JP4486768B2 - Chemical amplification resist composition for negative electron beam or X-ray - Google Patents

Description

式中、 Ｒ ₁ は水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換基を有していても良い、アルキル基又はハロアルキル基を表す。Ｒ ₂ は水素原子、置換基を有していても良い、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、あるいはアシル基を表す。Ｒ ₃ 、Ｒ ₄ は同じでも異なっていても良く、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、又は置換基を有していても良い、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アラルキル基、もしくはアリール基を表す。
Ａは単結合、置換基を有しても良い、アルキレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基、もしくはアリーレン基、又は−Ｏ−、−ＳＯ ₂ −、−Ｏ−ＣＯ−Ｒ ₅ −、−ＣＯ−Ｏ−Ｒ ₆ −、−ＣＯ−Ｎ（Ｒ ₇ ）−Ｒ ₈ −を表す。
Ｒ ₅ 、Ｒ ₆ 、Ｒ ₈ は同じでも異なっていても良く、単結合、置換基を有しても良い、アルキレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基、もしくはアリーレン基の単独、又はこれらの基とエーテル構造、エステル構造、アミド構造、ウレタン構造もしくはウレイド構造の群より選択される少なくとも１種が一緒になって形成した２価の基を表す。
Ｒ ₇ は同じでも異なっていても良く、水素原子、置換基を有していても良い、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、又はアリール基を表す。
ｎは１〜３の整数を表す。また複数のＲ ₂ 、又はＲ ₂ とＲ ₃ もしくはＲ ₄ が結合して環を形成しても良い。
【０００８】
（２） 水分含有量が０．０１重量％以上であることを特徴とする（１）に記載のネガ型電子線又はＸ線用化学増幅レジスト組成物。
【００１２】
（４） アルカリ可溶性樹脂が、重量平均分子量が３，０００を超え、３００，０００以下であって、下記条件（ａ）および（ｂ）を満たすアルカリ可溶性樹脂であることを特徴とする（１）〜（２）のいずれかに記載のネガ型電子線又はＸ線用化学増幅レジスト組成物。
（ａ）炭素数６以上２０以下の芳香環及び該芳香環に直接あるいは連結基を介して結合したエチレン性不飽和基を有するモノマーから誘導される繰り返し単位を少なくとも一種有すること。
（ｂ）該芳香環のπ電子と芳香環上の置換基の非共有電子対の電子数の間に次の関係が成り立つこと。
【００１３】
【数２】

【００１４】
（ここで、Ｎπは、π電子総数を表し、Ｎ_loneは該置換基としての炭素数１以上１２以下の直鎖状、分岐状、あるいは環状のアルコキシ基、アルケニルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、または水酸基の非共有電子対の総電子数を表す。２つ以上のアルコキシ基または水酸基は隣り合う二つが互いに結合して５員環以上の環構造を形成してもよい。）
【００１５】
（５） アルカリ可溶性樹脂が、以下の一般式（３）〜（７）で表される繰り返し単位の少なくとも一つを構成成分として有することを特徴とする（４）に記載のネガ型電子線又はＸ線用化学増幅レジスト組成物。
【００１６】
【化５】

【００１７】
【化６】

【００１８】
一般式（３）〜（７）において、 Ｒ₁₀₁は、水素原子あるいはメチル基を表す。Ｌは二価の連結基を表す。Ra、Rb、Rc、Rd、Re、Rf、Rg、Rh、Ri、Rj、Rk、Rlはそれぞれ独立に、炭素数１から１２の直鎖状、分岐状、あるいは、環状のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基、あるいは水素原子を表す。また、これらは互いに連結して炭素数２４以下の５員以上の環を形成しても良い。l,m,n,p,q,r,s,t,u,v,w,xは０〜３までの整数を表し、l+m+n=2,3、 p+q+r=0,1,2,3、 s+t+u=0,1,2,3、 v+w+x=0,1,2,3を満たす。
【００１９】
（６） アルカリ可溶性樹脂が、部分アルキルエーテル化したポリヒドロキシスチレン又はヒドロキシスチレン／スチレン共重合体であることを（４）に記載のネガ型電子線又はＸ線用化学増幅レジスト組成物。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のネガ型電子線又はＸ線用化学増幅レジスト組成物について説明する。
（１）電子線又はＸ線の照射により酸を発生する化合物（以下、酸発生剤ともいう）
酸発生剤は、電子線又はＸ線の照射により酸を発生する化合物であればいずれの化合物でも用いることができる。
そのような酸発生剤としては、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、あるいはマイクロレジスト等に使用されている公知の電子線又はＸ線の照射により酸を発生する化合物及びそれらの混合物を適宜に選択して使用することができる。
例えば、ジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、セレノニウム塩、アルソニウム塩等のオニウム塩、有機ハロゲン化合物、有機金属／有機ハロゲン化物、ｏ−ニトロベンジル型保護基を有する酸発生剤、イミノスルフォネ−ト等に代表される光分解してスルホン酸を発生する化合物、ジスルホン化合物を挙げることができる。
また、これらの光により酸を発生する基、あるいは化合物をポリマーの主鎖または側鎖に導入した化合物、たとえば、特開昭６３−２６６５３号、特開昭５５−１６４８２４号、特開昭６２−６９２６３号、特開昭６３−１４６０３８号、特開昭６３−１６３４５２号、特開昭６２−１５３８５３号、特開昭６３−１４６０２９号等に記載の化合物を用いることができる。
さらに米国特許第３，７７９，７７８号、欧州特許第１２６，７１２号等に記載の光により酸を発生する化合物も使用することができる。
【００２１】
本発明においては、有機酸を発生するオニウム塩化合物が好ましく、特に好ましくは下記一般式（Ｉ）〜一般式（ＩＩＩ）で示されるオニウム塩化合物である。
【００２２】
【化７】

【００２３】
一般式（Ｉ）〜(III)において、Ｒ₁〜Ｒ₃₇は、水素原子、アルキル基、アルコキシル基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子、又は−Ｓ−Ｒ₃₈で示せる基を表す。−Ｓ−Ｒ₃₈中のＲ₃₈は、アルキル基又はアリール基を表す。Ｒ₁〜Ｒ₃₈は、同一であってもよく、異なっていてもよい。Ｒ₁〜Ｒ₁₅の場合、その中から選択される二つ以上は互いに直接末端で結合しあい、あるいは酸素、イオウ及び窒素から選ばれる元素を介して結合しあって環構造を形成していてもよい。Ｒ₁₆〜Ｒ₂₇の場合も、同じように環構造を形成していてもよい。Ｒ₂₈〜Ｒ₃₇の場合も、同じように環構造を形成していてもよい。
Ｘ^-はスルホン酸のアニオンである。
【００２４】
Ｒ₁〜Ｒ₃₇が表すアルキル基は、直鎖状でもよく、分岐状でもよく、環状でもよい。直鎖状又は分岐状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、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ−ブチル基など、例えば炭素数１〜４個のアルキル基を挙げることができる。環状アルキル基としては、例えばシクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基など炭素数３〜８個のアルキル基を挙げることができる。
Ｒ₁〜Ｒ₃₇が表すアルコキシ基は、直鎖状でもよく、分岐状でもよく、環状アルコキシ基でもよい。直鎖状又は分岐状アルコキシ基としては、例えば炭素数１〜８個のもの例えばメトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、プロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基、オクチルオキシ基などを挙げることができる。環状アルコキシ基としては、例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基が挙げられる。
【００２５】
Ｒ₁〜Ｒ₃₇が表すハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子を挙げることができる。
Ｒ₁〜Ｒ₃₇が表す−Ｓ−Ｒ₃₈中のＲ₃₈は、アルキル基、又はアリール基である。Ｒ₃₈が表すアルキル基の範囲としては、例えばＲ₁〜Ｒ₃₇が表すアルキル基として既に列挙したアルキル基中のいずれをも挙げることができる。
Ｒ₃₈が表すアリール基は、フェニル基、トリル基、メトキシフェニル基、ナフチル基など、炭素数６〜１４個のアリール基を挙げることができる。
Ｒ₁〜Ｒ₃₈が表すアルキル基以下、アリール基までは、いずれも基の一部に更に置換基を結合して炭素数を増やしていてもよく、置換基を有していなくてもよい。更に結合していてもよい置換基としては、好ましくは、炭素数１〜４個のアルコキシ基、炭素数６〜１０個のアリール基、炭素数２〜６個のアルケニル基を挙げることができ、シアノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基等も挙げることができる。その他、ハロゲン原子でもよい。たとえば、フッ素原子、塩素原子、沃素原子を挙げることができる。
【００２６】
一般式（Ｉ）中のＲ₁〜Ｒ₁₅で示す基は、そのうちの２つ以上が結合し、環を形成していてもよい。環は、Ｒ₁〜Ｒ₁₅で示す基の末端が直接結合して形成してもよい。炭素、酸素、イオウ、及び窒素から選択される１種又は２種以上の元素を介して間接的に結びあい、環を形成していてもよい。Ｒ₁〜Ｒ₁₅のうちの２つ以上が結合して形成する環構造としては、フラン環、ジヒドロフラン環、ピラン環、トリヒドロピラン環、チオフェン環、ピロール環などに見られる環構造と同一の構造を挙げることができる。一般式（ＩＩ）中のＲ₁₆〜Ｒ₂₇についても同様のことを言うことができる。２つ以上が直接又は間接に結合し、環を形成していてもよい。一般式（ＩＩＩ）中のＲ₂₈〜Ｒ₃₇についても同様である。
一般式（Ｉ）〜（III）はＸ^-を有する。一般式（Ｉ）〜（III）が有するＸ^-は、スルホン酸のアニオンである。アニオンを形成している酸は、アルキルスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、又はアントラセンスルホン酸の中から選択される酸である。酸には１以上のフッ素原子が置換しているとより好ましい。又はその酸は、そのフッ素原子とともにあるいはフッ素原子に代え、アルキル基、アルコキシル基、アシル基、アシロキシル基、スルホニル基、スルホニルオキシ基、スルホニルアミノ基、アリール基、アラルキル基、アルコキシカルボニル基、からなる群から選択された少なくとも１種の有機基を有し、しかも、その有機基は少なくとも１個のフッ素原子を更に置換していることが好ましい。また、上記のアルキルスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、又はアントラセンスルホン酸は、フッ素以外のハロゲン原子、水酸基、ニトロ基等で置換されていてもよい。
【００２７】
Ｘ^-のアニオンを形成するベンゼンスルホン酸などに結合するアルキル基は、例えば炭素数１〜１２のアルキル基である。アルキル基は、直鎖状でもよく、分岐状でもよく、環状でもよい。少なくとも１個のフッ素原子、好ましくは２５個以下のフッ素原子が置換している。具体的にはトリフロロメチル基、ペンタフロロエチル基、２，２，２−トリフロロエチル基、ヘプタフロロプロピル基、ヘプタフロロイソプロピル基、パーフロロブチル基、パーフロロオクチル基、パーフロロドデシル基、パーフロロシクロヘキシル基等を挙げることができる。なかでも、全てフッ素で置換された炭素数１〜４のパーフロロアルキル基が好ましい。アルキル基とともにあるいは単独で上記のベンゼンスルホン酸などに結合するアルコキシ基は、炭素数が１〜１２のアルコキシ基である。アルコキシ基は、直鎖状でもよく、分岐状でもよく、環状でもよい。少なくとも１個のフッ素原子、好ましくは２５個以下のフッ素原子が置換している。具体的にはトリフロロメトキシ基、ペンタフロロエトキシ基、ヘプタフロロイソプロピルオキシ基、パーフロロブトキシ基、パーフロロオクチルオキシ基、パーフロロドデシルオキシ基、パーフロロシクロヘキシルオキシ基等を挙げることができる。なかでも、全てフッ素で置換された炭素数１〜４のパーフロロアルコキシ基が好ましい。
アルキル基とともにあるいは単独で上記のベンゼンスルホン酸などに結合するアシル基は、炭素数２〜１２、１〜２３個のフッ素原子で置換されているものが好ましい。具体的にはトリフロロアセチル基、フロロアセチル基、ペンタフロロプロピオニル基、ペンタフロロベンゾイル基等を挙げることができる。
【００２８】
アルキル基とともにあるいは単独で上記のベンゼンスルホン酸などに結合するアシロキシ基は、炭素数が２〜１２、１〜２３個のフッ素原子で置換されているものが好ましい。具体的にはトリフロロアセトキシ基、フロロアセトキシ基、ペンタフロロプロピオニルオキシ基、ペンタフロロベンゾイルオキシ基等を挙げることができる。
アルキル基とともにあるいは単独で上記のベンゼンスルホン酸などに結合するスルホニル基としては、炭素数が１〜１２、１〜２５個のフッ素原子で置換されているものが好ましい。具体的にはトリフロロメタンスルホニル基、ペンタフロロエタンスルホニル基、パーフロロブタンスルホニル基、パーフロロオクタンスルホニル基、ペンタフロロベンゼンスルホニル基、４−トリフロロメチルベンゼンスルホニル基等を挙げることができる。
アルキル基とともにあるいは単独で上記のベンゼンスルホン酸などに結合する上記スルホニルオキシ基としては、炭素数が１〜１２、１〜２５個のフッ素原子で置換されているものが好ましい。具体的にはトリフロロメタンスルホニルオキシ、パーフロロブタンスルホニルオキシ基、４−トリフロロメチルベンゼンスルホニルオキシ基等を挙げることができる。
アルキル基とともにあるいは単独で上記のベンゼンスルホン酸などに結合する上記スルホニルアミノ基としては、炭素数が１〜１２であって、１〜２５個のフッ素原子で置換されているものが好ましい。具体的にはトリフロロメタンスルホニルアミノ基、パーフロロブタンスルホニルアミノ基、パーフロロオクタンスルホニルアミノ基、ペンタフロロベンゼンスルホニルアミノ基等を挙げることができる。
【００２９】
アルキル基とともにあるいは単独で上記のベンゼンスルホン酸などに結合する上記アリール基としては、炭素数が６〜１４、１〜９個のフッ素原子で置換されているものが好ましい。具体的にはペンタフロロフェニル基、４−トリフロロメチルフェニル基、ヘプタフロロナフチル基、ノナフロロアントラニル基、４−フロロフェニル基、２，４−ジフロロフェニル基等を挙げることができる。
アルキル基とともにあるいは単独で上記のベンゼンスルホン酸などに結合する上記アラルキル基としては、炭素数が７〜１０、１〜１５個のフッ素原子で置換されているものが好ましい。具体的にはペンタフロロフェニルメチル基、ペンタフロロフェニルエチル基、パーフロロベンジル基、パーフロロフェネチル基等を挙げることができる。
アルキル基とともにあるいは単独で上記のベンゼンスルホン酸などに結合する上記アルコキシカルボニル基としては、炭素数が２〜１３、１〜２５個のフッ素原子で置換されているものが好ましい。具体的にはトリフロロメトキシカルボニル基、ペンタフロロエトキシカルボニル基、ペンタフロロフェノキシカルボニル基、パーフロロブトキシカルボニル基、パーフロロオクチルオキシカルボニル基等を挙げることができる。
【００３０】
このようなアニオンの中で、最も好ましいＸ^-はフッ素置換ベンゼンスルホン酸アニオンであり、中でもペンタフルオロベンゼンスルホン酸アニオンが特に好ましい。
また、上記含フッ素置換基を有するアルキルスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、又はアントラセンスルホン酸は、さらに直鎖状、分岐状あるいは環状アルコキシ基、アシル基、アシロキシ基、スルホニル基、スルホニルオキシ基、スルホニルアミノ基、アリール基、アラルキル基、アルコキシカルボニル基（これらの炭素数範囲は前記のものと同様）、ハロゲン（フッ素を除く）、水酸基、ニトロ基等で置換されてもよい。
以下に、これらの一般式（Ｉ）〜(III)で表される化合物及びその他の具体例を示すが、これに限定されるものではない。
一般式（Ｉ）で表される化合物の具体例を以下に示す。
【００３１】
【化８】

