JP2018189758A - Active ray-sensitive or radiation-sensitive composition, resist film, mask blank, pattern forming method, and method for manufacturing electronic device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an active ray-sensitive or radiation-sensitive composition from which a pattern extremely excellent in sensitivity and resolution of an isolated space pattern can be formed in the technology of pattern formation using a crosslinking negative resist composition, and a resist film, a mask blank, a pattern forming method and a method for manufacturing an electronic device.SOLUTION: The active ray-sensitive or radiation-sensitive composition comprises a specific onium salt compound (A) and a crosslinking agent (C). The present invention discloses a resist film formed of the above active ray-sensitive or radiation-sensitive composition, a mask blank including the resist film, a pattern forming method comprising irradiating the resist film with active rays or radiation and developing the film irradiated with the active rays or radiation, and a method for manufacturing an electronic device including the above pattern forming method.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、超LSIや高容量マイクロチップの製造などの超マイクロリソグラフィプロセスやその他のフォトファブリケーションプロセスに好適に用いられる、電子線や極紫外線等を使用して高精細化したパターンを形成し得る感活性光線性又は感放射線性組成物、レジスト膜、マスクブランクス、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法に関する。   The present invention forms a high-definition pattern using an electron beam, extreme ultraviolet light, or the like, which is suitably used in an ultramicrolithography process such as the manufacture of VLSI and high-capacity microchips and other photofabrication processes. The present invention relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive composition to be obtained, a resist film, a mask blank, a pattern forming method, and an electronic device manufacturing method.

従来、ICやLSIなどの半導体デバイスの製造プロセスにおいては、フォトレジスト組成物を用いたリソグラフィによる微細加工が行われている。近年、集積回路の高集積化に伴い、サブミクロン領域やクオーターミクロン領域の超微細パターン形成が要求されるようになってきている。それに伴い、露光波長もg線からi線に、更にエキシマレーザー光にというように短波長化の傾向が見られ、現在では、電子線やX線を用いたリソグラフィも開発が進んでいる。   Conventionally, in the manufacturing process of semiconductor devices such as IC and LSI, fine processing by lithography using a photoresist composition has been performed. In recent years, with the high integration of integrated circuits, the formation of ultrafine patterns in the submicron region and the quarter micron region has been required. Along with this, the trend of shortening the exposure wavelength from g-line to i-line and further to excimer laser light has been observed, and at present, development using lithography using electron beams and X-rays is also progressing.

特に電子線や極紫外線リソグラフィは、次世代若しくは次々世代のパターン形成技術として位置付けられており、また、高解像性のゆえに半導体露光に使用されるフォトマスク作製に広く使用されている。例えば、電子線リソグラフィによる上記フォトマスク作製の工程では、透明基板にクロム等を主成分とする遮蔽層を設けた遮蔽基板の上にレジスト層を形成し、更に選択的に電子線露光を行った後、アルカリ現像してレジストパターンを形成する。ついで、このレジストパターンをマスクとして遮蔽層をエッチングして遮蔽層にパターンを形成することにより、透明基板上に所定のパターンを有する遮蔽層を備えたフォトマスクを得ることができる。   In particular, electron beam and extreme ultraviolet lithography are positioned as next-generation or next-generation pattern formation techniques, and are widely used for manufacturing photomasks used for semiconductor exposure because of their high resolution. For example, in the photomask fabrication process using electron beam lithography, a resist layer is formed on a shielding substrate provided with a shielding layer mainly composed of chromium or the like on a transparent substrate, and then selectively exposed to electron beams. Thereafter, alkali development is performed to form a resist pattern. Next, by etching the shielding layer using this resist pattern as a mask to form a pattern in the shielding layer, a photomask having a shielding layer having a predetermined pattern on the transparent substrate can be obtained.

レジスト層に用いられるレジスト組成物としては、ポジ型レジスト組成物が広範に知られているが、アルカリ現像によるパターン形成におけるネガ型化学増幅レジスト組成物の開発も行われている。これは、半導体素子等の製造にあたってはライン、トレンチ、ホール、など種々の形状を有するパターン形成の要請がある一方、現状のポジ型レジスト組成物では形成することが難しいパターンが存在するためである。
しかしながら、従来のネガ型レジスト組成物を用いたパターン形成においては、昨今、要求されるパターンの微細化に伴って、解像性の更なる改善が求められている。
As a resist composition used for the resist layer, a positive resist composition is widely known, but a negative chemically amplified resist composition in pattern formation by alkali development has also been developed. This is because there is a demand for pattern formation having various shapes such as lines, trenches, and holes in the manufacture of semiconductor elements and the like, but there are patterns that are difficult to form with current positive resist compositions. .
However, in pattern formation using a conventional negative resist composition, a further improvement in resolution has been demanded with the recent demand for finer patterns.

解像性を更に改善するものとして、引用文献1には、光酸発生剤、及び、架橋剤に加えて、更に、カチオン部分に窒素原子を含むオニウム塩化合物を含有するネガ型レジスト組成物が開示されている。   In order to further improve the resolution, Reference 1 discloses a negative resist composition containing an onium salt compound containing a nitrogen atom in the cation moiety in addition to a photoacid generator and a crosslinking agent. It is disclosed.

特開2014−134686号公報JP 2014-134686 A

ところで、レジスト膜に対して露光を行う場合、通常、露光時において意図しない領域にも光が照射されるという、いわゆる「かぶり」が発生しており、特に電子線露光の場合は、レジスト膜を指示する基板からの後方散乱光による「かぶり」の影響も大きい。このような「かぶり」は、ネガ型パターン形成方法においては、残渣の発生に繋がるものであり、特に孤立スペースパターンなどの、周囲がレジスト膜に囲まれるとともに、スペース幅が小さいレジストパターンを、ネガ型パターン形成方法により形成する場合においては、残渣の発生が解像性の低下に大きく影響する傾向となる。そして、このような傾向は、架橋剤を含有するネガ型レジスト組成物(いわゆる、架橋系ネガ型レジスト組成物)を使用する場合において、より顕著になる傾向があり、更なる改善が求められていた。   By the way, when the resist film is exposed, a so-called “fogging” in which light is irradiated to an unintended region at the time of exposure usually occurs. In particular, in the case of electron beam exposure, the resist film is removed. The influence of “fogging” by backscattered light from the instructed substrate is also great. Such “fogging” leads to the generation of residue in the negative pattern forming method. In particular, a resist pattern such as an isolated space pattern surrounded by a resist film and having a small space width is used as a negative pattern. In the case of forming by a mold pattern forming method, the generation of residue tends to greatly affect the resolution. Such a tendency tends to become more prominent when a negative resist composition containing a crosslinking agent (so-called crosslinked negative resist composition) is used, and further improvement is required. It was.

本発明は、上記を鑑みてなされたものであり、その目的は、架橋系ネガ型レジスト組成物を用いるパターン形成技術において、感度と孤立スペースパターン解像力とに極めて優れるパターンを形成できる感活性光線性又は感放射線性組成物、レジスト膜、マスクブランクス、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an actinic ray-sensitive material capable of forming a pattern excellent in sensitivity and isolated space pattern resolving power in a pattern forming technique using a crosslinked negative resist composition. Another object of the present invention is to provide a radiation-sensitive composition, a resist film, a mask blank, a pattern forming method, and an electronic device manufacturing method.

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

[1]
下記一般式(1)で表されるオニウム塩化合物(A)、及び架橋剤(C)を含有する感活性光線性又は感放射線性組成物。
[1]
An actinic ray-sensitive or radiation-sensitive composition containing an onium salt compound (A) represented by the following general formula (1) and a crosslinking agent (C).

Figure 2018189758
Figure 2018189758

上記一般式(1)中、
Mはオニウムカチオンを表し、Xは有機基を表す。
In the general formula (1),
M represents an onium cation, and X represents an organic group.

[2]
更に、フェノール性水酸基を含む化合物(B)を含有する、[1]に記載の感活性光線性又は感放射線性組成物。
[3]
更に、上記オニウム塩化合物(A)とは異なる光酸発生剤(D)を含有する、[1]又は[2]に記載の感活性光線性又は感放射線性組成物。
[2]
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive composition according to [1], further comprising a compound (B) containing a phenolic hydroxyl group.
[3]
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive composition according to [1] or [2], further comprising a photoacid generator (D) different from the onium salt compound (A).

[4]
上記一般式(1)中のXが脂環構造を有する基である、[1]〜[3]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性組成物。
[4]
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive composition according to any one of [1] to [3], wherein X in the general formula (1) is a group having an alicyclic structure.

[5]
上記一般式(1)中のXが多環脂環構造を有する基である、[1]〜[4]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性組成物。
[5]
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive composition according to any one of [1] to [4], wherein X in the general formula (1) is a group having a polycyclic alicyclic structure.

[6]
活性光線又は放射線の照射により上記オニウム塩化合物(A)から発生する酸の体積が210Å以上の大きさである、[1]〜[5]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性組成物。
[6]
The actinic ray-sensitive property according to any one of [1] to [5], wherein the volume of the acid generated from the onium salt compound (A) upon irradiation with actinic rays or radiation is 210 3 or more. Radiation sensitive composition.

[7]
上記オニウム塩化合物(A)が、下記一般式(2)で表されるオニウム塩化合物である、[1]〜[6]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性組成物。
[7]
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive composition according to any one of [1] to [6], wherein the onium salt compound (A) is an onium salt compound represented by the following general formula (2): .

Figure 2018189758
Figure 2018189758

上記一般式(2)中、
Mはオニウムカチオンを表し、Yは、水素原子又は有機基を表す。
In the general formula (2),
M represents an onium cation, and Y represents a hydrogen atom or an organic group.

[8]
上記一般式(2)中、Yが多環脂環構造を有する基である、[7]に記載の感活性光線性又は感放射線性組成物。
[8]
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive composition according to [7], wherein Y in the general formula (2) is a group having a polycyclic alicyclic structure.

[9]
上記フェノール性水酸基を含む化合物(B)が酸分解性基を有さない、[2]〜[8]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性組成物。
[9]
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive composition according to any one of [2] to [8], wherein the compound (B) containing the phenolic hydroxyl group does not have an acid-decomposable group.

[10]
[1]〜[9]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性組成物により形成されたレジスト膜。
[10]
[1] A resist film formed from the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive composition according to any one of [9].

[11]
[10]に記載のレジスト膜を備えたマスクブランクス。
[11]
Mask blanks provided with the resist film as described in [10].

[12]
[10]に記載のレジスト膜に活性光線又は放射線を照射することと、上記活性光線又は放射線を照射した膜を現像することとを含む、パターン形成方法。
[12]
A pattern forming method comprising irradiating the resist film according to [10] with actinic rays or radiation and developing the film irradiated with the actinic rays or radiation.

[13]
[12]に記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。
[13]
The manufacturing method of an electronic device containing the pattern formation method as described in [12].

[14]
[10]に記載のレジスト膜を備えたマスクブランクスに活性光線又は放射線を照射することと、上記活性光線又は放射線を照射したマスクブランクスを現像することとを含む、レジストパターン形成方法。
[14]
[10] A resist pattern forming method, comprising: irradiating a mask blank provided with the resist film according to [10] with actinic rays or radiation; and developing the mask blanks irradiated with the actinic rays or radiation.

本発明によれば、架橋系ネガ型レジスト組成物を用いるパターン形成技術において、感度と孤立スペースパターン解像力とに極めて優れるパターンを形成できる感活性光線性又は感放射線性組成物、レジスト膜、マスクブランクス、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法を提供することができる。   According to the present invention, in a pattern forming technique using a cross-linked negative resist composition, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive composition, resist film, and mask blank that can form a pattern that is extremely excellent in sensitivity and isolated space pattern resolution. , A pattern forming method, and an electronic device manufacturing method can be provided.

以下、本発明について詳細に説明する。
本明細書における基及び原子団の表記において、置換又は無置換を明示していない場合は、置換基を有さないものと置換基を有するものの双方が含まれるものとする。例えば、置換又は無置換を明示していない「アルキル基」は、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含することとする。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the description of groups and atomic groups in this specification, when substitution or non-substitution is not clearly indicated, both those having no substituent and those having a substituent are included. For example, an “alkyl group” that does not explicitly indicate substitution or unsubstituted includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group). I will do it.

本発明において「活性光線」又は「放射線」とは、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X線、電子線、イオンビーム等の粒子線等を意味する。また、本発明において「光」とは、活性光線又は放射線を意味する。
また、本明細書中における「露光」とは、特に断らない限り、水銀灯、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、X線、極紫外線(EUV光)などによる露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線による描画も含まれるものとする。
In the present invention, “active light” or “radiation” means, for example, an emission line spectrum of a mercury lamp, a deep ultraviolet ray represented by an excimer laser, an extreme ultraviolet ray (EUV light), an X-ray, an electron beam, an ion beam or other particle beam. Means. In the present invention, “light” means actinic rays or radiation.
In addition, the term “exposure” in the present specification is not limited to exposure to far ultraviolet rays, X-rays, extreme ultraviolet rays (EUV light) and the like represented by mercury lamps and excimer lasers. It is also assumed that drawing by particle beams such as.

<感活性光線性又は感放射線性組成物>
本発明の感活性光線性又は感放射線性組成物(以下、「本発明の組成物」とも称する)は、下記一般式(1)で表されるオニウム塩化合物(A)、及び架橋剤(C)を含有する。
<Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive composition>
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive composition of the present invention (hereinafter also referred to as “the composition of the present invention”) includes an onium salt compound (A) represented by the following general formula (1) and a crosslinking agent (C ).

Figure 2018189758
Figure 2018189758

上記一般式(1)中、
Mはオニウムカチオンを表し、Xは有機基を表す。
In the general formula (1),
M represents an onium cation, and X represents an organic group.

本発明の構成により上記効果が得られる理由は定かではないが、本発明者は下記のように推測している。
先ず、オニウム塩化合物(A)は、活性光線又は放射線の照射により、弱酸としての、XSOHで表されるスルフィン酸を発生する化合物である。
また、レジスト膜の露光部において架橋剤(C)による架橋反応を化学増幅反応として実施するべく、本発明の組成物に、後に詳述する光酸発生剤(D)を含有させる場合、典型的には、上記スルフィン酸の酸強度は、上記光酸発生剤の酸強度より低く、光酸発生剤(D)におけるプロトンと、オニウム塩化合物(A)のカチオンとの交換が起こる。換言すれば、オニウム塩化合物(A)は、典型的には、光酸発生剤(D)が発生する酸を捕捉する機能を有することから、この酸に対して塩基性を有する。
The reason why the above-described effect is obtained by the configuration of the present invention is not clear, but the present inventor presumes as follows.
First, the onium salt compound (A) is a compound that generates sulfinic acid represented by XSO 2 H as a weak acid by irradiation with actinic rays or radiation.
Further, in order to carry out the crosslinking reaction with the crosslinking agent (C) as a chemical amplification reaction in the exposed portion of the resist film, the composition of the present invention typically contains a photoacid generator (D) described in detail later. The acid strength of the sulfinic acid is lower than the acid strength of the photoacid generator, and the proton in the photoacid generator (D) and the cation of the onium salt compound (A) are exchanged. In other words, since the onium salt compound (A) typically has a function of capturing an acid generated by the photoacid generator (D), it has basicity with respect to this acid.

よって、レジスト膜の未露光部において、未露光部のオニウム塩化合物(A)は、露光部にて光酸発生剤(D)より発生し未露光部に拡散した酸を受け入れ、酸の拡散現象を抑制する作用を有する。一方、露光部においては、オニウム塩化合物(A)は分解することで、光酸発生剤(D)より発生する酸に対しての塩基性を失う。そのため、露光部においては、上記酸はオニウム塩化合物には捕捉されず、上記化学増幅反応に有効的に利用されるため、露光部と未露光部において良好なコントラストが得られる。
このように、本発明の組成物は、以上の機能を有する、いわゆる「光塩基消失剤」を含有することにより、高い解像性(ラフネス性能など)を発現できるものであるが、更に、オニウム塩化合物(A)の酸強度が、光酸発生剤(D)より発生する酸との上記交換を行い、未露光部への酸の拡散現象を抑制するのに適切な強度になっているものと考えられ、これにより、優れた感度が得られるとともに、未露光部における意図しない反応が抑制され、残渣の発生が抑制されるものと考えられる。また、オニウム塩化合物(A)は、従来公知の光塩基消失剤としてのスルホニウム塩化合物や、カチオン部に窒素原子を含むオニウム塩化合物に比べて、極性度が低い。その結果、上記した従来公知の光塩基消失剤を用いる場合と比較して、オニウム塩化合物(A)同士の凝集は抑制され、フェノール性水酸基を含む化合物(B)との相互作用が向上し、その結果、オニウム塩化合物(A)はレジスト膜中により均一に分布し、未露光部において、万遍なく酸を捕捉できるなどして、残渣の発生が抑制されるものと考えられる。
以上により、本発明の組成物によれば、架橋系ネガ型レジスト組成物を用いるパターン形成技術において、感度と孤立スペースパターン解像力とに極めて優れるパターンが形成できるものと考えらえる。
Therefore, in the unexposed part of the resist film, the onium salt compound (A) in the unexposed part accepts the acid generated from the photoacid generator (D) and diffused in the unexposed part in the exposed part, and the acid diffusion phenomenon Has the effect of suppressing On the other hand, in the exposed area, the onium salt compound (A) is decomposed to lose basicity with respect to the acid generated from the photoacid generator (D). Therefore, in the exposed area, the acid is not captured by the onium salt compound and is effectively used for the chemical amplification reaction, so that good contrast is obtained in the exposed area and the unexposed area.
Thus, the composition of the present invention can exhibit high resolution (roughness performance, etc.) by containing a so-called “photobase quencher” having the above functions. The acid strength of the salt compound (A) is sufficient to suppress the phenomenon of acid diffusion to the unexposed area by performing the above exchange with the acid generated from the photoacid generator (D). Thus, it is considered that an excellent sensitivity is obtained, an unintended reaction in an unexposed portion is suppressed, and generation of a residue is suppressed. Further, the onium salt compound (A) has a lower degree of polarity than a conventionally known sulfonium salt compound as a photobase quencher and an onium salt compound containing a nitrogen atom in the cation moiety. As a result, compared to the case of using the above-described conventionally known photobase quencher, aggregation of the onium salt compound (A) is suppressed, and the interaction with the compound (B) containing a phenolic hydroxyl group is improved. As a result, it is considered that the onium salt compound (A) is more uniformly distributed in the resist film, and it is possible to capture the acid uniformly in the unexposed area, thereby suppressing the generation of residues.
From the above, according to the composition of the present invention, it can be considered that a pattern extremely excellent in sensitivity and isolated space pattern resolving power can be formed in the pattern forming technique using the crosslinked negative resist composition.

以下、本発明の組成物における上述した各成分について、順に説明する。   Hereinafter, each component mentioned above in the composition of this invention is demonstrated in order.

[1]一般式(1)で表されるオニウム塩化合物(A)(以下、「化合物(A)」とも称する)
本発明の組成物は、上記したように、下記一般式(1)で表されるオニウム塩化合物(A)を含有する。
[1] Onium salt compound (A) represented by general formula (1) (hereinafter also referred to as “compound (A)”)
As described above, the composition of the present invention contains an onium salt compound (A) represented by the following general formula (1).

Figure 2018189758
Figure 2018189758

上記一般式(1)中、
Mはオニウムカチオンを表し、Xは有機基を表す。
In the general formula (1),
M represents an onium cation, and X represents an organic group.

Mで表されるオニウムカチオンとしては、特に限定されないが、例えば、スルホニウムカチオン、ヨードニウムカチオン、ホスホニウムカチオンなどを挙げることができる。   The onium cation represented by M is not particularly limited, and examples thereof include a sulfonium cation, an iodonium cation, and a phosphonium cation.

本発明において、好ましいオニウム塩化合物におけるオニウムカチオンとして、下記一般式(ZI)で表されるスルホニウムカチオン、もしくは一般式(ZII)で表されるヨードニウムカチオンを挙げることができる。   In the present invention, examples of the onium cation in the preferred onium salt compound include a sulfonium cation represented by the following general formula (ZI) or an iodonium cation represented by the general formula (ZII).

Figure 2018189758
Figure 2018189758

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

201、R202及びR203により表される有機基としては、例えば、後述する一般式(ZI−1)、(ZI−2)、(ZI−3)及び(ZI−4)における対応する基を挙げることができる。
なお、一般式(ZI)で表される構造を複数有するカチオンであってもよい。例えば、一般式(ZI)で表されるカチオンのR201〜R203の少なくとも1つが、一般式(ZI)で表されるもうひとつのカチオンのR201〜R203の少なくとも一つと、単結合又は連結基を介して結合した構造を有するカチオンであってもよい。
Examples of the organic group represented by R 201 , R 202 and R 203 include corresponding groups in the general formulas (ZI-1), (ZI-2), (ZI-3) and (ZI-4) described later. Can be mentioned.
A cation having a plurality of structures represented by the general formula (ZI) may also be used. For example, at least one of R 201 to R 203 of the cation represented by the general formula (ZI) is a single bond or at least one of R 201 to R 203 of the other cation represented by the general formula (ZI). It may be a cation having a structure bonded through a linking group.

更に好ましい一般式(ZI)として、以下に説明する、カチオン(ZI−1)、(ZI−2)、(ZI−3)、及び(ZI−4)を挙げることができる。   More preferable examples of the general formula (ZI) include cations (ZI-1), (ZI-2), (ZI-3), and (ZI-4) described below.

先ず、カチオン(ZI−1)について説明する。
カチオン(ZI−1)は、上記一般式(ZI)のR201〜R203の少なくとも1つがアリール基である、アリールスルホニウムカチオンである。
アリールスルホニウムカチオンは、R201〜R203の全てがアリール基でもよいし、R201〜R203の一部がアリール基で、残りがアルキル基又はシクロアルキル基でもよい。
アリールスルホニウムカチオンとしては、例えば、トリアリールスルホニウムカチオン、ジアリールアルキルスルホニウムカチオン、アリールジアルキルスルホニウムカチオン、ジアリールシクロアルキルスルホニウムカチオン、アリールジシクロアルキルスルホニウムカチオンを挙げることができる。
First, the cation (ZI-1) will be described.
The cation (ZI-1) is an arylsulfonium cation in which at least one of R 201 to R 203 in the general formula (ZI) is an aryl group.
In the arylsulfonium cation, all of R 201 to R 203 may be an aryl group, or a part of R 201 to R 203 may be an aryl group, and the rest may be an alkyl group or a cycloalkyl group.
Examples of the arylsulfonium cation include a triarylsulfonium cation, a diarylalkylsulfonium cation, an aryldialkylsulfonium cation, a diarylcycloalkylsulfonium cation, and an aryldicycloalkylsulfonium cation.

アリールスルホニウムカチオンのアリール基としてはフェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。アリール基は、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等を有する複素環構造を有するアリール基であってもよい。複素環構造としては、ピロール残基、フラン残基、チオフェン残基、インドール残基、ベンゾフラン残基、ベンゾチオフェン残基等が挙げられる。アリールスルホニウムカチオンが2つ以上のアリール基を有する場合に、2つ以上あるアリール基は同一であっても異なっていてもよい。
アリールスルホニウムカチオンが必要に応じて有しているアルキル基又はシクロアルキル基は、炭素数1〜15の直鎖又は分岐アルキル基及び炭素数3〜15のシクロアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。
The aryl group of the arylsulfonium cation is preferably a phenyl group or a naphthyl group, and more preferably a phenyl group. The aryl group may be an aryl group having a heterocyclic structure having an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom or the like. Examples of the heterocyclic structure include a pyrrole residue, a furan residue, a thiophene residue, an indole residue, a benzofuran residue, and a benzothiophene residue. When the arylsulfonium cation has two or more aryl groups, the two or more aryl groups may be the same or different.
The alkyl group or cycloalkyl group that the arylsulfonium cation has as necessary is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 15 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 15 carbon atoms, such as a methyl group, Examples thereof include an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a t-butyl group, a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, and a cyclohexyl group.

