JP4525454B2 - Upper layer film forming composition and photoresist pattern forming method - Google Patents

Upper layer film forming composition and photoresist pattern forming method Download PDF

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Description

本発明は、リソグラフィーの微細化のために使用される液浸露光時にフォトレジストの保護と、フォトレジスト成分の溶出を抑え投影露光装置のレンズを保護する上層膜を形成するのに有用な上層膜形成組成物および該上層膜形成組成物を用いるフォトレジストパターン形成方法に関する。   The present invention is an upper layer film useful for protecting a photoresist during immersion exposure used for lithography miniaturization and for forming an upper layer film that suppresses elution of a photoresist component and protects a lens of a projection exposure apparatus. The present invention relates to a forming composition and a method for forming a photoresist pattern using the upper film forming composition.

半導体素子等を製造するに際し、フォトマスクとしてのレチクルのパターンを投影光学系を介して、フォトレジストが塗布されたウェハ上の各ショット領域に転写するステッパー型、またはステップアンドスキャン方式の投影露光装置が使用されている。
投影露光装置に備えられている投影光学系の解像度は、使用する露光波長が短く、投影光学系の開口数が大きいほど高くなる。そのため、集積回路の微細化に伴い投影露光装置で使用される放射線の波長である露光波長は年々短波長化しており、投影光学系の開口数も増大してきている。
また、露光を行なう際には、解像度と同様に焦点深度も重要となる。解像度R、および焦点深度δはそれぞれ以下の数式で表される。
R=k1・λ/NA (i)
δ=k2・λ/NA2 (ii)
ここで、λは露光波長、NAは投影光学系の開口数、k1、k2はプロセス係数である。同じ解像度Rを得る場合には短い波長を有する放射線を用いた方が大きな焦点深度δを得ることができる。
Stepper-type or step-and-scan projection exposure apparatus for transferring a reticle pattern as a photomask to each shot area on a photoresist-coated wafer via a projection optical system when manufacturing a semiconductor element or the like Is used.
The resolution of the projection optical system provided in the projection exposure apparatus becomes higher as the exposure wavelength used is shorter and the numerical aperture of the projection optical system is larger. For this reason, with the miniaturization of integrated circuits, the exposure wavelength, which is the wavelength of radiation used in the projection exposure apparatus, has become shorter year by year, and the numerical aperture of the projection optical system has also increased.
Further, when performing exposure, the depth of focus is important as well as the resolution. The resolution R and the depth of focus δ are each expressed by the following equations.
R = k1 · λ / NA (i)
δ = k2 · λ / NA 2 (ii)
Here, λ is the exposure wavelength, NA is the numerical aperture of the projection optical system, and k1 and k2 are process coefficients. In order to obtain the same resolution R, a larger depth of focus δ can be obtained by using radiation having a short wavelength.

この場合、露光されるウェハ表面にはフォトレジスト膜が形成されており、このフォトレジスト膜にパターンが転写される。従来の投影露光装置では、ウェハが配置される空間は空気または窒素で満たされている。このとき、ウェハと投影露光装置のレンズとの空間が屈折率nの媒体で満たされると、上記の解像度R、焦点深度δは以下の数式にて表される。
R=k1・(λ/n)NA (iii)
δ=k2・nλ/NA2 (iv)
例えば、ArFプロセスで、上記媒体として水を使用すると波長193nmの光の水中での屈折率n=1.44を用いると、空気または窒素を媒体とする露光時と比較し、解像度Rは69.4%(R=k1・(λ/1.44)NA)、焦点深度は144%(δ=k2・1.44λ/NA2)となる。
このように露光するための放射線の波長を短波長化し、より微細なパターンを転写できる投影露光する方法を液浸露光といい、リソグラフィーの微細化、特に数10nm単位のリソグラフィーには、必須の技術と考えられ、その投影露光装置も知られている(特許文献1参照)。
液浸露光方法においては、ウェハ上に塗布・形成されたフォトレジスト膜と投影露光装置のレンズはそれぞれ液浸媒体と接触する。そのため、フォトレジスト膜に液浸媒体が浸透し、フォトレジストの解像度が低下することがある。また、投影露光装置のレンズはフォトレジストを構成する成分が液浸媒体へ溶出することによりレンズ表面を汚染することもある。
In this case, a photoresist film is formed on the exposed wafer surface, and the pattern is transferred to the photoresist film. In a conventional projection exposure apparatus, a space in which a wafer is placed is filled with air or nitrogen. At this time, when the space between the wafer and the lens of the projection exposure apparatus is filled with a medium having a refractive index n, the resolution R and the depth of focus δ are expressed by the following equations.
R = k1 · (λ / n) NA (iii)
δ = k2 · nλ / NA 2 (iv)
For example, when water is used as the medium in the ArF process, if the refractive index n = 1.44 of light having a wavelength of 193 nm is used, the resolution R is 69.compared to the exposure using air or nitrogen as the medium. 4% (R = k1 · (λ / 1.44) NA), and the focal depth is 144% (δ = k2 · 1.44λ / NA 2 ).
A projection exposure method capable of shortening the wavelength of radiation for exposure and transferring a finer pattern is called immersion exposure, which is an essential technique for miniaturization of lithography, particularly lithography of several tens of nanometers. The projection exposure apparatus is also known (see Patent Document 1).
In the immersion exposure method, the photoresist film applied and formed on the wafer and the lens of the projection exposure apparatus are in contact with the immersion medium. Therefore, the immersion medium may penetrate into the photoresist film, and the resolution of the photoresist may be reduced. In addition, the lens of the projection exposure apparatus may contaminate the lens surface by elution of components constituting the photoresist into the immersion medium.

このため、フォトレジスト膜と液浸媒体、例えば水とを遮断する目的で、フォトレジスト膜上に上層膜を形成する方法があるが、この上層膜は放射線の波長に対して十分な透過性とフォトレジスト膜とインターミキシングを起こすことなくフォトレジスト膜上に保護膜を形成でき、さらに液浸露光時に液浸媒体に溶出することなく安定な被膜を維持し、かつ現像液であるアルカリ液に容易に溶解する上層膜が形成される必要がある。
また、通常のドライな環境での使用を前提に設計したレジストをそのまま液浸レジストとして使用できることが求められている。そのためには、ドライ用として設計された元の性能を劣化させずレジスト膜を液浸用液体から保護できる液浸用上層膜が必要となる。
特開平11−176727号公報
For this reason, there is a method of forming an upper layer film on the photoresist film for the purpose of blocking the photoresist film and the immersion medium, for example, water, but this upper layer film has sufficient permeability to the wavelength of radiation. A protective film can be formed on the photoresist film without causing intermixing with the photoresist film, and a stable film can be maintained without leaching into the immersion medium during immersion exposure. It is necessary to form an upper layer film that dissolves in
In addition, it is required that a resist designed on the assumption of use in a normal dry environment can be used as an immersion resist as it is. For this purpose, an immersion upper layer film that can protect the resist film from the immersion liquid without deteriorating the original performance designed for dry use is required.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-176727

本発明は、このような課題を克服するためなされたもので、露光波長、特に248nm(KrF)および193nm(ArF)での十分な透過性を持ち、フォトレジスト膜とインターミキシングを起こすことなくフォトレジスト上に被膜を形成でき、さらにドライ露光を行なった場合からの性能劣化がなく、かつアルカリ現像液に容易に溶解する上層膜を形成するための液浸用上層膜形成組成物の提供を目的とする。   The present invention has been made in order to overcome such problems, and has sufficient transparency at exposure wavelengths, particularly 248 nm (KrF) and 193 nm (ArF), and can be used without intermixing with a photoresist film. An object of the present invention is to provide an upper film forming composition for immersion for forming an upper film that can form a film on a resist and that does not deteriorate in performance from dry exposure and that is easily dissolved in an alkaline developer. And

本発明は、フォトレジスト膜に被覆される上層膜形成組成物であって、該組成物は、フォトレジスト膜を現像する現像液に溶解する樹脂と、酸および感放射線性酸発生剤の少なくとも1つとを含むことを特徴とする。
上層膜形成組成物に用いられる上記樹脂は、下記式(1)で表される基を側鎖末端に有する繰り返し単位、カルボキシル基を側鎖末端に有する繰り返し単位および下記式(2)で表される基を側鎖末端に有する繰り返し単位からなる群より選ばれた少なくとも1つの繰り返し単位を含む樹脂であることを特徴とする。

Figure 0004525454
(式(1)においてR1およびR2は、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、または炭素数1〜4のフルオロアルキル基であり、少なくとも一方は炭素数1〜4のフルオロアルキル基を表し、式(2)においてRfは、炭素数1〜10のパーフルオロアルキル基、または炭素数3〜10のパーフルオロシクロアルキル基を表す。)
また、上記式(1)で表される基を側鎖末端に有する繰り返し単位が下記式(1−1)で表されることを特徴とする。
Figure 0004525454
(式(1−1)においてRは水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を、R3は2価の有機基をそれぞれ表す。)
また、上記式(2)で表される基を側鎖末端に有する繰り返し単位が下記式(2−1)で表されることを特徴とする。
Figure 0004525454
(式(2−1)においてRは水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を、R4は2価の有機基を、Rfは炭素数1〜10のパーフルオロアルキル基または炭素数3〜10のパーフルオロシクロアルキル基をそれぞれ表す。) The present invention relates to a composition for forming an upper layer film coated on a photoresist film, the composition comprising at least one of a resin that dissolves in a developer for developing the photoresist film, an acid, and a radiation-sensitive acid generator. It is characterized by including one.
The resin used in the upper layer film-forming composition is represented by the repeating unit having a group represented by the following formula (1) at the end of the side chain, the repeating unit having a carboxyl group at the end of the side chain, and the following formula (2). It is a resin containing at least one repeating unit selected from the group consisting of repeating units having a group at the end of the side chain.
Figure 0004525454
(R 1 and R 2 in formula (1) represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a fluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, at least one of the fluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms In the formula (2), Rf represents a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a perfluorocycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms.)
Moreover, the repeating unit which has group represented by the said Formula (1) in a side chain terminal is represented by following formula (1-1), It is characterized by the above-mentioned.
Figure 0004525454
(In the formula (1-1), R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 3 represents a divalent organic group.)
Moreover, the repeating unit which has group represented by the said Formula (2) in the side chain terminal is represented by following formula (2-1), It is characterized by the above-mentioned.
Figure 0004525454
(In Formula (2-1), R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 4 represents a divalent organic group, Rf represents a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or 3 to 3 carbon atoms. Each represents 10 perfluorocycloalkyl groups.)

上層膜形成組成物に用いられる上記酸は、解離定数(pKa)が2以下であることを特徴とする。
また、この酸は、アルコールに溶解し、分子内にスルホ基を有する酸であることを特徴とする。
上層膜形成組成物に用いられる上記感放射線性酸発生剤は、アルコールに溶解し、放射線の照射により酸を発生することを特徴とする。
本発明のフォトレジストパターン形成方法は、基板上にフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜を形成する工程と、該フォトレジスト膜に上記本発明の上層膜を形成する工程と、該フォトレジスト膜および上層膜に液浸媒体を介して、所定のパターンを有するマスクを通して放射線を照射し、次いで現像することにより、レジストパターンを形成する工程とを備えることを特徴とする。
The acid used in the upper layer film-forming composition has a dissociation constant (pKa) of 2 or less.
Further, this acid is characterized in that it is an acid that is soluble in alcohol and has a sulfo group in the molecule.
The radiation-sensitive acid generator used in the upper layer film-forming composition is characterized by being dissolved in alcohol and generating an acid upon irradiation with radiation.
The photoresist pattern forming method of the present invention includes a step of applying a photoresist on a substrate to form a photoresist film, a step of forming the upper layer film of the present invention on the photoresist film, the photoresist film, and A step of forming a resist pattern by irradiating the upper layer film with radiation through a mask having a predetermined pattern via an immersion medium and then developing the film.

本発明の上層膜を形成するための組成物は、フォトレジスト膜に容易に塗布することができ、その形成される上層膜は液浸露光時に、レンズおよびレジストを保護し、解像度、現像性等に優れ、パターニング特性に優れたレジストパターンを形成することができる。
そのため、今後さらに微細化が進行すると予想される半導体デバイスの製造に極めて好適に使用することができる。
The composition for forming the upper layer film of the present invention can be easily applied to a photoresist film, and the formed upper layer film protects the lens and the resist during immersion exposure, and has resolution, developability, etc. It is possible to form a resist pattern having excellent patterning characteristics.
Therefore, it can be used very suitably for the manufacture of semiconductor devices that are expected to be further miniaturized in the future.

液浸用上層膜を形成するための組成物より得られる上層膜は、液浸露光時にフォトレジスト膜と液浸媒体とが直接接触することを防ぎ、液浸媒体の浸透によるフォトレジスト膜のリソグラフィー性能を劣化させることがなく、かつフォトレジスト膜より溶出する成分による投影露光装置のレンズの汚染を防止する作用がある。   The upper layer film obtained from the composition for forming the upper layer film for immersion prevents the photoresist film and the immersion medium from coming into direct contact during immersion exposure, and lithography of the photoresist film by penetration of the immersion medium. There is an effect of preventing the lens of the projection exposure apparatus from being contaminated by a component eluted from the photoresist film without deteriorating the performance.

