JP2013225025A - Pattern forming method - Google Patents

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尊博 先崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pattern forming method.SOLUTION: The pattern forming method includes steps of: forming a resist film by applying to a support body a negative resist composition comprising a base component (A) that causes decrease in the solubility with an organic solvent by an action of an acid, and an acid generator component (B) that generates an acid by exposure; exposing the resist film; forming a resist pattern by developing the resist film by use of a developing solution containing the organic solvent; forming a layer containing a block copolymer having a plurality of types of blocks bonded to one another on the support body where the resist pattern is formed, and then inducing phase separation in the layer containing the block copolymer; and selectively removing a phase comprising at least one type of block in the plurality of types of blocks that constitute the block copolymer from the layer containing the block copolymer. The base component (A) does not include an ether-containing cyclic group.

Description

本発明は、ブロックコポリマーの相分離構造を利用してパターンを形成する方法に関する。   The present invention relates to a method for forming a pattern using a phase separation structure of a block copolymer.

近年、大規模集積回路(LSI)のさらなる微細化に伴い、より繊細な構造体を加工する技術が求められている。このような要望に対して、互いに非相溶性のブロック同士を結合させたブロックコポリマーの自己組織化により形成される相分離構造を利用して、より微細なパターンを形成する試みが始まっている。(例えば、特許文献1参照。)。   In recent years, with the further miniaturization of large-scale integrated circuits (LSIs), a technique for processing more delicate structures is required. In response to such a demand, attempts have been made to form a finer pattern using a phase separation structure formed by self-assembly of block copolymers in which incompatible blocks are bonded to each other. (For example, refer to Patent Document 1).

また、ブロックコポリマーの相分離を利用するためには、ミクロ相分離により形成された自己組織化ナノ構造を特定の領域のみに形成し、かつ所望の方向へ配列させることが必須となる。これらの位置制御及び配向制御を実現するために、ガイドパターンによって、相分離パターンを制御するグラフォエピタキシーや、基板の化学状態の違いによって相分離パターンを制御するケミカルエピタキシー等の方法が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。   In order to use the phase separation of the block copolymer, it is essential to form the self-assembled nanostructure formed by the microphase separation only in a specific region and arrange it in a desired direction. In order to realize these position control and orientation control, methods such as grapho epitaxy for controlling the phase separation pattern by the guide pattern and chemical epitaxy for controlling the phase separation pattern by the difference in the chemical state of the substrate have been proposed. (For example, refer nonpatent literature 1).

前記位置制御及び配向制御を実現するため、ガイドパターンの形成には、樹脂等の基材成分を含むレジスト材料が用いられている。前記レジスト材料はポジ型とネガ型とに分けられ、露光した部分の現像液に対する溶解性が増大するレジスト材料をポジ型、露光した部分の現像液に対する溶解性が低下するレジスト材料をネガ型という。ブロックコポリマーの自己組織化を利用した微細パターンの形成時には、ガイドパターンに、ネガ型現像プロセスが提案されている。ネガ型現像プロセスは、前記ポジ型の化学増幅型レジスト組成物と、有機溶剤を含有する現像液(以下「有機系現像液」ということがある。)とを組み合わせたプロセス(以下、有機系現像液を用いるプロセスを「溶剤現像プロセス」、「溶剤現像ネガ型プロセス」ということがある)である。ポジ型の化学増幅型レジスト組成物は、露光によってアルカリ現像液に対する溶解性が増大するが、このとき相対的に有機溶剤に対する溶解性が減少する。そのため、該溶剤現像ネガ型プロセスにおいては、レジスト膜の未露光部が有機系現像液により溶解、除去されてレジストパターンが形成される(例えば、特許文献2参照)。   In order to realize the position control and the orientation control, a resist material containing a base material component such as a resin is used for forming the guide pattern. The resist material is classified into a positive type and a negative type. A resist material whose solubility in an exposed portion of a developer is increased is called a positive type, and a resist material whose solubility in an exposed portion of a developer is reduced is called a negative type. . At the time of forming a fine pattern using self-organization of a block copolymer, a negative development process has been proposed for a guide pattern. The negative development process is a process (hereinafter referred to as organic development) in which the positive chemically amplified resist composition is combined with a developer containing an organic solvent (hereinafter also referred to as “organic developer”). The process using the liquid is sometimes referred to as “solvent development process” or “solvent development negative process”. The positive chemically amplified resist composition increases the solubility in an alkaline developer by exposure, but at this time, the solubility in an organic solvent is relatively decreased. Therefore, in the solvent development negative process, the unexposed portion of the resist film is dissolved and removed by an organic developer to form a resist pattern (see, for example, Patent Document 2).

特開2008−36491号公報JP 2008-36491 A 特開2009−025723号公報JP 2009-025723 A

プロシーディングスオブエスピーアイイ(Proceedings of SPIE),第7637巻,第76370G−1(2010年).Proceedings of SPIE, Volume 7637, 76370G-1 (2010).

ネガ型の化学増幅型レジスト組成物と有機系現像液とを組み合わせた溶剤現像ネガ型プロセスを用いたガイドパターンには、従来、架橋剤が配合されたネガ型レジスト組成物を用いたレジストパターンが提案されてきた。架橋剤が配合されたレジスト組成物は、架橋させるための加熱処理工程が必要である。架橋剤を有しないレジスト組成物を用いることができれば、パターン形成における工程を1つ省略することができる。また、市場に流通しているレジスト組成物は、架橋剤等が配合されていない製品が多く、市販のレジスト組成物を使用したいというニーズが存在する。   Conventionally, a resist pattern using a negative resist composition containing a crosslinking agent has been used as a guide pattern using a solvent-developed negative process in which a negative chemically amplified resist composition and an organic developer are combined. Has been proposed. The resist composition in which the crosslinking agent is blended needs a heat treatment step for crosslinking. If a resist composition not having a crosslinking agent can be used, one step in pattern formation can be omitted. In addition, there are many resist compositions on the market that do not contain a crosslinking agent or the like, and there is a need to use a commercially available resist composition.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ブロックコポリマーの自己組織化を利用した微細パターンの形成の際に、ガイドパターンとして、架橋剤を有しない溶剤現像ネガ型レジスト組成物を用いたパターン形成方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and a solvent-developed negative resist composition having no crosslinking agent is used as a guide pattern when forming a fine pattern utilizing self-organization of a block copolymer. It is an object of the present invention to provide a pattern forming method.

本発明のパターン形成方法は、酸の作用により有機溶剤に対する溶解性が減少する基材成分(A)、及び露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)とを含有する溶剤現像ネガ型レジスト組成物を、支持体上に塗布してレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜を露光する工程と、前記レジスト膜を前記有機溶剤を含有する現像液を用いて現像してレジストパターンを形成する工程と、複数種類のブロックが結合したブロックコポリマーを含む層を、前記レジストパターンが形成された支持体上に形成した後、前記ブロックコポリマーを含む層を相分離させる工程と、前記ブロックコポリマーを含む層のうち、前記ブロックコポリマーを構成する複数種類のブロックのうちの少なくとも一種類のブロックからなる相を選択的に除去する工程と、を有することを特徴とするパターン形成方法である。前記基材成分(A)は、3〜7員環のエーテル環含有環式基を有しない。 The pattern forming method of the present invention is a solvent-developed negative resist containing a base component (A) whose solubility in an organic solvent is reduced by the action of an acid, and an acid generator component (B) that generates an acid upon exposure. A step of forming a resist film by applying the composition onto a support, a step of exposing the resist film, and developing the resist film using a developer containing the organic solvent to form a resist pattern Forming a layer containing a block copolymer in which a plurality of types of blocks are bonded on a support on which the resist pattern is formed, and then phase-separating the layer containing the block copolymer; and A step of selectively removing a phase composed of at least one of a plurality of types of blocks constituting the block copolymer in the containing layer; When, a pattern forming method characterized by having a. The base component (A) does not have a 3 to 7-membered ether ring-containing cyclic group.

本明細書及び本特許請求の範囲において、「脂肪族」とは、芳香族に対する相対的な概念であって、芳香族性を持たない基、化合物等を意味するものと定義する。
「アルキル基」は、特に断りがない限り、直鎖状、分岐鎖状及び環状の1価の飽和炭化水素基を包含するものとする。
「アルキレン基」は、特に断りがない限り、直鎖状、分岐鎖状及び環状の2価の飽和炭化水素基を包含するものとする。アルコキシ基中のアルキル基も同様である。
「ハロゲン化アルキル基」は、アルキル基の水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換された基であり、該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。
「フッ素化アルキル基」又は「フッ素化アルキレン基」は、アルキル基又はアルキレン基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された基をいう。
「構成単位」とは、高分子化合物(樹脂、重合体、共重合体)を構成するモノマー単位(単量体単位)を意味する。
「アクリル酸エステルから誘導される構成単位」とは、アクリル酸エステルのエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「アクリル酸エステル」は、アクリル酸(CH=CH−COOH)のカルボキシ基末端の水素原子が有機基で置換された化合物である。
アクリル酸エステルは、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよい。該α位の炭素原子に結合した水素原子を置換する置換基は、水素原子以外の原子又は基であり、たとえば炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基、ヒドロキシアルキル基等が挙げられる。なお、アクリル酸エステルのα位の炭素原子とは、特に断りがない限り、カルボニル基が結合している炭素原子のことである。
以下、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されたアクリル酸エステルをα置換アクリル酸エステルということがある。また、アクリル酸エステルとα置換アクリル酸エステルとを包括して「(α置換)アクリル酸エステル」ということがある。
「ヒドロキシスチレン若しくはヒドロキシスチレン誘導体から誘導される構成単位」とは、ヒドロキシスチレン若しくはヒドロキシスチレン誘導体のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「ヒドロキシスチレン誘導体」とは、ヒドロキシスチレンのα位の水素原子がアルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたもの、並びにそれらの誘導体を含む概念とする。それらの誘導体としては、α位の水素原子が置換基に置換されていてもよいヒドロキシスチレンの水酸基の水素原子を有機基で置換したもの、α位の水素原子が置換基に置換されていてもよいヒドロキシスチレンのベンゼン環に、水酸基以外の置換基が結合したもの、等が挙げられる。なお、α位(α位の炭素原子)とは、特に断りがない限り、ベンゼン環が結合している炭素原子のことをいう。
ヒドロキシスチレンのα位の水素原子を置換する置換基としては、前記α置換アクリル酸エステルにおいて、α位の置換基として挙げたものと同様のものが挙げられる。
「ビニル安息香酸若しくはビニル安息香酸誘導体から誘導される構成単位」とは、ビニル安息香酸若しくはビニル安息香酸誘導体のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「ビニル安息香酸誘導体」とは、ビニル安息香酸のα位の水素原子がアルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたもの、並びにそれらの誘導体を含む概念とする。それらの誘導体としては、α位の水素原子が置換基に置換されていてもよいビニル安息香酸のカルボキシ基の水素原子を有機基で置換したもの、α位の水素原子が置換基に置換されていてもよいビニル安息香酸のベンゼン環に、水酸基およびカルボキシ基以外の置換基が結合したもの、等が挙げられる。なお、α位(α位の炭素原子)とは、特に断りがない限り、ベンゼン環が結合している炭素原子のことをいう。
「スチレン」とは、スチレンおよびスチレンのα位の水素原子がアルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたものも含む概念とする。
「スチレンから誘導される構成単位」、「スチレン誘導体から誘導される構成単位」とは、スチレン又はスチレン誘導体のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
上記α位の置換基としてのアルキル基は、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、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、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基)等が挙げられる。
また、α位の置換基としてのハロゲン化アルキル基は、具体的には、上記「α位の置換基としてのアルキル基」の水素原子の一部または全部を、ハロゲン原子で置換した基が挙げられる。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
また、α位の置換基としてのヒドロキシアルキル基は、具体的には、上記「α位の置換基としてのアルキル基」の水素原子の一部または全部を、水酸基で置換した基が挙げられる。該ヒドロキシアルキル基における水酸基の数は、1〜5が好ましく、1が最も好ましい。
「露光」は、放射線の照射全般を含む概念とする。
In the present specification and claims, “aliphatic” is a relative concept with respect to aromatics, and is defined to mean groups, compounds, etc. that do not have aromaticity.
Unless otherwise specified, the “alkyl group” includes linear, branched and cyclic monovalent saturated hydrocarbon groups.
The “alkylene group” includes linear, branched, and cyclic divalent saturated hydrocarbon groups unless otherwise specified. The same applies to the alkyl group in the alkoxy group.
The “halogenated alkyl group” is a group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with a halogen atom, and examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
“Fluorinated alkyl group” or “fluorinated alkylene group” refers to a group in which part or all of the hydrogen atoms of an alkyl group or alkylene group are substituted with fluorine atoms.
“Structural unit” means a monomer unit (monomer unit) constituting a polymer compound (resin, polymer, copolymer).
“A structural unit derived from an acrylate ester” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of an acrylate ester.
“Acrylic acid ester” is a compound in which the hydrogen atom at the carboxy group terminal of acrylic acid (CH 2 ═CH—COOH) is substituted with an organic group.
In the acrylate ester, the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent. The substituent that replaces the hydrogen atom bonded to the α-position carbon atom is an atom or group other than a hydrogen atom, such as an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a hydroxy group. An alkyl group etc. are mentioned. The α-position carbon atom of the acrylate ester is a carbon atom to which a carbonyl group is bonded unless otherwise specified.
Hereinafter, an acrylate ester in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom at the α-position is substituted with a substituent may be referred to as an α-substituted acrylate ester. Further, the acrylate ester and the α-substituted acrylate ester may be collectively referred to as “(α-substituted) acrylate ester”.
“A structural unit derived from hydroxystyrene or a hydroxystyrene derivative” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of hydroxystyrene or a hydroxystyrene derivative.
“Hydroxystyrene derivative” is a concept including those in which the hydrogen atom at the α-position of hydroxystyrene is substituted with another substituent such as an alkyl group or an alkyl halide group, and derivatives thereof. The derivatives include those in which the hydrogen atom at the α-position may be substituted with a substituent, the hydrogen atom of the hydroxyl group of hydroxystyrene substituted with an organic group, and the hydrogen atom at the α-position substituted with a substituent. Examples include those in which a substituent other than a hydroxyl group is bonded to a good benzene ring of hydroxystyrene. The α-position (α-position carbon atom) means a carbon atom to which a benzene ring is bonded unless otherwise specified.
Examples of the substituent for substituting the hydrogen atom at the α-position of hydroxystyrene include the same substituents as those mentioned as the substituent at the α-position in the α-substituted acrylic ester.
The “structural unit derived from vinyl benzoic acid or a vinyl benzoic acid derivative” means a structural unit configured by cleavage of an ethylenic double bond of vinyl benzoic acid or a vinyl benzoic acid derivative.
The “vinyl benzoic acid derivative” is a concept including a compound in which the hydrogen atom at the α-position of vinyl benzoic acid is substituted with another substituent such as an alkyl group or an alkyl halide group, and derivatives thereof. These derivatives include those obtained by substituting the hydrogen atom of the carboxy group of vinyl benzoic acid with an organic group, which may be substituted with a hydrogen atom at the α-position, and the hydrogen atom at the α-position with a substituent. Examples thereof include those in which a substituent other than a hydroxyl group and a carboxy group is bonded to the benzene ring of vinyl benzoic acid. The α-position (α-position carbon atom) means a carbon atom to which a benzene ring is bonded unless otherwise specified.
“Styrene” is a concept that includes styrene and those in which the α-position hydrogen atom of styrene is substituted with another substituent such as an alkyl group or a halogenated alkyl group.
“Structural unit derived from styrene” and “structural unit derived from styrene derivative” mean a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of styrene or a styrene derivative.
The alkyl group as the substituent at the α-position is preferably a linear or branched alkyl group, specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group) and the like.
Specific examples of the halogenated alkyl group as the substituent at the α-position include groups in which part or all of the hydrogen atoms of the above-mentioned “alkyl group as the substituent at the α-position” are substituted with a halogen atom. It is done. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.
Specific examples of the hydroxyalkyl group as a substituent at the α-position include a group in which part or all of the hydrogen atoms of the “alkyl group as the substituent at the α-position” are substituted with a hydroxyl group. 1-5 are preferable and, as for the number of the hydroxyl groups in this hydroxyalkyl group, 1 is the most preferable.
“Exposure” is a concept including general irradiation of radiation.

本発明によれば、ブロックコポリマーの自己組織化を利用した微細パターンの形成の際に、ガイドパターンとして、架橋剤を有しない溶剤現像ネガ型レジスト組成物を用いて、パターンを形成することができる。   According to the present invention, when forming a fine pattern using self-organization of a block copolymer, a pattern can be formed using a solvent-developed negative resist composition having no crosslinking agent as a guide pattern. .

本発明のパターン形成方法の実施形態例を説明する概略工程図である。It is a schematic process drawing explaining the example of an embodiment of the pattern formation method of the present invention.

本発明のパターン形成方法について、図1を用いて説明する。本発明のパターン形成方法において、支持体は、例えば、基板11上に下地剤を塗布し、該下地剤からなる層12を形成する工程(1)によって得ることができる。本発明のパターン形成方法は、溶剤現像ネガ型レジスト組成物を用いて、支持体上にレジストパターン14を形成する工程(2)と、複数種類のブロックが結合したブロックコポリマーを含む層13を、前記レジストパターン14が形成された支持体上に形成した後、前記ブロックコポリマーを含む層13を相分離させる工程(3)と、前記ブロックコポリマーを含む層13のうち、前記ブロックコポリマーを構成する複数種類のポリマーのうちの少なくとも一種類のポリマーからなる相13aを選択的に除去する工程(4)とを有する。   The pattern forming method of the present invention will be described with reference to FIG. In the pattern forming method of the present invention, the support can be obtained by, for example, the step (1) of applying a base agent on the substrate 11 and forming the layer 12 made of the base agent. The pattern forming method of the present invention includes a step (2) of forming a resist pattern 14 on a support using a solvent development negative resist composition, and a layer 13 containing a block copolymer in which a plurality of types of blocks are bonded. A step (3) of forming a phase copolymer on the layer 13 containing the block copolymer after the resist pattern 14 is formed on the support, and a plurality of layers constituting the block copolymer among the layers 13 containing the block copolymer. And a step (4) of selectively removing the phase 13a composed of at least one of the types of polymers.

以下、本発明のパターン形成方法の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。但し、本発明はこれに限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the pattern forming method of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to this.

[工程(1)]
基板11としては、下地剤やブロックコポリマーを塗布する際に溶解あるいは混和するものでなければ特に限定されず、電子部品用の基板等として従来公知のものを用いることができる。
例えば、シリコンウェーハ、金、銅、クロム、鉄、アルミニウム等の金属からなる金属基板;前記金属が酸化してなる酸化金属基板;ガラス基板、ポリマーフィルム(ポリエチレン、ポリエチレンテレフタラート、ポリイミド、ベンゾシクロブテン等)等が挙げられる。また、基板11の大きさや形状は、特に限定されるものではない。基板は必ずしも平滑な表面を有する必要はなく、様々な材質や形状の基板を適宜選択することができる。例えば、曲面を有する基板、表面が凹凸形状の平板、薄片状などの様々な形状のものまで多様に用いることができる。
[Step (1)]
The substrate 11 is not particularly limited as long as it is not dissolved or mixed when a base agent or a block copolymer is applied, and a conventionally known substrate can be used as a substrate for an electronic component.
For example, a silicon substrate, a metal substrate made of metal such as gold, copper, chromium, iron, and aluminum; a metal oxide substrate formed by oxidizing the metal; a glass substrate, a polymer film (polyethylene, polyethylene terephthalate, polyimide, benzocyclobutene) Etc.). Further, the size and shape of the substrate 11 are not particularly limited. The substrate does not necessarily have a smooth surface, and substrates of various materials and shapes can be selected as appropriate. For example, a substrate having a curved surface, a flat plate having an uneven surface, and a substrate having various shapes such as a flake shape can be used.

基板11としては、上述のような基板上に、無機系および/または有機系の膜が設けられたものであってもよく、有機系の膜が設けられたものが好ましい。無機系の膜としては、無機反射防止膜(無機BARC)が挙げられる。有機系の膜としては、有機反射防止膜(有機BARC)が挙げられる。
無機系の膜は、たとえばシリコン系材料などの無機系の反射防止膜組成物を基板上に塗工し、焼成等することにより形成できる。
有機系の膜は、たとえば、当該膜を構成する樹脂成分等を有機溶剤に溶解した有機膜形成用材料を、基板上にスピンナー等で塗布し、好ましくは200〜300℃、好ましくは30〜300秒間、より好ましくは60〜180秒間の加熱条件でベーク処理することにより形成できる。このとき用いられる有機膜形成用材料は、レジスト膜のような、光や電子線に対する感受性を必ずしも必要とするものではなく、該感受性を有するものであってもよく、有しないものであってもよい。具体的には、半導体素子や液晶表示素子の製造において一般的に用いられているレジストや樹脂を用いることができる。
また、ブロックコポリマーからなるパターンを用いて有機膜をエッチングすることにより、該パターンを有機膜へ転写し、有機膜パターンを形成できるように、有機膜形成用材料は、エッチング、特にドライエッチング可能な有機膜を形成できる材料であることが好ましい。中でも、酸素プラズマエッチング等のエッチングが可能な有機膜を形成できる材料であることが好ましい。このような有機膜形成用材料としては、従来、有機BARCなどの有機膜を形成するために用いられている材料であってよい。例えば、ブリューワサイエンス社製のARCシリーズ、ロームアンドハース社製のARシリーズ、東京応化工業社製のSWKシリーズなどが挙げられる。
ここで、下地剤は、基板相互作用基を有することにより、上記のような有機系の膜等が設けられた基板1を用いる場合にも、基板11と下地剤からなる層12とを良好に相互作用させることができ、下地剤からなる層12を強固且つ密着性に優れた膜とすることができる。
The substrate 11 may be a substrate in which an inorganic and / or organic film is provided on the substrate as described above, and is preferably a substrate in which an organic film is provided. An inorganic antireflection film (inorganic BARC) is an example of the inorganic film. Examples of the organic film include an organic antireflection film (organic BARC).
The inorganic film can be formed, for example, by coating an inorganic antireflection film composition such as a silicon-based material on a substrate and baking.
The organic film is, for example, a material for forming an organic film in which a resin component or the like constituting the film is dissolved in an organic solvent is applied onto a substrate with a spinner or the like, preferably 200 to 300 ° C., preferably 30 to 300. It can be formed by baking for 2 seconds, more preferably 60 to 180 seconds. The organic film forming material used at this time does not necessarily require sensitivity to light or an electron beam, such as a resist film, and may or may not have such sensitivity. Good. Specifically, resists and resins generally used in the manufacture of semiconductor elements and liquid crystal display elements can be used.
In addition, the organic film forming material can be etched, particularly dry-etched so that the organic film can be formed by etching the organic film using a block copolymer pattern to transfer the pattern to the organic film. A material capable of forming an organic film is preferable. Among these, a material capable of forming an organic film capable of etching such as oxygen plasma etching is preferable. Such an organic film forming material may be a material conventionally used for forming an organic film such as an organic BARC. Examples include the ARC series manufactured by Brewer Science, the AR series manufactured by Rohm and Haas, and the SWK series manufactured by Tokyo Ohka Kogyo.
Here, since the base agent has a substrate interaction group, the substrate 11 and the layer 12 made of the base agent can be satisfactorily used even when the substrate 1 provided with the organic film as described above is used. The layers 12 made of the base agent can be made strong and have excellent adhesion.

また、基板11の表面は、予め洗浄されていてもよい。基板表面を洗浄することにより、後の中性化反応処理が良好に行える場合がある。
洗浄処理としては、従来公知の方法を利用でき、例えば酸素プラズマ処理、オゾン酸化処理、酸アルカリ処理、化学修飾処理等が挙げられる。
Further, the surface of the substrate 11 may be cleaned in advance. By cleaning the substrate surface, the subsequent neutralization reaction treatment may be performed satisfactorily.
As the cleaning treatment, a conventionally known method can be used, and examples thereof include oxygen plasma treatment, ozone oxidation treatment, acid-alkali treatment, and chemical modification treatment.

下地剤を、基板11上に塗布して下地剤からなる層12を形成する方法としては、特に限定されず、従来公知の方法により形成できる。
たとえば、下地剤をスピンコート、スピンナーを用いる等の従来公知の方法により基板11上に塗布して塗膜を形成し、乾燥させることにより、下地剤からなる層12を形成できる。下地剤の詳細は後述する。
塗膜の乾燥方法としては、下地剤に含まれる有機溶剤を揮発させることができればよく、たとえばベークする方法等が挙げられる。
ベーク温度は、80〜300℃が好ましく、100〜270℃がより好ましく、120〜250℃がさらに好ましい。ベーク時間は、30〜500秒間が好ましく、60〜240秒間がより好ましい。
下地剤からなる層12を基板11表面に設けることによって基板11の表面が中性化され、その上層に設けるブロックコポリマーからなる層13のうち、特定のブロックからなる相のみが基板表面に接することを抑制することができる。その結果、ブロックコポリマーを含む層13の相分離によって、基板表面に対して自在に配向されたシリンダー構造、ドット構造、ジャイロイド構造等を形成することが可能となる。
The method for applying the base agent on the substrate 11 to form the layer 12 made of the base agent is not particularly limited, and can be formed by a conventionally known method.
For example, the layer 12 made of the base agent can be formed by applying the base agent onto the substrate 11 by a conventionally known method such as spin coating or using a spinner to form a coating film and drying it. Details of the base agent will be described later.
As a method for drying the coating film, it is sufficient if the organic solvent contained in the base material can be volatilized, and examples thereof include a baking method.
The baking temperature is preferably 80 to 300 ° C, more preferably 100 to 270 ° C, and further preferably 120 to 250 ° C. The baking time is preferably 30 to 500 seconds, and more preferably 60 to 240 seconds.
By providing the base material layer 12 on the surface of the substrate 11, the surface of the substrate 11 is neutralized, and among the layer 13 made of a block copolymer provided on the upper layer, only the phase made of a specific block is in contact with the substrate surface. Can be suppressed. As a result, it is possible to form a cylinder structure, a dot structure, a gyroid structure, or the like that is freely oriented with respect to the substrate surface by phase separation of the layer 13 containing the block copolymer.

(下地剤)
下地剤としては、ブロックコポリマーからなる層13を構成する複数種類のブロックのいずれとも親和性を有するものであれば特に限定されるものではないが、樹脂組成物からなる膜を用いることができる。
下地剤として用いられる樹脂組成物は、ブロックコポリマーを構成するブロックの種類に応じて、薄膜形成に用いられる従来公知の樹脂組成物の中から適宜選択することができる。下地剤として用いられる樹脂組成物は、熱重合性樹脂組成物であってもよく、感光性樹脂組成物であってもよい。また、ポジ型レジスト組成物やネガ型レジスト組成物等のパターン形成可能な組成物であってもよい。
その他、下地剤からなる層12は非重合性膜であってもよい。例えば、フェネチルトリクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、ヘキサメチルジシラザン等のシロキサン系有機単分子膜も、中性化膜として好適に用いることができる。
(Base material)
The base agent is not particularly limited as long as it has affinity for any of a plurality of types of blocks constituting the layer 13 made of a block copolymer, but a film made of a resin composition can be used.
The resin composition used as the base agent can be appropriately selected from conventionally known resin compositions used for thin film formation, depending on the type of block constituting the block copolymer. The resin composition used as the base agent may be a thermopolymerizable resin composition or a photosensitive resin composition. Moreover, the composition which can form patterns, such as a positive resist composition and a negative resist composition, may be sufficient.
In addition, the layer 12 made of the base material may be a non-polymerizable film. For example, siloxane-based organic monomolecular films such as phenethyltrichlorosilane, octadecyltrichlorosilane, and hexamethyldisilazane can also be suitably used as the neutralized film.

