JP2012088697A - Resist antistatic film laminate, method for forming relief pattern, and electronic component - Google Patents

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Satoru Kanke
了 管家
Kenichi Okuyama
健一 奥山
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保則 長塚
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resist antistatic film laminate, in which a charge-up phenomenon is avoided and changes in the sensitivity of a resist film after exposure are suppressed, and thereby, a fine pattern having dimensions as designed can be formed.SOLUTION: The resist antistatic film laminate includes on a supporting body: (1) a resist film comprising a resist composition containing at least a phenol compound (A) having a molecular weight of 150 to 3000 and an acid generator (B) containing a sulfonic acid structure represented by -SOor -SO- and a carbon atom directly bonded to the sulfonic acid structure or an aromatic ring directly bonded to the sulfonic acid structure, in which no fluorine atom is bonded to the carbon atom or the aromatic ring directly bonded to the sulfonic acid structure; and (2) an antistatic film.

Description

本発明は、酸発生剤を含むレジスト膜上に帯電防止膜を設けた積層構造を有する積層体、当該積層体を用いるパターン形成方法、及び電子部品に関する。これらの積層体は、特に電子線あるいは荷電粒子線を用いたパターン形成において有効である。   The present invention relates to a laminate having a laminate structure in which an antistatic film is provided on a resist film containing an acid generator, a pattern forming method using the laminate, and an electronic component. These laminates are particularly effective in pattern formation using electron beams or charged particle beams.

近年、半導体素子や液晶表示素子の製造においては、リソグラフィー技術の進歩により急速にパターンの微細化が進んでおり、例えば寸法幅50nm以下の高解像力が求められている。微細化の手法としては、一般に、露光光源の短波長化が行われており、現在用いられているKrFエキシマレーザー光に加え、ArF、F、EUV、X線、電子線やその他の荷電粒子線等を露光光として用いたリソグラフィーが提案されている。 In recent years, in the manufacture of semiconductor elements and liquid crystal display elements, pattern miniaturization has rapidly progressed due to advances in lithography technology. For example, high resolution with a dimension width of 50 nm or less is required. As a technique for miniaturization, the wavelength of an exposure light source is generally shortened, and in addition to the currently used KrF excimer laser light, ArF, F 2 , EUV, X-rays, electron beams, and other charged particles Lithography using lines as exposure light has been proposed.

これらの露光光源のうち現在、微細なパターン形成を目的として実用化に向けた研究開発が行われているものとして電子線を用いたリソグラフィーが挙げられる。電子線は加速電圧50kVの場合、波長0.005nmに相当し原理的に高い解像力を有しており、多くの場合、直接電子線を基板上に走査させて目的パターンを形成させるためにマスクを用いることなく、任意のパターン形成が可能であるといった利点がある。   Among these exposure light sources, lithography using an electron beam is one that is currently being researched and developed for practical use for the purpose of forming fine patterns. An electron beam corresponds to a wavelength of 0.005 nm at an acceleration voltage of 50 kV and has a high resolving power in principle. In many cases, a mask is used to form a target pattern by directly scanning an electron beam on a substrate. There is an advantage that an arbitrary pattern can be formed without using it.

しかし、一般的に微細加工に用いられるレジストは絶縁性の高い有機物であるため、電子線で露光を行うと、レジスト膜の表面又は内部に電荷が蓄積する「チャージアップ現象」が起こる。チャージアップ発生後に露光を続行すると、照射した電子線がチャージアップの影響を受けて本来意図していた露光位置からずれたり、寸法の異なるパターンが形成されるといった問題が生ずる。
このチャージアップの影響は従来、加工寸法が大きいために相対的に影響が小さくあまり問題視されてこなかった。しかし、加工寸法が小さくなるほど相対的に影響が大きくなり、レジストパターンを利用して加工した電子部品又はレリーフパターンの特性に影響を与え、信頼性を低下させるという問題が新たに発生しつつあった。特に50nm以下のパターン形成の際には数nm程度の位置ずれ、寸法変化が大きな問題を招来する。
However, since a resist generally used for microfabrication is a highly insulating organic substance, when it is exposed to an electron beam, a “charge-up phenomenon” occurs in which charges accumulate on the surface or inside of the resist film. If exposure is continued after charge-up occurs, there is a problem that the irradiated electron beam is affected by the charge-up and is shifted from the originally intended exposure position, or patterns having different dimensions are formed.
Conventionally, the effect of this charge-up has been relatively less affected due to the large machining size, and has not been regarded as a problem. However, the smaller the processing dimension, the greater the influence, and there was a new problem of affecting the characteristics of electronic parts or relief patterns processed using resist patterns and reducing reliability. . In particular, when a pattern having a thickness of 50 nm or less is formed, a position shift or dimensional change of about several nm causes a serious problem.

この問題を回避するための手段として、帯電防止膜をレジスト膜上に形成する方法が複数提案されている。特許文献1では、スルホン化ポリアニリンを含む水/IPA溶液を利用、スピンコートにより帯電防止膜を成膜する方法、特許文献2ではスルホン酸を有するポリチオフェン水溶液、スルホン酸を有するポリフェニレンビニレン水溶液、スルホン酸を有するポリアニリン水溶液をそれぞれ利用してスピンコートにより成膜する方法、特許文献3では、特定のイソチアナフテン構造を有するポリマーを含む水溶液を利用して成膜する方法等が提案されている。ここで帯電防止膜とはチャージアップ現象により生じる電荷の偏在を消失させるために利用される膜のことであり導電性の高い材料を用いることにより微細加工に用いられる通常のレジストよりも低い電気抵抗を有することを特徴とする。具体的な数値としては2x10Ω/□以下の表面抵抗を有することが特許文献3に記載されている。 As means for avoiding this problem, a plurality of methods for forming an antistatic film on a resist film have been proposed. Patent Document 1 uses a water / IPA solution containing sulfonated polyaniline, and a method of forming an antistatic film by spin coating. Patent Document 2 discloses a polythiophene aqueous solution having sulfonic acid, a polyphenylene vinylene aqueous solution having sulfonic acid, and a sulfonic acid. A method of forming a film by spin coating using each of the polyaniline aqueous solutions having the above, Patent Document 3 proposes a method of forming a film using an aqueous solution containing a polymer having a specific isothianaphthene structure. Here, the antistatic film is a film used to eliminate the uneven distribution of charges caused by the charge-up phenomenon, and has a lower electric resistance than a normal resist used for microfabrication by using a highly conductive material. It is characterized by having. As a specific numerical value, Patent Document 3 describes that it has a surface resistance of 2 × 10 8 Ω / □ or less.

これらは水溶性ポリマーをレジスト膜上にスピンコートする際にインターミキシングを起こすことなく成膜可能であり、露光後に除去する場合も水によるリンス、アルカリ水溶液による現像いずれでも除去可能等、簡便な工程を構成する上で利点が多いものである。具体的には通常通りにレジスト膜を形成し、当該レジスト膜上に帯電防止膜をスピンコートにより形成し、ベークを行い、露光を行った後、引き続き、リンスによる帯電防止膜の除去、露光後ベーク(PEB、post exposure bake)、現像を行うか、もしくは、PEBを行ってから現像液によって現像と帯電防止膜の除去を同時に行って、所望のパターンを得る。   These can be formed without intermixing when spin-coating a water-soluble polymer onto a resist film, and can be removed after exposure either by rinsing with water or development with an aqueous alkaline solution. There are many advantages in constructing. Specifically, a resist film is formed as usual, an antistatic film is formed on the resist film by spin coating, baking and exposure are performed, and then the antistatic film is removed by rinsing and after exposure. A desired pattern is obtained by performing baking (PEB, post exposure bake) and developing, or performing PEB and then simultaneously developing and removing the antistatic film with a developer.

一方、レジストとしては高感度を達成するために近年はポジ型、ネガ型いずれも化学増幅レジストが主流となっている。この化学増幅レジストは露光により発生した触媒量の酸を利用して化学反応を起こし現像液に対する溶解速度差を生じさせてパターンを形成する。   On the other hand, in order to achieve high sensitivity, in recent years, chemically amplified resists have become the mainstream for both positive and negative resists. This chemically amplified resist uses a catalytic amount of acid generated by exposure to cause a chemical reaction to cause a difference in dissolution rate with respect to the developer to form a pattern.

ネガ型化学増幅レジスト層は酸存在下で加熱すると、例えば、フェノール化合物と架橋剤が架橋反応を起こして分子量が増大、現像液に対する溶解性が低下する。一方、ポジ型化学増幅レジスト層は酸存在下で、例えば酸解離性保護基の脱離等により、現像液に対する溶解性が増大する。   When the negative chemically amplified resist layer is heated in the presence of an acid, for example, a phenol compound and a crosslinking agent undergo a crosslinking reaction, the molecular weight increases, and the solubility in a developing solution decreases. On the other hand, the solubility of the positive chemically amplified resist layer in the developer increases in the presence of an acid due to, for example, elimination of an acid dissociable protecting group.

従来、化学増幅レジストに用いられる酸発生剤は、酸触媒の反応性の観点から、発生する酸の酸性度が高いことが求められている(例えば、特許文献4など)。   Conventionally, acid generators used for chemically amplified resists are required to have high acidity of the acid generated from the viewpoint of the reactivity of the acid catalyst (for example, Patent Document 4).

特開平6−3813号公報JP-A-6-3813 特開平4−32848号公報JP-A-4-32848 特開平7−41756号公報JP 7-41756 A 特開2010−018573号公報JP 2010-018573 A

発明者らは、化学増幅レジストを、帯電防止膜と組み合わせて用いると、露光後の時間経過により感度変化が生じ、所望の加工寸法が得られない又は全くパターン形成されない場合があるという知見を得た。特に直接電子線を基板上に走査させる場合、いわゆる電子線直接描画方式による露光を行う場合には、個々の露光部位ごとに露光から現像までの放置時間が異なることにより、レジスト層内の露光部位ごとに感度差が生じ、現像後のパターンが本来の設定とは異なる寸法になってしまうことが問題となった。この場合、寸法変化量は露光後、現像されるまでの放置時間により異なるために露光工程に長時間必要な電子線直接描画方式の場合は設計通りのパターンを得ることは極めて困難である。   The inventors have obtained the knowledge that when a chemically amplified resist is used in combination with an antistatic film, the sensitivity changes with the passage of time after exposure, and a desired processing dimension may not be obtained or a pattern may not be formed at all. It was. In particular, when a direct electron beam is scanned on the substrate, when exposure is performed by a so-called electron beam direct drawing method, the exposure time in the resist layer varies depending on the exposure time from exposure to development for each exposure time. There is a problem that a difference in sensitivity occurs every time and the pattern after development becomes a dimension different from the original setting. In this case, since the amount of dimensional change varies depending on the exposure time until development after exposure, it is extremely difficult to obtain a pattern as designed in the case of an electron beam direct writing method that requires a long time for the exposure process.

上記実情に鑑み、本発明の目的は、チャージアップ現象を回避し、かつレジスト膜の露光後の感度変化を抑えることにより、設計通りの寸法を有する微細なパターン形成が可能なレジスト帯電防止膜積層体を提供する。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a resist antistatic film laminate capable of forming a fine pattern having dimensions as designed by avoiding a charge-up phenomenon and suppressing a sensitivity change after exposure of the resist film. Provide the body.

化学増幅レジストが、外部環境の影響を受け易く、露光後にアルカリ性の化合物が存在する雰囲気にさらされると、酸発生剤から生じた酸が中和され、大幅な感度低下を引き起こすという知見は従来から知られていた。しかしながら帯電防止膜存在下、真空中での露光後感度変化についてはこれまで詳細に検討した例は無かった。発明者が鋭意研究を重ねた結果、従来のレジスト組成では帯電防止膜存在下、真空中での露光後の時間経過により感度変化が発生するという知見を得た。具体的には同じ露光量でパターンを形成させた時に最終的に得られるパターンの寸法が時間の経過により異なってきてしまうのである。更に、いわゆる電子線直接描画方式の場合には、電子線でスキャンする要領で順にパターンを描画していくので露光部位によって、露光後から現像までにかかる時間が異なり、同じ基板上の同じ寸法を持つ露光パターンでも露光のタイミングにより感度が異なり、最終的に得られたパターンの寸法が異なってしまう現象が生じることが分かった。そこで、レジストに含まれる酸発生剤に着目し、後述する特定の酸発生剤をレジスト組成物に用いることにより、レジスト膜上に帯電防止膜を積層した場合であっても、露光後の感度変化を抑えて、良好なレジストパターンが形成できることを見出した。
本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
The knowledge that chemically amplified resists are easily affected by the external environment, and when exposed to an atmosphere containing alkaline compounds after exposure, the acid generated from the acid generator is neutralized, causing a significant decrease in sensitivity. It was known. However, there has been no detailed study of sensitivity changes after exposure in vacuum in the presence of an antistatic film. As a result of extensive research by the inventor, the inventors have found that in conventional resist compositions, sensitivity changes with the passage of time after exposure in vacuum in the presence of an antistatic film. Specifically, when the pattern is formed with the same exposure amount, the dimension of the finally obtained pattern varies with time. Furthermore, in the case of the so-called electron beam direct drawing method, the pattern is drawn in the order of scanning with the electron beam, so the time taken from the exposure to the development varies depending on the exposure part, and the same dimension on the same substrate is obtained. It was found that even the exposure pattern possessed had different sensitivities depending on the timing of exposure, resulting in a phenomenon that the dimensions of the finally obtained pattern differed. Therefore, paying attention to the acid generator contained in the resist, the sensitivity change after exposure can be achieved even when an antistatic film is laminated on the resist film by using a specific acid generator described later in the resist composition. It was found that a good resist pattern can be formed while suppressing the above.
The present invention has been completed based on such findings.

すなわち、本発明に係るレジスト帯電防止膜積層体は、支持体上に、
(1)分子量150〜3000のフェノール化合物(A)、−SO 又は−SO−で表されるスルホン酸構造及び、該スルホン酸構造に直接結合する炭素原子、該スルホン酸構造に直接結合する不飽和炭化水素基、若しくは該スルホン酸構造に直接結合する芳香環を含み、該スルホン酸構造に直接結合する前記炭素原子、前記不飽和炭化水素基、若しくは前記芳香環にフッ素原子が結合していない酸発生剤(B)を少なくとも含有するレジスト組成物からなるレジスト膜と、
(2)帯電防止膜とを少なくとも備えることを特徴とする。
That is, the resist antistatic film laminate according to the present invention is formed on a support.
(1) a phenol compound having a molecular weight of 150~3000 (A), - SO 3 - or -SO 3 - sulfonic acid structure represented by and, the carbon atom bonded directly to the acid structure, coupled directly to the sulfonic acid structure A fluorine atom is bonded to the carbon atom, the unsaturated hydrocarbon group, or the aromatic ring directly bonded to the sulfonic acid structure. A resist film comprising a resist composition containing at least an acid generator (B) that is not present,
(2) At least an antistatic film is provided.

本発明によれば、帯電防止膜を備えチャージアップ現象を回避し、かつレジスト膜の露光後の感度変化を抑え、設定通りの加工寸法を有するパターンが高精度に得られる。   According to the present invention, a pattern having a processing dimension as set can be obtained with high accuracy by providing an antistatic film, avoiding a charge-up phenomenon, suppressing a sensitivity change after exposure of the resist film.

本発明に用いられるレジスト膜は、下記のネガ型レジスト組成物又はポジ型レジスト組成物からなることが好ましい。
<ネガ型レジスト組成物>
分子量150〜3000のフェノール化合物(A)、
−SO 又は−SO−で表されるスルホン酸構造及び、該スルホン酸構造に直接結合する炭素原子、該スルホン酸構造に直接結合する不飽和炭化水素基、若しくは該スルホン酸構造に直接結合する芳香環を含み、該スルホン酸構造に直接結合する前記炭素原子、前記不飽和炭化水素基、若しくは前記芳香環にフッ素原子が結合していないことを特徴とする化合物からなり、波長248nm以下の活性エネルギー線を照射することで直接又は間接的に酸を発生する酸発生剤(B’)、及び、
架橋剤(C)、を少なくとも含有するネガ型レジスト組成物。
<ポジ型レジスト組成物>
分子量150〜3000で、少なくとも一部のフェノール性水酸基が酸分解性基で保護されたフェノール化合物(Acap)、及び、
−SO 又は−SO−で表されるスルホン酸構造及び、該スルホン酸構造に直接結合する炭素原子、該スルホン酸構造に直接結合する不飽和炭化水素基、若しくは該スルホン酸構造に直接結合する芳香環を含み、該スルホン酸構造に直接結合する前記炭素原子、前記不飽和炭化水素基、若しくは前記芳香環にフッ素原子が結合していないことを特徴とする化合物からなり、波長248nm以下の活性エネルギー線を照射することで直接又は間接的に酸を発生する酸発生剤(B’)、を少なくとも含有するポジ型レジスト組成物。
The resist film used in the present invention is preferably composed of the following negative resist composition or positive resist composition.
<Negative resist composition>
Phenolic compound (A) having a molecular weight of 150 to 3000,
A sulfonic acid structure represented by —SO 3 or —SO 3 — and a carbon atom directly bonded to the sulfonic acid structure, an unsaturated hydrocarbon group directly bonded to the sulfonic acid structure, or directly to the sulfonic acid structure; A compound comprising an aromatic ring to be bonded and having no fluorine atom bonded to the carbon atom, the unsaturated hydrocarbon group, or the aromatic ring directly bonded to the sulfonic acid structure, and having a wavelength of 248 nm or less An acid generator (B ′) that generates an acid directly or indirectly by irradiating the active energy ray of
A negative resist composition containing at least a crosslinking agent (C).
<Positive resist composition>
A phenol compound (Acap) having a molecular weight of 150 to 3000 and at least a portion of the phenolic hydroxyl group protected with an acid-decomposable group; and
A sulfonic acid structure represented by —SO 3 or —SO 3 — and a carbon atom directly bonded to the sulfonic acid structure, an unsaturated hydrocarbon group directly bonded to the sulfonic acid structure, or directly to the sulfonic acid structure; A compound comprising an aromatic ring to be bonded and having no fluorine atom bonded to the carbon atom, the unsaturated hydrocarbon group, or the aromatic ring directly bonded to the sulfonic acid structure, and having a wavelength of 248 nm or less A positive resist composition containing at least an acid generator (B ′) that generates an acid directly or indirectly by irradiating the active energy ray.

本発明に用いられる酸発生剤(B)は、下記化学式(1)〜(4)のいずれかで表される化合物群から選択される一種以上の酸発生剤であることが、露光後安定性の点から好ましい。   The post-exposure stability is that the acid generator (B) used in the present invention is one or more acid generators selected from the group of compounds represented by any of the following chemical formulas (1) to (4). From the point of view, it is preferable.

Figure 2012088697
Figure 2012088697

(化学式(1)中、Rは同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜12の直鎖状炭化水素基、炭素数3〜12の分枝状炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、炭素数1〜12の直鎖状アルコキシ基、炭素数3〜12の分枝状アルコキシ基、炭素数3〜12の環状アルコキシ基、炭素数1〜12のアシル基、炭素数1〜12のスルフィド基、ヒドロキシル基、又はハロゲン原子である。又Rが相互に結合して環状構造を形成していてもよい。nは0〜2の整数である。Rは同一でも異なっていてもよく、炭素数1〜12の直鎖状炭化水素基、炭素数3〜12の分枝状炭化水素基、置換されてもよいフェニル基、又はナフチル基であり、さらにR同士で互いに直接又は異種原子を介して結合して炭素数2〜13の環状構造を形成してもよい。Rは、炭素数1〜12の炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、又は炭素数6〜14のアリール基であって、S原子に直接結合する炭素原子、S原子に直接結合する不飽和炭化水素基、若しくはS原子に直接結合する芳香環、にフッ素原子が結合していないものである。前記R、R及びRはさらに置換基を有していても良く、前記Rの炭素骨格中に酸素原子を有していてもよい。) (In the chemical formula (1), R 1 may be the same or different, and each independently represents a hydrogen atom, a linear hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, or a branched hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms. , A C3-C12 cyclic hydrocarbon group, a C1-C12 linear alkoxy group, a C3-C12 branched alkoxy group, a C3-C12 cyclic alkoxy group, a C1-C12 12 is an acyl group having 12 carbon atoms, a sulfide group having 1 to 12 carbon atoms, a hydroxyl group, or a halogen atom, and R 1 may be bonded to each other to form a cyclic structure, where n is an integer of 0 to 2. R 2 may be the same or different and is a linear hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, a branched hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, an optionally substituted phenyl group, or a naphthyl group. In addition, carbon atoms bonded to each other between R 2 directly or through different atoms A cyclic structure having a prime number of 2 to 13 may be formed, and R 3 is a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 14 carbon atoms. Te, the carbon atom bonded directly to the S atom, those unsaturated hydrocarbon group directly bonded to the S atom, or an aromatic ring bonded directly to the S atom, a fluorine atom not bonded. the R 1, R 2 and R 3 may further have a substituent, and the carbon skeleton of R 3 may have an oxygen atom.)

Figure 2012088697
Figure 2012088697

(化学式(2)中、Rは同一でも異なっていてもよく、炭素数1〜12の直鎖状炭化水素基、炭素数3〜12の分枝状炭化水素基、置換されてもよいフェニル基、ナフチル基、アントラセン基でありさらにR同士で互いに直接又は異種原子を介して結合して炭素数2〜13の環状構造を形成してもよい。但しRの内、少なくともいずれか一方はアリール構造を有している。Rは、炭素数1〜12の炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、又は炭素数6〜14のアリール基であって、S原子に直接結合する炭素原子、S原子に直接結合する不飽和炭化水素基、若しくはS原子に直接結合する芳香環にフッ素原子が結合していないものである。前記R及びRはさらに置換基を有していても良く、前記Rの炭素骨格中に酸素原子を有していてもよい。) (In the chemical formula (2), R 4 may be the same or different, and is a linear hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, a branched hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, or optionally substituted phenyl. A group, a naphthyl group, and an anthracene group, and R 4 may be bonded to each other directly or via a different atom to form a cyclic structure having 2 to 13 carbon atoms, provided that at least one of R 4 R 5 is a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, and having an S atom A fluorine atom is not bonded to a directly bonded carbon atom, an unsaturated hydrocarbon group directly bonded to the S atom, or an aromatic ring directly bonded to the S atom, wherein R 4 and R 5 further have a substituent. In the carbon skeleton of R 5. (It may have an oxygen atom.)

Figure 2012088697
Figure 2012088697

(化学式(3)中、Lは炭素数1〜12のアルキレン基、炭素数6〜12のアリーレン基、又は炭素数1〜12のアルキレンオキシ基(−R’−O−、但し、R’は炭素数1〜12のアルキレン基)であり、Rは炭素数1〜12の炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、又は炭素数6〜14のアリール基であって、S原子に直接結合する炭素原子、S原子に直接結合する不飽和炭化水素基、若しくはS原子に直接結合する芳香環にフッ素原子が結合していないものである。Rは、さらに置換基を有していても良く、前記Rの炭素骨格中に酸素原子を有していてもよい。) (In the chemical formula (3), L is an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, an arylene group having 6 to 12 carbon atoms, or an alkyleneoxy group having 1 to 12 carbon atoms (—R′—O—, where R ′ is R 6 is a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, and S 6 A carbon atom directly bonded to an atom, an unsaturated hydrocarbon group bonded directly to an S atom, or an aromatic ring directly bonded to an S atom, and a fluorine atom not bonded to R 6 further has a substituent. And the carbon skeleton of R 6 may have an oxygen atom.)

Figure 2012088697
Figure 2012088697

(化学式(4)中、Rは、炭素数1〜12の直鎖状炭化水素基、炭素数3〜12の分枝状炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数3〜12のヘテロアリール基、又は炭素数7〜12のアラルキル基である。Rは、炭素数1〜12の直鎖状炭化水素基、炭素数3〜12の分枝状炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数3〜12のヘテロアリール基、又は炭素数7〜12のアラルキル基であって、S原子に直接結合する炭素原子、S原子に直接結合する不飽和炭化水素基、若しくはS原子に直接結合する芳香環にフッ素原子が結合していないものである。R及びRは、さらに置換基を有していても良く、前記Rの炭素骨格中に酸素原子を有していてもよい。) (In the chemical formula (4), R 7 is a linear hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, a branched hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, or a carbon number. An aryl group having 6 to 12 carbon atoms, a heteroaryl group having 3 to 12 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, and R 8 is a linear hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms and 3 to 3 carbon atoms. A branched hydrocarbon group having 12 carbon atoms, a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, a heteroaryl group having 3 to 12 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms. In addition, a fluorine atom is not bonded to a carbon atom directly bonded to the S atom, an unsaturated hydrocarbon group bonded directly to the S atom, or an aromatic ring directly bonded to the S atom, R 7 and R 8 are , may further have a substituent, an oxygen atom to the carbon skeleton of the R 8 It may be in.)

