JP3852460B2 - Chemically amplified radiation sensitive resin composition - Google Patents

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Description

本発明は、化学増幅型感放射線性樹脂組成物に関わり、さらに詳しくは、微細加工に好適な、KrFエキシマレーザーによる露光用のポジ型およびネガ型の化学増幅型感放射線性樹脂組成物に関する。   The present invention relates to a chemically amplified radiation sensitive resin composition, and more particularly, to a positive and negative chemically amplified radiation sensitive resin composition suitable for fine processing and for exposure with a KrF excimer laser.

集積回路素子の製造に代表される微細加工の分野においては、集積回路のより高い集積度を得るために、リソグラフィーにおける加工サイズの微細化が進んでおり、近年では、線幅0.5μm以下の高精度の微細加工を安定して行なうことができるリソグラフィー技術の開発が強く進められており、そのためのレジストにおいても、線幅0.5μm以下のレジストパターンを精度よく形成することが求められている。そして、このようなリソグラフィー技術に対応して、より短波長の放射線を用いるリソグラフィー技術が検討されている。
前記短波長の放射線としては、例えばi線(波長365nm)に代表される紫外線、 KrFエキシマレーザー(波長248nm)、 ArFエキシマレーザー(波長193nm)に代表される遠紫外線、シンクロトロン放射線に代表されるX線、電子線に代表される荷電粒子線等が用いられており、これらの放射線に対応するレジストが種々提案されているが、近年、特に「化学増幅型レジスト」が注目されている。
この化学増幅型レジストは、放射線の照射により酸を発生させ、この酸の触媒作用により、レジスト皮膜内で化学変化(例えば極性変化、化学結合の開裂、架橋反応等)を生起させ、現像液に対する溶解性が放射線照射部において変化する現象を利用して、レジストパターンを形成するものである。
In the field of microfabrication represented by the manufacture of integrated circuit elements, in order to obtain a higher degree of integration of integrated circuits, the processing size in lithography has been miniaturized. In recent years, the line width is 0.5 μm or less. Development of lithography technology capable of stably performing high-precision microfabrication has been strongly promoted, and a resist pattern having a line width of 0.5 μm or less is required to be formed with high accuracy even in the resist for that purpose. . In response to such a lithography technique, a lithography technique using radiation with a shorter wavelength has been studied.
Examples of the short wavelength radiation include ultraviolet rays typified by i-line (wavelength 365 nm), far ultraviolet rays typified by KrF excimer laser (wavelength 248 nm), ArF excimer laser (wavelength 193 nm), and synchrotron radiation. Charged particle beams such as X-rays and electron beams have been used, and various types of resists corresponding to these radiations have been proposed. In recent years, “chemically amplified resists” have attracted particular attention.
This chemically amplified resist generates an acid upon irradiation with radiation, and the catalytic action of this acid causes a chemical change (for example, polarity change, chemical bond cleavage, cross-linking reaction, etc.) in the resist film. A resist pattern is formed by utilizing the phenomenon that the solubility changes in the radiation irradiated portion.

このような化学増幅型レジストのうち、比較的良好なレジスト性能を示すものに、例えばアルカリ可溶性樹脂中のアルカリ親和性基をt−ブチル基あるいはt−ブトキシカルボニル基で保護した樹脂(例えば特許文献1参照。)、同様のアルカリ親和性基をシリル基で保護した樹脂(例えば特許文献2参照。)、(メタ)アクリル酸成分を含有する樹脂(例えば特許文献3参照。)等を用いたレジストが提案されている。
しかしながら、これらの従来の化学増幅型レジストは、シリコン基板上ではレジストパターンをほぼ再現できるが、アルミニウム基板に代表される反射率の高い基板上では、放射線照射時に基板上で反射された放射線が、放射線を照射していない領域へ回り込み(この現象をハレーションという)、その部分も感応させる。特に基板の段差構造の部分でこの現象が顕著であり、ポジ型レジストにおいては、段差部分にノッチングと呼ばれるパターンの細り等を、またネガ型レジストにおいては、段差部分にパターンの太り等を生じるため、レジストパターンを正確に再現できず、その結果、解像度、パターン形状、フォーカス許容性等が損なわれるという問題がある。
Among such chemically amplified resists, those having relatively good resist performance include, for example, resins in which an alkali affinity group in an alkali-soluble resin is protected with a t-butyl group or a t-butoxycarbonyl group (for example, patent documents) 1), a resist using a resin having a similar alkali affinity group protected with a silyl group (for example, see Patent Document 2), a resin containing a (meth) acrylic acid component (for example, see Patent Document 3), and the like. Has been proposed.
However, these conventional chemically amplified resists can almost reproduce a resist pattern on a silicon substrate, but on a substrate having a high reflectivity represented by an aluminum substrate, the radiation reflected on the substrate at the time of radiation irradiation, It wraps around the area not irradiated with radiation (this phenomenon is called halation) and makes that part sensitive. This phenomenon is particularly noticeable in the stepped structure portion of the substrate. In the positive resist, a pattern called a notching is formed in the stepped portion, and in the negative resist, the pattern is thickened in the stepped portion. However, there is a problem that the resist pattern cannot be accurately reproduced, and as a result, resolution, pattern shape, focus tolerance, and the like are impaired.

特公平2−27660号公報JP-B-2-27660 特公平3−44290号公報Japanese Patent Publication No. 3-44290 特開平4−39665号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-39665

ここで図面を参照して、ポジ型レジストの場合について、ハレーション現象を説明する。図1において、1はレジスト組成物の被膜、2は照射した放射線、3は基板上で反射した放射線、4は基板の段差構造部における傾斜面、5は基板である。
この場合、レジスト組成物の被膜1に入射した放射線は、基板5の傾斜面4で反射して、図1の右側に回り込み、その部分のレジスト組成物の被膜を感応させる。その結果、段差部分近辺が過剰に感応することとなり、図2に示すように、レジストパターン6の段差部分近辺に、ノッチングと呼ばれるパターンの細り7を生じる。
Here, with reference to the drawings, the halation phenomenon in the case of a positive resist will be described. In FIG. 1, reference numeral 1 is a resist composition coating, 2 is irradiated radiation, 3 is radiation reflected on a substrate, 4 is an inclined surface in a stepped structure portion of the substrate, and 5 is a substrate.
In this case, the radiation incident on the resist composition coating 1 is reflected by the inclined surface 4 of the substrate 5 and wraps around the right side of FIG. 1 to make the resist composition coating in that portion sensitive. As a result, the vicinity of the step portion is excessively sensitive, and a pattern narrowing 7 called notching is generated in the vicinity of the step portion of the resist pattern 6 as shown in FIG.

本発明の課題は、新規な化学増幅型感放射線性樹脂組成物を提供することにある。
本発明の他の課題は、感度、解像度、現像性、パターン形状等に優れた、KrFエキシマレーザーによる露光用のポジ型およびネガ型の化学増幅型感放射線性樹脂組成物を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、特に反射率が高い基板においても、微細なレジストパターンを正確に再現できるのみならず、保存安定性に優れ、組成物の調製後長時間を経過しても、良好な感度およびパターン形状を保持しうる、KrFエキシマレーザーによる露光用のポジ型およびネガ型の化学増幅型感放射線性樹脂組成物を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a novel chemically amplified radiation-sensitive resin composition.
Another object of the present invention is to provide positive and negative chemically amplified radiation-sensitive resin compositions for exposure with a KrF excimer laser, which are excellent in sensitivity, resolution, developability, pattern shape and the like. .
Still another problem of the present invention is that not only a fine resist pattern can be accurately reproduced even on a substrate having a particularly high reflectivity, but also excellent in storage stability, even after a long time has elapsed after preparation of the composition, An object of the present invention is to provide a positive-type and negative-type chemically amplified radiation-sensitive resin composition for exposure with a KrF excimer laser capable of maintaining good sensitivity and pattern shape.

本発明によると、前記課題は、
(a)メチルチオメチル基、エチルチオメチル基、t−ブトキシカルボニルメチル基、1−メチルチオエチル基、1−エチルチオエチル基、1−シクロプロピルエチル基、イソプロピル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、1,1−ジメチルプロピル基、1−メチルブチル基、1,1−ジメチルブチル基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基、t−ペンチルオキシカルボニル基、アセチル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基およびシクロヘキセニル基の群から選ばれる1種以上の酸分解性基で保護されたアルカリ不溶性またはアルカリ難溶性の樹脂からなり、酸の存在下、該酸分解性基が分解されたとき、アルカリ可溶性となる樹脂、(b)放射線の照射により酸を発生する感放射線性酸発生剤および(c)アントラセン−9−メタノールを含有することを特徴とする、KrFエキシマレーザーによる露光用のポジ型化学増幅型感放射線性樹脂組成物;
(a)アルカリ可溶性樹脂、(b)放射線の照射により酸を発生する感放射線性酸発生剤、(c)アントラセン−9−メタノールおよび(d)酸の存在下で酸性官能基に分解しうる1種以上の酸分解性置換基を有する化合物からなり、該酸分解性置換基がメチルチオメチル基、エチルチオメチル基、t−ブトキシカルボニルメチル基、1−メチルチオエチル基、1−エチルチオエチル基、1−シクロプロピルエチル基、イソプロピル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、1,1−ジメチルプロピル基、1−メチルブチル基、1,1−ジメチルブチル基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基、t−ペンチルオキシカルボニル基、アセチル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基およびシクロヘキセニル基の群から選ばれる化合物であって、アルカリ可溶性樹脂のアルカリ溶解性を制御する性質を有し、酸の存在下で分解されて、アルカリ可溶性樹脂のアルカリ溶解性を制御する効果を低下もしくは消失させる作用を有するか、またはアルカリ可溶性樹脂のアルカリ溶解性を促進させる作用を有する化合物を含有することを特徴とする、KrFエキシマレーザーによる露光用のポジ型化学増幅型感放射線性樹脂組成物;または
(a)アルカリ可溶性樹脂、(b)放射線の照射により酸を発生する感放射線性酸発生剤、(c)アントラセン−9−メタノールおよび(e)酸の存在下でアルカリ可溶性樹脂を架橋させる化合物を含有することを特徴とする、KrFエキシマレーザーによる露光用のネガ型化学増幅型感放射線性樹脂組成物
によって達成される。
According to the present invention, the problem is
(A) Methylthiomethyl group, ethylthiomethyl group, t-butoxycarbonylmethyl group, 1-methylthioethyl group, 1-ethylthioethyl group, 1-cyclopropylethyl group, isopropyl group, sec-butyl group, t-butyl Group, 1,1-dimethylpropyl group, 1-methylbutyl group, 1,1-dimethylbutyl group, methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, isopropoxycarbonyl group, t-butoxycarbonyl group, t-pentyloxycarbonyl group, acetyl An alkali-insoluble or hardly-alkali-soluble resin protected with one or more acid-decomposable groups selected from the group consisting of a group, a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group and a cyclohexenyl group, A resin which becomes alkali-soluble when the decomposable group is decomposed, (b) A positive chemically amplified radiation-sensitive resin composition for exposure with a KrF excimer laser, comprising a radiation-sensitive acid generator that generates an acid upon irradiation with radiation and (c) anthracene-9-methanol ;
(A) an alkali-soluble resin, (b) a radiation-sensitive acid generator that generates an acid upon irradiation with radiation, (c) an anthracene-9-methanol and (d) an acid functional group in the presence of an acid 1 A compound having at least one kind of acid-decomposable substituent, wherein the acid-decomposable substituent is a methylthiomethyl group, an ethylthiomethyl group, a t-butoxycarbonylmethyl group, a 1-methylthioethyl group, a 1-ethylthioethyl group, 1-cyclopropylethyl group, isopropyl group, sec-butyl group, t-butyl group, 1,1-dimethylpropyl group, 1-methylbutyl group, 1,1-dimethylbutyl group, methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, iso Propoxycarbonyl group, t-butoxycarbonyl group, t-pentyloxycarbonyl group, acetyl group, cyclopropyl group, cyclope A compound selected from the group consisting of a til group, a cyclohexyl group and a cyclohexenyl group, which has the property of controlling the alkali solubility of an alkali-soluble resin, decomposed in the presence of an acid, and has an alkali solubility of an alkali-soluble resin. A positive chemical amplification type for exposure with a KrF excimer laser, characterized by containing a compound having an action of reducing or eliminating the effect of controlling the pH, or an action of promoting alkali solubility of an alkali-soluble resin A radiation-sensitive resin composition; or (a) an alkali-soluble resin, (b) a radiation-sensitive acid generator that generates an acid upon irradiation with radiation, (c) anthracene-9-methanol and (e) in the presence of an acid. For exposure with a KrF excimer laser, characterized by containing a compound capable of crosslinking an alkali-soluble resin It is achieved by negative-type chemically amplified radiation sensitive resin composition.

化学増幅型感放射線性樹脂組成物
本発明の化学増幅型感放射線性樹脂組成物は、放射線の照射(以下、「露光」という。)により酸を発生する感放射線性酸発生剤(以下、「酸発生剤」という。)を含有し、露光により発生した酸の触媒作用による化学反応によって、露光部分の現像液に対する溶解性を変化させてパターンを形成するものであ、次のレジスト組成物(イ)〜(ハ)からなる。
Chemically Amplified Radiation Sensitive Resin Composition The chemically amplified radiation sensitive resin composition of the present invention comprises a radiation sensitive acid generator (hereinafter referred to as “the acid”) that generates an acid upon irradiation with radiation (hereinafter referred to as “exposure”). contains an acid generator "as.), by a chemical reaction catalyzed by the acid generated by exposure state, and are not to form a pattern by changing the solubility in a developing solution between an exposed portion, the following resist composition (a) to (c) Ru Tona.