このような下地剤としては、例えば、ブロックコポリマーを構成する各ブロックの構成単位をいずれも含む樹脂を含有する組成物や、ブロックコポリマーを構成する各ブロックと親和性の高い構成単位をいずれも含む樹脂を含有する組成物等が挙げられる。
例えば、PS−PMMAブロックコポリマーを用いる場合には、下地剤が含有する樹脂として、スチレンから誘導される構成単位と、メチルメタクリレートから誘導される構成単位との両方を含む樹脂;芳香環等のPSと親和性が高い部位と、極性の高い官能基等のPMMAと親和性の高い部位の両方を含む樹脂等を用いることが好ましい。
As such a base agent, for example, a composition containing a resin containing all of the constituent units of each block constituting the block copolymer and a constituent unit having high affinity with each block constituting the block copolymer are included. Examples thereof include a composition containing a resin.
For example, when a PS-PMMA block copolymer is used, a resin containing both a structural unit derived from styrene and a structural unit derived from methyl methacrylate as a resin contained in the base agent; PS such as an aromatic ring It is preferable to use a resin or the like that includes both a portion having high affinity and a portion having high affinity to PMMA such as a functional group having high polarity.

スチレンから誘導される構成単位と、メチルメタクリレートから誘導される構成単位との両方を含む樹脂としては、例えば、スチレンとメチルメタクリレートとをランダム重合して得られるランダムコポリマー等が挙げられる。
PSと親和性が高い部位とPMMAと親和性の高い部位の両方を含む樹脂としては、例えば、モノマーとして、少なくとも、芳香環を有するモノマーと極性の高い置換基を有するモノマーとを重合させて得られる樹脂が挙げられる。
芳香環を有するモノマーとしては、フェニル基、ビフェニル(biphenyl)基、フルオレニル(fluorenyl)基、ナフチル基、アントリル(anthryl)基、フェナントリル基等の、芳香族炭化水素の環から水素原子を1つ除いた基、及びこれらの基の環を構成する炭素原子の一部が酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子で置換されたヘテロアリール基等を有するモノマーが挙げられる。
また、極性の高い置換基を有するモノマーとしては、トリメトキシシリル基、トリクロロシリル基、カルボキシ基、水酸基、シアノ基、アミノ基、アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基等を有するモノマーが挙げられる。
その他、PSと親和性が高い部位とPMMAと親和性の高い部位の両方を含む化合物としては、フェネチルトリクロロシラン等のアリール基と極性の高い置換基の両方を含む化合物や、アルキルシラン化合物等のアルキル基と極性の高い置換基の両方を含む化合物等が挙げられる。
Examples of the resin including both a structural unit derived from styrene and a structural unit derived from methyl methacrylate include a random copolymer obtained by random polymerization of styrene and methyl methacrylate.
As a resin including both a part having high affinity with PS and a part having high affinity with PMMA, for example, as a monomer, it is obtained by polymerizing at least a monomer having an aromatic ring and a monomer having a polar substituent. Resin.
As a monomer having an aromatic ring, one hydrogen atom is removed from an aromatic hydrocarbon ring such as a phenyl group, a biphenyl group, a fluorenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, or a phenanthryl group. And monomers having a heteroaryl group in which some of the carbon atoms constituting the ring of these groups are substituted with a heteroatom such as an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom.
In addition, examples of the monomer having a highly polar substituent include hydroxyalkyl in which a part of hydrogen atoms of a trimethoxysilyl group, a trichlorosilyl group, a carboxy group, a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, and an alkyl group are substituted with a fluorine atom. And monomers having a group or the like.
In addition, as a compound containing both a site having high affinity with PS and a site having high affinity with PMMA, a compound containing both an aryl group such as phenethyltrichlorosilane and a highly polar substituent, an alkylsilane compound, etc. Examples include compounds containing both an alkyl group and a highly polar substituent.

[工程(2)]
<レジストパターンの形成(グラフォエピタキシー)>
本発明においては、図1に示されるように、基板11上に下地剤を塗布し、該下地剤からなる層12を形成する工程(中性化処理)を行った後に、下地剤からなる層12(中性化膜)の表面にレジストパターン14を形成する。これにより、ブロックコポリマーを含む層13を形成後、レジストパターン14の形状・表面特性に応じた相分離構造の配列構造制御が可能となる。このようなレジストパターン14は、ガイドパターンとして機能する。
[Step (2)]
<Resist pattern formation (graphoepitaxy)>
In the present invention, as shown in FIG. 1, a base material is applied on a substrate 11 and a layer 12 made of the base material is formed (neutralization treatment), and then a layer made of the base material. A resist pattern 14 is formed on the surface of 12 (neutralized film). Thereby, after the layer 13 containing the block copolymer is formed, it is possible to control the arrangement structure of the phase separation structure according to the shape and surface characteristics of the resist pattern 14. Such a resist pattern 14 functions as a guide pattern.

具体的には、まず支持体上に後述の溶剤現像ネガ型レジスト組成物をスピンナーなどで塗布し、ベーク(ポストアプライベーク(PAB))処理を、たとえば80〜150℃の温度条件にて40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施してレジスト膜を形成する。
次に、該レジスト膜に対し、例えばArF露光装置、電子線描画装置、EUV露光装置等の露光装置を用いて、所定のパターンが形成されたマスク(マスクパターン)を介した露光、またはマスクパターンを介さない電子線の直接照射による描画等による選択的露光を行った後、ベーク(ポストエクスポージャーベーク(PEB))処理を、たとえば80〜150℃の温度条件にて40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施す。
次に、前記レジスト膜を有機溶剤を含有する現像液を用いて現像処理する。
現像処理後、リンス処理を行うことが好ましい。リンス処理は、有機溶剤を含有するリンス液を用いてリンス処理することが好ましい。
現像処理後またはリンス処理後、乾燥を行う。また、場合によっては、上記現像処理後にベーク処理(ポストベーク)を行ってもよい。このようにして、レジストパターンを得ることができる。
Specifically, first, a solvent development negative resist composition described later is applied onto a support with a spinner or the like, and baking (post-apply bake (PAB)) treatment is performed at a temperature of 80 to 150 ° C., for example, at 40 to 40 ° C. A resist film is formed by applying for 120 seconds, preferably 60 to 90 seconds.
Next, the resist film is exposed through a mask (mask pattern) on which a predetermined pattern is formed using an exposure apparatus such as an ArF exposure apparatus, an electron beam drawing apparatus, or an EUV exposure apparatus, or a mask pattern. After performing selective exposure by drawing or the like by direct irradiation with an electron beam without passing through, baking (post-exposure baking (PEB)) treatment is performed, for example, at a temperature of 80 to 150 ° C. for 40 to 120 seconds, preferably 60 Apply for ~ 90 seconds.
Next, the resist film is developed using a developer containing an organic solvent.
A rinse treatment is preferably performed after the development treatment. The rinsing process is preferably performed using a rinsing liquid containing an organic solvent.
Drying is performed after development or rinsing. In some cases, a baking process (post-bake) may be performed after the development process. In this way, a resist pattern can be obtained.

露光に用いる波長は、特に限定されず、ArFエキシマレーザー、KrFエキシマレーザー、Fエキシマレーザー、EUV(極紫外線)、VUV(真空紫外線)、EB(電子線)、X線、軟X線等の放射線を用いて行うことができる。 The wavelength used for the exposure is not particularly limited, and ArF excimer laser, KrF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (extreme ultraviolet), VUV (vacuum ultraviolet), EB (electron beam), X-ray, soft X-ray, etc. Can be done using radiation.

レジスト膜の露光方法は、空気や窒素等の不活性ガス中で行う通常の露光(ドライ露光)であってもよく、液浸露光(Liquid Immersion Lithography)であってもよい。
液浸露光は、予めレジスト膜と露光装置の最下位置のレンズ間を、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する溶媒(液浸媒体)で満たし、その状態で露光(浸漬露光)を行う露光方法である。
液浸媒体としては、空気の屈折率よりも大きく、かつ露光されるレジスト膜の有する屈折率よりも小さい屈折率を有する溶媒が好ましい。かかる溶媒の屈折率としては、前記範囲内であれば特に制限されない。
空気の屈折率よりも大きく、かつ前記レジスト膜の屈折率よりも小さい屈折率を有する溶媒としては、コスト、安全性、環境問題、汎用性等の観点から、水が好ましく用いられる。
The exposure method of the resist film may be normal exposure (dry exposure) performed in an inert gas such as air or nitrogen, or may be immersion exposure (Liquid Immersion Lithography).
In immersion exposure, the space between the resist film and the lens at the lowest position of the exposure apparatus is previously filled with a solvent (immersion medium) having a refractive index larger than that of air, and exposure (immersion exposure) is performed in that state. It is an exposure method.
As the immersion medium, a solvent having a refractive index larger than the refractive index of air and smaller than the refractive index of the resist film to be exposed is preferable. The refractive index of such a solvent is not particularly limited as long as it is within the above range.
As a solvent having a refractive index larger than that of air and smaller than that of the resist film, water is preferably used from the viewpoints of cost, safety, environmental problems, versatility and the like.

溶剤現像プロセスで現像液に用いる有機溶剤としては、基材成分(A)(露光前の基材成分(A))を溶解し得るものであればよく、公知の有機溶剤のなかから適宜選択できる。具体的には、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤又はニトリル系溶剤等の極性溶剤、炭化水素系溶剤等が挙げられ、なかでもエステル系溶剤、ケトン系溶剤又はニトリル系溶剤が好ましい。   The organic solvent used in the developer in the solvent development process is not particularly limited as long as it can dissolve the base material component (A) (base material component (A) before exposure), and can be appropriately selected from known organic solvents. . Specific examples include ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, ether solvents, nitrile solvents, and other polar solvents, hydrocarbon solvents, and the like. A solvent or a nitrile solvent is preferred.

ケトン系溶剤は、構造中にC−C(=O)−Cを含む有機溶剤である。エステル系溶剤は、構造中にC−C(=O)−O−Cを含む有機溶剤である。アルコール系溶剤は、構造中にアルコール性水酸基を含む有機溶剤であり、「アルコール性水酸基」は、脂肪族炭化水素基の炭素原子に結合した水酸基を意味する。アミド系溶剤は構造中にアミド基を含む有機溶剤である。エーテル系溶剤は構造中にC−O−Cを含む有機溶剤である。有機溶剤の中には、構造中に上記各溶剤を特徴づける官能基を複数種含む有機溶剤も存在するが、その場合は、当該有機溶剤が有する官能基を含むいずれの溶剤種にも該当するものとする。たとえば、ジエチレングリコールモノメチルエーテルは、上記分類中の、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤いずれにも該当するものとする。また、炭化水素系溶剤は、炭化水素からなり、置換基(水素原子および炭化水素基以外の基または原子)を有しない炭化水素溶剤である。   The ketone solvent is an organic solvent containing C—C (═O) —C in the structure. The ester solvent is an organic solvent containing C—C (═O) —O—C in the structure. The alcohol solvent is an organic solvent containing an alcoholic hydroxyl group in the structure, and “alcoholic hydroxyl group” means a hydroxyl group bonded to a carbon atom of an aliphatic hydrocarbon group. The amide solvent is an organic solvent containing an amide group in the structure. The ether solvent is an organic solvent containing C—O—C in the structure. Among organic solvents, there are organic solvents that contain multiple types of functional groups that characterize each of the above solvents in the structure, but in that case, any of the solvent types that contain the functional groups of the organic solvent is applicable. Shall. For example, diethylene glycol monomethyl ether corresponds to both alcohol solvents and ether solvents in the above classification. Further, the hydrocarbon solvent is a hydrocarbon solvent made of hydrocarbon and having no substituent (a group or atom other than a hydrogen atom and a hydrocarbon group).

各溶剤の具体例として、ケトン系溶剤としては、たとえば、1−オクタノン、2−オクタノン、1−ノナノン、2−ノナノン、アセトン、4−ヘプタノン、1−ヘキサノン、2−ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセトニルアセトン、イオノン、ジアセトニルアルコール、アセチルカービノール、アセトフェノン、メチルナフチルケトン、イソホロン、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、メチルアミルケトン(2−ヘプタノン)等が挙げられる。   Specific examples of each solvent include ketone solvents such as 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, acetone, 4-heptanone, 1-hexanone, 2-hexanone, diisobutylketone, cyclohexanone, Methylcyclohexanone, phenylacetone, methylethylketone, methylisobutylketone, acetylacetone, acetonylacetone, ionone, diacetylalcohol, acetylcarbinol, acetophenone, methylnaphthylketone, isophorone, propylene carbonate, γ-butyrolactone, methylamylketone (2- Heptanone) and the like.

エステル系溶剤としては、たとえば、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸アミル、酢酸イソアミル、メトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、2−メトキシブチルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、4−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、3−エチル−3−メトキシブチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、2−エトキシブチルアセテート、4−エトキシブチルアセテート、4−プロポキシブチルアセテート、2−メトキシペンチルアセテート、3−メトキシペンチルアセテート、4−メトキシペンチルアセテート、2−メチル−3−メトキシペンチルアセテート、3−メチル−3−メトキシペンチルアセテート、3−メチル−4−メトキシペンチルアセテート、4−メチル−4−メトキシペンチルアセテート、プロピレングリコールジアセテート、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル、炭酸エチル、炭酸プロピル、炭酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、ピルビン酸ブチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸イソプロピル、2−ヒドロキシプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、メチル−3−メトキシプロピオネート、エチル−3−メトキシプロピオネート、エチル−3−エトキシプロピオネート、プロピル−3−メトキシプロピオネート等が挙げられる。
エステル系溶剤としては、後述する一般式(1)で表される溶剤、又は後述する一般式(2)で表される溶剤を用いることが好ましく、一般式(1)で表される溶剤を用いることがより好ましく、酢酸アルキルを用いることがさらにより好ましく、酢酸ブチルを用いることが最も好ましい。
Examples of ester solvents include methyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, amyl acetate, isoamyl acetate, ethyl methoxyacetate, ethyl ethoxyacetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol mono Propyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, ethylene glycol monophenyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monopropyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monophenyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene Recall monoethyl ether acetate, 2-methoxybutyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, 4-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, 3-ethyl-3-methoxybutyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, Propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, 2-ethoxybutyl acetate, 4-ethoxybutyl acetate, 4-propoxybutyl acetate, 2-methoxypentyl acetate, 3-methoxypentyl acetate, 4-methoxypentyl acetate, 2-methyl-3-methoxypentyl acetate, 3-methyl-3-methoxypentyl acetate, 3-methyl-4-methoxy Nethyl acetate, 4-methyl-4-methoxypentyl acetate, propylene glycol diacetate, methyl formate, ethyl formate, butyl formate, propyl formate, ethyl lactate, butyl lactate, propyl lactate, ethyl carbonate, propyl carbonate, butyl carbonate, pyruvin Methyl acid, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, butyl pyruvate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, isopropyl propionate, methyl 2-hydroxypropionate, 2-hydroxypropionate Examples include ethyl acid, methyl-3-methoxypropionate, ethyl-3-methoxypropionate, ethyl-3-ethoxypropionate, and propyl-3-methoxypropionate.
As the ester solvent, a solvent represented by the general formula (1) described later or a solvent represented by the general formula (2) described later is preferably used, and a solvent represented by the general formula (1) is used. More preferably, alkyl acetate is more preferably used, and butyl acetate is most preferably used.

ニトリル系溶剤としては、例えば、アセトニトリル、プロピオ二トリル、バレロニトリル、ブチロ二トリル等が挙げられる。   Examples of the nitrile solvent include acetonitrile, propionitryl, valeronitrile, butyronitryl and the like.

有機系現像液には、必要に応じて公知の添加剤を配合できる。該添加剤としてはたとえば界面活性剤が挙げられる。界面活性剤としては、特に限定されないが、たとえばイオン性や非イオン性のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤等を用いることができる。   A known additive can be blended in the organic developer as required. Examples of the additive include a surfactant. The surfactant is not particularly limited. For example, ionic or nonionic fluorine-based and / or silicon-based surfactants can be used.

有機系現像液を用いた現像処理は、公知の現像方法によって実施でき、該方法としてはたとえば現像液中に支持体を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、支持体表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止する方法(パドル法)、支持体表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している支持体上に一定速度で現像液塗出ノズルをスキャンしながら現像液を塗出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)等が挙げられる。   Development processing using an organic developer can be carried out by a known development method, for example, a method in which a support is immersed in the developer for a certain period of time (dip method), or a surface tension of the developer on the surface of the support. A method that swells and rests for a certain period of time (paddle method), a method of spraying developer on the surface of the support (spray method), and a developer coating nozzle that scans at a constant speed on a support that rotates at a constant speed. For example, there is a method of continuously applying the developer (dynamic dispensing method).

上記現像処理の後、乾燥を行う前に、有機溶剤を含有するリンス液を用いてリンス処理することができる。リンスを行うことにより、良好なパターン形成ができる。
リンス液に用いる有機溶剤としては、たとえば前記有機系現像液に用いる有機溶剤として挙げた有機溶剤のうち、レジストパターンを溶解しにくいものを適宜選択して使用できる。通常、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤およびエーテル系溶剤から選択される少なくとも1種類の溶剤を使用する。これらのなかでも、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤及びアミド系溶剤から選択される少なくとも1種類が好ましく、アルコール系溶剤およびエステル系溶剤から選択される少なくとも1種類がより好ましく、アルコール系溶剤が特に好ましい。
リンス液に用いるアルコール系溶剤は、炭素数6〜8の1価アルコールが好ましく、該1価アルコールは直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよい。具体的には、1−ヘキサノール、1−ヘプタノール、1−オクタノール、2−ヘキサノール、2−ヘプタノール、2−オクタノール、3−ヘキサノール、3−ヘプタノール、3−オクタノール、4−オクタノール、ベンジルアルコール等が挙げられる。これらのなかでも、1−ヘキサノール、2−ヘプタノール、2−ヘキサノールが好ましく、1−ヘキサノールまたは2−ヘキサノールがより好ましい。
これらの有機溶剤は、いずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。また、上記以外の有機溶剤や水と混合して用いてもよい。ただし現像特性を考慮すると、リンス液中の水の配合量は、リンス液の全量に対し、30質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、5質量%以下さらに好ましく、3質量%以下が特に好ましい。
有機系現像液には、必要に応じて公知の添加剤を配合できる。該添加剤としてはたとえば界面活性剤が挙げられる。界面活性剤としては、前記と同様のものが挙げられ、非イオン性の界面活性剤が好ましく、フッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤がより好ましい。
界面活性剤を配合する場合、その配合量は、リンス液の全量に対して、通常0.001〜5質量%であり、0.005〜2質量%が好ましく、0.01〜0.5質量%がより好ましい。
リンス液を用いたリンス処理(洗浄処理)は、公知のリンス方法におり実施でき、該方法としてはたとえば一定速度で回転している支持体上にリンス液を塗出しつづける方法(回転塗布法)、リンス液中に支持体を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、支持体表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)等が挙げられる。
After the developing treatment, before the drying, a rinsing treatment can be performed using a rinsing liquid containing an organic solvent. By rinsing, a good pattern can be formed.
As the organic solvent used in the rinsing liquid, for example, organic solvents that are difficult to dissolve the resist pattern among the organic solvents mentioned as the organic solvent used in the organic developer can be used. Usually, at least one solvent selected from hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents and ether solvents is used. Among these, at least one selected from hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents and amide solvents is preferable, and at least one selected from alcohol solvents and ester solvents is preferable. More preferred are alcohol solvents.
The alcohol solvent used for the rinse liquid is preferably a monohydric alcohol having 6 to 8 carbon atoms, and the monohydric alcohol may be linear, branched or cyclic. Specific examples include 1-hexanol, 1-heptanol, 1-octanol, 2-hexanol, 2-heptanol, 2-octanol, 3-hexanol, 3-heptanol, 3-octanol, 4-octanol, and benzyl alcohol. It is done. Among these, 1-hexanol, 2-heptanol, and 2-hexanol are preferable, and 1-hexanol or 2-hexanol is more preferable.
Any one of these organic solvents may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used. Moreover, you may mix and use the organic solvent and water other than the above. However, in consideration of development characteristics, the blending amount of water in the rinsing liquid is preferably 30% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, further preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less based on the total amount of the rinsing liquid. Is particularly preferred.
A known additive can be blended in the organic developer as required. Examples of the additive include a surfactant. Examples of the surfactant include those described above, and nonionic surfactants are preferable, and fluorine-based surfactants or silicon-based surfactants are more preferable.
When the surfactant is blended, the blending amount is usually 0.001 to 5% by mass, preferably 0.005 to 2% by mass, and 0.01 to 0.5% by mass with respect to the total amount of the rinse liquid. % Is more preferable.
The rinsing treatment (washing treatment) using the rinsing liquid can be carried out by a known rinsing method. For example, the rinsing liquid is continuously applied onto a support rotating at a constant speed (rotary coating method). A method of immersing the support in a rinsing solution for a certain time (dip method), a method of spraying a rinsing solution on the surface of the support (spray method), and the like.

本発明において、溶剤現像ネガ型レジスト組成物を用いてレジストパターンを形成した後、少なくともレジスト残留部を露光し、さらにPEBを行うことが好ましい。ここで、「レジスト残留部」とは、現像及びレジストパターン形成後に、基板上に残留したレジスト膜、例えばラインアンドスペースパターンにおけるライン部をいう。レジスト残留部を露光することにより、レジスト残留部のネガ型レジスト組成物が完全に脱保護し、後述する、ブロックコポリマーを溶解させる有機溶剤への溶解性がより低下する。これによりレジストパターンにブロックコポリマーを塗布する際に問題となる、有機溶剤によるレジスト残留部のダメージを抑制することができる。
露光は前記同様であるが、少なくともレジスト残留部に対して行えばよく、マスクを用いてレジスト残留部のみに行ってもよく、全面露光してもよい。
In this invention, after forming a resist pattern using a solvent-development negative resist composition, it is preferable to expose at least the resist residual part and to perform PEB. Here, the “resist remaining portion” refers to a resist film remaining on the substrate after development and resist pattern formation, for example, a line portion in a line and space pattern. By exposing the resist residue, the negative resist composition of the resist residue is completely deprotected, and the solubility in an organic solvent for dissolving the block copolymer, which will be described later, is further reduced. As a result, damage to the resist residue due to the organic solvent, which becomes a problem when the block copolymer is applied to the resist pattern, can be suppressed.
The exposure is the same as described above, but it is sufficient that it is performed at least on the remaining resist portion, may be performed only on the remaining resist portion using a mask, or the entire surface may be exposed.

レジストパターンの基板表面(若しくは中性化膜表面)からの高さは、基板表面に形成されるブロックコポリマーを含む層13の厚み以上であることが好ましい。レジストパターンの基板表面(若しくは中性化膜表面)からの高さは、レジストパターンを形成する溶剤現像ネガ型レジスト組成物を塗布して形成されるレジスト膜の膜厚によって適宜調整することが好ましい。   The height of the resist pattern from the substrate surface (or neutralized film surface) is preferably equal to or greater than the thickness of the layer 13 containing a block copolymer formed on the substrate surface. The height of the resist pattern from the substrate surface (or the neutralized film surface) is preferably adjusted as appropriate according to the thickness of the resist film formed by applying a solvent-developable negative resist composition for forming the resist pattern. .

レジストパターンを形成する溶剤現像ネガ型レジスト組成物は、一般的にレジストパターンの形成に用いられる溶剤現像ネガ型レジスト組成物やその改変物の中から、ブロックコポリマーを構成するいずれかのポリマーと親和性を有するものを適宜選択して用いることができる。当該レジスト組成物としては、露光により酸を発生し、酸の作用により現像液に対する溶解性が減少する溶剤現像ネガ型レジスト組成物が挙げられる。溶剤現像ネガ型レジスト組成物についての詳細は後述する。   The solvent-developed negative resist composition for forming a resist pattern is compatible with any of the polymers constituting the block copolymer from among the solvent-developed negative resist compositions used for the formation of resist patterns and modifications thereof. Can be selected and used as appropriate. Examples of the resist composition include a solvent-developed negative resist composition that generates an acid upon exposure and has a reduced solubility in a developer due to the action of the acid. Details of the solvent developing negative resist composition will be described later.

また、レジストパターンが形成された基板表面上にブロックコポリマーを含む層が形成された後、相分離を起こすために、熱処理がなされる。本発明においてブロックコポリマーを含む層13は、後述する化合物を含有することにより、比較的低温で相分離処理を行うことができるため、架橋剤を有しない溶剤現像ネガ型レジスト組成物をレジストパターンに用いることができる。   In addition, after a layer containing a block copolymer is formed on the substrate surface on which the resist pattern is formed, heat treatment is performed to cause phase separation. In the present invention, the layer 13 containing a block copolymer can be subjected to a phase separation treatment at a relatively low temperature by containing a compound described later, so that a solvent-developed negative resist composition having no crosslinking agent is used as a resist pattern. Can be used.

[工程(3)]
まず、基板表面にブロックコポリマーを含む層13を形成する。具体的には、適用な有機溶剤に溶解させたブロックコポリマーを、スピンナー等を用いて下地剤からなる層12及び層14が形成された基板11表面に塗布する。
ブロックコポリマーを溶解させる有機溶剤については、後述する。
[Process (3)]
First, the layer 13 containing a block copolymer is formed on the substrate surface. Specifically, a block copolymer dissolved in an applicable organic solvent is applied to the surface of the substrate 11 on which the layer 12 and the layer 14 made of a base agent are formed using a spinner or the like.
The organic solvent for dissolving the block copolymer will be described later.

基板表面に形成されるブロックコポリマーを含む層13の厚みは、ブロックコポリマーの分子量(ポリマー周期)に依存し、一般にポリマー周期の0.5〜4.0倍の範囲で塗布する。
本発明においてブロックコポリマーを含む層13の厚さは、相分離が起こるために十分な厚みであればよく、該厚さの下限値としては、特に限定されないが、ナノ構造体の強度、ナノ構造体が形成された基板の均一性等を考慮すると、3nm以上であることが好ましく、5nm以上であることがさらに好ましい。
The thickness of the layer 13 containing the block copolymer formed on the substrate surface depends on the molecular weight (polymer period) of the block copolymer, and is generally applied in the range of 0.5 to 4.0 times the polymer period.
In the present invention, the thickness of the layer 13 containing the block copolymer may be sufficient to cause phase separation, and the lower limit of the thickness is not particularly limited, but the strength of the nanostructure, the nanostructure Considering the uniformity of the substrate on which the body is formed, it is preferably 3 nm or more, more preferably 5 nm or more.

ブロックコポリマーを含む層13の相分離は、ブロックコポリマーを含む層13が形成された後に熱処理し、後工程におけるブロックコポリマーの選択除去によって基板表面の少なくとも一部が露出するような相分離構造を形成させる。熱処理の温度は、用いるブロックコポリマーを含む層13のガラス転移温度以上であり、かつ熱分解温度未満で行うことが好ましい。例えば、ブロックコポリマーが、PS−PMMA(Mw:18k−18k)の場合には、160〜270℃で30〜3600秒間熱処理を行うことが好ましい。本発明において、ブロックコポリマーを含む層は、後述の化合物を含有するためガラス転移温度が低く、本熱処理を比較的低温で行うことができる。
また、熱処理は、窒素等の反応性の低いガス中で行われることが好ましい。
The phase separation of the layer 13 containing the block copolymer is performed after the formation of the layer 13 containing the block copolymer, thereby forming a phase separation structure in which at least a part of the substrate surface is exposed by selective removal of the block copolymer in a subsequent process. Let The temperature of the heat treatment is preferably higher than the glass transition temperature of the layer 13 containing the block copolymer to be used and lower than the thermal decomposition temperature. For example, when the block copolymer is PS-PMMA (Mw: 18k-18k), heat treatment is preferably performed at 160 to 270 ° C. for 30 to 3600 seconds. In the present invention, the layer containing the block copolymer contains a compound described later, so that the glass transition temperature is low, and the heat treatment can be performed at a relatively low temperature.
The heat treatment is preferably performed in a gas having low reactivity such as nitrogen.

