JP2011186091A - Pattern forming method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pattern forming method excellent in exposure latitude (EL) and performance of preventing development defects. <P>SOLUTION: The pattern forming method includes: forming a film by using an active ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition containing (A) a resin whose solubility with an alkali developing solution is increased by the action of an acid and (B) a compound that generates an acid having a moiety structure expressed by general formula (LD) by irradiation with active rays or radiation; exposing the film; and developing the exposed film by using an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide having a concentration of less than 2.38 mass%. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、パターン形成方法に関する。より詳細には、本発明は、超LSI及び高容量マイクロチップの製造プロセス、ナノインプリント用モールド作成プロセス並びに高密度情報記録媒体の製造プロセス等に適用可能な超マイクロリソグラフィプロセス、並びにその他のフォトファブリケーションプロセスに好適に用いられるパターン形成方法に関する。特には、本発明は、波長が300nm以下の遠紫外線光を光源とする液浸式投影露光装置を用いた露光に好適なパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a pattern forming method. More specifically, the present invention relates to an ultra-microlithographic process applicable to a manufacturing process of a VLSI and a high-capacity microchip, a process for producing a mold for nanoimprinting, a manufacturing process of a high-density information recording medium, and other photofabrication. The present invention relates to a pattern forming method suitably used in a process. In particular, the present invention relates to a pattern forming method suitable for exposure using an immersion projection exposure apparatus that uses far ultraviolet light having a wavelength of 300 nm or less as a light source.

なお、ここで「活性光線」又は「放射線」とは、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外(EUV)線、X線又は電子線(EB)を意味している。また、本発明において「光」とは、活性光線又は放射線を意味している。   Here, “active light” or “radiation” means, for example, an emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays represented by an excimer laser, extreme ultraviolet rays (EUV) rays, X rays or electron rays (EB). Yes. In the present invention, “light” means actinic rays or radiation.

また、ここで「露光」とは、特に断らない限り、水銀灯、遠紫外線、X線及びEUV光等による光照射のみならず、電子線及びイオンビーム等の粒子線による描画をも意味している。   In addition, “exposure” means not only light irradiation with a mercury lamp, far ultraviolet rays, X-rays, EUV light, etc., but also drawing with particle beams such as electron beams and ion beams, unless otherwise specified. .

KrFエキシマレーザー(248nm)用レジスト以降、光吸収による感度低下を補うべく、化学増幅を利用したパターン形成方法が用いられている。この方法では、典型的には、酸の作用によりアルカリ現像液への溶解度が増大する樹脂と、光の照射により酸を発生する酸発生剤とを含んだ感光性組成物を用いる(例えば、特許文献1乃至5及び非特許文献1参照)。   Since the resist for KrF excimer laser (248 nm), a pattern formation method using chemical amplification has been used to compensate for the sensitivity reduction due to light absorption. In this method, typically, a photosensitive composition containing a resin whose solubility in an alkaline developer is increased by the action of an acid and an acid generator that generates an acid upon irradiation with light (for example, a patent) References 1 to 5 and Non-Patent Reference 1).

ポジ型の化学増幅法では、まず、感光性組成物を用いて膜を形成する。次いで、その膜を露光する。これにより、露光部に含まれる光酸発生剤の少なくとも一部を分解して、酸を発生させる。そして、この酸の触媒作用により、例えば、上記の樹脂に含まれるアルカリ不溶性の基を、アルカリ可溶性の基に変化させる。続いて、露光後の膜を、アルカリ現像液を用いて処理する。これにより、上記の膜の露光部のみを除去して、所望のパターンを得る。   In the positive chemical amplification method, first, a film is formed using a photosensitive composition. The film is then exposed. Thereby, at least a part of the photoacid generator contained in the exposed portion is decomposed to generate an acid. And, for example, an alkali-insoluble group contained in the resin is changed to an alkali-soluble group by the catalytic action of the acid. Subsequently, the exposed film is processed using an alkali developer. Thereby, only the exposed portion of the film is removed to obtain a desired pattern.

上記のアルカリ現像液としては、通常、強塩基性のアルカリ水溶液を用いる。半導体などの製造工程では、上記のアルカリ現像液として、濃度が2.38質量%であるTMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)水溶液が汎用されている(例えば、特許文献1乃至5及び非特許文献1参照)。この濃度は、G線又はI線レジストの溶解速度を最適化するために設定されたものであるが、現在研究が進められている他のレジストにおいても、この濃度のTMAH水溶液を用いることが事実上の技術標準となっている。   As the alkaline developer, a strong basic alkaline aqueous solution is usually used. In manufacturing processes of semiconductors and the like, a TMAH (tetramethylammonium hydroxide) aqueous solution having a concentration of 2.38% by mass is widely used as the alkali developer (for example, Patent Documents 1 to 5 and Non-Patent Document 1). reference). This concentration is set to optimize the dissolution rate of the G-line or I-line resist, but it is a fact that other resists that are currently being studied use this concentration of TMAH aqueous solution. It is the above technical standard.

米国特許出願公開2009/0239179A1号US Patent Application Publication No. 2009 / 0239179A1 特開2009−223300号公報JP 2009-223300 A 特開2009−235118号公報JP 2009-235118 A 特開2008−292975号公報JP 2008-292975 A 特開2008−111103号公報JP 2008-111103 A

SPIE, 1998, Vol.920, 226-232SPIE, 1998, Vol.920, 226-232

本発明の目的は、露光ラチチュード(EL)及び現像欠陥性能に優れたパターン形成方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a pattern forming method excellent in exposure latitude (EL) and development defect performance.

本発明は、例えば、以下の通りである。   For example, the present invention is as follows.

〔1〕酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により下記一般式(LD)により表される部分構造を備えた酸を発生する化合物(B)とを含有した感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて膜を形成することと、前記膜を露光することと、前記露光された膜を、濃度が2.38質量%未満であるテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて現像することとを含んだパターン形成方法。

Figure 2011186091
[1] Resin (A) whose solubility in an alkaline developer is increased by the action of an acid, and a compound (B) that generates an acid having a partial structure represented by the following general formula (LD) by irradiation with actinic rays or radiation ) Containing the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, exposing the film, and exposing the exposed film to a concentration of less than 2.38% by mass. Developing with a certain aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide.
Figure 2011186091

式中、
Xfは、各々独立に、フッ素原子、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
及びRは、各々独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基、及び、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基からなる群より選択される基を表す。
Lは、各々独立に、単結合又は2価の連結基を表す。
Cyは、各々独立に、環状構造を有する基を表す。
xは、各々独立に、1〜20の整数を表す。
yは、各々独立に、0〜10の整数を表す。
zは、各々独立に、0〜10の整数を表す。
Where
Xf each independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
R 1 and R 2 each independently represents a group selected from the group consisting of a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, and an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
L each independently represents a single bond or a divalent linking group.
Cy each independently represents a group having a cyclic structure.
x represents the integer of 1-20 each independently.
y represents the integer of 0-10 each independently.
Each z independently represents an integer of 0 to 10.

〔2〕前記化合物(B)は、活性光線又は放射線の照射により下記一般式(LD1)又は(LD2)により表される酸を発生する〔1〕に記載のパターン形成方法。

Figure 2011186091
[2] The pattern forming method according to [1], wherein the compound (B) generates an acid represented by the following general formula (LD1) or (LD2) by irradiation with an actinic ray or radiation.
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

式中、
Xfは、各々独立に、フッ素原子、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
及びRは、各々独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基、及び、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基からなる群より選択される基を表す。
Lは、各々独立に、単結合又は2価の連結基を表す。
Cyは、各々独立に、環状構造を有する基を表す。
Rfは、フッ素原子を含んだ基を表す。
xは、各々独立に、1〜20の整数を表す。
yは、各々独立に、0〜10の整数を表す。
zは、各々独立に、0〜10の整数を表す。
Where
Xf each independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
R 1 and R 2 each independently represents a group selected from the group consisting of a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, and an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
L each independently represents a single bond or a divalent linking group.
Cy each independently represents a group having a cyclic structure.
Rf represents a group containing a fluorine atom.
x represents the integer of 1-20 each independently.
y represents the integer of 0-10 each independently.
Each z independently represents an integer of 0 to 10.

〔3〕前記化合物(B)は、活性光線又は放射線の照射により前記一般式(LD1)により表される酸を発生する〔2〕に記載のパターン形成方法。   [3] The pattern forming method according to [2], wherein the compound (B) generates an acid represented by the general formula (LD1) by irradiation with an actinic ray or radiation.

〔4〕前記化合物(B)は、活性光線又は放射線の照射により前記一般式(LD2)により表される酸を発生する〔2〕に記載のパターン形成方法。   [4] The pattern forming method according to [2], wherein the compound (B) generates an acid represented by the general formula (LD2) upon irradiation with actinic rays or radiation.

〔5〕前記一般式(LD2)により表される前記酸は、下記一般式(LD2I)により表される〔4〕に記載のパターン形成方法。

Figure 2011186091
[5] The pattern forming method according to [4], wherein the acid represented by the general formula (LD2) is represented by the following general formula (LD2I).
Figure 2011186091

式中、
Xfは、各々独立に、フッ素原子、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
及びRは、各々独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基、及び、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基からなる群より選択される基を表す。
Lは、各々独立に、単結合又は2価の連結基を表す。
Cyは、各々独立に、環状構造を有する基を表す。
xは、各々独立に、1〜20の整数を表す。
yは、各々独立に、0〜10の整数を表す。
zは、各々独立に、0〜10の整数を表す。
Where
Xf each independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
R 1 and R 2 each independently represents a group selected from the group consisting of a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, and an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
L each independently represents a single bond or a divalent linking group.
Cy each independently represents a group having a cyclic structure.
x represents the integer of 1-20 each independently.
y represents the integer of 0-10 each independently.
Each z independently represents an integer of 0 to 10.

〔6〕前記樹脂(A)は、ラクトン構造を備えた繰り返し単位を更に含んでいる〔1〕〜〔5〕の何れかに記載のパターン形成方法。   [6] The pattern forming method according to any one of [1] to [5], wherein the resin (A) further includes a repeating unit having a lactone structure.

〔7〕前記樹脂(A)は、単環式又は多環式の酸分解性基を備えた繰り返し単位を含んでいる〔1〕〜〔6〕の何れかに記載のパターン形成方法。   [7] The pattern forming method according to any one of [1] to [6], wherein the resin (A) includes a repeating unit having a monocyclic or polycyclic acid-decomposable group.

〔8〕前記組成物は、塩基性化合物を更に含有している〔1〕〜〔7〕の何れかに記載のパターン形成方法。   [8] The pattern forming method according to any one of [1] to [7], wherein the composition further contains a basic compound.

〔9〕前記組成物は、界面活性剤を更に含有している〔1〕〜〔8〕の何れかに記載のパターン形成方法。   [9] The pattern forming method according to any one of [1] to [8], wherein the composition further contains a surfactant.

〔10〕前記組成物は、疎水性樹脂を更に含有している〔1〕〜〔9〕の何れかに記載のパターン形成方法。   [10] The pattern forming method according to any one of [1] to [9], wherein the composition further contains a hydrophobic resin.

〔11〕前記露光は液浸露光である〔1〕〜〔10〕の何れかに記載のパターン形成方法。   [11] The pattern forming method according to any one of [1] to [10], wherein the exposure is immersion exposure.

本発明によると、露光ラチチュード(EL)及び現像欠陥性能に優れたパターン形成方法を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a pattern forming method excellent in exposure latitude (EL) and development defect performance.

以下、本発明の態様について詳細に説明する。
なお、ここでは、置換又は無置換を明示していない基及び原子団には、置換基を有していないものと置換基を有しているものとの双方が含まれることとする。例えば、置換又は無置換を明示していない「アルキル基」は、置換基を有していないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有しているアルキル基(置換アルキル基)をも包含することとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
Here, the groups and atomic groups that do not explicitly indicate substitution or non-substitution include both those that do not have a substituent and those that have a substituent. For example, an “alkyl group” that does not clearly indicate substitution or unsubstituted is not only an alkyl group that does not have a substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group that has a substituent (substituted alkyl group) Is also included.

本発明に係るパターン形成方法は、(1)感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて膜を形成することと、(2)この膜を露光することと、(3)露光後の膜を濃度が2.38質量%未満であるTMAH水溶液を用いて現像することとを含んでいる。   The pattern forming method according to the present invention includes (1) forming a film using an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, (2) exposing the film, and (3) after exposure. And developing the film with an aqueous TMAH solution having a concentration of less than 2.38% by mass.

まず、本発明に係るパターン形成方法に使用可能な感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物について説明する。この組成物は、(A)酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂(以下、酸分解性樹脂又は樹脂(A)ともいう)と、(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(以下、酸発生剤又は化合物(B)ともいう)とを含有している。化合物(B)は、後で詳しく説明するように、活性光線又は放射線の照射により特定の部分構造を備えた酸を発生する。   First, the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition that can be used in the pattern forming method according to the present invention will be described. This composition comprises (A) a resin whose solubility in an alkaline developer is increased by the action of an acid (hereinafter also referred to as an acid-decomposable resin or resin (A)), and (B) an acid upon irradiation with actinic rays or radiation. And a generated compound (hereinafter also referred to as an acid generator or a compound (B)). The compound (B) generates an acid having a specific partial structure by irradiation with actinic rays or radiation, as will be described in detail later.

(A)酸分解性樹脂
本発明に係るパターン形成方法に使用可能な組成物は、酸分解性樹脂を含んでいる。酸分解性樹脂は、典型的には、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)を備えている。この樹脂は、酸分解性基を、主鎖及び側鎖の一方に備えていてもよく、これらの両方に備えていてもよい。この樹脂は、好ましくは、アルカリ現像液に不溶又は難溶性である。
(A) Acid-decomposable resin The composition that can be used in the pattern forming method according to the present invention contains an acid-decomposable resin. The acid-decomposable resin typically includes a group that decomposes by the action of an acid to generate an alkali-soluble group (hereinafter also referred to as an acid-decomposable group). This resin may have an acid-decomposable group in one of the main chain and the side chain, or in both of them. This resin is preferably insoluble or hardly soluble in an alkaline developer.

酸分解性樹脂は、酸分解性基を備えた繰り返し単位を含んでいる。酸分解性基は、アルカリ可溶性基が酸の作用により分解し脱離する基で保護された構造を有することが好ましい。
アルカリ可溶性基としては、フェノール性水酸基、カルボキシ基、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。
The acid-decomposable resin includes a repeating unit having an acid-decomposable group. The acid-decomposable group preferably has a structure in which an alkali-soluble group is protected with a group capable of decomposing and leaving by the action of an acid.
Alkali-soluble groups include phenolic hydroxyl groups, carboxy groups, fluorinated alcohol groups, sulfonic acid groups, sulfonamido groups, sulfonylimide groups, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) methylene groups, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) imides. Group, bis (alkylcarbonyl) methylene group, bis (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylsulfonyl) methylene group, bis (alkylsulfonyl) imide group, tris (alkylcarbonyl) methylene group, tris (alkylsulfonyl) methylene group, etc. Is mentioned.

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

酸分解性基として好ましい基は、これらのアルカリ可溶性基の水素原子を酸で脱離する基で置換した基である。
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を表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。
A preferable group as the acid-decomposable group is a group obtained by substituting the hydrogen atom of these alkali-soluble groups with a group capable of leaving with an acid.
Examples of the group leaving with an acid include -C (R 36 ) (R 37 ) (R 38 ), -C (R 36 ) (R 37 ) (OR 39 ), -C (R 01 ) (R 02 ). ) (OR 39 ) and the like.
In the formula, R 36 to R 39 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an alkenyl group. R 36 and R 37 may be bonded to each other to form a ring.

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

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

酸分解性樹脂が含有し得る、酸分解性基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AI)で表される繰り返し単位が好ましい。

Figure 2011186091
The repeating unit having an acid-decomposable group that can be contained in the acid-decomposable resin is preferably a repeating unit represented by the following general formula (AI).
Figure 2011186091

一般式(AI)に於いて、
Xa1は、水素原子、置換基を有していてもよいメチル基又は−CH2−R9で表される基を表す。R9は、ヒドロキシ基又は1価の有機基を表し、例えば、炭素数5以下のアルキル基、アシル基が挙げられ、好ましくは炭素数3以下のアルキル基であり、さらに好ましくはメチル基である。Xa1は好ましくは水素原子、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 which may have a substituent, or a group represented by —CH 2 —R 9 . R 9 represents a hydroxy group or a monovalent organic group, and examples thereof include an alkyl group having 5 or less carbon atoms and an acyl group, preferably an alkyl group having 3 or less carbon atoms, and more preferably a methyl group. . Xa 1 preferably represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.

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

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

Rx1〜Rx3のシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
Rx1〜Rx3の少なくとも2つが結合して形成されるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。炭素数5〜6の単環のシクロアルキル基が特に好ましい。
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態様が好ましい。
Examples of the cycloalkyl group represented by Rx 1 to Rx 3 include monocyclic cycloalkyl groups such as cyclopentyl group and cyclohexyl group, polycyclic cycloalkyl groups such as norbornyl group, tetracyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, and adamantyl group. Groups are preferred.
Examples of the cycloalkyl group formed by combining at least two of Rx 1 to Rx 3 include a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, A polycyclic cycloalkyl group such as an adamantyl group is preferred. A monocyclic cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms is particularly preferable.
An embodiment in which Rx 1 is a methyl group or an ethyl group, and Rx 2 and Rx 3 are combined to form the cycloalkyl group described above is preferred.

上記各基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、アルキル基(炭素数1〜4)、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基(炭素数1〜4)、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基(炭素数2〜6)などが挙げられ、炭素数8以下が好ましい。   Each of the above groups may have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group (1 to 4 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group (1 to 4 carbon atoms), a carboxy group, An alkoxycarbonyl group (C2-C6) etc. are mentioned, C8 or less is preferable.

酸分解性基を有する繰り返し単位の合計としての含有率は、樹脂中の全繰り返し単位に対し、20〜70mol%が好ましく、より好ましくは30〜50mol%である。   The content of the repeating unit having an acid-decomposable group as a total is preferably 20 to 70 mol%, more preferably 30 to 50 mol%, based on all repeating units in the resin.

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。   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.

具体例中、Rx、Xa1は、水素原子、CH、CF、又はCHOHを表す。Rx
a、Rxbはそれぞれ炭素数1〜4のアルキル基を表す。Zは、極性基を含む置換基を表し、複数存在する場合は各々独立である。pは0または正の整数を表す。

Figure 2011186091
In specific examples, Rx and Xa 1 represent a hydrogen atom, CH 3 , CF 3 , or CH 2 OH. Rx
a and Rxb each represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Z represents a substituent containing a polar group, and when there are a plurality of them, each is independent. p represents 0 or a positive integer.
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

酸分解性樹脂は、一般式(AI)で表される繰り返し単位として、一般式(I)で表される繰り返し単位及び一般式(II)で表される繰り返し単位の少なくともいずれかを有する樹脂であることがより好ましい。

Figure 2011186091
The acid-decomposable resin is a resin having at least one of the repeating unit represented by the general formula (I) and the repeating unit represented by the general formula (II) as the repeating unit represented by the general formula (AI). More preferably.
Figure 2011186091

式(I)および(II)中、
1、R3は、各々独立して、水素原子、置換基を有していてもよいメチル基又は−CH2−R9で表される基を表す。R9は1価の有機基を表す。
2、R4、R5、R6は、各々独立して、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
Rは、炭素原子とともに脂環構造を形成するのに必要な原子団を表す。
In formulas (I) and (II)
R 1 and R 3 each independently represents a hydrogen atom, an optionally substituted methyl group or a group represented by —CH 2 —R 9 . R 9 represents a monovalent organic group.
R 2 , R 4 , R 5 and R 6 each independently represents an alkyl group or a cycloalkyl group.
R represents an atomic group necessary for forming an alicyclic structure together with a carbon atom.

1は、好ましくは水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はヒドロキシメチル基を表す。 R 1 preferably represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.

2におけるアルキル基は、直鎖型でも分岐型でもよく、置換基を有していてもよい。
2におけるシクロアルキル基は、単環でも多環でもよく、置換基を有していてもよい。
2は好ましくはアルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜10、更に好ましくは炭素数1〜5のものであり、例えばメチル基、エチル基が挙げられる。
The alkyl group in R 2 may be linear or branched, and may have a substituent.
The cycloalkyl group in R 2 may be monocyclic or polycyclic and may have a substituent.
R 2 is preferably an alkyl group, more preferably 1 to 10 carbon atoms, still more preferably 1 to 5 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group and an ethyl group.

Rは、炭素原子とともに脂環構造を形成するのに必要な原子団を表す。Rが形成する脂環構造としては、好ましくは、単環の脂環構造であり、その炭素数は好ましくは3〜7、より好ましくは5または6である。   R represents an atomic group necessary for forming an alicyclic structure together with a carbon atom. The alicyclic structure formed by R is preferably a monocyclic alicyclic structure, and the carbon number thereof is preferably 3 to 7, more preferably 5 or 6.

3は好ましくは水素原子またはメチル基であり、より好ましくはメチル基である。 R 3 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, more preferably a methyl group.

4、R5、R6におけるアルキル基は、直鎖型でも分岐型でもよく、置換基を有してい
てもよい。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。
The alkyl group in R 4 , R 5 and R 6 may be linear or branched and may have a substituent. As the alkyl group, those having 1 to 4 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group and t-butyl group are preferable.

4、R5、R6におけるシクロアルキル基は、単環でも多環でもよく、置換基を有して
いてもよい。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。
The cycloalkyl group in R 4 , R 5 and R 6 may be monocyclic or polycyclic and may have a substituent. The cycloalkyl group is preferably a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group or a cyclohexyl group, or a polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group or an adamantyl group.

一般式(I)により表される繰り返し単位としては、例えば、下記一般式(1−a)により表される繰り返し単位が挙げられる。

Figure 2011186091
As a repeating unit represented by general formula (I), the repeating unit represented by the following general formula (1-a) is mentioned, for example.
Figure 2011186091

式中、R1及びR2は、一般式(1)における各々と同義である。 In formula, R < 1 > and R < 2 > are synonymous with each in General formula (1).

一般式(II)で表される繰り返し単位は、以下の一般式(II−1)で表される繰り返し単位であることがより好ましい。

Figure 2011186091
The repeating unit represented by the general formula (II) is more preferably a repeating unit represented by the following general formula (II-1).
Figure 2011186091

式(II−1)中、
3〜R5は、一般式(II)におけるものと同義である。
In formula (II-1),
R < 3 > -R < 5 > is synonymous with the thing in general formula (II).

