JP2010145537A - Surface treatment agent for forming resist pattern and resist pattern formation method using the same - Google Patents

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JP2010145537A JP2008320142A JP2008320142A JP2010145537A JP 2010145537 A JP2010145537 A JP 2010145537A JP 2008320142 A JP2008320142 A JP 2008320142A JP 2008320142 A JP2008320142 A JP 2008320142A JP 2010145537 A JP2010145537 A JP 2010145537A
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尚之 西川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface treatment agent for a freezing process, which can suppress variations in the line width of a first resist pattern and LWR (line width roughness) which may be caused by freezing treatment applied to the first resist pattern and the formation of a second resist pattern in a double patterning method, and to provide a resist pattern formation method using the surface treatment agent. <P>SOLUTION: The surface treatment agent for forming a resist pattern contains a compound (A) having an epoxy skeleton or an oxetane skeleton and resin or oligomer (B) which is inactive to the compound (A) and the resist pattern. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、IC等の半導体製造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造工程、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ー工程に使用されるレジストパターン形成用の表面処理剤およびそれを用いたパターン形成方法に関するものである。
特に、本発明は、波長が200nm以下の遠紫外線光を光源とする液浸式投影露光装置で露光するために好適なレジストパターン形成用の表面処理剤およびそれを用いたパターン形成方法に関するものである。
The present invention relates to a surface treatment agent for forming a resist pattern used in a semiconductor manufacturing process such as an IC, a manufacturing process of a circuit board such as a liquid crystal or a thermal head, and other photofabrication lithography processes, and the same. The present invention relates to a pattern forming method.
Particularly, the present invention relates to a surface treatment agent for forming a resist pattern suitable for exposure with an immersion type projection exposure apparatus using a deep ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less as a light source, and a pattern forming method using the same. is there.

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

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

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

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

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

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

更に解像力を高める技術として、特殊なプロセスを用いたパターン形成方法が提案されている。これは、前述の解像力の式において、k1を小さくすることに相当する。そのうちの一つがフリージングプロセスである(例えば、特許文献1から3、非特許文献1から4を参照)。 Further, as a technique for increasing the resolution, a pattern forming method using a special process has been proposed. This is equivalent to decreasing k 1 in the above-described resolving power equation. One of them is a freezing process (see, for example, Patent Documents 1 to 3 and Non-Patent Documents 1 to 4).

フリージングプロセスとは、非特許文献3及び非特許文献4に記載されているように、第一のレジスト膜上に第一のレジストパターンを形成し、更に第一のレジストパターン上に形成された第二のレジスト膜上に第二のレジストパターンを形成するダブルパターニング法において、第一のレジストパターンに対し化学的又は物理的な処理を行うことにより、第一のレジストパターンの性状を、2回目に塗布するレジストの溶剤及び現像液に対して実質的に不溶化させる工程を含むプロセスのことである。フリージングプロセスを利用することで、露光から現像までのリソグラフィープロセスを2度続けた後にエッチングすることができ、最初の露光後のエッチング工程を削減することが可能になる。ここで、2回目に塗布するレジストの溶剤及び現像液に対して「実質的に不溶化」とは、2回目に塗布するレジストの溶剤への不溶化を例にとると、フリージング処理を行った第一のレジストパターン上に、第二のレジスト溶液を塗布した際に、その塗布時間内(典型的には60秒以内)に減少した第一のレジスト膜厚が、初期膜厚に対して5%以内であることを示す。   As described in Non-Patent Document 3 and Non-Patent Document 4, the freezing process is a process in which a first resist pattern is formed on a first resist film and further formed on the first resist pattern. In the double patterning method for forming the second resist pattern on the second resist film, the first resist pattern is treated for the second time by performing chemical or physical treatment on the first resist pattern. It is a process including a step of substantially insolubilizing a resist solvent to be applied and a developing solution. By using the freezing process, it is possible to perform etching after continuing the lithography process from exposure to development twice, and it is possible to reduce the etching process after the first exposure. Here, “substantially insolubilized” with respect to the solvent and developer of the resist to be applied the second time means that the resist that has been applied the second time is insolubilized in the solvent. When the second resist solution is applied onto the resist pattern, the first resist film thickness decreased within the application time (typically within 60 seconds) is within 5% of the initial film thickness. Indicates that

特許文献1には、特定の金属化合物を含むフリージング用処理剤を第一のレジストパターンに作用させて金属酸化物被膜を形成し、2回目に塗布するレジストの溶剤及び現像液に対して不溶化させる方法が提案されている。   In Patent Document 1, a treating agent for freezing containing a specific metal compound is allowed to act on a first resist pattern to form a metal oxide film, which is insolubilized in a resist solvent and a developing solution to be applied a second time. A method has been proposed.

しかし、この方法では第二のレジストパターンには金属酸化物被膜が形成されていないため、第一のレジストパターンと第二のレジストパターンにエッチング耐性の差が生じてしまい、エッチング後のパターンの寸法制御が難しい。これを回避するために第二のレジストパターンに表面処理剤を適用することが考えられるが、工程数が増加する問題がある。   However, in this method, since the metal oxide film is not formed on the second resist pattern, a difference in etching resistance occurs between the first resist pattern and the second resist pattern. It is difficult to control. In order to avoid this, it is conceivable to apply a surface treatment agent to the second resist pattern, but there is a problem that the number of steps increases.

特許文献3、非特許文献1及び非特許文献2には、特定の樹脂と架橋剤を含むフリージング用処理剤を第一のレジストパターンに作用させて処理剤の樹脂組成物から成る被膜を形成し、2回目に塗布するレジストの溶剤及び現像液に対して不溶化させる方法が提案されている。しかしながら、特許文献3に開示の方法では、レジストパターン太りが発生し解像度が低下するなどの問題点を有しており、また非特許文献1及び2に開示の方法では、フリージング後のレジストパターンのライン幅ラフネス(LWR)が悪化するという問題があった。   In Patent Document 3, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2, a processing agent for freezing containing a specific resin and a crosslinking agent is allowed to act on the first resist pattern to form a film made of a resin composition of the processing agent. A method of insolubilizing with respect to the solvent and developer of the resist to be applied for the second time has been proposed. However, the method disclosed in Patent Document 3 has a problem that the resist pattern is thickened and the resolution is lowered. In the methods disclosed in Non-Patent Documents 1 and 2, the resist pattern after freezing There was a problem that the line width roughness (LWR) deteriorated.

また、特許文献2には、第一のレジストパターンに真空紫外線を照射することで第一のレジストパターンを変性させ2回目に塗布するレジストの溶剤及び現像液に対して不溶化させる方法が提案されているが、第一のレジストパターンの寸法が小さくなるという問題があった。
特開2008−33174号公報 特開2006−18095号公報 特開2008−83537号公報 Proceedings of SPIE、第6153巻、615301(2006年) Proceedings of SPIE、第6923巻、69230H(2008年) Proceedings of SPIE、第6924巻、69240R(2008年) Proceedings of SPIE、6520、65200F(2007年)
Further, Patent Document 2 proposes a method of modifying a first resist pattern by irradiating the first resist pattern with vacuum ultraviolet rays so as to insolubilize the resist resist and a developing solution to be applied a second time. However, there is a problem that the dimension of the first resist pattern is reduced.
JP 2008-33174 A JP 2006-18095 A JP 2008-83537 A Proceedings of SPIE, 6153, 615301 (2006) Proceedings of SPIE, 6923, 69230H (2008) Proceedings of SPIE, Vol. 6924, 69240R (2008) Proceedings of SPIE, 6520, 65200F (2007)

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、ダブルパターニング法において、第一のレジストパターンに対して行うフリージング処理及び第二のレジストパターンの形成による、第一のレジストパターンの線幅並びにLWRの変動を抑制することができるフリージングプロセス用の表面処理剤及びそれを用いたレジストパターン形成方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and in the double patterning method, the line width of the first resist pattern by the freezing treatment performed on the first resist pattern and the formation of the second resist pattern, and It is an object of the present invention to provide a surface treatment agent for a freezing process capable of suppressing variation in LWR and a resist pattern forming method using the same.

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、下記に示す本発明に到達したものである。
(1)(A) エポキシ骨格あるいはオキセタン骨格を有する化合物、及び
(B) 化合物(A)及びレジストパターンに対して不活性な樹脂またはオリゴマー、を含有することを特徴とするレジストパターン形成用表面処理剤。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has reached the present invention shown below.
(1) (A) a compound having an epoxy skeleton or an oxetane skeleton, and (B) a surface treatment for forming a resist pattern comprising a compound (A) and a resin or oligomer that is inert to the resist pattern. Agent.

(2) エポキシ骨格あるいはオキセタン骨格を有する化合物(A)が、下記一般式(i)で表される構造を有することを特徴とする、(1)に記載のレジストパターン形成用表面処理剤。   (2) The surface treatment agent for forming a resist pattern according to (1), wherein the compound (A) having an epoxy skeleton or an oxetane skeleton has a structure represented by the following general formula (i).

Figure 2010145537
Figure 2010145537

一般式(i)において、
は1価の有機基を表す。
nは0または1を表す。
pは2n+3以下の整数を表す。
pが2以上の時、複数のRは同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。
In general formula (i):
R 1 represents a monovalent organic group.
n represents 0 or 1.
p represents an integer of 2n + 3 or less.
When p is 2 or more, a plurality of R 1 may be the same or different and may be bonded to each other to form a ring.

(3) 一般式(i)で表される構造を有する化合物(A)が、下記一般式(I)で表されることを特徴とする、(2)に記載のレジストパターン形成用表面処理剤。   (3) The surface treatment agent for forming a resist pattern according to (2), wherein the compound (A) having a structure represented by the general formula (i) is represented by the following general formula (I): .

Figure 2010145537
Figure 2010145537

式(I)において、
mは1以上の整数を表す。
は1価の有機基を表す。
はm価の有機基を表す。
とRは互いに結合して環を形成してもよい。
nは0または1を表す。
pは2n+3以下の整数を表す。
pが2以上の時、複数のRは同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。
In formula (I):
m represents an integer of 1 or more.
R 1 represents a monovalent organic group.
R 2 represents an m-valent organic group.
R 1 and R 2 may combine with each other to form a ring.
n represents 0 or 1.
p represents an integer of 2n + 3 or less.
When p is 2 or more, a plurality of R 1 may be the same or different and may be bonded to each other to form a ring.

(4) 化合物(A)が、側鎖に一般式(i)で表される基を有する樹脂又はオリゴマーであることを特徴とする、(2)に記載のレジストパターン形成用表面処理剤。   (4) The surface treatment agent for forming a resist pattern according to (2), wherein the compound (A) is a resin or oligomer having a group represented by the general formula (i) in the side chain.

(5) 化合物(A)及びレジストパターンに対して不活性な樹脂またはオリゴマー(B)が、ポリアルキレンオキシド又はポリビニルアルコールであることを特徴とする、(1)〜(4)のいずれか1項に記載のレジストパターン形成用表面処理剤。   (5) Any one of (1) to (4), wherein the resin or oligomer (B) inert to the compound (A) and the resist pattern is polyalkylene oxide or polyvinyl alcohol. The surface treatment agent for resist pattern formation as described in 2.

(6) 更に、アルコール系溶剤、フッ化炭素系溶剤、飽和炭化水素系溶剤から選ばれる少なくとも1種の有機溶剤を含有することを特徴とする、(1)〜(5)のいずれか1項に記載のレジストパターン形成用表面処理剤。   (6) Furthermore, it contains at least one organic solvent selected from alcohol solvents, fluorocarbon solvents and saturated hydrocarbon solvents, any one of (1) to (5) The surface treatment agent for resist pattern formation as described in 2.

(7) 第一のレジスト膜上に第一のレジストパターンを形成した後、第一のレジストパターンの上に第二のレジスト膜を形成し、第二のレジスト膜上に第二のレジストパターンを形成するパターン形成工程において、第一のレジストパターン形成後で、第二のレジスト膜形成前に、第一のレジストパターンに対して用いられることを特徴とする、(1)〜(6)のいずれか1項に記載のレジストパターン形成用表面処理剤。   (7) After forming the first resist pattern on the first resist film, the second resist film is formed on the first resist pattern, and the second resist pattern is formed on the second resist film. Any of (1) to (6), wherein the first resist pattern is used after the first resist pattern is formed and before the second resist film is formed in the pattern forming step to be formed. The surface treating agent for forming a resist pattern according to item 1.

(8) 第一のレジスト組成物を用いて第一のレジストパターン形成する工程と、
第一のレジストパターンを(1)〜(7)のいずれか1項に記載の表面処理剤で処理する工程と、
前記表面処理後の第一のレジストパターン上に第二のレジスト組成物を用いて第二のレジストパターンを形成する工程と、
を含むことを特徴とするレジストパターン形成方法。
(8) forming a first resist pattern using the first resist composition;
A step of treating the first resist pattern with the surface treating agent according to any one of (1) to (7);
Forming a second resist pattern using a second resist composition on the first resist pattern after the surface treatment;
A resist pattern forming method comprising:

(9) (1)〜(7)のいずれか1項に記載の表面処理剤を用いて第一のレジストパターンを表面処理する工程後、第二のレジストパターンを形成する工程前に、加熱工程を含むことを特徴とする、(8)に記載のレジストパターン形成方法。   (9) A heating step after the step of surface-treating the first resist pattern using the surface treatment agent according to any one of (1) to (7) and before the step of forming the second resist pattern (8) The resist pattern forming method according to (8).

本発明により、ダブルパターニング法におけるフリージングプロセスにおいて、第一のレジストパターンの線幅変動を抑制し、ラインエッジラフネスが良好なパターンを形成することが可能な表面処理剤、およびそれを用いたパターン形成方法を提供できる。   According to the present invention, in the freezing process in the double patterning method, the surface treatment agent capable of suppressing the line width variation of the first resist pattern and forming a pattern with good line edge roughness, and pattern formation using the same Can provide a method.

以下に本発明の処理剤について詳しく説明する。
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。
The treatment agent of the present invention will be described in detail below.
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).

1.レジストパターン形成用表面処理剤
本発明のレジストパターン形成用表面処理剤は、以下に説明する化合物(A)及び樹脂またはオリゴマー(B)を必須成分として含有する組成物であり、第一のレジスト膜上に第一のレジストパターンを形成する工程後、第一のレジストパターンの上に第二のレジスト膜を形成し第二のレジストパターンを形成する工程前に、第一のレジストパターンに対する表面処理剤として好適に用いられる。
1. Resist pattern forming surface treatment agent The resist pattern forming surface treatment agent of the present invention is a composition containing a compound (A) and a resin or oligomer (B) described below as essential components, and is a first resist film. Surface treatment agent for the first resist pattern after the step of forming the first resist pattern on the first resist pattern and before the step of forming the second resist film on the first resist pattern and forming the second resist pattern Is preferably used.

〔(A)エポキシ骨格あるいはオキセタン骨格を有する化合物〕
本発明のレジストパターン形成用表面処理剤は、(A)エポキシ骨格あるいはオキセタン骨格を有する化合物(以下、「化合物(A)」ともいう)を含有する。
化合物(A)は、好ましくは、下記一般式(i)で表される構造を含む。
[(A) Compound having epoxy skeleton or oxetane skeleton]
The surface treating agent for forming a resist pattern of the present invention contains (A) a compound having an epoxy skeleton or an oxetane skeleton (hereinafter also referred to as “compound (A)”).
The compound (A) preferably includes a structure represented by the following general formula (i).

Figure 2010145537
Figure 2010145537

一般式(i)において、
は、1価の有機基を表す。
nは0または1を表す。
pは2n+3以下の整数を表す。
In general formula (i):
R 1 represents a monovalent organic group.
n represents 0 or 1.
p represents an integer of 2n + 3 or less.

pが2以上の時、複数あるRは同一でも異なっていてもよく、また2つのRが互いに結合して環を形成していてもよい。
1価の有機基(R1)としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニルアミノ基、シアノ基等を挙げることができる。
When p is 2 or more, a plurality of R 1 may be the same or different, and two R 1 may be bonded to each other to form a ring.
Examples of the monovalent organic group (R 1 ) include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonylamino group, and a cyano group.

有機基(R1)としてのアルキル基は、置換基を有していてもよく、アルキル鎖中に酸素原子、硫黄原子、窒素原子を有していてもよい。具体的にはメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ドデシル基、n−テトラデシル基、n−オクタデシル基などの直鎖アルキル基、イソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、ネオペンチル基、2−エチルヘキシル基などの分岐アルキル基を挙げることができる。 The alkyl group as the organic group (R 1 ) may have a substituent, and may have an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom in the alkyl chain. Specifically, methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-octyl group, n-dodecyl group, n-tetradecyl group, n-octadecyl group, etc. And a branched alkyl group such as isopropyl group, isopropyl group, isobutyl group, t-butyl group, neopentyl group, 2-ethylhexyl group.

有機基(R1)としてのシクロアルキル基は、置換基を有していてもよく、多環でもよく、環内に酸素原子を有していてもよい。具体的には、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などを挙げることができる。
有機基(R1)としてのアリール基としては、置換基を有していてもよく、例えばフェニル基、ナフチル基などが挙げられる。
有機基(R1)としてのアラルキル基は、置換基を有していてもよく、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基などが挙げられる。
The cycloalkyl group as the organic group (R 1 ) may have a substituent, may be polycyclic, and may have an oxygen atom in the ring. Specific examples include a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, an adamantyl group, and the like.
The aryl group as the organic group (R 1 ) may have a substituent, and examples thereof include a phenyl group and a naphthyl group.
The aralkyl group as the organic group (R 1 ) may have a substituent, and examples thereof include a benzyl group, a phenethyl group, a naphthylmethyl group, and a naphthylethyl group.

有機基(R1)としてのアルケニル基は、上記アルキル基、シクロアルキル基の任意の位置に2重結合を有する基等が挙げられる。
有機基(R1)としてのアルコキシ基及びアルコキシカルボニルアミノ基に於けるアルコキシ基は、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、n−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基等が挙げられる。
上記各有機基(R1)が有してもよい置換基としては、例えば、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシ基、カルボニル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アシル基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノアシル基などが挙げられる。アリール基、シクロアルキル基などにおける環状構造については、更なる置換基としてはアルキル基などを挙げることができる。アミノアシル基については、更なる置換基として1または2のアルキル基などを挙げることができる。
Alkenyl group as the organic group (R 1), the above alkyl group, and a group having a double bond at an arbitrary position of the cycloalkyl group.
Examples of the alkoxy group as the organic group (R 1 ) and the alkoxy group in the alkoxycarbonylamino group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an n-butoxy group, a pentyloxy group, a hexyloxy group, and a heptyloxy group. Is mentioned.
Examples of the substituent that each organic group (R 1 ) may have include, for example, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a cyano group, a carboxy group, a carbonyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkoxy group, and an acyl group. , Acyloxy group, alkoxycarbonyl group, aminoacyl group and the like. As for the cyclic structure in the aryl group, cycloalkyl group and the like, examples of the further substituent include an alkyl group. As for the aminoacyl group, examples of the further substituent include 1 or 2 alkyl groups.