[工程(4)]
工程(4)では、前記ブロックコポリマーを含む層13のうち、前記ブロックコポリマーを構成する複数種類のブロックのうちの少なくとも一種類のブロックからなる相13aを選択的に除去することにより、パターンを形成する。
具体的には、相分離構造を形成させた後の基板上のブロックコポリマーを含む層13のうち、Pブロックからなる相中のブロックの少なくとも一部を選択的に除去(低分子量化)する。予めPブロックの一部を選択的に除去することにより、現像液に対する溶解性を高められる結果、Pブロックからなる相13aがPブロックからなる相13bよりも選択的に除去しやすくなる。
[Step (4)]
In the step (4), a pattern is formed by selectively removing the phase 13a composed of at least one block of a plurality of types of blocks constituting the block copolymer from the layer 13 including the block copolymer. To do.
Specifically, the phase of the layers 13 containing the block copolymer on a substrate after the separation structure was formed, to selectively remove at least some of the blocks of the phase in consisting of block P B (low molecular weight) . By pre selectively removing portions of the block P B, results enhanced dissolution in a developer, tends to selectively remove than the phase 13b to phase 13a consisting of block P B is formed of a block P A .

このような選択的除去処理は、Pブロックに対しては影響せず、Pブロックを分解除去し得る処理であれば、特に限定されるものではなく、樹脂膜の除去に用いられる手法の中から、PブロックとPブロックの種類に応じて、適宜選択して行うことができる。また、基板表面に予め中性化膜が形成されている場合には、当該中性化膜もPブロックからなる相と同様に除去される。このような除去処理としては、例えば、酸素プラズマ処理、オゾン処理、UV照射処理、熱分解処理、及び化学分解処理等が挙げられる。 Such selective removal process does not affect relative block P A, if a process capable of decomposing and removing the block P B, is not particularly limited, the technique used for the removal of the resin film from within, according to the type of block P a and P B block can be performed appropriately selected. Also, when the pre-neutralization film is formed on the substrate surface, the neutralization film is also removed as well as phase consisting block P B. Examples of such removal treatment include oxygen plasma treatment, ozone treatment, UV irradiation treatment, thermal decomposition treatment, and chemical decomposition treatment.

上記の様にしてブロックコポリマーを含む層13の相分離によりパターン13bを形成させた基板は、そのまま使用することもできるが、さらに熱処理を行うことにより、基板上の高分子ナノ構造体の形状を変更することもできる。熱処理の温度は、用いるブロックコポリマーのガラス転移温度以上であり、かつ熱分解温度未満で行うことが好ましい。また、熱処理は、窒素等の反応性の低いガス中で行われることが好ましい。   Although the substrate on which the pattern 13b is formed by phase separation of the layer 13 containing the block copolymer as described above can be used as it is, the shape of the polymer nanostructure on the substrate can be changed by further heat treatment. It can also be changed. The temperature of the heat treatment is preferably higher than the glass transition temperature of the block copolymer used and lower than the thermal decomposition temperature. The heat treatment is preferably performed in a gas having low reactivity such as nitrogen.

<ブロックコポリマー>
ブロックコポリマーは、複数種類のブロックが結合した高分子である。ブロックコポリマーを構成するブロックの種類は、2種類であってもよく、3種類以上であってもよい。本発明においては、ブロックコポリマーを構成する複数種類のブロックは、相分離が起こる組み合わせであれば特に限定されるものではないが、互いに非相溶であるブロック同士の組み合わせであることが好ましい。また、ブロックコポリマーを構成する複数種類のブロック中の少なくとも1種類のブロックからなる相が、他の種類のブロックからなる相よりも、容易に選択的に除去可能な組み合わせであることが好ましい。
<Block copolymer>
A block copolymer is a polymer in which a plurality of types of blocks are bonded. There may be two types of blocks constituting the block copolymer, or three or more types. In the present invention, the plural types of blocks constituting the block copolymer are not particularly limited as long as they are combinations in which phase separation occurs, but are preferably combinations of blocks that are incompatible with each other. Moreover, it is preferable that the phase which consists of at least 1 type block in the multiple types of block which comprises a block copolymer is a combination which can be selectively removed easily rather than the phase which consists of other types of block.

ブロックコポリマーとしては、例えば、スチレン又はその誘導体から誘導される構成単位を含むブロックと、(メタ)アクリル酸エステルから誘導される構成単位を含むブロックとを結合させたブロックコポリマー;スチレン又はその誘導体から誘導される構成単位を含むブロックと、シロキサン又はその誘導体から誘導される構成単位を含むブロックとを結合させたブロックコポリマー;及びアルキレンオキシドから誘導される構成単位を含むブロックと(メタ)アクリル酸エステルから誘導される構成単位を含むブロックとを結合させたブロックコポリマー等が挙げられる。   As the block copolymer, for example, a block copolymer in which a block containing a structural unit derived from styrene or a derivative thereof and a block containing a structural unit derived from a (meth) acrylate ester are combined; from styrene or a derivative thereof A block copolymer comprising a block containing a structural unit derived from a block containing a structural unit derived from siloxane or a derivative thereof; and a block containing a structural unit derived from an alkylene oxide and a (meth) acrylate And a block copolymer in which a block containing a structural unit derived from is bonded.

(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸の炭素原子に、アルキル基やヒドロキシアルキル基等の置換基が結合しているものが挙げられる。置換基として用いられるアルキル基としては、炭素原子数1〜10の直鎖状、分岐鎖状、又は環状のアルキル基が挙げられる。(メタ)アクリル酸エステルとしては、具体的には、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸アントラセン、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシルメタン、(メタ)アクリル酸プロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。   Examples of the (meth) acrylic acid ester include those in which a substituent such as an alkyl group or a hydroxyalkyl group is bonded to the carbon atom of (meth) acrylic acid. Examples of the alkyl group used as a substituent include a linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Specific examples of the (meth) acrylic acid ester include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, ( Nonyl methacrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, anthracene (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid 3, Examples include 4-epoxycyclohexylmethane and (meth) acrylic acid propyltrimethoxysilane.

スチレン誘導体としては、例えば、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、4−t−ブチルスチレン、4−n−オクチルスチレン、2,4,6−トリメチルスチレン、4−メトキシスチレン、4−t−ブトキシスチレン、4−ヒドロキシスチレン、4−ニトロスチレン、3−ニトロスチレン、4−クロロスチレン、4−フルオロスチレン、4−アセトキシビニルスチレン、ビニルシクロへキサン、4−ビニルベンジルクロリド、1−ビニルナフタレン、4−ビニルビフェニル、1−ビニル−2−ピロリドン、9−ビニルアントラセン、ビニルピリジン等が挙げられる。   Examples of the styrene derivative include 2-methylstyrene, 3-methylstyrene, 4-methylstyrene, 4-t-butylstyrene, 4-n-octylstyrene, 2,4,6-trimethylstyrene, 4-methoxystyrene, 4-t-butoxystyrene, 4-hydroxystyrene, 4-nitrostyrene, 3-nitrostyrene, 4-chlorostyrene, 4-fluorostyrene, 4-acetoxyvinylstyrene, vinylcyclohexane, 4-vinylbenzyl chloride, 1- Examples thereof include vinyl naphthalene, 4-vinyl biphenyl, 1-vinyl-2-pyrrolidone, 9-vinyl anthracene, vinyl pyridine and the like.

シロキサンの誘導体としては、例えば、ジメチルシロキサン、ジエチルシロキサン、ジフェニルシロキサン、メチルフェニルシロキサン等が挙げられる。
アルキレンオキシドとしては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、イソプロピレンオキシド、ブチレンオキシド等が挙げられる。
Examples of the siloxane derivative include dimethylsiloxane, diethylsiloxane, diphenylsiloxane, methylphenylsiloxane, and the like.
Examples of the alkylene oxide include ethylene oxide, propylene oxide, isopropylene oxide, and butylene oxide.

本発明においては、スチレン又はその誘導体から誘導される構成単位を含むブロックと(メタ)アクリル酸エステルから誘導される構成単位を含むブロックとを結合させたブロックコポリマーを用いることが好ましい。具体的には、ポリスチレン−ポリメチルメタクリレート(PS−PMMA)ブロックコポリマー、ポリスチレン−ポリエチルメタクリレートブロックコポリマー、ポリスチレン−(ポリ−t−ブチルメタクリレート)ブロックコポリマー、ポリスチレン−ポリメタクリル酸ブロックコポリマー、ポリスチレン−ポリメチルアクリレートブロックコポリマー、ポリスチレン−ポリエチルアクリレートブロックコポリマー、ポリスチレン−(ポリ−t−ブチルアクリレート)ブロックコポリマー、ポリスチレン−ポリアクリル酸ブロックコポリマー等が挙げられる。本発明においては、特に、PS−PMMAブロックコポリマーを用いることが好ましい。   In the present invention, it is preferable to use a block copolymer in which a block containing a structural unit derived from styrene or a derivative thereof and a block containing a structural unit derived from a (meth) acrylic ester are combined. Specifically, polystyrene-polymethyl methacrylate (PS-PMMA) block copolymer, polystyrene-polyethyl methacrylate block copolymer, polystyrene- (poly-t-butyl methacrylate) block copolymer, polystyrene-polymethacrylic acid block copolymer, polystyrene-poly. Examples thereof include a methyl acrylate block copolymer, a polystyrene-polyethyl acrylate block copolymer, a polystyrene- (poly-t-butyl acrylate) block copolymer, and a polystyrene-polyacrylic acid block copolymer. In the present invention, it is particularly preferable to use a PS-PMMA block copolymer.

ブロックコポリマーを構成する各ブロックの質量平均分子量(Mw)(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算基準)は、相分離を起こすことが可能な大きさであれば特に限定されるものではないが、5000〜500000が好ましく、10000〜400000がより好ましく、20000〜300000がさらに好ましい。
またブロックコポリマーの分散度(Mw/Mn)は1.0〜3.0が好ましく、1.0〜1.5がより好ましく、1.0〜1.2がさらに好ましい。なお、Mnは数平均分子量を示す。
The mass average molecular weight (Mw) (polystyrene conversion standard by gel permeation chromatography) of each block constituting the block copolymer is not particularly limited as long as it is a size capable of causing phase separation. To 500,000 are preferable, 10,000 to 400,000 are more preferable, and 20,000 to 300,000 are more preferable.
Further, the dispersity (Mw / Mn) of the block copolymer is preferably 1.0 to 3.0, more preferably 1.0 to 1.5, and still more preferably 1.0 to 1.2. In addition, Mn shows a number average molecular weight.

なお、以下において、ブロックコポリマーを構成するブロックのうち、後の工程で選択的に除去されないブロックをPブロック、選択的に除去されるブロックをPブロックという。例えば、PS−PMMAブロックコポリマーを含む層を相分離した後、当該層に対して酸素プラズマ処理や水素プラズマ処理等を行うことにより、PMMAからなる相が選択的に除去される。この場合、PSがPブロックであり、PMMAがPブロックである。 In the following, among the blocks constituting the block copolymer, after the block P A blocks not be selectively removed in step, the blocks are selectively removed as P B block. For example, after phase-separating a layer containing PS-PMMA block copolymer, a phase composed of PMMA is selectively removed by performing oxygen plasma treatment, hydrogen plasma treatment, or the like on the layer. In this case, PS is a block P A, PMMA is P B block.

本発明において、選択的に除去される相(すなわち、Pブロックからなる相13a)の形状や大きさは、ブロックコポリマーを構成する各ブロックの成分比や、ブロックコポリマーの分子量により規定される。例えば、ブロックコポリマー中に占めるPブロックの体積当たりの成分比を比較的小さくすることにより、Pブロックからなる相13b中にPブロックからなる相13aがシリンダー状に存在するシリンダー構造を形成させることができる。一方で、ブロックコポリマー中に占めるPブロックとPブロックの体積当たりの成分比を同程度にすることにより、Pブロックからなる相13bとPブロックからなる相13aとが交互に積層されたラメラ構造を形成させることができる。また、ブロックコポリマーの分子量を大きくすることにより、各相の大きさを大きくすることができる。 In the present invention, phase is selectively removed (i.e., P B of blocks phase 13a) the shape and size of the component ratio or the blocks constituting the block copolymer is defined by the molecular weight of the block copolymer. For example, by a relatively small component ratio per volume of the block P B occupied in the block copolymer, forming a cylindrical structure phase 13a consisting of block P B into phase 13b consisting of P A block is present in the cylindrical Can be made. On the other hand, by the component ratio per volume of the block P B and P A block occupied in the block copolymer to the same extent, and the phase 13a of phase 13b and P B block consisting of block P A stacked alternately A lamellar structure can be formed. In addition, the size of each phase can be increased by increasing the molecular weight of the block copolymer.

前記ブロックコポリマーを含む層は、20℃における蒸気圧が0.05hPa以下であり、且つ凝固点が25℃以下である(B”)成分を含有することが好ましい。ここで「20℃における蒸気圧」とは、20℃において液相または固相と平衡にある蒸気相の圧力をいう。
(B”)成分として特定の蒸気圧を有する化合物を用いることにより、本発明のパターン形成方法において、ブロックコポリマーからなる層のガラス転移温度(Tg)を低下させることが可能となり、比較的低温でアニール処理を行った場合にも、良好なパターンを形成することができる。(B”)成分の20℃における蒸気圧は、0.05hPa以下であれば特に限定されるものではないが、0hPaよりも大きく、0.04hPaよりも小さいことが好ましく、0hPaよりも大きく、0.03hPaよりも小さいことがより好ましく、0hPaよりも大きく、0.01hPaよりも小さいことがさらに好ましい。
The layer containing the block copolymer preferably contains a component (B ″) having a vapor pressure at 20 ° C. of 0.05 hPa or less and a freezing point of 25 ° C. or less. Here, “vapor pressure at 20 ° C.” The term “pressure” refers to the pressure of the vapor phase that is in equilibrium with the liquid phase or the solid phase at 20 ° C.
By using a compound having a specific vapor pressure as the component (B ″), it is possible to reduce the glass transition temperature (Tg) of the layer composed of the block copolymer in the pattern forming method of the present invention, and at a relatively low temperature. Even when annealing is performed, a good pattern can be formed. The vapor pressure at 20 ° C. of the component (B ″) is not particularly limited as long as it is 0.05 hPa or less, but from 0 hPa Is greater than 0.04 hPa, preferably greater than 0 hPa, more preferably less than 0.03 hPa, more preferably greater than 0 hPa and less than 0.01 hPa.

また、(B”)成分の凝固点が25℃以下であることにより、(B”)成分が少なくとも25℃程度の常温において液体の化合物となるため、当該組成物を用いて、塗布等により支持体上にブロックコポリマーを含む層を形成する際に、良好な性状を有するブロックコポリマーを含む層を形成することができる。(B”)成分の凝固点は25℃以下であれば特に限定されるものではないが、20℃以下が好ましく、10℃以下がより好ましく、0℃以下がさらに好ましい。ここで「凝固点」とは、標準大気圧1013.25hPaにおいて液相状態の物質が固相と平衡状態を保つときの温度をいう。   In addition, since the freezing point of the component (B ″) is 25 ° C. or less, the component (B ″) becomes a liquid compound at room temperature of at least about 25 ° C. When a layer containing a block copolymer is formed thereon, a layer containing a block copolymer having good properties can be formed. The freezing point of the component (B ″) is not particularly limited as long as it is 25 ° C. or lower, but is preferably 20 ° C. or lower, more preferably 10 ° C. or lower, and even more preferably 0 ° C. or lower. The temperature at which a liquid phase substance maintains an equilibrium state with a solid phase at a standard atmospheric pressure of 1013.25 hPa.

また、(B”)成分としては、静的表面張力が30mN/m以上であることが好ましく、30〜65mN/mであることがより好ましく、30〜50mN/mであることがさらに好ましい。静的表面張力が30mN/m以上であることにより、該(B”)成分を含有するブロックコポリマーを含む層が緻密なものとなる。特に、レジストパターンを有する支持体上にブロックコポリマーを含む層を形成する場合であれば、静的表面張力が小さいことにより、該レジストパターンの微細な空隙にブロックコポリマーを含む層が入り込みやすくなり、レジストパターンに忠実な微細パターンが得られることから好ましい。なお、ここで「静的表面張力」とは、20℃において滴下法により測定された静的表面張力をいう。   Further, as the component (B ″), the static surface tension is preferably 30 mN / m or more, more preferably 30 to 65 mN / m, and further preferably 30 to 50 mN / m. When the target surface tension is 30 mN / m or more, the layer containing the block copolymer containing the component (B ″) becomes dense. In particular, in the case of forming a layer containing a block copolymer on a support having a resist pattern, the static surface tension is small, so that the layer containing the block copolymer easily enters a fine void in the resist pattern. This is preferable because a fine pattern faithful to the resist pattern can be obtained. Here, “static surface tension” refers to a static surface tension measured by a dropping method at 20 ° C.

上記のような(B”)成分として具体的には、ベンジルグリコール、グリセリン、フェニルジグリコール、ベンジルジグリコール等のアルコール類、トリアセチン等のエステル類が好ましく、フェニルジグリコールが特に好ましい。   Specific examples of the component (B ″) as described above include alcohols such as benzyl glycol, glycerin, phenyl diglycol, and benzyl diglycol, and esters such as triacetin, and phenyl diglycol is particularly preferable.

(B”)成分の質量平均分子量(Mw)(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算基準)は特に限定されるものではないが、600以下であることが好ましく、50〜600がより好ましく、100〜600がさらに好ましい。分子量を上記範囲内とすることにより、低温においても良好な熱流動性を得ることができる。   The mass average molecular weight (Mw) of the component (B ″) (polystyrene conversion standard by gel permeation chromatography) is not particularly limited, but is preferably 600 or less, more preferably 50 to 600, and more preferably 100 to 600. It is more preferably 600. By setting the molecular weight within the above range, good heat fluidity can be obtained even at a low temperature.

(B”)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。(B”)成分の複数種を組み合わせて用いる場合、アルコール類と、エステル類との組合せが好ましい。
本発明のパターン形成方法における(B”)成分の含有量は特に限定されるものではないが、(B”)成分と後述する(C”)成分との合計に対する、(B”)成分の割合が0.1〜40質量%であることが好ましく、0.3〜35質量%がより好ましく、0.6〜30質量%がさらに好ましい。
また、ブロックコポリマーを含む層の中の(B”)成分と(C”)成分との合計の使用量は特に限定されるものではなく、ブロックコポリマーを含む層を支持体等に塗布可能な濃度で、所望の塗布後膜厚等に応じて適宜決定することができるが、(A)成分を含む固形分濃度が0.1〜30質量%であることが好ましく、0.3〜25質量%がより好ましく、0.6〜20質量%がさらに好ましい。
As the component (B ″), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination. When a plurality of types of the component (B ″) are used in combination, alcohols and esters A combination is preferred.
The content of the component (B ″) in the pattern forming method of the present invention is not particularly limited, but the ratio of the component (B ″) to the total of the component (B ″) and the component (C ″) described later. Is preferably 0.1 to 40% by mass, more preferably 0.3 to 35% by mass, and even more preferably 0.6 to 30% by mass.
The total amount of the (B ″) component and the (C ″) component in the layer containing the block copolymer is not particularly limited, and the concentration at which the layer containing the block copolymer can be applied to a support or the like. However, the solid content concentration including the component (A) is preferably 0.1 to 30% by mass, and preferably 0.3 to 25% by mass. Is more preferable, and 0.6 to 20% by mass is further preferable.

前記ブロックコポリマーを含む層が含んでいてもよい(C”)成分としては、上記(B”)成分に該当しない有機溶剤であれば特に限定されるものではなく、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、高分子化合物を溶解する溶剤として公知のものの中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いることができる。
(C”)成分としては、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、化学増幅型レジストの溶剤として公知のものの中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いることができる。
例えば、γ−ブチロラクトン等のラクトン類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチル−n−ペンチルケトン、メチルイソペンチルケトン、2−ヘプタノンなどのケトン類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールなどの多価アルコール類;エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、またはジプロピレングリコールモノアセテート等のエステル結合を有する化合物、前記多価アルコール類または前記エステル結合を有する化合物のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテルまたはモノフェニルエーテル等のエーテル結合を有する化合物等の多価アルコール類の誘導体[これらの中では、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)が好ましい];ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、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などのエステル類;アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、ペンチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、シメン、メシチレン等の芳香族系有機溶剤などを挙げることができる。
また、(C)成分としては、前記(B)成分のSP値とのSP値の差(ΔSP値)が、0〜5の範囲となる有機溶剤を選択することが好ましく、ΔSP値が0〜2.5であることがより好ましい。ここで「SP値」とは、溶解パラメーターであって、(B)成分と(C)成分とのSP値の差(ΔSP値)が小さいほど、相溶性が良好となり、良好なパターンが得られる。
(C”)成分は単独で用いてもよく、2種以上の混合溶剤として用いてもよい。
なかでも、2−ヘプタノン、PGMEA、EL及びγ−ブチロラクトンからなる群から選ばれる1種以上が好ましい。
The (C ″) component that may be included in the layer containing the block copolymer is not particularly limited as long as it is an organic solvent that does not correspond to the component (B ″), and dissolves each component to be used. Any one can be used as long as it can be made into a uniform solution, and any one or more of conventionally known solvents for dissolving a polymer compound can be appropriately selected and used.
As the component (C ″), any component can be used as long as it can dissolve each component to be used to form a uniform solution. Any one of conventionally known solvents for chemically amplified resists can be used. Or it can select and use 2 or more types suitably.
For example, lactones such as γ-butyrolactone; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl-n-pentyl ketone, methyl isopentyl ketone, and 2-heptanone; Monohydric alcohols; compounds having an ester bond, such as ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoacetate, dipropylene glycol monoacetate, monomethyl ether, monoethyl of the polyhydric alcohols or compound having the ester bond Ether alkyl such as ether, monopropyl ether, monobutyl ether or monophenyl ether Derivatives of polyhydric alcohols such as compounds having a propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) or propylene glycol monomethyl ether (PGME) among these]; cyclic ethers such as dioxane, methyl lactate, Esters such as ethyl lactate (EL), methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate; anisole, ethyl benzyl ether, cresyl methyl ether, diphenyl ether, List aromatic organic solvents such as phenetol, butylphenyl ether, ethylbenzene, diethylbenzene, pentylbenzene, isopropylbenzene, toluene, xylene, cymene, mesitylene, etc. Can do.
In addition, as the component (C), it is preferable to select an organic solvent in which the difference in SP value (ΔSP value) from the SP value of the component (B) is in the range of 0 to 5, and the ΔSP value is 0 to 0. More preferably, it is 2.5. Here, the “SP value” is a solubility parameter, and the smaller the difference (ΔSP value) in SP value between the component (B) and the component (C), the better the compatibility and the better the pattern. .
The component (C ″) may be used alone or as a mixed solvent of two or more.
Especially, 1 or more types chosen from the group which consists of 2-heptanone, PGMEA, EL, and (gamma) -butyrolactone are preferable.

ブロックコポリマーを含む層には、上記ブロックコポリマー以外に、さらに、所望により、混和性のある添加剤、例えば下地剤からなる層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、染料、増感剤、塩基増殖剤、塩基性化合物等を適宜、添加含有させることができる。   In addition to the block copolymer, the layer containing the block copolymer may further contain an additive having a miscibility, for example, an additional resin for improving the performance of the layer composed of a base agent, for improving the coating property. A surfactant, a dissolution inhibitor, a plasticizer, a stabilizer, a colorant, an antihalation agent, a dye, a sensitizer, a base proliferating agent, a basic compound, and the like can be appropriately added and contained.

溶剤現像ネガ型レジスト組成物
<(A)成分>
本発明のパターン形成方法で用いる溶剤現像ネガ型レジスト組成物は、酸の作用により有機溶剤に対する溶解性が減少する基材成分(以下、(A)成分という。)、及び露光により酸を発生する酸発生剤成分(以下、(B)成分という。)を含有し、(A)成分が3〜7員環のエーテル含有環式基を有しないことを特徴とする。(A)成分が3〜7員環のエーテル含有環式基を有しないことにより、レジストパターンに耐熱性を付与させるための加熱工程が不要となり、相分離させるための熱処理を低温で行うことができるブロックコポリマーを用いたパターン形成に利用できる。
ここで、「エーテル含有環式基」とは、環状の炭化水素の炭素が酸素で置換された構造(環状エーテル)を含有する環式基を意味する。
Solvent development negative resist composition <component (A)>
The solvent-developed negative resist composition used in the pattern forming method of the present invention generates a base component (hereinafter referred to as component (A)) whose solubility in an organic solvent is reduced by the action of an acid and an acid upon exposure. It contains an acid generator component (hereinafter referred to as component (B)), and component (A) does not have a 3- to 7-membered ether-containing cyclic group. Since the component (A) does not have a 3- to 7-membered ether-containing cyclic group, a heating step for imparting heat resistance to the resist pattern becomes unnecessary, and heat treatment for phase separation can be performed at a low temperature. It can be used for pattern formation using a block copolymer.
Here, the “ether-containing cyclic group” means a cyclic group containing a structure (cyclic ether) in which carbon of a cyclic hydrocarbon is substituted with oxygen.

本発明において、「基材成分」とは、膜形成能を有する有機化合物を意味する。
基材成分としては、通常、分子量が500以上の有機化合物が用いられる。分子量が500以上であることにより、充分な膜形成能を備えるとともに、ナノレベルのレジストパターンを形成しやすい。
「分子量が500以上の有機化合物」は、非重合体と重合体とに大別される。
非重合体としては、通常、分子量が500以上4000未満のものが用いられる。以下、「低分子化合物」という場合は、分子量が500以上4000未満の非重合体を示す。
重合体としては、通常、分子量が1000以上のものが用いられる。本明細書および特許請求の範囲において「高分子化合物」は分子量が1000以上の重合体を示す。
高分子化合物の場合、「分子量」はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によるポリスチレン換算の質量平均分子量を用いるものとする。
In the present invention, the “base material component” means an organic compound having a film forming ability.
As the base material component, an organic compound having a molecular weight of 500 or more is usually used. When the molecular weight is 500 or more, it has a sufficient film forming ability and can easily form a nano-level resist pattern.
“Organic compounds having a molecular weight of 500 or more” are roughly classified into non-polymers and polymers.
As the non-polymer, those having a molecular weight of 500 or more and less than 4000 are usually used. Hereinafter, the “low molecular compound” refers to a non-polymer having a molecular weight of 500 or more and less than 4000.
As the polymer, those having a molecular weight of 1000 or more are usually used. In the present specification and claims, “polymer compound” refers to a polymer having a molecular weight of 1000 or more.
In the case of a polymer compound, the “molecular weight” is a polystyrene-reduced mass average molecular weight determined by GPC (gel permeation chromatography).