【００３２】
【化９】

【００３３】
【化１０】

【００３４】
一般式（II）で表される化合物の具体例を以下に示す。
【００３５】
【化１１】

【００３６】
【化１２】

【００３７】
一般式（III）で表される化合物の具体例を以下に示す。
【００３８】
【化１３】

【００３９】
【化１４】

【００４０】
【化１５】

【００４１】
式（Ｉ）〜（III）で表される化合物以外の化合物の具体例を以下に示す。
【００４２】
【化１６】

【００４３】
【化１７】

【００４４】
【化１８】

【００４５】
【化１９】

【００４６】
【化２０】

【００４７】
【化２１】

【００４８】
一般式（Ｉ）、一般式（II）の化合物は、次のような方法で合成できる。例えば、アリールマグネシウムブロミドなどのアリールグリニャール試薬とフェニルスルホキシドとを反応させ、得られたトリアリールスルホニウムハライドを対応するスルホン酸と塩交換する。別の方法もある。例えば、フェニルスルホキシドと対応する芳香族化合物をメタンスルホン酸／五酸化二リンあるいは塩化アルミなどの酸触媒を用いて縮合、塩交換する方法がある。また、ジアリールヨードニウム塩とジアリールスルフィドを酢酸銅などの触媒を用いて縮合、塩交換する方法などによって合成できる。上記のいずれの方法でも、フェニルスルホキシドは、置換基をベンゼン環に置換させていてもよく、そのような置換基がなくてもよい。
一般式(III)の化合物は過ヨウ素酸塩を用いて芳香族化合物を反応させることにより合成可能である。
本発明で使用する酸発生剤の含有量は、全ネガ型レジスト組成物の固形分に
対し、０．１〜２０重量％が適当であり、好ましくは０．５〜１０重量％、更に好ましくは１〜７重量％である。
【００４９】
（他の光酸発生剤）
本発明においては、上記一般式（Ｉ）〜一般式（ＩＩＩ）で表わされる化合物以外に、あるいはこれらと共に、電子線又はＸ線の照射により分解して酸を発生する他の化合物を用いることができる。一般式（Ｉ）〜一般式（ＩＩＩ）で表わされる化合物とともに電子線又はＸ線の照射により分解して酸を発生する他の化合物を用いる場合には、一般式（Ｉ）〜一般式（ＩＩＩ）で表わされる化合物と、電子線又はＸ線の照射により分解して酸を発生する他の化合物との比率は、モル比で１００／０〜２０／８０、好ましくは９０／１０〜４０／６０、更に好ましくは８０／２０〜５０／５０である。
【００５０】
（２）アルカリ可溶性樹脂
本発明におけるアルカリ可溶性樹脂は、水には不溶であり、アルカリ水溶液には可溶な樹脂である。
アルカリ可溶性樹脂のアルカリ溶解速度は、０．２６１Ｎテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）で測定（２３℃）して２０Å／秒以上のものが好ましい。特に好ましくは２００Å／秒以上のものである（Åはオングストローム）。
（２−１）本発明におけるアルカリ可溶性樹脂の好ましい態様の１つは、上記一般式（１）で表わされる構造単位を含有する樹脂である。
一般式（１）で表わされる構造単位以外に、他の繰返し構造単位を含んでいてもよい。
【００５１】
一般式（１）中、 Ｒ₁は水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換基を有していても良い、アルキル基又はハロアルキル基を表す。Ｒ₂は水素原子、置換基を有していても良い、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、あるいはアシル基を表す。
Ｒ₃、Ｒ₄は同じでも異なっていても良く、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、又は置換基を有していても良い、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アラルキル基、もしくはアリール基を表す。
Ａは単結合、置換基を有しても良い、２価のアルキレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基、もしくはアリーレン基、又は−Ｏ−、−ＳＯ₂−、−Ｏ−ＣＯ−Ｒ₅−、−ＣＯ−Ｏ−Ｒ₆−、−ＣＯ−Ｎ（Ｒ₇）−Ｒ₈−を表す。
【００５２】
Ｒ₅、Ｒ₆、Ｒ₈は同じでも異なっていても良く、単結合、置換基を有しても良い、アルキレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基、もしくはアリーレン基の単独、又はこれらの基とエーテル構造、エステル構造、アミド構造、ウレタン構造もしくはウレイド構造の群より選択される少なくとも１種が一緒になって形成した２価の基を表す。
Ｒ₇は同じでも異なっていても良く、水素原子、置換基を有していても良い、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、又はアリール基を表す。
ｎは１〜３の整数を表す。また複数のＲ₂、又はＲ₂とＲ₃もしくはＲ₄が結合して環を形成しても良い。
【００５３】
またＲ₁〜Ｒ₄、Ｒ₇のアルキル基としては、例えば炭素数１〜８個のアルキル基であって、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、ヘキシル基、2-エチルヘキシル基、オクチル基を好ましく挙げることができる。 Ｒ₂〜Ｒ₄、Ｒ₇のシクロアルキル基は単環型でも良く、多環型でも良い。単環型としては炭素数３〜８個の例えば、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基を好ましく挙げることができる。多環型としては例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基、イソボロニル基、ジシクロペンチル基、a−ピネル基、トリシクロデカニル基等を好ましく挙げることができる。
Ｒ₃、Ｒ₄のアルケニル基としては、例えば炭素数２〜８個のアルケニル基であって、具体的には、ビニル基、アリル基、ブテニル基、シクロヘキセニル基を好ましく挙げることができる。
【００５４】
Ｒ₂〜Ｒ₄、Ｒ₇のアリール基としては、例えば炭素数６〜１５個のアリール基であって、具体的には、フェニル基、トリル基、ジメチルフェニル基、２，４，６−トリメチルフェニル基、ナフチル基、アントリル基等を好ましく挙げることができる。
Ｒ₂〜Ｒ₄、Ｒ₇のアラルキル基としては、例えば炭素数７〜１２個のアラルキル基であって、具体的には、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等を好ましく挙げることができる。
【００５５】
Ｒ₁のハロアルキル基としては、例えば炭素数１〜４個のハロアルキル基であって、具体的にはクロロメチル基、クロロエチル基、クロロプロピル基、クロロブチル基、ブロモメチル基、ブロモエチル基等を好ましく挙げることができる。
【００５６】
Ｒ₂のアシル基としては、例えば炭素数１〜８個のアシル基であって、具体的には、ホルミル基、アセチル基、プロパノイル基、ブタノイル基、ピバロイル基、ベンゾイル基等を好ましく挙げることができる。
【００５７】
Ａ、Ｒ₅、Ｒ₆、Ｒ₈のアルキレン基としては、好ましくは置換基を有していても良い、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基、オクチレン基等の炭素数１〜８個のものが挙げられる。
Ａ、Ｒ₅、Ｒ₆、Ｒ₈のアルケニレン基としては、好ましくは置換基を有していても良い、エテニレン基、プロペニレン基、ブテニレン基等の炭素数２〜６個のものが挙げられる。
【００５８】
Ａ、Ｒ₅、Ｒ₆、Ｒ₈のシクロアルキレン基としては、好ましくは置換基を有していても良い、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基等の炭素数５〜８個のものが挙げられる。
Ａ、Ｒ₅、Ｒ₆、Ｒ₈のアリーレン基としては、好ましくはフェニレン基、トリレン基、ナフチレン基等の炭素数６〜１２個のものが挙げられる。
【００５９】
これらの基に置換される置換基としては、アミノ基、アミド基、ウレイド基、ウレタン基、ヒドロキシル基、カルボキシル基等の活性水素を有するものや、ハロゲン原子（フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子）、アルコキシ基（メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等）、チオエーテル基、アシル基（アセチル基、プロパノイル基、ベンゾイル基等）、アシロキシ基（アセトキシ基、プロパノイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基等）、アルコキシカルボニル基（メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基等）、シアノ基、ニトロ基等が挙げられる。特にアミノ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基等の活性水素を有するものが好ましい。
【００６０】
また、複数のＲ₂、又はＲ₂とＲ₃もしくはＲ₄が結合して形成した環としては、ベンゾフラン環、ベンゾジオキソノール環、ベンゾピラン環等の酸素原子を含有する４〜７員環が挙げられる。
【００６１】
本発明に用いられる一般式（１）で表わされる構造単位を含有するアルカリ可溶性樹脂は、下記モノマー（８）、必要により他の重合性モノマーをラジカル重合、リビングアニオン重合することにより目的のアルカリ可溶性樹脂を得ることができる。
【００６２】
【化２２】

【００６３】
一般式（８）に於けるＲ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ａ及びｎは、一般式（１）に於けるＲ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ａ及びｎと同義である。
【００６４】
アルカリ可溶性樹脂は、一般式（１）で表される繰り返し構造単位のみからなる樹脂であっても良いが、更に本発明のレジストの性能を向上させる目的で、他の重合性モノマーを共重合させても良い。
【００６５】
使用することができる共重合モノマーとしては、以下に示すものが含まれる。例えば、上記以外のアクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリル酸エステル類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類、スチレン類、クロトン酸エステル類などから選ばれる付加重合性不飽和結合を１個有する化合物である。
【００６６】
具体的には、例えばアクリル酸エステル類、例えばアルキル（アルキル基の炭素原子数は１〜１０のものが好ましい）アクリレート（例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ｔ−ブチル、アクリル酸アミル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸エチルヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸−ｔ−オクチル、クロルエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート２，２−ジメチルヒドロキシプロピルアクリレート、５−ヒドロキシペンチルアクリレート、トリメチロールプロパンモノアクリレート、ペンタエリスリトールモノアクリレート、グリシジルアクリレート、ベンジルアクリレート、フルフリルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、など）アリールアクリレート（例えばフェニルアクリレートなど）；
【００６７】
メタクリル酸エステル類、例えば、アルキル（アルキル基の炭素原子数は１〜１０のものが好ましい）メタクリレート（例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ｔ−ブチルメタクリレート、アミルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、クロルベンジルメタクリレート、オクチルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、４−ヒドロキシブチルメタクリレート、５−ヒドロキシペンチルメタクリレート、２，２−ジメチル−３−ヒドロキシプロピルメタクリレート、トリメチロールプロパンモノメタクリレート、ペンタエリスリトールモノメタクリレート、グリシジルメタクリレート、フルフリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレートなど）、アリールメタクリレート（例えば、フェニルメタクリレート、クレジルメタクリレート、ナフチルメタクリレートなど）；
【００６８】
アクリルアミド類、例えば、アクリルアミド、Ｎ−アルキルアクリルアミド、（アルキル基としては、炭素原子数１〜１０のもの、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ｔ−ブチル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロヘキシル基、ベンジル基、ヒドロキシエチル基、ベンジル基などがある。）、Ｎ−アリールアクリルアミド（アリール基としては、例えばフェニル基、トリル基、ニトロフェニル基、ナフチル基、シアノフェニル基、ヒドロキシフェニル基、カルボキシフェニル基などがある。）、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアクリルアミド（アルキル基としては、炭素原子数１〜１０のもの、例えば、メチル基、エチル基、ブチル基、イソブチル基、エチルヘキシル基、シクロヘキシル基などがある。）、Ｎ，Ｎ−ジアリールアクリルアミド（アリール基としては、例えばフェニル基などがある。）、Ｎ−メチル−Ｎ−フェニルアクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシエチル−Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−２−アセトアミドエチル−Ｎ−アセチルアクリルアミドなど；
【００６９】
メタクリルアミド類、例えば、メタクリルアミド、Ｎ−アルキルメタクリルアミド（アルキル基としては、炭素原子数１〜１０のもの、例えば、メチル基、エチル基、ｔ−ブチル基、エチルヘキシル基、ヒドロキシエチル基、シクロヘキシル基などがある。）、Ｎ−アリールメタクリルアミド（アリール基としては、フェニル基などがある。）、Ｎ，Ｎ−ジアルキルメタクリルアミド（アルキル基としては、エチル基、プロピル基、ブチル基などがある。）、Ｎ，Ｎ−ジアリールメタクリルアミド（アリール基としては、フェニル基などがある。）、Ｎ−ヒドロキシエチル−Ｎ−メチルメタクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−フェニルメタクリルアミド、Ｎ−エチル−Ｎ−フェニルメタクリルアミドなど；アリル化合物、例えば、アリルエステル類（例えば、酢酸アリル、カプロン酸アリル、カプリル酸アリル、ラウリン酸アリル、パルミチン酸アリル、ステアリン酸アリル、安息香酸アリル、アセト酢酸アリル、乳酸アリルなど）、アリルオキシエタノールなど；
【００７０】
ビニルエーテル類、例えば、アルキルビニルエーテル（例えば、ヘキシルビニルエーテル、オクチルビニルエーテル、デシルビニルエーテル、エチルヘキシルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、エトキシエチルビニルエーテル、クロルエチルビニルエーテル、１−メチル−２，２−ジメチルプロピルビニルエーテル、２−エチルブチルビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールビニルエーテル、ジメチルアミノエチルビニルエーテル、ジエチルアミノエチルビニルエーテル、ブチルアミノエチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、テトラヒドロフルフリルビニルエーテルなど）、ビニルアリールエーテル（例えばビニルフェニルエーテル、ビニルトリルエーテル、ビニルクロルフェニルエーテル、ビニル−２，４−ジクロルフェニルエーテル、ビニルナフチルエーテル、ビニルアントラニルエーテルなど）；
【００７１】
ビニルエステル類、例えば、ビニルブチレート、ビニルイソブチレート、ビニルトリメチルアセテート、ビニルジエチルアセテート、ビニルバレート、ビニルカプロエート、ビニルクロルアセテート、ビニルジクロルアセテート、ビニルメトキシアセテート、ビニルブトキシアセテート、ビニルフェニルアセテート、ビニルアセトアセテート、ビニルラクテート、ビニル−β−フェニルブチレート、ビニルシクロヘキシルカルボキシレート、安息香酸ビニル、サルチル酸ビニル、クロル安息香酸ビニル、テトラクロル安息香酸ビニル、ナフトエ酸ビニルなど；
【００７２】
スチレン類、例えば、スチレン、アルキルスチレン（例えば、メチルスチレン、ジメチルスチレン、トリメチルスチレン、エチルスチレン、ジエチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、ヘキシルスチレン、シクロヘキシルスチレン、デシルスチレン、ベンジルスチレン、クロルメチルスチレン、トリフルオルメチルスチレン、エトキシメチルスチレン、アセトキシメチルスチレンなど）、アルコキシスチレン（例えば、メトキシスチレン、４−メトキシ−３−メチルスチレン、ジメトキシスチレンなど）、ハロゲンスチレン（例えば、クロルスチレン、ジクロルスチレン、トリクロルスチレン、テトラクロルスチレン、ペンタクロルスチレン、ブロムスチレン、ジブロムスチレン、ヨードスチレン、フルオルスチレン、トリフルオルスチレン、２−ブロム−４−トリフルオルメチルスチレン、４−フルオル−３−トリフルオルメチルスチレンなど）、カルボキシスチレン；
【００７３】
クロトン酸エステル類、例えば、クロトン酸アルキル（例えば、クロトン酸ブチル、クロトン酸ヘキシル、グリセリンモノクロトネートなど）；イタコン酸ジアルキル類（例えば、イタコン酸ジメチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸ジブチルなど）；マレイン酸あるいはフマール酸のジアルキルエステル類（例えば、ジメチルマレレート、ジブチルフマレートなど）、無水マレイン酸、マレイミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、マレイロニトリル等がある。その他、一般的には共重合可能である付加重合性不飽和化合物であればよい。
【００７４】
この中で、カルボキシスチレン、Ｎ−（カルボキシフェニル）アクリルアミド、Ｎ−（カルボキシフェニル）メタクリルアミド等のようなカルボキシル基を有するモノマー、マレイミド等、アルカリ溶解性を向上させるモノマーが共重合成分として好ましい。
本発明における樹脂中の他の重合性モノマーの含有量としては、全繰り返し単位に対して、５０モル％以下が好ましく、より好ましくは３０モル％以下である。
【００７５】
以下に一般式（１）で表される繰り返し構造単位を有する樹脂の好ましい具体例を示すが、本発明がこれに限定されるものではない。
【００７６】
【化２３】

【００７７】
【化２４】

【００７８】
【化２５】

【００７９】
【化２６】

【００８０】
【化２７】

【００８１】
【化２８】

【００８２】
【化２９】

【００８３】
【化３０】

【００８４】
【化３１】

【００８５】
【化３２】

【００８６】
上記具体例中のｎは正の整数を表す。ｘ、ｙ、ｚは樹脂組成のモル比を表し、２成分からなる樹脂では、ｘ＝１０〜９５、ｙ＝５〜９０、好ましくはｘ＝４０〜９０、ｙ＝１０〜６０の範囲で使用される。３成分からなる樹脂では、 ｘ＝１０〜９０、ｙ＝５〜８５、ｚ＝５〜８５、好ましくはｘ＝４０〜８０、ｙ＝１０〜５０、ｚ＝１０〜５０の範囲で使用される。
【００８７】
一般式（１）で表される繰り返し構造単位を有する樹脂の分子量は重量平均で３，０００〜３００，０００であり、好ましくは３，０００〜１００，０００の範囲で使用される。分子量分布は１〜１０であり、好ましくは１〜３、更に好ましくは１〜１．５の範囲のものが使用される。分子量分布が小さいものほど、解像度、レジスト形状、及びレジストパターンの側壁がスムーズであり、ラフネス性に優れる。
一般式（１）で表される繰り返し構造単位の含有量は、全体の樹脂に対して、５〜１００モル％、好ましくは１０〜９０モル％である。
【００８８】
本発明に用いられる一般式（１）で表わされる構造単位を含有するアルカリ可溶性樹脂は、Macromolecules (1995), 28(11), 3787〜3789, Polym. Bull. (Berlin)(1990), 24(4), 385〜389,特開平８−２８６３７５に記載されている方法により合成することができる。即ち、ラジカル重合もしくはリビングアニオン重合法により目的のアルカリ可溶性樹脂を得ることができる。
これらの樹脂は１種で使用しても良いし、複数を混合して用いても良い。
【００８９】
ここで、重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィーのポリスチレン換算値をもって定義される。
【００９０】
（２−２）本発明におけるアルカリ可溶性樹脂の他の好ましい態様の１つは、下記条件（ａ）および（ｂ）を満たす。
（ａ）炭素数６以上２０以下の芳香環及び該芳香環に直接あるいは連結基を介して結合したエチレン性不飽和基を有するモノマーから誘導される繰り返し単位を少なくとも一種有すること。
（ｂ）該芳香環のπ電子と芳香環上の置換基の非共有電子対の電子数の間に前記式（１）の関係が成り立つこと。
【００９１】
ここで、Ｎπは、π電子総数を表し、Ｎ_loneは該置換基としての炭素数１以上１２以下の直鎖状、分岐状、あるいは環状のアルコキシ基、アルケニルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、または水酸基の非共有電子対の総電子数を表す。２つ以上のアルコキシ基または水酸基は隣り合う二つが互いに結合して５員環以上の環構造を形成してもよい。
【００９２】
特に、式（１）中のＮπ＋（１／２）Ｎ_loneは、１０〜４０の範囲であることが二次電子を発生しやすい構造であるため好ましい。好ましい芳香環としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ビフェニル等を挙げることができ、好ましい芳香環上の置換基としては、水酸基、メトキシ基、エトキシ基、イソプロピル基等を挙げることができる。
また、π電子総数Ｎπが１０以上となる芳香環（例えばナフタレン環、アントラセン環またはフェナントレン環、ビフェニルのような芳香環）であれば、この芳香環上の置換基は非共有電子対を有さない基（Ｎ_lone＝０となる基）であっても良く、例えば、水素、飽和アルキル基などを挙げることができる。
【００９３】
（２−２−１）
より具体的には、本発明のアルカリ可溶性樹脂は、前記一般式（３）〜（７）で表される繰り返し単位を構成成分として有することが好ましい。
【００９４】
一般式（３）〜（７）において、 R₁₀₁は、水素原子あるいはメチル基を表す。Ｌは二価の連結基を表す。Ra、Rb、Rc、Rd、Re、Rf、Rg、Rh、Ri、Rj、Rk、Rlはそれぞれ独立に、炭素数１から１２の直鎖状、分岐状、あるいは、環状のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基、あるいは水素原子を表す。また、これらは互いに連結して炭素数２４以下の５員以上の環を形成しても良い。l,m,n,p,q,r,s,t,u,v,w,xは０〜３までの整数を表し、l+m+n=2,3、 p+q+r=0,1,2,3、 s+t+u=0,1,2,3、 v+w+x=0,1,2,3を満たす。
【００９５】
Ra、Rb、Rcの例としては、水素、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、アリル基、ベンジル基、フェニル基、クミル基などが挙げられる。また、互いに連結して、メチル置換ジオキソール環、エチル置換ジオキソール環、フェニル置換ジオキソール環、ジメチル置換ジオキソール環、ジオキサン環を形成するものも例として挙げられる。
【００９６】
Rd、Re、Rf、Rg、Rh、Ri、Rj、Rk、Rlの例としては、水素、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、アリル基、ベンジル基、フェニル基、クミル基などが挙げられる。Rd〜Rf、Rg〜Ri又はRj〜Rlは、ジオキソール環、メチル置換ジオキソール環、エチル置換ジソキソール環、フェニル置換ジオキソール環、ジメチル置換ジオキソール環、ジオキサン環を形成するものも例として挙げられる。
【００９７】
Ｌの例としては、単結合、−ＣＨ₂−、−ＣＯＯ−、−ＣＯＯＣＨ₂−、−ＯＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ−、−ＯＣＨ₂−、−ＣＯＮＨ−などが挙げられる。
【００９８】
Ｙの表す各芳香環における、主鎖に結合する結合手、あるいは置換基に結合する結合手の位置は芳香環上のいずれでも良い。
【００９９】
これらは、下記（９）〜（１３）のモノマーの単独重合、或いは必要により前記と同様の他の共重合モノマーとの共重合によって得ることができる。
【０１００】
【化３３】