前記酸発生剤(B)は、ポリマー鎖構造を有し、該ポリマー鎖の末端及び/又は側鎖上に、−SO 又は−SO−で表されるスルホン酸構造及び、該スルホン酸構造に直接結合する炭素原子、該スルホン酸構造に直接結合する不飽和炭化水素基、若しくは該スルホン酸構造に直接結合する芳香環を含み、該スルホン酸構造に直接結合する前記炭素原子、前記不飽和炭化水素基、若しくは前記芳香環にフッ素原子が結合していない酸発生剤構造を有することが、発生酸の拡散を抑え、解像力を向上し、良好なレジストパターンが得られる点から好ましい。 The acid generator (B) has a polymer chain structure, a sulfonic acid structure represented by —SO 3 or —SO 3 — on the terminal and / or side chain of the polymer chain, and the sulfonic acid A carbon atom directly bonded to the structure, an unsaturated hydrocarbon group directly bonded to the sulfonic acid structure, or an aromatic ring directly bonded to the sulfonic acid structure, and the carbon atom directly bonded to the sulfonic acid structure; It is preferable to have a saturated hydrocarbon group or an acid generator structure in which no fluorine atom is bonded to the aromatic ring from the viewpoint of suppressing diffusion of the generated acid, improving resolution, and obtaining a good resist pattern.

本発明に用いられるレジスト組成物は、有機塩基性組成物(D)をさらに含有することが、レジストパターン形状を良好とし、保管状態での経時安定性を向上させる点から好ましい。   It is preferable that the resist composition used in the present invention further contains an organic basic composition (D) from the viewpoint of improving the resist pattern shape and improving the temporal stability in the storage state.

本発明に係るレリーフパターンの形成方法は、本発明に係るレジスト帯電防止膜積層体を電子線、イオンビーム、EUV、及びX線よりなる群から選ばれるエネルギー線で所定パターン状に露光する工程と、
露光したレジスト帯電防止膜積層体の前記帯電防止膜を除去する工程と、
前記帯電防止層を除去後又は除去と同時に積層体のレジスト膜を現像する工程とを含むことを特徴とする。
The method for forming a relief pattern according to the present invention comprises a step of exposing the resist antistatic film laminate according to the present invention in a predetermined pattern with an energy beam selected from the group consisting of electron beam, ion beam, EUV, and X-ray. ,
Removing the antistatic film of the exposed resist antistatic film laminate;
And a step of developing the resist film of the laminate after or simultaneously with the removal of the antistatic layer.

更に、レジスト帯電防止膜積層体として、ネガ型レジスト膜を有するものを用いてレリーフパターンを形成する場合は、当該レジスト帯電防止膜積層体を露光した後、現像する前に加熱処理を行うことが望ましい。   Further, when a relief pattern is formed using a resist antistatic film laminate having a negative resist film, the resist antistatic film laminate may be subjected to a heat treatment after exposure and before development. desirable.

本発明によれば、高感度かつ高解像力で設定通りの寸法を有する微細なパターンを効率よく製造できる。   According to the present invention, it is possible to efficiently manufacture a fine pattern having a dimension as set with high sensitivity and high resolution.

更に本発明によれば、前記露光工程において、マスクパターンを用いずに前記エネルギー線で所定パターン上に描画を行う場合でも、露光後のレジスト膜の感度変化がなく、精度のよいレリーフパターンが製造できる。   Furthermore, according to the present invention, even when drawing on a predetermined pattern with the energy beam without using a mask pattern in the exposure step, there is no change in sensitivity of the resist film after exposure, and a highly accurate relief pattern is manufactured. it can.

本発明は、前記本発明に係るレジスト帯電防止膜積層体を用いて製造された電子部品を提供する。   The present invention provides an electronic component manufactured using the resist antistatic film laminate according to the present invention.

本発明によれば、チャージアップ現象を回避し、かつレジスト膜の露光後の感度変化を抑えることにより、微細なパターン形成が可能なレジスト帯電防止膜積層体、当該レジスト帯電防止膜を用いたレリーフパターンの製造方法、及び、当該レジスト帯電防止膜を用いた電子部品を提供することができる。   According to the present invention, a resist antistatic film laminate capable of forming a fine pattern by avoiding a charge-up phenomenon and suppressing a sensitivity change after exposure of the resist film, and a relief using the resist antistatic film A pattern manufacturing method and an electronic component using the resist antistatic film can be provided.

本発明のレジスト帯電防止膜積層体の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the resist antistatic film laminated body of this invention. 本発明のパターン形成方法の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the pattern formation method of this invention.

以下、本発明を詳しく説明する。
なお、本発明において「エネルギー線」とは、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、及びFエキシマレーザー等の遠紫外線、電子線、EUV、X線等を意味する。
The present invention will be described in detail below.
In the present invention, “energy beam” means far ultraviolet rays such as KrF excimer laser, ArF excimer laser, and F 2 excimer laser, electron beam, EUV, X-ray and the like.

また、本発明における基(原子団)の表記において、置換及び非置換を記していない表記は、置換基を有さないものとともに置換基を有するものをも包含する。例えば、「炭化水素基」とは、置換基を有さない炭化水素基のみならず、置換基を有する炭化水素基をも包含する。アルキレン基の2価の結合は、異なる炭素原子からの場合(例えば、−CHCH−)の他、同一の炭素原子からの2価の結合も含む(例えば、−CH−)。また、炭化水素基は、飽和炭化水素の他、二重結合、三重結合等を有する不飽和炭化水素を含む。シクロアルキル基等の環状構造は、単環式の他、2環性、3環性等の縮合多環も含む。 Moreover, in the description of the group (atomic group) in this invention, the description which has not described substitution and non-substitution includes what has a substituent with what does not have a substituent. For example, the “hydrocarbon group” includes not only a hydrocarbon group having no substituent but also a hydrocarbon group having a substituent. The divalent bond of the alkylene group includes a divalent bond from the same carbon atom (for example, —CH 2 —) as well as a case from a different carbon atom (for example, —CH 2 CH 2 —). The hydrocarbon group includes unsaturated hydrocarbons having double bonds, triple bonds, etc. in addition to saturated hydrocarbons. The cyclic structure such as a cycloalkyl group includes monocyclic and condensed polycyclic rings such as bicyclic and tricyclic.

<レジスト帯電防止膜積層体>
本発明に係るレジスト帯電防止膜積層体は図1のように、支持体10上に、後述するレジスト膜20と、帯電防止膜30とを備えることを特徴とする。レジスト膜上に帯電防止膜を積層することにより、電子線やその他の荷電粒子線等を露光光として用いたリソグラフィーにおいて、露光時の電荷の蓄積が抑えられるため、チャージアップ現象が起こらず、設定通りの寸法を有する微細なパターンを効率よく形成できる。
尚、支持体上にレジスト塗布に先んじて他の膜を形成させてもよい。このときの膜としては無機、有機は問わず、成膜方法も任意の手法が選択できる。
<Resist antistatic film laminate>
As shown in FIG. 1, the resist antistatic film laminate according to the present invention is provided with a resist film 20 and an antistatic film 30 described later on a support 10. By stacking an antistatic film on the resist film, it is possible to control the accumulation of charges during exposure in lithography using an electron beam or other charged particle beam as exposure light. A fine pattern having street dimensions can be formed efficiently.
Note that another film may be formed on the support prior to resist coating. The film at this time is not limited to inorganic or organic, and any film forming method can be selected.

本発明のレジスト帯電防止膜積層体は次の方法で製造できる。
まず、支持体上に、レジスト膜を形成する。通常レジスト膜は、レジスト組成物を塗布して形成する。塗布方法は、支持体上に当該レジスト組成物を均一に塗布することができる方法であれば特に限定されるものではなく、スプレー法、ロールコート法、スリットコート法、回転塗布等の各種方法を用いることができる。
The resist antistatic film laminate of the present invention can be produced by the following method.
First, a resist film is formed on a support. Usually, the resist film is formed by applying a resist composition. The coating method is not particularly limited as long as the resist composition can be uniformly coated on the support, and various methods such as a spray method, a roll coating method, a slit coating method, and a spin coating method can be used. Can be used.

次に当該支持体に塗布されたレジスト組成物をプリベーク(PAB:Post applied bake)し、当該レジスト組成物中の有機溶剤(E)を除去して、レジスト膜を形成する。   Next, the resist composition applied to the support is pre-baked (PAB) and the organic solvent (E) in the resist composition is removed to form a resist film.

プリベークの温度は、当該レジスト組成物の成分、配合割合、有機溶剤の種類等により適宜決めればよく、通常、70〜160℃、好ましくは90〜130℃であり、プリベーク時間は通常、30秒から15分程度である。   The prebaking temperature may be appropriately determined depending on the components of the resist composition, the blending ratio, the type of the organic solvent, and the like, and is usually 70 to 160 ° C., preferably 90 to 130 ° C., and the prebaking time is usually from 30 seconds. About 15 minutes.

次に、前記支持体上に形成されたレジスト膜上に前記帯電防止膜用組成物を塗布し、積層体を形成する。塗布方法は、当該帯電防止膜用組成物を均一に塗布することができる方法であれば特に限定されるものではなく、スプレー法、ロールコート法、スリットコート法、回転塗布等の各種方法を用いることができる。但しレジスト組成物とインターミキシングを起こさないために帯電防止膜用組成物は水、もしくは低級なアルコールを混合させたものを溶媒として用いているので、帯電防止膜組成物を塗布する装置はレジスト組成物を塗布するものとは分けた方が望ましい。   Next, the antistatic film composition is applied onto the resist film formed on the support to form a laminate. The coating method is not particularly limited as long as it can uniformly apply the antistatic film composition, and various methods such as a spray method, a roll coating method, a slit coating method, and a spin coating method are used. be able to. However, in order not to cause intermixing with the resist composition, the composition for the antistatic film uses water or a mixture of lower alcohol as the solvent, so the apparatus for applying the antistatic film composition is a resist composition. It is better to separate it from what you are applying.

次に、必要な場合は、帯電防止膜用組成物の塗膜をベークを行うことができる。ベークの条件は、用いる帯電防止膜用組成物の組成等により適宜決められ、温度は通常、60〜200℃、好ましくは60〜130℃であり、時間は通常30秒〜15分程度である。   Next, if necessary, the coating film of the composition for an antistatic film can be baked. The baking conditions are appropriately determined depending on the composition of the antistatic film composition to be used, the temperature is usually 60 to 200 ° C., preferably 60 to 130 ° C., and the time is usually about 30 seconds to 15 minutes.

本発明に係るレジスト帯電防止膜積層体は、半導体集積回路のゲート層作成用、ガラス基板上に形成されるマスクパターン加工用などの微細化された電子部品を製造するためのマイクロリソグラフィプロセスに好適に用いることができる。   The resist antistatic film laminate according to the present invention is suitable for a microlithography process for manufacturing miniaturized electronic components such as for forming a gate layer of a semiconductor integrated circuit and for processing a mask pattern formed on a glass substrate. Can be used.

本発明は、少なくとも一部分が本発明に係るレジスト帯電防止膜積層体を用いて製造されている、電子部品をも提供する。本発明に係る電子部品としては、例えば、MEMS(マイクロ電気機械装置)部品、マイクロ機械部品、マイクロ流体工学部品、μ−TAS(マイクロ前分析装置)部品、インクジェット・プリンター部品、マイクロ反応器部品、電気伝導性層、金属バンプ接続部、LIGA(リソグラフィー電鋳成形)部品及び押型、精密印刷用スクリーン又はステンシル、MEMS及び半導体パッケージ用部品、及び紫外線(UV)リソグラフにより処理することができるプリント配線基板等が挙げられる。
以下、レジスト帯電防止膜積層体を構成する、支持体、レジスト膜、帯電防止膜を順に説明する。
The present invention also provides an electronic component, at least part of which is manufactured using the resist antistatic film laminate according to the present invention. Examples of the electronic component according to the present invention include a MEMS (micro electromechanical device) component, a micro mechanical component, a microfluidic component, a μ-TAS (micro preanalyzer) component, an inkjet printer component, a microreactor component, Electrically conductive layers, metal bump connections, LIGA (lithography electroforming) parts and molds, precision printing screens or stencils, MEMS and semiconductor package parts, and printed wiring boards that can be processed by ultraviolet (UV) lithography Etc.
Hereinafter, the support, the resist film, and the antistatic film constituting the resist antistatic film laminate will be described in order.

1.支持体
本発明に用いる支持体とは、レジスト膜を支持し、当該レジスト膜を所定パターン上に露光し、現像することによって微細なレリーフパターンを形成できるものであれば、特に限定されず、用途に応じて適宜選択される。また、微細レリーフパターンは、支持体を加工するための機能膜、又はマスクとして形成されるものであってもよく、例えば、半導体素子の製造には、シリコン基板を支持体として用い、本発明により、レリーフパターンを形成した後、当該レリーフパターンの開口部に回路を形成することができる。
尚、支持体上にレジスト塗布に先んじて他の膜を形成させてもよい。例えば基板の種類によりレジストが感度低下、プロファイル悪化などの悪影響がある場合に、これを回避するために熱硬化膜などが支持体上に設けられ、当該熱硬化膜上にレジスト膜が設けられる。
1. Support The support used in the present invention is not particularly limited as long as it can form a fine relief pattern by supporting a resist film, exposing the resist film on a predetermined pattern, and developing it. It is appropriately selected depending on. The fine relief pattern may be formed as a functional film or a mask for processing the support. For example, in the manufacture of a semiconductor element, a silicon substrate is used as the support, and according to the present invention. After forming the relief pattern, a circuit can be formed in the opening of the relief pattern.
Note that another film may be formed on the support prior to resist coating. For example, when the resist has an adverse effect such as sensitivity reduction or profile deterioration depending on the type of substrate, a thermosetting film or the like is provided on the support to avoid this, and the resist film is provided on the thermosetting film.

本発明に用いる支持体としては、例えば、半導体素子の製造には、シリコン基板を用いることができる。又、半導体回路作製用の所謂フォトマスク作製用としては石英ガラス、アルミノシリケートガラス等の透光性基板上にCr、CrON、CrN、MoSi、Ta化合物等の遮光膜が形成されたもの、MEMS加工に用いられるSi、SiO2基板、他に化合物半導体作製に用いられるGaAs、GaN、AlGaAs、InP、InAs、AlGaSb等の基板、酸化物半導体としてITO、MgO等の基板が挙げられる。   As the support used in the present invention, for example, a silicon substrate can be used for manufacturing a semiconductor element. For so-called photomask fabrication for semiconductor circuit fabrication, a light-shielding film such as Cr, CrON, CrN, MoSi, Ta compound is formed on a light-transmitting substrate such as quartz glass or aluminosilicate glass, MEMS processing Examples thereof include Si and SiO 2 substrates used for the above, substrates such as GaAs, GaN, AlGaAs, InP, InAs, and AlGaSb used for manufacturing compound semiconductors, and substrates such as ITO and MgO as the oxide semiconductors.

2.レジスト膜
本発明のレジスト帯電防止膜に用いるレジスト膜は、フェノール系化合物からなるマトリックス中に後述する特定の酸発生剤を含有し、ネガ型レジスト組成物又はポジ型レジスト組成物のどちらであってもよい。レジスト膜の厚さは特に限定されないが、通常30nm〜500nmであり、好ましくは40nm〜100nmである。
以下、ネガ型レジスト組成物、ポジ型レジスト組成物について順に説明する。
2. Resist film The resist film used for the resist antistatic film of the present invention contains a specific acid generator described later in a matrix composed of a phenolic compound, and is either a negative resist composition or a positive resist composition. Also good. Although the thickness of a resist film is not specifically limited, Usually, it is 30 nm-500 nm, Preferably it is 40 nm-100 nm.
Hereinafter, the negative resist composition and the positive resist composition will be described in order.

(1)ネガ型レジスト組成物
本発明で用いるネガ型レジスト組成物は、分子量150〜3000のフェノール化合物(A)、−SO 又は−SO−で表されるスルホン酸構造を含み及び、該スルホン酸構造に直接結合する炭素原子、該スルホン酸構造に直接結合する不飽和炭化水素基、若しくは該スルホン酸構造に直接結合する芳香環を含み、該スルホン酸構造に直接結合する前記炭素原子、前記不飽和炭化水素基、若しくは前記芳香環にフッ素原子が結合していないことを特徴とする化合物からなり、波長248nm以下の活性エネルギー線を照射することで直接又は間接的に酸を発生する酸発生剤(B)、及び、架橋剤(C)を含有することを特徴とする。
以下、ネガ型レジスト組成物を構成する化合物について説明する。
(1) The negative resist composition negative resist composition used in the present invention, the phenolic compound having a molecular weight of 150~3000 (A), - SO 3 - or -SO 3 - and includes a sulfonic acid structure represented by, A carbon atom directly bonded to the sulfonic acid structure, an unsaturated hydrocarbon group directly bonded to the sulfonic acid structure, or an aromatic ring directly bonded to the sulfonic acid structure, and the carbon atom directly bonded to the sulfonic acid structure And an acid generated directly or indirectly by irradiation with an active energy ray having a wavelength of 248 nm or less, comprising a compound having no fluorine atom bonded to the unsaturated hydrocarbon group or the aromatic ring. It contains an acid generator (B) and a crosslinking agent (C).
Hereinafter, the compounds constituting the negative resist composition will be described.

フェノール化合物(A)
本発明に用いられるフェノール化合物(A)は、分子量150〜3000の化合物である。分子量を上記範囲内とすることにより、パターンの高解像力化が図れる。
なお、本発明においてフェノール性水酸基とは、後述する酸分解性基で保護されたフェノール性水酸基を含む。
Phenol compound (A)
The phenol compound (A) used in the present invention is a compound having a molecular weight of 150 to 3000. By setting the molecular weight within the above range, it is possible to increase the resolution of the pattern.
In the present invention, the phenolic hydroxyl group includes a phenolic hydroxyl group protected with an acid-decomposable group described later.

本発明に用いられるフェノール化合物(A)は、パターンの解像力を向上させる観点から、フェノール性水酸基を1分子中に2個以上有することが好ましく、3個以上有することがより好ましく、フェノール性水酸基を1分子中に4個以上有することが更に好ましい。フェノール性水酸基を1分子中に4個以上有する場合には、三次元的な架橋が可能となり、露光後のレジスト膜のパターン強度が向上し、現像後に生じるパターン倒れを抑制できるため、解像力が向上する。
また、分子内により多くの極性基が存在することで、極性基と支持体間の相互作用による密着性が向上する。当該支持体との密着性は解像力の向上にもつながる。中でも、1分子中にフェノール性水酸基を有するベンゼン環を4個以上有するフェノール化合物(A)が上記効果の点から好ましい。
The phenol compound (A) used in the present invention preferably has 2 or more phenolic hydroxyl groups in one molecule, more preferably 3 or more phenolic hydroxyl groups from the viewpoint of improving the resolution of the pattern. More preferably, 4 or more per molecule. When there are four or more phenolic hydroxyl groups in one molecule, three-dimensional crosslinking is possible, the pattern strength of the resist film after exposure is improved, and pattern collapse that occurs after development can be suppressed, improving resolution. To do.
Further, the presence of more polar groups in the molecule improves the adhesion due to the interaction between the polar groups and the support. Adhesion with the support also improves the resolution. Especially, the phenol compound (A) which has 4 or more of benzene rings which have a phenolic hydroxyl group in 1 molecule is preferable from the point of the said effect.

また、本発明に用いられるフェノール化合物(A)は、ガラス転移温度(Tg)が90℃以上であることが好ましく、更に100℃以上であることが好ましい。ガラス転移温度が90℃以上であると、塗膜を形成する際に、脱濡れ現象(dewetting)が起こり難くなり、均一な膜が得られやすくなる。なお、脱濡れ現象とは、塗り広げた塗膜がプリベーク時に溶融して、はじきが生じ、均一に膜が形成されない現象をいう。
ここでのガラス転移温度は、示差走査熱量計(DSC)により測定したものである。
The phenol compound (A) used in the present invention preferably has a glass transition temperature (Tg) of 90 ° C. or higher, and more preferably 100 ° C. or higher. When the glass transition temperature is 90 ° C. or higher, a dewetting phenomenon does not easily occur when forming a coating film, and a uniform film is easily obtained. The dewetting phenomenon is a phenomenon in which a spread coating film melts during pre-baking and repelling occurs, so that a film is not uniformly formed.
The glass transition temperature here is measured by a differential scanning calorimeter (DSC).

また、前記フェノール化合物(A)は、沸点が80〜180℃の有機溶剤に対して、0.5重量%以上の溶解性を有していることが好ましい。このような場合には、スピンコート時に急激なレジスト膜の乾燥を防ぐことが可能となり、均一なレジスト膜が得られるというメリットがある。沸点が80〜180℃の有機溶剤の代表例としては、シクロペンタノン、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、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチル、2−ヘプタノン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、1−エトキシ−2−プロパノール等が挙げられる。   Moreover, it is preferable that the said phenol compound (A) has the solubility of 0.5 weight% or more with respect to the organic solvent whose boiling point is 80-180 degreeC. In such a case, it is possible to prevent the resist film from being rapidly dried during spin coating, and there is an advantage that a uniform resist film can be obtained. Typical examples of organic solvents having a boiling point of 80 to 180 ° C. include cyclopentanone, propylene glycol monomethyl ether, cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl lactate, 2-heptanone, diethylene glycol dimethyl ether, 1-ethoxy-2-propanol, and the like. Is mentioned.

中でも、本発明において用いられるフェノール化合物(A)は、フェノール性水酸基を1分子中に3個以上有し、ガラス転移温度(Tg)が90℃以上であり、且つ、沸点が80〜180℃の有機溶剤に対して、0.5重量%以上の溶解性を有していることが好ましい。   Among them, the phenol compound (A) used in the present invention has three or more phenolic hydroxyl groups in one molecule, a glass transition temperature (Tg) of 90 ° C. or more, and a boiling point of 80 to 180 ° C. It preferably has a solubility of 0.5% by weight or more with respect to the organic solvent.

上記フェノール化合物(A)としては、下記化学式(5)及び化学式(7)で表される化合物が挙げられる。下記化学式(5)で表される化合物は、高感度、且つ、高解像力で形状が良好なパターンを得る点から好ましい。   Examples of the phenol compound (A) include compounds represented by the following chemical formula (5) and chemical formula (7). The compound represented by the following chemical formula (5) is preferable from the viewpoint of obtaining a pattern with high sensitivity, high resolution, and good shape.

Figure 2012088697
Figure 2012088697

(化学式(5)中、Rは、各々独立に、水素原子、又は炭化水素基、シクロアルキル基、アリール基、及び下記化学式(6)に示す基からなる群より選ばれる基である。) (In the chemical formula (5), each R 9 is independently a hydrogen atom or a group selected from the group consisting of a hydrocarbon group, a cycloalkyl group, an aryl group, and a group represented by the following chemical formula (6).)