10は極性基を含む置換基を表す。R10が複数存在する場合、互いに同じでも異なっていてもよい。極性基を含む置換基としては、例えば、水酸基、シアノ基、アミノ基、アルキルアミド基又はスルホンアミド基を有する、直鎖又は分岐のアルキル基、シクロアルキル基が挙げられ、好ましくは、水酸基を有するアルキル基である。分岐状アルキル基としてはイソプロピル基が特に好ましい。 R 10 represents a substituent containing a polar group. When a plurality of R 10 are present, they may be the same as or different from each other. Examples of the substituent containing a polar group include a linear or branched alkyl group or cycloalkyl group having a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, an alkylamide group or a sulfonamide group, and preferably a hydroxyl group. It is an alkyl group. As the branched alkyl group, an isopropyl group is particularly preferable.

pは0〜15の整数を表す。pは好ましくは0〜2、より好ましくは0または1である。   p represents an integer of 0 to 15. p is preferably 0 to 2, more preferably 0 or 1.

酸分解性樹脂は、一般式(AI)により表される繰り返し単位として、一般式(I)により表される繰り返し単位及び一般式(II)により表される繰り返し単位の少なくとも一方を含んだ樹脂であることがより好ましい。また、他の形態において、一般式(AI)により表される繰り返し単位として、一般式(I)により表される繰り返し単位の少なくとも2種を含んだ樹脂であることがより好ましい。   The acid-decomposable resin is a resin containing at least one of the repeating unit represented by the general formula (I) and the repeating unit represented by the general formula (II) as the repeating unit represented by the general formula (AI). More preferably. In another embodiment, a resin containing at least two kinds of repeating units represented by the general formula (I) as the repeating unit represented by the general formula (AI) is more preferable.

酸分解性樹脂が複数の酸分解性繰り返し単位を含んでいる場合、好ましい組み合わせとしては、以下に挙げるものが好ましい。下式において、Rは、各々独立に、水素原子又はメチル基を表す。

Figure 2011186091
In the case where the acid-decomposable resin contains a plurality of acid-decomposable repeating units, preferred combinations are as follows. In the following formula, each R independently represents a hydrogen atom or a methyl group.
Figure 2011186091

酸分解性樹脂は、下記一般式(1)により表される繰り返し単位を含んでいることが好ましい。

Figure 2011186091
The acid-decomposable resin preferably contains a repeating unit represented by the following general formula (1).
Figure 2011186091

一般式(1)中、
Aは、エステル結合又はアミド結合を表す。
は、n≧2の場合は各々独立に、アルキレン基、シクロアルキレン基、又はそれらの組み合わせを表す。
Zは、n≧2の場合は各々独立に、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合

Figure 2011186091
In general formula (1),
A represents an ester bond or an amide bond.
R 0 independently represents an alkylene group, a cycloalkylene group, or a combination thereof when n S ≧ 2.
Z is independently an ether bond, an ester bond, an amide bond, or a urethane bond when n S ≧ 2.
Figure 2011186091

又はウレア結合

Figure 2011186091
Or urea bond
Figure 2011186091

を表す。式中、Rは、例えば、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。
は、ラクトン構造を備えた1価の有機基を表す。
は、1〜5の整数を表す。nは、1であることが好ましい。
は、水素原子、アルキル基又はハロゲン原子を表す。このアルキル基は、置換基を有していてもよい。Rは、好ましくは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基又はアセトキシメチル基を表す。
Represents. In the formula, R represents, for example, a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.
R 8 represents a monovalent organic group having a lactone structure.
n S represents an integer of 1 to 5. n S is preferably 1.
R 7 represents a hydrogen atom, an alkyl group or a halogen atom. This alkyl group may have a substituent. R 7 preferably represents a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group or an acetoxymethyl group.

は、上述した通り、アルキレン基、シクロアルキレン基、又はそれらの組み合わせを表す。
としてのアルキレン基は、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよい。アルキレン基の炭素数は、1〜6であることが好ましく、1〜3であることが更に好ましい。このようなアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、及びプロピレン基が挙げられる。
As described above, R 0 represents an alkylene group, a cycloalkylene group, or a combination thereof.
The alkylene group as R 0 may be linear or branched. The alkylene group preferably has 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms. Examples of such an alkylene group include a methylene group, an ethylene group, and a propylene group.

としてのシクロアルキレン基の炭素数は、3〜10であることが好ましく、5〜7であることが更に好ましい。このようなシクロアルキレン基としては、例えば、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、及びシクロヘキシレン基が挙げられる。 The cycloalkylene group as R 0 preferably has 3 to 10 carbon atoms, and more preferably 5 to 7 carbon atoms. Examples of such a cycloalkylene group include a cyclopropylene group, a cyclobutylene group, a cyclopentylene group, and a cyclohexylene group.

これらアルキレン基及びシクロアルキレン基の各々は、置換基を有していてもよい。この置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子及び臭素原子等のハロゲン原子;メルカプト基;ヒドロキシ基;メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t−ブトキシ基及びベンジルオキシ基のアルコキシ基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基及びシクロヘプチル基等のシクロアルキル基;シアノ基;ニトロ基;スルホニル基;シリル基;エステル基;アシル基;ビニル基;及びアリール基が挙げられる。   Each of these alkylene groups and cycloalkylene groups may have a substituent. Examples of the substituent include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom and bromine atom; mercapto group; hydroxy group; alkoxy group of methoxy group, ethoxy group, isopropoxy group, t-butoxy group and benzyloxy group; Cycloalkyl groups such as propyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl and cycloheptyl; cyano group; nitro group; sulfonyl group; silyl group; ester group; acyl group; vinyl group;

Zは、上述した通り、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合又はウレア結合を表す。Zは、好ましくはエーテル結合又はエステル結合であり、特に好ましくはエステル結合を表す。   Z represents an ether bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond or a urea bond as described above. Z is preferably an ether bond or an ester bond, and particularly preferably represents an ester bond.

は、上述した通り、ラクトン構造を備えた1価の有機基を表す。この有機基は、例えば、下記一般式(LC1−1)〜(LC1−17)の何れかにより表されるラクトン構造を備えている。これらのうち、一般式(LC1−4)、(LC1−5)又は(LC1−17)により表される構造がより好ましく、一般式(LC1−4)により表される構造が特に好ましい。

Figure 2011186091
R 8 represents a monovalent organic group having a lactone structure as described above. This organic group has, for example, a lactone structure represented by any one of the following general formulas (LC1-1) to (LC1-17). Among these, the structure represented by general formula (LC1-4), (LC1-5) or (LC1-17) is more preferable, and the structure represented by general formula (LC1-4) is particularly preferable.
Figure 2011186091

式中、Rbは置換基を表し、nは0〜4の整数を表す。nは0〜2の整数であることが好ましい。
Rbの好ましい例としては、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、カルボキシ基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、及び後述する酸分解性基が挙げられる。これらのうち、炭素数1〜4のアルキル基、シアノ基又は酸分解性基が特に好ましい。なお、n≧2の場合、複数のRbは、互いに同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。また、これら複数のRbは、互いに結合して、環を形成していてもよい。
Wherein, Rb 2 represents a substituent, n 2 represents an integer of 0-4. n 2 is preferably an integer of 0 to 2.
Preferred examples of Rb 2 include alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, cycloalkyl groups having 4 to 7 carbon atoms, alkoxy groups having 1 to 8 carbon atoms, alkoxycarbonyl groups having 1 to 8 carbon atoms, carboxy groups, and halogens. Examples thereof include an atom, a hydroxyl group, a cyano group, and an acid-decomposable group described later. Among these, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a cyano group, or an acid-decomposable group is particularly preferable. When n 2 ≧ 2, the plurality of Rb 2 may be the same as each other or different from each other. In addition, the plurality of Rb 2 may be bonded to each other to form a ring.

は、無置換のラクトン構造を備えているか、又は、メチル基、シアノ基若しくはアルコキシカルボニル基を置換基として有するラクトン構造を備えていることが好ましい。特には、R8は、シアノ基を置換基として有するラクトン構造(即ち、シアノラクトン構造)を備えた1価の有機基であることが好ましい。 R 8 preferably has an unsubstituted lactone structure or a lactone structure having a methyl group, a cyano group, or an alkoxycarbonyl group as a substituent. In particular, R 8 is preferably a monovalent organic group having a lactone structure having a cyano group as a substituent (that is, a cyanolactone structure).

以下に、一般式(1)により表される繰り返し単位の具体例を示す。下記具体例中、Rは、水素原子、アルキル基又はハロゲン原子を表す。このアルキル基は、置換基を有していてもよい。Rは、好ましくは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基又はアセトキシメチル基を表す。

Figure 2011186091
Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (1) are shown below. In the following specific examples, R represents a hydrogen atom, an alkyl group or a halogen atom. This alkyl group may have a substituent. R preferably represents a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group or an acetoxymethyl group.
Figure 2011186091

一般式(1)により表される繰り返し単位は、好ましくは、下記一般式(2)により表される繰り返し単位である。

Figure 2011186091
The repeating unit represented by the general formula (1) is preferably a repeating unit represented by the following general formula (2).
Figure 2011186091

一般式(2)中、
、A、R、Z及びnは、一般式(1)における各々と同義である。
Rbは、m≧2の場合には各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、水酸基又はアルコキシ基を表す。なお、m≧2の場合、2つ以上のRbが互いに結合し、環を形成していてもよい。
Xは、アルキレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。
mは、0〜5の整数を表す。mは、0又は1であることが好ましい。
In general formula (2),
R 7 , A, R 0 , Z and n S have the same meaning as in general formula (1).
Rb independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxycarbonyl group, a cyano group, a hydroxyl group, or an alkoxy group when m ≧ 2. When m ≧ 2, two or more Rb may be bonded to each other to form a ring.
X represents an alkylene group, an oxygen atom, or a sulfur atom.
m represents an integer of 0 to 5. m is preferably 0 or 1.

Rbのアルキル基としては、炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。シクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル及びシクロヘキシル基が挙げられる。アルコキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基、及びt−ブトキシカルボニル基が挙げられる。アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−ブトキシ基及びt−ブトキシ基が挙げられる。Rbのアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシカルボニル基及びアルコキシ基は、置換基を有していてもよい。この置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、メトキシ基及びエトキシ基などのアルコキシ基;シアノ基;並びにフッ素原子などのハロゲン原子が挙げられる。Rbは、メチル基、シアノ基又はアルコキシカルボニル基であることがより好ましく、シアノ基であることが更に好ましい。   The alkyl group for Rb is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably a methyl group or an ethyl group, and particularly preferably a methyl group. Examples of the cycloalkyl group include cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, and cyclohexyl groups. Examples of the alkoxycarbonyl group include a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, an n-butoxycarbonyl group, and a t-butoxycarbonyl group. Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, an n-butoxy group, and a t-butoxy group. The alkyl group, cycloalkyl group, alkoxycarbonyl group and alkoxy group of Rb may have a substituent. Examples of the substituent include an alkoxy group such as a hydroxy group, a methoxy group and an ethoxy group; a cyano group; and a halogen atom such as a fluorine atom. Rb is more preferably a methyl group, a cyano group or an alkoxycarbonyl group, and even more preferably a cyano group.

m≧1である場合、少なくとも1つのRbは、ラクトンのカルボニル基のα位又はβ位に置換していることが好ましい。特には、Rbは、ラクトンのカルボニル基のα位に置換していることが好ましい。   When m ≧ 1, it is preferable that at least one Rb is substituted at the α-position or β-position of the carbonyl group of the lactone. In particular, Rb is preferably substituted at the α-position of the lactone carbonyl group.

Xのアルキレン基としては、例えば、メチレン基及びエチレン基が挙げられる。Xは、酸素原子又はメチレン基であることが好ましく、メチレン基であることがより好ましい。   Examples of the alkylene group for X include a methylene group and an ethylene group. X is preferably an oxygen atom or a methylene group, and more preferably a methylene group.

以下に、一般式(2)により表される繰り返し単位の具体例を示す。下記具体例中、Rは、水素原子、アルキル基又はハロゲン原子を表す。このアルキル基は、置換基を有していてもよい。Rは、好ましくは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基又はアセトキシメチル基を表す。

Figure 2011186091
Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (2) are shown below. In the following specific examples, R represents a hydrogen atom, an alkyl group or a halogen atom. This alkyl group may have a substituent. R preferably represents a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group or an acetoxymethyl group.
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

なお、一般式(1)により表される繰り返し単位には、通常は光学異性体が存在するが、何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、複数の光学異性体を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、その光学純度が90%ee以上であることが好ましく、95%ee以上であることがより好ましい。   The repeating unit represented by the general formula (1) 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 is preferably 90% ee or more, and more preferably 95% ee or more.

本発明の効果を高めるために、一般式(1)から選ばれる2種以上のラクトン繰り返し単位を併用することも可能である。併用する場合には一般式(1)の内、nが1である繰り返し単位から2種以上を選択し併用することが好ましい。 In order to enhance the effect of the present invention, two or more lactone repeating units selected from general formula (1) can be used in combination. Of formulas (1) when used in combination, it is preferred that n S to select a combination of two or more kinds of repeating units is 1.

一般式(1)により表される繰り返し単位の含有量は、酸分解性樹脂中の全繰り返し単位に対し、15〜60mol%であることが好ましく、20〜50mol%であることがより好ましく、30〜50mol%であることが更に好ましい。   The content of the repeating unit represented by the general formula (1) is preferably 15 to 60 mol%, more preferably 20 to 50 mol%, based on all repeating units in the acid-decomposable resin, 30 More preferably, it is -50 mol%.

酸分解性樹脂は、一般式(1)又は(2)により表される単位以外に、ラクトン基を備えた他の繰り返し単位を更に含有していてもよい。   The acid-decomposable resin may further contain another repeating unit having a lactone group in addition to the unit represented by the general formula (1) or (2).

ラクトン構造を備えた他の繰り返し単位は、5〜7員環のラクトン構造を備えていることが好ましく、5〜7員環のラクトン構造にビシクロ構造又は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更に好ましい。   The other repeating unit having a lactone structure preferably has a 5- to 7-membered lactone structure, and forms another bicyclic structure or a spiro structure in the 5- to 7-membered lactone structure. More preferably, the ring is condensed.

より具体的には、上記一般式(LC1−1)〜(LC1−17)の何れかにより表されるラクトン構造が挙げられる。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)及び(LC1−17)が挙げられる。特定のラクトン構造を用いることにより、ラインエッジラフネス及び現像欠陥を更に減少させ得る。   More specifically, a lactone structure represented by any one of the general formulas (LC1-1) to (LC1-17) can be given. Preferred lactone structures include (LC1-1), (LC1-4), (LC1-5), (LC1-6), (LC1-13), (LC1-14) and (LC1-17). . By using specific lactone structures, line edge roughness and development defects can be further reduced.

ラクトン構造を備えた他の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も好ましい。

Figure 2011186091
As another repeating unit having a lactone structure, a repeating unit represented by the following general formula (AII ′) is also preferable.
Figure 2011186091

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。好ましくは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、トリフルオロメチル基であり、水素原子、メチル基が特に好ましい。
In general formula (AII ′),
Rb 0 represents a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Preferred substituents that the alkyl group represented by Rb 0 may have include a hydroxyl group and a halogen atom. Examples of the halogen atom for Rb 0 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Preferred are a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group, and a trifluoromethyl group, and a hydrogen atom and a methyl group are particularly preferred.

Vは、一般式(LC1−1)〜(LC1−17)の内のいずれかで示される構造を有する基を表す。   V represents a group having a structure represented by any one of the general formulas (LC1-1) to (LC1-17).

ラクトン構造を備えた他の繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。

Figure 2011186091
Specific examples of other repeating units having a lactone structure are listed below, but the present invention is not limited thereto.
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

ラクトン構造を備えた他の繰り返し単位の好ましい例としては、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、例えば、パターンプロファイル及び/又は疎密依存性を最適化できる。

Figure 2011186091
Preferable examples of other repeating units having a lactone structure include the following repeating units. By selecting an optimal lactone group, for example, the pattern profile and / or density dependence can be optimized.
Figure 2011186091

なお、ラクトン基を有する繰り返し単位には、通常は光学異性体が存在するが、上述したように、何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、複数の光学異性体を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、その光学純度が90%ee以上であることが好ましく、95%ee以上であることがより好ましい。   The repeating unit having a lactone group usually has an optical isomer, but as described above, 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 is preferably 90% ee or more, and more preferably 95% ee or more.

一般式(1)により表される繰り返し単位以外のラクトン構造を備えた繰り返し単位の含有量は、樹脂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。   The content of the repeating unit having a lactone structure other than the repeating unit represented by the general formula (1) is preferably 15 to 60 mol%, more preferably 20 to 50 mol% with respect to all the repeating units in the resin. Preferably it is 30-50 mol%.

一般式(1)により表される繰り返し単位以外のラクトン構造を備えた繰り返し単位の含有量は、一般式(1)により表される繰り返し単位に対し、一般的に50モル%以下とし、好ましくは30モル%以下とする。   The content of the repeating unit having a lactone structure other than the repeating unit represented by the general formula (1) is generally 50 mol% or less with respect to the repeating unit represented by the general formula (1), preferably 30 mol% or less.

酸分解性樹脂は、一般式(AI)及び一般式(1)以外の水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位を有することが好ましい。これにより基板密着性、現像液親和性が向上する。水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位は、水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位であることが好ましく、酸分解性基を有さないことが好ましい。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、下記一般式(VIIa)〜(VIId)で表される部分構造が好ましい。

Figure 2011186091
The acid-decomposable resin preferably has a repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group other than those represented by formulas (AI) and (1). This improves the substrate adhesion and developer compatibility. The repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group is preferably a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group, and preferably has no acid-decomposable 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. As the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a preferred hydroxyl group or cyano group, partial structures represented by the following general formulas (VIIa) to (VIId) are preferred.
Figure 2011186091

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

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

Figure 2011186091
Examples of the repeating unit having a partial structure represented by the general formulas (VIIa) to (VIId) include the repeating units represented by the following general formulas (AIIa) to (AIId).
Figure 2011186091

一般式(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シメチル基を表す。
2c〜R4cは、一般式(VIIa)〜(VIIc)に於ける、R2c〜R4cと同義である。
In the general formulas (AIIa) to (AIId),
R 1 c represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.
R 2 c to R 4 c are in the general formula (VIIa) ~ (VIIc), same meanings as R 2 c~R 4 c.

水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位の含有率は、酸分解性樹脂中の全繰り返し単位に対し、5〜40mol%が好ましく、より好ましくは5〜30mol%、更に好ましくは10〜25mol%である。   The content of the repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group is preferably from 5 to 40 mol%, more preferably from 5 to 30 mol%, still more preferably from 10 to 25 mol%, based on all repeating units in the acid-decomposable resin.

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。

Figure 2011186091
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 2011186091

酸分解性樹脂は、アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を有してもよい。アルカリ可溶性基としてはカルボキシ基、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位が電子求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 acid-decomposable resin may have a repeating unit having an alkali-soluble group. Examples of the alkali-soluble group include a carboxy group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, a bisulsulfonylimide group, and an aliphatic alcohol (for example, hexafluoroisopropanol group) substituted with an electron withdrawing 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、酸分解性樹脂中の全繰り返し単位に対し、0〜20mol%が好ましく、より好ましくは3〜15mol%、更に好ましくは5〜10mol%である。
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。
具体例中、RxはH,CH,CHOH,またはCFを表す。

Figure 2011186091
As for the content rate of the repeating unit which has an alkali-soluble group, 0-20 mol% is preferable with respect to all the repeating units in an acid-decomposable resin, More preferably, it is 3-15 mol%, More preferably, it is 5-10 mol%.
Specific examples of the repeating unit having an alkali-soluble group are shown below, but the present invention is not limited thereto.
In specific examples, Rx represents H, CH 3 , CH 2 OH, or CF 3 .
Figure 2011186091

酸分解性樹脂は、極性基を持たない脂環炭化水素構造を有し且つ酸分解性を示さない繰り返し単位を更に含んでいてもよい。このような繰り返し単位としては、一般式(IV)で表される繰り返し単位が挙げられる。

Figure 2011186091
The acid-decomposable resin may further contain a repeating unit that has an alicyclic hydrocarbon structure having no polar group and does not exhibit acid-decomposability. Examples of such a repeating unit include a repeating unit represented by the general formula (IV).
Figure 2011186091

一般式(IV)中、Rは少なくとも一つの環状構造を有し、水酸基及びシアノ基のいずれも有さない炭化水素基を表す。
Raは水素原子、アルキル基又は−CH2−O−Ra2基を表す。式中、Ra2は、水素
原子、アルキル基又はアシル基を表す。Raは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、トリフルオロメチル基が好ましく、水素原子、メチル基が特に好ましい。
In general formula (IV), 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. Ra is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group or a trifluoromethyl group, particularly preferably a hydrogen atom or a methyl 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良く、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良く、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 that 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.

極性基を持たない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の含有率は、酸分解性樹脂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。
極性基を持たない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。

Figure 2011186091
The content of the repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure having no polar group and not exhibiting acid decomposability is preferably 0 to 40 mol%, more preferably, based on all repeating units in the acid decomposable resin. 0 to 20 mol%.
Specific examples of the repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure having no polar group and not exhibiting acid decomposability 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 2011186091

本発明の組成物に用いられる酸分解性樹脂は、上記の繰り返し構造単位以外に、ドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、さらにレジストの一般的な必要な特性である解像力、耐熱性、感度等を調節する目的で様々な繰り返し構造単位を有することができる。   In addition to the above repeating structural units, the acid-decomposable resin used in the composition of the present invention includes dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and resolution that is a general required characteristic of resist. It can have various repeating structural units for the purpose of adjusting heat resistance, sensitivity and the like.

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

これにより、本発明の組成物に用いられる樹脂に要求される性能、特に、
(1)塗布溶剤に対する溶解性、
(2)製膜性(ガラス転移点)、
(3)アルカリ現像性、
(4)膜べり(親疎水性、アルカリ可溶性基選択)、
(5)未露光部の基板への密着性、
(6)ドライエッチング耐性、
等の微調整が可能となる。
Thereby, performance required for the resin used in the composition of the present invention, 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.

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

本発明の組成物が、ArF露光用であるとき、ArF光への透明性の点から本発明の組成物に用いられる酸分解性樹脂は芳香族基を有さないことが好ましく、酸分解性樹脂は単環又は多環の脂環炭化水素構造を有することが好ましい。
なお、酸分解性樹脂は、後述する疎水性樹脂との相溶性の観点から、フッ素原子および珪素原子を含有しないことが好ましい。
When the composition of the present invention is for ArF exposure, the acid-decomposable resin used in the composition of the present invention preferably has no aromatic group from the viewpoint of transparency to ArF light. The resin preferably has a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure.
In addition, it is preferable that an acid-decomposable resin does not contain a fluorine atom and a silicon atom from a compatible viewpoint with the hydrophobic resin mentioned later.