また、pが2以上の時に2つのRが互いに結合して形成し得る環構造は、単環、多環、芳香環であり得、好ましい具体例としてはシクロへキシル基、シクロペンチル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、フェニル基、ナフチル基、トリシクロドデシル基、ノルボニル基などが挙げられ、環上にさらに上述した置換基を有していてもよい。 In addition, when p is 2 or more, the ring structure that can be formed by bonding two R 1 to each other may be a monocyclic ring, a polycyclic ring or an aromatic ring. Preferred specific examples include a cyclohexyl group, a cyclopentyl group, a cyclo ring. Examples include a heptyl group, a cyclooctyl group, a phenyl group, a naphthyl group, a tricyclododecyl group, a norbornyl group, and the like, and may further have the above-described substituent on the ring.

有機基(R1)として好ましいものは、式(i)で表される環状エーテルの酸素原子に隣接する炭素原子が無置換なものである。より好ましくは有機基(R1)の炭素数が1〜5の直鎖アルキル基である。 Preferred as the organic group (R 1 ) is one in which the carbon atom adjacent to the oxygen atom of the cyclic ether represented by the formula (i) is unsubstituted. More preferably, it is a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of the organic group (R 1 ).

また、最も好ましくは有機基(R1)を持たない(p=0)場合である。 Most preferably, it does not have an organic group (R 1 ) (p = 0).

以下において、nが0の場合の一般式(i)で表される構造を有する化合物をエポキシ化合物、nが1の場合の一般式(i)で表される構造を有する化合物をオキセタン化合物とも表記する。   Hereinafter, a compound having a structure represented by the general formula (i) when n is 0 is referred to as an epoxy compound, and a compound having a structure represented by the general formula (i) when n is 1 is also referred to as an oxetane compound. To do.

化合物(A)は、一形態において、下記一般式(I)で表される化合物であることが好ましい。   In one embodiment, the compound (A) is preferably a compound represented by the following general formula (I).

Figure 2010145537
Figure 2010145537

式(I)において、
mは1以上の整数を表す。
は1価の有機基を表す。
はm価の有機基を表す。
とRは互いに結合して環を形成してもよい。
nは0または1を表す。
pは2n+3以下の整数を表す。
pが2以上の時、複数のRは同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。
In formula (I):
m represents an integer of 1 or more.
R 1 represents a monovalent organic group.
R 2 represents an m-valent organic group.
R 1 and R 2 may combine with each other to form a ring.
n represents 0 or 1.
p represents an integer of 2n + 3 or less.
when p is 2 or more, plural R 1 may be the same or different, it may be bonded to each other to form a ring.

一般式(I)について、詳細に説明する。
mは、好ましくは2以上、さらに好ましくは5以上である。mの上限は特に制限は無いが、好ましくは10以下である。
The general formula (I) will be described in detail.
m is preferably 2 or more, more preferably 5 or more. The upper limit of m is not particularly limited, but is preferably 10 or less.

1により表される1価の有機基の具体例としては、一般式(i)中のR1において列挙した1価の有機基と同じものが挙げられる。
また、R1が有機基であるとき、R1とR2が互いに結合して環を形成していてもよく、R1とR2が結合した環構造としては、例えばシクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環、シクロオクタン環、ノルボルナン環、アダマンタン環等の構造が挙げられる。
Specific examples of the monovalent organic group represented by R 1 include the same monovalent organic groups listed for R 1 in formula (i).
When R 1 is an organic group, R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a ring. Examples of the ring structure in which R 1 and R 2 are bonded include a cyclopentane ring and a cyclohexane ring. , Cycloheptane ring, cyclooctane ring, norbornane ring, adamantane ring and the like.

2は、m価の有機基を表す。有機基(R2)としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニルアミノ基、シアノ基等を挙げることができる。 R 2 represents an m-valent organic group. Examples of the organic group (R 2 ) include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonylamino group, and a cyano group.

有機基(R2)としてのアルキル基は、置換基を有していてもよく、アルキル鎖中に酸素原子、硫黄原子、窒素原子を有していてもよい。具体的にはメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ドデシル基、n−テトラデシル基、n−オクタデシル基などの直鎖アルキル基、イソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、ネオペンチル基、2−エチルヘキシル基などの分岐アルキル基などを挙げることができる。 The alkyl group as the organic group (R 2 ) may have a substituent, and may have an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom in the alkyl chain. Specifically, methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-octyl group, n-dodecyl group, n-tetradecyl group, n-octadecyl group, etc. And a branched alkyl group such as isopropyl group, isobutyl group, t-butyl group, neopentyl group and 2-ethylhexyl group.

有機基(R2)としてのシクロアルキル基は、置換基を有していてもよく、多環でもよく、環内に酸素原子を有していてもよい。具体的には、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などを挙げることができる。 The cycloalkyl group as the organic group (R 2 ) may have a substituent, may be polycyclic, and may have an oxygen atom in the ring. Specific examples include a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, an adamantyl group, and the like.

有機基(R2)としてのアリール基としては、置換基を有していてもよく、例えばフェニル基、ナフチル基などが挙げられる。 The aryl group as the organic group (R 2 ) may have a substituent, and examples thereof include a phenyl group and a naphthyl group.

有機基(R)としてのアラルキル基は、置換基を有していてもよく、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基などが挙げられる。
有機基(R)としてのアルケニル基は、上記アルキル基、シクロアルキル基の任意の位置に2重結合を有する基等が挙げられる。
有機基(R)としてのアルコキシ基及びアルコキシカルボニルアミノ基に於けるアルコキシ基は、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、n−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基等が挙げられる。
The aralkyl group as the organic group (R 2 ) may have a substituent, and examples thereof include a benzyl group, a phenethyl group, a naphthylmethyl group, and a naphthylethyl group.
Examples of the alkenyl group as the organic group (R 2 ) include a group having a double bond at an arbitrary position of the alkyl group and the cycloalkyl group.
Examples of the alkoxy group in the organic group (R 2 ) and the alkoxycarbonylamino group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an n-butoxy group, a pentyloxy group, a hexyloxy group, and a heptyloxy group. Is mentioned.

上記各有機基(R)が有してもよい置換基としては、例えば、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシ基、カルボニル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アシル基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノアシル基などが挙げられる。アリール基、シクロアルキル基などにおける環状構造については、更なる置換基としてはアルキル基などを挙げることができる。アミノアシル基については、更なる置換基として1または2のアルキル基などを挙げることができる。 Examples of the substituent that each organic group (R 2 ) may have include, for example, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a cyano group, a carboxy group, a carbonyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkoxy group, and an acyl group. , Acyloxy group, alkoxycarbonyl group, aminoacyl group and the like. As for the cyclic structure in the aryl group, cycloalkyl group and the like, examples of the further substituent include an alkyl group. As for the aminoacyl group, examples of the further substituent include 1 or 2 alkyl groups.

有機基(R2)として好ましいものは、式(I)で表される環状エーテルの酸素原子に隣接する炭素原子が無置換である場合である。更にR2の炭素数は1〜30が好ましく、より好ましくは4〜20である。 The organic group (R 2 ) is preferably a case where the carbon atom adjacent to the oxygen atom of the cyclic ether represented by the formula (I) is unsubstituted. Furthermore, the carbon number of R 2 is preferably 1-30, more preferably 4-20.

また、R2の構造中に芳香族環を有するものも好ましい。例えば、単環性芳香族のベンゼン誘導体、芳香族環が複数個連結した化合物(ナフタレン、アントラセン、テトラセン等)、非ベンゼン系芳香族誘導体等で、非ベンゼン系芳香族誘導体の例としては、ピロール残基、フラン残基、チオフェン残基、インドール残基、ベンゾフラン残基、ベンゾチオフェン残基等を挙げることができる。 Also, those having an aromatic ring in the structure of R 2 are also preferred. For example, monocyclic aromatic benzene derivatives, compounds in which a plurality of aromatic rings are linked (naphthalene, anthracene, tetracene, etc.), non-benzene aromatic derivatives, etc. Examples of non-benzene aromatic derivatives include pyrrole Residues, furan residues, thiophene residues, indole residues, benzofuran residues, benzothiophene residues and the like can be mentioned.

エポキシ化合物としては、芳香族エポキシド、脂環式エポキシド、脂肪族エポキシドなどが挙げられ、芳香族エポキシドとしては、少なくとも1個の芳香族核を有する多価フェノールあるいはそのアルキレンオキサイド付加体とエピクロルヒドリンとの反応によって製造されるジ又はポリグリシジルエーテルが挙げられ、例えばビスフェノールAあるいはそのアルキレンオキサイド付加体のジ又はポリグリシジルエーテル、水素添加ビスフェノールAあるいはそのアルキレンオキサイド付加体のジ又はポリグリシジルエーテル、並びにノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。ここでアルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイド等が挙げられる。   Examples of the epoxy compound include aromatic epoxides, alicyclic epoxides, aliphatic epoxides, and the like. As the aromatic epoxide, a polyhydric phenol having at least one aromatic nucleus or an alkylene oxide adduct thereof and epichlorohydrin are used. Di- or polyglycidyl ether produced by the reaction may be mentioned, for example, di- or polyglycidyl ether of bisphenol A or its alkylene oxide adduct, di- or polyglycidyl ether of hydrogenated bisphenol A or its alkylene oxide adduct, and novolak type An epoxy resin etc. are mentioned. Here, examples of the alkylene oxide include ethylene oxide and propylene oxide.

脂環式エポキシドとしては、少なくとも2個のシクロへキセン又はシクロペンテン環等のシクロアルカン環を有する化合物を、過酸化水素、過酸等の適当な酸化剤でエポキシ化することによって得られる、シクロヘキセンオキサイド又はシクロペンテンオキサイド含有化合物が好ましく挙げられる。   As the alicyclic epoxide, cyclohexene oxide obtained by epoxidizing a compound having at least two cycloalkane rings such as cyclohexene or cyclopentene ring with an appropriate oxidizing agent such as hydrogen peroxide or peracid. Or a cyclopentene oxide containing compound is mentioned preferably.

脂肪族エポキシドとしては、例えば、脂肪族多価アルコールあるいはそのアルキレンオキサイド付加体のジグリシジルエーテル等があり、その代表例としては、エチレングリコールのジグリシジルエーテル、プロピレングリコールのジグリシジルエーテル又は1,6−ヘキサンジオールのジグリシジルエーテル等のアルキレングリコールのジグリシジルエーテル、グリセリンあるいはそのアルキレンオキサイド付加体のジ又はトリグリシジルエーテル等の多価アルコールのグリシジルエーテル、エチレングリコールあるいはそのアルキレンオキサイド付加体のジグリシジルエーテル、プロピレングリコールあるいはそのアルキレンオキサイド付加体のジグリシジルエーテルに代表されるポリアルキレングリコールのジグリシジルエーテル等が挙げられる。ここでアルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイド等が挙げられる。   Examples of the aliphatic epoxide include diglycidyl ethers of aliphatic polyhydric alcohols or alkylene oxide adducts thereof. Typical examples thereof include diglycidyl ether of ethylene glycol, diglycidyl ether of propylene glycol, or 1,6. -Diglycidyl ether of alkylene glycol such as diglycidyl ether of hexanediol, glycidyl ether of polyhydric alcohol such as di- or triglycidyl ether of glycerin or its alkylene oxide adduct, diglycidyl ether of ethylene glycol or its adduct of alkylene oxide Diglycidyl ether of polyalkylene glycol represented by diglycidyl ether of propylene glycol or its alkylene oxide adduct, etc. It is below. Here, examples of the alkylene oxide include ethylene oxide and propylene oxide.

これらの多官能エポキシ化合物の中で好ましいエポキシ化合物は、脂環式多官能エポキシ化合物であり、脂環が炭素数6のシクロヘキサン環である脂環式多官能エポキシ化合物が好ましい。例えば2,2−ビス(ヒドロキシフェニル)−1−ブタノールと1,2−エポキシ−4−ビニルシクロヘキサンを重縮合させた化合物を原料としたエポキシ化合物はより好ましいものの1つである。また、シクロヘキサン環を有する好ましい脂環式多官能エポキシ化合物は、例えばダイセル化学工業株式会社よりEHPE3150(以下エポキシ樹脂Aという)等として入手可能である。   Among these polyfunctional epoxy compounds, a preferable epoxy compound is an alicyclic polyfunctional epoxy compound, and an alicyclic polyfunctional epoxy compound in which the alicyclic ring is a cyclohexane ring having 6 carbon atoms is preferable. For example, an epoxy compound made from a compound obtained by polycondensation of 2,2-bis (hydroxyphenyl) -1-butanol and 1,2-epoxy-4-vinylcyclohexane is one of the more preferable ones. A preferred alicyclic polyfunctional epoxy compound having a cyclohexane ring is available, for example, from Daicel Chemical Industries, Ltd. as EHPE3150 (hereinafter referred to as epoxy resin A).

また、多官能エポキシ化合物の例としては、例えば、ビスフェノールA ジグリシジルエーテル、ビスフェノールF ジグリシジルエーテル、ビスフェノールS ジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールA ジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールF ジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールS ジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールA ジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールF ジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールS ジグリシジルエーテル、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル−5,5−スピロ−3,4−エポキシ)シクロヘキサン−メタ−ジオキサン、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、ビニルシクロヘキセンオキサイド、4−ビニルエポキシシクロヘキサン、ビス(3 ,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)アジペート、3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシル−3’,4’−エポキシ−6’−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、メチレンビス(3,4−エポキシシクロヘキサン)、ジシクロペンタジエンジエポキサイド、エチレングリコールのジ(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)エーテル、エチレンビス(3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート)、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジオクチル、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジ−2−エチルヘキシル、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、1,1 ,3−テトラデカジエンジオキサイド、リモネンジオキサイド、1,2,7,8− ジエポキシオクタン、1,2,5,6−ジエポキシシクロオクタン等が挙げられる。   Examples of polyfunctional epoxy compounds include, for example, bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol F diglycidyl ether, bisphenol S diglycidyl ether, brominated bisphenol A diglycidyl ether, brominated bisphenol F diglycidyl ether, brominated bisphenol. S diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol A diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol F diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol S diglycidyl ether, 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3 ′, 4′-epoxycyclohexanecarboxylate, 2- (3,4-epoxycyclohexyl-5,5-spiro-3,4-epoxy) cyclohexane-meta-dioxane, bis (3,4-epoxycyclohexylmethyl) Dipetate, vinylcyclohexene oxide, 4-vinylepoxycyclohexane, bis (3,4-epoxy-6-methylcyclohexylmethyl) adipate, 3,4-epoxy-6-methylcyclohexyl-3 ′, 4′-epoxy-6′- Methylcyclohexanecarboxylate, methylenebis (3,4-epoxycyclohexane), dicyclopentadiene diepoxide, di (3,4-epoxycyclohexylmethyl) ether of ethylene glycol, ethylenebis (3,4-epoxycyclohexanecarboxylate), epoxy Dioctyl hexahydrophthalate, di-2-ethylhexyl epoxyhexahydrophthalate, 1,4-butanediol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, glycerin Triglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, 1,1,3-tetradecadiene dioxide, limonene dioxide, 1,2,7,8-diepoxyoctane, 1,2,5,6-diepoxycyclohexane Examples include octane.

また多官能オキセタン化合物としては、例えば、3,7−ビス(3−オキセタニル)−5−オキサ−ノナン、3,3’ −(1,3−(2−メチレニル)プロパンジイルビス(オキシメチレン))ビス−(3−エチルオキセタン)、1,4−ビス〔(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル〕ベンゼン、1,2−ビス[(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]エタン、1,3−ビス[(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]プロパン、エチレングリコールビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジシクロペンテニルビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、トリエチレングリコールビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、テトラエチレングリコールビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、トリシクロデカンジイルジメチレン(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、トリメチロールプロパントリス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、1,4−ビス(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)ブタン、1,6−ビス(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)ヘキサン、ペンタエリスリトールトリス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ペンタエリスリトールテトラキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジペンタエリスリトールペンタキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジペンタエリスリトールテトラキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールペンタキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジトリメチロールプロパンテトラキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、EO変性ビスフェノールAビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、PO変性ビスフェノールAビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、EO変性水添ビスフェノールAビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、PO変性水添ビスフェノールAビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、EO変性ビスフェノールF(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル等の多官能オキセタンが挙げられる。   Examples of the polyfunctional oxetane compound include 3,7-bis (3-oxetanyl) -5-oxa-nonane, 3,3 ′-(1,3- (2-methylenyl) propanediylbis (oxymethylene)). Bis- (3-ethyloxetane), 1,4-bis [(3-ethyl-3-oxetanylmethoxy) methyl] benzene, 1,2-bis [(3-ethyl-3-oxetanylmethoxy) methyl] ethane, 1 , 3-bis [(3-ethyl-3-oxetanylmethoxy) methyl] propane, ethylene glycol bis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, dicyclopentenylbis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, Triethylene glycol bis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, tetraethylene glycol bis (3 -Ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, tricyclodecanediyldimethylene (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, trimethylolpropane tris (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, 1,4-bis ( 3-ethyl-3-oxetanylmethoxy) butane, 1,6-bis (3-ethyl-3-oxetanylmethoxy) hexane, pentaerythritol tris (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, pentaerythritol tetrakis (3-ethyl) -3-oxetanylmethyl) ether, dipentaerythritol hexakis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, dipentaerythritol pentakis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, dipentaerythritol tetrakis 3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, caprolactone-modified dipentaerythritol hexakis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, caprolactone-modified dipentaerythritol pentakis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, ditri Methylolpropane tetrakis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, EO-modified bisphenol A bis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, PO-modified bisphenol A bis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, EO Modified hydrogenated bisphenol A bis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, PO modified hydrogenated bisphenol A bis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, EO modified bisphenol F (3 Polyfunctional oxetane such as ethyl-3-oxetanylmethyl) ether.