Figure 2012088697
Figure 2012088697

(化学式(6)中、Qは、アリール基又はシクロアルキル基であり、mは1又は2を表す。)R10は、各々独立に、水素原子又は有機基であり、複数あるR10のうち少なくとも1つは水素原子である。R11は、ハロゲン原子又は炭化水素基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アシル基、シアノ基、及びニトロ基からなる群より選ばれる基である。n1は1〜3の整数、n2は0〜2の整数を表す。但し、n1+n2≦4となる組み合わせをn1及びn2の数値範囲から選択するものとする。x1は3〜12の整数を表す。また、化学式(5)に含まれる同一符号で表される基は、互いに同じでも異なっていてもよい。) (In the chemical formula (6), Q is an aryl group or a cycloalkyl group, m represents 1 or 2.) R 10 are each independently a hydrogen atom or an organic group, among a plurality of R 10 At least one is a hydrogen atom. R 11 is a group selected from the group consisting of a halogen atom or a hydrocarbon group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an acyl group, a cyano group, and a nitro group. n1 represents an integer of 1 to 3, and n2 represents an integer of 0 to 2. However, a combination satisfying n1 + n2 ≦ 4 is selected from a numerical range of n1 and n2. x1 represents the integer of 3-12. In addition, the groups represented by the same symbols included in the chemical formula (5) may be the same as or different from each other. )

Figure 2012088697
Figure 2012088697

(化学式(7)中、R12、R13、R14及びR15は、各々独立に、水素原子、炭化水素基又はシクロアルキル基を表す。複数のR12が結合して環を形成してもよい。複数のR13が結合して環を形成してもよい。複数のR14が結合して環を形成してもよい。複数のR15が結合して環を形成してもよい。また、複数あるR12、R13、R14及びR15は互いに同じであっても異なっていても良い。
16及びR17は、各々独立に、水素原子又は有機基を表し、複数あるR16及びR17は互いに同じであっても異なっていても良い。また、複数あるR16及びR17のうち少なくとも1つは水素原子である。
Wは単結合、アルキレン基、シクロアルキレン基又はアリーレン基及びこれらの任意の組み合わせからなる基を表す。
x2は正の整数を表す。
y1は0以上の整数を表し、Wが単結合の場合、y1は0である。
y2は0以上の整数を表し、y3は正の整数を表す。
zは0以上の整数を表す。
vは0以上の整数を表す。
k1及びk4は正の整数を表す。
k2、k3、及びk5は各々独立して0以上の整数を表す。但し、k1+k2+z=5、k3+v=3、k4+k5=5、k2+k5≧2を満たす。)
(In the chemical formula (7), R 12 , R 13 , R 14 and R 15 each independently represents a hydrogen atom, a hydrocarbon group or a cycloalkyl group. A plurality of R 12 are bonded to form a ring. A plurality of R 13 may be combined to form a ring, a plurality of R 14 may be combined to form a ring, or a plurality of R 15 may be combined to form a ring. A plurality of R 12 , R 13 , R 14 and R 15 may be the same as or different from each other.
R 16 and R 17 each independently represent a hydrogen atom or an organic group, and a plurality of R 16 and R 17 may be the same as or different from each other. Further, at least one of the plurality of R 16 and R 17 is a hydrogen atom.
W represents a group consisting of a single bond, an alkylene group, a cycloalkylene group or an arylene group and any combination thereof.
x2 represents a positive integer.
y1 represents an integer of 0 or more. When W is a single bond, y1 is 0.
y2 represents an integer of 0 or more, and y3 represents a positive integer.
z represents an integer of 0 or more.
v represents an integer of 0 or more.
k1 and k4 represent positive integers.
k2, k3, and k5 each independently represents an integer of 0 or more. However, k1 + k2 + z = 5, k3 + v = 3, k4 + k5 = 5, and k2 + k5 ≧ 2 are satisfied. )

上記化学式(5)で表される化合物において、Rの炭化水素基としては、特に制限はないが、炭素数1〜18のアルキル基が好ましい。当該アルキル基は、直鎖でも、分岐状でも良い。例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、i−プロピル基、i−ブチル基、t−ブチル基、i−ペンチル基、t−ペンチル基、ヘキサデシル基等が挙げられる。また、二重結合、三重結合等の不飽和結合を有していても良い。 In the compound represented by the chemical formula (5), the hydrocarbon group for R 9 is not particularly limited, but an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms is preferable. The alkyl group may be linear or branched. For example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, i-propyl group, i-butyl group, t-butyl group, i-pentyl group, t-pentyl group, hexadecyl group and the like can be mentioned. Moreover, you may have unsaturated bonds, such as a double bond and a triple bond.

炭化水素基が有する置換基としては、ヒドロキシル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲノアルキル基等が挙げられる。   Examples of the substituent that the hydrocarbon group has include a hydroxyl group, an alkoxy group, a halogen atom, and a halogenoalkyl group.

のシクロアルキル基としては、特に制限はなく、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、シクロヘプチル基等が挙げられる。また、二重結合、三重結合等の不飽和結合を有していてもよく、単環性、多環性のどちらでもよい。
シクロアルキル基としては、シクロヘキシル基が好ましい。
The cycloalkyl group of R 9, is not particularly limited, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group and the like. Further, it may have an unsaturated bond such as a double bond or a triple bond, and may be monocyclic or polycyclic.
As the cycloalkyl group, a cyclohexyl group is preferable.

シクロアルキル基が有する置換基としては、特に制限はないが、例えば、炭素数1〜5のアルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、ハロゲン原子、ハロゲノアルキル基、シアノ基等が挙げられる。   The substituent that the cycloalkyl group has is not particularly limited, and examples thereof include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a hydroxyl group, an alkoxy group, an alkoxyalkyl group, a halogen atom, a halogenoalkyl group, and a cyano group. .

炭素数1〜5のアルキル基としては、直鎖又は分岐状のいずれでもよい。直鎖アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基等が挙げられる。分岐状アルキル基としては、例えば、i−プロピル基、i−ブチル基、t−ブチル基、i−ペンチル基、t−ペンチル基等が挙げられる。   The alkyl group having 1 to 5 carbon atoms may be linear or branched. As a linear alkyl group, a methyl group, an ethyl group, n-propyl group, n-butyl group etc. are mentioned, for example. Examples of the branched alkyl group include i-propyl group, i-butyl group, t-butyl group, i-pentyl group, t-pentyl group and the like.

また、アルコキシ基としては、特に制限はないが、炭素数1〜8のアルコキシ基が好ましく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基等が挙げられる。   The alkoxy group is not particularly limited, but is preferably an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, and a 2-ethylhexyloxy group.

アルコキシアルキル基としては、特に制限はないが、炭素数1〜8のアルコキシアルキル基が好ましく、例えば、メトキシメチル基、エトキシメチル基、メトキシエチル基、エトキシエチル基、メトキシプロピル基等が挙げられる。   Although there is no restriction | limiting in particular as an alkoxyalkyl group, A C1-C8 alkoxyalkyl group is preferable, For example, a methoxymethyl group, an ethoxymethyl group, a methoxyethyl group, an ethoxyethyl group, a methoxypropyl group etc. are mentioned.

ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
ハロゲノアルキル基としては、特に制限はないが、炭素数1〜8のハロゲノアルキル基が好ましく、例えば、クロロメチル基、ジクロロメチル基、トリクロロメチル基、ブロモメチル基、ジブロモメチル基、トリブロモメチル基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、1−クロロエチル基、1−ブロモエチル基、1−フルオロエチル基、1,2−ジクロロエチル基、1,1,2,2−テトラクロロエチル基等が挙げられる。
Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
The halogenoalkyl group is not particularly limited, but is preferably a halogenoalkyl group having 1 to 8 carbon atoms. For example, a chloromethyl group, a dichloromethyl group, a trichloromethyl group, a bromomethyl group, a dibromomethyl group, a tribromomethyl group, Fluoromethyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, 1-chloroethyl group, 1-bromoethyl group, 1-fluoroethyl group, 1,2-dichloroethyl group, 1,1,2,2-tetrachloroethyl group, etc. Can be mentioned.

のアリール基としては、特に制限はないが、好ましくは炭素数6〜14、更に好ましくは炭素数6〜10であり、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基等が挙げられる。 The aryl group of R 9, is not particularly limited, preferably 6 to 14 carbon atoms, more preferably 6 to 10 carbon atoms, for example, a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group and the like.

また、アリール基が有する置換基としては、シクロアルキル基、炭素数1〜5のアルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、ハロゲン原子、ハロゲノアルキル基等が挙げられる。
アリール基が有する置換基としてのシクロアルキル基は、上記の置換基を有していても良いシクロアルキル基と同様のものが挙げられる。
アリール基が有する置換基としての炭素数1〜5のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、ハロゲン原子、及びハロゲノアルキル基は、上記シクロアルキル基で示したとおりである。
Moreover, as a substituent which an aryl group has, a cycloalkyl group, a C1-C5 alkyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an alkoxyalkyl group, a halogen atom, a halogenoalkyl group etc. are mentioned.
Examples of the cycloalkyl group as the substituent of the aryl group include the same cycloalkyl groups that may have the above-described substituent.
The alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, the alkoxy group, the alkoxyalkyl group, the halogen atom, and the halogenoalkyl group as the substituent that the aryl group has are as described above for the cycloalkyl group.

上記化学式(6)中のQのアリール基、シクロアルキル基、及びこれらが有する置換基としては、上記Rのものと同様のものとすることができる。 The Q aryl group, the cycloalkyl group, and the substituents they have in the above chemical formula (6) can be the same as those in R 9 .

10の有機基としては、特に制限はないが、炭化水素基、シクロアルキル基、アリール基が挙げられる。
10の炭化水素基、シクロアルキル基、アリール基及びこれらが有する置換基としては、上記Rのものと同様のものとすることができる。
As the organic group for R 10, it is not particularly limited, a hydrocarbon group, a cycloalkyl group, an aryl group.
The hydrocarbon group, cycloalkyl group, aryl group of R 10 and the substituents they have can be the same as those of R 9 described above.

11のハロゲン原子及び炭化水素基としては、上記Rと同様のものが挙げられる。
11としての炭化水素基が有する置換基は、シクロアルキル基、アリール基、アミノ基、アミド基、ウレイド基、ウレタン基、ヒドロキシル基、カルボキシ基、ハロゲン原子、アルコキシ基、チオエーテル基、アシル基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、ニトロ基等が挙げられる。
As the halogen atom and hydrocarbon group for R 11, the same groups as those described above for R 9 can be used.
The hydrocarbon group as R 11 has a cycloalkyl group, aryl group, amino group, amide group, ureido group, urethane group, hydroxyl group, carboxy group, halogen atom, alkoxy group, thioether group, acyl group, Examples include an acyloxy group, an alkoxycarbonyl group, a cyano group, and a nitro group.

11の置換基を有していても良いシクロアルキル基、及び置換基を有していても良いアリール基、アルコキシ基としては、上記Rのものと同様のものとすることができる。
11のアシル基としては、特に制限はないが、炭素数1〜8のアシル基が好ましく、例えば、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、バレリル基、ピバロイル基、ベンゾイル基等が挙げられる。
x1は3〜12の整数、好ましくは4〜12の整数、より好ましくは4〜8の整数である。
The cycloalkyl group which may have a substituent for R 11, the aryl group which may have a substituent, and the alkoxy group may be the same as those for R 9 described above.
The acyl group of R 11, is not particularly limited, preferably an acyl group having 1 to 8 carbon atoms, e.g., formyl group, acetyl group, propionyl group, butyryl group, valeryl group, a pivaloyl group, include benzoyl group and the like It is done.
x1 is an integer of 3-12, preferably an integer of 4-12, more preferably an integer of 4-8.

前記化学式(5)で表される化合物は、フェノール性水酸基を2つ以上有すれば、各繰り返し単位の同一符号で示される置換基はそれぞれ、同じであっても異なっていても良い。各繰り返し単位におけるOR10及びR11の位置が同じであっても異なっていても良い。また、各繰り返し単位におけるn1及n2の数がそれぞれ、同じであっても異なっていても良い。例えば、化学式(5)で表される化合物において、x1が4の場合、下記化学式(8)のように全ての繰り返し単位が同じであっても良いし、下記化学式(9)のように全ての繰り返し単位が異なっていても良い。 As long as the compound represented by the chemical formula (5) has two or more phenolic hydroxyl groups, the substituents represented by the same symbols in the respective repeating units may be the same or different. The positions of OR 10 and R 11 in each repeating unit may be the same or different. Moreover, the number of n1 and n2 in each repeating unit may be the same or different. For example, in the compound represented by the chemical formula (5), when x1 is 4, all the repeating units may be the same as the following chemical formula (8), or all the repeating units may be the same as the following chemical formula (9). The repeating unit may be different.

Figure 2012088697
Figure 2012088697

Figure 2012088697
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上記化学式(5)で表される化合物においては、高感度、且つ、高解像力で形状が良好なパターンを得る点から、中でも、x1が4で、n1が2又は3であることが好ましく、更にx1が4で、n1が2の、8つのR10のうち水素原子が2〜8個のカリックスレゾルシンアレン誘導体であることが好ましい。更に、8つのR10のうち水素原子が2〜4個であるカリックスレゾルシンアレン誘導体であることが好ましく、中でも、化学式(5)の繰り返し単位中の2つのR10のうち1つが水素原子で、もう1つが有機基であって、1分子中の水素原子が4個であるカリックスレゾルシンアレン誘導体であることが、高濃度の現像液を用いながら高感度を達成できる点から好ましい。 In the compound represented by the chemical formula (5), x1 is preferably 4 and n1 is preferably 2 or 3 from the viewpoint of obtaining a pattern with high sensitivity and high resolution and good shape. x1 is 4, n1 is 2, and it is preferably a calix resorcinarene derivative having 2 to 8 hydrogen atoms out of 8 R 10 . Furthermore, it is preferable that a hydrogen atom of the eight R 10 is calix resorcin arene derivative is 2-4, among others, in one of the hydrogen atoms of the two R 10 in the repeating unit of the formula (5), The other is an organic group, and a calix resorcinarene derivative having four hydrogen atoms in one molecule is preferable from the viewpoint of achieving high sensitivity while using a high concentration developer.

一方、上記化学式(7)で表される化合物において、R12、R13、R14及びR15における炭化水素基は、直鎖でも分岐状でもよく、好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソブチル基、ヘキシル基、オクチル基等の炭素数1〜10個のものが挙げられる。
12、R13、R14及びR15におけるシクロアルキル基としては、単環、多環どちらでもよい。例えば、炭素数5以上のモノシクロ、ビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ構造等を有する基を挙げることができる。その炭素数は6〜30個が好ましく、特に炭素数7〜25個が好ましく、例えば、アダマンチル基、ノルアダマンチル基、デカリン残基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、シクロドデカニル基等を挙げることができる。これらの脂環式炭化水素基は置換基を有していてもよい。
On the other hand, in the compound represented by the chemical formula (7), the hydrocarbon group in R 12 , R 13 , R 14 and R 15 may be linear or branched, preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, Examples thereof include those having 1 to 10 carbon atoms such as a butyl group, an isobutyl group, a hexyl group, and an octyl group.
The cycloalkyl group in R 12 , R 13 , R 14 and R 15 may be monocyclic or polycyclic. For example, groups having a monocyclo, bicyclo, tricyclo or tetracyclo structure having 5 or more carbon atoms can be given. The number of carbon atoms is preferably 6 to 30, and particularly preferably 7 to 25. For example, adamantyl group, noradamantyl group, decalin residue, tricyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, norbornyl group, cedrol Group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, cyclodecanyl group, cyclododecanyl group and the like. These alicyclic hydrocarbon groups may have a substituent.

上記炭化水素基又はシクロアルキル基が有してよい置換基としては、ヒドロキシル基、カルボキシル基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等)等を挙げることができる。   Examples of the substituent that the hydrocarbon group or cycloalkyl group may have include a hydroxyl group, a carboxyl group, a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), an alkoxy group (methoxy group, ethoxy group, propoxy). Group, butoxy group, etc.).

16及びR17における有機基とは、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アミド基、シアノ基等を挙げることができる。アルキル基は、炭素数1〜10個のアルキル基又は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、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基等を挙げることができる。アリール基は、炭素数6〜14のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基等を挙げることができる。アラルキル基は、炭素数6〜12個のアラルキル基が好ましく、例えば、ベンジル基、フェネチル基、クミル基等を挙げることができる。アルコキシ基及びアルコキシカルボニル基に於けるアルコキシ基は、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基等を挙げることができる。 Examples of the organic group in R 16 and R 17 include an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an amide group, and a cyano group. The alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a cycloalkyl group. For example, methyl group, ethyl group, propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, hexyl group, 2-ethylhexyl group, octyl Group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclohexyl group, adamantyl group and the like. The aryl group is preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a naphthyl group, and an anthracenyl group. The aralkyl group is preferably an aralkyl group having 6 to 12 carbon atoms, and examples thereof include a benzyl group, a phenethyl group, and a cumyl group. The alkoxy group in the alkoxy group and the alkoxycarbonyl group is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and examples thereof include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an n-butoxy group, and an isobutoxy group.

Wにおけるアルキレン基は、直鎖でも分岐状でもよく、炭素数1〜10のものが好ましく、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、イソブチレン基等が挙げられる。
Wにおけるシクロアルキレン基は、単環、多環どちらでもよく、環を形成するアルキレン基としては、例えば炭素数3〜8個のシクロアルキレン基(例えば、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基)を挙げることができる。
Wにおけるアルキレン基及びシクロアルキレン基は、さらに置換基を有していてよく、置換基としては、アルキル基(好ましくは炭素数1〜10、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、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜4、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等)、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。
The alkylene group in W may be linear or branched, and preferably has 1 to 10 carbon atoms, and examples thereof include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, and an isobutylene group.
The cycloalkylene group in W may be monocyclic or polycyclic, and examples of the alkylene group forming the ring include a cycloalkylene group having 3 to 8 carbon atoms (for example, a cyclopentylene group and a cyclohexylene group). be able to.
The alkylene group and cycloalkylene group in W may further have a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group (preferably having a carbon number of 1 to 10, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n -Butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, etc.), alkoxy group (preferably having 1 to 4 carbon atoms, such as methoxy Group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, etc.), fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom and the like.

また、アルキレン鎖又はシクロアルキレン鎖は、アルキレン鎖中に−O−、−OC(=O)−、−OC(=O)O−、−N(R)−C(=O)−、−N(R)−C(=O)O−、−S−、−SO−、−SO−を含んでいても良い。ここでRは水素原子又はアルキル基(好ましくは炭素数1〜10、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、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等)である。
Wにおける環状のアリーレン基としては、好ましくはフェニレン基、トリレン基、ナフチレン基等の炭素数6〜15個のものが挙げられる。
In addition, an alkylene chain or a cycloalkylene chain includes —O—, —OC (═O) —, —OC (═O) O—, —N (R) —C (═O) —, —N in the alkylene chain. (R) —C (═O) O—, —S—, —SO—, —SO 2 — may be included. Here, R represents a hydrogen atom or an alkyl group (preferably having a carbon number of 1 to 10, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, t-butyl group, pentyl group). Group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group and the like.
The cyclic arylene group in W is preferably a group having 6 to 15 carbon atoms such as a phenylene group, a tolylene group, and a naphthylene group.

前記フェノール化合物(A)は、1分子中のフェノール性水酸基が1個以上存在すれば、多価フェノール化合物等の母核となる化合物(母核化合物)のフェノール性水酸基を有機基で保護しても良い。
以下にフェノール化合物(A)の母核化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下の具体例のフェノール性水酸基は、1分子中のフェノール性水酸基が1個以上存在すれば、有機基で保護されているものであっても良い。
When at least one phenolic hydroxyl group in one molecule is present, the phenol compound (A) protects the phenolic hydroxyl group of a compound (maternal compound) serving as a mother nucleus such as a polyhydric phenol compound with an organic group. Also good.
Although the specific example of the mother nucleus compound of a phenol compound (A) is shown below, this invention is not limited to these. The phenolic hydroxyl groups in the following specific examples may be protected with an organic group as long as one or more phenolic hydroxyl groups in one molecule are present.

Figure 2012088697
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Figure 2012088697
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Figure 2012088697
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前記フェノール化合物(A)の母核化合物は、例えば本州化学工業(株)、旭有機材工業(株)などから市販されており、これを用いることができる。また、各種フェノール化合物と各種アルデヒド、ケトンの縮合により合成することもできる。   The mother compound of the phenol compound (A) is commercially available from, for example, Honshu Chemical Industry Co., Ltd., Asahi Organic Materials Co., Ltd., and the like, and can be used. It can also be synthesized by condensation of various phenol compounds with various aldehydes and ketones.

本発明に係るネガ型レジスト組成物において、フェノール化合物(A)は、上述した化合物のうち、1種単独で用いても良いし、2種以上を混合して用いても良い。例えば、前記化学式(5)で表される化合物と前記化学式(7)で表される化合物とを組み合わせて用いても良いし、前記化学式(8)で表される化合物のように全ての繰り返し単位が同じ化合物と、前記化学式(9)で表される化合物のように全ての繰り返し単位が異なる化合物とを合わせて用いても良い。   In the negative resist composition according to the present invention, the phenol compound (A) may be used alone or in combination of two or more of the compounds described above. For example, the compound represented by the chemical formula (5) and the compound represented by the chemical formula (7) may be used in combination, or all repeating units such as the compound represented by the chemical formula (8) may be used. May be used in combination with a compound having different repeating units such as the compound represented by the chemical formula (9).

前記フェノール化合物(A)の分子量は、150〜3000である。
前記フェノール化合物(A)が前記化学式(5)で表される化合物である場合は、分子量は、好ましくは300〜2000、さらに好ましくは、400〜1500である。
また、前記フェノール化合物(A)が前記化学式(7)で表される化合物である場合は、分子量は、好ましくは300〜2500、さらに好ましくは、400〜2000である。
The molecular weight of the phenol compound (A) is 150 to 3000.
When the phenol compound (A) is a compound represented by the chemical formula (5), the molecular weight is preferably 300 to 2000, and more preferably 400 to 1500.
Moreover, when the said phenol compound (A) is a compound represented by the said Chemical formula (7), molecular weight becomes like this. Preferably it is 300-2500, More preferably, it is 400-2000.

前記フェノール化合物(A)の含有量は、全固形分に対して、50〜95重量%であることが好ましく、更に好ましくは60〜90重量%である。
なお、本発明において、固形分とは、レジスト組成物中に含まれる成分のうち溶剤以外のものを意味する。フェノール化合物含有量が上記範囲よりも少ない場合は、酸発生剤、架橋剤の含有量が多くなりすぎ、架橋反応の均一性が低下することによりプロファイル、解像力の悪化が起こる。フェノール化合物含有量が上記範囲よりも多い場合は発生剤、架橋剤の含有量が少なくなりすぎ、十分に架橋反応が進まないために低感度化、解像力の悪化が顕著に起こり望ましくない。
It is preferable that content of the said phenol compound (A) is 50 to 95 weight% with respect to the total solid, More preferably, it is 60 to 90 weight%.
In addition, in this invention, solid content means things other than a solvent among the components contained in a resist composition. When the content of the phenol compound is less than the above range, the content of the acid generator and the crosslinking agent is excessively increased, and the uniformity of the crosslinking reaction is lowered, so that the profile and the resolution are deteriorated. When the content of the phenol compound is more than the above range, the content of the generator and the crosslinking agent becomes too small, and the crosslinking reaction does not proceed sufficiently, so that the sensitivity is lowered and the resolution is remarkably deteriorated.

酸発生剤(B)
本発明に用いられる酸発生剤は、−SO 又は−SO−で表されるスルホン酸構造を含み、該スルホン酸構造に直接結合する炭素原子、該スルホン酸構造に直接結合する不飽和炭化水素基、若しくは該スルホン酸構造に直接結合する芳香環にフッ素原子が結合していないことを特徴とする化合物で、波長248nm以下の活性エネルギー線を照射することで直接又は間接的に酸を発生する化合物である。
前記酸発生剤は、オニウム塩型化合物であってもよいし、非イオン型化合物であってもよい。
Acid generator (B)
The acid generator used in the present invention includes a sulfonic acid structure represented by —SO 3 or —SO 3 —, a carbon atom directly bonded to the sulfonic acid structure, and an unsaturated bond directly bonded to the sulfonic acid structure. A compound in which a fluorine atom is not bonded to a hydrocarbon group or an aromatic ring directly bonded to the sulfonic acid structure, and an acid is directly or indirectly irradiated with an active energy ray having a wavelength of 248 nm or less. It is a generated compound.
The acid generator may be an onium salt compound or a nonionic compound.

前記酸発生剤をレジスト膜に用いることにより、レジスト膜上に帯電防止膜を積層した場合であっても、露光後のレジストの感度劣化(感度の低下やばらつき)が小さく、設定通りの寸法を有する微細なパターンが得られる。
上記の理由として、以下のことが推測される。
By using the acid generator as a resist film, even when an antistatic film is laminated on the resist film, the resist sensitivity after exposure (sensitivity degradation and variation) is small, and the dimensions as set A fine pattern is obtained.
As the above reason, the following is presumed.

