JP2010054632A - Negative resist composition and pattern forming method - Google Patents

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渉 星野
Naoyuki Nishikawa
尚之 西川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a negative resist composition which exhibits good sensitivity, enables formation of a fine pattern of good pattern shape, and ensures little residual film in an unexposed portion, and a pattern forming method using the negative resist composition. <P>SOLUTION: The negative resist composition contains (A) an alkali-soluble resin, (B) a compound having at least one kind of cationic-polymerizable group, and (C) a photocationic polymerization initiator, wherein a plurality of different cationic-polymerizable groups are present in the resist composition. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

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

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

レジスト組成物には、現像液に難溶性若しくは不溶性の樹脂を用い、放射線の露光によって露光部を現像液に対し可溶化することでパターンを形成する「ポジ型」と、現像液に可溶性の樹脂を用い、放射線の露光によって露光部を現像液に対して難溶化若しくは不溶化することでパターンを形成する「ネガ型」とがあり、現在主に実用化されているのはポジ型レジスト組成物である。   The resist composition uses a resin that is insoluble or insoluble in the developer, and forms a pattern by solubilizing the exposed portion in the developer by exposure to radiation, and a resin that is soluble in the developer. There is a “negative type” that forms a pattern by making the exposed part insoluble or insoluble in a developer by exposure to radiation, and the currently mainly used is a positive resist composition. is there.

半導体素子等の製造にあたってはライン、トレンチ、ホール、など種々のパターン形成の要請がある。パターンが微細化するにつれてより高い解像性が求められるが、これを達成するには高い光学コントラストを与えるマスクを用いるのが望ましい。しかしこの高い光学コントラストを与えるマスクを用いるには、ラインパターンを形成する場合にはポジ型レジスト組成物が、トレンチパターンを形成する場合にはネガ型レジスト組成物が有利になる。従って種々のパターン形成の要請に応えるためにはポジ型だけではなく、ネガ型のレジスト組成物の開発が望まれている。   In manufacturing a semiconductor element or the like, there is a demand for forming various patterns such as lines, trenches, holes, and the like. As the pattern becomes finer, higher resolution is required. To achieve this, it is desirable to use a mask that provides high optical contrast. However, in order to use a mask that provides this high optical contrast, a positive resist composition is advantageous when forming a line pattern, and a negative resist composition is advantageous when forming a trench pattern. Accordingly, development of negative resist compositions as well as positive ones is desired in order to meet various pattern formation requirements.

露光源としてKrFエキシマレーザーの波長248nmの光を用いる場合には、波長248nmにおける光吸収の少ないヒドロキシスチレン系のポリマーに保護基としてアセタール基やケタール基を導入したポリマーを用いたレジスト組成物が提案されている。これらはKrFエキシマレーザーに用いる場合には適しているが、ArFエキシマレーザーに用いる場合、波長193nmにおける強い吸収のため感度が低下し解像性の劣化などの問題があり、これらのポリマーはArFエキシマレーザーに用いるには適さない。そのため波長193nmの光の吸収がより少なく、感度が良好でかつ高いドライエッチング耐性を合わせもつネガ型レジスト材料の開発が望まれており、ArFエキシマレーザーを用いた露光方法に好適で高感度かつ良好な感解像性を与えるレジストの開発が急務となっていた。
ArF用レジスト組成物として193nmの吸収の少ない脂肪族基を有する(メタ)アクリル酸エステル系樹脂を用いたレジストや、耐エッチング性付与のため脂環式脂肪族基が導入されたレジストが提案されている。例えば特許文献1には、フッ素アルコール構造を側鎖に有するポリマーとエポキシ架橋剤とを含有するArF露光用ネガ型レジスト組成物が記載されており、特許文献2〜6には、カルボン酸構造を側鎖に有するポリマーとエポキシ架橋剤とを含有したArF露光用ネガ型レジスト組成物が記載されている。
しかしながら、従来のレジスト組成物では感度、パターン形状など、種々の性能を満足するものになっていない。
特開2007-79481号公報 特開平11-237741号公報 特開平11-15159号公報 特開平11-15160号公報 特開平11-174677号公報 特開2000-147769号公報
When using KrF excimer laser light at a wavelength of 248 nm as an exposure source, a resist composition using a polymer in which an acetal group or a ketal group is introduced as a protective group to a hydroxystyrene-based polymer with little light absorption at a wavelength of 248 nm is proposed. Has been. These are suitable for use in a KrF excimer laser, but when used in an ArF excimer laser, there is a problem that the sensitivity is lowered due to strong absorption at a wavelength of 193 nm and the resolution is deteriorated. Not suitable for use in lasers. Therefore, development of a negative resist material with less absorption of light at a wavelength of 193 nm, good sensitivity and high dry etching resistance is desired, and it is suitable for an exposure method using an ArF excimer laser and has high sensitivity and good The development of resists that give high resolution was an urgent task.
As resist compositions for ArF, resists using a (meth) acrylic acid ester resin having an aliphatic group with little absorption at 193 nm, and resists introduced with an alicyclic aliphatic group for imparting etching resistance have been proposed. ing. For example, Patent Document 1 describes a negative resist composition for ArF exposure containing a polymer having a fluorine alcohol structure in the side chain and an epoxy crosslinking agent, and Patent Documents 2 to 6 describe a carboxylic acid structure. There is described a negative resist composition for ArF exposure containing a polymer having side chains and an epoxy crosslinking agent.
However, conventional resist compositions do not satisfy various performances such as sensitivity and pattern shape.
JP 2007-79481 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-237741 Japanese Patent Laid-Open No. 11-15159 Japanese Patent Laid-Open No. 11-15160 Japanese Patent Laid-Open No. 11-174677 JP 2000-147769 A

本発明の目的は、遠紫外線光、特に波長が193nmのArFエキシマレーザを用いるミクロフォトファブリケーションの性能向上技術の課題を解決することであり、より具体的には、良好な感度、パターン形状、未露光部残膜抑制性能を示すネガ型レジスト組成物を提供することにある。   The object of the present invention is to solve the problem of the technology for improving the performance of microphotofabrication using far-ultraviolet light, particularly an ArF excimer laser having a wavelength of 193 nm, and more specifically, good sensitivity, pattern shape, An object of the present invention is to provide a negative resist composition that exhibits unexposed portion residual film suppression performance.

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

<1>
(A)アルカリ可溶性樹脂、(B)少なくとも1種のカチオン重合性基を持つ化合物、(C)光カチオン重合開始剤、とを含有するネガ型レジスト組成物であって、該ネガ型レジスト組成物中に異なる複数のカチオン重合性基が存在することを特徴とする、ネガ型レジスト組成物。
<1>
A negative resist composition comprising (A) an alkali-soluble resin, (B) a compound having at least one cationically polymerizable group, and (C) a photocationic polymerization initiator, wherein the negative resist composition A negative resist composition comprising a plurality of different cationically polymerizable groups therein.

<2>
前記(A)アルカリ可溶性樹脂が、カチオン重合性基を持つ繰り返し単位を少なくとも1種有し、該カチオン重合性基のうち少なくとも1種と、前記(B)カチオン重合性基を持つ化合物中に含まれるカチオン重合性基のうち少なくとも1種とが、異なるカチオン重合性基である、上記<1>に記載のネガ型レジスト組成物。
<2>
The (A) alkali-soluble resin has at least one repeating unit having a cationic polymerizable group, and is included in the compound having at least one of the cationic polymerizable groups and the (B) cationic polymerizable group. The negative resist composition according to <1>, wherein at least one of the cationically polymerizable groups is a different cationically polymerizable group.

<3>
前記(A)アルカリ可溶性樹脂が、2種以上の異なるカチオン重合性基を持つ樹脂である、上記<1>または<2>に記載のネガ型レジスト組成物。
<3>
The negative resist composition according to <1> or <2>, wherein the (A) alkali-soluble resin is a resin having two or more different cationically polymerizable groups.

<4>
前記(B)カチオン重合性基を持つ化合物が、一分子中に2種以上の異なるカチオン重合性基を持つ化合物であることを特徴とする、上記<1>〜<3>のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物。
<4>
(B) The compound having a cationic polymerizable group is a compound having two or more different cationic polymerizable groups in one molecule, wherein any of the above <1> to <3> Negative resist composition.

<5>
前記(B)カチオン重合性基を持つ化合物として、カチオン重合性基(b1)を持つ化合物と、該カチオン重合性基(b1)とは異なるカチオン重合性基(b2)を持つ化合物の少なくとも2種の化合物を含有する、上記<1>〜<4>のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物。
<5>
As the compound (B) having a cationic polymerizable group, at least two kinds of a compound having a cationic polymerizable group (b1) and a compound having a cationic polymerizable group (b2) different from the cationic polymerizable group (b1) The negative resist composition in any one of said <1>-<4> containing the compound of said.

<6>
カチオン重合性基が、エポキシ基、オキセタン基、またはビニルエーテル基を含む基である、上記<1>〜<5>のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物。
<6>
The negative resist composition according to any one of <1> to <5>, wherein the cationically polymerizable group is a group containing an epoxy group, an oxetane group, or a vinyl ether group.

<7>
カチオン重合性基(b1)がエポキシ基、カチオン重合性基(b2)がオキセタン基である、上記<5>に記載のネガ型レジスト組成物
<7>
The negative resist composition as described in <5> above, wherein the cationic polymerizable group (b1) is an epoxy group and the cationic polymerizable group (b2) is an oxetane group.

<8>
上記<1>〜<7>のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成する工程、該レジスト膜を露光する工程、該レジスト膜を現像する工程、とを含むレジストパターン形成方法。
<8>
A resist pattern comprising: a step of forming a resist film using the negative resist composition according to any one of <1> to <7>, a step of exposing the resist film, and a step of developing the resist film Forming method.

本発明により、感度が良好で、良好なパターン形状の微細パターンを形成可能で、未露光部の残膜の少ないネガ型レジスト組成物、それを用いたパターン形成方法を提供することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a negative resist composition having good sensitivity, capable of forming a fine pattern having a good pattern shape, and having little remaining film in an unexposed portion, and a pattern forming method using the same can be provided.

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

本発明におけるネガ型レジスト組成物は、(A)アルカリ可溶性樹脂、(B)カチオン重合性基を持つ化合物、(C)光カチオン重合開始剤、とを含有する。
本発明におけるネガ型レジスト組成物は、レジストパターン形成時の露光により、光カチオン重合開始剤(C)から発生したカチオンの作用により、カチオン重合性基を持つ化合物(B)間、場合によってはアルカリ可溶性樹脂(A)とカチオン重合性基を持つ化合物(B)との間、又はアルカリ可溶性樹脂(A)間、で重合反応が起こり、露光部で3次元構造が形成される。これによりアルカリ現像液に対して不溶化し、アルカリ現像時に露光部、未露光部で高いコントラストが発現する。
このような作用によって、露光部のみが選択的にアルカリ現像液に対して不溶化することで、微細なパターン形成が可能になる。
The negative resist composition in the present invention contains (A) an alkali-soluble resin, (B) a compound having a cationic polymerizable group, and (C) a photocationic polymerization initiator.
In the present invention, the negative resist composition is formed between the compound (B) having a cation polymerizable group and an alkali in some cases by the action of a cation generated from the photocationic polymerization initiator (C) by exposure during resist pattern formation. A polymerization reaction occurs between the soluble resin (A) and the compound (B) having a cationic polymerizable group, or between the alkali-soluble resin (A), and a three-dimensional structure is formed at the exposed portion. As a result, it is insolubilized in the alkali developer, and high contrast is exhibited in the exposed and unexposed areas during alkali development.
By such an action, only the exposed portion is selectively insolubilized in the alkaline developer, thereby enabling fine pattern formation.

本発明においては、レジスト組成物内に複数種類(好ましくは2〜4種類、より好ましくは2または3種類)のカチオン重合性基を含んでいればよい。具体的には下記態様の何れであっても、それらの組み合わせであってもよい。
1.後述する樹脂(A)と後述する化合物(B)とが異なるカチオン重合性基を有する態様。即ち、樹脂(A)が、カチオン重合性基(1)を有し、化合物(B)がカチオン重合性基(1)とは異なるカチオン重合性基(2)を有する態様。
2.樹脂(A)が2種以上のカチオン重合性基を有する態様。即ち、樹脂(A)がカチオン重合性基(1)と、カチオン重合性基(1)とは異なるカチオン重合性基(2)とを有する態様。ここで、2種以上のカチオン重合性基は同じ繰り返し単位に含まれていても、異なる繰り返し単位上に含まれていてもよい。
3.化合物(B)の1分子内に2種以上のカチオン重合性基を有する態様。即ち、カチオン重合性基(1)と、カチオン重合性基(1)とは異なるカチオン重合性基(2)とを1分子の化合物(B)が有する態様。
4.カチオン重合性基の異なる複数の化合物(B)を用いる態様。即ち、カチオン重合性基(1)を持つ化合物(b1)と、該カチオン重合性基(1)とは異なるカチオン重合性基(2)を持つ化合物(b2)との少なくとも2種の化合物(B)を有する態様。
In the present invention, the resist composition may contain a plurality of types (preferably 2 to 4 types, more preferably 2 or 3 types) of cationically polymerizable groups. Specifically, any of the following embodiments or a combination thereof may be used.
1. A mode in which a resin (A) described later and a compound (B) described later have different cationic polymerizable groups. That is, the embodiment in which the resin (A) has a cationic polymerizable group (1) and the compound (B) has a cationic polymerizable group (2) different from the cationic polymerizable group (1).
2. An embodiment in which the resin (A) has two or more cationically polymerizable groups. That is, an embodiment in which the resin (A) has a cationic polymerizable group (1) and a cationic polymerizable group (2) different from the cationic polymerizable group (1). Here, two or more kinds of cationically polymerizable groups may be contained in the same repeating unit or may be contained on different repeating units.
3. The aspect which has 2 or more types of cationically polymerizable group in 1 molecule of a compound (B). That is, an embodiment in which one molecule of the compound (B) has a cationic polymerizable group (1) and a cationic polymerizable group (2) different from the cationic polymerizable group (1).
4). An embodiment using a plurality of compounds (B) having different cationic polymerizable groups. That is, at least two kinds of compounds (B1), that is, a compound (b1) having a cation polymerizable group (1) and a compound (b2) having a cation polymerizable group (2) different from the cation polymerizable group (1) ).