本発明の上層膜形成組成物を構成する樹脂は、放射線照射時に液浸媒体、例えば水に安定な膜を形成することができ、かつレジストパターンを形成するための現像液に溶解する樹脂である。
ここで、放射線照射時において水に安定な膜とは、後述する水への安定性評価方法により測定したときの膜厚変化が初期膜厚の3%以内であることをいう。また、レジストパターン形成後の現像液に溶解するとは、アルカリ性水溶液を用いた現像後のレジストパターン上に目視で残渣がなく上層膜が除去されていることをいう。すなわち、本発明に係る樹脂は水に対して殆ど溶解することなく、かつ水を介して照射される放射線照射後のアルカリ性水溶液を用いる現像時に、該アルカリ性水溶液に溶解するアルカリ可溶性樹脂である。
The resin constituting the upper layer film-forming composition of the present invention is a resin that can form a stable film in an immersion medium, for example, water upon irradiation with radiation, and is soluble in a developer for forming a resist pattern. .
Here, the film that is stable in water at the time of radiation irradiation means that the change in film thickness is 3% or less of the initial film thickness as measured by the water stability evaluation method described later. Further, “dissolving in a developer after formation of a resist pattern” means that there is no residue on the resist pattern after development using an alkaline aqueous solution and the upper layer film is removed. That is, the resin according to the present invention is an alkali-soluble resin that hardly dissolves in water and dissolves in the aqueous alkaline solution at the time of development using the aqueous alkaline solution after irradiation irradiated through water.

上記アルカリ可溶性樹脂は、式(1)で表される基を側鎖末端に有する繰り返し単位、カルボキシル基を側鎖末端に有する繰り返し単位および式(2)で表される基を側鎖末端に有する繰り返し単位からなる群より選ばれた少なくとも1つの繰り返し単位を含む樹脂である。
上記樹脂の主鎖としては、ノルボルネン誘導体の付加重合樹脂あるいは開環重合樹脂、ノルボルネン誘導体と無水マレイン酸共重合樹脂、(メタ)アクリル酸誘導体の付加重合樹脂等が挙げられる。これらの中で、ラジカル重合性単量体を重合させて得られる(メタ)アクリル酸誘導体の付加重合樹脂が好ましい。
The alkali-soluble resin has a repeating unit having a group represented by formula (1) at a side chain end, a repeating unit having a carboxyl group at a side chain end, and a group represented by formula (2) at a side chain end. A resin containing at least one repeating unit selected from the group consisting of repeating units.
Examples of the main chain of the resin include addition polymerization resins or ring-opening polymerization resins of norbornene derivatives, norbornene derivatives and maleic anhydride copolymer resins, and addition polymerization resins of (meth) acrylic acid derivatives. Of these, addition polymerization resins of (meth) acrylic acid derivatives obtained by polymerizing radically polymerizable monomers are preferred.

式(1)におけるR1およびR2は、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、または炭素数1〜4のフルオロアルキル基である。炭素数1〜4のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等のアルキル基が挙げられる。また、炭素数1〜4のフルオロアルキル基としては、上記炭素数1〜4のアルキル基における水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換された基をいう。
また、R1およびR2の少なくとも一方は上記炭素数1〜4のフルオロアルキル基である。
R 1 and R 2 in Formula (1) are a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a fluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylpropyl group, and t-butyl group. And the like. The C1-C4 fluoroalkyl group refers to a group in which part or all of the hydrogen atoms in the C1-C4 alkyl group are substituted with fluorine atoms.
Further, at least one of R 1 and R 2 is the above-described fluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

式(1)で表される基を側鎖末端に有する繰り返し単位は、少なくともα位の炭素原子にフルオロアルキル基を有するアルコール性水酸基をその側鎖に有する繰り返し単位である。フルオロアルキル基としては、トリフルオロメチル基が好ましい。α位にフルオロアルキル基を少なくとも1個含むことにより、フルオロアルキル基の電子吸引性によりアルコール性水酸基の水素原子が離脱しやすくなり、水溶液中で酸性を呈する。そのため、液浸媒体が純水の場合、該純水に対しては不溶性となるが、アルカリ可溶性となる。
式(1)で表される基を側鎖末端に有する好ましい繰り返し単位として、式(1−1)で表される繰り返し単位が挙げられる。

Figure 0004525454
式(1−1)においてRは水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を、R3は2価の有機基を、それぞれ表す。
炭素数1〜4のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等のアルキル基が挙げられる。
2価の有機基としては、好ましくは2価の炭化水素基であり、2価の炭化水素基の中で好ましくは鎖状または環状の炭化水素基である。
好ましいR3としては、メチレン基、エチレン基、1,3−プロピレン基もしくは1,2−プロピレン基などのプロピレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、ウンデカメチレン基、ドデカメチレン基、トリデカメチレン基、テトラデカメチレン基、ペンタデカメチレン基、ヘキサデカメチレン基、ヘプタデカメチレン基、オクタデカメチレン基、ノナデカメチレン基、インサレン基、1−メチル−1,3−プロピレン基、2−メチル−1,3−プロピレン基、2−メチル−1,2−プロピレン基、1−メチル−1,4−ブチレン基、2−メチル−1,4−ブチレン基、メチリデン基、エチリデン基、プロピリデン基、または、2−プロピリデン基等の飽和鎖状炭化水素基、1,3−シクロブチレン基などのシクロブチレン基、1,3−シクロペンチレン基などのシクロペンチレン基、1,4−シクロヘキシレン基などのシクロヘキシレン基、1,5−シクロオクチレン基などのシクロオクチレン基等の炭素数3〜10のシクロアルキレン基などの単環式炭化水素環基、1,4−ノルボルニレン基もしくは2,5−ノルボルニレン基などのノルボルニレン基、1,5−アダマンチレン基、2,6−アダマンチレン基などのアダマンチレン基等の2〜4環式炭素数4〜30の炭化水素環基などの架橋環式炭化水素環基等が挙げられる
。 The repeating unit having a group represented by the formula (1) at the end of the side chain is a repeating unit having an alcoholic hydroxyl group having a fluoroalkyl group at least at the α-position carbon atom in the side chain. As the fluoroalkyl group, a trifluoromethyl group is preferable. By containing at least one fluoroalkyl group at the α-position, the hydrogen atom of the alcoholic hydroxyl group is easily released due to the electron withdrawing property of the fluoroalkyl group, and is acidic in an aqueous solution. Therefore, when the immersion medium is pure water, it becomes insoluble in the pure water, but becomes alkali-soluble.
As a preferred repeating unit having a group represented by the formula (1) at the end of the side chain, a repeating unit represented by the formula (1-1) can be mentioned.
Figure 0004525454
In formula (1-1), R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 3 represents a divalent organic group.
Examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylpropyl group, and t-butyl group. And the like.
The divalent organic group is preferably a divalent hydrocarbon group, and among the divalent hydrocarbon groups, a chain or cyclic hydrocarbon group is preferable.
Preferred R 3 is a methylene group, an ethylene group, a propylene group such as a 1,3-propylene group or a 1,2-propylene group, a tetramethylene group, a pentamethylene group, a hexamethylene group, a heptamethylene group, an octamethylene group, Nonamethylene group, Decamemethylene group, Undecamethylene group, Dodecamethylene group, Tridecamethylene group, Tetradecamethylene group, Pentacamethylene group, Hexadecamethylene group, Heptadecamethylene group, Octadecamethylene group, Nonadecamethylene group, Insalene group, 1-methyl-1,3-propylene group, 2-methyl-1,3-propylene group, 2-methyl-1,2-propylene group, 1-methyl-1,4-butylene group, 2-methyl -1,4-butylene group, methylidene group, ethylidene group, propylidene group, or 2-propylene Saturated chain hydrocarbon groups such as den groups, cyclobutylene groups such as 1,3-cyclobutylene groups, cyclopentylene groups such as 1,3-cyclopentylene groups, and cyclohexylene groups such as 1,4-cyclohexylene groups Group, monocyclic hydrocarbon ring group such as cycloalkylene group having 3 to 10 carbon atoms such as cyclooctylene group such as 1,5-cyclooctylene group, 1,4-norbornylene group or 2,5-norbornylene group Such as norbornylene group, 1,5-adamantylene group, adamantylene group such as 2,6-adamantylene group, etc., bridged cyclic hydrocarbon ring such as 2-4 cyclic hydrocarbon ring group having 4-30 carbon atoms Groups and the like.

特に、R3として2価の脂肪族環状炭化水素基を含むときは、ビストリフルオロメチル−ヒドロキシ−メチル基と該脂肪族環状炭化水素基との間にスペーサーとして炭素数1〜4のアルキレン基を挿入することが好ましい。
また、R3としては、2,5−ノルボルニレン基を含む炭化水素基、1,2、エチレン基、プロピレン基が好ましい。
上記式(1−1)で表される繰り返し単位を生成する好適なラジカル重合性単量体を以下に表す。

Figure 0004525454
In particular, when R 3 contains a divalent aliphatic cyclic hydrocarbon group, an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms is used as a spacer between the bistrifluoromethyl-hydroxy-methyl group and the aliphatic cyclic hydrocarbon group. It is preferable to insert.
R 3 is preferably a hydrocarbon group containing a 2,5-norbornylene group, 1, 2, ethylene group or propylene group.
The suitable radically polymerizable monomer which produces | generates the repeating unit represented by the said Formula (1-1) is represented below.
Figure 0004525454

式(1−1)で表される繰り返し単位を生成するラジカル重合性単量体の割合は、樹脂全体に対して5〜100モル%が好ましく、特に好ましくは10〜90モル%であり、さらに特に好ましくは20〜80モル%である。ラジカル重合性単量体の割合が5モル%未満では、得られる樹脂のアルコール溶媒に対する溶解が著しく悪くなるばかりでなく、現像液であるアルカリ水溶液に対する溶解性も著しく低くなり現像後に残渣としてフォトレジスト膜上に残留することがある。   The ratio of the radical polymerizable monomer that generates the repeating unit represented by the formula (1-1) is preferably 5 to 100 mol%, particularly preferably 10 to 90 mol%, based on the entire resin. Most preferably, it is 20-80 mol%. If the ratio of the radically polymerizable monomer is less than 5 mol%, not only the solubility of the resulting resin in an alcohol solvent is remarkably deteriorated, but also the solubility in an alkaline aqueous solution as a developing solution is remarkably reduced, and a photoresist is formed as a residue after development. May remain on the film.

カルボキシル基を有する繰り返し単位を与えるラジカル重合性単量体としては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸、アトロパ酸、3−アセチルオキシ(メタ)アクリル酸、3−ベンゾイルオキシ(メタ)アクリル酸、α−メトキシアクリル酸、3−シクロヘキシル(メタ)アクリル酸等の不飽和モノカルボン酸類;フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸等の不飽和ポリカルボン酸類;該不飽和ポリカルボン酸のモノメチルエステル、モノエチルエステル、モノn−プロピルエステル、モノn−ブチルエステル等のモノエステル類;2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンカルボン酸、2−α−カルボキシアクリルアミド−2−メチルプロパンカルボン酸、2−α−カルボキシメチルアクリルアミド−2−メチルプロパンカルボン酸、2−α−メトキシカルボニルアクリルアミド−2−メチルプロパンカルボン酸、2−α−アセチルオキシアクリルアミド−2−メチルプロパンカルボン酸、2−α−フェニルアクリルアミド−2−メチルプロパンカルボン酸、2−α−ベンジルアクリルアミド−2−メチルプロパンカルボン酸、2−α−メトキシアクリルアミド−2−メチルプロパンカルボン酸、2−α−シクロヘキシルアクリルアミド−2−メチルプロパンカルボン酸、2−α−シアノアクリルアミド−2−メチルプロパンカルボン酸等を挙げることができる。
上記の中で、(メタ)アクリル酸、クロトン酸が好ましい。
Examples of the radical polymerizable monomer that gives a repeating unit having a carboxyl group include (meth) acrylic acid, crotonic acid, cinnamic acid, atropic acid, 3-acetyloxy (meth) acrylic acid, and 3-benzoyloxy (meth). Unsaturated monocarboxylic acids such as acrylic acid, α-methoxyacrylic acid, 3-cyclohexyl (meth) acrylic acid; unsaturated polycarboxylic acids such as fumaric acid, maleic acid, citraconic acid, mesaconic acid, itaconic acid; the unsaturated Monoesters such as monomethyl ester, monoethyl ester, mono n-propyl ester and mono n-butyl ester of polycarboxylic acid; 2- (meth) acrylamide-2-methylpropanecarboxylic acid, 2-α-carboxyacrylamide-2 -Methylpropanecarboxylic acid, 2-α-carboxymethylacrylami 2-methylpropanecarboxylic acid, 2-α-methoxycarbonylacrylamide-2-methylpropanecarboxylic acid, 2-α-acetyloxyacrylamide-2-methylpropanecarboxylic acid, 2-α-phenylacrylamide-2-methylpropanecarboxylic acid Acid, 2-α-benzylacrylamide-2-methylpropanecarboxylic acid, 2-α-methoxyacrylamide-2-methylpropanecarboxylic acid, 2-α-cyclohexylacrylamide-2-methylpropanecarboxylic acid, 2-α-cyanoacrylamide -2-methylpropanecarboxylic acid and the like.
Among the above, (meth) acrylic acid and crotonic acid are preferable.

カルボキシル基を有する繰り返し単位を与えるラジカル重合性単量体の割合は、樹脂全体に対して1〜50モル%が好ましく、特に好ましくは1〜40モル%であり、さらに好ましくは5〜30モル%である。ラジカル重合性単量体の割合が1モル%未満では、現像液であるアルカリ水溶液に対する溶解性も著しく低くなり現像後に残渣としてフォトレジスト膜上に残留することがある。また、50モル%をこえると極性が高くなりすぎ、液浸露光に際し水との接触により膨潤、溶出もしくははがれを生じる。   The proportion of the radically polymerizable monomer that gives the repeating unit having a carboxyl group is preferably 1 to 50 mol%, particularly preferably 1 to 40 mol%, more preferably 5 to 30 mol%, based on the entire resin. It is. When the ratio of the radically polymerizable monomer is less than 1 mol%, the solubility in an alkaline aqueous solution as a developer is remarkably lowered, and it may remain on the photoresist film as a residue after development. On the other hand, if it exceeds 50 mol%, the polarity becomes too high, and swelling, elution or peeling occurs due to contact with water during immersion exposure.