(イ)(a)メチルチオメチル基、エチルチオメチル基、t−ブトキシカルボニルメチル 基、1−メチルチオエチル基、1−エチルチオエチル基、1−シクロプロピ ルエチル基、イソプロピル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、1,1− ジメチルプロピル基、1−メチルブチル基、1,1−ジメチルブチル基、メ トキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基 、t−ブトキシカルボニル基、t−ペンチルオキシカルボニル基、アセチル 基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基およびシクロ ヘキセニル基の群から選ばれる酸分解性基で保護されたアルカリ不溶性また はアルカリ難溶性の樹脂からなり、酸の存在下、該酸分解性基が分解された とき、アルカリ可溶性となる樹脂(以下、「酸分解性基含有樹脂」という。 )、
(b)酸発生剤
および
(c)アントラセン−9−メタノール
を含有するポジ型化学増幅型感放射線性樹脂組成物(以下、「レジスト組成物(イ )」という。)。
(I) (a) methylthiomethyl group, ethylthiomethyl group, t-butoxycarbonyl methyl group, 1-methylthioethyl group, 1-ethylthioethyl group, 1-Shikuropuropi Ruechiru group, an isopropyl group, sec- butyl group, t - butyl group, 1,1-dimethylpropyl group, 1-methylbutyl group, 1,1-dimethylbutyl group, main butoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, isopropoxycarbonyl group, t-butoxycarbonyl group, t-pentyloxycarbonyl An alkali-insoluble or hardly-alkali-soluble resin protected with an acid-decomposable group selected from the group consisting of a group, an acetyl group, a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclohexenyl group. Resin that becomes alkali-soluble when the degradable group is decomposed (hereinafter “ Decomposable group-containing resin "hereinafter.),
(B) an acid generator and (c) a positive chemically amplified radiation-sensitive resin composition containing anthracene-9-methanol (hereinafter referred to as “resist composition (I)”).

(ロ)(a)アルカリ可溶性樹脂、
(b)酸発生剤、
アントラセン−9−メタノール
および
酸の存在下で酸性官能基に分解しうる1種以上の酸分解性置換基を有する化 合物からなり、該酸分解性置換基がメチルチオメチル基、エチルチオメチル 基、t−ブトキシカルボニルメチル基、1−メチルチオエチル基、1−エチ ルチオエチル基、1−シクロプロピルエチル基、イソプロピル基、sec− ブチル基、t−ブチル基、1,1−ジメチルプロピル基、1−メチルブチル 基、1,1−ジメチルブチル基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニ ル基、イソプロポキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基、t−ペン チルオキシカルボニル基、アセチル基、シクロプロピル基、シクロペンチル 基、シクロヘキシル基およびシクロヘキセニル基の群から選ばれる化合物で あって、アルカリ可溶性樹脂のアルカリ溶解性を制御する性質を有し、酸の 存在下で分解されて、アルカリ可溶性樹脂のアルカリ溶解性を制御する効果 を低下もしくは消失させる作用を有するか、またはアルカリ可溶性樹脂のア ルカリ溶解性を促進させる作用を有する化合物(以下、「溶解制御剤」とい う。)
を含有するポジ型化学増幅型感放射線性樹脂組成物(以下、「レジスト組成物(ロ )」という。)。
(B) (a) an alkali-soluble resin;
(B) an acid generator,
(C) anthracene-9-methanol and (d) consists presence at of compounds having one or more acid-decomposable substituent which may decompose to an acidic functional group of the acid, the acid-decomposable substituent methylthiomethyl group, ethylthiomethyl group, t-butoxycarbonyl methyl group, 1-methylthioethyl group, 1-ethyl Ruchioechiru group, 1-cyclopropylethyl group, an isopropyl group, sec- butyl group, t- butyl group, 1,1 dimethylpropyl group, 1-methylbutyl group, 1,1-dimethylbutyl group, a methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl two group, isopropoxycarbonyl group, t-butoxycarbonyl group, t-pen chill oxycarbonyl group, an acetyl group, a cycloalkyl a propyl group, a cyclopentyl group, selected from the group consisting of cyclohexyl and cyclohexenyl compound , Has the property of controlling the alkali solubility of the alkali-soluble resin, it is decomposed in the presence of an acid, or has the effect of reducing or eliminating the effect of controlling the alkali solubility of the alkali-soluble resin, or an alkali-soluble resin A compound that has the effect of promoting the solubility of alkali (hereinafter referred to as “solubility control agent”)
A positive chemically amplified radiation-sensitive resin composition (hereinafter referred to as “resist composition (b)”).

(ハ)(a)アルカリ可溶性樹脂、
(b)酸発生剤、
アントラセン−9−メタノール
および
)酸の存在下でアルカリ可溶性樹脂を架橋させる化合物(以下、「架橋剤」と いう。)
を含有するネガ型化学増幅型感放射線性樹脂組成物(以下、「レジスト組成物(ハ )」という。)。
以下、前記レジスト組成物(イ)〜(ハ)の構成する成分のうち、アントラセン−9−メタノール以外の成分について、順次説明する。
(C) (a) an alkali-soluble resin;
(B) an acid generator,
( C ) a compound that crosslinks an alkali-soluble resin in the presence of anthracene-9-methanol and ( e ) acid (hereinafter referred to as “crosslinking agent”).
A negative chemically amplified radiation-sensitive resin composition (hereinafter referred to as “resist composition (c)”).
Hereinafter, components other than the anthracene-9-methanol among the components constituting the resist compositions (a) to (c) will be described sequentially.

酸分解性基含有樹脂
レジスト組成物(イ)において使用される酸分解性基含有樹脂は、例えば後述するアルカリ可溶性樹脂中のフェノール性水酸基、カルボキシル基等の酸性官能基を、酸の存在下で分解することによりアルカリ可溶性を発現しうる1種以上の酸分解性基で保護した、それ自体はアルカリ不溶性またはアルカリ難溶性の樹脂である。ここで言う「アルカリ不溶性またはアルカリ難溶性」とは、レジスト組成物(イ)を用いて形成されるレジスト被膜からレジストパターンを形成する際に採用されるアルカリ現像条件下で、当該レジスト被膜の代わりに酸分解性基含有樹脂のみを用いて形成した被膜を現像した場合に、当該被膜の初期膜厚の50%以上が現像後に残存する性質を意味する。
The acid-decomposable group-containing resin resist composition (a) used in the acid-decomposable group-containing resin resist composition contains, for example, an acidic functional group such as a phenolic hydroxyl group or a carboxyl group in an alkali-soluble resin described later in the presence of an acid. It is a resin that is protected by one or more acid-decomposable groups that can express alkali solubility by being decomposed, and is itself an alkali-insoluble or hardly alkali-soluble resin. The term “alkali-insoluble or alkali-insoluble” as used herein refers to a substitute for the resist film under the alkali development conditions employed when a resist pattern is formed from the resist film formed using the resist composition (a). When a film formed using only an acid-decomposable group-containing resin is developed, it means that 50% or more of the initial film thickness of the film remains after development.

酸分解性基含有樹脂における酸分解性基としては、t−ブチル基、t−ブトキシカルボニルメチル基、t−ブトキシカルボニル基等が好ましい。 The acid-decomposable group in the acid-decomposable group-containing resin, t- butyl group, t- butoxycarbonyl methyl group, such as t- butoxycarbonyl group is preferred.

酸分解性基含有樹脂中における酸分解性基の導入率(酸分解性基含有樹脂中の酸性官能基と酸分解性基との合計数に対する酸分解性基の数の割合)は、好ましくは15〜100%、さらに好ましくは15〜80%、特に好ましくは15〜60%である。
酸分解性基含有樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフ法で測定したポリスチレン換算重量分子量(以下、「Mw」という。)は、好ましくは1,000〜150,000、さらに好ましくは3,000〜100,000である。
The rate of introduction of acid-decomposable groups in the acid-decomposable group-containing resin (ratio of the number of acid-decomposable groups to the total number of acidic functional groups and acid-decomposable groups in the acid-decomposable group-containing resin) is preferably It is 15 to 100%, more preferably 15 to 80%, particularly preferably 15 to 60%.
The polystyrene-reduced weight molecular weight (hereinafter referred to as “Mw”) of the acid-decomposable group-containing resin measured by gel permeation chromatography is preferably 1,000 to 150,000, more preferably 3,000 to 100,000. 000.

酸分解性基含有樹脂は、例えば1種以上のアルカリ可溶性樹脂中の酸性官能基の水素原子を、1種以上の酸分解性基で置換することによって製造することができ、また、1種以上の酸分解性基を有する単量体の(共)重合あるいは1種以上の酸分解性基を有する重縮合成分の(共)重縮合によって製造することができる。
レジスト組成物(イ)において、酸分解性基含有樹脂は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
また、レジスト組成物(イ)に使用される酸分解性基含有樹脂は、アルカリ可溶性樹脂のアルカリ溶解性を制御する性質を有し、酸の存在下で分解されて、アルカリ可溶性樹脂に対するアルカリ溶解性制御効果を低下もしくは消失させるか、またはアルカリ可溶性樹脂のアルカリ溶解性を促進させる作用を有するものであり、レジスト組成物(ロ)における溶解制御剤の範疇に入るものである。
The acid-decomposable group-containing resin can be produced, for example, by replacing the hydrogen atom of the acidic functional group in one or more alkali-soluble resins with one or more acid-decomposable groups. It can be produced by (co) polymerization of a monomer having an acid-decomposable group or (co) polycondensation of a polycondensation component having one or more acid-decomposable groups.
In the resist composition (A), the acid-decomposable group-containing resins can be used alone or in admixture of two or more.
In addition, the acid-decomposable group-containing resin used in the resist composition (a) has the property of controlling the alkali solubility of the alkali-soluble resin, and is decomposed in the presence of an acid to dissolve in an alkali-soluble resin. It has the effect of reducing or eliminating the property control effect or promoting the alkali solubility of the alkali-soluble resin, and falls within the category of a dissolution control agent in the resist composition (b).

アルカリ可溶性樹脂
次に、レジスト組成物(ロ)およびレジスト組成物(ハ)において使用されるアルカリ可溶性樹脂は、アルカリ現像液と親和性を示す官能基、例えばフェノール性水酸基、カルボキシル基等の酸性官能基を1種以上有し、アルカリ現像液に可溶の樹脂である限り、特に限定されるものではない。
このようなアルカリ可溶性樹脂としては、例えばヒドロキシスチレン、ヒドロキシ−α−メチルスチレン、ビニル安息香酸、カルボキシメチルスチレン、カルボキシメトキシスチレン、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、ケイ皮酸等の酸性官能基を有する少なくとも1種の単量体の重合性二重結合が開裂した繰返し単位を有するビニル系樹脂や、ノボラック樹脂に代表される酸性官能基を含有する縮合系繰返し単位を有する縮合系樹脂等を挙げることができる。
Alkali-soluble resin Next, the alkali-soluble resin used in the resist composition (b) and the resist composition (c) is a functional group having an affinity with an alkali developer, for example, an acidic function such as a phenolic hydroxyl group or a carboxyl group. The resin is not particularly limited as long as the resin has at least one group and is soluble in an alkali developer.
Examples of such alkali-soluble resins include hydroxystyrene, hydroxy-α-methylstyrene, vinyl benzoic acid, carboxymethylstyrene, carboxymethoxystyrene, (meth) acrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, A vinyl resin having a repeating unit in which a polymerizable double bond of at least one monomer having an acidic functional group such as citraconic acid, mesaconic acid or cinnamic acid is cleaved, or an acidic functional group represented by a novolac resin Examples thereof include condensation resins having a condensation system repeating unit containing.

アルカリ可溶性樹脂が前記ビニル系樹脂である場合、該樹脂は前記酸性官能基を有する単量体の重合性二重結合が開裂した繰返し単位のみから構成されていてもよいが、生成した樹脂がアルカリ現像液に可溶である限りでは、1種以上の他の繰返し単位をさらに有することもできる。
このような他の繰返し単位としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、無水マレイン酸、(メタ)アクリロニトリル、クロトンニトリル、マレインニトリル、フマロニトリル、メサコンニトリル、シトラコンニトリル、イタコンニトリル、(メタ)アクリルアミド、クロトンアミド、マレインアミド、フマルアミド、メサコンアミド、シトラコンアミド、イタコンアミド、ビニルアニリン、ビニルピリジン、ビニル−ε−カプロラクタム、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール等の重合性二重結合を有する単量体の重合性二重結合部分が開裂した繰返し単位を挙げることができる。
When the alkali-soluble resin is the vinyl resin, the resin may be composed only of a repeating unit in which the polymerizable double bond of the monomer having an acidic functional group is cleaved. As long as it is soluble in the developer, it may further have one or more other repeating units.
Examples of such other repeating units include styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, maleic anhydride, (meth) acrylonitrile, crotonnitrile, maleinonitrile, fumaronitrile, mesaconnitrile, citracononitrile, itaconnitrile, (meta ) Polymerization of monomers with polymerizable double bonds such as acrylamide, crotonamide, maleamide, fumaramide, mesaconamide, citraconamide, itaconamide, vinylaniline, vinylpyridine, vinyl-ε-caprolactam, vinylpyrrolidone, vinylimidazole And a repeating unit in which an ionic double bond moiety is cleaved.