本発明の組成物に用いられる酸分解性樹脂として好ましくは、繰り返し単位のすべてが(メタ)アクリレート系繰り返し単位で構成されたものである。この場合、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位であるもの、繰り返し単位のすべてがアクリレート系繰り返し単位であるもの、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位とアクリレート系繰り返し単位とによるもののいずれのものでも用いることができるが、アクリレート系繰り返し単位が全繰り返し単位の50mol%以下であることが好ましい。また、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も好ましい。   The acid-decomposable resin used in the composition of the present invention 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. Moreover, the alicyclic hydrocarbon substituted by the (meth) acrylate type repeating unit 20-50 mol% which has an acid-decomposable group, the (meth) acrylate type repeating unit 20-50 mol% which has a lactone group, and a hydroxyl group or a cyano group. A copolymer containing 5 to 30 mol% of a (meth) acrylate-based repeating unit having a structure and further containing 0 to 20 mol% of another (meth) acrylate-based repeating unit is also preferred.

本発明の組成物に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、酸分解性樹脂は、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、酸分解性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。   In the case where the 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 acid-decomposable resin further has a hydroxystyrene-based repeating unit. It is preferable. 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.

ヒドロキシスチレン系の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。   Examples of the repeating unit having a preferred acid-decomposable group based on hydroxystyrene include, for example, t-butoxycarbonyloxystyrene, 1-alkoxyethoxystyrene, a repeating unit of (meth) acrylic acid tertiary alkyl ester, and the like. More preferred are repeating units of 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate and dialkyl (1-adamantyl) methyl (meth) acrylate.

本発明の酸分解性樹脂は、常法に従って(例えばラジカル重合)合成することができる。例えば、一般的合成方法としては、モノマー種および開始剤を溶剤に溶解させ、加熱することにより重合を行う一括重合法、加熱溶剤にモノマー種と開始剤の溶液を1〜10時間かけて滴下して加える滴下重合法などが挙げられ、滴下重合法が好ましい。反応溶媒としては、例えばテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル類やメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンのようなケトン類、酢酸エチルのようなエステル溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド溶剤、さらには後述のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノンのような本発明の組成物を溶解する溶媒が挙げられる。より好ましくは本発明の感光性組成物に用いられる溶剤と同一の溶剤を用いて重合することが好ましい。これにより保存時のパーティクルの発生が抑制できる。   The acid-decomposable resin of the present invention can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization). For example, as a general synthesis method, a monomer polymerization method in which a monomer species and an initiator are dissolved in a solvent and heating is performed, 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 photosensitive 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 carboxy 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.

本発明の酸分解性樹脂の重量平均分子量は、GPC法によりポリスチレン換算値として、好ましくは1,000〜200,000であり、より好ましくは2,000〜20,000、更により好ましくは3,000〜15,000、特に好ましくは3,000〜10,000である。重量平均分子量を、1,000〜200,000とすることにより、耐熱性やドライエッチング耐性の劣化を防ぐことができ、且つ現像性が劣化したり、粘度が高くなって製膜性が劣化することを防ぐことができる。   The weight average molecular weight of the acid-decomposable resin of the present invention is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 2,000 to 20,000, still more preferably 3, as a polystyrene conversion value by GPC method. 000 to 15,000, particularly preferably 3,000 to 10,000. By setting the weight average molecular weight to 1,000 to 200,000, deterioration of heat resistance and dry etching resistance can be prevented, developability is deteriorated, and viscosity is increased, resulting in deterioration of film forming property. Can be prevented.

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1.4〜2.0の範囲のものが使用される。分子量分布の小さいものほど、解像度、レジスト形状が優れ、且つレジストパターンの側壁がスムーズであり、ラフネス性に優れる。   The dispersity (molecular weight distribution) is usually 1 to 3, preferably 1 to 2.6, more preferably 1 to 2, and particularly preferably 1.4 to 2.0. 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.

本発明において酸分解性樹脂の組成物全体中の配合率は、全固形分中30〜99質量%が好ましく、より好ましくは60〜95質量%である。
また、本発明の樹脂は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。なお、本発明の効果を損なわない範囲で、上述した酸分解性樹脂以外の他の樹脂を併用してもよい。他の樹脂としては、例えば、一般式(1)により表される繰り返し単位を含んでいない酸分解性樹脂、又はその他の公知の酸分解性樹脂を挙げることができる。
In the present invention, the mixing ratio of the acid-decomposable resin in the entire composition is preferably 30 to 99% by mass, more preferably 60 to 95% by mass in the total solid content.
In addition, the resins of the present invention may be used alone or in combination. In addition, in the range which does not impair the effect of this invention, you may use together other resin other than the acid-decomposable resin mentioned above. Examples of the other resin include an acid-decomposable resin not containing the repeating unit represented by the general formula (1), or other known acid-decomposable resins.

(B)酸発生剤
本発明に係るパターン形成方法に使用可能な組成物は、酸発生剤を含んでいる。酸発生剤は、活性光線又は放射線の照射により、下記一般式(LD)により表される部分構造を備えた酸を発生する。このような酸発生剤を用いると、露光ラチチュード及び現像欠陥性能を更に向上させることが可能となる。その理由は必ずしも明らかではないが、本発明者らは、以下のように推測している。即ち、本発明者らは、下記一般式(LD)により表される部分構造を備えた酸は、その分子体積が大きく、露光後の組成物中における拡散性が小さいためであると考えている。

Figure 2011186091
(B) Acid generator The composition which can be used for the pattern formation method which concerns on this invention contains the acid generator. The acid generator generates an acid having a partial structure represented by the following general formula (LD) by irradiation with actinic rays or radiation. When such an acid generator is used, exposure latitude and development defect performance can be further improved. The reason for this is not always clear, but the present inventors speculate as follows. That is, the present inventors believe that an acid having a partial structure represented by the following general formula (LD) has a large molecular volume and a low diffusibility in the composition after exposure. .
Figure 2011186091

式中、
Xfは、各々独立に、フッ素原子、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
及びRは、各々独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基、及び、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基からなる群より選択される基を表す。
Lは、各々独立に、単結合又は2価の連結基を表す。
Cyは、各々独立に、環状構造を有する基を表す。
xは、各々独立に、1〜20の整数を表す。
yは、各々独立に、0〜10の整数を表す。
zは、各々独立に、0〜10の整数を表す。
Xfは、フッ素原子、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。このアルキル基の炭素数は、1〜10であることが好ましく、1〜4であることがより好ましい。また、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基は、パーフルオロアルキル基であることが好ましい。
Where
Xf each independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
R 1 and R 2 each independently represents a group selected from the group consisting of a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, and an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
L each independently represents a single bond or a divalent linking group.
Cy each independently represents a group having a cyclic structure.
x represents the integer of 1-20 each independently.
y represents the integer of 0-10 each independently.
Each z independently represents an integer of 0 to 10.
Xf represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom. The alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms. The alkyl group substituted with at least one fluorine atom is preferably a perfluoroalkyl group.

Xfは、好ましくは、フッ素原子又は炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基である。より具体的には、Xfは、フッ素原子、CF、C、C、C、C11、C13、C15、C17、CHCF、CHCHCF、CH、CHCH、CH、CHCH、CH、又はCHCHであることが好ましい。 Xf is preferably a fluorine atom or a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. More specifically, Xf is a fluorine atom, CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 , C 4 F 9 , C 5 F 11 , C 6 F 13 , C 7 F 15 , C 8 F 17 , CH 2 CF 3, CH 2 CH 2 CF 3, CH 2 C 2 F 5, CH 2 CH 2 C 2 F 5, CH 2 C 3 F 7, CH 2 CH 2 C 3 F 7, CH 2 C 4 F 9 Or CH 2 CH 2 C 4 F 9 is preferred.

及びRは、各々独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基、及び、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基からなる群より選択される基である。このアルキル基、及び、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基におけるアルキル基としては、炭素数1〜4のものが好ましい。さらに好ましくは炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基である。具体的には、例えば、CF、C、C、C、C11、C13、C15、C17、CHCF、CHCHCF、CH、CHCH、CH、CHCH、CH、及びCHCHが挙げられ、中でもCFが好ましい。 R 1 and R 2 are each independently a group selected from the group consisting of a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, and an alkyl group substituted with at least one fluorine atom. The alkyl group and the alkyl group in the alkyl group substituted with at least one fluorine atom are preferably those having 1 to 4 carbon atoms. More preferably, it is a C1-C4 perfluoroalkyl group. Specifically, for example, CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 , C 4 F 9 , C 5 F 11 , C 6 F 13 , C 7 F 15 , C 8 F 17 , CH 2 CF 3 , CH 2 CH 2 CF 3, CH 2 C 2 F 5, CH 2 CH 2 C 2 F 5, CH 2 C 3 F 7, CH 2 CH 2 C 3 F 7, CH 2 C 4 F 9, and CH 2 CH 2 C 4 F 9 is mentioned, and CF 3 is particularly preferable.

Lは、単結合又は2価の連結基を表す。この2価の連結基としては、例えば、−COO−、−OCO−、−CO−、−O−、−S−、−SO−、−SO−、アルキレン基、シクロアルキレン基、及びアルケニレン基が挙げられる。これらの中でも、−COO−、−OCO−、−CO−、−O−、又は−SO−が好ましく、−COO−、−OCO−、又は−SO−がより好ましい。 L represents a single bond or a divalent linking group. Examples of the divalent linking group include —COO—, —OCO—, —CO—, —O—, —S—, —SO—, —SO 2 —, an alkylene group, a cycloalkylene group, and an alkenylene group. Is mentioned. Among these, —COO—, —OCO—, —CO—, —O—, or —SO 2 — is preferable, and —COO—, —OCO—, or —SO 2 — is more preferable.

Cyは、環状構造を有する基を表す。環状構造を有する基としては、例えば、脂環基、アリール基、及び複素環構造を有する基が挙げられる。   Cy represents a group having a cyclic structure. Examples of the group having a cyclic structure include an alicyclic group, an aryl group, and a group having a heterocyclic structure.

脂環基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。単環式の脂環基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及びシクロオクチル基などの単環のシクロアルキル基が挙げられる。多環式の脂環基としては、例えば、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が挙げられる。中でも、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基などの炭素数7以上のかさ高い構造を有する脂環基が、PEB(露光後加熱)工程での膜中拡散性の抑制及びMEEF(Mask Error Enhancement Factor)の向上の観点から好ましい。   The alicyclic group may be monocyclic or polycyclic. Examples of the monocyclic alicyclic group include monocyclic cycloalkyl groups such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group. Examples of the polycyclic alicyclic group include polycyclic cycloalkyl groups such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group. Among them, an alicyclic group having a bulky structure having 7 or more carbon atoms, such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group, is a PEB (post-exposure heating) step. From the viewpoints of suppressing diffusibility in the film and improving MEEF (Mask Error Enhancement Factor).

アリール基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。このアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基及びアントリル基が挙げられる。中でも、193nmにおける光吸光度が比較的低いナフチル基が好ましい。   The aryl group may be monocyclic or polycyclic. Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, a phenanthryl group, and an anthryl group. Among these, a naphthyl group having a relatively low light absorbance at 193 nm is preferable.

複素環構造を有する基は、単環式であってもよく、多環式であってもよいが、多環式の方がより酸の拡散を抑制可能である。また、複素環構造を有する基は、芳香族性を有していてもよく、芳香族性を有していなくてもよい。芳香族性を有している複素環としては、例えば、フラン環、チオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、及びピリジン環が挙げられる。芳香族性を有していない複素環としては、例えば、テトラヒドロピラン環、ラクトン環、及びデカヒドロイソキノリン環が挙げられる。複素環構造を有する基における複素環としては、フラン環、チオフェン環、ピリジン環、又はデカヒドロイソキノリン環が特に好ましい。   The group having a heterocyclic structure may be monocyclic or polycyclic, but the polycyclic can suppress acid diffusion more. Further, the group having a heterocyclic structure may have aromaticity or may not have aromaticity. Examples of the heterocyclic ring having aromaticity include a furan ring, a thiophene ring, a benzofuran ring, a benzothiophene ring, a dibenzofuran ring, a dibenzothiophene ring, and a pyridine ring. Examples of the heterocyclic ring not having aromaticity include a tetrahydropyran ring, a lactone ring, and a decahydroisoquinoline ring. As the heterocyclic ring in the group having a heterocyclic structure, a furan ring, a thiophene ring, a pyridine ring, or a decahydroisoquinoline ring is particularly preferable.

上記環状構造を有する基は、置換基を有していてもよい。この置換基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、エステル基、アミド基、ウレタン基、ウレイド基、チオエーテル基、スルホンアミド基、及びスルホン酸エステル基が挙げられる。アルキル基は、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよい。また、アルキル基は、炭素数が1〜12であることが好ましい。シクロアルキル基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。また、シクロアルキル基は、炭素数が3〜12であることが好ましい。アリール基は、炭素数が6〜14であることが好ましい。   The group having the cyclic structure may have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, a hydroxy group, an alkoxy group, an ester group, an amide group, a urethane group, a ureido group, a thioether group, a sulfonamide group, and a sulfonic acid ester group. It is done. The alkyl group may be linear or branched. The alkyl group preferably has 1 to 12 carbon atoms. The cycloalkyl group may be monocyclic or polycyclic. The cycloalkyl group preferably has 3 to 12 carbon atoms. The aryl group preferably has 6 to 14 carbon atoms.

xは1〜8が好ましく、中でも1〜4が好ましく、1が特に好ましい。yは0〜4が好ましく、0がより好ましい。zは0〜8が好ましく、中でも0〜4が好ましい。   x is preferably 1 to 8, more preferably 1 to 4, and particularly preferably 1. y is preferably 0 to 4, and more preferably 0. z is preferably 0 to 8, particularly preferably 0 to 4.

上記一般式(LD)により表される部分構造を備えた酸は、下記一般式(LD1)により表される酸であることが好ましい。活性光線又は放射線の照射により、下記一般式(LD1)により表される酸を発生する酸発生剤を用いると、酸強度が大きくなることにより脱保護反応が加速され、例えば、感度を向上させることが可能となる。

Figure 2011186091
The acid having a partial structure represented by the general formula (LD) is preferably an acid represented by the following general formula (LD1). When an acid generator that generates an acid represented by the following general formula (LD1) by irradiation with actinic rays or radiation is used, the deprotection reaction is accelerated by increasing the acid strength, for example, improving the sensitivity. Is possible.
Figure 2011186091

一般式(LD1)中、Xf、R、R、L、Cy、x、y及びzは、一般式(LD)における各々と同義である。 In general formula (LD1), Xf, R 1 , R 2 , L, Cy, x, y, and z have the same meanings as in general formula (LD).

上記一般式(LD)により表される部分構造を備えた酸は、下記一般式(LD2)により表される酸であることも好ましい。活性光線又は放射線の照射により、下記一般式(LD2)により表される酸を発生する酸発生剤を用いると、酸強度がさらに大きくなることにより脱保護反応がされに加速され、例えば、感度をさらに向上させることが可能となる。

Figure 2011186091
The acid having a partial structure represented by the general formula (LD) is preferably an acid represented by the following general formula (LD2). When an acid generator that generates an acid represented by the following general formula (LD2) by irradiation with actinic rays or radiation is used, the acid strength is further increased to accelerate the deprotection reaction. Further improvement is possible.
Figure 2011186091

一般式(LD2)中、Xf、R、R、L、Cy、x、y及びzは、一般式(LD)における各々と同義である。Rfは、フッ素原子を含んだ基である。 In General Formula (LD2), Xf, R 1 , R 2 , L, Cy, x, y, and z have the same meanings as in General Formula (LD). Rf is a group containing a fluorine atom.

Rfによる表されるフッ素原子を含んだ基としては、例えば、少なくとも1つのフッ素原子を有するアルキル基、少なくとも1つのフッ素原子を有するシクロアルキル基、及び少なくとも1つのフッ素原子を有するアリール基が挙げられる。
これらアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基は、フッ素原子により置換されていてもよく、フッ素原子を含んだ他の置換基により置換されていてもよい。Rfが少なくとも1つのフッ素原子を有するシクロアルキル基又は少なくとも1つのフッ素原子を有するアリール基である場合、フッ素原子を含んだ他の置換基としては、例えば、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基が挙げられる。
また、これらアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基は、フッ素原子を含んでいない置換基によって更に置換されていてもよい。この置換基としては、例えば、先にCyについて説明したもののうち、フッ素原子を含んでいないものを挙げることができる。
Examples of the group containing a fluorine atom represented by Rf include an alkyl group having at least one fluorine atom, a cycloalkyl group having at least one fluorine atom, and an aryl group having at least one fluorine atom. .
These alkyl group, cycloalkyl group and aryl group may be substituted with a fluorine atom, or may be substituted with another substituent containing a fluorine atom. When Rf is a cycloalkyl group having at least one fluorine atom or an aryl group having at least one fluorine atom, other substituents containing a fluorine atom include, for example, alkyl substituted with at least one fluorine atom. Groups.
Further, these alkyl group, cycloalkyl group and aryl group may be further substituted with a substituent not containing a fluorine atom. As this substituent, the thing which does not contain a fluorine atom among what was demonstrated about Cy previously can be mentioned, for example.

Rfにより表される少なくとも1つのフッ素原子を有するアルキル基としては、例えば、Xfにより表される少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基として先に説明したのと同様のものが挙げられる。Rfにより表される少なくとも1つのフッ素原子を有するシクロアルキル基としては、例えば、パーフルオロシクロペンチル基、及びパーフルオロシクロヘキシル基が挙げられる。Rfにより表される少なくとも1つのフッ素原子を有するアリール基としては、例えば、パーフルオロフェニル基が挙げられる。   Examples of the alkyl group having at least one fluorine atom represented by Rf include those described above as the alkyl group substituted with at least one fluorine atom represented by Xf. Examples of the cycloalkyl group having at least one fluorine atom represented by Rf include a perfluorocyclopentyl group and a perfluorocyclohexyl group. Examples of the aryl group having at least one fluorine atom represented by Rf include a perfluorophenyl group.

Rfは、下記一般式(LD2I)における対応した基であることが更に好ましい。即ち、一般式(LD2)により表される酸は、下記一般式(LD2I)により表されることが更に好ましい。活性光線又は放射線の照射により、下記一般式(LD2I)により表される酸を発生する酸発生剤を用いると、酸の拡散性がさらに低くなり、例えば、露光ラチチュードをさらに向上させることが可能となる。

Figure 2011186091
Rf is more preferably a corresponding group in the following general formula (LD2I). That is, the acid represented by the general formula (LD2) is more preferably represented by the following general formula (LD2I). When an acid generator that generates an acid represented by the following general formula (LD2I) by irradiation with actinic rays or radiation is used, the acid diffusibility is further reduced, and for example, the exposure latitude can be further improved. Become.
Figure 2011186091

一般式(LD2I)中、Xf、R、R、L、Cy、Rf、x、y及びzは、一般式(LD)及び(LD2)における各々と同義である。 In general formula (LD2I), Xf, R 1 , R 2 , L, Cy, Rf, x, y, and z have the same meanings as in general formulas (LD) and (LD2).

以下に、一般式(LD)により表される部分構造を有する酸の具体例を示す。

Figure 2011186091
Specific examples of the acid having a partial structure represented by the general formula (LD) are shown below.
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

Figure 2011186091
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Figure 2011186091
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

このような酸発生剤としては、例えば、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 of such an acid generator 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を用いることができる。   Moreover, the group which generate | occur | produces an acid by irradiation of these actinic rays or radiation, or the compound which introduce | transduced the compound into the principal chain or side chain of the polymer can be used.

酸発生剤は、典型的には、上記一般式(LD)により表される部分構造を備えたアニオンを含んでいる。
上記一般式(LD)により表される部分構造を備えたアニオンは、典型的には、非求核性アニオンである。非求核性アニオンとは、求核反応を起こす能力が著しく低いアニオンであり、分子内求核反応による経時分解を抑制することができるアニオンである。このようなアニオンを含んだ酸発生剤を用いると、レジストの経時安定性が更に向上する。
The acid generator typically contains an anion having a partial structure represented by the general formula (LD).
An anion having a partial structure represented by the general formula (LD) is typically a non-nucleophilic anion. A non-nucleophilic anion is an anion that has an extremely low ability to cause a nucleophilic reaction, and is an anion that can suppress degradation over time due to an intramolecular nucleophilic reaction. When an acid generator containing such an anion is used, the temporal stability of the resist is further improved.

上記一般式(LD)により表される部分構造を備えたアニオンとしては、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、及びトリス(アルキルスルホニル)メチルアニオンが挙げられる。   Examples of the anion having a partial structure represented by the general formula (LD) include a sulfonate anion, a carboxylate anion, a sulfonylimide anion, a bis (alkylsulfonyl) imide anion, and a tris (alkylsulfonyl) methyl anion. Can be mentioned.

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

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

脂肪族スルホン酸アニオンにおける脂肪族部位は、アルキル基であってもシクロアルキル基であってもよく、好ましくは炭素数1〜30のアルキル基及び炭素数3〜30のシクロアルキル基、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基、ボル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, bornyl 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), carboxy 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), aryl An oxysulfonyl group (preferably having 6 to 20 carbon atoms), an alkylaryloxysulfonyl group (preferably having 7 to 20 carbon atoms), a cycloalkylaryloxysulfonyl group (preferably having 10 to 20 carbon atoms), an alkyloxyalkyloxy group ( Preferable examples include 5 to 20 carbon atoms, a cycloalkylalkyloxyalkyloxy group (preferably 8 to 20 carbon atoms), and the like. About the aryl group and ring structure which each group has, an alkyl group (preferably C1-C15) can further be mentioned as a substituent.

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

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

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

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

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

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

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

上記一般式(LD)により表される部分構造を備えたアニオンとしては、スルホン酸のα位がフッ素原子で置換された脂肪族スルホン酸アニオン、フッ素原子又はフッ素原子を有する基で置換された芳香族スルホン酸アニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンが好ましい。非求核性アニオンとして、より好ましくは炭素数4〜8のパーフロロ脂肪族スルホン酸アニオン、フッ素原子を有するベンゼンスルホン酸アニオン、更により好ましくはノナフロロブタンスルホン酸アニオン、パーフロロオクタンスルホン酸アニオン、ペンタフロロベンゼンスルホン酸アニオン、3,5−ビス(トリフロロメチル)ベンゼンスルホン酸アニオンである。   Examples of the anion having a partial structure represented by the general formula (LD) include an aliphatic sulfonate anion in which the α-position of the sulfonic acid is substituted with a fluorine atom, a fragrance substituted with a fluorine atom or a group having a fluorine atom. Preferred are an aromatic sulfonate anion, a bis (alkylsulfonyl) imide anion in which an alkyl group is substituted with a fluorine atom, and a tris (alkylsulfonyl) methide anion in which an alkyl group is substituted with a fluorine atom. The non-nucleophilic anion is more preferably a perfluoroaliphatic sulfonic acid anion having 4 to 8 carbon atoms, a benzenesulfonic acid anion having a fluorine atom, still more preferably a nonafluorobutanesulfonic acid anion, a perfluorooctanesulfonic acid anion, It is a pentafluorobenzenesulfonic acid anion and 3,5-bis (trifluoromethyl) benzenesulfonic acid anion.