ここで、カチオン重合性基が異なるとは、カチオン重合性基が異なる種類であることを指し、例えば、オキセタン基とエポキシ基、オキセタン基とビニルエーテル基、エポキシ
基とビニルエーテル基の組み合わせ等、重合する官能基の主要部の構造が互いに異なることを示し、例えば、エポキシ構造を有するものの互いに置換基が異なるものは、本発明における「異なる」カチオン重合性基ではない。
カチオン重合性基としては、後述するエポキシ基、オキセタン基、またはビニルエーテル基であることが好ましい。異なるカチオン重合性基の組み合わせとしては、オキセタン基とエポキシ基、オキセタン基とビニルエーテル基、エポキシ基とビニルエーテル基を含む組み合わせが好ましく、オキセタン基とエポキシ基の両方を含むことがより好ましい。
Here, the different cationically polymerizable groups means that the cationically polymerizable groups are different types, for example, polymerization is performed such as a combination of an oxetane group and an epoxy group, an oxetane group and a vinyl ether group, and an epoxy group and a vinyl ether group. It indicates that the structure of the main part of the functional group is different from each other. For example, those having an epoxy structure but having different substituents are not “different” cationic polymerizable groups in the present invention.
The cationic polymerizable group is preferably an epoxy group, an oxetane group, or a vinyl ether group described later. The combination of different cationically polymerizable groups is preferably a combination containing an oxetane group and an epoxy group, an oxetane group and a vinyl ether group, and an epoxy group and a vinyl ether group, and more preferably containing both an oxetane group and an epoxy group.

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

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

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

Figure 2010054632
Figure 2010054632

一般式(ASM−1)中、
M11、RM12は、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、又は有機基を表す。複数のRM12は互いに同じでも異なっていても良い。
Xは、単結合又は2価の連結基を表す。
*で示される結合手はアルカリ可溶性樹脂の側鎖に存在する任意の基への結合手を表す。
In general formula (ASM-1),
R M11 and R M12 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, or an organic group. The plurality of R M12 may be the same as or different from each other.
X represents a single bond or a divalent linking group.
The bond indicated by * represents a bond to an arbitrary group present in the side chain of the alkali-soluble resin.

Figure 2010054632
Figure 2010054632

式(ASM−2)中、
M13は、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、又は有機基を表す。
Z'は、式(ASM−2)中に示されている2つの炭素原子とともに脂環式構造を形成するための原子団を表す。
Xは、単結合又は2価の連結基を表す。
*で示される結合手はアルカリ可溶性樹脂の側鎖に存在する任意の基への結合手を表す。
In the formula (ASM-2),
R M13 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an organic group.
Z ′ represents an atomic group for forming an alicyclic structure together with the two carbon atoms shown in the formula (ASM-2).
X represents a single bond or a divalent linking group.
The bond indicated by * represents a bond to an arbitrary group present in the side chain of the alkali-soluble resin.

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

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

M13として好ましくは、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、アルキル基(好ましくは炭素数1〜6)、カルボキシル基(好ましくは炭素数1〜6)、アルコキシ基等が挙げられる。これらの基は更にハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基等で置換されていてもよい。 Preferably, each of R M13 is independently a hydrogen atom, a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), a carboxyl group (preferably having 1 carbon atom). To 6), alkoxy groups and the like. These groups may be further substituted with a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group or the like.

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

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

Figure 2010054632
Figure 2010054632

式(ASM−11)中、
M11、RM12は、式(ASM−1)におけるものと同義である。
*で示される結合手はアルカリ可溶性樹脂の側鎖に存在する任意の基への結合手を表す。
heは、酸素原子、硫黄原子、又は−N(Rhe)−、を表す。Rheは水素原子又はアルキル基を表す。
In the formula (ASM-11),
R M11 and R M12 have the same meaning as in formula (ASM-1).
The bond indicated by * represents a bond to an arbitrary group present in the side chain of the alkali-soluble resin.
X he represents an oxygen atom, a sulfur atom, or -N (R he )-. R he represents a hydrogen atom or an alkyl group.

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

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

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

Figure 2010054632
Figure 2010054632

式(ASM−2a)〜(ASM−2c)中、
M13は、上記一般式(ASM−2)におけるRM13と同義である。
M15は、有機基を表す。RM15が複数存在する場合は互いに同じでも異なっていてもよい。
mは0以上の整数を表す。0〜2が好ましく、より好ましくは0または1である。
M1は0以上の整数を表す。好ましくは0〜3である。
*で示される結合手はアルカリ可溶性樹脂の側鎖に存在する任意の基への結合手を表す。
In the formulas (ASM-2a) to (ASM-2c),
R M13 has the same meaning as R M13 in formula (ASM-2).
R M15 represents an organic group. When a plurality of R M15 are present, they may be the same as or different from each other.
m represents an integer of 0 or more. 0 to 2 is preferable, and 0 or 1 is more preferable.
n M1 represents an integer of 0 or more. Preferably it is 0-3.
The bond indicated by * represents a bond to an arbitrary group present in the side chain of the alkali-soluble resin.

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

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

Figure 2010054632
Figure 2010054632

式(ASS−1)〜(ASS−3)中、
M11、RM12、RM15は上記一般式(ASM−1)、(ASM−2)、(ASM−2a)〜(ASM−2c)中のRM11、RM12、RM15と同義である。
heは上記一般式(ASM−11)中のXheと同義である。
*で示される結合手はアルカリ可溶性樹脂の側鎖に存在する任意の基への結合手を表す。
は単結合または(n+1)価の連結基を表す。
mは0以上の整数を表す。好ましくは0または1である。
Fは1以上の整数を表す。好ましくは1である。
In formulas (ASS-1) to (ASS-3),
R M11, R M12, R M15 is the general formula (ASM-1), is synonymous with (ASM-2), (ASM -2a) ~ R M11, R M12, R M15 of (ASM-2c) in.
X he has the same meaning as X he in formula (ASM-11).
The bond indicated by * represents a bond to an arbitrary group present in the side chain of the alkali-soluble resin.
L s represents a single bond or a (n F +1) -valent linking group.
m represents an integer of 0 or more. Preferably 0 or 1.
n F represents an integer of 1 or more. Preferably it is 1.

Sのn+1価の連結基としては、酸素原子、窒素原子、−N(R)−、−C(=O)−、−S(=O)−、または下記連結基群、およびそれらの組み合わせにより構成される2価の基から、(n−1)個の任意の水素原子を除いた(n+1)価の基があげられる。ただしXheとLSとは同時にヘテロ原子なることはなく、例えば(−Xhe−LS−)が(−O−O−)とはならない。
は水素原子又はアルキル基を表す。
As the n F +1 valent linking group of L S , an oxygen atom, a nitrogen atom, —N (R N ) —, —C (═O) —, —S (═O) 2 —, or the following linking group group, And a (n F +1) -valent group obtained by removing (n F -1) arbitrary hydrogen atoms from a divalent group constituted by a combination thereof. However, X he and L S are not simultaneously heteroatoms. For example, (—X he —L S —) does not become (—O—O—).
RN represents a hydrogen atom or an alkyl group.

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

連結基群(SP1)   Linking group (SP1)

Figure 2010054632
Figure 2010054632

連結基群(SP2)   Linking group (SP2)

Figure 2010054632
Figure 2010054632

これらの構造はさらに置換基を有していてもよい。該置換基としては、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルアミノ基、アルキルアミド基、アルキルアミノカルボニル基、アルキルチオ基、アルキルスルホン基、アルキルスルホニル基、アルキルスルホニルアミド基、などが挙げられる。   These structures may further have a substituent. Examples of the substituent include alkyl groups, aryl groups, alkoxy groups, alkylcarbonyl groups, alkoxycarbonyl groups, alkylcarbonyloxy groups, alkylamino groups, alkylamide groups, alkylaminocarbonyl groups, alkylthio groups, alkylsulfone groups, alkylsulfonyl groups. Group, alkylsulfonylamide group, and the like.

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

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

Figure 2010054632
Figure 2010054632

Figure 2010054632
Figure 2010054632

上記アルカリ可溶性基の例示において、
*は結合手を表し、好ましくは*は前記一般式(ASM−1)又は(ASM−2)で表される構造における*に結合する結合手を表す。
上記アルカリ可溶性基は、前記一般式(ASM−1)及び(ASM−2)で表される部分構造に直接結合していてもよいし、前記一般式(ASS−1)〜(ASS−3)で表されるように、連結基を介して前記部分構造に結合していても良い。
In the examples of the alkali-soluble groups,
* Represents a bond, preferably * represents a bond bonded to * in the structure represented by the general formula (ASM-1) or (ASM-2).
The alkali-soluble group may be directly bonded to the partial structures represented by the general formulas (ASM-1) and (ASM-2), or the general formulas (ASS-1) to (ASS-3). As represented by the above, it may be bonded to the partial structure via a linking group.

上記アルカリ可溶性基の例示において、
AS1及びRAS2は各々独立して水素原子、フッ素原子又はフッ素置換されたアルキル基を表し、RAS1とRAS2の少なくとも一方はフッ素原子又はフッ素置換されたアルキル基である。RAS1とRAS2とは同一でも異なっていても良い。
このようなフッ素置換アルコール構造を含む有機基として、例えば下記に示す例示を挙げることができる。下記の例示において、*は結合手を表す。好ましくは*は前記一般式(ASM−1)又は(ASM−2)で表される構造における*に結合する結合手を表す。
In the examples of the alkali-soluble groups,
R AS1 and R AS2 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom or a fluorine-substituted alkyl group, and at least one of R AS1 and R AS2 is a fluorine atom or a fluorine-substituted alkyl group. R AS1 and R AS2 may be the same or different.
Examples of the organic group containing such a fluorine-substituted alcohol structure include the following examples. In the following examples, * represents a bond. Preferably * represents a bond bonded to * in the structure represented by the general formula (ASM-1) or (ASM-2).

Figure 2010054632
Figure 2010054632

前記アルカリ可溶性基の例示において、RAS3及びRAS4は各々独立してアルキル基(直鎖若しくは分岐状)、シクロアルキル基(単環式若しくは多環式)、アリール基、アルキルカルボニル基、シクロアルキルカルボニル基、アルキルスルホニル基、またはシクロアルキルスルホニル基を表す。これら原子団は更にヒドロキシル基、エーテル構造やエステル構造、アミド構造、スルホン構造、スルホニル構造を含んでもよい。またRAS3及びRAS4における水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。RAS3及びRAS4はアルカリ可溶性の観点から、エーテルやエステル構造を含んでもよい直鎖若しくは分岐状のアルキル基が好ましく、また、水素原子がフッ素原子で置換された基であることがさらに好ましい。
AS3及びRAS4としては例えば、メチル基、エチル基、2−ヒドロキシエチル基、2−メトキシエチル基、2−メトキシカルボニルエチル基、2−t−ブトキシカルボニルエチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基、トリフルオロメチル基、ノナフルオロブチル基、等を挙げることができる。
In the examples of the alkali-soluble groups, R AS3 and R AS4 are each independently an alkyl group (straight or branched), a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic), an aryl group, an alkylcarbonyl group, or cycloalkyl. A carbonyl group, an alkylsulfonyl group, or a cycloalkylsulfonyl group is represented. These atomic groups may further contain a hydroxyl group, an ether structure, an ester structure, an amide structure, a sulfone structure, or a sulfonyl structure. The hydrogen atom in R AS3 and R AS4 may be substituted with a fluorine atom. From the viewpoint of alkali solubility, R AS3 and R AS4 are preferably a linear or branched alkyl group that may contain an ether or ester structure, and more preferably a group in which a hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.
Examples of R AS3 and R AS4 include methyl group, ethyl group, 2-hydroxyethyl group, 2-methoxyethyl group, 2-methoxycarbonylethyl group, 2-t-butoxycarbonylethyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl. Group, isobornyl group, tricyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, adamantyl group, trifluoromethyl group, nonafluorobutyl group, and the like.

スルホンアミド構造(−SO2NH−)を含む有機基として、例えば下記に示す基を例示することができる。下記の例示において、*は結合手を表す。好ましくは*は前記一般式(ASM−1)又は(ASM−2)で表される構造における*に結合する結合手を表す。 As an organic group containing a sulfonamide structure (—SO 2 NH—), for example, the following groups can be exemplified. In the following examples, * represents a bond. Preferably * represents a bond bonded to * in the structure represented by the general formula (ASM-1) or (ASM-2).

Figure 2010054632
Figure 2010054632

AS5、RAS6は、各々独立して水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜6)、シクロアルキル基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜6)、アルキルカルボニル基(好ましくは炭素数1〜6)、アルキルスルホン基(好ましくは炭素数1〜6)、アルキルアミド基(好ましくは炭素数1〜6)を表し、nAS6は0〜5の整数を表し、好ましくはnAS6は0〜2である。RAS6は複数ある場合は互いに異なっていてもよい。また、これらの基は更に置換されていてもよい。 R AS5 and R AS6 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), a cycloalkyl group, an alkoxy group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), an alkylcarbonyl group (preferably having a carbon number). 1-6), an alkylsulfone group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), an alkylamide group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), n AS6 represents an integer of 0 to 5, preferably n AS6 is 0 ~ 2. When there are a plurality of R AS6, they may be different from each other. Further, these groups may be further substituted.

AS7は水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜6)またはシクロアルキル基(好ましくは炭素数4〜7)を表す。また、これらの基は更に置換されていてもよい。 R AS7 represents a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms) or a cycloalkyl group (preferably having 4 to 7 carbon atoms). Further, these groups may be further substituted.

AS8〜RAS14は各々水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜6)またはシクロアルキル基(好ましくは炭素数4〜7)を表す。また、これらの基は更に置換されていてもよい。 R AS8 to R AS14 each represent a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms) or a cycloalkyl group (preferably having 4 to 7 carbon atoms). Further, these groups may be further substituted.

AS15は水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜6)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数4〜7)、またはアルコキシ基(好ましくは炭素数1〜6)を表す。また、これらの基は更に置換されていてもよい。 R AS15 represents a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 4 to 7 carbon atoms), or an alkoxy group (preferably having 1 to 6 carbon atoms). Further, these groups may be further substituted.