式(2)で表される基を側鎖末端に有する繰り返し単位としては、好ましくは下記式(2−1)で表される。

Figure 0004525454
式(2−1)においてRは水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表す。炭素数1〜4のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等のアルキル基が挙げられる。
式(2−1)においてR4は2価の有機基を表す。
2価の有機基としては、好ましくは2価の炭化水素基であり、2価の炭化水素基の中で好ましくは鎖状または環状の炭化水素基である。
好ましいR4としては、メチレン基、エチレン基、1,3−プロピレン基もしくは1,2−プロピレン基などのプロピレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、ウンデカメチレン基、ドデカメチレン基、トリデカメチレン基、テトラデカメチレン基、ペンタデカメチレン基、ヘキサデカメチレン基、ヘプタデカメチレン基、オクタデカメチレン基、ノナデカメチレン基、インサレン基、1−メチル−1,3−プロピレン基、2−メチル−1,3−プロピレン基、2−メチル−1,2−プロピレン基、1−メチル−1,4−ブチレン基、2−メチル−1,4−ブチレン基、メチリデン基、エチリデン基、プロピリデン基、または、2−プロピリデン基等の飽和鎖状炭化水素基、1,3−シクロブチレン基などのシクロブチレン基、1,3−シクロペンチレン基などのシクロペンチレン基、1,4−シクロヘキシレン基などのシクロヘキシレン基、1,5−シクロオクチレン基などのシクロオクチレン基等の炭素数3〜10のシクロアルキレン基などの単環式炭化水素環基、1,4−ノルボルニレン基もしくは2,5−ノルボルニレン基などのノルボルニレン基、1,5−アダマンチレン基、2,6−アダマンチレン基などのアダマンチレン基等の2〜4環式炭素数4〜30の炭化水素環基などの架橋環式炭化水素環基等が挙げられる
。 The repeating unit having a group represented by the formula (2) at the end of the side chain is preferably represented by the following formula (2-1).
Figure 0004525454
In the formula (2-1), R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylpropyl group, and t-butyl group. And the like.
In the formula (2-1), R 4 represents a divalent organic group.
The divalent organic group is preferably a divalent hydrocarbon group, and among the divalent hydrocarbon groups, a chain or cyclic hydrocarbon group is preferable.
Preferred R 4 is a methylene group, an ethylene group, a propylene group such as a 1,3-propylene group or a 1,2-propylene group, a tetramethylene group, a pentamethylene group, a hexamethylene group, a heptamethylene group, an octamethylene group, Nonamethylene group, Decamemethylene group, Undecamethylene group, Dodecamethylene group, Tridecamethylene group, Tetradecamethylene group, Pentacamethylene group, Hexadecamethylene group, Heptadecamethylene group, Octadecamethylene group, Nonadecamethylene group, Insalene group, 1-methyl-1,3-propylene group, 2-methyl-1,3-propylene group, 2-methyl-1,2-propylene group, 1-methyl-1,4-butylene group, 2-methyl -1,4-butylene group, methylidene group, ethylidene group, propylidene group, or 2-propylene Saturated chain hydrocarbon groups such as den groups, cyclobutylene groups such as 1,3-cyclobutylene groups, cyclopentylene groups such as 1,3-cyclopentylene groups, and cyclohexylene groups such as 1,4-cyclohexylene groups Group, monocyclic hydrocarbon ring group such as cycloalkylene group having 3 to 10 carbon atoms such as cyclooctylene group such as 1,5-cyclooctylene group, 1,4-norbornylene group or 2,5-norbornylene group Such as norbornylene group, 1,5-adamantylene group, adamantylene group such as 2,6-adamantylene group, etc., bridged cyclic hydrocarbon ring such as 2-4 cyclic hydrocarbon ring group having 4-30 carbon atoms Groups and the like.

特に、R4として2価の脂肪族環状炭化水素基を含むときは、−NH−基と該脂肪族環状炭化水素基との間にスペーサーとして炭素数1〜4のアルキレン基を挿入することができる。
また、R4としては、2,5−ノルボルニレン基または1,5−アダマンチレン基を含む炭化水素基、エチレン基、1,3−プロピレン基が好ましい。
In particular, when R 4 contains a divalent aliphatic cyclic hydrocarbon group, an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms can be inserted as a spacer between the —NH— group and the aliphatic cyclic hydrocarbon group. it can.
R 4 is preferably a hydrocarbon group containing 2,5-norbornylene group or 1,5-adamantylene group, ethylene group, 1,3-propylene group.

式(2−1)においてRfは式(2)におけるRfと同一であり、炭素数1〜10のパーフルオロアルキル基または炭素数3〜10のパーフルオロシクロアルキル基を表す。
Rfとしては、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基、ノナフルオロブチル基、ウンデカフルオロペンチル基、トリデカフルオロヘキシル基、ペンタデカフルオロヘプチル基、ヘプタデカフルオロオクチル基、ノナデカフルオロノニル基などの直鎖状パーフルオロアルキル基、(1−トリフルオロメチル)テトラフルオロエチル基、(1−トリフルオロメチル)ヘキサフルオロプロピル基、1,1−ビストリフルオロメチル−2,2,2−トリフルオロエチル基などの分岐したパーフルオロアルキル基、ノナフルオロシクロペンチル基、ウンデカフルオロシクロヘキシル基などの環状パーフルオロアルキル基などのパーフルオロシクロアルキル基が挙げられる。
この中でもトリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基が好ましい。フルオロアルキル基の電子吸引効果により、アミノ基の水素原子が脱離しやすくなり、水溶液中で酸性を呈する。そのため、液浸媒体が純水の場合、該純水に対しては不溶性となるが、アルカリ水溶液には可溶となる。
In Formula (2-1), Rf is the same as Rf in Formula (2), and represents a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a perfluorocycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms.
Rf includes trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, heptafluoropropyl group, nonafluorobutyl group, undecafluoropentyl group, tridecafluorohexyl group, pentadecafluoroheptyl group, heptadecafluorooctyl group, nonadeca Linear perfluoroalkyl group such as fluorononyl group, (1-trifluoromethyl) tetrafluoroethyl group, (1-trifluoromethyl) hexafluoropropyl group, 1,1-bistrifluoromethyl-2,2,2 -A perfluorocycloalkyl group such as a branched perfluoroalkyl group such as a trifluoroethyl group, a cyclic perfluoroalkyl group such as a nonafluorocyclopentyl group and an undecafluorocyclohexyl group.
Among these, a trifluoromethyl group and a pentafluoroethyl group are preferable. Due to the electron-withdrawing effect of the fluoroalkyl group, the hydrogen atom of the amino group is likely to be eliminated and becomes acidic in an aqueous solution. Therefore, when the immersion medium is pure water, it is insoluble in the pure water, but is soluble in an alkaline aqueous solution.

式(2−1)で表される繰り返し単位を与えるラジカル重合性単量体の割合は、樹脂全体に対して5〜100モル%が好ましく、特に好ましくは10〜90モル%であり、さらに特に好ましくは20〜80モル%である。ラジカル重合性単量体の割合が5モル%未満では、得られる樹脂のアルコール溶媒に対する溶解が著しく悪くなるばかりでなく、現像液であるアルカリ水溶液に対する溶解性も著しく低くなり現像後に残渣としてフォトレジスト膜上に残留することがある。   The ratio of the radically polymerizable monomer that gives the repeating unit represented by the formula (2-1) is preferably 5 to 100 mol%, particularly preferably 10 to 90 mol%, more particularly based on the whole resin. Preferably it is 20-80 mol%. If the ratio of the radically polymerizable monomer is less than 5 mol%, not only the solubility of the resulting resin in an alcohol solvent is remarkably deteriorated, but also the solubility in an alkaline aqueous solution as a developing solution is remarkably reduced, and a photoresist is formed as a residue after development. May remain on the film.

上記式(2−1)で表される繰り返し単位を生成する好適なラジカル重合性単量体を以下に表す。

Figure 0004525454
The suitable radically polymerizable monomer which produces | generates the repeating unit represented by the said Formula (2-1) is represented below.
Figure 0004525454

本発明の樹脂には、樹脂の分子量、ガラス転移点、溶媒への溶解性などを制御する目的で、他のラジカル重合性単量体を共重合することも可能である。「他の」とは、前出のラジカル重合性単量体以外のラジカル重合性単量体の意味である。
共重合できる好適な単量体としては、(メタ)アクリル酸エステル類、水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル類、(メタ)アクリル酸フルオロアルキルエステル類、ヒドロキシスチレン類が挙げられる。
The resin of the present invention can be copolymerized with other radical polymerizable monomers for the purpose of controlling the molecular weight of the resin, the glass transition point, the solubility in a solvent, and the like. “Other” means a radical polymerizable monomer other than the above-mentioned radical polymerizable monomers.
Suitable monomers that can be copolymerized include (meth) acrylic acid esters, hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid esters, (meth) acrylic acid fluoroalkyl esters, and hydroxystyrenes.

(メタ)アクリル酸エステル類としては、(メタ)アクリル酸アルキルエステル類、(メタ)アクリル酸アリールエステル類、(メタ)アクリル酸脂環族アルキルエステル等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸エステル類としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ブトキシ−ジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシプロピレングリコール(メタ)アクリレート、2−メチル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート、2−エチル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート、2−プロピル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート、2−ブチル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート、1−メチル−1−シクロヘキシル(メタ)アクリレート、1−エチル−1−シクロヘキシル(メタ)アクリレート、1−プロピル−1−シクロヘキシル(メタ)アクリレート、1−ブチル−1−シクロヘキシル(メタ)アクリレート、1−メチル−1−シクロペンチル(メタ)アクリレート、1−エチル−1−シクロペンチル(メタ)アクリレート、1−プロピル−1−シクロペンチル(メタ)アクリレート、1−ブチル−1−シクロペンチル(メタ)アクリレート、1−アダマンチル−1−メチルエチル(メタ)アクリレート、1−ビシクロ[2.2.1]ヘプチル−1−メチルエチル(メタ)アクリレート、トリシクロ[5.2.1.02,6]デシル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートが挙げられ、これらの中で、n−ブチル(メタ)アクリレート、2−メチル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート、トリシクロ[5.2.1.02,6]デシル(メタ)アクリレートが好ましい。
(Meth) acrylic acid esters include (meth) acrylic acid alkyl esters, (meth) acrylic acid aryl esters, (meth) acrylic acid alicyclic alkyl esters, and the like.
Examples of (meth) acrylic acid esters include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, sec-butyl (meth) acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, isopropyl ( (Meth) acrylate, n-hexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, 2-methylcyclohexyl (meth) acrylate, dicyclopentanyloxyethyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) ) Acrylate, methoxydipropylene glycol (meth) acrylate, butoxy-dipropylene glycol (meth) acrylate, methoxydiethylene glycol (meth) acrylate, methoxypropylene glycol (Meth) acrylate, 2-methyl-2-adamantyl (meth) acrylate, 2-ethyl-2-adamantyl (meth) acrylate, 2-propyl-2-adamantyl (meth) acrylate, 2-butyl-2-adamantyl (meta ) Acrylate, 1-methyl-1-cyclohexyl (meth) acrylate, 1-ethyl-1-cyclohexyl (meth) acrylate, 1-propyl-1-cyclohexyl (meth) acrylate, 1-butyl-1-cyclohexyl (meth) acrylate 1-methyl-1-cyclopentyl (meth) acrylate, 1-ethyl-1-cyclopentyl (meth) acrylate, 1-propyl-1-cyclopentyl (meth) acrylate, 1-butyl-1-cyclopentyl (meth) acrylate, -Adamantyl-1 Methylethyl (meth) acrylate, 1-bicyclo [2.2.1] heptyl-1-methylethyl (meth) acrylate, tricyclo [5.2.1.0 2, 6] decyl (meth) acrylate, phenyl (meth ) Acrylate, benzyl (meth) acrylate, among which n-butyl (meth) acrylate, 2-methyl-2-adamantyl (meth) acrylate, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] Decyl (meth) acrylate is preferred.

水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル類としては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2,3−ジヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシ−1−アダマンチル(メタ)アクリレート、3,5−ジヒドロキシ−1−アダマンチル(メタ)アクリレート、等が挙げられ、これらのうち、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシ−1−アダマンチル(メタ)アクリレートが好ましい。
上記(メタ)アクリル酸エステル類、水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル類は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
The hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid esters include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, 2, 3-dihydroxypropyl (meth) acrylate, polypropylene glycol (meth) acrylate, 2-hydroxycyclohexyl (meth) acrylate, 4-hydroxycyclohexyl (meth) acrylate, 3-hydroxy-1-adamantyl (meth) acrylate, 3,5- Examples thereof include dihydroxy-1-adamantyl (meth) acrylate, and among these, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate and 3-hydroxy-1-adamantyl (meth) acrylate are preferable.
The (meth) acrylic acid esters and hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid esters can be used alone or in admixture of two or more.