201〜R203のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜14)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基等を置換基として有してもよい。上記置換基は、酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基、スルホニル基を含んでいてもよい。 The aryl group, alkyl group and cycloalkyl group of R 201 to R 203 are an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (for example, 3 to 15 carbon atoms), an aryl group (for example, 6 to 14 carbon atoms). , An alkoxy group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, a phenylthio group and the like may be substituted. The substituent may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, a carbonyl group, or a sulfonyl group.

次に、カチオン(ZI−2)について説明する。
カチオン(ZI−2)は、上記一般式(ZI)におけるR201〜R203が、各々独立に、芳香環を有さない有機基を表すカチオンである。ここで芳香環とは、ヘテロ原子を含有する芳香族環も包含するものである。
201〜R203としての芳香環を含有しない有機基は、一般的に炭素数1〜30、好ましくは炭素数1〜20である。
201〜R203は、各々独立に、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アリル基、ビニル基であり、更に好ましくは直鎖又は分岐の2−オキソアルキル基、2−オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基、特に好ましくは直鎖又は分岐2−オキソアルキル基である。
Next, the cation (ZI-2) will be described.
The cation (ZI-2) is a cation in which R 201 to R 203 in the general formula (ZI) each independently represent an organic group having no aromatic ring. Here, the aromatic ring includes an aromatic ring containing a hetero atom.
The organic group not containing an aromatic ring as R 201 to R 203 generally has 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms.
R 201 to R 203 are each independently preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group, or a vinyl group, more preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group, 2-oxocycloalkyl group, alkoxy group. A carbonylmethyl group, particularly preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group.

201〜R203のアルキル基及びシクロアルキル基としては、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)、炭素数3〜10のシクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基)を挙げることができる。
201〜R203は、ハロゲン原子、アルコキシ基(例えば炭素数1〜5)、水酸基、シアノ基、ニトロ基によって更に置換されていてもよい。
As the alkyl group and cycloalkyl group of R 201 to R 203 , a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group), carbon Examples thereof include cycloalkyl groups of several 3 to 10 (cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group).
R 201 to R 203 may be further substituted with a halogen atom, an alkoxy group (eg, having 1 to 5 carbon atoms), a hydroxyl group, a cyano group, or a nitro group.

次に、カチオン(ZI−3)について説明する。
カチオン(ZI−3)とは、以下の一般式(ZI−3)で表されるカチオンであり、フェナシルスルフォニウムカチオンである。
Next, the cation (ZI-3) will be described.
The cation (ZI-3) is a cation represented by the following general formula (ZI-3), and is a phenacylsulfonium cation.

Figure 2018189758
Figure 2018189758

一般式(ZI−3)中、
1c〜R5cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、シクロアルキルカルボニルオキシ基、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、アルキルチオ基又はアリールチオ基を表す。
6c及びR7cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基又はアリール基を表す。
及びRは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、2−オキソアルキル基、2−オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルアルキル基、アリル基又はビニル基を表す。
In general formula (ZI-3),
R 1c to R 5c are each independently a hydrogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, alkoxy group, aryloxy group, alkoxycarbonyl group, alkylcarbonyloxy group, cycloalkylcarbonyloxy group, halogen atom, hydroxyl group Represents a nitro group, an alkylthio group or an arylthio group.
R 6c and R 7c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group or an aryl group.
R x and R y each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, a 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, an alkoxycarbonylalkyl group, an allyl group, or a vinyl group.

1c〜R5c中のいずれか2つ以上、R5cとR6c、R6cとR7c、R5cとR、及びRとRは、各々結合して環構造を形成してもよく、この環構造は、酸素原子、硫黄原子、ケトン基、スルホニル基、エステル結合、アミド結合を含んでいてもよい。
上記環構造としては、芳香族若しくは非芳香族の炭化水素環、芳香族若しくは非芳香族の複素環、又は、これらの環が2つ以上組み合わされてなる多環縮合環を挙げることができる。環構造としては、3〜10員環を挙げることができ、4〜8員環であることが好ましく、5又は6員環であることがより好ましい。
Any two or more of R 1c to R 5c , R 5c and R 6c , R 6c and R 7c , R 5c and R x , and R x and R y may be bonded to form a ring structure. In addition, this ring structure may contain an oxygen atom, a sulfur atom, a ketone group, a sulfonyl group, an ester bond, or an amide bond.
Examples of the ring structure include an aromatic or non-aromatic hydrocarbon ring, an aromatic or non-aromatic heterocycle, or a polycyclic fused ring formed by combining two or more of these rings. Examples of the ring structure include 3- to 10-membered rings, preferably 4- to 8-membered rings, and more preferably 5- or 6-membered rings.

1c〜R5c中のいずれか2つ以上、R6cとR7c、及びRとRが結合して形成する基としては、ブチレン基、ペンチレン基等を挙げることができる。
5cとR6c、及び、R5cとRが結合して形成する基としては、単結合又はアルキレン基であることが好ましく、アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基等を挙げることができる。
Examples of the group formed by combining any two or more of R 1c to R 5c , R 6c and R 7c , and R x and R y include a butylene group and a pentylene group.
The group formed by combining R 5c and R 6c and R 5c and R x is preferably a single bond or an alkylene group, and examples of the alkylene group include a methylene group and an ethylene group. .

1c〜R5cとしてのアルコキシカルボニル基におけるアルコキシ基の具体例は、上記R1c〜R5cとしてのアルコキシ基の具体例と同様である。
1c〜R5cとしてのアルキルカルボニルオキシ基及びアルキルチオ基におけるアルキル基の具体例は、上記R1c〜R5cとしてのアルキル基の具体例と同様である。
1c〜R5cとしてのシクロアルキルカルボニルオキシ基におけるシクロアルキル基の具体例は、上記R1c〜R5cとしてのシクロアルキル基の具体例と同様である。
1c〜R5cとしてのアリールオキシ基及びアリールチオ基におけるアリール基の具体例は、上記R1c〜R5cとしてのアリール基の具体例と同様である。
Specific examples of the alkoxy group in the alkoxycarbonyl group as R 1c to R 5c are the same as specific examples of the alkoxy group as the R 1c to R 5c.
Specific examples of the alkyl group in the alkylcarbonyloxy group and alkylthio group as R 1c to R 5c are the same as specific examples of the alkyl group of the R 1c to R 5c.
Specific examples of the cycloalkyl group in the cycloalkyl carbonyl group as R 1c to R 5c are the same as specific examples of the cycloalkyl group of the R 1c to R 5c.
Specific examples of the aryl group in the aryloxy group and arylthio group as R 1c to R 5c are the same as specific examples of the aryl group of the R 1c to R 5c.

本発明におけるカチオン(ZI−2)又はカチオン(ZI−3)カチオンとしては、米国特許出願公開第2012/0076996号明細書の段落[0036]以降に記載のカチオンを挙げることができる。   Examples of the cation (ZI-2) or cation (ZI-3) cation in the present invention include cations described in paragraph [0036] and thereafter of US Patent Application Publication No. 2012/0076996.

次に、カチオン(ZI−4)について説明する。
カチオン(ZI−4)は、下記一般式(ZI−4)で表される。
Next, the cation (ZI-4) will be described.
The cation (ZI-4) is represented by the following general formula (ZI-4).

Figure 2018189758
Figure 2018189758

一般式(ZI−4)中、
13は水素原子、フッ素原子、水酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、又はシクロアルキル基を有する基を表す。これらの基は置換基を有してもよい。
14は、複数存在する場合は各々独立して、水酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルキルスルホニル基、シクロアルキルスルホニル基、又はシクロアルキル基を有する基を表す。これらの基は置換基を有してもよい。
15は各々独立して、アルキル基、シクロアルキル基又はナフチル基を表す。これらの基は置換基を有してもよい。2個のR15が互いに結合して環を形成してもよい。2個のR15が互いに結合して環を形成するとき、環骨格内に、酸素原子、窒素原子などのヘテロ原子を含んでもよい。一態様において、2個のR15がアルキレン基であり、互いに結合して環構造を形成することが好ましい。
lは0〜2の整数を表す。
rは0〜8の整数を表す。
In general formula (ZI-4),
R 13 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, or a group having a cycloalkyl group. These groups may have a substituent.
R 14 is independently a group having a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkylsulfonyl group, a cycloalkylsulfonyl group, or a cycloalkyl group, when a plurality of R 14 are present. Represents. These groups may have a substituent.
R 15 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group or a naphthyl group. These groups may have a substituent. Two R 15 may be bonded to each other to form a ring. When two R 15 's are bonded to each other to form a ring, the ring skeleton may contain a hetero atom such as an oxygen atom or a nitrogen atom. In one embodiment, it is preferred that two R 15 are alkylene groups and are bonded to each other to form a ring structure.
l represents an integer of 0-2.
r represents an integer of 0 to 8.

一般式(ZI−4)において、R13、R14及びR15のアルキル基としては、直鎖状若しくは分岐状であり、炭素原子数1〜10のものが好ましく、メチル基、エチル基、n−ブチル基、t−ブチル基等が好ましい。
本発明におけるカチオン(ZI−4)としては、特開2010−256842号公報の段落[0121]、[0123]、[0124]、及び、特開2011−76056号公報の段落[0127]、[0129]、[0130]等に記載のカチオンを挙げることができる。
In the general formula (ZI-4), the alkyl group of R 13 , R 14 and R 15 is linear or branched and preferably has 1 to 10 carbon atoms, and is preferably a methyl group, an ethyl group, n -A butyl group, a t-butyl group, etc. are preferable.
As the cation (ZI-4) in the present invention, paragraphs [0121], [0123] and [0124] of JP2010-256842A, and paragraphs [0127] and [0129] of JP2011-76056A are disclosed. ], [0130] and the like.

次に、一般式(ZII)について説明する。
一般式(ZII)中、R204〜R205は、各々独立に、アリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
204〜R205のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。R204〜R205のアリール基は、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等を有する複素環構造を有するアリール基であってもよい。複素環構造を有するアリール基の骨格としては、例えば、ピロール、フラン、チオフェン、インドール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン等を挙げることができる。
204〜R205におけるアルキル基及びシクロアルキル基としては、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)、炭素数3〜10のシクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基)を挙げることができる。
Next, general formula (ZII) will be described.
In formula (ZII), R 204 ~R 205 each independently represents an aryl group, an alkyl group or a cycloalkyl group.
Phenyl group and a naphthyl group are preferred as the aryl group of R 204 to R 205, more preferably a phenyl group. Aryl group R 204 to R 205 represents an oxygen atom, a nitrogen atom, may be an aryl group having a heterocyclic structure having a sulfur atom and the like. Examples of the skeleton of the aryl group having a heterocyclic structure include pyrrole, furan, thiophene, indole, benzofuran, and benzothiophene.
The alkyl group and cycloalkyl group in R 204 to R 205, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (e.g., methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group), carbon Examples thereof include cycloalkyl groups of several 3 to 10 (cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group).

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

一般式(1)において、Xは有機基を表し、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、複素環式炭化水素基、アルコキシカルボニル基、及びラクトン基等が挙げられる。これらの基が2種以上組み合わされていても良く、また、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、ウレア結合、スルホン結合、スルホンアミド結合により、2種以上組み合わされていても良い。
これらの基は置換基を有していてもよく、置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基などが挙げられる。
In the general formula (1), X represents an organic group, and examples thereof include an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a heterocyclic hydrocarbon group, an alkoxycarbonyl group, and a lactone group. Two or more of these groups may be combined, or two or more of these groups may be combined by an ether bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond, a urea bond, a sulfone bond, or a sulfonamide bond.
These groups may have a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, a carboxyl group, a halogen atom, a hydroxyl group, and a cyano group.

Xにより表されるアルキル基は、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよい。このアルキル基の炭素数は、1〜50であることが好ましく、1〜30であることがより好ましく、1〜20であることが更に好ましい。このようなアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、オクダデシル基、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、1−エチルペンチル基、及び、2−エチルヘキシル基等が挙げられる。
Xにより表されるシクロアルキル基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。このシクロアルキル基としては、好ましくは、シクロプロピル基、シクロペンチル基及びシクロヘキシル基等の炭素数3〜8の単環のシクロアルキル基等や、アダマンチル基、ノルボルナン基等の炭素数6〜20の多環のシクロアルキル基等が挙げられる。
Xにより表されるアルケニル基は、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよい。このアルケニル基の炭素数は、2〜50であることが好ましく、2〜30であることがより好ましく、3〜20であることが更に好ましい。このようなアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、及びスチリル基等が挙げられる。
Xにより表されるアリール基としては、炭素数6〜14のものが好ましい。このような基としては、例えば、フェニル基及びナフチル基等が挙げられる。
Xにより表される複素環式炭化水素基は、炭素数5〜20のものが好ましく、炭素数6〜15のものがより好ましい。複素環式炭化水素基は、芳香族性を有していてもよく、芳香族性を有していなくてもよい。この複素環式炭化水素基は、芳香族性を有していることが好ましい。
上記の複素環式炭化水素基に含まれる複素環は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。このような複素環としては、例えば、イミダゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、2H−ピロール環、3H−インドール環、1H−インダゾール、プリン環、イソキノリン環、4H−キノリジン環、キノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、プテリジン環、フェナントリジン環、アクリジン環、フェナントロリン環、フェナジン環、ペリミジン環、トリアジン環、ベンズイソキノリン環、チアゾール環、チアジアジン環、アゼピン環、アゾシン環、イソチアゾール環、イソオキサゾール環、及びベンゾチアゾール環が挙げられる。
The alkyl group represented by X may be linear or branched. The alkyl group preferably has 1 to 50 carbon atoms, more preferably 1 to 30 carbon atoms, and still more preferably 1 to 20 carbon atoms. Examples of such alkyl groups include methyl, ethyl, propyl, butyl, hexyl, octyl, decyl, dodecyl, octadadecyl, isopropyl, isobutyl, sec-butyl, t- A butyl group, 1-ethylpentyl group, 2-ethylhexyl group, etc. are mentioned.
The cycloalkyl group represented by X may be monocyclic or polycyclic. The cycloalkyl group is preferably a monocyclic cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms such as a cyclopropyl group, a cyclopentyl group or a cyclohexyl group, or a C 6-20 carbon atom such as an adamantyl group or a norbornane group. Examples thereof include a cycloalkyl group of a ring.
The alkenyl group represented by X may be linear or branched. The alkenyl group preferably has 2 to 50 carbon atoms, more preferably 2 to 30 carbon atoms, and still more preferably 3 to 20 carbon atoms. Examples of such an alkenyl group include a vinyl group, an allyl group, and a styryl group.
As the aryl group represented by X, those having 6 to 14 carbon atoms are preferable. Examples of such groups include a phenyl group and a naphthyl group.
The heterocyclic hydrocarbon group represented by X preferably has 5 to 20 carbon atoms, and more preferably has 6 to 15 carbon atoms. The heterocyclic hydrocarbon group may have aromaticity or may not have aromaticity. This heterocyclic hydrocarbon group preferably has aromaticity.
The heterocyclic ring contained in the above heterocyclic hydrocarbon group may be monocyclic or polycyclic. Examples of such heterocyclic rings include imidazole ring, pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, 2H-pyrrole ring, 3H-indole ring, 1H-indazole, purine ring, isoquinoline ring, 4H-quinolidine ring, Quinoline ring, phthalazine ring, naphthyridine ring, quinoxaline ring, quinazoline ring, cinnoline ring, pteridine ring, phenanthridine ring, acridine ring, phenanthroline ring, phenazine ring, perimidine ring, triazine ring, benzisoquinoline ring, thiazole ring, thiadiazine ring , An azepine ring, an azocine ring, an isothiazole ring, an isoxazole ring, and a benzothiazole ring.

Xにより表されるアルコキシカルボニル基に含まれるアルキル基は直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよい。このアルキル基の炭素数は、1〜50であることが好ましく、1〜30であることがより好ましく、1〜20であることが更に好ましい。このようなアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、オクダデシル基、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、1−エチルペンチル基、及び、2−エチルヘキシル基等が挙げられる。   The alkyl group contained in the alkoxycarbonyl group represented by X may be linear or branched. The alkyl group preferably has 1 to 50 carbon atoms, more preferably 1 to 30 carbon atoms, and still more preferably 1 to 20 carbon atoms. Examples of such alkyl groups include methyl, ethyl, propyl, butyl, hexyl, octyl, decyl, dodecyl, octadadecyl, isopropyl, isobutyl, sec-butyl, t- A butyl group, 1-ethylpentyl group, 2-ethylhexyl group, etc. are mentioned.

Xにより表されるラクトン基としては、例えば、5〜7員環のラクトン基であり、5〜7員環ラクトン基にビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環しているものであってもよい。具体的には、以下に示す構造を有する基であることが好ましい。   The lactone group represented by X is, for example, a 5- to 7-membered lactone group, and other ring structures are condensed to form a bicyclo structure or a spiro structure on the 5- to 7-membered lactone group. It may be. Specifically, a group having the structure shown below is preferable.

Figure 2018189758
Figure 2018189758

ラクトン基は、置換基(Rb2)を有していても有していなくてもよい。好ましい置換基(Rb2)としては、上記でXの置換基として記載したものと同様の置換基が挙げられる。n2が2以上の時、複数存在する置換基(Rb2)は、同一でも異なっていてもよい。また、複数存在する置換基(Rb2)同士が結合して環を形成してもよい。   The lactone group may or may not have a substituent (Rb2). Preferred examples of the substituent (Rb2) include the same substituents as those described above as the substituent for X. When n2 is 2 or more, the plurality of substituents (Rb2) may be the same or different. A plurality of substituents (Rb2) may be bonded to form a ring.

Xは、脂環構造を有する基であることが好ましく、具体的には、上述した単環又は多環のシクロアルキル基の具体例を有する基などが挙げられる。また、Xは、多環脂環構造を有する基であることがより好ましく、具体的には、上述した多環のシクロアルキル基の具体例を有する基などが挙げられる。   X is preferably a group having an alicyclic structure, and specific examples include groups having specific examples of the monocyclic or polycyclic cycloalkyl groups described above. X is more preferably a group having a polycyclic alicyclic structure, and specific examples include groups having specific examples of the polycyclic cycloalkyl group described above.

上記オニウム塩化合物(A)は、下記一般式(2)で表されるオニウム塩化合物であることが好ましい。   The onium salt compound (A) is preferably an onium salt compound represented by the following general formula (2).

Figure 2018189758
Figure 2018189758

上記一般式(2)中、
Mはオニウムカチオンを表し、Yは、水素原子又は有機基を表す。
In the general formula (2),
M represents an onium cation, and Y represents a hydrogen atom or an organic group.

一般式(2)中、Mで表されるオニウムカチオンとしては、上記一般式(2)中のMで表されるオニウムカチオンと同義であり、好ましい範囲も同様である。
一般式(2)中、Yで表される有機基としては、上記一般式(2)中のXで表される有機基と同義であり、好ましい範囲も同様である。
In the general formula (2), the onium cation represented by M has the same meaning as the onium cation represented by M in the general formula (2), and the preferred range is also the same.
In the general formula (2), the organic group represented by Y has the same meaning as the organic group represented by X in the general formula (2), and the preferred range is also the same.

一般式(2)において、Yは多環脂環式構造を有する基であることが好ましい。Yとしての多環脂環式構造を有する基の具体例は、上記した一般式(1)のXとしての多環脂環式構造を有する基の具体例と同様である。   In general formula (2), Y is preferably a group having a polycyclic alicyclic structure. Specific examples of the group having a polycyclic alicyclic structure as Y are the same as the specific examples of the group having a polycyclic alicyclic structure as X in the general formula (1).

上記一般式(1)のアニオン構造の例としては、以下のものが挙げられる。   The following are mentioned as an example of the anion structure of the said General formula (1).

Figure 2018189758
Figure 2018189758

活性光線又は放射線の照射により上記一般式(1)で表されるオニウム塩化合物(A)から発生する酸のpKaは、−3以上、5以下であることが好ましく、-2以上、4以下であることがより好ましく、−1以上、3以下であることが更に好ましい。
一般式(1)で表されるオニウム塩化合物(A)は、露光により発生する酸のpKaが、後述の光酸発生剤(D)から発生する酸のpKaよりも高いものであることが好ましい。すなわち、露光により、光酸発生剤(D)から発生する酸よりも弱い酸を発生する化合物が好ましい。
The pKa of the acid generated from the onium salt compound (A) represented by the general formula (1) upon irradiation with actinic rays or radiation is preferably −3 or more and 5 or less, and −2 or more and 4 or less. More preferably, it is −1 or more and 3 or less.
In the onium salt compound (A) represented by the general formula (1), the pKa of the acid generated by exposure is preferably higher than the pKa of the acid generated from the photoacid generator (D) described later. . That is, a compound that generates an acid weaker than an acid generated from the photoacid generator (D) by exposure is preferable.

本明細書に於いて、酸解離定数pKaとは、水溶液中での酸解離定数pKaのことを表し、例えば、化学便覧(II)(改訂4版、1993年、日本化学会編、丸善株式会社)に記載のものであり、この値が低いほど酸強度が大きいことを示している。水溶液中での酸解離定数pKaは、具体的には、無限希釈水溶液を用い、25℃での酸解離定数を測定することにより実測することができ、また、下記ソフトウェアパッケージ1を用いて、ハメットの置換基定数及び公知文献値のデータベースに基づいた値を、計算により求めることもできる。本明細書中に記載したpKaの値は、全て、このソフトウェアパッケージを用いて計算により求めた値を示している。   In this specification, the acid dissociation constant pKa represents the acid dissociation constant pKa in an aqueous solution. For example, Chemical Handbook (II) (4th revised edition, 1993, edited by the Chemical Society of Japan, Maruzen Co., Ltd.) The lower the value, the higher the acid strength. Specifically, the acid dissociation constant pKa in an aqueous solution can be measured by measuring an acid dissociation constant at 25 ° C. using an infinitely diluted aqueous solution, and using the following software package 1, Hammett The values based on the substituent constants and the database of known literature values can also be obtained by calculation. The values of pKa described in this specification all indicate values obtained by calculation using this software package.

ソフトウェアパッケージ1: Advanced Chemistry Development (ACD/Labs) Software V8.14 for Solaris (1994−2007 ACD/Labs)。   Software package 1: Advanced Chemistry Development (ACD / Labs) Software V8.14 for Solaris (1994-2007 ACD / Labs).

本発明においては、化合物(A)は、活性光線又は放射線の照射により発生した酸の非露光部への拡散を抑制し、解像性やパターン形状を良好にする観点から、体積130Å以上の大きさの酸を発生する化合物であることが好ましく、体積210Å以上の大きさの酸を発生する化合物であることがより好ましく、体積270Å以上の大きさの酸を発生する化合物であることが更に好ましく、体積400Å以上の大きさの酸を発生する化合物であることが特に好ましい。但し、感度や塗布溶剤溶解性の観点から、上記体積は2000Å以下であることが好ましく、1500Å以下であることがより好ましい。上記体積の値は、富士通株式会社製の「WinMOPAC」を用いて求めた。すなわち、まず、各化合物に係る酸の化学構造を入力し、次に、この構造を初期構造としてMM3法を用いた分子力場計算により、各酸の最安定立体配座を決定し、その後、これら最安定立体配座についてPM3法を用いた分子軌道計算を行うことにより、各酸の「accessible volume」を計算することができる。 In the present invention, the compound (A) has a volume of 130 to 3 or more from the viewpoint of suppressing the diffusion of the acid generated by irradiation with actinic rays or radiation to the non-exposed portion and improving the resolution and pattern shape. it is a compound that generates the size of the acid is preferred, more preferably a compound capable of generating an acid volume of 210 Å 3 or more dimensions, compounds capable of generating an acid volume of 270 Å 3 or more dimensions Is more preferable, and a compound that generates an acid having a volume of 400 3 or more is particularly preferable. However, from the viewpoints of sensitivity and coating solvent solubility, the volume is preferably 2000 3 or less, and more preferably 1500 3 or less. The volume value was determined using “WinMOPAC” manufactured by Fujitsu Limited. That is, first, the chemical structure of the acid related to each compound is input, and then the most stable conformation of each acid is determined by molecular force field calculation using the MM3 method with this structure as the initial structure. By performing molecular orbital calculation using the PM3 method for these most stable conformations, the “accessible volume” of each acid can be calculated.