AS16は水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜6)またはシクロアルキル基(好ましくは炭素数4〜7)を表す。また、これらの基は更に置換されていてもよい。 R AS16 represents a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms) or a cycloalkyl group (preferably having 4 to 7 carbon atoms). Further, these groups may be further substituted.

AS17は水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜6)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数4〜7)、またはアルキルアミノ基(好ましくは炭素数1〜6)、を表す。RAS17が複数ある場合は互いに異なっていてもよい。また、これらの基は更に置換されていてもよい。
AS17は0〜2の整数である。
R AS17 represents a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 4 to 7 carbon atoms), or an alkylamino group (preferably having 1 to 6 carbon atoms). When there are a plurality of RASs 17, they may be different from each other. Further, these groups may be further substituted.
n AS17 is an integer of 0-2.

AS18はアルキル基(好ましくは炭素数1〜6)またはシクロアルキル基(好ましくは炭素数4〜7)を表し、QASは単結合又はアルキレン基(炭素数1〜2が好ましい)、を表す。また、これらの基は更に置換されていてもよい。 R AS18 represents an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms) or a cycloalkyl group (preferably having 4 to 7 carbon atoms), and Q AS represents a single bond or an alkylene group (preferably having 1 to 2 carbon atoms). . Further, these groups may be further substituted.

AS19はアルキル基(好ましくは炭素数1〜10)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルアミノ基、又はアルキルアミド基、を表す。RAS19はが複数存在する場合、同一でも異なっていてもよい。
AS19は1〜7の整数を表し、1または2が好ましく、1がより好ましい。
RAS19は0〜7の整数を表し、0〜2の整数が好ましく、0がより好ましい。
R AS19 is an alkyl group (preferably having 1 to 10 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms), an alkoxy group, an alkylthio group, an alkylcarbonyloxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylamino group, or an alkylamide. Represents a group. When a plurality of R AS19 are present, they may be the same or different.
n AS19 represents an integer of 1 to 7, preferably 1 or 2, and more preferably 1.
n RAS19 represents an integer of 0 to 7, preferably an integer of 0 to 2, and more preferably 0.

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

以下にアルカリ可溶性基を持つ繰り返し単位(a1)を例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。構造式中、RXは水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、又はヒドロキシメチル基を表す。 Examples of the repeating unit (a1) having an alkali-soluble group are shown below, but the present invention is not limited thereto. In the structural formula, R X represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group.

Figure 2010054632
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Figure 2010054632
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Figure 2010054632
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Figure 2010054632
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Figure 2010054632
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Figure 2010054632
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Figure 2010054632
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(a2)脂肪族基を有する繰り返し単位
本発明に用いられるアルカリ可溶性樹脂成分は、(a2)脂肪族基を有する繰り返し単位を含有していてもよい。本繰り返し単位を用いることで、レジスト膜の溶解速度を調節したり、エッチング耐性を高めることができる。
脂肪族基とは、置換又は非置換の直鎖、分岐、単環式又は多環式脂肪族基を有する基を表す。但し該脂肪族基は、アルカリ現像液に対して溶解性を持つ基ではなく、炭素原子と水素原子からなる基であることが好ましく、エッチング耐性の観点などから多環式脂肪族基が好ましい。
(A2) Repeating Unit Having Aliphatic Group The alkali-soluble resin component used in the present invention may contain (a2) a repeating unit having an aliphatic group. By using this repeating unit, the dissolution rate of the resist film can be adjusted and the etching resistance can be increased.
An aliphatic group represents a group having a substituted or unsubstituted linear, branched, monocyclic or polycyclic aliphatic group. However, the aliphatic group is preferably not a group having solubility in an alkali developer, but a group composed of a carbon atom and a hydrogen atom, and a polycyclic aliphatic group is preferable from the viewpoint of etching resistance.

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

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

以下脂肪族基を有する繰り返し単位を例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。構造式中RXは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、又はヒドロキシメチル基を表す。 Examples of the repeating unit having an aliphatic group are shown below, but the present invention is not limited thereto. In the structural formula, R X represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group.

Figure 2010054632
Figure 2010054632

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

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

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

Figure 2010054632
Figure 2010054632

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

式(KCA−1)〜(KCA−4)で表される基を有する繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明は、これらに限定されない。Rは、水素原子、メチル基、トリフロロメチル基又はヒドロキシメチル基を表す。 Specific examples of the repeating unit having a group represented by formulas (KCA-1) to (KCA-4) are given below, but the present invention is not limited to these. R X represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.

Figure 2010054632
Figure 2010054632

(a3)カチオン重合性基を有する繰り返し単位
本発明に用いられる(A)アルカリ可溶性樹脂は、(a3)カチオン重合性基を有する繰り返し単位を含んでいることが好ましい。該繰り返し単位を含むことで、(B)カチオン重合性を有する化合物同士だけでなく、(A)アルカリ可溶性樹脂同士の間、又は(A)アルカリ可溶性樹脂と(B)カチオン重合性を有する化合物との間でもカチオン重合反応が起こり、これにより露光部において3次元構造がより強固に形成されるとともに、樹脂の分子量が大きく増加し、アルカリ現像液に対する不溶化が強まる考えられる。
(a3) Repeating Unit Having Cationic Polymerizable Group The (A) alkali-soluble resin used in the present invention preferably contains (a3) a repeating unit having a cationic polymerizable group. By including the repeating unit, (B) not only between compounds having cationic polymerizability, but also between (A) alkali-soluble resins or (A) alkali-soluble resin and (B) compounds having cationic polymerizability It is considered that a cationic polymerization reaction occurs between the two, thereby forming a three-dimensional structure more firmly in the exposed portion, increasing the molecular weight of the resin significantly, and increasing the insolubility in the alkaline developer.

該カチオン重合性基を含む構造としては、脂肪族オレフィン構造、スチレン誘導体構造、ビニル構造、ビニルエーテル構造、共役ジエン構造、環状不飽和構造、アセチレン誘導体構造、ヘテロ不飽和結合を含む構造、ヘテロ原子含有環状構造(含ヘテロ原子環状構造)、などの構造を持った基挙げられる。これらのうち好ましくは、脂肪族オレフィン構造、ビニル構造、ビニルエーテル構造、共役ジエン構造、ヘテロ原子含有環状構造、が挙げられ、さらに好ましくはビニルエーテル構造、ヘテロ原子含有環状構造、が挙げられる。これらの構造を例示するが本発明はこれらに限定されるものではない。式中、Rは1価の有機基を表す。   The structure containing the cationic polymerizable group includes an aliphatic olefin structure, a styrene derivative structure, a vinyl structure, a vinyl ether structure, a conjugated diene structure, a cyclic unsaturated structure, an acetylene derivative structure, a structure containing a heterounsaturated bond, and a heteroatom-containing structure. Examples thereof include groups having a structure such as a cyclic structure (including a heteroatom-containing cyclic structure). Of these, an aliphatic olefin structure, a vinyl structure, a vinyl ether structure, a conjugated diene structure, and a heteroatom-containing cyclic structure are preferable, and a vinyl ether structure and a heteroatom-containing cyclic structure are more preferable. Although these structures are illustrated, this invention is not limited to these. In the formula, R represents a monovalent organic group.

Figure 2010054632
Figure 2010054632

含ヘテロ原子環状構造として好ましくはエポキシ基を有する構造、オキセタン基を有する構造が挙げられる。   Preferred examples of the heteroatom-containing cyclic structure include a structure having an epoxy group and a structure having an oxetane group.

エポキシ構造は一態様として、下記一般式(EPM)で表される構造で表される。   The epoxy structure is represented by a structure represented by the following general formula (EPM) as one embodiment.

Figure 2010054632
Figure 2010054632

式(EPM)中、
EPM1〜REPM3は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基(直鎖若しくは分岐)、又は、シクロアルキル基を表し、該アルキル基およびシクロアルキル基は置換基を有していてもよい。
アルキル基は直鎖でも分岐でもよく、炭素数1〜3のアルキル基が好ましく、さらに置換基を有していてもよい。シクロアルキルは単環でも多環でもよく、炭素数3〜8のシクロアルキル基が好ましく、さらに置換基を有していてもよい。
Xは単結合又は連結基を表し、該連結基としてはアルキレン基、シクロアルキレン基、エーテル結合、及びこれらが複数連結された基などを挙げることができる。
*は結合手を表す。好ましくは*は前記一般式(ASM−1)又は(ASM−2)で表される構造における*に結合する結合手を表す。
またREPM1〜REPM3およびXから選ばれる2つ以上は結合して環構造を形成していても良い。
In the formula (EPM),
R EPM1 to R EPM3 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group (straight or branched), or a cycloalkyl group, and the alkyl group and the cycloalkyl group may have a substituent. .
The alkyl group may be linear or branched, is preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and may further have a substituent. Cycloalkyl may be monocyclic or polycyclic, is preferably a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, and may further have a substituent.
X represents a single bond or a linking group, and examples of the linking group include an alkylene group, a cycloalkylene group, an ether bond, and a group in which a plurality of these are linked.
* Represents a bond. Preferably * represents a bond bonded to * in the structure represented by the general formula (ASM-1) or (ASM-2).
Two or more selected from R EPM1 to R EPM3 and X may be bonded to form a ring structure.

EPM1〜REPM3におけるアルキル基およびシクロアルキル基が有していてもよい更なる置換基としては例えば、ヒドロキシル基、シアノ基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルキ
ルスルホン基、アルキルスルホニル基、アルキルアミノ基、アルキルアミド基、などが挙げられる。
式(EPM)で表される構造としては、REPM1〜REPM3が水素原子、Xが単結合又は炭素数1〜3のアルキレン基である態様が好ましい。
Examples of further substituents that the alkyl group and cycloalkyl group in R EPM1 to R EPM3 may have include a hydroxyl group, a cyano group, an alkoxy group, an alkylcarbonyl group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyloxy group, an alkylthio group. Group, alkylsulfone group, alkylsulfonyl group, alkylamino group, alkylamide group, and the like.
The structure represented by the formula (EPM) is preferably an embodiment in which R EPM1 to R EPM3 are hydrogen atoms and X is a single bond or an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms.

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

以下にエポキシ構造を有する繰り返し単位を例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Although the repeating unit which has an epoxy structure is illustrated below, this invention is not limited to these.

Figure 2010054632
Figure 2010054632

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

オキセタン構造としては一態様として、下記一般式(OXM)で表される構造で表される。   The oxetane structure is represented by a structure represented by the following general formula (OXM) as one embodiment.

Figure 2010054632
Figure 2010054632

式(OXM)中、
OX1〜ROX5はそれぞれ独立に、水素原子若しくは1価の有機基を表す。
*は結合手を表す。好ましくは*は前記一般式(ASM−1)又は(ASM−2)で表される構造における*に結合する結合手を表す。
Xは単結合又は連結基を表す。
OX1、ROX2、ROX5から選ばれる2つ以上、ROX3、ROX4、Xから選ばれる2つ以上、またはROX5、Xは互いに結合して環を形成してもよい。
In the formula (OXM),
R OX1 to R OX5 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
* Represents a bond. Preferably * represents a bond bonded to * in the structure represented by the general formula (ASM-1) or (ASM-2).
X represents a single bond or a linking group.
Two or more selected from R OX1 , R OX2 and R OX5 , two or more selected from R OX3 , R OX4 and X, or R OX5 and X may be bonded to each other to form a ring.

OX1〜ROX5は、好ましくは、水素原子、ハロゲン原子、アミノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、置換基を有しても良いアルキル基、置換基を有しても良いアルコキシ基、置換基を有しても良いアルキルアミノ基、等が挙げられる。更に有してもよい置換基としては、式(EPM)におけるREPM1〜REPM3における更に有してもよい置換基と同様のものが挙げられる。
Xの連結基としては、アルキレン基、シクロアルキレン基、エーテル結合、及びこれらが複数連結された基などを挙げることができる。
なお、式(OXM)で表される構造としては、ROX1〜ROX4が水素原子、ROX5が炭素数1〜3のアルキル基、Xが単結合または炭素数1〜3のアルキレン基である態様が好ましい。
R OX1 to R OX5 are preferably a hydrogen atom, a halogen atom, an amino group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, a cyano group, an alkyl group that may have a substituent, or an alkoxy group that may have a substituent. And an alkylamino group which may have a substituent. Further, examples of the substituent which may be included include the same substituents as those which may further be included in R EPM1 to R EPM3 in the formula (EPM).
Examples of the linking group for X include an alkylene group, a cycloalkylene group, an ether bond, and a group in which a plurality of these are linked.
Note that as a structure represented by the formula (OXM), R OX1 to R OX4 are hydrogen atoms, R OX5 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and X is a single bond or an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms. Embodiments are preferred.

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

以下にオキセタン構造を有する繰り返し単位を例示するが本発明はこれらに限定されるものではない。   Examples of the repeating unit having an oxetane structure are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2010054632
Figure 2010054632

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

ビニルエーテル構造としては一態様として、下記一般式(VEM)で表される構造で表される。   As one aspect, the vinyl ether structure is represented by the structure represented by the following general formula (VEM).

Figure 2010054632
Figure 2010054632

式(VEM)中、
VE1〜RVE3はそれぞれ独立に、水素原子若しくは1価の有機基を表す。
*は結合手を表す。好ましくは*は前記一般式(ASM−1)又は(ASM−2)で表される構造における*に結合する結合手を表す。
Xは単結合又は連結基を表す。
VE1、RVE2、RVE3から選ばれる2つ以上は互いに結合して環を形成してもよく、RVE1、RVE3、Xから選ばれる2つ以上は互いに結合して環を形成してもよい。
In the formula (VEM),
R VE1 to R VE3 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
* Represents a bond. Preferably * represents a bond bonded to * in the structure represented by the general formula (ASM-1) or (ASM-2).
X represents a single bond or a linking group.
Two or more selected from RVE1 , RVE2 , and RVE3 may be bonded to each other to form a ring, and two or more selected from RVE1 , RVE3 , and X may be bonded to each other to form a ring. Also good.