前記ビニル系樹脂からなるアルカリ可溶性樹脂は、例えば酸性官能基を有する1種以上の単量体を、場合により1種以上の他の単量体とともに、(共)重合することにより製造することができ、また酸性官能基が保護された単量体の1種以上を、場合により他の単量体とともに、(共)重合したのち、(共)重合体中の保護された基を酸性官能基に変換することにより製造することができる。
これらの(共)重合は、単量体や反応媒質の種類等に応じて、ラジカル重合開始剤、アニオン重合触媒、配位アニオン重合触媒、カチオン重合触媒等の重合開始剤あるいは重合触媒を適宜に選定し、塊状重合、溶液重合、沈澱重合、乳化重合、懸濁重合、塊状−懸濁重合等の適宜の重合形態で実施することができる。
The alkali-soluble resin made of the vinyl resin can be produced, for example, by (co) polymerizing one or more monomers having an acidic functional group, optionally together with one or more other monomers. And (co) polymerization of one or more monomers with protected acidic functional groups, optionally with other monomers, and then the protected groups in the (co) polymer are converted to acidic functional groups. It can manufacture by converting into.
These (co) polymerizations are carried out by appropriately using a polymerization initiator such as a radical polymerization initiator, an anionic polymerization catalyst, a coordination anionic polymerization catalyst, a cationic polymerization catalyst or a polymerization catalyst depending on the type of monomer and reaction medium. It can be selected and carried out in an appropriate polymerization form such as bulk polymerization, solution polymerization, precipitation polymerization, emulsion polymerization, suspension polymerization, bulk-suspension polymerization.

また、アルカリ可溶性樹脂が前記縮合系樹脂である場合、該樹脂は酸性官能基を含有する縮合系繰返し単位のみから構成されていてもよいが、生成した樹脂がアルカリ現像液に可溶である限りでは、他の繰返し単位をさらに有することもできる。
このような縮合系樹脂は、例えば1種以上のフェノール類と1種以上のアルデヒド類とを、場合により他の縮合系繰返し単位を形成しうる重縮合成分とともに、酸性触媒の存在下、水媒質中または水と親水性溶媒との混合媒質中で(共)重縮合することによって製造することができる。
前記フェノール類としては、例えばo−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、2,3−キシレノール、2,4−キシレノール、2,5−キシレノール、3,4−キシレノール、3,5−キシレノール、 2,3,5−トリメチルフェノール、3,4,5−トリメチルフェノール等を挙げることができ、また前記アルデヒド類としては、例えばホルムアルデヒド、トリオキサン、パラホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピルアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、グリオキサール、グルタルアルデヒド、テレフタルアルデヒド、イソフタルアルデヒド等を挙げることができる。
Further, when the alkali-soluble resin is the condensation resin, the resin may be composed only of a condensation-type repeating unit containing an acidic functional group, as long as the produced resin is soluble in an alkali developer. Then, it can also have another repeating unit.
Such a condensation resin is, for example, an aqueous medium in the presence of an acidic catalyst, together with a polycondensation component capable of forming one or more phenols and one or more aldehydes, optionally with other condensation system repeating units. It can be produced by (co) polycondensation in or in a mixed medium of water and a hydrophilic solvent.
Examples of the phenols include o-cresol, m-cresol, p-cresol, 2,3-xylenol, 2,4-xylenol, 2,5-xylenol, 3,4-xylenol, 3,5-xylenol, 2 , 3,5-trimethylphenol, 3,4,5-trimethylphenol and the like, and examples of the aldehydes include formaldehyde, trioxane, paraformaldehyde, benzaldehyde, acetaldehyde, propylaldehyde, phenylacetaldehyde, glyoxal, Examples include glutaraldehyde, terephthalaldehyde, and isophthalaldehyde.

アルカリ可溶性樹脂中における酸性官能基を有する繰返し単位の含有率は、場合により含有される他の繰返し単位の種類により一概に規定できないが、通常、15〜100モル%、好ましくは20〜100モル%である。
アルカリ可溶性樹脂のMwは、レジスト組成物(ロ)あるいはレジスト組成物(ハ)の所望の特性に応じて変わるが、好ましくは1,000〜150,000、さらに好ましくは3,000〜100,000である。
アルカリ可溶性樹脂は、炭素−炭素不飽和結合を含有する繰返し単位を有する場合、水素添加物として用いることもできる。この場合の水素添加率は、繰返し単位中に含まれる炭素−炭素不飽和結合の、通常、70%以下、好ましくは50%以下、さらに好ましくは40%以下である。水素添加率が70%を超えると、アルカリ可溶性樹脂のアルカリ現像液に対する溶解性が低下する傾向がある。
レジスト組成物(ロ)およびレジスト組成物(ハ)において、アルカリ可溶性樹脂は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
The content of the repeating unit having an acidic functional group in the alkali-soluble resin cannot be defined unconditionally depending on the types of other repeating units contained in some cases, but is usually 15 to 100 mol%, preferably 20 to 100 mol%. It is.
The Mw of the alkali-soluble resin varies depending on the desired properties of the resist composition (b) or the resist composition (c), but is preferably 1,000 to 150,000, more preferably 3,000 to 100,000. It is.
When the alkali-soluble resin has a repeating unit containing a carbon-carbon unsaturated bond, it can also be used as a hydrogenated product. The hydrogenation rate in this case is usually 70% or less, preferably 50% or less, more preferably 40% or less, of the carbon-carbon unsaturated bonds contained in the repeating unit. When the hydrogenation rate exceeds 70%, the solubility of the alkali-soluble resin in the alkali developer tends to be lowered.
In the resist composition (b) and the resist composition (c), alkali-soluble resins can be used alone or in admixture of two or more.

酸発生剤
レジスト組成物(イ)、レジスト組成物(ロ)およびレジスト組成物(ハ)において使用される酸発生剤としては、例えばオニウム塩化合物、ハロゲン含有化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、キノンジアジド化合物等を挙げることができる。
これらの酸発生剤の具体例としては、下記に示すものを挙げることができる。
Acid generator resist composition (a), the acid generator used in the resist composition (ii) and the resist composition (iii), for example, onium salt compounds, halogen-containing compounds, sulfone compounds, sulfonate compounds, A quinonediazide compound etc. can be mentioned.
Specific examples of these acid generators include those shown below.

オニウム塩化合物
オニウム塩化合物としては、例えばヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ピリジニウム塩等を挙げることができる。
好ましいオニウム塩化合物は、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムピレンスルホネート、ジフェニルヨードニウムドデシルベンゼンスルホネート、トリフェニルスルホニウムトリフレート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムナフタレンスルホネート、(ヒドロキシフェニル)ベンジルメチルスルホニウムトルエンスルホネート等である。
ハロゲン含有化合物
ハロゲン含有化合物としては、例えばハロアルキル基含有炭化水素化合物、ハロアルキル基含有複素環式化合物等を挙げることができる。
好ましいハロゲン含有化合物は、フェニル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、メトキシフェニル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、ナフチル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン等の(トリクロロメチル)−s−トリアジン誘導体や、1,1−ビス(4−クロロフェニル)−2,2,2−トリクロロエタン等である。
Onium Salt Compound Examples of the onium salt compound include iodonium salts, sulfonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, pyridinium salts, and the like.
Preferred onium salt compounds are diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium pyrenesulfonate, diphenyliodonium dodecylbenzenesulfonate, triphenylsulfonium triflate, triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium naphthalenesulfonate, (hydroxyphenyl) benzylmethylsulfonium And toluene sulfonate.
Halogen-containing compounds Examples of halogen-containing compounds include haloalkyl group-containing hydrocarbon compounds, haloalkyl group-containing heterocyclic compounds, and the like.
Preferred halogen-containing compounds are (trichloromethyl) -s such as phenyl-bis (trichloromethyl) -s-triazine, methoxyphenyl-bis (trichloromethyl) -s-triazine, naphthyl-bis (trichloromethyl) -s-triazine. -Triazine derivatives, 1,1-bis (4-chlorophenyl) -2,2,2-trichloroethane and the like.

スルホン化合物
スルホン化合物としては、例えばβ−ケトスルホン、β−スルホニルスルホン、これらのα−ジアゾ化合物等を挙げることができる。
好ましいスルホン化合物は、フェナシルフェニルスルホン、メシチルフェナシルスルホン、ビス(フェニルスルホニル)メタン、ビス(フェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、4−トリスフェナシルスルホン等である。
スルホン酸エステル化合物
スルホン酸エステル化合物としては、例えばアルキルスルホン酸エステル、ハロアルキルスルホン酸エステル、アリールスルホン酸エステル、イミノスルホネート、イミドスルホネート等を挙げることができる。
好ましいスルホン酸エステル化合物は、ベンゾイントシレート、ピロガロールのトリストリフレート、ニトロベンジル−9,10−ジエトキシアントラセン−2−スルホネート、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)マレイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)−ビシクロ[ 2.2.1 ]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ナフチルイミド、N−(カンファニルスルホニルオキシ)ナフチルイミド等である。
Sulfone Compound Examples of the sulfone compound include β-ketosulfone, β-sulfonylsulfone, and α-diazo compounds thereof.
Preferred sulfone compounds are phenacylphenylsulfone, mesitylphenacylsulfone, bis (phenylsulfonyl) methane, bis (phenylsulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, 4-trisphenacylsulfone and the like.
Sulfonic acid ester compounds Examples of the sulfonic acid ester compounds include alkyl sulfonic acid esters, haloalkyl sulfonic acid esters, aryl sulfonic acid esters, imino sulfonates, and imide sulfonates.
Preferred sulfonic acid ester compounds include benzoin tosylate, pyrogallol tristriflate, nitrobenzyl-9,10-diethoxyanthracene-2-sulfonate, N- (trifluoromethylsulfonyloxy) maleimide, N- (trifluoromethylsulfonyl) Oxy) phthalimide, N- (trifluoromethylsulfonyloxy) -bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (trifluoromethylsulfonyloxy) naphthylimide, N- (Camphanylsulfonyloxy) naphthylimide and the like.

キノンジアジド化合物
キノンジアジド化合物としては、例えばポリヒドロキシ化合物の1,2−キノンジアジドスルホン酸エステル化合物、ジアゾベンゾキノンン化合物、ジアゾナフトキノン化合物等を挙げることができる。
キノンジアジド化合物の例としては、1,2−ベンゾキノンジアジド−4−スルホニル基、1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホニル基、1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニル基、1,2−ナフトキノンジアジド−6−スルホニル基等の1,2−キノンジアジドスルホニル基を有する化合物等を挙げることができ、特に1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホニル基および/または1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニル基を有する化合物等が好ましい。
Quinonediazide compound Examples of the quinonediazide compound include 1,2-quinonediazidesulfonic acid ester compounds of polyhydroxy compounds, diazobenzoquinone compounds, diazonaphthoquinone compounds, and the like.
Examples of quinonediazide compounds include 1,2-benzoquinonediazide-4-sulfonyl group, 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonyl group, 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonyl group, 1,2-naphthoquinonediazide- Examples thereof include compounds having a 1,2-quinonediazidosulfonyl group such as a 6-sulfonyl group, and in particular, a 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonyl group and / or a 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonyl group. The compound which has is preferable.

このようなキノンジアジド化合物の具体例としては、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン等の(ポリ)ヒドロキシフェニルアリールケトンの1,2−キノンジアジドスルホン酸エステル類;ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2,4−ジヒドロキシフェニル)メタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等のビス[(ポリ)ヒドロキシフェニル]アルカンの1,2−キノンジアジドスルホン酸エステル類;4,4’,4”−トリヒドロキシトリフェニルメタン、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−[4−{1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル}フェニル〕エタン等の(ポリ)ヒドロキシトリフェニルアルカンの1,2−キノンジアジドスルホン酸エステル類;2,4,4−トリメチル−2’,4’,7−トリヒドロキシ−2−フェニルフラバン、2,4,4−トリメチル−2’,4’,5’,6,7−ペンタヒドロキシ−2−フェニルフラバン等の(ポリ)ヒドロキシフェニルフラバンの1,2−キノンジアジドスルホン酸エステル類等を挙げることができる。
これらのキノンジアジド化合物のうち、好ましい化合物は、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−[4−{1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル}フェニル〕エタンの1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル等である。
レジスト組成物(イ)、レジスト組成物(ロ)およびレジスト組成物(ハ)において、酸発生剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
Specific examples of such quinonediazide compounds include 1,2, quinonediazidesulfonic acid of (poly) hydroxyphenyl aryl ketone such as 2,3,4-trihydroxybenzophenone and 2,3,4,4′-tetrahydroxybenzophenone. Esters: 1,2 of bis [(poly) hydroxyphenyl] alkanes such as bis (4-hydroxyphenyl) methane, bis (2,4-dihydroxyphenyl) methane and 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane -Quinonediazide sulfonic acid esters; 4,4 ', 4 "-trihydroxytriphenylmethane, 1,1,1-tris (4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -1- [4- {1- (4-hydroxyphenyl) -1-methylethyl} phenyl] ethane 1,2-quinonediazide sulfonic acid esters of (poly) hydroxytriphenylalkanes; 2,4,4-trimethyl-2 ′, 4 ′, 7-trihydroxy-2-phenylflavane, 2,4,4-trimethyl Examples include 1,2-quinonediazide sulfonic acid esters of (poly) hydroxyphenyl flavan such as -2 ', 4', 5 ', 6,7-pentahydroxy-2-phenylflavan.
Among these quinonediazide compounds, preferred compounds are 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -1- [4- {1- (4-hydroxyphenyl) -1-methylethyl} phenyl] ethane 1,2- -Naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester and the like.
In the resist composition (a), the resist composition (b), and the resist composition (c), the acid generators can be used alone or in admixture of two or more.

溶解制御剤
次に、レジスト組成物(ロ)において使用される溶解制御剤は、前述したアルカリ可溶性樹脂のアルカリ溶解性を制御する性質を有し、酸の存在下で分解、例えば加水分解されることにより、アルカリ可溶性樹脂のアルカリ溶解性を制御する効果を低下もしくは消失させる作用を有するか、またはアルカリ可溶性樹脂のアルカリ溶解性を促進させる作用を有する化合物である。
Next, the dissolution control agent used in the resist composition (b) has the property of controlling the alkali solubility of the alkali-soluble resin described above, and is decomposed, for example, hydrolyzed in the presence of an acid. Thus, the compound has an action of reducing or eliminating the effect of controlling the alkali solubility of the alkali-soluble resin, or an action of promoting the alkali solubility of the alkali-soluble resin.