一般にレジスト膜に電子線等が照射された場合はレジスト膜中に含有する酸発生剤が分解し、水素イオンと、該酸発生剤のスルホン酸構造の組み合わせが、化学増幅反応の触媒として働くとされる。レジスト帯電防止膜積層体の場合、該酸発生剤のスルホン酸構造の酸性度が、帯電防止膜に含まれるアルキルスルホン酸よりも強い場合、後述する帯電防止膜に含まれるアルキルスルホン酸、又はアリールスルホン酸は相対的に弱い酸となる。この場合、レジスト膜と帯電防止膜の接触部では、前記レジスト膜内で発生した水素イオンが、前記アルキルスルホン酸に取り込まれ、反応性が低下すると考えられる(弱酸遊離反応)。従来、化学増幅レジストに用いられる酸発生剤は、発生する酸の酸性度の高いものが用いられているが、このような発生する酸の酸性度が高いものは、このような弱酸遊離反応の影響が大きく、発生した水素イオンの失活を通じて感度低下が生じていると考えられる。
一方、本発明に用いる酸発生剤はS原子に直接結合する炭素原子、S原子に直接結合する不飽和炭化水素基、若しくはS原子に直接結合する芳香環にフッ素原子が結合していないため、酸性度が低く、このような弱酸遊離反応による酸濃度の減少が0か若しくはわずかであり、感度変化が小さいものと考えられる。
In general, when the resist film is irradiated with an electron beam or the like, the acid generator contained in the resist film is decomposed, and the combination of hydrogen ions and the sulfonic acid structure of the acid generator acts as a catalyst for the chemical amplification reaction. Is done. In the case of a resist antistatic film laminate, when the acidity of the sulfonic acid structure of the acid generator is stronger than the alkylsulfonic acid contained in the antistatic film, the alkylsulfonic acid or aryl contained in the antistatic film described later Sulfonic acid is a relatively weak acid. In this case, it is considered that at the contact portion between the resist film and the antistatic film, hydrogen ions generated in the resist film are taken into the alkylsulfonic acid and the reactivity is lowered (weak acid liberation reaction). Conventionally, acid generators used in chemically amplified resists have high acid acidity. However, such acid generators having high acidity have a weak acid release reaction. The effect is large, and it is considered that the sensitivity is reduced through deactivation of the generated hydrogen ions.
On the other hand, since the acid generator used in the present invention has no fluorine atom bonded to the carbon atom directly bonded to the S atom, the unsaturated hydrocarbon group directly bonded to the S atom, or the aromatic ring directly bonded to the S atom, The acidity is low, and the decrease in acid concentration due to such a weak acid liberation reaction is 0 or slight, and the sensitivity change is considered to be small.

本発明において、スルホン酸構造に直接結合する炭素原子とは、例えば下記化学式(10)において、aで示される炭素原子をいう。スルホン酸構造に直接結合する炭素原子にフッ素原子が結合していない酸発生剤(B)とは、例えば下記化学式(10)のような構造を有する酸発生剤が含まれないことを意味する。   In the present invention, the carbon atom directly bonded to the sulfonic acid structure refers to the carbon atom represented by a in the following chemical formula (10), for example. The acid generator (B) in which no fluorine atom is bonded to the carbon atom directly bonded to the sulfonic acid structure means that an acid generator having a structure such as the following chemical formula (10) is not included.

Figure 2012088697
Figure 2012088697

本発明において、スルホン酸構造に直接結合する不飽和炭化水素基とは、例えば下記式(11)において、b又はcで示されるような不飽和炭化水素基をいう。スルホン酸構造に直接結合する不飽和炭化水素基にフッ素原子が結合していない酸発生剤(B)とは、例えば下記化学式(11)のような構造をもつ酸発生剤が含まれないことを意味する。   In the present invention, the unsaturated hydrocarbon group directly bonded to the sulfonic acid structure refers to, for example, an unsaturated hydrocarbon group represented by b or c in the following formula (11). The acid generator (B) in which the fluorine atom is not bonded to the unsaturated hydrocarbon group directly bonded to the sulfonic acid structure means that an acid generator having a structure such as the following chemical formula (11) is not included. means.

Figure 2012088697
Figure 2012088697

本発明において、スルホン酸構造に直接結合する芳香環とは、例えば下記式(12)において、dで示される芳香環をいう。スルホン酸構造に直接結合する芳香環にフッ素原子が結合していない酸発生剤(B)とは、例えば下記化学式(12)のような構造を有する酸発生剤が含まれないことを意味する。   In the present invention, the aromatic ring directly bonded to the sulfonic acid structure refers to an aromatic ring represented by d in the following formula (12), for example. The acid generator (B) in which the fluorine atom is not bonded to the aromatic ring directly bonded to the sulfonic acid structure means that, for example, an acid generator having a structure represented by the following chemical formula (12) is not included.

Figure 2012088697
Figure 2012088697

本発明に用いられる酸発生剤(B)は、上記以外の位置にフッ素原子を有していてもよく、例えば、下記式(13)で表わされる構造を有する酸発生剤は、本発明に好適に用いることができる。   The acid generator (B) used in the present invention may have a fluorine atom at a position other than the above. For example, an acid generator having a structure represented by the following formula (13) is suitable for the present invention. Can be used.

Figure 2012088697
Figure 2012088697

本発明に用いられる酸発生剤(B)の、酸解離定数(pKa)は−5.0〜0.0(ゼロ)が好ましく、−4.0〜−1.0がより好ましい。酸解離定数がこの範囲より小さいと感度変化が生じやすく、この範囲より大きいと感度が悪くなるからである。   The acid dissociation constant (pKa) of the acid generator (B) used in the present invention is preferably −5.0 to 0.0 (zero), more preferably −4.0 to −1.0. This is because if the acid dissociation constant is smaller than this range, a change in sensitivity tends to occur, and if it is larger than this range, the sensitivity becomes worse.

前記酸発生剤(B)としては、下記化学式(1)〜(4)で表わされる化合物からなる群から選択される少なくとも1種類を用いることができる。   As the acid generator (B), at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following chemical formulas (1) to (4) can be used.

Figure 2012088697
Figure 2012088697

化学式(1)中、Rは同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜12の直鎖状炭化水素基、炭素数3〜12の分枝状炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、炭素数1〜12の直鎖状アルコキシ基、炭素数3〜12の分枝状アルコキシ基、炭素数3〜12の環状アルコキシ基、炭素数1〜12のアシル基、炭素数1〜12のスルフィド基、ヒドロキシル基、又はハロゲン原子である。又Rが相互に結合して環状構造を形成していてもよい。nは0〜2の整数である。Rは同一でも異なっていてもよく、炭素数1〜12の直鎖状炭化水素基、炭素数3〜12の分枝状炭化水素基、置換されてもよいフェニル基、又はナフチル基でありさらにR同士で互いに直接又は異種原子を介して結合して炭素数2〜13の環状構造を形成してもよい。Rは、炭素数1〜12の炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、又は炭素数6〜14のアリール基であって、S原子に直接結合する炭素原子、若しくはS原子に直接結合する芳香環にフッ素原子が結合していないものである。前記R、R及びRはさらに置換基を有していても良く、前記Rの炭素骨格中に酸素原子を有していてもよい。 In the chemical formula (1), R 1 may be the same or different, and each independently represents a hydrogen atom, a linear hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, a branched hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, C3-C12 cyclic hydrocarbon group, C1-C12 linear alkoxy group, C3-C12 branched alkoxy group, C3-C12 cyclic alkoxy group, C1-C12 An acyl group, a C1-C12 sulfide group, a hydroxyl group, or a halogen atom. R 1 may be bonded to each other to form a cyclic structure. n is an integer of 0-2. R 2 may be the same or different and is a linear hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, a branched hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, an optionally substituted phenyl group, or a naphthyl group. Further, R 2 may be bonded to each other directly or through a different atom to form a cyclic structure having 2 to 13 carbon atoms. R 3 is a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, and is a carbon atom directly bonded to an S atom, or an S atom A fluorine atom is not bonded to an aromatic ring directly bonded to the ring. R 1 , R 2 and R 3 may further have a substituent, and may have an oxygen atom in the carbon skeleton of R 3 .

ここで、R、R、R等が有する「置換基」は、アルキル基等の炭化水素基、アルコキシ基、アシル基等の異種原子を含む炭化水素基、或いは、水酸基、スルフィド基等の炭素原子を含まない基のいずれでもよい。また「置換基」は、反応活性を有する官能基、或いは、反応活性を有しない単なる残基のいずれでもよい。
「置換基」の大きさは特に制限されないが、当該置換基が結合する基本構造の部分(例えばR、R、R等)と比べて、当該置換基が大きすぎないことが望ましい。例えば、置換基を構成する原子のうち水素以外の原子の合計数は、当該置換基が結合する基本構造の部分を構成する原子のうち水素以外の原子の合計数以下であることが好ましい。
Here, the “substituent” possessed by R 1 , R 2 , R 3 or the like is a hydrocarbon group such as an alkyl group, a hydrocarbon group containing a hetero atom such as an alkoxy group or an acyl group, a hydroxyl group, a sulfide group, or the like Any of the groups containing no carbon atom may be used. The “substituent” may be either a functional group having reaction activity or a mere residue having no reaction activity.
The size of the “substituent” is not particularly limited, but it is desirable that the substituent is not too large compared to the portion of the basic structure to which the substituent is bonded (for example, R 1 , R 2 , R 3 etc.). For example, the total number of atoms other than hydrogen among the atoms constituting the substituent is preferably not more than the total number of atoms other than hydrogen among the atoms constituting the portion of the basic structure to which the substituent is bonded.

の炭素数1〜12の直鎖状炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基等が挙げられ、二重結合、三重結合等の不飽和結合を有していてもよく、ヒドロキシル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲノアルキル基等の置換基を有してもよい。 Examples of the linear hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms of R 1 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a hexyl group, an octyl group, and the like. May have an unsaturated bond such as a hydroxyl group, an alkoxy group, a halogen atom, or a halogenoalkyl group.

の炭素数3〜12の分枝状炭化水素基としては、例えば、sec−ブチル基、i−ブチル基、2−エチルヘキシル基等が挙げられ、二重結合、三重結合等の不飽和結合を有していてもよく、ヒドロキシル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲノアルキル基等の置換基を有してもよい。 Examples of the branched hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms of R 1 include a sec-butyl group, i-butyl group, 2-ethylhexyl group, and the like, and an unsaturated bond such as a double bond or a triple bond. And may have a substituent such as a hydroxyl group, an alkoxy group, a halogen atom, or a halogenoalkyl group.

の炭素数3〜12の環状炭化水素基としては、例えば、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、シクロヘプチル基等が挙げられ単環性、多環性のどちらでもよく、二重結合、三重結合等の不飽和結合を有していてもよく、置換基を有してもよい。 Examples of the cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms of R 1 include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, and the like, which may be either monocyclic or polycyclic, It may have an unsaturated bond such as a double bond or a triple bond, and may have a substituent.

環状炭化水素基が有する置換基としては、特に制限はないが、例えば、炭素数1〜5のアルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、ハロゲン原子、ハロゲノアルキル基、シアノ基等が挙げられる。   The substituent that the cyclic hydrocarbon group has is not particularly limited, and examples thereof include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a hydroxyl group, an alkoxy group, an alkoxyalkyl group, a halogen atom, a halogenoalkyl group, and a cyano group. It is done.

炭素数1〜5のアルキル基としては、直鎖又は分岐状のいずれでもよい。直鎖アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基等が挙げられる。分岐状アルキル基としては、例えば、i−プロピル基、i−ブチル基、t−ブチル基、i−ペンチル基、t−ペンチル基等が挙げられる。   The alkyl group having 1 to 5 carbon atoms may be linear or branched. As a linear alkyl group, a methyl group, an ethyl group, n-propyl group, n-butyl group etc. are mentioned, for example. Examples of the branched alkyl group include i-propyl group, i-butyl group, t-butyl group, i-pentyl group, t-pentyl group and the like.

の炭素数1〜12の直鎖状アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等が挙げられる。 Examples of the linear alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms of R 1, for example, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group and a butoxy group.

の炭素数3〜12の分枝状アルコキシ基としては、例えば、2−エチルヘキシルオキシ基、t−ブトキシ基等が挙げられる。 Examples of the branched alkoxy group having 3 to 12 carbon atoms for R 1 include a 2-ethylhexyloxy group and a t-butoxy group.

の炭素数3〜12の環状アルコキシ基としては、例えば、フェノキシ基、シクロへキシルオキシ基、ベンジルオキシ基、1−ナフチルオキシ基等が挙げられる。 Examples of the cyclic alkoxy group having 3 to 12 carbon atoms of R 1 include a phenoxy group, a cyclohexyloxy group, a benzyloxy group, and a 1-naphthyloxy group.

の炭素数1〜12のアシル基としては、例えば、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、バレリル基、ピバロイル基、ベンゾイル基等が挙げられる。 Examples of the acyl group having 1 to 12 carbon atoms of R 1 include formyl group, acetyl group, propionyl group, butyryl group, valeryl group, pivaloyl group, benzoyl group and the like.

の炭素数1〜12のスルフィド基としては、例えば、メチルスルフィド基、エチルスルフィド基、フェニルスルフィド基等が挙げられる。 The sulfide group having 1 to 12 carbon atoms of R 1, for example, methyl sulfide group, ethyl sulfide group, and a phenyl sulfide group.

のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。 Examples of the halogen atom for R 1 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.

が相互に結合して環状構造を形成しているものとしては、特に限定されないが、炭素数1〜12のアルキレン基等が挙げられ、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等が挙げられ、ヒドロキシル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲノアルキル基等の置換基を有してもよい。 The R 1 bonded to each other to form a cyclic structure is not particularly limited, and examples thereof include an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, such as a methylene group, an ethylene group, and a propylene group. And may have a substituent such as a hydroxyl group, an alkoxy group, a halogen atom, or a halogenoalkyl group.

の炭素数1〜12の直鎖状炭化水素基、炭素数3〜12の分枝状炭化水素基はRと同様のものとすることができる。 The linear hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms and the branched hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms of R 2 can be the same as R 1 .

の置換されてもよいフェニル基、又はナフチル基の置換基としては、例えば、炭素数1〜5のアルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、ハロゲン原子、ハロゲノアルキル基、シアノ基等が挙げられる。
炭素数1〜5のアルキル基としては、直鎖又は分岐状のいずれでもよい。直鎖アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基等が挙げられる。分岐状アルキル基としては、例えば、i−プロピル基、i−ブチル基、t−ブチル基、i−ペンチル基、t−ペンチル基等が挙げられる。
Examples of the optionally substituted phenyl group or naphthyl group substituent of R 2 include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a hydroxyl group, an alkoxy group, an alkoxyalkyl group, a halogen atom, a halogenoalkyl group, and a cyano group. Etc.
The alkyl group having 1 to 5 carbon atoms may be linear or branched. As a linear alkyl group, a methyl group, an ethyl group, n-propyl group, n-butyl group etc. are mentioned, for example. Examples of the branched alkyl group include i-propyl group, i-butyl group, t-butyl group, i-pentyl group, t-pentyl group and the like.

同士で互いに直接又は異種原子を介して結合した炭素数2〜13の環状構造とは、特に限定されないが、例えば、当該環状構造を有する酸発生剤(B)として以下の化学式(14)であらわされるものが挙げられる。 The cyclic structure having a carbon number of 2 to 13 bound directly or via an heteroatom with one another by R 2 to each other is not particularly limited, for example, the following formula as an acid generator having the ring structure (B) (14) What can be represented.

Figure 2012088697
Figure 2012088697

の炭素数1〜12の炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基としては、例えばRと同様のものが挙げられる。ただし、S原子に直接結合する炭素原子にフッ素原子が結合するものは除く。 Examples of the hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms and the cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms of R 3 include those similar to R 1 . However, those in which a fluorine atom is bonded to a carbon atom directly bonded to an S atom are excluded.

の炭素数6〜14のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基等が挙げられる。
また、アリール基が有する置換基としては、シクロアルキル基、炭素数1〜5のアルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、ハロゲン原子、ハロゲノアルキル基等が挙げられる。ただし、S原子に直接結合する芳香環にフッ素原子が結合するものは除く。
Examples of the aryl group having 6 to 14 carbon atoms of R 3 include a phenyl group, a naphthyl group, and an anthryl group.
Moreover, as a substituent which an aryl group has, a cycloalkyl group, a C1-C5 alkyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an alkoxyalkyl group, a halogen atom, a halogenoalkyl group etc. are mentioned. However, the case where a fluorine atom is bonded to an aromatic ring directly bonded to an S atom is excluded.

また、Rは炭素骨格中に酸素原子を有していても良いし、置換基として酸素原子を有してもよい。このようなものとして例えば、エーテル結合を有するもの、カルボニル基を有するもの、エステル結合を有するもの等が挙げられ、具体的には、メトキシエチル基、エトキシエチル基、メトキシフェニル基、アセチルエチル基、アセチルフェニル基、エトキシカルボニルメチル基、フェノキシカルボニルメチル基等が挙げられる。 R 3 may have an oxygen atom in the carbon skeleton, or may have an oxygen atom as a substituent. Examples of such a compound include those having an ether bond, those having a carbonyl group, those having an ester bond, and specifically include a methoxyethyl group, an ethoxyethyl group, a methoxyphenyl group, an acetylethyl group, An acetylphenyl group, an ethoxycarbonylmethyl group, a phenoxycarbonylmethyl group, etc. are mentioned.

上記化学式(1)で表される化合物としては、例えば、ジフェニル−2,4,6−トリメチルフェニルスルホニウムp−トルエンスルホナート、トリフェニルスルホニウム−p−トルエンスルホネート、トリフェニルスルホニウムベンゼンスルホネート、ジフェニル−2,4,6−トリメチルフェニル−p−トルエンスルホネート、ジフェニル−4−ヒドロキシフェニルスルホニウム−p−トルエンスルホネート、トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネート、ジフェニル−4−ヒドロキシフェニルスルホニウム10−カンファースルホネート等が挙げられる。   Examples of the compound represented by the chemical formula (1) include diphenyl-2,4,6-trimethylphenylsulfonium p-toluenesulfonate, triphenylsulfonium-p-toluenesulfonate, triphenylsulfonium benzenesulfonate, and diphenyl-2. , 4,6-trimethylphenyl-p-toluenesulfonate, diphenyl-4-hydroxyphenylsulfonium-p-toluenesulfonate, triphenylsulfonium 10-camphorsulfonate, diphenyl-4-hydroxyphenylsulfonium 10-camphorsulfonate, and the like.

Figure 2012088697
Figure 2012088697

化学式(2)中、Rは同一でも異なっていてもよく、炭素数1〜12の直鎖状炭化水素基、炭素数3〜12の分枝状炭化水素基、置換されてもよいフェニル基、ナフチル基、アントラセン基でありさらにR同士で互いに直接又は異種原子を介して結合して炭素数2〜13の2価の環状構造を形成してもよい。但しRの内、少なくともいずれか片方はアリール構造を有している。Rは、炭素数1〜12の炭化水素基、もしくは環状炭化水素基、又は炭素数6〜14のアリール基であって、S原子に直接結合する炭素原子、若しくはS原子に直接結合する芳香環にフッ素原子が結合していないものである。前記R及びRはさらに置換基を有していても良く、前記Rの炭素骨格中に酸素原子を有していてもよい。 In the chemical formula (2), R 4 may be the same or different and is a linear hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, a branched hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, or an optionally substituted phenyl group. , A naphthyl group and an anthracene group, and R 4 may be bonded to each other directly or via a different atom to form a divalent cyclic structure having 2 to 13 carbon atoms. However, at least one of R 4 has an aryl structure. R 5 is a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, a cyclic hydrocarbon group, or an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, and is a carbon atom directly bonded to the S atom or an aromatic directly bonded to the S atom. A fluorine atom is not bonded to the ring. R 4 and R 5 may further have a substituent, and may have an oxygen atom in the carbon skeleton of R 5 .

の炭素数1〜12の直鎖状炭化水素基、炭素数3〜12の分枝状炭化水素基は前記Rと同様のものとすることができる。 The straight-chain hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms and the branched hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms of R 4 can be the same as R 1 described above.

の炭素数6〜12のアリーレン基としては、例えば、フェニレン基、ナフチレン基等が挙げられ、シクロアルキル基、炭素数1〜5のアルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、ハロゲン原子、ハロゲノアルキル基等の置換基を有してもよい。 Examples of the arylene group having 6 to 12 carbon atoms of R 4 include a phenylene group and a naphthylene group. A cycloalkyl group, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a hydroxyl group, an alkoxy group, an alkoxyalkyl group, a halogen atom, and the like. You may have substituents, such as an atom and a halogenoalkyl group.

は前記Rと同様のものとすることができる。 R 5 may be the same as R 3 described above.

上記化学式(2)で表される化合物としては、例えば、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムp−トルエンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムベンゼンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム10−カンファースルホネート、ジフェニルヨードニウムp−トルエンスルホネート、ジフェニルヨードニウムベンゼンスルホネート、ジフェニルヨードニウム10−カンファースルホネート、ビス(4−トリフルオロメチルフェニル)ヨードニウムp−トルエンスルホネート、ビス(4−トリフルオロメチルフェニル)ヨードニウムベンゼンスルホネート、ビス(4−トリフルオロメチルフェニル)ヨードニウム10−カンファースルホネート等が挙げられる。   Examples of the compound represented by the chemical formula (2) include bis (4-t-butylphenyl) iodonium p-toluenesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodoniumbenzenesulfonate, and bis (4-t-butyl). Phenyl) iodonium 10-camphorsulfonate, diphenyliodonium p-toluenesulfonate, diphenyliodoniumbenzenesulfonate, diphenyliodonium 10-camphorsulfonate, bis (4-trifluoromethylphenyl) iodonium p-toluenesulfonate, bis (4-trifluoromethylphenyl) ) Iodonium benzenesulfonate, bis (4-trifluoromethylphenyl) iodonium 10-camphorsulfonate, and the like.

Figure 2012088697
Figure 2012088697

化学式(3)中、Lは炭素数1〜12のアルキレン基、炭素数6〜12のアリーレン基、又は炭素数1〜12のアルキレンオキシ基(−R’−O−で表わすことができる。但し、R’は炭素数1〜12のアルキレン基)であり、Rは炭素数1〜12の炭化水素基、又は炭素数6〜12のアリール基であって、S原子に直接結合する炭素原子、若しくはS原子に直接結合する芳香環にフッ素原子が結合していないものである。Rは、さらに置換基を有していても良く、炭素骨格中に酸素原子を有していてもよい。 In the chemical formula (3), L can be represented by an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, an arylene group having 6 to 12 carbon atoms, or an alkyleneoxy group having 1 to 12 carbon atoms (—R′—O—). , R ′ is an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms), and R 6 is a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, and is a carbon atom directly bonded to an S atom Or, a fluorine atom is not bonded to an aromatic ring directly bonded to an S atom. R 6 may further have a substituent, and may have an oxygen atom in the carbon skeleton.

Lの炭素数1〜12のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等が挙げられ、ヒドロキシル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲノアルキル基等の置換基を有してもよい。   Examples of the alkylene group having 1 to 12 carbon atoms of L include a methylene group, an ethylene group, and a propylene group, and may have a substituent such as a hydroxyl group, an alkoxy group, a halogen atom, or a halogenoalkyl group. .

Lの炭素数6〜12のアリーレン基としては、例えば、フェニレン基、ナフチレン基等が挙げられ、シクロアルキル基、炭素数1〜5のアルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、ハロゲン原子、ハロゲノアルキル基等の置換基を有してもよい。   Examples of the arylene group having 6 to 12 carbon atoms of L include a phenylene group and a naphthylene group, and include a cycloalkyl group, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a hydroxyl group, an alkoxy group, an alkoxyalkyl group, and a halogen atom. And may have a substituent such as a halogenoalkyl group.

は前記Rと同様のものとすることができる。 R 6 may be the same as R 3 described above.

上記化学式(3)で表される化合物としては、例えば、N−(10−カンファースルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(10−カンファースルホニルオキシ)フタルイミド、N−(10−カンファースルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(10−カンファースルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]へプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(10−カンファースルホニルオキシ)ナフチルイミド、N−(n−オクタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]へプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(n−オクタンスルホニルオキシ)ナフチルイミド、N−(p−トルエンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]へプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(p−トルエンスルホニルオキシ)ナフチルイミド、N−(1−ナフタレンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]へプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(1−ナフタレンスルホニルオキシ)ナフチルイミド等が挙げられる。   Examples of the compound represented by the chemical formula (3) include N- (10-camphorsulfonyloxy) succinimide, N- (10-camphorsulfonyloxy) phthalimide, N- (10-camphorsulfonyloxy) diphenylmaleimide, N -(10-camphorsulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (10-camphorsulfonyloxy) naphthylimide, N- (n-octanesulfonyl) Oxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (n-octanesulfonyloxy) naphthylimide, N- (p-toluenesulfonyloxy) bicyclo [2. 2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (p-toluenes) Phonyloxy) naphthylimide, N- (1-naphthalenesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (1-naphthalenesulfonyloxy) naphthylimide and the like. Can be mentioned.