化合物(A)は、他の形態において、側鎖に上記一般式(i)で表される構造を有する樹脂又はオリゴマーであることが好ましい。
このように、化合物(A)が側鎖にエポキシ構造又はオキセタン構造を有する樹脂又はオリゴマーである場合の主鎖骨格は、特に限定されるものではなく、例えば、エチレンや(メタ)アクリル酸などのモノマー単位に相当する繰り返し単位の主鎖が挙げられる。
In another embodiment, the compound (A) is preferably a resin or oligomer having a structure represented by the general formula (i) in the side chain.
Thus, the main chain skeleton in the case where the compound (A) is a resin or oligomer having an epoxy structure or an oxetane structure in the side chain is not particularly limited, and examples thereof include ethylene and (meth) acrylic acid. The main chain of the repeating unit corresponding to a monomer unit is mentioned.

樹脂又はオリゴマーとしての化合物(A)の重量平均分子量は、GPC法により求めたポリスチレン換算値として、通常は100000以下であり、好ましくは5000〜50000、さらに好ましくは8000〜30000である。
樹脂又はオリゴマーとしての化合物(A)の具体例としては、例えば、式(1)で示される、側鎖にオキセタン構造を有する単量体に相当する繰り返し単位を含む樹脂又はオリゴマーなどが挙げられる。
The weight average molecular weight of the compound (A) as a resin or oligomer is usually 100,000 or less, preferably 5000 to 50000, more preferably 8000 to 30000, as a polystyrene conversion value determined by the GPC method.
Specific examples of the compound (A) as a resin or oligomer include, for example, a resin or oligomer containing a repeating unit corresponding to a monomer having an oxetane structure in the side chain represented by the formula (1).

Figure 2010145537
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〔式中、Rは水素原子またはメチル基を示し、Xはメチレン基またはエチレン基を示し、Rはメチル基またはエチル基を示す。〕
一般式(1)で表される化合物としては、3−メチル−3−メタクリルオキシメチルオキセタン、3−メチル−3−アクリロキシメチルオキセタン、3−エチル−3−メタクリロキシメチルオキセタン、3−エチル−3−アクリロキシメチルオキセタン、3−メチル−3−メタクリロキシエチルオキセタン、3−メチル−3−アクリロキシエチルオキセタン、3−エチル−3−メタクリロキシエチルオキセタン、3−エチル−3−アクリロキシエチルオキセタンなどが挙げられる。
[Wherein R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group, X represents a methylene group or an ethylene group, and R 4 represents a methyl group or an ethyl group. ]
Examples of the compound represented by the general formula (1) include 3-methyl-3-methacryloxymethyl oxetane, 3-methyl-3-acryloxymethyl oxetane, 3-ethyl-3-methacryloxymethyl oxetane, 3-ethyl- 3-acryloxymethyl oxetane, 3-methyl-3-methacryloxyethyl oxetane, 3-methyl-3-acryloxyethyl oxetane, 3-ethyl-3-methacryloxyethyl oxetane, 3-ethyl-3-acryloxyethyl oxetane Etc.

オキセタン骨格を有する繰り返し単位は、該オキセタン骨格を有する繰り返しから導かれる単位であるが、該オキセタン骨格を有する繰り返し単位は1種であってもよいし、2種以上であってもよい。また他の単量体との共重合体であってもよい。   The repeating unit having an oxetane skeleton is a unit derived from the repeating having the oxetane skeleton, but the repeating unit having the oxetane skeleton may be one kind or two or more kinds. Moreover, the copolymer with another monomer may be sufficient.

該共重合体としては、例えば、3−エチル−3−メタクリロキシメチルオキセタン/ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体、3−エチル−3−メタクリロキシメチルオキセタン/ベンジルメタクリレート/メタクリル酸/スチレン共重合体、3−エチル−3−メタクリロキシメチルオキセタン/メチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体、3−エチル−3−メタクリロキシメチルオキセタン/メチルメタクリレート/メタクリル酸/スチレン共重合体などが挙げられる。   Examples of the copolymer include 3-ethyl-3-methacryloxymethyl oxetane / benzyl methacrylate / methacrylic acid copolymer, 3-ethyl-3-methacryloxymethyl oxetane / benzyl methacrylate / methacrylic acid / styrene copolymer. , 3-ethyl-3-methacryloxymethyl oxetane / methyl methacrylate / methacrylic acid copolymer, 3-ethyl-3-methacryloxymethyl oxetane / methyl methacrylate / methacrylic acid / styrene copolymer, and the like.

また、側鎖にエポキシ骨格を有する単量体に相当する繰り返し単位を含む樹脂又はオリゴマーとしては、以下に示すような単量体に相当する繰り返し単位を有するものが挙げられる。   Examples of the resin or oligomer containing a repeating unit corresponding to a monomer having an epoxy skeleton in the side chain include those having a repeating unit corresponding to the monomer as shown below.

Figure 2010145537
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化合物(A)が共重合体である場合の、上記一般式(i)で表される構造を有する単量体の含有率は、質量分率で通常3質量%以上、好ましくは5質量%以上であり、通常95質量%以下、好ましくは90質量%以下である。また、不飽和カルボン酸単位の含有量は質量分率で通常5質量%以上、好ましくは10質量%以上であり、通常50質量%以下、好ましくは40質量%以下である。   When the compound (A) is a copolymer, the content of the monomer having the structure represented by the general formula (i) is usually 3% by mass or more, preferably 5% by mass or more in terms of mass fraction. It is usually 95% by mass or less, preferably 90% by mass or less. Further, the content of the unsaturated carboxylic acid unit is usually 5% by mass or more, preferably 10% by mass or more, and usually 50% by mass or less, preferably 40% by mass or less in terms of mass fraction.

また、上記に挙げた以外にも、特開平6−9714号、特開2001−31892号、同2001−40068号、同2001−55507号、同2001−310938号、同2001−310937号、同2001−220526号などの各公報に記載されているエポキシ化合物、オキセタン化合物なども用いることができる。   In addition to the above, JP-A-6-9714, JP-A-2001-31892, 2001-40068, 2001-55507, 2001-310938, 2001-310937, 2001 Epoxy compounds, oxetane compounds, and the like described in each publication such as 220526 can also be used.

〔不活性な樹脂又はオリゴマー〕
本発明の処理剤は、上述した化合物(A)及びレジストパターンに対して化学結合を生じない不活性な樹脂またはオリゴマー(以下、単に「不活性ポリマー」ともいう)を含有する。
[Inactive resin or oligomer]
The treating agent of the present invention contains the above-described compound (A) and an inactive resin or oligomer that does not cause chemical bonding to the resist pattern (hereinafter also simply referred to as “inactive polymer”).

該不活性な樹脂又はオリゴマーは、加熱によりレジストパターンに含まれる官能基と反応して結合を形成する本発明の化合物(A)と化学結合を生じることがなく、尚且つレジストパターンを溶解しない溶剤に溶解するポリマー又はオリゴマーが好ましい。   The inactive resin or oligomer does not form a chemical bond with the compound (A) of the present invention that forms a bond by reacting with a functional group contained in the resist pattern by heating, and does not dissolve the resist pattern. Polymers or oligomers that are soluble in are preferred.

その例としては、ポリアルキレンオキシド、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリスチレン、ポリ(メチル)メタクリレート、ポリビニルエステル、ポリアミド、ポリシロキサン等が挙げられる。これらの中でもポリアルキレンオキシド、ポリアルキレングリコール、及びポリビニルアルコールが好ましい。   Examples thereof include polyalkylene oxide, polyalkylene glycol, polyvinyl alcohol, polyvinyl ether, polystyrene, poly (methyl) methacrylate, polyvinyl ester, polyamide, polysiloxane and the like. Among these, polyalkylene oxide, polyalkylene glycol, and polyvinyl alcohol are preferable.

本発明において用い得る不活性ポリマーとして、具体的には以下を挙げることができる。
ポリアルキレンオキシドとしては、ポリエチレンオキシド ジアルキルエーテル、ポリエチレンオキシド ジエステル、ポリプロピレンオキシド ジアルキルエーテル、ポリプロピレンオキシド ジエステル等が挙げられる。
ポリアルキレングリコールとしては、ポリエチレングリコール ジアルキルエーテル、ポリエチレングリコール ジエステル、ポリプロピレングリコール ジアルキルエーテル、ポリプロピレングリコール ジエステル等が挙げられる。
Specific examples of the inert polymer that can be used in the present invention include the following.
Examples of the polyalkylene oxide include polyethylene oxide dialkyl ether, polyethylene oxide diester, polypropylene oxide dialkyl ether, and polypropylene oxide diester.
Examples of the polyalkylene glycol include polyethylene glycol dialkyl ether, polyethylene glycol diester, polypropylene glycol dialkyl ether, and polypropylene glycol diester.

ポリスチレンとしては、ポリスチレン、ポリアルキルスチレン、ポリアルコキシスチレン、ポリビニル安息香酸エステル、ポリビニル安息香酸アミド、ポリヒドロキシスチレン塩、ポリビニル安息香酸塩、ポリスチレンスルホン塩が挙げられる。
ポリ(メチル)メタクリレートとしては、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩、およびポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸アミド、ポリアクリル酸アミドが挙げられる。
Examples of polystyrene include polystyrene, polyalkyl styrene, polyalkoxy styrene, polyvinyl benzoate, polyvinyl benzoic acid amide, polyhydroxy styrene salt, polyvinyl benzoate, and polystyrene sulfone salt.
Examples of poly (methyl) methacrylate include polyacrylate, polymethacrylate, and polymethacrylate, polyacrylate, polymethacrylamide, and polyacrylate.

ポリビニルエーテルとしては、ポリメチルビニルエーテル、ポリイソブチルビニルエーテル、ポリ[2−(メトキシエトキシ)エチレン]が挙げられる。
ポリビニルエステルとしては、ポリ酢酸ビニルが挙げられる。
ポリアミドとしては、ポリアラニン、ポリフェニルアラニン、ポリグリシン、ポリロイシン、ポリイソロイシン、ポリバリン、ポリメチオニンおよびそれらの共重合体が挙げられる。
ポリシロキサンとしては、ポリジメチルシロキサンが挙げられる。
Examples of the polyvinyl ether include polymethyl vinyl ether, polyisobutyl vinyl ether, and poly [2- (methoxyethoxy) ethylene].
Polyvinyl acetate is mentioned as a polyvinyl ester.
Examples of the polyamide include polyalanine, polyphenylalanine, polyglycine, polyleucine, polyisoleucine, polyvaline, polymethionine, and copolymers thereof.
Examples of polysiloxane include polydimethylsiloxane.

不活性ポリマーの重量平均分子量は、ポリエチレンオキシド標準のGPC測定として、5000〜200,000が好ましく、より好ましくは7500〜100,000の範囲である。
また、不活性ポリマーの含有率は、本発明の化合物(A)に対して、質量比で通常1〜10であり、好ましくは1〜6、より好ましくは1.5〜4の比率である。
The weight average molecular weight of the inert polymer is preferably 5000 to 200,000, more preferably 7500 to 100,000, as measured by GPC of polyethylene oxide standard.
Moreover, the content rate of an inert polymer is 1-10 normally by mass ratio with respect to the compound (A) of this invention, Preferably it is 1-6, More preferably, it is a ratio of 1.5-4.

〔溶剤〕
本発明のレジストパターン形成用表面処理剤に含有される溶剤としては、第一のレジストパターンを溶解せず、かつ、本発明の化合物(A)及び不活性ポリマーを溶解する溶剤であれば、いずれも使用できる。ここで、第1のレジストパターンを溶解しないとは、23℃条件下、パターンの高さ0.2μm、200nmのラインアンドスペースパターンを形成し、これを10分間有機溶剤に浸漬したときに、パターンの幅変動およびパターンの高さ変動が共に±5%以内であることを示す。このような溶剤としてはアルコール系溶剤、フッ化炭素系溶剤、飽和炭化水素系溶剤等が挙げられ、その中でも本発明の化合物(A)の溶解性の観点からアルコール系溶剤が好ましい。また、溶剤の含水率は40モル%以下が好ましく、より好ましくは10モル%以下、更に好ましくは5モル%以下である。
〔solvent〕
As a solvent contained in the surface treatment agent for forming a resist pattern of the present invention, any solvent can be used as long as it does not dissolve the first resist pattern and dissolves the compound (A) and the inert polymer of the present invention. Can also be used. Here, not dissolving the first resist pattern means that when a line and space pattern having a pattern height of 0.2 μm and 200 nm is formed under a condition of 23 ° C. and immersed in an organic solvent for 10 minutes, the pattern It is shown that both the width variation and the pattern height variation are within ± 5%. Examples of such solvents include alcohol solvents, fluorocarbon solvents, saturated hydrocarbon solvents, and the like. Among these solvents, alcohol solvents are preferred from the viewpoint of solubility of the compound (A) of the present invention. The water content of the solvent is preferably 40 mol% or less, more preferably 10 mol% or less, and still more preferably 5 mol% or less.

アルコール系溶剤は、環境安全性、保存安定性、人体への安全性の観点から、1価アルコールが好ましい。これらは1種または2種以上混合して用いることができる。
一価のアルコールの具体例としては、メタノール、エタノール、n―プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、イソブタノール、tert−ペンタノール、n−ヘキサノール、n−ヘプタノール、2−ヘプタノール、n−オクタノール、n−デカノール、3−メチル−3−ペンタノール、2,3−ジメチル−2−ペンタノール、4−フェニル−2−メチル−2−ヘキサノール、1−フェニル−2−メチル−2−プロパノール、s−アミルアルコール、t−アミルアルコール、イソアミルアルコール、2−エチル−1−ブタノール、n−ウンデカノール等が挙げられるが、上記の中でも、アルコールの炭素数が4〜11のものが好ましく、さらに好ましくは炭素数7〜9のものである。溶剤の揮発抑制の点で炭素数4以上が好ましく、炭素数7以上がより好ましい。
The alcohol solvent is preferably a monohydric alcohol from the viewpoint of environmental safety, storage stability, and safety to the human body. These can be used alone or in combination.
Specific examples of the monohydric alcohol include methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, tert-butanol, isobutanol, tert-pentanol, n-hexanol, n-heptanol, 2- Heptanol, n-octanol, n-decanol, 3-methyl-3-pentanol, 2,3-dimethyl-2-pentanol, 4-phenyl-2-methyl-2-hexanol, 1-phenyl-2-methyl- Examples include 2-propanol, s-amyl alcohol, t-amyl alcohol, isoamyl alcohol, 2-ethyl-1-butanol, and n-undecanol. Among these, alcohols having 4 to 11 carbon atoms are preferable. More preferably, it has 7 to 9 carbon atoms. 4 or more carbon atoms are preferable and 7 or more carbon atoms are more preferable in terms of suppression of volatilization of the solvent.

フッ化炭素系溶剤としては、パーフルオロ−2−ブチルテトラヒドロフラン、パーフルオロテトラヒドロフラン、パーフルオロヘキサン、パーフルオロヘプタン、パーフルオロトリブチルアミン、パーフルオロテトラペンチルアミン、パーフルオロテトラヘキシルアミン等を用いることができる。これらの有機溶剤は1種または2種以上混合して用いることができる。また、分子中のフッ素の含有率は40〜80質量%が好ましく、より好ましくは50〜80質量%である。   As the fluorocarbon solvent, perfluoro-2-butyltetrahydrofuran, perfluorotetrahydrofuran, perfluorohexane, perfluoroheptane, perfluorotributylamine, perfluorotetrapentylamine, perfluorotetrahexylamine, etc. can be used. . These organic solvents can be used alone or in combination. Moreover, 40-80 mass% is preferable, and, as for the content rate of the fluorine in a molecule | numerator, More preferably, it is 50-80 mass%.

その中でも、フッ化炭素系溶剤の炭素数は7〜12が好ましく、さらに好ましくは9〜12である。溶剤の揮発の抑制の点で炭素数7以上が好ましく、炭素数9以上がより好ましい。   Among them, the carbon number of the fluorocarbon solvent is preferably 7 to 12, more preferably 9 to 12. 7 or more carbon atoms are preferable and 9 or more carbon atoms are more preferable in terms of suppression of volatilization of the solvent.

飽和炭化水素系溶媒としては、直鎖又は分岐のアルカン、またはシクロアルカンを挙げることができる。具体的には、ペンタン、2−メチルブタン、3−メチルペンタン、ヘキサン、2,2−ジメチルブタン、2,3−ジメチルブタン、ヘプタン、オクタン、2,2,4−トリメチルペンタン、2,2,3−トリメチルヘキサン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、2,2,4,6,6−ペンタメチルヘプタン、トリデカン、ペンタデカン、テトラデカン、ヘキサデカン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン等を用いることができる。これらの有機溶剤は1種または2種以上混合して用いることができる。また、テルペン系の飽和炭化水素も溶剤として用いることができ、具体的には、ピナン、ボルナン、カラン、フェンカン、ツジャン、o−メンタン、m−メンタン、p−メンタン等の環式飽和テルペンが好ましく挙げられる
これら飽和炭化水素系溶剤の炭素数は6〜10が好ましく、さらに好ましくは7〜9である。溶剤の揮発の抑制の点で炭素数6以上が好ましく、炭素数7以上がより好ましい。
Examples of the saturated hydrocarbon solvent include linear or branched alkanes and cycloalkanes. Specifically, pentane, 2-methylbutane, 3-methylpentane, hexane, 2,2-dimethylbutane, 2,3-dimethylbutane, heptane, octane, 2,2,4-trimethylpentane, 2,2,3 -Trimethylhexane, nonane, decane, undecane, dodecane, 2,2,4,6,6-pentamethylheptane, tridecane, pentadecane, tetradecane, hexadecane, cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, etc. can be used. . These organic solvents can be used alone or in combination. Terpene-based saturated hydrocarbons can also be used as the solvent, and specifically, cyclic saturated terpenes such as pinane, bornane, caran, fencan, tsujang, o-menthane, m-menthane, and p-menthane are preferable. These saturated hydrocarbon solvents that can be cited preferably have 6 to 10 carbon atoms, more preferably 7 to 9 carbon atoms. 6 or more carbon atoms are preferable and 7 or more carbon atoms are more preferable in terms of suppression of volatilization of the solvent.

有機溶剤は、第1のレジストパターンを溶解せず、本発明の化合物(A)及び不活性ポリマーを溶解する限り、任意の有機溶剤を用いてもよいが、使用する溶剤中、アルコール系溶剤、フッ化炭素系溶剤、および飽和炭化水素系溶剤のいずれか、より好ましくはアルコール系溶剤を80質量%以上用いることが好ましく、100質量%用いることが更に好ましい。   As long as the organic solvent does not dissolve the first resist pattern and dissolves the compound (A) and the inert polymer of the present invention, any organic solvent may be used. Either a fluorocarbon solvent or a saturated hydrocarbon solvent, more preferably 80% by mass or more, and more preferably 100% by mass of an alcohol solvent is used.