(構成単位(a1))
(A)成分は、構成単位(a1)を含有することが好ましい。構成単位(a1)は、酸の作用により極性が増大する酸分解性基を含む構成単位である。
「酸分解性基」は、酸の作用により、当該酸分解性基の構造中の少なくとも一部の結合が開裂し得る酸分解性を有する基である。
酸の作用により極性が増大する酸分解性基としては、たとえば、酸の作用により分解して極性基を生じる基が挙げられる。
極性基としては、たとえばカルボキシ基、水酸基、アミノ基、スルホ基(−SOH)等が挙げられる。これらのなかでも、構造中に−OHを含有する極性基(以下「OH含有極性基」ということがある。)が好ましく、カルボキシ基または水酸基が好ましく、カルボキシ基が特に好ましい。
酸分解性基としてより具体的には、前記極性基が酸解離性基で保護された基(たとえばOH含有極性基の水素原子を、酸解離性基で保護した基)が挙げられる。
ここで「酸解離性基」とは、
(i)酸の作用により、当該酸解離性基と該酸解離性基に隣接する原子との間の結合が開裂し得る酸解離性を有する基、又は、
(ii)酸の作用により一部の結合が開裂した後、さらに脱炭酸反応が生じることにより、当該酸解離性基と該酸解離性基に隣接する原子との間の結合が開裂し得る基、の双方をいう。
酸分解性基を構成する酸解離性基は、当該酸解離性基の解離により生成する極性基よりも極性の低い基であることが必要で、これにより、酸の作用により該酸解離性基が解離した際に、該酸解離性基よりも極性の高い極性基が生じて極性が増大する。その結果、(A1)成分全体の極性が増大する。極性が増大することにより、相対的に、現像液に対する溶解性が変化し、現像液が有機系現像液の場合には溶解性が減少する。
(Structural unit (a1))
The component (A) preferably contains the structural unit (a1). The structural unit (a1) is a structural unit containing an acid-decomposable group whose polarity is increased by the action of an acid.
The “acid-decomposable group” is an acid-decomposable group that can cleave at least part of bonds in the structure of the acid-decomposable group by the action of an acid.
Examples of the acid-decomposable group whose polarity increases by the action of an acid include a group that decomposes by the action of an acid to generate a polar group.
Examples of the polar group include a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group, a sulfo group (—SO 3 H), and the like. Among these, a polar group containing —OH in the structure (hereinafter sometimes referred to as “OH-containing polar group”) is preferable, a carboxy group or a hydroxyl group is preferable, and a carboxy group is particularly preferable.
More specifically, examples of the acid-decomposable group include groups in which the polar group is protected with an acid-dissociable group (for example, a group in which a hydrogen atom of an OH-containing polar group is protected with an acid-dissociable group).
Here, “acid-dissociable group” means
(I) an acid-dissociable group capable of cleaving a bond between the acid-dissociable group and an atom adjacent to the acid-dissociable group by the action of an acid, or
(Ii) a group capable of cleaving a bond between the acid-dissociable group and an atom adjacent to the acid-dissociable group by further decarboxylation reaction after partial bond cleavage by the action of an acid Both.
The acid-dissociable group constituting the acid-decomposable group must be a group having a lower polarity than the polar group generated by dissociation of the acid-dissociable group. Is dissociated, a polar group having a polarity higher than that of the acid dissociable group is generated to increase the polarity. As a result, the polarity of the entire component (A1) increases. As the polarity increases, the solubility in the developer changes relatively, and when the developer is an organic developer, the solubility decreases.

酸解離性基としては、特に限定されず、これまで、化学増幅型レジスト用のベース樹脂の酸解離性基として提案されているものを使用することができる。
上記極性基のうち、カルボキシ基または水酸基を保護する酸解離性基としては、たとえば、下記一般式(a1−r−1)で表される酸解離性基(以下、便宜上「アセタール型酸解離性基」ということがある)が挙げられる。
The acid-dissociable group is not particularly limited, and those that have been proposed as acid-dissociable groups for base resins for chemically amplified resists can be used.
Among the polar groups, examples of the acid dissociable group that protects a carboxy group or a hydroxyl group include an acid dissociable group represented by the following general formula (a1-r-1) (hereinafter referred to as “acetal acid dissociable for convenience”). Group ”).

Figure 2013225025
[式中、Ra’、Ra’は水素原子またはアルキル基、Ra’は炭化水素基、Ra’は、Ra’、Ra’のいずれかと結合して環を形成してもよい。]
Figure 2013225025
[Wherein, Ra ′ 1 and Ra ′ 2 are hydrogen atoms or alkyl groups, Ra ′ 3 is a hydrocarbon group, and Ra ′ 3 may be bonded to either Ra ′ 1 or Ra ′ 2 to form a ring. Good. ]

式(a1−r−1)中、Ra’、Ra’のアルキル基としては、上記α置換アクリル酸エステルについての説明で、α位の炭素原子に結合してもよい置換基として挙げたアルキル基と同様のものが挙げられ、メチル基またはエチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。 In formula (a1-r-1), Ra ′ 1 and Ra ′ 2 are exemplified as substituents that may be bonded to the α-position carbon atom in the description of the α-substituted acrylate ester described above. Examples thereof include the same as the alkyl group, preferably a methyl group or an ethyl group, and most preferably a methyl group.

Ra’の炭化水素基としては、炭素数1〜20のアルキル基が好ましく、炭素数1〜10のアルキル基がより好ましく;直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、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、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、1,1−ジメチルエチル基、1,1−ジエチルプロピル基、2,2−ジメチルプロピル基、2,2,−ジメチルブチル基等が挙げられる。
Ra’が、Ra’、Ra’のいずれかと結合して環を形成する場合、該環式基としては、4〜7員環が好ましく、4〜6員環がより好ましい。該環式基の具体例としては、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基等が挙げられる。
The hydrocarbon group for Ra ′ 3 is preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms; a linear or branched alkyl group is preferable, specifically , Methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, 1,1-dimethylethyl group, 1,1-diethylpropyl group 2,2-dimethylpropyl group, 2,2, -dimethylbutyl group and the like can be mentioned.
When Ra ′ 3 is bonded to either Ra ′ 1 or Ra ′ 2 to form a ring, the cyclic group is preferably a 4- to 7-membered ring, and more preferably a 4- to 6-membered ring. Specific examples of the cyclic group include a tetrahydropyranyl group and a tetrahydrofuranyl group.

上記極性基のうち、カルボキシ基を保護する酸解離性基としては、たとえば、下記一般式(a1−r−2)で表される酸解離性基が挙げられる(下記式(a1−r−2)で表される酸解離性基のうち、アルキル基により構成されるものを、以下、便宜上「第3級アルキルエステル型酸解離性基」ということがある)。   Among the polar groups, examples of the acid dissociable group that protects the carboxy group include an acid dissociable group represented by the following general formula (a1-r-2) (the following formula (a1-r-2) Among the acid dissociable groups represented by), those composed of an alkyl group may hereinafter be referred to as “tertiary alkyl ester type acid dissociable groups” for convenience).

Figure 2013225025
[式中、Ra’〜Ra’は炭化水素基であり、Ra’、Ra’は互いに結合して環を形成してもよい。]
Figure 2013225025
[Wherein, Ra ′ 4 to Ra ′ 6 are hydrocarbon groups, and Ra ′ 5 and Ra ′ 6 may be bonded to each other to form a ring. ]

Ra’〜Ra’の炭化水素基としては前記Ra’と同様のものが挙げられる。Ra’は炭素数1〜5のアルキル基であることが好ましい。Ra’、Ra’が互いに結合して環を形成する場合、下記一般式(a1−r2−1)で表される基が挙げられる。 As the hydrocarbon group for Ra ′ 4 to Ra ′ 6, the same groups as those described above for Ra ′ 3 can be mentioned. Ra ′ 4 is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. In the case where Ra ′ 5 and Ra ′ 6 are bonded to each other to form a ring, a group represented by general formula (a1-r2-1) shown below can be given.

Figure 2013225025
[式中、Ra’10は炭素数1〜10のアルキル基、Ra’11はRa10が結合した炭素原子と共に脂肪族環式基を形成する基を示す。]
Figure 2013225025
[Wherein, Ra ′ 10 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and Ra ′ 11 represents a group that forms an aliphatic cyclic group together with the carbon atom to which Ra 10 is bonded. ]

前記式(a1−r2−1)の具体例を以下に挙げる。   Specific examples of the formula (a1-r2-1) are given below.

Figure 2013225025
Figure 2013225025

また、上記極性基のうち水酸基を保護する酸解離性基としては、たとえば、下記一般式(a1−r−3)で表される酸解離性基(以下、便宜上「第3級アルキルオキシカルボニル酸解離性基」ということがある)が挙げられる。   Examples of the acid dissociable group for protecting the hydroxyl group among the polar groups include, for example, an acid dissociable group represented by the following general formula (a1-r-3) (hereinafter referred to as “tertiary alkyloxycarbonyl acid for convenience”). Sometimes referred to as a “dissociable group”).

Figure 2013225025
[式中、Ra’〜Ra’はアルキル基を示す。]
Figure 2013225025
[Wherein, Ra ′ 7 to Ra ′ 9 represent an alkyl group. ]

式(a1−r−3)中、Ra’〜Ra’は炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、1〜3がより好ましい。
また、各アルキル基の合計の炭素数は、3〜7であることが好ましく、3〜5であることがより好ましく、3〜4であることが最も好ましい。
In formula (a1-r-3), Ra ′ 7 to Ra ′ 9 are preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and more preferably 1 to 3 groups.
Moreover, it is preferable that the total carbon number of each alkyl group is 3-7, it is more preferable that it is 3-5, and it is most preferable that it is 3-4.

構成単位(a1)としては、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって、酸の作用により極性が増大する酸分解性基を含む構成単位;ヒドロキシスチレン若しくはヒドロキシスチレン誘導体から誘導される構成単位の水酸基における水素原子の少なくとも一部が前記酸分解性基を含む置換基により保護された構成単位;ビニル安息香酸若しくはビニル安息香酸誘導体から誘導される構成単位の−C(=O)−OHにおける水素原子の少なくとも一部が前記酸分解性基を含む置換基により保護された構成単位等が挙げられる。   The structural unit (a1) is a structural unit derived from an acrylate ester in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent, and an acid whose polarity is increased by the action of an acid. A structural unit containing a decomposable group; a structural unit in which at least a part of hydrogen atoms in the hydroxyl group of a structural unit derived from hydroxystyrene or a hydroxystyrene derivative is protected by a substituent containing the acid-decomposable group; vinylbenzoic acid or Examples include a structural unit in which at least a part of hydrogen atoms in —C (═O) —OH of a structural unit derived from a vinylbenzoic acid derivative is protected by a substituent containing the acid-decomposable group.

構成単位(a1)としては、上記のなかでも、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位が好ましい。
構成単位(a1)として、下記一般式(a1−1)で表される構成単位が好ましい。
Among the above, the structural unit (a1) is preferably a structural unit derived from an acrylate ester in which the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent.
As the structural unit (a1), structural units represented by general formula (a1-1) shown below are preferred.

Figure 2013225025
[式中、Rは水素原子、炭素数1〜5のアルキル基または炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基である。Vaは2価の炭化水素基であり、na1はそれぞれ独立に0〜2であり、
Raは上記式(a1−r−1)〜(a1−r−2)で表される酸解離性基である。]
Figure 2013225025
[Wherein, R represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Va 1 is a divalent hydrocarbon group, n a1 is independently 0 to 2,
Ra 1 is an acid dissociable group represented by the above formulas (a1-r-1) to (a1-r-2). ]

前記式(a1−1)中、炭素数1〜5のアルキル基は、炭素数1〜5の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、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、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基は、前記炭素数1〜5のアルキル基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換された基である。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
Rとしては、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基または炭素数1〜5のフッ素化アルキル基が好ましく、工業上の入手の容易さから、水素原子またはメチル基が最も好ましい。
Vaの炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよい。脂肪族炭化水素基は、芳香族性を持たない炭化水素基を意味する。Vaにおける2価の炭化水素基としての脂肪族炭化水素基は、飽和であってもよく、不飽和であってもよく、通常は飽和であることが好ましい。
該脂肪族炭化水素基として、より具体的には、直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基、構造中に環を含む脂肪族炭化水素基等が挙げられる。
In the formula (a1-1), the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, specifically, a methyl group, an ethyl group, or propyl. Group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like. The halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is a group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms are substituted with halogen atoms. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.
R is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and is most preferably a hydrogen atom or a methyl group in terms of industrial availability.
The hydrocarbon group for Va 1 may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group. An aliphatic hydrocarbon group means a hydrocarbon group having no aromaticity. The aliphatic hydrocarbon group as a divalent hydrocarbon group in Va 1 may be saturated or unsaturated, and is usually preferably saturated.
More specific examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, an aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure, and the like.

前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、1〜6がより好ましく、1〜4がさらに好ましく、1〜3が最も好ましい。
直鎖状の脂肪族炭化水素基としては、直鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、メチレン基[−CH−]、エチレン基[−(CH−]、トリメチレン基[−(CH−]、テトラメチレン基[−(CH−]、ペンタメチレン基[−(CH−]等が挙げられる。
分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては、分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、−CH(CH)−、−CH(CHCH)−、−C(CH−、−C(CH)(CHCH)−、−C(CH)(CHCHCH)−、−C(CHCH−等のアルキルメチレン基;−CH(CH)CH−、−CH(CH)CH(CH)−、−C(CHCH−、−CH(CHCH)CH−、−C(CHCH−CH−等のアルキルエチレン基;−CH(CH)CHCH−、−CHCH(CH)CH−等のアルキルトリメチレン基;−CH(CH)CHCHCH−、−CHCH(CH)CHCH−等のアルキルテトラメチレン基などのアルキルアルキレン基等が挙げられる。アルキルアルキレン基におけるアルキル基としては、炭素数1〜5の直鎖状のアルキル基が好ましい。
The linear or branched aliphatic hydrocarbon group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6, more preferably 1 to 4, and most preferably 1 to 3.
As the linear aliphatic hydrocarbon group, a linear alkylene group is preferable. Specifically, a methylene group [—CH 2 —], an ethylene group [— (CH 2 ) 2 —], a trimethylene group [ — (CH 2 ) 3 —], tetramethylene group [— (CH 2 ) 4 —], pentamethylene group [— (CH 2 ) 5 —] and the like can be mentioned.
As the branched aliphatic hydrocarbon group, a branched alkylene group is preferred, and specifically, —CH (CH 3 ) —, —CH (CH 2 CH 3 ) —, —C (CH 3 ). 2 -, - C (CH 3 ) (CH 2 CH 3) -, - C (CH 3) (CH 2 CH 2 CH 3) -, - C (CH 2 CH 3) 2 - ; alkylethylene groups such as - CH (CH 3) CH 2 - , - CH (CH 3) CH (CH 3) -, - C (CH 3) 2 CH 2 -, - CH (CH 2 CH 3) CH 2 -, - C (CH 2 CH 3) 2 -CH 2 - alkyl groups such as; -CH (CH 3) CH 2 CH 2 -, - CH 2 CH (CH 3) CH 2 - alkyl trimethylene groups such as; -CH (CH 3) CH 2 CH 2 CH 2 -, - CH 2 CH (CH 3) CH 2 CH 2 - And the like alkyl alkylene group such as an alkyl tetramethylene group of. The alkyl group in the alkyl alkylene group is preferably a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.

前記構造中に環を含む脂肪族炭化水素基としては、脂環式炭化水素基(脂肪族炭化水素環から水素原子を2個除いた基)、脂環式炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の末端に結合した基、脂環式炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の途中に介在する基などが挙げられる。前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては前記と同様のものが挙げられる。
前記脂環式炭化水素基は、炭素数が3〜20であることが好ましく、3〜12であることがより好ましい。
前記脂環式炭化水素基は、多環式であってもよく、単環式であってもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、モノシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましい。該モノシクロアルカンとしては炭素数3〜6のものが好ましく、具体的にはシクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、ポリシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましく、該ポリシクロアルカンとしては炭素数7〜12のものが好ましく、具体的にはアダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。
Examples of the aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure include an alicyclic hydrocarbon group (a group obtained by removing two hydrogen atoms from an aliphatic hydrocarbon ring), and an alicyclic hydrocarbon group that is linear or branched. Examples thereof include a group bonded to the end of a chain aliphatic hydrocarbon group and a group in which an alicyclic hydrocarbon group is interposed in the middle of a linear or branched aliphatic hydrocarbon group. Examples of the linear or branched aliphatic hydrocarbon group include those described above.
The alicyclic hydrocarbon group preferably has 3 to 20 carbon atoms, and more preferably 3 to 12 carbon atoms.
The alicyclic hydrocarbon group may be polycyclic or monocyclic. The monocyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing two hydrogen atoms from a monocycloalkane. The monocycloalkane preferably has 3 to 6 carbon atoms, and specific examples thereof include cyclopentane and cyclohexane. The polycyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing two hydrogen atoms from a polycycloalkane, and the polycycloalkane preferably has 7 to 12 carbon atoms, specifically adamantane. , Norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane and the like.

芳香族炭化水素基は、芳香環を有する炭化水素基である。
前記Vaにおける2価の炭化水素基としての芳香族炭化水素基は、炭素数が3〜30であることが好ましく、5〜30であることがより好ましく、5〜20がさらに好ましく、6〜15が特に好ましく、6〜10が最も好ましい。ただし、該炭素数には、置換基における炭素数を含まないものとする。
芳香族炭化水素基が有する芳香環として具体的には、ベンゼン、ビフェニル、フルオレン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族炭化水素環;前記芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換された芳香族複素環;等が挙げられる。芳香族複素環におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
該芳香族炭化水素基として具体的には、前記芳香族炭化水素環から水素原子を2つ除いた基(アリーレン基);前記芳香族炭化水素環から水素原子を1つ除いた基(アリール基)の水素原子の1つがアルキレン基で置換された基(たとえば、ベンジル基、フェネチル基、1−ナフチルメチル基、2−ナフチルメチル基、1−ナフチルエチル基、2−ナフチルエチル基等のアリールアルキル基におけるアリール基から水素原子をさらに1つ除いた基);等が挙げられる。前記アルキレン基(アリールアルキル基中のアルキル鎖)の炭素数は、1〜4であることが好ましく、1〜2であることがより好ましく、1であることが特に好ましい。
以下に上記式(a1−1)の具体例を示す。
The aromatic hydrocarbon group is a hydrocarbon group having an aromatic ring.
The aromatic hydrocarbon group as the divalent hydrocarbon group in Va 1 preferably has 3 to 30 carbon atoms, more preferably 5 to 30 carbon atoms, still more preferably 5 to 20 carbon atoms, and 6 to 6 carbon atoms. 15 is particularly preferred and 6-10 is most preferred. However, the carbon number does not include the carbon number in the substituent.
Specific examples of the aromatic ring of the aromatic hydrocarbon group include aromatic hydrocarbon rings such as benzene, biphenyl, fluorene, naphthalene, anthracene, and phenanthrene; a part of carbon atoms constituting the aromatic hydrocarbon ring is hetero Aromatic heterocycles substituted with atoms; and the like. Examples of the hetero atom in the aromatic heterocyclic ring include an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom.
Specifically, the aromatic hydrocarbon group is a group obtained by removing two hydrogen atoms from the aromatic hydrocarbon ring (arylene group); a group obtained by removing one hydrogen atom from the aromatic hydrocarbon ring (aryl group) ) In which one of the hydrogen atoms is substituted with an alkylene group (for example, arylalkyl such as benzyl, phenethyl, 1-naphthylmethyl, 2-naphthylmethyl, 1-naphthylethyl, 2-naphthylethyl, etc.) Group in which one hydrogen atom is further removed from the aryl group in the group); and the like. The alkylene group (the alkyl chain in the arylalkyl group) preferably has 1 to 4 carbon atoms, more preferably 1 to 2 carbon atoms, and particularly preferably 1 carbon atom.
Specific examples of the formula (a1-1) are shown below.

Figure 2013225025
Figure 2013225025

Figure 2013225025
Figure 2013225025

Figure 2013225025
Figure 2013225025

Figure 2013225025
Figure 2013225025

(A)成分中の構成単位(a1)の割合は、(A)成分を構成する全構成単位に対し、20〜80モル%が好ましく、20〜75モル%がより好ましく、25〜70モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることによって、溶剤現像ネガ型レジスト組成物とした際に容易にパターンを得ることができき、感度、解像性、LWR等のリソグラフィー特性も向上する。また、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。   The proportion of the structural unit (a1) in the component (A) is preferably from 20 to 80 mol%, more preferably from 20 to 75 mol%, more preferably from 25 to 70 mol%, based on all structural units constituting the component (A). Is more preferable. By setting it to the lower limit value or more, a pattern can be easily obtained when a solvent-developed negative resist composition is used, and the lithography properties such as sensitivity, resolution, and LWR are also improved. Moreover, the balance with another structural unit can be taken by making it below an upper limit.

(構成単位(a2))
(A)成分は、構成単位(a1)に加えて、ラクトン含有環式基を含む構成単位(a2)をさらに有することが好ましい。構成単位(a2)のラクトン環式基は、(A)成分をレジスト膜の形成に用いた場合に、レジスト膜の基板への密着性を高めるうえで有効なものである。
なお、前記構成単位(a1)がその構造中にラクトン含有環式基を含むものである場合、該構成単位は構成単位(a2)にも該当するが、このような構成単位は構成単位(a1)に該当し、構成単位(a2)には該当しないものとする。
(Structural unit (a2))
The component (A) preferably further has a structural unit (a2) containing a lactone-containing cyclic group in addition to the structural unit (a1). The lactone cyclic group of the structural unit (a2) is effective in enhancing the adhesion of the resist film to the substrate when the component (A) is used for forming the resist film.
In addition, when the structural unit (a1) includes a lactone-containing cyclic group in the structure, the structural unit also corresponds to the structural unit (a2). However, such a structural unit is included in the structural unit (a1). Applicable and not applicable to the structural unit (a2).

「ラクトン含有環式基」とは、その環骨格中に−O−C(=O)−を含む環(ラクトン環)を含有する環式基を示す。ラクトン環をひとつ目の環として数え、ラクトン環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。ラクトン含有環式基は、単環式基であってもよく、多環式基であってもよい。
構成単位(a2)におけるラクトン含有環式基としては、特に限定されることなく任意のものが使用可能である。具体的には、下記一般式(a2−r−1)〜(a2−r−7)で表されるものが挙げられる。
The “lactone-containing cyclic group” refers to a cyclic group containing a ring (lactone ring) containing —O—C (═O) — in the ring skeleton. The lactone ring is counted as the first ring. When only the lactone ring is present, it is called a monocyclic group, and when it has another ring structure, it is called a polycyclic group regardless of the structure. The lactone-containing cyclic group may be a monocyclic group or a polycyclic group.
The lactone-containing cyclic group in the structural unit (a2) is not particularly limited, and any lactone-containing cyclic group can be used. Specific examples include those represented by the following general formulas (a2-r-1) to (a2-r-7).

Figure 2013225025
[式中、Ra’21はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、−COOR”、−OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基またはシアノ基であり;R”は水素原子またはアルキル基であり;A”は酸素原子もしくは硫黄原子を含んでいてもよい炭素数1〜5のアルキレン基、酸素原子または硫黄原子でありn’は0〜2の整数でありm’は0または1である。]
Figure 2013225025
[Wherein, Ra ′ 21 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, —COOR ″, —OC (═O) R ″, a hydroxyalkyl group or a cyano group. Yes; R ″ is a hydrogen atom or an alkyl group; A ″ is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms which may contain an oxygen atom or a sulfur atom, an oxygen atom or a sulfur atom, and n ′ is 0 to 2 It is an integer and m ′ is 0 or 1. ]

下記に一般式(a2−r−1)〜(a2−r−7)で表される構成単位の具体例を挙げる。   Specific examples of the structural units represented by general formulas (a2-r-1) to (a2-r-7) are given below.

Figure 2013225025
Figure 2013225025

Figure 2013225025
Figure 2013225025

(A)成分が有する構成単位(a2)は1種でも2種以上でもよい。
(A)成分が構成単位(a2)を有する場合、構成単位(a2)の割合は、当該(A)成分を構成する全構成単位の合計に対し、1〜80モル%であることが好ましく、10〜70モル%であることがより好ましく、10〜65モル%であることがさらに好ましく、10〜60モル%が特に好ましい。下限値以上とすることにより構成単位(a2)を含有させることによる効果が充分に得られ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができ、DOF、CDU等の種々のリソグラフィー特性及びパターン形状が良好となる。
The structural unit (a2) contained in the component (A) may be one type or two or more types.
When the component (A) has the structural unit (a2), the proportion of the structural unit (a2) is preferably 1 to 80 mol% with respect to the total of all the structural units constituting the component (A). It is more preferably 10 to 70 mol%, further preferably 10 to 65 mol%, particularly preferably 10 to 60 mol%. By setting it to the lower limit value or more, the effect of containing the structural unit (a2) can be sufficiently obtained, and by setting it to the upper limit value or less, balance with other structural units can be achieved. The lithography characteristics and pattern shape of the film are improved.

(構成単位(a3))
構成単位(a3)は、極性基含有脂肪族炭化水素基を含む構成単位(ただし、上述した構成単位(a1)、(a2)に該当するものを除く)である。
(A)成分が構成単位(a3)を有することにより、(A)成分の親水性が高まり、解像性の向上に寄与する。
極性基としては、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基等が挙げられ、特に水酸基が好ましい。
脂肪族炭化水素基としては、炭素数1〜10の直鎖状または分岐鎖状の炭化水素基(好ましくはアルキレン基)や、環状の脂肪族炭化水素基(環式基)が挙げられる。該環式基としては、単環式基でも多環式基でもよく、例えばArFエキシマレーザー用レジスト組成物用の樹脂において、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。該環式基としては多環式基であることが好ましく、炭素数は7〜30であることがより好ましい。
その中でも、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、またはアルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基を含有する脂肪族多環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位がより好ましい。該多環式基としては、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどから2個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから2個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。これらの多環式基の中でも、アダマンタンから2個以上の水素原子を除いた基、ノルボルナンから2個以上の水素原子を除いた基、テトラシクロドデカンから2個以上の水素原子を除いた基が工業上好ましい。
(Structural unit (a3))
The structural unit (a3) is a structural unit containing a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group (except for those corresponding to the structural units (a1) and (a2) described above).
When the component (A) has the structural unit (a3), the hydrophilicity of the component (A) is increased, which contributes to the improvement of the resolution.
Examples of the polar group include a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, and a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of an alkyl group is substituted with a fluorine atom.
Examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms (preferably an alkylene group) and a cyclic aliphatic hydrocarbon group (cyclic group). The cyclic group may be a monocyclic group or a polycyclic group. For example, a resin for a resist composition for an ArF excimer laser can be appropriately selected from those proposed. The cyclic group is preferably a polycyclic group, and more preferably 7 to 30 carbon atoms.
Among them, a structural unit derived from an acrylate ester containing an aliphatic polycyclic group containing a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, or an alkyl group is substituted with a fluorine atom Is more preferable. Examples of the polycyclic group include groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane and the like. Specific examples include groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane. Among these polycyclic groups, there are groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from adamantane, groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from norbornane, and groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from tetracyclododecane. Industrially preferable.