一般式(1)で表される化合物としては、例えば下記が挙げられる。   Examples of the compound represented by the general formula (1) include the following.

Figure 2018189758
Figure 2018189758

Figure 2018189758
Figure 2018189758

Figure 2018189758
Figure 2018189758

化合物(A)は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
化合物(A)の含有量は、組成物の全固形分を基準として、通常は0.1〜30質量%の範囲内にあり、好ましくは0.5〜20質量%、より好ましくは0.7〜15質量%の範囲内にある。
A compound (A) may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
The content of the compound (A) is usually in the range of 0.1 to 30% by mass, preferably 0.5 to 20% by mass, more preferably 0.7, based on the total solid content of the composition. It is in the range of ˜15% by mass.

[2]フェノール性水酸基を含む化合物(B)
本発明の組成物は、一態様において、フェノール性水酸基を含む化合物(B)(以下、化合物(B)とも言う)を含有することが好ましい。
本発明におけるフェノール性水酸基とは、芳香環基の水素原子をヒドロキシ基で置換してなる基である。該芳香環基の芳香環は単環又は多環の芳香環であり、ベンゼン環やナフタレン環等が挙げられる。
[2] Compound (B) containing phenolic hydroxyl group
In one embodiment, the composition of the present invention preferably contains a compound (B) containing a phenolic hydroxyl group (hereinafter also referred to as compound (B)).
The phenolic hydroxyl group in the present invention is a group formed by substituting a hydrogen atom of an aromatic ring group with a hydroxy group. The aromatic ring of the aromatic ring group is a monocyclic or polycyclic aromatic ring, and examples thereof include a benzene ring and a naphthalene ring.

フェノール性水酸基を含む化合物(B)は、フェノール性水酸基を含む限り特に限定されず、分子レジストのような比較的低分子の化合物であってもよいし、高分子化合物であってもよい。なお分子レジストとしては、例えば特開2009−173623号公報及び特開2009−173625号公報に記載の低分子量環状ポリフェノール化合物等が使用できる。
本発明の組成物が化合物(B)を含有する場合は、露光部において発生する酸の作用により、フェノール性水酸基を含む化合物(B)と後述の化合物(C)との間で架橋反応が進行し、ネガ型のパターンが形成される。
The compound (B) containing a phenolic hydroxyl group is not particularly limited as long as it contains a phenolic hydroxyl group, and may be a relatively low molecular weight compound such as a molecular resist or a polymer compound. As the molecular resist, for example, low molecular weight cyclic polyphenol compounds described in JP 2009-173623 A and JP 2009-173625 A can be used.
When the composition of the present invention contains the compound (B), a crosslinking reaction proceeds between the compound (B) containing a phenolic hydroxyl group and the compound (C) described later by the action of an acid generated in the exposed area. As a result, a negative pattern is formed.

また、本発明において、化合物(B)は、酸分解性基を有さないことが好ましい。酸分解性基とは、光酸発生剤が発生する酸の作用により分解反応を起こす性質を有する基を意味する。   In the present invention, the compound (B) preferably has no acid-decomposable group. An acid-decomposable group means a group having a property of causing a decomposition reaction by the action of an acid generated by a photoacid generator.

本発明のフェノール性水酸基を含む化合物(B)が高分子化合物である場合、該高分子化合物は、少なくとも一種のフェノール性水酸基を有する繰り返し単位を含有する。フェノール性水酸基を有する繰り返し単位としては特に限定されないが、下記一般式(II)で表される繰り返し単位であることが好ましい。   When the compound (B) containing a phenolic hydroxyl group of the present invention is a polymer compound, the polymer compound contains a repeating unit having at least one phenolic hydroxyl group. Although it does not specifically limit as a repeating unit which has a phenolic hydroxyl group, It is preferable that it is a repeating unit represented by the following general formula (II).

Figure 2018189758
Figure 2018189758

式中、
は、水素原子、置換基を有していてもよいメチル基、又はハロゲン原子を表し;
B’は、単結合又は2価の有機基を表し;
Ar’は、芳香環基を表し;
mは1以上の整数を表す。
Where
R 2 represents a hydrogen atom, an optionally substituted methyl group, or a halogen atom;
B ′ represents a single bond or a divalent organic group;
Ar ′ represents an aromatic ring group;
m represents an integer of 1 or more.

における置換基を有していてもよいメチル基としては、トリフルオロメチル基や、ヒドロキシメチル基等を挙げることができる。
は、水素原子又はメチル基であることが好ましく、水素原子であることが現像性の理由から好ましい。
Examples of the methyl group which may have a substituent for R 2 include a trifluoromethyl group and a hydroxymethyl group.
R 2 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a hydrogen atom for developability reasons.

B’の2価の連結基としては、カルボニル基、アルキレン基(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜5)、スルホニル基(−S(=O)−)、−O−、−NH−又はこれらを組合せた2価の連結基が好ましい。
B’は、単結合、カルボニルオキシ基(−C(=O)−O−)又は−C(=O)−NH−を表すことが好ましく、単結合又はカルボニルオキシ基(−C(=O)−O−)を表すことがより好ましく、単結合であることがドライエッチング耐性向上の観点で特に好ましい。
As the divalent linking group for B ′, a carbonyl group, an alkylene group (preferably having 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms), a sulfonyl group (—S (═O) 2 —), —O -, -NH- or a divalent linking group in combination of these is preferred.
B ′ preferably represents a single bond, a carbonyloxy group (—C (═O) —O—) or —C (═O) —NH—, and a single bond or a carbonyloxy group (—C (═O)) -O-) is more preferable, and a single bond is particularly preferable from the viewpoint of improving dry etching resistance.

Ar’の芳香族環は、単環又は多環の芳香族環であり、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フルオレン環、フェナントレン環などの炭素数6〜18の置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環、又は、例えば、チオフェン環、フラン環、ピロール環、ベンゾチオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾピロール環、トリアジン環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、トリアゾール環、チアジアゾール環、チアゾール環等のヘテロ環を含む芳香環ヘテロ環を挙げることができる。中でも、ベンゼン環、ナフタレン環が解像性の観点で好ましく、ベンゼン環が感度の観点で最も好ましい。   The aromatic ring of Ar ′ is a monocyclic or polycyclic aromatic ring, and may have a substituent having 6 to 18 carbon atoms such as a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, a fluorene ring, or a phenanthrene ring. Good aromatic hydrocarbon ring or, for example, thiophene ring, furan ring, pyrrole ring, benzothiophene ring, benzofuran ring, benzopyrrole ring, triazine ring, imidazole ring, benzimidazole ring, triazole ring, thiadiazole ring, thiazole ring, etc. An aromatic heterocycle including a heterocycle of Among these, a benzene ring and a naphthalene ring are preferable from the viewpoint of resolution, and a benzene ring is most preferable from the viewpoint of sensitivity.

mは1〜5の整数であることが好ましく、1が最も好ましい。mが1でAr’がベンゼン環の時、−OHの置換位置はベンゼン環のB’(B’が単結合である場合にはポリマー主鎖)との結合位置に対して、パラ位でもメタ位でもオルト位でもよいが、架橋反応性の観点から、パラ位、メタ位が好ましく、パラ位がより好ましい。   m is preferably an integer of 1 to 5, and most preferably 1. When m is 1 and Ar ′ is a benzene ring, the substitution position of —OH is a meta position even in the para position relative to the bonding position with the B ′ of the benzene ring (the polymer main chain when B ′ is a single bond). However, from the viewpoint of crosslinking reactivity, the para position and the meta position are preferable, and the para position is more preferable.

Ar’の芳香族環は、上記−OHで表される基以外にも置換基を有していてもよく、置換基としては例えば、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルスルホニルオキシ基、アリールカルボニル基が挙げられる。   The aromatic ring of Ar ′ may have a substituent other than the group represented by —OH, and examples of the substituent include an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group, Examples include a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkylcarbonyloxy group, an alkylsulfonyloxy group, and an arylcarbonyl group.

フェノール性水酸基を有する繰り返し単位は、下記一般式(2)で表される繰り返し単位であることが架橋反応性、現像性、ドライエッチング耐性の理由でより好ましい。   The repeating unit having a phenolic hydroxyl group is more preferably a repeating unit represented by the following general formula (2) for reasons of cross-linking reactivity, developability, and dry etching resistance.

Figure 2018189758
Figure 2018189758

一般式(2)中、
12は、水素原子又はメチル基を表す。
Arは、芳香族環を表す。
12は、水素原子又はメチル基を表し、水素原子であることが現像性の理由から好ましい。
In general formula (2),
R 12 represents a hydrogen atom or a methyl group.
Ar represents an aromatic ring.
R 12 represents a hydrogen atom or a methyl group, and is preferably a hydrogen atom for reasons of developability.

一般式(2)におけるArは、上記一般式(II)におけるAr’と同義であり、好ましい範囲も同様である。一般式(2)で表される繰り返し単位は、ヒドロキシスチレンから誘導される繰り返し単位(すなわち、一般式(2)においてR12が水素原子であり、Arがベンゼン環である繰り返し単位)であることが感度の観点から好ましい。 Ar in the general formula (2) has the same meaning as Ar ′ in the general formula (II), and the preferred range is also the same. The repeating unit represented by the general formula (2) is a repeating unit derived from hydroxystyrene (that is, a repeating unit in which R 12 is a hydrogen atom and Ar is a benzene ring in the general formula (2)). Is preferable from the viewpoint of sensitivity.

高分子化合物としての化合物(B)は、上記のようなフェノール性水酸基を有する繰り返し単位のみから構成されていてもよい。高分子化合物としての化合物(B)は、上記のようなフェノール性水酸基を有する繰り返し単位以外にも後述するような繰り返し単位を有していてもよい。その場合、フェノール性水酸基を有する繰り返し単位の含有率は、高分子化合物としての化合物(B)の全繰り返し単位に対して、10〜98モル%であることが好ましく、30〜97モル%であることがより好ましく、40〜95モル%であることが更に好ましい。これにより、特に、レジスト膜が薄膜である場合(例えば、レジスト膜の厚みが、10〜150nmである場合)、化合物(B)を用いて形成された本発明のレジスト膜における露光部のアルカリ現像液に対する溶解速度をより確実に低減できる(即ち、化合物(B)を用いたレジスト膜の溶解速度を、より確実に最適なものに制御できる)。その結果、感度をより確実に向上させることができる。   The compound (B) as the polymer compound may be composed only of a repeating unit having a phenolic hydroxyl group as described above. The compound (B) as the polymer compound may have a repeating unit as described later in addition to the repeating unit having a phenolic hydroxyl group as described above. In that case, it is preferable that the content rate of the repeating unit which has a phenolic hydroxyl group is 10-98 mol% with respect to all the repeating units of the compound (B) as a high molecular compound, and is 30-97 mol%. It is more preferable, and it is still more preferable that it is 40-95 mol%. Thereby, especially when the resist film is a thin film (for example, when the thickness of the resist film is 10 to 150 nm), the alkali development of the exposed portion in the resist film of the present invention formed using the compound (B) is performed. The dissolution rate with respect to the liquid can be more reliably reduced (that is, the dissolution rate of the resist film using the compound (B) can be controlled to an optimum one more reliably). As a result, the sensitivity can be improved more reliably.

以下、フェノール性水酸基を有する繰り返し単位の例を記載するが、これに限定されるものではない。   Hereinafter, although the example of the repeating unit which has a phenolic hydroxyl group is described, it is not limited to this.

Figure 2018189758
Figure 2018189758

化合物(B)は、非酸分解性の多環脂環炭化水素構造を有する基で、フェノール性水酸基の水素原子が置換された構造を有することが、高いガラス転移温度(Tg)が得られること、ドライエッチング耐性が良好となることから好ましい。   Compound (B) is a group having a non-acid-decomposable polycyclic alicyclic hydrocarbon structure and having a structure in which a hydrogen atom of a phenolic hydroxyl group is substituted, so that a high glass transition temperature (Tg) can be obtained. The dry etching resistance is preferable.

化合物(B)が、前述の特定の構造を有することで、化合物(B)のガラス転移温度(Tg)が高くなり、非常に硬いレジスト膜を形成することができ、酸の拡散性やドライエッチング耐性を制御することができる。従って、電子線や極紫外線等の活性光線又は放射線の露光部における酸の拡散性が非常に抑制されるため、微細なパターンでの解像力、パターン形状及びLERが更に優れる。また、化合物(B)が非酸分解性の多環脂環炭化水素構造を有することが、ドライエッチング耐性の更なる向上に寄与するものと考えられる。更に、詳細は不明だが、多環脂環炭化水素構造は水素ラジカルの供与性が高く、光酸発生剤の分解時の水素源となり、光酸発生剤の分解効率が更に向上し、酸発生効率が更に高くなっていると推定され、これがより優れた感度に寄与するものと考えられる。   When the compound (B) has the specific structure described above, the glass transition temperature (Tg) of the compound (B) is increased, and a very hard resist film can be formed. Resistance can be controlled. Therefore, the diffusibility of the acid in the exposed portion of actinic rays or radiation such as an electron beam or extreme ultraviolet rays is greatly suppressed, so that the resolution, pattern shape and LER in a fine pattern are further improved. Further, it is considered that the compound (B) having a non-acid-decomposable polycyclic alicyclic hydrocarbon structure contributes to further improvement in dry etching resistance. Furthermore, although the details are unknown, the polycyclic alicyclic hydrocarbon structure has a high hydrogen radical donating property, and becomes a hydrogen source when the photoacid generator is decomposed, further improving the decomposition efficiency of the photoacid generator and improving the acid generation efficiency. Is estimated to be higher, and this is considered to contribute to better sensitivity.

本発明に係る化合物(B)が有していてもよい前述の特定の構造は、ベンゼン環等の芳香族環と、非酸分解性の多環脂環炭化水素構造を有する基とが、フェノール性水酸基に由来する酸素原子を介して連結している。前述のように、該構造は高いドライエッチング耐性に寄与するだけでなく、化合物(B)のガラス転移温度(Tg)を上げることができ、これらの組み合わせの効果によりより高い解像力が提供されるものと推定される。   The above-mentioned specific structure that the compound (B) according to the present invention may have is an aromatic ring such as a benzene ring and a group having a non-acid-decomposable polycyclic alicyclic hydrocarbon structure. Are linked via an oxygen atom derived from a functional hydroxyl group. As described above, the structure not only contributes to high dry etching resistance, but also can increase the glass transition temperature (Tg) of the compound (B), and a higher resolution is provided by the effect of these combinations. It is estimated to be.

本発明において、非酸分解性とは、光酸発生剤が発生する酸により、分解反応が起こらない性質を意味する。
より具体的には、非酸分解性の多環脂環炭化水素構造を有する基は、酸及びアルカリに安定な基であることが好ましい。酸及びアルカリに安定な基とは、酸分解性及びアルカリ分解性を示さない基を意味する。ここで酸分解性とは、光酸発生剤が発生する酸の作用により分解反応を起こす性質を意味する。
In the present invention, non-acid-decomposable means a property in which a decomposition reaction does not occur due to an acid generated by a photoacid generator.
More specifically, the group having a non-acid-decomposable polycyclic alicyclic hydrocarbon structure is preferably a group stable to acids and alkalis. The group stable to acid and alkali means a group that does not exhibit acid decomposability and alkali decomposability. Here, acid decomposability means the property of causing a decomposition reaction by the action of an acid generated by a photoacid generator.

またアルカリ分解性とは、アルカリ現像液の作用により分解反応を起こす性質を意味し、アルカリ分解性を示す基としてはポジ型の化学増幅型レジスト組成物において好適に使用される樹脂中に含まれる、従来公知のアルカリ現像液の作用で分解しアルカリ現像液中への溶解速度が増大する基(例えばラクトン構造を有する基など)が挙げられる。
多環脂環炭化水素構造を有する基とは、多環脂環炭化水素構造を有する一価の基である限り特に限定されないが、総炭素数が5〜40であることが好ましく、7〜30であることがより好ましい。多環脂環炭化水素構造は、環内に不飽和結合を有していてもよい。
Alkali decomposability means the property of causing a decomposition reaction by the action of an alkali developer, and the group exhibiting alkali decomposability is contained in a resin suitably used in a positive chemically amplified resist composition. And a group (for example, a group having a lactone structure) that decomposes under the action of a conventionally known alkali developer and increases the dissolution rate in the alkali developer.
The group having a polycyclic alicyclic hydrocarbon structure is not particularly limited as long as it is a monovalent group having a polycyclic alicyclic hydrocarbon structure, but the total number of carbon atoms is preferably 5 to 40, and 7 to 30. It is more preferable that The polycyclic alicyclic hydrocarbon structure may have an unsaturated bond in the ring.

多環脂環炭化水素構造を有する基における多環脂環炭化水素構造は、単環型の脂環炭化水素基を複数有する構造、若しくは、多環型の脂環炭化水素構造を意味し、有橋式であってもよい。単環型の脂環炭化水素基としては、炭素数3〜8のシクロアルキル基が好ましく、例えば、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロブチル基、シクロオクチル基等を挙げることができ、単環型の脂環炭化水素基を複数有する構造はこれらの基を複数有する。単環型の脂環炭化水素基を複数有する構造は、単環型の脂環炭化水素基を2〜4個有することが好ましく、2個有することが特に好ましい。   The polycyclic alicyclic hydrocarbon structure in the group having a polycyclic alicyclic hydrocarbon structure means a structure having a plurality of monocyclic alicyclic hydrocarbon groups or a polycyclic alicyclic hydrocarbon structure. It may be a bridge type. As the monocyclic alicyclic hydrocarbon group, a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms is preferable, and examples thereof include a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclobutyl group, and a cyclooctyl group. A structure having a plurality of cyclic alicyclic hydrocarbon groups has a plurality of these groups. The structure having a plurality of monocyclic alicyclic hydrocarbon groups preferably has 2 to 4 monocyclic alicyclic hydrocarbon groups, and particularly preferably has two.

多環型の脂環炭化水素構造としては、炭素数5以上のビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ構造等を挙げることができ、炭素数6〜30の多環シクロ構造が好ましく、例えば、アダマンタン構造、デカリン構造、ノルボルナン構造、ノルボルネン構造、セドロール構造、イソボルナン構造、ボルナン構造、ジシクロペンタン構造、α−ピネン構造、トリシクロデカン構造、テトラシクロドデカン構造、あるいはアンドロスタン構造を挙げることができる。なお、単環若しくは多環のシクロアルキル基中の炭素原子の一部が、酸素原子等のヘテロ原子によって置換されていてもよい。   Examples of the polycyclic alicyclic hydrocarbon structure include bicyclo, tricyclo, and tetracyclo structures having 5 or more carbon atoms, and polycyclic cyclostructures having 6 to 30 carbon atoms are preferable. For example, an adamantane structure and a decalin structure , Norbornane structure, norbornene structure, cedrol structure, isobornane structure, bornane structure, dicyclopentane structure, α-pinene structure, tricyclodecane structure, tetracyclododecane structure, and androstane structure. A part of carbon atoms in the monocyclic or polycyclic cycloalkyl group may be substituted with a heteroatom such as an oxygen atom.

上記の多環脂環炭化水素構造の好ましいものとしては、アダマンタン構造、デカリン構造、ノルボルナン構造、ノルボルネン構造、セドロール構造、シクロヘキシル基を複数有する構造、シクロヘプチル基を複数有する構造、シクロオクチル基を複数有する構造、シクロデカニル基を複数有する構造、シクロドデカニル基を複数有する構造、トリシクロデカン構造があげられ、アダマンタン構造がドライエッチング耐性の観点で最も好ましい(すなわち、上記非酸分解性の多環脂環炭化水素構造を有する基が、非酸分解性のアダマンタン構造を有する基であることが最も好ましい)。   Preferred examples of the polycyclic alicyclic hydrocarbon structure include an adamantane structure, a decalin structure, a norbornane structure, a norbornene structure, a cedrol structure, a structure having a plurality of cyclohexyl groups, a structure having a plurality of cycloheptyl groups, and a plurality of cyclooctyl groups. And a structure having a plurality of cyclodecanyl groups, a structure having a plurality of cyclododecanyl groups, and a tricyclodecane structure, and an adamantane structure is most preferable from the viewpoint of dry etching resistance (that is, the non-acid-decomposable polycyclic fatty acid described above). Most preferably, the group having a ring hydrocarbon structure is a group having a non-acid-decomposable adamantane structure).

これらの多環脂環炭化水素構造(単環型の脂環炭化水素基を複数有する構造については、該単環型の脂環炭化水素基に対応する単環型の脂環炭化水素構造(具体的には以下の式
(47)〜(50)の構造))の化学式を以下に表示する。
These polycyclic alicyclic hydrocarbon structures (for structures having a plurality of monocyclic alicyclic hydrocarbon groups, the monocyclic alicyclic hydrocarbon structure corresponding to the monocyclic alicyclic hydrocarbon group (specifically Specifically, chemical formulas of the following formulas (47) to (50))) are shown below.

Figure 2018189758
Figure 2018189758

更に上記多環脂環炭化水素構造は置換基を有してもよく、置換基としては例えば、アルキル基(好ましくは炭素数1〜6)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜10)、アリール基(好ましくは炭素数6〜15)、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜6)、カルボキシル基、カルボニル基、チオカルボニル基、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜7)、及びこれら基を組み合わせてなる基(好ましくは総炭素数1〜30、より好ましくは総炭素数1〜15)が挙げられる。   Furthermore, the polycyclic alicyclic hydrocarbon structure may have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 10 carbon atoms), Aryl group (preferably having 6 to 15 carbon atoms), halogen atom, hydroxyl group, alkoxy group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), carboxyl group, carbonyl group, thiocarbonyl group, alkoxycarbonyl group (preferably having 2 to 7 carbon atoms) And a group formed by combining these groups (preferably having a total carbon number of 1 to 30, more preferably a total carbon number of 1 to 15).

上記多環脂環炭化水素構造としては、上記式(7)、(23)、(40)、(41)及び(51)のいずれかで表される構造、上記式(48)の構造における任意の一つの水素原子を結合手とした一価の基を2個有する構造が好ましく、上記式(23)、(40)及び(51)のいずれかで表される構造、上記式(48)の構造における任意の一つの水素原子を結合手とした一価の基を2個有する構造がより好ましく、上記式(40)で表される構造が最も好ましい。
多環脂環炭化水素構造を有する基としては、上記の多環脂環炭化水素構造の任意の一つの水素原子を結合手とした一価の基であることが好ましい。
Examples of the polycyclic alicyclic hydrocarbon structure include a structure represented by any one of the above formulas (7), (23), (40), (41) and (51), and an arbitrary structure in the structure of the above formula (48). A structure having two monovalent groups each having one hydrogen atom as a bond is preferable, a structure represented by any one of the above formulas (23), (40) and (51), A structure having two monovalent groups each having an arbitrary hydrogen atom in the structure as a bond is more preferable, and a structure represented by the above formula (40) is most preferable.
The group having a polycyclic alicyclic hydrocarbon structure is preferably a monovalent group having any one hydrogen atom in the polycyclic alicyclic hydrocarbon structure as a bond.

前述の非酸分解性の多環脂環炭化水素構造を有する基で、フェノール性水酸基の水素原子が置換された構造は、前述の非酸分解性の多環脂環炭化水素構造を有する基で、フェノール性水酸基の水素原子が置換された構造を有する繰り返し単位として、高分子化合物としての化合物(B)に含有されることが好ましく、下記一般式(3)で表される繰り返し単位として化合物(B)に含有されることがより好ましい。   The above-described group having a non-acid-decomposable polycyclic alicyclic hydrocarbon structure in which a hydrogen atom of a phenolic hydroxyl group is substituted is a group having the aforementioned non-acid-decomposable polycyclic alicyclic hydrocarbon structure. The repeating unit having a structure in which the hydrogen atom of the phenolic hydroxyl group is substituted is preferably contained in the compound (B) as the polymer compound, and the repeating unit represented by the following general formula (3) is a compound ( More preferably, it is contained in B).