レジスト組成物(ロ)における溶解制御剤は、酸の存在下でフェノール性水酸基、カルボキシル基等の酸性官能基に分解しうる1種以上の酸分解性置換基を有する化合物からなり、該酸分解性置換基がメチルチオメチル基、エチルチオメチル基、t−ブトキシカルボニルメチル基、1−メチルチオエチル基、1−エチルチオエチル基、1−シクロプロピルエチル基、イソプロピル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、1,1−ジメチルプロピル基、1−メチルブチル基、1,1−ジメチルブチル基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基、t−ペンチルオキシカルボニル基、アセチル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基およびシクロヘキセニル基の群から選ばれる化合物である。
溶解制御剤は、低分子化合物でも高分子化合物でもよいが、好ましい溶解制御剤は、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等の多価フェノール性化合物、あるいはヒドロキシフェニル酢酸等のカルボン酸化合物に、前記酸分解性置換基を導入した化合物である。
好ましい低分子溶解制御剤の具体例としては、下記式(4)、(5)で表される化合物である。
The dissolution control agent in the resist composition (b) comprises a compound having one or more acid-decomposable substituents that can be decomposed into acidic functional groups such as phenolic hydroxyl groups and carboxyl groups in the presence of an acid. A functional substituent is methylthiomethyl group, ethylthiomethyl group, t-butoxycarbonylmethyl group, 1-methylthioethyl group, 1-ethylthioethyl group, 1-cyclopropylethyl group, isopropyl group, sec-butyl group, t- Butyl group, 1,1-dimethylpropyl group, 1-methylbutyl group, 1,1-dimethylbutyl group, methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, isopropoxycarbonyl group, t-butoxycarbonyl group, t-pentyloxycarbonyl group, Acetyl, cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl and cyclohexenyl Ru compound der selected from the group of.
The dissolution control agent may be a low molecular compound or a high molecular compound, but preferred dissolution control agents include polyhydric phenolic compounds such as bisphenol A, bisphenol F, and bisphenol S, or carboxylic acid compounds such as hydroxyphenylacetic acid, It is a compound into which an acid-decomposable substituent is introduced.
Specific examples of preferable low-molecular dissolution control agents are compounds represented by the following formulas (4) and (5).

Figure 0003852460
Figure 0003852460

Figure 0003852460
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また、高分子溶解制御剤としては、例えば前記酸分解性基含有樹脂を使用することができる。
レジスト組成物(ロ)において、溶解制御剤は、低分子化合物および高分子化合物(即ち、酸分解性基含有樹脂)それぞれについて、単独でまたは2種以上を混合して使用することができ、また低分子化合物と高分子化合物とを併用することもできる。
As the polymer dissolution control agent, for example, the acid-decomposable group-containing resin can be used.
In the resist composition (b), the dissolution control agent can be used alone or in admixture of two or more for each of the low molecular compound and the high molecular compound (that is, the acid-decomposable group-containing resin). A low molecular compound and a high molecular compound can be used in combination.

架橋剤
次に、レジスト組成物(ハ)において使用される架橋剤は、酸、例えば露光により生じた酸の存在下で、アルカリ可溶性樹脂を架橋させる化合物である。
このような架橋剤としては、例えば前述したアルカリ可溶性樹脂との架橋反応性を有する1種以上の置換基(以下、「架橋性置換基」という。)を有する化合物を挙げることができる。
前記架橋性置換基としては、例えば下記式で表される基を挙げることができる。
Crosslinking agent Next, the crosslinking agent used in the resist composition (c) is a compound that crosslinks the alkali-soluble resin in the presence of an acid, for example, an acid generated by exposure.
Examples of such cross-linking agents include compounds having one or more substituents (hereinafter referred to as “crosslinkable substituents”) having cross-linking reactivity with the alkali-soluble resin described above.
Examples of the crosslinkable substituent include a group represented by the following formula.

Figure 0003852460
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(ここで、mは1または2であり、Xは、m=1のとき、単結合、-O- 、-S- 、-COO- もしくは-NH-を示すか、またはm=2のとき、3価の窒素原子を示し、Yは-O- または-S- を示し、iは0〜3の整数、jは1〜3の整数で、i+j=1〜4である。) (Here, m is 1 or 2, and X represents a single bond, —O—, —S—, —COO— or —NH— when m = 1, or when m = 2, A trivalent nitrogen atom, Y represents —O— or —S—, i represents an integer of 0 to 3, j represents an integer of 1 to 3, and i + j = 1 to 4.

Figure 0003852460
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(ここで、k は1以上の整数であり、 R5 および R6 は相互に同一でも異なってもよく、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を示し、Zは-O- 、-COO- または-CO-を示し、 R7 は炭素数1〜5のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基または炭素数7〜14のアラルキル基を示す。) (Wherein k is an integer of 1 or more, R 5 and R 6 may be the same as or different from each other, and each represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, Z represents —O—, —COO; -Or -CO-, and R 7 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 14 carbon atoms.)

Figure 0003852460
Figure 0003852460

(ここで、R8、R9およびR10 は相互に同一でも異なってもよく、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を示す。) (Here, R 8 , R 9 and R 10 may be the same as or different from each other, and represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)

Figure 0003852460
Figure 0003852460

(ここで、kは1以上の整数であり、R11 およびR12 は相互に同一でも異なってもよく、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を示し、R13 およびR14 は相互に同一でも異なってもよく、炭素数1〜5のアルキロール基を示す。) (Wherein k is an integer of 1 or more, R 11 and R 12 may be the same or different from each other, each represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 13 and R 14 are (It may be the same or different and represents an alkylol group having 1 to 5 carbon atoms.)

Figure 0003852460
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(ここで、kは1以上の整数であり、R15 およびR16 は相互に同一でも異なってもよく、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を示し、R17 は酸素原子、硫黄原子または窒素原子のいずれかのヘテロ原子を有する、3〜8員環を形成する2価の有機基を示す。) (Here, k is an integer of 1 or more, R 15 and R 16 may be the same or different from each other, and each represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 17 represents an oxygen atom or a sulfur atom. Or a divalent organic group forming a 3- to 8-membered ring having any hetero atom of a nitrogen atom.)

このような架橋性置換基の具体例としては、グリシジルエーテル基、グリシジルエステル基、グリシジルアミノ基、メトキシメチル基、エトキシメチル基、ベンジルオキシメチル基、ジメチルアミノメチル基、ジエチルアミノメチル基、ジメチロールアミノメチル基、ジエチロールアミノメチル基、ビス(メトキシメチル)アミノ基、モルホリノメチル基、アセトキシメチル基、ベンゾイロキシメチル基、ホルミル基、アセチル基、ビニル基、イソプロペニル基等を挙げることができる。   Specific examples of such crosslinkable substituents include glycidyl ether group, glycidyl ester group, glycidyl amino group, methoxymethyl group, ethoxymethyl group, benzyloxymethyl group, dimethylaminomethyl group, diethylaminomethyl group, dimethylolamino. Examples thereof include a methyl group, a diethylolaminomethyl group, a bis (methoxymethyl) amino group, a morpholinomethyl group, an acetoxymethyl group, a benzoyloxymethyl group, a formyl group, an acetyl group, a vinyl group, and an isopropenyl group.

前記架橋性置換基を有する化合物としては、例えばビスフェノールA系エポキシ化合物、ビスフェノールF系エポキシ化合物、ビスフェノールS系エポキシ化合物、ノボラック樹脂系エポキシ化合物、レゾール樹脂系エポキシ化合物、ポリ(ヒドロキシスチレン)系エポキシ化合物、メチロール基含有メラミン化合物、メチロール基含有ベンゾグアナミン化合物、メチロール基含有尿素化合物、メチロール基含有グリコールウリル化合物、メチロール基含有フェノール化合物、アルコキシアルキル基含有メラミン化合物、アルコキシアルキル基含有ベンゾグアナミン化合物、アルコキシアルキル基含有尿素化合物、アルコキシアルキル基含有グリコールウリル化合物、アルコキシアルキル基含有フェノール化合物、カルボキシメチル基含有メラミン化合物、カルボキシメチル基含有ベンゾグアナミン化合物、カルボキシメチル基含有尿素化合物、カルボキシメチル基含有グリコールウリル化合物、カルボキシメチル基含有フェノール化合物等を挙げることができる。
これらの架橋性置換基を有する化合物のうち、メチロール基含有フェノール化合物、メトキシメチル基含有メラミン化合物、メトキシメチル基含有尿素化合物、メトキシメチル基含有グリコールウリル化合物、メトキシメチル基含有フェノール化合物、アセトキシメチル基含有フェノール化合物等が好ましい。
Examples of the compound having a crosslinkable substituent include a bisphenol A epoxy compound, a bisphenol F epoxy compound, a bisphenol S epoxy compound, a novolac resin epoxy compound, a resole resin epoxy compound, and a poly (hydroxystyrene) epoxy compound. , Methylol group-containing melamine compound, methylol group-containing benzoguanamine compound, methylol group-containing urea compound, methylol group-containing glycoluril compound, methylol group-containing phenol compound, alkoxyalkyl group-containing melamine compound, alkoxyalkyl group-containing benzoguanamine compound, alkoxyalkyl group-containing Urea compounds, alkoxyalkyl group-containing glycoluril compounds, alkoxyalkyl group-containing phenolic compounds, carboxymethyl group-containing compounds Min compounds, carboxymethyl group-containing benzoguanamine compounds, carboxymethyl group-containing urea compound, carboxymethyl group-containing glycoluril compound include a carboxymethyl group-containing phenol compounds and the like.
Among these compounds having a crosslinkable substituent, a methylol group-containing phenol compound, a methoxymethyl group-containing melamine compound, a methoxymethyl group-containing urea compound, a methoxymethyl group-containing glycoluril compound, a methoxymethyl group-containing phenol compound, an acetoxymethyl group A contained phenol compound and the like are preferable.

前記架橋性置換基を有する化合物のうち、メトキシメチル基含有メラミン化合物の市販品には、CYMEL300、CYMEL301、CYMEL303、CYMEL305(商品名、三井サイアナミッド製)等が、メトキシメチル基含有グリコールウリル化合物の市販品には、CYMEL1174(商品名、三井サイアナミッド製)等が、またメトキシメチル基含有尿素化合物の市販品には、MX−290(三和ケミカル製)等があり、具体的には、下記式(6)、(7)、(8)で表される化合物を挙げることができる。   Among the compounds having a crosslinkable substituent, commercially available methoxymethyl group-containing melamine compounds include CYMEL300, CYMEL301, CYMEL303, CYMEL305 (trade name, manufactured by Mitsui Cyanamid), etc., which are commercially available methoxymethyl group-containing glycoluril compounds. Examples of the product include CYMEL1174 (trade name, manufactured by Mitsui Cyanamid), and commercially available products of methoxymethyl group-containing urea compounds include MX-290 (manufactured by Sanwa Chemical). The compound represented by 6), (7), (8) can be mentioned.

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さらに、架橋剤として、前述したアルカリ可溶性樹脂中の酸性官能基に前記架橋性置換基を導入し、架橋剤としての性質を付与した樹脂も好適に使用することができる。その場合の架橋性官能基の導入率は、アルカリ可溶性樹脂中の全酸性官能基に対して、通常、5〜60モル%、好ましくは10〜50モル%、さらに好ましくは15〜40モル%に調節される。架橋性官能基の導入率が5モル%未満では、架橋反応を十分生起させることが困難となり、残膜率の低下、レジストパターンの蛇行や膨潤等を来たしやすくなり、また60モル%を超えると、アルカリ可溶性樹脂のアルカリ溶解性の低下を招き、現像性が低下する傾向がある。 レジスト組成物(ハ)において、架橋剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。   Furthermore, as the cross-linking agent, a resin obtained by introducing the cross-linkable substituent into the acidic functional group in the alkali-soluble resin described above and imparting properties as a cross-linking agent can also be suitably used. In this case, the introduction rate of the crosslinkable functional group is usually 5 to 60 mol%, preferably 10 to 50 mol%, more preferably 15 to 40 mol%, based on all acidic functional groups in the alkali-soluble resin. Adjusted. If the introduction ratio of the crosslinkable functional group is less than 5 mol%, it is difficult to cause a sufficient crosslinking reaction, the residual film ratio is decreased, the resist pattern is likely to meander or swell, and if it exceeds 60 mol%. In addition, the alkali solubility of the alkali-soluble resin is lowered, and the developability tends to be lowered. In the resist composition (c), the crosslinking agents can be used alone or in admixture of two or more.

添加剤
レジスト組成物(イ)、レジスト組成物(ロ)およびレジスト組成物(ハ)には、必要に応じて、酸拡散制御剤、界面活性剤、増感剤等の各種添加剤を配合することができる。 前記酸拡散制御剤は、露光によって酸発生剤から生成された酸のレジスト被膜中での拡散現象を制御し、未露光領域での好ましくない化学反応を抑制する目的で、樹脂組成物に配合される成分である。かかる酸拡散制御剤を使用することにより、形成されるパターンの形状、特にパターン上層部における庇発生、マスク寸法に対する寸法忠実度等をさらに改良することができる。
Various additives such as an acid diffusion controller, a surfactant, and a sensitizer are blended in the additive resist composition (a), resist composition (b), and resist composition (c) as necessary. be able to. The acid diffusion control agent is blended in the resin composition for the purpose of controlling the diffusion phenomenon in the resist film of the acid generated from the acid generator by exposure and suppressing undesirable chemical reactions in the unexposed areas. It is a component. By using such an acid diffusion control agent, it is possible to further improve the shape of the pattern to be formed, particularly wrinkle generation in the upper layer portion of the pattern, dimensional fidelity with respect to the mask dimension, and the like.