構成単位(a3)としては、極性基含有脂肪族炭化水素基を含むものであれば特に限定されることなく任意のものが使用可能である。
構成単位(a3)としては、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって極性基含有脂肪族炭化水素基を含む構成単位が好ましい。
構成単位(a3)としては、極性基含有脂肪族炭化水素基における炭化水素基が炭素数1〜10の直鎖状または分岐鎖状の炭化水素基のときは、アクリル酸のヒドロキシエチルエステルから誘導される構成単位が好ましく、該炭化水素基が多環式基のときは、下記の式(a3−1)で表される構成単位、式(a3−2)で表される構成単位、式(a3−3)で表される構成単位が好ましいものとして挙げられる。
The structural unit (a3) is not particularly limited as long as it contains a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group, and any structural unit can be used.
The structural unit (a3) is a structural unit derived from an acrylate ester in which the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent, and includes a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group A structural unit is preferred.
The structural unit (a3) is derived from a hydroxyethyl ester of acrylic acid when the hydrocarbon group in the polar group-containing aliphatic hydrocarbon group is a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. When the hydrocarbon group is a polycyclic group, the structural unit represented by the following formula (a3-1), the structural unit represented by the formula (a3-2), the formula ( The structural unit represented by a3-3) is preferred.

Figure 2013225025
[式中、Rは前記と同じであり、jは1〜3の整数であり、kは1〜3の整数であり、t’は1〜3の整数であり、lは1〜5の整数であり、sは1〜3の整数である。]
Figure 2013225025
[Wherein, R is as defined above, j is an integer of 1 to 3, k is an integer of 1 to 3, t ′ is an integer of 1 to 3, and l is an integer of 1 to 5] And s is an integer of 1 to 3. ]

式(a3−1)中、jは1又は2であることが好ましく、1であることがさらに好ましい。jが2の場合、水酸基が、アダマンチル基の3位と5位に結合しているものが好ましい。jが1の場合、水酸基が、アダマンチル基の3位に結合しているものが好ましい。
jは1であることが好ましく、特に、水酸基が、アダマンチル基の3位に結合しているものが好ましい。
In formula (a3-1), j is preferably 1 or 2, and more preferably 1. When j is 2, it is preferable that the hydroxyl group is bonded to the 3rd and 5th positions of the adamantyl group. When j is 1, it is preferable that the hydroxyl group is bonded to the 3-position of the adamantyl group.
j is preferably 1, and it is particularly preferred that the hydroxyl group is bonded to the 3-position of the adamantyl group.

式(a3−2)中、kは1であることが好ましい。シアノ基は、ノルボルニル基の5位または6位に結合していることが好ましい。
式(a3−3)中、t’は1であることが好ましい。lは1であることが好ましい。sは1であることが好ましい。これらは、アクリル酸のカルボキシ基の末端に、2−ノルボルニル基または3−ノルボルニル基が結合していることが好ましい。フッ素化アルキルアルコールは、ノルボルニル基の5又は6位に結合していることが好ましい。
In formula (a3-2), k is preferably 1. The cyano group is preferably bonded to the 5th or 6th position of the norbornyl group.
In formula (a3-3), t ′ is preferably 1. l is preferably 1. s is preferably 1. In these, a 2-norbornyl group or a 3-norbornyl group is preferably bonded to the terminal of the carboxy group of acrylic acid. The fluorinated alkyl alcohol is preferably bonded to the 5th or 6th position of the norbornyl group.

(A)成分が含有する構成単位(a3)は1種であってもよく2種以上であってもよい。
(A)成分中、構成単位(a3)の割合は、当該(A)成分を構成する全構成単位の合計に対し、5〜50モル%であることが好ましく、5〜40モル%がより好ましく、5〜25モル%がさらに好ましい。
構成単位(a3)の割合を下限値以上とすることにより、構成単位(a3)を含有させることによる効果が充分に得られ、上限値以下とすることにより、他の構成単位とのバランスをとりやすくなる。
The structural unit (a3) contained in the component (A) may be one type or two or more types.
In the component (A), the proportion of the structural unit (a3) is preferably 5 to 50 mol%, more preferably 5 to 40 mol%, based on the total of all the structural units constituting the component (A). 5 to 25 mol% is more preferable.
By setting the proportion of the structural unit (a3) to the lower limit value or more, the effect of including the structural unit (a3) can be sufficiently obtained, and by setting the proportion of the structural unit (a3) to the upper limit value or less, balance with other structural units can be obtained. It becomes easy.

(A)成分は、本発明の効果を損なわない範囲で、上記構成単位(a1)〜(a3)以外の他の構成単位(a4)を含んでいてもよい。
構成単位(a4)としては、例えば酸非解離性の脂肪族環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位などが好ましい。該環式基は、例えば、前記の構成単位(a1)の場合に例示したものと同様のものを例示することができ、ArFエキシマレーザー用、KrFエキシマレーザー用(好ましくはArFエキシマレーザー用)等のレジスト組成物の樹脂成分に用いられるものとして従来から知られている多数のものが使用可能である。
特にトリシクロデシル基、アダマンチル基、テトラシクロドデシル基、イソボルニル基、ノルボルニル基から選ばれる少なくとも1種であると、工業上入手し易いなどの点で好ましい。これらの多環式基は、炭素数1〜5の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を置換基として有していてもよい。
構成単位(a4)として、具体的には、下記一般式(a4−1)〜(a4−6)の構造のものを例示することができる。以下の各式中、Rαは水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を示す。
The component (A) may contain other structural units (a4) other than the structural units (a1) to (a3) as long as the effects of the present invention are not impaired.
As the structural unit (a4), for example, a structural unit derived from an acrylate ester containing a non-acid-dissociable aliphatic cyclic group is preferable. Examples of the cyclic group include those similar to those exemplified for the structural unit (a1), for ArF excimer laser, for KrF excimer laser (preferably for ArF excimer laser), etc. A number of hitherto known materials can be used as the resin component of the resist composition.
In particular, at least one selected from a tricyclodecyl group, an adamantyl group, a tetracyclododecyl group, an isobornyl group, and a norbornyl group is preferable in terms of industrial availability. These polycyclic groups may have a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms as a substituent.
Specific examples of the structural unit (a4) include those having the structures of the following general formulas (a4-1) to (a4-6). In the following formulas, R α represents a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

Figure 2013225025
[式中、Rαは前記と同じである。]
Figure 2013225025
[Wherein, R α is the same as defined above. ]

かかる構成単位(a4)を(A)成分に含有させる際、構成単位(a4)の割合は、(A)成分を構成する全構成単位の合計に対し、1〜30モル%であることが好ましく、10〜20モル%であることがより好ましい。   When the structural unit (a4) is contained in the component (A), the proportion of the structural unit (a4) is preferably 1 to 30 mol% with respect to the total of all the structural units constituting the component (A). 10 to 20 mol% is more preferable.

構成単位(a5)
(A)成分は、さらに−SO−含有環式基を含む構成単位(a5)を含有することが好ましい。構成単位(a5)の−SO−含有環式基は、(A)成分をレジスト膜の形成に用いた場合に、レジスト膜の基板への密着性を高めるうえで有効なものである。
なお、前記構成単位(a1)がその構造中に−SO−含有環式基を含むものである場合、該構成単位は構成単位(a5)にも該当するが、このような構成単位は構成単位(a1)に該当し、構成単位(a5)には該当しないものとする。
ここで、「−SO−含有環式基」とは、その環骨格中に−SO−を含む環を含有する環式基を示し、具体的には、−SO−における硫黄原子(S)が環式基の環骨格の一部を形成する環式基である。その環骨格中に−SO−を含む環をひとつ目の環として数え、該環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。−SO−含有環式基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。
−SO−含有環式基は、特に、その環骨格中に−O−SO−を含む環式基、すなわち−O−SO−中の−O−S−が環骨格の一部を形成するスルトン(sultone)環を含有する環式基であることが好ましい。−SO−含有環式基として、より具体的には、下記一般式(a5−r−1)〜(a5−r−4)で表される構成単位が挙げられる。
Structural unit (a5)
The component (A) preferably further contains a structural unit (a5) containing a —SO 2 -containing cyclic group. The —SO 2 — containing cyclic group of the structural unit (a5) is effective for enhancing the adhesion of the resist film to the substrate when the component (A) is used for forming the resist film.
In addition, when the structural unit (a1) includes a —SO 2 — containing cyclic group in the structure, the structural unit also corresponds to the structural unit (a5). It corresponds to a1) and does not correspond to the structural unit (a5).
Here, the “—SO 2 -containing cyclic group” refers to a cyclic group containing a ring containing —SO 2 — in the ring skeleton, specifically, a sulfur atom in —SO 2 — ( S) is a cyclic group that forms part of the ring skeleton of the cyclic group. The ring containing —SO 2 — in the ring skeleton is counted as the first ring, and when it is only the ring, it is a monocyclic group, and when it has another ring structure, it is a polycyclic group regardless of the structure. Called. The —SO 2 — containing cyclic group may be monocyclic or polycyclic.
-SO 2 - containing cyclic group, in particular, -O-SO 2 - within the ring skeleton cyclic group containing, i.e. -O-SO 2 - -O-S- medium is a part of the ring skeleton A cyclic group containing a sultone ring to be formed is preferable. More specific examples of the —SO 2 — containing cyclic group include structural units represented by the following general formulas (a5-r-1) to (a5-r-4).

Figure 2013225025
[式中、Ra’51はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、−COOR”、−OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基またはシアノ基であり;R”は水素原子またはアルキル基であり;A”は酸素原子もしくは硫黄原子を含んでいてもよい炭素数1〜5のアルキレン基、酸素原子または硫黄原子でありn’は0〜2の整数である。]
Figure 2013225025
[Wherein, Ra ′ 51 independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, —COOR ″, —OC (═O) R ″, a hydroxyalkyl group or a cyano group. Yes; R ″ is a hydrogen atom or an alkyl group; A ″ is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms which may contain an oxygen atom or a sulfur atom, an oxygen atom or a sulfur atom, and n ′ is 0 to 2 It is an integer. ]

前記一般式(a5−r−1)〜(a5−r−4)中、A”は、酸素原子(−O−)もしくは硫黄原子(−S−)を含んでいてもよい炭素数1〜5のアルキレン基、酸素原子または硫黄原子である。A”における炭素数1〜5のアルキレン基としては、直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基等が挙げられる。
該アルキレン基が酸素原子または硫黄原子を含む場合、その具体例としては、前記アルキレン基の末端または炭素原子間に−O−または−S−が介在する基が挙げられ、たとえば−O−CH−、−CH−O−CH−、−S−CH−、−CH−S−CH−等が挙げられる。
A”としては、炭素数1〜5のアルキレン基または−O−が好ましく、炭素数1〜5のアルキレン基がより好ましく、メチレン基が最も好ましい。
Ra’51におけるアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、−COOR”、−OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基としては、それぞれ、前記で−SO−含有環式基が有していてもよい置換基として挙げたアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、−COOR”、−OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基と同様のものが挙げられる。
以下に、前記一般式(a5−r−1)〜(a5−r−4)で表される具体的な環式基を例示する。なお、式中の「Ac」はアセチル基を示す。
In general formulas (a5-r-1) to (a5-r-4), A ″ represents an oxygen atom (—O—) or a sulfur atom (—S—), and may have 1 to 5 carbon atoms. The alkylene group having 1 to 5 carbon atoms in A ″ is preferably a linear or branched alkylene group, a methylene group, an ethylene group, an n-propylene group, An isopropylene group etc. are mentioned.
When the alkylene group contains an oxygen atom or a sulfur atom, specific examples thereof include a group in which —O— or —S— is interposed between the terminal or carbon atoms of the alkylene group, such as —O—CH 2. -, - CH 2 -O-CH 2 -, - S-CH 2 -, - CH 2 -S-CH 2 - , and the like.
A ″ is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms or —O—, more preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methylene group.
As the alkyl group, alkoxy group, halogen atom, halogenated alkyl group, —COOR ″, —OC (═O) R ″, and hydroxyalkyl group in Ra ′ 51 , the —SO 2 — containing cyclic group is as described above. Examples of the alkyl group, alkoxy group, halogenated alkyl group, —COOR ″, —OC (═O) R ″, and hydroxyalkyl group mentioned as the substituents that may be included are the same.
Specific examples of cyclic groups represented by the general formulas (a5-r-1) to (a5-r-4) are shown below. In the formula, “Ac” represents an acetyl group.

Figure 2013225025
Figure 2013225025

Figure 2013225025
Figure 2013225025

Figure 2013225025
Figure 2013225025

−SO−含有環式基としては、上記の中でも、前記一般式(a5−r−1)で表される基が好ましく、前記化学式(r−sl−1−1)、(r−sl−1−18)、(r−sl−3−1)および(r−sl−4−1)で表される基からなる群から選択される少なくとも一種を用いることがより好ましく、前記化学式(r−sl−1−1)で表される基が最も好ましい。 As the —SO 2 — containing cyclic group, among the above, a group represented by the general formula (a5-r-1) is preferable, and the chemical formulas (r-sl-1-1) and (r-sl— It is more preferable to use at least one selected from the group consisting of groups represented by 1-18), (r-sl-3-1) and (r-sl-4-1), The group represented by sl-1-1) is most preferred.

構成単位(a5)としては、−SO−含有環式基を有するものであれば他の部分の構造は特に限定されないが、一般式(a5−1)で表される構成単位であることが好ましい。 The structural unit (a5) is not particularly limited as long as it has a —SO 2 — containing cyclic group, but may be a structural unit represented by the general formula (a5-1). preferable.

<酸発生剤成分;(B)成分>
(B)成分は、露光により酸を発生する酸発生剤成分である。
(B)成分としては、特に限定されず、これまで化学増幅型レジスト用の酸発生剤として提案されているものを使用することができる。このような酸発生剤としては、これまで、ヨードニウム塩やスルホニウム塩などのオニウム塩系酸発生剤、オキシムスルホネート系酸発生剤、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類などのジアゾメタン系酸発生剤、ニトロベンジルスルホネート系酸発生剤、イミノスルホネート系酸発生剤、ジスルホン系酸発生剤など多種のものが知られている。
オニウム塩系酸発生剤としては、例えば下記一般式(b−1)又は(b−2)で表される化合物を用いることができる。
<Acid generator component; (B) component>
The component (B) is an acid generator component that generates an acid upon exposure.
The component (B) is not particularly limited, and those that have been proposed as acid generators for chemically amplified resists can be used. Examples of such acid generators include onium salt acid generators such as iodonium salts and sulfonium salts, oxime sulfonate acid generators, bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes, poly (bissulfonyl) diazomethanes, and the like. There are various known diazomethane acid generators, nitrobenzyl sulfonate acid generators, imino sulfonate acid generators, disulfone acid generators, and the like.
As the onium salt acid generator, for example, a compound represented by the following general formula (b-1) or (b-2) can be used.

Figure 2013225025
[式中、R101は置換基を有していてもよい環式基、又は、置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基若しくはアルケニル基であり、Y101は単結合または酸素原子を含む2価の連結基であり、V101は単結合、アルキレン基、またはフッ素化アルキレン基である。
102はフッ素原子または炭素数1〜5のフッ素化アルキル基であり、R104、R105は、それぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基またはフッ素化アルキル基であり、互いに結合して環を形成していてもよい。Mm+はm価の有機カチオンである。]
Figure 2013225025
[Wherein, R 101 represents a cyclic group which may have a substituent, or a chain-like alkyl group or alkenyl group which may have a substituent, and Y 101 represents a single bond or an oxygen atom. V 101 is a single bond, an alkylene group, or a fluorinated alkylene group.
R 102 is a fluorine atom or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and R 104 and R 105 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a fluorinated alkyl group, and are bonded to each other. A ring may be formed. M m + is an m-valent organic cation. ]

{アニオン部}
101の置換基を有していていもよい環式基は、環状の脂肪族炭化水素基(脂肪族環式基)であってもよく、芳香族炭化水素基(芳香族環式基)であってもよく、環中にヘテロ原子を含む複素環であってもよい。
101における環状の脂肪族炭化水素基は、2価の脂肪族炭化水素基で挙げたモノシクロアルカンまたはポリシクロアルカンから水素原子を1つ除いたアリール基が挙げられ、アダマンチル基、ノルボルニル基が好ましい。
101における芳香族炭化水素基は、2価の芳香族炭化水素基で挙げた芳香族炭化水素環、または2以上の芳香環を含む芳香族化合物から水素原子を1つ除いたアリール基が挙げられ、フェニル基、ナフチル基が好ましい。
101における複素環として具体的には、上記一般式(a2−r−1)〜(a2−r−7)で表されるラクトン含有環式基、上記一般式(a5−r−1)〜(a5−r−4)で表される−SO−含有環式基、その他以下に挙げる複素環が挙げられる。
{Anion part}
The cyclic group which may have a substituent of R 101 may be a cyclic aliphatic hydrocarbon group (aliphatic cyclic group), or an aromatic hydrocarbon group (aromatic cyclic group). It may be a heterocycle containing a heteroatom in the ring.
Examples of the cyclic aliphatic hydrocarbon group for R 101 include an aryl group obtained by removing one hydrogen atom from a monocycloalkane or polycycloalkane mentioned for the divalent aliphatic hydrocarbon group, and an adamantyl group and a norbornyl group are preferable.
Examples of the aromatic hydrocarbon group for R 101 include the aromatic hydrocarbon ring mentioned for the divalent aromatic hydrocarbon group, or an aryl group obtained by removing one hydrogen atom from an aromatic compound containing two or more aromatic rings. A phenyl group and a naphthyl group are preferred.
Specific examples of the heterocyclic ring for R 101 include a lactone-containing cyclic group represented by the above general formulas (a2-r-1) to (a2-r-7), and the above general formula (a5-r-1) to (a5-r-4) represented by -SO 2 - containing cyclic group, heterocycles include other below.

Figure 2013225025
Figure 2013225025

101の環状の脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、複素環は置換基を有していてもよい。ここで、炭化水素環又は複素環が置換基を有するとは、炭化水素環又は複素環の環構造に結合した水素原子の一部又は全部が、水素原子以外の原子又は基で置換されることをいう。
置換基としてはたとえば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、酸素原子(=O)、ニトロ基等が挙げられる。
置換基としてのアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基であることが最も好ましい。
置換基としてのアルコキシ基としては、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基、たとえばメチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基等のアルキル基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
The cyclic aliphatic hydrocarbon group, aromatic hydrocarbon group and heterocyclic ring of R 101 may have a substituent. Here, the hydrocarbon ring or heterocycle has a substituent means that part or all of the hydrogen atoms bonded to the ring structure of the hydrocarbon ring or heterocycle are substituted with atoms or groups other than hydrogen atoms. Say.
Examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, an oxygen atom (═O), and a nitro group.
The alkyl group as a substituent is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, or a tert-butyl group.
The alkoxy group as a substituent is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, preferably a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group, or a tert-butoxy group, and a methoxy group. An ethoxy group is most preferred.
Examples of the halogen atom as a substituent include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
As the halogenated alkyl group as a substituent, a part of hydrogen atoms of an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a tert-butyl group, or the like A group in which all the halogen atoms are substituted is exemplified.

101の鎖状のアルキル基としては、直鎖状・分岐鎖状のいずれでもよい。
直鎖状のアルキル基としては、炭素数が1〜20であることが好ましく、1〜15であることがより好ましく、1〜10が最も好ましい。具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デカニル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、イソトリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、イソヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基、ヘンイコシル基、ドコシル基等が挙げられる。
分岐鎖状のアルキル基としては、炭素数が3〜20であることが好ましく、3〜15であることがより好ましく、3〜10が最も好ましい。具体的には、例えば、1−メチルエチル基、1−メチルプロピル基、2−メチルプロピル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、1−エチルブチル基、2−エチルブチル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基などが挙げられる。
The chain alkyl group for R 101 may be either linear or branched.
The linear alkyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 15 carbon atoms, and most preferably 1 to 10 carbon atoms. Specifically, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decanyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, isotridecyl group, tetradecyl group Group, pentadecyl group, hexadecyl group, isohexadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecyl group, icosyl group, heicosyl group, docosyl group and the like.
The branched alkyl group preferably has 3 to 20 carbon atoms, more preferably 3 to 15 carbon atoms, and most preferably 3 to 10 carbon atoms. Specifically, for example, 1-methylethyl group, 1-methylpropyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, 3-methylbutyl group, 1-ethylbutyl group, 2-ethylbutyl group, Examples include 1-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl group, 4-methylpentyl group and the like.

101のアルケニル基としては、炭素数が2〜10であることが好ましく、2〜5が好ましく、2〜4が好ましく、3が特に好ましい。例えば、ビニル基、プロペニル基(アリル基)、ブチニル基などが挙げられる。上記の中でも、特にプロペニル基が好ましい。 The alkenyl group for R 101 preferably has 2 to 10 carbon atoms, preferably 2 to 5, more preferably 2 to 4, and particularly preferably 3. For example, a vinyl group, a propenyl group (allyl group), a butynyl group, etc. are mentioned. Among the above, a propenyl group is particularly preferable.

101の鎖状のアルキル基またはアルケニル基における置換基としては、たとえば、上記環式基の置換基と同様のアルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、酸素原子(=O)、ニトロ基、アミノ基;上記環式基等が挙げられる。 Examples of the substituent in the chain alkyl group or alkenyl group of R 101 include, for example, the same alkoxy group, halogen atom, halogenated alkyl group, hydroxyl group, oxygen atom (═O), nitro as the substituent of the above cyclic group. Group, amino group; the above cyclic groups and the like.

本発明において、R101は、置換基を有していてもよい環式基であることが好ましく、フェニル基、ナフチル基、ポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基、前記式(a2−r−1)〜(a2−r−7)で表されるラクトン含有環式基、上記一般式(a5−r−1)〜(a5−r−4)で表される−SO−含有環式基、等が好ましい。 In the present invention, R 101 is preferably a cyclic group which may have a substituent, and a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from a phenyl group, a naphthyl group, or a polycycloalkane, lactone-containing cyclic groups represented by a2-r-1) to (a2-r-7), —SO 2 — represented by general formulas (a5-r-1) to (a5-r-4) above Containing cyclic groups, etc. are preferred.

101の酸素原子を含む2価の連結基は、酸素原子以外の原子を含有してもよい。酸素原子以外の原子としては、たとえば炭素原子、水素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
酸素原子を含む2価の連結基としては、たとえば、酸素原子(エーテル結合:−O−)、エステル結合(−C(=O)−O−)、アミド結合(−C(=O)−NH−)、カルボニル基(−C(=O)−)、カーボネート結合(−O−C(=O)−O−)等の非炭化水素系の酸素原子含有連結基;該非炭化水素系の酸素原子含有連結基とアルキレン基との組み合わせ等が挙げられる。当該組み合わせに、さらにスルホニル基(−SO−)が連結されていてもよい。
該組み合わせとしては、たとえば、−V105−O−、−V105−O−C(=O)−、−C(=O)−O−V105−O−C(=O)−、−SO−O−V105−O−C(=O)−、−V105−SO−O−V106−O−C(=O)−(式中、V105〜V106はそれぞれ独立にアルキレン基である。)等が挙げられる。
105〜V106におけるアルキレン基としては、直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、該アルキレン基の炭素数は、1〜12が好ましく、1〜5がより好ましく、1〜3が特に好ましい。
該アルキレン基としては、前記V103およびV104におけるアルキレン基と同様のものが挙げられる。
としては、エステル結合またはエーテル結合を含む2価の連結基が好ましく、なかでも、−V105−O−、−V105−O−C(=O)−または−C(=O)−O−V105−O−C(=O)−が好ましい。
The divalent linking group containing an oxygen atom of Y 101 may contain an atom other than an oxygen atom. Examples of atoms other than oxygen atoms include carbon atoms, hydrogen atoms, sulfur atoms, and nitrogen atoms.
Examples of the divalent linking group containing an oxygen atom include an oxygen atom (ether bond: —O—), an ester bond (—C (═O) —O—), and an amide bond (—C (═O) —NH. -), A carbonyl group (-C (= O)-), a non-hydrocarbon oxygen atom-containing linking group such as a carbonate bond (-O-C (= O) -O-); the non-hydrocarbon oxygen atom Examples include a combination of a containing linking group and an alkylene group. A sulfonyl group (—SO 2 —) may be further linked to the combination.
Examples of the combination, for example, -V 105 -O -, - V 105 -O-C (= O) -, - C (= O) -O-V 105 -O-C (= O) -, - SO 2- O—V 105 —O—C (═O) —, —V 105 —SO 2 —O—V 106 —O—C (═O) — (wherein V 105 to V 106 are each independently alkylene. Group.) And the like.
The alkylene group for V 105 to V 106 is preferably a linear or branched alkylene group, and the alkylene group preferably has 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 3 carbon atoms. preferable.
Examples of the alkylene group include the same alkylene groups as those described above for V 103 and V 104 .
Q is preferably a divalent linking group containing an ester bond or an ether bond, and among them, —V 105 —O—, —V 105 —O—C (═O) — or —C (═O) — O—V 105 —O—C (═O) — is preferable.

101におけるアルキレン基としては、前記V103およびV104におけるアルキレン基と同様のものが挙げられ、炭素数1〜5であることが好ましい。
101におけるフッ素化アルキレン基としては前記V103およびV104におけるアルキレン基を構成する水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されたものが挙げられる。炭素数1〜5であることが好ましく、1〜2がより好ましい。
Examples of the alkylene group for V 101 include the same alkylene groups as those described above for V 103 and V 104, and preferably have 1 to 5 carbon atoms.
Examples of the fluorinated alkylene group for V 101 include those in which part or all of the hydrogen atoms constituting the alkylene group for V 103 and V 104 are substituted with fluorine atoms. It is preferable that it is C1-C5, and 1-2 is more preferable.

102の炭素数1〜5のフッ素化アルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基を構成する水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された基が挙げられる。 Examples of the fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of R 102 include groups in which some or all of the hydrogen atoms constituting the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms are substituted with fluorine atoms.

104、R105は、それぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基またはフッ素化アルキル基であり、互いに結合して環を形成していてもよい。
104、R105は直鎖状または分岐鎖状の(フッ素化)アルキル基であることが好ましい。該(フッ素化)アルキル基の炭素数は1〜10であり、好ましくは炭素数1〜7、より好ましくは炭素数1〜3である。R104、R105の(フッ素化)アルキル基の炭素数は、上記炭素数の範囲内において、レジスト溶媒への溶解性も良好である等の理由により、小さいほど好ましい。
また、R104、R105の(フッ素化)アルキル基において、フッ素原子で置換されている水素原子の数が多いほど、酸の強度が強くなり、また200nm以下の高エネルギー光や電子線に対する透明性が向上するので好ましい。
該(フッ素化)アルキル基中のフッ素原子の割合、すなわちフッ素化率は、好ましくは70〜100%、さらに好ましくは90〜100%であり、最も好ましくは、全ての水素原子がフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキレン基またはパーフルオロアルキル基である。
R 104 and R 105 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a fluorinated alkyl group, and may be bonded to each other to form a ring.
R 104 and R 105 are preferably linear or branched (fluorinated) alkyl groups. The (fluorinated) alkyl group has 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 7 carbon atoms, and more preferably 1 to 3 carbon atoms. The number of carbon atoms of the (fluorinated) alkyl group of R 104 and R 105 is preferably as small as possible because of good solubility in a resist solvent within the above carbon number range.
Further, in the (fluorinated) alkyl group of R 104 and R 105, the greater the number of hydrogen atoms substituted with fluorine atoms, the stronger the acid strength, and the transparency to high energy light and electron beams of 200 nm or less. This is preferable because of improved properties.
The proportion of fluorine atoms in the (fluorinated) alkyl group, that is, the fluorination rate is preferably 70 to 100%, more preferably 90 to 100%, and most preferably all hydrogen atoms are replaced with fluorine atoms. Perfluoroalkylene group or perfluoroalkyl group.

式(b−1)で表されるアニオン部の具体例としては、例えば下記式(b1)〜(b9)のいずれかで表されるアニオンが挙げられる。   Specific examples of the anion moiety represented by the formula (b-1) include anions represented by any of the following formulas (b1) to (b9).