【０１０１】
【化３４】

上記において、Ｒ₁a、Ｒ₁₀₁、Ｒa〜Ｒｌ、l、m、n、p、q、r、s、t、u、v、w、xは、前記と同義である。
上記の内、分子内に水酸基を有するモノマーを使用する場合は、あらかじめ水酸基を保護しておき重合後に保護基を外す方法が好ましい。また、酸分解性の基で保護する場合も、ポリマー合成終了後に保護基を導入する方法が一般的である。
【０１０２】
これらの構造の好ましい具体例を以下に挙げるがこれらに限定されるものではない。
【０１０３】
【化３５】

【０１０４】
【化３６】

【０１０５】
【化３７】

【０１０６】
【化３８】

【０１０７】
【化３９】

【０１０８】
【化４０】

【０１０９】
【化４１】

【０１１０】
【化４２】

【０１１１】
【化４３】

【０１１２】
【化４４】

【０１１３】
【化４５】

【０１１４】
【化４６】

【０１１５】
【化４７】

【０１１６】
【化４８】

【０１１７】
【化４９】

【０１１８】
【化５０】

【０１１９】
【化５１】

【０１２０】
【化５２】

【０１２１】
（２−２−２）
更に、本発明に於けるアルカリ可溶性樹脂として、部分アルキルエーテル化したポリヒドロキシスチレン及びヒドロキシスチレン／スチレン共重合体も好ましい。
【０１２２】
部分アルキルエーテル化されたポリヒドロキシスチレンに於いて、アルキルエーテル化されたフェノール単位（ｍｏｌ）／フェノール単位（ｍｏｌ）は、１／９９〜３０／７０の範囲が好ましい。
【０１２３】
ヒドロキシスチレン／スチレン共重合体に於いて、ヒドロキシスチレン単位（ｍｏｌ）／スチレン単位（ｍｏｌ）は、７０／３０〜９５／５の範囲が好ましい。
【０１２４】
以下に、本発明に於ける部分アルキルエーテル化したポリヒドロキシスチレンの好ましい具体例を挙げるが、本発明がこれに限定されるものではない。
【０１２５】
【化５３】

【０１２６】
【化５４】

【０１２７】
【化５５】

【０１２８】
【化５６】

【０１２９】
【化５７】

【０１３０】
【化５８】

【０１３１】
本発明における、上記（２−２−１）及び（２−２−２）に記載のアルカリ可溶性樹脂は、ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合等の公知の方法によって合成できる。対応するモノマーを組み合わせてラジカル重合を行うのが最も簡便であるが、モノマーによってはカチオン重合、アニオン重合を利用した場合に、より好適に合成できる。また、重合開始種によってモノマーが重合以外の反応を起こす場合には、適当な保護基を導入したモノマーを重合し、重合後に脱保護することによって望む重合体を得ることができる。また、アルコキシを有する重合体については、対応する水酸基を有する重合体の水酸基をエーテル化反応を行うことによっても望む重合体を得ることができる。重合法については、実験化学講座２８高分子合成、新実験化学講座１９高分子化学［Ｉ］等に記載されている。
【０１３２】
上記アルカリ可溶性樹脂は、分子量が３、０００を超え、３００，０００以下である。好ましくは、重量平均分子量が３，０００を越え、１００，０００以下である。より好ましくは、重量平均分子量が３，０００を越え、５０，０００以下である。
【０１３３】
上記アルカリ可溶性樹脂の分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、１．０〜１．５であることが好ましく、これにより、特にレジストを高感度化することができる。なお、このような分子量分布のアルカリ可溶性樹脂は、上記合成方法において、リビングアニオン重合を利用することによって合成することができる。
【０１３４】
（２−３）上記（２−１）、（２−２−１）、（２−２−２）以外の本発明に於いて用いることができる他のアルカリ可溶性樹脂
本発明において用いることができる他のアルカリ可溶性樹脂としては、例えばノボラック樹脂、水素化ノボラツク樹脂、アセトン−ピロガロール樹脂、ｏ−ポリヒドロキシスチレン、ｐ−ポリヒドロキシスチレン、水素化ポリヒドロキシスチレン、ハロゲンもしくはアルキル置換ポリヒドロキシスチレン、ヒドロキシスチレン−Ｎ−置換マレイミド共重合体、ｏ／ｐ−ヒドロキシスチレン共重合体、ポリヒドロキシスチレンの水酸基に対する一部Ｏ−アルキル化物（例えば、５〜３０モル％のＯ−メチル化物、Ｏ−（１−メトキシ）エチル化物、Ｏ−（１−エトキシ）エチル化物、Ｏ−２−テトラヒドロピラニル化物、Ｏ−（ｔ−ブトキシカルボニル）メチル化物等）もしくはＯ−アシル化物（例えば、５〜３０モル％のｏ−アセチル化物、Ｏ−（ｔ−ブトキシ）カルボニル化物等）、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−ヒドロキシスチレン共重合体、α−メチルスチレン−ヒドロキシスチレン共重合体、カルボキシル基含有メタクリル系樹脂及びその誘導体を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【０１３５】
特に好ましい他のアルカリ可溶性樹脂は、ノボラック樹脂及びｏ−ポリヒドロキシスチレン、ｐ−ポリヒドロキシスチレン及びこれらの共重合体、アルキル置換ポリヒドロキシスチレン、ポリヒドロキシスチレンの一部Ｏ−アルキル化、もしくはＯ−アシル化物、スチレン−ヒドロキシスチレン共重合体、α−メチルスチレン−ヒドロキシスチレン共重合体である。該ノボラック樹脂は、下記の所定のモノマーを主成分として、酸性触媒の存在下、アルデヒド類と付加縮合させることにより得られる。
【０１３６】
所定のモノマーとしては、フェノール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール、ｏ−クレゾール等のクレゾール類、２，５−キシレノール、３，５−キシレノール、３，４−キシレノール、２，３−キシレノール等のキシレノール類、ｍ−エチルフェノール、ｐ−エチルフェノール、ｏ−エチルフェノール、ｐ−ｔ−ブチルフェノール、ｐ−オクチルフエノール、２，３，５−トリメチルフェノール等のアルキルフェノール類、ｐ−メトキシフェノール、ｍ−メトキシフェノール、３，５−ジメトキシフェノール、２−メトキシ−４−メチルフェノール、ｍ−エトキシフェノール、ｐ−エトキシフェノール、ｍ−プロポキシフェノール、ｐ−プロポキシフェノール、ｍ−ブトキシフェノール、ｐ−ブトキシフェノール等のアルコキシフェノール類、２−メチル−４−イソプロピルフェノール等のビスアルキルフェノール類、ｍ−クロロフェノール、ｐ−クロロフェノール、ｏ−クロロフェノール、ジヒドロキシビフェニル、ビスフェノールＡ、フェニルフェノール、レゾルシノール、ナフトール等のヒドロキシ芳香化合物を単独もしくは２種類以上混合して使用することができるが、これらに限定されるものではない。
【０１３７】
アルデヒド類としては、例えばホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、α−フェニルプロピルアルデヒド、β−フェニルプロピルアルデヒド、ｏ−ヒドロキシベンズアルデヒド、ｍ−ヒドロキシベンズアルデヒド、ｐ−ヒドロキシベンズアルデヒド、ｏ−クロロベンズアルデヒド、ｍ−クロロベンズアルデヒド、ｐ−クロロベンズアルデヒド、ｏ−ニトロベンズアルデヒド、ｍ−ニトロベンズアルデヒド、ｐ−ニトロベンズアルデヒド、ｏ−メチルベンズアルデヒド、ｍ−メチルベンズアルデヒド、ｐ−メチルベンズアルデヒド、ｐ−エチルベンズアルデヒド、ｐ−ｎ−ブチルベンズアルデヒド、フルフラール、クロロアセトアルデヒド及びこれらのアセタール体、例えばクロロアセトアルデヒドジエチルアセタール等を使用することができるが、これらの中で、ホルムアルデヒドを使用するのが好ましい。
これらのアルデヒド類は、単独でもしくは２種類以上組み合わせて用いられる。酸性触媒としては塩酸、硫酸、ギ酸、酢酸、シュウ酸等を使用することができる。
【０１３８】
こうして得られたノボラック樹脂の重量平均分子量は、１，０００〜３０，０００の範囲であることが好ましい。１，０００未満では露光部の現像後の膜減りが大きく、３０，０００を越えると現像速度が小さくなってしまう。特に好適なのは２，０００〜２０，０００の範囲である。
また、ノボラック樹脂以外の前記ポリヒドロキシスチレン、及びその誘導体、共重合体の重量平均分子量は、２０００以上、好ましくは２０００〜３００００、より好ましくは２０００〜２００００である。
ここで、重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィーのポリスチレン換算値をもって定義される。
【０１３９】
こうして得られたアルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量は、１，０００〜３０，０００の範囲であることが好ましい。１，０００未満では露光部の現像後の膜減りが大きく、３０，０００を越えると現像速度が小さくなってしまう。さらに好適なのは２，０００〜２０，０００の範囲である。
感度が特に優れている点で特に好ましいアルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量は、２，０００〜９，０００の範囲であり、より好ましくは２，５００〜９，０００の範囲であり、さらに好ましくは３，０００〜９，０００の範囲である。
また、アルカリ可溶性樹脂の分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、１．０〜１．５となる（単分散ポリマー）ほうが現像残さが少なくなり好ましい。感度が特に優れている点で特に好ましいアルカリ可溶性樹脂の分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、１．０〜１．４であり、より好ましくは１．０〜１．３であり、さらに好ましくは１．０〜１．２である。
ここで、重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィーのポリスチレン換算値をもって定義される。
すべてのアルカリ可溶性樹脂の使用量は、レジスト組成物の全重量（溶媒を除く）を基準として、通常３０〜９０重量％、好ましくは５０〜８０重量％である。
【０１４０】
(３)酸により架橋する架橋剤
本発明のネガ型レジスト組成物では、アルカリ可溶性樹脂、酸発生剤とともに、酸により架橋する化合物（以下、適宜、酸架橋剤又は単に架橋剤と称する）を使用する。
（３）−１ 架橋剤は、フェノール誘導体を使用することができる。
好ましくは、分子量が１２００以下、分子内にベンゼン環を３〜５個含み、さらにヒドロキシメチル基またはアルコキシメチル基を合わせて２個以上有し、そのヒドロキシメチル基、アルコキシメチル基を少なくともいずれかのベンゼン環に集中させ、あるいは振り分けて結合してなるフェノール誘導体を挙げることができる。このようなフェノール誘導体を用いることにより、本発明の効果をより顕著にすることができる。
ベンゼン環に結合するアルコキシメチル基としては、炭素数６個以下のものが好ましい。具体的にはメトキシメチル基、エトキシメチル基、ｎ−プロポキシメチル基、ｉ−プロポキシメチル基、ｎ−ブトキシメチル基、ｉ−ブトキシメチル基、ｓｅｃ−ブトキシメチル基、ｔ−ブトキシメチル基が好ましい。さらに、２−メトキシエトキシ基及び、２−メトキシ−１−プロポキシ基の様に、アルコキシ置換されたアルコキシ基も好ましい。
これらのフェノール誘導体の内、特に好ましいものを以下に挙げる。
【０１４１】
【化５９】

【０１４２】
【化６０】

【０１４３】
【化６１】

【０１４４】
【化６２】

【０１４５】
【化６３】

【０１４６】
（式中、Ｌ¹〜Ｌ⁸は、同じであっても異なっていてもよく、ヒドロキシメチル基、メトキシメチル基又はエトキシメチル基を示す。）
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（上記式においてＬ¹〜Ｌ⁸が水素原子である化合物）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。この際、樹脂化やゲル化を防ぐために、反応温度を６０℃以下で行うことが好ましい。具体的には、特開平６−２８２０６７号、特開平７−６４２８５号等に記載されている方法にて合成することができる。
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。この際、樹脂化やゲル化を防ぐために、反応温度を１００℃以下で行うことが好ましい。具体的には、欧州特許ＥＰ６３２００３Ａ１等に記載されている方法にて合成することができる。
このようにして合成されたヒドロキシメチル基またはアルコキシメチル基を有するフェノール誘導体は、保存時の安定性の点で好ましいが、アルコキシメチル基を有するフェノール誘導体は保存時の安定性の観点から特に好ましい。
ヒドロキシメチル基またはアルコキシメチル基を合わせて２個以上有し、いずれかのベンゼン環に集中させ、あるいは振り分けて結合してなるこのようなフェノール誘導体は、単独で使用してもよく、また２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【０１４７】
（３）−２ 上記フェノール誘導体以外にも、下記の（ｉ）、（ｉｉ）の化合物が架橋剤として使用できる。
（ｉ） Ｎ−ヒドロキシメチル基、Ｎ−アルコキシメチル基、若しくはＮ−アシルオキシメチル基を有する化合物
（ｉｉ） エポキシ化合物
これらの架橋剤については以下に詳細に説明する。
（ｉ） Ｎ−ヒドロキシメチル基、Ｎ−アルコキシメチル基、若しくはＮ−アシルオキシメチル基を有する化合物としては、欧州特許公開（以下、「ＥＰ−Ａ」と記載する）第０，１３３，２１６号、西独特許第３，６３４，６７１号、同第３，７１１，２６４号に開示された単量体及びオリゴマー−メラミン−ホルムアルデヒド縮合物並びに尿素−ホルムアルデヒド縮合物、ＥＰ−Ａ第０，２１２，４８２号に開示されたアルコキシ置換化合物等に開示されたベンゾグアナミン−ホルムアルデヒド縮合物等が挙げられる。
更に好ましい例としては、例えば、少なくとも２個の遊離Ｎ−ヒドロキシメチル基、Ｎ−アルコキシメチル基、若しくはＮ−アシルオキシメチル基を有するメラミン−ホルムアルデヒド誘導体が挙げられ、中でもＮ−アルコキシメチル誘導体が特に好ましい。
【０１４８】
（ｉｉ） エポキシ化合物としては、一つ以上のエポキシ基を含む、モノマー、ダイマー、オリゴマー、ポリマー状のエポキシ化合物を挙げることができる。例えば、ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンとの反応生成物、低分子量フェノール−ホルムアルデヒド樹脂とエピクロルヒドリンとの反応生成物等が挙げられる。その他、米国特許第４，０２６，７０５号公報、英国特許第１，５３９，１９２号公報に記載され、使用されているエポキシ樹脂を挙げることができる。
【０１４９】
本発明においては、上記のフェノール誘導体が好ましい。
上記のフェノール誘導体に加え、例えば上述のような他の架橋剤（ｉ）、（ｉｉ）を併用することもできる。
その場合に、上記のフェノール誘導体と、併用しうる他の架橋剤との比率は、モル比で１００／０〜２０／８０、好ましくは９０／１０〜４０／６０、更に好ましくは８０／２０〜５０／５０である。
【０１５０】
架橋剤は、全レジスト組成物固形分中、３〜７０重量％、好ましくは５〜５０重量％の添加量で用いられる。架橋剤の添加量が３重量％未満であると残膜率が低下し、また、７０重量％を越えると解像力が低下し、更にレジスト液の保存時の安定性の点で余り好ましくない。
【０１５１】
（４）有機塩基性化合物
本発明で用いることのできる好ましい有機塩基性化合物とは、フェノールよりも塩基性の強い化合物である。中でも含窒素塩基性化合物が好ましい。
好ましい化学的環境として、下記式（Ａ）〜（Ｅ）の構造を挙げることができる。
【０１５２】
【化６４】