他の有機溶剤としては、エステル系、エーテル系、ケトン系、アミド系、芳香族炭化水素系、環状ケトン系の中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いることができる。例えば、乳酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、メトキシプロピオン酸メチルなどのエステル類や、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコールモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、またはモノフェニルエーテルなどのエーテル類およびその誘導体や、ジオキサンのような環式エーテル類や、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノンなどのケトン類などを挙げることができる。   As the other organic solvent, any one or more of ester, ether, ketone, amide, aromatic hydrocarbon and cyclic ketone can be appropriately selected and used. For example, esters such as ethyl lactate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl methoxypropionate, ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoacetate, dimethyl glycol monoacetate monomethyl ether, monoethyl ether, or mono Examples thereof include ethers such as phenyl ether and derivatives thereof, cyclic ethers such as dioxane, and ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, and 2-heptanone.

有機溶剤の処理剤中の含有率は、本発明の化合物(A)及び不活性ポリマーを溶解する限り特に限定しないが、本発明の化合物(A)を含む全固形分濃度が、好ましくは98〜0.001質量%、より好ましくは50〜0.01質量%、更に好ましくは30〜0.05質量%となるように調整され得る。   The content of the organic solvent in the treating agent is not particularly limited as long as the compound (A) and the inert polymer of the present invention are dissolved, but the total solid content concentration including the compound (A) of the present invention is preferably 98 to 98%. It may be adjusted to 0.001% by mass, more preferably 50 to 0.01% by mass, and still more preferably 30 to 0.05% by mass.

〔界面活性剤〕
本発明の処理剤は、種々の界面活性剤を含有することが好ましい。界面活性剤としては、後に説明する「第一のレジスト」において用いることのできるものが挙げられる。これら界面活性剤は、単独で使用してもよいし、また、いくつかを組み合わせて使用してもよい。
[Surfactant]
The treatment agent of the present invention preferably contains various surfactants. Examples of the surfactant include those that can be used in the “first resist” described later. These surfactants may be used alone or in combination of several.

界面活性剤の使用量は、処理剤の全量に対して、好ましくは0.0001〜2質量%、より好ましくは0.001〜1質量%である。
処理剤に界面活性剤を添加することによって、処理剤を塗布する場合の塗布性が向上する。
The amount of the surfactant used is preferably 0.0001 to 2% by mass, more preferably 0.001 to 1% by mass, based on the total amount of the processing agent.
By adding a surfactant to the treatment agent, the coating property when applying the treatment agent is improved.

本発明の処理剤には、必要に応じてさらに光酸発生剤、光増感剤、前記の酸以外のフリージング反応促進剤、樹脂等を含有させることができる。   If necessary, the treatment agent of the present invention may further contain a photoacid generator, a photosensitizer, a freezing reaction accelerator other than the acid, a resin, and the like.

2.第一のレジスト
本発明においては、第一のレジスト膜上に第一のレジストパターンを形成した後、化合物(A)を含む本発明の処理剤により、第一のレジストパターンを第二のレジスト液並びに現像液に溶解しないように変化させることが重要である。この制御は、第一のレジストの性状および/又は前記処理剤を作用させる際のプロセス条件を変化させることによって好適化され得る。
2. 1st resist In this invention, after forming a 1st resist pattern on a 1st resist film, the 1st resist pattern is made into 2nd resist liquid with the processing agent of this invention containing a compound (A). In addition, it is important to change so as not to dissolve in the developer. This control can be optimized by changing the properties of the first resist and / or the process conditions when the treatment agent is applied.

も達成できる。 Can also be achieved.

第一のレジストとしては、ポジ型レジストおよびネガ型レジストのいずれであってもよいが、処理剤との反応性を向上させる目的で、ポジ型レジストであることが好ましい。ここで、「ポジ型レジスト」とは露光部分が現像液に溶解するレジストのことを指し、「ネガ型レジスト」とは非露光部分が現像液に溶解するレジストのことを指す。ポジ型レジストでは、一般に、露光部分の現像液に対する溶解性を高めるために、アルカリ可溶性基を保護している原子団の脱離等の化学反応を利用しており、一方のネガ型レジストの多くでは、架橋反応や重合反応等の分子間の結合生成を利用している。
前記ポジ型レジストは、(A)酸の作用により分解しアルカリ現像液に対する溶解度が増加する樹脂、及び、(B)活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物を含有することが好ましい。
The first resist may be either a positive resist or a negative resist, but is preferably a positive resist for the purpose of improving the reactivity with the treatment agent. Here, “positive resist” refers to a resist in which an exposed portion is dissolved in a developer, and “negative resist” refers to a resist in which a non-exposed portion is dissolved in a developer. A positive resist generally uses a chemical reaction such as elimination of an atomic group protecting an alkali-soluble group in order to increase the solubility of an exposed portion in a developer. Employs bond formation between molecules such as cross-linking reaction and polymerization reaction.
The positive resist preferably contains (A) a resin that is decomposed by the action of an acid and increases the solubility in an alkaline developer, and (B) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation.

〔1〕酸の作用により分解しアルカリ現像液に対する溶解度が増加する樹脂(樹脂(A))
樹脂(A)は、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂であり、樹脂の主鎖又は側鎖、あるいは、主鎖及び側鎖の両方に、酸の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基(以下、「酸分解性基」ともいう)を有する樹脂である。
好ましいアルカリ可溶性基としては、カルボキシル基、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール)、スルホン酸基が挙げられる。
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。
[1] Resin (resin (A)) that is decomposed by the action of an acid to increase the solubility in an alkaline developer
Resin (A) is a resin whose solubility in an alkali developer increases by the action of an acid, and decomposes into the main chain or side chain of the resin or both the main chain and the side chain by the action of an acid and is soluble in alkali. It is a resin having a group that generates a group (hereinafter also referred to as “acid-decomposable group”).
Preferred alkali-soluble groups include carboxyl groups, fluorinated alcohol groups (preferably hexafluoroisopropanol), and sulfonic acid groups.
A preferable group as the acid-decomposable group is a group in which the hydrogen atom of these alkali-soluble groups is substituted with a group capable of leaving with an acid.

酸で脱離する基としては、例えば、−C(R36)(R37)(R38)、−C(R36)(R37)(OR39)、−C(R01)(R02)(OR39)等を挙げることができる。
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。
樹脂(A)において、酸分解性基を有する繰り返し単位としては下記一般式(AI)で表される繰り返し単位が好ましい。
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 resin (A), the repeating unit having an acid-decomposable group is preferably a repeating unit represented by the following general formula (AI).

Figure 2010145537
Figure 2010145537

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

Tは、単結合又は2価の連結基を表す。
Rx1〜Rx3は、それぞれ独立に、アルキル基(直鎖若しくは分岐)又はシクロアルキル基(単環若しくは多環)を表す。
Rx1〜Rx3の少なくとも2つが結合して、シクロアルキル基(単環若しくは多環)を形成してもよい。
Tの2価の連結基としては、アルキレン基、−COO−Rt−基、−O−Rt−基等が挙げられる。式中、Rtは、アルキレン基又はシクロアルキレン基を表す。
Tは、単結合又は−COO−Rt−基が好ましい。Rtは、炭素数1〜5のアルキレン基が好ましく、−CH2−基、−(CH23−基がより好ましい。
Rx1〜Rx3のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基などの炭素数1〜4のものが好ましい。
T represents a single bond or a divalent linking group.
Rx 1 to Rx 3 each independently represents an alkyl group (straight or branched) or a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic).
At least two of Rx 1 to Rx 3 may combine to form a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic).
Examples of the divalent linking group for T include an alkylene group, —COO—Rt— group, —O—Rt— group, and the like. In the formula, Rt represents an alkylene group or a cycloalkylene group.
T is preferably a single bond or a —COO—Rt— group. Rt is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a —CH 2 — group or a — (CH 2 ) 3 — group.
The alkyl group of Rx 1 to Rx 3 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, or a t-butyl group.

Rx1〜Rx3のシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
Rx1〜Rx3の少なくとも2つが結合して形成されるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
Rx1がメチル基またはエチル基であり、Rx2とRx3とが結合して上述のシクロアルキル基を形成している様態が好ましい。
上記原子団は、更に置換基を有してもよく、その例としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、水酸基、シアノ基などが挙げられる。
酸分解性基を有する繰り返し単位の含有率は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し、20〜50mol%が好ましく、より好ましくは25〜45mol%である。
好ましい酸分解性基を有する繰り返し単位の具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。
Examples of the cycloalkyl group represented by Rx 1 to Rx 3 include monocyclic cycloalkyl groups such as cyclopentyl group and cyclohexyl group, polycyclic cycloalkyl groups such as norbornyl group, tetracyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, and adamantyl group. Groups are preferred.
Examples of the cycloalkyl group formed by combining at least two of Rx 1 to Rx 3 include a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, A polycyclic cycloalkyl group such as an adamantyl group is preferred.
It is preferable that Rx 1 is a methyl group or an ethyl group, and Rx 2 and Rx 3 are bonded to form the above-described cycloalkyl group.
The atomic group may further have a substituent, and examples thereof include an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, and a cyano group.
As for the content rate of the repeating unit which has an acid-decomposable group, 20-50 mol% is preferable with respect to all the repeating units in resin (A), More preferably, it is 25-45 mol%.
Although the specific example of the repeating unit which has a preferable acid-decomposable group is shown below, this invention is not limited to this.

Figure 2010145537
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樹脂(A)は、更に、ラクトン基、水酸基、シアノ基及びアルカリ可溶性基から選ばれる少なくとも1種類の基を有する繰り返し単位を有することが好ましい。   The resin (A) preferably further has a repeating unit having at least one group selected from a lactone group, a hydroxyl group, a cyano group, and an alkali-soluble group.

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

Figure 2010145537
Figure 2010145537

ラクトン構造部分は、置換基(Rb2)を有していても有していなくてもよい。好ましい置換基(Rb2)としては、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数4〜7のシクロアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数1〜8のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、酸分解性基などが挙げられる。より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、シアノ基、酸分解性基である。nは、0〜4の整数を表す。nが2以上の時、複数存在する置換基(Rb2)は、同一でも異なっていてもよく、また、複数存在する置換基(Rb2)同士が結合して環を形成してもよい。 The lactone structure moiety may or may not have a substituent (Rb 2 ). Preferred substituents (Rb 2 ) include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 1 to 8 carbon atoms, and a carboxyl group. , Halogen atom, hydroxyl group, cyano group, acid-decomposable group and the like. More preferably, they are a C1-C4 alkyl group, a cyano group, and an acid-decomposable group. n 2 represents an integer of 0-4. When n 2 is 2 or more, a plurality of substituents (Rb 2 ) may be the same or different, and a plurality of substituents (Rb 2 ) may be bonded to form a ring. .

一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のいずれかで表されるラクトン構造を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AII)で表される繰り返し単位を挙げることができる。   Examples of the repeating unit having a lactone structure represented by any one of the general formulas (LC1-1) to (LC1-16) include a repeating unit represented by the following general formula (AII).

Figure 2010145537
Figure 2010145537

一般式(AII)中、
Rb0は、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。Rb0のアルキル基が有していてもよい好ましい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子が挙げられる。Rb0のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子を挙げることができる。Rb0は、水素原子又はメチル基が好ましい。
Abは、単結合、アルキレン基、単環または多環の脂環炭化水素構造を有する2価の連結基、エーテル基、エステル基、カルボニル基、又はこれらを組み合わせた2価の連結基を表す。好ましくは、単結合、−Ab1−CO2−で表される2価の連結基である。Ab1は、直鎖、分岐アルキレン基、単環または多環のシクロアルキレン基であり、好ましくはメチレン基、エチレン基、シクロヘキシレン基、アダマンチレン基、ノルボルニレン基である。
Vは、一般式(LC1−1)〜(LC1−16)の内のいずれかで示される構造を有する基を表す。
In general formula (AII),
Rb 0 represents a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Preferred substituents that the alkyl group represented by Rb 0 may have include a hydroxyl group and a halogen atom. Examples of the halogen atom for Rb 0 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Rb 0 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
Ab represents a single bond, an alkylene group, a divalent linking group having a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure, an ether group, an ester group, a carbonyl group, or a divalent linking group obtained by combining these. Preferably a single bond, -Ab 1 -CO 2 - is a divalent linking group represented by. Ab 1 is a linear, branched alkylene group, monocyclic or polycyclic cycloalkylene group, preferably a methylene group, an ethylene group, a cyclohexylene group, an adamantylene group or a norbornylene group.
V represents a group having a structure represented by any one of the general formulas (LC1-1) to (LC1-16).

ラクトン基を有する繰り返し単位は、通常光学異性体が存在するが、いずれの光学異性体を用いてもよい。また、1種の光学異性体を単独で用いても、複数の光学異性体混合して用いてもよい。1種の光学異性体を主に用いる場合、その光学純度(ee)が90以上のものが好ましく、より好ましくは95以上である。
ラクトン基を有する繰り返し単位の含有率は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し、15〜60mol%が好ましく、より好ましくは20〜50mol%、更に好ましくは30〜50mol%である。
特に好ましいラクトン基を有する繰り返し単位としては、下記の繰り返し単位が挙げられる。最適なラクトン基を選択することにより、パターンプロファイル、粗密依存性が良好となる。
The repeating unit having a lactone group usually has an optical isomer, but any optical isomer may be used. One optical isomer may be used alone, or a plurality of optical isomers may be mixed and used. When one kind of optical isomer is mainly used, the optical purity (ee) thereof is preferably 90 or more, more preferably 95 or more.
As for the content rate of the repeating unit which has a lactone group, 15-60 mol% is preferable with respect to all the repeating units in resin (A), More preferably, it is 20-50 mol%, More preferably, it is 30-50 mol%.
Particularly preferred repeating units having a lactone group include the following repeating units. By selecting an optimal lactone group, the pattern profile and the density dependence become good.

Figure 2010145537
Figure 2010145537

樹脂(A)に好ましく含有され得る水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位について説明する。樹脂(A)が当該繰り返し単位を含有することにより基板密着性、現像液親和性が向上する。水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位は、水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位であることが好ましい。水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造に於ける、脂環炭化水素構造としては、アダマンチル基、ジアマンチル基、ノルボルナン基が好ましい。好ましい水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造としては、モノヒドロキシアダマンチル基、ジヒドロキシアダマンチル基、モノヒドロキシジアマンチル基、ジヒドロキシアダマンチル基、シアノ基で置換されたノルボルニル基等が挙げられる。
上記原子団を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AIIa)〜(AIId)で表される繰り返し単位を挙げることができる。
The repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group that can be preferably contained in the resin (A) will be described. When the resin (A) contains the repeating unit, the substrate adhesion and the developer affinity are improved. The repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group is preferably a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group. The alicyclic hydrocarbon structure in the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group is preferably an adamantyl group, a diamantyl group, or a norbornane group. Preferred examples of the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group include a monohydroxyadamantyl group, a dihydroxyadamantyl group, a monohydroxydiamantyl group, a dihydroxyadamantyl group, and a norbornyl group substituted with a cyano group.
Examples of the repeating unit having the atomic group include repeating units represented by the following general formulas (AIIa) to (AIId).

Figure 2010145537
Figure 2010145537

式(AIIa)〜(AIId)に於いて、
1cは、水素原子、メチル基、トリフロロメチル基又はヒドロキメチル基を表す。
2c〜R4cは、一般式(VIIa)〜(VIIc)に於ける、R2c〜R4cと同義である。
水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位の含有率は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し、5〜40mol%が好ましく、より好ましくは5〜30mol%、更に好ましくは5〜20mol%である。
水酸基又はシアノ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。
In the formulas (AIIa) to (AIId),
R 1 c represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.
R 2 c to R 4 c are in the general formula (VIIa) ~ (VIIc), same meanings as R 2 c~R 4 c.
The content of the repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group is preferably 5 to 40 mol%, more preferably 5 to 30 mol%, based on all repeating units in the resin (A). Preferably it is 5-20 mol%.
Specific examples of the repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group are given below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2010145537
Figure 2010145537

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

アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位の含有率は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し、0〜25mol%が好ましく、より好ましくは3〜20mol%、更に好ましくは5〜15mol%である。
アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位の具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。
As for the content rate of the repeating unit which has an alkali-soluble group, 0-25 mol% is preferable with respect to all the repeating units in resin (A), More preferably, it is 3-20 mol%, More preferably, it is 5-15 mol%.
Specific examples of the repeating unit having an alkali-soluble group are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2010145537
Figure 2010145537

樹脂(A)は、更に、脂環炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位を有してもよい。これにより液浸露光時にレジスト膜から液浸液への低分子成分の溶出が低減でき、ドライエッチング耐性の点でも有利である。具体例としては、下記一般式(III)で表される繰返し単位が挙げられる。   The resin (A) may further have a repeating unit that has an alicyclic hydrocarbon structure and does not exhibit acid decomposability. This can reduce elution of low molecular components from the resist film to the immersion liquid during immersion exposure, and is advantageous in terms of dry etching resistance. Specific examples include a repeating unit represented by the following general formula (III).

Figure 2010145537
Figure 2010145537

一般式(III)中、Rは少なくとも一つの環状構造を有し、水酸基及びシアノ基のいずれも有さない炭化水素基を表す。
Raは水素原子、アルキル基又は−CH2−O−Ra2基を表す。式中、Ra2は、水素原子、アルキル基又はアシル基を表す。
In general formula (III), R 5 represents a hydrocarbon group having at least one cyclic structure and having neither a hydroxyl group nor a cyano group.
Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a —CH 2 —O—Ra 2 group. In the formula, Ra 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group or an acyl group.

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

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

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

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

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

水酸基及びシアノ基のいずれも有さない、一般式(III)で表される繰り返し単位の含有率は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し、0〜40モル%が好ましく、より好ましくは0〜20モル%である。
一般式(III)で表される繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。式中、Raは、H、CH、CHOH、又はCFを表す。
The content of the repeating unit represented by the general formula (III) having neither a hydroxyl group nor a cyano group is preferably from 0 to 40 mol%, more preferably based on all repeating units in the resin (A). 0 to 20 mol%.
Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (III) are shown below, but the present invention is not limited thereto. In the formula, Ra represents H, CH 3 , CH 2 OH, or CF 3 .