酸発生剤は、上記一般式(LD1)、(LD2)又は(LD2I)により表される酸から水素原子を除いてなるアニオンを含んでいることが好ましい。即ち、酸発生剤は、下記一般式(LD1−A)、(LD2−A)又は(LD2I−A)により表されるアニオンを含んでいることが好ましい。

Figure 2011186091
The acid generator preferably contains an anion formed by removing a hydrogen atom from the acid represented by the general formula (LD1), (LD2) or (LD2I). That is, the acid generator preferably contains an anion represented by the following general formula (LD1-A), (LD2-A) or (LD2I-A).
Figure 2011186091

一般式(LD1−A)中、Xf、R、R、L、Cy、x、y及びzは、一般式(LD)及び(LD1)における各々と同義である。

Figure 2011186091
In general formula (LD1-A), Xf, R 1 , R 2 , L, Cy, x, y, and z have the same meanings as in general formulas (LD) and (LD1).
Figure 2011186091

一般式(LD2−A)中、Xf、R、R、L、Cy、Rf、x、y及びzは、一般式(LD2)における各々と同義である。

Figure 2011186091
In General Formula (LD2-A), Xf, R 1 , R 2 , L, Cy, Rf, x, y, and z have the same meanings as those in General Formula (LD2).
Figure 2011186091

一般式(LD2I−A)中、Xf、R、R、L、Cy、x、y及びzは、一般式(LD2I)における各々と同義である。 In General Formula (LD2I-A), Xf, R 1 , R 2 , L, Cy, x, y, and z have the same meanings as those in General Formula (LD2I).

酸発生剤は、下記一般式(ZI)又は(ZII)により表される化合物であることが好ましい。

Figure 2011186091
The acid generator is preferably a compound represented by the following general formula (ZI) or (ZII).
Figure 2011186091

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

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)及び(ZI−4)における対応する基を挙げることができる。
Examples of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 include a compound (ZI-1) described later.
), (ZI-2), (ZI-3) and (ZI-4).

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1つが、一般式(ZI)で表されるもうひとつの化合物のR201〜R203の少なくとも一つと結合した構造を有する化合物であってもよい。
In addition, the compound which has two or more structures represented by general formula (ZI) may be sufficient. For example, the general formula at least one of R 201 to R 203 of a compound represented by (ZI), the structures attached to at least one 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)、(ZI−3)及び(ZI−4)を挙げることができる。   More preferred (ZI) components include compounds (ZI-1), (ZI-2), (ZI-3) and (ZI-4) described below.

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

アリールスルホニウム化合物は、R201〜R203の全てがアリール基でもよいし、R201
〜R203の一部がアリール基で、残りがアルキル基又はシクロアルキル基でもよい。
In the arylsulfonium compound, all of R 201 to R 203 may be an aryl group, or R 201
Some of to R 203 is an aryl group and the remainder may be 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。複素環構造をとしては、例えば、ピロール、フラン、チオフェン、インドール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン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 heterocyclic structure include pyrrole, furan, thiophene, indole, benzofuran, 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。   Next, the compound (ZI-2) will be described.

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。 Compound (ZI-2) is a compound in which R 201 to R 203 in formula (ZI) each independently represents an organic group having no aromatic ring. Here, the aromatic ring includes an aromatic ring containing a hetero atom.

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

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

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

2−オキソアルキル基は、直鎖又は分岐のいずれであってもよく、好ましくは、上記のアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。   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.

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-oxocycloalkyl group is preferably a group having> C═O at the 2-position of the cycloalkyl group.

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

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

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

Figure 2011186091
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 2011186091

一般式(ZI−3)に於いて、
1c〜R5cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子又はフェニルチオ基を表す。
6c及びR7cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基又はアリール基を表す。
x及びRyは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、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アルキル基、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。R1c〜R5c中のいずれか2つ以上、R6cとR7c、及びRxとRyが結合して形成する基としては、ブチレン基、ペンチレン基等を挙げることができる。
Zc-は、一般式(ZI)に於けるZ-と同義である。
In general formula (ZI-3),
R 1c to R 5c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a halogen atom or a phenylthio group.
R 6c and R 7c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group or an aryl group.
R x and R y each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, a 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, an alkoxycarbonylalkyl group, 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. Examples of the group formed by combining any two or more of R 1c to R 5c , R 6c and R 7c , and R x and R y include a butylene group and a pentylene group.
Zc - is in the general formula (ZI) Z - synonymous.

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

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

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

6c及びR7cとしてのアリール基としては、好ましくは炭素数5〜15であり、例えば、フェニル基、ナフチル基を挙げることができる。 The aryl group as R 6c and R 7c preferably has 5 to 15 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group and a naphthyl group.

6cとR7cとが結合して環を形成する場合に、R6cとR7cとが結合して形成する基としては、炭素数2〜10のアルキレン基が好ましく、例えば、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基などを挙げることができる。また、R6cとR7cとが結合して形成する環は、環内に酸素原子等のヘテロ原子を有していてもよい。 When R 6c and R 7c are combined to form a ring, the group formed by combining R 6c and R 7c is preferably an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, such as ethylene group, propylene Group, butylene group, pentylene group, hexylene group and the like. The ring formed by combining R 6c and R 7c may have a hetero atom such as an oxygen atom in the ring.

x及びRyとしてのアルキル基及びシクロアルキル基は、R1c〜R7cおけると同様のアルキル基及びシクロアルキル基を挙げることができる。 Examples of the alkyl group and cycloalkyl group as R x and R y include the same alkyl group and cycloalkyl group as in R 1c to R 7c .

2−オキソアルキル基及び2−オキソシクロアルキル基は、R1c〜R7cとしてのアルキル基及びシクロアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
アルコキシカルボニルアルキル基におけるアルコキシ基については、R1c〜R5cおけると同様のアルコキシ基を挙げることができ、アルキル基については、例えば、炭素数1〜12のアルキル基、好ましくは、炭素数1〜5の直鎖(例えば、メチル基、エチル基を挙げることができる。
Examples of the 2-oxoalkyl group and 2-oxocycloalkyl group include a group having> C═O at the 2-position of the alkyl group or cycloalkyl group as R 1c to R 7c .
Examples of the alkoxy group in the alkoxycarbonylalkyl group include the same alkoxy groups as in R 1c to R 5c , and examples of the alkyl group include an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, preferably 1 to 1 carbon atom. 5 straight chain (for example, methyl group and ethyl group).

アリル基としては、特に制限は無いが、無置換若しくは単環又は多環のシクロアルキル基で置換されたアリル基であることが好ましい。   The allyl group is not particularly limited, but is preferably an allyl group which is unsubstituted or substituted with a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group.

ビニル基としては特に制限は無いが、無置換若しくは単環又は多環のシクロアルキル基で置換されたビニル基であることが好ましい。   Although there is no restriction | limiting in particular as a vinyl group, It is preferable that it is a vinyl group substituted by the unsubstituted or monocyclic or polycyclic cycloalkyl group.

x及びRyが互いに結合して形成してもよい環構造としては、2価のRx及びRy(例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等)が一般式(ZI−3)中の硫黄原子と共に形成する5員又は6員の環、特に好ましくは5員の環(即ち、テトラヒドロチオフェン環)が挙げられる。 As the ring structure that R x and R y may be bonded to each other, divalent R x and R y (for example, a methylene group, an ethylene group, a propylene group, and the like) are represented by the general formula (ZI-3). A 5-membered or 6-membered ring formed with a sulfur atom, particularly preferably a 5-membered ring (that is, a tetrahydrothiophene ring).

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

化合物(ZI−3)のカチオン部分の具体例を以下に挙げる。

Figure 2011186091
Specific examples of the cation moiety of compound (ZI-3) are shown below.
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

化合物(ZI−4)は、下記一般式(ZI−4)により表される化合物である。

Figure 2011186091
The compound (ZI-4) is a compound represented by the following general formula (ZI-4).
Figure 2011186091

一般式(ZI−4)中、
13は水素原子、フッ素原子、水酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、または単環もしくは多環のシクロアルキル骨格を有する基を表す。これらの基は置換基を有してもよい。
14は複数存在する場合は各々独立して、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルキルスルホニル基、シクロアルキルスルホニル基、または単環もしくは多環のシクロアルキル骨格を有する基を表す。これらの基は置換基を有してもよい。
15は各々独立して、アルキル基、シクロアルキル基又はナフチル基を表す。2個のR15が互いに結合して環を形成してもよい。これらの基は置換基を有してもよい。
lは0〜2の整数を表す。
rは0〜8の整数を表す。
-は、一般式(ZI)に於けるZ-と同義である。
In general formula (ZI-4),
R 13 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, or a group having a monocyclic or polycyclic cycloalkyl skeleton. These groups may have a substituent.
When there are a plurality of R 14 s, each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkylsulfonyl group, a cycloalkylsulfonyl group, or a monocyclic or polycyclic cycloalkyl skeleton. Represents a group having These groups may have a substituent.
R 15 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group or a naphthyl group. Two R 15 may be bonded to each other to form a ring. These groups may have a substituent.
l represents an integer of 0-2.
r represents an integer of 0 to 8.
Z - is, in the general formula (ZI) Z - synonymous.

一般式(ZI−4)において、R13、R14及びR15のアルキル基としては、直鎖状若しくは分岐状であり、炭素原子数1〜10のものが好ましく、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、n−ノニル基、n−デシル基等を挙げることができる。これらのアルキル基のうち、メチル基、エチル基、n−ブチル基、t−ブチル基等が好ましい。 In the general formula (ZI-4), the alkyl group of R 13 , R 14 and R 15 is linear or branched and preferably has 1 to 10 carbon atoms, and is preferably a methyl group, an ethyl group, n -Propyl group, i-propyl group, n-butyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylpropyl group, t-butyl group, n-pentyl group, neopentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n -An octyl group, 2-ethylhexyl group, n-nonyl group, n-decyl group etc. can be mentioned. Of these alkyl groups, a methyl group, an ethyl group, an n-butyl group, a t-butyl group, and the like are preferable.

13、R14及びR15のシクロアルキル基としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロへプチル、シクロオクチル、シクロドデカニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロオクタジエニル、ノルボルニル、トリシクロデカニル、テトラシクロデカニル、アダマンチル等があげられ、特にシクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチルが好ましい。 Examples of the cycloalkyl group represented by R 13 , R 14 and R 15 include cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, cyclododecanyl, cyclopentenyl, cyclohexenyl, cyclooctadienyl, norbornyl, tricyclo Examples include decanyl, tetracyclodecanyl, adamantyl and the like, and cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl and cyclooctyl are particularly preferable.

13及びR14のアルコキシ基としては、直鎖状若しくは分岐状であり、炭素原子数1〜10のものが好ましく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、2−メチルプロポキシ基、1−メチルプロポキシ基、t−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、n−ノニルオキシ基、n−デシルオキシ基等を挙げることができる。これらのアルコキシ基のうち、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、n−ブトキシ基等が好ましい。 The alkoxy group of R 13 and R 14 is linear or branched and preferably has 1 to 10 carbon atoms, such as methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, i-propoxy group, n -Butoxy group, 2-methylpropoxy group, 1-methylpropoxy group, t-butoxy group, n-pentyloxy group, neopentyloxy group, n-hexyloxy group, n-heptyloxy group, n-octyloxy group, 2-ethylhexyloxy group, n-nonyloxy group, n-decyloxy group and the like can be mentioned. Of these alkoxy groups, a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an n-butoxy group, and the like are preferable.

13及びR14のアルコキシカルボニル基としては、直鎖状若しくは分岐状であり、炭素原子数2〜11のものが好ましく、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−プロポキシカルボニル基、i−プロポキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基、2−メチルプロポキシカルボニル基、1−メチルプロポキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基、n−ペンチルオキシカルボニル基、ネオペンチルオキシカルボニル基、n−ヘキシルオキシカルボニル基、n−ヘプチルオキシカルボニル基、n−オクチルオキシカルボニル基、2−エチルヘキシルオキシカルボニル基、n−ノニルオキシカルボニル基、n−デシルオキシカルボニル基等を挙げることができる。これらのアルコキシカルボニル基のうち、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基等が好ましい。 The alkoxycarbonyl group for R 13 and R 14 is linear or branched and preferably has 2 to 11 carbon atoms, such as a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, an n-propoxycarbonyl group, i- Propoxycarbonyl group, n-butoxycarbonyl group, 2-methylpropoxycarbonyl group, 1-methylpropoxycarbonyl group, t-butoxycarbonyl group, n-pentyloxycarbonyl group, neopentyloxycarbonyl group, n-hexyloxycarbonyl group, Examples include n-heptyloxycarbonyl group, n-octyloxycarbonyl group, 2-ethylhexyloxycarbonyl group, n-nonyloxycarbonyl group, n-decyloxycarbonyl group and the like. Of these alkoxycarbonyl groups, a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, an n-butoxycarbonyl group, and the like are preferable.

13及びR14の単環もしくは多環のシクロアルキル骨格を有する基としては、例えば、単環もしくは多環のシクロアルキルオキシ基、及び、単環もしくは多環のシクロアルキル基を有するアルコキシ基が挙げられる。これら基は、置換基を更に有していてもよい。 Examples of the group having a monocyclic or polycyclic cycloalkyl skeleton of R 13 and R 14 include a monocyclic or polycyclic cycloalkyloxy group and an alkoxy group having a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group. Can be mentioned. These groups may further have a substituent.

13及びR14の単環若しくは多環のシクロアルキルオキシ基としては、総炭素数が7以上であることが好ましく、総炭素数が7以上15以下であることがより好ましく、また、単環のシクロアルキル骨格を有することが好ましい。総炭素数7以上の単環のシクロアルキルオキシ基とは、シクロプロピルオキシ基、シクロブチルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シクロプチルオキシ基、シクロオクチルオキシ基、シクロドデカニルオキシ基等のシクロアルキルオキシ基に、任意にメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ドデシル基、2−エチルヘキシル基、イソプロピル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、iso−アミル基等のアルキル基、水酸基、ハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素)、ニトロ基、シアノ基、アミド基、スルホンアミド基、メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、プロポキシ基、ヒドロキシプロポキシ基、ブトキシ基等のアルコキシ基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基、ホルミル基、アセチル基、ベンゾイル基等のアシル基、アセトキシ基、ブチリルオキシ基等のアシロキシ基、カルボキシ基等の置換基を有する単環のシクロアルキルオキシ基であって、該シクロアルキル基上の任意の置換基と合わせた総炭素数が7以上のものを表す。 The monocyclic or polycyclic cycloalkyloxy group for R 13 and R 14 preferably has a total carbon number of 7 or more, more preferably a total carbon number of 7 or more and 15 or less, It is preferable to have a cycloalkyl skeleton. The monocyclic cycloalkyloxy group having 7 or more carbon atoms is cyclopropyloxy group, cyclobutyloxy group, cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group, cycloptyloxy group, cyclooctyloxy group, cyclododecanyloxy group, etc. Optionally substituted with methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, dodecyl, 2-ethylhexyl, isopropyl, sec-butyl, t -Alkyl group such as butyl group, iso-amyl group, hydroxyl group, halogen atom (fluorine, chlorine, bromine, iodine), nitro group, cyano group, amide group, sulfonamido group, methoxy group, ethoxy group, hydroxyethoxy group, Alkoxy groups such as propoxy group, hydroxypropoxy group, butoxy group, methoxy group Monocyclic cycloalkyloxy groups having substituents such as alkoxycarbonyl groups such as rubonyl groups, ethoxycarbonyl groups, acyl groups such as formyl groups, acetyl groups and benzoyl groups, acyloxy groups such as acetoxy groups and butyryloxy groups, and carboxy groups And the total number of carbon atoms combined with an arbitrary substituent on the cycloalkyl group is 7 or more.

また、総炭素数が7以上の多環のシクロアルキルオキシ基としては、ノルボルニルオキシ基、トリシクロデカニルオキシ基、テトラシクロデカニルオキシ基、アダマンタンチルオキシ基等が挙げられる。   Examples of the polycyclic cycloalkyloxy group having a total carbon number of 7 or more include a norbornyloxy group, a tricyclodecanyloxy group, a tetracyclodecanyloxy group, an adamantantyloxy group, and the like.

13及びR14の単環若しくは多環のシクロアルキル骨格を有するアルコキシ基としては、総炭素数が7以上であることが好ましく、総炭素数が7以上15以下であることがより好ましく、また、単環のシクロアルキル骨格を有するアルコキシ基であることが好ましい。総炭素数7以上の、単環のシクロアルキル骨格を有するアルコキシ基とは、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、ヘプトキシ、オクチルオキシ、ドデシルオキシ、2−エチルヘキシルオキシ、イソプロポキシ、sec-ブトキシ、t-ブトキシ、iso−アミルオキシ等のアルコキシ基に上述の置換基を有していてもよい単環シクロアルキル基が置換したものであり、置換基も含めた総炭素数が7以上のものを表す。たとえば、シクロヘキシルメトキシ基、シクロペンチルエトキシ基、シクロヘキシルエトキシ基等が挙げられ、シクロヘキシルメトキシ基が好ましい。 The alkoxy group having a monocyclic or polycyclic cycloalkyl skeleton of R 13 and R 14 preferably has a total carbon number of 7 or more, more preferably a total carbon number of 7 or more and 15 or less, An alkoxy group having a monocyclic cycloalkyl skeleton is preferable. The alkoxy group having a total of 7 or more carbon atoms and having a monocyclic cycloalkyl skeleton is methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, pentyloxy, hexyloxy, heptoxy, octyloxy, dodecyloxy, 2-ethylhexyloxy, isopropoxy, A monocyclic cycloalkyl group that may have the above-mentioned substituents is substituted on an alkoxy group such as sec-butoxy, t-butoxy, iso-amyloxy, etc., and the total carbon number including the substituents is 7 or more Represents things. Examples thereof include a cyclohexylmethoxy group, a cyclopentylethoxy group, a cyclohexylethoxy group, and the like, and a cyclohexylmethoxy group is preferable.

また、総炭素数が7以上の多環のシクロアルキル骨格を有するアルコキシ基としては、ノルボルニルメトキシ基、ノルボルニルエトキシ基、トリシクロデカニルメトキシ基、トリシクロデカニルエトキシ基、テトラシクロデカニルメトキシ基、テトラシクロデカニルエトキシ基、アダマンタンチルメトキシ基、アダマンタンチルエトキシ基等が挙げられ、ノルボルニルメトキシ基、ノルボルニルエトキシ基等が好ましい。   Examples of the alkoxy group having a polycyclic cycloalkyl skeleton having 7 or more carbon atoms include norbornyl methoxy group, norbornyl ethoxy group, tricyclodecanyl methoxy group, tricyclodecanyl ethoxy group, tetracyclo A decanyl methoxy group, a tetracyclodecanyl ethoxy group, an adamantane methoxy group, an adamantane ethoxy group, etc. are mentioned, and a norbornyl methoxy group, a norbornyl ethoxy group, etc. are preferable.

14のアルキルカルボニル基のアルキル基としては、上述したR13〜R15としてのアルキル基と同様の具体例が挙げられる。 The alkyl group of the alkyl group of R 14, include the same specific examples as the alkyl group as R 13 to R 15 described above.

14のアルキルスルホニル基およびシクロアルキルスルホニル基としては、直鎖状、分岐状、環状であり、炭素原子数1〜10のものが好ましく、例えば、メタンスルホニル基、エタンスルホニル基、n−プロパンスルホニル基、n−ブタンスルホニル基、tert−ブタンスルホニル基、n−ペンタンスルホニル基、ネオペンタンスルホニル基、n−ヘキサンスルホニル基、n−ヘプタンスルホニル基、n−オクタンスルホニル基、2−エチルヘキサンスルホニル基n−ノナンスルホニル基、n−デカンスルホニル基、シクロペンタンスルホニル基、シクロヘキサンスルホニル基等を挙げることができる。これらのアルキルスルホニル基及びシクロアルキルスルホニル基のうちメタンスルホニル基、エタンスルホニル基、n−プロパンスルホニル基、n−ブタンスルホニル基、シクロペンタンスルホニル基、シクロヘキサンスルホニル基等が好ましい。 The alkylsulfonyl group and cycloalkylsulfonyl group of R 14 are linear, branched, or cyclic, and preferably those having 1 to 10 carbon atoms, such as methanesulfonyl group, ethanesulfonyl group, n-propanesulfonyl. Group, n-butanesulfonyl group, tert-butanesulfonyl group, n-pentanesulfonyl group, neopentanesulfonyl group, n-hexanesulfonyl group, n-heptanesulfonyl group, n-octanesulfonyl group, 2-ethylhexanesulfonyl group n -Nonanesulfonyl group, n-decanesulfonyl group, cyclopentanesulfonyl group, cyclohexanesulfonyl group, etc. can be mentioned. Of these alkylsulfonyl groups and cycloalkylsulfonyl groups, a methanesulfonyl group, an ethanesulfonyl group, an n-propanesulfonyl group, an n-butanesulfonyl group, a cyclopentanesulfonyl group, a cyclohexanesulfonyl group, and the like are preferable.

上記各基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子)、ヒドロキシル基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基等を挙げることができる。   Examples of the substituent that each of the above groups may have include a halogen atom (for example, a fluorine atom), a hydroxyl group, a carboxy group, a cyano group, a nitro group, an alkoxy group, an alkoxyalkyl group, an alkoxycarbonyl group, and alkoxycarbonyloxy. Groups and the like.

前記アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、2−メチルプロポキシ基、1−メチルプロポキシ基、t−ブトキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等の炭素原子数1〜20の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコキシ基等を挙げることができる。   Examples of the alkoxy group include methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, i-propoxy group, n-butoxy group, 2-methylpropoxy group, 1-methylpropoxy group, t-butoxy group, cyclopentyloxy group, Examples thereof include a linear, branched or cyclic alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms such as a cyclohexyloxy group.

前記アルコキシアルキル基としては、例えば、メトキシメチル基、エトキシメチル基、1−メトキシエチル基、2−メトキシエチル基、1−エトキシエチル基、2−エトキシエチル基等の炭素原子数2〜21の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコキシアルキル基等を挙げることができる。   Examples of the alkoxyalkyl group include straight chain having 2 to 21 carbon atoms such as methoxymethyl group, ethoxymethyl group, 1-methoxyethyl group, 2-methoxyethyl group, 1-ethoxyethyl group, and 2-ethoxyethyl group. Examples thereof include a chain, branched or cyclic alkoxyalkyl group.