Figure 2013225025
Figure 2013225025

Figure 2013225025
[式中、q1〜q2はそれぞれ独立に1〜5の整数であり、q3は1〜12の整数であり、t3は1〜3の整数であり、r1〜r2はそれぞれ独立に0〜3の整数であり、gは1〜20の整数であり、R107は置換基であり、n1〜n6はそれぞれ独立に0または1であり、v0〜v6はそれぞれ独立に0〜3の整数であり、w1〜w6はそれぞれ独立に0〜3の整数であり、Q”は炭素数1〜5のアルキレン基、−O−、−S−、−O−R94−または−S−R95−であり、R94およびR95はそれぞれ独立に炭素数1〜5のアルキレン基であり、mは0または1の整数である。]
Figure 2013225025
[Wherein, q1 to q2 are each independently an integer of 1 to 5, q3 is an integer of 1 to 12, t3 is an integer of 1 to 3, and r1 to r2 are each independently 0 to 3] G is an integer of 1 to 20, R 107 is a substituent, n1 to n6 are each independently 0 or 1, v0 to v6 are each independently an integer of 0 to 3, w1 to w6 are each independently an integer of 0 to 3, and Q ″ is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, —O—, —S—, —O—R 94 — or —S—R 95 —. , R 94 and R 95 are each independently an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and m is an integer of 0 or 1.]

式中、Q”、R94およびR95におけるアルキレン基としては、メチレン基が好ましい。
107の置換基としては、前記R101の説明で、環式基の環構造に結合した水素原子の一部を置換してもよい置換基として挙げたものと同様のものが挙げられる。
107に付された符号(r1〜r2、w1〜w6)が2以上の整数である場合、当該化合物中の複数のR107はそれぞれ同じであってもよく、異なっていてもよい。
In the formula, the alkylene group in Q ″, R 94 and R 95 is preferably a methylene group.
Examples of the substituent for R 107 include the same groups as those described above for R 101 , which may substitute a part of the hydrogen atoms bonded to the ring structure of the cyclic group.
Code (r1 and r2, W1 to W6) attached to R 107 when is an integer of 2 or more, plural by R 107 in the compound may be the same, respectively, it may be different.

{カチオン部}
m+はm価の有機カチオンである。
m+におけるm価の有機カチオンとしては特に限定されるものではなく、例えば、従来、レジスト組成物のオニウム系酸発生剤等のカチオン部として知られている有機カチオンを用いることができる。
m価の有機カチオンとしてはスルホニウムカチオンまたはヨードニウムカチオンであることが好ましく、特に下記一般式(ca−1)〜(ca−4)で表されるものが好ましい。
{Cation part}
M m + is an m-valent organic cation.
The m-valent organic cation in M m + is not particularly limited. For example, an organic cation conventionally known as a cation moiety such as an onium-based acid generator of a resist composition can be used.
The m-valent organic cation is preferably a sulfonium cation or an iodonium cation, and those represented by the following general formulas (ca-1) to (ca-4) are particularly preferable.

Figure 2013225025
[式中、R201〜R207、およびR210〜R212は、それぞれ独立に置換基を有していてもよいアリール基、アルキル基またはアルケニル基を表し、R201〜R203のいずれか2つ、R206〜R207、R211〜R212は、相互に結合して式中のイオウ原子と共に環を形成してもよい。
208〜R209はそれぞれ独立に水素原子または炭素数1〜5のアルキル基を表し、
201は−C(=O)−または−C(=O)O―を表し、
201は、それぞれ独立に、アリーレン基、アルキレン基またはアルケニレン基を表し、
xは1または2であり、W201は(x+1)価の連結基を表す。]
Figure 2013225025
[Wherein, R 201 to R 207 and R 210 to R 212 each independently represents an aryl group, an alkyl group or an alkenyl group which may have a substituent, and any one of R 201 to R 203 R 206 to R 207 and R 211 to R 212 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom in the formula.
R 208 to R 209 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms,
L 201 represents —C (═O) — or —C (═O) O—,
Y 201 each independently represents an arylene group, an alkylene group or an alkenylene group,
x is 1 or 2, and W 201 represents a (x + 1) -valent linking group. ]

201〜R207、およびR210〜R212におけるアリール基としては、炭素数6〜20の無置換のアリール基が挙げられ、フェニル基、ナフチル基が好ましい。 As the aryl group in R 201 to R 207, and R 210 to R 212, include unsubstituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms, a phenyl group, a naphthyl group.

201〜R207、およびR210〜R212におけるアルキル基としては、鎖状・環状のアルキル基であって、炭素数1〜30のものが好ましい。
201〜R207、およびR210〜R212におけるアルケニル基としては、炭素数が2〜10であることが好ましい。
The alkyl group in R 201 to R 207 and R 210 to R 212 is a chain / cyclic alkyl group, preferably having 1 to 30 carbon atoms.
The alkenyl group in R 201 to R 207 and R 210 to R 212 preferably has 2 to 10 carbon atoms.

201〜R207、およびR210〜R212が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、オキソ基(=O)、シアノ基、アミノ基、アリール基、下記式(ca−r−1)〜(ca−r−7)で表される置換基が挙げられる。 Examples of the substituent that R 201 to R 207 and R 210 to R 212 may have include an alkyl group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, an oxo group (═O), a cyano group, an amino group, Examples include aryl groups and substituents represented by the following formulas (ca-r-1) to (ca-r-7).

Figure 2013225025
[式中、R’201はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜30の炭化水素基である。]
Figure 2013225025
[Wherein, R ′ 201 each independently represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms. ]

R’201の炭化水素基は、上記R101の置換基を有していてもよい環式基、置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基、アルケニル基と同様である。
201〜R203、R206〜R207、R211〜R212は、相互に結合して式中のイオウ原子と共に環を形成する場合、硫黄原子、酸素原子、窒素原子等のヘテロ原子や、カルボニル基、−SO−、−SO−、−SO−、−COO−、−CONH−または−N(R)−(該Rは炭素数1〜5のアルキル基である。)等の官能基を介して結合してもよい。
形成される環としては、式中のイオウ原子をその環骨格に含む1つの環が、イオウ原子を含めて、3〜10員環であることが好ましく、5〜7員環であることが特に好ましい。
形成される環の具体例としては、たとえばチオフェン環、チアゾール環、ベンゾチオフェン環、チアントレン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、9H−チオキサンテン環、チオキサントン環、チアントレン環、フェノキサチイン環、テトラヒドロチオフェニウム環、テトラヒドロチオピラニウム環等が挙げられる。
The hydrocarbon group for R ′ 201 is the same as the cyclic group which may have a substituent for R 101 and the chain alkyl group and alkenyl group which may have a substituent.
R 201 ~R 203, R 206 ~R 207, R 211 ~R 212 , when bonded to each other to form a ring with the sulfur atom, a sulfur atom, an oxygen atom, or a hetero atom such as nitrogen atom, carbonyl group, -SO -, - SO 2 - , - SO 3 -, - COO -, - CONH- , or -N (R N) - (. the R N is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms), etc. You may couple | bond through the functional group of.
As the ring to be formed, one ring containing a sulfur atom in the ring skeleton in the formula is preferably a 3- to 10-membered ring, particularly a 5- to 7-membered ring, including the sulfur atom. preferable.
Specific examples of the ring formed include, for example, thiophene ring, thiazole ring, benzothiophene ring, thianthrene ring, benzothiophene ring, dibenzothiophene ring, 9H-thioxanthene ring, thioxanthone ring, thianthrene ring, phenoxathiin ring, tetrahydro A thiophenium ring, a tetrahydrothiopyranium ring, etc. are mentioned.

xは1または2である。
201は、(x+1)価、すなわち2価または3価の連結基である。
201における2価の連結基としては、特に限定されないが、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基、ヘテロ原子を含む2価の連結基等が好適なものとして挙げられる。
x is 1 or 2.
W 201 is a (x + 1) valent, that is, a divalent or trivalent linking group.
Examples of the divalent linking group for W 201, but are not limited to, divalent hydrocarbon group which may have a substituent group, and a divalent linking group containing a hetero atom as preferred.

(置換基を有していてもよい2価の炭化水素基)
2価の連結基としての炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよい。
脂肪族炭化水素基は、芳香族性を持たない炭化水素基を意味する。該脂肪族炭化水素基は、飽和であってもよく、不飽和であってもよく、通常は飽和であることが好ましい。
該脂肪族炭化水素基として、より具体的には、直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基、構造中に環を含む脂肪族炭化水素基等が挙げられる。
(Divalent hydrocarbon group which may have a substituent)
The hydrocarbon group as the divalent linking group may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group.
An aliphatic hydrocarbon group means a hydrocarbon group having no aromaticity. The aliphatic hydrocarbon group may be saturated or unsaturated, and is usually preferably saturated.
More specific examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, an aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure, and the like.

前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、1〜8がより好ましく、1〜5がさらに好ましい。
直鎖状の脂肪族炭化水素基としては、直鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、メチレン基[−CH−]、エチレン基[−(CH−]、トリメチレン基[−(CH−]、テトラメチレン基[−(CH−]、ペンタメチレン基[−(CH−]等が挙げられる。
分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては、分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、−CH(CH)−、−CH(CHCH)−、−C(CH−、−C(CH)(CHCH)−、−C(CH)(CHCHCH)−、−C(CHCH−等のアルキルメチレン基;−CH(CH)CH−、−CH(CH)CH(CH)−、−C(CHCH−、−CH(CHCH)CH−、−C(CHCH−CH−等のアルキルエチレン基;−CH(CH)CHCH−、−CHCH(CH)CH−等のアルキルトリメチレン基;−CH(CH)CHCHCH−、−CHCH(CH)CHCH−等のアルキルテトラメチレン基などのアルキルアルキレン基等が挙げられる。アルキルアルキレン基におけるアルキル基としては、炭素数1〜5の直鎖状のアルキル基が好ましい。
前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、水素原子を置換する置換基(水素原子以外の基または原子)を有していてもよく、有していなくてもよい。該置換基としては、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1〜5のフッ素化アルキル基、オキソ基(=O)等が挙げられる。
The linear or branched aliphatic hydrocarbon group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and still more preferably 1 to 5 carbon atoms.
As the linear aliphatic hydrocarbon group, a linear alkylene group is preferable. Specifically, a methylene group [—CH 2 —], an ethylene group [— (CH 2 ) 2 —], a trimethylene group [ — (CH 2 ) 3 —], tetramethylene group [— (CH 2 ) 4 —], pentamethylene group [— (CH 2 ) 5 —] and the like can be mentioned.
As the branched aliphatic hydrocarbon group, a branched alkylene group is preferred, and specifically, —CH (CH 3 ) —, —CH (CH 2 CH 3 ) —, —C (CH 3 ). 2 -, - C (CH 3 ) (CH 2 CH 3) -, - C (CH 3) (CH 2 CH 2 CH 3) -, - C (CH 2 CH 3) 2 - ; alkylethylene groups such as - CH (CH 3) CH 2 - , - CH (CH 3) CH (CH 3) -, - C (CH 3) 2 CH 2 -, - CH (CH 2 CH 3) CH 2 -, - C (CH 2 CH 3) 2 -CH 2 - alkyl groups such as; -CH (CH 3) CH 2 CH 2 -, - CH 2 CH (CH 3) CH 2 - alkyl trimethylene groups such as; -CH (CH 3) CH 2 CH 2 CH 2 -, - CH 2 CH (CH 3) CH 2 CH 2 - And the like alkyl alkylene group such as an alkyl tetramethylene group of. The alkyl group in the alkyl alkylene group is preferably a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
The linear or branched aliphatic hydrocarbon group may or may not have a substituent (a group or atom other than a hydrogen atom) that replaces a hydrogen atom. Examples of the substituent include a fluorine atom, a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom, and an oxo group (═O).

前記構造中に環を含む脂肪族炭化水素基としては、環構造中にヘテロ原子を含む置換基を含んでもよい環状の脂肪族炭化水素基(脂肪族炭化水素環から水素原子を2個除いた基)、前記環状の脂肪族炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の末端に結合した基、前記環状の脂肪族炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の途中に介在する基などが挙げられる。前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては前記と同様のものが挙げられる。
環状の脂肪族炭化水素基は、炭素数が3〜20であることが好ましく、3〜12であることがより好ましい。
環状の脂肪族炭化水素基は、多環式であってもよく、単環式であってもよい。単環式の脂肪族炭化水素基としては、モノシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましい。該モノシクロアルカンとしては炭素数3〜6のものが好ましく、具体的にはシクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。多環式の脂肪族炭化水素基としては、ポリシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましく、該ポリシクロアルカンとしては炭素数7〜12のものが好ましく、具体的にはアダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。
環状の脂肪族炭化水素基は、水素原子を置換する置換基(水素原子以外の基または原子)を有していてもよいし、有していなくてもよい。該置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、オキソ基(=O)等が挙げられる。
前記置換基としてのアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基であることが最も好ましい。
前記置換基としてのアルコキシ基としては、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
前記置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
前記置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、前記アルキル基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
環状の脂肪族炭化水素基は、その環構造を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子を含む置換基で置換されてもよい。該ヘテロ原子を含む置換基としては、−O−、−C(=O)−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)−O−が好ましい。
As the aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure, a cyclic aliphatic hydrocarbon group which may contain a substituent containing a hetero atom in the ring structure (excluding two hydrogen atoms from the aliphatic hydrocarbon ring) Group), a group in which the cyclic aliphatic hydrocarbon group is bonded to the end of a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, and the cyclic aliphatic hydrocarbon group is a linear or branched chain fatty acid. Group intervening in the middle of the group hydrocarbon group. Examples of the linear or branched aliphatic hydrocarbon group include those described above.
The cyclic aliphatic hydrocarbon group preferably has 3 to 20 carbon atoms, and more preferably 3 to 12 carbon atoms.
The cyclic aliphatic hydrocarbon group may be polycyclic or monocyclic. As the monocyclic aliphatic hydrocarbon group, a group obtained by removing two hydrogen atoms from a monocycloalkane is preferable. The monocycloalkane preferably has 3 to 6 carbon atoms, and specific examples thereof include cyclopentane and cyclohexane. The polycyclic aliphatic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing two hydrogen atoms from a polycycloalkane, and the polycycloalkane preferably has 7 to 12 carbon atoms, specifically adamantane, Examples include norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane.
The cyclic aliphatic hydrocarbon group may or may not have a substituent (a group or atom other than a hydrogen atom) that replaces a hydrogen atom. Examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, and an oxo group (═O).
The alkyl group as the substituent is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, or a tert-butyl group.
The alkoxy group as the substituent is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, preferably a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group or a tert-butoxy group. Most preferred is an ethoxy group.
Examples of the halogen atom as the substituent include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
Examples of the halogenated alkyl group as the substituent include groups in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group have been substituted with the halogen atoms.
In the cyclic aliphatic hydrocarbon group, a part of carbon atoms constituting the ring structure may be substituted with a substituent containing a hetero atom. As the substituent containing the hetero atom, —O—, —C (═O) —O—, —S—, —S (═O) 2 —, and —S (═O) 2 —O— are preferable.

2価の炭化水素基としての芳香族炭化水素基は、芳香環を少なくとも1つ有する2価の炭化水素基であり、置換基を有していてもよい。芳香環は、4n+2個のπ電子をもつ環状共役系であれば特に限定されず、単環式でも多環式でもよい。芳香環の炭素数は5〜30であることが好ましく、5〜20がより好ましく、6〜15がさらに好ましく、6〜12が特に好ましい。ただし、該炭素数には、置換基における炭素数を含まないものとする。芳香環として具体的には、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族炭化水素環;前記芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換された芳香族複素環;等が挙げられる。芳香族複素環におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。芳香族複素環として具体的には、ピリジン環、チオフェン環等が挙げられる。
2価の炭化水素基としての芳香族炭化水素基として具体的には、前記芳香族炭化水素環または芳香族複素環から水素原子を2つ除いた基(アリーレン基またはヘテロアリーレン基);2以上の芳香環を含む芳香族化合物(たとえばビフェニル、フルオレン等)から水素原子を2つ除いた基;前記芳香族炭化水素環または芳香族複素環から水素原子を1つ除いた基(アリール基またはヘテロアリール基)の水素原子の1つがアルキレン基で置換された基(たとえば、ベンジル基、フェネチル基、1−ナフチルメチル基、2−ナフチルメチル基、1−ナフチルエチル基、2−ナフチルエチル基等のアリールアルキル基におけるアリール基から水素原子をさらに1つ除いた基);等が挙げられる。前記アリール基またはヘテロアリール基に結合するアルキレン基の炭素数は、1〜4であることが好ましく、1〜2であることがより好ましく、1であることが特に好ましい。
前記芳香族炭化水素基は、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。たとえば当該芳香族基が有する芳香環に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよい。該置換基としては、たとえば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、オキソ基(=O)等が挙げられる。芳香環に結合した水素原子を置換するアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基としては、それぞれ、環状の脂肪族炭化水素基に結合した水素原子の置換基として上述したアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基と同様である。
The aromatic hydrocarbon group as the divalent hydrocarbon group is a divalent hydrocarbon group having at least one aromatic ring and may have a substituent. The aromatic ring is not particularly limited as long as it is a cyclic conjugated system having 4n + 2 π electrons, and may be monocyclic or polycyclic. It is preferable that carbon number of an aromatic ring is 5-30, 5-20 are more preferable, 6-15 are more preferable, and 6-12 are especially preferable. However, the carbon number does not include the carbon number in the substituent. Specific examples of the aromatic ring include aromatic hydrocarbon rings such as benzene, naphthalene, anthracene and phenanthrene; aromatic heterocycles in which a part of carbon atoms constituting the aromatic hydrocarbon ring are substituted with heteroatoms; etc. Is mentioned. Examples of the hetero atom in the aromatic heterocyclic ring include an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom. Specific examples of the aromatic heterocycle include a pyridine ring and a thiophene ring.
Specifically, the aromatic hydrocarbon group as the divalent hydrocarbon group is a group obtained by removing two hydrogen atoms from the aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocyclic ring (arylene group or heteroarylene group); A group in which two hydrogen atoms have been removed from an aromatic compound (for example, biphenyl, fluorene, etc.) containing one aromatic ring; a group in which one hydrogen atom has been removed from the aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocycle (aryl group or hetero group) A group in which one of the hydrogen atoms of the aryl group is substituted with an alkylene group (for example, a benzyl group, a phenethyl group, a 1-naphthylmethyl group, a 2-naphthylmethyl group, a 1-naphthylethyl group, a 2-naphthylethyl group, etc. Group in which one hydrogen atom is further removed from the aryl group in the arylalkyl group); and the like. The alkylene group bonded to the aryl group or heteroaryl group preferably has 1 to 4 carbon atoms, more preferably 1 to 2 carbon atoms, and particularly preferably 1 carbon atom.
The aromatic hydrocarbon group may or may not have a substituent. For example, a hydrogen atom bonded to an aromatic ring of the aromatic group may be substituted with a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, and an oxo group (═O). As the alkyl group, alkoxy group, halogen atom, and halogenated alkyl group that replaces the hydrogen atom bonded to the aromatic ring, the alkyl group and alkoxy described above as the substituent of the hydrogen atom bonded to the cyclic aliphatic hydrocarbon group, respectively. Group, halogen atom, and halogenated alkyl group.

(ヘテロ原子を含む2価の連結基)
前記W201の「ヘテロ原子を含む2価の連結基」におけるヘテロ原子とは、炭素原子および水素原子以外の原子であり、たとえば酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ハロゲン原子等が挙げられる。
ヘテロ原子を含む二価の連結基としては、−O−、−C(=O)−O−、−C(=O)−、−O−C(=O)−O−、−C(=O)−NH−、−NH−(Hはアルキル基、アシル基等の置換基で置換されていてもよい。)、−S−、−S(=O)−、−S(=O)−O−、−NH−C(=O)−、=N−、一般式−Y−O−Y−、−[Y−C(=O)−O]m’−Y−、−C(=O)−O−Y−または−Y−O−C(=O)−Y−で表される基[式中、YおよびYはそれぞれ独立して置換基を有していてもよい二価の炭化水素基であり、Oは酸素原子であり、m’は0〜3の整数である。]等が挙げられる。
201が−NH−の場合、そのHはアルキル基、アシル基等の置換基で置換されていてもよい。該置換基(アルキル基、アリール基等)は、炭素数が1〜10であることが好ましく、1〜8であることがさらに好ましく、1〜5であることが特に好ましい。
前記YおよびYは、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基である。該2価の炭化水素基としては、前記でW201における「置換基を有していてもよい2価の炭化水素基」として挙げたものと同様のものが挙げられる。
としては、直鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、直鎖状のアルキレン基がより好ましく、炭素数1〜5の直鎖状のアルキレン基がさらに好ましく、メチレン基またはエチレン基が特に好ましい。
としては、直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、メチレン基、エチレン基またはアルキルメチレン基がより好ましい。該アルキルメチレン基におけるアルキル基は、炭素数1〜5の直鎖状のアルキル基が好ましく、炭素数1〜3の直鎖状のアルキル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
式−[Y−C(=O)−O]m’−Y−で表される基において、m’は0〜3の整数であり、0〜2の整数であることが好ましく、0または1がより好ましく、1が特に好ましい。つまり、式−[Y−C(=O)−O]m’−Y−で表される基としては、式−Y−C(=O)−O−Y−で表される基が特に好ましい。なかでも、式−(CHa’−C(=O)−O−(CHb’−で表される基が好ましい。該式中、a’は、1〜10の整数であり、1〜8の整数が好ましく、1〜5の整数がより好ましく、1または2がさらに好ましく、1が最も好ましい。b’は、1〜10の整数であり、1〜8の整数が好ましく、1〜5の整数がより好ましく、1または2がさらに好ましく、1が最も好ましい。
ヘテロ原子を含む2価の連結基としては、ヘテロ原子として酸素原子を有する直鎖状の基、例えばエーテル結合またはエステル結合を含む基、が好ましく、前記式−Y−O−Y−、−[Y−C(=O)−O]m’−Y−または−Y−O−C(=O)−Y−で表される基がより好ましい。
(Divalent linking group containing a hetero atom)
The hetero atom in the “divalent linking group containing a hetero atom” of the W 201 is an atom other than a carbon atom and a hydrogen atom, and examples thereof include an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, and a halogen atom.
Examples of the divalent linking group containing a hetero atom include -O-, -C (= O) -O-, -C (= O)-, -O-C (= O) -O-, -C (= O) —NH—, —NH— (H may be substituted with a substituent such as an alkyl group, an acyl group, etc.), —S—, —S (═O) 2 —, —S (═O) 2 -O -, - NH-C (= O) -, = N-, the formula -Y A -O-Y B -, - [Y A -C (= O) -O] m '-Y B - , —C (═O) —O—Y B — or —Y A —O—C (═O) —Y B —, wherein Y A and Y B are each independently a substituent. Is a divalent hydrocarbon group which may have, O is an oxygen atom, and m ′ is an integer of 0-3. ] Etc. are mentioned.
When W 201 is —NH—, H may be substituted with a substituent such as an alkyl group or an acyl group. The substituent (alkyl group, aryl group, etc.) preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 5 carbon atoms.
Y A and Y B are each independently a divalent hydrocarbon group which may have a substituent. Examples of the divalent hydrocarbon group include the same groups as the "substituted divalent hydrocarbon group which may have a" in W 201 above.
The Y A, preferably a linear aliphatic hydrocarbon group, more preferably a linear alkylene group, a linear alkylene group is more preferred, a methylene group or an ethylene group having 1 to 5 carbon atoms, especially preferable.
Y B is preferably a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, more preferably a methylene group, an ethylene group or an alkylmethylene group. The alkyl group in the alkylmethylene group is preferably a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a linear alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and most preferably a methyl group.
In the group represented by the formula — [Y A —C (═O) —O] m ′ —Y B —, m ′ is an integer of 0 to 3, preferably an integer of 0 to 2, Or 1 is more preferable, and 1 is particularly preferable. That is, the group represented by the formula — [Y A —C (═O) —O] m ′ —Y B — is represented by the formula —Y A —C (═O) —O—Y B —. The group is particularly preferred. Among these, a group represented by the formula — (CH 2 ) a ′ —C (═O) —O— (CH 2 ) b ′ — is preferable. In the formula, a ′ is an integer of 1 to 10, preferably an integer of 1 to 8, more preferably an integer of 1 to 5, further preferably 1 or 2, and most preferably 1. b ′ is an integer of 1 to 10, preferably an integer of 1 to 8, more preferably an integer of 1 to 5, more preferably 1 or 2, and most preferably 1.
As the divalent linking group containing a hetero atom, a linear group having an oxygen atom as a hetero atom, for example, a group containing an ether bond or an ester bond, is preferable, and the above formula —Y A —O—Y B —, A group represented by — [Y A —C (═O) —O] m ′ —Y B — or —Y A —O—C (═O) —Y B — is more preferable.

上記のなかでも、W201の2価の連結基としては、特に、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、2価の脂環式炭化水素基、又はヘテロ原子を含む2価の連結基が好ましい。これらの中でも、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、又はエステル結合(−C(=O)−O−)を含む2価の連結基が好ましい。 Among the above, as the divalent linking group of W 201 , in particular, a linear or branched alkylene group, a divalent alicyclic hydrocarbon group, or a divalent linking group containing a hetero atom is included. preferable. Among these, a linear or branched alkylene group or a divalent linking group containing an ester bond (—C (═O) —O—) is preferable.

201における3価の連結基としては、2価の連結基から水素原子を1個除いた基、2価の連結基にさらに2価の連結基が結合した基、等が挙げられる。2価の連結基としては上記W201の2価の連結基と同様のものが挙げられる。W201における3価の連結基としては、アリーレン基に3個のカルボニル基が組み合わさった基が好ましい。 Examples of the trivalent linking group in W 201 include a group obtained by removing one hydrogen atom from a divalent linking group, a group in which a divalent linking group is further bonded to a divalent linking group, and the like. Examples of the divalent linking group include the same divalent linking group of the W 201. The trivalent linking group in W 201 is preferably a group in which three carbonyl groups are combined with an arylene group.

式(ca−1)のカチオンの好適なものとして具体的には、下記式で表されるカチオンが挙げられる。
Specific examples of suitable cations of formula (ca-1) include cations represented by the following formulas.

Figure 2013225025
Figure 2013225025

Figure 2013225025
[式中、g1、g2、g3は繰返し数を示し、g1は1〜5の整数であり、g2は0〜20の整数であり、g3は0〜20の整数である。]
Figure 2013225025
[Wherein, g1, g2, and g3 represent the number of repetitions, g1 is an integer of 1 to 5, g2 is an integer of 0 to 20, and g3 is an integer of 0 to 20. ]

Figure 2013225025
[式中、Rdは水素原子又は置換基であって、置換基としては前記R201〜R207、およびR210〜R212が有していてもよい置換基として挙げたものと同様である。]
Figure 2013225025
[Wherein, Rd is a hydrogen atom or a substituent, and the substituent is the same as the substituent that may be possessed by R 201 to R 207 and R 210 to R 212 . ]

m+における有機カチオンとしては、前記式(c−1)又は(c−3)で表される有機カチオンが好ましい。 As the organic cation in M m +, the organic cation represented by the formula (c-1) or (c-3) is preferable.