酸拡散制御剤としては、例えば露光後あるいは加熱後においても塩基性を保持しうる窒素化合物を好適に使用することができる。
このような窒素化合物の具体例としては、アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、アニリン、N−メチルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、2−メチルアニリン、3−メチルアニリン、4−メチルアニリン、4−ニトロアニリン、1−ナフチルアミン、2−ナフチルアミン、ジフェニルアミン、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ピロリドン、ピペリジン、イミダゾール、4−メチルイミダゾール、4−メチル−2−フェニルイミダゾール、ベンズイミダゾール、チアベンダゾール、ピリジン、2−メチルピリジン、4−エチルピリジン、2−フェニルピリジン、4−フェニルピリジン、1−メチル−4−フェニルピリジン、2−(1−エチルプロピル)ピリジン、2−ベンジルピリジン、ニコチン酸アミド、ジベンゾイルチアミン、四酪酸リボフラミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノジフェニルアミン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−(4−アミノフェニル)プロパン、2−(4−アミノフェニル)−2−(3−ヒドロキシフェニル)プロパン、2−(4−アミノフェニル)−2−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,4−ビス[1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル]ベンゼン、1,3−ビス[1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル]ベンゼン等を挙げることができる。
これらの酸拡散制御剤のうち、特にトリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、ベンズイミダゾール、4−フェニルピリジン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、ニコチン酸アミド等が好ましい。
前記酸拡散制御剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
酸拡散制御剤の配合量は、その種類、酸発生剤との組合せ等に応じて変わるが、樹脂組成物中の全樹脂成分100重量部当り、通常、10重量部以下、好ましくは5重量部以下である。酸拡散制御剤の配合量が10重量部を超えると、感度や露光部の現像性が低下する傾向がある。
As the acid diffusion controller, for example, a nitrogen compound that can maintain basicity after exposure or after heating can be preferably used.
Specific examples of such nitrogen compounds include ammonia, trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, tributylamine, tripentylamine, trihexylamine, triheptylamine, trioctylamine, aniline, N-methylaniline, N, N -Dimethylaniline, 2-methylaniline, 3-methylaniline, 4-methylaniline, 4-nitroaniline, 1-naphthylamine, 2-naphthylamine, diphenylamine, ethylenediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, pyrrolidone, piperidine, imidazole, 4-methylimidazole, 4-methyl-2-phenylimidazole, benzimidazole, thiabendazole, pyridine, 2-methylpyridine, 4-ethylpyridine, 2-phenylpyridine Gin, 4-phenylpyridine, 1-methyl-4-phenylpyridine, 2- (1-ethylpropyl) pyridine, 2-benzylpyridine, nicotinamide, dibenzoylthiamine, ribofuramine tetrabutyrate, 4,4′-diaminodiphenylmethane 4,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminobenzophenone, 4,4′-diaminodiphenylamine, 2,2-bis (4-aminophenyl) propane, 2- (3-aminophenyl) -2- ( 4-aminophenyl) propane, 2- (4-aminophenyl) -2- (3-hydroxyphenyl) propane, 2- (4-aminophenyl) -2- (4-hydroxyphenyl) propane, 1,4-bis [1- (4-aminophenyl) -1-methylethyl] benzene, 1,3-bis [1- (4-aminophenyl) Yl) -1-methylethyl] benzene, and the like.
Among these acid diffusion control agents, tributylamine, tripentylamine, trihexylamine, triheptylamine, trioctylamine, benzimidazole, 4-phenylpyridine, 4,4′-diaminodiphenyl ether, nicotinamide and the like preferable.
The acid diffusion controller can be used alone or in admixture of two or more.
The compounding amount of the acid diffusion controller varies depending on the type, combination with the acid generator, etc., but is usually 10 parts by weight or less, preferably 5 parts by weight, per 100 parts by weight of the total resin components in the resin composition. It is as follows. When the compounding amount of the acid diffusion controller exceeds 10 parts by weight, the sensitivity and the developability of the exposed part tend to decrease.

前記界面活性剤は、各レジスト組成物の塗布性やストリエーション、レジストとしての現像性等を改良する作用を示す。
このような界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレートのほか、以下商品名で、KP341(信越化学工業製)、ポリフローNo.75,No.95(共栄社油脂化学工業製)、エフトップEF301,EF303,EF352(トーケムプロダクツ製)、メガファックスF171,F172,F173(大日本インキ化学工業製)、フロラードFC430,FC431(住友スリーエム製)、アサヒガードAG710,サーフロンSー382,SCー101,SCー102,SCー103,SCー104,SCー105,SCー106(旭硝子製)等を挙げることができる。
これらの界面活性剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
界面活性剤の配合量は、各レジスト組成物の全樹脂成分100重量部当たり、通常、2重量部以下である。
The surfactant exhibits an effect of improving the coating property and striation of each resist composition, developability as a resist, and the like.
Examples of such surfactants include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol distearate. In addition to the rate, the following trade names are KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow No. 75, no. 95 (manufactured by Kyoeisha Yushi Chemical Co., Ltd.), F-top EF301, EF303, EF352 (manufactured by Tochem Products), Megafax F171, F172, F173 (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals), Florard FC430, FC431 (manufactured by Sumitomo 3M), Asahi Examples include Guard AG710, Surflon S-382, SC-101, SC-102, SC-103, SC-104, SC-105, SC-106 (manufactured by Asahi Glass).
These surfactants can be used alone or in admixture of two or more.
The compounding amount of the surfactant is usually 2 parts by weight or less per 100 parts by weight of the total resin components of each resist composition.

また前記増感剤は、放射線のエネルギーを吸収して、そのエネルギーを酸発生剤に伝達し、それにより酸の生成量を増加する作用を示すもので、各レジスト組成物から形成されるレジストの見掛けの感度を向上させる効果を有する。
好ましい増感剤としては、ケトン類、ベンゼン類、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ナフタレン類、ビアセチル、エオシン、ローズベンガル、ピレン類、フェノチアジン類等を挙げることができる。
これらの増感剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。 増感剤の配合量は、各レジスト組成物の全樹脂成分100重量部当たり、通常、50重量部以下、好ましくは30重量部以下である。
また、染料あるいは顔料を配合することにより、露光部の潜像を可視化させて、露光時のハレーションの影響をさらに緩和でき、また接着助剤を配合することにより、基板との接着性を改善することができる。
さらに、他の添加剤として、アゾ化合物、アミン化合物等のハレーション防止剤や、形状改良剤、保存安定化剤、消泡剤等を挙げることができる。
The sensitizer absorbs radiation energy and transmits the energy to the acid generator, thereby increasing the amount of acid generated. The resist is formed from each resist composition. It has the effect of improving the apparent sensitivity.
Preferred sensitizers include ketones, benzenes, acetophenones, benzophenones, naphthalenes, biacetyl, eosin, rose bengal, pyrenes, phenothiazines and the like.
These sensitizers can be used alone or in admixture of two or more. The compounding amount of the sensitizer is usually 50 parts by weight or less, preferably 30 parts by weight or less, per 100 parts by weight of the total resin components of each resist composition.
In addition, by blending dyes or pigments, the latent image in the exposed area can be visualized, and the influence of halation during exposure can be further alleviated. By blending an adhesion assistant, adhesion to the substrate can be improved. be able to.
Furthermore, other additives include antihalation agents such as azo compounds and amine compounds, shape improvers, storage stabilizers, antifoaming agents, and the like.

化学増幅型感放射線性樹脂組成物の配合組成
レジスト組成物(イ)、レジスト組成物(ロ)およびレジスト組成物(ハ)における各成分の配合組成を、下記に例示する。即ち、
レジスト組成物(イ)においては、酸分解性基含有樹脂100重量部当たり、酸発生剤が、好ましくは0.05〜20重量部、さらに好ましくは0.1〜15重量部、特に好ましくは0.2〜10重量部であり、またアントラセン−9−メタノールが、好ましくは0.05〜20重量部、さらに好ましくは0.1〜10重量部、特に好ましくは0.2〜5重量部である。
レジスト組成物(イ)において、酸発生剤の配合量が0.05重量部未満では、露光により発生した酸の触媒作用による化学変化を有効に生起させることが困難となるおそれがあり、一方20重量部を超えると、レジスト組成物(イ)を塗布する際に塗布むらが生じたり、現像時にスカム等が発生するおそれがある。またアントラセン−9−メタノールの配合量が0.05重量部未満では、基板表面から反射される放射線を十分吸収することができず、本発明の主要な作用効果であるハレーション防止効果を十分発現することが困難となるおそれがあり、一方20重量部を超えると、レジスト組成物(イ)の放射線吸収能が大きくなりすぎて、基板付近まで到達する放射線量が減少し、その結果、解像度等が低下する傾向がある。なお、レジスト組成物(イ)には、前記低分子溶解制御剤を、酸分解性基含有樹脂100重量部当たり、好ましくは50重量部以下の量で、配合することもできる。
Compounding Composition of Chemically Amplified Radiation Sensitive Resin Composition The compounding composition of each component in the resist composition (a), resist composition (b) and resist composition (c) is exemplified below. That is,
In the resist composition (a), the acid generator is preferably 0.05 to 20 parts by weight, more preferably 0.1 to 15 parts by weight, particularly preferably 0, per 100 parts by weight of the acid-decomposable group-containing resin. 2 to 10 parts by weight, and anthracene-9-methanol is preferably 0.05 to 20 parts by weight, more preferably 0.1 to 10 parts by weight, and particularly preferably 0.2 to 5 parts by weight. .
In the resist composition (a), if the amount of the acid generator is less than 0.05 parts by weight, it may be difficult to effectively cause a chemical change due to the catalytic action of the acid generated by exposure. If it exceeds the parts by weight, there may be uneven coating when the resist composition (a) is applied, or scum or the like may occur during development. Further, when the blending amount of anthracene-9-methanol is less than 0.05 parts by weight, the radiation reflected from the substrate surface cannot be sufficiently absorbed, and the antihalation effect which is the main function and effect of the present invention is sufficiently expressed. On the other hand, if the amount exceeds 20 parts by weight, the radiation absorption capacity of the resist composition (b) becomes too large, and the amount of radiation reaching the vicinity of the substrate is reduced. There is a tendency to decrease. The resist composition (a) can be blended with the low-molecular dissolution control agent in an amount of preferably 50 parts by weight or less per 100 parts by weight of the acid-decomposable group-containing resin.

レジスト組成物(ロ)においては、アルカリ可溶性樹脂100重量部当たり、酸発生剤が、好ましくは0.05〜20重量部、さらに好ましくは0.1〜15重量部、特に好ましくは0.5〜10重量部であり、また溶解制御剤が、好ましくは5〜150重量部、さらに好ましくは5〜100重量部、特に好ましくは5〜50重量部であり、さらにアントラセン−9−メタノールが、好ましくは0.05〜20重量部、さらに好ましくは0.1〜10重量部、特に好ましくは0.2〜5重量部である。
レジスト組成物(ロ)において、酸発生剤の配合量が0.05重量部未満では、露光により発生した酸の触媒作用による化学変化を有効に生起させることが困難となるおそれがあり、一方20重量部を超えると、レジスト組成物(ロ)を塗布する際に塗布むらが生じたり、現像時にスカム等が発生するおそれがある。また溶解制御剤の配合量が5重量部未満では、溶解制御剤に基づく所要の効果が十分発現されないおそれがあり、一方150重量部を超えると、レジスト組成物(ロ)の成膜性、膜強度等が低下する傾向がある。さらにアントラセン−9−メタノールの配合量が0.05重量部未満では、基板表面から反射される放射線を十分吸収することができず、本発明の主要な作用効果であるハレーション防止効果を十分発現することが困難となるおそれがあり、一方20重量部を超えると、レジスト組成物(ロ)の放射線吸収能が大きくなりすぎて、基板付近まで到達する放射線量が減少し、その結果、解像度等が低下する傾向がある。
In the resist composition (b), the acid generator is preferably from 0.05 to 20 parts by weight, more preferably from 0.1 to 15 parts by weight, particularly preferably from 0.5 to 100 parts by weight per 100 parts by weight of the alkali-soluble resin. 10 parts by weight, and the dissolution control agent is preferably 5 to 150 parts by weight, more preferably 5 to 100 parts by weight, particularly preferably 5 to 50 parts by weight, and more preferably anthracene-9-methanol. 0.05 to 20 parts by weight, more preferably 0.1 to 10 parts by weight, and particularly preferably 0.2 to 5 parts by weight.
In the resist composition (b), if the blending amount of the acid generator is less than 0.05 parts by weight, it may be difficult to effectively cause a chemical change due to the catalytic action of the acid generated by exposure. If it exceeds the parts by weight, there may be uneven coating when the resist composition (b) is applied, or scum or the like may occur during development. On the other hand, when the blending amount of the dissolution control agent is less than 5 parts by weight, the required effect based on the dissolution control agent may not be sufficiently exhibited. On the other hand, when the blending amount exceeds 150 parts by weight, the film-forming property and film of the resist composition (b) There exists a tendency for intensity | strength etc. to fall. Furthermore, when the blending amount of anthracene-9-methanol is less than 0.05 parts by weight, the radiation reflected from the substrate surface cannot be sufficiently absorbed, and the antihalation effect which is the main function and effect of the present invention is sufficiently exhibited. On the other hand, if the amount exceeds 20 parts by weight, the radiation absorption capacity of the resist composition (b) becomes too large, and the amount of radiation reaching the vicinity of the substrate is reduced. There is a tendency to decrease.