(メタ)アクリル酸フルオロアルキルエステル類としては、例えばジフルオロメチル(メタ)アクリレート、パーフルオロメチル(メタ)アクリレート、2,2−ジフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロエチル(メタ)アクリレート、1−(パーフルオロメチル)エチル(メタ)アクリレート、2−(パーフルオロメチル)エチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、パーフルオロエチルメチル(メタ)アクリレート、ジ(パーフルオロメチル)メチル(メタ)アクリレート、パーフルオロプロピル(メタ)アクリレート、1−メチル−2,2,3,3−テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、1−(パーフルオロエチル)エチル(メタ)アクリレート、2−(パーフルオロエチル)エチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,4,4−ヘキサフルオロブチル(メタ)アクリレート、パーフルオロプロピルメチル(メタ)アクリレート、パーフルオロブチル(メタ)アクリレート、1,1−ジメチル−2,2,3,3−テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、1,1−ジメチル−2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル(メタ)アクリレート、2−(パーフルオロプロピル)エチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレート、パーフルオロブチルメチル(メタ)アクリレート、パーフルオロペンチル(メタ)アクリレート、1,1−ジメチル−2,2,3,3,4,4−ヘキサフルオロブチル(メタ)アクリレート、1,1−ジメチル−2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチル(メタ)アクリレート、2−(パーフルオロブチル)エチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6−デカフルオロヘキシル(メタ)アクリレート、パーフルオロペンチルメチル(メタ)アクリレート、パーフルオロヘキシル(メタ)アクリレート、1,1−ジメチル−2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレート、1,1−ジメチル−2,2,3,3,4,4,5,5,5−ノナフルオロペンチル(メタ)アクリレート、2−(パーフルオロペンチル)エチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7−ドデカフルオロヘプチル(メタ)アクリレート、パーフルオロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、パーフルオロヘプチル(メタ)アクリレート、2−(パーフルオロヘキシル)エチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8−テトラデカフルオロオクチル(メタ)アクリレート、パーフルオロヘプチルメチル(メタ)アクリレート、パーフルオロオクチル(メタ)アクリレート、2−(パーフルオロヘプチル)エチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9−ヘキサデカフルオロノニル(メタ)アクリレート、パーフルオロオクチルメチル(メタ)アクリレート、パーフルオロノニル(メタ)アクリレート、2−(パーフルオロオクチル)エチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10−オクタデカフルオロデシル(メタ)アクリレート、パーフルオロノニルメチル(メタ)アクリレート、パーフルオロデシル(メタ)アクリレート、2,2,3,4,4,4−ヘキサフルオロブチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチル(メタ)アクリレート、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシル(メタ)アクリレート、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル(メタ)アクリレート等のフルオロアルキル基の炭素数が1〜20であるフルオロアルキル(メタ)アクリレート類、   Examples of (meth) acrylic acid fluoroalkyl esters include difluoromethyl (meth) acrylate, perfluoromethyl (meth) acrylate, 2,2-difluoroethyl (meth) acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl (meta ) Acrylate, perfluoroethyl (meth) acrylate, 1- (perfluoromethyl) ethyl (meth) acrylate, 2- (perfluoromethyl) ethyl (meth) acrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl (meth) ) Acrylate, perfluoroethylmethyl (meth) acrylate, di (perfluoromethyl) methyl (meth) acrylate, perfluoropropyl (meth) acrylate, 1-methyl-2,2,3,3-tetrafluoropropyl (meth) Acrylate, 1- (Par (Luoroethyl) ethyl (meth) acrylate, 2- (perfluoroethyl) ethyl (meth) acrylate, 2,2,3,3,4,4-hexafluorobutyl (meth) acrylate, perfluoropropylmethyl (meth) acrylate, Perfluorobutyl (meth) acrylate, 1,1-dimethyl-2,2,3,3-tetrafluoropropyl (meth) acrylate, 1,1-dimethyl-2,2,3,3,3-pentafluoropropyl ( (Meth) acrylate, 2- (perfluoropropyl) ethyl (meth) acrylate, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl (meth) acrylate, perfluorobutylmethyl (meth) acrylate, Perfluoropentyl (meth) acrylate, 1,1-dimethyl-2,2,3,3 , 4-Hexafluorobutyl (meth) acrylate, 1,1-dimethyl-2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutyl (meth) acrylate, 2- (perfluorobutyl) ethyl (meth) Acrylate, 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-decafluorohexyl (meth) acrylate, perfluoropentylmethyl (meth) acrylate, perfluorohexyl (meth) acrylate, 1,1 -Dimethyl-2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl (meth) acrylate, 1,1-dimethyl-2,2,3,3,4,4,5,5,5 -Nonafluoropentyl (meth) acrylate, 2- (perfluoropentyl) ethyl (meth) acrylate, 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-dodecaful Oloheptyl (meth) acrylate, perfluorohexylmethyl (meth) acrylate, perfluoroheptyl (meth) acrylate, 2- (perfluorohexyl) ethyl (meth) acrylate, 2,2,3,3,4,4,5 5,6,6,7,7,8,8-tetradecafluorooctyl (meth) acrylate, perfluoroheptylmethyl (meth) acrylate, perfluorooctyl (meth) acrylate, 2- (perfluoroheptyl) ethyl (meth) ) Acrylate, 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9-hexadecafluorononyl (meth) acrylate, perfluorooctylmethyl (meta ) Acrylate, perfluorononyl (meth) acrylate, 2- (perfluorooctyl) ethyl (meth) ) Acrylate, 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10-octadecafluorodecyl (meth) acrylate, perfluoro Nonylmethyl (meth) acrylate, perfluorodecyl (meth) acrylate, 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutyl (meth) acrylate, 2,2,3,3,4,4,4-hepta Fluorobutyl (meth) acrylate, 3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluorohexyl (meth) acrylate, 3,3,4,4,5,5,6,6,7 , 7,8,8,8-tridecafluorooctyl (meth) acrylate, etc., and fluoroalkyl (meth) acrylates having 1 to 20 carbon atoms in the fluoroalkyl group,

(2,2,2−トリフルオロエチル)α−カルボキシアクリレート、(パーフルオロエチルメチル)α−カルボキシアクリレート、(2,2,2−トリフルオロエチル)α−カルボキシメチルアクリレート、(パーフルオロエチルメチル)α−カルボキシメチルアクリレート、(2,2,2−トリフルオロエチル)α−メトキシカルボニルアクリレート、(パーフルオロエチルメチル)α−メトキシカルボニルアクリレート、(2,2,2−トリフルオロエチル)α−アセチルオキシアクリレート、(パーフルオロエチルメチル)α−アセチルオキシアクリレート、(2,2,2−トリフルオロエチル)α−フェニルアクリレート、(パーフルオロエチルメチル)α−フェニルアクリレート、(2,2,2−トリフルオロエチル)α−ベンジルアクリレート、(パーフルオロエチルメチル)α−ベンジルアクリレート、(2,2,2−トリフルオロエチル)α−エトキシアクリレート、(パーフルオロエチルメチル)α−エトキシアクリレート、(2,2,2−トリフルオロエチル)α−2−メトキシエチルアクリレート、(パーフルオロエチルメチル)α−2−メトキシエチルアクリレート、(2,2,2−トリフルオロエチル)α−シクロヘキシルアクリレート、(パーフルオロエチルメチル)α−シクロヘキシルアクリレート、(2,2,2−トリフルオロエチル)α−シアノアクリレート、(パーフルオロエチルメチル)α−シアノアクリレート、3[4[1−トリフルオロメチル−2,2−ビス[ビス(トリフルオロメチル)フルオロメチル]エチニルオキシ]ベンゾオキシ]2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、(2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)2−フェニルアクリレート、(2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)2−ベンジルアクリレート、(2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)2−エトキシアクリレート、(2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)2−シクロヘキシルアクリレート、(2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)2−シアノアクリレート等を挙げることができる。これらのフルオロアルキル基含有単量体は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
本発明において、フルオロアルキル基含有単量体としては、フルオロアルキル基の炭素数が1〜20であるフルオロアルキル(メタ)アクリレート類が好ましく、なかでもパーフルオロアルキル(メタ)アクリレートおよびパーフルオロアルキル基がメチレン基、エチレン基を介してエステル酸素原子に結合したフルオロアルキル(メタ)アクリレート類が特に好ましい。
(2,2,2-trifluoroethyl) α-carboxyacrylate, (perfluoroethylmethyl) α-carboxyacrylate, (2,2,2-trifluoroethyl) α-carboxymethylacrylate, (perfluoroethylmethyl) α-carboxymethyl acrylate, (2,2,2-trifluoroethyl) α-methoxycarbonyl acrylate, (perfluoroethylmethyl) α-methoxycarbonyl acrylate, (2,2,2-trifluoroethyl) α-acetyloxy Acrylate, (perfluoroethyl methyl) α-acetyloxy acrylate, (2,2,2-trifluoroethyl) α-phenyl acrylate, (perfluoroethyl methyl) α-phenyl acrylate, (2,2,2-trifluoro Ethyl) α-benzylacryl Rate, (perfluoroethyl methyl) α-benzyl acrylate, (2,2,2-trifluoroethyl) α-ethoxy acrylate, (perfluoroethyl methyl) α-ethoxy acrylate, (2,2,2-trifluoroethyl) ) Α-2-methoxyethyl acrylate, (perfluoroethylmethyl) α-2-methoxyethyl acrylate, (2,2,2-trifluoroethyl) α-cyclohexyl acrylate, (perfluoroethylmethyl) α-cyclohexyl acrylate, (2,2,2-trifluoroethyl) α-cyanoacrylate, (perfluoroethylmethyl) α-cyanoacrylate, 3 [4 [1-trifluoromethyl-2,2-bis [bis (trifluoromethyl) fluoro Methyl] ethynyloxy] benzooxy] 2-hydro Xylpropyl (meth) acrylate, (2,2,3,3,3-pentafluoropropyl) 2-phenyl acrylate, (2,2,3,3,3-pentafluoropropyl) 2-benzyl acrylate, (2,2 , 3,3,3-pentafluoropropyl) 2-ethoxyacrylate, (2,2,3,3,3-pentafluoropropyl) 2-cyclohexyl acrylate, (2,2,3,3,3-pentafluoropropyl) ) 2-cyanoacrylate and the like. These fluoroalkyl group-containing monomers can be used alone or in admixture of two or more.
In the present invention, as the fluoroalkyl group-containing monomer, fluoroalkyl (meth) acrylates having 1 to 20 carbon atoms of the fluoroalkyl group are preferable, and among them, perfluoroalkyl (meth) acrylate and perfluoroalkyl group Particularly preferred are fluoroalkyl (meth) acrylates in which is bonded to an ester oxygen atom via a methylene group or an ethylene group.

アルカリ可溶性樹脂に占めるフルオロアルキル(メタ)アクリレート類の割合は、通常80モル%以下、好ましくは、70モル%以下である。これらの繰り返し単位が多すぎると、1価アルコールに対する溶解性が著しく乏しくなり上層膜組成物として調製できなくなる。または製膜後に現像液であるアルカリ水溶液への溶解性が低下し、現像後に完全に取り除くことができなくなるおそれがある。これらの不具合は両方同時に生じる場合がある。   The proportion of fluoroalkyl (meth) acrylates in the alkali-soluble resin is usually 80 mol% or less, preferably 70 mol% or less. When there are too many of these repeating units, the solubility with respect to monohydric alcohol will become remarkably scarce, and it will become impossible to prepare as an upper film | membrane composition. Alternatively, the solubility in an alkaline aqueous solution, which is a developer, may be reduced after film formation, and may not be completely removed after development. Both of these defects may occur at the same time.

その他、マレイン酸ジエチル、フマル酸ジエチル、イタコン酸ジエチルなどのジカルボン酸ジエステル;スチレン、α−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニ−ルトルエン、p−メトキシスチレン等の芳香族ビニル類、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのニトリル基含有ラジカル重合性単量体;アクリルアミド、メタクリルアミドなどのアミド結合含有ラジカル重合性単量体;酢酸ビニルなどの脂肪酸ビニル類;塩化ビニル、塩化ビニリデンなどの塩素含有ラジカル重合性単量体;1,3−ブタジエン、イソプレン、1,4−ジメチルブタジエン等の共役ジオレフィン類を用いることができる。   Other dicarboxylic acid diesters such as diethyl maleate, diethyl fumarate and diethyl itaconate; aromatic vinyls such as styrene, α-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, vinyltoluene and p-methoxystyrene Nitrile group-containing radical polymerizable monomers such as acrylonitrile and methacrylonitrile; Amide bond-containing radical polymerizable monomers such as acrylamide and methacrylamide; Fatty acid vinyls such as vinyl acetate; Chlorine such as vinyl chloride and vinylidene chloride Contained radically polymerizable monomers; conjugated diolefins such as 1,3-butadiene, isoprene and 1,4-dimethylbutadiene can be used.

アルカリ可溶性樹脂を製造する際に用いられる重合溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコールなどのアルコール類;テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルなどの多価アルコールのアルキルエーテル類;エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコール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アセテートなどの多価アルコールのアルキルエーテルアセテート類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、ジアセトンアルコールなどのケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類が挙げられる。これらのうち、環状エーテル類、多価アルコールのアルキルエーテル類、多価アルコールのアルキルエーテルアセテート類、ケトン類、エステル類などが好ましい。   Examples of the polymerization solvent used in producing the alkali-soluble resin include alcohols such as methanol, ethanol, ethylene glycol, diethylene glycol and propylene glycol; cyclic ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; ethylene glycol monomethyl ether and ethylene glycol monoethyl. Polyhydric alcohols such as ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether Alkyl ethers of ethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate and other polyhydric alcohol alkyl ether acetates; toluene, xylene and other aromatic hydrocarbons; acetone , Ketones such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, diacetone alcohol; ethyl acetate, butyl acetate, ethyl 2-hydroxypropionate, 2-hydroxy-2-methylpropion Ethyl acetate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl ethoxyacetate, ethyl hydroxyacetate, 2-hydroxy-3- Methyl Chirubutan acid, methyl 3-methoxypropionate, 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxy ethyl propionate, methyl 3-ethoxypropionate, ethyl acetate, esters such as butyl acetate. Of these, cyclic ethers, alkyl ethers of polyhydric alcohols, alkyl ether acetates of polyhydric alcohols, ketones, and esters are preferable.

また、ラジカル共重合における重合触媒としては、通常のラジカル重合開始剤が使用でき、例えば2,2'−アゾビスイソブチロニトリル、2,2'−アゾビス−(2−メチルプロピオン酸メチル)、2,2'−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2'−アゾビス−(4−メトキシ−2−ジメチルバレロニトリル)などのアゾ化合物;ベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、tert−ブチルペルオキシピバレート、1,1'−ビス−(tert−ブチルペルオキシ)シクロヘキサンなどの有機過酸化物および過酸化水素などを挙げることができる。過酸化物をラジカル重合開始剤に使用する場合、還元剤を組み合わせてレドックス型の開始剤としてもよい。   Moreover, as a polymerization catalyst in radical copolymerization, a normal radical polymerization initiator can be used, for example, 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis- (methyl 2-methylpropionate), Azo compounds such as 2,2′-azobis- (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis- (4-methoxy-2-dimethylvaleronitrile); benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, tert-butylperoxy Examples include pivalate, organic peroxides such as 1,1′-bis- (tert-butylperoxy) cyclohexane, hydrogen peroxide, and the like. When a peroxide is used as a radical polymerization initiator, a redox initiator may be combined with a reducing agent.