前記アルコキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−プロポキシカルボニル基、i−プロポキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基、2−メチルプロポキシカルボニル基、1−メチルプロポキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基、シクロペンチルオキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシカルボニル等の炭素原子数2〜21の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコキシカルボニル基等を挙げることができる。   Examples of the alkoxycarbonyl group include methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, n-propoxycarbonyl group, i-propoxycarbonyl group, n-butoxycarbonyl group, 2-methylpropoxycarbonyl group, 1-methylpropoxycarbonyl group, t Examples thereof include linear, branched or cyclic alkoxycarbonyl groups having 2 to 21 carbon atoms such as butoxycarbonyl group, cyclopentyloxycarbonyl group, cyclohexyloxycarbonyl and the like.

前記アルコキシカルボニルオキシ基としては、例えば、メトキシカルボニルオキシ基、エトキシカルボニルオキシ基、n−プロポキシカルボニルオキシ基、i−プロポキシカルボニルオキシ基、n−ブトキシカルボニルオキシ基、t−ブトキシカルボニルオキシ基、シクロペンチルオキシカルボニルオキシ基、シクロヘキシルオキシカルボニルオキシ等の炭素原子数2〜21の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコキシカルボニルオキシ基等を挙げることができる。   Examples of the alkoxycarbonyloxy group include a methoxycarbonyloxy group, an ethoxycarbonyloxy group, an n-propoxycarbonyloxy group, an i-propoxycarbonyloxy group, an n-butoxycarbonyloxy group, a t-butoxycarbonyloxy group, and a cyclopentyloxy group. Examples thereof include linear, branched or cyclic alkoxycarbonyloxy groups having 2 to 21 carbon atoms such as carbonyloxy group and cyclohexyloxycarbonyloxy.

2個のR15が互いに結合して形成してもよい環構造としては、2個の2価のR15が一般式(ZI−4)中の硫黄原子と共に形成する5員又は6員の環、特に好ましくは5員の環(即ち、テトラヒドロチオフェン環)が挙げられ、アリール基またはシクロアルキル基と縮環していてもよい。この2価のR15は置換基を有してもよく、置換基としては、例えば、ヒドロキシル基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アルコキアルキル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基等を挙げることができる。一般式(ZI−4)におけるR15としては、メチル基、エチル基、ナフチル基、2個のR15が互いに結合して硫黄原子と共にテトラヒドロチオフェン環構造を形成する2価の基等が好ましい。 The ring structure which two R 15 may combine with each other is a 5-membered or 6-membered ring formed by two divalent R 15 together with the sulfur atom in the general formula (ZI-4). Particularly preferred is a 5-membered ring (that is, a tetrahydrothiophene ring), which may be condensed with an aryl group or a cycloalkyl group. The divalent R 15 may have a substituent. Examples of the substituent include a hydroxyl group, a carboxy group, a cyano group, a nitro group, an alkoxy group, an alkoxyalkyl group, an alkoxycarbonyl group, an alkoxycarbonyloxy group, and the like. Groups and the like. R 15 in the general formula (ZI-4) is preferably a methyl group, an ethyl group, a naphthyl group, a divalent group in which two R 15s are bonded to each other to form a tetrahydrothiophene ring structure together with a sulfur atom.

13及びR14が有し得る置換基としては、水酸基、アルコキシ基、またはアルコキシカルボニル基、ハロゲン原子(特に、フッ素原子)が好ましい。 The substituent that R 13 and R 14 may have is preferably a hydroxyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, or a halogen atom (particularly a fluorine atom).

lとしては、0または1が好ましく、1がより好ましい。
rとしては、0〜2が好ましい。
l is preferably 0 or 1, and more preferably 1.
As r, 0-2 are preferable.

以下に、化合物(ZI−4)のカチオン部分の具体例を挙げる。

Figure 2011186091
Specific examples of the cation moiety of compound (ZI-4) are given below.
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

次に、上記一般式(ZII)について説明する。
一般式(ZII)中、R204及びR205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, the general formula (ZII) will be described.
In formula (ZII), R 204 and R 205 each independently represents an aryl group, an alkyl group or a cycloalkyl group.

204及びR205のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。R204〜R207のアリール基は、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等を有する複素環構造を有するアリール基であってもよい。複素環構造を有するアリール基としては、例えば、ピロール残基(ピロールから水素原子が1個失われることによって形成される基)、フラン残基(フランから水素原子が1個失われることによって形成される基)、チオフェン残基(チオフェンから水素原子が1個失われることによって形成される基)、インドール残基(インドールから水素原子が1個失われることによって形成される基)、ベンゾフラン残基(ベンゾフランから水素原子が1個失われることによって形成される基)、ベンゾチオフェン残基(ベンゾチオフェンから水素原子が1個失われることによって形成される基)等を挙げることができる。 The aryl group for R 204 and R 205 is preferably a phenyl group or a naphthyl group, more preferably a phenyl group. Aryl group R 204 to R 207 represents an oxygen atom, a nitrogen atom, may be an aryl group having a heterocyclic structure having a sulfur atom and the like. Examples of the aryl group having a heterocyclic structure include a pyrrole residue (a group formed by losing one hydrogen atom from pyrrole) and a furan residue (a group formed by losing one hydrogen atom from furan). Groups), thiophene residues (groups formed by the loss of one hydrogen atom from thiophene), indole residues (groups formed by the loss of one hydrogen atom from indole), benzofuran residues ( A group formed by losing one hydrogen atom from benzofuran), a benzothiophene residue (a group formed by losing one hydrogen atom from benzothiophene), and the like.

204及びR205におけるアルキル基及びシクロアルキル基としては、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)、炭素数3〜10のシクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基)を挙げることができる。 The alkyl group and cycloalkyl group in R 204 and R 205, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (e.g., methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group), carbon Examples thereof include cycloalkyl groups of several 3 to 10 (cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group).

204及びR205のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は、置換基を有していてもよい。R204及びR205のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜15)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基等を挙げることができる。
-は、一般式(ZI)に於けるZ-と同義である。
Aryl groups R 204 and R 205, an alkyl group, a cycloalkyl group may have a substituent. Aryl groups R 204 and R 205, an alkyl group, the cycloalkyl group substituent which may be possessed by, for example, an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (for example, 3 to 15 carbon atoms ), An aryl group (for example, having 6 to 15 carbon atoms), an alkoxy group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, and a phenylthio group.
Z - is, in the general formula (ZI) Z - synonymous.

酸発生剤は、下記一般式(ZIII)により表される化合物であってもよい。

Figure 2011186091
The acid generator may be a compound represented by the following general formula (ZIII).
Figure 2011186091

一般式(ZIII)中、R206及び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。R206及びR207の少なくとも一方は、上記一般式(LD)により表される部分構造を備えている。 In General Formula (ZIII), R 206 and R 207 each independently represent an aryl group, an alkyl group, or a cycloalkyl group. At least one of R 206 and R 207 has a partial structure represented by the above general formula (LD).

206及びR207のアリール基、アルキル基及びシクロアルキル基としては、上記一般式(LD)により表される部分構造を備えていることを除いては、先に一般式(ZII)におけるR204及びR205について説明したのと同様のものが挙げられる。 The aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 206 and R 207 are the same as R 204 in the general formula (ZII), except that the partial structure represented by the general formula (LD) is provided. And R 205 are the same as those described above.

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 2011186091
Examples of the acid generator further include compounds represented by the following general formulas (ZIV), (ZV), and (ZVI).
Figure 2011186091

一般式(ZIV)中、Ar3及びAr4は、各々独立に、アリール基を表す。Ar3及びAr4の少なくとも一方は、上記一般式(LD)により表される部分構造を備えている。 In general formula (ZIV), Ar 3 and Ar 4 each independently represents an aryl group. At least one of Ar 3 and Ar 4 has a partial structure represented by the general formula (LD).

一般式(ZV)中、R208は、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表し、上記一般式(LD)により表される部分構造を備えている。Aは、アルキレン基、アルケニレン基又はアリーレン基を表す。 In General Formula (ZV), R 208 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group, and has a partial structure represented by the above General Formula (LD). A represents an alkylene group, an alkenylene group or an arylene group.

一般式(ZVI)中、R208、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。R208、R209及びR210の少なくとも1つは、上記一般式(LD)により表される部分構造を備えている。 In general formula (ZVI), R 208 , R 209 and R 210 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group. At least one of R 208 , R 209 and R 210 has a partial structure represented by the general formula (LD).

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い。このような構成を採用すると、感度が更に向上する。   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. When such a configuration is adopted, the sensitivity is further improved.

酸発生剤の中で、特に好ましい例を以下に挙げる。

Figure 2011186091
Among acid generators, particularly preferred examples are given below.
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

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。
酸発生剤の含有量は、組成物の全固形分を基準として、0.1〜30質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜25質量%、更に好ましくは3〜20質量%、特に好ましくは3〜15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 is preferably 0.1 to 30% by mass, more preferably 0.5 to 25% by mass, still more preferably 3 to 20% by mass, particularly preferably based on the total solid content of the composition. Is 3 to 15% by mass.

また、酸発生剤が上記一般式(ZI−3)又は(ZI−4)により表される場合には、その含有量は、組成物の全固形分を基準として、5〜20質量%が好ましく、8〜20質量%がより好ましく、10〜20質量%が更に好ましく、10〜15質量%が特に好ましい。   When the acid generator is represented by the general formula (ZI-3) or (ZI-4), the content is preferably 5 to 20% by mass based on the total solid content of the composition. 8-20 mass% is more preferable, 10-20 mass% is still more preferable, and 10-15 mass% is especially preferable.

本発明に係るパターン形成方法に使用可能な組成物は、疎水性樹脂、溶剤、塩基性化合物、界面活性剤、カルボン酸オニウム塩、溶解阻止化合物、及び/又は、その他の添加剤を更に含んでいてもよい。   The composition that can be used in the pattern forming method according to the present invention further includes a hydrophobic resin, a solvent, a basic compound, a surfactant, a carboxylic acid onium salt, a dissolution inhibiting compound, and / or other additives. May be.

(疎水性樹脂)
本発明に係るパターン形成方法に使用可能な組成物は、疎水性樹脂を更に含んでいてもよい。疎水性樹脂を含有させることにより、感活性光線又は感放射線樹脂膜表層に疎水性樹脂が偏在化し、液浸媒体として水を使用した場合の液浸液に対する膜の後退接触角を向上させことが可能となる。これにより、膜の液浸液追随性を向上させることができる。
(Hydrophobic resin)
The composition that can be used in the pattern forming method according to the present invention may further contain a hydrophobic resin. By including the hydrophobic resin, the hydrophobic resin is unevenly distributed on the surface layer of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin film, and the receding contact angle of the film with respect to the immersion liquid can be improved when water is used as the immersion medium. It becomes possible. Thereby, the immersion liquid followability of a film | membrane can be improved.

ベーク後で露光前における膜の後退接触角は、温度23±3℃、湿度45±5%において60°〜90°が好ましく、より好ましくは65°以上、更に好ましくは70°以上、特に好ましくは75°以上である。
疎水性樹脂は前述のように界面に偏在するものであるが、界面活性剤とは異なり、必ずしも分子内に親水基を有する必要はなく、極性/非極性物質を均一に混合することに寄与しなくても良い。
The receding contact angle of the film after baking and before exposure is preferably 60 ° to 90 ° at a temperature of 23 ± 3 ° C. and a humidity of 45 ± 5%, more preferably 65 ° or more, still more preferably 70 ° or more, and particularly preferably. It is 75 ° or more.
The hydrophobic resin is unevenly distributed at the interface as described above, but unlike the surfactant, it does not necessarily have a hydrophilic group in the molecule and contributes to uniform mixing of polar / nonpolar substances. It is not necessary.

液浸露光工程に於いては、露光ヘッドが高速でウエ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、液浸液がウエハ上を動く必要があるので、動的な状態に於ける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感活性光線性または感放射線性樹脂組成物には求められる。   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. The contact angle of the immersion liquid with respect to the film in the film becomes important, and the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition is required to follow the high-speed scanning of the exposure head without leaving droplets.

疎水性樹脂(HR)は、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する樹脂であることが好ましい。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ことで、膜表面の疎水性(水追従性)が向上し、現像残渣(スカム)が低減する。
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。
The hydrophobic resin (HR) is preferably a resin having at least one of a fluorine atom and a silicon atom. 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. When the hydrophobic resin has at least one of a fluorine atom and a silicon atom, the hydrophobicity (water followability) of the film surface is improved and the development residue (scum) is reduced.
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.

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。   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.

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。   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.

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。   Examples of the aryl group having a fluorine atom include those in which at least one hydrogen atom of an aryl group such as a phenyl group or a naphthyl group is substituted with a fluorine atom, and may further have another substituent.

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

Figure 2011186091
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 2011186091

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.

フッ素原子を有する好適な繰り返し単位としては、以下に示すものが挙げられる。

Figure 2011186091
Suitable examples of the repeating unit having a fluorine atom include those shown below.
Figure 2011186091

式中、R10、R11は、各々独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜4の直鎖または分岐のアルキル基であり、置換基を有するアルキル基としては特にフッ素化アルキル基を挙げることができる)を表す。
〜Wは、各々独立に、少なくとも1つ以上のフッ素原子を含有する有機基を表す。具体的には上記一般式(F2)〜(F4)で表される基が挙げられる。
また、これら以外にも、フッ素原子を有する繰り返し単位として、下記に示すような単位を有していてもよい。

Figure 2011186091
In the formula, R 10 and R 11 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group (preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and particularly as an alkyl group having a substituent, Fluorinated alkyl group can be mentioned).
W 3 to W 6 each independently represents an organic group containing at least one fluorine atom. Specific examples include groups represented by the general formulas (F2) to (F4).
Moreover, you may have a unit as shown below as a repeating unit which has a fluorine atom besides these.
Figure 2011186091

式中、R〜Rは、各々独立に、水素原子、フッ素原子、またはアルキル基(好ましくは炭素数1〜4の直鎖または分岐のアルキル基であり、置換基を有するアルキル基としては特にフッ素化アルキル基を挙げることができる)を表す。 In the formula, R 4 to R 7 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group (preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and the alkyl group having a substituent is In particular, a fluorinated alkyl group can be mentioned).

ただし、R〜Rの少なくとも1つはフッ素原子を表す。RとRもしくはRとRは環を形成していてもよい。
は、少なくとも1つのフッ素原子を含有する有機基を表す。具体的には前記(F2)〜(F4)の原子団が挙げられる。
However, at least one of R 4 to R 7 represents a fluorine atom. R 4 and R 5 or R 6 and R 7 may form a ring.
W 2 represents an organic group containing at least one fluorine atom. Specific examples include the atomic groups (F2) to (F4).

Qは脂環式構造を表す。脂環式構造は置換基を有していてもよく、単環型でもよく、多環型でもよい。多環型の場合は有橋式であってもよい。単環型としては、炭素数3〜8のシクロアルキル基が好ましく、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロブチル基、シクロオクチル基等を挙げることができる。多環型としては、炭素数5以上のビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ構造等を有する基を挙げることができ、炭素数6〜20のシクロアルキル基が好ましく、例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基、ジシクロペンチル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデシル基等を挙げることができる。尚、シクロアルキル基中の炭素原子の一部が、酸素原子等のヘテロ原子によって置換されていてもよい。   Q represents an alicyclic structure. The alicyclic structure may have a substituent and may be monocyclic or polycyclic. In the case of a polycyclic type, a bridge type may be used. As the monocyclic type, a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms is preferable, and examples thereof include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclobutyl group, and a cyclooctyl group. Examples of the polycyclic type include groups having a bicyclo, tricyclo or tetracyclo structure having 5 or more carbon atoms, and a cycloalkyl group having 6 to 20 carbon atoms is preferable, for example, an adamantyl group, norbornyl group, dicyclopentyl group. , Tricyclodecanyl group, tetracyclododecyl group and the like. A part of carbon atoms in the cycloalkyl group may be substituted with a hetero atom such as an oxygen atom.

は、単結合、あるいは2価の連結基を示す。2価の連結基としては、置換又は無置換のアリーレン基、置換又は無置換のアルキレン基、置換又は無置換のシクロアルキレン基、−O−、−SO−、−CO−、−N(R)−(式中、Rは水素原子またはアルキル基を表す)、−NHSO−又はこれらの複数を組み合わせた2価の連結基を示す。
疎水性樹脂(HR)は、珪素原子を含有してもよい。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。
L 2 represents a single bond or a divalent linking group. Examples of the divalent linking group include a substituted or unsubstituted arylene group, a substituted or unsubstituted alkylene group, a substituted or unsubstituted cycloalkylene group, —O—, —SO 2 —, —CO—, —N (R )-(Wherein R represents a hydrogen atom or an alkyl group), —NHSO 2 — or a divalent linking group formed by combining a plurality of these.
The hydrophobic resin (HR) may contain a silicon atom. The partial structure having a silicon atom is preferably a resin having an alkylsilyl structure (preferably a trialkylsilyl group) or a cyclic siloxane structure.

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

Figure 2011186091
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 2011186091

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。nは、好ましくは、2〜4の整数である。
以下に、フッ素原子または珪素原子を含んだ繰り返し単位の具体例を示す。なお、具体例中、X1は、水素原子、−CH3、−F又は−CF3を表し、X2は、−F又は−CF3を表す。

Figure 2011186091
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. n is preferably an integer of 2 to 4.
Specific examples of the repeating unit containing a fluorine atom or a silicon atom are shown below. In specific examples, X 1 represents a hydrogen atom, —CH 3 , —F or —CF 3 , and X 2 represents —F or —CF 3 .
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

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

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

アルカリ可溶性基(x)を有する繰り返し単位としては、アクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位のような樹脂の主鎖に直接アルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位、あるいは連結基を介して樹脂の主鎖にアルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位などが挙げられ、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、疎水性樹脂中の全繰り返し単位に対し、1〜50mol%が好ましく、より好ましくは3〜35mol%、更に好ましくは5〜20mol%である。   The content of the repeating unit having an alkali-soluble group (x) is preferably from 1 to 50 mol%, more preferably from 3 to 35 mol%, still more preferably from 5 to 20 mol%, based on all repeating units in the hydrophobic resin. .

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。具体例中、RxはH、CH、CHOH、またはCFを表す。

Figure 2011186091
Specific examples of the repeating unit having an alkali-soluble group (x) are shown below. In specific examples, Rx represents H, CH 3 , CH 2 OH, or CF 3 .
Figure 2011186091

(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、疎水性樹脂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) that increases the solubility in an alkali developer is preferably 1 to 40 mol%, more preferably 3 to 30 mol%, based on all repeating units in the hydrophobic resin. Preferably it is 5-15 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、上述した酸分解性樹脂におけるラクトン構造を有する繰り返し単位と同様のもの(即ち、前述の一般式(1)又は一般式(AII’)の具体例として例示したもの)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 are the same as the repeating unit having a lactone structure in the acid-decomposable resin (that is, the above-described general formula (1) Or those exemplified as specific examples of the general formula (AII ′)).

このラクトン構造は、フッ素原子などの電子求引性基を有する原子団によって置換されていることが好ましい。こうすると、アルカリ現像液中での溶解度を更に向上させることができる。   This lactone structure is preferably substituted with an atomic group having an electron withdrawing group such as a fluorine atom. In this way, the solubility in an alkali developer can be further improved.

例えば、ラクトン構造が上記(LC1−1)〜(LC1−17)の何れかにより表される場合、n≧1であり且つRbの少なくとも1つがフッ素原子を含んでいることが好ましい。この場合、Rbは、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1〜8のアルキル基、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数4〜7のシクロアルキル基、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1〜8のアルコキシ基、又は少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1〜8のアルコキシカルボニル基であることが好ましく、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1〜8のアルコキシカルボニル基であることがより好ましい。 For example, when the lactone structure is represented by any of the above (LC1-1) to (LC1-17), it is preferable that n 2 ≧ 1 and at least one of Rb 2 includes a fluorine atom. In this case, Rb 2 is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom, a cycloalkyl group having 4 to 7 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom, or at least one fluorine atom. It is preferably a substituted alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, or an alkoxycarbonyl group having 1 to 8 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom, and has 1 to 1 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom. More preferably, it is an alkoxycarbonyl group of 8.

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、上述した酸分解性樹脂における酸分解性基を有する繰り返し単位と同様のものが挙げられる。   Examples of the repeating unit having a group (z) that is decomposed by the action of an acid in the hydrophobic resin (HR) are the same as the repeating unit having an acid-decomposable group in the acid-decomposable resin described above.

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、疎水性樹脂中の全繰り返し単位に対し、1〜80mol%が好ましく、より好ましくは10〜80mol%、更に好ましくは20〜60mol%である。
疎水性樹脂(HR)は、更に、下記一般式(VI)で表される繰り返し単位を有していてもよい。

Figure 2011186091
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 based on all repeating units in the hydrophobic resin. It is 10-80 mol%, More preferably, it is 20-60 mol%.
The hydrophobic resin (HR) may further have a repeating unit represented by the following general formula (VI).
Figure 2011186091

一般式(VI)に於いて、
c31は、水素原子、フッ素で置換されていてもよいアルキル基、シアノ基又は−CH2−O−Rac2基を表す。式中、Rac2は、水素原子、アルキル基又はアシル基を表す。Rc31は、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、トリフルオロメチル基が好ましく、水素原子、メチル基が特に好ましい。
c32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又はアリール基を有する基を表す。これら基はフッ素原子、珪素原子で置換されていても良い。
c3は、単結合又は2価の連結基を表す。
In general formula (VI):
R c31 represents a hydrogen atom, an alkyl group optionally substituted with fluorine, a cyano group, or a —CH 2 —O—Rac 2 group. Wherein, Rac 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group or an acyl group. R c31 is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group or a trifluoromethyl group, particularly preferably a hydrogen atom or a methyl group.
R c32 represents a group having an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, a cycloalkenyl group or an aryl group. These groups may be substituted with a fluorine atom or a silicon atom.
L c3 represents a single bond or a divalent linking group.