Figure 2012088697
Figure 2012088697

化学式(4)中、Rは、炭素数1〜12の直鎖状炭化水素基、炭素数3〜12の分枝状炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数3〜12のヘテロアリール基、又は炭素数7〜12のアラルキル基である。Rは、炭素数1〜12の直鎖状炭化水素基、炭素数3〜12の分枝状炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数3〜12のヘテロアリール基、又は炭素数7〜12のアラルキル基であって、S原子に直接結合する炭素原子、若しくはS原子に直接結合する芳香環にフッ素原子が結合していないものである。R及びRは、さらに置換基を有していても良く、前記Rの炭素骨格中に酸素原子を有していてもよい。 In the chemical formula (4), R 7 is a linear hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, a branched hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, or 6 carbon atoms. It is a -12 aryl group, a C3-C12 heteroaryl group, or a C7-12 aralkyl group. R 8 is a linear hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, a branched hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, A heteroaryl group having 3 to 12 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, wherein a fluorine atom is not bonded to a carbon atom directly bonded to an S atom or an aromatic ring directly bonded to an S atom It is. R 7 and R 8 may further have a substituent, and may have an oxygen atom in the carbon skeleton of R 8 .

の炭素数1〜12の直鎖状炭化水素基、炭素数3〜12の分枝状炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基はRと同様のものとすることができる。 Linear hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms of R 7, branched hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms be the same as R 1 it can.

の炭素数6〜12のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、等が挙げられる。
また、アリール基が有する置換基としては、シクロアルキル基、炭素数1〜5のアルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、ハロゲン原子、ハロゲノアルキル基等が挙げられる。
The aryl group having 6 to 12 carbon atoms R 7, for example, a phenyl group, a naphthyl group, and the like.
Moreover, as a substituent which an aryl group has, a cycloalkyl group, a C1-C5 alkyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an alkoxyalkyl group, a halogen atom, a halogenoalkyl group etc. are mentioned.

の炭素数3〜12のヘテロアリール基としては、ピリジル基、キノリル基等が挙げられる。 Examples of the heteroaryl group having 3 to 12 carbon atoms for R 7 include a pyridyl group and a quinolyl group.

の炭素数7〜12のアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等が挙げられる。 Examples of the aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms of R 7 include a benzyl group, a phenethyl group, and a naphthylmethyl group.

は前記Rと同様のものとすることができる。 R 8 may be the same as R 3 described above.

上記化学式(4)で表される化合物としては、例えば、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(プロピルスルホニルオキシイミノ)−4−メチルフェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−4−ブロモフェニルアセトニトリル等が挙げられる。   Examples of the compound represented by the chemical formula (4) include α- (methylsulfonyloxyimino) -phenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -4-methoxyphenylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino). Examples include -4-methoxyphenylacetonitrile, α- (propylsulfonyloxyimino) -4-methylphenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -4-bromophenylacetonitrile, and the like.

これらの酸発生剤(B)は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよく、また、その配合量は、前記フェノール化合物(A)100重量部に対し、好ましくは1〜40重量部、さらに好ましくは1〜30重量部、よりさらに好ましくは5〜20重量部である。この範囲よりも少量になると像形成ができず、多量になると、均一な溶液とならず、保存安定性が低下する。   These acid generators (B) may be used individually by 1 type, may be used in combination of 2 or more types, and the compounding quantity is with respect to 100 parts by weight of the phenol compound (A). Preferably it is 1-40 weight part, More preferably, it is 1-30 weight part, More preferably, it is 5-20 weight part. When the amount is smaller than this range, image formation cannot be performed, and when the amount is larger, a uniform solution is not obtained and the storage stability is lowered.

前記酸発生剤(B)は、ポリマー鎖構造を有し、該ポリマー鎖の末端及び/又は側鎖上に、−SO 又は−SO−で表されるスルホン酸構造及び、該スルホン酸構造に直接結合する炭素原子若しくは該スルホン酸構造に直接結合する芳香環を含み、該スルホン酸構造に直接結合する前記炭素原子若しくは前記芳香環にフッ素原子が結合していない酸発生剤構造を有するものであってもよい。以下当該酸発生剤を単にポリマー型酸発生剤という場合がある。 The acid generator (B) has a polymer chain structure, a sulfonic acid structure represented by —SO 3 or —SO 3 — on the terminal and / or side chain of the polymer chain, and the sulfonic acid It has an acid generator structure containing a carbon atom directly bonded to the structure or an aromatic ring directly bonded to the sulfonic acid structure, and no fluorine atom bonded to the carbon atom or aromatic ring directly bonded to the sulfonic acid structure It may be a thing. Hereinafter, the acid generator may be simply referred to as a polymer type acid generator.

本発明においてポリマーとは、低重合度のもの、すなわちオリゴマーをも包含する意味であり、重量平均分子量は特に限定されないが、通常500〜20000のものが用いられる。
なお、重量平均分子量は、ポリスチレンを標準品として、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー(GPC)によって求められる。
In the present invention, the polymer is meant to include those having a low degree of polymerization, that is, oligomers, and the weight average molecular weight is not particularly limited, but those having a molecular weight of 500 to 20000 are usually used.
The weight average molecular weight is determined by gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene as a standard product.

ポリマー型酸発生剤を用いた場合、レジスト膜内で、酸発生剤の拡散が抑えられるため、解像力の向上し、ラフネスの劣化が抑えられる。   When the polymer type acid generator is used, the diffusion of the acid generator is suppressed in the resist film, so that the resolution is improved and the deterioration of roughness is suppressed.

前記ポリマー型酸発生剤が有する酸発生剤構造は特に限定されないが、オニウム塩型化合物であることが好ましく、例えば、前記化学式(1)又は前記化学式(2)のアニオン部分がポリマー鎖の末端及び/又は側鎖に結合したものが挙げられ、ポリマー鎖上の酸発生剤構造は1種であっても、2種以上含まれていてもよい。   The acid generator structure of the polymer-type acid generator is not particularly limited, but is preferably an onium salt-type compound. For example, the anion moiety of the chemical formula (1) or the chemical formula (2) is a terminal of a polymer chain and And / or those bonded to the side chain, and the acid generator structure on the polymer chain may be one type or two or more types.

前記ポリマー型酸発生剤に用いられるポリマーは、特に限定されないが、例えば、酸発生剤(B)のアニオン部分が結合した繰り返し単位を含むことが、発生する酸の拡散を抑えられる点で好ましい。   The polymer used for the polymer-type acid generator is not particularly limited. For example, it is preferable that the polymer-type acid generator includes a repeating unit to which the anion portion of the acid generator (B) is bonded in terms of suppressing diffusion of the generated acid.

前記ポリマーの繰り返し単位としては、例えば、(メタ)アクリル酸エステルから導かれる繰り返し単位、脂環式化合物から導かれる繰り返し単位、ヒドロキシスチレンから導かれる繰り返し単位等のエチレン性不飽和結合を有するモノマーから導かれるくり返し単位が挙げられ、1種単独で又は2種以上組合わせて用いることができる。
なお、本発明において(メタ)アクリル酸エステルとは、アクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステルを意味する。
As the repeating unit of the polymer, for example, from a monomer having an ethylenically unsaturated bond such as a repeating unit derived from a (meth) acrylic acid ester, a repeating unit derived from an alicyclic compound, or a repeating unit derived from hydroxystyrene. Examples of the repeated unit to be introduced include one kind or a combination of two or more kinds.
In the present invention, (meth) acrylic acid ester means acrylic acid ester and / or methacrylic acid ester.

前記(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば下記化学式(15)に示すものが挙げられ、前記脂環式化合物としては、例えば下記化学式(16)に示すものが挙げられる。   Examples of the (meth) acrylic acid ester include those represented by the following chemical formula (15), and examples of the alicyclic compound include those represented by the following chemical formula (16).

Figure 2012088697
Figure 2012088697

化学式(15)中、R18は水素原子又はメチル基、Aは酸発生剤のアニオン部、Aは酸発生剤のカチオン部を示す。 In the chemical formula (15), R 18 represents a hydrogen atom or a methyl group, A represents an anion portion of the acid generator, and A + represents a cation portion of the acid generator.

Figure 2012088697
Figure 2012088697

化学式(16)中、R19は水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、又は、酸素原子もしくは窒素原子を含む1価の極性基、Aは酸発生剤のアニオン部、Aは酸発生剤のカチオン部を示す、mは0〜2の整数を表わす。 In the chemical formula (16), R 19 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a monovalent polar group containing an oxygen atom or a nitrogen atom, A is an anion portion of an acid generator, and A + is an acid. M which shows the cation part of a generating agent represents the integer of 0-2.

前記ポリマー型酸発生剤の合成方法は、特に限定されないが、例えば、特開2007−197718に記載の方法を用いることができる。   The method for synthesizing the polymer type acid generator is not particularly limited, and for example, the method described in JP-A-2007-197718 can be used.

これらのポリマー型酸発生剤は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよく、また、その配合量は、前記フェノール化合物(A)のフェノール性水酸基に対し、ポリマー型酸発生剤の酸発生剤部位が、好ましくは1〜40モル%、さらに好ましくは1〜30モル%、よりさらに好ましくは5〜20モル%である。この範囲よりも少量になると像形成ができず、多量になると、均一な溶液とならず、保存安定性が低下する。   These polymer type acid generators may be used alone or in combination of two or more, and the blending amount thereof is based on the phenolic hydroxyl group of the phenol compound (A). The acid generator site of the polymer type acid generator is preferably 1 to 40 mol%, more preferably 1 to 30 mol%, and still more preferably 5 to 20 mol%. When the amount is smaller than this range, image formation cannot be performed, and when the amount is larger, a uniform solution is not obtained and the storage stability is lowered.

架橋剤(C)
本発明に用いられる架橋剤(C)は、特に限定されず、従来の化学増幅型のネガ型レジスト組成物において使用されている公知の架橋剤の中から任意に選択して用いることができる。例えば、4,4’−メチレンビス[2,6−ビス(ヒドロキシメチル)]フェノール(MBHP)、4,4’−メチレンビス[2,6−ビス(メトキシメチル)]フェノール(MBMP)、2,3−ジヒドロキシ−5−ヒドロキシメチルノルボルナン、2−ヒドロキシ−5,6−ビス(ヒドロキシメチル)ノルボルナン、シクロヘキサンジメタノール、3,4,8(又は9)−トリヒドロキシトリシクロデカン、2−メチル−2−アダマンタノール、1,4−ジオキサン−2,3−ジオール、1,3,5−トリヒトロキシシクロヘキサン等のヒドロキシル基又はヒドロキシアルキル基あるいはその両方を有する脂肪族環状炭化水素又はその含酸素誘導体が挙げられる。
Cross-linking agent (C)
The crosslinking agent (C) used in the present invention is not particularly limited, and can be arbitrarily selected from known crosslinking agents used in conventional chemically amplified negative resist compositions. For example, 4,4′-methylenebis [2,6-bis (hydroxymethyl)] phenol (MBHP), 4,4′-methylenebis [2,6-bis (methoxymethyl)] phenol (MBMP), 2,3- Dihydroxy-5-hydroxymethylnorbornane, 2-hydroxy-5,6-bis (hydroxymethyl) norbornane, cyclohexanedimethanol, 3,4,8 (or 9) -trihydroxytricyclodecane, 2-methyl-2-adaman Examples thereof include aliphatic cyclic hydrocarbons having a hydroxyl group or a hydroxyalkyl group or both thereof, such as butanol, 1,4-dioxane-2,3-diol, 1,3,5-trihumanoxycyclohexane, and oxygen-containing derivatives thereof. .

また、メラミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、尿素、エチレン尿素、プロピレン尿素、グリコールウリル等のアミノ基含有化合物にホルムアルデヒド又はホルムアルデヒドと低級アルコールを反応させ、当該アミノ基の水素原子をヒドロキシメチル基又は低級アルコキシメチル基で置換した化合物が挙げられる。これらのうち、メラミンを用いたものをメラミン系架橋剤、尿素を用いたものを尿素系架橋剤、エチレン尿素、プロピレン尿素等のアルキレン尿素を用いたものをアルキレン尿素系架橋剤、グリコールウリルを用いたものをグリコールウリル系架橋剤という。   In addition, amino group-containing compounds such as melamine, acetoguanamine, benzoguanamine, urea, ethylene urea, propylene urea, glycoluril are reacted with formaldehyde or formaldehyde and lower alcohol, and the hydrogen atom of the amino group is hydroxymethyl group or lower alkoxymethyl. And a compound substituted with a group. Of these, those using melamine are melamine-based crosslinking agents, those using urea are urea-based crosslinking agents, those using alkylene ureas such as ethylene urea and propylene urea are alkylene urea-based crosslinking agents, and glycoluril is used. This was called a glycoluril-based crosslinking agent.

メラミン系架橋剤としては、例えば、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサエトキシメチルメラミン、ヘキサプロポキシメチルメラミン、ヘキサブトキシブチルメラミン等が挙げられる。   Examples of the melamine-based crosslinking agent include hexamethoxymethyl melamine, hexaethoxymethyl melamine, hexapropoxymethyl melamine, hexabutoxybutyl melamine and the like.

尿素系架橋剤としては、例えば、ビスメトキシメチル尿素、ビスエトキシメチル尿素、ビスプロポキシメチル尿素、ビスブトキシメチル尿素等が挙げられる。   Examples of the urea-based crosslinking agent include bismethoxymethylurea, bisethoxymethylurea, bispropoxymethylurea, bisbutoxymethylurea and the like.

アルキレン尿素系架橋剤としては、例えば、モノ及び/又はジヒドロキシメチル化エチレン尿素、モノ及び/又はジメトキシメチル化エチレン尿素、モノ及び/又はジエトキシメチル化エチレン尿素、モノ及び/又はジプロポキシメチル化エチレン尿素、モノ及び/又はジブトキシメチル化エチレン尿素等のエチレン尿素系架橋剤;モノ及び/又はジヒドロキシメチル化プロピレン尿素、モノ及び/又はジメトキシメチル化プロピレン尿素、モノ及び/又はジエトキシメチル化プロピレン尿素、モノ及び/又はジプロポキシメチル化プロピレン尿素、モノ及び/又はジブトキシメチル化プロピレン尿素等のプロピレン尿素系架橋剤;1,3−ジ(メトキシメチル)4,5−ジヒドロキシ−2−イミダゾリジノン、1,3−ジ(メトキシメチル)4,5−ジメトキシ−2−イミダゾリジノン等が挙げられる。   Examples of the alkylene urea crosslinking agent include mono and / or dihydroxymethylated ethylene urea, mono and / or dimethoxymethylated ethylene urea, mono and / or diethoxymethylated ethylene urea, mono and / or dipropoxymethylated ethylene Ethylene urea crosslinking agents such as urea, mono and / or dibutoxymethylated ethylene urea; mono and / or dihydroxymethylated propylene urea, mono and / or dimethoxymethylated propylene urea, mono and / or diethoxymethylated propylene urea Propylene urea-based crosslinking agents such as mono- and / or dipropoxymethylated propylene urea, mono- and / or dibutoxymethylated propylene urea; 1,3-di (methoxymethyl) 4,5-dihydroxy-2-imidazolidinone 1,3-di (methoxymethyl 4,5-dimethoxy-2-imidazolidinone.

グリコールウリル系架橋剤としては、例えば、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラヒドロキシメチル化グリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラメトキシメチル化グリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラエトキシメチル化グリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラブトキシメチル化グリコールウリル等が挙げられる。   Examples of the glycoluril-based crosslinking agent include mono, di, tri and / or tetrahydroxymethylated glycoluril, mono, di, tri and / or tetramethoxymethylated glycoluril, mono, di, tri and / or tetraethoxy. Examples include methylated glycoluril, mono, di, tri and / or tetrabutoxymethylated glycoluril.

これらの架橋剤(C)は1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよく、また、その配合量は、フェノール化合物(A)100重量部に対し、3〜40重量部、好ましくは3〜30重量部である。架橋剤(C)の配合量が、3重量部未満では架橋形成が十分に進行せず、良好なレジストパターンが得られない。また、40重量部を超えると、レジスト塗布液の保存安定性が低下し感度が経時的に劣化する。   These crosslinking agents (C) may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more types, and the compounding quantity is 3-40 weight with respect to 100 weight part of phenol compounds (A). Parts, preferably 3 to 30 parts by weight. When the blending amount of the crosslinking agent (C) is less than 3 parts by weight, crosslinking formation does not proceed sufficiently and a good resist pattern cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 40 parts by weight, the storage stability of the resist coating solution is lowered and the sensitivity is deteriorated with time.

有機塩基化合物(D)
本発明において用いられる有機塩基化合物(D)は、レジストパタ−ン形状、保管状態での経時安定性などを向上させるために、公知の有機塩基化合物の中から任意のものを選択して使用することができる。
Organic base compound (D)
As the organic base compound (D) used in the present invention, any one of known organic base compounds should be selected and used in order to improve the resist pattern shape, stability over time in storage conditions, and the like. Can do.

上記有機塩基化合物(D)としては、含窒素有機化合物が挙げられ、例えば、窒素原子を有する含窒素化合物、アミド基含有化合物、ウレア化合物、及び含窒素複素環式化合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of the organic base compound (D) include nitrogen-containing organic compounds, such as nitrogen-containing compounds having a nitrogen atom, amide group-containing compounds, urea compounds, and nitrogen-containing heterocyclic compounds. It is not limited to.

含窒素有機化合物としては、例えば、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、n−デシルアミン、n−ドデシルアミン、シクロヘキシルアミン等のモノ(シクロ)アルキルアミン類;ジ−n−ブチルアミン、ジ−n−ペンチルアミン、ジ−n−ヘキシルアミン、ジ−n−ヘプチルアミン、ジ−n−オクチルアミン、ジ−n−ノニルアミン、ジ−n−デシルアミン、メチル−n−ドデシルアミン、ジ−n−ドデシルメチルアミン、シクロヘキシルメチルアミン、ジシクロヘキシルアミン等のジ(シクロ)アルキルアミン類;トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−ヘキシルアミン、トリ−n−ヘプチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、トリ−n−ノニルアミン、トリ−n−デシルアミン、ジメチル−n−ドデシルアミン、ジ−n−ドデシルメチルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、トリシクロヘキシルアミン等のトリ(シクロ)アルキルアミン類;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン類;アニリン、N−メチルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、2−メチルアニリン、3−メチルアニリン、4−メチルアニリン、4−ニトロアニリン、ジフェニルアミン、トリフェニルアミン、トリベンジルアミン、1−ナフチルアミン等の芳香族アミン類;エチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノジフェニルアミン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−(4−アミノフェニル)プロパン、2−(4−アミノフェニル)−2−(3−ヒドロキシフェニル)プロパン、2−(4−アミノフェニル)−2−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,4−ビス[1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル]ベンゼン、1,3−ビス[1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル]ベンゼン、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、N−(2−ジメチルアミノエチル)アクリルアミドの重合体等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing organic compound include mono (cyclo) alkylamines such as n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, n-decylamine, n-dodecylamine, cyclohexylamine; -N-butylamine, di-n-pentylamine, di-n-hexylamine, di-n-heptylamine, di-n-octylamine, di-n-nonylamine, di-n-decylamine, methyl-n-dodecyl Di (cyclo) alkylamines such as amine, di-n-dodecylmethylamine, cyclohexylmethylamine, dicyclohexylamine; triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine, tri- n-hexylamine, tri-n-heptylamine, tri-n- Tri (cyclo) alkylamines such as cutylamine, tri-n-nonylamine, tri-n-decylamine, dimethyl-n-dodecylamine, di-n-dodecylmethylamine, dicyclohexylmethylamine, tricyclohexylamine; monoethanolamine, Alkanolamines such as diethanolamine and triethanolamine; aniline, N-methylaniline, N, N-dimethylaniline, 2-methylaniline, 3-methylaniline, 4-methylaniline, 4-nitroaniline, diphenylamine, triphenylamine , Aromatic amines such as tribenzylamine, 1-naphthylamine; ethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetrakis (2-hydroxypropyl) ethylene Amine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminobenzophenone, 4,4′-diaminodiphenylamine, 2,2-bis (4- Aminophenyl) propane, 2- (3-aminophenyl) -2- (4-aminophenyl) propane, 2- (4-aminophenyl) -2- (3-hydroxyphenyl) propane, 2- (4-aminophenyl) ) -2- (4-hydroxyphenyl) propane, 1,4-bis [1- (4-aminophenyl) -1-methylethyl] benzene, 1,3-bis [1- (4-aminophenyl) -1 -Methylethyl] benzene, polyethyleneimine, polyallylamine, N- (2-dimethylaminoethyl) acrylami And the like.

アミド基含有化合物としては、例えば、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド、ピロリドン、N−メチルピロリドン等が挙げられる。   Examples of the amide group-containing compound include formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, propionamide, benzamide, pyrrolidone, N-methylpyrrolidone and the like. Can be mentioned.

ウレア化合物としては、例えば、尿素、メチルウレア、1,1−ジメチルウレア、1,3−ジメチルウレア、1,1,3,3−テトラメチルウレア、1,3−ジフェニルウレア、トリ−n−ブチルチオウレア等が挙げられる。   Examples of urea compounds include urea, methylurea, 1,1-dimethylurea, 1,3-dimethylurea, 1,1,3,3-tetramethylurea, 1,3-diphenylurea, tri-n-butylthiourea. Etc.

含窒素複素環式化合物としては、例えば、イミダゾール、ベンズイミダゾール、4−メチルイミダゾール、4−メチル−2−フェニルイミダゾール、2−フェニルベンズイミダゾール、4,5−ジフェニルイミダゾール、2,4,5−トリフェニルイミダゾール等のイミダゾール類;ピリジン、2−メチルピリジン、4−メチルピリジン、2−エチルピリジン、4−エチルピリジン、2−フェニルピリジン、4−フェニルピリジン、2−メチル−4−フェニルピリジン、ニコチン、ニコチン酸、ニコチン酸アミド、キノリン、8−オキシキノリン、アクリジン等のピリジン類;及び、ピラジン、ピラゾール、ピリダジン、キノザリン、プリン、ピロリジン、ピペリジン、モルホリン、4−メチルモルホリン、ピペラジン、1,4−ジメチルピペラジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing heterocyclic compound include imidazole, benzimidazole, 4-methylimidazole, 4-methyl-2-phenylimidazole, 2-phenylbenzimidazole, 4,5-diphenylimidazole, 2,4,5-trimethyl. Imidazoles such as phenylimidazole; pyridine, 2-methylpyridine, 4-methylpyridine, 2-ethylpyridine, 4-ethylpyridine, 2-phenylpyridine, 4-phenylpyridine, 2-methyl-4-phenylpyridine, nicotine, Pyridines such as nicotinic acid, nicotinic acid amide, quinoline, 8-oxyquinoline, acridine; and pyrazine, pyrazole, pyridazine, quinosaline, purine, pyrrolidine, piperidine, morpholine, 4-methylmorpholine, piperazine, 1,4-dimethylpi Rajin, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, and the like.

これらの有機塩基化合物(D)は、単独であるいは2種以上組み合わせて用いることができる。有機塩基化合物(D)の使用量は、露光光の照射により酸を発生する化合物に対し、通常、0.01〜40モル%、好ましくは、0.01〜10モル%、より好ましくは0.1〜5モル%である。0.01モル%未満ではその添加の効果が得られない。一方、40モル%を超えると感度の低下や未露光部の現像性が悪化する傾向がある。   These organic base compounds (D) can be used alone or in combination of two or more. The amount of the organic base compound (D) used is usually 0.01 to 40 mol%, preferably 0.01 to 10 mol%, more preferably 0.000 mol% with respect to the compound that generates an acid upon irradiation with exposure light. 1 to 5 mol%. If it is less than 0.01 mol%, the effect of the addition cannot be obtained. On the other hand, when it exceeds 40 mol%, there is a tendency that sensitivity is lowered and developability of an unexposed portion is deteriorated.

その他の成分
本発明に用いられるネガ型レジスト組成物には、混和性のある添加剤、例えばレジスト膜の性能を改良するための付加的樹脂、塗布性を向上させるための界面活性剤、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤等を適宜、添加含有させることができる。
Other components The negative resist composition used in the present invention contains miscible additives such as an additional resin for improving the performance of the resist film, a surfactant for improving the coating property, and a dissolution inhibitor. An agent, a plasticizer, a stabilizer, a colorant, an antihalation agent, and the like can be appropriately added and contained.

(ネガ型レジスト組成物の調製)
本発明に用いられるネガ型レジスト組成物は、通常、有機溶剤(E)に上記の、フェノール化合物(A)、酸発生剤(B)、架橋剤(C)、及び必要に応じてその他の添加剤を均一に混合することにより調製される。
(Preparation of negative resist composition)
The negative resist composition used in the present invention is usually the above-mentioned phenol compound (A), acid generator (B), cross-linking agent (C), and other additives as required in the organic solvent (E). It is prepared by mixing the agent uniformly.