【０１５３】
ここで、Ｒ²⁵⁰ 、Ｒ²⁵¹ 及びＲ²⁵² は、同一でも異なってもよく、水素原子、炭素数１〜６個のアルキル基、炭素数１〜６個のアミノアルキル基、炭素数１〜６個のヒドロキシアルキル基又は炭素数６〜２０個の置換もしくは非置換のアリール基を表し、ここで、Ｒ²⁵¹とＲ²⁵²は、互いに結合して環を形成してもよい。
Ｒ²⁵³ 、Ｒ²⁵⁴ 、Ｒ²⁵⁵ 及びＲ²⁵⁶ は、同一でも異なってもよく、炭素数１〜６個のアルキル基を表す。
更に好ましい化合物は、一分子中に異なる化学的環境の窒素原子を２個以上有する含窒素塩基性化合物であり、特に好ましくは、置換もしくは未置換のアミノ基と窒素原子を含む環構造の両方を含む化合物もしくはアルキルアミノ基を有する化合物である。
【０１５４】
好ましい具体例としては、置換もしくは未置換のグアニジン、置換もしくは未置換のアミノピリジン、置換もしくは未置換のアミノアルキルピリジン、置換もしくは未置換のアミノピロリジン、置換もしくは未置換のインダゾール、イミダゾール、置換もしくは未置換のピラゾール、置換もしくは未置換のピラジン、置換もしくは未置換のピリミジン、置換もしくは未置換のプリン、置換もしくは未置換のイミダゾリン、置換もしくは未置換のピラゾリン、置換もしくは未置換のピペラジン、置換もしくは未置換のアミノモルフォリン、置換もしくは未置換のアミノアルキルモルフォリン等が挙げられる。好ましい置換基は、アミノ基、アミノアルキル基、アルキルアミノ基、アミノアリール基、アリールアミノ基、アルキル基、アルコキシ基、アシル基、アシロキシ基、アリール基、アリールオキシ基、ニトロ基、水酸基、シアノ基である。
【０１５５】
特に好ましい化合物として、グアニジン、１，１−ジメチルグアニジン、１，１，３，３，−テトラメチルグアニジン、イミダゾール、２−メチルイミダゾール、４−メチルイミダゾール、Ｎ−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、４，５−ジフェニルイミダゾール、２，４，５−トリフェニルイミダゾール、２−アミノピリジン、３−アミノピリジン、４−アミノピリジン、２−ジメチルアミノピリジン、４−ジメチルアミノピリジン、２−ジエチルアミノピリジン、２−（アミノメチル）ピリジン、２−アミノ−３−メチルピリジン、２−アミノ−４−メチルピリジン、２−アミノ−５−メチルピリジン、２−アミノ−６−メチルピリジン、３−アミノエチルピリジン、４−アミノエチルピリジン、３−アミノピロリジン、ピペラジン、Ｎ−（２−アミノエチル）ピペラジン、Ｎ−（２−アミノエチル）ピペリジン、４−アミノ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、４−ピペリジノピペリジン、２−イミノピペリジン、１−（２−アミノエチル）ピロリジン、ピラゾール、３−アミノ−５−メチルピラゾール、５−アミノ−３−メチル−１−ｐ−トリルピラゾール、ピラジン、２−（アミノメチル）−５−メチルピラジン、ピリミジン、２，４−ジアミノピリミジン、４，６−ジヒドロキシピリミジン、２−ピラゾリン、３−ピラゾリン、Ｎ−アミノモルフォリン、Ｎ−（２−アミノエチル）モルフォリンなどが挙げられるがこれに限定されるものではない。
これらの含窒素塩基性化合物は、単独であるいは２種以上一緒に用いられる。酸発生剤と有機塩基性化合物の組成物中の使用割合は、（酸発生剤）／（有機塩基性化合物）（モル比）＝２．５〜３００であることが好ましい。該モル比が２．５未満では低感度となり、解像力が低下する場合があり、また、３００を越えると露光後加熱処理までの経時でレジストパターンの太りが大きくなり、解像力も低下する場合がある。（酸発生剤）／（有機塩基性化合物）（モル比）は、好ましくは５．０〜２００、更に好ましくは７．０〜１５０である。これら含窒素塩基性化合物の添加は、レジスト膜の引き置き経時安定性（ＰＣＤ安定性及びＰＥＤ安定性）を改善する効果がある。
ここで、ＰＣＤ(Post Coating Delay)安定性とは、基板にレジスト組成物を塗布後、照射装置内あるいは装置外に放置した場合の塗膜安定性であり、また、ＰＥＤ(Post Exposure Delay)安定性とは、照射後に加熱操作を行うまでの間、照射装置内あるいは装置外に放置した場合の塗膜安定性である。
【０１５６】
（５）本発明の組成物に使用されるその他の成分
本発明のネガ型レジスト組成物には必要に応じて、更に染料、界面活性剤などを含有させることができる。
（５）−１ 染料
好適な染料としては油性染料及び塩基性染料がある。具体的にはオイルイエロー＃１０１、オイルイエロー＃１０３、オイルピンク＃３１２、オイルグリーンＢＧ、オイルブルーＢＯＳ，オイルブルー＃６０３、オイルブラックＢＹ、オイルブラックＢＳ、オイルブラックＴ−５０５（以上オリエント化学工業株式会社製）、クリスタルバイオレット（ＣＩ４２５５５）、メチルバイオレット（ＣＩ４２５３５）、ローダミンＢ（ＣＩ４５１７０Ｂ）、マラカイトグリーン（ＣＩ４２０００）、メチレンブルー（ＣＩ５２０１５）等を挙げることができる。
【０１５７】
（５）−２ 溶剤類
本発明の組成物は、上記各成分を溶解する溶媒に溶かして支持体上に塗布する。ここで使用する溶媒としては、エチレンジクロライド、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、２−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、メチルエチルケトン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、２−メトキシエチルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トルエン、酢酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチルピロリドン、テトラヒドロフラン等が好ましく、これらの溶媒を単独あるいは混合して使用する。
【０１５８】
（５）−３ 界面活性剤類
本発明のネガ型レジスト組成物には、界面活性剤を加えることもできる。具体的には、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セチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等の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オクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等の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、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等の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モノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテ−ト、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤、エフトップＥＦ３０１，ＥＦ３０３，ＥＦ３５２（新秋田化成（株）製）、メガファックＦ１７１，Ｆ１７３ （大日本インキ（株）製）、フロラ−ドＦＣ４３０，ＦＣ４３１（住友スリーエム（株）製）、アサヒガードＡＧ７１０，サーフロンＳ−３８２，ＳＣ１０１，ＳＣ１０２，ＳＣ１０３，ＳＣ１０４，ＳＣ１０５，ＳＣ１０６（旭硝子（株）製）等のフッ素系界面活性剤、オルガノシロキサンポリマーＫＰ３４１（信越化学工業（株）製）やアクリル酸系もしくはメタクリル酸系（共）重合ポリフローＮｏ．７５，Ｎｏ．９５（共栄社油脂化学工業（株）製）、トロイゾルＳ−３６６（トロイケミカル(株）製）等を挙げることができる。
【０１５９】
尚、フッ素系及びシリコン系界面活性剤のうち少なくとも１種の界面活性剤が配合されることが好ましい。また、フッ素原子と珪素原子の両方を有する界面活性剤が配合されることも好ましい。これらの界面活性剤として、例えば特開昭62-36663号、特開昭61-226746号、特開昭61-226745号、特開昭62-170950号、特開昭63-34540号、特開平7-230165号、特開平8-62834号、特開平9-54432号、特開平9-5988号、米国特許5405720号, 米国特許5360692号, 米国特許5529881号, 米国特許5296330号, 米国特許5436098号, 米国特許5576143号, 米国特許5296143号, 米国特許5294511号、 及び、米国特許5824451号記載の界面活性剤を挙げることができ、下記市販の界面活性剤をそのまま用いることもできる。 市販の界面活性剤として、例えばエフトップEF301、EF303、(新秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431(住友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、R08（大日本インキ（株）製）、サーフロンS−382、SC101、102、103、104、105、106（旭硝子（株）製）、トロイゾルＳ−３６６（トロイケミカル社製）等のフッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を挙げることができる。またポリシロキサンポリマーKP−341（信越化学工業（株）製）もシリコン系界面活性剤として用いることができる。
これらの界面活性剤の配合量は、本発明の組成物中の固形分１００重量部当たり、通常、０．００１〜２重量部、好ましくは０．０１〜１重量部である。これらの界面活性剤は単独で添加してもよいし、また、いくつかの組み合わせで添加することもできる。これらの界面活性剤の添加により、レジスト膜の面内均一性が増し、解像力が向上する効果がある。
【０１６０】
本発明に係わるネガ型電子線又はＸ線用化学増幅レジスト組成物は、酸発生剤、アルカリ可溶性樹脂、酸架橋剤、有機塩基性化合物及び必要に応じてその他の添加剤を溶剤に溶解させて溶液とした後に、水分含有量を０．５重量％以下、好ましくは０．０１〜０．５重量％、より好ましくは０．１５〜０．３０重量％にコントロールすることによって調整することができる。
水分含有量をコントロールする方法としては、アルカリ可溶性樹脂の乾燥によるコントロールが好ましく、例えば、減圧、加熱下（例えば、１５ｍｍＨｇ、６０℃）で所定の時間（例えば、１２時間）乾燥させたアルカリ可溶性樹脂を使用することにより、組成物の水分含有量を所望の値にすることができる。また、組成物の調製に於いて、酸発生剤が吸湿性が高い場合には、調製雰囲気を乾燥させること（例えば、湿度５０％以下）も好ましい。使用する溶媒は純度が高いものを用いることが好ましい。
【０１６１】
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パターン形成工程は、基板（例：シリコン／二酸化シリコン皮覆、ガラス基板、ＩＴＯ基板等の透明基板等）上に、本発明のネガ型レジスト組成物を塗布し、次に電子線又はＸ線描画装置を用いて照射を行い、加熱、現像、リンス、乾燥することにより良好なレジストパターンを形成することができる。
本発明のネガ型レジスト組成物の現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジ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、トリエタノーアミン等のアルコ−ルアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリン等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピペリジン等の環状アミン類、等のアルカリ類の水溶液を使用することができる。更に、上記アルカリ類の水溶液にイソプロピルアルコール等のアルコール類、ノニオン系等の界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
これらの現像液の中で好ましくは第四アンモニウム塩、更に好ましくは、テトラメチルアンモニウムヒドロオキシド、コリンである。
【０１６２】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明の内容がこれにより限定されるものではない。
１．構成素材の合成例
（１）酸発生剤
１）ペンタフロロベンゼンスルホン酸テトラメチルアンモニウム塩の合成
ペンタフロロベンゼンスルホニルクロリド２５ｇを氷冷下メタノール１００ｍｌに溶解させ、これに２５％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液１００ｇをゆっくり加えた。室温で３時間攪拌するとペンタフロロベンゼンスルホン酸テトラメチルアンモニウム塩の溶液が得られた。この溶液をスルホニウム塩、ヨードニウム塩との塩交換に用いた。
【０１６３】
２）トリフェニルスルホニウムペンタフロロベンゼンスルホネートの合成
ジフェニルスルホキシド５０ｇをベンゼン８００ｍｌに溶解させ、これに塩化アルミニウム２００ｇを加え、２４時間還流した。反応液を氷２Ｌにゆっくりと注ぎ、これに濃塩酸４００ｍｌを加えて７０℃で１０分加熱した。この水溶液を酢酸エチル５００ｍｌで洗浄し、ろ過した後にヨウ化アンモニウム２００ｇを水４００ｍｌに溶解したものを加えた。析出した粉体をろ取、水洗した後酢酸エチルで洗浄、乾燥するとトリフェニルスルホニウムヨージドが７０ｇ得られた。
トリフェニルスルホニウムヨージド３０．５ｇをメタノール１０００ｍｌに溶解させ、この溶液に酸化銀１９．１ｇを加え、室温で４時間攪拌した。溶液をろ過し、これに過剰量のペンタフロロベンゼンスルホン酸テトラメチルアンモニウム塩の溶液を加えた。反応液を濃縮し、これをジクロロメタン５００ｍｌに溶解し、この溶液を５％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、および水で洗浄した。有機相を無水硫酸ナトリウムで乾燥後、濃縮するとトリフェニルスルホニウムペンタフロロベンゼンスルホネート（Ｉ−１）が得られた。
【０１６４】
３）ジ（４−ｔ−アミルフェニル）ヨードニウムペンタフロロベンゼンスルホネートの合成
ｔ−アミルベンゼン６０ｇ、ヨウ素酸カリウム３９．５ｇ、無水酢酸８１ｇ、ジクロロメタン１７０ｍｌを混合し、これに氷冷下濃硫酸６６．８ｇをゆっくり滴下した。氷冷下２時間攪拌した後、室温で１０時間攪拌した。反応液に氷冷下、水５００ｍｌを加え、これをジクロロメタンで抽出、有機相を炭酸水素ナトリウム、水で洗浄した後濃縮するとジ（４−ｔ−アミルフェニル）ヨードニウム硫酸塩が得られた。この硫酸塩を、過剰量のペンタフロロベンゼンスルホン酸テトラメチルアンモニウム塩の溶液に加えた。この溶液に水５００ｍｌを加え、これをジクロロメタンで抽出、有機相を５％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、および水で洗浄した後濃縮するとジ（４−ｔ−アミルフェニル）ヨードニウムペンタフロロベンゼンスルホネート（III-1)が得られた。
その他の化合物についても上記と同様の方法を用いて合成できる。
【０１６５】
（２）アルカリ可溶性樹脂
１）３−ｔ−ブトキシスチレン１７．６ｇを乾燥ＴＨＦ２７ｇに加えた後、窒素気流下７０℃に加熱した。反応温度が安定したところで、和光純薬（株）製アゾ系ラジカル開始剤Ｖ−６０１を前記モノマーの２モル％加え、反応を開始させた。３時間反応させた後、再びＶ−６０１を２モル％加え、さらに３時間反応させた。反応混合物をＴＨＦで希釈し、大量のメタノール中に投入し、析出させた。得られたポリマーを常法により塩酸酸性溶液下で分解し、ヘキサン中に析出させ、さらに再沈殿精製を二度繰り返し、減圧下乾燥して（Ｐ−１）を得た。ＴＨＦ溶媒ＧＰＣ測定により、分子量（Ｍｗ：ポリスチレン換算）、分子量分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）を求めた。
２）モノマーを変更した以外は、ほぼ同様にして（Ｐ−２）〜（Ｐ−４）を得た。
【０１６６】
３）３−ｔ−ブトキシスチレン１７．６ｇを−７８℃の脱気乾燥ＴＨＦ中、ｓ−ブチルリチウムを開始剤としてリビングアニオン重合した。３時間の反応の後、脱気したメタノールで反応を終了した。さらに、大量のメタノール中に投入し、析出した粉体をろ過して集め、さら再沈殿精製を２度繰り返し、減圧乾燥して樹脂を得た。常法により塩酸酸性下、ｔ−ブトキシ基を分解して、（Ｐ−１’）を得た。
【０１６７】
４）３，４−ジメトキシスチレン１６．４ｇ（０．１ｍｏｌ）、４−ｔ−ブトキシスチレン１５８．７ｇ（０．９ｍｏｌ）を乾燥ＴＨＦに溶解し、窒素気流下７０℃に加熱し、和光純薬製アゾ系ラジカル開始剤Ｖ−６０１を前記モノマー総モル数の２％加えた。８時間反応させた後、反応液をＴＨＦで希釈し、ヘキサン中で沈殿させ、精製してポリマーを取り出した。常法により酸で分解して（Ｐ−５）を得た。ＧＰＣ測定により、重量平均分子量（Ｍｗ）、分子量分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）を決定した。
上記と同様の方法、及び、保護したモノマーを用いてＢＦ₃・ＥｔＯ₂によるカチオン重合とを使い分けて（Ｐ−６）〜（Ｐ−１７）を合成した。
【０１６８】
（３） 架橋剤
架橋剤〔ＨＭ−１〕の合成
１−〔α−メチル−α-（４−ヒドロキシフェニル）エチル〕−４−〔α，α−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エチル〕ベンゼン２０ｇ（本州化学工業（株）製Ｔｒｉｓｐ−ＰＡ）を１０％水酸化カリウム水溶液に加え、撹拌、溶解した。次にこの溶液を撹伴しながら、３７％ホルマリン水溶液６０ｍｌを室温下で１時間かけて徐々に加えた。さらに室温下で６時間撹伴した後、希硫酸水溶液に投人した。析出物をろ過し、十分水洗した後、メタノール３０ｍｌより再結晶することにより、下記構造のヒドロキシメチル基を有するフェノール誘導体〔ＨＭ−１］の白色粉末２０ｇを得た。純度は９２％であった（液体クロマトグラフィー法）。
【０１６９】
【化６５】

【０１７０】
架橋剤〔ＭＭ−１〕の合成
上記合成例で得られたヒドロキシメチル基を有するフェノール誘導体〔ＨＭ−１〕２０ｇを１リットルのメタノールに加え、加熱撹拌し、溶解した。次に、この溶液に濃硫酸１ｍｌを加え、１２時間加熱還流した。反応終了後、反応液を冷却し、炭酸カリウム２ｇをを加えた。この混合物を十分濃縮した後、酢酸エチル３００ｍｌを加えた。この溶液を水洗した後、濃縮乾固させることにより、下記構造のメトキシメチル基を有するフェノール誘導体〔ＭＭ−１〕の白色固体２２ｇを得た。純度は９０％であった（液体クロマトグラフィー法）。
【０１７１】
【化６６】

【０１７２】
さらに、同様にして以下に示すフェノール誘導体を合成した。
【０１７３】
【化６７】

【０１７４】
【化６８】

【０１７５】
【化６９】

【０１７６】
２．実施例＜電子線照射＞
実施例１〜３４及び比較例１〜５（なお、特許請求の範囲の補正により実施例２１は参考例である。）
（１）レジストの塗設
１５ｍｍＨｇの減圧下、６０℃で１２時間乾燥したアルカリ可溶性樹脂を用い、下記表１〜３に示した成分を湿度４０％の雰囲気下で溶剤に溶解させ、これを０．１μｍのテフロン（登録商標）フィルターによりろ過することによって水分含有量を表１〜３に示すようにコントロ−ルし、レジスト溶液を調製した。尚、水分含有量はカールフィッシャー法により測定した。
各レジスト溶液をスピンコーターを利用して、８インチシリコンウエハー上に塗布し、１２０℃、９０秒間真空吸着型のホットプレートで乾燥して、膜厚０．３μｍのレジスト膜を得た。
（２）面内線幅均一性及び解像力の評価
レジスト膜に電子線描画装置（加速電圧５０ＫｅＶ）を用いて照射を行った。照射後にそれぞれ１１０℃の真空吸着型ホットプレートで６０秒間加熱を行い、２．３８重量％テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）水溶液に６０秒間浸漬し、３０秒間水でリンスして乾燥した。
得られたパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡により観察し、０．２０μｍライン（ライン：スペース＝１：１）を解像する時の最小照射エネルギーに於ける限界解像力（ラインとスペースが分離解像）を解像力とした。０．２０μｍライン（ライン：スペース＝１：１）が解像しないものについては限界の解像力を解像力とした。
ウエハー面内に等間隔に２０点のパターンを作成し、各点での限界解像力より変動係数{（解像力の標準偏差）／（解像力）}を算出し、変動係数が５％以内であるものを面内線幅均一性○、変動係数が５％を超え、８％以下であるものを面内線幅均一性△、変動係数が８％を超えるものを面内線幅均一性×とした。
その結果を表４〜６に示す。
【０１７７】
【表１】

【０１７８】
【表２】

【０１７９】
【表３】

【０１８０】
上記表１〜３に示した各成分の詳細を以下に示す。
＜樹脂＞
【０１８１】
【化７０】

【０１８２】
【化７１】

【０１８３】
【化７２】

【０１８４】
【化７３】

【０１８５】
【化７４】

【０１８６】
【化７５】

【０１８７】
【化７６】

【０１８８】
【化７７】

【０１８９】
【化７８】

【０１９０】
【化７９】

【０１９１】
【化８０】

【０１９２】
【化８１】

【０１９３】

【０１９４】
【化８２】

【０１９５】
【化８３】

【０１９６】
（溶剤）
ＰＧＭＥ：プロピレングリコールモノメチルエーテル
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
（有機塩基性化合物）
Ｂ−１： ２，４，５−トリフェニルイミダゾール
Ｂ−２： １，５−ジアザビシクロ[４．３．０]ノナ−５−エン
Ｂ−３： ４−ジメチルアミノピリジン
Ｂ−４： １，８−ジアザビシクロ[５．４．０]ウンデカ−７−エン
Ｂ−５： N-シクロヘキシル−N'-モルホリノエチルチオウレア
（界面活性剤）
Ｗ−１: トロイゾル Ｓ−３６６（トロイケミカル社製）
Ｗ−２: メガファック Ｆ−１７６（大日本インキ化学工業社製）
Ｗ−３: メガファック Ｒ０８（大日本インキ化学工業社製）
Ｗ−４: ポリシロキサンポリマー ＫＰ−３４１（信越化学工業社製）
Ｗ−５: サーフロン Ｓ−３８２（旭硝子社製）
【０１９７】
【表４】