オキシムスルホネート系酸発生剤としては、特開平9−208554号公報(段落[0012]〜[0014]の[化18]〜[化19])に開示されているオキシムスルホネート系酸発生剤、国際公開第04/074242号パンフレット(65〜86頁目のExample1〜40)に開示されているオキシムスルホネート系酸発生剤を好適に用いることができる。
ジアゾメタン系酸発生剤としては、特開平11−035551号公報、特開平11−035552号公報、特開平11−035573号公報に開示されているジアゾメタン系酸発生剤を好適に用いることができる。
また、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類としては、例えば、特開平11−322707号公報に開示されている、1,3−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン、1,4−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ブタン、1,6−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン、1,10−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカン、1,2−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)エタン、1,3−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン、1,6−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン、1,10−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカンなどを挙げることができる。
As the oxime sulfonate acid generator, an oxime sulfonate acid generator disclosed in JP-A-9-208554 (paragraphs [0012] to [0014], [Chem. 18] to [Chem. 19]), International Publication An oxime sulfonate-based acid generator disclosed in the pamphlet of No. 04/074242 (Examples 1 to 40 on pages 65 to 86) can be preferably used.
As the diazomethane acid generator, diazomethane acid generators disclosed in JP-A-11-035551, JP-A-11-035552, and JP-A-11-035573 can be suitably used.
Examples of poly (bissulfonyl) diazomethanes include 1,3-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) propane and 1,4-bis (phenylsulfonyldiazo) disclosed in JP-A-11-322707. Methylsulfonyl) butane, 1,6-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) hexane, 1,10-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) decane, 1,2-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) ethane, 1,3 -Bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) propane, 1,6-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) hexane, 1,10-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) decane, etc. Door can be.

(B)成分は、上述した酸発生剤を1種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い。
溶剤現像ネガ型レジスト組成物中の(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して0.5〜60質量部が好ましく、1〜50質量部がより好ましく、1〜40質量部がさらに好ましい。(B)成分の含有量を上記範囲とすることで、パターン形成が充分に行われる。また、溶剤現像ネガ型レジスト組成物の各成分を有機溶剤に溶解した際、均一な溶液が得られ、保存安定性が良好となるため好ましい。
As the component (B), one type of acid generator described above may be used alone, or two or more types may be used in combination.
0.5-60 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of (A) component, as for content of (B) component in a solvent development negative resist composition, 1-50 mass parts is more preferable, and 1-40 Part by mass is more preferable. By forming the content of the component (B) within the above range, pattern formation is sufficiently performed. Moreover, when each component of a solvent development negative resist composition is melt | dissolved in the organic solvent, since a uniform solution is obtained and storage stability becomes favorable, it is preferable.

<塩基性化合物成分;(D)成分>
(D)成分は塩基性化合物成分であって、酸拡散制御剤、すなわち露光により前記(B)成分等から発生する酸をトラップするクエンチャーとして作用するものである。なお、本発明において「塩基性化合物」とは、(B)成分に対して相対的に塩基性となる化合物をいう。本発明における(D)成分は、フッ素原子を有する塩基性化合物成分(D1)(以下、「(D1)成分」という。)を含有する。
<Basic compound component; (D) component>
The component (D) is a basic compound component, and acts as an acid diffusion control agent, that is, a quencher that traps acid generated from the component (B) by exposure. In the present invention, the “basic compound” refers to a compound that is relatively basic with respect to the component (B). (D) component in this invention contains the basic compound component (D1) (henceforth "(D1) component") which has a fluorine atom.

[(D1)成分]
本発明における(D1)成分としては、(B)成分に対して相対的に塩基性となるものであれば特に限定されるものではないが、カチオン部とアニオン部とからなる化合物を含むことが好ましく、光反応型クエンチャーを含むことがより好ましく、下記一般式(d1)で表される化合物(d1)(以下(d1)成分という。)、下記一般式(d2)で表される化合物(d2)(以下(d2)成分という。)、及び下記一般式(d3)で表される化合物(d3)(以下(d3)成分という。)からなる群から選ばれる1種以上の化合物を含むことがさらに好ましい。「光反応型クエンチャー」は、露光部においてはクエンチャーとしては作用せず、未露光部においてクエンチャーとして作用するものである。
[(D1) component]
The component (D1) in the present invention is not particularly limited as long as it is relatively basic with respect to the component (B), but includes a compound composed of a cation part and an anion part. Preferably, it contains a photoreactive quencher, more preferably a compound (d1) represented by the following general formula (d1) (hereinafter referred to as component (d1)), a compound represented by the following general formula (d2) ( d2) containing at least one compound selected from the group consisting of (hereinafter referred to as component (d2)) and compound (d3) represented by the following general formula (d3) (hereinafter referred to as component (d3)). Is more preferable. The “photoreactive quencher” does not act as a quencher in the exposed part, but acts as a quencher in the unexposed part.

Figure 2013225025
[式中、Rd〜Rdは置換基を有していてもよい炭化水素基である。ただし、式(d2)において、S原子に隣接する炭素原子にはフッ素原子は結合していないものとする。
Ydはアルキレン基又はアリーレン基であり、Mm+はそれぞれ独立にm価の有機カチオンである。]
Figure 2013225025
Wherein, Rd 1 ~Rd 4 is a hydrocarbon group which may have a substituent. However, in the formula (d2), it is assumed that no fluorine atom is bonded to the carbon atom adjacent to the S atom.
Yd 1 is an alkylene group or an arylene group, and M m + is each independently an m-valent organic cation. ]

[(d1)成分]
・アニオン部
式(d1)中、Rdは置換基を有していてもよい炭化水素基である。
Rdの置換基を有していてもよい炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であっても芳香族炭化水素基であってもよく、(B)成分中のXの脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
なかでもRdの置換基を有していてもよい炭化水素基としては、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、又は、置換基を有していてもよい脂肪族環式基であることが好ましく、置換基を有していてもよいフェニル基やナフチル基;アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基であることがより好ましい。
[(D1) component]
Anion formula (d1), Rd 1 represents a hydrocarbon group which may have a substituent.
The hydrocarbon group which may have a substituent of Rd 1 may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group, and the aliphatic hydrocarbon group of X in component (B) And the same as the aromatic hydrocarbon group.
Among them, the hydrocarbon group which may have a substituent of Rd 1 is an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, or an aliphatic cyclic group which may have a substituent. A phenyl group or naphthyl group which may have a substituent; one or more hydrogen atoms are removed from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane or tetracyclododecane. More preferably, it is a group.

また、Rdの置換基を有していてもよい炭化水素基としては、直鎖状、分岐鎖状、あるいは脂環式アルキル基、又は、フッ素化アルキル基であることも好ましい。
Rdの直鎖状、分岐鎖状あるいは脂環式アルキル基の炭素数は、1〜10であることが好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等の直鎖状のアルキル基、1−メチルエチル基、1−メチルプロピル基、2−メチルプロピル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、1−エチルブチル基、2−エチルブチル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基等の分岐鎖状のアルキル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等の脂環式アルキル基が挙げられる。
Further, the hydrocarbon group which may have a substituent of Rd 1 is preferably a linear, branched, or alicyclic alkyl group, or a fluorinated alkyl group.
The linear, branched or alicyclic alkyl group of Rd 1 preferably has 1 to 10 carbon atoms, specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, Linear alkyl group such as hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, 1-methylethyl group, 1-methylpropyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group A branched alkyl group such as 3-methylbutyl group, 1-ethylbutyl group, 2-ethylbutyl group, 1-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl group, 4-methylpentyl group, norbornyl group And alicyclic alkyl groups such as an adamantyl group.

Rdのフッ素化アルキル基は、鎖状であっても環状であってもよいが、直鎖状又は分岐鎖状であることが好ましい。
フッ素化アルキル基の炭素数は、1〜11が好ましく、1〜8がより好ましく、1〜4がさらに好ましい。具体的には例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等の直鎖状のアルキル基を構成する一部又は全部の水素原子がフッ素原子により置換された基や、1−メチルエチル基、1−メチルプロピル基、2−メチルプロピル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基等の分岐鎖状のアルキル基を構成する一部又は全部の水素原子がフッ素原子により置換された基が挙げられる。
また、Rdのフッ素化アルキル基は、フッ素原子以外の原子を含有してもよい。フッ素原子以外の原子としては、たとえば酸素原子、炭素原子、水素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
なかでも、Rdのフッ素化アルキル基としては、直鎖状のアルキル基を構成する一部又は全部の水素原子がフッ素原子により置換された基であることが好ましく、直鎖状のアルキル基を構成する水素原子の全てがフッ素原子で置換された基(パーフルオロアルキル基)であることが好ましい。
The fluorinated alkyl group for Rd 1 may be linear or cyclic, but is preferably linear or branched.
1-11 are preferable, as for carbon number of a fluorinated alkyl group, 1-8 are more preferable, and 1-4 are more preferable. Specifically, for example, a part or all of a linear alkyl group such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, etc. Or a branched chain such as a 1-methylethyl group, a 1-methylpropyl group, a 2-methylpropyl group, a 1-methylbutyl group, a 2-methylbutyl group, or a 3-methylbutyl group. And a group in which some or all of the hydrogen atoms constituting the alkyl group are substituted with fluorine atoms.
The fluorinated alkyl group for Rd 1 may contain an atom other than a fluorine atom. Examples of atoms other than fluorine atoms include oxygen atoms, carbon atoms, hydrogen atoms, oxygen atoms, sulfur atoms, and nitrogen atoms.
Among them, the fluorinated alkyl group for Rd 1 is preferably a group in which some or all of the hydrogen atoms constituting the linear alkyl group are substituted with fluorine atoms. It is preferable that all the hydrogen atoms which comprise are the group (perfluoroalkyl group) substituted by the fluorine atom.

以下に(d1)成分のアニオン部の好ましい具体例を示す。   Preferred specific examples of the anion moiety of the component (d1) are shown below.

Figure 2013225025
Figure 2013225025

・カチオン部
式(d1)中、Mは、有機カチオンである。
の有機カチオンとしては特に限定されるものではないが、例えば、前記式(ca−1)〜(ca−4)で表されるカチオン部が挙げられる。
(d1)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
-Cation part In Formula (d1), M <+> is an organic cation.
Although it does not specifically limit as an organic cation of M <+> , For example, the cation part represented by the said Formula (ca-1)-(ca-4) is mentioned.
As the component (d1), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.

[(d2)成分]
・アニオン部
式(d2)中、Rdは置換基を有していてもよい炭素数1〜30の炭化水素基である。
Rdの置換基を有していてもよい炭素数1〜30の炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であっても芳香族炭化水素基であってもよく、前記式(b1)中のXの脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
なかでもRdの置換基を有していてもよい炭化水素基としては、置換基を有していてもよい脂肪族環式基であることが好ましく、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン、カンファー等から1個以上の水素原子を除いた基(置換基を有していてもよい)であることがより好ましい。
Rdの炭化水素基は置換基を有していてもよく、置換基としては、(B)成分中のXと同様のものが挙げられる。ただし、Rdにおいて、SO におけるS原子に隣接する炭素は、フッ素置換されていないものとする。SO とフッ素原子とが隣接しないことにより、当該(d2)成分のアニオンが適度な弱酸アニオンとなり、(D)成分のクエンチング能が向上する。
以下に(d2)成分のアニオン部の好ましい具体例を示す。
[(D2) component]
Anion formula (d2), Rd 2 is a hydrocarbon group of 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent.
The hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent of Rd 2 may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group, and in the formula (b1), Examples are the same as the aliphatic hydrocarbon group and aromatic hydrocarbon group of X.
Among them, the hydrocarbon group which may have a substituent of Rd 2 is preferably an aliphatic cyclic group which may have a substituent, such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, It is more preferably a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from tetracyclododecane, camphor or the like (which may have a substituent).
The hydrocarbon group for Rd 2 may have a substituent, and examples of the substituent include the same as X in the component (B). However, in Rd 2 , the carbon adjacent to the S atom in SO 3 is not fluorine-substituted. Since SO 3 and a fluorine atom are not adjacent to each other, the anion of the component (d2) becomes an appropriate weak acid anion, and the quenching ability of the component (D) is improved.
Preferred specific examples of the anion moiety of the component (d2) are shown below.

Figure 2013225025
Figure 2013225025

・カチオン部
式(d2)中、Mは、前記式(d1)中のMと同様である。
(d2)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
· Cation In formula (d2), M + is the same as M + in the formula (d1) in.
As the component (d2), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.

[(d3)成分]
・アニオン部
式(d3)中、Rdは有機基である。
Rdの有機基は特に限定されるものではないが、アルキル基、アルコキシ基、−O−C(=O)−C(RC2)=CH(RC2は水素原子、炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基である)、または−O−C(=O)−RC3(RC3は炭化水素基である)である。
Rdのアルキル基は、炭素数1〜5の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、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、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。Rdのアルキル基の水素原子の一部が水酸基、シアノ基等で置換されていてもよい。
Rdのアルコキシ基は、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、炭素数1〜5のアルコキシ基として具体的には、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基が挙げられる。なかでも、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
[(D3) component]
Anion formula (d3), Rd 4 is an organic group.
The organic group of Rd 4 is not particularly limited, but an alkyl group, an alkoxy group, —O—C (═O) —C (R C2 ) ═CH 2 (R C2 is a hydrogen atom, and has 1 to 5 carbon atoms. Or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms), or —O—C (═O) —R C3 (R C3 is a hydrocarbon group).
The alkyl group of Rd 4 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group. Tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like. A part of the hydrogen atoms of the alkyl group of Rd 4 may be substituted with a hydroxyl group, a cyano group, or the like.
The alkoxy group of Rd 4 is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms. Specific examples of the alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms include methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, iso-propoxy group, n- Examples include butoxy group and tert-butoxy group. Of these, a methoxy group and an ethoxy group are most preferable.

Rdが−O−C(=O)−C(RC2)=CHである場合、RC2は水素原子、炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基である。
C2における炭素数1〜5のアルキル基は、炭素数1〜5の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、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、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。
C2におけるハロゲン化アルキル基は、前記炭素数1〜5のアルキル基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換された基である。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
C2としては、水素原子、炭素数1〜3のアルキル基又は炭素数1〜3のフッ素化アルキル基が好ましく、工業上の入手の容易さから、水素原子又はメチル基が最も好ましい。
When Rd 4 is —O—C (═O) —C (R C2 ) ═CH 2 , R C2 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. is there.
The alkyl group having 1 to 5 carbon atoms in R C2 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, n -Butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like can be mentioned.
The halogenated alkyl group in R C2 is a group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms are substituted with a halogen atom. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.
R C2 is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or a fluorinated alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and is most preferably a hydrogen atom or a methyl group from the viewpoint of industrial availability.

Rdが−O−C(=O)−RC3である場合、RC3は炭化水素基である。
C3の炭化水素基は、芳香族炭化水素基であっても、脂肪族炭化水素基であってもよい。RC3の炭化水素基として具体的には、(B)成分中のXの炭化水素基と同様のものが挙げられる。
なかでも、RC3の炭化水素基としては、シクロペンタン、シクロヘキサン、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた脂環式基、又は、フェニル基、ナフチル基等の芳香族基が好ましい。RC3が脂環式基である場合、溶剤現像ネガ型レジスト組成物が有機溶剤に良好に溶解することによりリソグラフィー特性が良好となる。また、RC3が芳香族基である場合、EUV等を露光光源とするリソグラフィーにおいて、該レジスト組成物が光吸収効率に優れ、感度やリソグラフィー特性が良好となる。
When Rd 4 is —O—C (═O) —R C3 , R C3 is a hydrocarbon group.
The hydrocarbon group for R C3 may be an aromatic hydrocarbon group or an aliphatic hydrocarbon group. Specific examples of the hydrocarbon group for R C3 include the same hydrocarbon groups as those for X in the component (B).
Among them, as the hydrocarbon group of R C3 , an alicyclic group in which one or more hydrogen atoms are removed from a cycloalkane such as cyclopentane, cyclohexane, adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane, or the like, Aromatic groups such as phenyl group and naphthyl group are preferred. When R C3 is an alicyclic group, the solvent-developed negative resist composition dissolves well in an organic solvent, so that the lithography properties are improved. Further, when R C3 is an aromatic group, in lithography using EUV or the like as an exposure light source, the resist composition is excellent in light absorption efficiency, and sensitivity and lithography characteristics are good.

なかでも、Rdとしては、−O−C(=O)−C(RC2’)=CH(RC2’は水素原子又はメチル基である。)、又は、−O−C(=O)−RC3’(RC3’は脂肪族環式基である。)であることが好ましい。 Among them, as Rd 4 , —O—C (═O) —C (R C2 ′) ═CH 2 (R C2 ′ is a hydrogen atom or a methyl group), or —O—C (═O ) -R C3 ′ (R C3 ′ is an aliphatic cyclic group).

式(d3)中、Ydは直鎖状、分岐鎖状若しくは環状のアルキレン基又はアリーレン基である。
Ydの直鎖状、分岐鎖状若しくは環状のアルキレン基又はアリーレン基としては、前記式(ca−4)中のW201の2価の連結基のうち、「直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基」、「環状の脂肪族炭化水素基」、「芳香族炭化水素基」と同様のものが挙げられる。
なかでも、Ydとしては、アルキレン基であることが好ましく、直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基であることがより好ましく、メチレン基又はエチレン基であることがさらに好ましい。
In formula (d3), Yd 1 represents a linear, branched or cyclic alkylene group or an arylene group.
Yd 1 linear, the branched or cyclic alkylene group or arylene group, among the divalent linking group W 201 in formula (ca-4), "linear or branched Examples thereof include the same as “aliphatic hydrocarbon group”, “cyclic aliphatic hydrocarbon group”, and “aromatic hydrocarbon group”.
Among these, Yd 1 is preferably an alkylene group, more preferably a linear or branched alkylene group, and even more preferably a methylene group or an ethylene group.

式(d3)中、Rdはフッ素原子を含む炭化水素基である。
Rdのフッ素原子を含む炭化水素基は、フッ素化アルキル基であることが好ましく、Rdのフッ素化アルキル基と同様のものがより好ましい。
以下に(d3)成分のアニオン部の好ましい具体例を示す。
In the formula (d3), Rd 3 is a hydrocarbon group containing a fluorine atom.
The hydrocarbon group containing a fluorine atom of Rd 3 is preferably a fluorinated alkyl group, and more preferably the same as the fluorinated alkyl group of Rd 1 .
Preferred specific examples of the anion moiety of the component (d3) are shown below.

Figure 2013225025
Figure 2013225025

Figure 2013225025
Figure 2013225025

・カチオン部
式(d3)中、Mは、前記式(d1)中のMと同様である。
(d3)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
· Cation In formula (d3), M + is the same as M + in the formula (d1) in.
As the component (d3), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.

(D1)成分は、上記(d1)〜(d3)成分のいずれか1種のみを含有していてもよく、2種以上を組み合わせて含有していてもよい。
(d1)〜(d3)成分の合計の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.5〜10.0質量部であることが好ましく、0.5〜8.0質量部であることがより好ましく、1.0〜8.0質量部であることがさらに好ましい。上記範囲の下限値以上であると、特に良好なリソグラフィー特性及びレジストパターン形状が得られる。前記範囲の上限値以下であると、感度を良好に維持でき、スループットにも優れる。
The component (D1) may contain only one of the above components (d1) to (d3), or may contain two or more in combination.
The total content of the components (d1) to (d3) is preferably 0.5 to 10.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A), and 0.5 to 8.0 parts by mass. It is more preferable that it is 1.0 to 8.0 parts by mass. When it is at least the lower limit of the above range, particularly good lithography properties and resist pattern shape can be obtained. When the amount is not more than the upper limit of the above range, the sensitivity can be maintained satisfactorily and the throughput is excellent.

((D1)成分の製造方法)
本発明における(d1)成分、(d2)成分の製造方法は特に限定されるものではなく、公知の方法により製造することができる。
また、(d3)成分の製造方法は特に限定されるものではないが、例えば、前記式(d3)中のRdが、Ydと結合する末端に酸素原子を有する基である場合、下記一般式(i−1)で表される化合物(i−1)と、下記一般式(i−2)で表される化合物(i−2)とを反応させることにより、下記一般式(i−3)で表される化合物(i−3)を得、化合物(i−3)と、所望のカチオンMを有するZ(i−4)とを反応させることにより、一般式(d3)で表される化合物(d3)が製造される。
(Production method of component (D1))
The production method of the component (d1) and the component (d2) in the present invention is not particularly limited, and can be produced by a known method.
Further, the production method of the component (d3) is not particularly limited. For example, when Rd 4 in the formula (d3) is a group having an oxygen atom at the terminal bonded to Yd 1 , the following general formula By reacting the compound (i-1) represented by the formula (i-1) with the compound (i-2) represented by the following general formula (i-2), the following general formula (i-3) The compound (i-3) represented by the formula (d3) is reacted with the compound (i-3) and Z M + (i-4) having the desired cation M +. The compound (d3) represented by these is manufactured.

Figure 2013225025
[式中、R、Y、Rf、Mは、それぞれ、前記一般式(d3)中のRd、Yd、Rd、Mと同じである。R2aはRから末端の酸素原子を除いた基であり、Zは対アニオンである。]
Figure 2013225025
[Wherein, R 2 , Y 3 , Rf, and M + are the same as Rd 4 , Yd 1 , Rd 3 , and M + in the general formula (d3), respectively. R 2a is a group obtained by removing a terminal oxygen atom from R 2 , and Z is a counter anion. ]

まず、化合物(i−1)と化合物(i−2)とを反応させ、化合物(i−3)を得る。
これらの式中、Rは前記同様であり、R2aは前記Rから末端の酸素原子を除いた基である。式(i−2)中、Y、Rfは前記同様である。
化合物(i−1)、化合物(i−2)としては、それぞれ、市販のものを用いてもよく、合成してもよい。
化合物(i−1)と化合物(i−2)とを反応させ、化合物(i−3)を得る方法としては、特に限定されないが、たとえば、適当な酸触媒の存在下で、化合物(i−2)と化合物(i−1)とを有機溶媒中で反応させた後に、反応混合物を洗浄、回収することにより、実施できる。
First, compound (i-1) and compound (i-2) are reacted to obtain compound (i-3).
In these formulas, R 2 is the same as described above, and R 2a is a group obtained by removing a terminal oxygen atom from R 2 . In formula (i-2), Y 3 and Rf are the same as described above.
As compound (i-1) and compound (i-2), commercially available compounds may be used or synthesized.
The method for obtaining compound (i-3) by reacting compound (i-1) with compound (i-2) is not particularly limited. For example, compound (i-) can be obtained in the presence of an appropriate acid catalyst. After reacting 2) and compound (i-1) in an organic solvent, the reaction mixture can be washed and recovered.

上記反応における酸触媒は、特に限定されるものではなく、例えばトルエンスルホン酸等が挙げられ、その使用量は化合物(i−2)1モルに対して0.05〜5モル程度が好ましい。
上記反応における有機溶媒としては、原料である化合物(i−1)及び化合物(i−2)を溶解できるものであればよく、具体的には、トルエン等が挙げられ、その使用量は、化合物(i−1)に対して、0.5〜100質量部であることが好ましく、0.5〜20質量部であることがより好ましい。溶媒は、1種を単独で用いても良く、2種以上を併用してもよい。
上記反応における化合物(i−2)の使用量は、通常、化合物(i−1)1モルに対して0.5〜5モル程度が好ましく、0.8〜4モル程度がより好ましい。
The acid catalyst in the said reaction is not specifically limited, For example, toluenesulfonic acid etc. are mentioned, The usage-amount is about 0.05-5 mol with respect to 1 mol of compounds (i-2).
The organic solvent in the above reaction may be any material that can dissolve the compound (i-1) and the compound (i-2) as raw materials, and specifically includes toluene and the like. It is preferable that it is 0.5-100 mass parts with respect to (i-1), and it is more preferable that it is 0.5-20 mass parts. A solvent may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
The amount of compound (i-2) used in the above reaction is usually preferably about 0.5 to 5 mol, more preferably about 0.8 to 4 mol, per 1 mol of compound (i-1).

上記反応における反応時間は、化合物(i−1)と化合物(i−2)との反応性や、反応温度等によっても異なるが、通常、1〜80時間が好ましく、3〜60時間がより好ましい。
上記反応における反応温度は、20℃〜200℃が好ましく、20℃〜150℃程度がより好ましい。
The reaction time in the above reaction varies depending on the reactivity between the compound (i-1) and the compound (i-2), the reaction temperature, etc., but is usually preferably 1 to 80 hours, more preferably 3 to 60 hours. .
The reaction temperature in the above reaction is preferably 20 ° C to 200 ° C, more preferably about 20 ° C to 150 ° C.

次いで、得られた化合物(i−3)と、化合物(i−4)とを反応させ、化合物(d1−3)を得る。
式(i−4)中、Mは前記同様であり、Zは対アニオンである。
化合物(i−3)と化合物(i−4)とを反応させ、化合物(d1−3)を得る方法としては、特に限定されないが、たとえば、適当なアルカリ金属水酸化物の存在下で、化合物(i−3)を適当な有機溶媒及び水に溶解し、化合物(i−4)を添加して攪拌により反応させることにより実施できる。
Next, the obtained compound (i-3) and the compound (i-4) are reacted to obtain the compound (d1-3).
In formula (i-4), M + is the same as described above, and Z is a counter anion.
The method of reacting compound (i-3) and compound (i-4) to obtain compound (d1-3) is not particularly limited. For example, the compound is obtained in the presence of a suitable alkali metal hydroxide. It can be carried out by dissolving (i-3) in a suitable organic solvent and water, adding compound (i-4) and reacting with stirring.

上記反応におけるアルカリ金属水酸化物は、特に限定されるものではなく、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられ、その使用量は化合物(i−3)1モルに対して0.3〜3モル程度が好ましい。
上記反応における有機溶媒としては、ジクロロメタン、クロロホルム、酢酸エチル等の溶媒が挙げられ、その使用量は、化合物(i−3)に対して、0.5〜100質量部であることが好ましく、0.5〜20質量部であることがより好ましい。溶媒は、1種を単独で用いても良く、2種以上を併用してもよい。
上記反応における化合物(i−4)の使用量は、通常、化合物(i−3)1モルに対して0.5〜5モル程度が好ましく、0.8〜4モル程度がより好ましい。
The alkali metal hydroxide in the above reaction is not particularly limited, and examples thereof include sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like. About 3 mol is preferable.
Examples of the organic solvent in the above reaction include solvents such as dichloromethane, chloroform, and ethyl acetate, and the amount used is preferably 0.5 to 100 parts by mass with respect to compound (i-3). More preferably, it is 5-20 mass parts. A solvent may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
The amount of compound (i-4) used in the above reaction is usually preferably about 0.5 to 5 mol, more preferably about 0.8 to 4 mol, relative to 1 mol of compound (i-3).

上記反応における反応時間は、化合物(i−3)と化合物(i−4)との反応性や、反応温度等によっても異なるが、通常、1〜80時間が好ましく、3〜60時間がより好ましい。
上記反応における反応温度は、20℃〜200℃が好ましく、20℃〜150℃程度がより好ましい。
反応終了後、反応液中の化合物(d3)を単離、精製してもよい。単離、精製には、従来公知の方法が利用でき、たとえば濃縮、溶媒抽出、蒸留、結晶化、再結晶、クロマトグラフィー等をいずれか単独で、またはこれらの2種以上を組み合わせて用いることができる。
The reaction time in the above reaction varies depending on the reactivity between the compound (i-3) and the compound (i-4), the reaction temperature, etc., but is usually preferably 1 to 80 hours, more preferably 3 to 60 hours. .
The reaction temperature in the above reaction is preferably 20 ° C to 200 ° C, more preferably about 20 ° C to 150 ° C.
After completion of the reaction, the compound (d3) in the reaction solution may be isolated and purified. For isolation and purification, conventionally known methods can be used. For example, concentration, solvent extraction, distillation, crystallization, recrystallization, chromatography, etc. can be used alone or in combination of two or more thereof. it can.