有機溶剤(E)としては、化学増幅型レジストの溶剤として一般に用いられているものが使用できる。例えば、エチレンジクロライド、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、メチルエチルケトン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、2−メトキシエチルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、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、トルエン、酢酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸プロピル、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、テトラヒドロフラン等が好ましく、これらの溶媒を単独あるいは混合して使用することができる。さらにイソプロピルアルコール、エチルアルコール、メチルアルコール、n−ブチルアルコール、s−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、2−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、1−エトキシ−2−プロパノール、1−メトキシ−2−プロパノール等のアルコールや、トルエン、キシレン等の芳香族溶媒が含有されていてもよい。本発明では、これらの有機溶剤(E)の中でもレジスト成分中の酸発生剤の溶解性が最も優れているジエチレングリコールジメチルエーテルやシクロヘキサノン、シクロペンタノン、1−エトキシ−2−プロパノール、乳酸エチルの他、安全溶剤であるプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及びその混合溶剤が好ましく使用される。   As the organic solvent (E), those generally used as solvents for chemically amplified resists can be used. For example, ethylene dichloride, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, γ-butyrolactone, methyl ethyl ketone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, 2-methoxyethyl acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, Propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether propionate, toluene, ethyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, methyl pyruvate, propyl pyruvate, N, N-dimethylformamide, Dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, tetrahydrofuran and the like are preferable, The these solvents singly or in combination can be used. Further, isopropyl alcohol, ethyl alcohol, methyl alcohol, n-butyl alcohol, s-butyl alcohol, t-butyl alcohol, isobutyl alcohol, 2-methyl-1-pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 2-methoxyethanol , 2-ethoxyethanol, 1-ethoxy-2-propanol, 1-methoxy-2-propanol and other alcohols, and toluene, xylene and other aromatic solvents may be contained. In the present invention, among these organic solvents (E), in addition to diethylene glycol dimethyl ether, cyclohexanone, cyclopentanone, 1-ethoxy-2-propanol, and ethyl lactate, the solubility of the acid generator in the resist component is most excellent. Propylene glycol monomethyl ether acetate, which is a safety solvent, and a mixed solvent thereof are preferably used.

ネガ型レジスト組成物中の溶剤量は特に限定されず、支持体に塗布可能な濃度で、塗布膜厚に応じて適宜設定される。一般的には、溶剤は、ネガ型レジスト組成物の固形分濃度が好ましくは0.5〜20重量%、より好ましくは0.7〜15重量%の範囲内となるように用いられる。   The amount of the solvent in the negative resist composition is not particularly limited, and is appropriately set according to the coating film thickness at a concentration that can be applied to the support. In general, the solvent is used so that the solid content concentration of the negative resist composition is preferably in the range of 0.5 to 20% by weight, more preferably 0.7 to 15% by weight.

(2)ポジ型レジスト組成物
本発明で用いるポジ型レジスト組成物は、分子量150〜3000で、少なくとも一部のフェノール性水酸基が酸分解性基で保護されたフェノール化合物(Acap)、及び、−SO 又は−SO−で表されるスルホン酸構造及び、該スルホン酸構造に直接結合する炭素原子若しくは該スルホン酸構造に直接結合する芳香環を含み、該スルホン酸構造に直接結合する前記炭素原子若しくは前記芳香環にフッ素原子が結合していないことを特徴とする化合物からなり、波長248nm以下の活性エネルギー線を照射することで直接又は間接的に酸を発生する酸発生剤(B)を含有することを特徴とする。以下、ネガ型レジスト組成物を構成する化合物について説明する。
(2) Positive resist composition The positive resist composition used in the present invention has a molecular weight of 150 to 3000, a phenol compound (Acap) in which at least a part of the phenolic hydroxyl group is protected with an acid-decomposable group, and- The sulfonic acid structure represented by SO 3 - or -SO 3- and the carbon atom directly bonded to the sulfonic acid structure or the aromatic ring directly bonded to the sulfonic acid structure, and directly bonded to the sulfonic acid structure An acid generator (B) comprising a compound having no fluorine atom bonded to a carbon atom or the aromatic ring, and generating an acid directly or indirectly by irradiation with an active energy ray having a wavelength of 248 nm or less It is characterized by containing. Hereinafter, the compounds constituting the negative resist composition will be described.

一部のフェノール性水酸基が酸分解性基で保護されたフェノール化合物(Acap)
本発明に用いる、少なくとも一部のフェノール性水酸基が酸分解性基で保護されたフェノール化合物(Acap)は、酸の作用により、酸分解性の保護基が解離して、アルカリ現像液に対する溶解度が増大する。フェノール性水酸基が酸分解性基で保護されたフェノール化合物(Acap)1分子中に、酸分解性基で保護されたフェノール性水酸基が2個以上有することが好ましい。
Phenol compound (Acap) in which some phenolic hydroxyl groups are protected with acid-decomposable groups
The phenol compound (Acap) in which at least a part of the phenolic hydroxyl group is protected with an acid-decomposable group used in the present invention has an acid-decomposable protecting group dissociated by the action of an acid, and has a solubility in an alkali developer. Increase. It is preferable that two or more phenolic hydroxyl groups protected by an acid-decomposable group have in one molecule of a phenolic compound (Acap) in which the phenolic hydroxyl group is protected by an acid-decomposable group.

前記少なくとも一部のフェノール性水酸基が酸分解性基で保護されたフェノール化合物(Acap)は、前記フェノール化合物(A)のフェノール性水酸基の一部に酸分解性基を導入したものを用いることができる。   The phenol compound (Acap) in which at least a part of the phenolic hydroxyl group is protected with an acid-decomposable group is obtained by introducing an acid-decomposable group into a part of the phenolic hydroxyl group of the phenol compound (A). it can.

酸分解性基は、露光により酸発生剤(B)から発生した酸によって脱離し、前記一部のフェノール性水酸基が酸分解性基で保護されたフェノール化合物(Acap)のアルカリ現像液に対する溶解性を増大する。   The acid-decomposable group is eliminated by the acid generated from the acid generator (B) by exposure, and the solubility of the phenol compound (Acap) in which the partial phenolic hydroxyl group is protected with an acid-decomposable group in an alkaline developer. Increase.

酸分解性基は、酸存在下で解離してフェノール性水酸基が発生すれば特に限定されないが、例えば、−CG、−COO−CG、−CG−COO−CG等が挙げられる。
ここで、Gは、それぞれ独立に、R、又はRである。
ここで、Rは、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アラルキル基、又はアリール基を表す。R同士は互いに結合して環を形成しても良い。
は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アラルキル基、又はアリール基を表す。
The acid-decomposable group is not particularly limited as long as it dissociates in the presence of an acid to generate a phenolic hydroxyl group, and examples thereof include -CG 3 , -COO-CG 3 , -CG 2 -COO-CG 3 and the like.
Here, G is each independently R <a> or R <b> .
Here, R a represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aralkyl group, or an aryl group. R a may be bonded to each other to form a ring.
R b represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aralkyl group, or an aryl group.

及びRのアルキル基としては、炭素数1〜8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、n−ブチル基、sec−ブチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基等が挙げられる。 As the alkyl group for R a and R b , an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is preferable. For example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a hexyl group, or a 2-ethylhexyl group. And octyl group.

及びRのシクロアルキル基としては、単環型でもよく、多環型でもよい。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、シクロプロピル基、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が挙げられる。多環型としては、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、イソボロニル基、カンファニル基、ジシクロペンチル基、α−ピネル基、トリシクロデカニル基、テトシクロドデシル基、アンドロスタニル基等が挙げられる。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。 The cycloalkyl group for R a and R b may be monocyclic or polycyclic. The monocyclic type is preferably a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclobutyl group, and a cyclooctyl group. As the polycyclic type, a cycloalkyl group having 6 to 20 carbon atoms is preferable. Group, androstanyl 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.

及びRのアルケニル基としては、炭素数2〜8のアルケニル基が好ましく、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられる。 The alkenyl group for R a and R b is preferably an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, and a cyclohexenyl group.

及びRのアラルキル基としては、炭素数7〜12のアラルキル基が好ましく、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等が挙げられる。 As the aralkyl group for R a and R b, an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms is preferable, and examples thereof include a benzyl group, a phenethyl group, and a naphthylmethyl group.

及びRのアリール基としては、炭素数6〜10のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、トリル基、ジメチルフェニル基、2,4,6−トリメチルフェニル基、ナフチル基、アントリル基、9,10−ジメトキシアントリル基等が挙げられる。 As the aryl group of R a and R b, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms is preferable. For example, a phenyl group, a tolyl group, a dimethylphenyl group, a 2,4,6-trimethylphenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, A 9,10-dimethoxyanthryl group and the like can be mentioned.

及びRが有していてもよい置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アミノ基、アミド基、ウレイド基、ウレタン基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ハロゲン原子、アルコキシ基、チオエーテル基、アシル基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、ニトロ基等が挙げられる。 Examples of the substituent that R a and R b may have include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an amino group, an amide group, a ureido group, a urethane group, a hydroxy group, a carboxy group, a halogen atom, and an alkoxy group. Thioether group, acyl group, acyloxy group, alkoxycarbonyl group, cyano group, nitro group and the like.

以下に、酸分解性基の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。   Although the specific example of an acid-decomposable group is shown below, it is not limited to these.

Figure 2012088697
Figure 2012088697

前記酸分解性基を導入するための化合物としては、酸分解性基を有する酸クロライド、酸無水物、ジカーボネートなどの活性カルボン酸誘導体化合物やアルキルハライドなどが挙げられるが特に限定はされない。   Examples of the compound for introducing the acid-decomposable group include, but are not particularly limited to, active carboxylic acid derivative compounds such as acid chlorides, acid anhydrides and dicarbonates having an acid-decomposable group, and alkyl halides.

前記少なくとも一部のフェノール性水酸基が酸分解性基で保護されたフェノール化合物(Acap)は、前記フェノール化合物(A)の母核化合物と前記酸分解性基を有する化合物をトリエチルアミン等のアミン系触媒下で常圧、60℃、6〜7時間反応させ、蒸留水中に再沈殿した後、蒸留水で洗浄し、乾燥することにより製造できる。   The phenol compound (Acap) in which at least a part of the phenolic hydroxyl group is protected with an acid-decomposable group is obtained by converting the mother compound of the phenol compound (A) and the compound having the acid-decomposable group into an amine catalyst such as triethylamine. The reaction can be carried out under normal pressure at 60 ° C. for 6 to 7 hours, reprecipitated in distilled water, washed with distilled water, and dried.

本発明に係るポジ型レジスト組成物において、少なくとも一部のフェノール性水酸基が酸分解性基で保護されたフェノール化合物(Acap)は、上述した化合物のうち、1種単独で用いても良いし、2種以上を混合して用いても良い。   In the positive resist composition according to the present invention, the phenol compound (Acap) in which at least a part of the phenolic hydroxyl group is protected with an acid-decomposable group may be used alone as one of the above-mentioned compounds, Two or more kinds may be mixed and used.

前記少なくとも一部のフェノール性水酸基が酸分解性基で保護されたフェノール化合物(Acap)の分子量は、150〜3000である。
前記少なくとも一部のフェノール性水酸基が酸分解性基で保護されたフェノール化合物(Acap)の母核化合物が、前記フェノール化合物(A)の化学式(2)で表される化合物である場合は、分子量は、好ましくは300〜2000、さらに好ましくは、400〜1500である。
また、母核化合物が、前記フェノール化合物(A)の化学式(4)で表される化合物である場合は、分子量は、好ましくは300〜2500、さらに好ましくは、400〜2000である。
The molecular weight of the phenol compound (Acap) in which at least a part of the phenolic hydroxyl group is protected with an acid-decomposable group is 150 to 3000.
When the mother nucleus compound of the phenol compound (Acap) in which at least a part of the phenolic hydroxyl group is protected with an acid-decomposable group is a compound represented by the chemical formula (2) of the phenol compound (A), Is preferably 300 to 2000, and more preferably 400 to 1500.
Moreover, when a mother nucleus compound is a compound represented by Chemical formula (4) of the said phenol compound (A), molecular weight becomes like this. Preferably it is 300-2500, More preferably, it is 400-2000.

前記少なくとも一部のフェノール性水酸基が酸分解性基で保護されたフェノール化合物(Acap)の含有量は、全固形分に対して、50〜95重量%であることが好ましく、更に好ましくは60〜85重量%である。   The content of the phenol compound (Acap) in which at least a part of the phenolic hydroxyl group is protected with an acid-decomposable group is preferably 50 to 95% by weight, more preferably 60 to 85% by weight.

酸発生剤(B)
ポジ型レジスト組成物に含有する酸発生剤(B)は、前記ネガ型レジスト組成物に含有するものと、同一のものを用いることができる。
Acid generator (B)
The acid generator (B) contained in the positive resist composition can be the same as that contained in the negative resist composition.

これらの酸発生剤(B)は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよく、また、その配合量は、前記少なくとも一部のフェノール性水酸基が酸分解性基で保護されたフェノール化合物(Acap)100重量部に対し、好ましくは1〜40重量部、さらに好ましくは1〜30重量部、よりさらに好ましくは5〜20重量部である。この範囲よりも少なくなると像形成ができず、多くなると、均一な溶液とならず、保存安定性が低下する。   These acid generators (B) may be used alone or in combination of two or more, and the blending amount thereof is such that at least a part of the phenolic hydroxyl group is acid-decomposable. Preferably it is 1-40 weight part with respect to 100 weight part of phenol compounds (Acap) protected by the group, More preferably, it is 1-30 weight part, More preferably, it is 5-20 weight part. When the amount is less than this range, image formation cannot be performed, and when the amount is larger, a uniform solution is not obtained and the storage stability is lowered.

有機塩基化合物(D)
本発明において用いられる有機塩基化合物(D)は、前記ネガ型レジスト組成物に用いられるものと同一のものを用いることができる。
Organic base compound (D)
The organic base compound (D) used in the present invention may be the same as that used in the negative resist composition.

その他の成分
本発明に用いられるポジ型レジスト組成物には、混和性のある添加剤、例えばレジスト膜の性能を改良するための付加的樹脂、塗布性を向上させるための界面活性剤、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤等を適宜、添加含有させることができる。
Other components The positive resist composition used in the present invention has miscible additives such as an additional resin for improving the performance of the resist film, a surfactant for improving coating properties, and a dissolution inhibitor. An agent, a plasticizer, a stabilizer, a colorant, an antihalation agent, and the like can be appropriately added and contained.

(ポジ型レジスト組成物の調製)
本発明に用いられるポジ型レジスト組成物は、通常、溶剤(E)に上述した、少なくとも一部のフェノール性水酸基が酸分解性基で保護されたフェノール化合物(Acap)、酸発生剤(B)、及び必要に応じてその他の添加剤を均一に混合することにより調製される。溶剤(E)としては、化学増幅型レジストの溶剤として一般に用いられているものが使用でき、前記ネガ型レジスト組成物の調製で挙げた溶剤を用いることができる。
(Preparation of positive resist composition)
The positive resist composition used in the present invention is usually a phenol compound (Acap) in which at least a part of the phenolic hydroxyl group is protected with an acid-decomposable group as described above in the solvent (E), and an acid generator (B). And, if necessary, other additives are mixed uniformly. As the solvent (E), those generally used as solvents for chemically amplified resists can be used, and the solvents mentioned in the preparation of the negative resist composition can be used.

ポジ型レジスト組成物中の溶剤量は特に限定されず、支持体に塗布可能な濃度で、塗布膜厚に応じて適宜設定される。一般的には、溶剤は、ポジ型レジスト組成物の固形分濃度が好ましくは0.5〜20重量%、より好ましくは0.7〜15重量%の範囲内となるように用いられる。   The amount of the solvent in the positive resist composition is not particularly limited, and is appropriately set according to the coating film thickness at a concentration that can be applied to the support. In general, the solvent is used so that the solid content concentration of the positive resist composition is preferably in the range of 0.5 to 20% by weight, more preferably 0.7 to 15% by weight.

3.帯電防止膜
本発明に用いる帯電防止膜は、公知のスルホン酸構造を有する導電性化合物(例えば、特許文献1〜3に記載の導電性化合物)を用いることができ、前記導電性化合物を溶剤に溶かした後、前記レジスト帯電防止膜積層体の製造方法により、前記支持体上に形成したレジスト膜上に形成される。帯電防止膜を積層することによりチャージアップ現象を防ぎ、パターンの位置ずれや寸法誤差がなくなり、所望のレジストパターンが得られる。
3. Antistatic film As the antistatic film used in the present invention, a known conductive compound having a sulfonic acid structure (for example, conductive compounds described in Patent Documents 1 to 3) can be used, and the conductive compound is used as a solvent. After melting, the resist antistatic film laminate is formed on the resist film formed on the support by the manufacturing method of the resist antistatic film laminate. By stacking the antistatic film, the charge-up phenomenon is prevented, and there is no pattern displacement or dimensional error, and a desired resist pattern can be obtained.

本発明の帯電防止膜に用いる導電性化合物は、スルホン酸構造を有すれば特に限定されないが、例えば下記化学式(17)に示す構成単位を有する、スルホン化ポリアニリンや、下記化学式(18)に示すイソチアナフテニレン構造を有するものが挙げられる。   The conductive compound used for the antistatic film of the present invention is not particularly limited as long as it has a sulfonic acid structure. For example, a sulfonated polyaniline having a structural unit represented by the following chemical formula (17) or a chemical formula (18) Those having an isothianaphthenylene structure may be mentioned.

Figure 2012088697
Figure 2012088697

化学式(17)中、R20は同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立に、水素原子、メトキシ基、メチル基、エチル基、ヒドロキシ基又は−SOMを表わし、Mは同一であっても異なってもよく、それぞれ独立に水素イオン、アルカリ金属イオン、4級アンモニウムのカチオンを表わす。kは0〜1の任意の値を表わす。 In chemical formula (17), R 20 may be the same or different and each independently represents a hydrogen atom, a methoxy group, a methyl group, an ethyl group, a hydroxy group, or —SO 3 M, and M may be the same. They may be different and each independently represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, or a quaternary ammonium cation. k represents an arbitrary value from 0 to 1.

Figure 2012088697
Figure 2012088697

化学式(18)中、R21は同一であっても異なっていてもよく、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分枝状の飽和若しくは不飽和アルキル、アルコキシ又はアルキルエステル基、ハロゲン、−SOM、ニトロ基、シアノ基、1級〜3級アミノ基、トリハロメチル基、フェニル基及び置換フェニル基を表わす。Mは同一であっても異なっていてもよく、それぞれ独立に水素イオン、アルカリ金属イオン、4級アンモニウムのカチオンを表わす。 In the chemical formula (18), R 21 may be the same or different and each independently represents a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl having 1 to 20 carbon atoms, alkoxy or alkyl. It represents an ester group, a halogen, -SO 3 M, a nitro group, a cyano group, a primary to tertiary amino group, a trihalomethyl group, a phenyl group and substituted phenyl group. M may be the same or different and each independently represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, or a quaternary ammonium cation.

前記導電性化合物の重量平均分子量は特に限定されないが、通常2000〜100000のものが用いられる。
なお、重量平均分子量は、ポリスチレンを標準品として、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー(GPC)によって求められる。
Although the weight average molecular weight of the said electroconductive compound is not specifically limited, The thing of 2000-100000 is used normally.
The weight average molecular weight is determined by gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene as a standard product.

前記導電性化合物をレジスト膜上に塗布する際に用いられる溶剤は、特に限定されず、レジスト膜を溶解し、かつレジスト膜に影響を与えない溶剤を適宜選択することができる。
例えば、水の他、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等のアルコール類;アセトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類;メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテートなどのセロソルブ類;メチルプロピレングリコール、エチルプロピレングリコールなどのプロピレングリコール類;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類;N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドンなどのピロリドン類などが好ましく用いられる。これらは、それぞれ単独で用いてもよく、また複数の溶剤を任意の割合で混合して用いることができる。
The solvent used when applying the conductive compound on the resist film is not particularly limited, and a solvent that dissolves the resist film and does not affect the resist film can be appropriately selected.
For example, water, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, and isopropanol; ketones such as acetone and methyl isobutyl ketone; cellosolves such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, and ethyl cellosolve acetate; methylpropylene glycol, ethylpropylene glycol, and the like Propylene glycols; Amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide; Pyrrolidones such as N-methylpyrrolidone and N-ethylpyrrolidone are preferably used. Each of these may be used alone, or a plurality of solvents may be mixed at an arbitrary ratio.

導電性化合物溶液には、帯電防止膜の導電性を妨げない範囲で任意の成分を含んでいてもよく、例えば、導電性化合物溶液のpHを調製するためにアミン類や、四級アンモニウム塩類を添加してもよい。   The conductive compound solution may contain an arbitrary component as long as it does not interfere with the conductivity of the antistatic film. For example, an amine or a quaternary ammonium salt is used to adjust the pH of the conductive compound solution. It may be added.

前記導電性化合物の溶剤に対する割合は、通常、溶剤100質量部に対して、0.1〜20重量部であり、好ましくは0.5〜15重量部である。導電性化合物の割合が上記範囲未満では、形成される帯電防止膜にピンホールが発生したり、導電性が劣ることとなり、上記範囲を超えると帯電防止膜の平坦性が悪くなるからである。   The ratio of the conductive compound to the solvent is usually 0.1 to 20 parts by weight, preferably 0.5 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solvent. This is because if the proportion of the conductive compound is less than the above range, pinholes are generated in the formed antistatic film or the conductivity is poor, and if it exceeds the above range, the flatness of the antistatic film is deteriorated.

帯電防止膜の厚さは特に限定されないが、通常20nm〜100nmであり、好ましくは20nm〜60nmである。   The thickness of the antistatic film is not particularly limited, but is usually 20 nm to 100 nm, preferably 20 nm to 60 nm.

<レリーフパターンの製造方法>
本発明に係るレリーフパターンの製造方法は、
(i)本発明に係る前記レジスト帯電防止膜積層体を電子線、イオンビーム、EUV、及びX線よりなる群から選ばれるエネルギー線で所定パターン状に露光する工程、
(ii)露光したレジスト帯電防止膜積層体の前記帯電防止層を除去する工程、
(iii)前記帯電防止層を除去した積層体のレジスト膜を現像する工程、を含むことを特徴とする。本発明に係るパターン形成方法によれば、高解像度かつ高感度で形状が良好なパターンを形成することができる。
以下、各工程について図2を用いて説明する。
<Relief pattern manufacturing method>
The method for producing a relief pattern according to the present invention includes:
(I) a step of exposing the resist antistatic film laminate according to the present invention in a predetermined pattern with an energy beam selected from the group consisting of an electron beam, an ion beam, EUV, and X-rays;
(Ii) removing the antistatic layer of the exposed resist antistatic film laminate,
(Iii) a step of developing the resist film of the laminate from which the antistatic layer has been removed. According to the pattern forming method of the present invention, it is possible to form a pattern with high resolution, high sensitivity, and good shape.
Hereinafter, each step will be described with reference to FIG.

(i)本発明に係る前記レジスト帯電防止膜積層体を電子線、イオンビーム、EUV、及びX線よりなる群から選ばれるエネルギー線で所定パターン状に露光する工程
図2(a)のように、本工程においては、まず、前記レジスト膜20を、電子線描画装置を用いて、所定のパターン形状を有するマスクを介した露光、又は当該マスクを介さない電子線等の直接照射による描画等により、選択的に露光を行う。加速電圧、電流値任意に設定してよい。本工程によりレジスト膜の被露光部21では、酸発生剤(B)から酸が発生する(図2(b))。
(I) Step of exposing the resist antistatic film laminate according to the present invention in a predetermined pattern with an energy beam selected from the group consisting of electron beam, ion beam, EUV, and X-ray as shown in FIG. In this step, first, the resist film 20 is exposed by using an electron beam drawing apparatus through a mask having a predetermined pattern shape, or by drawing by direct irradiation with an electron beam or the like not through the mask. , Selectively perform exposure. The acceleration voltage and current value may be set arbitrarily. In this step, acid is generated from the acid generator (B) in the exposed portion 21 of the resist film (FIG. 2B).

マスクを介さずに各種エネルギー線で所定パターン状に描画を行う場合、その描画には時間を要し、本工程の初期に露光された部分と、終期に露光された部分では、その露光後経過時間に大きな差が生じる場合がある。この場合、レジスト膜20の露光部分21の感度変化により所望のレジストパターンが得られないといった問題が生じる。
これに対し、本発明のレジスト帯電防止膜積層体を用いた場合には、露光後安定性が高く、露光後の感度変化が小さいため、このようなマスクを介さずに各種エネルギー線で所定パターン状に描画を行う場合であっても所望のレジストパターンが得られる。
When drawing in a predetermined pattern with various energy rays without going through a mask, it takes time to draw, and the post-exposure progress in the part exposed at the beginning of this process and the part exposed at the end There can be large differences in time. In this case, there arises a problem that a desired resist pattern cannot be obtained due to a change in sensitivity of the exposed portion 21 of the resist film 20.
On the other hand, when the resist antistatic film laminate of the present invention is used, stability after exposure is high and sensitivity change after exposure is small. Therefore, a predetermined pattern can be formed with various energy rays without using such a mask. A desired resist pattern can be obtained even when the pattern is drawn.