【０１９８】
【表５】

【０１９９】
【表６】

【０２００】
表４〜６の結果から、本発明に係るレジスト組成物は、高解像力で、良好な面内線幅均一性を有していることが明らかである。
【０２０１】
３．実施例＜等倍Ｘ線照射＞
上記実施例１及び比較例１の各レジスト組成物を夫々用い、上記実施例１におけるのと同様の方法で膜厚０．４０μｍのレジスト膜を得た。次いで、等倍Ｘ線露光装置（ギャップ値；２０ｎｍ）を用いた以外は上記実施例１と同様にして照射を行い、上記実施例１と同様の方法で解像力及び面内線幅均一性を評価した。その結果、実施例１及び比較例１とほぼ同様の結果が得られた。
【０２０２】
【発明の効果】
本発明により、高解像力で、面内線幅均一性に優れたネガ型電子線又はＸ線用化学増幅型レジスト組成物を提供することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a chemically amplified resist composition for negative electron beam or X-ray.
[0002]
[Prior art]
Integrated circuits have been increasingly integrated, and in the manufacture of semiconductor substrates such as VLSI, processing of ultra-fine patterns having a line width less than half mincron has become necessary. In order to satisfy this need, the wavelength used by the irradiation apparatus used in photolithography is increasingly shortened, and now far ultraviolet light and excimer laser light (XeCl, KrF, ArF, etc.) have been studied. Further, formation of a finer pattern by an electron beam or X-ray has been studied.
[0003]
In the case of electron beams and X-rays, which are positioned as the next-generation or next-generation pattern forming technology, it is desired to develop a negative resist composition that has particularly high resolution and excellent in-plane line width uniformity. .
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-146275 discloses a negative-type photosensitive material containing an alkali-soluble resin, an acid generator, an amino resin, and a solvent and having a moisture content of 0.15% by weight or less and having good storage stability (pot life). A functional resin composition is described. However, the effect of specifying the water content in a composition containing an alkali-soluble resin, an acid generator, a crosslinking agent and an organic basic compound is not described at all. Further, there is no description at all that the water content has a special effect in electron beam irradiation and X-ray exposure.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a negative-type electron beam or X-ray chemically amplified resist composition having high resolution and excellent wafer in-plane line width uniformity.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
That is, according to the present invention, the following negative electron beam or X-ray chemically amplified resist composition is provided to achieve the above object of the present invention.
[0007]
  (1) (a) a compound that generates an acid upon irradiation with an electron beam or X-ray,
(B)It includes a structural unit represented by the following general formula (1) and has a weight average molecular weight of more than 3,000 and not more than 300,000.Alkali-soluble resin,
(C) a crosslinking agent that crosslinks with an acid;
(D) Organic basic compound
A negative-type electron beam or X-ray chemically amplified resist composition comprising a negative-type electron beam or X-ray chemically amplified resist composition, wherein the moisture content is 0.5% by weight or less.
[Chemical 9]

Where R ₁ Represents a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, or an alkyl or haloalkyl group which may have a substituent. R ₂ Represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an acyl group, which may have a substituent. R _Three , R _Four May be the same or different and each represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aralkyl group, or an aryl group, which may have a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, or a substituent.
A may be a single bond or an optionally substituted alkylene group, alkenylene group, cycloalkylene group, or arylene group, or -O-, -SO. ₂ -, -O-CO-R _Five -, -CO-O-R ₆ -, -CO-N (R ₇ -R ₈ -Represents.
R _Five , R ₆ , R ₈ May be the same or different, and may have a single bond or a substituent, an alkylene group, an alkenylene group, a cycloalkylene group, or an arylene group alone, or these groups and an ether structure, an ester structure, an amide structure And a divalent group formed by combining at least one selected from the group of urethane structures or ureido structures.
R ₇ May be the same or different and each represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aralkyl group, or an aryl group, which may have a hydrogen atom or a substituent.
n represents an integer of 1 to 3. Multiple R ₂ Or R ₂ And R _Three Or R _Four May combine to form a ring.
[0008]
(2) The negative electron beam or X-ray chemically amplified resist composition according to (1), wherein the water content is 0.01% by weight or more.
[0012]
(4) The alkali-soluble resin is an alkali-soluble resin having a weight average molecular weight of more than 3,000 and not more than 300,000 and satisfying the following conditions (a) and (b): A chemically amplified resist composition for negative electron beam or X-ray according to any one of to (2).
(A) having at least one repeating unit derived from a monomer having an aromatic ring having 6 to 20 carbon atoms and an ethylenically unsaturated group bonded to the aromatic ring directly or via a linking group.
(B) The following relationship holds between the π electrons of the aromatic ring and the number of electrons of the lone pair of substituents on the aromatic ring.
[0013]
[Expression 2]

[0014]
(Where Nπ represents the total number of π electrons, and N_loneIs the total number of electrons in the lone pair of linear, branched or cyclic alkoxy, alkenyloxy, aryloxy, aralkyloxy or hydroxyl groups having 1 to 12 carbon atoms as the substituent. To express. Two or more alkoxy groups or hydroxyl groups may be bonded to each other to form a 5-membered or higher ring structure. )
[0015]
(5) The negative electron beam according to (4), wherein the alkali-soluble resin has at least one repeating unit represented by the following general formulas (3) to (7) as a constituent component: A chemically amplified resist composition for X-rays.
[0016]
[Chemical formula 5]

[0017]
[Chemical 6]

[0018]
In the general formulas (3) to (7), R₁₀₁Represents a hydrogen atom or a methyl group. L represents a divalent linking group. Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh, Ri, Rj, Rk, Rl are each independently a linear, branched, or cyclic alkyl group or alkenyl group having 1 to 12 carbon atoms. Represents an aryl group, an aralkyl group, or a hydrogen atom. These may be connected to each other to form a 5-membered or higher ring having 24 or less carbon atoms. l, m, n, p, q, r, s, t, u, v, w, x represents an integer from 0 to 3, l + m + n = 2,3, p + q + r = 0 , 1,2,3, s + t + u = 0,1,2,3, v + w + x = 0,1,2,3.
[0019]
(6) The negative electron beam or X-ray chemically amplified resist composition according to (4), wherein the alkali-soluble resin is polyhydroxystyrene or hydroxystyrene / styrene copolymer partially alkyl etherized.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the chemically amplified resist composition for negative electron beam or X-ray of the present invention will be described.
(1) Compound that generates acid upon irradiation with electron beam or X-ray (hereinafter also referred to as acid generator)
As the acid generator, any compound can be used as long as it generates an acid upon irradiation with an electron beam or X-ray.
Examples of such an acid generator include a photoinitiator for photocationic polymerization, a photoinitiator for radical photopolymerization, a photodecoloring agent for dyes, a photochromic agent, or a known electron beam used for a microresist. Alternatively, a compound capable of generating an acid upon irradiation with X-rays and a mixture thereof can be appropriately selected and used.
For example, diazonium salts, phosphonium salts, iodonium salts, sulfonium salts, selenonium salts, onium salts such as arsonium salts, organic halogen compounds, organic metal / organic halides, acid generators having o-nitrobenzyl type protecting groups, imino sulfonates Examples thereof include a compound that generates a sulfonic acid by photolysis, such as thiol and the like, and a disulfone compound.
Further, a group in which an acid is generated by light, or a compound in which a compound is introduced into the main chain or side chain of the polymer, for example, JP-A 63-26653, JP-A 55-164824, JP-A 62- 69263, JP-A 63-146038, JP-A 63-163452, JP-A 62-153853, JP-A 63-146029, and the like can be used.
Further, compounds capable of generating an acid by light described in US Pat. No. 3,779,778, European Patent 126,712 and the like can also be used.
[0021]
In the present invention, an onium salt compound that generates an organic acid is preferable, and an onium salt compound represented by the following general formula (I) to general formula (III) is particularly preferable.
[0022]
[Chemical 7]

[0023]
In the general formulas (I) to (III), R₁~ R₃₇Is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxyl group, a hydroxyl group, a halogen atom, or -SR₃₈Represents a group represented by -S-R₃₈R inside₃₈Represents an alkyl group or an aryl group. R₁~ R₃₈May be the same or different. R₁~ R₁₅In this case, two or more selected from among them may be bonded directly to each other at the terminal, or may be bonded through an element selected from oxygen, sulfur and nitrogen to form a ring structure. R₁₆~ R₂₇In this case, a ring structure may be formed in the same manner. R₂₈~ R₃₇In this case, a ring structure may be formed in the same manner.
X^-Is an anion of sulfonic acid.
[0024]
R₁~ R₃₇The alkyl group represented by may be linear, branched or cyclic. Examples of the linear or branched alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a t-butyl group, and the like, for example, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. be able to. Examples of the cyclic alkyl group include an alkyl group having 3 to 8 carbon atoms such as a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group.
R₁~ R₃₇The alkoxy group represented by may be linear, branched, or cyclic alkoxy. Examples of the linear or branched alkoxy group include those having 1 to 8 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a hydroxyethoxy group, a propoxy group, an n-butoxy group, an isobutoxy group, a sec-butoxy group, and a t-butoxy group. Group, octyloxy group and the like. Examples of the cyclic alkoxy group include a cyclopentyloxy group and a cyclohexyloxy group.
[0025]
R₁~ R₃₇Examples of the halogen atom represented by include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
R₁~ R₃₇-S-R represented by₃₈R inside₃₈Is an alkyl group or an aryl group. R₃₈As the range of the alkyl group represented by, for example, R₁~ R₃₇Any of the alkyl groups already enumerated as the alkyl group represented by can be mentioned.
R₃₈Examples of the aryl group represented by include an aryl group having 6 to 14 carbon atoms such as a phenyl group, a tolyl group, a methoxyphenyl group, and a naphthyl group.
R₁~ R₃₈From the alkyl group represented by and to the aryl group, the substituent may be further bonded to a part of the group to increase the number of carbon atoms, or may not have a substituent. Further, examples of the substituent which may be bonded to each other preferably include an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms. A cyano group, a hydroxy group, a carboxy group, an alkoxycarbonyl group, a nitro group and the like can also be mentioned. In addition, a halogen atom may be used. For example, a fluorine atom, a chlorine atom, and an iodine atom can be mentioned.
[0026]
R in general formula (I)₁~ R₁₅Two or more of these groups may be bonded to form a ring. The ring is R₁~ R₁₅The terminal of the group shown by may be formed by directly bonding. They may be indirectly linked through one or more elements selected from carbon, oxygen, sulfur, and nitrogen to form a ring. R₁~ R₁₅Examples of the ring structure formed by combining two or more of these include the same structures as those found in furan ring, dihydrofuran ring, pyran ring, trihydropyran ring, thiophene ring, pyrrole ring, etc. Can do. R in general formula (II)₁₆~ R₂₇The same can be said about. Two or more may be bonded directly or indirectly to form a ring. R in the general formula (III)₂₈~ R₃₇The same applies to.
The general formulas (I) to (III) are represented by X^-Have X of general formulas (I) to (III)^-Is an anion of sulfonic acid. The acid forming the anion is an acid selected from alkyl sulfonic acid, benzene sulfonic acid, naphthalene sulfonic acid, or anthracene sulfonic acid. More preferably, the acid is substituted with one or more fluorine atoms. Alternatively, the acid may be an alkyl group, an alkoxyl group, an acyl group, an acyloxyl group, a sulfonyl group, a sulfonyloxy group, a sulfonylamino group, an aryl group, an aralkyl group, or an alkoxycarbonyl group, together with or in place of the fluorine atom. Preferably, the organic group has at least one organic group selected from the group, and the organic group further substitutes at least one fluorine atom. In addition, the alkyl sulfonic acid, benzene sulfonic acid, naphthalene sulfonic acid, or anthracene sulfonic acid may be substituted with a halogen atom other than fluorine, a hydroxyl group, a nitro group, or the like.
[0027]
X^-The alkyl group bonded to benzenesulfonic acid or the like that forms the anion is, for example, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. The alkyl group may be linear, branched or cyclic. At least one fluorine atom, preferably no more than 25 fluorine atoms, is substituted. Specifically, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, heptafluoropropyl group, heptafluoroisopropyl group, perfluorobutyl group, perfluorooctyl group, perfluorododecyl group, A perfluorocyclohexyl group can be exemplified. Especially, the C1-C4 perfluoroalkyl group substituted by the fluorine is preferable. The alkoxy group bonded to the benzenesulfonic acid or the like together with the alkyl group alone is an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms. The alkoxy group may be linear, branched or cyclic. At least one fluorine atom, preferably no more than 25 fluorine atoms, is substituted. Specific examples include a trifluoromethoxy group, a pentafluoroethoxy group, a heptafluoroisopropyloxy group, a perfluorobutoxy group, a perfluorooctyloxy group, a perfluorododecyloxy group, and a perfluorocyclohexyloxy group. Especially, the C1-C4 perfluoro alkoxy group substituted with the fluorine is preferable.
The acyl group bonded to the benzenesulfonic acid or the like together with the alkyl group alone is preferably one substituted with a fluorine atom having 2 to 12 or 1 to 23 carbon atoms. Specific examples include a trifluoroacetyl group, a fluoroacetyl group, a pentafluoropropionyl group, and a pentafluorobenzoyl group.
[0028]
The acyloxy group bonded to the benzenesulfonic acid or the like together with the alkyl group or alone is preferably one substituted with a fluorine atom having 2 to 12 or 1 to 23 carbon atoms. Specific examples include a trifluoroacetoxy group, a fluoroacetoxy group, a pentafluoropropionyloxy group, a pentafluorobenzoyloxy group, and the like.
As the sulfonyl group bonded to the benzenesulfonic acid or the like alone or together with an alkyl group, those substituted with a fluorine atom having 1 to 12 or 1 to 25 carbon atoms are preferable. Specific examples include a trifluoromethanesulfonyl group, a pentafluoroethanesulfonyl group, a perfluorobutanesulfonyl group, a perfluorooctanesulfonyl group, a pentafluorobenzenesulfonyl group, and a 4-trifluoromethylbenzenesulfonyl group.
As said sulfonyloxy group couple | bonded with said benzenesulfonic acid etc. with an alkyl group or independently, what is substituted by a C1-C12, C1-C25 fluorine atom is preferable. Specific examples include trifluoromethanesulfonyloxy, perfluorobutanesulfonyloxy group, 4-trifluoromethylbenzenesulfonyloxy group, and the like.
As said sulfonylamino group couple | bonded with said benzenesulfonic acid etc. with an alkyl group or independently, what has 1-12 carbon atoms and is substituted by 1-25 fluorine atoms is preferable. Specific examples include a trifluoromethanesulfonylamino group, a perfluorobutanesulfonylamino group, a perfluorooctanesulfonylamino group, and a pentafluorobenzenesulfonylamino group.
[0029]
As said aryl group couple | bonded with said benzenesulfonic acid etc. with the alkyl group alone or independently, the thing substituted by the C6-C14 and C1-C9 fluorine atom is preferable. Specific examples include a pentafluorophenyl group, a 4-trifluoromethylphenyl group, a heptafluoronaphthyl group, a nonafluoroanthranyl group, a 4-fluorophenyl group, and a 2,4-difluorophenyl group.
As said aralkyl group couple | bonded with said benzenesulfonic acid etc. with an alkyl group or independently, what is substituted by a C7-C10, C1-C15 fluorine atom is preferable. Specific examples include a pentafluorophenylmethyl group, a pentafluorophenylethyl group, a perfluorobenzyl group, and a perfluorophenethyl group.
As said alkoxycarbonyl group couple | bonded with said benzenesulfonic acid etc. with the alkyl group alone or independently, what is substituted by a C2-C13, C1-C25 fluorine atom is preferable. Specific examples include trifluoromethoxycarbonyl group, pentafluoroethoxycarbonyl group, pentafluorophenoxycarbonyl group, perfluorobutoxycarbonyl group, perfluorooctyloxycarbonyl group, and the like.
[0030]
Among such anions, the most preferred X^-Is a fluorine-substituted benzenesulfonate anion, and among them, a pentafluorobenzenesulfonate anion is particularly preferable.
Further, the alkyl sulfonic acid, benzene sulfonic acid, naphthalene sulfonic acid or anthracene sulfonic acid having the above-mentioned fluorine-containing substituent is further linear, branched or cyclic alkoxy group, acyl group, acyloxy group, sulfonyl group, sulfonyloxy A group, a sulfonylamino group, an aryl group, an aralkyl group, an alkoxycarbonyl group (these carbon numbers are the same as those described above), a halogen (excluding fluorine), a hydroxyl group, a nitro group, and the like.
The compounds represented by the general formulas (I) to (III) and other specific examples are shown below, but are not limited thereto.
Specific examples of the compound represented by formula (I) are shown below.
[0031]
[Chemical 8]

[0032]
[Chemical 9]

[0033]
[Chemical Formula 10]