Figure 2018189758
Figure 2018189758

一般式(3)中、R13は水素原子又はメチル基を表す。
Xは非酸分解性の多環脂環炭化水素構造を有する基を表す。
Arは芳香族環を表す。
m2は1以上の整数である。
In General Formula (3), R 13 represents a hydrogen atom or a methyl group.
X represents a group having a non-acid-decomposable polycyclic alicyclic hydrocarbon structure.
Ar 1 represents an aromatic ring.
m2 is an integer of 1 or more.

一般式(3)におけるR13は水素原子又はメチル基を表すが、水素原子が特に好ましい。
一般式(3)のArの芳香族環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フルオレン環、フェナントレン環などの炭素数6〜18の置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環、又は、例えば、チオフェン環、フラン環、ピロール環、ベンゾチオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾピロール環、トリアジン環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、トリアゾール環、チアジアゾール環、チアゾール環等のヘテロ環を含む芳香環ヘテロ環を挙げることができる。中でも、ベンゼン環、ナフタレン環が解像性の観点で好ましく、ベンゼン環が最も好ましい。
R 13 in the general formula (3) represents a hydrogen atom or a methyl group, and a hydrogen atom is particularly preferable.
As the aromatic ring of Ar 1 in the general formula (3), for example, an aromatic group optionally having a substituent having 6 to 18 carbon atoms such as a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, a fluorene ring, a phenanthrene ring, or the like. Hydrocarbon ring or heterocycle such as thiophene ring, furan ring, pyrrole ring, benzothiophene ring, benzofuran ring, benzopyrrole ring, triazine ring, imidazole ring, benzimidazole ring, triazole ring, thiadiazole ring, thiazole ring Aromatic heterocycles containing can be mentioned. Among these, a benzene ring and a naphthalene ring are preferable from the viewpoint of resolution, and a benzene ring is most preferable.

Arの芳香族環は、上記−OXで表される基以外にも置換基を有していてもよく、置換基としては例えば、アルキル基(好ましくは炭素数1〜6)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜10)、アリール基(好ましくは炭素数6〜15)、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜6)、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜7)が挙げられ、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基が好ましく、アルコキシ基がより好ましい。 The aromatic ring of Ar 1 may have a substituent other than the group represented by the above -OX, and examples of the substituent include an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), a cycloalkyl group. (Preferably 3 to 10 carbon atoms), aryl group (preferably 6 to 15 carbon atoms), halogen atom, hydroxyl group, alkoxy group (preferably 1 to 6 carbon atoms), carboxyl group, alkoxycarbonyl group (preferably carbon number) 2-7) are mentioned, an alkyl group, an alkoxy group, and an alkoxycarbonyl group are preferable, and an alkoxy group is more preferable.

Xは非酸分解性の多環脂環炭化水素構造を有する基を表す。Xで表される非酸分解性の多環脂環炭化水素構造を有する基の具体例及び好ましい範囲は上述のものと同様である。Xは、後述の一般式(4)における−Y−Xで表される基であることがより好ましい。
m2は1〜5の整数であることが好ましく、1が最も好ましい。m2が1でArがベンゼン環の時、−OXの置換位置はベンゼン環のポリマー主鎖との結合位置に対して、パラ位でもメタ位でもオルト位でもよいが、パラ位又はメタ位が好ましく、パラ位がより好ましい。
X represents a group having a non-acid-decomposable polycyclic alicyclic hydrocarbon structure. Specific examples and preferred ranges of the group having a non-acid-decomposable polycyclic alicyclic hydrocarbon structure represented by X are the same as those described above. X is more preferably a group represented by —Y—X 2 in the general formula (4) described later.
m2 is preferably an integer of 1 to 5, and most preferably 1. When m2 is 1 and Ar 1 is a benzene ring, the substitution position of —OX may be in the para position, the meta position, or the ortho position with respect to the bonding position of the benzene ring with the polymer main chain. The para position is preferred.

本発明において、上記一般式(3)で表される繰り返し単位が、下記一般式(4)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
一般式(4)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物を使用すると、高分子化合物(B)のTgが高くなり、非常に硬いレジスト膜を形成するため、酸の拡散性やドライエッチング耐性をより確実に制御できる。
In the present invention, the repeating unit represented by the general formula (3) is preferably a repeating unit represented by the following general formula (4).
When a polymer compound having a repeating unit represented by the general formula (4) is used, the polymer compound (B) has a high Tg and forms a very hard resist film. Can be controlled more reliably.

Figure 2018189758
Figure 2018189758

一般式(4)中、R13は水素原子又はメチル基を表す。
Yは単結合又は2価の連結基を表す。
は非酸分解性の多環脂環炭化水素基を表す。
In the general formula (4), R 13 represents a hydrogen atom or a methyl group.
Y represents a single bond or a divalent linking group.
X 2 represents a non-acid-decomposable polycyclic alicyclic hydrocarbon group.

上記一般式(4)で表される繰り返し単位で、本発明に用いられる好ましい例を以下に記述する。
一般式(4)におけるR13は水素原子又はメチル基を表すが、水素原子が特に好ましい。
Preferred examples of the repeating unit represented by the general formula (4) used in the present invention are described below.
R 13 in the general formula (4) represents a hydrogen atom or a methyl group, and a hydrogen atom is particularly preferable.

一般式(4)において、Yは2価の連結基であることが好ましい。Yの2価連結基として好ましい基は、カルボニル基、チオカルボニル基、アルキレン基(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜5)、スルホニル基、−COCH−、−NH−又はこれらを組合せた2価の連結基(好ましくは総炭素数1〜20、より好ましくは総炭素数1〜10)であり、より好ましくはカルボニル基、−COCH−、スルホニル基、−CONH−、−CSNH−であり、更に好ましくはカルボニル基、−COCH−であり、特に好ましくはカルボニル基である。 In general formula (4), Y is preferably a divalent linking group. Preferred groups as the divalent linking group for Y are a carbonyl group, a thiocarbonyl group, an alkylene group (preferably having 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms), a sulfonyl group, —COCH 2 —, —NH—. Or a divalent linking group (preferably having a total carbon number of 1 to 20, more preferably a total carbon number of 1 to 10), or more preferably a carbonyl group, —COCH 2 —, a sulfonyl group, —CONH— , —CSNH—, more preferably a carbonyl group, —COCH 2 —, and particularly preferably a carbonyl group.

は多環脂環炭化水素基を表し、非酸分解性である。多環脂環炭化水素基の総炭素数は5〜40であることが好ましく、7〜30であることがより好ましい。多環脂環炭化水素基は、環内に不飽和結合を有していてもよい。
このような多環脂環炭化水素基は、単環型の脂環炭化水素基を複数有する基、若しくは、多環型の脂環炭化水素基であり、有橋式であってもよい。単環型の脂環炭化水素基としては、炭素数3〜8のシクロアルキル基が好ましく、例えば、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロブチル基、シクロオクチル基等を挙げることができ、これらの基を複数有する。単環型の脂環炭化水素基を複数有する基は、単環型の脂環炭化水素基を2〜4個有することが好ましく、2個有することが特に好ましい。
X 2 represents a polycyclic alicyclic hydrocarbon group and is non-acid-decomposable. The total number of carbon atoms of the polycyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably 5 to 40, and more preferably 7 to 30. The polycyclic alicyclic hydrocarbon group may have an unsaturated bond in the ring.
Such a polycyclic alicyclic hydrocarbon group is a group having a plurality of monocyclic alicyclic hydrocarbon groups or a polycyclic alicyclic hydrocarbon group, and may be a bridged type. The monocyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclobutyl group, and a cyclooctyl group. Having a plurality of groups. The group having a plurality of monocyclic alicyclic hydrocarbon groups preferably has 2 to 4 monocyclic alicyclic hydrocarbon groups, and particularly preferably has two.

多環型の脂環炭化水素基としては、炭素数5以上のビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ構造等を有する基を挙げることができ、炭素数6〜30の多環シクロ構造を有する基が好ましく、例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基、ノルボルネニル基、イソボロニル基、カンファニル基、ジシクロペンチル基、α−ピネル基、トリシクロデカニル基、テトシクロドデシル基、あるいはアンドロスタニル基を挙げることができる。なお、単環若しくは多環のシクロアルキル基中の炭素原子の一部が、酸素原子等のヘテロ原子によって置換されていてもよい。   Examples of the polycyclic alicyclic hydrocarbon group include a group having a bicyclo, tricyclo, or tetracyclo structure having 5 or more carbon atoms, and a group having a polycyclic cyclo structure having 6 to 30 carbon atoms is preferable. And adamantyl group, norbornyl group, norbornenyl group, isobornyl group, camphanyl group, dicyclopentyl group, α-pinel group, tricyclodecanyl group, tetocyclododecyl group, and androstanyl group. A part of carbon atoms in the monocyclic or polycyclic cycloalkyl group may be substituted with a heteroatom such as an oxygen atom.

上記Xの多環脂環炭化水素基としては、好ましくはアダマンチル基、デカリン基、ノルボルニル基、ノルボルネニル基、セドロール基、シクロヘキシル基を複数有する基、シクロヘプチル基を複数有する基、シクロオクチル基を複数有する基、シクロデカニル基を複数有する基、シクロドデカニル基を複数有する基、トリシクロデカニル基であり、アダマンチル基がドライエッチング耐性の観点で最も好ましい。Xの多環脂環炭化水素基における多環脂環炭化水素構造の化学式としては、前述の多環脂環炭化水素構造を有する基における多環脂環炭化水素構造の化学式と同様のものが挙げられ、好ましい範囲も同様である。Xの多環脂環炭化水素基は、前述の多環脂環炭化水素構造における任意の一つの水素原子を結合手とした一価の基が挙げられる。 The polycyclic alicyclic hydrocarbon groups described above X 2, preferably an adamantyl group, a decalin group, a norbornyl group, a norbornenyl group, a cedrol group, a group having a plurality of cyclohexyl groups, having plural groups cycloheptyl group, a cyclooctyl group A group having a plurality, a group having a plurality of cyclodecanyl groups, a group having a plurality of cyclododecanyl groups, and a tricyclodecanyl group, and an adamantyl group is most preferable from the viewpoint of dry etching resistance. The chemical formula of the polycyclic alicyclic hydrocarbon structure in the polycyclic alicyclic hydrocarbon group of X 2 is the same as the chemical formula of the polycyclic alicyclic hydrocarbon structure in the group having the polycyclic alicyclic hydrocarbon structure described above. The preferable range is also the same. Examples of the polycyclic alicyclic hydrocarbon group represented by X 2 include a monovalent group having any one hydrogen atom in the above-described polycyclic alicyclic hydrocarbon structure as a bond.

更に上記脂環炭化水素基は置換基を有してもよく、置換基としては多環脂環炭化水素構造が有してもよい置換基として上述したものと同様のものが挙げられる。
一般式(4)における−O−Y−Xの置換位置はベンゼン環のポリマー主鎖との結合位置に対して、パラ位でもメタ位でもオルト位でもよいが、パラ位が好ましい。
Further, the alicyclic hydrocarbon group may have a substituent, and examples of the substituent include the same as those described above as the substituent that the polycyclic alicyclic hydrocarbon structure may have.
The substitution position of —O—Y—X 2 in the general formula (4) may be the para position, the meta position, or the ortho position with respect to the bonding position of the benzene ring to the polymer main chain, but the para position is preferred.

本発明において、上記一般式(3)で表される繰り返し単位が、下記一般式(4’)で表される繰り返し単位であることが最も好ましい。   In the present invention, the repeating unit represented by the general formula (3) is most preferably a repeating unit represented by the following general formula (4 ').

Figure 2018189758
Figure 2018189758

一般式(4’)中、R13は水素原子又はメチル基を表す。
一般式(4’)におけるR13は水素原子又はメチル基を表すが、水素原子が特に好ましい。
一般式(4’)におけるアダマンチルエステル基の置換位置はベンゼン環のポリマー主鎖との結合位置に対して、パラ位でもメタ位でもオルト位でもよいが、パラ位が好ましい。
In General Formula (4 ′), R 13 represents a hydrogen atom or a methyl group.
R 13 in formula (4 ′) represents a hydrogen atom or a methyl group, and a hydrogen atom is particularly preferable.
The substitution position of the adamantyl ester group in the general formula (4 ′) may be in the para position, the meta position, or the ortho position with respect to the bonding position with the polymer main chain of the benzene ring, but the para position is preferred.

一般式(3)で示される繰り返し単位の具体例としては、以下のものが挙げられる。   Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (3) include the following.

Figure 2018189758
Figure 2018189758

Figure 2018189758
Figure 2018189758

化合物(B)が高分子化合物であり、更に前述の非酸分解性の多環脂環炭化水素構造を有する基で、フェノール性水酸基の水素原子が置換された構造を有する繰り返し単位を含有する場合、該繰り返し単位の含有率は、高分子化合物としての化合物(B)の全繰り返し単位に対して、1〜40モル%であることが好ましく、より好ましくは2〜30モル%である。   When the compound (B) is a polymer compound and further contains a repeating unit having a structure in which a hydrogen atom of a phenolic hydroxyl group is substituted with a group having the non-acid-decomposable polycyclic alicyclic hydrocarbon structure described above. The content of the repeating unit is preferably 1 to 40 mol%, more preferably 2 to 30 mol%, based on all repeating units of the compound (B) as the polymer compound.

本発明で用いられる高分子化合物としての化合物(B)は、上記繰り返し単位以外の繰り返し単位として、下記のような繰り返し単位(以下、「他の繰り返し単位」ともいう)を更に有することも好ましい。
これら他の繰り返し単位を形成するための重合性モノマーの例としてはスチレン、アルキル置換スチレン、アルコキシ置換スチレン、ハロゲン置換スチレン、O−アルキル化スチレン、O−アシル化スチレン、水素化ヒドロキシスチレン、無水マレイン酸、アクリル酸誘導体(アクリル酸、アクリル酸エステル等)、メタクリル酸誘導体(メタクリル酸、メタクリル酸エステル等)、N−置換マレイミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、置換基を有しても良いインデン等を挙げることができる。
The compound (B) as the polymer compound used in the present invention preferably further has the following repeating units (hereinafter, also referred to as “other repeating units”) as repeating units other than the above repeating units.
Examples of polymerizable monomers for forming these other repeating units include styrene, alkyl-substituted styrene, alkoxy-substituted styrene, halogen-substituted styrene, O-alkylated styrene, O-acylated styrene, hydrogenated hydroxystyrene, and anhydrous maleic acid. Acid, acrylic acid derivative (acrylic acid, acrylic ester, etc.), methacrylic acid derivative (methacrylic acid, methacrylic ester, etc.), N-substituted maleimide, acrylonitrile, methacrylonitrile, vinyl naphthalene, vinyl anthracene Inden etc. which may be sufficient can be mentioned.

高分子化合物としての化合物(B)は、これら他の繰り返し単位を含有してもしなくても良いが、含有する場合、これら他の繰り返し単位の高分子化合物としての化合物(B)中の含有量は、高分子化合物としての化合物(B)を構成する全繰り返し単位に対して、一般的に1〜30モル%、好ましくは1〜20モル%、より好ましくは2〜10モル%である。   The compound (B) as the polymer compound may or may not contain these other repeating units, but when it is contained, the content in the compound (B) as the polymer compound of these other repeating units. Is generally 1 to 30 mol%, preferably 1 to 20 mol%, more preferably 2 to 10 mol%, based on all repeating units constituting the compound (B) as the polymer compound.

高分子化合物としての化合物(B)は、公知のラジカル重合法やアニオン重合法やリビングラジカル重合法(イニファーター法等)により合成することができる。例えば、アニオン重合法では、ビニルモノマーを適当な有機溶媒に溶解し、金属化合物(ブチルリチウム等)を開始剤として、通常、冷却条件化で反応させて重合体を得ることができる。   The compound (B) as the polymer compound can be synthesized by a known radical polymerization method, anion polymerization method or living radical polymerization method (such as an iniferter method). For example, in an anionic polymerization method, a vinyl monomer can be dissolved in a suitable organic solvent, and a polymer can be obtained by usually reacting under a cooling condition using a metal compound (such as butyl lithium) as an initiator.

高分子化合物としての化合物(B)としては、芳香族ケトン又は芳香族アルデヒド、及び1〜3個のフェノール性水酸基を含有する化合物の縮合反応により製造されたポリフェノール化合物(例えば、特開2008−145539)、カリックスアレーン誘導体(例えば特開2004−18421)、Noria誘導体(例えば特開2009−222920)、ポリフェノール誘導体(例えば特開2008−94782)も適用でき、高分子反応で修飾して合成しても良い。   As the compound (B) as the polymer compound, a polyphenol compound produced by a condensation reaction of an aromatic ketone or aromatic aldehyde and a compound containing 1 to 3 phenolic hydroxyl groups (for example, JP 2008-145539 A). ), Calixarene derivatives (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-18421), Noria derivatives (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-222920), and polyphenol derivatives (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-94782) can also be applied. good.

また、高分子化合物としての化合物(B)は、ラジカル重合法やアニオン重合法で合成したポリマーに高分子反応で修飾して合成することが好ましい。
高分子化合物としての化合物(B)の重量平均分子量は、好ましくは1000〜200000であり、更に好ましくは2000〜50000であり、更により好ましくは2000〜15000である。
Further, the compound (B) as the polymer compound is preferably synthesized by modifying a polymer synthesized by a radical polymerization method or an anion polymerization method by a polymer reaction.
The weight average molecular weight of the compound (B) as the polymer compound is preferably 1000 to 200000, more preferably 2000 to 50000, and still more preferably 2000 to 15000.

高分子化合物としての化合物(B)の分散度(分子量分布)(Mw/Mn)は、好ましくは2.0以下であり、感度及び解像性の向上の観点で好ましくは1.0〜1.80であり、1.0〜1.60がより好ましく、1.0〜1.20が最も好ましい。リビングアニオン重合等のリビング重合を用いることで、得られる高分子化合物の分散度(分子量分布)が均一となり、好ましい。高分子化合物としての化合物(B)の重量平均分子量及び分散度は、GPC測定によるポリスチレン換算値として定義される。
本発明の組成物に対する化合物(B)の添加量は組成物の全固形分に対して、好ましくは30〜95質量%、より好ましくは40〜90質量%、特に好ましくは50〜85質量%で用いられる。
The dispersity (molecular weight distribution) (Mw / Mn) of the compound (B) as the polymer compound is preferably 2.0 or less, and preferably from 1.0 to 1. from the viewpoint of improving sensitivity and resolution. 80, more preferably 1.0 to 1.60, and most preferably 1.0 to 1.20. Use of living polymerization such as living anionic polymerization is preferable because the degree of dispersion (molecular weight distribution) of the resulting polymer compound becomes uniform. The weight average molecular weight and dispersity of the compound (B) as the polymer compound are defined as polystyrene converted values by GPC measurement.
The amount of compound (B) added to the composition of the present invention is preferably 30 to 95% by mass, more preferably 40 to 90% by mass, particularly preferably 50 to 85% by mass, based on the total solid content of the composition. Used.

化合物(B)の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Specific examples of the compound (B) are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2018189758
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Figure 2018189758
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Figure 2018189758
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Figure 2018189758
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[3]架橋剤(C)
本発明の組成物は、架橋剤(C)(以下、「化合物(C)」又は「架橋剤」とも称する)を含有する。化合物(C)としては、酸架橋性基を有する化合物が好ましく、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基を分子内に2個以上含む化合物であることが好ましい。また、LER向上の観点からは、化合物(C)がメチロール基を含んでいることが好ましい。
また、上記で説明した化合物(B)と架橋剤(C)とが、同一成分であっても良い。
[3] Crosslinking agent (C)
The composition of the present invention contains a crosslinking agent (C) (hereinafter also referred to as “compound (C)” or “crosslinking agent”). The compound (C) is preferably a compound having an acid crosslinkable group, and is preferably a compound containing two or more hydroxymethyl groups or alkoxymethyl groups in the molecule. Moreover, it is preferable that a compound (C) contains the methylol group from a viewpoint of LER improvement.
Moreover, the compound (B) demonstrated above and a crosslinking agent (C) may be the same components.

まず、化合物(C)が低分子化合物である場合について説明する(以下、化合物(C’)とする)。化合物(C’)として、好ましくは、ヒドロキシメチル化又はアルコキシメチル化フェノール化合物、アルコキシメチル化メラミン系化合物、アルコキシメチルグリコールウリル系化合物及びアルコキシメチル化ウレア系化合物が挙げられる。特に好ましい化合物(C’)としては、分子内にベンゼン環を3〜5個含み、更にヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基を合わせて2個以上有し、分子量が1200以下のフェノール誘導体やアルコキシメチルグリコールウリル誘導体が挙げられる。
アルコキシメチル基としては、メトキシメチル基、エトキシメチル基が好ましい。
First, the case where the compound (C) is a low molecular compound will be described (hereinafter referred to as the compound (C ′)). The compound (C ′) is preferably a hydroxymethylated or alkoxymethylated phenol compound, an alkoxymethylated melamine compound, an alkoxymethylglycoluril compound, and an alkoxymethylated urea compound. Particularly preferred compounds (C ′) include phenol derivatives and alkoxymethyl glycols containing 3 to 5 benzene rings in the molecule, and further having two or more hydroxymethyl groups or alkoxymethyl groups, and a molecular weight of 1200 or less. Examples include uril derivatives.
As the alkoxymethyl group, a methoxymethyl group and an ethoxymethyl group are preferable.

上記化合物(C’)の例のうち、ヒドロキシメチル基を有するフェノール誘導体は、対応するヒドロキシメチル基を有さないフェノール化合物とホルムアルデヒドを塩基触媒下で反応させることによって得ることができる。また、アルコキシメチル基を有するフェノール誘導体は、対応するヒドロキシメチル基を有するフェノール誘導体とアルコールを酸触媒下で反応させることによって得ることができる。   Among the examples of the compound (C ′), a phenol derivative having a hydroxymethyl group can be obtained by reacting a corresponding phenol compound having no hydroxymethyl group with formaldehyde under a base catalyst. A phenol derivative having an alkoxymethyl group can be obtained by reacting a corresponding phenol derivative having a hydroxymethyl group with an alcohol in the presence of an acid catalyst.

別の好ましい化合物(C’)の例として、更にアルコキシメチル化メラミン系化合物、アルコキシメチルグリコールウリル系化合物類及びアルコキシメチル化ウレア系化合物のようなN−ヒドロキシメチル基又はN−アルコキシメチル基を有する化合物を挙げることができる。   Examples of another preferable compound (C ′) further have an N-hydroxymethyl group or an N-alkoxymethyl group such as alkoxymethylated melamine compounds, alkoxymethylglycoluril compounds, and alkoxymethylated urea compounds. A compound can be mentioned.

このような化合物としては、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサエトキシメチルメラミン、テトラメトキシメチルグリコールウリル、1,3−ビスメトキシメチル−4,5−ビスメトキシエチレンウレア、ビスメトキシメチルウレア等が挙げられ、EP0,133,216A号、西独特許第3,634,671号、同第3,711,264号、EP0,212,482A号に開示されている。
化合物(C’)の具体例の中で特に好ましいものを以下に挙げる。
Examples of such compounds include hexamethoxymethyl melamine, hexaethoxymethyl melamine, tetramethoxymethyl glycoluril, 1,3-bismethoxymethyl-4,5-bismethoxyethylene urea, bismethoxymethyl urea, and the like. 133, 216A, West German Patent 3,634,671, 3,711,264, EP 0,212,482A.
Of the specific examples of the compound (C ′), those particularly preferred are listed below.

Figure 2018189758
Figure 2018189758

式中、L〜Lは、各々独立に、水素原子、ヒドロキシメチル基、メトキシメチル基、エトキシメチル基又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
本発明において、化合物(C’)の含有量は、組成物の全固形分中、好ましくは3〜65質量%であり、より好ましくは5〜50質量%である。化合物(C’)の含有率を3〜65質量%の範囲とすることにより、残膜率及び解像力が低下することを防止するとともに、本発明の組成物の保存時の安定性を良好に保つことができる。
Wherein, L 1 ~L 8 each independently represent a hydrogen atom, a hydroxymethyl group, a methoxymethyl group, an ethoxymethyl group or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
In the present invention, the content of the compound (C ′) is preferably 3 to 65% by mass, more preferably 5 to 50% by mass in the total solid content of the composition. By making the content rate of a compound (C ') into the range of 3-65 mass%, while maintaining that the remaining film rate and resolving power fall, the stability at the time of the preservation | save of the composition of this invention is kept favorable. be able to.