Figure 2010145537
Figure 2010145537

樹脂(A)は、上記の繰り返し構造単位以外に、ドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、さらにレジストの一般的な必要な特性である解像力、耐熱性、感度等を調節する目的で様々な繰り返し構造単位を有することができる。
このような繰り返し構造単位としては、下記の単量体に相当する繰り返し構造単位を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
Resin (A) adjusts dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and resolution, heat resistance, sensitivity, etc., which are general required characteristics of resist, in addition to the above repeating structural units. For this purpose, various repeating structural units can be included.
Examples of such repeating structural units include, but are not limited to, repeating structural units corresponding to the following monomers.

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

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

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

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

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

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

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

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

樹脂(A)は、常法に従って(例えばラジカル重合)合成することができる。例えば、一般的合成方法としては、モノマー種および開始剤を溶剤に溶解させ、加熱することにより重合を行う一括重合法、加熱溶剤にモノマー種と開始剤の溶液を1〜10時間かけて滴下して加える滴下重合法などが挙げられ、滴下重合法が好ましい。反応溶媒としては、例えばテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル類やメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンのようなケトン類、酢酸エチルのようなエステル溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド溶剤、さらには後述のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノンのような本発明の組成物を溶解する溶媒が挙げられる。より好ましくは本発明のポジ型レジスト組成物に用いられる溶剤と同一の溶剤を用いて重合することが好ましい。これにより保存時のパーティクルの発生が抑制できる。   Resin (A) can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization). For example, as a general synthesis method, a monomer polymerization method in which a monomer species and an initiator are dissolved in a solvent and the polymerization is performed by heating, and a solution of the monomer species and the initiator is dropped into the heating solvent over 1 to 10 hours. The dropping polymerization method is added, and the dropping polymerization method is preferable. Examples of the reaction solvent include ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, diisopropyl ether, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate, amide solvents such as dimethylformamide and dimethylacetamide, Furthermore, the solvent which melt | dissolves the composition of this invention like the below-mentioned propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, and cyclohexanone is mentioned. More preferably, the polymerization is performed using the same solvent as the solvent used in the positive resist composition of the present invention. Thereby, 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5〜50質量%であり、好ましくは10〜30質量%である。反応温度は、通常10℃〜150℃であり、好ましくは30℃〜120℃、さらに好ましくは60〜100℃である。   The polymerization reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. As a polymerization initiator, a commercially available radical initiator (azo initiator, peroxide, etc.) is used to initiate the polymerization. As the radical initiator, an azo initiator is preferable, and an azo initiator having an ester group, a cyano group, or a carboxyl group is preferable. Preferred initiators include azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile, dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) and the like. If desired, an initiator is added or added in portions, and after completion of the reaction, it is put into a solvent and a desired polymer is recovered by a method such as powder or solid recovery. The concentration of the reaction is 5 to 50% by mass, preferably 10 to 30% by mass. The reaction temperature is usually 10 ° C to 150 ° C, preferably 30 ° C to 120 ° C, more preferably 60-100 ° C.

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

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

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

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

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

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

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

分散度(分子量分布)は、通常1〜3であり、好ましくは1〜2.6、更に好ましくは1〜2、特に好ましくは1.4〜1.7の範囲のものが使用される。分子量分布の小さいものほど、解像度、レジスト形状が優れ、且つレジストパターンの側壁がスムーズであり、ラフネス性に優れる。   The degree of dispersion (molecular weight distribution) is usually 1 to 3, preferably 1 to 2.6, more preferably 1 to 2, and particularly preferably 1.4 to 1.7. The smaller the molecular weight distribution, the better the resolution and the resist shape, and the smoother the side wall of the resist pattern, the better the roughness.

本発明のポジ型レジスト組成物において、樹脂(A)の組成物全体中の配合率は、全固形分中50〜99.9質量%が好ましく、より好ましくは60〜99.0質量%である。
また、本発明において、樹脂(A)は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。
以下、本願発明に用いることのできるポリマーの具体例を示すが、本願発明はこれらのみに限定されるわけではない。
In the positive resist composition of the present invention, the blending ratio of the resin (A) in the entire composition is preferably 50 to 99.9% by mass, more preferably 60 to 99.0% by mass in the total solid content. .
In the present invention, the resin (A) may be used alone or in combination.
Hereinafter, although the specific example of the polymer which can be used for this invention is shown, this invention is not necessarily limited only to these.

Figure 2010145537
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Figure 2010145537
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〔2〕活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物((B)成分)
本発明のポジ型感光性組成物は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(以下、「酸発生剤」ともいう)を含有する。
酸発生剤としては、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、あるいはマイクロレジスト等に使用されている活性光線又は放射線の照射により酸を発生する公知の化合物及びそれらの混合物を適宜に選択して使用することができる。
[2] Compound that generates acid upon irradiation with actinic rays or radiation (component (B))
The positive photosensitive composition of the present invention contains a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation (hereinafter also referred to as “acid generator”).
As an acid generator, photo-initiator of photocation polymerization, photo-initiator of photo-radical polymerization, photo-decoloring agent of dyes, photo-discoloring agent, or irradiation with actinic ray or radiation used for micro-resist etc. Known compounds that generate acids and mixtures thereof can be appropriately selected and used.

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

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

さらに米国特許第3,779,778号明細書、欧州特許第126,712号明細書等に記載の光により酸を発生する化合物も使用することができる。
酸発生剤の内で好ましい化合物として、下記一般式(ZI)、(ZII)、(ZIII)で表される化合物を挙げることができる。
Furthermore, compounds capable of generating an acid by light described in US Pat. No. 3,779,778, European Patent 126,712, etc. can also be used.
Preferred compounds among the acid generators include compounds represented by the following general formulas (ZI), (ZII), and (ZIII).

Figure 2010145537
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上記一般式(ZI)において、
201、R202及びR203は、各々独立に、有機基を表す。
201、R202及びR203としての有機基の炭素数は、一般的に1〜30、好ましくは1〜20である。
また、R201〜R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基を含んでいてもよい。R201〜R203の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。
In the general formula (ZI),
R 201 , R 202 and R 203 each independently represents an organic group.
The carbon number of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 is generally 1-30, preferably 1-20.
Two of R 201 to R 203 may be bonded to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbonyl group. The two of the group formed by bonding of the R 201 to R 203, there can be mentioned an alkylene group (e.g., butylene, pentylene).

-は、非求核性アニオンを表す。
-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)メチドアニオン等を挙げることができる。
Z represents a non-nucleophilic anion.
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) methide anion.

非求核性アニオンとは、求核反応を起こす能力が著しく低いアニオンであり、分子内求核反応による経時分解を抑制することができるアニオンである。これによりレジストの経時安定性が向上する。   A non-nucleophilic anion is an anion that has an extremely low ability to cause a nucleophilic reaction, and is an anion that can suppress degradation over time due to an intramolecular nucleophilic reaction. This improves the temporal stability of the resist.

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

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

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

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

脂肪族カルボン酸アニオンにおける脂肪族部位としては、脂肪族スルホン酸アニオンおけると同様のアルキル基及びシクロアルキル基を挙げることができる。
芳香族カルボン酸アニオンにおける芳香族基としては、芳香族スルホン酸アニオンにおけると同様のアリール基を挙げることができる。
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。
Examples of the aliphatic moiety in the aliphatic carboxylate anion include the same alkyl group and cycloalkyl group as in the aliphatic sulfonate anion.
Examples of the aromatic group in the aromatic carboxylate anion include the same aryl group as in the aromatic sulfonate anion.
The aralkyl group in the aralkyl carboxylate anion is preferably an aralkyl group having 6 to 12 carbon atoms, such as a benzyl group, a phenethyl group, a naphthylmethyl group, a naphthylethyl group, and a naphthylmethyl group.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

アルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基としては、好ましくは炭素数1〜5のアルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基)を挙げることができる。
201〜R203は、ハロゲン原子、アルコキシ基(例えば炭素数1〜5)、水酸基、シアノ基、ニトロ基によって更に置換されていてもよい。
The alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms (methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, pentoxy group).
R 201 to R 203 may be further substituted with a halogen atom, an alkoxy group (for example, having 1 to 5 carbon atoms), a hydroxyl group, a cyano group, or a nitro group.

次に、化合物(ZI−3)について説明する。
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。
Next, the compound (ZI-3) will be described.
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 2010145537
Figure 2010145537

一般式(ZI−3)に於いて、
1c〜R5cは、各々独立に、水素原子、直鎖もしくは分岐のアルキル基(炭素数1〜12が好ましい)、シクロアルキル基(炭素数3〜8が好ましい)、直鎖もしくは分岐のアルコキシ基(直鎖の場合炭素数1〜12が好ましく、分岐の場合炭素数3〜8が好ましい)、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、直鎖もしくは分岐のアルキル基(炭素数1〜12が好ましい)又はシクロアルキル基(炭素数3〜8が好ましい)を表す。
x及びRyは、各々独立に、直鎖もしくは分岐のアルキル基炭素数1〜12が好ましい)、シクロアルキル基(炭素数3〜8が好ましい)、アリル基又はビニル基を表す。
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。
In general formula (ZI-3),
R 1c to R 5c are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group (preferably having 1 to 12 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 8 carbon atoms), a linear or branched alkoxy group. A group (C1-C12 is preferable in the case of a straight chain, C3-C8 is preferable in the case of a branch), or represents a halogen atom.
R 6c and R 7c each independently represent a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group (preferably having 1 to 12 carbon atoms) or a cycloalkyl group (preferably having 3 to 8 carbon atoms).
R x and R y each independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl group (preferably having 3 to 8 carbon atoms), an allyl group or a vinyl group.
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.

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。
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。
Zc represents a non-nucleophilic anion, and examples thereof include the same non-nucleophilic anion as Z − in formula (ZI).
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.

化合物(ZI−3)の好適な具体例としては、特開2004−233661号公報の段落0047,0048や、特開2003−35948号公報の段落0040〜0046に例示されている化合物等を挙げることができる。   Preferable specific examples of the compound (ZI-3) include compounds exemplified in paragraphs 0047 and 0048 of JP-A-2004-233661, and paragraphs 0040 to 0046 of JP-A-2003-35948. Can do.

次に、一般式(ZII)及び(ZIII)について説明する。
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。
Next, general formulas (ZII) and (ZIII) will be described.
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、アルキル基、シクロアルキル基としては、前述の化合物(ZI−1)におけるR201〜R203のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基として説明したアリール基と同様である。
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。この置換基としても、前述の化合物(ZI−1)におけるR201〜R203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ものが挙げられる。
The aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 204 to R 207 are the same as the aryl group described as the aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 201 to R 203 in the aforementioned compound (ZI-1). is there.
Aryl group, alkyl group of R 204 to R 207, cycloalkyl groups may have a substituent. Examples of this substituent include those that the aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 201 to R 203 in the above-described compound (ZI-1) may have.

-は、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)に於けるZ-の非求核性アニオンと同様のものを挙げることができる。
酸発生剤として、更に、下記一般式(ZIV)、(ZV)、(ZVI)で表される化合物を挙げることができる。

Figure 2010145537
Z represents a non-nucleophilic anion, and examples thereof include the same as the non-nucleophilic anion of Z − in formula (ZI).
Examples of the acid generator further include compounds represented by the following general formulas (ZIV), (ZV), and (ZVI).
Figure 2010145537

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

また、酸発生剤として、スルホン酸基又はイミド基を1つ有する酸を発生する化合物が好ましく、さらに好ましくは1価のパーフルオロアルカンスルホン酸を発生する化合物、または1価のフッ素原子またはフッ素原子を含有する基で置換された芳香族スルホン酸を発生する化合物、または1価のフッ素原子またはフッ素原子を含有する基で置換されたイミド酸を発生する化合物であり、更により好ましくは、フッ化置換アルカンスルホン酸、フッ素置換ベンゼンスルホン酸、フッ素置換イミド酸又はフッ素置換メチド酸のスルホニウム塩である。使用可能な酸発生剤は、発生した酸のpKaがpKa=−1以下のフッ化置換アルカンスルホン酸、フッ化置換ベンゼンスルホン酸、フッ化置換イミド酸であることが特に好ましく、感度が向上する。
酸発生剤の中で、特に好ましい例を以下に挙げるが、本願発明はこれらに限定されるものではない。
Further, the acid generator is preferably a compound that generates an acid having one sulfonic acid group or imide group, more preferably a compound that generates monovalent perfluoroalkanesulfonic acid, or a monovalent fluorine atom or fluorine atom. A compound that generates an aromatic sulfonic acid substituted with a group containing fluorinated acid, or a compound that generates a monovalent fluorine atom or imide acid substituted with a group containing a fluorine atom, and even more preferably, It is a sulfonium salt of a substituted alkanesulfonic acid, a fluorine-substituted benzenesulfonic acid, a fluorine-substituted imide acid or a fluorine-substituted methide acid. The acid generator that can be used is particularly preferably a fluorinated substituted alkane sulfonic acid, a fluorinated substituted benzene sulfonic acid or a fluorinated substituted imido acid whose pKa of the generated acid is pKa = -1 or less, and the sensitivity is improved. .
Among acid generators, particularly preferred examples are listed below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2010145537
Figure 2010145537

Figure 2010145537
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Figure 2010145537
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Figure 2010145537
Figure 2010145537

Figure 2010145537
Figure 2010145537

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

〔3〕塩基性化合物
本発明のポジ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。
[3] Basic Compound The positive 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 2010145537
Figure 2010145537

一般式(A)及び(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。
In general formulas (A) and (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.

これら一般式(A)及び(E)中のアルキル基は、無置換であることがより好ましい。   The alkyl groups in the general formulas (A) and (E) are more preferably unsubstituted.

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

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

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

前記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は、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ことが好ましい。また、前記アルキル鎖中に、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−CH2CH2O−、−CH(CH3)CH2O−もしくは−CH2CH2CH2O−の構造が好ましい。 The amine compound having a phenoxy group, the ammonium salt compound having a phenoxy group, the amine compound having a sulfonate group, and the ammonium salt compound having a sulfonate group have at least one alkyl group bonded to a nitrogen atom. Is preferred. The alkyl chain preferably has an oxygen atom 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. -CH 2 CH 2 O Among the oxyalkylene group -, - CH (CH 3) CH 2 O- or -CH 2 CH 2 CH 2 O- structure is preferred.

前記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の具体例としては、US2007/0224539Aの[0066]に例示されている化合物(C1−1)〜(C3−3)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Specific examples of the 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 are exemplified in [0066] of US2007 / 0224539A. The compounds (C1-1) to (C3-3) are exemplified, but not limited thereto.

これらの塩基性化合物は、単独であるいは2種以上一緒に用いられる。
塩基性化合物の使用量は、ポジ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。
酸発生剤と塩基性化合物の組成物中の配合割合は、酸発生剤/塩基性化合物(モル比)=2.5〜300であることが好ましい。即ち、感度、解像度の点からモル比が2.5以上が好ましく、露光後加熱処理までの経時でのレジストパターンの太りによる解像度の低下抑制の点から300以下が好ましい。酸発生剤/塩基性化合物(モル比)は、より好ましくは5.0〜200、更に好ましくは7.0〜150である。
These basic compounds are used alone or in combination of two or more.
The usage-amount of a basic compound is 0.001-10 mass% normally on the basis of the total solid of a positive resist composition, Preferably it is 0.01-5 mass%.
The mixing ratio of the acid generator and the basic compound in the composition is preferably acid generator / basic compound (molar ratio) = 2.5 to 300. In other words, the molar ratio is preferably 2.5 or more from the viewpoint of sensitivity and resolution, and is preferably 300 or less from the viewpoint of suppressing the reduction in resolution due to the thickening of the resist pattern over time until post-exposure heat treatment. The acid generator / basic compound (molar ratio) is more preferably 5.0 to 200, still more preferably 7.0 to 150.

〔4〕界面活性剤
本発明のポジ型レジスト組成物は、更に界面活性剤を含有することが好ましく、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、フッ素原子と珪素原子の両方を有する界面活性剤)のいずれか、あるいは2種以上を含有することがより好ましい。
本発明のポジ型レジスト組成物が上記界面活性剤を含有することにより、250nm以下、特に220nm以下の露光光源の使用時に、良好な感度及び解像度で、密着性及び現像欠陥の少ないレジストパターンを与えることが可能となる。
[4] Surfactant The positive resist composition of the present invention preferably further contains a surfactant, and a fluorine-based and / or silicon-based surfactant (fluorine-based surfactant, silicon-based surfactant, It is more preferable to contain either one or two or more surfactants having both fluorine atoms and silicon atoms.
When the positive resist composition of the present invention contains the above-described surfactant, a resist pattern with good adhesion and low development defects can be obtained with good sensitivity and resolution when using an exposure light source of 250 nm or less, particularly 220 nm or less. It becomes possible.

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

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

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

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

また、本発明では、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤以外の他の界面活性剤を使用することもできる。具体的には、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテ−ト、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤等を挙げることができる。
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。
界面活性剤の使用量は、ポジ型レジスト組成物中の全固形分に対して、好ましくは0.0001〜2質量%、より好ましくは0.001〜1質量%である。
In the present invention, other surfactants other than fluorine-based and / or silicon-based surfactants can also be used. Specifically, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octylphenol ether, polyoxyethylene nonylphenol ether, etc. Sorbitans such as polyoxyethylene alkyl aryl ethers, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan tristearate Fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopa Mite - DOO, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, may be mentioned polyoxyethylene sorbitan tristearate nonionic surfactants of polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as such.
These surfactants may be used alone or in several combinations.
The amount of the surfactant used is preferably 0.0001 to 2% by mass, more preferably 0.001 to 1% by mass, based on the total solid content in the positive resist composition.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

水酸基を含有する溶剤と水酸基を含有しない溶剤との混合比(質量)は、1/99〜99/1、好ましくは10/90〜90/10、更に好ましくは20/80〜60/40である。水酸基を含有しない溶剤を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。   The mixing ratio (mass) of the solvent containing a hydroxyl group and the solvent not containing a hydroxyl group is 1/99 to 99/1, preferably 10/90 to 90/10, more preferably 20/80 to 60/40. . A mixed solvent containing 50% by mass or more of a solvent not containing a hydroxyl group is particularly preferred from the viewpoint of coating uniformity.

3.第二のレジスト
第二のレジストパターンを形成するのに用いられる第二のレジストとしては前記第一のレジストとして記載したものを適宜用いることができるが、第一のレジストパターンと第二のレジストパターンのドライエッチング耐性を同一にするという観点から、第二のレジストに用いる樹脂としては、第一のレジストに用いられる樹脂と実質同一なものが好ましい。さらに、種々の寸法や形状のパターンが存在する実際の半導体デバイスマスクに対して、第一のレジストと第二のレジストが実質的に同一性状のパターンを形成する為には、第一のレジストと第二のレジストが全く同一のレジストからなることが最も好ましい。
3. Second resist As the second resist used to form the second resist pattern, those described as the first resist can be used as appropriate, but the first resist pattern and the second resist pattern From the viewpoint of making the dry etching resistance the same, the resin used for the second resist is preferably substantially the same as the resin used for the first resist. Furthermore, in order to form a substantially identical pattern between the first resist and the second resist with respect to an actual semiconductor device mask in which patterns of various sizes and shapes exist, Most preferably, the second resist is made of the same resist.