一般式(VI)に於ける、Rc32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。
アリール基は、炭素数6〜20のフェニル基、ナフチル基が好ましく、これらは置換基を有していてもよい。
In general formula (VI), the alkyl group represented by R c32 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 aryl group is preferably a phenyl group or naphthyl group having 6 to 20 carbon atoms, and these may have a substituent.

c32は無置換のアルキル基又はフッ素原子で置換されたアルキル基が好ましい。
c3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、フェニレン基、エステル結合(−COO−で表される基)が好ましい。
疎水性樹脂(HR)は、一般式(VI)により表される繰り返し単位として、下記一般式(VII)又は(VIII)で表される繰り返し単位を含んでいてもよい。

Figure 2011186091
R c32 is preferably an unsubstituted alkyl group or an alkyl group substituted with a fluorine atom.
The divalent linking group of L c3 is preferably an alkylene group (preferably having 1 to 5 carbon atoms), an oxy group, a phenylene group, or an ester bond (a group represented by —COO—).
The hydrophobic resin (HR) may contain a repeating unit represented by the following general formula (VII) or (VIII) as the repeating unit represented by the general formula (VI).
Figure 2011186091

一般式(VII)中、Rc5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。
Racは水素原子、フッ素原子で置換されていても良いアルキル基、シアノ基又は−CH2−O−Rac2基を表す。式中、Rac2は、水素原子、アルキル基又はアシル基を表す。Racは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、トリフルオロメチル基が好ましく、水素原子、メチル基が特に好ましい。
In general formula (VII), R c5 represents a hydrocarbon group having at least one cyclic structure and having neither a hydroxyl group nor a cyano group.
Rac represents a hydrogen atom, an alkyl group which may be substituted with a fluorine atom, a cyano group or a —CH 2 —O—Rac 2 group. Wherein, Rac 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group or an acyl group. Rac is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group or a trifluoromethyl group, particularly preferably a hydrogen atom or a methyl group.

c5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、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数3〜12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る。 The cyclic structure possessed by R c5 includes a monocyclic hydrocarbon group and a polycyclic hydrocarbon group. Examples of the monocyclic hydrocarbon group include a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms and a cycloalkenyl group having 3 to 12 carbon atoms. A preferable monocyclic hydrocarbon group is a monocyclic hydrocarbon group having 3 to 7 carbon atoms.

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る。架橋環式炭化水素環として、2環式炭化水素環、3環式炭化水素環、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、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。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。   The polycyclic hydrocarbon group includes a ring assembly hydrocarbon group and a bridged cyclic hydrocarbon group. Examples of the bridged cyclic hydrocarbon ring include a bicyclic hydrocarbon ring, a tricyclic hydrocarbon ring, and a tetracyclic hydrocarbon ring. The bridged cyclic hydrocarbon ring also includes a condensed cyclic hydrocarbon ring (for example, a condensed ring in which a plurality of 5- to 8-membered cycloalkane rings are condensed). Preferred 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良く、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良く、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 that 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.

一般式(VIII)中、Rc6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、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基を表す。これら基はフッ素原子、珪素原子で置換されていても良い。
c6のアルキル基は、炭素数1〜20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。
アルコキシカルボニル基は、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基が好ましい。
In the general formula (VIII), R c6 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, a cycloalkenyl group, an alkoxycarbonyl group, or an alkylcarbonyloxy group. These groups may be substituted with a fluorine atom or a silicon atom.
The alkyl group for R c6 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 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 alkoxycarbonyl group is preferably an alkoxycarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms.

アルキルカルボニルオキシ基は、炭素数2〜20のアルキルカルボニルオキシ基が好ましい。
nは0〜5の整数を表す。nが2以上の場合、複数のRc6は同一でも異なっていても良い。
c6は無置換のアルキル基又はフッ素原子で置換されたアルキル基が好ましく、トリフルオロメチル基、t−ブチル基が特に好ましい。
疎水性樹脂(HR)は、更に、下記一般式(CII−AB)で表される繰り返し単位を有することも好ましい。

Figure 2011186091
The alkylcarbonyloxy group is preferably an alkylcarbonyloxy group having 2 to 20 carbon atoms.
n represents an integer of 0 to 5. When n is 2 or more, the plurality of R c6 may be the same or different.
R c6 is preferably an unsubstituted alkyl group or an alkyl group substituted with a fluorine atom, particularly preferably a trifluoromethyl group or a t-butyl group.
It is also preferable that the hydrophobic resin (HR) further has a repeating unit represented by the following general formula (CII-AB).
Figure 2011186091

式(CII−AB)中、
c11'及びRc12'は、各々独立に、水素原子、シアノ基、ハロゲン原子又はアルキル基を表す。
Zc'は、結合した2つの炭素原子(C−C)を含み、脂環式構造を形成するための原子団を表す。
また、上記一般式(CII-AB)は、下記一般式(CII−AB1)又は一般式(CII−AB2)であることが更に好ましい。

Figure 2011186091
In the formula (CII-AB),
R c11 ′ and R c12 ′ each independently represents a hydrogen atom, a cyano group, a halogen atom or an alkyl group.
Zc ′ represents an atomic group for forming an alicyclic structure containing two bonded carbon atoms (C—C).
The general formula (CII-AB) is more preferably the following general formula (CII-AB1) or general formula (CII-AB2).
Figure 2011186091

式(CII−AB1)及び(CII−AB2)中、Rc13'〜Rc16'は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基あるいはシクロアルキル基を表す。
また、Rcl3'〜Rc16'のうち少なくとも2つが結合して環を形成してもよい。
nは0又は1を表す。
以下に一般式(VI)又は(CII−AB)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、CF又はCNを表す。

Figure 2011186091
Wherein (CII-AB1) and (CII-AB2), Rc 13 '~Rc 16' each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group.
It is also possible to form at least two members to the ring of Rc l3 '~Rc 16'.
n represents 0 or 1.
Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (VI) or (CII-AB) are shown below, but the present invention is not limited thereto. In the formula, Ra represents H, CH 3 , CH 2 OH, CF 3 or CN.
Figure 2011186091

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

Figure 2011186091
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 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

樹脂(HR)の他の具体例を以下に示す。また、後掲の表に、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(Mw)、分散度(Mw/Mn)を示す。

Figure 2011186091
Other specific examples of the resin (HR) are shown below. The table below shows the molar ratio of repeating units in each resin (corresponding to each repeating unit in order from the left), weight average molecular weight (Mw), and dispersity (Mw / Mn).
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

疎水性樹脂は1種類単独又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
疎水性樹脂がフッ素原子を有する場合、フッ素原子の含有率は、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、樹脂(HR)中の全繰り返し単位に対し、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。
Hydrophobic resins can be used alone or in combination of two or more.
When the hydrophobic resin has a fluorine atom, the fluorine atom content is preferably 5 to 80% by mass and more preferably 10 to 80% by mass with respect to the molecular weight of the resin (HR). Moreover, it is preferable that the repeating unit containing a fluorine atom is 10-100 mass% with respect to all the repeating units in resin (HR), and it is more preferable that it is 30-100 mass%.

樹脂(HR)が珪素原子を有する場合、珪素原子の含有率は、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、樹脂(HR)の全繰り返し単位に対し、10〜90質量%であることが好ましく、20〜80質量%であることがより好ましい。
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 resin (HR) has a silicon atom, it is preferable that the content rate of a silicon atom is 2-50 mass% with respect to the molecular weight of resin (HR), and it is more preferable that it is 2-30 mass%. Moreover, it is preferable that the repeating unit containing a silicon atom is 10-90 mass% with respect to all the repeating units of resin (HR), and it is more preferable that it is 20-80 mass%.
The weight average molecular weight of the resin (HR) in terms of standard polystyrene is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 1,000 to 50,000, and still more preferably 2,000 to 15,000.

疎水性樹脂のアルカリ現像液に対する溶解速度は0.001nm/sec以上であることが好ましく、0.01nm/sec以上であることがより好ましく、0.1nm/sec以上であることがさらに好ましく、1nm/sec以上であることが最も好ましい。   The dissolution rate of the hydrophobic resin in the alkaline developer is preferably 0.001 nm / sec or more, more preferably 0.01 nm / sec or more, still more preferably 0.1 nm / sec or more, and 1 nm. / Sec or more is most preferable.

ここで疎水性樹脂のアルカリ現像液に対する溶解速度は、23℃のTMAH水溶液(2.38質量%)に対して、疎水性樹脂のみで樹脂膜を製膜した際の膜厚が減少する速度である。   Here, the dissolution rate of the hydrophobic resin in the alkaline developer is such that the film thickness when the resin film is formed only with the hydrophobic resin with respect to the 23 ° C. TMAH aqueous solution (2.38 mass%). is there.

感活性光線又は感放射線樹脂組成物中の樹脂(HR)の含有率は、感活性光線又は感放射線樹脂組成物の全固形分を基準として、0.01〜10質量%であることが好ましく、より好ましくは0.1〜9質量%であり、さらに好ましくは0.5〜8質量%である。   The content of the resin (HR) in the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition is preferably 0.01 to 10% by mass based on the total solid content of the actinic ray- or radiation-sensitive resin composition, More preferably, it is 0.1-9 mass%, More preferably, it is 0.5-8 mass%.

本発明の感活性光線性または感放射線性樹脂組成物から形成された膜について、活性光線又は放射線の照射時に、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。
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。
The film formed from the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention is filled with a liquid (immersion medium) having a higher refractive index than air between the film and the lens when irradiated with actinic rays or radiation. Exposure (immersion exposure) may be performed. 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.
The immersion liquid used for the immersion exposure will be described below.

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 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.

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

トップコートは、193nm透明性という観点からは、芳香族を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)(疎水性樹脂(C)および(CP)を含む。)はトップコートとしても好適なものである。トップコートから液浸液へ不純物が溶出すると光学レンズを汚染するという観点からは、トップコートに含まれるポリマーの残留モノマー成分は少ない方が好ましい。   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 above-mentioned hydrophobic resin (HR) (including hydrophobic resins (C) and (CP)) is also suitable as a top coat. From the viewpoint of contaminating the optical lens when impurities are eluted from the top coat into the immersion liquid, it is preferable that the residual monomer component of the polymer contained in the top coat is small.

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

トップコートと液浸液との間には屈折率の差がない方が、解像力が向上する。ArFエキシマレーザー(波長:193nm)において、液浸液として水を用いる場合には、ArF液浸露光用トップコートは、液浸液の屈折率に近いことが好ましい。屈折率を液浸液に近くするという観点からは、トップコート中にフッ素原子を有することが好ましい。また、透明性・屈折率の観点から薄膜の方が好ましい。   The resolution is improved when there is no difference in refractive index between the top coat and the immersion liquid. In the case of using water as the immersion liquid in an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm), the top coat for ArF immersion exposure is preferably close to the refractive index of the immersion liquid. From the viewpoint of making the refractive index close to the immersion liquid, it is preferable to have fluorine atoms in the topcoat. A thin film is more preferable from the viewpoint of transparency and refractive index.

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

(溶剤)
本発明に係るパターン形成方法に使用可能な組成物は、溶剤を更に含んでいてもよい。
この溶剤としては、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)、環を含んでい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、及びピルビン酸アルキル等の有機溶剤が挙げられる。
(solvent)
The composition that can be used in the pattern forming method according to the present invention may further contain a solvent.
Examples of the solvent include alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate, alkylene glycol monoalkyl ether, alkyl lactate ester, alkyl alkoxypropionate, cyclic lactone (preferably having 4 to 10 carbon atoms), and monoketone which may contain a ring. Examples thereof include organic solvents such as compounds (preferably having 4 to 10 carbon atoms), alkylene carbonate, alkyl alkoxyacetate, and alkyl pyruvate.

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、及びエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートが挙げられる。   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 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、及びエチレングリコールモノエチルエーテルが挙げられる。   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、乳酸ブチルが挙げられる。   Examples of the alkyl lactate include methyl lactate, ethyl lactate, propyl lactate, and butyl lactate.

アルコキシプロピオン酸アルキルとしては、例えば、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸メチル及び3−メトキシプロピオン酸エチルが挙げられる。   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及びα−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンが挙げられる。   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. And iclactone and α-hydroxy-γ-butyrolactone.

環を含んでい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及び3−メチルシクロヘプタノンが挙げられる。   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, and 2 -Methyl-3-pentanone, 4,4-dimethyl-2-pentanone, 2,4-dimethyl-3-pentanone, 2,2,4,4-tetramethyl-3-pentanone, 2-hexanone, 3-hexanone, 5-methyl-3-hexanone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4-heptanone, 2-methyl-3-heptanone, 5-methyl-3-heptanone, 2,6-dimethyl-4-heptanone, 2-octanone, 3-octanone, 2-nonanone, 3-nonanone, 5-nonanone, 2-decanone, 3-decanone, 4-decanone, 5-hexen-2-one 3-penten-2-one, cyclopentanone, 2-methylcyclopentanone, 3-methylcyclopentanone, 2,2-dimethylcyclopentanone, 2,4,4-trimethylcyclopentanone, cyclohexanone, 3 -Methylcyclohexanone, 4-methylcyclohexanone, 4-ethylcyclohexanone, 2,2-dimethylcyclohexanone, 2,6-dimethylcyclohexanone, 2,2,6-trimethylcyclohexanone, cycloheptanone, 2-methylcycloheptanone and 3- And methylcycloheptanone.

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、及びブチレンカーボネートが挙げられる。   Examples of the alkylene carbonate include propylene carbonate, vinylene carbonate, ethylene carbonate, and butylene carbonate.

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、及び酢酸−1−メトキシ−2−プロピルが挙げられる。   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.

ピルビン酸アルキルとしては、例えば、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル及びピルビン酸プロピルが挙げられる。   Examples of the alkyl pyruvate include methyl pyruvate, ethyl pyruvate, and propyl pyruvate.

溶剤としては、常温常圧下における沸点が130℃以上であるものを用いることが好ましい。具体的には、例えば、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、PGMEA、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)エチル及びプロピレンカーボネートが挙げられる。   As the solvent, it is preferable to use a solvent having a boiling point of 130 ° C. or higher under normal temperature and pressure. Specifically, for example, cyclopentanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, ethyl lactate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, PGMEA, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl pyruvate, 2-ethoxyethyl acetate, acetic acid-2 -(2-Ethoxyethoxy) ethyl and propylene carbonate are mentioned.

これら溶剤は、単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。後者の場合、水酸基を含んだ溶剤と水酸基を含んでいない溶剤との混合溶剤を使用することが好ましい。   These solvents may be used alone or in combination of two or more. In the latter case, it is preferable to use a mixed solvent of a solvent containing a hydroxyl group and a solvent not containing a hydroxyl group.

水酸基を含んだ溶剤としては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテル及び乳酸アルキルが挙げられる。これらのうち、プロピレングリコールモノメチルエーテル又は乳酸エチルがより好ましい。   Examples of the solvent containing a hydroxyl group include alkylene glycol monoalkyl ether and alkyl lactate. Of these, propylene glycol monomethyl ether or ethyl lactate is more preferable.

水酸基を含んでいない溶剤としては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、アルキルアルコキシプロピオネート、環を含有していてもよいモノケトン化合物、環状ラクトン及び酢酸アルキルが好ましい。これらのうち、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、シクロヘキサノン又は酢酸ブチルがより好ましく、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又は2−ヘプタノンが特に好ましい。   As the solvent not containing a hydroxyl group, for example, alkylene glycol monoalkyl ether acetate, alkyl alkoxypropionate, a monoketone compound which may contain a ring, cyclic lactone and alkyl acetate are preferable. Of these, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone or butyl acetate are more preferred, and propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate or 2-heptanone is particularly preferred. .

水酸基を含んだ溶剤と水酸基を含んでいない溶剤との混合溶剤を使用する場合、これらの質量比は、好ましくは1/99〜99/1とし、より好ましくは10/90〜90/10とし、更に好ましくは20/80〜60/40とする。   When using a mixed solvent of a solvent containing a hydroxyl group and a solvent not containing a hydroxyl group, these mass ratios are preferably 1/99 to 99/1, more preferably 10/90 to 90/10, More preferably, it is set to 20/80 to 60/40.

なお、水酸基を含んでいない溶剤を50質量%以上含んだ混合溶剤を用いると、特に優れた塗布均一性を達成し得る。また、溶剤は、PGMEAと他の1種以上の溶剤との混合溶剤であることが特に好ましい。   When a mixed solvent containing 50% by mass or more of a solvent not containing a hydroxyl group is used, particularly excellent coating uniformity can be achieved. The solvent is particularly preferably a mixed solvent of PGMEA and one or more other solvents.

溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートと他の少なくとも1種類の溶剤との混合溶剤であることが好ましい。   The solvent is preferably a mixed solvent of propylene glycol monomethyl ether acetate and at least one other solvent.

(塩基性化合物)
本発明に係るパターン形成方法に使用可能な組成物は、塩基性化合物を更に含んでいてもよい。塩基性化合物としては、好ましくは、下記式(A)〜(E)により表される構造を有する化合物が挙げられる。

Figure 2011186091
(Basic compound)
The composition that can be used in the pattern forming method according to the present invention may further contain a basic compound. Preferred examples of the basic compound include compounds having structures represented by the following formulas (A) to (E).
Figure 2011186091

一般式(A)及び(E)中、
200、R201及びR202は、各々独立に、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)を表す。R201とR202とは、互いに結合して、環を形成していてもよい。
203、R204、R205及びR206は、各々独立に、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 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms), or an aryl group (having 6 to 6 carbon atoms). 20). R 201 and R 202 may be bonded to each other to form a ring.
R 203 , R 204 , R 205 and R 206 each independently represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.

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、又は炭素数1〜20のシアノアルキル基が好ましい。これらアルキル基は、無置換であることがより好ましい。   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. These alkyl groups are more preferably unsubstituted.

好ましい塩基性化合物としては、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及びピペリジンが挙げられる。更に好ましい塩基性化合物としては、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、並びに水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体が挙げられる。   Preferred basic compounds include guanidine, aminopyrrolidine, pyrazole, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholine and piperidine. More preferable basic compounds include an imidazole structure, a diazabicyclo structure, an onium hydroxide structure, an onium carboxylate structure, a trialkylamine structure, an aniline structure or a pyridine structure, an alkylamine derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond, And aniline derivatives 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、例えば、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及び2−フェニルベンゾイミダゾールが挙げられる。   Examples of the compound having an imidazole structure include imidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, benzimidazole, and 2-phenylbenzimidazole.

ジアザビシクロ構造を有する化合物としては、例えば、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−エン及び1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカー7−エンが挙げられる。   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.

オニウムヒドロキシド構造を有する化合物としては、例えば、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及び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が挙げられる。より具体的には、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及び2−オキソプロピルチオフェニウムヒドロキシドが挙げられる。   Examples of the compound having an onium hydroxide structure include tetrabutylammonium hydroxide, triarylsulfonium hydroxide, phenacylsulfonium hydroxide, and sulfonium hydroxide having a 2-oxoalkyl group. More specifically, triphenylsulfonium hydroxide, tris (t-butylphenyl) sulfonium hydroxide, bis (t-butylphenyl) iodonium hydroxide, phenacylthiophenium hydroxide and 2-oxopropylthiophenium hydroxy Do.

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、例えば、アニオンとしてカルボキシレートを備えたオニウムヒドロキシド構造を有する化合物が挙げられる。このカルボキシレートとしては、例えば、アセテート、アダマンタン−1−カルボキシレート及びパーフロロアルキルカルボキシレートが挙げられる。   Examples of the compound having an onium carboxylate structure include a compound having an onium hydroxide structure having a carboxylate as an anion. Examples of the carboxylate include acetate, adamantane-1-carboxylate, and perfluoroalkylcarboxylate.

トリアルキルアミン構造を有する化合物としては、例えば、トリ(n−ブチル)アミン及びトリ(n−オクチル)アミンが挙げられる。   Examples of the compound having a trialkylamine structure include tri (n-butyl) amine and tri (n-octyl) amine.

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、及びN,N−ジヘキシルアニリンが挙げられる。   Examples of aniline compounds include 2,6-diisopropylaniline, N, N-dimethylaniline, N, N-dibutylaniline, and N, N-dihexylaniline.

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、及びトリス(メトキシエトキシエチル)アミンが挙げられる。
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、例えば、N,N−ビス(ヒドロキシエチル)アニリンが挙げられる。
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が挙げられる。   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.

これら化合物では、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、このアルキル基の鎖中に酸素原子が含まれ、オキシアルキレン基が形成されていることがより好ましい。このオキシアルキレン基の数は、分子内に1つ以上であることが好ましく、3〜9個であることがより好ましく、4〜6個であることが更に好ましい。これらオキシアルキレン基のうち、−CHCHO−、−CH(CH)CHO−又は−CHCHCHO−により表される基が特に好ましい。 In these compounds, it is preferable that at least one alkyl group is bonded to a nitrogen atom. Further, it is more preferable that an oxygen atom is contained in the chain of the alkyl group to form an oxyalkylene group. The number of oxyalkylene groups is preferably one or more in the molecule, more preferably 3 to 9, and still more preferably 4 to 6. Of these oxyalkylene groups, -CH 2 CH 2 O -, - CH (CH 3) CH 2 O- or -CH 2 CH 2 CH 2 O- by a group represented are especially preferred.

これら化合物の具体例としては、例えば、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。   Specific examples of these compounds include compounds (C1-1) to (C3-3) exemplified in [0066] of US2007 / 0224539A.

塩基性化合物の合計量は、組成物の全固形分を基準として、好ましくは0.001〜10質量%であり、より好ましくは0.01〜5質量%である。   The total amount of the basic compound is preferably 0.001 to 10% by mass, more preferably 0.01 to 5% by mass, based on the total solid content of the composition.

酸発生剤の合計量の塩基性化合物の合計量に対するモル比は、好ましくは2.5〜300であり、より好ましくは5.0〜200、更に好ましくは7.0〜150である。このモル比を過度に小さくすると、感度及び/又は解像度が低下する可能性がある。このモル比を過度に大きくすると、露光と加熱(ポストベーク)との間において、パターンの太りが生ずる場合がある。   The molar ratio of the total amount of the acid generator to the total amount of the basic compound is preferably 2.5 to 300, more preferably 5.0 to 200, and still more preferably 7.0 to 150. If this molar ratio is too small, sensitivity and / or resolution may be reduced. If this molar ratio is excessively large, pattern thickening may occur between exposure and heating (post-bake).

(界面活性剤)
本発明に係るパターン形成方法に使用可能な組成物は、界面活性剤を更に含んでいてもよい。界面活性剤を含有することにより、波長が250nm以下、特には220nm以下の露光光源を使用した場合に、良好な感度及び解像度で、密着性及び現像欠陥のより少ないパターンを形成することが可能となる。
(Surfactant)
The composition that can be used in the pattern forming method according to the present invention may further contain a surfactant. By containing a surfactant, when an exposure light source having a wavelength of 250 nm or less, particularly 220 nm or less, is used, it is possible to form a pattern with less adhesion and development defects with good sensitivity and resolution. Become.