本発明において、化合物(C’)は単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。良好なパターン形状の観点からは、2種以上組み合わせて用いることが好ましい。
例えば、上記のフェノール誘導体に加え、他の化合物(C’)、例えば上述のN−アルコキシメチル基を有する化合物を併用する場合、上記のフェノール誘導体と他の化合物(C’)との比率は、モル比で通常90/10〜20/80であり、好ましくは85/15〜40/60、より好ましくは80/20〜50/50である。
In the present invention, the compound (C ′) may be used alone or in combination of two or more. From the viewpoint of a good pattern shape, it is preferable to use a combination of two or more.
For example, in addition to the above-described phenol derivative, in the case where another compound (C ′), for example, the above-described compound having an N-alkoxymethyl group is used in combination, the ratio of the above-described phenol derivative to the other compound (C ′) is The molar ratio is usually 90/10 to 20/80, preferably 85/15 to 40/60, more preferably 80/20 to 50/50.

化合物(C)は、酸架橋性基を有する繰り返し単位を含む樹脂(以下、化合物(C”)とも称する)の態様であってもよい。このような態様の場合、繰り返し単位の分子ユニット内に架橋基が含まれるため、通常の樹脂+架橋剤の系に比べて、架橋反応性が高い。そのため、硬い膜を形成することができ、酸の拡散性やドライエッチング耐性を制御することができる。その結果、電子線や極紫外線等の活性光線又は放射線の露光部における酸の拡散性が非常に抑制されるため、微細なパターンでの解像力、パターン形状及びLERが優れる。また、下記一般式(1)で表される繰り返し単位のように、樹脂の反応点と架橋基の反応点が近接している場合、パターン形成の際の感度が向上した組成物となる。   Compound (C) may be in the form of a resin containing a repeating unit having an acid-crosslinkable group (hereinafter also referred to as compound (C ″)). In such an embodiment, the molecular unit of the repeating unit contains Since it contains a cross-linking group, it has higher cross-linking reactivity than a normal resin + cross-linking agent system, so that a hard film can be formed, and acid diffusibility and dry etching resistance can be controlled. As a result, the diffusibility of the acid in the exposed part of actinic rays or radiation such as an electron beam or extreme ultraviolet rays is greatly suppressed, so that the resolution, pattern shape and LER in a fine pattern are excellent. When the reaction point of the resin and the reaction point of the crosslinking group are close to each other as in the repeating unit represented by (1), the composition has an improved sensitivity during pattern formation.

化合物(C”)としては、例えば、下記一般式(1)で表される繰り返し単位を含む樹脂が挙げられる。一般式(1)で表される繰り返し単位は、置換基を有していてもよいメチロール基を少なくとも1つ含む構造である。
ここで、「メチロール基」とは、下記一般式(M)で表される基であり、本発明の一形態において、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基であることが好ましい。
Examples of the compound (C ″) include a resin containing a repeating unit represented by the following general formula (1). The repeating unit represented by the general formula (1) may have a substituent. It is a structure containing at least one good methylol group.
Here, the “methylol group” is a group represented by the following general formula (M), and in one embodiment of the present invention, a hydroxymethyl group or an alkoxymethyl group is preferable.

Figure 2018189758
Figure 2018189758

式中、R、R及びZは、後述する一般式(1)において定義する通りである。 In the formula, R 2 , R 3 and Z are as defined in the general formula (1) described later.

まず、一般式(1)について説明する。   First, general formula (1) will be described.

Figure 2018189758
Figure 2018189758

一般式(1)において、
は、水素原子、メチル基、又はハロゲン原子を表す。
及びRは、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
Lは、2価の連結基もしくは単結合を表す。
Yは、メチロール基を除く置換基を表す。
Zは、水素原子又は置換基を表す。
mは、0〜4の整数を表す。
nは、1〜5の整数を表す。
m+nは5以下である。
mが2以上である場合、複数のYは互いに同一であっても異なっていてもよい。
nが2以上である場合、複数のR、R及びZは互いに同一であっても異なっていてもよい。
また、Y、R、R及びZの2つ以上が互いに結合して環構造を形成していてもよい。
、R、R、L及びYは、それぞれ置換基を有していてもよい。
In general formula (1),
R 1 represents a hydrogen atom, a methyl group, or a halogen atom.
R 2 and R 3 represent a hydrogen atom, an alkyl group, or a cycloalkyl group.
L represents a divalent linking group or a single bond.
Y represents a substituent other than a methylol group.
Z represents a hydrogen atom or a substituent.
m represents an integer of 0 to 4.
n represents an integer of 1 to 5.
m + n is 5 or less.
When m is 2 or more, the plurality of Y may be the same as or different from each other.
When n is 2 or more, the plurality of R 2 , R 3 and Z may be the same as or different from each other.
Two or more of Y, R 2 , R 3 and Z may be bonded to each other to form a ring structure.
R 1 , R 2 , R 3 , L and Y may each have a substituent.

また、mが2以上の時、複数のYが単結合又は連結基を介して互いに結合し、環構造を形成していてもよい。
また、一般式(1)で表される繰り返し単位は、好ましくは下記一般式(2)又は(3)で表される。
When m is 2 or more, a plurality of Y may be bonded to each other through a single bond or a linking group to form a ring structure.
Moreover, the repeating unit represented by the general formula (1) is preferably represented by the following general formula (2) or (3).

Figure 2018189758
Figure 2018189758

一般式(2)及び(3)において、
、R、R、Y、Z、m及びnは、上記一般式(1)で定義した通りである。
Arは、芳香環を表す。
及びWは、2価の連結基又は単結合を表す。
In general formulas (2) and (3),
R 1 , R 2 , R 3 , Y, Z, m and n are as defined in the general formula (1).
Ar represents an aromatic ring.
W 1 and W 2 represent a divalent linking group or a single bond.

また、一般式(1)で表される繰り返し単位は、さらに好ましくは、下記一般式(2’)又は(3’)で表される。   The repeating unit represented by the general formula (1) is more preferably represented by the following general formula (2 ') or (3').

Figure 2018189758
Figure 2018189758

上記一般式(2’)及び(3’)におけるR、Y、Z、m及びnは、上記一般式(1)における各基と同義である。上記一般式(2’)におけるArは、上記一般式(2)におけるArと同義である。
上記一般式(3’)において、Wは、2価の連結基である。
R 1 , Y, Z, m and n in the general formulas (2 ′) and (3 ′) have the same meanings as the groups in the general formula (1). Ar in the general formula (2 ′) has the same meaning as Ar in the general formula (2).
In the general formula (3 ′), W 3 is a divalent linking group.

上記一般式(2’)及び(3’)において、fは0〜6の整数である。
上記一般式(2’)及び(3’)において、gは0又は1である。
In the said general formula (2 ') and (3'), f is an integer of 0-6.
In the general formulas (2 ′) and (3 ′), g is 0 or 1.

また、一般式(2’)は、特に好ましくは、下記一般式(1−a)〜(1−c)のいずれかで表される。化合物(C”)は、下記一般式(1−a)〜(1−c)のいずれかで表される繰り返し単位又は上記一般式(3’)で表される繰り返し単位を含むことが特に好ましい。   The general formula (2 ′) is particularly preferably represented by any one of the following general formulas (1-a) to (1-c). The compound (C ″) particularly preferably contains a repeating unit represented by any one of the following general formulas (1-a) to (1-c) or a repeating unit represented by the above general formula (3 ′). .

Figure 2018189758
Figure 2018189758

上記一般式(1−a)〜(1−c)におけるR、Y及びZは、上記一般式(1)における各基と同義である。
上記一般式(1−b)〜(1−c)において、
Y”は、水素原子又は1価の置換基を表す。ただし、Y”は、メチロール基であってもよい。
は、水素原子又は1価の置換基を表す。
fは1〜6の整数を表す。
mは0又は1であり、nは1〜3の整数を表す。
R 1 , Y and Z in the general formulas (1-a) to (1-c) have the same meanings as the groups in the general formula (1).
In the general formulas (1-b) to (1-c),
Y ″ represents a hydrogen atom or a monovalent substituent. However, Y ″ may be a methylol group.
R 4 represents a hydrogen atom or a monovalent substituent.
f represents an integer of 1 to 6.
m is 0 or 1, and n represents an integer of 1 to 3.

化合物(C”)における酸架橋性基を有する繰り返し単位の含有率は、化合物(C”)の全繰り返し単位に対して、3〜40モル%であることが好ましく、5〜30モル%であることがより好ましい。
化合物(C”)の含有量は、組成物の全固形分中、好ましくは5〜50質量%であり、より好ましくは10〜40質量%である。
The content of the repeating unit having an acid-crosslinkable group in the compound (C ″) is preferably 3 to 40 mol%, more preferably 5 to 30 mol%, based on all the repeating units of the compound (C ″). It is more preferable.
The content of the compound (C ″) is preferably 5 to 50% by mass and more preferably 10 to 40% by mass in the total solid content of the composition.

化合物(C”)は、酸架橋性基を有する繰り返し単位を2種以上含んでいてもよく、あるいは、2種以上の化合物(C”)を組み合わせて使用してもよい。また、化合物(C’)と化合物(C”)とを組み合わせて使用することもできる。
化合物(C”)に含まれる酸架橋性基を有する繰り返し単位の具体例としては、下記構造が挙げられる。
The compound (C ″) may contain two or more repeating units having an acid crosslinkable group, or two or more compounds (C ″) may be used in combination. Further, the compound (C ′) and the compound (C ″) can be used in combination.
Specific examples of the repeating unit having an acid crosslinkable group contained in the compound (C ″) include the following structures.

Figure 2018189758
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Figure 2018189758
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Figure 2018189758
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Figure 2018189758
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Figure 2018189758
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[4]活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(D)
本発明の組成物は、上記オニウム塩化合物(A)とは異なる、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(以下、「化合物(D)」、「酸発生剤」又は「光酸発生剤」ともいう)を含有することが好ましい。
酸発生剤の好ましい形態として、オニウム塩化合物を挙げることができる。そのようなオニウム塩化合物としては、例えば、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩などを挙げることができる。
[4] Compound (D) that generates acid upon irradiation with actinic rays or radiation
The composition of the present invention differs from the onium salt compound (A) in that it generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation (hereinafter referred to as “compound (D)”, “acid generator” or “photoacid generation”). It is preferable to contain an agent.
Preferred forms of the acid generator include onium salt compounds. Examples of such onium salt compounds include sulfonium salts, iodonium salts, phosphonium salts, and the like.

また、酸発生剤の別の好ましい形態として、活性光線又は放射線の照射により、スルホン酸、イミド酸又はメチド酸を発生する化合物を挙げることができる。その形態における酸発生剤は、例えば、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、オキシムスルホネート、イミドスルホネートなどを挙げることができる。
本発明に用い得る酸発生剤としては、低分子化合物に限らず、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する基を高分子化合物の主鎖又は側鎖に導入した化合物も用いることができる。
Another preferred form of the acid generator includes a compound that generates sulfonic acid, imide acid, or methide acid upon irradiation with actinic rays or radiation. Examples of the acid generator in the form include a sulfonium salt, an iodonium salt, a phosphonium salt, an oxime sulfonate, and an imide sulfonate.
As an acid generator that can be used in the present invention, not only a low molecular compound, but also a compound in which a group capable of generating an acid upon irradiation with actinic rays or radiation is introduced into the main chain or side chain of a polymer compound can be used.

酸発生剤は、電子線又は極紫外線の照射により酸を発生する化合物であることが好ましい。
本発明において、好ましいオニウム塩化合物として、下記一般式(7)で表されるスルホニウム化合物、もしくは一般式(8)で表されるヨードニウム化合物を挙げることができる。
The acid generator is preferably a compound that generates an acid upon irradiation with an electron beam or extreme ultraviolet rays.
In the present invention, preferred onium salt compounds include sulfonium compounds represented by the following general formula (7) or iodonium compounds represented by the general formula (8).

Figure 2018189758
Figure 2018189758

一般式(7)及び一般式(8)において、
a1、Ra2、Ra3、Ra4及びRa5は、各々独立に、有機基を表す。
は、有機アニオンを表す。
以下、一般式(7)で表されるスルホニウム化合物及び一般式(8)で表されるヨードニウム化合物を更に詳述する。
In general formula (7) and general formula (8),
R a1 , R a2 , R a3 , R a4 and R a5 each independently represent an organic group.
X represents an organic anion.
Hereinafter, the sulfonium compound represented by the general formula (7) and the iodonium compound represented by the general formula (8) will be described in more detail.

一般式(7)中のRa1、Ra2及びRa3、並びに、一般式(8)中のRa4及びRa5は、上記の通り、各々独立に有機基を表し、好ましくは、Ra1、Ra2及びRa3の少なくとも1つ、並びに、Ra4及びRa5の少なくとも1つがそれぞれアリール基である。アリール基としては、フェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。
一般式(7)及び(8)におけるXの有機アニオンは、例えばスルホン酸アニオン、カルボン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンなどが挙げられ、好ましくは、下記一般式(9)、(10)又は(11)で表される有機アニオンであり、より好ましくは下記一般式(9)で表される有機アニオンである。
R a1 , R a2 and R a3 in the general formula (7), and R a4 and R a5 in the general formula (8) each independently represent an organic group, preferably R a1 , At least one of R a2 and R a3 and at least one of R a4 and R a5 are each an aryl group. As the aryl group, a phenyl group and a naphthyl group are preferable, and a phenyl group is more preferable.
Examples of the organic anion of X − in the general formulas (7) and (8) include a sulfonate anion, a carboxylate anion, a bis (alkylsulfonyl) amide anion, a tris (alkylsulfonyl) methide anion, and preferably the following general anions An organic anion represented by the formula (9), (10) or (11), more preferably an organic anion represented by the following general formula (9).

Figure 2018189758
Figure 2018189758

一般式(9)、(10)及び(11)において、Rc1、Rc2、Rc3及びRc4は、各々独立に、有機基を表す。
上記Xの有機アニオンが、電子線や極紫外線などの活性光線又は放射線により発生する酸であるスルホン酸、イミド酸、メチド酸などに対応する。
上記Rc1、Rc2、Rc3及びRc4の有機基としては、例えば、アルキル基、アリール基又はこれらの複数が連結された基を挙げることができる。これら有機基のうち、より好ましくは1位がフッ素原子又はフロロアルキル基で置換されたアルキル基、フッ素原子又はフロロアルキル基で置換されたフェニル基である。フッ素原子又はフロロアルキル基を有することにより、光照射によって発生した酸性度が上がり、感度が向上する。ただし、末端基は置換基としてフッ素原子を含有しないことが好ましい。
In the general formulas (9), (10) and (11), R c1 , R c2 , R c3 and R c4 each independently represents an organic group.
The X organic anion corresponds to sulfonic acid, imide acid, methide acid, and the like, which are acids generated by actinic rays or radiation such as electron beams and extreme ultraviolet rays.
Examples of the organic group of R c1 , R c2 , R c3 and R c4 include an alkyl group, an aryl group, or a group in which a plurality of these groups are linked. Of these organic groups, the 1-position is more preferably an alkyl group substituted with a fluorine atom or a fluoroalkyl group, or a phenyl group substituted with a fluorine atom or a fluoroalkyl group. By having a fluorine atom or a fluoroalkyl group, the acidity generated by light irradiation is increased and the sensitivity is improved. However, the terminal group preferably does not contain a fluorine atom as a substituent.

活性光線又は放射線の照射により上記化合物(D)から発生する酸のpKaは、−10以上、2以下であることが好ましく、−5以上、1以下であることがより好ましく、−4以上、0以下であることが更に好ましい。   The pKa of the acid generated from the compound (D) upon irradiation with actinic rays or radiation is preferably −10 or more and 2 or less, more preferably −5 or more and 1 or less, and −4 or more, 0 More preferably, it is as follows.

そして、本発明においては、化合物(D)は、露光した酸の非露光部への拡散を抑制し、解像性やパターン形状を良好にする観点から、体積130Å以上の大きさの酸(より好ましくはスルホン酸)を発生する化合物であることが好ましく、体積190Å以上の大きさの酸(より好ましくはスルホン酸)を発生する化合物であることがより好ましく、体積270Å以上の大きさの酸(より好ましくはスルホン酸)を発生する化合物であることが更に好ましく、体積400Å以上の大きさの酸(より好ましくはスルホン酸)を発生する化合物であることが特に好ましい。但し、感度や塗布溶剤溶解性の観点から、上記体積は2000Å以下であることが好ましく、1500Å以下であることがより好ましい。
上記体積の値は、活性光線又は放射線の照射により上記一般式(1)で表されるオニウム塩化合物(A)から発生する酸の体積と同様に測定することができる。
Then, in the present invention, compound (D), to suppress the diffusion of the non-exposed portion of the exposed acid, from the viewpoint of improving the resolution and pattern shape, volume 130 Å 3 or more the size of the acid ( preferably more preferably a compound capable of generating a sulfonic acid), the volume is more preferably 190 Å 3 or more the size of the acid (more preferably a compound capable of generating a sulfonic acid), volume 270 Å 3 or more dimensions More preferably, the compound generates an acid (more preferably sulfonic acid), and particularly preferably a compound that generates an acid having a volume of 400 to 3 or more (more preferably sulfonic acid). However, from the viewpoints of sensitivity and coating solvent solubility, the volume is preferably 2000 3 or less, and more preferably 1500 3 or less.
The value of the volume can be measured in the same manner as the volume of the acid generated from the onium salt compound (A) represented by the general formula (1) by irradiation with actinic rays or radiation.

以下に本発明において、特に好ましい酸発生剤を示す。なお、例の一部には、体積の計算値を付記している(単位Å)。なお、ここで求めた計算値は、アニオン部にプロトンが結合した酸の体積値である。 In the present invention, particularly preferred acid generators are shown below. In addition, the calculated value of the volume is appended to a part of the example (unit 3 3 ). In addition, the calculated value calculated | required here is a volume value of the acid which the proton couple | bonded with the anion part.

Figure 2018189758
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Figure 2018189758
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Figure 2018189758
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また、本発明に用いる酸発生剤(好ましくはオニウム化合物)としては、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する基(光酸発生基)を高分子化合物の主鎖又は側鎖に導入した高分子型酸発生剤も用いることができる。
酸発生剤の組成物中の含有率は、組成物の全固形分を基準として、好ましくは0.1〜25質量%であり、より好ましくは0.5〜20質量%であり、更に好ましくは1〜18質量%である。
酸発生剤は、1種単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
In addition, as the acid generator (preferably onium compound) used in the present invention, a group in which an acid is generated by irradiation with actinic rays or radiation (photoacid generating group) is introduced into the main chain or side chain of the polymer compound. Molecular acid generators can also be used.
The content of the acid generator in the composition is preferably 0.1 to 25% by mass, more preferably 0.5 to 20% by mass, and still more preferably based on the total solid content of the composition. 1 to 18% by mass.
An acid generator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

本発明の組成物は、一態様において、電子線又は極紫外線露光用として好適に用いられる組成物である。
本発明に係る組成物が含み得るさらなる成分としては、[5]塩基性化合物、[6]界面活性剤、[7]有機カルボン酸、[8]カルボン酸オニウム塩、[9]酸増殖剤、及び[10]溶剤が挙げられる。本発明の組成物は、例えば「パターン形成方法」として後述する方法に従って、パターン形成用に使用され得る。
In one aspect, the composition of the present invention is a composition suitably used for exposure to electron beams or extreme ultraviolet rays.
Additional components that may be included in the composition according to the present invention include [5] basic compound, [6] surfactant, [7] organic carboxylic acid, [8] carboxylic acid onium salt, [9] acid proliferating agent, And [10] solvent. The composition of the present invention can be used for pattern formation, for example, according to a method described later as “pattern formation method”.

[5]塩基性化合物
本発明の組成物は、上記成分の他に、塩基性化合物を酸捕捉剤として含有することが好ましい。塩基性化合物を用いることにより、露光から後加熱までの経時による性能変化を小さくすることができる。このような塩基性化合物としては、有機塩基性化合物であることが好ましく、より具体的には、脂肪族アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、カルボキシル基を有する含窒素化合物、スルホニル基を有する含窒素化合物、ヒドロキシ基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物、アミド誘導体、イミド誘導体、等が挙げられる。アミンオキサイド化合物(特開2008−102383号公報に記載)、アンモニウム塩(好ましくはヒドロキシド又はカルボキシレートである。より具体的にはテトラブチルアンモニウムヒドロキシドに代表されるテトラアルキルアンモニウムヒドロキシドがLERの観点で好ましい。)も適宜用いられる。
[5] Basic Compound The composition of the present invention preferably contains a basic compound as an acid scavenger in addition to the above components. By using a basic compound, the change in performance over time from exposure to post-heating can be reduced. Such basic compounds are preferably organic basic compounds, and more specifically, aliphatic amines, aromatic amines, heterocyclic amines, nitrogen-containing compounds having a carboxyl group, and sulfonyl groups. A nitrogen-containing compound having a hydroxy group, a nitrogen-containing compound having a hydroxy group, a nitrogen-containing compound having a hydroxyphenyl group, an alcoholic nitrogen-containing compound, an amide derivative, an imide derivative, and the like. Amine oxide compound (described in JP-A-2008-102383), ammonium salt (preferably hydroxide or carboxylate. More specifically, tetraalkylammonium hydroxide represented by tetrabutylammonium hydroxide is LER. Is preferable from the viewpoint).

更に、酸の作用により塩基性が増大する化合物も、塩基性化合物の1種として用いることができる。
アミン類の具体例としては、トリ−n−ブチルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、トリ−n−デシルアミン、トリイソデシルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、ジデシルアミン、メチルオクタデシルアミン、ジメチルウンデシルアミン、N,N−ジメチルドデシルアミン、メチルジオクタデシルアミン、N,N−ジブチルアニリン、N,N−ジヘキシルアニリン、2,6−ジイソプロピルアニリン、2,4,6−トリ(t−ブチル)アニリン、トリエタノールアミン、N,N−ジヒドロキシエチルアニリン、トリス(メトキシエトキシエチル)アミンや、米国特許第6040112号明細書のカラム3、60行目以降に例示の化合物、2−[2−{2―(2,2―ジメトキシ−フェノキシエトキシ)エチル}−ビス−(2−メトキシエチル)]−アミンや、米国特許出願公開第2007/0224539A1号明細書の段落[0066]に例示されている化合物(C1−1)〜(C3−3)などが挙げられる。含窒素複素環構造を有する化合物としては、2−フェニルベンゾイミダゾール、2,4,5−トリフェニルイミダゾール、N−ヒドロキシエチルピペリジン、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、4−ジメチルアミノピリジン、アンチピリン、ヒドロキシアンチピリン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エン、1,8−ジアザビシクロ〔5.4.0〕−ウンデカ−7−エン、テトラブチルアンモニウムヒドロキシドなどが挙げられる。
Furthermore, a compound whose basicity is increased by the action of an acid can also be used as one kind of basic compound.
Specific examples of amines include tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-octylamine, tri-n-decylamine, triisodecylamine, dicyclohexylmethylamine, tetradecylamine, pentadecylamine. , Hexadecylamine, octadecylamine, didecylamine, methyloctadecylamine, dimethylundecylamine, N, N-dimethyldodecylamine, methyldioctadecylamine, N, N-dibutylaniline, N, N-dihexylaniline, 2,6- Diisopropylaniline, 2,4,6-tri (t-butyl) aniline, triethanolamine, N, N-dihydroxyethylaniline, tris (methoxyethoxyethyl) amine, and columns 3, 60 of US Pat. No. 6,040,112. Beyond And 2- [2- {2- (2,2-dimethoxy-phenoxyethoxy) ethyl} -bis- (2-methoxyethyl)]-amine, and U.S. Patent Application Publication No. 2007 / 0224539A1. The compounds (C1-1) to (C3-3) exemplified in paragraph [0066] of the above. Examples of the compound having a nitrogen-containing heterocyclic structure include 2-phenylbenzimidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, N-hydroxyethylpiperidine, bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl ) Sebacate, 4-dimethylaminopyridine, antipyrine, hydroxyantipyrine, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] non-5-ene, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -undec-7-ene And tetrabutylammonium hydroxide.