上記方法で得られる本発明のアルカリ可溶性樹脂の質量平均分子量(以下、Mwと略称する)はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算で通常2,000〜200,000であり、好ましくは2,500〜100,000、より好ましくは3,000〜50,000である。この場合、アルカリ可溶性樹脂のMwが2,000未満では、上層膜としての耐水性および機械的特性が著しく低く、一方200,000をこえると、後述する溶媒に対する溶解性が著しく悪い。また、樹脂のMwとゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算数平均分子量(以下、Mnと略称する)との比(Mw/Mn)は、通常、1〜5、好ましくは1〜3である。なお、樹脂は、ハロゲン、金属等の不純物が少ないほど好ましく、それにより、上層膜としての塗布性とアルカリ現像液への均一な溶解性をさらに改善することができる。樹脂の精製法としては、例えば、水洗、液々抽出等の化学的精製法や、これらの化学的精製法と限外ろ過、遠心分離等の物理的精製法との組み合わせ等を挙げることができる。本発明において、樹脂は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。   The mass average molecular weight (hereinafter abbreviated as Mw) of the alkali-soluble resin of the present invention obtained by the above method is usually 2,000 to 200,000 in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC), preferably 2 , 500 to 100,000, more preferably 3,000 to 50,000. In this case, when the Mw of the alkali-soluble resin is less than 2,000, the water resistance and mechanical properties as the upper layer film are remarkably low. On the other hand, when the Mw exceeds 200,000, the solubility in a solvent described later is remarkably poor. The ratio (Mw / Mn) of the resin Mw to the polystyrene-equivalent number average molecular weight (hereinafter abbreviated as Mn) by gel permeation chromatography (GPC) is usually 1 to 5, preferably 1 to 3. is there. In addition, it is preferable that the resin has less impurities such as halogen and metal, whereby the coating property as an upper layer film and the uniform solubility in an alkali developer can be further improved. Examples of the resin purification method include chemical purification methods such as washing with water and liquid-liquid extraction, and combinations of these chemical purification methods with physical purification methods such as ultrafiltration and centrifugation. . In this invention, resin can be used individually or in mixture of 2 or more types.

上記樹脂に配合することができる酸は、重合体ではなく、化合物として解離定数(pKa)が2以下であることが好ましい。解離定数(pKa)が2をこえると現像後のレジストパターンの断面形状が頭張りするなどの不具合が生じる。
解離定数(pKa)が2以下の酸としては、有機酸であることが好ましく、分子内にスルホ基(−SO2OH)を有する酸、カルボキシル基を有する酸等を例示することができる。
有機酸の中で、分子内にスルホ基(−SO2OH)を有する酸であるスルホン酸類が解離定数(pKa)が小さく、酸性度が高くなるため好ましい。
スルホン酸としては、トリフルオロメタンスルホン酸、ペンタフルオロエタンスルホン酸、へプタフルオロプロパンンスルホン酸、ノナフルオロブタンスルホン酸、ドデカフルオロペンタンスルホン酸、トリデカフルオロヘキサンスルホン酸、ペンタデカフルオロヘプタンスルホン酸、へプタデカフルオロオクタンスルホン酸、オクタデカフルオロノナンスルホン酸、フルオロメタンスルホン酸、ジフルオロメタンスルホン酸、1,1−ジフルオロエタンスルホン酸、2,2,2‐トリフルオロエタンスルホン酸、1,1−ジフルオロプロパンスルホン酸、1,1,2,2−テトラフルオロプロパンンスルホン酸、3,3,3−トリフルオロプロパンスルホン酸、2,2,3,3,4,4,4−へプタフルオロブタンスルホン酸、3,3,4,4,4−ペンタフルオロブタンスルホン酸などのフルオロアルキルスルホン酸類、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、プロパンスルホン酸、イソプロパンスルホン酸、ブタンスルホン酸、イソブタンスルホン酸、1,1−ジメチルエタンスルホン酸、ペンタンスルホン酸、1−メチルブタンスルホン酸、2−メチルブタンスルホン酸、3−メチルブタンスルホン酸、ネオペンタンスルホン酸、ヘキサンスルホン酸、へブタンスルホン酸、オクタンスルホン酸、ノナンスルホン酸、デカンスルホン酸などのアルキルスルホン酸類、ベンゼンスルホン酸、2−トルエンスルホン酸、3−トルエンスルホン酸、4−トルエンスルホン酸、4−エチルベンゼンスルホン酸、4−プロピルベンゼンスルホン酸、4−ブチルベンゼンスルホン酸、4−(t−ブチル)ベンゼンスルホン酸、2,5−ジメチルベンゼンスルホン酸、2−メシチレンスルホン酸、2,4−ジニトロベンゼンスルホン酸、4−クロロベンゼンスルホン酸、4−ブロモベンゼンスルホン酸、4−フルオロベンゼンスルホン酸、2,3,4,5,6−ペンタフルオロベンゼンスルホン酸、4−ヒドロキシベンゼンスルホン酸、4−スルホ安息香酸、4−スルホアニリンなどのアリールスルホン酸類、ベンジルスルホン酸、フェネチルスルホン酸などのアラルキルスルホン酸類、カンファースルホン酸などの環式スルホン酸類が挙げられる。
上記酸は単独でも混合酸としても使用することができる。
It is preferable that the acid which can be mix | blended with the said resin is not a polymer but a dissociation constant (pKa) is 2 or less as a compound. When the dissociation constant (pKa) exceeds 2, problems such as a cross-sectional shape of the resist pattern after development occur.
The acid having a dissociation constant (pKa) of 2 or less is preferably an organic acid, and examples thereof include an acid having a sulfo group (—SO 2 OH) in the molecule and an acid having a carboxyl group.
Among organic acids, sulfonic acids which are acids having a sulfo group (—SO 2 OH) in the molecule are preferable because the dissociation constant (pKa) is small and the acidity is high.
As the sulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, pentafluoroethanesulfonic acid, heptafluoropropanesulfonic acid, nonafluorobutanesulfonic acid, dodecafluoropentanesulfonic acid, tridecafluorohexanesulfonic acid, pentadecafluoroheptanesulfonic acid, Heptadecafluorooctanesulfonic acid, octadecafluorononanesulfonic acid, fluoromethanesulfonic acid, difluoromethanesulfonic acid, 1,1-difluoroethanesulfonic acid, 2,2,2-trifluoroethanesulfonic acid, 1,1-difluoro Propanesulfonic acid, 1,1,2,2-tetrafluoropropanesulfonic acid, 3,3,3-trifluoropropanesulfonic acid, 2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutanesulfone Acid 3,3,4,4,4-pentafluo Fluoroalkylsulfonic acids such as butanesulfonic acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, propanesulfonic acid, isopropanesulfonic acid, butanesulfonic acid, isobutanesulfonic acid, 1,1-dimethylethanesulfonic acid, pentanesulfonic acid, 1- Alkyl sulfonic acids such as methyl butane sulfonic acid, 2-methyl butane sulfonic acid, 3-methyl butane sulfonic acid, neopentane sulfonic acid, hexane sulfonic acid, hebutane sulfonic acid, octane sulfonic acid, nonane sulfonic acid, decane sulfonic acid, Benzenesulfonic acid, 2-toluenesulfonic acid, 3-toluenesulfonic acid, 4-toluenesulfonic acid, 4-ethylbenzenesulfonic acid, 4-propylbenzenesulfonic acid, 4-butylbenzenesulfonic acid, 4- (t-butyl) benzene Sul Phosphonic acid, 2,5-dimethylbenzenesulfonic acid, 2-mesitylenesulfonic acid, 2,4-dinitrobenzenesulfonic acid, 4-chlorobenzenesulfonic acid, 4-bromobenzenesulfonic acid, 4-fluorobenzenesulfonic acid, 2,3 , 4,5,6-pentafluorobenzenesulfonic acid, 4-hydroxybenzenesulfonic acid, 4-sulfobenzoic acid, arylsulfonic acids such as 4-sulfoaniline, aralkylsulfonic acids such as benzylsulfonic acid and phenethylsulfonic acid, camphor And cyclic sulfonic acids such as sulfonic acid.
The above acids can be used alone or as a mixed acid.

上記樹脂に配合することができる感放射線性酸発生剤は、放射線の照射により酸を発生する成分であり、オニウム塩化合物、スルホニルオキシイミド化合物、ジスルホニルジアゾメタン化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、オキシムスルホネート化合物、ヒドラジンスルホネート化合物等が挙げられる。
これらの酸発生剤の中でオニウム塩化合物、スルホニルオキシイミド化合物であって、アルコール類、好ましくは1価アルコール、さらに好ましくは炭素数10以下の1価アルコールに溶解する化合物が好ましい。1価アルコールに溶解するオニウム塩化合物またはスルホニルオキシイミド化合物であることにより、レジストパターンの断面形状が頭張りなどの不具合が生じない。
オニウム塩としては、例えば、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、アンモニウム塩、ピリジニウム塩等が挙げられ、ヨードニウム塩、スルホニウム塩が好ましい。
The radiation-sensitive acid generator that can be blended with the resin is a component that generates an acid upon irradiation with radiation, an onium salt compound, a sulfonyloxyimide compound, a disulfonyldiazomethane compound, a sulfone compound, a sulfonic acid ester compound, Examples include oxime sulfonate compounds and hydrazine sulfonate compounds.
Among these acid generators, preferred are onium salt compounds and sulfonyloxyimide compounds which are soluble in alcohols, preferably monohydric alcohols, more preferably monohydric alcohols having 10 or less carbon atoms. By being an onium salt compound or a sulfonyloxyimide compound that dissolves in a monohydric alcohol, the cross-sectional shape of the resist pattern does not cause problems such as a headache.
Examples of the onium salts include iodonium salts, sulfonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, ammonium salts, pyridinium salts, and the like, and iodonium salts and sulfonium salts are preferable.

酸発生剤として好ましいものとしては、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム2−(3−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル)−1,1−ジフルオロエタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムN,N−ビス(ノナフルオロ−n−ブタンスルホニル)イミデート、トリフェニルスルホニウムカンファースルホネート、 Preferred examples of the acid generator include triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, triphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, triphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1]. ] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, triphenylsulfonium 2- (3-tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecanyl) -1 , 1-difluoroethanesulfonate, triphenylsulfonium N, N-bis (nonafluoro-n-butanesulfonyl) imidate, triphenylsulfonium camphorsulfonate,

4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウム2−(3−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル)−1,1−ジフルオロエタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムN,N−ビス(ノナフルオロ−n−ブタンスルホニル)イミデート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムカンファースルホネート、 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium 2-bicyclo [2. 2.1] Hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium 2- (3-tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7, 10] dodecanyl) -1,1-difluoroethanesulfonate, 4-cyclohexyl-phenyl diphenyl sulfonium N, N-bis (nonafluoro -n- butanesulfonyl) imidate, 4-sik Hexylphenyl camphorsulfonate,

4−t−ブチルフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−t−ブチルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−t−ブチルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、4−t−ブチルフェニルジフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、4−t−ブチルフェニルジフェニルスルホニウム2−(3−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル)−1,1−ジフルオロエタンスルホネート、4−t−ブチルフェニルジフェニルスルホニウムN,N−ビス(ノナフルオロ−n−ブタンスルホニル)イミデート、4−t−ブチルフェニルジフェニルスルホニウムカンファースルホネート、トリ(4−t−ブチルフェニル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリ(4−t−ブチルフェニル)スルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、トリ(4−t−ブチルフェニル)スルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、トリ(4−t−ブチルフェニル)スルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、トリ(4−t−ブチルフェニル)スルホニウム2−(3−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル)−1,1−ジフルオロエタンスルホネート、トリ(4−t−ブチルフェニル)スルホニウムN,N−ビス(ノナフルオロ−n−ブタンスルホニル)イミデート、トリ(4−t−ブチルフェニル)スルホニウムカンファースルホネート、 4-t-butylphenyldiphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-t-butylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-t-butylphenyldiphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, 4-t-butylphenyl Diphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 4-t-butylphenyldiphenylsulfonium 2- (3-tetracyclo [4.4. 0.1 2,5 .1 7,10 ] dodecanyl) -1,1-difluoroethanesulfonate, 4-t-butylphenyldiphenylsulfonium N, N-bis (nonafluoro-n-butanesulfonyl) imidate, 4-t-butyl Phenyldiphenyl Rufonium camphorsulfonate, tri (4-t-butylphenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, tri (4-t-butylphenyl) sulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, tri (4-t-butylphenyl) sulfonium perfluoro- n-octanesulfonate, tri (4-t-butylphenyl) sulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, tri (4-t- butylphenyl) sulfonium 2- (3-tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecanyl) -1,1-difluoroethanesulfonate, tri (4-t- butylphenyl) sulfonium N, N -Bis (nonafluoro-n-butanesulfonyl) imidate, tri (4- - butylphenyl) sulfonium camphorsulfonate,

ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、ジフェニルヨードニウム2−(3−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル)−1,1−ジフルオロエタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムN,N−ビス(ノナフルオロ−n−ブタンスルホニル)イミデート、ジフェニルヨードニウムカンファースルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム2−(3−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル)−1,1−ジフルオロエタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムN,N−ビス(ノナフルオロ−n−ブタンスルホニル)イミデート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムカンファースルホネート、 Diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, diphenyliodonium perfluoro-n-octanesulfonate, diphenyliodonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2, 2-tetrafluoroethane sulfonate, diphenyliodonium 2- (3-tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecanyl) -1,1-difluoroethanesulfonate, diphenyliodonium N, N-bis ( Nonafluoro-n-butanesulfonyl) imidate, diphenyliodonium camphorsulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium Fluoro-n-butanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium perfluoro-n-octanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl 1,1,2,2-tetrafluoroethane sulfonate, bis (4-t- butylphenyl) iodonium 2- (3-tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecanyl) - 1,1-difluoroethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium N, N-bis (nonafluoro-n-butanesulfonyl) imidate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium camphorsulfonate,