レジスト組成物(ハ)においては、アルカリ可溶性樹脂100重量部当たり、酸発生剤が、好ましくは0.05〜20重量部、さらに好ましくは0.1〜15重量部、特に好ましくは0.5〜10重量部であり、架橋剤が、好ましくは3〜85重量部、さらに好ましくは5〜75重量部、特に好ましくは10〜65重量部であり、さらにアントラセン−9−メタノールが、好ましくは0.05〜20重量部、さらに好ましくは0.1〜10重量部、特に好ましくは0.2〜5重量部である。
レジスト組成物(ハ)において、酸発生剤の配合量が0.05重量部未満では、露光により発生した酸の触媒作用による化学変化を有効に生起させることが困難となるおそれがあり、一方20重量部を超えると、レジスト組成物(ハ)を塗布する際に塗布むらが生じたり、現像時にスカム等が発生するおそれがある。また、架橋剤の配合量が3重量部未満では、一般に架橋反応が不十分となりやすく、残膜率の低下、レジストパターンの蛇行や膨潤等を来すおそれがあり、一方85重量部を超えると、スカムが増加して、現像性が低下する傾向がある。さらにアントラセン−9−メタノールの配合量が0.05重量部未満では、基板表面から反射される放射線を十分吸収することができず、本発明の主要な作用効果であるハレーション防止効果を十分発現することが困難となるおそれがあり、一方20重量部を超えると、レジスト組成物(ハ)の放射線吸収能が大きくなりすぎて、基板付近まで到達する放射線量が減少し、その結果、解像度等が低下する傾向がある。
In the resist composition (c), the acid generator is preferably 0.05 to 20 parts by weight, more preferably 0.1 to 15 parts by weight, particularly preferably 0.5 to 100 parts by weight per 100 parts by weight of the alkali-soluble resin. 10 parts by weight, the cross-linking agent is preferably 3 to 85 parts by weight, more preferably 5 to 75 parts by weight, particularly preferably 10 to 65 parts by weight, and further anthracene-9-methanol is preferably 0.00. It is 05-20 weight part, More preferably, it is 0.1-10 weight part, Most preferably, it is 0.2-5 weight part.
In the resist composition (c), if the blending amount of the acid generator is less than 0.05 parts by weight, it may be difficult to effectively cause a chemical change due to the catalytic action of the acid generated by exposure. If it exceeds the parts by weight, uneven coating may occur when the resist composition (c) is applied, or scum may occur during development. Further, if the blending amount of the crosslinking agent is less than 3 parts by weight, the crosslinking reaction generally tends to be insufficient, and there is a risk that the remaining film ratio will decrease, the resist pattern meanders or swells, and on the other hand, if it exceeds 85 parts by weight. , Scum increases and developability tends to decrease. Furthermore, when the blending amount of anthracene-9-methanol is less than 0.05 parts by weight, the radiation reflected from the substrate surface cannot be sufficiently absorbed, and the antihalation effect which is the main function and effect of the present invention is sufficiently exhibited. On the other hand, if the amount exceeds 20 parts by weight, the radiation absorption capacity of the resist composition (c) becomes too large, and the amount of radiation reaching the vicinity of the substrate is reduced. There is a tendency to decrease.

ここで、レジスト組成物(イ)、レジスト組成物(ロ)およびレジスト組成物(ハ)における主要成分の好ましい配合組成を、より具体的に下記に例示する。
好ましいレジスト組成物(イ)は、酸分解性基含有樹脂100重量部、酸発生剤0.05〜20重量部、およびアントラセン−9−メタノール0.05〜20重量部からなり、さらに好ましいレジスト組成物(イ)は、酸分解性基含有樹脂100重量部、酸発生剤0.1〜15重量部、およびアントラセン−9−メタノール0.1〜10重量部からなり、特に好ましいレジスト組成物(イ)は、酸分解性基含有樹脂100重量部、酸発生剤0.5〜10重量部、およびアントラセン−9−メタノール0.2〜5重量部からなる。
Here, the preferable compounding composition of the main components in the resist composition (A), the resist composition (B), and the resist composition (C) will be illustrated more specifically below.
A preferred resist composition (A) comprises 100 parts by weight of an acid-decomposable group-containing resin, 0.05 to 20 parts by weight of an acid generator, and 0.05 to 20 parts by weight of anthracene-9-methanol , and a more preferred resist composition. The product (a) comprises 100 parts by weight of an acid-decomposable group-containing resin, 0.1 to 15 parts by weight of an acid generator, and 0.1 to 10 parts by weight of anthracene-9-methanol. ) Comprises 100 parts by weight of an acid-decomposable group-containing resin, 0.5 to 10 parts by weight of an acid generator, and 0.2 to 5 parts by weight of anthracene-9-methanol .

好ましいレジスト組成物(ロ)は、アルカリ可溶性樹脂100重量部、酸発生剤0.05〜20重量部、溶解制御剤5〜150重量部、およびアントラセン−9−メタノール0.05〜20重量部からなり、
さらに好ましいレジスト組成物(ロ)は、アルカリ可溶性樹脂100重量部、酸発生剤0.1〜15重量部、溶解制御剤5〜100重量部、およびアントラセン−9−メタノール0.1〜10重量部からなり、
特に好ましいレジスト組成物(ロ)は、アルカリ可溶性樹脂100重量部、酸発生剤0.5〜10重量部、溶解制御剤5〜50重量部、およびアントラセン−9−メタノール0.2〜5重量部からなる。
A preferred resist composition (b) comprises 100 parts by weight of an alkali-soluble resin, 0.05 to 20 parts by weight of an acid generator, 5 to 150 parts by weight of a dissolution controller, and 0.05 to 20 parts by weight of anthracene-9-methanol. Become
Further preferable resist composition (b) is 100 parts by weight of an alkali-soluble resin, 0.1 to 15 parts by weight of an acid generator, 5 to 100 parts by weight of a dissolution control agent, and 0.1 to 10 parts by weight of anthracene-9-methanol. Consists of
Particularly preferred resist composition (b) is 100 parts by weight of an alkali-soluble resin, 0.5 to 10 parts by weight of an acid generator, 5 to 50 parts by weight of a dissolution control agent, and 0.2 to 5 parts by weight of anthracene-9-methanol. Consists of.

好ましいレジスト組成物(ハ)は、アルカリ可溶性樹脂100重量部、酸発生剤0.05〜20重量部、架橋剤3〜85重量部、およびアントラセン−9−メタノール0.05〜20重量部からなり、
さらに好ましいレジスト組成物(ハ)は、アルカリ可溶性樹脂100重量部、酸発生剤0.1〜15重量部、架橋剤5〜75重量部、およびアントラセン−9−メタノール0.1〜10重量部からなり、
特に好ましいレジスト組成物(ハ)は、アルカリ可溶性樹脂100重量部、酸発生剤0.5〜10重量部、架橋剤10〜65重量部、およびアントラセン−9−メタノール0.2〜5重量部からなる。
A preferred resist composition (c) comprises 100 parts by weight of an alkali-soluble resin, 0.05 to 20 parts by weight of an acid generator, 3 to 85 parts by weight of a crosslinking agent, and 0.05 to 20 parts by weight of anthracene-9-methanol. ,
A more preferred resist composition (c) comprises 100 parts by weight of an alkali-soluble resin, 0.1 to 15 parts by weight of an acid generator, 5 to 75 parts by weight of a crosslinking agent, and 0.1 to 10 parts by weight of anthracene-9-methanol. Become
A particularly preferred resist composition (c) comprises 100 parts by weight of an alkali-soluble resin, 0.5 to 10 parts by weight of an acid generator, 10 to 65 parts by weight of a crosslinking agent, and 0.2 to 5 parts by weight of anthracene-9-methanol. Become.

溶液の調製
本発明の化学増幅型感放射線性樹脂組成物は、その使用に際して、固形分濃度が例えば5〜50重量%、好ましくは15〜40重量%となるように溶剤に溶解したのち、例えば孔径0.2μm程度のフィルターでろ過することによって、レジスト溶液として調製される。
前記レジスト溶液の調製に使用される溶剤としては、例えば
エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル等のエチレングリコールモノアルキルエーテル類;
エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;
ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル等のジエチレングリコールジアルキルエーテル類;
Preparation of Solution The chemically amplified radiation-sensitive resin composition of the present invention is dissolved in a solvent so that the solid content concentration is, for example, 5 to 50% by weight, preferably 15 to 40% by weight. A resist solution is prepared by filtering through a filter having a pore size of about 0.2 μm.
Examples of the solvent used for preparing the resist solution include ethylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, and ethylene glycol monobutyl ether;
Ethylene glycol monoalkyl ether acetates such as ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monopropyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate;
Diethylene glycol dialkyl ethers such as diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dipropyl ether, diethylene glycol dibutyl ether;

プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類;
プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジプロピルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル等のプロピレングリコールジアルキルエーテル類;
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;
Propylene glycol monoalkyl ethers such as propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether;
Propylene glycol dialkyl ethers such as propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, propylene glycol dipropyl ether, propylene glycol dibutyl ether;
Propylene glycol monoalkyl ether acetates such as propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate;

乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−プロピル、乳酸イソプロピル、乳酸n−ブチル、乳酸イソブチル等の乳酸エステル類;
ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸n−プロピル、ギ酸イソプロピル、ギ酸n−ブチル、ギ酸イソブチル、ギ酸n−アミル、ギ酸イソアミル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸n−アミル、酢酸イソアミル、酢酸n−ヘキシル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n−プロピル、プロピオン酸イソプロピル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸イソブチル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸n−プロピル、酪酸イソプロピル、酪酸n−ブチル、酪酸イソブチル等の脂肪族カルボン酸エステル類;
ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチル酪酸メチル、メトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エ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、3−メトキシ−2−メチルプロピオン酸メチル(β−メトキシ酪酸メチル)、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、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、3−メチル−3−メトキシブチルブチレート、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル等の他のエステル類;
Lactic acid esters such as methyl lactate, ethyl lactate, n-propyl lactate, isopropyl lactate, n-butyl lactate and isobutyl lactate;
Methyl formate, ethyl formate, n-propyl formate, isopropyl formate, n-butyl formate, isobutyl formate, n-amyl formate, isoamyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, n-butyl acetate, acetic acid Isobutyl, n-amyl acetate, isoamyl acetate, n-hexyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, n-propyl propionate, isopropyl propionate, n-butyl propionate, isobutyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, butyric acid aliphatic carboxylic acid esters such as n-propyl, isopropyl butyrate, n-butyl butyrate, isobutyl butyrate;
Ethyl hydroxyacetate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutyrate, ethyl methoxyacetate, ethyl ethoxyacetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, 3-ethoxy Methyl propionate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl 3-methoxy-2-methylpropionate (methyl β-methoxybutyrate), 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3 -Other esters such as methoxybutyl propionate, 3-methyl-3-methoxybutyl butyrate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate;

トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;
メチルエチルケトン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、シクロヘキサノン等のケトン類;
N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類;
γ−ブチロラクトン等のラクトン類等を挙げることができる。
これらの溶剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用される。
Aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene;
Ketones such as methyl ethyl ketone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4-heptanone, cyclohexanone;
Amides such as N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone;
Examples include lactones such as γ-butyrolactone.
These solvents are used alone or in admixture of two or more.

本発明におけるレジスト溶液の溶剤使用量は、酸分解性基含有樹脂、アルカリ可溶性樹脂、酸発生剤、溶解制御剤、架橋剤、添加剤等の全固形分100重量部に対して、通常、20〜3,000重量部、好ましくは50〜3,000重量部、さらに好ましくは100〜2,000重量部である。   The amount of the solvent used in the resist solution in the present invention is usually 20 with respect to 100 parts by weight of the total solid content of the acid-decomposable group-containing resin, alkali-soluble resin, acid generator, dissolution controller, crosslinking agent, additive and the like. To 3,000 parts by weight, preferably 50 to 3,000 parts by weight, and more preferably 100 to 2,000 parts by weight.

レジストパターンの形成
本発明の化学増幅型感放射線性樹脂組成物からレジストパターンを形成する際には、前記のようにして調製されたレジスト溶液を、回転塗布、流延塗布、ロール塗布等の適宜の塗布手段によって、例えばシリコンウエハー、アルミニウムで被覆されたウエハー等の基板上に塗布し、必要に応じて加熱処理(以下、「プレベーク」という。)を行なうことにより、レジスト被膜を形成し、その後所定のパターンを形成するように該レジスト被膜に露光する。露光に使用する放射線は、KrFエキシマレーザーである。また、露光量等の露光条件は、化学増幅型感放射線性樹脂組成物の配合組成、各添加剤の種類等に応じて、適宜選定される。
また、本発明の化学増幅型感放射線性樹脂組成物を用いてレジストパターンを形成する際には、環境雰囲気中に含まれる塩基性不純物等の影響を防止するため、レジスト被膜上に保護膜を設けることもできる。
本発明においては、レジスト被膜の見掛けの感度を向上させるために、露光後に加熱処理(以下、「露光後ベーク」という。)を行うことが好ましい。露光後ベークの加熱条件は、化学増幅型感放射線性樹脂組成物の配合組成、各添加剤の種類等により変わるが、通常、30〜200℃、好ましくは50〜150℃である。
Formation of resist pattern When forming a resist pattern from the chemically amplified radiation-sensitive resin composition of the present invention, the resist solution prepared as described above is appropriately applied by spin coating, cast coating, roll coating, etc. For example, a resist film is formed by coating on a substrate such as a silicon wafer or a wafer coated with aluminum and performing a heat treatment (hereinafter referred to as “pre-bake”) as necessary. The resist film is exposed to form a predetermined pattern. The radiation used for exposure is a KrF excimer laser. Further, the exposure conditions such as the exposure amount are appropriately selected according to the composition of the chemically amplified radiation-sensitive resin composition, the type of each additive, and the like.
Further, when forming a resist pattern using the chemically amplified radiation-sensitive resin composition of the present invention, a protective film is formed on the resist film to prevent the influence of basic impurities contained in the environmental atmosphere. It can also be provided.
In the present invention, in order to improve the apparent sensitivity of the resist film, it is preferable to perform a heat treatment after exposure (hereinafter referred to as “post-exposure baking”). The heating conditions for post-exposure baking vary depending on the composition of the chemically amplified radiation-sensitive resin composition, the type of each additive, etc., but are usually 30 to 200 ° C., preferably 50 to 150 ° C.