VE1〜RVE3、Xが示す基の具体例としては、式(OXM)におけるROX1
OX5と同様の基が挙げられる。
なお、式(VEM)で表される構造としては、RVE1〜RVE3が水素原子、Xが単結合または炭素数1〜3のアルキレン基である態様が好ましい。
Specific examples of the group represented by R VE1 to R VE3 and X include R OX1 to R OX1 in the formula (OXM)
The same group as ROX5 is mentioned.
In addition, as a structure represented by a formula (VEM), the aspect whose RVE1- RVE3 is a hydrogen atom and X is a single bond or a C1-C3 alkylene group is preferable.

該ビニルエーテル構造を有する繰り返し単位中には、該ビニルエーテル構造が1つ又は複数含まれていてよいが、その数は好ましくは1〜4、さらに好ましくは1〜2である。   The repeating unit having a vinyl ether structure may contain one or more vinyl ether structures, and the number is preferably 1 to 4, more preferably 1 to 2.

以下にビニルエーテル構造を有する繰り返し単位を例示するが本発明はこれらに限定されるものではない。   Although the repeating unit which has a vinyl ether structure is illustrated below, this invention is not limited to these.

Figure 2010054632
Figure 2010054632

式中Rは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、又はヒドロキシメチル基を表す。
カチオン重合性基を有する繰り返し単位(a3)に相当するモノマーは、市販品を利用することも出来るし、公知の方法で合成することもできる。
In the formula, R X represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group.
As the monomer corresponding to the repeating unit (a3) having a cationic polymerizable group, a commercially available product can be used, or it can be synthesized by a known method.

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

ラクトン構造としては、ラクトン構造を有していればいずれでも用いることができるが、好ましくは5〜7員環のラクトン構造であり、5〜7員環ラクトン構造にビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環しているものが好ましい。下記一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のいずれかで表されるラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。また、ラクトン構造を有する基が主鎖に直接結合していてもよい。好ましいラクトン構造としては(LC1−1)、(LC1−4)、(LC1−5)、(LC1−6)、(LC1−13)、(LC1−14)であり、特に好ましくは(LC1−4)である。特定のラクトン構造を用いることでラインエッジラフネス、現像欠陥が良好になる。   Any lactone structure can be used as long as it has a lactone structure, but a lactone structure having a 5- to 7-membered ring is preferable, and a bicyclo structure or a spiro structure is formed in the 5- to 7-membered lactone structure. Those in which the other ring structures are condensed are preferred. It is more preferable to have a repeating unit having a group having a lactone structure represented by any of the following general formulas (LC1-1) to (LC1-16). Further, a group having a lactone structure may be directly bonded to the main chain. Preferred lactone structures are (LC1-1), (LC1-4), (LC1-5), (LC1-6), (LC1-13), and (LC1-14), particularly preferably (LC1-4 ). By using a specific lactone structure, line edge roughness and development defects are improved.

Figure 2010054632
Figure 2010054632

ラクトン構造部分は置換基(RLC)を有していても有していなくてもよい。好ましい置換基(RLC)としては、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数4〜7のシクロアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数1〜8のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、酸分解性基などが挙げられる。より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、シアノ基、酸分解性基である。nLCは、0〜4の整数を表す。nLCが2以上の時、複数存在するRLCは、同一でも異なっていてもよく、また、複数存在するRLC同士のうちの2つ以上が結合して環を形成してもよい。
*は結合手を表す。好ましくは*は前記一般式(ASM−1)又は(ASM−2)で表される構造における*に結合する結合手を表す。
The lactone structure moiety may or may not have a substituent (R LC ). Preferred substituents (R LC ) include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 1 to 8 carbon atoms, and a carboxyl group. , Halogen atom, hydroxyl group, cyano group, acid-decomposable group and the like. More preferably, they are a C1-C4 alkyl group, a cyano group, and an acid-decomposable group. n LC represents an integer of 0 to 4. When n LC is 2 or more, R LC presence of a plurality, may be the same or different or may be bonded to form a ring of two or more of R LC between the plurality of.
* Represents a bond. Preferably * represents a bond bonded to * in the structure represented by the general formula (ASM-1) or (ASM-2).

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

ラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。式中、Rは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、又はヒドロキシメチル基をあらわす。 Specific examples of the repeating unit having a group having a lactone structure are given below, but the present invention is not limited thereto. In the formula, R X represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group.

Figure 2010054632
Figure 2010054632

Figure 2010054632
Figure 2010054632

Figure 2010054632
Figure 2010054632

・組成比、重合方法等
上記各繰り返し単位の樹脂(A)中の組成比は、用いる繰り返し単位によって異なる。
(a1)アルカリ可溶解性基を持つ繰り返し単位の組成比は樹脂(A)の全繰り返し単位中、一般的に5〜80モル%、好ましくは8〜75モル%、さらに好ましくは10〜70モル%である。
(a2)脂肪族基を持つ繰り返し単位の組成比は樹脂(A)の全繰り返し単位中、一般的に1〜70モル%、好ましくは5〜70モル%、さらに好ましくは8〜50モル%である。
(a3)カチオン重合性基を有する繰り返し単位の組成比は樹脂(A)の全繰り返し単位中、一般的に0〜50モル%、好ましくは0〜40モル%、さらに好ましくは0〜30モル%である。
(a4)ラクトン構造を有する繰り返し単位の組成比は樹脂(A)の全繰り返し単位中、該繰り返し単位の組成比は一般的に1〜70モル%、好ましくは5〜60モル%、さらに好ましく10〜55モル%である。
-Composition ratio, polymerization method, etc. The composition ratio in the resin (A) of each of the above repeating units varies depending on the repeating unit used.
(A1) The composition ratio of the repeating unit having an alkali-soluble group is generally 5 to 80 mol%, preferably 8 to 75 mol%, more preferably 10 to 70 mol in all repeating units of the resin (A). %.
(A2) The composition ratio of the repeating unit having an aliphatic group is generally 1 to 70 mol%, preferably 5 to 70 mol%, more preferably 8 to 50 mol% in all repeating units of the resin (A). is there.
(A3) The composition ratio of the repeating unit having a cationically polymerizable group is generally 0 to 50 mol%, preferably 0 to 40 mol%, more preferably 0 to 30 mol% in all repeating units of the resin (A). It is.
(A4) The composition ratio of the repeating unit having a lactone structure is generally 1 to 70 mol%, preferably 5 to 60 mol%, more preferably 10 in the total repeating unit of the resin (A). -55 mol%.

本発明のネガ型レジスト組成物をArF露光に用いる場合、樹脂がArF光源(波長1
93nm)において透明であることが好ましい。その観点から、樹脂は芳香環(特に単環のベンゼン環)を有さないことが好ましく、芳香環を含む繰り返し単位の含有量は樹脂を構成する全繰り返し単位に対して好ましくは15モル%以下であり、含有しないことがより好ましい。
When the negative resist composition of the present invention is used for ArF exposure, the resin is an ArF light source (wavelength 1).
93 nm) is preferably transparent. From this point of view, the resin preferably does not have an aromatic ring (particularly a single benzene ring), and the content of repeating units containing an aromatic ring is preferably 15 mol% or less with respect to all repeating units constituting the resin. It is more preferable not to contain.

アルカリ可溶性樹脂成分(A)に用いられる樹脂は、重量平均分子量(Mw)は通常は1000〜100000、好ましくは1000〜20000、さらに好ましくは1000〜10000である。また重量平均分子量を数平均分子量で除した値(分散度Pd(=Mw/Mn))は一般的に1〜3、好ましくは1〜2.5、さらに好ましくは1〜2.0である。   The weight average molecular weight (Mw) of the resin used for the alkali-soluble resin component (A) is usually 1000 to 100,000, preferably 1000 to 20000, and more preferably 1000 to 10,000. The value obtained by dividing the weight average molecular weight by the number average molecular weight (dispersion degree Pd (= Mw / Mn)) is generally 1 to 3, preferably 1 to 2.5, more preferably 1 to 2.0.

本発明に用いるアルカリ可溶性樹脂は、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 alkali-soluble resin used in the present invention can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization). For example, as a general synthesis method, a monomer polymerization method in which a monomer species and an initiator are dissolved in a solvent and the polymerization is performed by heating, and a solution of the monomer species and the initiator is dropped into the heating solvent over 1 to 10 hours. The dropping polymerization method is added, and the dropping polymerization method is preferable. Examples of the reaction solvent include ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, diisopropyl ether, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate, amide solvents such as dimethylformamide and dimethylacetamide, Furthermore, the solvent which melt | dissolves the composition of this invention like the below-mentioned propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, and cyclohexanone is mentioned. More preferably, the polymerization is performed using the same solvent as that used in the resist composition of the present invention. Thereby, generation | occurrence | production of the particle at the time of a preservation | save can be suppressed.

重合反応は窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。重合開始剤としては市販のラジカル開始剤(アゾ系開始剤、パーオキサイドなど)を用いて重合を開始させる。ラジカル開始剤としてはアゾ系開始剤が好ましく、エステル基、シアノ基、カルボキシル基を有するアゾ系開始剤が好ましい。好ましい開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、ジメチル2,2‘−アゾビス(2−メチルプロピオネート)などが挙げられる。所望により開始剤を追加、あるいは分割で添加し、反応終了後、溶剤に投入して粉体あるいは固形回収等の方法で所望のポリマーを回収する。反応の濃度は一般的に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 reaction concentration is generally 5 to 50% by mass, preferably 10 to 30% by mass. The reaction temperature is usually 10 ° C to 150 ° C, preferably 30 ° C to 120 ° C, more preferably 60-100 ° C.

重合反応は窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。重合開始剤としては市販のラジカル開始剤(アゾ系開始剤、パーオキサイドなど)を用いて重合を開始させる。ラジカル開始剤としてはアゾ系開始剤が好ましく、エステル基、シアノ基、カルボキシル基を有するアゾ系開始剤が好ましい。好ましい開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、ジメチル2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)などが挙げられる。また重合開始剤に加えて連鎖移動剤を添加して重合反応を行ってもよい。重合反応の濃度は一般的に5〜50質量%であり、好ましくは30〜50質量%である。反応温度は、通常10℃〜150℃であり、好ましくは30℃〜120℃、さらに好ましくは60〜100℃である。   The polymerization reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. As a polymerization initiator, a commercially available radical initiator (azo initiator, peroxide, etc.) is used to initiate the polymerization. As the radical initiator, an azo initiator is preferable, and an azo initiator having an ester group, a cyano group, or a carboxyl group is preferable. Preferred examples of the initiator include azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile, dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) and the like. In addition to the polymerization initiator, a chain transfer agent may be added to carry out the polymerization reaction. The concentration of the polymerization reaction is generally 5 to 50% by mass, preferably 30 to 50% by mass. The reaction temperature is usually 10 ° C to 150 ° C, preferably 30 ° C to 120 ° C, more preferably 60-100 ° C.

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

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

沈殿又は再沈殿溶媒の使用量は、効率や収率等を考慮して適宜選択できるが、ポリマー溶液100質量部に対して、一般的に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, etc., but generally 100 to 10,000 parts by mass, preferably 200 to 2000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer solution, More preferably, it is 300-1000 mass parts.

沈殿又は再沈殿したポリマーは、通常、濾過、遠心分離等の慣用の固液分離に付し、乾燥して使用に供される。濾過は、耐溶剤性の濾材を用い、好ましくは加圧下で行われる。乾燥は、常圧又は減圧下(好ましくは減圧下)、一般的に30〜100℃程度、好ましくは30〜50℃程度の温度で行われる。   The precipitated or re-precipitated polymer is usually subjected to conventional solid-liquid separation such as filtration and centrifugation, and dried before use. Filtration is performed using a solvent-resistant filter medium, preferably under pressure. Drying is performed at a temperature of about 30 to 100 ° C., preferably about 30 to 50 ° C. under normal pressure or reduced pressure (preferably under reduced pressure).

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

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

(B)カチオン重合性基を持つ化合物
本発明のネガ型レジスト組成物は、カチオン重合性基を持つ化合物(B)を含有する。該化合物は、後述する(C)光カチオン重合開始剤の作用により、該化合物(B)同士の間や、該化合物と前記(A)アルカリ可溶性樹脂との間でカチオン重合反応を起こし、露光部に3次元構造が形成されるとともに分子量が増大すると考えられる。この作用により、露光部がアルカリ現像液に対して不溶化し、パターン形成が可能になる。
(B) Compound having a cationically polymerizable group
The negative resist composition of the present invention contains a compound (B) having a cationic polymerizable group. The compound causes a cationic polymerization reaction between the compounds (B) or between the compound and the alkali-soluble resin (A) by the action of a photocationic polymerization initiator (C) described later, and exposes the exposed portion. It is thought that the molecular weight increases with the formation of a three-dimensional structure. By this action, the exposed portion becomes insoluble in the alkaline developer and pattern formation becomes possible.

該(B)カチオン重合性基を有する化合物中のカチオン重合性基を含む構造としては、前記樹脂(A)の繰り返し単位(a3)における、脂肪族オレフィン構造、スチレン誘導体構造、ビニル構造、ビニルエーテル構造、共役ジエン構造、環状不飽和構造、アセチレン誘導体構造、ヘテロ不飽和結合を含む構造、ヘテロ原子含有環状構造、などの構造を持った基挙げられる。これらのうち好ましくは、脂肪族オレフィン構造、ビニル構造、ビニルエーテル構造、共役ジエン構造、ヘテロ原子含有環状構造、が挙げられ、さらに好ましくはビニルエーテル構造、ヘテロ原子含有環状構造が挙げられる。含ヘテロ原子環状構造として好ましくはエポキシ構造、オキセタン構造が挙げられる。   The structure containing the cationically polymerizable group in the compound (B) having a cationically polymerizable group includes an aliphatic olefin structure, a styrene derivative structure, a vinyl structure, and a vinyl ether structure in the repeating unit (a3) of the resin (A). Group having a structure such as a conjugated diene structure, a cyclic unsaturated structure, an acetylene derivative structure, a structure containing a heterounsaturated bond, or a heteroatom-containing cyclic structure. Of these, an aliphatic olefin structure, a vinyl structure, a vinyl ether structure, a conjugated diene structure, and a heteroatom-containing cyclic structure are preferable, and a vinyl ether structure and a heteroatom-containing cyclic structure are more preferable. The heteroatom-containing cyclic structure is preferably an epoxy structure or an oxetane structure.

(B)カチオン重合性基を有する化合物として下記一般式(CPM)で表される化合物が挙げられる。   (B) As a compound having a cationic polymerizable group, a compound represented by the following general formula (CPM) can be given.