界面活性剤としては、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤を用いることが特に好ましい。
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、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の[0276]に記載の界面活性剤が挙げられる。また、エフトップEF301若しくはEF303(新秋田化成(株)製);フロラードFC430、431若しくは4430(住友スリーエム(株)製);メガファックF171、F173、F176、F189、F113、F110、F177、F120若しくは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若しくは106(旭硝子(株)製);トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製);GF−300若しくは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、EF352、EF801、EF802若しくはEF601((株)ジェムコ製);PF636、PF656、PF6320若しくはPF6520(OMNOVA社製);又は、FTX−204G、208G、218G、230G、204D、208D、212D、218D若しくは222D((株)ネオス製)を用いてもよい。なお、ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)も、シリコン系界面活性剤として用いることができる。
As the surfactant, it is particularly preferable to use a fluorine-based and / or silicon-based surfactant.
Examples of the fluorine-based and / or silicon-based surfactant include surfactants described in [0276] of US Patent Application Publication No. 2008/0248425. Also, F-top EF301 or EF303 (manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.); Florard FC430, 431 or 4430 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.); Megafac F171, F173, F176, F189, F113, F110, F177, F120 or R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.); Surflon S-382, SC101, 102, 103, 104, 105 or 106 (Asahi Glass Co., Ltd.); Troisol S-366 (Troy Chemical Co., Ltd.); GF-300 or GF-150 (manufactured by Toa Gosei Chemical Co., Ltd.), Surflon S-393 (manufactured by Seimi Chemical Co., Ltd.); F-top EF121, EF122A, EF122B, RF122C, EF125M, EF135M, EF351, EF352, EF801, EF802 or F601 (manufactured by Gemco); PF636, PF656, PF6320 or PF6520 (manufactured by OMNOVA); or FTX-204G, 208G, 218G, 230G, 204D, 208D, 212D, 218D or 222D (manufactured by Neos) May be used. 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)又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を用いて合成してもよい。具体的には、この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備えた重合体を、界面活性剤として用いてもよい。このフルオロ脂肪族化合物は、例えば、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できる。   In addition to known surfactants as described above, the surfactant is a fluoroaliphatic compound produced by a telomerization method (also referred to as a telomer method) or an oligomerization method (also referred to as an oligomer method). You may synthesize. Specifically, a polymer having a fluoroaliphatic group derived from this fluoroaliphatic compound may be used as a surfactant. This fluoroaliphatic compound can be synthesized, for example, by the method described in JP-A-2002-90991.

フルオロ脂肪族基を有する重合体としては、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート若しくはメタクリレート及び/又は(ポリ(オキシアルキレン))メタクリレートとの共重合体が好ましく、不規則に分布していても、ブロック共重合していてもよい。   The polymer having a fluoroaliphatic group is preferably a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate or methacrylate and / or (poly (oxyalkylene)) methacrylate. Even if it distributes, block copolymerization may be sufficient.

ポリ(オキシアルキレン)基としては、例えば、ポリ(オキシエチレン)基、ポリ(オキシプロピレン)基及びポリ(オキシブチレン)基が挙げられる。また、ポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとオキシエチレンとのブロック連結体)及びポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとのブロック連結体)等の、同じ鎖内に異なる鎖長のアルキレンを有するユニットであってもよい。   Examples of the poly (oxyalkylene) group include a poly (oxyethylene) group, a poly (oxypropylene) group, and a poly (oxybutylene) group. In addition, units having different chain length alkylene in the same chain, such as poly (block connection body of oxyethylene, oxypropylene, and oxyethylene) and poly (block connection body of oxyethylene and oxypropylene) Also good.

さらに、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート若しくはメタクリレートとの共重合体は、異なる2種以上のフルオロ脂肪族基を有するモノマー及び異なる2種以上の(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート若しくはメタクリレート等を同時に共重合してなる3元系以上の共重合体であってもよい。   Further, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate or methacrylate has a monomer having two or more different fluoroaliphatic groups and two or more different (poly (oxyalkylene). )) It may be a ternary or higher copolymer obtained by copolymerizing acrylate or methacrylate simultaneously.

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及びF−472(大日本インキ化学工業(株)製)が挙げられる。さらに、C613基を有するアクリレート若しくはメタクリレートと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート若しくはメタクリレートとの共重合体、C613基を有するアクリレート若しくはメタクリレートと(ポリ(オキシエチレン))アクリレート若しくはメタクリレートと(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート若しくはメタクリレートとの共重合体、C817基を有するアクリレート若しくはメタクリレートと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート若しくはメタクリレートとの共重合体、及び、C817基を有するアクリレート若しくはメタクリレートと(ポリ(オキシエチレン))アクリレート若しくはメタクリレートと(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート若しくはメタクリレートとの共重合体等が挙げられる。 For example, Megafac F178, F-470, F-473, F-475, F-476 and F-472 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) are mentioned as commercially available surfactants. Further, a copolymer of an acrylate or methacrylate having a C 6 F 13 group and (poly (oxyalkylene)) acrylate or methacrylate, an acrylate or methacrylate having a C 6 F 13 group and (poly (oxyethylene)) acrylate or methacrylate And a copolymer of (poly (oxypropylene)) acrylate or methacrylate, a copolymer of an acrylate or methacrylate having a C 8 F 17 group and (poly (oxyalkylene)) acrylate or methacrylate, and C 8 F 17 And a copolymer of an acrylate or methacrylate having a group and (poly (oxyethylene)) acrylate or methacrylate and (poly (oxypropylene)) acrylate or methacrylate. That.

また、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の[0280]に記載されているフッ素系及び/又はシリコン系以外の界面活性剤を使用してもよい。   Further, surfactants other than fluorine-based and / or silicon-based surfactants described in [0280] of US Patent Application Publication No. 2008/0248425 may be used.

これら界面活性剤は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明に係るパターン形成方法に使用可能な組成物が界面活性剤を含んでいる場合、その含有量は、組成物の全固形分を基準として、好ましくは0〜2質量%、より好ましくは0.0001〜2質量%、更に好ましくは0.0005〜1質量%である。
One of these surfactants may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
When the composition usable for the pattern forming method according to the present invention contains a surfactant, the content thereof is preferably 0 to 2% by mass, more preferably 0, based on the total solid content of the composition. 0.0001 to 2% by mass, and more preferably 0.0005 to 1% by mass.

(カルボン酸オニウム塩)
本発明に係るパターン形成方法に使用可能な組成物は、カルボン酸オニウム塩を更に含んでいてもよい。カルボン酸オニウム塩を含有させると、波長が220nm以下の光に対する透明性が確保され、感度及び解像力が更に向上し、疎密依存性及び露光マージンが更に改良される。
(Carboxylic acid onium salt)
The composition that can be used in the pattern forming method according to the present invention may further contain a carboxylic acid onium salt. When carboxylic acid onium salt is contained, transparency to light having a wavelength of 220 nm or less is ensured, sensitivity and resolution are further improved, and density dependency and exposure margin are further improved.

カルボン酸オニウム塩としては、ヨードニウム塩又はスルホニウム塩が好ましい。そのアニオンとしては、例えば、炭素数1〜30の直鎖若しくは分岐鎖アルキル又は単環式若しくは多環式シクロアルキルカルボン酸アニオンを用いることが好ましい。特には、これらアルキル基又はシクロアルキル基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されたカルボン酸アニオン(以下、フッ素置換カルボン酸アニオンともいう)が好ましい。なお、アルキル又はシクロアルキル鎖中に、酸素原子を含んでいてもよい。   As the carboxylic acid onium salt, an iodonium salt or a sulfonium salt is preferable. As the anion, for example, a linear or branched alkyl having 1 to 30 carbon atoms or a monocyclic or polycyclic cycloalkylcarboxylic acid anion is preferably used. In particular, a carboxylate anion in which some or all of the hydrogen atoms of these alkyl groups or cycloalkyl groups are substituted with fluorine atoms (hereinafter also referred to as fluorine-substituted carboxylate anions) is preferable. Note that an oxygen atom may be contained in the alkyl or cycloalkyl chain.

フッ素置換カルボン酸アニオンとしては、例えば、フロロ酢酸、ジフロロ酢酸、トリフロロ酢酸、ペンタフロロプロピオン酸、ヘプタフロロ酪酸、ノナフロロペンタン酸、パーフロロドデカン酸、パーフロロトリデカン酸、パーフロロシクロヘキサンカルボン酸、及び2,2−ビストリフロロメチルプロピオン酸のアニオンが挙げられる。   Examples of the fluorine-substituted carboxylate anion include fluoroacetic acid, difluoroacetic acid, trifluoroacetic acid, pentafluoropropionic acid, heptafluorobutyric acid, nonafluoropentanoic acid, perfluorododecanoic acid, perfluorotridecanoic acid, perfluorocyclohexanecarboxylic acid, and 2 , 2-bistrifluoromethylpropionic acid anion.

本発明に係るパターン形成方法に使用可能な組成物がカルボン酸オニウム塩を含んでいる場合、その含有量は、組成物の全固形分を基準として、一般的には0.1〜20質量%であり、好ましくは0.5〜10質量%であり、より好ましくは1〜7質量%である。   When the composition that can be used in the pattern forming method according to the present invention contains a carboxylic acid onium salt, the content is generally 0.1 to 20% by mass based on the total solid content of the composition. Preferably, it is 0.5-10 mass%, More preferably, it is 1-7 mass%.

(溶解阻止化合物)
本発明に係るパターン形成方法に使用可能な組成物は、溶解阻止化合物を更に含んでいてもよい。ここで「溶解阻止化合物」とは、酸の作用により分解してアルカリ現像液中での溶解度が増大する、分子量3000以下の化合物である。
(Dissolution inhibitor compound)
The composition that can be used in the pattern forming method according to the present invention may further contain a dissolution inhibiting compound. Here, the “dissolution inhibiting compound” is a compound having a molecular weight of 3000 or less, which decomposes by the action of an acid and increases the solubility in an alkaline developer.

この溶解阻止化合物としては、波長が220nm以下の光に対する透過性を低下させないため、Proceeding of SPIE, 2724, 355 (1996) に記載されている酸分解性基を含むコール酸誘導体等の、酸分解性基を含有する脂環族又は脂肪族化合物が好ましい。この酸分解性基及び脂環構造としては、例えば、先に説明したのと同様のものが挙げられる。   As this dissolution inhibiting compound, since it does not decrease the transmittance for light having a wavelength of 220 nm or less, acid decomposition such as a cholic acid derivative containing an acid-decomposable group described in Proceeding of SPIE, 2724, 355 (1996) An alicyclic or aliphatic compound containing a functional group is preferred. Examples of the acid-decomposable group and the alicyclic structure include the same ones as described above.

なお、本発明に係るパターン形成方法に使用可能な組成物をKrFエキシマレーザーで露光するか又は電子線で照射する場合には、溶解阻止化合物としては、フェノール化合物のフェノール性水酸基を酸分解基で置換した構造を含んだ化合物が好ましい。フェノール化合物としては、フェノール骨格を1〜9個含有するものが好ましく、2〜6個含有するものが更に好ましい。   When the composition that can be used in the pattern forming method according to the present invention is exposed with a KrF excimer laser or irradiated with an electron beam, as the dissolution inhibiting compound, the phenolic hydroxyl group of the phenol compound is an acid-decomposable group. Compounds containing a substituted structure are preferred. As a phenol compound, what contains 1-9 phenol frame | skeleton is preferable, and what contains 2-6 pieces is still more preferable.

本発明に係るパターン形成方法に使用可能な組成物が溶解阻止化合物を含んでいる場合、その含有量は、組成物の全固形分を基準として、好ましくは3〜50質量%であり、より好ましくは5〜40質量%である。   When the composition that can be used in the pattern forming method according to the present invention contains a dissolution inhibiting compound, the content thereof is preferably 3 to 50% by mass, more preferably, based on the total solid content of the composition. Is 5-40 mass%.

以下に、溶解阻止化合物の具体例を挙げる。

Figure 2011186091
Specific examples of the dissolution inhibiting compound are given below.
Figure 2011186091

(その他の添加剤)
本発明に係るパターン形成方法に使用可能な組成物は、必要に応じて、染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、及び/又は現像液に対する溶解性を促進させる化合物(例えば、分子量1000以下のフェノール化合物、又はカルボキシ基を含んだ脂環族若しくは脂肪族化合物)を更に含んでいてもよい。
(Other additives)
The composition that can be used in the pattern forming method according to the present invention includes, if necessary, a compound (for example, molecular weight) that promotes solubility in dyes, plasticizers, photosensitizers, light absorbers, and / or developers. 1000 or less phenol compounds, or alicyclic or aliphatic compounds containing a carboxy group) may further be included.

分子量1000以下のフェノール化合物は、例えば、特開平4−122938号、特開平2−28531号、米国特許第4,916,210号、及び欧州特許第219294等に記載の方法を参考にして、容易に合成することができる。   For example, phenol compounds having a molecular weight of 1000 or less can be easily obtained with reference to the methods described in JP-A-4-1222938, JP-A-2-28531, US Pat. No. 4,916,210, European Patent 219294, and the like. Can be synthesized.

カルボキシ基を含んだ脂環族若しくは脂肪族化合物としては、例えば、コール酸、デオキシコール酸及びリトコール酸等のステロイド構造を含んだカルボン酸誘導体、アダマンタンカルボン酸誘導体、アダマンタンジカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、並びにシクロヘキサンジカルボン酸が挙げられる。   Examples of alicyclic or aliphatic compounds containing a carboxy group include carboxylic acid derivatives containing steroid structures such as cholic acid, deoxycholic acid and lithocholic acid, adamantane carboxylic acid derivatives, adamantane dicarboxylic acid, cyclohexane carboxylic acid, And cyclohexanedicarboxylic acid.

次に、本発明に係るパターン形成方法について、詳しく説明する。
このパターン形成方法では、上述した通り、(1)感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて膜を形成することと、(2)この膜を露光することと、(3)露光後の膜を濃度が2.38質量%未満であるTMAH水溶液を用いて現像することとを含んでいる。以下、これら工程について、順に説明する。
Next, the pattern forming method according to the present invention will be described in detail.
In this pattern formation method, as described above, (1) a film is formed using an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, (2) the film is exposed, and (3) after exposure. And developing with a TMAH aqueous solution having a concentration of less than 2.38% by mass. Hereinafter, these steps will be described in order.

<工程(1):膜の形成>
上記の組成物を用いて膜を形成する場合、この膜の膜厚は、30〜250nmであることが好ましく、30〜200nmであることがより好ましい。こうすると、解像度を更に向上させることが可能となる。このような膜厚を有した膜は、組成物中の固形分濃度を適切な範囲に設定することにより粘度を調節し、塗布性及び製膜性を向上させることによって形成可能である。
<Step (1): Formation of film>
When forming a film | membrane using said composition, it is preferable that the film thickness of this film | membrane is 30-250 nm, and it is more preferable that it is 30-200 nm. In this way, the resolution can be further improved. A film having such a film thickness can be formed by adjusting the viscosity by setting the solid content concentration in the composition to an appropriate range and improving the coating property and film forming property.

組成物中の全固形分濃度は、一般的には1〜10質量%であり、好ましくは1〜8.0質量%であり、更に好ましくは1.0〜6.0質量%である。   The total solid content concentration in the composition is generally 1 to 10% by mass, preferably 1 to 8.0% by mass, and more preferably 1.0 to 6.0% by mass.

上記の組成物は、典型的には、以下のようにして用いる。即ち、上記の各成分を、所定の溶剤(好ましくは上記の混合溶剤)に溶解させ、得られた溶液をフィルター濾過した後、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のポアサイズは、0.1μm以下であり、より好ましくは0.05μm以下であり、更に好ましくは0.03μm以下である。このフィルターは、ポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製又はナイロン製であることが好ましい。   The above composition is typically used as follows. That is, each of the above components is dissolved in a predetermined solvent (preferably the above mixed solvent), and the obtained solution is filtered and applied onto a predetermined support. The pore size of the filter used for filter filtration is 0.1 μm or less, more preferably 0.05 μm or less, and still more preferably 0.03 μm or less. This filter is preferably made of polytetrafluoroethylene, polyethylene or nylon.

この組成物は、例えば、精密集積回路素子の製造等に使用される基板(例:シリコン/二酸化シリコン被覆、窒化シリコン及びクロム蒸着された石英基板など)上に、スピナー及びコーター等を用いて塗布される。その後、これを乾燥させて、感活性光線性又は感放射線性の膜(以下、感光性膜ともいう)を形成する。なお、公知の反射防止膜を予め塗設することもできる。   This composition is applied to a substrate (eg, silicon / silicon dioxide coating, silicon nitride and chromium-deposited quartz substrate, etc.) used for the manufacture of precision integrated circuit elements using a spinner and a coater. Is done. Thereafter, this is dried to form an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film (hereinafter also referred to as a photosensitive film). In addition, a known antireflection film can be applied in advance.

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

<工程(2):露光>
次いで、上記の感光性膜に活性光線又は放射線を照射する。この活性光線又は放射線としては、例えば、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、極紫外(EUV)光、X線及び電子線が挙げられる。これらのうち、波長が好ましくは250nm以下、より好ましくは220nm以下、特に好ましくは1〜200nmである遠紫外光、具体的には、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、Fエキシマレーザー(157nm)、EUV光(13nm)、X線又は電子ビームが好ましい。特には、ArFエキシマレーザー、Fエキシマレーザー、EUV光、又は電子ビームが好ましい。
<Step (2): Exposure>
Next, the photosensitive film is irradiated with actinic rays or radiation. Examples of the actinic ray or radiation include infrared light, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, extreme ultraviolet (EUV) light, X-rays, and electron beams. Among these, far ultraviolet light having a wavelength of preferably 250 nm or less, more preferably 220 nm or less, particularly preferably 1 to 200 nm, specifically, KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F 2 Excimer laser (157 nm), EUV light (13 nm), X-ray or electron beam is preferred. In particular, an ArF excimer laser, an F 2 excimer laser, EUV light, or an electron beam is preferable.

上記の感光性膜に対しては、液浸露光を行ってもよい。即ち、膜とレンズの間に空気よりも屈折率の高い液体を満たした状態で、活性光線又は放射線の照射を行ってもよい。これにより、解像性を更に高めることが可能となる。   You may perform immersion exposure with respect to said photosensitive film | membrane. That is, irradiation with actinic rays or radiation may be performed in a state where a liquid having a higher refractive index than air is filled between the film and the lens. Thereby, it becomes possible to further improve the resolution.

<工程(3):現像>
次いで、露光後の膜を現像する。なお、露光と現像との間に、ベーク(加熱)を行ってもよい。ベークを行うことにより、更に良好なパターンを得ることが可能となる。
<Step (3): Development>
Next, the exposed film is developed. Note that baking (heating) may be performed between exposure and development. By performing baking, a more favorable pattern can be obtained.

露光後の膜の現像には、アルカリ現像液を用いる。本発明に係るパターン形成方法では、このアルカリ現像液として、濃度が2.38質量%未満であるテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液を用いる。こうすると、濃度が2.38質量%以上であるTMAH水溶液をアルカリ現像液として使用した場合と比較して、露光ラチチュード及び現像欠陥性能に優れたパターンを形成することが可能となる。   An alkali developer is used for developing the film after exposure. In the pattern forming method according to the present invention, an aqueous tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution having a concentration of less than 2.38% by mass is used as the alkaline developer. This makes it possible to form a pattern having excellent exposure latitude and development defect performance as compared with the case where a TMAH aqueous solution having a concentration of 2.38% by mass or more is used as an alkaline developer.

濃度が2.38質量%未満であるTMAH水溶液を用いることにより露光ラチチュード及び現像欠陥性能を改善できる理由は必ずしも明らかではないが、本発明者らは、以下のように推測している。即ち、通常濃度の現像液では樹脂の溶解速度が大きくなりすぎるために樹脂の溶解が不均一になるのに対し、希釈した現像液を用いることにより、樹脂の溶解速度が適正になるためであると考えている。   The reason why the exposure latitude and development defect performance can be improved by using a TMAH aqueous solution having a concentration of less than 2.38% by mass is not necessarily clear, but the present inventors presume as follows. In other words, the resin dissolution rate becomes too high in a normal concentration developer, and the resin dissolution becomes non-uniform, whereas the use of a diluted developer makes the resin dissolution rate appropriate. I believe.

アルカリ現像液を用いるTMAH水溶液の濃度は、好ましくは0.0238質量%〜1.19質量%の範囲内とし、より好ましくは0.0476質量%〜0.476質量%の範囲内とし、さらに好ましくは0.0952質量%〜0.238質量%の範囲内とする。この濃度を過度に小さくすると、膜の露光部を十分に除去することができず、パターン形状が悪化する場合がある。この濃度が過度に大きいと、露光ラチチュード及び現像欠陥性能が悪化する場合がある。   The concentration of the aqueous TMAH solution using an alkali developer is preferably in the range of 0.0238% by mass to 1.19% by mass, more preferably in the range of 0.0476% by mass to 0.476% by mass, and still more preferably. Is in the range of 0.0952 mass% to 0.238 mass%. If this concentration is too small, the exposed portion of the film cannot be removed sufficiently, and the pattern shape may deteriorate. If this density is excessively large, exposure latitude and development defect performance may be deteriorated.

現像液には、必要に応じて界面活性剤を適当量添加することができる。
界面活性剤としては特に限定されないが、例えば、イオン性や非イオン性のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤等を用いることができる。これらのフッ素及び/又はシリコン系界面活性剤として、例えば、特開昭62-36663号公報、特開昭61-226746号公報、特開昭61-226745号公報、特開昭62-170950号公報、特開昭63-34540号公報、特開平7-230165号公報、特開平8-62834号公報、特開平9-54432号公報、特開平9-5988号公報、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、好ましくは、非イオン性の界面活性剤である。非イオン性の界面活性剤としては特に限定されないが、フッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を用いることが更に好ましい。界面活性剤の使用量は現像液の全量に対して、通常0.001〜5質量%、好ましくは0.005〜2質量%、更に好ましくは0.01〜0.5質量%である。
An appropriate amount of a surfactant can be added to the developer as necessary.
The surfactant is not particularly limited, and for example, ionic or nonionic fluorine-based and / or silicon-based surfactants can be used. Examples of these fluorine and / or silicon surfactants include, for example, JP-A-62-36663, JP-A-61-226746, JP-A-61-226745, JP-A-62-170950. JP, 63-34540, JP 7-230165, JP 8-62834, JP 9-54432, JP 9-5988, U.S. Pat.No. 5,405,720, Mention may be made of the surfactants described in JP 5360692, JP 5529881, US Pat. Preferably, it is a nonionic surfactant. Although it does not specifically limit as a nonionic surfactant, It is still more preferable to use a fluorochemical surfactant or a silicon-type surfactant. The amount of the surfactant used is usually from 0.001 to 5 mass%, preferably from 0.005 to 2 mass%, more preferably from 0.01 to 0.5 mass%, based on the total amount of the developer.

現像方法としては、たとえば、現像液が満たされた糟中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液塗出ノズルをスキャンしながら現像液を塗出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)などを適用することができる。   As a developing method, for example, a method in which a substrate is immersed in a container filled with a developer for a certain period of time (dip method), a method in which the developer is raised on the surface of the substrate by surface tension and is allowed to stand for a certain period of time (paddle) Method), a method of spraying the developer on the substrate surface (spray method), a method of continuously applying the developer while scanning the developer application nozzle at a constant speed on a substrate rotating at a constant speed (dynamic dispensing method) ) Etc. can be applied.