その後、アルカリ現像液で現像することにより、所定のレジストパターンを形成させる。
前記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、珪酸ナトリウム、メタ珪酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリン、ピロール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ−[5,4,0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−[4,3,0]−5−ノネン等のアルカリ性化合物を、通常、1〜10重量%、好ましくは2〜5重量%の濃度となるように溶解したアルカリ性水溶液が使用される。
また、前記アルカリ性水溶液からなる現像液には、例えばメタノール、エタノール等の水溶性有機溶剤や界面活性剤を適量添加することもできる。
なお、このようにアルカリ性水溶液からなる現像液を使用する場合には、一般に、現像後、水で洗浄する。
以上、本発明の化学増幅型感放射線性樹脂組成物並びに該組成物を用いてレジストパターンを形成する方法について詳細に説明したが、本発明は、その技術思想に立脚しかつその技術的範囲内において、前記以外の種々の変形および変法を採用することができる。
Then, a predetermined resist pattern is formed by developing with an alkaline developer.
Examples of the alkali developer include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine, methyldiethylamine, Dimethylethanolamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, choline, pyrrole, piperidine, 1,8-diazabicyclo- [5,4,0] -7-undecene, 1,5-diazabicyclo- [ An alkaline aqueous solution in which an alkaline compound such as 4,3,0] -5-nonene is dissolved in a concentration of usually 1 to 10% by weight, preferably 2 to 5% by weight is used.
In addition, an appropriate amount of a water-soluble organic solvent such as methanol or ethanol, or a surfactant can be added to the developer composed of the alkaline aqueous solution.
In addition, when using the developing solution which consists of alkaline aqueous solution in this way, generally it wash | cleans with water after image development.
The chemical amplification type radiation sensitive resin composition of the present invention and the method of forming a resist pattern using the composition have been described in detail above. However, the present invention is based on the technical idea and within the technical scope. In the above, various modifications and variations other than those described above can be adopted.

本発明のポジ型およびネガ型の化学増幅型感放射線性樹脂組成物は、特にハレーション防止効果が高く、アルミニウム基板に代表される反射率の高い基板上においても、微細なレジストパターンを正確に再現することができるとともに、保存安定性に優れ、組成物の調製後長時間経過しても、良好な感度およびパターン形状を保持することがき、かつ感度、解像度、現像性、パターン形状にも優れている。しかも、本発明のポジ型およびネガ型の化学増幅型感放射線性樹脂組成物は、KrFエキシマレーザーに有効に感応しうるものである。
したがって、本発明のポジ型およびネガ型の化学増幅型感放射線性樹脂組成物は、今後さらに微細化が進行すると予想される半導体デバイス製造用の化学増幅型レジストとして極めて好適に使用することができる。
The positive-type and negative-type chemically amplified radiation-sensitive resin composition of the present invention has a particularly high anti-halation effect and accurately reproduces a fine resist pattern even on a substrate having a high reflectance such as an aluminum substrate. It has excellent storage stability, can maintain good sensitivity and pattern shape even after a long time after preparation of the composition, and has excellent sensitivity, resolution, developability, and pattern shape. Yes. Moreover, the positive and negative chemically amplified radiation sensitive resin compositions of the present invention can effectively respond to a KrF excimer laser.
Therefore, the positive-type and negative-type chemically amplified radiation-sensitive resin compositions of the present invention can be used very suitably as a chemically amplified resist for manufacturing semiconductor devices, which is expected to be further refined in the future. .

以下実施例および比較例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。但し、これらの実施例は、単に本発明の好ましい実施態様を例示するためのものであり、本発明は、これらの実施例に何ら制約されるものではない。
ここで、Mwの測定およびレジストの評価は、下記の手順により実施した。
Mw
東ソー(株)製GPCカラム(G2000HXL:2本、G3000HXL:1本、G4000HXL:1本)を用い、流量1.0ミリリットル/分、溶出溶媒テトラヒドロフラン、カラム温度40°Cの分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフ法により測定した。
感度
0.4μmのライン・アンド・スペースパターン(1L/1S)を1対1の線幅に形成する露光量を最適露光量とし、この最適露光量により感度(単位mJ/cm2) を評価した。
解像度
最適露光量で露光したときに解像されるレジストパターンの最小寸法(単位μm)を、解像度とした。
現像性
アルカリ現像後に、現像残り、スカム等が認められない場合を、現像性が“良好”であるとし、これらの要件の少なくとも1つが満たされない場合を、現像性が“不良”であるとした。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. However, these examples are merely for illustrating preferred embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to these examples.
Here, the measurement of Mw and the evaluation of the resist were carried out according to the following procedure.
Mw
Using Tosoh Co., Ltd. GPC columns (G2000H XL : 2, G3000H XL : 1, G4000H XL : 1), with flow rate of 1.0 ml / min, elution solvent tetrahydrofuran, and column temperature of 40 ° C. The measurement was performed by gel permeation chromatography using monodisperse polystyrene as a standard.
The exposure amount for forming a line-and-space pattern (1L / 1S) with a sensitivity of 0.4 μm in a one-to-one line width was taken as the optimum exposure amount, and the sensitivity (unit mJ / cm 2 ) was evaluated based on this optimum exposure amount. .
The minimum dimension (unit: μm) of the resist pattern that is resolved when the exposure is performed with the optimum resolution exposure amount is defined as the resolution.
Developability is considered “good” when development residue, scum, etc. are not observed after developable alkali development, and developability is “bad” when at least one of these requirements is not met .

ハレーション防止効果
図1に示すように、段差構造を有するアルミニウム基板を用い、得られたレジストパターンを走査型電子顕微鏡を用いて上部から観察した際に、パターンの細り(ノッチング)あるいは太り等が認められなかった場合を、ハレーション防止効果が“良好”であるとし、パターンの細り(ノッチング)あるいは太り等が認められた場合を、ハレーション防止効果が“不良”であるとした。
パターン形状
シリコンウエハー上に形成した線幅0.4μmの1L/1Sの方形状断面の下辺寸法La と上辺寸法Lb とを、走査型電子顕微鏡を用いて測定し、
0.85≦La /Lb ≦1.0
を満足し、かつパターン側壁のガタツキが小さく、基板付近のパターンのえぐれ、パターン頂部のオーバーハングおよびパターン頭部の細りが認められない場合を、パターン形状が“良好”であるとし、これらの条件の少なくとも1つが満たされない場合を、パターン形状が“不良”であるとした。
As shown in FIG. 1, when an aluminum substrate having a step structure is used and the obtained resist pattern is observed from above using a scanning electron microscope, pattern thinning (notching) or thickening is recognized. In the case where it was not, the anti-halation effect was regarded as “good”, and when the pattern was thinned (notched) or thickened, the anti-halation effect was regarded as “bad”.
The lower side dimension La and the upper side dimension Lb of a 1 L / 1S square cross section formed on a patterned silicon wafer with a line width of 0.4 μm are measured using a scanning electron microscope,
0.85 ≦ La / Lb ≦ 1.0
If the pattern sidewall is small, and the pattern near the substrate is not chipped, the pattern top overhang and the pattern head are not thin, the pattern shape is considered to be “good”. When at least one of the above is not satisfied, the pattern shape is determined to be “defective”.

酸分解性基含有樹脂の製造
合成例1
p−イソプロペニルフェノール67g(0.5モル)とアクリル酸t−ブチル64g(0.5モル)とをプロピレングリコールモノメチルエーテル131g中に溶解し、アゾビスイソブチロニトリル8gを添加したのち、窒素雰囲気下で、反応温度を60℃に保持して、10時間重合させた。重合後、反応溶液をヘキサン5リットル中に滴下して樹脂を凝固させ、回収した樹脂を分離後、各回毎にヘキサン1リットルを用いて5回洗浄した。その後、共重合体をアセトン中に再溶解したのち、大量の水中に滴下して凝固させて、白色の樹脂(収率56%)を得た。
この樹脂は、Mw=12,400であり、13C-NMRによる分析の結果、p−イソプロペニルフェノールとアクリル酸t−ブチルとの共重合比(モル比)が50:50であった。この樹脂を、樹脂(A) とする。
Production of acid-decomposable group-containing resin Synthesis Example 1
After dissolving 67 g (0.5 mol) of p-isopropenylphenol and 64 g (0.5 mol) of t-butyl acrylate in 131 g of propylene glycol monomethyl ether, 8 g of azobisisobutyronitrile was added, and then nitrogen was added. Under the atmosphere, the reaction temperature was kept at 60 ° C., and the polymerization was carried out for 10 hours. After the polymerization, the reaction solution was dropped into 5 liters of hexane to solidify the resin, and the recovered resin was separated and then washed 5 times with 1 liter of hexane each time. Thereafter, the copolymer was redissolved in acetone, and then dropped into a large amount of water and solidified to obtain a white resin (yield 56%).
This resin had Mw = 12,400, and as a result of analysis by 13 C-NMR, the copolymerization ratio (molar ratio) of p-isopropenylphenol and t-butyl acrylate was 50:50. This resin is referred to as a resin (A).

合成例2
ポリ(p−ビニルフェノール)12gとトリエチルアミン5gとをジオキサン50g中に溶解した溶液に、攪拌下で、ジ−t−ブチルカーボネート11gを添加し、室温でさらに6時間攪拌したのち、シュウ酸を添加してトリエチルアミンを中和した。次いで、反応溶液を大量の水中に滴下して樹脂を凝固させ、回収した樹脂を純水で数回洗浄して、白色の樹脂(収率85%)を得た。
得られた樹脂は、Mw=9,200であり、13C-NMRによる分析の結果、ポリ(p−ビニルフェノール)中のフェノール性水酸基の水素原子の85%がt−ブトキシカルボニル基で置換された構造を有するものであった。この樹脂を、樹脂(B) とする。
Synthesis example 2
To a solution obtained by dissolving 12 g of poly (p-vinylphenol) and 5 g of triethylamine in 50 g of dioxane, 11 g of di-t-butyl carbonate was added with stirring, and the mixture was further stirred at room temperature for 6 hours, and oxalic acid was added. Thus, triethylamine was neutralized. Next, the reaction solution was dropped into a large amount of water to solidify the resin, and the recovered resin was washed several times with pure water to obtain a white resin (yield 85%).
The obtained resin had Mw = 9,200, and as a result of analysis by 13 C-NMR, 85% of the hydrogen atoms of the phenolic hydroxyl group in poly (p-vinylphenol) were substituted with t-butoxycarbonyl groups. It had a structure. This resin is referred to as resin (B).

合成例3
アクリル酸テトラヒドロピラニル78g(0.5モル)とメタクリル酸メチル42g(0.5モル)とを、プロピレングリコールモノメチルエーテル80gに溶解し、アゾビスイソブチロニトリル3gを添加したのち、反応温度を80℃に保持しつつ窒素雰囲気下で、10時間重合させた。重合後、反応溶液を大量の水中に滴下して、樹脂を凝固させ、回収した樹脂を50℃に保った真空乾燥器内で一晩乾燥して、白色微粉末状のアクリル酸テトラヒドロピラニル/メタクリル酸メチル共重合樹脂96gを得た。
得られた樹脂は、Mwが25,400であり、13C-NMR測定の結果、アクリル酸テトラヒドロピラニルとメタクリル酸メチルとの共重合比(モル比)が50:50であった。この樹脂を、樹脂(C)とする。
Synthesis example 3
After dissolving 78 g (0.5 mol) of tetrahydropyranyl acrylate and 42 g (0.5 mol) of methyl methacrylate in 80 g of propylene glycol monomethyl ether and adding 3 g of azobisisobutyronitrile, the reaction temperature was changed. Polymerization was performed for 10 hours in a nitrogen atmosphere while maintaining at 80 ° C. After the polymerization, the reaction solution was dropped into a large amount of water to solidify the resin, and the recovered resin was dried overnight in a vacuum drier maintained at 50 ° C. to give tetrahydropyranyl acrylate / white powdery powder / 96 g of methyl methacrylate copolymer resin was obtained.
The obtained resin had Mw of 25,400, and as a result of 13 C-NMR measurement, the copolymerization ratio (molar ratio) of tetrahydropyranyl acrylate and methyl methacrylate was 50:50. This resin is referred to as “resin (C)”.

合成例4
p−ビニルフェノール20重量%、p−エチルフェノール65重量%およびその他の成分15重量%(水10重量%、p−クレゾール4重量%、フェノール1重量%)の組成のビニルフェノール混合物120gと、アクリル酸t−ブチル17gおよびプロピレングリコールモノメチルエーテル50gとを混合して均一溶液とした。次いで、窒素ガスで30分間バブリングを行い、ラジカル開始剤として2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)1.9g(全モノマーに対して2モル%)を添加したのち、バブリングを継続しつつ、反応温度を40℃に保持して、7時間重合させた。重合後、反応溶液を大量のヘキサン中に滴下して樹脂を凝固させた。回収した樹脂をアセトンに溶解したのち、再度ヘキサン中で凝固させる操作を繰り返して、未反応モノマーを完全に除去し、減圧下50℃で樹脂を乾燥して、白色の樹脂(収率55%)を得た。
この樹脂は、Mw=31,000であり、13C-NMRによる分析の結果、p−ビニルとアクリル酸t−ブチルとの共重合比(モル比)が60:40であった。この樹脂を、樹脂(D) とする。
Synthesis example 4
120 g of a vinylphenol mixture having a composition of 20% by weight of p-vinylphenol, 65% by weight of p-ethylphenol and 15% by weight of other components (10% by weight of water, 4% by weight of p-cresol, 1% by weight of phenol) and acrylic 17 g of acid t-butyl and 50 g of propylene glycol monomethyl ether were mixed to obtain a uniform solution. Next, bubbling was performed with nitrogen gas for 30 minutes, and 1.9 g of 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) (2 mol% based on the total monomers) was added as a radical initiator. After that, while continuing bubbling, the reaction temperature was kept at 40 ° C. and polymerization was performed for 7 hours. After the polymerization, the reaction solution was dropped into a large amount of hexane to solidify the resin. After the recovered resin is dissolved in acetone, the operation of coagulation in hexane is repeated to completely remove unreacted monomers, and the resin is dried at 50 ° C. under reduced pressure to obtain a white resin (yield 55%). Got.
This resin had Mw = 31,000, and as a result of analysis by 13 C-NMR, the copolymerization ratio (molar ratio) of p-vinyl and t-butyl acrylate was 60:40. This resin is referred to as a resin (D).