上記のようにして得られる化合物(d3)の構造は、H−核磁気共鳴(NMR)スペクトル法、13C−NMRスペクトル法、19F−NMRスペクトル法、赤外線吸収(IR)スペクトル法、質量分析(MS)法、元素分析法、X線結晶回折法等の一般的な有機分析法により確認できる。 The structure of the compound (d3) obtained as described above is as follows: 1 H-nuclear magnetic resonance (NMR) spectrum method, 13 C-NMR spectrum method, 19 F-NMR spectrum method, infrared absorption (IR) spectrum method, mass It can be confirmed by a general organic analysis method such as analysis (MS) method, elemental analysis method or X-ray crystal diffraction method.

(D1)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.5〜10.0質量部であることが好ましく、0.5〜8.0質量部であることがより好ましく、1.0〜8.0質量部であることがさらに好ましい。上記範囲の下限値以上であると、特に良好なリソグラフィー特性及びレジストパターン形状が得られる。前記範囲の上限値以下であると、感度を良好に維持でき、スループットにも優れる。   The content of the component (D1) is preferably 0.5 to 10.0 parts by mass and more preferably 0.5 to 8.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A). 1.0 to 8.0 parts by mass is even more preferable. When it is at least the lower limit of the above range, particularly good lithography properties and resist pattern shape can be obtained. When the amount is not more than the upper limit of the above range, the sensitivity can be maintained satisfactorily and the throughput is excellent.

[(D2)成分]
(D)成分は、上記(D1)成分に該当しない他の塩基性化合物成分(以下、(D2)成分という。)を含有していてもよい。
(D2)成分としては、(B)成分に対して相対的に塩基性となる化合物であって酸拡散制御剤として作用するものであり、且つ(D1)成分に該当しないものであれば特に限定されず、公知のものから任意に用いればよい。なかでも、脂肪族アミン、特に第2級脂肪族アミンや第3級脂肪族アミンが好ましい。
脂肪族アミンとは、1つ以上の脂肪族基を有するアミンであり、該脂肪族基は炭素数が1〜12であることが好ましい。
脂肪族アミンとしては、アンモニアNHの水素原子の少なくとも1つを、炭素数12以下のアルキル基またはヒドロキシアルキル基で置換したアミン(アルキルアミンまたはアルキルアルコールアミン)又は環式アミンが挙げられる。
アルキルアミンおよびアルキルアルコールアミンの具体例としては、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−デシルアミン等のモノアルキルアミン;ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジ−n−ヘプチルアミン、ジ−n−オクチルアミン、ジシクロヘキシルアミン等のジアルキルアミン;トリメチルアミン、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、トリ−n−ドデシルアミン等のトリアルキルアミン;ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジ−n−オクタノールアミン、トリ−n−オクタノールアミン等のアルキルアルコールアミンが挙げられる。これらの中でも、炭素数5〜10のトリアルキルアミンがさらに好ましく、トリ−n−ペンチルアミン又はトリ−n−オクチルアミンが特に好ましい。
[(D2) component]
(D) component may contain the other basic compound component (henceforth (D2) component) which does not correspond to the said (D1) component.
The component (D2) is particularly limited as long as it is a compound that is relatively basic with respect to the component (B), acts as an acid diffusion controller, and does not fall under the component (D1). It may be used arbitrarily from known ones. Of these, aliphatic amines, particularly secondary aliphatic amines and tertiary aliphatic amines are preferred.
An aliphatic amine is an amine having one or more aliphatic groups, and the aliphatic groups preferably have 1 to 12 carbon atoms.
Examples of the aliphatic amine include an amine (alkyl amine or alkyl alcohol amine) or a cyclic amine in which at least one hydrogen atom of ammonia NH 3 is substituted with an alkyl group or hydroxyalkyl group having 12 or less carbon atoms.
Specific examples of alkylamines and alkyl alcohol amines include monoalkylamines such as n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, n-decylamine; diethylamine, di-n-propylamine, di- -Dialkylamines such as n-heptylamine, di-n-octylamine, dicyclohexylamine; trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-hexylamine , Trialkylamines such as tri-n-heptylamine, tri-n-octylamine, tri-n-nonylamine, tri-n-decylamine, tri-n-dodecylamine; diethanolamine, triethanolamine, diisopropanolamine, Li isopropanolamine, di -n- octanol amines, alkyl alcohol amines tri -n- octanol amine. Among these, a trialkylamine having 5 to 10 carbon atoms is more preferable, and tri-n-pentylamine or tri-n-octylamine is particularly preferable.

環式アミンとしては、たとえば、ヘテロ原子として窒素原子を含む複素環化合物が挙げられる。該複素環化合物としては、単環式のもの(脂肪族単環式アミン)であっても多環式のもの(脂肪族多環式アミン)であってもよい。
脂肪族単環式アミンとして、具体的には、ピペリジン、ピペラジン等が挙げられる。
脂肪族多環式アミンとしては、炭素数が6〜10のものが好ましく、具体的には、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、ヘキサメチレンテトラミン、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 cyclic amine include heterocyclic compounds containing a nitrogen atom as a hetero atom. The heterocyclic compound may be monocyclic (aliphatic monocyclic amine) or polycyclic (aliphatic polycyclic amine).
Specific examples of the aliphatic monocyclic amine include piperidine and piperazine.
As the aliphatic polycyclic amine, those having 6 to 10 carbon atoms are preferable. Specifically, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene, 1,8-diazabicyclo [5. 4.0] -7-undecene, hexamethylenetetramine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, and the like.

その他の脂肪族アミンとしては、トリス(2−メトキシメトキシエチル)アミン、トリス{2−(2−メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(2−メトキシエトキシメトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−エトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−エトキシプロポキシ)エチル}アミン、トリス[2−{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ}エチル]アミン、トリエタノールアミントリアセテート等が挙げられ、トリエタノールアミントリアセテートが好ましい。   Other aliphatic amines include tris (2-methoxymethoxyethyl) amine, tris {2- (2-methoxyethoxy) ethyl} amine, tris {2- (2-methoxyethoxymethoxy) ethyl} amine, tris {2 -(1-methoxyethoxy) ethyl} amine, tris {2- (1-ethoxyethoxy) ethyl} amine, tris {2- (1-ethoxypropoxy) ethyl} amine, tris [2- {2- (2-hydroxy Ethoxy) ethoxy} ethyl] amine, triethanolamine triacetate and the like, and triethanolamine triacetate is preferable.

また、(D2)成分としては、芳香族アミンを用いてもよい。
芳香族アミンとしては、アニリン、ピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、ピロール、インドール、ピラゾール、イミダゾールまたはこれらの誘導体、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、2,6−ジイソプロピルアニリン、N−tert−ブトキシカルボニルピロリジン等が挙げられる。
As the component (D2), an aromatic amine may be used.
Aromatic amines include aniline, pyridine, 4-dimethylaminopyridine, pyrrole, indole, pyrazole, imidazole or derivatives thereof, diphenylamine, triphenylamine, tribenzylamine, 2,6-diisopropylaniline, N-tert-butoxy. And carbonylpyrrolidine.

(D2)成分は、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い。
(D2)成分は、(A)成分100質量部に対して、通常0.01〜5.0質量部の範囲で用いられる。上記範囲とすることにより、レジストパターン形状、引き置き経時安定性等が向上する。
(D2) A component may be used independently and may be used in combination of 2 or more type.
(D2) A component is normally used in 0.01-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component. By setting the content in the above range, the resist pattern shape, the stability over time, and the like are improved.

(D)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
溶剤現像ネガ型レジスト組成物が(D)成分を含有する場合、(D)成分は、(A)成分100質量部に対して、0.1〜15質量部であることが好ましく、0.3〜12質量部であることがより好ましく、0.5〜12質量部であることがさらに好ましい。上記範囲の下限値以上であると、溶剤現像ネガ型レジスト組成物とした際、ラフネス等のリソグラフィー特性がより向上する。また、より良好なレジストパターン形状が得られる。前記範囲の上限値以下であると、感度を良好に維持でき、スループットにも優れる。
(D) A component may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.
When the solvent development negative resist composition contains the component (D), the component (D) is preferably 0.1 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A), and 0.3 More preferably, it is -12 mass parts, and it is further more preferable that it is 0.5-12 mass parts. When it is at least the lower limit of the above range, lithography properties such as roughness are further improved when a solvent-developed negative resist composition is used. Further, a better resist pattern shape can be obtained. When the amount is not more than the upper limit of the above range, the sensitivity can be maintained satisfactorily and the throughput is excellent.

<任意成分>
[(E)成分]
溶剤現像ネガ型レジスト組成物には、感度劣化の防止や、レジストパターン形状、引き置き経時安定性等の向上の目的で、任意の成分として、有機カルボン酸、ならびにリンのオキソ酸およびその誘導体からなる群から選択される少なくとも1種の化合物(E)(以下、(E)成分という。)を含有させることができる。
有機カルボン酸としては、例えば、酢酸、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸などが好適である。
リンのオキソ酸としては、リン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸等が挙げられ、これらの中でも特にホスホン酸が好ましい。
リンのオキソ酸の誘導体としては、たとえば、上記オキソ酸の水素原子を炭化水素基で置換したエステル等が挙げられ、前記炭化水素基としては、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基等が挙げられる。
リン酸の誘導体としては、リン酸ジ−n−ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステル等のリン酸エステルなどが挙げられる。
ホスホン酸の誘導体としては、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸−ジ−n−ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステル等のホスホン酸エステルなどが挙げられる。
ホスフィン酸の誘導体としては、ホスフィン酸エステルやフェニルホスフィン酸などが挙げられる。
(E)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(E)成分は、(A)成分100質量部に対して、通常、0.01〜5.0質量部の範囲で用いられる。
<Optional component>
[(E) component]
Solvent-developed negative resist compositions include organic carboxylic acids and phosphorus oxoacids and their derivatives as optional components for the purpose of preventing sensitivity deterioration and improving resist pattern shape and stability over time. At least one compound (E) selected from the group (hereinafter referred to as component (E)) can be contained.
As the organic carboxylic acid, for example, acetic acid, malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, salicylic acid and the like are suitable.
Examples of phosphorus oxo acids include phosphoric acid, phosphonic acid, and phosphinic acid. Among these, phosphonic acid is particularly preferable.
Examples of the oxo acid derivative of phosphorus include esters in which the hydrogen atom of the oxo acid is substituted with a hydrocarbon group, and the hydrocarbon group includes an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms and 6 to 6 carbon atoms. 15 aryl groups and the like.
Examples of phosphoric acid derivatives include phosphoric acid esters such as di-n-butyl phosphate and diphenyl phosphate.
Examples of phosphonic acid derivatives include phosphonic acid esters such as phosphonic acid dimethyl ester, phosphonic acid-di-n-butyl ester, phenylphosphonic acid, phosphonic acid diphenyl ester, and phosphonic acid dibenzyl ester.
Examples of phosphinic acid derivatives include phosphinic acid esters and phenylphosphinic acid.
(E) A component may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
(E) A component is normally used in 0.01-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component.

[(S)成分]
溶剤現像ネガ型レジスト組成物は、材料を有機溶剤(以下、(S)成分ということがある)に溶解させて製造することができる。
(S)成分としては、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、化学増幅型レジストの溶剤として公知のものの中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いることができる。
たとえば、γ−ブチロラクトン等のラクトン類;アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、シクロヘキサノン、メチル−n−ペンチルケトン、メチルイソペンチルケトン、2−ヘプタノンなどのケトン類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールなどの多価アルコール類;エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、またはジプロピレングリコールモノアセテート等のエステル結合を有する化合物、前記多価アルコール類または前記エステル結合を有する化合物のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテルまたはモノフェニルエーテル等のエーテル結合を有する化合物等の多価アルコール類の誘導体[これらの中では、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)が好ましい];ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、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などのエステル類;アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、ペンチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、シメン、メシチレン等の芳香族系有機溶剤、ジメチルスルホキシド(DMSO)などを挙げることができる。
これらの有機溶剤は単独で用いてもよく、2種以上の混合溶剤として用いてもよい。
なかでも、PGMEA、PGME、γ−ブチロラクトン、ELが好ましい。
また、PGMEAと極性溶剤とを混合した混合溶媒も好ましい。その配合比(質量比)は、PGMEAと極性溶剤との相溶性等を考慮して適宜決定すればよいが、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2の範囲内とすることが好ましい。
より具体的には、極性溶剤としてEL又はシクロヘキサノンを配合する場合は、PGMEA:EL又はシクロヘキサノンの質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2である。また、極性溶剤としてPGMEを配合する場合は、PGMEA:PGMEの質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2、さらに好ましくは3:7〜7:3である。
また、(S)成分として、その他には、PGMEA及びELの中から選ばれる少なくとも1種とγ−ブチロラクトンとの混合溶剤も好ましい。この場合、混合割合としては、前者と後者の質量比が好ましくは70:30〜95:5とされる。
(S)成分の使用量は特に限定されず、基板等に塗布可能な濃度で、塗布膜厚に応じて適宜設定される。一般的にはレジスト組成物の固形分濃度が1〜20質量%、好ましくは2〜15質量%の範囲内となるように用いられる。
[(S) component]
The solvent-developed negative resist composition can be produced by dissolving the material in an organic solvent (hereinafter sometimes referred to as the (S) component).
As the component (S), any component can be used as long as it can dissolve each component to be used to form a uniform solution. Conventionally, any one of known solvents for chemically amplified resists can be used. Two or more types can be appropriately selected and used.
For example, lactones such as γ-butyrolactone; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone (MEK), cyclohexanone, methyl-n-pentyl ketone, methyl isopentyl ketone, 2-heptanone; ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol Polyhydric alcohols such as: ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoacetate, dipropylene glycol monoacetate and the like compounds having an ester bond, the polyhydric alcohols or monomethyl ether of the compound having an ester bond , Monoalkyl ethers such as monoethyl ether, monopropyl ether, monobutyl ether or monophenyl ether Derivatives of polyhydric alcohols such as compounds having an ether bond [in these, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and propylene glycol monomethyl ether (PGME) are preferred]; cyclic ethers such as dioxane, and lactic acid Esters such as methyl, ethyl lactate (EL), methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate; anisole, ethyl benzyl ether, cresyl methyl ether, Diphenyl ether, dibenzyl ether, phenetol, butyl phenyl ether, ethylbenzene, diethylbenzene, pentylbenzene, isopropylbenzene, toluene, xylene, cymene, mesitylene, etc. An aromatic organic solvent, dimethyl sulfoxide (DMSO), etc. can be mentioned.
These organic solvents may be used independently and may be used as 2 or more types of mixed solvents.
Of these, PGMEA, PGME, γ-butyrolactone, and EL are preferable.
Moreover, the mixed solvent which mixed PGMEA and the polar solvent is also preferable. The blending ratio (mass ratio) may be appropriately determined in consideration of the compatibility between PGMEA and the polar solvent, preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. It is preferable to be within the range.
More specifically, when EL or cyclohexanone is blended as the polar solvent, the mass ratio of PGMEA: EL or cyclohexanone is preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. . Moreover, when mix | blending PGME as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: PGME becomes like this. Preferably it is 1: 9-9: 1, More preferably, it is 2: 8-8: 2, More preferably, it is 3: 7-7: 3.
In addition, as the component (S), a mixed solvent of at least one selected from PGMEA and EL and γ-butyrolactone is also preferable. In this case, the mixing ratio of the former and the latter is preferably 70:30 to 95: 5.
(S) The usage-amount of a component is not specifically limited, It is a density | concentration which can be apply | coated to a board | substrate etc., and is suitably set according to a coating film thickness. Generally, it is used so that the solid content concentration of the resist composition is in the range of 1 to 20% by mass, preferably 2 to 15% by mass.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples, but the present invention is not limited thereto.

[高分子化合物1〜4の製造]
高分子化合物1〜4は、各高分子化合物を構成する構成単位を誘導する下記モノマー(1)〜(8)を表1に示すモル比で用い、常法により合成した。得られた高分子化合物の分子量(Mw)及び分子量分散量(Mw/Mn)を表1に併記する。
[Production of polymer compounds 1 to 4]
Polymer compounds 1 to 4 were synthesized by a conventional method using the following monomers (1) to (8) for deriving structural units constituting each polymer compound in the molar ratio shown in Table 1. The molecular weight (Mw) and molecular weight dispersion (Mw / Mn) of the obtained polymer compound are also shown in Table 1.

Figure 2013225025
Figure 2013225025

Figure 2013225025
Figure 2013225025

表2に示す各成分を混合して溶解し、溶剤現像ネガ型レジスト組成物を調製した。   Each component shown in Table 2 was mixed and dissolved to prepare a solvent-developed negative resist composition.

Figure 2013225025
Figure 2013225025

表2中の各略語は以下の意味を有する。また、[]内の数値は配合量(質量部)である。
(A)−1〜(A)−4:上記高分子化合物1〜4。
(B)−1〜(B)−3:下記化合物(B−1)〜(B−3)。
(C)−1:下記化合物(C−1)。
(D)−1:トリ−n−ペンチルアミン。
(E)−1:サリチル酸。
(S)−1:PGMEA。
(S)−2:シクロヘキサノン。
Each abbreviation in Table 2 has the following meaning. Moreover, the numerical value in [] is a compounding quantity (mass part).
(A) -1 to (A) -4: The above polymer compounds 1 to 4.
(B) -1 to (B) -3: The following compounds (B-1) to (B-3).
(C) -1: The following compound (C-1).
(D) -1: tri-n-pentylamine.
(E) -1: salicylic acid.
(S) -1: PGMEA.
(S) -2: cyclohexanone.

Figure 2013225025
Figure 2013225025

[レジストパターンの形成]
12インチのシリコンウェーハ上に、有機系反射防止膜組成物「ARC29A」(商品名、ブリュワーサイエンス社製)を、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で205℃、60秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚82nmの有機系反射防止膜を形成した。
次に、当該有機反射防止膜上に、下地剤として、PGMEAを用いて0.5〜1.0質量%の濃度に調整した樹脂組成物(スチレン/メタクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシルメタン/メタクリル酸プロピルトリメトキシシラン=75/20/5からなる分子量4万の共重合体)を、スピンナーを用いて塗布し、250℃、1分間焼成して乾燥させることにより、膜厚10nmの下地剤からなる層を基板上に形成した。
そして、該下地剤からなる層上に、各例のレジスト組成物をそれぞれ、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上でレジスト1〜3は105℃、60秒間、レジスト4は80℃、60秒間の条件でプレベーク(PAB)処理を行い、乾燥することにより、膜厚100nmのレジスト膜を形成した。
次に、ArF液浸露光装置NSR−S609B(ニコン社製;NA(開口数)=1.07,Cross pole(in/out=0.78/0.97)with Polano)、ArFエキシマレーザーを、照射した。そして、レジスト1〜3は95℃、60秒間、レジスト4は125℃、60秒間のPEB処理を行った。23℃にて酢酸ブチルで16秒間パドル現像処理を行い、振り切り乾燥を行った。続いて、ホットプレート上でレジスト1〜3は100℃、1分間、レジスト4は200℃、300秒間のポストベークを行った。
その結果、実施例1〜2、5では、前記レジスト膜上に、ライン幅95nm、ピッチ幅95nmの1:1ラインアンドスペース(LS)パターンが形成された。また、実施例3〜4、6、参考例1では、前記レジスト膜上に、ホール径が85nmのホールパターンが形成された。
[Formation of resist pattern]
An organic antireflection film composition “ARC29A” (trade name, manufactured by Brewer Science Co., Ltd.) is applied onto a 12-inch silicon wafer using a spinner, and baked on a hot plate at 205 ° C. for 60 seconds to be dried. Thus, an organic antireflection film having a film thickness of 82 nm was formed.
Next, a resin composition (styrene / methacrylic acid 3,4-epoxycyclohexylmethane / methacrylic acid) adjusted to a concentration of 0.5 to 1.0 mass% using PGMEA as a base agent on the organic antireflection film. A propyltrimethoxysilane acid = 75/20/5 copolymer having a molecular weight of 40,000) is applied using a spinner, baked at 250 ° C. for 1 minute, and dried to form a base material having a film thickness of 10 nm. A layer was formed on the substrate.
Then, the resist composition of each example is applied onto the layer made of the base agent using a spinner, and on the hot plate, the resists 1 to 3 are 105 ° C. for 60 seconds, and the resist 4 is 80 ° C. for 60 seconds. A pre-bake (PAB) treatment was performed under the conditions described above and dried to form a resist film having a thickness of 100 nm.
Next, ArF immersion exposure apparatus NSR-S609B (manufactured by Nikon; NA (numerical aperture) = 1.07, Cross pole (in / out = 0.78 / 0.97) with Polano), ArF excimer laser, Irradiated. The resists 1 to 3 were subjected to PEB treatment at 95 ° C. for 60 seconds, and the resist 4 was subjected to PEB treatment at 125 ° C. for 60 seconds. Paddle development was performed for 16 seconds with butyl acetate at 23 ° C., and then shaken and dried. Subsequently, the resists 1 to 3 were post-baked on a hot plate at 100 ° C. for 1 minute, and the resist 4 was 200 ° C. for 300 seconds.
As a result, in Examples 1-2, and 5, a 1: 1 line and space (LS) pattern having a line width of 95 nm and a pitch width of 95 nm was formed on the resist film. In Examples 3 to 4, 6 and Reference Example 1, a hole pattern having a hole diameter of 85 nm was formed on the resist film.

次いで、前記レジストパターンが形成された基板上に、表3に示す組成物をシリコン基板上で膜厚20nmとなる条件でスピンコートした。
その後、窒素気流下、表3に示す温度と時間で加熱処理を行い、相分離構造を形成させた。相分離が形成された基板を、TCA−3822(東京応化工業製)を用いて、酸素プラズマ処理(200mL/分、40Pa、40℃、200W、20秒間)を行ってPMMAからなる相を選択的に除去し、得られた基板の表面を走査型電子顕微鏡SU8000(日立ハイテクノロジーズ社製)で観察した。実施例1〜2、5について、ライン幅14nm、ピッチ幅14nmの1:1ラインアンドスペース(LS)パターンが形成されたものを○、実施例3〜4、6では、前記レジスト膜上に、ホール径が20nmのホールパターンが形成されたものを○とした。結果を表3に示す。
Then, the composition shown in Table 3 was spin-coated on the substrate on which the resist pattern was formed under the condition that the film thickness was 20 nm on the silicon substrate.
Thereafter, a heat treatment was performed at a temperature and time shown in Table 3 under a nitrogen stream to form a phase separation structure. The substrate on which phase separation is formed is subjected to oxygen plasma treatment (200 mL / min, 40 Pa, 40 ° C., 200 W, 20 seconds) using TCA-3822 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) to selectively select a phase composed of PMMA. The surface of the obtained substrate was observed with a scanning electron microscope SU8000 (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). For Examples 1-2, 5 and 5 in which a 1: 1 line and space (LS) pattern having a line width of 14 nm and a pitch width of 14 nm was formed, in Examples 3 to 4, and 6, on the resist film, A case where a hole pattern with a hole diameter of 20 nm was formed was marked as ◯. The results are shown in Table 3.

Figure 2013225025
Figure 2013225025

表2中の各略号はそれぞれ以下の意味を有する。
(BP)−1:PS−PMMA(Mw=18000−18000、Mw/Mn=1.07)のブロックコポリマー。
(BP)−2:PS−PMMA(Mw=45000−20000、Mw/Mn=1.07)のブロックコポリマー。
Each abbreviation in Table 2 has the following meaning.
(BP) -1: Block copolymer of PS-PMMA (Mw = 18000-18000, Mw / Mn = 1.07).
(BP) -2: Block copolymer of PS-PMMA (Mw = 45000-20000, Mw / Mn = 1.07).

Figure 2013225025
Figure 2013225025

上記の結果より、3〜7員環のエーテル含有環式基を有しない溶剤現像ネガ型レジスト組成物のレジストパターンを用いて、3〜7員環のエーテル含有環式基を有する溶剤現像ネガ型レジスト組成物のレジストパターンを用いた場合と同等の相分離パターンを形成することができた。   From the above results, using a resist pattern of a solvent-developed negative resist composition having no 3- to 7-membered ether-containing cyclic group, a solvent-developed negative type having a 3- to 7-membered ether-containing cyclic group A phase separation pattern equivalent to that obtained when the resist pattern of the resist composition was used could be formed.

11…基板、12…下地剤からなる層、14…レジストパターン、13…ブロックコポリマーを含む層、13a…Pブロックからなる相、13b…Pブロックからなる相 11 ... substrate, a layer consisting of 12 ... undercoat agent, 14 ... resist pattern, a layer containing 13 ... block copolymer, a phase consisting of 13a ... P B block, phase consisting 13b ... P A block

Claims (4)

酸の作用により有機溶剤に対する溶解性が減少する基材成分(A)、及び露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)を含有する溶剤現像ネガ型レジスト組成物を、支持体上に塗布してレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を露光する工程と、
前記レジスト膜を、前記有機溶剤を含有する現像液を用いて現像してレジストパターンを形成する工程と、
複数種類のブロックが結合したブロックコポリマーを含む層を、前記レジストパターンが形成された支持体上に形成した後、前記ブロックコポリマーを含む層を相分離させる工程と、
前記ブロックコポリマーを含む層のうち、前記ブロックコポリマーを構成する複数種類のブロックのうちの少なくとも一種類のブロックからなる相を選択的に除去する工程と、を有するパターン形成方法であって、
前記基材成分(A)が、3〜7員環のエーテル含有環式基を有しないことを特徴とするパターン形成方法。
A base material component (A) whose solubility in an organic solvent is reduced by the action of an acid and a solvent-developed negative resist composition containing an acid generator component (B) that generates an acid upon exposure are coated on a support. And forming a resist film,
Exposing the resist film;
Developing the resist film using a developer containing the organic solvent to form a resist pattern;
Forming a layer containing a block copolymer to which a plurality of types of blocks are bonded on a support on which the resist pattern is formed, and then phase-separating the layer containing the block copolymer;
A step of selectively removing a phase consisting of at least one of a plurality of types of blocks constituting the block copolymer from the layer containing the block copolymer, and a pattern forming method comprising:
The pattern forming method, wherein the substrate component (A) does not have a 3- to 7-membered ether-containing cyclic group.
前記ブロックコポリマーを含む層が、複数種類のブロックが結合したブロックコポリマーと、20℃における蒸気圧が0.05hPa以下であり、且つ凝固点が25℃以下である化合物と、前記化合物に該当しない有機溶剤とを含有する組成物を用いて形成される請求項1に記載のパターン形成方法。   A layer containing the block copolymer, a block copolymer in which a plurality of types of blocks are bonded, a compound having a vapor pressure at 20 ° C. of 0.05 hPa or less and a freezing point of 25 ° C. or less, and an organic solvent not corresponding to the compound The pattern formation method of Claim 1 formed using the composition containing these. 前記20℃における蒸気圧が0.05hPa以下であり、且つ凝固点が25℃以下である化合物の分子量が、600以下である請求項2に記載のパターン形成方法。   The pattern formation method according to claim 2, wherein the molecular weight of the compound having a vapor pressure at 20 ° C. of 0.05 hPa or less and a freezing point of 25 ° C. or less is 600 or less. 前記20℃における蒸気圧が0.05hPa以下であり、且つ凝固点が25℃以下である化合物の静的表面張力が、30mN/m以上である請求項2又は3に記載のパターン形成方法。   The pattern forming method according to claim 2 or 3, wherein a static surface tension of a compound having a vapor pressure at 20 ° C of 0.05 hPa or less and a freezing point of 25 ° C or less is 30 mN / m or more.
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