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

フィルター濾過されたレジスト組成物を、精密集積回路素子の製造に使用されるような基板(例:シリコン/二酸化シリコン被覆)上にスピナー、コーター等の適当な塗布方法により塗布、乾燥し、レジスト膜を形成する。乾燥の段階では加熱(プリベーク)を行うことが好ましい。膜厚は、好ましくは50〜200nmの範囲に、より好ましくは70〜180nmの範囲に調整する。   The filtered resist composition is coated on a substrate (eg, silicon / silicon dioxide coating) used for the manufacture of precision integrated circuit elements by a suitable coating method such as a spinner or a coater, and dried to form a resist film. Form. Heating (pre-baking) is preferably performed in the drying stage. The film thickness is preferably adjusted in the range of 50 to 200 nm, more preferably in the range of 70 to 180 nm.

スピナーによりレジスト組成物を塗布する場合、その回転速度は、通常500〜3000rpm、好ましくは800〜2000rpm、より好ましくは1000〜1500rpmである。
レジスト膜を形成する前に、基板上に予め反射防止膜を塗設してもよい。
反射防止膜としては、チタン、二酸化チタン、窒化チタン、酸化クロム、カーボン、アモルファスシリコン等の無機膜型と、吸光剤とポリマー材料からなる有機膜型のいずれも用いることができる。また、有機反射防止膜として、ブリューワーサイエンス社製のDUV30シリーズや、DUV−40シリーズ、シプレー社製のAR−2、AR−3、AR−5等の市販の有機反射防止膜を使用することもできる。
When applying a resist composition with a spinner, the rotation speed is 500-3000 rpm normally, Preferably it is 800-2000 rpm, More preferably, it is 1000-1500 rpm.
Before forming the resist film, an antireflection film may be coated on the substrate in advance.
As the antireflection film, any of an inorganic film type such as titanium, titanium dioxide, titanium nitride, chromium oxide, carbon, and amorphous silicon, and an organic film type made of a light absorber and a polymer material can be used. In addition, as the organic antireflection film, commercially available organic antireflection films such as DUV30 series, DUV-40 series manufactured by Brewer Science, AR-2, AR-3, AR-5 manufactured by Shipley, etc. may be used. it can.

[ドライ露光方式]
当該レジスト膜に、所定のマスクを通して活性光線又は放射線を照射し、好ましくはベーク(加熱)を行い、現像、リンスする。これにより良好なパターンを得ることができる。
[Dry exposure method]
The resist film is irradiated with actinic rays or radiation through a predetermined mask, preferably baked (heated), developed and rinsed. Thereby, a good pattern can be obtained.

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

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

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

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

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

本発明のポジ型レジスト組成物からなるレジスト膜を、液浸媒体を介して露光する場合には、必要に応じてさらに疎水性樹脂(HR)を添加することができる。これにより、レジスト膜表層に疎水性樹脂(HR)が偏在化し、液浸媒体が水の場合、レジスト膜とした際の水に対するレジスト膜表面の後退接触角を向上させ、液浸水追随性を向上させることができる。疎水性樹脂(HR)としては、表面の後退接触角が添加することにより向上する樹脂であれば何でもよいが、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する樹脂であることが好ましい。レジスト膜の後退接触角は60°〜90°が好ましく、更に好ましくは70°以上である。添加量は、レジスト膜の後退接触角が前記範囲になるよう適宜調整して使用できるが、ポジ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 positive resist composition of the present invention is exposed through an immersion medium, a hydrophobic resin (HR) can be further added as necessary. As a result, hydrophobic resin (HR) is unevenly distributed on the surface of the resist film, and when the immersion medium is water, the receding contact angle of the resist film surface with respect to the water when the resist film is formed is improved, and the immersion water tracking is improved. Can be made. As the hydrophobic resin (HR), any resin can be used as long as the receding contact angle of the surface can be improved by addition, but a resin having at least one of fluorine atom and silicon atom is preferable. The receding contact angle of the resist film is preferably 60 ° to 90 °, more preferably 70 ° or more. The addition amount can be adjusted and used 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 positive 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.

後退接触角とは、液滴-基板界面での接触線が後退する際に測定される接触角であり、動的な状態での液滴の移動しやすさをシミュレートする際に有用であることが一般に知られている。簡易的には、針先端から吐出した液滴を基板上に着滴させた後、その液滴を再び針へと吸い込んだときの、液滴の界面が後退するときの接触角として定義でき、一般に拡張収縮法と呼ばれる接触角の測定方法を用いて測定することができる。   The receding contact angle is the contact angle measured when the contact line at the droplet-substrate interface recedes, and is useful for simulating the ease of droplet movement under dynamic conditions. It is generally known. In simple terms, it can be defined as the contact angle when the droplet interface recedes when the droplet discharged from the needle tip is deposited on the substrate and then sucked into the needle again. It can be measured by using a contact angle measuring method generally called an expansion / contraction method.

液浸露光工程に於いては、露光ヘッドが高速でウェハ上をスキャンし露光パターンを形成していく動きに追随して、液浸液がウェハ上を動く必要があるので、動的な状態に於けるレジスト膜に対する液浸液の接触角が重要になり、液滴が残存することなく、露光ヘッドの高速なスキャンに追随する性能がレジストには求められる。   In the immersion exposure process, the immersion head needs to move on the wafer following the movement of the exposure head to scan the wafer at high speed to form the exposure pattern. In this case, the contact angle of the immersion liquid with respect to the resist film is important, and the resist is required to follow the high-speed scanning of the exposure head without remaining droplets.

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。
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。
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。
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.
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.
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 2010145537
Figure 2010145537

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。   Specific examples of the group represented by the general formula (F2) include a p-fluorophenyl group, a pentafluorophenyl group, and a 3,5-di (trifluoromethyl) phenyl group.

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

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

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。なお、具体例としては後掲の樹脂(HR-1)〜(HR-65)中に含まれている、フッ素原子を有する繰り返し単位も挙げられる。
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. Specific examples include repeating units having fluorine atoms, which are contained in the resins (HR-1) to (HR-65) described later.
In specific examples, X 1 represents a hydrogen atom, —CH 3 , —F or —CF 3 .
X 2 represents —F or —CF 3 .

Figure 2010145537
Figure 2010145537

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 2010145537
Figure 2010145537

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、フェニレン基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、ウレタン基、またはウレア基よりなる群から選択される単独あるいは2つ以上の基の組み合わせを挙げられる。
nは、1〜5の整数を表す。
In 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 phenylene group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, an ester group, an amide group, a urethane group, or a urea group is used alone or in combination of two or more groups. A combination is mentioned.
n represents an integer of 1 to 5.

以下、一般式(CS−1)〜(CS−3)で表される基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。なお、具体例中、X1は、水素原子、−CH3、−F又は−CF3を表す。また、具体例としては後掲の樹脂(HR-1)〜(HR-65)中に含まれている、珪素原子を有する繰り返し単位も挙げられる。 Hereinafter, although the specific example of the repeating unit which has group represented by general formula (CS-1)-(CS-3) is given, this invention is not limited to this. In specific examples, X 1 represents a hydrogen atom, —CH 3 , —F or —CF 3 . Specific examples also include a repeating unit having a silicon atom contained in the resins (HR-1) to (HR-65) described later.

Figure 2010145537
Figure 2010145537

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。   Furthermore, the hydrophobic resin (HR) may have at least one group selected from the following groups (x) to (z).

(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。
(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)メチレン基等が挙げられる。   (X) Alkali-soluble groups include phenolic hydroxyl groups, carboxylic acid groups, fluorinated alcohol groups, sulfonic acid groups, sulfonamido groups, sulfonylimide groups, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) methylene groups, (alkylsulfonyl) ( Alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylcarbonyl) methylene group, bis (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylsulfonyl) methylene group, bis (alkylsulfonyl) imide group, tris (alkylcarbonyl) methylene group, tris (alkylsulfonyl) ) And a methylene group.

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

アルカリ可溶性基(x)を有する繰り返し単位としては、アクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位のような樹脂の主鎖に直接アルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位、あるいは連結基を介して樹脂の主鎖にアルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位などが挙げられ、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することもでき、いずれの場合も好ましい。   Examples of the repeating unit having an alkali-soluble group (x) include a repeating unit in which an alkali-soluble group is directly bonded to the main chain of the resin, such as a repeating unit of acrylic acid or methacrylic acid, or a main group of the resin via a linking group. Examples include repeating units in which an alkali-soluble group is bonded to the chain. Furthermore, a polymerization initiator or a chain transfer agent having an alkali-soluble group can be used at the time of polymerization to be introduced at the end of the polymer chain. Is also preferable.

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。   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 2010145537
Figure 2010145537

(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、酸無水物基、酸イミド基などが挙げられ、好ましくはラクトン構造を有する基である。   (Y) Examples of the group that decomposes by the action of an alkali developer and increases the solubility in the alkali developer include a group having a lactone structure, an acid anhydride group, an acid imide group, and the like, and preferably a lactone A group having a structure.

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

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

疎水性樹脂(HR)に於ける、酸の作用により分解する基(z)を有する繰り返し単位は、(B)成分の樹脂で挙げた酸分解性基を有する繰り返し単位と同様のものが挙げられる。疎水性樹脂(HR)に於ける、酸の作用により分解する基(z)を有する繰り返し単位の含有量は、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), examples of the repeating unit having a group (z) that is decomposed by the action of an acid are the same as the repeating unit having an acid-decomposable group exemplified in the resin of the component (B). . 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(IV)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 (IV).

Figure 2010145537
Figure 2010145537

一般式(IV)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。
一般式(IV)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 (IV),
R 4 represents a group having an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, or a cycloalkenyl group.
L 6 represents a single bond or a divalent linking group.
In the general formula (IV), the alkyl group of R 4 is preferably a linear or branched alkyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The cycloalkyl group is preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The alkenyl group is preferably an alkenyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The cycloalkenyl group is preferably a cycloalkenyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The divalent linking group of L 6 is preferably an alkylene group (preferably having 1 to 5 carbon atoms) or an oxy group.

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

疎水性樹脂(HR)が珪素原子を有する場合、珪素原子の含有量は、疎水性樹脂(HR)の分子量に対し、2〜50質量%であることが好ましく、2〜30質量%であることがより好ましい。また、珪素原子を含む繰り返し単位は、疎水性樹脂(HR)中10〜100質量%であることが好ましく、20〜100質量%であることがより好ましい。
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。
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%.
The weight average molecular weight of the hydrophobic resin (HR) in terms of standard polystyrene is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 1,000 to 50,000, and even more preferably 2,000 to 15,000. is there.

疎水性樹脂(HR)は、(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。   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ポジ型レジスト組成物に用いられる溶剤と同一の溶剤を用いて重合することが好ましい。これにより保存時のパーティクルの発生が抑制できる。   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 positive 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5〜50質量%であり、好ましくは30〜50質量%である。反応温度は、通常10℃〜150℃であり、好ましくは30℃〜120℃、さらに好ましくは60〜100℃である。   The polymerization reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. As a polymerization initiator, a commercially available radical initiator (azo initiator, peroxide, etc.) is used to initiate the polymerization. As the radical initiator, an azo initiator is preferable, and an azo initiator having an ester group, a cyano group, or a carboxyl group is preferable. Preferred examples of the initiator include azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile, dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) and the like. The concentration of the reaction is 5 to 50% by mass, preferably 30 to 50% by mass. The reaction temperature is usually 10 ° C to 150 ° C, preferably 30 ° C to 120 ° C, more preferably 60-100 ° C.

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

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

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

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

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

尚、一度、樹脂を析出させて、分離した後に、再び溶媒に溶解させ、該樹脂が難溶あるいは不溶の溶媒と接触させてもよい。即ち、上記ラジカル重合反応終了後、該ポリマーが難溶あるいは不溶の溶媒を接触させ、樹脂を析出させ(工程a)、樹脂を溶液から分離し(工程b)、改めて溶媒に溶解させ樹脂溶液Aを調製(工程c)、その後、該樹脂溶液Aに、該樹脂が難溶あるいは不溶の溶媒を、樹脂溶液Aの10倍未満の体積量(好ましくは5倍以下の体積量)で、接触させることにより樹脂固体を析出させ(工程d)、析出した樹脂を分離する(工程e)ことを含む方法でもよい。
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。
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).
Specific examples of the hydrophobic resin (HR) are shown below. Table 1 below shows the molar ratio of the repeating units in each resin (corresponding to each repeating unit in order from the left), the weight average molecular weight, and the degree of dispersion.

Figure 2010145537
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Figure 2010145537
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本発明のポジ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。   Since the resist film is not directly brought into contact with the immersion liquid between the resist film of the positive resist composition of the present invention and the immersion liquid, it is also referred to as an “immersion liquid hardly soluble film” (hereinafter referred to as “top coat”). ) May be provided.

トップコートに求められる性能、その使用法などについては、シーエムシー出版「液浸リソグラフィのプロセスと材料」の第7章に解説されている。
トップコートは、193nm透明性という観点からは、芳香族を豊富に含有しないポリマーが好ましく、具体的には、炭化水素ポリマー、アクリル酸エステルポリマー、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸、ポリビニルエーテル、シリコン含有ポリマー、フッ素含有ポリマーなどが挙げられる。前述の疎水性樹脂(HR)はトップコートとしても好適なものである。また、市販のトップコート材料も適宜使用可能である。
The performance required for the top coat and how to use it are explained in Chapter 7 of "Category and process of immersion lithography" published by CMMC.
From the viewpoint of 193 nm transparency, the top coat is preferably a polymer that does not contain abundant aromatics. Specifically, the polymer contains a hydrocarbon polymer, an acrylate polymer, polymethacrylic acid, polyacrylic acid, polyvinyl ether, and silicon. Examples thereof include a polymer and a fluorine-containing polymer. The aforementioned hydrophobic resin (HR) is also suitable as a top coat. Commercially available top coat materials can also be used as appropriate.

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

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

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

リンス液としては、通常、純水を使用し、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
また、現像処理または、リンス処理の後に、パターン上に付着している現像液またはリンス液を超臨界流体により除去する処理を行うことができる。
更に、リンス処理または超臨界流体による処理の後、パターン中に残存する水分を除去するために加熱処理を行うこともできる。
As the rinsing liquid, pure water is usually used, and an appropriate amount of a surfactant can be added and used.
In addition, after the developing process or the rinsing process, a process of removing the developing solution or the rinsing liquid adhering to the pattern with a supercritical fluid can be performed.
Further, after the rinsing process or the supercritical fluid process, a heat treatment can be performed to remove moisture remaining in the pattern.

5.第一のレジストパターンの化学処理
上記方法を用いて第一のレジストパターンを形成した後、本発明の処理剤を用いて第一のレジストパターンの化学処理(フリージング処理)を行う。
5). Chemical treatment of the first resist pattern After the first resist pattern is formed using the above method, the chemical treatment (freezing treatment) of the first resist pattern is performed using the treatment agent of the present invention.

[酸での洗浄]
まず、第一のレジストパターンを、本発明の処理剤とは別の、酸を含む溶液で洗浄することが好ましい。酸の種類としては、塩酸、硫酸、硝酸、燐酸等の無機酸や、カルボン酸、スルホン酸、スルホニルイミド酸、メチド酸等の有機酸が挙げられるが、この中でも、カルボン酸、スルホン酸、イミド酸、メチド酸等の有機酸が好ましい。
[Washing with acid]
First, it is preferable to wash the first resist pattern with a solution containing an acid different from the treatment agent of the present invention. Examples of the acid include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, and phosphoric acid, and organic acids such as carboxylic acid, sulfonic acid, sulfonylimide acid, and methide acid. Among these, carboxylic acid, sulfonic acid, and imide Organic acids such as acid and methide acid are preferred.

カルボン酸としては、例えば酢酸、プロピオン酸等のアルキルスルホン酸、炭素数1〜8のパーフルオロアルキルカルボン酸等のフルオロアルキルカルボン酸、安息香酸、ペンタフルオロ安息香酸等の芳香族カルボン酸が挙げられる。
スルホン酸としては、例えばブタンスルホン酸、ヘキサンスルホン酸、炭素数1〜8のパーフルオロアルキルスルホン酸等のアルキルスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、ペンタフルオロベンゼンスルホン酸等の芳香族スルホン酸が挙げられる。
Examples of carboxylic acids include alkyl sulfonic acids such as acetic acid and propionic acid, fluoroalkyl carboxylic acids such as perfluoroalkyl carboxylic acids having 1 to 8 carbon atoms, and aromatic carboxylic acids such as benzoic acid and pentafluorobenzoic acid. .
Examples of the sulfonic acid include butanesulfonic acid, hexanesulfonic acid, alkylsulfonic acid such as C1-C8 perfluoroalkylsulfonic acid, and aromatic sulfonic acid such as p-toluenesulfonic acid and pentafluorobenzenesulfonic acid. It is done.

イミド酸としては、例えば炭素数1〜8のビス(アルキルスルホニル)イミド酸、炭素数1〜8のビス(パーフルオロアルキルスルホニル)イミド酸、5〜8員環の環状ジスルホニルイミド酸、フッ化アルキレン鎖を有する5〜8員環の環状ジスルホニルイミド酸等のジスルホニルイミド酸が挙げられる。
メチド酸としては、例えば炭素数1〜8のトリス(アルキルスルホニル)メチド酸、炭素数1〜8のトリス(フルオロアルキルスルホニル)メチド酸等のトリスルホニルメチド酸が挙げられる。
Examples of imido acids include bis (alkylsulfonyl) imidic acid having 1 to 8 carbon atoms, bis (perfluoroalkylsulfonyl) imidic acid having 1 to 8 carbon atoms, cyclic disulfonylimide acid having 5 to 8 members, and fluorination. Examples thereof include disulfonylimide acids such as 5- to 8-membered cyclic disulfonylimide acids having an alkylene chain.
Examples of the methide acid include trisulfonylmethide acids such as tris (alkylsulfonyl) methido acid having 1 to 8 carbon atoms and tris (fluoroalkylsulfonyl) methido acid having 1 to 8 carbon atoms.