[0034]
Specific examples of the compound represented by the general formula (II) are shown below.
[0035]
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[0036]
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[0037]
Specific examples of the compound represented by the general formula (III) are shown below.
[0038]
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[0039]
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[0040]
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[0041]
Specific examples of compounds other than the compounds represented by formulas (I) to (III) are shown below.
[0042]
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[0043]
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[0044]
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[0045]
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[0046]
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[0047]
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[0048]
The compounds of general formula (I) and general formula (II) can be synthesized by the following method. For example, an aryl Grignard reagent such as arylmagnesium bromide is reacted with phenyl sulfoxide, and the resulting triarylsulfonium halide is salt-exchanged with the corresponding sulfonic acid. There is another way. For example, there is a method in which an aromatic compound corresponding to phenyl sulfoxide is condensed and salt-exchanged using an acid catalyst such as methanesulfonic acid / diphosphorus pentoxide or aluminum chloride. Further, it can be synthesized by a method in which a diaryl iodonium salt and a diaryl sulfide are condensed and salt exchanged using a catalyst such as copper acetate. In any of the above methods, phenyl sulfoxide may have a substituent substituted on the benzene ring, or may not have such a substituent.
The compound of the general formula (III) can be synthesized by reacting an aromatic compound with periodate.
The content of the acid generator used in the present invention is the solid content of the entire negative resist composition.
On the other hand, 0.1 to 20% by weight is appropriate, preferably 0.5 to 10% by weight, and more preferably 1 to 7% by weight.
[0049]
(Other photoacid generators)
In the present invention, in addition to the compounds represented by the above general formulas (I) to (III), or together with these, other compounds that generate an acid upon decomposition by irradiation with an electron beam or X-ray may be used. it can. In the case of using other compounds that are decomposed by irradiation with an electron beam or X-ray together with the compounds represented by the general formula (I) to the general formula (III), the general formula (I) to the general formula (III) are used. ) And other compounds that generate acid upon decomposition by electron beam or X-ray irradiation in a molar ratio of 100/0 to 20/80, preferably 90/10 to 40/60. More preferably, it is 80 / 20-50 / 50.
[0050]
(2) Alkali-soluble resin
The alkali-soluble resin in the present invention is a resin that is insoluble in water and soluble in an alkaline aqueous solution.
The alkali dissolution rate of the alkali-soluble resin is preferably 20 測定 / sec or more as measured with 0.261N tetramethylammonium hydroxide (TMAH) (23 ° C.). Particularly preferred is 200 Å / sec or more (Å is angstrom).
(2-1) One of the preferred embodiments of the alkali-soluble resin in the present invention is a resin containing the structural unit represented by the general formula (1).
In addition to the structural unit represented by the general formula (1), other repeating structural units may be included.
[0051]
In general formula (1), R₁Represents a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, or an alkyl or haloalkyl group which may have a substituent. R₂Represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an acyl group, which may have a substituent.
R_Three, R_FourMay be the same or different and each represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aralkyl group, or an aryl group, which may have a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, or a substituent.
A may have a single bond, a substituent, a divalent alkylene group, an alkenylene group, a cycloalkylene group, or an arylene group, or —O— or —SO.₂-, -O-CO-R_Five-, -CO-O-R₆-, -CO-N (R₇-R₈-Represents.
[0052]
R_Five, R₆, R₈May be the same or different, and may have a single bond or a substituent, an alkylene group, an alkenylene group, a cycloalkylene group, or an arylene group alone, or these groups and an ether structure, an ester structure, an amide structure Represents a divalent group formed by combining at least one selected from the group of urethane structures or ureido structures.
R₇May be the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aralkyl group, or an aryl group, which may have a substituent.
n represents an integer of 1 to 3. Multiple R₂Or R₂And R_ThreeOr R_FourMay combine to form a ring.
[0053]
Also R₁~ R_Four, R₇As the alkyl group, for example, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, hexyl group, 2-ethylhexyl Preferred examples include a group and an octyl group. R₂~ R_Four, R₇The cycloalkyl group may be monocyclic or polycyclic. As the monocyclic type, for example, a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group having 3 to 8 carbon atoms can be preferably exemplified. Preferred examples of the polycyclic type include an adamantyl group, norbornyl group, isobornyl group, dicyclopentyl group, a-pinel group, tricyclodecanyl group and the like.
R_Three, R_FourAs the alkenyl group, for example, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, specifically, a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, and a cyclohexenyl group can be preferably exemplified.
[0054]
R₂~ R_Four, R₇As the aryl group, for example, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, specifically, phenyl group, tolyl group, dimethylphenyl group, 2,4,6-trimethylphenyl group, naphthyl group, anthryl group Etc. can be mentioned preferably.
R₂~ R_Four, R₇As the aralkyl group, for example, an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, specifically, a benzyl group, a phenethyl group, a naphthylmethyl group and the like can be preferably exemplified.
[0055]
R₁As the haloalkyl group, for example, a haloalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, specifically, a chloromethyl group, a chloroethyl group, a chloropropyl group, a chlorobutyl group, a bromomethyl group, a bromoethyl group and the like can be preferably exemplified. .
[0056]
R₂As the acyl group, for example, an acyl group having 1 to 8 carbon atoms, specifically, a formyl group, an acetyl group, a propanoyl group, a butanoyl group, a pivaloyl group, a benzoyl group, and the like can be preferably exemplified.
[0057]
A, R_Five, R₆, R₈Examples of the alkylene group include those having 1 to 8 carbon atoms, such as a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a hexylene group, and an octylene group, which may preferably have a substituent.
A, R_Five, R₆, R₈As the alkenylene group, those having 2 to 6 carbon atoms, such as an ethenylene group, a propenylene group, and a butenylene group, which may preferably have a substituent, may be mentioned.
[0058]
A, R_Five, R₆, R₈Examples of the cycloalkylene group include those having 5 to 8 carbon atoms, such as a cyclopentylene group and a cyclohexylene group, which may preferably have a substituent.
A, R_Five, R₆, R₈As the arylene group, those having 6 to 12 carbon atoms such as phenylene group, tolylene group and naphthylene group are preferable.
[0059]
Substituents substituted with these groups include those having active hydrogen such as amino groups, amide groups, ureido groups, urethane groups, hydroxyl groups, carboxyl groups, halogen atoms (fluorine atoms, chlorine atoms, bromine atoms, Iodine atom), alkoxy group (methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, etc.), thioether group, acyl group (acetyl group, propanoyl group, benzoyl group, etc.), acyloxy group (acetoxy group, propanoyloxy group, benzoyl) Oxy group etc.), alkoxycarbonyl group (methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, propoxycarbonyl group etc.), cyano group, nitro group and the like. In particular, those having active hydrogen such as amino group, hydroxyl group and carboxyl group are preferred.
[0060]
Also, multiple R₂Or R₂And R_ThreeOr R_FourExamples of the ring formed by bonding are 4- to 7-membered rings containing an oxygen atom such as a benzofuran ring, a benzodioxonol ring, and a benzopyran ring.
[0061]
The alkali-soluble resin containing the structural unit represented by the general formula (1) used in the present invention is the target alkali-soluble by radical polymerization or living anion polymerization of the following monomer (8), if necessary, other polymerizable monomers. A resin can be obtained.
[0062]
Embedded image