Figure 2010054632
Figure 2010054632

式(CPM)中、RCPはカチオン重合性基を含む有機基を、Qは単結合若しくはnCP価の有機構造を表す。nCPは1以上の整数を表す。但し、Qが単結合のとき、ncpは2である。 In the formula (CPM), R CP represents an organic group containing a cationically polymerizable group, and Q represents a single bond or an n CP valent organic structure. n CP represents an integer of 1 or more. However, n cp is 2 when Q is a single bond.

CPとして好ましくは前記一般式(EPM)、(OXM)、(VEM)、で表される基が好ましい(但し、一般式(EPM)、(OXM)、(VEM)における*を、「好ましくは*は前記一般式(ASM−1)又は(ASM−2)で表される構造における*に結合する結合手を表す。」から「好ましくは一般式(CPM)におけるQに結合する結合手を表す」と読みかえる)。
CPは、好ましくは2〜10、さらに好ましくは2〜8である。
CPが2以上の時、複数のRCPは同一でも異なっていても良い、すなわち(B)カチオン重合性基を有する化合物は、同一のカチオン重合性基を持つ化合物であってもよいし、異なるカチオン重合性基を持つ化合物であってもよい。
R CP is preferably a group represented by the above general formula (EPM), (OXM), (VEM) (provided that * in the general formula (EPM), (OXM), (VEM) is “preferably * Represents a bond bonded to * in the structure represented by the general formula (ASM-1) or (ASM-2). From “preferably represents a bond bonded to Q in the general formula (CPM)”. ”).
nCP becomes like this. Preferably it is 2-10, More preferably, it is 2-8.
When n CP is 2 or more, a plurality of R CPs may be the same or different, that is, (B) the compound having a cation polymerizable group may be a compound having the same cation polymerizable group, It may be a compound having a different cationically polymerizable group.

また前記(A)アルカリ可溶性樹脂が(a3)カチオン重合性基を有する繰り返し単位を含む場合、(B)カチオン重合性基を有する化合物中のカチオン重合性基は、(A)アルカリ可溶性樹脂中のカチオン重合性基と同一であっても異なっていてもよい。レジスト膜中に異なる種類のカチオン重合性基を含有する態様にすることにより、硬化性や安定性などのバランスをとることができる。   When the (A) alkali-soluble resin contains (a3) a repeating unit having a cationic polymerizable group, (B) the cationic polymerizable group in the compound having a cationic polymerizable group is (A) in the alkali-soluble resin. It may be the same as or different from the cationically polymerizable group. By making the resist film contain different types of cationically polymerizable groups, balance such as curability and stability can be achieved.

QがnCP価の有機構造の場合、鎖状(直鎖若しくは分岐鎖)のアルキル構造(炭素数2〜20が好ましい)またはシクロアルキル構造(炭素数5〜20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。
QとしてはArFレーザー(波長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、アルキル構造またはシクロアルキル構造とこれらのエーテル、エステル、アミド、スルホンアミドが好ましい。エッチング耐性やパターン寸法制御の観点からはシクロアルキル構造が、高コントラストの観点からは鎖状のアルキル構造が好ましい。またQが鎖状アルキル構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。
鎖状のアルキル構造として具体的には、メチル、エチル、プロピル、i−プロピル、ブチル、s−ブチル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、デシル、とこれらのエーテル、エステル、アミド、スルホンアミドが挙げられる。
シクロアルキル構造として具体的には、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロオクタン等の単環アルカン構造、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン、アダマンタン等の多環アルカン構造、とこれらのエーテル、エステル、アミド、スルホンアミドが挙げられる。
When Q is an nCP valent organic structure, a chain (straight chain or branched chain) alkyl structure (preferably having 2 to 20 carbon atoms), a cycloalkyl structure (preferably having 5 to 20 carbon atoms) or an aryl structure (carbon) Numbers 6 to 30 are preferable), or ethers, esters, amides, sulfonamides, and the like thereof are preferable.
Q is preferably an organic structure that does not absorb an ArF laser (wavelength 193 nm), and an alkyl structure or a cycloalkyl structure and ethers, esters, amides, and sulfonamides thereof are preferable. From the viewpoint of etching resistance and pattern size control, a cycloalkyl structure is preferable, and from the viewpoint of high contrast, a chain alkyl structure is preferable. Q may be a structure having both a chain alkyl structure and a cyclic alkyl structure. In this case, the above performance can be balanced, which is a preferable mode.
Specific examples of the chain alkyl structure include methyl, ethyl, propyl, i-propyl, butyl, s-butyl, t-butyl, pentyl, hexyl, decyl, and ethers, esters, amides, and sulfonamides thereof. It is done.
Specific examples of the cycloalkyl structure include monocyclic alkane structures such as cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane and cyclooctane, polycyclic alkane structures such as norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane and adamantane, and ethers thereof. Examples include esters, amides, and sulfonamides.

Qがアリール構造の場合には、ArFレーザー(波長193nm)に対して吸収の小さい縮環芳香族構造とこれらのエーテル、エステル、アミド、スルホンアミドが好ましい。が好ましい。このような構造として、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ナフタセン、ピレン、ペリレンなどが挙げられる。また、Qは縮環芳香族構造と、鎖状のアルキル構造若しくはシクロアルキル構造、の両方を持つ構造であってもよい。   When Q has an aryl structure, a condensed aromatic structure having a small absorption with respect to ArF laser (wavelength 193 nm) and these ethers, esters, amides, and sulfonamides are preferable. Is preferred. Examples of such a structure include naphthalene, anthracene, phenanthrene, naphthacene, pyrene, and perylene. Q may be a structure having both a condensed aromatic structure and a chain-like alkyl structure or cycloalkyl structure.

以下に(B)カチオン重合性基を有する化合物の具体例を例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Specific examples of the compound (B) having a cationically polymerizable group are exemplified below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2010054632
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Figure 2010054632
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Figure 2010054632
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該化合物(B)の分子量は、好ましくは100〜2000、さらに好ましくは150〜1500、さらに好ましくは200〜1000である。   The molecular weight of the compound (B) is preferably 100 to 2000, more preferably 150 to 1500, and still more preferably 200 to 1000.

該化合物(B)は、レジスト組成物の固形分中、1〜80質量%含有することが好ましく、3〜75質量%含有することがさらに好ましく、5〜70質量%含有することが特に好ましい。上記範囲とすることで、露光部の不溶化が充分となり感度が良好となる。
化合物(B)は、市販品を利用することも出来るし、公知の方法で合成することもできる。
The compound (B) is preferably contained in an amount of 1 to 80% by mass, more preferably 3 to 75% by mass, and particularly preferably 5 to 70% by mass in the solid content of the resist composition. By setting it as the above range, the exposed area is sufficiently insolubilized and the sensitivity is improved.
Compound (B) can be a commercially available product or can be synthesized by a known method.

カチオン重合性基を有する化合物(B)は単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよいが、併用する場合、エポキシ基を有する化合物と、オキセタン基を有する化合物を併用することが好ましい。こうすることで、溶解コントラスト、膨潤性、パターン形状、保存安定性などの向上が期待できる。   The compound (B) having a cation polymerizable group may be used alone or in combination of two or more. When used in combination, a compound having an epoxy group and a compound having an oxetane group may be used in combination. preferable. By doing so, improvement in dissolution contrast, swelling property, pattern shape, storage stability and the like can be expected.

(C)光カチオン重合開始剤
本発明のネガ型レジスト組成物には、活性光線又は放射線の照射によりカチオン種を発生する化合物(以下、光カチオン重合開始剤ともいう)を含有する。
光カチオン重合開始剤としては、一般的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。
(C) Photocationic polymerization initiator The negative resist composition of the present invention contains a compound that generates cationic species upon irradiation with actinic rays or radiation (hereinafter also referred to as a photocationic polymerization initiator).
As the cationic photopolymerization initiator, publicly known compounds that generate an acid upon irradiation with actinic rays or radiation and mixtures thereof can be appropriately selected and used.

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

光重合開始剤の内で好ましい化合物として、下記一般式(ZI)、(ZII)、(ZIII)で表される化合物を挙げることができる。   Preferred examples of the photopolymerization initiator include compounds represented by the following general formulas (ZI), (ZII), and (ZIII).

Figure 2010054632
Figure 2010054632

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

アルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基としては、好ましくは炭素数1〜5のアルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基)を挙げることができる。   The alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms (methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, pentoxy group).

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

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

Figure 2010054632
Figure 2010054632

一般式(ZI−3)に於いて、
1c〜R5cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子を表す。
6c及びR7cは、各々独立に、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
x及びRyは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリル基又はビニル基を表す。
In general formula (ZI-3),
R 1c to R 5c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group or a halogen atom.
R 6c and R 7c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group.
R x and R y independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group or a vinyl group.

1c〜R5c中のいずれか2つ以上、R6cとR7c、及びRxとRyは、それぞれ結合して環構造を形成しても良く、この環構造は、酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合を含んでいてもよい。R1c〜R5c中のいずれか2つ以上、R6cとR7c、及びRxとRyが結合して形成する基としては、ブチレン基、ペンチレン基等を挙げることができる。 Any two or more of R 1c to R 5c , R 6c and R 7c , and R x and R y may be bonded to each other to form a ring structure, and this ring structure includes an oxygen atom and a sulfur atom. , An ester bond and an amide bond may be included. Examples of the group formed by combining any two or more of R 1c to R 5c , R 6c and R 7c , and R x and R y include a butylene group and a pentylene group.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

204〜R207のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は、置換基を有していても
よい。R204〜R207のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜15)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基等を挙げることができる。
Aryl group, alkyl group of R 204 to R 207, cycloalkyl groups may have a substituent. Aryl group, alkyl group of R 204 to R 207, the cycloalkyl group substituent which may be possessed by, for example, an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (for example, 3 to 15 carbon atoms ), An aryl group (for example, having 6 to 15 carbon atoms), an alkoxy group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, and a phenylthio group.

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

光カチオン重合開始剤として、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。   Examples of the photocationic polymerization initiator further include compounds represented by the following general formulas (ZIV), (ZV), and (ZVI).

Figure 2010054632
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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。
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.

光カチオン重合開始剤の内でより好ましくは、一般式(ZI)〜(ZIII)で表される化合物である。
また、光カチオン重合開始剤として、スルホン酸基又はイミド基を1つ有する酸を発生する化合物が好ましく、さらに好ましくは1価のパーフルオロアルカンスルホン酸を発生する化合物、または1価のフッ素原子またはフッ素原子を含有する基で置換された芳香族スルホン酸を発生する化合物、または1価のフッ素原子またはフッ素原子を含有する基で置換されたイミド酸を発生する化合物であり、更により好ましくは、フッ化置換アルカンスルホン酸、フッ素置換ベンゼンスルホン酸、フッ素置換イミド酸又はフッ素置換メチド酸のスルホニウム塩である。使用可能な光カチオン重合開始剤は、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。
光カチオン重合開始剤の中で、特に好ましい例を以下に挙げる。
Among the photocationic polymerization initiators, compounds represented by the general formulas (ZI) to (ZIII) are more preferable.
Further, as the photocationic polymerization initiator, a compound that generates an acid having one sulfonic acid group or one imide group is preferable, more preferably a compound that generates monovalent perfluoroalkanesulfonic acid, or a monovalent fluorine atom or A compound that generates an aromatic sulfonic acid substituted with a group containing a fluorine atom, or a compound that generates a monovalent fluorine atom or an imide acid substituted with a group containing a fluorine atom, and even more preferably, It is a sulfonium salt of a fluorine-substituted alkanesulfonic acid, a fluorine-substituted benzenesulfonic acid, a fluorine-substituted imide acid or a fluorine-substituted methide acid. The photocationic polymerization initiator 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 having a pKa of the generated acid of pKa = -1 or less, and the sensitivity is high. improves.
Particularly preferred examples of the cationic photopolymerization initiator are given below.

Figure 2010054632
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光カチオン重合開始剤は、1種類単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
光カチオン重合開始剤のネガ型レジスト組成物中の含量は、ネガ型レジスト組成物の全固形分を基準として、0.1〜20質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜10質量%、更に好ましくは1〜7質量%である。
A photocationic polymerization initiator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
The content of the cationic photopolymerization initiator in the negative resist composition is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass, based on the total solid content of the negative resist composition. More preferably, it is 1-7 mass%.

(D)塩基性化合物
本発明のネガ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。
(D) Basic compound The negative resist composition of the present invention preferably contains a basic compound in order to reduce the change in performance over time from exposure to heating.
Preferred examples of the basic compound include compounds having structures represented by the following formulas (A) to (E).

Figure 2010054632
Figure 2010054632

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

塩基性化合物の使用量は、ネガ型レジスト組成物の全固形分を基準として、通常、0.
001〜10質量%、好ましくは0.01〜5質量%である。
The amount of the basic compound used is generally 0. 0, based on the total solid content of the negative resist composition.
It is 001-10 mass%, Preferably it is 0.01-5 mass%.

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

(E)疎水性ポリマー
活性光線又は放射線の照射時にレジスト膜と露光装置のレンズとの間に空気よりも屈折率の高い液体(液浸媒体)を満たして露光(液浸露光)を行ってもよい。これにより解像性を高めることができる。用いる液浸媒体としては空気よりも屈折率の高い液体であればいずれのものでも用いることができるが好ましくは純水である。
(E) Hydrophobic polymer Exposure (immersion exposure) may be performed by filling a liquid (immersion medium) having a refractive index higher than air between the resist film and the lens of the exposure apparatus during irradiation with actinic rays or radiation. Good. Thereby, resolution can be improved. As the immersion medium to be used, any liquid can be used as long as it has a higher refractive index than air, but pure water is preferred.