また、光塩基性発生剤(例えば、特開2010−243773号公報に記載の化合物)も適宜用いられる。
これら塩基性化合物の中でも解像性向上の観点からアンモニウム塩が好ましい。
In addition, a photobasic generator (for example, a compound described in JP 2010-243773 A) is also used as appropriate.
Among these basic compounds, ammonium salts are preferable from the viewpoint of improving resolution.

本発明における塩基性化合物の含有率は、組成物の全固形分に対して、0.01〜10質量%が好ましく、0.03〜5質量%がより好ましく、0.05〜3質量%が特に好ましい。   The content of the basic compound in the present invention is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.03 to 5% by mass, and 0.05 to 3% by mass with respect to the total solid content of the composition. Particularly preferred.

[6]界面活性剤
本発明の組成物は、更に、塗布性を向上させるため界面活性剤を含有していてもよい。界面活性剤の例としては、特に限定されるものではないが、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルなどのノニオン系界面活性剤、メガファックF171及びメガファックF176(DIC(株)製)やフロラードFC430(住友スリーエム製)やサーフィノールE1004(旭硝子製)、OMNOVA社製のPF656及びPF6320、等のフッ素系界面活性剤、オルガノシロキサンポリマー、ポリシロキサンポリマーが挙げられる。
[6] Surfactant The composition of the present invention may further contain a surfactant in order to improve coatability. Examples of surfactants include, but are not limited to, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl allyl ethers, polyoxyethylene polyoxypropylene block copolymers, sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene Nonionic surfactants such as sorbitan fatty acid ester, Megafac F171 and Megafac F176 (manufactured by DIC Corporation), Florard FC430 (manufactured by Sumitomo 3M), Surfynol E1004 (manufactured by Asahi Glass), PF656 and PF6320 manufactured by OMNOVA And fluorine-based surfactants such as organosiloxane polymers and polysiloxane polymers.

本発明の組成物が界面活性剤を含有する場合、その含有率は、組成物の全量(溶剤を除く)に対して、好ましくは0.0001〜2質量%であり、より好ましくは0.0005〜1質量%である。   When the composition of the present invention contains a surfactant, the content is preferably 0.0001 to 2% by mass, more preferably 0.0005, based on the total amount of the composition (excluding the solvent). ˜1% by mass.

[7]有機カルボン酸
本発明の組成物は、上記成分の他に、有機カルボン酸を含有することが好ましい。このような有機カルボン酸化合物として、脂肪族カルボン酸、脂環式カルボン酸、不飽和脂肪族カルボン酸、オキシカルボン酸、アルコキシカルボン酸、ケトカルボン酸、安息香酸誘導体、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、2−ナフトエ酸、1−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、2−ヒドロキシ−3−ナフトエ酸などを挙げることができるが、電子線露光を真空下で行う際には、レジスト膜表面より揮発して描画チャンバー内を汚染してしまう恐れがあるので、好ましい化合物としては、芳香族有機カルボン酸、その中でも例えば安息香酸、1−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、2−ヒドロキシ−3−ナフトエ酸が好適である。
[7] Organic carboxylic acid The composition of the present invention preferably contains an organic carboxylic acid in addition to the above components. Examples of such organic carboxylic acid compounds include aliphatic carboxylic acid, alicyclic carboxylic acid, unsaturated aliphatic carboxylic acid, oxycarboxylic acid, alkoxycarboxylic acid, ketocarboxylic acid, benzoic acid derivative, phthalic acid, terephthalic acid, isophthalic acid , 2-naphthoic acid, 1-hydroxy-2-naphthoic acid, 2-hydroxy-3-naphthoic acid, and the like, but when performing electron beam exposure under vacuum, it volatilizes from the resist film surface. Since there is a possibility of contaminating the inside of the drawing chamber, preferred examples of the compound are aromatic organic carboxylic acids, among which benzoic acid, 1-hydroxy-2-naphthoic acid, 2-hydroxy-3-naphthoic acid are suitable. is there.

有機カルボン酸の配合率は、組成物の全固形分に対して、好ましくは0.5〜15質量%であり、より好ましくは2〜10質量%である。   The blending ratio of the organic carboxylic acid is preferably 0.5 to 15% by mass and more preferably 2 to 10% by mass with respect to the total solid content of the composition.

本発明の組成物は、必要に応じて、更に、染料、可塑剤、酸増殖剤(国際公開第95/29968号公報、国際公開第98/24000号公報、特開平8−305262号公報、特開平9−34106号公報、特開平8−248561号公報、特表平8−503082号公報、米国特許第5,445,917号明細書、特表平8−503081号公報、米国特許第5,534,393号明細書、米国特許第5,395,736号明細書、米国特許第5,741,630号明細書、米国特許第5,334,489号明細書、米国特許第5,582,956号明細書、米国特許第5,578,424号明細書、米国特許第5,453,345号明細書、米国特許第5,445,917号明細書、欧州特許第665,960号明細書、欧州特許第757,628号明細書、欧州特許第665,961号明細書、米国特許第5,667,943号明細書、特開平10−1508号公報、特開平10−282642号公報、特開平9−512498号公報、特開2000−62337号公報、特開2005−17730号公報、特開2008−209889号公報等に記載)等を含有していてもよい。これらの化合物については、いずれも特開2008−268935号公報に記載のそれぞれの化合物を挙げることができる。   If necessary, the composition of the present invention may further comprise a dye, a plasticizer, an acid proliferating agent (WO95 / 29968, WO98 / 24000, JP-A-8-305262, No. 9-34106, JP-A-8-248561, JP-T 8-503082, U.S. Pat. No. 5,445,917, JP-A-8-503081, JP-A-5-503081 534,393, US Pat. No. 5,395,736, US Pat. No. 5,741,630, US Pat. No. 5,334,489, US Pat. No. 5,582 No. 956, US Pat. No. 5,578,424, US Pat. No. 5,453,345, US Pat. No. 5,445,917, EP 665,960 , European Patent No. 7 No. 7,628, European Patent No. 665,961, US Pat. No. 5,667,943, JP-A-10-1508, JP-A-10-282642, JP-A-9-512498. No. 2000, No. 2000-62337, No. 2005-17730, No. 2008-209889, and the like. As for these compounds, the respective compounds described in JP-A-2008-268935 can be mentioned.

[8]カルボン酸オニウム塩
本発明の組成物は、カルボン酸オニウム塩を含有してもよい。カルボン酸オニウム塩としては、カルボン酸スルホニウム塩、カルボン酸ヨードニウム塩、カルボン酸アンモニウム塩などを挙げることができる。特に、カルボン酸オニウム塩としては、カルボン酸スルホニウム塩、カルボン酸ヨードニウム塩が好ましい。更に、本発明においては、カルボン酸オニウム塩のカルボキシレート残基が芳香族基、炭素−炭素2重結合を含有しないことが好ましい。特に好ましいアニオン部としては、炭素数1〜30の直鎖、分岐、単環または多環環状アルキルカルボン酸アニオンが好ましい。さらに好ましくはこれらのアルキル基の一部または全てがフッ素置換されたカルボン酸のアニオンが好ましい。アルキル鎖中に酸素原子を含んでいても良い。これにより220nm以下の光に対する透明性が確保され、感度、解像力が向上し、疎密依存性、露光マージンが改良される。
[8] Carboxylic acid onium salt The composition of the present invention may contain a carboxylic acid onium salt. Examples of the carboxylic acid onium salt include a carboxylic acid sulfonium salt, a carboxylic acid iodonium salt, and a carboxylic acid ammonium salt. In particular, the carboxylic acid onium salt is preferably a carboxylic acid sulfonium salt or a carboxylic acid iodonium salt. Furthermore, in this invention, it is preferable that the carboxylate residue of carboxylic acid onium salt does not contain an aromatic group and a carbon-carbon double bond. As a particularly preferable anion moiety, a linear, branched, monocyclic or polycyclic alkylcarboxylic acid anion having 1 to 30 carbon atoms is preferable. More preferably, an anion of a carboxylic acid in which some or all of these alkyl groups are fluorine-substituted is preferable. The alkyl chain may contain an oxygen atom. This ensures transparency with respect to light of 220 nm or less, improves sensitivity and resolution, and improves density dependency and exposure margin.

カルボン酸オニウム塩の配合率は、組成物の全固形分に対して、好ましくは1〜15質量%であり、より好ましくは2〜10質量%である。   The compounding ratio of the carboxylic acid onium salt is preferably 1 to 15% by mass, more preferably 2 to 10% by mass, based on the total solid content of the composition.

[9]酸増殖剤
本発明の組成物は、更に、酸の作用により分解して酸を発生する化合物(以下、酸増殖剤とも表記する)を1種又は2種以上含んでいてもよい。酸増殖剤が発生する酸は、スルホン酸、メチド酸又はイミド酸であることが好ましい。酸増殖剤の含有量としては、組成物の全固形分を基準として、0.1〜50質量%であることが好ましく、0.5〜30質量%であることがより好ましく、1.0〜20質量%であることが更に好ましい。
[9] Acid Proliferating Agent The composition of the present invention may further contain one or more compounds that generate an acid upon decomposition by the action of an acid (hereinafter also referred to as an acid proliferating agent). The acid generated by the acid proliferating agent is preferably sulfonic acid, methide acid or imide acid. The content of the acid proliferating agent is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.5 to 30% by mass, based on the total solid content of the composition, and 1.0 to More preferably, it is 20 mass%.

酸増殖剤と酸発生剤との量比(組成物中の全固形分を基準にした酸増殖剤の固形分量/組成物中の全固形分を基準にした酸発生剤の固形分量)としては、特に制限されないが、0.01〜50が好ましく、0.1〜20がより好ましく、0.2〜1.0が特に好ましい。   As a quantitative ratio between the acid proliferator and the acid generator (solid content of the acid proliferator based on the total solid content in the composition / solid content of the acid generator based on the total solid content in the composition) Although not particularly limited, 0.01 to 50 is preferable, 0.1 to 20 is more preferable, and 0.2 to 1.0 is particularly preferable.

以下に本発明に用いることができる酸増殖剤の例を示すが、これらに限定されるものではない。   Although the example of the acid growth agent which can be used for this invention below is shown, it is not limited to these.

Figure 2018189758
Figure 2018189758

[10]溶剤
本発明の組成物は溶剤を含有していてもよく、溶剤としては、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME、別名1−メトキシ−2−プロパノール)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA、別名1−メトキシ−2−アセトキシプロパン)、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、β−メトキシイソ酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸プロピル、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸イソアミル、乳酸エチル、トルエン、キシレン、酢酸シクロヘキシル、ジアセトンアルコール、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、γ−ブチロラクトン、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネートなどが好ましい。これらの溶剤は単独もしくは組み合わせて用いられる。
[10] Solvent The composition of the present invention may contain a solvent, and examples of the solvent include ethylene glycol monoethyl ether acetate, cyclohexanone, 2-heptanone, propylene glycol monomethyl ether (PGME, also known as 1-methoxy-2- Propanol), propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA, also known as 1-methoxy-2-acetoxypropane), propylene glycol monomethyl ether propionate, propylene glycol monoethyl ether acetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate , Β-methoxyisobutyrate methyl, ethyl butyrate, propyl butyrate, methyl isobutyl ketone, ethyl acetate, isoamyl acetate, ethyl lactate, toluene, xylene, cyclohexyl acetate , Diacetone alcohol, N- methylpyrrolidone, N, N- dimethylformamide, .gamma.-butyrolactone, N, N- dimethylacetamide, propylene carbonate, and ethylene carbonate is preferred. These solvents are used alone or in combination.

本発明の組成物の固形分は、上記溶剤に溶解し、固形分濃度として、1〜40質量%溶解することが好ましい。より好ましくは1〜30質量%、更に好ましくは3〜20質量%である。   It is preferable that the solid content of the composition of the present invention is dissolved in the above solvent and is dissolved in a solid content concentration of 1 to 40% by mass. More preferably, it is 1-30 mass%, More preferably, it is 3-20 mass%.

<レジスト膜およびマスクブランクス>
本発明は、本発明の組成物により形成されたレジスト膜にも関し、このような膜は、例えば、本発明の組成物が基板等の支持体上に塗布されることにより形成される。この膜の厚みは、0.02〜0.1μmが好ましい。基板上に塗布する方法としては、スピンコート、ロールコート、フローコート、ディップコート、スプレーコート、ドクターコート等の適当な塗布方法により基板上に塗布されるが、スピン塗布が好ましく、その回転数は1000〜3000rpmが好ましい。塗布膜は60〜150℃で1〜20分間、好ましくは80〜120℃で1〜10分間プリベークして薄膜を形成する。
<Resist film and mask blanks>
The present invention also relates to a resist film formed from the composition of the present invention. Such a film is formed, for example, by applying the composition of the present invention on a support such as a substrate. The thickness of this film is preferably 0.02 to 0.1 μm. As a method for coating on the substrate, spin coating, roll coating, flow coating, dip coating, spray coating, doctor coating, etc. are applied on the substrate, but spin coating is preferred, and the number of rotations is 1000 to 3000 rpm is preferable. The coating film is pre-baked at 60 to 150 ° C. for 1 to 20 minutes, preferably 80 to 120 ° C. for 1 to 10 minutes to form a thin film.

被加工基板及びその最表層を構成する材料は、例えば、半導体用ウエハの場合、シリコンウエハを用いることができ、最表層となる材料の例としては、Si、SiO、SiN、SiON、TiN、WSi、BPSG、SOG、有機反射防止膜等が挙げられる。 For example, in the case of a semiconductor wafer, a silicon wafer can be used as the material constituting the substrate to be processed and its outermost layer. Examples of the material that becomes the outermost layer include Si, SiO 2 , SiN, SiON, TiN, Examples thereof include WSi, BPSG, SOG, and an organic antireflection film.

また、本発明は、上記のようにして得られるレジスト膜を備えたマスクブランクスにも関する。このようなレジスト膜を具備するマスクブランクスを得るために、フォトマスク作製用のフォトマスクブランクス上にパターンを形成する場合、使用される透明基板としては、石英、フッ化カルシウム等の透明基板を挙げることができる。一般には、該基板上に、遮光膜、反射防止膜、更に位相シフト膜、追加的にはエッチングストッパー膜、エッチングマスク膜といった機能性膜の必要なものを積層する。機能性膜の材料としては、ケイ素、又はクロム、モリブデン、ジルコニウム、タンタル、タングステン、チタン、ニオブ等の遷移金属を含有する膜が積層される。また、最表層に用いられる材料としては、ケイ素又はケイ素に酸素及び/又は窒素を含有する材料を主構成材料とするもの、更にそれらに遷移金属を含有する材料を主構成材料とするケイ素化合物材料や、遷移金属、特にクロム、モリブデン、ジルコニウム、タンタル、タングステン、チタン、ニオブ等より選ばれる1種以上、又は更にそれらに酸素、窒素、炭素より選ばれる元素を1以上含む材料を主構成材料とする遷移金属化合物材料が例示される。   The present invention also relates to a mask blank provided with a resist film obtained as described above. In order to obtain a mask blank having such a resist film, when forming a pattern on a photomask blank for producing a photomask, the transparent substrate used may be a transparent substrate such as quartz or calcium fluoride. be able to. In general, a light-shielding film, an antireflection film, a phase shift film, and additional functional films such as an etching stopper film and an etching mask film are laminated on the substrate. As a material for the functional film, a film containing a transition metal such as silicon or chromium, molybdenum, zirconium, tantalum, tungsten, titanium, niobium is laminated. In addition, as a material used for the outermost layer, silicon or a material containing oxygen and / or nitrogen in silicon as a main constituent material, and further a silicon compound material containing a transition metal-containing material as a main constituent material Or a transition metal, in particular, one or more selected from chromium, molybdenum, zirconium, tantalum, tungsten, titanium, niobium, etc., or a material further containing one or more elements selected from oxygen, nitrogen, and carbon The transition metal compound material is exemplified.

遮光膜は単層でもよいが、複数の材料を塗り重ねた複層構造であることがより好ましい。複層構造の場合、1層当たりの膜の厚みは、特に限定されないが、5〜100nmであることが好ましく、10〜80nmであることがより好ましい。遮光膜全体の厚みとしては、特に制限されるものではないが、5〜200nmであることが好ましく、10〜150nmであることがより好ましい。   The light shielding film may be a single layer, but more preferably has a multilayer structure in which a plurality of materials are applied. In the case of a multilayer structure, the thickness of the film per layer is not particularly limited, but is preferably 5 to 100 nm, and more preferably 10 to 80 nm. Although it does not restrict | limit especially as thickness of the whole light shielding film, It is preferable that it is 5-200 nm, and it is more preferable that it is 10-150 nm.

これらの材料のうち、一般にクロムに酸素や窒素を含有する材料を最表層に具備するフォトマスクブランク上で、組成物を用いてパターン形成を行った場合、基板付近でくびれ形状が形成される、いわゆるアンダーカット形状となりやすいが、本発明を用いた場合、従来のものに比べてアンダーカット問題を改善することができる。   Among these materials, when a pattern is formed using a composition on a photomask blank generally comprising a material containing oxygen or nitrogen in chromium as the outermost layer, a constricted shape is formed in the vicinity of the substrate. Although the so-called undercut shape tends to be obtained, the use of the present invention can improve the undercut problem as compared with the conventional one.

次に、レジスト膜に活性光線又は放射線(電子線等)を照射し(以下、「露光」とも称する)、好ましくはベーク(通常80〜150℃、より好ましくは90〜130℃)を行った後、現像する。これにより良好なパターンを得ることができる。そしてこのパターンをマスクとして用いて、適宜エッチング処理及びイオン注入などを行い、半導体微細回路及びインプリント用モールド構造体等を作成する。   Next, the resist film is irradiated with actinic rays or radiation (such as an electron beam) (hereinafter also referred to as “exposure”), and preferably baked (usually 80 to 150 ° C., more preferably 90 to 130 ° C.). ,develop. Thereby, a good pattern can be obtained. Then, using this pattern as a mask, etching processing, ion implantation, and the like are performed as appropriate to create a semiconductor microcircuit, an imprint mold structure, and the like.

なお、本発明の組成物を用いて、インプリント用モールドを作製する場合のプロセスについては、例えば、特許第4109085号公報、特開2008−162101号公報、及び、「ナノインプリントの基礎と技術開発・応用展開―ナノインプリントの基板技術と最新の技術展開―編集:平井義彦(フロンティア出版)」に記載されている。   In addition, about the process in the case of producing the mold for imprints using the composition of this invention, patent 4109085 gazette, Unexamined-Japanese-Patent No. 2008-162101, and "Nanoimprint basics and technical development. Application Development-Nanoimprint Substrate Technology and Latest Technology Development-Editing: Yoshihiko Hirai (Frontier Publishing) "

<パターン形成方法>
本発明の組成物は、以下に示すネガ型パターンの形成プロセスに好適に用いることができる。すなわち、本発明の組成物を基板上に塗布してレジスト膜を形成することと、レジスト膜に活性光線又は放射線を照射(すなわち露光)することと、露光した膜を現像液を用いて現像することによりネガ型パターンを得ることとを含むプロセスに好ましく用いることができる。このようなプロセスとしては、例えば、特開2008−292975号公報、特開2010−217884号公報などに記載されているプロセスを用いることができる。
<Pattern formation method>
The composition of this invention can be used suitably for the formation process of the negative pattern shown below. That is, a resist film is formed by coating the composition of the present invention on a substrate, the resist film is irradiated with actinic rays or radiation (that is, exposed), and the exposed film is developed using a developer. Thus, it can be preferably used in a process including obtaining a negative pattern. As such a process, for example, the processes described in JP 2008-292975 A, JP 2010-217884 A, and the like can be used.

本発明は、上記レジスト膜、または、該膜を備えたマスクブランクスを露光すること、及び、該露光されたレジスト膜、または、露光された該膜を具備するマスクブランクスを現像することを含む、パターン形成方法にも関する。本発明において、上記露光が電子線又は極紫外線を用いて行われることが好ましい。   The present invention includes exposing the resist film or the mask blank provided with the film, and developing the exposed resist film or the mask blank including the exposed film. It also relates to a pattern forming method. In the present invention, the exposure is preferably performed using an electron beam or extreme ultraviolet rays.

精密集積回路素子の製造などにおいてレジスト膜上への露光(パターン形成工程)は、まず、本発明のレジスト膜にパターン状に電子線又は極紫外線(EUV)照射を行うことが好ましい。露光量は、電子線の場合、0.1〜20μC/cm程度、好ましくは3〜10μC/cm程度、極紫外線の場合、0.1〜20mJ/cm程度、好ましくは3〜15mJ/cm程度となるように露光する。次いで、ホットプレート上で、60〜150℃で1〜20分間、好ましくは80〜120℃で1〜10分間、露光後加熱(ポストエクスポージャーベーク)を行い、次いで、現像、リンス、乾燥することによりパターンを形成する。
現像液は適宜選択されるが、アルカリ現像液(代表的にはアルカリ水溶液)又は有機溶剤を含有する現像液(有機系現像液ともいう)を用いることが好ましい。現像液がアルカリ水溶液である場合には、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド(TBAH)等の、0.1〜5質量%、好ましくは2〜3質量%アルカリ水溶液で、0.1〜3分間、好ましくは0.5〜2分間、浸漬(dip)法、パドル(puddle)法、スプレー(spray)法等の常法により現像する。アルカリ現像液には、アルコール類及び/又は界面活性剤を、適当量添加してもよい。こうして、未露光部分の膜は溶解し、露光された部分は現像液に溶解し難く、基板上に目的のパターンが形成される。
In the production of a precision integrated circuit element or the like, the exposure (pattern formation step) on the resist film is preferably performed by first irradiating the resist film of the present invention with an electron beam or extreme ultraviolet rays (EUV). In the case of an electron beam, the exposure amount is about 0.1 to 20 μC / cm 2 , preferably about 3 to 10 μC / cm 2 , and in the case of extreme ultraviolet light, about 0.1 to 20 mJ / cm 2 , preferably 3 to 15 mJ / the exposure so that the cm 2. Next, post-exposure baking (post-exposure baking) is performed on a hot plate at 60 to 150 ° C. for 1 to 20 minutes, preferably 80 to 120 ° C. for 1 to 10 minutes, followed by development, rinsing and drying. Form a pattern.
The developer is appropriately selected, but it is preferable to use an alkali developer (typically an alkaline aqueous solution) or a developer containing an organic solvent (also referred to as an organic developer). When the developer is an alkaline aqueous solution, 0.1 to 5% by mass, preferably 2-3% by mass alkaline aqueous solution such as tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetrabutylammonium hydroxide (TBAH), The development is performed for 0.1 to 3 minutes, preferably 0.5 to 2 minutes, by a conventional method such as a dip method, a paddle method, or a spray method. An appropriate amount of alcohol and / or surfactant may be added to the alkaline developer. Thus, the unexposed portion of the film is dissolved, and the exposed portion is hardly dissolved in the developer, and a target pattern is formed on the substrate.