1−(4−n−ブトキシナフタレンー1−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレンー1−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレンー1−イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレンー1−イル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレンー1−イル)テトラヒドロチオフェニウム2−(3−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル)−1,1−ジフルオロエタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレンー1−イル)テトラヒドロチオフェニウムN,N−ビス(ノナフルオロ−n−ブタンスルホニル)イミデート、1−(4−n−ブトキシナフタレンー1−イル)テトラヒドロチオフェニウムカンファースルホネート、 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, (4-n-Butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium 2-bicyclo [2.2. 1] Hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium 2- (3-tetracyclo [4.4. 0.1 2,5 .1 7,10] dodecanyl) -1,1-difluoroethanesulfonate, 1- (4 n- butoxy naphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium N, N-bis (nonafluoro -n- butanesulfonyl) imidate, 1- (4-n- butoxy-naphthalene-1-yl) tetrahydrothiophenium camphorsulfonate,

1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウム2−(3−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル)−1,1−ジフルオロエタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムN,N−ビス(ノナフルオロ−n−ブタンスルホニル)イミデート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムカンファースルホネート、 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, (3,5-Dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium 2-bicyclo [2.2. 1] Hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium 2- (3-tetracyclo [4.4. 0.1 2,5 .1 7,10] dodecanyl) -1,1-difluoroethane scan Phonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium N, N-bis (nonafluoro-n-butanesulfonyl) imidate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydro Thiophenium camphorsulfonate,

N−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(ノナフルオロ−n−ブタンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(パーフルオロ−n−オクタンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(2−(3−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル)−1,1−ジフルオロエタンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(カンファースルホニルオキシ)スクシンイミド、 N- (trifluoromethanesulfonyloxy) succinimide, N- (nonafluoro-n-butanesulfonyloxy) succinimide, N- (perfluoro-n-octanesulfonyloxy) succinimide, N- (2-bicyclo [2.2.1] Hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonyloxy) succinimide, N- (2- (3-tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1, 7,10 ] dodecanyl) -1,1-difluoroethanesulfonyloxy) succinimide, N- (camphorsulfonyloxy) succinimide,

N−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(ノナフルオロ−n−ブタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(パーフルオロ−n−オクタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−(3−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル)−1,1−ジフルオロエタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(カンファースルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、等が挙げられる。
上記酸発生剤は単独酸発生剤としても混合酸発生剤としても使用することができる。
N- (trifluoromethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (nonafluoro-n-butanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept -5-ene-2,3-dicarboximide, N- (perfluoro-n-octanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- ( 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboxy imide, N- (2- (3- tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecanyl) -1,1-difluoroethane-sulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept -5 -D 2,3-dicarboximide, N- (camphorsulfonyloxy oxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, and the like.
The acid generator can be used as a single acid generator or a mixed acid generator.

また、酸および感放射線性酸発生剤は、それぞれ単独でもあるいは混合物としてもアルカリ可溶性樹脂に配合して使用することができる。
樹脂組成物を構成する樹脂成分100質量部に対して、酸および感放射線性酸発生剤の少なくとも1つの配合量は、0.05質量部をこえ20質量部以下、好ましくは0.1〜15質量部、さらに好ましくは0.5〜10質量部である。0.05質量部以下では、パターニング特性に優れたレジストパターンを形成することができない。また、20質量部をこえるとレジスト膜の膜厚が現像後に減少することや、現像後にレジストパターンがテーパー状になりやすくなる。
また、酸および感放射線性酸発生剤の混合物として配合する場合、酸と感放射線性酸発生剤との混合比率は、特に制限ないが10/1〜1/10が好ましい。
The acid and the radiation sensitive acid generator can be used alone or as a mixture in an alkali-soluble resin.
With respect to 100 parts by mass of the resin component constituting the resin composition, the blending amount of at least one of the acid and the radiation-sensitive acid generator exceeds 0.05 parts by mass and is 20 parts by mass or less, preferably 0.1 to 15 parts. Part by mass, more preferably 0.5 to 10 parts by mass. If it is 0.05 parts by mass or less, a resist pattern having excellent patterning characteristics cannot be formed. When the amount exceeds 20 parts by mass, the film thickness of the resist film decreases after development, and the resist pattern tends to become tapered after development.
Moreover, when mix | blending as a mixture of an acid and a radiation sensitive acid generator, the mixing ratio of an acid and a radiation sensitive acid generator is although there is no restriction | limiting in particular, 10/1-1/10 are preferable.

本発明の上層膜形成組成物は、上述した放射線照射後の現像液に溶解する樹脂と、酸または感放射線性酸発生剤とをアルコールを含む溶媒に溶解して得られる。アルコールとしては1価アルコールが好ましく、さらに炭素数10以下の1価アルコールが上記成分を溶解し、フォトレジスト膜上に塗布するに際し、そのフォトレジスト膜とインターミキシングを起こすなどしてリソグラフィーの性能を劣化させることがないため好ましい。
炭素数10以下の1価アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、イソプロパノール、n−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、tert−ブタノール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、n−ヘキサノール、シクロヘキサノール、2−メチルー2−ブタノール、3−メチルー2−ブタノール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、2−メチル−1−ペンタノール、2−メチル−2−ペンタノール、2−メチル−3−ペンタノール、3−メチル−1−ペンタノール、3−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−3−ペンタノール、4−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール等の炭素数1〜炭素数6の1価アルコール類;2,2−ジメチル−3−ペンタノール、2,3−ジメチル−3−ペンタノール、2,4−ジメチル−3−ペンタノール、4,4−ジメチル−2−ペンタノール、3−エチル−3−ペンタノール、1−ヘプタノール、2−ヘプタノール、3−ヘプタノール、2−メチル−2−ヘキサノール、2−メチル−3−ヘキサノール、5−メチル−1−ヘキサノール、5−メチル−2−ヘキサノール、等の炭素数7の1価アルコール類;2−エチル−1−ヘキサノール、4−メチル−3−ヘプタノール、6−メチル−2−ヘプタノール、1−オクタノール、2−オクタノール、3−オクタノール、2−プロピル−1−ペンタノール、2,4,4−トリメチル−1−ペンタノール等の炭素数8の1価アルコール類;2,6−ジメチル−4−ヘプタノール、3−エチル−2,2−ジメチル−ペンタノール、1−ノナノール、2−ノナノール、3,5,5−トリメチル−1−ヘキサノール等の炭素数9の1価アルコール類;1−デカノール、2−デカノール、4−デカノール、3,7−ジメチル−1−オクタノール、3,7−ジメチル−3−オクタノール等の炭素数10の1価アルコール類が挙げられる。
上記1価アルコール類の中で、4−メチル−2−ペンタノール、ブタノール、ヘキサノール、またはこれらの混合アルコールが低温時に凝固しにくく、また製膜時に膜中に残留し難いので好ましい。
また、アルコールを含む溶媒中における炭素数10以下の1価アルコールの配合量は、低温時に凝固しにくく、また製膜時に膜中に残留し難いとの理由で、全溶媒に対して、通常10〜100質量%であり、好ましくは20〜100質量%である。
The upper layer film-forming composition of the present invention is obtained by dissolving the above-described resin dissolved in the developer after irradiation and an acid or a radiation-sensitive acid generator in a solvent containing alcohol. As the alcohol, a monohydric alcohol is preferable. Further, a monohydric alcohol having 10 or less carbon atoms dissolves the above components, and when applied on the photoresist film, it causes intermixing with the photoresist film to improve lithography performance. It is preferable because it does not deteriorate.
Examples of the monohydric alcohol having 10 or less carbon atoms include methanol, ethanol, 1-propanol, isopropanol, n-propanol, 1-butanol, 2-butanol, tert-butanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3 -Pentanol, n-hexanol, cyclohexanol, 2-methyl-2-butanol, 3-methyl-2-butanol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl-1-butanol, 2-methyl-1-pentanol, 2-methyl-2-pentanol, 2-methyl-3-pentanol, 3-methyl-1-pentanol, 3-methyl-2-pentanol, 3-methyl-3-pentanol, 4-methyl-1 -C1-C6 monohydric alcohols such as pentanol and 4-methyl-2-pentanol; 2 2-dimethyl-3-pentanol, 2,3-dimethyl-3-pentanol, 2,4-dimethyl-3-pentanol, 4,4-dimethyl-2-pentanol, 3-ethyl-3-pentanol , 1-heptanol, 2-heptanol, 3-heptanol, 2-methyl-2-hexanol, 2-methyl-3-hexanol, 5-methyl-1-hexanol, 5-methyl-2-hexanol, etc. 2-ethyl-1-hexanol, 4-methyl-3-heptanol, 6-methyl-2-heptanol, 1-octanol, 2-octanol, 3-octanol, 2-propyl-1-pentanol C8 monohydric alcohols such as 2,4,4-trimethyl-1-pentanol; 2,6-dimethyl-4-heptanol, 3- C9 monohydric alcohols such as til-2,2-dimethyl-pentanol, 1-nonanol, 2-nonanol, 3,5,5-trimethyl-1-hexanol; 1-decanol, 2-decanol, 4 -Monohydric alcohols having 10 carbon atoms such as decanol, 3,7-dimethyl-1-octanol, 3,7-dimethyl-3-octanol and the like.
Among the monohydric alcohols, 4-methyl-2-pentanol, butanol, hexanol, or a mixed alcohol thereof is preferable because it hardly solidifies at low temperatures and hardly remains in the film during film formation.
Further, the amount of monohydric alcohol having 10 or less carbon atoms in the solvent containing alcohol is usually 10 with respect to all the solvents because it is difficult to coagulate at low temperature and hardly remains in the film during film formation. It is -100 mass%, Preferably it is 20-100 mass%.

また、該上層膜をフォトレジスト膜上に塗布するに際し、塗布性を調整する目的で、他の溶媒を混合することもできる。他の溶媒は、フォトレジスト膜を浸食せずに、かつ上層膜を均一に塗布する作用がある。
他の溶媒としては、エチレングリコール、プロピレングリコール等の多価アルコール類;テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルなどの多価アルコールのアルキルエーテル類;エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコール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アセテートなどの多価アルコールのアルキルエーテルアセテート類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、ジアセトンアルコールなどのケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチルなどのエステル類、水が挙げられる。これらのうち、環状エーテル類、多価アルコールのアルキルエーテル類、多価アルコールのアルキルエーテルアセテート類、ケトン類、エステル類、水が好ましい。
In addition, when the upper layer film is applied on the photoresist film, another solvent can be mixed for the purpose of adjusting the coating property. Other solvents have the effect of uniformly coating the upper layer film without eroding the photoresist film.
Other solvents include polyhydric alcohols such as ethylene glycol and propylene glycol; cyclic ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether Alkyl ethers of polyhydric alcohols such as diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether; ethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol ethyl Alkyl ether acetates of polyhydric alcohols such as ether acetate, propylene glycol ethyl ether acetate and propylene glycol monomethyl ether acetate; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, 4-hydroxy- Ketones such as 4-methyl-2-pentanone and diacetone alcohol; ethyl acetate, butyl acetate, ethyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate , Ethyl ethoxyacetate, ethyl hydroxyacetate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutanoate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, 3- Kishipuropion acid ethyl esters such as methyl 3-ethoxypropionate, and water. Among these, cyclic ethers, polyhydric alcohol alkyl ethers, polyhydric alcohol alkyl ether acetates, ketones, esters, and water are preferable.

上記、塗布性能を調整する他の溶媒の配合割合は、溶媒成分中の30質量%以下であり、好ましくは20質量%以下である。30質量%をこえると、フォトレジスト膜を浸食し、上層膜との間にインターミキシングを起こすなどの不具合を発生し、フォトレジストの解像性能を著しく劣化させる。   The blending ratio of the other solvent for adjusting the coating performance is 30% by mass or less, preferably 20% by mass or less in the solvent component. If it exceeds 30% by mass, the photoresist film is eroded, causing problems such as intermixing with the upper film, and the resolution performance of the photoresist is significantly deteriorated.

本発明の液浸用上層膜形成組成物には、塗布性、消泡性、レベリング性などを向上させる目的で界面活性剤を配合することもできる。
界面活性剤としては、例えばBM−1000、BM−1100(以上、BMケミー社製)、メガファックF142D、同F172、同F173、同F183(以上、大日本インキ化学工業(株)製)、フロラードFC−135、同FC−170C、同FC−430、同FC−431(以上、住友スリーエム(株)製)、サーフロンS−112、同S−113、同S−131、同S−141、同S−145(以上、旭硝子(株)製)、SH−28PA、同−190、同−193、SZ−6032、SF−8428(以上、東レダウコーニングシリコーン(株)製)などの商品名で市販されているフッ素系界面活性剤を使用することができる。
これらの界面活性剤の配合量は、アルカリ可溶性樹脂100質量部に対して好ましくは5質量部以下である。
A surfactant may be added to the composition for forming an upper layer film for immersion according to the present invention for the purpose of improving coating properties, antifoaming properties, leveling properties and the like.
Surfactants include, for example, BM-1000, BM-1100 (above, manufactured by BM Chemie), MegaFuck F142D, F172, F173, F183 (above, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals), Florard FC-135, FC-170C, FC-430, FC-431 (above, manufactured by Sumitomo 3M), Surflon S-112, S-113, S-131, S-141, Commercially available under trade names such as S-145 (above, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), SH-28PA, i-190, i-193, SZ-6032, SF-8428 (above, made by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.) Fluorosurfactant that has been used can be used.
The blending amount of these surfactants is preferably 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the alkali-soluble resin.