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

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

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

本発明のネガ型レジスト組成物からなるレジスト膜を、液浸媒体を介して露光する場合には、レジスト組成物に必要に応じてさらに疎水性樹脂(HR)を添加することができる。これにより、レジスト膜表層に疎水性樹脂(HR)が偏在化し、液浸媒体が水の場合、レジスト膜とした際の水に対するレジスト膜表面の後退接触角を向上させ、液浸水追随性を向上させることができる。疎水性樹脂(HR)としては、添加することにより表面の後退接触角が添加することにより向上する樹脂であれば何でもよいが、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する樹脂であることが好ましい。液浸液に対する(より具体的には23℃、1気圧における水に対する)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、ネガ型レジスト組成物の全固形分を基準として、0.1〜10質量%であることが好ましく、より好ましくは0.1〜5質量%である。疎水性樹脂(HR)は前述のように界面に遍在するものであるが、界面活性剤とは異なり、必ずしも分子内に親水基を有する必要はなく、極性/非極性物質を均一に混合することに寄与しなくても良い。
When the resist film made of the negative resist composition of the present invention is exposed through an immersion medium, a hydrophobic resin (HR) can be further added to the resist composition as necessary. As a result, hydrophobic resin (HR) is unevenly distributed on the surface of the resist film, and when the immersion medium is water, the receding contact angle of the resist film surface with respect to the water when the resist film is formed is improved, and the immersion water tracking is improved. Can be made. As the hydrophobic resin (HR), any resin can be used as long as the receding contact angle of the surface can be improved by adding, but a resin having at least one of fluorine atom and silicon atom is preferable. . The receding contact angle of the resist film with respect to the immersion liquid (more specifically, with respect to water at 23 ° C. and 1 atm) is preferably 60 ° to 90 °, more preferably 70 ° or more. The addition amount can be adjusted as appropriate so that the receding contact angle of the resist film falls within the above range, but is preferably 0.1 to 10% by mass based on the total solid content of the negative resist composition, More preferably, it is 0.1-5 mass%. Hydrophobic resin (HR) is ubiquitous at the interface as described above, but unlike a surfactant, it does not necessarily have a hydrophilic group in the molecule, and polar / nonpolar substances are mixed uniformly. There is no need to contribute.

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

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

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

Figure 2010054632
Figure 2010054632

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

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

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

Figure 2010054632
Figure 2010054632

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

Figure 2010054632
Figure 2010054632

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

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

Figure 2010054632
Figure 2010054632

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

(x)アルカリ可溶性基としては、フェノール性水酸基、カルボン酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、トリス(アルキルスルホニル)メチレン基を有する基等が挙げられる。
好ましいアルカリ可溶性基としては、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール)、スルホンイミド基、ビス(カルボニル)メチレン基が挙げられる。
(X) Alkali-soluble groups include phenolic hydroxyl groups, carboxylic acid groups, fluorinated alcohol groups, sulfonic acid groups, sulfonamido groups, sulfonylimide groups, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) methylene groups, (alkylsulfonyl) ( Alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylcarbonyl) methylene group, bis (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylsulfonyl) methylene group, bis (alkylsulfonyl) imide group, tris (alkylcarbonyl) methylene group, tris (alkylsulfonyl) And a group having a methylene group.
Preferred alkali-soluble groups include fluorinated alcohol groups (preferably hexafluoroisopropanol), sulfonimide groups, and bis (carbonyl) methylene groups.

アルカリ可溶性基(x)を有する繰り返し単位としては、アクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位のような樹脂の主鎖に直接アルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位、あるいは連結基を介して樹脂の主鎖にアルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位、さらにはアルカリ可溶性基を有する重合開始剤や連鎖移動剤を重合時に用いてポリマー鎖の末端に導入、のいずれも好ましい。
アルカリ可溶性基(x)を有する繰り返し単位の含有量は、ポリマー中の全繰り返し単位に対し、1〜50mol%が好ましく、より好ましくは3〜35mol%、更に好ましくは5〜20mol%である。
Examples of the repeating unit having an alkali-soluble group (x) include a repeating unit in which an alkali-soluble group is directly bonded to the main chain of the resin, such as a repeating unit of acrylic acid or methacrylic acid, or a main group of the resin via a linking group. It is preferable to use a repeating unit in which an alkali-soluble group is bonded to the chain, and further introduce a polymerization initiator or chain transfer agent having an alkali-soluble group at the end of the polymer chain at the time of polymerization.
The content of the repeating unit having an alkali-soluble group (x) is preferably from 1 to 50 mol%, more preferably from 3 to 35 mol%, still more preferably from 5 to 20 mol%, based on all repeating units in the polymer.

アルカリ可溶性基(x)を有する繰り返し単位の具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。   Specific examples of the repeating unit having an alkali-soluble group (x) are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2010054632
Figure 2010054632

(y)アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する基
としては、例えば、ラクトン構造を有する基、酸無水物、酸イミド基などが挙げられ、好ましくはラクトン基である。
アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する基(y)を有する繰り返し単位としては、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルによる繰り返し単位のように、樹脂の主鎖にアルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する基(y)が結合している繰り返し単位、あるいはアルカリ現像液中での溶解度が増大する基(y)を有する重合開始剤や連鎖移動剤を重合時に用いてポリマー鎖の末端に導入、のいずれも好ましい。
アルカリ現像液中での溶解度が増大する基(y)を有する繰り返し単位の含有量は、ポリマー中の全繰り返し単位に対し、1〜40mol%が好ましく、より好ましくは3〜30mol%、更に好ましくは5〜15mol%である。
(Y) Examples of the group that decomposes by the action of an alkali developer and increases the solubility in the alkali developer include a group having a lactone structure, an acid anhydride, an acid imide group, and the like, and preferably a lactone group It is.
As the repeating unit having a group (y) that is decomposed by the action of an alkali developer and increases the solubility in the alkali developer, an alkali is added to the main chain of the resin, such as a repeating unit of an acrylate ester or a methacrylate ester. A polymerization initiator having a repeating unit to which a group (y) that decomposes by the action of the developer and increases the solubility in an alkali developer is bonded, or a group (y) that increases the solubility in an alkali developer And a chain transfer agent used at the time of polymerization are preferably introduced at the end of the polymer chain.
The content of the repeating unit having a group (y) whose solubility in an alkali developer is increased is preferably 1 to 40 mol%, more preferably 3 to 30 mol%, still more preferably based on all repeating units in the polymer. 5 to 15 mol%.

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

疎水性樹脂(HR)に於ける、酸の作用により分解する基(z)を有する繰り返し単位は、通常ポジ型レジスト組成物の酸分解性樹脂に使用される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。
酸分解性基とは、酸の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基である。
アルカリ可溶性基としては、フェノール性水酸基、カルボン酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、トリス(アルキルスルホニル)メチレン基を有する基等が挙げられる。
好ましいアルカリ可溶性基としては、カルボン酸基、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール)、スルホン酸基が挙げられる。
酸分解性基として好ましい基は、これらのアルカリ可溶性基の水素原子を酸で脱離する基で置換した基である。
酸で脱離する基としては、例えば、−C(R36)(R37)(R38)、−C(R36)(R37)(OR39)、−C(R01)(R02)(OR39)等を挙げることができる。
式中、R36〜R39は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。
01〜R02は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。
酸分解性基としては好ましくは、クミルエステル基、エノールエステル基、アセタールエステル基、第3級のアルキルエステル基等である。更に好ましくは、第3級アルキルエステル基である。
疎水性樹脂(HR)に於ける、酸の作用により分解する基(z)を有する繰り返し単位の含有量は、ポリマー中の全繰り返し単位に対し、1〜80mol%が好ましく、より好ましくは10〜80mol%、更に好ましくは20〜60mol%である。
In the hydrophobic resin (HR), the repeating unit having a group (z) that is decomposed by the action of an acid is usually a repeating unit having an acid-decomposable group that is used in an acid-decomposable resin of a positive resist composition. The same thing is mentioned.
An acid-decomposable group is a group that decomposes by the action of an acid to produce an alkali-soluble group.
Alkali-soluble groups include phenolic hydroxyl groups, carboxylic acid groups, fluorinated alcohol groups, sulfonic acid groups, sulfonamido groups, sulfonylimide groups, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) methylene groups, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) Imido group, bis (alkylcarbonyl) methylene group, bis (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylsulfonyl) methylene group, bis (alkylsulfonyl) imide group, tris (alkylcarbonyl) methylene group, tris (alkylsulfonyl) methylene group A group having
Preferred alkali-soluble groups include carboxylic acid groups, fluorinated alcohol groups (preferably hexafluoroisopropanol), and sulfonic acid groups.
A preferable group as the acid-decomposable group is a group obtained by substituting the hydrogen atom of these alkali-soluble groups with a group capable of leaving with an acid.
Examples of the group leaving with an acid include -C (R 36 ) (R 37 ) (R 38 ), -C (R 36 ) (R 37 ) (OR 39 ), -C (R 01 ) (R 02 ). ) (OR 39 ) and the like.
In the formula, R 36 to R 39 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an alkenyl group. R 36 and R 37 may be bonded to each other to form a ring.
R 01 and R 02 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an alkenyl group.
The acid-decomposable group is preferably a cumyl ester group, an enol ester group, an acetal ester group, a tertiary alkyl ester group or the like. More preferably, it is a tertiary alkyl ester group.
In the hydrophobic resin (HR), the content of the repeating unit having a group (z) that is decomposed by the action of an acid is preferably 1 to 80 mol%, more preferably 10 to 10%, based on all repeating units in the polymer. 80 mol%, more preferably 20 to 60 mol%.

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

Figure 2010054632
Figure 2010054632

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

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

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

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

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

重合反応は窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。重合開始剤としては市販のラジカル開始剤(アゾ系開始剤、パーオキサイドなど)を用いて重合を開始させる。ラジカル開始剤としてはアゾ系開始剤が好ましく、エステル基、シアノ基、カルボキシル基を有するアゾ系開始剤が好ましい。好ましい開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、ジメチル2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)などが挙げられる。反応の濃度は一般的に5〜50質量%であり、好ましくは30〜50質量%である。反応温度は、通常10℃〜150℃であり、好ましくは30℃〜120℃、さらに好ましくは60〜100℃である。   The polymerization reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. As a polymerization initiator, a commercially available radical initiator (azo initiator, peroxide, etc.) is used to initiate the polymerization. As the radical initiator, an azo initiator is preferable, and an azo initiator having an ester group, a cyano group, or a carboxyl group is preferable. Preferred examples of the initiator include azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile, dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) and the like. The reaction concentration is generally 5 to 50% by mass, preferably 30 to 50% by mass. The reaction temperature is usually 10 ° C to 150 ° C, preferably 30 ° C to 120 ° C, more preferably 60-100 ° C.

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

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

沈殿又は再沈殿溶媒の使用量は、効率や収率等を考慮して適宜選択できるが、ポリマー溶液100質量部に対して、一般的に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, etc., but generally 100 to 10,000 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)、一般的に30〜100℃程度、好ましくは30〜50℃程度の温度で行われる。   The precipitated or re-precipitated polymer is usually subjected to conventional solid-liquid separation such as filtration and centrifugation, and dried before use. Filtration is performed using a solvent-resistant filter medium, preferably under pressure. Drying is performed at a temperature of about 30 to 100 ° C., preferably about 30 to 50 ° C. under normal pressure or reduced pressure (preferably under reduced pressure).

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

以下に疎水性樹脂(HR)の具体例を示す。また、下記表1に、各樹脂における繰り返し単位のモル比(各繰り返し単位と左から順に対応)、重量平均分子量、分散度を示す。   Specific examples of the hydrophobic resin (HR) are shown below. Table 1 below shows the molar ratio of 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 2010054632
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本発明のネガ型レジスト組成物によるレジスト膜と液浸液との間には、レジスト膜を直接、液浸液に接触させないために、液浸液難溶性膜(以下、「トップコート」ともいう)を設けてもよい。トップコートに必要な機能としては、レジスト上層部への塗布適正、放射線、特に波長193nmの光に対する透明性、液浸液難溶性である。トップコートは、レジストと混合せず、さらにレジスト上層に均一に塗布できることが好ましい。
トップコートは、波長193nmの光に対する透明性という観点からは、芳香族を豊富に含有しないポリマーが好ましく、具体的には、炭化水素ポリマー、アクリル酸エステルポリマー、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸、ポリビニルエーテル、シリコン含有ポリマー、フッ素含有ポリマーなどが挙げられる。前述の疎水性樹脂(HR)はトップコートとしても好適なものである。トップコートから液浸液へ不純物が溶出すると光学レンズを汚染するという観点からは、トップコートに含まれるポリマーの残留モノマー成分は少ない方が好ましい。
In order to prevent the resist film from directly contacting the immersion liquid between the resist film made of the negative resist composition of the present invention and the immersion liquid, the immersion liquid hardly soluble film (hereinafter also referred to as “top coat”). ) May be provided. The functions necessary for the top coat are appropriate coating on the resist upper layer, transparency to radiation, particularly light having a wavelength of 193 nm, and poor solubility in immersion liquid. It is preferable that the top coat is not mixed with the resist and can be uniformly applied to the resist upper layer.
From the viewpoint of transparency with respect to light having a wavelength of 193 nm, the topcoat is preferably a polymer that does not contain abundant aromatics. Specifically, the polymer is a hydrocarbon polymer, an acrylate polymer, polymethacrylic acid, polyacrylic acid, polyvinyl. Examples include ethers, silicon-containing polymers, fluorine-containing polymers. The aforementioned hydrophobic resin (HR) is also suitable as a top coat. From the viewpoint of contaminating the optical lens when impurities are eluted from the top coat into the immersion liquid, it is preferable that the residual monomer component of the polymer contained in the top coat is small.

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

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

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

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

本発明のネガ型レジスト組成物が上記界面活性剤を含有することにより、波長250nm以下、特に波長220nm以下の露光光源の使用時に、良好な感度及び解像度で、密着性及び現像欠陥の少ないレジストパターンを与えることが可能となる。
フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤としては、例えば特開昭62−36663号公報、特開昭61−226746号公報、特開昭61−226745号公報、特開昭62−170950号公報、特開昭63−34540号公報、特開平7−230165号公報、特開平8−62834号公報、特開平9−54432号公報、特開平9−5988号公報、特開2002−277862号公報、米国特許第5405720号明細書、同5360692号明細書、同5529881号明細書、同5296330号明細書、同5436098号明細書、同5576143号明細書、同5294511号明細書、同5824451号明細書記載の界面活性剤を挙げることができ、下記市販の界面活性剤をそのまま用いることもできる。
When the negative resist composition of the present invention contains the above-mentioned surfactant, a resist pattern having good sensitivity and resolution, and less adhesion and development defects when using an exposure light source having a wavelength of 250 nm or less, particularly a wavelength of 220 nm or less. Can be given.
Examples of the fluorine-based and / or silicon-based surfactant include, for example, JP-A No. 62-36663, JP-A No. 61-226746, JP-A No. 61-226745, JP-A No. 62-170950, JP 63-34540 A, JP 7-230165 A, JP 8-62834 A, JP 9-54432 A, JP 9-5988 A, JP 2002-277862 A, US Patent Nos. 5,405,720, 5,360,692, 5,529,881, 5,296,330, 5,436,098, 5,576,143, 5,294,511, 5,824,451 Surfactant can be mentioned, The following commercially available surfactant can also be used as it is.