これらの中で、パーフルオロアルキルカルボン酸類、スルホン酸類、イミド酸類、メチド酸類が好ましく、更に好ましくはパーフルオロアルキルスルホン酸類、芳香族スルホン酸類、イミド酸類、メチド酸類が好ましい。   Among these, perfluoroalkyl carboxylic acids, sulfonic acids, imide acids, and methide acids are preferable, and perfluoroalkyl sulfonic acids, aromatic sulfonic acids, imide acids, and methide acids are more preferable.

溶液の溶媒としては、レジストパターンが溶解せず、酸類が溶解する溶媒であればよく、例えば水や本発明の処理剤に用いられる溶剤が挙げられ、好ましくは本発明の処理剤に用いられる溶剤を用いる。
酸の濃度は0.1〜10mol%であり、好ましくは0.5〜5mol%であり、更に好ましくは0.5〜3mol%である。
The solvent of the solution may be any solvent in which the resist pattern does not dissolve and the acids dissolve, and includes, for example, water and a solvent used in the treatment agent of the present invention, preferably a solvent used in the treatment agent of the present invention. Is used.
The concentration of the acid is 0.1 to 10 mol%, preferably 0.5 to 5 mol%, and more preferably 0.5 to 3 mol%.

好ましい処理の方法としては、酸溶液を第一のレジストパターンが形成されている基板上にパドルさせ、しばらくした後に基板を回転させて振り切り、溶剤で基板を洗浄する。   As a preferred treatment method, an acid solution is padded on the substrate on which the first resist pattern is formed, and after a while, the substrate is rotated and shaken off, and the substrate is washed with a solvent.

溶液をパドルさせて溶液とレジストパターンが接触している時間は5秒以上で長ければ長いほどよいが、スループットを考慮すると3分以下が好ましく、更に好ましくは2分以下であり、1分以下が最も好ましい。   The longer the contact time between the solution and the resist pattern after padding the solution is 5 seconds or longer, the better, but considering the throughput, it is preferably 3 minutes or less, more preferably 2 minutes or less, and 1 minute or less. Most preferred.

また、余剰の酸を基板上から除去するために溶剤で基板を洗浄する際の溶剤は、酸溶液に用いた溶剤を用いることが好ましい。   Moreover, it is preferable to use the solvent used for the acid solution as the solvent for washing the substrate with a solvent in order to remove excess acid from the substrate.

洗浄の方法は、基板を50〜500rpmで回転させながら溶剤を0.5〜5ml/secの流速で、基板の中心に5〜30秒間吐出させた後、基板を500〜3000rpmで10〜60秒間回転させ、溶剤を振り切る方法が好ましいが、これに限定されない。   In the cleaning method, the solvent is discharged at the center of the substrate at a flow rate of 0.5 to 5 ml / sec for 5 to 30 seconds while rotating the substrate at 50 to 500 rpm, and then the substrate is discharged at 500 to 3000 rpm for 10 to 60 seconds. Although the method of rotating and shaking off a solvent is preferable, it is not limited to this.

[化学処理]
次に、本発明の処理剤を用いた第一のレジストパターンの化学処理の方法を説明する。
処理剤とレジストパターンを接触させる方法として、処理剤にレジストパターンを浸漬させる方法と、レジストパターン上に処理剤を塗布する方法が挙げられる。
浸漬させる方法としては、処理剤を第一のレジストパターンが形成されている基板上にパドルさせる方法が好ましい。
処理剤を基板上にパドルさせて処理剤とレジストパターンが接触している時間は5秒以上で長ければ長いほどよいが、スループットを考慮すると3分以下が好ましく、更に好ましくは2分以下であり、1分以下が最も好ましい。
また、反応を進行させるために処理装置内の温度や処理剤の温度を室温よりも高くすることが出来るが、安全性の観点から50℃以下の温度が好ましい。
[Chemical treatment]
Next, a method for chemical treatment of the first resist pattern using the treating agent of the present invention will be described.
Examples of the method for bringing the treatment agent into contact with the resist pattern include a method of immersing the resist pattern in the treatment agent and a method of applying the treatment agent on the resist pattern.
As a method of immersing, a method of padding the treatment agent on the substrate on which the first resist pattern is formed is preferable.
The longer the time during which the processing agent is padded on the substrate and the processing agent is in contact with the resist pattern is longer than 5 seconds, it is better. However, considering the throughput, it is preferably 3 minutes or less, more preferably 2 minutes or less. Most preferred is 1 minute or less.
Moreover, although the temperature in a processing apparatus and the temperature of a processing agent can be made higher than room temperature in order to advance reaction, the temperature of 50 degrees C or less is preferable from a safety viewpoint.

また、レジストパターン上に処理剤を塗布する方法としては、スピン塗布が好ましい。スピン塗布の場合、基板を50〜500rpmで回転させながら処理剤を0.5〜5ml/秒の流速で、基板の中心に0.5〜5秒間吐出させた後、基板を500〜3000rpmで10〜60秒間回転させて余剰の処理剤を振り切り、処理剤を塗布することが好ましい。   Also, spin coating is preferred as a method for applying the treating agent on the resist pattern. In the case of spin coating, the processing agent is discharged to the center of the substrate for 0.5 to 5 seconds at a flow rate of 0.5 to 5 ml / second while rotating the substrate at 50 to 500 rpm, and then the substrate is driven at 10 to 500 to 3000 rpm. It is preferable to rotate for 60 seconds to shake off excess treatment agent and apply the treatment agent.

本発明においては、本発明の処理剤とレジストパターンの反応を進行させるために、上記の浸漬/塗布の後に、あるいは浸漬/塗布と並行して、基板を加熱することが好ましい。
加熱温度は、通常、60℃以上200℃以下であることが好ましく、80℃以上180℃以下であることが更に好ましく、最も好ましくは、90℃以上150℃以下である。加熱時間は、10秒以上300秒以下であることが好ましく、30秒以上150秒以下であることが更に好ましい。本発明の処理剤がポリマー又はオリゴマーを含む場合は、以上のプロセスにより基板上に処理剤の膜が形成される。
In the present invention, it is preferable to heat the substrate after the dipping / coating or in parallel with the dipping / coating in order to advance the reaction between the treating agent of the present invention and the resist pattern.
Usually, the heating temperature is preferably 60 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, more preferably 80 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, and most preferably 90 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. The heating time is preferably from 10 seconds to 300 seconds, and more preferably from 30 seconds to 150 seconds. When the treatment agent of the present invention contains a polymer or oligomer, a film of the treatment agent is formed on the substrate by the above process.

処理剤とレジストパターンを反応させた後、余剰の処理剤を基板上から除去するために溶剤で基板を洗浄することが好ましい。この場合の溶剤は、純水または処理剤に用いた溶剤を用いることが好ましい。洗浄の方法は、まず、溶剤により基板上にパドルを形成し静置した後、基板を50〜500rpmで回転させながら溶剤を0.5〜5ml/秒の流速で、基板の中心に5〜30秒間吐出させ、基板を500〜3000rpmで10〜60秒間回転させながら余剰の処理溶剤を振り切る方法が好ましいが、これに限定されない。   After reacting the treating agent with the resist pattern, it is preferable to wash the substrate with a solvent in order to remove excess treating agent from the substrate. As the solvent in this case, it is preferable to use pure water or the solvent used in the treatment agent. The cleaning method is as follows. First, a paddle is formed on the substrate with a solvent and allowed to stand, and then the solvent is rotated at 50 to 500 rpm while the solvent is rotated at a flow rate of 0.5 to 5 ml / second at the center of the substrate. A method is preferred in which the excess processing solvent is shaken off while discharging the substrate for 2 seconds and rotating the substrate at 500 to 3000 rpm for 10 to 60 seconds, but is not limited thereto.

更に、洗浄溶剤を除去するために加熱工程を加えることが好ましい。加熱温度は、60℃以上200℃以下であることが好ましく、70℃以上170℃以下であることが更に好ましく、最も好ましくは、80℃以上150℃以下である。加熱時間は、30秒以上120秒以下であることが好ましく、40秒以上100秒以下であることが更に好ましい。また、加熱の代わりに、窒素ガスなどの不活性ガスで基板をブローすることによって溶剤を除去してもよい。   Furthermore, it is preferable to add a heating step in order to remove the cleaning solvent. The heating temperature is preferably 60 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, more preferably 70 ° C. or higher and 170 ° C. or lower, and most preferably 80 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. The heating time is preferably 30 seconds or longer and 120 seconds or shorter, and more preferably 40 seconds or longer and 100 seconds or shorter. Further, instead of heating, the solvent may be removed by blowing the substrate with an inert gas such as nitrogen gas.

6.第二のレジストパターンの形成
本発明では、第二のレジスト組成物をフィルター濾過した後、既に化学処理されている第一のレジストパターンが形成されている基板上に塗布して用いる。該フィルターろ過については、第1のレジストパターンにおける場合と同様である。
6). Formation of Second Resist Pattern In the present invention, the second resist composition is filtered and then applied to a substrate on which a first resist pattern that has already been chemically treated is formed. The filter filtration is the same as in the first resist pattern.

第二のレジスト組成物を、第一のレジストパターンの形成と同様の方法で、化学処理(フリージング処理)を行った第1のレジストパターン上に塗布し、レジスト膜を形成する。その後の、乾燥(プリベーク)、露光、ポストベーク、現像、リンス等の、第2のレジストパターンを形成する工程については、第一のレジストパターンの形成方法として説明した方法と同様の方法が適用可能である。こうして、第一のレジストパターンとは別の、第二のレジストパターンを形成することができる。   The second resist composition is applied onto the first resist pattern that has been subjected to chemical treatment (freezing treatment) in the same manner as the formation of the first resist pattern to form a resist film. For the subsequent steps of forming the second resist pattern, such as drying (pre-baking), exposure, post-baking, development, and rinsing, the same methods as those described as the first resist pattern forming method can be applied. It is. Thus, a second resist pattern different from the first resist pattern can be formed.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
<レジスト組成物の調製>
〔樹脂(1)の合成〕
窒素気流下、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の6/4(質量比)の混合溶剤20gを3つ口フラスコに入れ、これを80℃に加熱した(溶剤1)。ブチロラクトンメタクリレート、ヒドロキシアダマンタンメタクリレート、2−メチル−2−アダマンチルメタクリレートをモル比50/10/40の割合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、プロピレングリコールモノメチルエーテルの6/4(質量比)の混合溶剤に溶解し、22質量%のモノマー溶液(200g)を調製した。更に、開始剤V−601(和光純薬工業(株)製)をモノマーに対し8mol%を加え、溶解させた溶液を、(溶剤1)に対して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1800ml/酢酸エチル200mlに注ぎ、析出した紛体をろ取、乾燥すると、樹脂(1)が37g得られた。
ポリスチレンを標準としたGPC測定の結果、得られた樹脂(1)の重量平均分子量(Mw)は、10000、分散度(Mw/Mn)は、1.8であった。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited to a following example.
<Preparation of resist composition>
[Synthesis of Resin (1)]
Under a nitrogen stream, 20 g of a 6/4 (mass ratio) mixed solvent of propylene glycol monomethyl ether acetate and propylene glycol monomethyl ether was placed in a three-necked flask and heated to 80 ° C. (solvent 1). Butyrolactone methacrylate, hydroxyadamantane methacrylate and 2-methyl-2-adamantyl methacrylate are dissolved in a mixed solvent of 6/4 (mass ratio) of propylene glycol monomethyl ether acetate and propylene glycol monomethyl ether at a molar ratio of 50/10/40. A 22 mass% monomer solution (200 g) was prepared. Furthermore, 8 mol% of initiator V-601 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to the monomer, and the dissolved solution was added dropwise to (solvent 1) 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 poured into 1800 ml of hexane / 200 ml of ethyl acetate. The precipitated powder was collected by filtration and dried to obtain 37 g of Resin (1).
As a result of GPC measurement using polystyrene as a standard, the obtained resin (1) had a weight average molecular weight (Mw) of 10,000 and a dispersity (Mw / Mn) of 1.8.

〔樹脂(2)〜(4)、及び(1b)〜(3b)の合成〕
樹脂(1)と同様の合成方法により、樹脂(2)、(3)、(4)および(1b)、(2b)、(3b)を合成した。
樹脂(1)〜(4)及び(1b)〜(3b)における繰り返し単位の構造を下記に示し、繰り返し単位の組成比(各繰り返し単位と左から順に対応)、重量平均分子量(Mw)及び分散度(Mw/Mn)を表2に示す。
[Synthesis of Resins (2) to (4) and (1b) to (3b)]
Resins (2), (3), (4) and (1b), (2b), (3b) were synthesized by the same synthesis method as for resin (1).
The structures of the repeating units in the resins (1) to (4) and (1b) to (3b) are shown below, the composition ratio of the repeating units (corresponding to each repeating unit in order from the left), the weight average molecular weight (Mw), and the dispersion The degree (Mw / Mn) is shown in Table 2.

Figure 2010145537
Figure 2010145537

Figure 2010145537
Figure 2010145537

Figure 2010145537
Figure 2010145537

〔レジストの調製〕
下記表3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3.5質量%の溶液を調製し、これを0.1μmのポリエチレンフィルターで濾過してポジ型レジスト組成物Ar−01〜Ar−04を調製した。
[Preparation of resist]
The components shown in Table 3 below were dissolved in a solvent, and a solution with a solid content of 3.5% by mass was prepared for each, and this was filtered through a 0.1 μm polyethylene filter to form positive resist compositions Ar-01 to Ar. -04 was prepared.

Figure 2010145537
Figure 2010145537

表3に示されている(b)酸発生剤、(c)塩基性化合物、(d)界面活性剤、及び溶剤は、以下の通りである。   The (b) acid generator, (c) basic compound, (d) surfactant, and solvent shown in Table 3 are as follows.

〔(b)酸発生剤〕

Figure 2010145537
[(B) Acid generator]
Figure 2010145537

〔(c)塩基性化合物〕
TPI:2,4,5−トリフェニルイミダゾール
PEA:N−フェニルジエタノールアミン
DPA:2,6−ジイソプロピルフェニルアルコール
PBI:2−フェニルベンゾイミダゾール
〔(d)界面活性剤〕
W−1:メガファックF176(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素系)
W−2:メガファックR08(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素及びシリコン系)
W−3:ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)(シリコン系)
〔溶剤〕
A1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
A2:γ−ブチロラクトン
A3:シクロヘキサノン
B1:プロピレングリコールモノメチルエーテル
B2:乳酸エチル
<表面処理剤の調製>
化合物(A)〕
(ポリマーA1)
メタクリル酸/ベンジルメタクリレート/3−エチル−3−メタクリロキシメチルオキセタン共重合体(30/30/40(モル比))
(ポリマーA2)
オルソ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(ECON 1020;日本化薬)
(ポリマーA3)
シクロヘキサン環上にエポキシ基を有する多官能シクロヘキサンエポキシ樹脂(エポキシ当量:約180g/eq)(商品名:EHPE3150、ダイセル化学工業株式会社製)
(ポリマーA4)
カルボキシテトラシクロドデシルメタクリレート/3,4エポキシトリシクロ[5,2,1,026]デシルアクリレート
[(C) Basic compound]
TPI: 2,4,5-triphenylimidazole PEA: N-phenyldiethanolamine DPA: 2,6-diisopropylphenyl alcohol PBI: 2-phenylbenzimidazole [(d) Surfactant]
W-1: MegaFuck F176 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (Fluorine)
W-2: Megafuck R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (fluorine and silicon)
W-3: Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) (silicon-based)
〔solvent〕
A1: Propylene glycol monomethyl ether acetate A2: γ-butyrolactone A3: Cyclohexanone B1: Propylene glycol monomethyl ether B2: Ethyl lactate <Preparation of surface treatment agent>
Compound (A)]
(Polymer A1)
Methacrylic acid / benzyl methacrylate / 3-ethyl-3-methacryloxymethyloxetane copolymer (30/30/40 (molar ratio))
(Polymer A2)
Ortho-cresol novolac epoxy resin (ECON 1020; Nippon Kayaku)
(Polymer A3)
Polyfunctional cyclohexane epoxy resin having an epoxy group on the cyclohexane ring (epoxy equivalent: about 180 g / eq) (trade name: EHPE3150, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.)
(Polymer A4)
Carboxytetracyclododecyl methacrylate / 3,4 epoxy tricyclo [5,2,1,0 26 ] decyl acrylate

Figure 2010145537
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(ポリマーA1の合成方法)
攪拌機、冷却管および温度計を備えた500ml三つ口フラスコ内で、メタクリル酸(25.8g)、ベンジルメタクリレート(105.7g)、3−エチル−3−メタクリロキシメチルオキセタン(18.4g)をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(278.5g)に溶解させ、そこにアゾビスイソブチロニトリル(3.6g)を投入し、窒素雰囲気下で内温を65〜75℃に保ちながら5時間攪拌した。定法に従って精製し、ポリマーA1を得た。
(Synthesis method of polymer A1)
In a 500 ml three-necked flask equipped with a stirrer, a condenser and a thermometer, methacrylic acid (25.8 g), benzyl methacrylate (105.7 g), and 3-ethyl-3-methacryloxymethyloxetane (18.4 g) were added. Dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate (278.5 g), azobisisobutyronitrile (3.6 g) was added thereto, and the mixture was stirred for 5 hours while maintaining the internal temperature at 65 to 75 ° C. in a nitrogen atmosphere. Purification was performed according to a conventional method to obtain polymer A1.

(ポリマーA4の合成方法)
攪拌機、冷却管および温度計を備えた100ml三つ口フラスコ内で、カルボキシテトラシクロドデシルメタクリレート1.45gと3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デシルアクリレート11.2gを乾燥テトラヒドロフラン29.5mlに溶解し、そこにアゾビスイソブチロニトリル200mgを加え、窒素雰囲気下で内温を60〜65℃に保ちながら2時間攪拌した。定法に従って精製し、ポリマーA4を得た。
(Synthesis method of polymer A4)
In a 100 ml three-necked flask equipped with a stirrer, a condenser and a thermometer, 1.45 g of carboxytetracyclododecyl methacrylate and 3,4-epoxytricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decyl acrylate11. 2 g was dissolved in 29.5 ml of dry tetrahydrofuran, 200 mg of azobisisobutyronitrile was added thereto, and the mixture was stirred for 2 hours while maintaining the internal temperature at 60 to 65 ° C. in a nitrogen atmosphere. Purification was performed according to a conventional method to obtain polymer A4.

下記表4に示す成分を溶剤に溶解させ、得られた溶液各々をポアサイズ0.1μmのポリエチレンフィルターで濾過してフリージング処理剤(表面処理剤)を調製した。表4中、括弧内の値は質量部を表す。   The components shown in Table 4 below were dissolved in a solvent, and each of the obtained solutions was filtered through a polyethylene filter having a pore size of 0.1 μm to prepare a freezing treatment agent (surface treatment agent). In Table 4, values in parentheses represent parts by mass.