本発明のレジストパターン形成方法が、アルカリ現像液を用いて現像する工程を有する場合、アルカリ現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドドキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラペンチルアンモニウムヒドロキシド、テトラヘキシルアンモニウムヒドロキシド、テトラオクチルアンモニウムヒドロキシド、エチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ブチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、メチルトリアミルアンモニウムヒドロキシド、ジブチルジペンチルアンモニウムヒドロキシド等のテトラアルキルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルフェニルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、トリエチルベンジルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピヘリジン等の環状アミン類等のアルカリ性水溶液を使用することができる。
更に、上記アルカリ性水溶液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常0.1〜20質量%である。
アルカリ現像液のpHは、通常10.0〜15.0である。
特に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの2.38質量%の水溶液が望ましい。
When the resist pattern forming method of the present invention includes a step of developing using an alkali developer, examples of the alkali developer include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and ammonia. Inorganic alkalis such as water, primary amines such as ethylamine and n-propylamine, secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, dimethylethanolamine, Alcohol amines such as ethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, tetrapentylammonium hydroxide, teto Hexylammonium hydroxide, tetraoctylammonium hydroxide, ethyltrimethylammonium hydroxide, butyltrimethylammonium hydroxide, methyltriamylammonium hydroxide, dibutyldipentylammonium hydroxide, tetraalkylammonium hydroxide, trimethylphenylammonium hydroxide, trimethyl Alkaline aqueous solutions such as quaternary ammonium salts such as benzylammonium hydroxide and triethylbenzylammonium hydroxide, and cyclic amines such as pyrrole and pihelidine can be used.
Furthermore, an appropriate amount of alcohol or surfactant may be added to the alkaline aqueous solution.
The alkali concentration of the alkali developer is usually from 0.1 to 20% by mass.
The pH of the alkali developer is usually from 10.0 to 15.0.
In particular, an aqueous solution of 2.38% by mass of tetramethylammonium hydroxide is desirable.

アルカリ現像の後に行うリンス処理におけるリンス液としては、純水を使用し、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
また、現像処理又はリンス処理の後に、パターン上に付着している現像液又はリンス液を超臨界流体により除去する処理を行うことができる。
As a rinsing solution in the rinsing treatment performed after alkali development, pure water can be used, and an appropriate amount of a surfactant can be added.
In addition, after the developing process or the rinsing process, a process of removing the developing solution or the rinsing liquid adhering to the pattern with a supercritical fluid can be performed.

本発明のレジストパターン形成方法が、有機溶剤を含有する現像液を用いて現像する工程を有する場合、該工程における当該現像液(以下、有機系現像液とも言う)としては、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、エーテル系溶剤等の極性溶剤及び炭化水素系溶剤を用いることができる。   When the resist pattern forming method of the present invention has a step of developing using a developer containing an organic solvent, the developer in the step (hereinafter also referred to as an organic developer) includes a ketone solvent, an ester Polar solvents and hydrocarbon solvents such as system solvents, alcohol solvents, amide solvents and ether solvents can be used.

本発明において、エステル系溶剤とは分子内にエステル基を有する溶剤のことであり、ケトン系溶剤とは分子内にケトン基を有する溶剤のことであり、アルコール系溶剤とは分子内にアルコール性水酸基を有する溶剤のことであり、アミド系溶剤とは分子内にアミド基を有する溶剤のことであり、エーテル系溶剤とは分子内にエーテル結合を有する溶剤のことである。これらの中には、1分子内に上記官能基を複数種有する溶剤も存在するが、その場合は、その溶剤の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。例えば、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、炭化水素系溶剤とは置換基を有さない炭化水素溶剤のことである。
特に、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤及びエーテル系溶剤から選択される少なくとも1種類の溶剤を含有する現像液であることが好ましい。
In the present invention, the ester solvent is a solvent having an ester group in the molecule, the ketone solvent is a solvent having a ketone group in the molecule, and the alcohol solvent is alcoholic in the molecule. It is a solvent having a hydroxyl group, an amide solvent is a solvent having an amide group in the molecule, and an ether solvent is a solvent having an ether bond in the molecule. Among these, there is a solvent having a plurality of types of the above functional groups in one molecule. In that case, it corresponds to any solvent type including the functional group of the solvent. 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 having no substituent.
In particular, a developer containing at least one kind of solvent selected from ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents and ether solvents is preferable.

現像液は、レジスト膜の膨潤を抑制できるという点から、炭素原子数が7以上(7〜14が好ましく、7〜12がより好ましく、7〜10がさらに好ましい)、かつヘテロ原子数が2以下のエステル系溶剤を用いることが好ましい。
上記エステル系溶剤のヘテロ原子は、炭素原子および水素原子以外の原子であって、例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等が挙げられる。ヘテロ原子数は、2以下が好ましい。
炭素原子数が7以上かつヘテロ原子数が2以下のエステル系溶剤の好ましい例としては、酢酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸2−メチルブチル、酢酸1-メチルブチル、酢酸ヘキシル、プロピオン酸ペンチル、プロピオン酸ヘキシル、プロピオン酸ヘプチル、ブタン酸ブチルなどが挙げられ、酢酸イソアミルを用いることが特に好ましい。
The developer has 7 or more carbon atoms (preferably 7 to 14, more preferably 7 to 12, more preferably 7 to 10), and 2 or less heteroatoms, from the viewpoint that the swelling of the resist film can be suppressed. It is preferable to use the ester solvent.
The hetero atom of the ester solvent is an atom other than a carbon atom and a hydrogen atom, and examples thereof include an oxygen atom, a nitrogen atom, and a sulfur atom. The number of heteroatoms is preferably 2 or less.
Preferred examples of the ester solvent having 7 or more carbon atoms and 2 or less heteroatoms include amyl acetate, isoamyl acetate, 2-methylbutyl acetate, 1-methylbutyl acetate, hexyl acetate, pentyl propionate, hexyl propionate, Examples include heptyl propionate and butyl butanoate, and it is particularly preferable to use isoamyl acetate.

現像液は、上述した炭素原子数が7以上かつヘテロ原子数が2以下のエステル系溶剤に代えて、上記エステル系溶剤および上記炭化水素系溶剤の混合溶剤、又は、上記ケトン系溶剤および上記炭化水素溶剤の混合溶剤を用いてもよい。この場合においても、レジスト膜の膨潤の抑制に効果的である。
エステル系溶剤と炭化水素系溶剤とを組み合わせて用いる場合には、エステル系溶剤として酢酸イソアミルを用いることが好ましい。また、炭化水素系溶剤としては、レジスト膜の溶解性を調製するという観点から、飽和炭化水素溶剤(例えば、オクタン、ノナン、デカン、ドデカン、ウンデカン、ヘキサデカンなど)を用いることが好ましい。
ケトン系溶剤としては、例えば、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、2−ヘプタノン(メチルアミルケトン)、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等を挙げることができる。
エステル系溶剤としては、例えば、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ペンチル、酢酸イソアミル、酢酸アミル、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、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、エチル−3−エトキシプロピオネート、3−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、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、酪酸ブチル、2−ヒドロキシイソ酪酸メチル等を挙げることができる。
アルコール系溶剤としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、4−メチル−2−ペンタノール、tert−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n−ヘキシルアルコール、n−ヘプチルアルコール、n−オクチルアルコール、n−デカノール等のアルコールや、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のグリコール系溶剤や、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、メトキシメチルブタノール等のグリコールエーテル系溶剤等を挙げることができる。
エーテル系溶剤としては、例えば、上記グリコールエーテル系溶剤の他、アニソール、ジオキサン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
アミド系溶剤としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等が使用できる。
炭化水素系溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、ペンタン、ヘキサン、オクタン、デカン、ウンデカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
上記の溶剤は、複数混合してもよいし、上記以外の溶剤や水と混合し使用してもよい。但し、本発明の効果を十二分に奏するためには、現像液全体としての含水率が10質量%未満であることが好ましく、実質的に水分を含有しないことがより好ましい。
すなわち、有機系現像液に対する有機溶剤の使用量は、現像液の全量に対して、90質量%以上100質量%以下であることが好ましく、95質量%以上100質量%以下であることが好ましい。
特に、有機系現像液は、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有する現像液であるのが好ましい。
Instead of the ester solvent having 7 or more carbon atoms and 2 or less hetero atoms, the developer may be a mixed solvent of the ester solvent and the hydrocarbon solvent, or the ketone solvent and the carbonized solvent. A mixed solvent of hydrogen solvent may be used. Even in this case, it is effective in suppressing the swelling of the resist film.
When an ester solvent and a hydrocarbon solvent are used in combination, isoamyl acetate is preferably used as the ester solvent. As the hydrocarbon solvent, it is preferable to use a saturated hydrocarbon solvent (for example, octane, nonane, decane, dodecane, undecane, hexadecane, etc.) from the viewpoint of adjusting the solubility of the resist film.
Examples of the ketone solvent include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, acetone, 2-heptanone (methyl amyl ketone), 4-heptanone, 1-hexanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, Examples include cyclohexanone, methylcyclohexanone, phenylacetone, methylethylketone, methylisobutylketone, acetylacetone, acetonylacetone, ionone, diacetylalcohol, acetylcarbinol, acetophenone, methylnaphthylketone, isophorone, and propylene carbonate.
Examples of ester solvents include methyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, pentyl acetate, isoamyl acetate, amyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl. Ether acetate, ethyl-3-ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, methyl formate, ethyl formate, butyl formate, propyl formate, ethyl lactate, butyl lactate, propyl lactate, butyric acid Examples include butyl and methyl 2-hydroxyisobutyrate.
Examples of the alcohol solvent include methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, 4-methyl-2-pentanol, tert-butyl alcohol, isobutyl alcohol, n -Alcohols such as hexyl alcohol, n-heptyl alcohol, n-octyl alcohol, n-decanol, glycol solvents such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol mono Ethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl Ether, may be mentioned glycol monoethyl ether and methoxymethyl butanol.
Examples of the ether solvent include anisole, dioxane, tetrahydrofuran and the like in addition to the glycol ether solvent.
Examples of the amide solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, hexamethylphosphoric triamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone and the like. Can be used.
Examples of the hydrocarbon solvent include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene, and aliphatic hydrocarbon solvents such as pentane, hexane, octane, decane, and undecane.
A plurality of the above solvents may be mixed, or may be used by mixing with a solvent other than those described above or water. However, in order to fully exhibit the effects of the present invention, the water content of the developer as a whole is preferably less than 10% by mass, and more preferably substantially free of moisture.
That is, the amount of the organic solvent used in the organic developer is preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less, and more preferably 95% by mass or more and 100% by mass or less, with respect to the total amount of the developer.
In particular, the organic developer is preferably a developer containing at least one organic solvent selected from the group consisting of ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents and ether solvents. .

有機系現像液の蒸気圧は、20℃に於いて、5kPa以下が好ましく、3kPa以下が更に好ましく、2kPa以下が特に好ましい。有機系現像液の蒸気圧を5kPa以下にすることにより、現像液の基板上あるいは現像カップ内での蒸発が抑制され、ウェハ面内の温度均一性が向上し、結果としてウェハ面内の寸法均一性が良化する。
5kPa以下の蒸気圧を有する具体的な例としては、1−オクタノン、2−オクタノン、1−ノナノン、2−ノナノン、2−ヘプタノン(メチルアミルケトン)、4−ヘプタノン、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、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤、酢酸ブチル、酢酸ペンチル、酢酸イソアミル、酢酸アミル、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、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、エチル−3−エトキシプロピオネート、3−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、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル等のエステル系溶剤、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n−ヘキシルアルコール、n−ヘプチルアルコール、n−オクチルアルコール、n−デカノール等のアルコール系溶剤、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のグリコール系溶剤や、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、メトキシメチルブタノール等のグリコールエーテル系溶剤、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶剤、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミドのアミド系溶剤、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
特に好ましい範囲である2kPa以下の蒸気圧を有する具体的な例としては、1−オクタノン、2−オクタノン、1−ノナノン、2−ノナノン、2−ヘプタノン、4−ヘプタノン、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、フェニルアセトン等のケトン系溶剤、酢酸ブチル、酢酸アミル、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、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、エチル−3−エトキシプロピオネート、3−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、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル等のエステル系溶剤、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n−ヘキシルアルコール、n−ヘプチルアルコール、n−オクチルアルコール、n−デカノール等のアルコール系溶剤、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のグリコール系溶剤や、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、メトキシメチルブタノール等のグリコールエーテル系溶剤、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミドのアミド系溶剤、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、オクタン、デカン、ウンデカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
The vapor pressure of the organic developer is preferably 5 kPa or less, more preferably 3 kPa or less, and particularly preferably 2 kPa or less at 20 ° C. By setting the vapor pressure of the organic developer to 5 kPa or less, evaporation of the developer on the substrate or in the developing cup is suppressed, and the temperature uniformity in the wafer surface is improved. As a result, the dimensions in the wafer surface are uniform. Sexuality improves.
Specific examples having a vapor pressure of 5 kPa or less include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, 2-heptanone (methyl amyl ketone), 4-heptanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, Ketone solvents such as cyclohexanone, methylcyclohexanone, phenylacetone, methyl isobutyl ketone, butyl acetate, pentyl acetate, isoamyl acetate, amyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl Ether acetate, ethyl-3-ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, butyrate formate , Ester solvents such as propyl formate, ethyl lactate, butyl lactate and propyl lactate, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, isobutyl alcohol, n-hexyl alcohol, n Alcohol solvents such as heptyl alcohol, n-octyl alcohol and n-decanol, glycol solvents such as ethylene glycol, diethylene glycol and triethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene Glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, methoxymethyl Glycol ether solvents such as butanol, ether solvents such as tetrahydrofuran, amide solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, and aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene And aliphatic hydrocarbon solvents such as octane and decane.
Specific examples having a vapor pressure of 2 kPa or less, which is a particularly preferable range, include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, 2-heptanone, 4-heptanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, Ketone solvents such as cyclohexanone, methylcyclohexanone, phenylacetone, butyl acetate, amyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl-3-ethoxypropio , Ester solvents such as 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, ethyl lactate, butyl lactate, propyl lactate, Alcohol solvents such as alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, isobutyl alcohol, n-hexyl alcohol, n-heptyl alcohol, n-octyl alcohol, n-decanol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, etc. Glycol solvents, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, glycol ether solvents such as methoxymethyl butanol, N- Methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide Amide solvents, aromatic hydrocarbon solvents such as xylene, octane, decane, include aliphatic hydrocarbon solvents undecane.

有機系現像液は、塩基性化合物を含んでいてもよい。本発明で用いられる現像液が含みうる塩基性化合物の具体例及び好ましい例としては、前述した、感活性光線性又は感放射線性組成物が含みうる塩基性化合物におけるものと同様である。   The organic developer may contain a basic compound. Specific examples and preferred examples of the basic compound that can be contained in the developer used in the present invention are the same as those in the basic compound that can be contained in the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive composition described above.

有機系現像液には、必要に応じて界面活性剤を適当量添加することができる。
界面活性剤としては特に限定されないが、例えば、イオン性や非イオン性のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤等を用いることができる。これらのフッ素及び/又はシリコン系界面活性剤として、例えば特開昭62−36663号公報、特開昭61−226746号公報、特開昭61−226745号公報、特開昭62−170950号公報、特開昭63−34540号公報、特開平7−230165号公報、特開平8−62834号公報、特開平9−54432号公報、特開平9−5988号公報、米国特許第5405720号明細書、同5360692号明細書、同5529881号明細書、同5296330号明細書、同5436098号明細書、同5576143号明細書、同5294511号明細書、同5824451号明細書記載の界面活性剤を挙げることができ、好ましくは、非イオン性の界面活性剤である。非イオン性の界面活性剤としては特に限定されないが、フッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を用いることが更に好ましい。
界面活性剤の使用量は現像液の全量に対して、好ましくは0〜2質量%、さらに好ましくは0.0001〜2質量%、特に好ましくは0.0005〜1質量%である。
An appropriate amount of a surfactant can be added to the organic developer as required.
The surfactant is not particularly limited, and for example, ionic or nonionic fluorine-based and / or silicon-based surfactants can be used. Examples of these fluorine and / or silicon surfactants include, for example, JP-A No. 62-36663, JP-A No. 61-226746, JP-A No. 61-226745, JP-A No. 62-170950, JP-A-63-334540, JP-A-7-230165, JP-A-8-62834, JP-A-9-54432, JP-A-9-5988, US Pat. No. 5,405,720, The surfactants described in the specifications of US Pat. Preferably, it is a nonionic surfactant. Although it does not specifically limit as a nonionic surfactant, It is still more preferable to use a fluorochemical surfactant or a silicon-type surfactant.
The amount of the surfactant used is preferably 0 to 2% by mass, more preferably 0.0001 to 2% by mass, and particularly preferably 0.0005 to 1% by mass with respect to the total amount of the developer.

現像方法としては、たとえば、現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液吐出ノズルをスキャンしながら現像液を吐出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)などを適用することができる。
上記各種の現像方法が、現像装置の現像ノズルから現像液をレジスト膜に向けて吐出する工程を含む場合、吐出される現像液の吐出圧(吐出される現像液の単位面積あたりの流速)は好ましくは2mL/sec/mm以下、より好ましくは1.5mL/sec/mm以下、更に好ましくは1mL/sec/mm以下である。流速の下限は特に無いが、スループットを考慮すると0.2mL/sec/mm以上が好ましい。
吐出される現像液の吐出圧を上記の範囲とすることにより、現像後のレジスト残渣に由来するパターンの欠陥を著しく低減することができる。
このメカニズムの詳細は定かではないが、恐らくは、吐出圧を上記範囲とすることで、現像液がレジスト膜に与える圧力が小さくなり、レジスト膜・レジストパターンが不用意に削られたり崩れたりすることが抑制されるためと考えられる。
なお、現像液の吐出圧(mL/sec/mm)は、現像装置中の現像ノズル出口における値である。
As a developing method, for example, a method in which a substrate is immersed in a tank filled with a developer for a certain period of time (dip method), a method in which the developer is raised on the surface of the substrate by surface tension and is left stationary for a certain time (paddle) Method), a method of spraying the developer on the substrate surface (spray method), a method of continuously discharging the developer while scanning the developer discharge nozzle on the substrate rotating at a constant speed (dynamic dispensing method) Etc. can be applied.
When the various development methods described above include a step of discharging the developer from the developing nozzle of the developing device toward the resist film, the discharge pressure of the discharged developer (the flow rate per unit area of the discharged developer) is Preferably it is 2 mL / sec / mm 2 or less, More preferably, it is 1.5 mL / sec / mm 2 or less, More preferably, it is 1 mL / sec / mm 2 or less. There is no particular lower limit on the flow rate, but 0.2 mL / sec / mm 2 or more is preferable in consideration of throughput.
By setting the discharge pressure of the discharged developer to be in the above range, pattern defects derived from the resist residue after development can be remarkably reduced.
The details of this mechanism are not clear, but perhaps by setting the discharge pressure within the above range, the pressure applied by the developer to the resist film will decrease, and the resist film / resist pattern may be inadvertently cut or collapsed. This is considered to be suppressed.
The developer discharge pressure (mL / sec / mm 2 ) is a value at the developing nozzle outlet in the developing device.

現像液の吐出圧を調整する方法としては、例えば、ポンプなどで吐出圧を調整する方法や、加圧タンクからの供給で圧力を調整することで変える方法などを挙げることができる。   Examples of the method for adjusting the discharge pressure of the developer include a method of adjusting the discharge pressure with a pump or the like, and a method of changing the pressure by adjusting the pressure by supply from a pressurized tank.

また、有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後に、他の溶媒に置換しながら、現像を停止する工程を実施してもよい。   Moreover, you may implement the process of stopping image development, after substituting with another solvent after the process developed using the developing solution containing an organic solvent.

有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後には、リンス液を用いて洗浄する工程を含んでいてもよいが、スループット(生産性)、リンス液使用量等の観点から、リンス液を用いて洗浄する工程を含まなくてもよい。   After the step of developing with a developer containing an organic solvent, a step of washing with a rinse solution may be included. From the viewpoint of throughput (productivity), the amount of rinse solution used, etc. It is not necessary to include the step of using and washing.

有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後のリンス工程に用いるリンス液としては、レジストパターンを溶解しなければ特に制限はなく、一般的な有機溶剤を含む溶液を使用することができる。上記リンス液としては、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、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有するリンス液を用いることが好ましい。
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、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤の具体例としては、有機溶剤を含む現像液において説明したものと同様のものを挙げることができる。
有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後に、より好ましくは、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、炭化水素系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行い、更に好ましくは、アルコール系溶剤又は炭化水素系溶剤を含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行うことが好ましい。
The rinsing solution used in the rinsing step after the step of developing with a developer containing an organic solvent is not particularly limited as long as the resist pattern is not dissolved, and a solution containing a general organic solvent can be used. . As the rinse liquid, a rinse liquid containing at least one organic solvent selected from the group consisting of hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents and ether solvents is used. It is preferable.
Specific examples of the hydrocarbon solvent, the ketone solvent, the ester solvent, the alcohol solvent, the amide solvent, and the ether solvent are the same as those described in the developer containing an organic solvent.
More preferably, after the step of developing using a developer containing an organic solvent, a rinse solution containing at least one organic solvent selected from the group consisting of ester solvents, alcohol solvents, and hydrocarbon solvents is used. It is preferable to perform a cleaning step using a rinsing liquid containing an alcohol solvent or a hydrocarbon solvent.

リンス液に含まれる有機溶剤としては、有機溶剤の中でも炭化水素系溶剤を用いることも好ましく、脂肪族炭化水素系溶剤を用いることがより好ましい。リンス液に用いられる脂肪族炭化水素系溶剤としては、その効果がより向上するという観点から、炭素数5以上の脂肪族炭化水素系溶剤(例えば、ペンタン、ヘキサン、オクタン、デカン、ウンデカン、ドデカン、ヘキサデカン等)が好ましく、炭素原子数が8以上の脂肪族炭化水素系溶剤が好ましく、炭素原子数が10以上の脂肪族炭化水素系溶剤がより好ましい。
なお、上記脂肪族炭化水素系溶剤の炭素原子数の上限値は特に限定されないが、例えば、16以下が挙げられ、14以下が好ましく、12以下がより好ましい。
上記脂肪側炭化水素系溶剤の中でも、特に好ましくは、デカン、ウンデカン、ドデカンであり、最も好ましくはウンデカンである。
このようにリンス液に含まれる有機溶剤として炭化水素系溶剤(特に脂肪族炭化水素系溶剤)を用いることで、現像後にわずかにレジスト膜に染み込んでいた現像液が洗い流されて、膨潤がより抑制され、パターン倒れが抑制されるという効果が一層発揮される。
As the organic solvent contained in the rinsing liquid, it is also preferable to use a hydrocarbon solvent among the organic solvents, and it is more preferable to use an aliphatic hydrocarbon solvent. As the aliphatic hydrocarbon solvent used in the rinsing liquid, an aliphatic hydrocarbon solvent having 5 or more carbon atoms (for example, pentane, hexane, octane, decane, undecane, dodecane, Hexadecane, etc.) are preferred, aliphatic hydrocarbon solvents having 8 or more carbon atoms are preferred, and aliphatic hydrocarbon solvents having 10 or more carbon atoms are more preferred.
In addition, although the upper limit of the carbon atom number of the said aliphatic hydrocarbon solvent is not specifically limited, For example, 16 or less is mentioned, 14 or less is preferable and 12 or less is more preferable.
Among the above fat-side hydrocarbon solvents, decane, undecane, and dodecane are particularly preferable, and undecane is most preferable.
By using a hydrocarbon solvent (especially an aliphatic hydrocarbon solvent) as the organic solvent contained in the rinsing liquid, the developer slightly soaked into the resist film after development is washed away, and swelling is further suppressed. Thus, the effect of suppressing pattern collapse is further exhibited.

上記各成分は、複数混合してもよいし、上記以外の有機溶剤と混合し使用してもよい。   A plurality of the above components may be mixed, or may be used by mixing with an organic solvent other than the above.

リンス液中の含水率は、10質量%以下が好ましく、より好ましくは5質量%以下、特に好ましくは3質量%以下である。含水率を10質量%以下にすることで、良好な現像特性を得ることができる。   The water content in the rinse liquid is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and particularly preferably 3% by mass or less. By setting the water content to 10% by mass or less, good development characteristics can be obtained.