(ii)露光したレジスト帯電防止膜積層体の前記帯電防止層を除去する工程
露光後に帯電防止膜30の除去を行う。これは通常、純水を用いたリンスにより行われ、リンス時間は30秒〜10分程度である。純水以外のリンス液を用いることに制限はなく、従来レジストの現像に用いられている現像液はいずれも好適に用いることができる。
本工程により帯電防止膜30は除去され、レジスト帯電防止膜積層体は図2(c)のようになる。なお、本工程は前記露光する工程(i)の次に行わなくともよく、後述する現像工程(iii)において、現像液を用いて、レジストパターンの形成と同時に帯電防止膜の除去を行ってもよい。
(Ii) Step of removing the antistatic layer of the exposed resist antistatic film laminate The antistatic film 30 is removed after the exposure. This is usually performed by rinsing with pure water, and the rinsing time is about 30 seconds to 10 minutes. There is no restriction on the use of a rinse solution other than pure water, and any of the developer solutions conventionally used for developing resists can be suitably used.
In this step, the antistatic film 30 is removed, and the resist antistatic film laminate is as shown in FIG. This step does not have to be performed after the exposure step (i). In the developing step (iii) described later, the antistatic film may be removed simultaneously with the formation of the resist pattern using a developer. Good.

(iii)前記帯電防止層を除去した積層体のレジスト膜を現像する工程
レジスト帯電防止膜積層体のレジスト膜20がネガ型レジスト組成物である場合、露光後加熱(Post Exposure Bake、PEB)を行う。PEB処理の条件は、通常70〜160℃、好ましくは90〜130℃で、0.1〜15分程度である。
(Iii) Step of developing the resist film of the laminate from which the antistatic layer has been removed When the resist film 20 of the resist antistatic film laminate is a negative resist composition, post-exposure heating (Post Exposure Bake, PEB) is performed. Do. The conditions for the PEB treatment are usually 70 to 160 ° C., preferably 90 to 130 ° C., and about 0.1 to 15 minutes.

次に、前記支持体を、アルカリ現像液を用いて現像処理し、ネガ型レジスト組成膜にあっては、露光光未照射部分を除去し(図2(d))、ポジ型レジスト組成膜にあっては、露光光照射部分を除去する(図2(e))。
現像方法としては、スプレー法、スリット法、液盛り法、ディッピング法、揺同浸漬法等が挙げられる。
また、本発明のアルカリ現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n‐プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ‐n‐ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジメチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリン等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピペリジン等の環状アミン類等のアルカリ類の水溶液を使用することができる。更に、上記アルカリ類の水溶液にイソプロピルアルコール等のアルコール類、ノニオン系等の界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。これらのアルカリ現像液の中で、好ましくは第四級アンモニウム塩、更に好ましくは、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、コリンの水溶液である。
Next, the support is developed using an alkali developer, and in the case of a negative resist composition film, the portion not exposed to the exposure light is removed (FIG. 2 (d)), and the positive resist composition film is formed. In this case, the exposure light irradiation portion is removed (FIG. 2E).
Examples of the developing method include a spray method, a slit method, a liquid piling method, a dipping method, and a shaking dipping method.
Examples of the alkali developer of the present invention include inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and aqueous ammonia, and primary amines such as ethylamine and n-propylamine. Secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldimethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide An aqueous solution of an alkali such as a quaternary ammonium salt such as choline, or a cyclic amine such as pyrrole or piperidine can be used. Furthermore, an appropriate amount of an alcohol such as isopropyl alcohol or a nonionic surfactant may be added to the alkaline aqueous solution. Among these alkaline developers, a quaternary ammonium salt is preferable, and an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide and choline is more preferable.

また、アルカリ現像液としてテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液を用いる場合、当該テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液の濃度は、0.1%〜5%であることが好ましく、更に好ましくは0.5%〜3%であり、特に好ましくは1.19%〜2.38%である。2.38%濃度のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液は、一般に半導体産業において最も入手しやすい。また、当該テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液の濃度が0.1%より薄い場合、空気中の二酸化炭素により現像液が中和されてしまい、感度が変動して安定的に製品を得る事が困難となる。   When a tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution is used as the alkaline developer, the concentration of the tetramethylammonium hydroxide aqueous solution is preferably 0.1% to 5%, more preferably 0.5%. It is ˜3%, and particularly preferably 1.19% to 2.38%. 2.38% concentration of tetramethylammonium hydroxide aqueous solution is generally most readily available in the semiconductor industry. In addition, when the concentration of the tetramethylammonium hydroxide aqueous solution is less than 0.1%, the developer is neutralized by carbon dioxide in the air, and the sensitivity fluctuates, making it difficult to stably obtain a product. Become.

現像処理した後、リンス処理を行い、基板上のアルカリ現像液及び当該アルカリ現像液によって溶解したレジスト組成物を洗い流し、乾燥させて、レジストパターンを得る。   After the development treatment, a rinsing treatment is performed, and the alkali developer on the substrate and the resist composition dissolved by the alkali developer are washed away and dried to obtain a resist pattern.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.

以下、本発明について実施例を示して具体的に説明する。これらの記載により本発明を制限するものではない。
なお、製造例における、構造及び物性の確認は以下の装置を用いて行った。
MALDI−TOF MS(BRUKER社製REFLEX II)を用いて、以下の条件(マトリックス: 1,8,9−トリヒドロキシアントラセン)により測定を行った。
H‐NMR:日本電子製、JEOL JNM−LA400WB
高速液体クロマトグラフィー(HPLC)は、島津製作所製LC−10ADvpを用いて、以下の条件(温度:40℃、流速:0.5mL/分、カラム:VP−ODS(4.7mm×150mm)、検出器SPD−M10Avp、移動相:アセトニトリル/水=5/5)により測定を行った。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. These descriptions do not limit the present invention.
In addition, the structure and physical properties in the production examples were confirmed using the following apparatuses.
Measurement was performed using MALDI-TOF MS (REFLEX II manufactured by BRUKER) under the following conditions (matrix: 1,8,9-trihydroxyanthracene).
1 H-NMR: JEOL JNM-LA400WB, manufactured by JEOL Ltd.
High performance liquid chromatography (HPLC) was performed using the following conditions (temperature: 40 ° C., flow rate: 0.5 mL / min, column: VP-ODS (4.7 mm × 150 mm), detection using LC-10ADvp manufactured by Shimadzu Corporation. Measurement was performed with a vessel SPD-M10Avp, mobile phase: acetonitrile / water = 5/5).

(酸発生剤の準備)
<酸発生剤(P−1)>
ジクロロメタン20ml、水10mLにベンゼンスルホン酸ナトリウム0.72g(4mmol)を溶解させ、これにジフェニルヨードニウムクロライド1.27g(4mmol)、を加え、この懸濁溶液を窒素雰囲気下、室温(23℃)で12時間攪拌した。攪拌後、ジクロロメタン相を分離、残った水相をさらにジクロロメタンで3回抽出した上で得られたジクロロメタンを合わせて硫酸ナトリウムで乾燥後に乾固させた。得られた結晶を少量のジクロロメタンで溶解させてジエチルエーテル中に滴下、析出した結晶を濾過、得られた結晶を再びジクロロメタンに溶解させて少量のジエチルエーテルを加え静置して再結晶を行った。得られた結晶を濾過、乾燥し、下記化学式(1−1)で表される白色の酸発生剤(P−1)化合物を得た。
(Preparation of acid generator)
<Acid generator (P-1)>
0.72 g (4 mmol) of sodium benzenesulfonate was dissolved in 20 ml of dichloromethane and 10 mL of water, and 1.27 g (4 mmol) of diphenyliodonium chloride was added thereto, and this suspension solution was added at room temperature (23 ° C.) under a nitrogen atmosphere. Stir for 12 hours. After stirring, the dichloromethane phase was separated, and the remaining aqueous phase was further extracted with dichloromethane three times. The obtained dichloromethane was combined, dried over sodium sulfate and dried. The obtained crystals were dissolved in a small amount of dichloromethane and dropped into diethyl ether, the precipitated crystals were filtered, the obtained crystals were dissolved again in dichloromethane, and a small amount of diethyl ether was added and left to stand for recrystallization. . The obtained crystal was filtered and dried to obtain a white acid generator (P-1) compound represented by the following chemical formula (1-1).

得られた酸発生剤(P−1)の構造は、高速液体クロマトグラフィー、H‐NMRスペクトルにより確認した。
HPLC(アセトニトリル/水=5/5)保持時間:3.5分
H‐NMR(400 MHz, DMSO−d6, TMS): δ(ppm)7.29〜7.33(aromatic−H)、7.51&7.53&7.55(t)(aromatic−H)、7.58〜7.60(aromatic−H)、7.65&7.67&7.69(t)(aromatic−H)、8.24&8.26(d)(aromatic−H)
The structure of the obtained acid generator (P-1) was confirmed by high performance liquid chromatography and 1 H-NMR spectrum.
HPLC (acetonitrile / water = 5/5) retention time: 3.5 minutes
1 H-NMR (400 MHz, DMSO-d6, TMS): δ (ppm) 7.29 to 7.33 (aromatic-H), 7.51 & 7.53 & 7.55 (t) (aromatic-H), 7. 58-7.60 (aromatic-H), 7.65 & 7.67 & 7.69 (t) (aromatic-H), 8.24 & 8.26 (d) (aromatic-H)

Figure 2012088697
Figure 2012088697

<酸発生剤(P−2)>
前記酸発生剤(P−1)の合成において、ベンゼンスルホン酸ナトリウムの代わりに3−ニトロベンゼンスルホン酸ナトリウム0.88g(4mmol)を用いた以外は、前記合成法に従って、下記化学式(1−2)で表される白色の酸発生剤(P−2)化合物を得た。
<Acid generator (P-2)>
In the synthesis of the acid generator (P-1), except that 0.88 g (4 mmol) of sodium 3-nitrobenzenesulfonate was used instead of sodium benzenesulfonate, the following chemical formula (1-2) The white acid generator (P-2) compound represented by these was obtained.

得られた酸発生剤(P−2)の構造は高速液体クロマトグラフィー、H‐NMRスペクトルにより確認した。
HPLC(アセトニトリル/水=5/5)保持時間: 3.6分
H‐NMR(400 MHz, DMSO−d6, TMS): δ(ppm)7.51&7.53&7.55(t)(aromatic−H)、7.64〜7.69(aromatic−H)、8.01&8.03(d)(aromatic−H)、8.19〜8.21(aromatic−H)、8.24&8.26(d)(aromatic−H)8.34(aromatic−H)
The structure of the obtained acid generator (P-2) was confirmed by high performance liquid chromatography and 1 H-NMR spectrum.
HPLC (acetonitrile / water = 5/5) retention time: 3.6 minutes
1 H-NMR (400 MHz, DMSO-d6, TMS): δ (ppm) 7.51 & 7.53 & 7.55 (t) (aromatic-H), 7.64 to 7.69 (aromatic-H), 8. 01 & 8.03 (d) (aromatic-H), 8.19-8.21 (aromatic-H), 8.24 & 8.26 (d) (aromatic-H) 8.34 (aromatic-H)

Figure 2012088697
Figure 2012088697

<酸発生剤(P−3)>
前記酸発生剤(P−1)の合成において、ベンゼンスルホン酸ナトリウムの代わりに4―クロロベンゼンスルホン酸ナトリウム0.81g(4mmol)を用いた以外は、前記合成法に従って、下記化学式(1−3)で表される白色の酸発生剤(P−3)化合物を得た。
得られた酸発生剤(P−3)の構造は、高速液体クロマトグラフィー、H‐NMRスペクトルにより確認した。
HPLC(アセトニトリル/水=5/5)保持時間:3.7分
H‐NMR(400 MHz, DMSO−d6, TMS): δ(ppm)7.36&7.38(d)(aromatic−H)7.51&7.53&7.55(t)(aromatic−H)、7.58&7.60(d)(aromatic−H)、7.65&7.67&7.69(t)(aromatic−H)、8.24&8.26(d)(aromatic−H)
<Acid generator (P-3)>
In the synthesis of the acid generator (P-1), except that 0.81-g (4 mmol) of sodium 4-chlorobenzenesulfonate was used instead of sodium benzenesulfonate, the following chemical formula (1-3) The white acid generator (P-3) compound represented by these was obtained.
The structure of the obtained acid generator (P-3) was confirmed by high performance liquid chromatography and 1 H-NMR spectrum.
HPLC (acetonitrile / water = 5/5) retention time: 3.7 minutes
1 H-NMR (400 MHz, DMSO-d6, TMS): δ (ppm) 7.36 & 7.38 (d) (aromatic-H) 7.51 & 7.53 & 7.55 (t) (aromatic-H), 7. 58 & 7.60 (d) (aromatic-H), 7.65 & 7.67 & 7.69 (t) (aromatic-H), 8.24 & 8.26 (d) (aromatic-H)

Figure 2012088697
Figure 2012088697

<酸発生剤(P−4)>
下記化学式(1−4)で表される酸発生剤(P−4)は、(製品名DPI−201)みどり化学株式会社から入手した。
<Acid generator (P-4)>
The acid generator (P-4) represented by the following chemical formula (1-4) was obtained from Midori Chemical Co., Ltd. (product name DPI-201).

Figure 2012088697
Figure 2012088697

<酸発生剤(P−5)>
下記化学式(1−5)で表される酸発生剤(P−5)は、(製品名Diphenyl−2,4,6−Trimethylphenylsulfonium p−toluenesulfonate)を和光純薬工業株式会社から入手した。
<Acid generator (P-5)>
The acid generator (P-5) represented by the following chemical formula (1-5) was obtained from Wako Pure Chemical Industries, Ltd. (product name: Diphenyl-2,4,6-Trimethylphenylsulfonium p-toluenesulfonate).

Figure 2012088697
Figure 2012088697

<酸発生剤(P−6)>
下記化学式(1−6)で表される酸発生剤(P−6)は、(製品名WPAG−567)を和光純薬工業株式会社から入手した。
<Acid generator (P-6)>
As the acid generator (P-6) represented by the following chemical formula (1-6), (product name WPAG-567) was obtained from Wako Pure Chemical Industries, Ltd.

Figure 2012088697
Figure 2012088697

<酸発生剤(P−7)>
下記化学式(1−7)で表される酸発生剤(P−7)は、(製品名NAI−101)をみどり化学株式会社から入手した。
<Acid generator (P-7)>
The acid generator (P-7) represented by the following chemical formula (1-7) was obtained from Midori Chemical Co., Ltd. (product name NAI-101).

Figure 2012088697
Figure 2012088697

<酸発生剤(P−8)>
下記化学式(1−8)で表される酸発生剤(P−8)は、(製品名NDI−101)をみどり化学株式会社から入手した。
<Acid generator (P-8)>
The acid generator (P-8) represented by the following chemical formula (1-8) was obtained from Midori Chemical Co., Ltd. (product name NDI-101).

Figure 2012088697
Figure 2012088697

<比較酸発生剤(RP−1)>
下記化学式(2−1)で表される比較酸発生剤(RP−1)は製品名(DPI−105)をみどり化学株式会社から入手した。
<Comparative acid generator (RP-1)>
The comparative acid generator (RP-1) represented by the following chemical formula (2-1) was obtained from Midori Chemical Co., Ltd. under the product name (DPI-105).

Figure 2012088697
Figure 2012088697

<比較酸発生剤(RP−2)>
下記化学式(2−2)で表される比較酸発生剤(RP−2)は製品名(TPS−105)をみどり化学株式会社から入手した。
<Comparative acid generator (RP-2)>
The comparative acid generator (RP-2) represented by the following chemical formula (2-2) was obtained from Midori Chemical Co., Ltd. under the product name (TPS-105).

Figure 2012088697
Figure 2012088697

<比較酸発生剤(RP−3)>
下記化学式(2−3)で表される比較酸発生剤(RP−3)は製品名(TPS−109)をみどり化学株式会社から入手した。
<Comparative acid generator (RP-3)>
The comparative acid generator (RP-3) represented by the following chemical formula (2-3) was obtained from Midori Chemical Co., Ltd. under the product name (TPS-109).

Figure 2012088697
Figure 2012088697

<比較酸発生剤(RP−4)>
下記化学式(2−4)で表される比較酸発生剤(RP−4)は製品名(TPS−300)をみどり化学株式会社から入手した。
<Comparative acid generator (RP-4)>
The comparative acid generator (RP-4) represented by the following chemical formula (2-4) was obtained from Midori Chemical Co., Ltd. under the product name (TPS-300).

Figure 2012088697
Figure 2012088697

<比較酸発生剤(RP−5)>
下記化学式(2−5)で表される比較酸発生剤(RP−5)は製品名(NDI−105)をみどり化学株式会社から入手した。
<Comparative acid generator (RP-5)>
The comparative acid generator (RP-5) represented by the following chemical formula (2-5) was obtained from Midori Chemical Co., Ltd. under the product name (NDI-105).

Figure 2012088697
Figure 2012088697

(フェノール化合物、架橋剤の準備)
<フェノール化合物(CRA−01)>
窒素雰囲気下、300mL三口フラスコ中、3−メトキシフェノール12.4g(0.1mol)をエタノール200mLに溶解した。これを氷浴下で冷却しながら2,4−ジメチルベンズアルデヒド13.4g(0.1mol)を加え、次いで、濃塩酸25mLをゆっくりと滴下し、70℃で12時間反応させた。反応後、反応液を蒸留水500mL中に注ぎ込み、生じた沈殿(黄色固体)をろ過した後、中性になるまで蒸留水で洗浄、乾燥した。精製は、高速液体クロマトグラフィーにより行い、下記化学式で表される白色の化合物(カリックスレゾルシンアレン誘導体;CRA−01)を得た。構造はMALDI−TOF MS、及びH‐NMRスペクトルにより確認した。
(Preparation of phenolic compounds and crosslinking agents)
<Phenol compound (CRA-01)>
Under a nitrogen atmosphere, 12.4 g (0.1 mol) of 3-methoxyphenol was dissolved in 200 mL of ethanol in a 300 mL three-necked flask. While this was cooled in an ice bath, 13.4 g (0.1 mol) of 2,4-dimethylbenzaldehyde was added, and then 25 mL of concentrated hydrochloric acid was slowly added dropwise and reacted at 70 ° C. for 12 hours. After the reaction, the reaction solution was poured into 500 mL of distilled water, the resulting precipitate (yellow solid) was filtered, washed with distilled water until neutral, and dried. Purification was performed by high performance liquid chromatography to obtain a white compound (calix resorcinarene derivative; CRA-01) represented by the following chemical formula. The structure was confirmed by MALDI-TOF MS and 1 H-NMR spectrum.

Figure 2012088697
Figure 2012088697

<フェノール化合物(A−01)>
下記化学式で表されるフェノール化合物(A−01)は、旭有機材工業株式会社から入手した。
<Phenol compound (A-01)>
A phenol compound (A-01) represented by the following chemical formula was obtained from Asahi Organic Materials Co., Ltd.

Figure 2012088697
Figure 2012088697

<フェノール化合物(CRA−02)>
レゾルシノール12.4g(0.1mol)をエタノール200mLに溶解した。これを氷浴下で冷却しながらフェニルアセトアルデヒド12.0g(0.1mol)を加え、次いで、濃塩酸25mLをゆっくりと滴下し、75℃で12時間反応させた。反応終了後、反応溶液を蒸留水500mL中に注ぎ込み、生じた沈殿(黄色固体)をろ過した後、中性になるまで蒸留水で洗浄した。ろ別した固体をエタノールにて再結晶を行い、下記化学式で表される白色の環状化合物(CRA−02)(収率75%)を得た。尚、構造確認は、MALDI−TOF−MS、H−NMRスペクトルより行った。
<Phenol compound (CRA-02)>
12.4 g (0.1 mol) of resorcinol was dissolved in 200 mL of ethanol. While this was cooled in an ice bath, 12.0 g (0.1 mol) of phenylacetaldehyde was added, and then 25 mL of concentrated hydrochloric acid was slowly added dropwise and reacted at 75 ° C. for 12 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was poured into 500 mL of distilled water, and the resulting precipitate (yellow solid) was filtered and washed with distilled water until neutral. The filtered solid was recrystallized from ethanol to obtain a white cyclic compound (CRA-02) (yield 75%) represented by the following chemical formula. The structure was confirmed by MALDI-TOF-MS and 1 H-NMR spectrum.

Figure 2012088697
Figure 2012088697

<フェノール性水酸基が酸分解性基で保護されたフェノール化合物(CRA−02P)>
反応容器中に下記に示すカリックスレゾルシンアレン誘導体(CRA−02)2.0g(2.36 mmol)、アセトン50mL、炭酸カリウム2.8g(20 mmol)、ブロモ酢酸t−ブチルエステル18.68g(9.44 mmol)を加え、反応溶液を75℃で12時間攪拌した。反応終了後、0.1Nの酢酸水溶液200mLに投入し白色の沈殿物を得た。沈殿物をろ別した後、酢酸エチル100mLに溶解し、蒸留水100mLにて2回洗浄した。酢酸エチル層を分離し、硫酸マグネシウムにて乾燥した後、酢酸エチルを濃縮することで白色のフェノール性水酸基が酸分解性基で保護されたフェノール化合物(CRA−02P)(収率95%)を得た。HNMR解析から、全フェノール性水酸基に対する保護率は51%であった。
<Phenol compound in which phenolic hydroxyl group is protected with an acid-decomposable group (CRA-02P)>
In the reaction vessel, the following calixresorcinarene derivative (CRA-02) 2.0 g (2.36 mmol), acetone 50 mL, potassium carbonate 2.8 g (20 mmol), bromoacetic acid t-butyl ester 18.68 g (9 .44 mmol) was added and the reaction solution was stirred at 75 ° C. for 12 hours. After completion of the reaction, it was poured into 200 mL of 0.1N acetic acid aqueous solution to obtain a white precipitate. The precipitate was filtered off, dissolved in 100 mL of ethyl acetate, and washed twice with 100 mL of distilled water. The ethyl acetate layer was separated, dried over magnesium sulfate, and concentrated to give a phenol compound (CRA-02P) (yield 95%) in which the white phenolic hydroxyl group was protected with an acid-decomposable group. Obtained. From 1 HNMR analysis, the protection ratio for all phenolic hydroxyl groups was 51%.

<架橋剤>
下記化学式で表される架橋剤(C−1)は、(製品名TM−BIP−A)を旭有機材工業株式会社から入手した。
<Crosslinking agent>
As the cross-linking agent (C-1) represented by the following chemical formula, (product name TM-BIP-A) was obtained from Asahi Organic Materials Co., Ltd.

Figure 2012088697
Figure 2012088697

(実施例1〜9及び比較例1〜5:ネガ型レジスト組成物の調製)
表1のように、フェノール化合物(A)として(CRA−1)又は(A−1)、酸発生剤化合物(B)として酸発生剤化合物(P−1)〜(P−8)、比較酸発生剤化合物(RP−1)〜(RP−5)、架橋剤(C)として、(C−1)、塩基性化合物(D)としてトリ−n−オクチルアミン(D−1)を、有機溶剤(E)プロピレングリコールモノメチルエーテル(E−1)に溶解し、12時間攪拌した後、0.2μmPTFEフィルターでろ過し、ネガ型レジスト組成物を調製した。
なお、酸発生剤の重量部が異なるのは、実施例及び比較例に用いる酸発生剤のモル数を合わせたためである。
(Examples 1-9 and Comparative Examples 1-5: Preparation of a negative resist composition)
As shown in Table 1, (CRA-1) or (A-1) as the phenol compound (A), acid generator compounds (P-1) to (P-8) as the acid generator compound (B), and comparative acids Generator compounds (RP-1) to (RP-5), (C-1) as the crosslinking agent (C), tri-n-octylamine (D-1) as the basic compound (D), organic solvent (E) After dissolving in propylene glycol monomethyl ether (E-1) and stirring for 12 hours, it was filtered through a 0.2 μm PTFE filter to prepare a negative resist composition.
In addition, the weight part of an acid generator differs because the number of moles of the acid generator used for an Example and a comparative example was match | combined.