本発明のフォトレジストパターン形成方法について説明する。
基板上にフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜を形成する工程において、基板は、例えばシリコンウェハ、アルミニウムで被覆したウェハ等を用いることができる。また、レジスト膜の潜在能力を最大限に引き出すため、例えば特公平6−12452号公報等に開示されているように、使用される基板上に有機系あるいは無機系の反射防止膜を形成しておくことができる。
使用されるフォトレジストは、特に限定されるものではなく、レジストの使用目的に応じて適時選定することができる。レジストの例としては、酸発生剤を含有する化学増幅型のポジ型またはネガ型レジスト等を挙げることができる。
本発明の組成物で形成される液浸用上層膜を用いる場合、特にポジ型レジストが好ましい。化学増幅型ポジ型レジストにおいては、露光により酸発生剤から発生した酸の作用によって、重合体中の酸解離性有機基が解離して、例えばカルボキシル基を生じ、その結果、レジストの露光部のアルカリ現像液に対する溶解性が高くなり、該露光部がアルカリ現像液によって溶解、除去され、ポジ型のレジストパターンが得られる。
フォトレジスト膜は、フォトレジスト膜を形成するための樹脂を適当な溶媒中に、例えば0.1〜20質量%の固形分濃度で溶解したのち、例えば孔径30nm程度のフィルターでろ過して溶液を調製し、このレジスト溶液を、回転塗布、流延塗布、ロール塗布等の適宜の塗布方法により基板上に塗布し、予備焼成(以下、「PB」という。)して溶媒を揮発することにより形成する。なお、この場合、市販のレジスト溶液をそのまま使用できる。
また、液浸用上層膜形成組成物におけるの樹脂の濃度は通常0.1〜20質量%であり、好ましくは0.1〜10質量%、特に好ましくは0.1〜5質量%である。
The photoresist pattern forming method of the present invention will be described.
In the step of forming a photoresist film by applying a photoresist on the substrate, for example, a silicon wafer, a wafer coated with aluminum, or the like can be used as the substrate. In order to maximize the potential of the resist film, an organic or inorganic antireflection film is formed on the substrate to be used, as disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 6-12452. I can leave.
The photoresist used is not particularly limited, and can be selected in a timely manner according to the purpose of use of the resist. Examples of the resist include a chemically amplified positive type or negative type resist containing an acid generator.
When using the upper layer film for immersion formed with the composition of the present invention, a positive resist is particularly preferable. In a chemically amplified positive resist, an acid-dissociable organic group in the polymer is dissociated by the action of an acid generated from an acid generator by exposure to generate, for example, a carboxyl group. The solubility in an alkali developer is increased, and the exposed portion is dissolved and removed by the alkali developer to obtain a positive resist pattern.
For the photoresist film, the resin for forming the photoresist film is dissolved in a suitable solvent at a solid content concentration of, for example, 0.1 to 20% by mass, and then filtered through a filter having a pore diameter of, for example, about 30 nm. The resist solution is prepared by applying it onto a substrate by an appropriate application method such as spin coating, cast coating, roll coating, etc., and pre-baking (hereinafter referred to as “PB”) to volatilize the solvent. To do. In this case, a commercially available resist solution can be used as it is.
Moreover, the density | concentration of resin in the upper film | membrane formation composition for immersion is 0.1-20 mass% normally, Preferably it is 0.1-10 mass%, Most preferably, it is 0.1-5 mass%.

該フォトレジスト膜に上記液浸用上層膜形成組成物を用いて上層膜を形成する工程は、フォトレジスト膜上に本発明の上層膜形成組成物を塗布し、通常、再度焼成することにより、本発明の上層膜を形成する工程である。この工程は、フォトレジスト膜を保護することと、フォトレジスト膜より液体へレジスト中に含有する成分が溶出することにより生じる投影露光装置のレンズの汚染を防止する目的で上層膜を形成する工程である。
上層膜の厚さはλ/4m(λは放射線の波長、mは上層膜の屈折率)の奇数倍に近いほど、レジスト膜の上側界面における反射抑制効果が大きくなる。このため、上層膜の厚さをこの値に近づけることが好ましい。なお、本発明においては、レジスト溶液塗布後の予備焼成および上層膜形成組成物溶液塗布後の焼成のいずれかの処理は、工程簡略化のため省略してもよい。
The step of forming an upper layer film on the photoresist film using the liquid immersion upper layer film-forming composition is performed by applying the upper layer film-forming composition of the present invention on the photoresist film and usually firing again. This is a step of forming an upper layer film of the present invention. This step is a step of forming an upper layer film for the purpose of protecting the photoresist film and preventing contamination of the lens of the projection exposure apparatus caused by elution of components contained in the resist from the photoresist film to the liquid. is there.
As the thickness of the upper layer film is closer to an odd multiple of λ / 4m (λ is the wavelength of radiation and m is the refractive index of the upper layer film), the reflection suppressing effect at the upper interface of the resist film is increased. For this reason, it is preferable that the thickness of the upper layer film be close to this value. In the present invention, any of the pre-baking after applying the resist solution and the baking after applying the upper layer film-forming composition solution may be omitted for simplification of the process.

該フォトレジスト膜および上層膜に液浸媒体、例えば水を用いて、所定のパターンを有するマスクを通して放射線を照射し、次いで現像することにより、レジストパターンを形成する工程は、液浸露光を行ない、所定の温度で焼成を行なった後に現像する工程である。
フォトレジスト膜および上層膜間に満たされる水はpHを調整することもできる。特に純水が好ましい。
液浸露光に用いられる放射線は、使用されるフォトレジスト膜およびフォトレジスト膜と液浸用上層膜との組み合わせに応じて、例えば可視光線;g線、i線等の紫外線;エキシマレーザ等の遠紫外線;シンクロトロン放射線等のX線;電子線等の荷電粒子線の如き各種放射線を選択使用することができる。特にArFエキシマレーザ(波長193nm)あるいはKrFエキシマレーザ(波長248nm)が好ましい。
また、レジスト膜の解像度、パターン形状、現像性等を向上させるために、露光後に焼成(以下、「PEB」という。)を行なうことが好ましい。その焼成温度は、使用されるレジスト等によって適宜調節されるが、通常、30〜200℃程度、好ましくは50〜150℃である。
次いで、フォトレジスト膜を現像液で現像し、洗浄して、所望のレジストパターンを形成する。この場合、本発明の液浸用上層膜は別途剥離工程に付する必要はなく、現像中あるいは現像後の洗浄中に完全に除去される。これが本発明の重要な特徴の1つである。
The step of forming a resist pattern by irradiating the photoresist film and the upper film with radiation through a mask having a predetermined pattern using an immersion medium, for example, water, and then developing is performed by immersion exposure. This is a step of developing after baking at a predetermined temperature.
The pH of water filled between the photoresist film and the upper film can be adjusted. In particular, pure water is preferred.
The radiation used for immersion exposure depends on the photoresist film used and the combination of the photoresist film and the upper layer film for immersion, for example, visible rays; ultraviolet rays such as g rays and i rays; Various types of radiation such as ultraviolet rays; X-rays such as synchrotron radiation; and charged particle beams such as electron beams can be selectively used. In particular, an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) or a KrF excimer laser (wavelength 248 nm) is preferable.
In order to improve the resolution, pattern shape, developability, etc. of the resist film, it is preferable to perform baking (hereinafter referred to as “PEB”) after exposure. The baking temperature is appropriately adjusted depending on the resist used and the like, but is usually about 30 to 200 ° C., preferably 50 to 150 ° C.
Next, the photoresist film is developed with a developer and washed to form a desired resist pattern. In this case, the upper film for immersion according to the present invention does not need to be subjected to a separate peeling step, and is completely removed during development or washing after development. This is one of the important features of the present invention.

本発明におけるレジストパターンの形成に際して使用される現像液としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、珪酸ナトリウム、メタ珪酸ナトリウム、アンモニア、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、ピロール、ピペリジン、コリン、1,8−ジアザビシクロ−[5,4,0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−[4,3,0]−5−ノナン等を溶解したアルカリ性水溶液を挙げることができる。また、これらの現像液には、水溶性有機溶媒、例えばメタノール、エタノール等のアルコール類や、界面活性剤を適量添加することもできる。上記アルカリ性水溶液を用いて現像した場合は、通常、現像後水洗する。   Examples of the developer used for forming the resist pattern in the present invention include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, and di-n-. Propylamine, triethylamine, methyldiethylamine, dimethylethanolamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo- [5,4,0] -7-undecene And an alkaline aqueous solution in which 1,5-diazabicyclo- [4,3,0] -5-nonane is dissolved. In addition, an appropriate amount of a water-soluble organic solvent, for example, an alcohol such as methanol or ethanol, or a surfactant can be added to these developers. In the case where development is performed using the alkaline aqueous solution, it is usually washed with water after development.

樹脂合成例
放射線照射時の液浸媒体、例えば水に安定な膜を形成でき、レジストパターン形成後の現像液に溶解する樹脂(A−1)〜(A−3)を以下に示す方法により合成した。なお、樹脂(A−1)〜(A−3)のMwは、東ソー株式会社製GPCカラム(G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本)を用い、流量1.0ミリリットル/分、溶出溶媒テトラヒドロフラン、カラム温度40℃の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。
また、上述した単量体(M−1)、単量体(M−5)以外に各樹脂合成に用いた単量体を(M−9)〜(M−11)として以下に表す。

Figure 0004525454
Resin synthesis examples Resins (A-1) to (A-3) that can form a stable film in an immersion medium at the time of radiation irradiation, such as water, and are dissolved in the developer after forming the resist pattern are synthesized by the following method. did. The Mw of the resins (A-1) to (A-3) is GPC columns (2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL) manufactured by Tosoh Corporation, and the flow rate is 1.0 ml / min. Measurement was performed by gel permeation chromatography (GPC) using monodisperse polystyrene as a standard under the analysis conditions of tetrahydrofuran and a column temperature of 40 ° C.
Moreover, the monomer used for each resin synthesis | combination other than the monomer (M-1) and monomer (M-5) mentioned above is represented below as (M-9)-(M-11).
Figure 0004525454

樹脂(A−1)〜(A−3)を表1に示す量の単量体および開始剤(アゾビスイソ酪酸メチル)を60gのイソプロパノールに溶解した単量体溶液を準備した。表1において括弧内はモル比である。
温度計および滴下漏斗を備えた500mlの三つロフラスコにイソプロパノール30gを加え、30分間窒素パージを行なった。フラスコ内をマグネティツクスターラーで撹拌しながら、80℃になるように加熱した。滴下漏斗に予め準備した単量体溶液を加え、3時間かけて滴下した。滴下終了後さらに3時間反応を続け、30℃以下になるまで冷却した。
冷却後、重合液を、60gになるまで濃縮し、メタノール60gとn−へプタン500gとともに分液漏斗に移し、十分撹拌した後下層を分離した。その下層をメタノール60gとn−へプタン500gとを混合し分液漏斗に移し、下層を分離した。ここで得た下層を1−ブタノール、4−メチル−2−ペンタノールまたは1−ヘキサノールに溶剤置換を行なった。溶剤置換を行なったサンプルの固形分濃度は、樹脂溶液0.3gをアルミ皿に載せ140℃に加熱したホットプレート上で2時間加熱を行なったときの残渣の質量から算出し、その後の上層膜溶液調製と収率計算に利用した。得られた樹脂溶液の分子量、分子量の分散度、および収率を測定した。結果を表1に示す。
A monomer solution prepared by dissolving resins (A-1) to (A-3) in the amounts shown in Table 1 and an initiator (methyl azobisisobutyrate) in 60 g of isopropanol was prepared. In Table 1, the numbers in parentheses are molar ratios.
30 g of isopropanol was added to a 500 ml three-neck flask equipped with a thermometer and a dropping funnel, and a nitrogen purge was performed for 30 minutes. The flask was heated to 80 ° C. while stirring with a magnetic stirrer. The monomer solution prepared in advance was added to the dropping funnel and dropped over 3 hours. The reaction was continued for another 3 hours after the completion of the dropwise addition, and the mixture was cooled to 30 ° C. or lower.
After cooling, the polymerization solution was concentrated to 60 g, transferred to a separatory funnel together with 60 g of methanol and 500 g of n-heptane, and after stirring sufficiently, the lower layer was separated. The lower layer was mixed with 60 g of methanol and 500 g of n-heptane, transferred to a separatory funnel, and the lower layer was separated. The lower layer obtained here was solvent-substituted with 1-butanol, 4-methyl-2-pentanol or 1-hexanol. The solid content concentration of the solvent-substituted sample was calculated from the mass of the residue when heated for 2 hours on a hot plate heated to 140 ° C. with 0.3 g of the resin solution placed on an aluminum pan, and then the upper layer film It was used for solution preparation and yield calculation. The obtained resin solution was measured for molecular weight, molecular weight dispersity, and yield. The results are shown in Table 1.