[0063]
R in the general formula (8)₁, R₂, R_Three, R_Four, A and n are R in the general formula (1).₁, R₂, R_Three, R_Four, A and n.
[0064]
The alkali-soluble resin may be a resin composed only of the repeating structural unit represented by the general formula (1), but for the purpose of further improving the performance of the resist of the present invention, other polymerizable monomers are copolymerized. May be.
[0065]
Examples of copolymerizable monomers that can be used include those shown below. For example, an addition polymerizable unsaturated bond selected from acrylic acid esters, acrylamides, methacrylic acid esters, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters, styrenes, crotonic acid esters other than the above. A compound having one.
[0066]
Specifically, for example, acrylic acid esters, for example, alkyl (the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms) acrylate (for example, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, t-butyl acrylate) , Amyl acrylate, cyclohexyl acrylate, ethyl hexyl acrylate, octyl acrylate, tert-octyl acrylate, chloroethyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate 2,2-dimethylhydroxypropyl acrylate, 5-hydroxypentyl acrylate, trimethylol Propane monoacrylate, pentaerythritol monoacrylate, glycidyl acrylate, benzyl acrylate, furfuryl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, etc.) Rate (e.g., phenyl acrylate);
[0067]
Methacrylic acid esters, for example, alkyl (the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms) methacrylate (for example, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, t-butyl methacrylate, amyl methacrylate, hexyl methacrylate) Cyclohexyl methacrylate, benzyl methacrylate, chlorobenzyl methacrylate, octyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 4-hydroxybutyl methacrylate, 5-hydroxypentyl methacrylate, 2,2-dimethyl-3-hydroxypropyl methacrylate, trimethylolpropane monomethacrylate, Pentaerythritol monomethacrylate, glycidyl methacrylate, Le furyl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate), aryl methacrylates (e.g., phenyl methacrylate, cresyl methacrylate, naphthyl methacrylate, etc.);
[0068]
Acrylamides, for example, acrylamide, N-alkyl acrylamide, (the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, t-butyl group, heptyl group, octyl Group, cyclohexyl group, benzyl group, hydroxyethyl group, benzyl group, etc.), N-arylacrylamide (as aryl group, for example, phenyl group, tolyl group, nitrophenyl group, naphthyl group, cyanophenyl group, hydroxyphenyl) Group, carboxyphenyl group, etc.), N, N-dialkylacrylamide (alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, for example, methyl group, ethyl group, butyl group, isobutyl group, ethylhexyl group, cyclohexyl) Group, etc.), N, N-diaryla (Examples of the aryl group include phenyl group.) Riruamido, N- methyl -N- phenyl acrylamide, N- hydroxyethyl -N- methylacrylamide, etc. N-2- acetamidoethyl -N- acetyl acrylamide;
[0069]
Methacrylamide, for example, methacrylamide, N-alkylmethacrylamide (the alkyl group has 1 to 10 carbon atoms, for example, methyl group, ethyl group, t-butyl group, ethylhexyl group, hydroxyethyl group, cyclohexyl Group, etc.), N-aryl methacrylamide (the aryl group includes phenyl group), N, N-dialkyl methacrylamide (the alkyl group includes ethyl group, propyl group, butyl group, etc.) ), N, N-diarylmethacrylamide (the aryl group includes phenyl group), N-hydroxyethyl-N-methylmethacrylamide, N-methyl-N-phenylmethacrylamide, N-ethyl-N -Phenylmethacrylamide and the like; allyl compounds such as allyl este Class (e.g., allyl acetate, allyl caproate, allyl caprylate, allyl laurate, allyl palmitate, allyl stearate, allyl benzoate, allyl acetoacetate, allyl lactate, etc.), and allyl oxyethanol;
[0070]
Vinyl ethers such as alkyl vinyl ethers (eg hexyl vinyl ether, octyl vinyl ether, decyl vinyl ether, ethylhexyl vinyl ether, methoxyethyl vinyl ether, ethoxyethyl vinyl ether, chloroethyl vinyl ether, 1-methyl-2,2-dimethylpropyl vinyl ether, 2-ethylbutyl Vinyl ether, hydroxyethyl vinyl ether, diethylene glycol vinyl ether, dimethylaminoethyl vinyl ether, diethylaminoethyl vinyl ether, butylaminoethyl vinyl ether, benzyl vinyl ether, tetrahydrofurfuryl vinyl ether, etc., vinyl aryl ethers (for example, vinyl phenyl ether, vinyl tolyl ether, vinyl chloropheny) Ether, vinyl 2,4-dichlorophenyl ether, vinyl naphthyl ether, vinyl anthranyl ether);
[0071]
Vinyl esters such as vinyl butyrate, vinyl isobutyrate, vinyl trimethyl acetate, vinyl diethyl acetate, vinyl valate, vinyl caproate, vinyl chloroacetate, vinyl dichloroacetate, vinyl methoxyacetate, vinyl butoxyacetate, vinylphenyl Acetate, vinyl acetoacetate, vinyl lactate, vinyl-β-phenylbutyrate, vinyl cyclohexyl carboxylate, vinyl benzoate, vinyl salicylate, vinyl chlorobenzoate, vinyl tetrachlorobenzoate, vinyl naphthoate, etc .;
[0072]
Styrenes such as styrene, alkyl styrene (for example, methyl styrene, dimethyl styrene, trimethyl styrene, ethyl styrene, diethyl styrene, isopropyl styrene, butyl styrene, hexyl styrene, cyclohexyl styrene, decyl styrene, benzyl styrene, chloromethyl styrene, trifluoro Dimethyl styrene, ethoxymethyl styrene, acetoxymethyl styrene, etc.), alkoxy styrene (for example, methoxy styrene, 4-methoxy-3-methyl styrene, dimethoxy styrene, etc.), halogen styrene (for example, chloro styrene, dichloro styrene, trichloro styrene). , Tetrachlorostyrene, pentachlorostyrene, bromostyrene, dibromostyrene, iodostyrene, fluorostyrene, tri Ruorusuchiren, 2-bromo-4-trifluoromethyl styrene, 4-fluoro-3-trifluoromethyl styrene etc.), carboxy styrene;
[0073]
Crotonic esters such as alkyl crotonic acid (eg butyl crotonate, hexyl crotonate, glycerol monocrotonate); dialkyl itaconates (eg dimethyl itaconate, diethyl itaconate, dibutyl itaconate); Examples thereof include dialkyl esters of acid or fumaric acid (for example, dimethyl maleate and dibutyl fumarate), maleic anhydride, maleimide, acrylonitrile, methacrylonitrile, maleilonitrile and the like. In addition, any addition-polymerizable unsaturated compound that is generally copolymerizable may be used.
[0074]
Among these, monomers having a carboxyl group such as carboxystyrene, N- (carboxyphenyl) acrylamide, N- (carboxyphenyl) methacrylamide and the like, and monomers that improve alkali solubility, such as maleimide, are preferable as the copolymer component.
As content of the other polymerizable monomer in resin in this invention, 50 mol% or less is preferable with respect to all the repeating units, More preferably, it is 30 mol% or less.
[0075]
Although the preferable specific example of resin which has a repeating structural unit represented by General formula (1) below is shown, this invention is not limited to this.
[0076]
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[0077]
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[0078]
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[0080]
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[0084]
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[0085]
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[0086]
N in the above specific examples represents a positive integer. x, y, z represents the molar ratio of the resin composition, and in the case of a resin composed of two components, x = 10 to 95, y = 5 to 90, preferably x = 40 to 90, y = 10 to 60 Is done. In the resin composed of three components, x = 10 to 90, y = 5 to 85, z = 5 to 85, preferably x = 40 to 80, y = 10 to 50, z = 10 to 50 are used. .
[0087]
The molecular weight of the resin having the repeating structural unit represented by the general formula (1) is 3,000 to 300,000 on a weight average, and preferably 3,000 to 100,000. The molecular weight distribution is 1 to 10, preferably 1 to 3, more preferably 1 to 1.5. The smaller the molecular weight distribution, the smoother the resolution, the resist shape, and the sidewall of the resist pattern, and the better the roughness.
Content of the repeating structural unit represented by General formula (1) is 5-100 mol% with respect to the whole resin, Preferably it is 10-90 mol%.
[0088]
The alkali-soluble resin containing the structural unit represented by the general formula (1) used in the present invention is Macromolecules (1995), 28 (11), 3787-3789, Polym. Bull. (Berlin) (1990), 24 ( 4), 385 to 389, and the method described in JP-A-8-286375. That is, the target alkali-soluble resin can be obtained by radical polymerization or living anion polymerization.
These resins may be used alone or in combination.
[0089]
Here, the weight average molecular weight is defined as a polystyrene equivalent value of gel permeation chromatography.
[0090]
(2-2) One of the other preferable embodiments of the alkali-soluble resin in the present invention satisfies the following conditions (a) and (b).
(A) having at least one repeating unit derived from a monomer having an aromatic ring having 6 to 20 carbon atoms and an ethylenically unsaturated group bonded to the aromatic ring directly or via a linking group.
(B) The relationship of the above formula (1) holds between the π electron of the aromatic ring and the number of electrons of the lone pair of the substituent on the aromatic ring.
[0091]
Here, Nπ represents the total number of π electrons, and N_loneIs the total number of electrons in the lone pair of linear, branched or cyclic alkoxy, alkenyloxy, aryloxy, aralkyloxy or hydroxyl groups having 1 to 12 carbon atoms as the substituent. To express. Two or more alkoxy groups or hydroxyl groups may be bonded to each other to form a 5-membered or higher ring structure.
[0092]
In particular, Nπ + (1/2) N in formula (1)_loneIs preferably in the range of 10 to 40 because it is a structure that easily generates secondary electrons. Preferred aromatic rings include benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, biphenyl and the like. Preferred substituents on the aromatic ring include hydroxyl group, methoxy group, ethoxy group, isopropyl group and the like. Can do.
In addition, if the total number of π electrons is an aromatic ring (for example, a naphthalene ring, an anthracene ring or a phenanthrene ring, or an aromatic ring such as biphenyl), the substituent on the aromatic ring has an unshared electron pair. No group (N_lone= 0), and examples thereof include hydrogen and a saturated alkyl group.
[0093]
(2-2-1)
More specifically, the alkali-soluble resin of the present invention preferably has a repeating unit represented by the general formulas (3) to (7) as a constituent component.
[0094]
In the general formulas (3) to (7), R₁₀₁Represents a hydrogen atom or a methyl group. L represents a divalent linking group. Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh, Ri, Rj, Rk, Rl are each independently a linear, branched, or cyclic alkyl group or alkenyl group having 1 to 12 carbon atoms. Represents an aryl group, an aralkyl group, or a hydrogen atom. These may be connected to each other to form a 5-membered or higher ring having 24 or less carbon atoms. l, m, n, p, q, r, s, t, u, v, w, x represents an integer from 0 to 3, l + m + n = 2,3, p + q + r = 0 , 1,2,3, s + t + u = 0,1,2,3, v + w + x = 0,1,2,3.
[0095]
Examples of Ra, Rb, Rc are hydrogen, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, t-butyl group, pentyl group, neopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, octyl group, Examples include decyl group, dodecyl group, allyl group, benzyl group, phenyl group, cumyl group and the like. Examples of those linked to each other to form a methyl-substituted dioxol ring, an ethyl-substituted dioxol ring, a phenyl-substituted dioxol ring, a dimethyl-substituted dioxol ring, and a dioxane ring are also given as examples.
[0096]
Examples of Rd, Re, Rf, Rg, Rh, Ri, Rj, Rk, Rl include hydrogen, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, t-butyl group, pentyl group, Neopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, octyl group, decyl group, dodecyl group, allyl group, benzyl group, phenyl group, cumyl group and the like can be mentioned. Examples of Rd to Rf, Rg to Ri, or Rj to Rl include those that form a dioxol ring, a methyl-substituted dioxol ring, an ethyl-substituted disoxol ring, a phenyl-substituted dioxol ring, a dimethyl-substituted dioxol ring, or a dioxane ring.
[0097]
Examples of L include a single bond, —CH₂-, -COO-, -COOCH₂-, -OCH₂CH₂O-, -OCH₂-, -CONH- and the like.
[0098]
In each aromatic ring represented by Y, the position of the bond bonded to the main chain or the bond bonded to the substituent may be any position on the aromatic ring.
[0099]
These can be obtained by homopolymerization of the following monomers (9) to (13) or, if necessary, copolymerization with other copolymerization monomers.
[0100]
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[0101]
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In the above, R₁a, R₁₀₁, Ra to Rl, l, m, n, p, q, r, s, t, u, v, w, x are as defined above.
Among the above, when using a monomer having a hydroxyl group in the molecule, a method in which the hydroxyl group is protected in advance and the protecting group is removed after polymerization is preferred. Also, when protecting with an acid-decomposable group, a method of introducing a protecting group after completion of polymer synthesis is generally used.
[0102]
Although the preferable specific example of these structures is given below, it is not limited to these.
[0103]
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[0104]
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[0120]
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[0121]
(2-2-2)
Furthermore, as the alkali-soluble resin in the present invention, partially hydroxyetherified polyhydroxystyrene and hydroxystyrene / styrene copolymer are also preferable.
[0122]
In the partially hydroxyetherified polyhydroxystyrene, the alkyl etherified phenol unit (mol) / phenol unit (mol) is preferably in the range of 1/99 to 30/70.
[0123]
In the hydroxystyrene / styrene copolymer, the hydroxystyrene unit (mol) / styrene unit (mol) is preferably in the range of 70/30 to 95/5.
[0124]
Hereinafter, preferred specific examples of the partially alkyl etherized polyhydroxystyrene in the present invention will be listed, but the present invention is not limited thereto.
[0125]
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[0126]
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[0129]
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[0130]
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[0131]
In the present invention, the alkali-soluble resin described in (2-2-1) and (2-2-2) can be synthesized by a known method such as radical polymerization, cationic polymerization, or anionic polymerization. Although it is most convenient to carry out radical polymerization by combining corresponding monomers, some monomers can be synthesized more suitably when cationic polymerization or anionic polymerization is used. When the monomer causes a reaction other than polymerization depending on the polymerization initiation species, a desired polymer can be obtained by polymerizing a monomer into which an appropriate protecting group has been introduced and deprotecting after the polymerization. Moreover, about the polymer which has alkoxy, the desired polymer can be obtained also by performing etherification reaction of the hydroxyl group of the polymer which has a corresponding hydroxyl group. The polymerization method is described in Experimental Chemistry Course 28 Polymer Synthesis, New Experimental Chemistry Course 19 Polymer Chemistry [I] and the like.
[0132]
The alkali-soluble resin has a molecular weight of more than 3,000 and not more than 300,000. Preferably, the weight average molecular weight is more than 3,000 and not more than 100,000. More preferably, the weight average molecular weight is more than 3,000 and not more than 50,000.
[0133]
The molecular weight distribution (Mw / Mn) of the alkali-soluble resin is preferably 1.0 to 1.5, and in particular, the sensitivity of the resist can be increased. In addition, the alkali-soluble resin having such a molecular weight distribution can be synthesized by utilizing living anion polymerization in the above synthesis method.
[0134]
(2-3) Other alkali-soluble resins that can be used in the present invention other than the above (2-1), (2-2-1), and (2-2-2)
Other alkali-soluble resins that can be used in the present invention include, for example, novolak resins, hydrogenated novolac resins, acetone-pyrogallol resins, o-polyhydroxystyrene, p-polyhydroxystyrene, hydrogenated polyhydroxystyrene, halogen or alkyl. Substituted polyhydroxystyrene, hydroxystyrene-N-substituted maleimide copolymer, o / p-hydroxystyrene copolymer, partially O-alkylated product of hydroxyl group of polyhydroxystyrene (for example, 5 to 30 mol% of O-methyl) O- (1-methoxy) ethylated product, O- (1-ethoxy) ethylated product, O-2-tetrahydropyranylated product, O- (t-butoxycarbonyl) methylated product, etc.) or O-acylated product (for example, 5-30 mol% o-acetylated product, -(T-butoxy) carbonylated compounds), styrene-maleic anhydride copolymers, styrene-hydroxystyrene copolymers, α-methylstyrene-hydroxystyrene copolymers, carboxyl group-containing methacrylic resins and derivatives thereof. However, it is not limited to these.
[0135]
Other particularly preferred alkali-soluble resins are novolak resins and o-polyhydroxystyrene, p-polyhydroxystyrene and copolymers thereof, alkyl-substituted polyhydroxystyrene, partially O-alkylated polyhydroxystyrene, or O- An acylated product, a styrene-hydroxystyrene copolymer, and an α-methylstyrene-hydroxystyrene copolymer. The novolak resin is obtained by subjecting the following predetermined monomer as a main component to addition condensation with aldehydes in the presence of an acidic catalyst.
[0136]
Examples of the predetermined monomer include cresols such as phenol, m-cresol, p-cresol, o-cresol, and xylenol such as 2,5-xylenol, 3,5-xylenol, 3,4-xylenol, and 2,3-xylenol. , Alkylphenols such as m-ethylphenol, p-ethylphenol, o-ethylphenol, pt-butylphenol, p-octylphenol, 2,3,5-trimethylphenol, p-methoxyphenol, m-methoxyphenol Alkoxyphenols such as 3,5-dimethoxyphenol, 2-methoxy-4-methylphenol, m-ethoxyphenol, p-ethoxyphenol, m-propoxyphenol, p-propoxyphenol, m-butoxyphenol, p-butoxyphenol Kind Bisalkylphenols such as 2-methyl-4-isopropylphenol, hydroxyaromatic compounds such as m-chlorophenol, p-chlorophenol, o-chlorophenol, dihydroxybiphenyl, bisphenol A, phenylphenol, resorcinol, naphthol alone or 2 It can be used by mixing more than one type, but is not limited thereto.
[0137]
Examples of aldehydes include formaldehyde, paraformaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, benzaldehyde, phenylacetaldehyde, α-phenylpropylaldehyde, β-phenylpropylaldehyde, o-hydroxybenzaldehyde, m-hydroxybenzaldehyde, p-hydroxybenzaldehyde, o- Chlorobenzaldehyde, m-chlorobenzaldehyde, p-chlorobenzaldehyde, o-nitrobenzaldehyde, m-nitrobenzaldehyde, p-nitrobenzaldehyde, o-methylbenzaldehyde, m-methylbenzaldehyde, p-methylbenzaldehyde, p-ethylbenzaldehyde, p- n-butylbenzaldehyde, furfural, chloroacetaldehyde and the same These acetals, such as chloroacetaldehyde diethyl acetal, can be used, and among these, it is preferable to use formaldehyde.
These aldehydes may be used alone or in combination of two or more. As the acidic catalyst, hydrochloric acid, sulfuric acid, formic acid, acetic acid, oxalic acid and the like can be used.
[0138]
The novolak resin thus obtained preferably has a weight average molecular weight in the range of 1,000 to 30,000. If it is less than 1,000, the film loss after development in the exposed area is large, and if it exceeds 30,000, the developing speed becomes small. Particularly preferred is the range of 2,000 to 20,000.
The weight average molecular weight of the polyhydroxystyrene other than the novolak resin, and derivatives and copolymers thereof is 2000 or more, preferably 2000 to 30000, more preferably 2000 to 20000.
Here, the weight average molecular weight is defined as a polystyrene equivalent value of gel permeation chromatography.
[0139]
The alkali-soluble resin thus obtained preferably has a weight average molecular weight in the range of 1,000 to 30,000. If it is less than 1,000, the film loss after development in the exposed area is large, and if it exceeds 30,000, the developing speed becomes small. More preferred is the range of 2,000 to 20,000.
The weight average molecular weight of the alkali-soluble resin particularly preferable in terms of particularly excellent sensitivity is in the range of 2,000 to 9,000, more preferably in the range of 2,500 to 9,000, and even more preferably 3 , 000 to 9,000.
Further, the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the alkali-soluble resin is preferably 1.0 to 1.5 (monodispersed polymer) because the development residue is reduced. Particularly preferable molecular weight distribution (Mw / Mn) of the alkali-soluble resin in terms of excellent sensitivity is 1.0 to 1.4, more preferably 1.0 to 1.3, and even more preferably 1. 0.0 to 1.2.
Here, the weight average molecular weight is defined as a polystyrene equivalent value of gel permeation chromatography.
The amount of all alkali-soluble resins used is usually 30 to 90% by weight, preferably 50 to 80% by weight, based on the total weight of the resist composition (excluding the solvent).
[0140]
(3) Crosslinker that crosslinks with acid
In the negative resist composition of the present invention, an alkali-soluble resin and an acid generator are used together with a compound that crosslinks with an acid (hereinafter, appropriately referred to as an acid crosslinker or simply a crosslinker).
(3) -1 A phenol derivative can be used as the crosslinking agent.
Preferably, the molecular weight is 1200 or less, the molecule contains 3 to 5 benzene rings, and further has 2 or more hydroxymethyl groups or alkoxymethyl groups. Phenol derivatives formed by concentrating on the benzene ring or by sorting and binding can be mentioned. By using such a phenol derivative, the effect of the present invention can be made more remarkable.
As the alkoxymethyl group bonded to the benzene ring, those having 6 or less carbon atoms are preferable. Specifically, a methoxymethyl group, an ethoxymethyl group, an n-propoxymethyl group, an i-propoxymethyl group, an n-butoxymethyl group, an i-butoxymethyl group, a sec-butoxymethyl group, and a t-butoxymethyl group are preferable. Furthermore, alkoxy-substituted alkoxy groups such as 2-methoxyethoxy group and 2-methoxy-1-propoxy group are also preferable.
Among these phenol derivatives, particularly preferable ones are listed below.
[0141]
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[0142]
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[0143]
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[0146]
(Where L¹~ L⁸May be the same or different and each represents a hydroxymethyl group, a methoxymethyl group or an ethoxymethyl group. )
A phenol derivative having a hydroxymethyl group is a phenol compound having no corresponding hydroxymethyl group (in the above formula, L¹~ L⁸Can be obtained by reacting formaldehyde) with formaldehyde in the presence of a base catalyst. At this time, in order to prevent resinification or gelation, the reaction temperature is preferably 60 ° C. or lower. Specifically, it can be synthesized by the methods described in JP-A-6-282067, JP-A-7-64285 and the like.
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. At this time, in order to prevent resinification and gelation, the reaction temperature is preferably 100 ° C. or lower. Specifically, it can be synthesized by the method described in European Patent EP632003A1 and the like.
A phenol derivative having a hydroxymethyl group or an alkoxymethyl group synthesized in this manner is preferable from the viewpoint of stability during storage, but a phenol derivative having an alkoxymethyl group is particularly preferable from the viewpoint of stability during storage.
Such a phenol derivative having two or more hydroxymethyl groups or alkoxymethyl groups in total and concentrated on any benzene ring or distributed and bonded may be used alone or in combination of two kinds. A combination of the above may also be used.
[0147]
(3) -2 In addition to the above phenol derivatives, the following compounds (i) and (ii) can be used as crosslinking agents.
(I) a compound having an N-hydroxymethyl group, an N-alkoxymethyl group, or an N-acyloxymethyl group
(Ii) Epoxy compound
These crosslinking agents will be described in detail below.
(I) As a compound having an N-hydroxymethyl group, an N-alkoxymethyl group, or an N-acyloxymethyl group, European Patent Publication (hereinafter referred to as “EP-A”) No. 0,133,216, Monomers and oligomers-melamine-formaldehyde condensates and urea-formaldehyde condensates disclosed in West German Patents 3,634,671 and 3,711,264, EP-A 0,212,482 And benzoguanamine-formaldehyde condensates disclosed in the alkoxy-substituted compounds disclosed in 1).
More preferable examples include, for example, melamine-formaldehyde derivatives having at least two free N-hydroxymethyl groups, N-alkoxymethyl groups, or N-acyloxymethyl groups, and among them, N-alkoxymethyl derivatives are particularly preferable. .
[0148]
(Ii) Examples of the epoxy compound include monomers, dimers, oligomers, and polymeric epoxy compounds containing one or more epoxy groups. For example, the reaction product of bisphenol A and epichlorohydrin, the reaction product of low molecular weight phenol-formaldehyde resin and epichlorohydrin, etc. are mentioned. Other examples include epoxy resins described and used in US Pat. No. 4,026,705 and British Patent 1,539,192.
[0149]
In the present invention, the above phenol derivatives are preferred.
In addition to the above phenol derivatives, for example, other cross-linking agents (i) and (ii) as described above can be used in combination.
In that case, the molar ratio of the above-mentioned phenol derivative and other crosslinking agent that can be used in combination is 100/0 to 20/80, preferably 90/10 to 40/60, and more preferably 80/20 to 50/50.
[0150]
The crosslinking agent is used in an added amount of 3 to 70% by weight, preferably 5 to 50% by weight in the total solid content of the resist composition. If the addition amount of the crosslinking agent is less than 3% by weight, the residual film ratio decreases, and if it exceeds 70% by weight, the resolving power decreases, and further, it is not preferable from the viewpoint of stability during storage of the resist solution.
[0151]
(4) Organic basic compounds
A preferable organic basic compound that can be used in the present invention is a compound that is more basic than phenol. Of these, nitrogen-containing basic compounds are preferred.
As a preferable chemical environment, structures of the following formulas (A) to (E) can be exemplified.
[0152]
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[0153]
Where R²⁵⁰ , R²⁵¹ And R²⁵² May be the same or different, and may be a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aminoalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or 6 to 20 carbon atoms. Represents a substituted or unsubstituted aryl group, wherein R²⁵¹And R²⁵²May combine with each other to form a ring.
R²⁵³ , R²⁵⁴ , R²⁵⁵ And R²⁵⁶ May be the same or different and each represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
Further preferred compounds are nitrogen-containing basic compounds having two or more nitrogen atoms of different chemical environments in one molecule, and particularly preferably both a substituted or unsubstituted amino group and a ring structure containing a nitrogen atom. Or a compound having an alkylamino group.
[0154]
Preferred examples include substituted or unsubstituted guanidine, substituted or unsubstituted aminopyridine, substituted or unsubstituted aminoalkylpyridine, substituted or unsubstituted aminopyrrolidine, substituted or unsubstituted indazole, imidazole, substituted or unsubstituted Substituted pyrazole, substituted or unsubstituted pyrazine, substituted or unsubstituted pyrimidine, substituted or unsubstituted purine, substituted or unsubstituted imidazoline, substituted or unsubstituted pyrazoline, substituted or unsubstituted piperazine, substituted or unsubstituted Aminomorpholine, substituted or unsubstituted aminoalkylmorpholine, and the like. Preferred substituents are amino group, aminoalkyl group, alkylamino group, aminoaryl group, arylamino group, alkyl group, alkoxy group, acyl group, acyloxy group, aryl group, aryloxy group, nitro group, hydroxyl group, cyano group It is.
[0155]
Particularly preferred compounds include guanidine, 1,1-dimethylguanidine, 1,1,3,3-tetramethylguanidine, imidazole, 2-methylimidazole, 4-methylimidazole, N-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 4 , 5-diphenylimidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, 2-aminopyridine, 3-aminopyridine, 4-aminopyridine, 2-dimethylaminopyridine, 4-dimethylaminopyridine, 2-diethylaminopyridine, 2- (Aminomethyl) pyridine, 2-amino-3-methylpyridine, 2-amino-4-methylpyridine, 2-amino-5-methylpyridine, 2-amino-6-methylpyridine, 3-aminoethylpyridine, 4- Aminoethylpyridine, 3-aminopyrrolidine, Perazine, N- (2-aminoethyl) piperazine, N- (2-aminoethyl) piperidine, 4-amino-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 4-piperidinopiperidine, 2-iminopiperidine, 1- (2-aminoethyl) pyrrolidine, pyrazole, 3-amino-5-methylpyrazole, 5-amino-3-methyl-1-p-tolylpyrazole, pyrazine, 2- (aminomethyl) -5-methylpyrazine, Examples include, but are not limited to, pyrimidine, 2,4-diaminopyrimidine, 4,6-dihydroxypyrimidine, 2-pyrazoline, 3-pyrazoline, N-aminomorpholine, N- (2-aminoethyl) morpholine. It is not a thing.
These nitrogen-containing basic compounds are used alone or in combination of two or more. The use ratio of the acid generator and the organic basic compound in the composition is preferably (acid generator) / (organic basic compound) (molar ratio) = 2.5 to 300. If the molar ratio is less than 2.5, the sensitivity may be low and the resolution may be reduced. If the molar ratio is more than 300, the resist pattern may increase in thickness over time until post-exposure heat treatment, and the resolution may also be reduced. . (Acid generator) / (organic basic compound) (molar ratio) is preferably 5.0 to 200, more preferably 7.0 to 150. The addition of these nitrogen-containing basic compounds has the effect of improving the retention time stability (PCD stability and PED stability) of the resist film.
Here, PCD (Post Coating Delay) stability is the stability of the coating film when the resist composition is applied to the substrate and then left in the irradiation apparatus or outside the apparatus, and PED (Post Exposure Delay) stability. The property is the stability of the coating film when left in the irradiation apparatus or outside the apparatus until the heating operation is performed after the irradiation.
[0156]
(5) Other components used in the composition of the present invention
If necessary, the negative resist composition of the present invention may further contain a dye, a surfactant and the like.
(5) -1 Dye
Suitable dyes include oily dyes and basic dyes. Specifically, Oil Yellow # 101, Oil Yellow # 103, Oil Pink # 312, Oil Green BG, Oil Blue BOS, Oil Blue # 603, Oil Black BY, Oil Black BS, Oil Black T-505 (oriental chemical industry) Co., Ltd.), crystal violet (CI42555), methyl violet (CI42535), rhodamine B (CI45170B), malachite green (CI42000), methylene blue (CI522015) and the like.
[0157]
(5) -2 Solvents
The composition of the present invention is dissolved in a solvent that dissolves each of the above components and coated on a support. Solvents used here include ethylene dichloride, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, γ-butyrolactone, methyl ethyl ketone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, 2-methoxyethyl acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate , Propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, toluene, ethyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, N, N-dimethyl Formamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, tetrahydrofuran and the like are preferable. Or mixed to use.
[0158]
(5) -3 Surfactants
A surfactant can also be added to the negative resist composition of the present invention. Specifically, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octylphenol ether, polyoxyethylene nonylphenol ether, etc. Sorbitans such as polyoxyethylene alkyl allyl ethers, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan tristearate Fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopal Nonionic surfactants such as polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as tate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbitan tristearate, F-top EF301, EF303, EF352 (Manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), MegaFuck F171, F173 (manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd.), Florad FC430, FC431 (manufactured by Sumitomo 3M), Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC101 , SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), etc., organosiloxane polymer KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), acrylic acid or methacrylic acid (co) polymerization Polyflow No. 75, no. 95 (manufactured by Kyoeisha Yushi Chemical Co., Ltd.), Troisol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.), and the like.
[0159]
In addition, it is preferable to mix | blend at least 1 sort (s) of surfactant among fluorine type and silicon type surfactant. It is also preferable that a surfactant having both fluorine atoms and silicon atoms is blended. As these surfactants, for example, JP-A-62-36663, JP-A-61-226746, JP-A-61-226745, JP-A-62-170950, JP-A-63-34540, JP-A-63-34540 7-230165, JP-A-8-62834, JP-A-9-54432, JP-A-9-5988, U.S. Patent 5,405,720, U.S. Patent 5360692, U.S. Patent 5529881, U.S. Patent 5,296,330, U.S. Patent 5436098 , U.S. Pat. No. 5,576,143, U.S. Pat. No. 5,296,143, U.S. Pat. No. 5,945,511 and U.S. Pat. No. 5,842,451. The following commercially available surfactants can also be used as they are. Examples of commercially available surfactants include F-top EF301 and EF303 (manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Florard FC430 and 431 (manufactured by Sumitomo 3M Ltd.), MegaFuck F171, F173, F176, F189 and R08 (large) Fluorosurfactants such as Nippon Ink Co., Ltd.), Surflon S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, 106 (Asahi Glass Co., Ltd.), Troisol S-366 (Troy Chemical Co., Ltd.) A silicon-type surfactant can be mentioned. Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can also be used as a silicon surfactant.
The amount of these surfactants to be added is usually 0.001 to 2 parts by weight, preferably 0.01 to 1 part by weight per 100 parts by weight of the solid content in the composition of the present invention. These surfactants may be added alone or in some combination. The addition of these surfactants has the effect of increasing the in-plane uniformity of the resist film and improving the resolution.
[0160]
The chemically amplified resist composition for negative electron beam or X-ray according to the present invention comprises an acid generator, an alkali-soluble resin, an acid cross-linking agent, an organic basic compound, and other additives as required, dissolved in a solvent. After preparing the solution, the water content can be adjusted by controlling it to 0.5 wt% or less, preferably 0.01 to 0.5 wt%, more preferably 0.15 to 0.30 wt%. .
As a method for controlling the water content, control by drying of an alkali-soluble resin is preferable. For example, an alkali-soluble resin dried under reduced pressure and heating (for example, 15 mmHg, 60 ° C.) for a predetermined time (for example, 12 hours). By using this, the water content of the composition can be set to a desired value. In preparation of the composition, when the acid generator has high hygroscopicity, it is also preferable to dry the preparation atmosphere (for example, humidity 50% or less). It is preferable to use a solvent having high purity.
[0161]
In the manufacture of precision integrated circuit elements, the pattern forming process on the resist film is performed on a substrate (eg, a transparent substrate such as a silicon / silicon dioxide cover, a glass substrate, an ITO substrate, etc.). A good resist pattern can be formed by applying an object, then irradiating with an electron beam or an X-ray drawing apparatus, and heating, developing, rinsing and drying.
The developer of the negative resist composition of the present invention includes inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine and the like. Monoamines, secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcoholamines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethyl An aqueous solution of alkalis such as quaternary ammonium salts such as ammonium hydroxide and choline, cyclic amines such as pyrrole and piperidine, and the like can be used. Furthermore, an appropriate amount of an alcohol such as isopropyl alcohol or a nonionic surfactant may be added to the alkaline aqueous solution.
Among these developers, quaternary ammonium salts are preferable, and tetramethylammonium hydroxide and choline are more preferable.
[0162]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention still in detail, the content of this invention is not limited by this.
1. Composition example of composition material
(1) Acid generator
1) Synthesis of tetramethylammonium salt of pentafluorobenzenesulfonic acid
25 g of pentafluorobenzenesulfonyl chloride was dissolved in 100 ml of methanol under ice cooling, and 100 g of 25% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution was slowly added thereto. When stirred for 3 hours at room temperature, a solution of pentamethylbenzenesulfonic acid tetramethylammonium salt was obtained. This solution was used for salt exchange with sulfonium salt and iodonium salt.
[0163]
2) Synthesis of triphenylsulfonium pentafluorobenzenesulfonate
50 g of diphenyl sulfoxide was dissolved in 800 ml of benzene, 200 g of aluminum chloride was added thereto, and the mixture was refluxed for 24 hours. The reaction solution was slowly poured into 2 L of ice, 400 ml of concentrated hydrochloric acid was added thereto, and the mixture was heated at 70 ° C. for 10 minutes. This aqueous solution was washed with 500 ml of ethyl acetate and filtered, and then 200 g of ammonium iodide dissolved in 400 ml of water was added. The precipitated powder was collected by filtration, washed with water, washed with ethyl acetate and dried to obtain 70 g of triphenylsulfonium iodide.
30.5 g of triphenylsulfonium iodide was dissolved in 1000 ml of methanol, and 19.1 g of silver oxide was added to this solution, followed by stirring at room temperature for 4 hours. The solution was filtered, and an excess amount of a solution of tetrafluoroammonium sulfonic acid tetramethylammonium salt was added thereto. The reaction solution was concentrated, dissolved in 500 ml of dichloromethane, and this solution was washed with 5% aqueous tetramethylammonium hydroxide solution and water. The organic phase was dried over anhydrous sodium sulfate and concentrated to obtain triphenylsulfonium pentafluorobenzene sulfonate (I-1).
[0164]
3) Synthesis of di (4-t-amylphenyl) iodonium pentafluorobenzenesulfonate
60 g of t-amylbenzene, 39.5 g of potassium iodate, 81 g of acetic anhydride and 170 ml of dichloromethane were mixed, and 66.8 g of concentrated sulfuric acid was slowly added dropwise thereto under ice cooling. After stirring for 2 hours under ice cooling, the mixture was stirred for 10 hours at room temperature. Under ice-cooling, 500 ml of water was added to the reaction solution, and this was extracted with dichloromethane. The organic phase was washed with sodium hydrogen carbonate and water and then concentrated to obtain di (4-t-amylphenyl) iodonium sulfate. This sulfate was added to a solution of an excess amount of tetramethylammonium pentafluorobenzenesulfonate. To this solution was added 500 ml of water, this was extracted with dichloromethane, the organic phase was washed with 5% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution and water, and then concentrated to di (4-t-amylphenyl) iodonium pentafluorobenzenesulfonate (III -1) was obtained.
Other compounds can also be synthesized using the same method as described above.
[0165]
(2) Alkali-soluble resin
1) 17.6 g of 3-t-butoxystyrene was added to 27 g of dry THF, and then heated to 70 ° C. in a nitrogen stream. When the reaction temperature was stabilized, 2 mol% of the monomer was added to an azo radical initiator V-601 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. to initiate the reaction. After reacting for 3 hours, 2 mol% of V-601 was added again, and the reaction was further continued for 3 hours. The reaction mixture was diluted with THF, poured into a large amount of methanol, and precipitated. The obtained polymer was decomposed in a hydrochloric acid acidic solution by a conventional method, precipitated in hexane, and reprecipitation purification was repeated twice and dried under reduced pressure to obtain (P-1). Molecular weight (Mw: polystyrene conversion) and molecular weight dispersity (Mw / Mn) were determined by THF solvent GPC measurement.
2) (P-2) to (P-4) were obtained in substantially the same manner except that the monomer was changed.
[0166]
3) Living anion polymerization was performed on 17.6 g of 3-t-butoxystyrene in degassed dry THF at -78 ° C using s-butyllithium as an initiator. After the reaction for 3 hours, the reaction was terminated with degassed methanol. Further, it was put into a large amount of methanol, and the precipitated powder was collected by filtration, and further reprecipitation purification was repeated twice and dried under reduced pressure to obtain a resin. The t-butoxy group was decomposed under hydrochloric acid acidity by a conventional method to obtain (P-1 ′).
[0167]
4) 16.4 g (0.1 mol) of 3,4-dimethoxystyrene and 158.7 g (0.9 mol) of 4-t-butoxystyrene were dissolved in dry THF and heated to 70 ° C. under a nitrogen stream to obtain a Wako Pure Chemical. The azo radical initiator V-601 manufactured was added at 2% of the total number of moles of the monomers. After reacting for 8 hours, the reaction solution was diluted with THF, precipitated in hexane, and purified to take out the polymer. Decomposition with an acid by a conventional method to obtain (P-5). The weight average molecular weight (Mw) and molecular weight dispersity (Mw / Mn) were determined by GPC measurement.
BF using the same method as above and a protected monomer_Three・ EtO₂(P-6) to (P-17) were synthesized using different types of cationic polymerization.
[0168]
(3) Cross-linking agent
Synthesis of crosslinking agent [HM-1]
10 g of 1- [α-methyl-α- (4-hydroxyphenyl) ethyl] -4- [α, α-bis (4-hydroxyphenyl) ethyl] benzene (Trisp-PA manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.) In addition to an aqueous solution of potassium hydroxide, the mixture was stirred and dissolved. Next, 60 ml of 37% formalin aqueous solution was gradually added over 1 hour at room temperature while stirring this solution. The mixture was further stirred at room temperature for 6 hours, and then poured into a dilute sulfuric acid aqueous solution. The precipitate was filtered, sufficiently washed with water, and then recrystallized from 30 ml of methanol to obtain 20 g of a white powder of a phenol derivative [HM-1] having a hydroxymethyl group having the following structure. The purity was 92% (liquid chromatography method).
[0169]
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[0170]
Synthesis of cross-linking agent [MM-1]
20 g of the phenol derivative [HM-1] having a hydroxymethyl group obtained in the above synthesis example was added to 1 liter of methanol and dissolved by heating under stirring. Next, 1 ml of concentrated sulfuric acid was added to this solution and heated under reflux for 12 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was cooled, and 2 g of potassium carbonate was added. After sufficiently concentrating the mixture, 300 ml of ethyl acetate was added. The solution was washed with water and then concentrated to dryness to obtain 22 g of a phenol derivative [MM-1] having a methoxymethyl group having the following structure as a white solid. The purity was 90% (liquid chromatography method).
[0171]
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[0172]
Further, the following phenol derivatives were synthesized in the same manner.
[0173]
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[0174]
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[0175]
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[0176]
2. Example <Electron Beam Irradiation>
  Examples 1-34 and Comparative Examples 1-5 (In addition, Example 21 is a reference example by correction of a claim)
(1) Application of resist
  Using an alkali-soluble resin dried at 60 ° C. for 12 hours under a reduced pressure of 15 mmHg, the components shown in Tables 1 to 3 below were dissolved in a solvent in an atmosphere of 40% humidity, and this was dissolved in 0.1 μm Teflon.(Registered trademark)By filtering through a filter, the water content was controlled as shown in Tables 1 to 3 to prepare a resist solution. The water content was measured by the Karl Fischer method.
  Each resist solution was applied onto an 8-inch silicon wafer using a spin coater and dried on a vacuum adsorption hot plate at 120 ° C. for 90 seconds to obtain a resist film having a thickness of 0.3 μm.
(2) In-plane line width uniformity and evaluation of resolution
  The resist film was irradiated using an electron beam drawing apparatus (acceleration voltage 50 KeV). After irradiation, each was heated on a vacuum adsorption hot plate at 110 ° C. for 60 seconds, immersed in a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution for 60 seconds, rinsed with water for 30 seconds and dried.
  The cross-sectional shape of the obtained pattern is observed with a scanning electron microscope, and the limiting resolution (line and space are separated and resolved) at the minimum irradiation energy when resolving a 0.20 μm line (line: space = 1: 1). Image) was defined as the resolving power. For the 0.20 μm line (line: space = 1: 1) not resolving, the limiting resolving power was defined as resolving power.
  Create a pattern of 20 points at equal intervals in the wafer surface, calculate the coefficient of variation {(standard deviation of resolution) / (resolution)} from the limit resolution at each point, and the coefficient of variation is within 5% In-plane line width uniformity ○, the coefficient of variation exceeding 5% and 8% or less was defined as in-plane line width uniformity Δ, and the coefficient of variation exceeding 8% was defined as in-plane line width uniformity x.
  The results are shown in Tables 4-6.
[0177]
[Table 1]