Figure 2010145537
Figure 2010145537

(化学種)
I−1:テトライソシアネートシラン
(マツモトファインケミカル株式会社 商品名:オルガチックスSI−400)
(不活性ポリマー)
P1:ポリ(エチレンオキシド)(重量平均分子量 1000000、アルドリッチ(株))
P2:ポリビニルアルコール(重量平均分子量 130000、アルドリッチ(株))
(触媒)
D1:ノナフルオロ-1-ブタンスルホン酸
D2:1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン (東京化成工業)
(溶剤)
C1:n−ブタノール
C2:イソプロパノール
<フリージングプロセス用パターン形成方法>
調製した表面処理剤およびレジスト組成物を用いて、下記に示す方法にてパターンを形成し、評価を行った。
(Chemical species)
I-1: Tetraisocyanate silane (Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd. trade name: ORGATIX SI-400)
(Inert polymer)
P1: Poly (ethylene oxide) (weight average molecular weight 1000000, Aldrich Corporation)
P2: Polyvinyl alcohol (weight average molecular weight 130000, Aldrich Corporation)
(catalyst)
D1: Nonafluoro-1-butanesulfonic acid D2: 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene (Tokyo Chemical Industry)
(solvent)
C1: n-butanol C2: Isopropanol <Pattern formation method for freezing process>
Using the prepared surface treatment agent and resist composition, a pattern was formed by the following method and evaluated.

〔パターンの形成〕
(実施例1〜12)
以下、図1を用いて、フリージング処理を施したパターン形成方法について説明する。
シリコンウエハー5の上に有機反射防止膜(ARC29A(日産化学社製))を塗布し、205℃で、60秒間ベークを行い、膜厚78nmの反射防止膜4を形成した。その上に調製した第一のレジスト組成物をスピンコートで均一に塗布し、110℃で、60秒間ベークを行い、膜厚80nmの第一のレジスト膜1を形成した(図1(a))。
[Formation of pattern]
(Examples 1-12)
Hereinafter, a pattern forming method subjected to a freezing process will be described with reference to FIG.
An organic antireflection film (ARC29A (manufactured by Nissan Chemical Industries)) was applied on the silicon wafer 5 and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form an antireflection film 4 having a thickness of 78 nm. The first resist composition prepared thereon was uniformly applied by spin coating, and baked at 110 ° C. for 60 seconds to form a first resist film 1 having a film thickness of 80 nm (FIG. 1A). .

次いで、レジスト膜1の塗布されたウェハを、露光マスクm1(ライン/スペース=1/1)を介してArFエキシマレーザースキャナー(ASML社製 TWINSCAN XT:1700Fi)を用いて液浸パターン露光した(図1(b))。液浸液としては純水を用いた。露光量は、所望の線幅となるように最適化した。その後120℃で、60秒間加熱した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)で30秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥した。更に90℃で90秒間加熱して残留した水分を除去し、ピッチ100nm、線幅50nmの第一のレジストパターン1aを得た(図1(c))。   Next, the wafer coated with the resist film 1 was subjected to immersion pattern exposure using an ArF excimer laser scanner (TWINSCAN XT: 1700Fi manufactured by ASML) through an exposure mask m1 (line / space = 1/1) (FIG. 1 (b)). Pure water was used as the immersion liquid. The exposure amount was optimized so as to obtain a desired line width. Thereafter, the mixture was heated at 120 ° C. for 60 seconds, developed with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (2.38 mass%) for 30 seconds, rinsed with pure water, and spin-dried. Further, the remaining water was removed by heating at 90 ° C. for 90 seconds to obtain a first resist pattern 1a having a pitch of 100 nm and a line width of 50 nm (FIG. 1C).

続いて、基板に本発明の表面処理剤(フリージング剤)を、回転数を調整して所望とする膜厚にスピン塗布し(図1(d))、100℃で90秒間ベークを行い、膜厚150nmの表面処理剤膜10を形成しつつ反応を進行させた(図1(e))。その後、余剰の処理剤を除去するために基板の中心に、処理剤に用いた溶剤と同じ溶剤を2cc/secの流量で5秒間ノズルnから吐出させてパドルを形成し、基板を30秒間静置して当該溶剤を表面処理剤膜に接触させ、更に基板を300rpmで回転させながら同溶剤を1ml/秒の流速で、基板の中心に10秒間吐出させた後、基板を2000rpmで30秒間回転させ、溶剤を振り切った。基板上に残留する溶剤を除去するため90℃で90秒間加熱し、室温まで冷却した(図1(f))。   Subsequently, the surface treatment agent (freezing agent) of the present invention is spin-coated on the substrate to a desired film thickness by adjusting the rotation speed (FIG. 1 (d)), and baked at 100 ° C. for 90 seconds to form a film. The reaction was allowed to proceed while forming a surface treating agent film 10 having a thickness of 150 nm (FIG. 1 (e)). Thereafter, in order to remove excess processing agent, the same solvent as that used for the processing agent is discharged from the nozzle n at a flow rate of 2 cc / sec for 5 seconds to form a paddle at the center of the substrate, and the substrate is left to stand for 30 seconds. The solvent is placed in contact with the surface treatment agent film, and further the substrate is rotated at 300 rpm. The solvent is discharged at the flow rate of 1 ml / second for 10 seconds at the center of the substrate, and then the substrate is rotated at 2000 rpm for 30 seconds. The solvent was shaken off. In order to remove the solvent remaining on the substrate, it was heated at 90 ° C. for 90 seconds and cooled to room temperature (FIG. 1 (f)).

次に、上記化学処理が施された第一のレジストパターン1bが形成されている基板上に第二のポジ型レジスト組成物を塗布し、110℃で、60秒間ベークを行い、膜厚80nmの第二のレジスト膜2を形成した(図1(g))。このとき、第二のレジスト組成物は、第1のレジスト組成物と同一のものを用いた。   Next, a second positive resist composition is applied on the substrate on which the first resist pattern 1b subjected to the above chemical treatment is formed, and baked at 110 ° C. for 60 seconds to obtain a film having a thickness of 80 nm. A second resist film 2 was formed (FIG. 1 (g)). At this time, the same 2nd resist composition as the 1st resist composition was used.

レジスト膜2の塗布されたウエハーを、露光マスクm2(ライン/スペース=1/1)を介してArFエキシマレーザースキャナー(ASML社製 TWINSCAN XT:1700Fi)を用いて液浸パターン露光した(図1(h))。液浸液としては純水を用い、露光量は、所望の線幅となるように最適化した。その後120℃で、60秒間加熱した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)で30秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥した。更に90℃で90秒間加熱して残留した水分を除去し、ピッチ100nm、線幅50nmの第二のレジストパターン2aを得た(図1(i))。
得られたパターンについて後掲の評価方法により評価し、結果を表5にまとめた。
The wafer coated with the resist film 2 was subjected to immersion pattern exposure using an ArF excimer laser scanner (TWINSCAN XT: 1700Fi, manufactured by ASML) through an exposure mask m2 (line / space = 1/1) (FIG. 1 ( h)). Pure water was used as the immersion liquid, and the exposure amount was optimized to have a desired line width. Thereafter, the mixture was heated at 120 ° C. for 60 seconds, developed with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (2.38 mass%) for 30 seconds, rinsed with pure water, and spin-dried. Further, the remaining water was removed by heating at 90 ° C. for 90 seconds to obtain a second resist pattern 2a having a pitch of 100 nm and a line width of 50 nm (FIG. 1 (i)).
The obtained pattern was evaluated by the evaluation method described later, and the results are summarized in Table 5.

(比較例1、2)
上記実施例と同様の方法により第一のレジストパターン1aを形成した後、以下の処理を行った。まず、基板を100rpmで回転させながら、基板の中心に処理剤F−A(F−B)を2cc/secの流量で5秒間ノズルnから吐出させて液温25℃のパドルを形成し、その状態で基板を90秒間静置して処理剤をレジストパターンに接触させた。その後2000rpmで30秒間回転させ、処理剤を振り切った。
(Comparative Examples 1 and 2)
After the first resist pattern 1a was formed by the same method as in the above example, the following processing was performed. First, while rotating the substrate at 100 rpm, the processing agent FA (FB) is discharged from the nozzle n at a flow rate of 2 cc / sec at the center of the substrate for 5 seconds to form a paddle with a liquid temperature of 25 ° C. In this state, the substrate was allowed to stand for 90 seconds to bring the treatment agent into contact with the resist pattern. Thereafter, the treatment agent was spun off at 2000 rpm for 30 seconds.

更に、余剰の処理剤を除去するために、基板を300rpmで回転させながら処理剤F−Aに用いた溶剤(n−ブタノール)を1ml/secの流速で、基板の中心に10秒間吐出させた後、基板を2000rpmで30秒間回転させ、溶剤を振り切った。基板上に残留する溶剤を除去するため90℃で90秒間加熱し、室温まで冷却した。これにより、処理剤溶液によってフリージング処理された第一のレジストパターン1bを得た。
次いで、上記実施例と同様の方法により第二のレジストパターン2aを得た。
得られたパターンについて以下の評価方法により評価し、結果を表5にまとめた。
Further, in order to remove the surplus treatment agent, the solvent (n-butanol) used for the treatment agent FA was discharged to the center of the substrate for 10 seconds at a flow rate of 1 ml / sec while rotating the substrate at 300 rpm. Thereafter, the substrate was rotated at 2000 rpm for 30 seconds to shake off the solvent. In order to remove the solvent remaining on the substrate, it was heated at 90 ° C. for 90 seconds and cooled to room temperature. As a result, a first resist pattern 1b subjected to the freezing treatment with the treating agent solution was obtained.
Subsequently, the 2nd resist pattern 2a was obtained by the method similar to the said Example.
The obtained pattern was evaluated by the following evaluation methods, and the results are summarized in Table 5.

〔評価方法〕
(パターン線幅の評価)
上記方法により作成したレジストパターンにおいて、図1(c)のレジストパターン1aの線幅(x[nm])と、図1(i)のレジストパターン1bの線幅(y[nm])とを計測し、その差(y−x[nm])から第一のレジストパターンにおける第二のレジストパターンの形成前後の線幅変動を評価した。
〔Evaluation methods〕
(Evaluation of pattern line width)
In the resist pattern created by the above method, the line width (x [nm]) of the resist pattern 1a in FIG. 1C and the line width (y [nm]) of the resist pattern 1b in FIG. The line width variation before and after the formation of the second resist pattern in the first resist pattern was evaluated from the difference (y−x [nm]).

線幅の測定は、測長走査型電子顕微鏡(SEM)を使用してパターンを観察し、ラインパターンの長手方向のエッジが0.7μmの範囲について測長SEM((株)日立製作所S−9380II)により50ポイント線幅測定し、その平均を算出した。   The line width is measured using a length-measuring scanning electron microscope (SEM), and the pattern is observed. A length-measuring SEM (Hitachi, Ltd., S-9380II) is measured in the range where the edge in the longitudinal direction of the line pattern is 0.7 μm. ), The line width was measured at 50 points, and the average was calculated.

(LWR評価)
図1(f)のパターン1bで、50nmに仕上がっているラインパターンについて走査型顕微鏡(日立社製S9260)で観察し、ラインパターンの長手方向のエッジ2μmの範囲について、エッジがあるべき基準線からの距離を50ポイント測定し、標準偏差を求め、3σを算出した。同様に図1(i)のパターン1bにおいても同様に標準偏差を求め、3σを算出した。図1(f)のパターン1bの3σから図1(i)のパターン1bの3σを差し引いたものを表5に記載した。尚、数値が小さいほど良好な性能であることを示す。
(LWR evaluation)
In the pattern 1b of FIG. 1 (f), the line pattern finished to 50 nm is observed with a scanning microscope (S9260 manufactured by Hitachi, Ltd.), and the range of the edge of 2 μm in the longitudinal direction of the line pattern is from the reference line where the edge should be The distance was measured at 50 points, the standard deviation was obtained, and 3σ was calculated. Similarly, in the pattern 1b of FIG. 1 (i), the standard deviation was similarly obtained and 3σ was calculated. Table 5 shows the result of subtracting 3σ of pattern 1b of FIG. 1 (i) from 3σ of pattern 1b of FIG. 1 (f). In addition, it shows that it is so favorable that a numerical value is small.

Figure 2010145537
Figure 2010145537

表5より、本発明により、ダブルパターニング法におけるフリージングプロセスにおいて、第一のレジストパターンの線幅変動を抑制し、ラインエッジラフネスが良好なパターンが得られることがわかる。   From Table 5, it can be seen that according to the present invention, in the freezing process in the double patterning method, the line width variation of the first resist pattern is suppressed, and a pattern with good line edge roughness can be obtained.

実施例で使用したパターン形成方法を説明する概略工程図。The schematic process drawing explaining the pattern formation method used in the Example.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・第一のレジスト膜、2・・・第二のレジスト膜、3・・・表面処理剤(フリージング剤)、4・・・反射防止膜、5・・・シリコンウエハー、10・・・表面処理剤膜、1a・・・第一のレジストパターン、1b・・・第一のレジストパターン(フリージング処理済)、2a・・・第二のレジストパターン、m1、m2・・・マスク、n・・・ノズル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st resist film, 2 ... 2nd resist film, 3 ... Surface treatment agent (freezing agent), 4 ... Antireflection film, 5 ... Silicon wafer, 10 ... Surface treatment agent film, 1a ... first resist pattern, 1b ... first resist pattern (freezing treatment completed), 2a ... second resist pattern, m1, m2 ... mask, n ···nozzle

Claims (9)

(A) エポキシ骨格あるいはオキセタン骨格を有する化合物、及び
(B) 化合物(A)及びレジストパターンに対して不活性な樹脂またはオリゴマー、を含有することを特徴とするレジストパターン形成用表面処理剤。
A surface treatment agent for forming a resist pattern, comprising: (A) a compound having an epoxy skeleton or an oxetane skeleton; and (B) a compound or a resin or an oligomer inert to the resist pattern.
エポキシ骨格あるいはオキセタン骨格を有する化合物(A)が、下記一般式(i)で表される構造を有することを特徴とする、請求項1に記載のレジストパターン形成用表面処理剤。
Figure 2010145537
一般式(i)において、
は1価の有機基を表す。
nは0または1を表す。
pは2n+3以下の整数を表す。
pが2以上の時、複数のRは同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。
The surface treatment agent for forming a resist pattern according to claim 1, wherein the compound (A) having an epoxy skeleton or an oxetane skeleton has a structure represented by the following general formula (i).
Figure 2010145537
In general formula (i):
R 1 represents a monovalent organic group.
n represents 0 or 1.
p represents an integer of 2n + 3 or less.
when p is 2 or more, plural R 1 may be the same or different, it may be bonded to each other to form a ring.
一般式(i)で表される構造を有する化合物(A)が、下記一般式(I)で表されることを特徴とする、請求項2に記載のレジストパターン形成用表面処理剤。
Figure 2010145537
式(I)において、
mは1以上の整数を表す。
は1価の有機基を表す。
はm価の有機基を表す。
とRは互いに結合して環を形成してもよい。
nは0または1を表す。
pは2n+3以下の整数を表す。
pが2以上の時、複数のRは同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。
The surface treatment agent for forming a resist pattern according to claim 2, wherein the compound (A) having a structure represented by the general formula (i) is represented by the following general formula (I).
Figure 2010145537
In formula (I):
m represents an integer of 1 or more.
R 1 represents a monovalent organic group.
R 2 represents an m-valent organic group.
R 1 and R 2 may combine with each other to form a ring.
n represents 0 or 1.
p represents an integer of 2n + 3 or less.
when p is 2 or more, plural R 1 may be the same or different, it may be bonded to each other to form a ring.
化合物(A)が、側鎖に一般式(i)で表される基を有する樹脂又はオリゴマーであることを特徴とする、請求項2に記載のレジストパターン形成用表面処理剤。   The surface treatment agent for forming a resist pattern according to claim 2, wherein the compound (A) is a resin or an oligomer having a group represented by the general formula (i) in the side chain. 化合物(A)及びレジストパターンに対して不活性な樹脂またはオリゴマー(B)が、ポリアルキレンオキシド又はポリビニルアルコールであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のレジストパターン形成用表面処理剤。   The resist pattern according to any one of claims 1 to 4, wherein the resin or oligomer (B) inert to the compound (A) and the resist pattern is polyalkylene oxide or polyvinyl alcohol. Surface treatment agent for forming. 更に、アルコール系溶剤、フッ化炭素系溶剤、飽和炭化水素系溶剤から選ばれる少なくとも1種の有機溶剤を含有することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載のレジストパターン形成用表面処理剤。   The resist pattern according to any one of claims 1 to 5, further comprising at least one organic solvent selected from an alcohol solvent, a fluorocarbon solvent, and a saturated hydrocarbon solvent. Surface treatment agent for forming. 第一のレジスト膜上に第一のレジストパターンを形成した後、第一のレジストパターンの上に第二のレジスト膜を形成し、第二のレジスト膜上に第二のレジストパターンを形成するパターン形成工程において、第一のレジストパターン形成後で、第二のレジスト膜形成前に、第一のレジストパターンに対して用いられることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載のレジストパターン形成用表面処理剤。   A pattern that forms a first resist pattern on the first resist film, then forms a second resist film on the first resist pattern, and forms a second resist pattern on the second resist film The forming step is used for the first resist pattern after the first resist pattern is formed and before the second resist film is formed. Surface treatment agent for resist pattern formation. 第一のレジスト組成物を用いて第一のレジストパターン形成する工程と、
第一のレジストパターンを請求項1〜7のいずれか1項に記載の表面処理剤で処理する工程と、
前記表面処理後の第一のレジストパターン上に第二のレジスト組成物を用いて第二のレジストパターンを形成する工程と、
を含むことを特徴とするレジストパターン形成方法。
Forming a first resist pattern using the first resist composition;
A step of treating the first resist pattern with the surface treating agent according to any one of claims 1 to 7;
Forming a second resist pattern using a second resist composition on the first resist pattern after the surface treatment;
A resist pattern forming method comprising:
請求項1〜7のいずれか1項に記載の表面処理剤を用いて第一のレジストパターンを表面処理する工程後、第二のレジストパターンを形成する工程前に、加熱工程を含むことを特徴とする、請求項8に記載のレジストパターン形成方法。   A heating step is included after the step of surface-treating the first resist pattern using the surface treating agent according to any one of claims 1 to 7, and before the step of forming the second resist pattern. The method for forming a resist pattern according to claim 8.
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