有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後に用いるリンス液の蒸気圧は、20℃に於いて0.05kPa以上、5kPa以下が好ましく、0.1kPa以上、5kPa以下が更に好ましく、0.12kPa以上、3kPa以下が最も好ましい。リンス液の蒸気圧を0.05kPa以上、5kPa以下にすることにより、ウェハ面内の温度均一性が向上し、更にはリンス液の浸透に起因した膨潤が抑制され、ウェハ面内の寸法均一性が良化する。   The vapor pressure of the rinsing solution used after the step of developing with a developer containing an organic solvent is preferably 0.05 kPa or more and 5 kPa or less, more preferably 0.1 kPa or more and 5 kPa or less at 20 ° C. 12 kPa or more and 3 kPa or less are the most preferable. By setting the vapor pressure of the rinse liquid to 0.05 kPa or more and 5 kPa or less, the temperature uniformity in the wafer surface is improved, and further, the swelling due to the penetration of the rinse solution is suppressed, and the dimensional uniformity in the wafer surface. Improves.

リンス液には、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。   An appropriate amount of a surfactant can be added to the rinse solution.

リンス工程においては、有機溶剤を含む現像液を用いる現像を行ったウェハを上記の有機溶剤を含むリンス液を用いて洗浄処理する。洗浄処理の方法は特に限定されないが、たとえば、一定速度で回転している基板上にリンス液を吐出しつづける方法(回転塗布法)、リンス液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)、などを適用することができ、この中でも回転塗布方法で洗浄処理を行い、洗浄後に基板を2000rpm〜4000rpmの回転数で回転させ、リンス液を基板上から除去することが好ましい。また、リンス工程の後に加熱工程(PostBake)を含むことも好ましい。ベークによりパターン間及びパターン内部に残留した現像液及びリンス液が除去される。リンス工程の後の加熱工程は、通常40〜160℃、好ましくは70〜95℃で、通常10秒〜3分、好ましくは30秒から90秒間行う。   In the rinsing step, the wafer that has been developed using the developer containing the organic solvent is cleaned using the rinse solution containing the organic solvent. The cleaning method is not particularly limited. For example, a method of continuing to discharge the rinse liquid onto the substrate rotating at a constant speed (rotary coating method), or immersing the substrate in a tank filled with the rinse liquid for a certain period of time. A method (dip method), a method of spraying a rinsing liquid on the substrate surface (spray method), and the like can be applied. Among them, a cleaning treatment is performed by a spin coating method, and after cleaning, the substrate is rotated at a speed of 2000 rpm to 4000 rpm. It is preferable to rotate and remove the rinse liquid from the substrate. Moreover, it is also preferable to include a heating process (PostBake) after the rinsing process. The developing solution and the rinsing solution remaining between the patterns and inside the patterns are removed by baking. The heating step after the rinsing step is usually 40 to 160 ° C., preferably 70 to 95 ° C., and usually 10 seconds to 3 minutes, preferably 30 seconds to 90 seconds.

本発明の組成物は、レジスト組成物が好ましく、典型的には、ネガ型パターンの形成に用いられるネガ型レジスト組成物であるため、未露光部分の膜は溶解し、露光された部分は化合物の架橋により現像液に溶解し難い。これを利用して、基板上に目的のパターンを形成することができる。   The composition of the present invention is preferably a resist composition, and is typically a negative resist composition used for the formation of a negative pattern, so that the unexposed film is dissolved and the exposed part is a compound. It is difficult to dissolve in the developer due to the crosslinking of. By utilizing this, a target pattern can be formed on the substrate.

また、本発明は、上記した本発明のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法にも関する。
本発明の電子デバイスは、電気電子機器(家電、OA・メディア関連機器、光学用機器及び通信機器等)に、好適に、搭載されるものである。
The present invention also relates to a method for manufacturing an electronic device including the pattern forming method of the present invention described above.
The electronic device of the present invention is suitably mounted on electrical and electronic equipment (home appliances, OA / media related equipment, optical equipment, communication equipment, etc.).

<合成例1;化合物(A−1)の合成>
GEヘルスケアバイオサイエンス社製のイオン交換樹脂(QAE Sephadex A−25)20gを超純水にて一昼夜膨潤させた後、カラム管に充填した。イオン交換樹脂を充填したカラム管に、下記式(X−1)で表されるベンゼンスルフィン酸ナトリウム塩28gをメタノールに溶解した溶液を流し込み、スルフィンアニオンをイオン交換樹脂に担持した。十分量のメタノールにてフラッシュバックした後、トリフェニルスルホニウムクロライド5.2gをメタノールに溶解した溶液をカラム管に流し込み、アニオン交換反応を行った。得られた溶液をエバポレーターにて溶剤留去した後、室温で一昼夜乾燥して、式(A−1)で表される化合物(以下、「化合物(A−1)」ともいう)を得た(収量7.0g)。
化合物(A−1)の合成と同様にして、表1に示す化合物(A−2)から(A−9)を合成した。表1には、比較例として使用した比較化合物(R1)〜(R4)の構造も示す。
<Synthesis Example 1; Synthesis of Compound (A-1)>
20 g of ion exchange resin (QAE Sephadex A-25) manufactured by GE Healthcare Biosciences was swollen with ultrapure water all day and night, and then filled into a column tube. A solution obtained by dissolving 28 g of sodium benzenesulfinic acid salt represented by the following formula (X-1) in methanol was poured into a column tube filled with an ion exchange resin, thereby supporting the sulfin anion on the ion exchange resin. After flashing back with a sufficient amount of methanol, a solution of 5.2 g of triphenylsulfonium chloride dissolved in methanol was poured into the column tube to carry out an anion exchange reaction. The solvent of the obtained solution was distilled off with an evaporator, and then dried overnight at room temperature to obtain a compound represented by the formula (A-1) (hereinafter also referred to as “compound (A-1)”) ( Yield 7.0 g).
In the same manner as in the synthesis of compound (A-1), (A-9) was synthesized from compound (A-2) shown in Table 1. Table 1 also shows the structures of comparative compounds (R1) to (R4) used as comparative examples.

Figure 2018189758
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Figure 2018189758
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Figure 2018189758
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<実施例1E〜19E及び比較例1E〜4E:電子線露光;ネガ型;アルカリ現像>
(1)支持体の準備
酸化Cr蒸着した6インチウェハー(通常のフォトマスクブランクスに使用する遮蔽膜処理を施した物)を準備した。
<Examples 1E to 19E and Comparative Examples 1E to 4E: electron beam exposure; negative type; alkali development>
(1) Preparation of Support A 6-inch wafer on which Cr oxide was vapor-deposited (prepared with a shielding film used for ordinary photomask blanks) was prepared.

(2)レジスト塗布液の準備
(化学増幅系ネガ型レジスト組成物N1の塗布液組成)
化合物(A−1)(構造式は上記) 0.04g
光酸発生剤(z61)(構造式は下記) 0.47g
化合物(P2)(構造式は下記) 4.68g
架橋剤CL−1(構造式は下記) 0.59g
架橋剤CL−4(構造式は下記) 0.30g
2−ヒドロキシ−3−ナフトエ酸(有機カルボン酸) 0.11g
界面活性剤PF6320(OMNOVA(株)製) 0.005g
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶剤S2) 75.0g
プロピレングリコールモノメチルエーテル(溶剤S1) 18.8g
(2) Preparation of resist coating liquid (coating liquid composition of chemically amplified negative resist composition N1)
Compound (A-1) (the structural formula is the above) 0.04 g
Photoacid generator (z61) (structural formula is below) 0.47 g
Compound (P2) (structural formula is below) 4.68 g
Cross-linking agent CL-1 (structural formula below) 0.59 g
Cross-linking agent CL-4 (the structural formula is shown below) 0.30 g
2-hydroxy-3-naphthoic acid (organic carboxylic acid) 0.11 g
Surfactant PF6320 (manufactured by OMNOVA) 0.005g
75.0 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (solvent S2)
Propylene glycol monomethyl ether (solvent S1) 18.8 g

Figure 2018189758
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上記組成物溶液を0.04μmの孔径を有するポリテトラフルオロエチレンフィルターで精密ろ過して、レジスト塗布溶液を得た。
レジスト液処方として下記表2に記載の成分を用いたことを除き、化学増幅系ネガ型レジスト組成物N1と同様にして化学増幅系ネガ型レジスト組成物N2〜N19、化学増幅系ネガ型レジスト比較組成物N1〜N4を調製した。
The composition solution was microfiltered with a polytetrafluoroethylene filter having a pore size of 0.04 μm to obtain a resist coating solution.
Chemical amplification negative resist compositions N2 to N19, chemical amplification negative resist comparison, similar to the chemical amplification negative resist composition N1, except that the components listed in Table 2 below were used as the resist liquid formulation Compositions N1-N4 were prepared.

Figure 2018189758
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Figure 2018189758
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Figure 2018189758
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上記実施例/比較例で用いた前掲以外の成分の略称を以下に記載する。   Abbreviations of components other than those used above in the examples / comparative examples are described below.

〔フェノール性水酸基を含む化合物(化合物(B))〕   [Compound containing phenolic hydroxyl group (compound (B))]

Figure 2018189758
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〔光酸発生剤(化合物(D))〕   [Photoacid generator (compound (D))]

Figure 2018189758
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〔架橋剤(化合物(C))〕   [Crosslinking agent (compound (C))]

Figure 2018189758
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Figure 2018189758
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〔有機カルボン酸〕
D1:2−ヒドロキシ−3−ナフトエ酸
D2:2−ナフトエ酸
D3:安息香酸
[Organic carboxylic acid]
D1: 2-hydroxy-3-naphthoic acid D2: 2-naphthoic acid D3: benzoic acid

〔界面活性剤〕
W−1:PF6320(OMNOVA(株)製)
W−2:メガファックF176(DIC(株)製;フッ素系)
W−3:ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製;シリコン系)
[Surfactant]
W-1: PF6320 (manufactured by OMNOVA)
W-2: Megafuck F176 (manufactured by DIC Corporation; fluorine-based)
W-3: Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd .; silicon-based)

〔溶剤〕
S1:プロピレングリコールモノメチルエーテル(1−メトキシ−2−プロパノール)
S2:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1−メトキシ−2−アセトキシプロパン)
S3:2−ヘプタノン
S4:プロピレンカーボネート
〔solvent〕
S1: Propylene glycol monomethyl ether (1-methoxy-2-propanol)
S2: Propylene glycol monomethyl ether acetate (1-methoxy-2-acetoxypropane)
S3: 2-Heptanone S4: Propylene carbonate

(3)レジスト膜の作成
上記6インチウェハー上に東京エレクトロン製スピンコーターMark8を用いてレジスト塗布溶液を塗布し、110℃、90秒間ホットプレート上で乾燥して、膜厚50nmのレジスト膜を得た。すなわち、レジスト塗布マスクブランクスを得た。
(3) Preparation of resist film A resist coating solution is applied onto the 6-inch wafer using a spin coater Mark8 manufactured by Tokyo Electron, and dried on a hot plate at 110 ° C. for 90 seconds to obtain a resist film having a thickness of 50 nm. It was. That is, resist-coated mask blanks were obtained.

(4)ネガ型レジストパターンの作製
このレジスト膜に電子線描画装置((株)エリオニクス社製;ELS−7500、加速電圧50KeV)を用いて、パターン照射を行った。照射後に、110℃、90秒間ホットプレート上で加熱し、2.38質量%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)水溶液を用いて60秒間浸漬した後、30秒間、水でリンスして乾燥した。
(4) Production of Negative Resist Pattern Pattern irradiation was performed on this resist film using an electron beam drawing apparatus (manufactured by Elionix Co., Ltd .; ELS-7500, acceleration voltage 50 KeV). After irradiation, it was heated on a hot plate at 110 ° C. for 90 seconds, immersed in an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution for 60 seconds, rinsed with water for 30 seconds and dried.

(5)レジストパタ−ンの評価
得られたパターンを下記の方法で、感度、孤立スペースパターン解像力について評価した。
(5) Evaluation of resist pattern The obtained pattern was evaluated for sensitivity and isolated space pattern resolving power by the following methods.

〔感度〕
得られたパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡((株)日立製作所製S−4300)を用いて観察した。線幅50nmの1:1ラインアンドスペースのレジストパターンを解像するときの露光量を感度とした。この値が小さいほど、感度が高い。
〔sensitivity〕
The cross-sectional shape of the obtained pattern was observed using a scanning electron microscope (S-4300, manufactured by Hitachi, Ltd.). The exposure amount when resolving a 1: 1 line and space resist pattern with a line width of 50 nm was defined as sensitivity. The smaller this value, the higher the sensitivity.

〔孤立スペースパターン解像力〕
上記感度における孤立スペースパターン(ライン:スペース=100:1)の限界解像力(ラインとスペースが分離解像する最小のスペース幅)を求めた。そして、この値を「孤立スペースパターン解像力(nm)」とした。この値が小さいほど性能が良好であることを示す。
[Isolated space pattern resolution]
The critical resolving power (minimum space width at which lines and spaces were separated and resolved) of the isolated space pattern (line: space = 100: 1) at the above sensitivity was determined. This value was defined as “isolated space pattern resolving power (nm)”. The smaller this value, the better the performance.

評価結果を表3に示す。   The evaluation results are shown in Table 3.

Figure 2018189758
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表3に示す結果から、本発明に係る組成物は、電子線露光において、感度、及び孤立スペースパターン解像力に優れることが分かる。   From the results shown in Table 3, it can be seen that the composition of the present invention is excellent in sensitivity and isolated space pattern resolution in electron beam exposure.

<実施例1F〜6F及び比較例1F〜4F:EUV露光;ネガ型;アルカリ現像>
下記表4に示すネガ型レジスト組成物を0.04μmの孔径を有するポリテトラフルオロエチレンフィルターで精密ろ過して、レジスト塗布溶液を得た。
<Examples 1F to 6F and Comparative Examples 1F to 4F: EUV exposure; negative type; alkali development>
The negative resist composition shown in Table 4 below was microfiltered with a polytetrafluoroethylene filter having a pore size of 0.04 μm to obtain a resist coating solution.

(レジスト膜の作成)
上記6インチウェハー上に東京エレクトロン製スピンコーターMark8を用いてレジスト塗布溶液を塗布し、110℃、90秒間ホットプレート上で乾燥して、膜厚50nmのレジスト膜を得た。すなわち、レジスト塗布マスクブランクスを得た。
(Create resist film)
A resist coating solution was applied onto the 6-inch wafer using a spin coater Mark8 manufactured by Tokyo Electron, and dried on a hot plate at 110 ° C. for 90 seconds to obtain a resist film having a thickness of 50 nm. That is, resist-coated mask blanks were obtained.

(レジスト評価)
得られたレジスト膜に関し、下記の方法で、感度、孤立スペースパターン解像力について評価した。
(Resist evaluation)
With respect to the obtained resist film, sensitivity and isolated space pattern resolving power were evaluated by the following methods.

得られたレジスト膜に、EUV光(波長13nm)を用いて、線幅50nmの1:1ラインアンドスペースパターンの反射型マスクを介して、露光を行った後、110℃で90秒間ベークした。その後、2.38質量%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)水溶液を用いて現像した。   The resulting resist film was exposed using EUV light (wavelength 13 nm) through a reflective mask having a 1: 1 line and space pattern with a line width of 50 nm, and then baked at 110 ° C. for 90 seconds. Then, it developed using the 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution.

〔感度〕
得られたパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡((株)日立製作所製S−4300)を用いて観察した。線幅50nmの1:1ラインアンドスペースのレジストパターンを解像するときの露光量を感度とした。この値が小さいほど、感度が高い。
〔sensitivity〕
The cross-sectional shape of the obtained pattern was observed using a scanning electron microscope (S-4300, manufactured by Hitachi, Ltd.). The exposure amount when resolving a 1: 1 line and space resist pattern with a line width of 50 nm was defined as sensitivity. The smaller this value, the higher the sensitivity.

孤立スペースパターン解像力(EUV)
線幅50nmの1:1ラインアンドスペースパターンを解像する時の照射エネルギーを感度(Eop)とした。
上記の感度を示す照射量における孤立スペースパターン(ライン:スペース=5:1)の限界解像力(ラインとスペースが分離解像する最小のスペース幅)を求めた。そして、この値を「孤立スペースパターン解像力(nm)」とした。
Isolated space pattern resolution (EUV)
Irradiation energy when resolving a 1: 1 line and space pattern with a line width of 50 nm was defined as sensitivity (Eop).
The critical resolving power (minimum space width at which lines and spaces were separated and resolved) of the isolated space pattern (line: space = 5: 1) at the irradiation dose showing the above sensitivity was obtained. This value was defined as “isolated space pattern resolving power (nm)”.

評価結果を表4に示す。   The evaluation results are shown in Table 4.

Figure 2018189758
Figure 2018189758

表4に示す結果から、本発明に係る組成物は、EUV露光において、感度、孤立スペースパターン解像力に優れることが分かる。   From the results shown in Table 4, it can be seen that the composition according to the present invention is excellent in sensitivity and isolated space pattern resolution in EUV exposure.

<実施例1C〜6C、並びに、比較例1C〜4C:EB露光;ネガ型;有機溶剤現像>
(1)レジスト組成物の調製及びレジスト膜の作製
後掲の表5に示した組成物を0.1μm孔径のメンブレンフィルターで精密ろ過して、レジスト組成物を得た。
<Examples 1C to 6C and Comparative Examples 1C to 4C: EB exposure; negative type; organic solvent development>
(1) Preparation of resist composition and production of resist film The compositions shown in Table 5 below were microfiltered with a membrane filter having a pore size of 0.1 μm to obtain a resist composition.

このレジスト組成物を、予めヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理を施した6インチSiウェハ上に東京エレクトロン製スピンコーターMark8を用いて塗布し、100℃、60秒間ホットプレート上で乾燥して、膜厚50nmのレジスト膜を得た。   This resist composition was applied onto a 6-inch Si wafer that had been previously treated with hexamethyldisilazane (HMDS) using a spin coater Mark 8 manufactured by Tokyo Electron, and dried on a hot plate at 100 ° C. for 60 seconds to form a film. A resist film having a thickness of 50 nm was obtained.

(2)EB露光及び現像
上記(1)で得られたレジスト膜が塗布されたウェハを、電子線描画装置((株)日立製作所製HL750、加速電圧50KeV)を用いて、パターン照射を行った。この際、1:1のラインアンドスペースが形成されるように描画を行った。電子線描画後、ホットプレート上で、110℃で60秒間加熱した後、表5に記載の有機系現像液をパドルして30秒間現像し、同表に記載のリンス液を用いてリンスをした後、4000rpmの回転数で30秒間ウェハを回転させた後、90℃で60秒間加熱を行うことにより、線幅50nmの1:1ラインアンドスペースパターンのレジストパターンを得た。
(2) EB exposure and development The wafer coated with the resist film obtained in (1) above was subjected to pattern irradiation using an electron beam drawing apparatus (HL750 manufactured by Hitachi, Ltd., acceleration voltage 50 KeV). . At this time, drawing was performed so that a 1: 1 line and space was formed. After the electron beam drawing, after heating at 110 ° C. for 60 seconds on a hot plate, paddle the organic developer shown in Table 5 and develop for 30 seconds, and rinse using the rinse solution shown in the same table. Thereafter, the wafer was rotated at a rotational speed of 4000 rpm for 30 seconds and then heated at 90 ° C. for 60 seconds to obtain a 1: 1 line and space pattern resist pattern having a line width of 50 nm.

得られたレジスト膜に関し、実施例1E〜19E及び比較例1E〜4Eと同様の方法で、感度、孤立スペースパターン解像力の評価を行った。その結果を以下に示す。   With respect to the obtained resist film, sensitivity and isolated space pattern resolving power were evaluated in the same manner as in Examples 1E to 19E and Comparative Examples 1E to 4E. The results are shown below.

Figure 2018189758
上記実施例/比較例で用いた前掲以外の成分の略称を以下に記載する。
Figure 2018189758
Abbreviations of components other than those used above in the examples / comparative examples are described below.

〔現像液・リンス液〕
S8:酢酸ブチル
S9:酢酸ペンチル
S10:アニソール
S11:1−ヘキサノール
S12:デカン
[Developer / Rinse solution]
S8: Butyl acetate S9: Pentyl acetate S10: Anisole S11: 1-Hexanol S12: Decane

表5に示す結果から、本発明に係る組成物は、EB露光において、感度及び孤立スペースパターン解像力に優れることが分かる。   From the results shown in Table 5, it can be seen that the composition according to the present invention is excellent in sensitivity and isolated space pattern resolution in EB exposure.

Claims (14)

下記一般式(1)で表されるオニウム塩化合物(A)、及び架橋剤(C)を含有する感活性光線性又は感放射線性組成物。
Figure 2018189758
前記一般式(1)中、
Mはオニウムカチオンを表し、Xは有機基を表す。
An actinic ray-sensitive or radiation-sensitive composition containing an onium salt compound (A) represented by the following general formula (1) and a crosslinking agent (C).
Figure 2018189758
In the general formula (1),
M represents an onium cation, and X represents an organic group.
更に、フェノール性水酸基を含む化合物(B)を含有する、請求項1に記載の感活性光線性又は感放射線性組成物。   Furthermore, the actinic-ray sensitive or radiation sensitive composition of Claim 1 containing the compound (B) containing a phenolic hydroxyl group. 更に、前記オニウム塩化合物(A)とは異なる光酸発生剤(D)を含有する、請求項1又は2に記載の感活性光線性又は感放射線性組成物。   Furthermore, the actinic-ray sensitive or radiation sensitive composition of Claim 1 or 2 containing the photo-acid generator (D) different from the said onium salt compound (A). 前記一般式(1)中のXが脂環構造を有する基である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性組成物。   The actinic-ray sensitive or radiation sensitive composition of any one of Claims 1-3 whose X in the said General formula (1) is group which has an alicyclic structure. 前記一般式(1)中のXが多環脂環構造を有する基である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性組成物。   The actinic-ray sensitive or radiation sensitive composition of any one of Claims 1-4 whose X in the said General formula (1) is group which has a polycyclic alicyclic structure. 活性光線又は放射線の照射により前記オニウム塩化合物(A)から発生する酸の体積が210Å以上の大きさである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性組成物。 The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive according to any one of claims 1 to 5, wherein the volume of the acid generated from the onium salt compound (A) upon irradiation with actinic rays or radiation is 210 3 or more. Sex composition. 前記オニウム塩化合物(A)が、下記一般式(2)で表されるオニウム塩化合物である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性組成物。
Figure 2018189758
前記一般式(2)中、
Mはオニウムカチオンを表し、Yは、水素原子又は有機基を表す。
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the onium salt compound (A) is an onium salt compound represented by the following general formula (2).
Figure 2018189758
In the general formula (2),
M represents an onium cation, and Y represents a hydrogen atom or an organic group.
前記一般式(2)中、Yが多環脂環構造を有する基である、請求項7に記載の感活性光線性又は感放射線性組成物。   The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive composition according to claim 7, wherein Y in the general formula (2) is a group having a polycyclic alicyclic structure. 前記フェノール性水酸基を含む化合物(B)が酸分解性基を有さない、請求項2〜8のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性組成物。   The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive composition according to any one of claims 2 to 8, wherein the compound (B) containing a phenolic hydroxyl group does not have an acid-decomposable group. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性組成物により形成されたレジスト膜。   The resist film formed with the actinic-ray-sensitive or radiation-sensitive composition of any one of Claims 1-9. 請求項10に記載のレジスト膜を備えたマスクブランクス。   A mask blank comprising the resist film according to claim 10. 請求項10に記載のレジスト膜に活性光線又は放射線を照射することと、前記活性光線又は放射線を照射した膜を現像することとを含む、パターン形成方法。   A pattern forming method comprising: irradiating the resist film according to claim 10 with actinic rays or radiation; and developing the film irradiated with the actinic rays or radiation. 請求項12に記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。   The manufacturing method of an electronic device containing the pattern formation method of Claim 12. 請求項10に記載のレジスト膜を備えたマスクブランクスに活性光線又は放射線を照射することと、前記活性光線又は放射線を照射したマスクブランクスを現像することとを含む、レジストパターン形成方法。   A resist pattern forming method, comprising: irradiating a mask blank provided with the resist film according to claim 10 with actinic rays or radiation; and developing the mask blanks irradiated with the actinic rays or radiation.
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