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

また、界面活性剤としては、上記に示すような公知のものの他に、テロメリゼーション法(テロマー法ともいわれる)もしくはオリゴメリゼーション法(オリゴマー法ともいわれる)により製造されたフルオロ脂肪族化合物から導かれたフルオロ脂肪族基を有する重合体を用いた界面活性剤を用いることが出来る。フルオロ脂肪族化合物は、特開2002−90991号公報に記載された方法によって合成することが出来る。
フルオロ脂肪族基を有する重合体としては、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート及び/又は(ポリ(オキシアルキレン))メタクリレートとの共重合体が好ましく、不規則に分布しているものでも、ブロック共重合していてもよい。また、ポリ(オキシアルキレン)基としては、ポリ(オキシエチレン)基、ポリ(オキシプロピレン)基、ポリ(オキシブチレン)基などが挙げられ、また、ポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとオキシエチレンとのブロック連結体)やポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとのブロック連結体)など同じ鎖長内に異なる鎖長のアルキレンを有するようなユニットでもよい。さらに、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体は2元共重合体ばかりでなく、異なる2種以上のフルオロ脂肪族基を有するモノマーや、異なる2種以上の(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)などを同時に共重合した3元系以上の共重合体でもよい。
In addition to the known surfactants described above, the surfactant is derived from a fluoroaliphatic compound produced by a telomerization method (also called telomer method) or an oligomerization method (also called oligomer method). A surfactant using a polymer having a fluoroaliphatic group can be used. The fluoroaliphatic compound can be synthesized by the method described in JP-A-2002-90991.
As the polymer having a fluoroaliphatic group, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate and / or (poly (oxyalkylene)) methacrylate is preferable and distributed irregularly. Or may be block copolymerized. Examples of the poly (oxyalkylene) group include a poly (oxyethylene) group, a poly (oxypropylene) group, a poly (oxybutylene) group, and the like, and a poly (oxyethylene, oxypropylene, and oxyethylene group). A unit having different chain lengths in the same chain length, such as a block link) or poly (block link of oxyethylene and oxypropylene) may be used. Furthermore, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate (or methacrylate) is not only a binary copolymer but also a monomer having two or more different fluoroaliphatic groups, Further, it may be a ternary or higher copolymer obtained by simultaneously copolymerizing two or more different (poly (oxyalkylene)) acrylates (or methacrylates).

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

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

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

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

(G)有機溶剤
本発明のネガ型レジスト組成物は、上記の成分を所定の有機溶剤に溶解して用いる。使用し得る有機溶剤としては、例えば、エチレンジクロライド、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、メチルエチルケトン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、2−メトキシエチルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トルエン、酢酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、メトキシブタノール、テトラヒドロフラン等を挙げることができる。
(G) Organic solvent The negative resist composition of the present invention is used by dissolving the above components in a predetermined organic solvent. Examples of the organic solvent that can be used include ethylene dichloride, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, γ-butyrolactone, methyl ethyl ketone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, 2-methoxyethyl acetate, ethylene glycol monoethyl. Ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, toluene, ethyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, N, N -Dimethylformamide, dimethylsulfoxide, N-methylpyrrolidone, methoxybutanol, tetrahydrofuran, etc. It can be mentioned.

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

水酸基を有する溶剤としては、例えば、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、乳酸エチル等を挙げることができ、これらの内でプロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチルが好ましい。   Examples of the solvent having a hydroxyl group include ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethyl lactate, and the like. Propylene glycol monomethyl ether and ethyl lactate are preferred.

水酸基を有さない溶剤としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルア
セテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチル、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等を挙げることができ、これらの内で、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチルが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノンがより好ましい。
水酸基を有する溶剤と水酸基を有さない溶剤との混合比(質量比)は、好ましくは1/99〜99/1、より好ましくは10/90〜90/10、更により好ましくは20/80〜60/40である。水酸基を有さない溶剤を50質量%以上含有する混合溶剤が塗布均一性の点で特に好ましい。)
Examples of the solvent having no hydroxyl group include propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, butyl acetate, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide. Among these, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, and butyl acetate are preferable, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate 2-heptanone is more preferable.
The mixing ratio (mass ratio) of the solvent having a hydroxyl group and the solvent having no hydroxyl group is preferably 1/99 to 99/1, more preferably 10/90 to 90/10, and even more preferably 20/80 to 60/40. A mixed solvent containing 50% by mass or more of a solvent having no hydroxyl group is particularly preferable from the viewpoint of coating uniformity. )

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

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

本発明のネガ型レジスト組成物は、上記の成分を所定の有機溶剤、好ましくは前記混合溶剤に溶解し、フィルター濾過した後、次のように所定の支持体上に塗布して用いる。フィルター濾過に用いるフィルターは好ましくはポアサイズ0.1ミクロン以下、より好ましくは0.05ミクロン以下、更に好ましくは0.03ミクロン以下のポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、ナイロン製のものが好ましい。   The negative resist composition of the present invention is used by dissolving the above components in a predetermined organic solvent, preferably the mixed solvent, filtering the solution, and then applying the solution on a predetermined support as follows. The filter used for filter filtration is preferably made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon having a pore size of 0.1 microns or less, more preferably 0.05 microns or less, and still more preferably 0.03 microns or less.

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

活性光線又は放射線としては、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、X線、電子線等を挙げることができるが、好ましくは波長250nm以下、より好ましくは波長220nm以下、特に好ましくは波長1〜200nmの波長の遠紫外光、具体的には、KrFエキシマレーザー(波長248nm)、ArFエキシマレーザー(波長193nm)、F2エキシマレーザー(波長157nm)、X線、電子ビーム等であり、ArFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、EUV(波長13nm)、電子ビームであり、特にArFエキシマレーザー(波長193nm)が好ましい。 Examples of the actinic ray or radiation include infrared light, visible light, ultraviolet light, far-ultraviolet light, X-rays, and electron beams, but preferably have a wavelength of 250 nm or less, more preferably have a wavelength of 220 nm or less, and particularly preferably. Far ultraviolet light having a wavelength of 1 to 200 nm, specifically, KrF excimer laser (wavelength 248 nm), ArF excimer laser (wavelength 193 nm), F 2 excimer laser (wavelength 157 nm), X-ray, electron beam, etc. ArF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (wavelength 13 nm), and electron beam are preferable, and ArF excimer laser (wavelength 193 nm) is particularly preferable.

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

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

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

さらに、上記アルカリ現像液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。   Furthermore, alcohols and surfactants can be added in appropriate amounts to the alkaline developer.

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

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

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

<合成例1> モノマーの合成(スルホンアミドその1)
メタクリル酸2−アミノエチル塩酸塩29.9g、トリエチルアミン36.6g、塩化メチレン495mLを3つ口フラスコに入れ1時間攪拌した。これにメタンスルホニルクロライド22.8gを1時間かけて滴下した。滴下終了後、室温にて2時間攪拌した。反応混合物に2MHCL水溶液500mLを加え、酢酸エチル200mLで抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去した。えられた生成物をカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=30/70:体積比)で精製することで、下記モノマー(M11)を37.2g得た。
<Synthesis Example 1> Monomer synthesis (sulfonamide 1)
29.9 g of 2-aminoethyl methacrylate hydrochloride, 36.6 g of triethylamine and 495 mL of methylene chloride were placed in a three-necked flask and stirred for 1 hour. To this, 22.8 g of methanesulfonyl chloride was added dropwise over 1 hour. After completion of dropping, the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. To the reaction mixture was added 500 mL of 2M HCl aqueous solution, and the mixture was extracted with 200 mL of ethyl acetate. The organic layer was dried over magnesium sulfate, and then the solvent was distilled off with a rotary evaporator. The obtained product was purified by column chromatography (ethyl acetate / hexane = 30/70: volume ratio) to obtain 37.2 g of the following monomer (M11).

<合成例2> モノマーの合成(スルホンアミドその2)
1,2−エポキシシクロヘキサン54.0g、メタンスルホンアミド47.6g、t−ブトキシカリウム5.6gテトラヒドロフラン600mLを3つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下11時間加熱還流した。室温に戻し、1M HCl水溶液500mLを加え、酢酸エチル600mLで抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、硫酸マグネシウムで乾燥後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去した。えられた生成物をカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=50/50:体積比)で精製することで、2−〔(メチルスルホニル)アミノ〕シクロヘキサノールを46.1g得た。
上記で得られた2−〔(メチルスルホニル)アミノ〕シクロヘキサノール、トリエチルアミン55.5g、アセトニトリル600mLを3つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下−20℃でメタクリル酸クロライド57.5gを30分かけて滴下した。滴下終了後、室温に戻し1時間攪拌した。反応混合物に2MHCl水溶液800mLを加え、酢酸エチル600mLで抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去した。得られた生成物をカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=40/60:体積比)で精製することで、下記モノマー(M12)を79.8g得た。
<Synthesis Example 2> Monomer synthesis (sulfonamide 2)
1,4-epoxycyclohexane 54.0 g, methanesulfonamide 47.6 g, t-butoxypotassium 5.6 g tetrahydrofuran 600 mL was placed in a three-necked flask and heated to reflux for 11 hours under a nitrogen atmosphere. After returning to room temperature, 500 mL of 1M HCl aqueous solution was added, and extraction was performed with 600 mL of ethyl acetate. The organic layer was dried over magnesium sulfate, dried over magnesium sulfate, and then the solvent was distilled off with a rotary evaporator. The obtained product was purified by column chromatography (ethyl acetate / hexane = 50/50: volume ratio) to obtain 46.1 g of 2-[(methylsulfonyl) amino] cyclohexanol.
2-[(methylsulfonyl) amino] cyclohexanol obtained above, 55.5 g of triethylamine, and 600 mL of acetonitrile are placed in a three-necked flask, and 57.5 g of methacrylic acid chloride is added over 30 minutes at −20 ° C. in a nitrogen atmosphere. It was dripped. After completion of dropping, the mixture was returned to room temperature and stirred for 1 hour. 800 mL of 2M HCl aqueous solution was added to the reaction mixture, extraction was performed with 600 mL of ethyl acetate, the organic layer was dried over magnesium sulfate, and then the solvent was distilled off with a rotary evaporator. By purifying the obtained product by column chromatography (ethyl acetate / hexane = 40/60: volume ratio), 79.8 g of the following monomer (M12) was obtained.

<合成例3> モノマーの合成(スルホンイミド)
メタクリルアミド34.5g、トリエチルアミン68.3g、THF65mLを3つ口フラスコに入れ、0℃に冷却した。これに、メタンスルホニルクロライド66.2gをTHF100mLに溶解させた溶液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、室温に戻し1時間攪拌した。反応溶液に2MHCl水溶液500mLを加え、酢酸エチル350mLで抽出し、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去した。反応物を酢酸エチル375mLに溶解させ、0℃に冷却した。これに2M水酸化ナトリウム水溶液400mLを加え、HCl水溶液を用いて中和、生じた沈殿を濾別した。濾別した固体を酢酸エチル500mLに溶かし、1MHCl水溶液250mLと純水250mLで洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去することで、下記モノマー(M13)50.1gを得た。
<Synthesis Example 3> Monomer Synthesis (Sulfonimide)
34.5 g of methacrylamide, 68.3 g of triethylamine, and 65 mL of THF were placed in a three-necked flask and cooled to 0 ° C. A solution obtained by dissolving 66.2 g of methanesulfonyl chloride in 100 mL of THF was added dropwise thereto over 1 hour. After completion of dropping, the mixture was returned to room temperature and stirred for 1 hour. 500 mL of 2M HCl aqueous solution was added to the reaction solution, extracted with 350 mL of ethyl acetate, and the solvent was distilled off with a rotary evaporator. The reaction was dissolved in 375 mL of ethyl acetate and cooled to 0 ° C. To this was added 400 mL of 2M aqueous sodium hydroxide solution, neutralized with aqueous HCl solution, and the resulting precipitate was filtered off. The solid separated by filtration was dissolved in 500 mL of ethyl acetate, washed with 250 mL of 1M HCl aqueous solution and 250 mL of pure water, dried over magnesium sulfate, and then the solvent was distilled off with a rotary evaporator to obtain 50.1 g of the following monomer (M13). .

<合成例4> モノマーの合成(ジカルボニルメチレン)
3−ヒドロキシアダマンチルメタクリレート 29.9g、トリエチルアミン19.3g、テトラヒドロフラン450mLを3つ口フラスコに入れ、0℃に冷却した。これにジケテン16.0gを30分かけて滴下した。滴下終了後、室温にて1時間攪拌した。反応混合物に1MHCL水溶液600mLを加え、酢酸エチル600mLで抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去した。得られた生成物をカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=10/90:体積比)で精製することで、(M14)を9.7g得た。
<Synthesis Example 4> Monomer Synthesis (Dicarbonylmethylene)
3-hydroxyadamantyl methacrylate (29.9 g), triethylamine (19.3 g) and tetrahydrofuran (450 mL) were placed in a three-necked flask and cooled to 0 ° C. Diketene 16.0g was dripped at this over 30 minutes. After completion of dropping, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. To the reaction mixture was added 600 mL of 1M HCl aqueous solution, and the mixture was extracted with 600 mL of ethyl acetate. The organic layer was dried over magnesium sulfate, and then the solvent was distilled off with a rotary evaporator. The obtained product was purified by column chromatography (ethyl acetate / hexane = 10/90: volume ratio) to obtain 9.7 g of (M14).