[0178]
[Table 2]

[0179]
[Table 3]

[0180]
The detail of each component shown to the said Tables 1-3 is shown below.
<Resin>
[0181]
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[0182]
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[0193]

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[0196]
(solvent)
PGME: Propylene glycol monomethyl ether
PGMEA: Propylene glycol monomethyl ether acetate
(Organic basic compounds)
B-1: 2,4,5-Triphenylimidazole
B-2: 1,5-diazabicyclo [4.3.0] non-5-ene
B-3: 4-Dimethylaminopyridine
B-4: 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene
B-5: N-cyclohexyl-N′-morpholinoethylthiourea
(Surfactant)
W-1: Troisol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co.)
W-2: Megafuck F-176 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.)
W-3: Megafuck R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.)
W-4: Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
W-5: Surflon S-382 (Asahi Glass Co., Ltd.)
[0197]
[Table 4]

[0198]
[Table 5]

[0199]
[Table 6]

[0200]
From the results of Tables 4 to 6, it is clear that the resist composition according to the present invention has high resolution and good in-plane line width uniformity.
[0201]
3. Example <same size X-ray irradiation>
Using each of the resist compositions of Example 1 and Comparative Example 1, a resist film having a thickness of 0.40 μm was obtained in the same manner as in Example 1 above. Next, irradiation was carried out in the same manner as in Example 1 except that a unit magnification X-ray exposure apparatus (gap value: 20 nm) was used, and the resolving power and in-plane line width uniformity were evaluated in the same manner as in Example 1 above. . As a result, almost the same results as in Example 1 and Comparative Example 1 were obtained.
[0202]
【The invention's effect】
The present invention can provide a negative electron beam or X-ray chemically amplified resist composition having high resolving power and excellent in-plane line width uniformity.

Claims (10)

(A) a compound capable of generating an acid upon irradiation with an electron beam or X-ray;
(B) an alkali-soluble resin comprising a structural unit represented by the following general formula (1) and having a weight average molecular weight of more than 3,000 and not more than 300,000 ,
In the negative electron beam or X-ray chemically amplified resist composition containing (c) a crosslinking agent that crosslinks with an acid and (d) an organic basic compound, the water content is 0.5% by weight or less. A chemically amplified resist composition for negative electron beam or X-ray.

In the formula, R ₁ represents a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, or an alkyl group or haloalkyl group which may have a substituent. R ₂ represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an acyl group, which may have a substituent. R ₃ and R ₄ may be the same or different and may have a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, or a substituent, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aralkyl group, or an aryl group Represents.
A is a single bond, which may have a substituent, an alkylene group, an alkenylene group, a cycloalkylene group, or an arylene group, or —O—, —SO ₂ —, —O —CO—R ₅ —, —CO—. O—R ₆ — and —CO—N (R ₇ ) —R ₈ — are represented.
R ₅ , R ₆ and R ₈ may be the same or different, and may have a single bond or a substituent, an alkylene group, an alkenylene group, a cycloalkylene group, or an arylene group alone, or these groups It represents a divalent group formed by combining at least one selected from the group of ether structure, ester structure, amide structure, urethane structure or ureido structure.
R ₇ may be the same or different and each represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aralkyl group, or an aryl group, which may have a hydrogen atom or a substituent.
n represents an integer of 1 to 3. A plurality of R _{2 s} , or R ₂ and R ₃ or R ₄ may be bonded to form a ring.   The chemical amplification resist composition for negative electron beam or X-ray according to claim 1, wherein the moisture content is 0.01% by weight or more. Alkali-soluble resin is greater than 3,000 weight average molecular weight, a 300,000 or less, to claim 1 or 2, characterized in that an alkali-soluble resin satisfying the following conditions (a) and (b) The chemically amplified resist composition for negative electron beam or X-ray described.
(A) having at least one repeating unit derived from a monomer having an aromatic ring having 6 to 20 carbon atoms and an ethylenically unsaturated group bonded to the aromatic ring directly or via a linking group.
(B) The following relationship holds between the π electrons of the aromatic ring and the number of electrons of the lone pair of substituents on the aromatic ring.

(Here, Nπ represents the total number of π electrons, and N _lone is a linear, branched or cyclic alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, alkenyloxy group, aryloxy group, aralkyl as the substituent. This represents the total number of unshared electron pairs of an oxy group or a hydroxyl group, and two or more alkoxy groups or hydroxyl groups may be bonded to each other to form a 5-membered or higher ring structure. 4. The negative electron beam or X-ray use according to claim 3 , wherein the alkali-soluble resin has at least one repeating unit represented by the following general formulas (3) to (7) as a constituent component. Chemically amplified resist composition.

In the general formulas (3) to (7), R ₁₀₁ represents a hydrogen atom or a methyl group. L represents a divalent linking group. Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh, Ri, Rj, Rk, Rl are each independently a linear, branched, or cyclic alkyl group or alkenyl group having 1 to 12 carbon atoms. Represents an aryl group, an aralkyl group, or a hydrogen atom. These may be connected to each other to form a 5-membered or higher ring having 24 or less carbon atoms. l, m, n, p, q, r, s, t, u, v, w, x represents an integer from 0 to 3, l + m + n = 2,3, p + q + r = 0 , 1,2,3, s + t + u = 0,1,2,3, v + w + x = 0,1,2,3.   4. The negative amplification electron beam or X-ray chemically amplified resist according to claim 1, wherein the alkali-soluble resin is a partially alkyl etherified polyhydroxystyrene or hydroxystyrene / styrene copolymer. Composition. 3. The negative electron beam or X-ray chemically amplified resist composition according to claim 1, wherein the alkali-soluble resin is a copolymer composed of p-hydroxystyrene and m-hydroxystyrene. (C) The negative-type electron beam or X-ray chemically amplified resist composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the crosslinking agent that crosslinks with an acid is a phenol derivative. (C) The crosslinking agent that crosslinks with an acid has a molecular weight of 1200 or less, 3 to 5 benzene rings in the molecule, and further having two or more hydroxymethyl groups or alkoxymethyl groups, the hydroxymethyl group, 8. The negative electron beam or X-ray chemically amplified resist composition according to claim 7, wherein the composition is a phenol derivative formed by concentrating alkoxymethyl groups on at least one of the benzene rings or by allocating them to distribute them. (C) The chemically amplified resist composition for negative electron beam or X-ray according to claim 7, wherein the crosslinking agent that is crosslinked with an acid is a phenol derivative represented by any one of the following general formulas.

(Where L ¹ ~ L ⁸ May be the same or different and each represents a hydroxymethyl group, a methoxymethyl group or an ethoxymethyl group. ) A resist film is formed from the negative electron beam or X-ray chemically amplified resist composition according to any one of claims 1 to 9 , and the resist film is irradiated with an electron beam or X-ray and developed. Pattern forming method.