実施例1〜実施例21、および比較例1〜3
上層膜形成組成物を上記樹脂(A−1)〜(A−3)と、以下に示す感放射線酸発生剤(B−1)〜(B−7)および/または酸(C−1)〜(C−2)とを用いて作製した。
感放射線酸発生剤(B)
(B−1):トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート
(B−2):トリフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート
(B−3):4−シクロへキシルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート
(B−4):1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオローn−ブタンスルホネート
(B−5):1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]へプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート
(B−6):ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート
(B−7):N−(ノナフルオロ−n−ブタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]へプタ−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド
酸(C)
(C−1):カンファースルホン酸
(C−2):トルエンスルホン酸
表2に示す樹脂(A)と感放射線酸発生剤(B)および/または酸(C)とを括弧内に示す質量比で混合し、1.5質量%の溶液となるように表2に示す溶媒を加え2時間撹拌した後、孔径200nmのフィルターでろ過して溶液を調製した。なお、表2において、4M2Pは4−メチル−2−ペンタノール、Bはn−ブタノール、Hはn−ヘキサノールをそれぞれ表す。
なお、比較例1は参照例として示したもので、感放射線酸発生剤(B)または酸(C)を加えずにパターニング評価を行なった例であり、比較例2はトリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネートの配合量が樹脂成分100質量部に対して0.05質量部の例であり、比較例3は同20質量部をこえる例である。
Examples 1 to 21 and Comparative Examples 1 to 3
The upper layer film-forming composition is composed of the above resins (A-1) to (A-3), the following radiation sensitive acid generators (B-1) to (B-7) and / or acids (C-1) to (C-2).
Radiation sensitive acid generator (B)
(B-1): Triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate (B-2): Triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate (B-3): 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate ( B-4): 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate (B-5): 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) Tetrahydrothiophenium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate (B-6): bis (4-t-butylphenyl) iodonium nona Fluoro-n-butanesulfonate (B-7): N- (nonafluoro-n-butanesulfonyl) Oxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide acid (C)
(C-1): Camphorsulfonic acid (C-2): Toluenesulfonic acid Mass ratio of resin (A) and radiation-sensitive acid generator (B) and / or acid (C) shown in Table 2 in parentheses Were added to the mixture, and the solvent shown in Table 2 was added so as to obtain a 1.5% by mass solution. The mixture was stirred for 2 hours, and then filtered through a filter having a pore size of 200 nm to prepare a solution. In Table 2, 4M2P represents 4-methyl-2-pentanol, B represents n-butanol, and H represents n-hexanol.
In addition, Comparative Example 1 is shown as a reference example, and is an example in which patterning evaluation was performed without adding a radiation-sensitive acid generator (B) or acid (C). Comparative Example 2 was triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate. Is an example of 0.05 part by mass with respect to 100 parts by mass of the resin component, and Comparative Example 3 is an example exceeding 20 parts by mass.

得られた上層膜形成組成物の評価を次に示す方法で行なった。結果を表2に示す。
(1)溶解性の評価方法(溶解性)
実施例1〜21および比較例1〜3については、樹脂(A)と感放射線酸発生剤(B)および/または酸(C)とを表2の括弧内で示す割合(質量比)で混合し、1.5質量%の溶液となるように表2に示す溶媒を加え、スリーワンモーターを使用して100rpm、3時間攪拌した。なお、樹脂(A)は、その樹脂溶液を100℃で24時間乾燥して乾固したものを使用した。その後、樹脂と溶媒との混合物が目視により均一な溶液となっておれば溶解性が良好であると判断して「○」、溶け残りや白濁が見られれば溶解性が乏しいとして「×」とした。
(2)上層膜除去性の評価方法(除去性)
CLEAN TRACK ACT8(東京エレクトロン(株))にて8インチシリコンウェハ上に上記上層膜をスピンコート、90℃で、60秒ベークを行ない、膜厚32nmの塗膜を形成した。膜厚はラムダエースVM90(大日本スクリーン(株))を用いて測定した。本塗膜をCLEAN TRACK ACT8で60秒間パドル現像(現像液2.38質量%TMAH水溶液)を行ない、振り切りによりスピンドライした後、ウェハ表面を観察した。このとき、目視により残渣がなく現像されていれば、除去性「○」、残渣が観察されれば「×」とした。
(3)パターニング評価
上記上層膜を使用したレジストのパターニングの評価方法を記す。
8インチシリコンウェハ上に下層反射防止膜ARC29A(ブルワーサイエンス社製)をスピンコートにより膜厚77nm(PB205℃、60秒)で塗膜を形成した後、JSR ArF AR1682Jのパターニングを実施した。AR1682Jは、スピンコート、PB(110℃、90秒)により膜厚205nmとして塗布し、PB後に本上層膜をスピンコート、PB(90℃、60秒)により膜厚32nmの塗膜を形成した。ついで、ArF投影露光装置S306C(ニコン(株))で、NA:0.78、シグマ:0.85、2/3Annの光学条件にて露光を行ない、CLEAN TRACK ACT8のリンスノズルより超純水をウェハ上に60秒間吐出させた後、4000rpmで15秒間振り切りによりスピンドライした。その後、CLEAN TRACK ACT8ホットプレートにてPEB(110℃、90秒)を行ない、同CLEAN TRACK ACT8のLDノズルにてパドル現像(60秒間)、超純水にてリンス、ついで4000rpmで15秒間振り切りによりスピンドライした。
本基板を走査型電子顕微鏡(日立計測器(株)製S−9360)で90nmライン・アンド・スペースのパターンを観察し、線幅が90nmになる露光量を最適露光量とした。この最適露光量において90nmライン・アンド・スペースパターンの断面形状を観察し、膜の中間での線幅Lbと、膜の上部での線幅Laを測り、0.9≦(La−Lb)/Lb≦1.1の時を「矩形」、(La−Lb)/Lb<0.9の時を「テーパー」、(La−Lb)/Lb>1.1の時を「頭張り」として評価した。また、最適露光量で解像される最小のライン・アンド・スペースパターンの寸法を解像度とした。
The obtained upper layer film-forming composition was evaluated by the following method. The results are shown in Table 2.
(1) Solubility evaluation method (solubility)
About Examples 1-21 and Comparative Examples 1-3, resin (A) and a radiation sensitive acid generator (B) and / or acid (C) are mixed by the ratio (mass ratio) shown in the parenthesis of Table 2. And the solvent shown in Table 2 was added so that it might become a 1.5 mass% solution, and it stirred at 100 rpm for 3 hours using the three one motor. The resin (A) used was a resin solution obtained by drying the resin solution at 100 ° C. for 24 hours. Then, if the mixture of the resin and the solvent is a visually uniform solution, it is judged that the solubility is good, and if the undissolved or white turbidity is seen, the solubility is poor and “×” did.
(2) Evaluation method of removability of upper layer film (removability)
The upper layer film was spin-coated on an 8-inch silicon wafer with CLEAN TRACK ACT8 (Tokyo Electron Co., Ltd.) and baked at 90 ° C. for 60 seconds to form a coating film having a thickness of 32 nm. The film thickness was measured using Lambda Ace VM90 (Dainippon Screen Co., Ltd.). This coating film was subjected to paddle development (developer 2.38 mass% TMAH aqueous solution) for 60 seconds with CLEAN TRACK ACT8, spin-dried by shaking, and the wafer surface was observed. At this time, if the development was made without any residue by visual observation, the removability was evaluated as “◯”, and if the residue was observed as “X”.
(3) Patterning evaluation An evaluation method for resist patterning using the upper layer film will be described.
After a coating film was formed on an 8-inch silicon wafer with a lower layer antireflection film ARC29A (Brewer Science Co., Ltd.) with a film thickness of 77 nm (PB205 ° C., 60 seconds) by spin coating, patterning of JSR ArF AR1682J was performed. AR1682J was applied by spin coating and PB (110 ° C., 90 seconds) to a film thickness of 205 nm. After PB, the upper layer film was spin coated, and a coating film having a film thickness of 32 nm was formed by PB (90 ° C., 60 seconds). Next, with ArF projection exposure apparatus S306C (Nikon Corporation), exposure was performed under optical conditions of NA: 0.78, Sigma: 0.85, 2/3 Ann, and ultrapure water was supplied from a rinse nozzle of CLEAN TRACK ACT8. After discharging on the wafer for 60 seconds, spin drying was performed by shaking off at 4000 rpm for 15 seconds. Thereafter, PEB (110 ° C., 90 seconds) is performed on the CLEAN TRACK ACT8 hot plate, paddle development (60 seconds) with the LD nozzle of the CLEAN TRACK ACT8, rinse with ultrapure water, and then shaken off at 4000 rpm for 15 seconds. Spin dried.
The substrate was observed with a scanning electron microscope (S-9360, manufactured by Hitachi Sokki Co., Ltd.) for a 90 nm line and space pattern, and the exposure amount at which the line width was 90 nm was determined as the optimum exposure amount. The cross-sectional shape of the 90 nm line and space pattern is observed at this optimum exposure amount, and the line width Lb in the middle of the film and the line width La in the upper part of the film are measured, and 0.9 ≦ (La−Lb) / Evaluation when Lb ≦ 1.1 is “rectangular”, when (La−Lb) / Lb <0.9 is “tapered”, and when (La−Lb) / Lb> 1.1 is evaluated as “head tension” did. In addition, the minimum line and space pattern size that can be resolved with the optimum exposure dose is taken as the resolution.

Figure 0004525454
Figure 0004525454
Figure 0004525454
Figure 0004525454

本発明の液浸用上層膜形成組成物は、放射線照射時の液浸媒体、例えば水に安定な膜を形成しレジストパターン形成後の現像液に溶解する樹脂と、酸および感放射線性酸発生剤の少なくとも1つとを含むので、液浸露光時にレンズおよびフォトレジスト膜を保護し、解像度、現像性等にも優れたレジストパターンを形成することができ、今後さらに微細化が進行すると予想される半導体デバイスの製造に極めて好適に使用することができる。   The composition for forming an upper layer film for immersion according to the present invention comprises an immersion medium upon irradiation with radiation, for example, a resin that forms a stable film in water and dissolves in a developer after forming a resist pattern, and an acid and radiation-sensitive acid generator. Since it contains at least one of the agents, the lens and the photoresist film can be protected during immersion exposure, and a resist pattern excellent in resolution, developability, etc. can be formed, and further miniaturization is expected in the future. It can be used very suitably for the manufacture of semiconductor devices.

ライン・アンド・スペースパターンの断面形状を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional shape of a line and space pattern.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 パターン
1 substrate 2 pattern

Claims (8)

フォトレジスト膜に被覆される上層膜形成組成物であって、
該組成物は、前記フォトレジスト膜を現像する現像液に溶解する樹脂と、酸および感放射線性酸発生剤の少なくとも1つとを含むことを特徴とする上層膜形成組成物。
An upper film forming composition coated on a photoresist film,
The composition comprises an upper layer film-forming composition comprising a resin that dissolves in a developer for developing the photoresist film, and at least one of an acid and a radiation-sensitive acid generator.
前記樹脂は、下記式(1)で表される基を側鎖末端に有する繰り返し単位、カルボキシル基を側鎖末端に有する繰り返し単位および下記式(2)で表される基を側鎖末端に有する繰り返し単位からなる群より選ばれた少なくとも1つの繰り返し単位を含む樹脂であることを特徴とする請求項1記載の上層膜形成組成物。
Figure 0004525454
(式(1)においてR1およびR2は、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、または炭素数1〜4のフルオロアルキル基であり、少なくとも一方は炭素数1〜4のフルオロアルキル基を表し、式(2)においてRfは、炭素数1〜10のパーフルオロアルキル基、または炭素数3〜10のパーフルオロシクロアルキル基を表す。)
The resin has a repeating unit having a group represented by the following formula (1) at the end of the side chain, a repeating unit having a carboxyl group at the end of the side chain, and a group represented by the following formula (2) at the end of the side chain. 2. The upper layer film-forming composition according to claim 1, wherein the upper layer film-forming composition is a resin containing at least one repeating unit selected from the group consisting of repeating units.
Figure 0004525454
(R 1 and R 2 in formula (1) represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a fluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, at least one of the fluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms In the formula (2), Rf represents a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a perfluorocycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms.)
前記式(1)で表される基を側鎖末端に有する繰り返し単位は、下記式(1−1)で表されることを特徴とする請求項2記載の上層膜形成組成物。
Figure 0004525454
(式(1−1)においてRは水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を、R3は2価の有機基をそれぞれ表す。)
The upper layer film-forming composition according to claim 2, wherein the repeating unit having a group represented by the formula (1) at a side chain end is represented by the following formula (1-1).
Figure 0004525454
(In the formula (1-1), R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 3 represents a divalent organic group.)
前記式(2)で表される基を側鎖末端に有する繰り返し単位は、下記式(2−1)で表されることを特徴とする請求項2記載の上層膜形成組成物。
Figure 0004525454
(式(2−1)においてRは水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を、R4は2価の有機基を、Rfは炭素数1〜10のパーフルオロアルキル基または炭素数3〜10のパーフルオロシクロアルキル基をそれぞれ表す。)
The upper layer film-forming composition according to claim 2, wherein the repeating unit having a group represented by the formula (2) at a side chain end is represented by the following formula (2-1).
Figure 0004525454
(In Formula (2-1), R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 4 represents a divalent organic group, Rf represents a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or 3 to 3 carbon atoms. Each represents 10 perfluorocycloalkyl groups.)
前記酸は、解離定数(pKa)が2以下であることを特徴とする請求項1記載の上層膜形成組成物。 2. The upper layer film-forming composition according to claim 1, wherein the acid has a dissociation constant (pKa) of 2 or less. 前記酸は、アルコールに溶解し、分子内にスルホ基を有する酸であることを特徴とする請求項5記載の上層膜形成組成物。 6. The upper layer film-forming composition according to claim 5, wherein the acid is an acid that dissolves in alcohol and has a sulfo group in the molecule. 前記感放射線性酸発生剤は、アルコールに溶解し、放射線の照射により酸を発生することを特徴とする請求項1記載の上層膜形成組成物。 The upper-layer film-forming composition according to claim 1, wherein the radiation-sensitive acid generator is dissolved in alcohol and generates an acid upon irradiation with radiation. 基板上にフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜を形成する工程と、該フォトレジスト膜に上層膜を形成する工程と、該フォトレジスト膜および上層膜に液浸媒体を介して、所定のパターンを有するマスクを通して放射線を照射し、次いで現像することにより、レジストパターンを形成する工程とを備えてなるフォトレジストパターン形成方法であって、
前記上層膜を形成する工程が請求項1ないし請求項7のいずれか1項記載の上層膜形成組成物を用いて上層膜を形成する工程であることを特徴とするフォトレジストパターン形成方法。
Applying a photoresist on the substrate to form a photoresist film, forming an upper layer film on the photoresist film, and forming a predetermined pattern on the photoresist film and the upper layer film via an immersion medium; A method of forming a resist pattern by irradiating radiation through a mask having, and then developing, to form a resist pattern,
The method for forming a photoresist pattern, wherein the step of forming the upper layer film is a step of forming an upper layer film using the upper layer film forming composition according to any one of claims 1 to 7.
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