(実施例10〜11及び比較例6:ポジ型レジスト組成物の調製)
表1のように、フェノール化合物(A)として(CRA−02P)、酸発生剤化合物(B)として酸発生剤化合物(P−2)〜(P−3)、比較酸発生剤化合物(RP−3)、塩基性化合物(D)としてトリ−n−オクチルアミン(D−1)を、有機溶剤(E)プロピレングリコールモノメチルエーテル(E−1)に溶解し、12時間攪拌した後、0.2μmPTFEフィルターでろ過し、ポジ型レジスト組成物を調製した。
なお、酸発生剤の重量部が異なるのは、実施例及び比較例に用いる酸発生剤のモル数を合わせたためである。
(Examples 10 to 11 and Comparative Example 6: Preparation of positive resist composition)
As shown in Table 1, (CRA-02P) as the phenol compound (A), acid generator compounds (P-2) to (P-3) as the acid generator compound (B), and comparative acid generator compound (RP-) 3) Tri-n-octylamine (D-1) as basic compound (D) was dissolved in organic solvent (E) propylene glycol monomethyl ether (E-1), stirred for 12 hours, and then 0.2 μm PTFE. A positive resist composition was prepared by filtration through a filter.
In addition, the weight part of an acid generator differs because the number of moles of the acid generator used for an Example and a comparative example was match | combined.

Figure 2012088697
Figure 2012088697

<レジスト帯電防止膜積層体の製造とレジストパターンの形成>
上記実施例1〜11、及び比較例1〜6で得られたレジスト組成物を用いて、以下に示す方法でレジストパターンを作成し、評価を行った。なお、結果を表2に示す。
<Manufacture of resist antistatic film laminate and formation of resist pattern>
Using the resist compositions obtained in Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 6, resist patterns were prepared and evaluated by the methods shown below. The results are shown in Table 2.

(1)レジストの塗布
各レジスト組成物を、6インチシリコン基板上にスピンナーを用いて、均一に塗布し、100℃で60秒間プリベーク処理(PAB)を行い、膜厚70nmのレジスト膜を形成した。
(1) Application of resist Each resist composition was uniformly applied on a 6-inch silicon substrate using a spinner, and pre-baked (PAB) at 100 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 70 nm. .

(2)帯電防止膜の塗布
レジスト組成物を塗布した後の基板に三菱レイヨン株式会社製の帯電防止膜aquaSAVE57xsをスピンナーを用いて均一に塗布、70℃で90秒間ベーク処理を行いレジスト膜上に膜厚40nmの帯電防止膜層が形成されたレジスト/帯電防止膜積層体を得た。
(3)レジストパターンの形成
上記のレジスト帯電防止膜積層体に対し、電子線描画装置(加速電圧100KV)を用いて描画を行った。描画終了後、純水によるリンスを60秒間行い帯電防止膜層を溶解、除去させた後に110℃で60秒間ベーク処理(PEB)を施し、2.38%のTMAH水溶液(23℃)で60秒間現像処理し、さらに純水にて60秒間リンス処理を行い、ラインアンドスペース(L/S)パターンを形成した。
(2) Application of antistatic film An antistatic film aquaSAVE57xs manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd. was uniformly applied to the substrate after applying the resist composition using a spinner, and baked at 70 ° C. for 90 seconds on the resist film. A resist / antistatic film laminate in which an antistatic film layer having a thickness of 40 nm was formed was obtained.
(3) Formation of resist pattern Drawing was performed on the resist antistatic film laminate using an electron beam drawing apparatus (acceleration voltage 100 KV). After the drawing is completed, rinsing with pure water is performed for 60 seconds to dissolve and remove the antistatic film layer, followed by baking (PEB) at 110 ° C. for 60 seconds, and a 2.38% TMAH aqueous solution (23 ° C.) for 60 seconds. The film was developed and rinsed with pure water for 60 seconds to form a line and space (L / S) pattern.

<評価>
(1)感度、解像力
感度は100nmのL/Sパターンが1:1に形成される最少照射量を感度としてμC/cm単位で測定した。また、その照射量における限界解像力(ライン及びスペースが分離解像)を解像力とした。解像性の確認は、ホロン製の測長SEMにより判断した。ネガ型レジスト組成物を用いた実施例1〜9、及び比較例1〜5ではライン部分、ポジ型レジスト組成物を用いた実施例10〜11、及び比較例6ではスペース部分の寸法を測定した。
<Evaluation>
(1) Sensitivity and resolving power Sensitivity was measured in units of μC / cm 2 with the minimum dose at which an L / S pattern of 100 nm was formed 1: 1. Further, the limit resolution (the line and space are separated and resolved) at the irradiation amount was defined as the resolution. The confirmation of the resolution was judged by a length measurement SEM made by Holon. In Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 5 using the negative resist composition, the dimensions of the line part were measured, and in Examples 10 to 11 and Comparative Example 6 using the positive resist composition, the dimensions of the space part were measured. .

(2)露光後安定性
また、下記で定義される露光後安定性も合わせて評価をおこなった。
上記に記載された評価を各工程間で時間を経過させずに極力短時間で評価を行った場合(露光終了からPEB、現像まで5分)と露光後に露光機の真空中に3時間待機して以降の処理を通常通りに行った場合において、時間をかけずに行った場合に得られた感度と同じ露光量で露光機中3時間待機がある場合に得られたパターンの寸法に差があり小さくなる場合は露光後安定性として表示した。より具体的には露光後5分で現像まで行ったときに100nmの寸法が得られた露光量を用いて露光、3時間真空中に待機させて現像を行って得られた寸法を引き算するのである。露光後の時間経過により感度変化する、即ち寸法が変化する場合はネガ型の場合100nmよりも小さな寸法が得られる。引き算の結果の数字が大きい程、感度変化が大きいことを示す。この露光後安定性の数値は0であることが望ましいが0ではない場合、帯電防止膜、レジスト積層体に電子線を照射した後の経過時間により形成されるパターンの寸法が変化してしまうことを示している。この露光後安定性が0ではなく数値が大きい場合は実用上、問題が極めて大きく、得られたパターンを当初の目的通りに利用することはできない。
(2) Post-exposure stability The post-exposure stability defined below was also evaluated.
When the evaluation described above is performed in a short time as much as possible without elapse of time between each process (5 minutes from the end of exposure to PEB and development) and after exposure, it is waited for 3 hours in the vacuum of the exposure machine. When the subsequent processing is performed as usual, there is a difference in the size of the pattern obtained when there is waiting for 3 hours in the exposure machine with the same exposure amount as that obtained when time is taken. When it was small, it was displayed as post-exposure stability. More specifically, exposure is performed using the exposure amount with which a dimension of 100 nm is obtained when development is performed in 5 minutes after exposure, and the dimension obtained by performing development by waiting in a vacuum for 3 hours is subtracted. is there. When the sensitivity changes with the passage of time after exposure, that is, when the dimensions change, in the case of the negative type, dimensions smaller than 100 nm are obtained. The larger the subtraction result, the greater the sensitivity change. The numerical value of the stability after exposure is preferably 0, but if it is not 0, the dimension of the pattern to be formed changes depending on the elapsed time after the electron beam is irradiated to the antistatic film and the resist laminate. Is shown. When the post-exposure stability is not 0 and the numerical value is large, the problem is extremely large in practical use, and the obtained pattern cannot be used as originally intended.

Figure 2012088697
Figure 2012088697

<結果のまとめ>
上記表2に示す結果から、実施例1〜11では、露光後安定性に優れており、帯電防止膜、レジスト積層体として所望のパターンを形成することができた。一方、酸発生剤として比較酸発生剤RP−1〜RP−5を用いた比較例1〜6では、露光後安定性に劣り、露光時間により形成するパターンの寸法が変化してしまう現象が発生した。このため所望のパターンを所望の寸法で得ることができなかった。比較例1〜6では酸発生剤のスルホン酸構造に直接結合する炭素原子若しくは該スルホン酸構造に直接結合する芳香環にフッ素原子が結合しており、実施例1〜11と比較して、酸性度がより強い傾向があると推測される。
比較例1〜6のように酸性度がより強い酸発生剤を用いたレジスト帯電防止膜積層体は、ネガ型の場合は架橋反応、ポジ型の場合は保護基の脱離反応が起こる場所の寸法が小さくなっている。これは発生した酸の失活が起こっていることを示唆しており、こうしたことが起こる原因として、ベンゼンスルホン酸基を含む帯電防止膜との接触により、発生酸が中和されてしまうためと推測される。このような現象は、比較例で用いた酸発生剤の酸性度がベンゼンスルホン酸よりも高いため、帯電防止膜中のベンゼンスルホン酸基が塩基として振舞うために生ずるものと推測される。発生酸の濃度が中和により減少する場合は像形成が十分に行われずに寸法が小さくなる。
これに対して本発明は、酸性度が高すぎない酸発生剤をあえて選択することにより、ベンゼンスルホン酸と酸性度を同程度に揃えたために帯電防止膜中のベンゼンスルホン酸基が塩基として振舞わず、発生酸が中和されにくく、像形成が電子線により形成された潜像と同等に十分に行われるものと推測される。
<Summary of results>
From the results shown in Table 2, in Examples 1 to 11, the post-exposure stability was excellent, and a desired pattern could be formed as an antistatic film and a resist laminate. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 6 using the comparative acid generators RP-1 to RP-5 as the acid generator, the post-exposure stability is inferior, and the phenomenon that the dimension of the pattern formed changes with the exposure time occurs. did. For this reason, a desired pattern could not be obtained with a desired dimension. In Comparative Examples 1 to 6, a fluorine atom is bonded to the carbon atom directly bonded to the sulfonic acid structure of the acid generator or the aromatic ring directly bonded to the sulfonic acid structure. It is estimated that the degree tends to be stronger.
The resist antistatic film laminate using an acid generator having a higher acidity as in Comparative Examples 1 to 6 is a cross-linking reaction in the case of the negative type, and a place where the elimination reaction of the protecting group occurs in the case of the positive type. The dimensions are small. This suggests that the generated acid has been deactivated. The cause of this is that the generated acid is neutralized by contact with the antistatic film containing a benzenesulfonic acid group. Guessed. Such a phenomenon is presumed to occur because the acid generator used in the comparative example has higher acidity than benzenesulfonic acid, and the benzenesulfonic acid group in the antistatic film behaves as a base. When the concentration of the generated acid decreases due to neutralization, image formation is not sufficiently performed and the size is reduced.
In contrast, the present invention dares to select an acid generator whose acidity is not too high, so that the benzenesulfonic acid group in the antistatic film behaves as a base because the acidity is equal to that of benzenesulfonic acid. Therefore, it is presumed that the generated acid is hardly neutralized and the image formation is performed sufficiently as well as the latent image formed by the electron beam.

1 レジスト帯電防止膜積層体
10 支持体
20 レジスト膜
21 レジスト膜の被露光部
30 帯電防止膜
40 露光光
41 露光範囲
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Resist antistatic film laminated body 10 Support body 20 Resist film 21 Exposed part 30 of resist film Antistatic film 40 Exposure light 41 Exposure range

Claims (9)

支持体上に、
(1)分子量150〜3000のフェノール化合物(A)、−SO 又は−SO−で表されるスルホン酸構造及び、該スルホン酸構造に直接結合する炭素原子、該スルホン酸構造に直接結合する不飽和炭化水素基、若しくは該スルホン酸構造に直接結合する芳香環を含み、該スルホン酸構造に直接結合する前記炭素原子、前記不飽和炭化水素基、若しくは前記芳香環にフッ素原子が結合していない酸発生剤(B)を少なくとも含有するレジスト組成物からなるレジスト膜と、
(2)帯電防止膜とを少なくとも備える、
レジスト帯電防止膜積層体。
On the support,
(1) a phenol compound having a molecular weight of 150~3000 (A), - SO 3 - or -SO 3 - sulfonic acid structure represented by and, the carbon atom bonded directly to the acid structure, coupled directly to the sulfonic acid structure A fluorine atom is bonded to the carbon atom, the unsaturated hydrocarbon group, or the aromatic ring directly bonded to the sulfonic acid structure. A resist film comprising a resist composition containing at least an acid generator (B) that is not present,
(2) comprising at least an antistatic film,
Resist antistatic film laminate.
支持体上に、
(1)下記のネガ型レジスト組成物又はポジ型レジスト組成物からなるレジスト膜と、
<ネガ型レジスト組成物>
分子量150〜3000のフェノール化合物(A)、
−SO 又は−SO−で表されるスルホン酸構造及び、該スルホン酸構造に直接結合する炭素原子、該スルホン酸構造に直接結合する不飽和炭化水素基、若しくは該スルホン酸構造に直接結合する芳香環を含み、該スルホン酸構造に直接結合する前記炭素原子、前記不飽和炭化水素基、若しくは前記芳香環にフッ素原子が結合していないことを特徴とする化合物からなり、波長248nm以下の活性エネルギー線を照射することで直接又は間接的に酸を発生する酸発生剤(B’)、及び、
架橋剤(C)、
を少なくとも含有するネガ型レジスト組成物
<ポジ型レジスト組成物>
分子量150〜3000で、少なくとも一部のフェノール性水酸基が酸分解性基で保護されたフェノール化合物(Acap)、及び、
−SO 又は−SO−で表されるスルホン酸構造及び、該スルホン酸構造に直接結合する炭素原子、該スルホン酸構造に直接結合する不飽和炭化水素基、若しくは該スルホン酸構造に直接結合する芳香環を含み、該スルホン酸構造に直接結合する前記炭素原子、前記不飽和炭化水素基、若しくは前記芳香環にフッ素原子が結合していないことを特徴とする化合物からなり、波長248nm以下の活性エネルギー線を照射することで直接又は間接的に酸を発生する酸発生剤(B’)、
を少なくとも含有するポジ型レジスト組成物
(2)帯電防止膜とを少なくとも備える、
請求項1に記載のレジスト帯電防止膜積層体。
On the support,
(1) a resist film comprising the following negative resist composition or positive resist composition;
<Negative resist composition>
Phenolic compound (A) having a molecular weight of 150 to 3000,
A sulfonic acid structure represented by —SO 3 or —SO 3 — and a carbon atom directly bonded to the sulfonic acid structure, an unsaturated hydrocarbon group directly bonded to the sulfonic acid structure, or directly to the sulfonic acid structure; A compound comprising an aromatic ring to be bonded and having no fluorine atom bonded to the carbon atom, the unsaturated hydrocarbon group, or the aromatic ring directly bonded to the sulfonic acid structure, and having a wavelength of 248 nm or less An acid generator (B ′) that generates an acid directly or indirectly by irradiating the active energy ray of
Cross-linking agent (C),
Negative resist composition containing at least <Positive resist composition>
A phenol compound (Acap) having a molecular weight of 150 to 3000 and at least a portion of the phenolic hydroxyl group protected with an acid-decomposable group; and
A sulfonic acid structure represented by —SO 3 or —SO 3 — and a carbon atom directly bonded to the sulfonic acid structure, an unsaturated hydrocarbon group directly bonded to the sulfonic acid structure, or directly to the sulfonic acid structure; A compound comprising an aromatic ring to be bonded and having no fluorine atom bonded to the carbon atom, the unsaturated hydrocarbon group, or the aromatic ring directly bonded to the sulfonic acid structure, and having a wavelength of 248 nm or less Acid generator (B ′) that generates an acid directly or indirectly by irradiating the active energy ray of
At least a positive resist composition (2) containing an antistatic film,
The resist antistatic film laminate according to claim 1.
前記酸発生剤(B)が、下記式(1)〜(4)のいずれかで表される、請求項1又は2に記載のレジスト帯電防止膜積層体。
Figure 2012088697
(化学式(1)中、Rは同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜12の直鎖状炭化水素基、炭素数3〜12の分枝状炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、炭素数1〜12の直鎖状アルコキシ基、炭素数3〜12の分枝状アルコキシ基、炭素数3〜12の環状アルコキシ基、炭素数1〜12のアシル基、炭素数1〜12のスルフィド基、ヒドロキシル基、又はハロゲン原子である。又Rが相互に結合して環状構造を形成していてもよい。nは0〜2の整数である。Rは同一でも異なっていてもよく、炭素数1〜12の直鎖状炭化水素基、炭素数3〜12の分枝状炭化水素基、置換されてもよいフェニル基、又はナフチル基であり、さらにR同士で互いに直接又は異種原子を介して結合して炭素数2〜13の環状構造を形成してもよい。Rは、炭素数1〜12の炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、又は炭素数6〜14のアリール基であって、S原子に直接結合する炭素原子、S原子に直接結合する不飽和炭化水素基、若しくはS原子に直接結合する芳香環にフッ素原子が結合していないものである。前記R、R及びRはさらに置換基を有していても良く、前記Rの炭素骨格中に酸素原子を有していてもよい。)
Figure 2012088697
(化学式(2)中、Rは同一でも異なっていてもよく、炭素数1〜12の直鎖状炭化水素基、炭素数3〜12の分枝状炭化水素基、置換されてもよいフェニル基、ナフチル基、アントラセン基でありさらにR同士で互いに直接又は異種原子を介して結合して炭素数2〜13の環状構造を形成してもよい。但しRの内、少なくともいずれか一方はアリール構造を有している。Rは、炭素数1〜12の炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、又は炭素数6〜14のアリール基であって、S原子に直接結合する炭素原子、S原子に直接結合する不飽和炭化水素基、若しくはS原子に直接結合する芳香環にフッ素原子が結合していないものである。前記R及びRはさらに置換基を有していても良く、前記Rの炭素骨格中に酸素原子を有していてもよい。)
Figure 2012088697
(化学式(3)中、Lは炭素数1〜12のアルキレン基、炭素数6〜12のアリーレン基、又は炭素数1〜12のアルキレンオキシ基(−R’−O−、但し、R’は炭素数1〜12のアルキレン基)であり、Rは炭素数1〜12の炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、又は炭素数6〜14のアリール基であって、S原子に直接結合する炭素原子、S原子に直接結合する不飽和炭化水素基、若しくはS原子に直接結合する芳香環にフッ素原子が結合していないものである。Rは、さらに置換基を有していても良く、炭素骨格中に酸素原子を有していてもよい。)
Figure 2012088697
(化学式(4)中、Rは、炭素数1〜12の直鎖状炭化水素基、炭素数3〜12の分枝状炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数3〜12のヘテロアリール基、又は炭素数7〜12のアラルキル基である。Rは、炭素数1〜12の直鎖状炭化水素基、炭素数3〜12の分枝状炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数3〜12のヘテロアリール基、又は炭素数7〜12のアラルキル基であって、S原子に直接結合する炭素原子、S原子に直接結合する不飽和炭化水素基、若しくはS原子に直接結合する芳香環にフッ素原子が結合していないものである。R及びRは、さらに置換基を有していても良く、前記Rの炭素骨格中に酸素原子を有していてもよい。)
The resist antistatic film laminate according to claim 1 or 2, wherein the acid generator (B) is represented by any one of the following formulas (1) to (4).
Figure 2012088697
(In the chemical formula (1), R 1 may be the same or different, and each independently represents a hydrogen atom, a linear hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, or a branched hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms. , A C3-C12 cyclic hydrocarbon group, a C1-C12 linear alkoxy group, a C3-C12 branched alkoxy group, a C3-C12 cyclic alkoxy group, a C1-C12 12 is an acyl group having 12 carbon atoms, a sulfide group having 1 to 12 carbon atoms, a hydroxyl group, or a halogen atom, and R 1 may be bonded to each other to form a cyclic structure, where n is an integer of 0 to 2. R 2 may be the same or different and is a linear hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, a branched hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, an optionally substituted phenyl group, or a naphthyl group. In addition, carbon atoms bonded to each other between R 2 directly or through different atoms A cyclic structure having a prime number of 2 to 13 may be formed, and R 3 is a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 14 carbon atoms. Te, the carbon atom bonded directly to the S atom, in which unbound fluorine atom directly bonded to an unsaturated hydrocarbon group, or an aromatic ring bonded directly to the S atom in S atoms. the R 1, R 2 And R 3 may further have a substituent, and may have an oxygen atom in the carbon skeleton of R 3. )
Figure 2012088697
(In the chemical formula (2), R 4 may be the same or different, and is a linear hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, a branched hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, or optionally substituted phenyl. A group, a naphthyl group, and an anthracene group, and R 4 may be bonded to each other directly or via a different atom to form a cyclic structure having 2 to 13 carbon atoms, provided that at least one of R 4 R 5 is a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, and having an S atom A fluorine atom is not bonded to a directly bonded carbon atom, an unsaturated hydrocarbon group directly bonded to the S atom, or an aromatic ring directly bonded to the S atom, wherein R 4 and R 5 further have a substituent. In the carbon skeleton of R 5. (It may have an oxygen atom.)
Figure 2012088697
(In the chemical formula (3), L is an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, an arylene group having 6 to 12 carbon atoms, or an alkyleneoxy group having 1 to 12 carbon atoms (—R′—O—, where R ′ is R 6 is a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, and S 6 A carbon atom directly bonded to an atom, an unsaturated hydrocarbon group bonded directly to an S atom, or an aromatic ring directly bonded to an S atom, and a fluorine atom not bonded to R 6 further has a substituent. And may have an oxygen atom in the carbon skeleton.)
Figure 2012088697
(In the chemical formula (4), R 7 is a linear hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, a branched hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, or a carbon number. An aryl group having 6 to 12 carbon atoms, a heteroaryl group having 3 to 12 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, and R 8 is a linear hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms and 3 to 3 carbon atoms. A branched hydrocarbon group having 12 carbon atoms, a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, a heteroaryl group having 3 to 12 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms. In addition, a fluorine atom is not bonded to a carbon atom directly bonded to the S atom, an unsaturated hydrocarbon group bonded directly to the S atom, or an aromatic ring directly bonded to the S atom, R 7 and R 8 are , it may further have a substituent, an oxygen atom in the carbon skeleton of the R 3 It may be in.)
前記酸発生剤(B)は、ポリマー鎖構造を有し、該ポリマー鎖の末端及び/又は側鎖上に、−SO 又は−SO−で表されるスルホン酸構造及び、該スルホン酸構造に直接結合する炭素原子、該スルホン酸構造に直接結合する不飽和炭化水素基、若しくは該スルホン酸構造に直接結合する芳香環を含み、該スルホン酸構造に直接結合する前記炭素原子、前記不飽和炭化水素基、若しくは前記芳香環にフッ素原子が結合していない酸発生剤構造を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のレジスト帯電防止膜積層体。 The acid generator (B) has a polymer chain structure, a sulfonic acid structure represented by —SO 3 or —SO 3 — on the terminal and / or side chain of the polymer chain, and the sulfonic acid A carbon atom directly bonded to the structure, an unsaturated hydrocarbon group directly bonded to the sulfonic acid structure, or an aromatic ring directly bonded to the sulfonic acid structure, and the carbon atom directly bonded to the sulfonic acid structure; The resist antistatic film laminate according to any one of claims 1 to 3, which has an acid generator structure in which a fluorine atom is not bonded to a saturated hydrocarbon group or the aromatic ring. 前記ネガ型レジスト組成物又はポジ型レジスト組成物は更に有機塩基性化合物(D)を含有する、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のレジスト帯電防止膜積層体。   The resist antistatic film laminate according to any one of claims 1 to 4, wherein the negative resist composition or the positive resist composition further contains an organic basic compound (D). 請求項1乃至5のいずれか一項に記載のレジスト帯電防止膜積層体を電子線、イオンビーム、EUV、及びX線よりなる群から選ばれるエネルギー線で所定パターン状に露光する工程と、
露光したレジスト帯電防止膜積層体の前記帯電防止膜を除去する工程と、
前記帯電防止層を除去後又は除去と同時に積層体のレジスト膜を現像する工程とを含む、レリーフパターンの形成方法。
Exposing the resist antistatic film laminate according to any one of claims 1 to 5 in a predetermined pattern with an energy beam selected from the group consisting of an electron beam, an ion beam, EUV, and X-rays;
Removing the antistatic film of the exposed resist antistatic film laminate;
And a step of developing the resist film of the laminate after removing the antistatic layer or simultaneously with removing the antistatic layer.
前記レジスト帯電防止膜積層体として、ネガ型レジスト膜を有するものを用い、当該レジスト帯電防止膜積層体を露光した後、現像する前に加熱処理を行う請求項6に記載の、レリーフパターンの形成方法。   7. The relief pattern formation according to claim 6, wherein the resist antistatic film laminate includes a negative resist film, and the resist antistatic film laminate is exposed to heat and then subjected to heat treatment before development. Method. 前記露光工程において、前記エネルギー線で所定パターン状に描画を行う、請求項6又は7に記載のレリーフパターンの形成方法。   The method for forming a relief pattern according to claim 6 or 7, wherein in the exposure step, drawing is performed in a predetermined pattern with the energy beam. 請求項1乃至5のいずれか一項に記載のレジスト帯電防止膜積層体を用いて製造された電子部品。   The electronic component manufactured using the resist antistatic film laminated body as described in any one of Claims 1 thru | or 5.
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