なお、本発明に係るパターン形成方法は、現像工程の後に、リンス工程を更に含んでいてもよい。このリンス工程に用いるリンス液としては、純水を使用し、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。また、現像処理又はリンス処理の後に、パターン上に付着している現像液又はリンス液を超臨界流体により除去する処理を行ってもよい。   The pattern forming method according to the present invention may further include a rinsing step after the developing step. As the rinsing liquid used in this rinsing step, pure water can be used, and an appropriate amount of a surfactant can be added and used. Moreover, you may perform the process which removes the developing solution or rinse liquid adhering on a pattern with a supercritical fluid after a development process or a rinse process.

本発明の態様を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明の範囲は、以下の実施例に限定されるものではない。   The embodiment of the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples.

<酸分解性樹脂>
以下に、酸分解性樹脂の合成に使用したモノマーを挙げる。

Figure 2011186091
<Acid-decomposable resin>
The monomers used for the synthesis of the acid-decomposable resin are listed below.
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

〔合成例1:樹脂(A−1)〕
窒素気流下、8.8gのシクロヘキサノンを3つ口フラスコに入れ、これを80℃に加熱した。これに、8.5gの(LM-1)と、2.2gの(IM-1)と、9.0gの(PM-4)と、モノマーの合計量に対し13モル%の重合開始剤V−60(和光純薬工業(株)製)とを79gのシクロヘキサノンに溶解させた溶液を、6時間かけて滴下した。滴下終了後、更に80℃で2時間反応させた。反応液を放冷後、900mLのメタノールと100mlの水との混合液に20分かけて滴下し、析出した粉体をろ取及び乾燥して、18gの樹脂(A−1)を得た。得られた樹脂の組成比は39/10/51であり、GPCによる重量平均分子量のポリスチレン換算値は7500であり、分散度(Mw/Mn)は1.54であった。
[Synthesis Example 1: Resin (A-1)]
Under a nitrogen stream, 8.8 g of cyclohexanone was placed in a three-necked flask and heated to 80 ° C. To this, 8.5 g of (LM-1), 2.2 g of (IM-1), 9.0 g of (PM-4), and 13 mol% of polymerization initiator V based on the total amount of monomers. A solution prepared by dissolving -60 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in 79 g of cyclohexanone was dropped over 6 hours. After completion of dropping, the reaction was further continued at 80 ° C. for 2 hours. The reaction solution was allowed to cool and then added dropwise to a mixed solution of 900 mL of methanol and 100 mL of water over 20 minutes, and the precipitated powder was collected by filtration and dried to obtain 18 g of Resin (A-1). The composition ratio of the obtained resin was 39/10/51, the polystyrene equivalent value of the weight average molecular weight by GPC was 7500, and the dispersity (Mw / Mn) was 1.54.

〔合成例2〜20:樹脂(A−2)〜(A−20)〕
使用したモノマーの種類及び量を変更したことを除いては、合成例1と同様にして、樹脂(A−2)〜(A−20)を合成した。
[Synthesis Examples 2 to 20: Resins (A-2) to (A-20)]
Resins (A-2) to (A-20) were synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the types and amounts of the monomers used were changed.

下記表3に、樹脂(A−1)〜(A−20)について、合成に使用したモノマー、各繰り返し単位の組成比、重量平均分子量及び分散度を纏める。なお、繰り返し単位の組成比は、各モノマーに対応した繰り返し単位のモル比であり、表中におけるモノマーの記載順に対応している。

Figure 2011186091
Table 3 below summarizes the monomers used for the synthesis, the composition ratio of each repeating unit, the weight average molecular weight, and the degree of dispersion of the resins (A-1) to (A-20). The composition ratio of repeating units is the molar ratio of repeating units corresponding to each monomer, and corresponds to the order of description of the monomers in the table.
Figure 2011186091

<酸発生剤>
酸発生剤としては、下記化合物(d1)乃至(d10)及び化合物(z66)並びに化合物(b1)の少なくとも1つを用いた。また、参照用に、下記化合物(z2)を用いた。

Figure 2011186091
<Acid generator>
As the acid generator, at least one of the following compounds (d1) to (d10), the compound (z66) and the compound (b1) was used. For reference, the following compound (z2) was used.
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

Figure 2011186091
Figure 2011186091

〔合成例21:化合物d1〕
化合物d1を、以下のルートに従って合成した。

Figure 2011186091
[Synthesis Example 21: Compound d1]
Compound d1 was synthesized according to the following route.
Figure 2011186091

(化合物1の合成)
20gのブロモメチルシクロヘキサンと12.5gの1−ナフトールとを、三口フラスコ中で300gのNMPに溶解させた。その後、得られた溶液に、12gの炭酸カリウムと14gのヨウ化カリウムとを加え、120℃で8時間加熱した。反応液に300gの水を加え、100gのヘキサンを用いた抽出を3回行った。得られた有機層を合わせて、100gの1N水酸化ナトリウム水溶液で1回、100gの水で1回、及び100gのBrineで1回洗浄した後、濃縮した。このようにして、13gの化合物1を得た。
(Synthesis of Compound 1)
20 g bromomethylcyclohexane and 12.5 g 1-naphthol were dissolved in 300 g NMP in a three neck flask. Thereafter, 12 g of potassium carbonate and 14 g of potassium iodide were added to the obtained solution and heated at 120 ° C. for 8 hours. 300 g of water was added to the reaction solution, and extraction with 100 g of hexane was performed three times. The obtained organic layers were combined, washed once with 100 g of 1N aqueous sodium hydroxide, once with 100 g of water, and once with 100 g of Brine, and then concentrated. In this way, 13 g of Compound 1 was obtained.

(化合物2の合成)
化合物2は、特開2005−266799号公報に記載されている方法を参考にして合成した。
(Synthesis of Compound 2)
Compound 2 was synthesized with reference to a method described in JP-A-2005-266799.

(化合物d1の合成)
13.1gの化合物1を、三口フラスコ中で65gのEaton試薬に溶解させた。その後、攪拌しながら5.7gのテトラメチレンスルホキシドを滴下し、さらに3時間攪拌を行った。反応液を、240gの水に注いだ後、25gの化合物2と、50gのクロロホルムとを添加した。
(Synthesis of Compound d1)
13.1 g of compound 1 was dissolved in 65 g of Eaton reagent in a three neck flask. Thereafter, 5.7 g of tetramethylene sulfoxide was added dropwise with stirring, and the mixture was further stirred for 3 hours. After pouring the reaction solution into 240 g of water, 25 g of Compound 2 and 50 g of chloroform were added.

有機層を分離した後、水層から50gのクロロホルムを用いて2回抽出を行った。得られた有機層を合わせ、水洗を2回行った後、濃縮した。得られた粗生成物を、20gの酢酸エチルを用いて再結晶させた。このようにして、22gの化合物d1を得た。   After separating the organic layer, the aqueous layer was extracted twice with 50 g of chloroform. The obtained organic layers were combined, washed twice with water, and concentrated. The resulting crude product was recrystallized using 20 g of ethyl acetate. In this way, 22 g of compound d1 was obtained.

〔合成例22:化合物d2〜d10、z66及びb1〕
化合物d1について説明したのと同様にして、化合物d2〜d10、z66及びb1を合成した。
[Synthesis Example 22: Compounds d2 to d10, z66 and b1]
Compounds d2 to d10, z66 and b1 were synthesized in the same manner as described for compound d1.

<塩基性化合物>
使用した塩基性化合物は、以下の通りである。
<Basic compound>
The basic compounds used are as follows.

N−1:N,N−ジブチルアニリン
N−2:N,N−ジヘキシルアニリン
N−3:2,6−ジイソプロピルアニリン
N−4:トリ−n−オクチルアミン
N−5:N,N−ジヒドロキシエチルアニリン
N−6:2,4,5−トリフェニルイミダゾール
N−7:トリス(メトキシエトキシエチル)アミン
N−8:2−[2−{2―(2,2―ジメトキシ−フェノキシエトキシ)エチル}−ビス−(2−メトキシエチル)]−アミン。
N-1: N, N-dibutylaniline N-2: N, N-dihexylaniline N-3: 2,6-diisopropylaniline N-4: tri-n-octylamine N-5: N, N-dihydroxyethyl Aniline N-6: 2,4,5-triphenylimidazole N-7: Tris (methoxyethoxyethyl) amine N-8: 2- [2- {2- (2,2-dimethoxy-phenoxyethoxy) ethyl}- Bis- (2-methoxyethyl)]-amine.

<疎水性樹脂>
疎水性樹脂は、先に挙げた(HR−1)〜(HR−65)及び(K−1)〜(K−15)から適宜選択した。
<Hydrophobic resin>
The hydrophobic resin was appropriately selected from (HR-1) to (HR-65) and (K-1) to (K-15) listed above.

〔合成例23:樹脂(K−4)〕
下記繰り返し単位に対応するモノマーを90/10の割合(モル比)で仕込み、PGMEAに溶解させ、固形分濃度15質量%の溶液を450g調製した。この溶液に、1モル%の和光純薬製重合開始剤V−60を加えた。これを、窒素雰囲気下、6時間かけて、100℃に加熱した50gのPGMEAに滴下した。滴下終了後、反応液を2時間撹拌した。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、5Lのメタノールを用いて固体を析出させた。得られた白色粉体をろ取し、目的物である樹脂(K−4)を回収した。
[Synthesis Example 23: Resin (K-4)]
Monomers corresponding to the following repeating units were charged at a ratio (molar ratio) of 90/10 and dissolved in PGMEA to prepare 450 g of a solution having a solid content concentration of 15% by mass. 1 mol% of Wako Pure Chemical polymerization initiator V-60 was added to this solution. This was dripped at 50g of PGMEA heated at 100 degreeC over 6 hours in nitrogen atmosphere. The reaction liquid was stirred for 2 hours after completion | finish of dripping. After completion of the reaction, the reaction solution was cooled to room temperature, and a solid was precipitated using 5 L of methanol. The obtained white powder was collected by filtration to recover the target resin (K-4).

NMRから求めた各繰り返し単位の組成比は、90/10であった。また、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は8000であり、分散度は1.40であった。

Figure 2011186091
The composition ratio of each repeating unit determined from NMR was 90/10. Moreover, the standard polystyrene conversion weight average molecular weight calculated | required by GPC measurement was 8000, and dispersion degree was 1.40.
Figure 2011186091

上記合成例23における方法と同様にして、前掲の樹脂(K−1)〜(K−3)及び(K−5)〜(K−15)を合成した。これら樹脂は、前掲の表2に示す組成比、重量平均分子量及び分散度を有していた。   Resins (K-1) to (K-3) and (K-5) to (K-15) were synthesized in the same manner as in Synthesis Example 23. These resins had the composition ratio, weight average molecular weight and dispersity shown in Table 2 above.

<界面活性剤及び溶剤>
界面活性剤としては、以下のものを用いた。
W−1:メガファックF176(大日本インキ化学工業(株)製;フッ素系)
W−2:メガファックR08(大日本インキ化学工業(株)製;フッ素及びシリコン系)
W−3:ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製;シリコン系)
W−4:トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製;フッ素系)
W−5:PF656(OMNOVA社製;フッ素系)
W−6:PF6320(OMNOVA社製;フッ素系)。
<Surfactant and solvent>
As the surfactant, the following were used.
W-1: MegaFuck F176 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd .; fluorine-based)
W-2: Megafuck R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd .; fluorine and silicon)
W-3: Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd .; silicon-based)
W-4: Troisol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd .; fluorine-based)
W-5: PF656 (manufactured by OMNOVA; fluorine-based)
W-6: PF6320 (manufactured by OMNOVA; fluorine-based).

溶剤としては、以下のものを用いた。
SL−1:シクロヘキサノン
SL−2:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
SL−3:乳酸エチル
SL−4:プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)
SL−5:γ−ブチロラクトン
SL−6:プロピレンカーボネート。
The following were used as the solvent.
SL-1: Cyclohexanone SL-2: Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)
SL-3: Ethyl lactate SL-4: Propylene glycol monomethyl ether (PGME)
SL-5: γ-butyrolactone SL-6: propylene carbonate.

<レジスト液の調製>
下記表4に示す成分を、同表に示す溶剤に溶解させて、固形分濃度4.5質量%の溶液を調製した。その後、得られた溶液を、ポアサイズ0.1μmのポリエチレンフィルターを用いてろ過して、ポジ型レジスト溶液を調製した。
<Preparation of resist solution>
The components shown in Table 4 below were dissolved in the solvents shown in the same table to prepare a solution having a solid content concentration of 4.5% by mass. Thereafter, the obtained solution was filtered using a polyethylene filter having a pore size of 0.1 μm to prepare a positive resist solution.

<パターン形成:液浸露光>
液浸露光法により、レジストパターンを形成した。
具体的には、まず、シリコンウエハー上に有機反射防止膜ARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃で60秒間ベークを行って、膜厚78nmの反射防止膜を形成した。その上に、上記のレジスト溶液を塗布し、100℃で60秒間ベークを行った。このようにして、膜厚30nmのレジスト膜を形成した。
<Pattern formation: immersion exposure>
A resist pattern was formed by an immersion exposure method.
Specifically, first, an organic antireflection film ARC29A (Nissan Chemical Co., Ltd.) was applied on a silicon wafer and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form an antireflection film having a thickness of 78 nm. On top of that, the above resist solution was applied and baked at 100 ° C. for 60 seconds. In this way, a resist film having a thickness of 30 nm was formed.

次いで、このレジスト膜に対し、65nmの1:1ラインアンドスペースのマスクを通して、ArFエキシマレーザー液浸スキャナー(ASML社製;XT1700i、NA1.20、C-Quad、アウターシグマ0.981、インナーシグマ0.895、XY偏向)を用いた露光を行った。この際、液浸液としては、超純水を使用した。   Next, an ArF excimer laser immersion scanner (manufactured by ASML; XT1700i, NA1.20, C-Quad, outer sigma 0.981, inner sigma 0.895, XY is passed through this resist film through a 65 nm 1: 1 line and space mask. Exposure using deflection). At this time, ultrapure water was used as the immersion liquid.

露光後すぐに100℃で60秒間ホットプレート上で加熱した後、室温まで冷却させた。次いで、表4に記載した濃度のTMAH水溶液を用いて、23℃で30秒間現像し、30秒間純水にてリンスした後、90℃で90秒間に亘ってポストベークを行って、ラインパターンを得た。   Immediately after the exposure, the film was heated on a hot plate at 100 ° C. for 60 seconds and then cooled to room temperature. Next, using a TMAH aqueous solution having a concentration shown in Table 4, the film was developed at 23 ° C. for 30 seconds, rinsed with pure water for 30 seconds, and then post-baked at 90 ° C. for 90 seconds to form a line pattern. Obtained.

<露光ラチチュード評価>
線幅65nmのラインアンドスペースのマスクパターン(ライン:スペース=1:1)を再現する露光量を最適露光量とし、露光量を変化させた際にパターンサイズが65nm±10%を許容する露光量幅を求め、この値を最適露光量で割って百分率表示した。この値が大きいほど露光量変化による性能変化が小さく、露光ラチチュードが良好である。
<Evaluation of exposure latitude>
An exposure amount that reproduces a line and space mask pattern (line: space = 1: 1) having a line width of 65 nm is an optimum exposure amount, and an exposure amount that allows a pattern size of 65 nm ± 10% when the exposure amount is changed. The width was obtained, and this value was divided by the optimum exposure amount and displayed as a percentage. The larger this value, the smaller the performance change due to the exposure amount change, and the better the exposure latitude.

<現像欠陥評価>
上記組成物を、ヘキサメチルジシラザン処理を施した8インチのシリコン基板上に、スピンコーターを用いて均一に塗布し、120℃で60秒間ホットプレート上で加熱、乾燥を行い、膜厚100nmのレジスト膜を形成した。このレジスト膜を、露光せずに110℃で90秒間ホットプレート上で加熱した。更に所定濃度のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液にて23℃で60秒間現像し、30秒間純水にてリンスした後、乾燥した。このようにして得られたサンプルウェハーについて、KLA2360機(KLAテンコール(株)製)により現像欠陥数を測定した。この際、実施例1の欠陥数を1に規格化して表記した。この値が少ないほど良好であることを意味する。
<Development defect evaluation>
The above composition was uniformly applied on an 8-inch silicon substrate subjected to hexamethyldisilazane treatment using a spin coater, and heated and dried on a hot plate at 120 ° C. for 60 seconds to obtain a film having a thickness of 100 nm. A resist film was formed. This resist film was heated on a hot plate at 110 ° C. for 90 seconds without exposure. Further, the film was developed with a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution having a predetermined concentration at 23 ° C. for 60 seconds, rinsed with pure water for 30 seconds, and then dried. With respect to the sample wafer thus obtained, the number of development defects was measured with a KLA 2360 machine (manufactured by KLA Tencor). At this time, the number of defects in Example 1 was normalized to 1 and expressed. The smaller this value, the better.

これらの評価結果を、下記表4に示す。

Figure 2011186091
These evaluation results are shown in Table 4 below.
Figure 2011186091

表4に示す通り、実施例に係る方法では、比較例に係る方法と比較して、露光ラチチュード及び現像欠陥性能に優れたパターンを形成することができた。   As shown in Table 4, in the method according to the example, a pattern having excellent exposure latitude and development defect performance could be formed as compared with the method according to the comparative example.

Claims (11)

酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により下記一般式(LD)により表される部分構造を備えた酸を発生する化合物(B)とを含有した感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて膜を形成することと、
前記膜を露光することと、
前記露光された膜を、濃度が2.38質量%未満であるテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて現像することと
を含んだパターン形成方法。
Figure 2011186091
式中、
Xfは、各々独立に、フッ素原子、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
及びRは、各々独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基、及び、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基からなる群より選択される基を表す。
Lは、各々独立に、単結合又は2価の連結基を表す。
Cyは、各々独立に、環状構造を有する基を表す。
xは、各々独立に、1〜20の整数を表す。
yは、各々独立に、0〜10の整数を表す。
zは、各々独立に、0〜10の整数を表す。
Resin (A) whose solubility in an alkaline developer is increased by the action of an acid, and a compound (B) that generates an acid having a partial structure represented by the following general formula (LD) by irradiation with actinic rays or radiation Forming a film using the contained actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition;
Exposing the film;
Developing the exposed film with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution having a concentration of less than 2.38% by mass.
Figure 2011186091
Where
Xf each independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
R 1 and R 2 each independently represents a group selected from the group consisting of a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, and an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
L each independently represents a single bond or a divalent linking group.
Cy each independently represents a group having a cyclic structure.
x represents the integer of 1-20 each independently.
y represents the integer of 0-10 each independently.
Each z independently represents an integer of 0 to 10.
前記化合物(B)は、活性光線又は放射線の照射により下記一般式(LD1)又は(LD2)により表される酸を発生する請求項1に記載のパターン形成方法。
Figure 2011186091
Figure 2011186091
式中、
Xfは、各々独立に、フッ素原子、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
及びRは、各々独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基、及び、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基からなる群より選択される基を表す。
Lは、各々独立に、単結合又は2価の連結基を表す。
Cyは、各々独立に、環状構造を有する基を表す。
Rfは、フッ素原子を含んだ基を表す。
xは、各々独立に、1〜20の整数を表す。
yは、各々独立に、0〜10の整数を表す。
zは、各々独立に、0〜10の整数を表す。
The pattern formation method according to claim 1, wherein the compound (B) generates an acid represented by the following general formula (LD1) or (LD2) upon irradiation with actinic rays or radiation.
Figure 2011186091
Figure 2011186091
Where
Xf each independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
R 1 and R 2 each independently represents a group selected from the group consisting of a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, and an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
L each independently represents a single bond or a divalent linking group.
Cy each independently represents a group having a cyclic structure.
Rf represents a group containing a fluorine atom.
x represents the integer of 1-20 each independently.
y represents the integer of 0-10 each independently.
Each z independently represents an integer of 0 to 10.
前記化合物(B)は、活性光線又は放射線の照射により前記一般式(LD1)により表される酸を発生する請求項2に記載のパターン形成方法。   The said compound (B) is a pattern formation method of Claim 2 which generate | occur | produces the acid represented by the said general formula (LD1) by irradiation of actinic light or a radiation. 前記化合物(B)は、活性光線又は放射線の照射により前記一般式(LD2)により表される酸を発生する請求項2に記載のパターン形成方法。   The said compound (B) is a pattern formation method of Claim 2 which generate | occur | produces the acid represented by the said general formula (LD2) by irradiation of actinic light or a radiation. 前記一般式(LD2)により表される前記酸は、下記一般式(LD2I)により表される請求項4に記載のパターン形成方法。
Figure 2011186091
式中、
Xfは、各々独立に、フッ素原子、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
及びRは、各々独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基、及び、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基からなる群より選択される基を表す。
Lは、各々独立に、単結合又は2価の連結基を表す。
Cyは、各々独立に、環状構造を有する基を表す。
xは、各々独立に、1〜20の整数を表す。
yは、各々独立に、0〜10の整数を表す。
zは、各々独立に、0〜10の整数を表す。
The pattern formation method according to claim 4, wherein the acid represented by the general formula (LD2) is represented by the following general formula (LD2I).
Figure 2011186091
Where
Xf each independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
R 1 and R 2 each independently represents a group selected from the group consisting of a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, and an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
L each independently represents a single bond or a divalent linking group.
Cy each independently represents a group having a cyclic structure.
x represents the integer of 1-20 each independently.
y represents the integer of 0-10 each independently.
Each z independently represents an integer of 0 to 10.
前記樹脂(A)は、ラクトン構造を備えた繰り返し単位を更に含んでいる請求項1乃至5の何れか1項に記載のパターン形成方法。   The pattern forming method according to claim 1, wherein the resin (A) further includes a repeating unit having a lactone structure. 前記樹脂(A)は、単環式又は多環式の酸分解性基を備えた繰り返し単位を含んでいる請求項1乃至6の何れか1項に記載のパターン形成方法。   The pattern formation method according to claim 1, wherein the resin (A) includes a repeating unit having a monocyclic or polycyclic acid-decomposable group. 前記組成物は、塩基性化合物を更に含有している請求項1乃至7の何れか1項に記載のパターン形成方法。   The pattern forming method according to claim 1, wherein the composition further contains a basic compound. 前記組成物は、界面活性剤を更に含有している請求項1乃至8の何れか1項に記載のパターン形成方法。   The pattern forming method according to claim 1, wherein the composition further contains a surfactant. 前記組成物は、疎水性樹脂を更に含有している請求項1乃至9の何れか1項に記載のパターン形成方法。   The pattern forming method according to claim 1, wherein the composition further contains a hydrophobic resin. 前記露光は液浸露光である請求項1乃至10の何れか1項に記載のパターン形成方法。   The pattern forming method according to claim 1, wherein the exposure is immersion exposure.
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