アルカリ可溶性樹脂の製造
合成例5
p−t−ブトキシスチレン88gをプロピレングリコールモノメチルエーテル80gに溶解し、アゾビスイソブチロニトリル2gを添加したのち、反応温度を80℃に保持しつつ窒素雰囲気下で、10時間重合させた。重合後、硫酸水溶液を添加し、80℃で8時間加水分解反応を行なった。次いで、反応溶液に酢酸エチルを添加し、水洗したのち、溶媒をアセトンに置換した。得られた樹脂溶液を大量の水中に滴下して、樹脂を凝固させ、回収した樹脂を50℃に保った真空乾燥器内で一晩乾燥して、白色微粉末状のポリ(p−ヒドロキシスチレン)48gを得た。
得られた樹脂は、Mwが10,000であった。この樹脂を、樹脂(E)とする。
Production of alkali-soluble resin Synthesis Example 5
88 g of pt-butoxystyrene was dissolved in 80 g of propylene glycol monomethyl ether, and 2 g of azobisisobutyronitrile was added, followed by polymerization for 10 hours in a nitrogen atmosphere while maintaining the reaction temperature at 80 ° C. After the polymerization, an aqueous sulfuric acid solution was added, and a hydrolysis reaction was performed at 80 ° C. for 8 hours. Next, ethyl acetate was added to the reaction solution, and after washing with water, the solvent was replaced with acetone. The obtained resin solution is dropped into a large amount of water to solidify the resin, and the recovered resin is dried overnight in a vacuum drier kept at 50 ° C. to obtain a white fine powdered poly (p-hydroxystyrene) ) 48 g was obtained.
The obtained resin had Mw of 10,000. This resin is referred to as “resin (E)”.

溶解制御剤の合成
合成例6
ビスフェノールA15gをテトラヒドロフランに溶解したのち、ビスフェノールA中のフェノール性水酸基の全モル数に対して2倍量のジ−t−ブチルジカーボネートと0.3倍量のトリエチルアミンを添加し、還流下で6時間反応させた。次いで、反応溶液を水中に滴下し、生じた沈澱を回収して、50℃に保った真空乾燥器内で一晩乾燥させて、前記式(4)の溶解制御剤(a)を得た。
Synthesis of dissolution control agent Synthesis Example 6
After dissolving 15 g of bisphenol A in tetrahydrofuran, 2 times the amount of di-t-butyl dicarbonate and 0.3 times the amount of triethylamine are added to the total number of moles of phenolic hydroxyl groups in bisphenol A, and 6% under reflux. Reacted for hours. Subsequently, the reaction solution was dropped into water, and the resulting precipitate was recovered and dried overnight in a vacuum dryer maintained at 50 ° C., to obtain the dissolution control agent (a) of the formula (4).

実施例1〜5および8〜11、比較例1〜4
表1に示す各成分(部は重量に基づく。)を混合したのち、孔径0.2μmのフィルターで精密ろ過して異物を除去し、レジスト溶液を調製した。
このレジスト溶液をシリコンウエハー上にスピンコートして、表2に示す条件でプレベークを行なって、膜厚1μmのレジスト被膜を形成した。このレジスト被膜に、パターンマスクを介して、KrFエキシマレーザー(波長248nm)で露光したのち、表2に示す条件で露光後ベークを行なった。次いで、2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて、23℃で60秒間、アルカリ現像を行なったのち、水洗して、レジストパターンを形成し、レジストの評価を行なった。
評価結果を、表3に示す。
Examples 1-5 and 8-11, Comparative Examples 1-4
After mixing each component shown in Table 1 (parts are based on weight), foreign matters were removed by microfiltration with a filter having a pore size of 0.2 μm to prepare a resist solution.
This resist solution was spin-coated on a silicon wafer and pre-baked under the conditions shown in Table 2 to form a resist film having a thickness of 1 μm. The resist film was exposed with a KrF excimer laser (wavelength 248 nm) through a pattern mask, and then post-exposure baking was performed under the conditions shown in Table 2. Subsequently, using 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, alkali development was performed at 23 ° C. for 60 seconds, followed by washing with water to form a resist pattern, and the resist was evaluated.
The evaluation results are shown in Table 3.

Figure 0003852460
Figure 0003852460

ここで、樹脂(A)〜(E)、アントラセン−9−メタノールおよび溶解制御剤(a)以外の成分は、下記の通りである。 Here, components other than the resins (A) to (E) , anthracene-9-methanol and the dissolution control agent (a) are as follows.

酸発生剤
(α):N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)−ビシクロ[2.2. 1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド
(β):N−(カンファニルスルホニルオキシ)ナフチルイミド
(γ):トリフェニルスルホニウムトリフレート
(δ):2−(4−メトキシ−1−ナフチル)−4,6−ビス(トリクロロメ チル)−1,3,5−トリアジン
(ε):ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン
Acid generator (α): N- (trifluoromethylsulfonyloxy) -bicyclo [2.2. 1] Hept-5-ene-2,3-dicarboximide (β): N- (campanylsulfonyloxy) naphthylimide (γ): triphenylsulfonium triflate (δ): 2- (4-methoxy-1) -Naphthyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine (ε): bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane

架橋剤
(c):ヘキサ(メトキシメチル)メラミン
(d):テトラ(メトキシメチル)尿素
Cross-linking agent (c): hexa (methoxymethyl) melamine (d): tetra (methoxymethyl) urea

酸拡散制御剤
(あ):トリプロピルアミン
(い):トリ−n−ブチルアミン
Acid diffusion controller (A): Tripropylamine (I): Tri-n-butylamine

溶剤
BA :酢酸n−ブチル
EEP :3−エトキシプロピオン酸エチル
EL :乳酸エチル
MMP :3−メトキシプロピオン酸メチル
PGMEA :プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
solvent
BA: n-butyl acetate
EEP: ethyl 3-ethoxypropionate
EL: Ethyl lactate
MMP: methyl 3-methoxypropionate
PGMEA: Propylene glycol monomethyl ether acetate

Figure 0003852460
Figure 0003852460

Figure 0003852460
Figure 0003852460

ポジ型レジストのハレーション現象を説明する縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view explaining the halation phenomenon of a positive resist. レジストパターンの細りを例示する平面図である。It is a top view which illustrates the thinning of a resist pattern.

符号の説明Explanation of symbols

1 レジスト組成物の被膜
2 照射した放射線
3 基板上で反射した放射線
4 傾斜面
5 基板
6 レジストパターン
7 パターンの細り
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Coating of resist composition 2 Radiation irradiated 3 Radiation reflected on substrate 4 Inclined surface 5 Substrate 6 Resist pattern 7 Thinning of pattern

Claims (4)

(a)メチルチオメチル基、エチルチオメチル基、t−ブトキシカルボニルメチル基、1−メチルチオエチル基、1−エチルチオエチル基、1−シクロプロピルエチル基、イソプロピル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、1,1−ジメチルプロピル基、1−メチルブチル基、1,1−ジメチルブチル基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基、t−ペンチルオキシカルボニル基、アセチル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基およびシクロヘキセニル基の群から選ばれる1種以上の酸分解性基で保護されたアルカリ不溶性またはアルカリ難溶性の樹脂からなり、酸の存在下、該酸分解性基が分解されたとき、アルカリ可溶性となる樹脂、(b)放射線の照射により酸を発生する感放射線性酸発生剤および(c)アントラセン−9−メタノールを含有することを特徴とする、KrFエキシマレーザーによる露光用のポジ型化学増幅型感放射線性樹脂組成物。   (A) Methylthiomethyl group, ethylthiomethyl group, t-butoxycarbonylmethyl group, 1-methylthioethyl group, 1-ethylthioethyl group, 1-cyclopropylethyl group, isopropyl group, sec-butyl group, t-butyl Group, 1,1-dimethylpropyl group, 1-methylbutyl group, 1,1-dimethylbutyl group, methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, isopropoxycarbonyl group, t-butoxycarbonyl group, t-pentyloxycarbonyl group, acetyl An alkali-insoluble or hardly-alkali-soluble resin protected with one or more acid-decomposable groups selected from the group consisting of a group, a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group and a cyclohexenyl group, A resin which becomes alkali-soluble when the decomposable group is decomposed, (b) A positive chemically amplified radiation-sensitive resin composition for exposure with a KrF excimer laser, comprising a radiation-sensitive acid generator that generates an acid upon irradiation with radiation and (c) anthracene-9-methanol . (a)成分がヒドロキシスチレンおよび(メタ)アクリル酸の群の少なくとも1種の重合性二重結合が開裂した繰返し単位を有するビニル系樹脂からなるアルカリ可溶性樹脂中のフェノール性水酸基あるいはカルボキシル基を、メチルチオメチル基、エチルチオメチル基、t−ブトキシカルボニルメチル基、1−メチルチオエチル基、1−エチルチオエチル基、1−シクロプロピルエチル基、イソプロピル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、1,1−ジメチルプロピル基、1−メチルブチル基、1,1−ジメチルブチル基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基、t−ペンチルオキシカルボニル基、アセチル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基およびシクロヘキセニル基の群から選ばれる1種以上の酸分解性基で保護した、それ自体はアルカリ不溶性またはアルカリ難溶性の樹脂である、請求項1に記載のKrFエキシマレーザーによる露光用のポジ型化学増幅型感放射線性樹脂組成物。   (A) a phenolic hydroxyl group or a carboxyl group in an alkali-soluble resin comprising a vinyl resin having a repeating unit in which at least one polymerizable double bond of the group (a) hydroxystyrene and (meth) acrylic acid is cleaved; Methylthiomethyl group, ethylthiomethyl group, t-butoxycarbonylmethyl group, 1-methylthioethyl group, 1-ethylthioethyl group, 1-cyclopropylethyl group, isopropyl group, sec-butyl group, t-butyl group, 1 , 1-dimethylpropyl group, 1-methylbutyl group, 1,1-dimethylbutyl group, methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, isopropoxycarbonyl group, t-butoxycarbonyl group, t-pentyloxycarbonyl group, acetyl group, cyclo Propyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl And a positive type for exposure by a KrF excimer laser according to claim 1, which is protected with one or more acid-decomposable groups selected from the group of cyclohexenyl groups and is itself an alkali-insoluble or hardly-alkali-soluble resin. Chemically amplified radiation sensitive resin composition. (a)アルカリ可溶性樹脂、(b)放射線の照射により酸を発生する感放射線性酸発生剤、(c)アントラセン−9−メタノールおよび(d)酸の存在下で酸性官能基に分解しうる1種以上の酸分解性置換基を有する化合物からなり、該酸分解性置換基がメチルチオメチル基、エチルチオメチル基、t−ブトキシカルボニルメチル基、1−メチルチオエチル基、1−エチルチオエチル基、1−シクロプロピルエチル基、イソプロピル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、1,1−ジメチルプロピル基、1−メチルブチル基、1,1−ジメチルブチル基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基、t−ペンチルオキシカルボニル基、アセチル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基およびシクロヘキセニル基の群から選ばれる化合物であって、アルカリ可溶性樹脂のアルカリ溶解性を制御する性質を有し、酸の存在下で分解されて、アルカリ可溶性樹脂のアルカリ溶解性を制御する効果を低下もしくは消失させる作用を有するか、またはアルカリ可溶性樹脂のアルカリ溶解性を促進させる作用を有する化合物を含有することを特徴とする、KrFエキシマレーザーによる露光用のポジ型化学増幅型感放射線性樹脂組成物。   (A) an alkali-soluble resin, (b) a radiation-sensitive acid generator that generates an acid upon irradiation with radiation, (c) an anthracene-9-methanol and (d) an acid functional group in the presence of an acid 1 A compound having at least one kind of acid-decomposable substituent, wherein the acid-decomposable substituent is a methylthiomethyl group, an ethylthiomethyl group, a t-butoxycarbonylmethyl group, a 1-methylthioethyl group, a 1-ethylthioethyl group, 1-cyclopropylethyl group, isopropyl group, sec-butyl group, t-butyl group, 1,1-dimethylpropyl group, 1-methylbutyl group, 1,1-dimethylbutyl group, methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, iso Propoxycarbonyl group, t-butoxycarbonyl group, t-pentyloxycarbonyl group, acetyl group, cyclopropyl group, cyclope A compound selected from the group consisting of a til group, a cyclohexyl group and a cyclohexenyl group, which has the property of controlling the alkali solubility of an alkali-soluble resin, decomposed in the presence of an acid, and has an alkali solubility of an alkali-soluble resin. A positive chemical amplification type for exposure with a KrF excimer laser, characterized by containing a compound having an action of reducing or eliminating the effect of controlling the pH, or an action of promoting alkali solubility of an alkali-soluble resin Radiation sensitive resin composition. (a)アルカリ可溶性樹脂、(b)放射線の照射により酸を発生する感放射線性酸発生剤、(c)アントラセン−9−メタノールおよび(e)酸の存在下でアルカリ可溶性樹脂を架橋させる化合物を含有することを特徴とする、KrFエキシマレーザーによる露光用のネガ型化学増幅型感放射線性樹脂組成物。   (A) an alkali-soluble resin, (b) a radiation-sensitive acid generator that generates an acid upon irradiation with radiation, (c) a compound that crosslinks the alkali-soluble resin in the presence of anthracene-9-methanol and (e) an acid. A negative-type chemically amplified radiation-sensitive resin composition for exposure with a KrF excimer laser.
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