<合成例5> モノマーの合成(ナフトール)
1,5−ジヒドロキシナフタレン30.5g、トリエチルアミン38.5g、THF1000mLを3つ口フラスコに入れ、0℃に冷却した。これにメタクリル酸クロライド23.9gを30分かけて滴下した。滴下終了後、室温に戻し30分攪拌した。反応液に2MHCl水溶液500mLを加え、酢酸エチル800mLで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥後、ローターリーエバポレーターで溶媒を留去した。得られた反応物を100mLのアセトンに溶解させ、ヘキサン1000mLを加えた。生じた沈殿を濾過により除き、カラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=20/80:体積比)で精製し下記モノマー(M15)3.8gを得た。
<Synthesis Example 5> Monomer Synthesis (Naphthol)
1,5-Dihydroxynaphthalene (30.5 g), triethylamine (38.5 g), and THF (1000 mL) were placed in a three-necked flask and cooled to 0 ° C. To this was added dropwise 23.9 g of methacrylic acid chloride over 30 minutes. After completion of the dropwise addition, the mixture was returned to room temperature and stirred for 30 minutes. 500 mL of 2M HCl aqueous solution was added to the reaction solution, extracted with 800 mL of ethyl acetate, dried over magnesium sulfate, and then the solvent was distilled off with a rotary evaporator. The obtained reaction product was dissolved in 100 mL of acetone, and 1000 mL of hexane was added. The resulting precipitate was removed by filtration and purified by column chromatography (ethyl acetate / hexane = 20/80: volume ratio) to obtain 3.8 g of the following monomer (M15).

同様にして下記モノマーを合成または市販品を入手した。尚、(M31)は東京化成工業(株)製、(M32)は大阪有機化学工業(株)製、(M33)は東京化成工業(株)製のものを使用した。   Similarly, the following monomers were synthesized or commercially available. (M31) manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., (M32) manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd., and (M33) manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. were used.

Figure 2010054632
Figure 2010054632

<合成例6>樹脂1の合成
窒素気流下、PGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)/PGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル)混合溶媒(質量比8/2)53.0g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)16.0g、(M21)8.3g、(M41)6.9g、重合開始剤V−601(和光純薬製)2.5gをPGMEA/PGME混合溶媒(質量比8/2)123.6gに溶解させた溶液を6時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに80℃で2時間反応させた。反応液を放冷後ヘキサン1250ml/酢酸エチル530mlの混合液に約20分かけて滴下し、析出した粉体をろ取、乾燥すると21.8g得られた。得られた樹脂の重量平均分子量は、GPC測定による標準ポリスチレン換算で8500、分散度(Mw/Mn)は1.79であった。
<Synthesis Example 6> Synthesis of Resin 1 Under a nitrogen stream, 53.0 g of a PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate) / PGME (propylene glycol monomethyl ether) mixed solvent (mass ratio 8/2) was placed in a three-necked flask. Was heated to 80 ° C. To this, 16.0 g of monomer (M11), 8.3 g of (M21), 6.9 g of (M41), 2.5 g of polymerization initiator V-601 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries), PGMEA / PGME mixed solvent (mass ratio 8 / 2) A solution dissolved in 123.6 g was added dropwise over 6 hours. After completion of dropping, the reaction was further carried out at 80 ° C. for 2 hours. The reaction solution was allowed to cool and then added dropwise to a mixed solution of hexane 1250 ml / ethyl acetate 530 ml over about 20 minutes, and the precipitated powder was collected by filtration and dried to obtain 21.8 g. The weight average molecular weight of the obtained resin was 8500 in terms of standard polystyrene by GPC measurement, and the dispersity (Mw / Mn) was 1.79.

同様の方法で他の樹脂を合成した。下記に合成した樹脂の構造とモル組成比、分子量、分散度を示した。   Other resins were synthesized in the same manner. The structure and molar composition ratio, molecular weight, and dispersity of the synthesized resin are shown below.

Figure 2010054632
Figure 2010054632

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

(露光条件(1))
シリコンウエハー上に有機反射防止膜ARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃で、60秒間ベークを行い、78nmの反射防止膜を形成した。その上に調製したネガ型レジスト組成物を塗布し、130℃で、60秒間ベークを行い、膜厚150nmのレジスト膜を形成した。得られたウエハーをArFエキシマレーザースキャナー(ASML社製 PAS5500/1100、NA0.75、σo/σi=0.85/0.55)を用いてパターン露光した。その後100℃で、60秒間加熱した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)で30秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥してレジストパターンを得た。
(Exposure condition (1))
An organic antireflection film ARC29A (Nissan Chemical Co., Ltd.) was applied on a silicon wafer and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form a 78 nm antireflection film. A negative resist composition prepared thereon was applied, and baked at 130 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 150 nm. The obtained wafer was subjected to pattern exposure using an ArF excimer laser scanner (PAS5500 / 1100, NA0.75, σo / σi = 0.85 / 0.55, manufactured by ASML). Thereafter, the mixture was heated at 100 ° C. for 60 seconds, developed with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (2.38 mass%) for 30 seconds, rinsed with pure water, and spin-dried to obtain a resist pattern.

(露光条件(2))
本条件は、純水を用いた液浸露光法によりレジストパターンを形成するものである。
シリコンウエハー上に有機反射防止膜ARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃で、60秒間ベークを行い、78nmの反射防止膜を形成した。その上に調製したネガ型レジスト組成物を塗布し、130℃で、60秒間ベークを行い、150nmのレジスト膜を形成した。得られたウエハーをArFエキシマレーザー液浸スキャナー(NA0.85)を用い、パターン露光した。液浸液としては超純水を使用した。その後100℃で、60秒間加熱した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)で30秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥してレジストパターンを得た。
(Exposure condition (2))
This condition is to form a resist pattern by an immersion exposure method using pure water.
An organic antireflection film ARC29A (Nissan Chemical Co., Ltd.) was applied on a silicon wafer and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form a 78 nm antireflection film. A negative resist composition prepared thereon was applied, and baked at 130 ° C. for 60 seconds to form a 150 nm resist film. The obtained wafer was subjected to pattern exposure using an ArF excimer laser immersion scanner (NA 0.85). Ultra pure water was used as the immersion liquid. Thereafter, the mixture was heated at 100 ° C. for 60 seconds, developed with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (2.38 mass%) for 30 seconds, rinsed with pure water, and spin-dried to obtain a resist pattern.

(露光条件1)および(露光条件2)において、感度、パターン形状を評価した。
感度、パターン形状:
マスクサイズ130nmのラインアンドスペース1/1を再現する露光量(最適露光量
)を感度とした。
また、最適露光量におけるパターンプロファイル(形状)を走査型電素顕微鏡(SEM)により観察した。パターン解像しなかったものは「×」とした。
未露光部残膜:
130nmのラインアンドスペース1/1を形成した時の未露光部の残厚の有無を走査型電素顕微鏡(SEM)により観察し、残膜のある場合を×、ない場合を○と評価した。
In (exposure condition 1) and (exposure condition 2), sensitivity and pattern shape were evaluated.
Sensitivity, pattern shape:
The exposure amount (optimal exposure amount) for reproducing a line and space 1/1 with a mask size of 130 nm was defined as sensitivity.
Further, the pattern profile (shape) at the optimum exposure dose was observed with a scanning electron microscope (SEM). Those that did not resolve the pattern were marked with “x”.
Unexposed portion residual film:
The presence or absence of the remaining thickness of the unexposed portion when the 130 nm line and space 1/1 was formed was observed with a scanning electron microscope (SEM).

結果を表に示す。
尚、実施例1〜19は露光条件1によるもの、表中*印した実施例22〜24は疎水性ポリマーHR−22を0.05g添加して液浸露光したもの(露光条件2によるもの)である。
また、樹脂(A)および化合物(B)については、重合性基としてエポキシ構造を含むものをE、オキセタン構造を含むものをO、ビニル構造を含むものをVと略号を示した。
The results are shown in the table.
In addition, Examples 1-19 are based on the exposure condition 1, and Examples 22-24 marked with * in the table are those subjected to immersion exposure by adding 0.05 g of the hydrophobic polymer HR-22 (according to the exposure condition 2). It is.
Regarding the resin (A) and the compound (B), those containing an epoxy structure as a polymerizable group are shown as E, those containing an oxetane structure as O, and those containing a vinyl structure as V.

Figure 2010054632
Figure 2010054632

〔(B)カチオン重合性基を持つ化合物〕
CM−2は特開2004−099445号の記載に基づきに合成した。他の化合物についても、公知の方法に基づき合成したか、シグマ アルドリッチ社、東亞合成(株)等の市販品を用いた。
[(B) Compound having cationically polymerizable group]
CM-2 was synthesized based on the description in JP-A-2004-099445. Other compounds were also synthesized based on known methods, or commercially available products such as Sigma Aldrich, Toagosei Co., Ltd. were used.

Figure 2010054632
Figure 2010054632

〔塩基性化合物〕
TPI:2,4,5−トリフェニルイミダゾール
TPSA:トリフェニルスルホニウムアセテート
HEP:N−ヒドロキシエチルピペリジン
DIA:2,6−ジイソプロピルアニリン
DCMA:ジシクロヘキシルメチルアミン
TPA:トリペンチルアミン
HAP:ヒドロキシアンチピリン
TBAH:テトラブチルアンモニウムヒドロキシド
TMEA:トリス(メトキシエトキシエチル)アミン
PEA:N−フェニルジエタノールアミン
TOA:トリオクチルアミン
DBN:1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エン
PBI:2−フェニルベンゾイミダゾール
DHA:N,N−ジヘキシルアニリン
[Basic compounds]
TPI: 2,4,5-triphenylimidazole TPSA: triphenylsulfonium acetate HEP: N-hydroxyethylpiperidine DIA: 2,6-diisopropylaniline DCMA: dicyclohexylmethylamine TPA: tripentylamine HAP: hydroxyantipyrine TBAH: tetrabutyl Ammonium hydroxide TMEA: Tris (methoxyethoxyethyl) amine PEA: N-phenyldiethanolamine TOA: Trioctylamine DBN: 1,5-diazabicyclo [4.3.0] non-5-ene PBI: 2-phenylbenzimidazole
DHA: N, N-dihexylaniline

〔界面活性剤〕
W−1:メガファックF176(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素系)
W−2:メガファックR08(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素及びシリコン系)
W−3:ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)(シリコン系)
W−4:トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)
W−5:PF656(OMNOVA社製、フッ素系)
W−6:PF6320(OMNOVA社製、フッ素系)
[Surfactant]
W-1: MegaFuck F176 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (Fluorine)
W-2: Megafuck R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (fluorine and silicon)
W-3: Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) (silicon-based)
W-4: Troisol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.)
W-5: PF656 (manufactured by OMNOVA, fluorine-based)
W-6: PF6320 (manufactured by OMNOVA, fluorine-based)

〔溶剤〕
A1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
A2:2−ヘプタノン
A3:シクロヘキサノン
A4:γ−ブチロラクトン
B1:プロピレングリコールモノメチルエーテル
B2:乳酸エチル
B3:プロピレンカーボネート
〔solvent〕
A1: Propylene glycol monomethyl ether acetate A2: 2-heptanone A3: Cyclohexanone A4: γ-Butyrolactone B1: Propylene glycol monomethyl ether B2: Ethyl lactate B3: Propylene carbonate

Claims (8)

(A)アルカリ可溶性樹脂、(B)少なくとも1種のカチオン重合性基を持つ化合物、(C)光カチオン重合開始剤、とを含有するネガ型レジスト組成物であって、該ネガ型レジスト組成物中に異なる複数のカチオン重合性基が存在することを特徴とする、ネガ型レジスト組成物。   A negative resist composition comprising (A) an alkali-soluble resin, (B) a compound having at least one cationically polymerizable group, and (C) a photocationic polymerization initiator, wherein the negative resist composition A negative resist composition comprising a plurality of different cationically polymerizable groups therein. 前記(A)アルカリ可溶性樹脂が、カチオン重合性基を持つ繰り返し単位を少なくとも1種有し、該カチオン重合性基のうち少なくとも1種と、前記(B)カチオン重合性基を持つ化合物中に含まれるカチオン重合性基のうち少なくとも1種とが、異なるカチオン重合性基である、請求項1に記載のネガ型レジスト組成物。   The (A) alkali-soluble resin has at least one repeating unit having a cationic polymerizable group, and is included in the compound having at least one of the cationic polymerizable groups and the (B) cationic polymerizable group. The negative resist composition according to claim 1, wherein at least one of the cationically polymerizable groups is a different cationically polymerizable group. 前記(A)アルカリ可溶性樹脂が、2種以上の異なるカチオン重合性基を持つ樹脂である、請求項1または2に記載のネガ型レジスト組成物。   The negative resist composition according to claim 1 or 2, wherein the (A) alkali-soluble resin is a resin having two or more different cationically polymerizable groups. 前記(B)カチオン重合性基を持つ化合物が、一分子中に2種以上の異なるカチオン重合性基を持つ化合物であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物。   The negative type according to any one of claims 1 to 3, wherein the compound (B) having a cationic polymerizable group is a compound having two or more different cationic polymerizable groups in one molecule. Resist composition. 前記(B)カチオン重合性基を持つ化合物として、カチオン重合性基(b1)を持つ化合物と、該カチオン重合性基(b1)とは異なるカチオン重合性基(b2)を持つ化合物の少なくとも2種の化合物を含有する、請求項1〜4のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物。   As the compound having the cationic polymerizable group (B), at least two kinds of a compound having a cationic polymerizable group (b1) and a compound having a cationic polymerizable group (b2) different from the cationic polymerizable group (b1) The negative resist composition in any one of Claims 1-4 containing the compound of these. カチオン重合性基が、エポキシ基、オキセタン基、またはビニルエーテル基を含む基である、請求項1〜5のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物。   The negative resist composition according to claim 1, wherein the cationically polymerizable group is a group containing an epoxy group, an oxetane group, or a vinyl ether group. カチオン重合性基(b1)がエポキシ基、カチオン重合性基(b2)がオキセタン基である、請求項5に記載のネガ型レジスト組成物   The negative resist composition according to claim 5, wherein the cationic polymerizable group (b1) is an epoxy group and the cationic polymerizable group (b2) is an oxetane group. 請求項1〜7のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成する工程、該レジスト膜を露光する工程、該レジスト膜を現像する工程、とを含むレジストパターン形成方法。   A resist pattern forming method comprising a step of forming a resist film using the negative resist composition according to claim 1, a step of exposing the resist film, and a step of developing the resist film.
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