JP4627536B2 - Compound, negative resist composition and pattern forming method - Google Patents

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Description

本発明は、ネガ型レジスト組成物用として好適な化合物、その中間体化合物、ネガ型レジスト組成物、およびレジストパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a compound suitable for a negative resist composition, an intermediate compound thereof, a negative resist composition, and a resist pattern forming method.

近年、半導体素子や液晶表示素子の製造においては、リソグラフィー技術の進歩により急速にパターンの微細化が進んでいる。   In recent years, in the manufacture of semiconductor elements and liquid crystal display elements, pattern miniaturization has been rapidly progressing due to advances in lithography technology.

微細化の手法としては、一般に、露光光源の短波長化が行われている。具体的には、従来は、g線、i線に代表される紫外線が用いられていたが、現在では、KrFエキシマレーザーや、ArFエキシマレーザーを用いた半導体素子の量産が開始されている。また、これらエキシマレーザーより短波長のFエキシマレーザー、電子線、EUV(極紫外線)やX線などについても検討が行われている。 As a technique for miniaturization, the wavelength of an exposure light source is generally shortened. Specifically, conventionally, ultraviolet rays typified by g-line and i-line have been used, but at present, mass production of semiconductor elements using a KrF excimer laser or an ArF excimer laser has started. In addition, studies have been made on F 2 excimer lasers, electron beams, EUV (extreme ultraviolet rays), X-rays, and the like having shorter wavelengths than these excimer lasers.

また、微細な寸法のパターンを形成可能なパターン形成材料の1つとして、膜形成能を有する基材成分と、露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含有する化学増幅型レジストが知られている。化学増幅型レジストには、露光によりアルカリ可溶性が低下するネガ型と、露光によりアルカリ可溶性が増大するポジ型とがある。   Further, as one of pattern forming materials capable of forming a pattern with fine dimensions, a chemically amplified resist containing a base material component having a film forming ability and an acid generator component that generates an acid upon exposure is known. ing. Chemically amplified resists include a negative type in which alkali solubility is reduced by exposure and a positive type in which alkali solubility is increased by exposure.

従来、このような化学増幅型レジストの基材成分としてはポリマーが用いられており、例えばポリヒドロキシスチレン(PHS)やその水酸基の一部を酸解離性溶解抑制基で保護した樹脂等のPHS系樹脂、(メタ)アクリル酸エステルから誘導される共重合体やそのカルボキシ基の一部を酸解離性溶解抑制基で保護した樹脂等が用いられている。   Conventionally, a polymer has been used as a base material component of such a chemically amplified resist. For example, a PHS system such as polyhydroxystyrene (PHS) or a resin in which a part of its hydroxyl group is protected with an acid dissociable, dissolution inhibiting group. Resins, copolymers derived from (meth) acrylic acid esters, resins in which a part of the carboxy group is protected with an acid dissociable, dissolution inhibiting group, and the like are used.

しかし、このようなパターン形成材料を用いてパターンを形成した場合、パターンの上面や側壁の表面に荒れ(ラフネス)が生じる問題がある。たとえばレジストパターン側壁表面のラフネス、すなわちラインエッジラフネス(LER)は、ホールパターンにおけるホール周囲の歪みや、ラインアンドスペースパターンにおけるライン幅のばらつき等の原因となるため、微細な半導体素子の形成等に悪影響を与えるおそれがある。   However, when a pattern is formed using such a pattern forming material, there is a problem that roughness is generated on the upper surface of the pattern or the surface of the side wall. For example, the roughness of the resist pattern side wall surface, that is, the line edge roughness (LER) causes distortion around the hole in the hole pattern, variation in the line width in the line and space pattern, and the like. May cause adverse effects.

かかる問題は、パターン寸法が小さいほど重大となってくる。そのため、例えば電子線やEUVによるリソグラフィーでは、数10nmの微細なパターン形成を目標としていることから、現状のパターンラフネスを越える極低ラフネスが求められている。   Such a problem becomes more serious as the pattern size is smaller. Therefore, for example, lithography using electron beams or EUV aims to form a fine pattern of several tens of nanometers, and therefore extremely low roughness exceeding the current pattern roughness is required.

しかし、一般的に基材として用いられているポリマーは、分子サイズ(一分子当たりの平均自乗半径)が数nm前後と大きい。パターン形成の現像工程において、現像液に対するレジストの溶解挙動は通常、基材成分1分子単位で行われるため、基材成分としてポリマーを使う限り、さらなるラフネスの低減は極めて困難である。   However, a polymer generally used as a substrate has a large molecular size (average square radius per molecule) of around several nm. In the development process of pattern formation, the dissolution behavior of the resist with respect to the developing solution is usually performed in units of one molecular component of the base material. Therefore, as long as a polymer is used as the base material component, further reduction in roughness is extremely difficult.

このような問題に対し、極低ラフネスを目指した材料として、基材成分として低分子材料を用いるレジストが提案されている。たとえば非特許文献1、2には、水酸基、カルボキシ基等のアルカリ可溶性基を有し、その一部または全部が酸解離性溶解抑制基で保護された低分子材料が提案されている。また、特許文献1には、γ−ヒドロキシカルボン酸構造またはδ−ヒドロキシカルボン酸構造を含む化合物を用いた、ネガ型のパターン形成方法が提案されている。   In order to solve such a problem, a resist using a low molecular material as a base material component has been proposed as a material aiming for extremely low roughness. For example, Non-Patent Documents 1 and 2 propose low molecular weight materials having an alkali-soluble group such as a hydroxyl group or a carboxy group, part or all of which are protected with an acid dissociable, dissolution inhibiting group. Patent Document 1 proposes a negative pattern forming method using a compound containing a γ-hydroxycarboxylic acid structure or a δ-hydroxycarboxylic acid structure.

特開平11−109627号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-109627 T.Hirayama、D.Shiono、H.Hada and J.Onodera:J.Photopolym.Sci.Technol.17(2004)、p.435T.A. Hirayama, D.H. Shiono, H .; Hada and J.H. Onodera: J.M. Photopolym. Sci. Technol. 17 (2004), p. 435 Jim−Baek Kim、Hyo−Jin Yun、Young−Gil Kwon:Chemistry Letters(2002)、p.1064〜1065Jim-Baek Kim, Hyo-Jin Yun, Young-Gil Kwon: Chemistry Letters (2002), p. 1064-1065

上述したようなレジスト基材成分としての低分子材料は、低分子量であるが故に分子サイズが小さく、ラフネスを低減できると予想される。そのため、レジスト組成物用として利用できる新規な低分子材料に対する要求が高まっている。   The low molecular weight material as the resist base component as described above is expected to be able to reduce roughness due to its low molecular weight and thus small molecular size. Therefore, there is an increasing demand for new low molecular weight materials that can be used for resist compositions.

しかし、従来のネガ型極性変換で低分子レジスト材においては、レジスト感度が不十分であるという課題を有していた。   However, the conventional negative polarity conversion has a problem that the resist sensitivity is insufficient in the low molecular resist material.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、高感度・高解像度・低LERを同時に達成可能なネガ型レジスト組成物および該ネガ型レジスト組成物を用いたレジストパターン形成方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a negative resist composition capable of simultaneously achieving high sensitivity, high resolution, and low LER, and a resist pattern forming method using the negative resist composition The purpose is to do.

本発明のネガ型レジスト組成物は、基材成分(A)、および放射線の照射により酸を発生する酸発生剤成分(B)、の2群の成分から構成される。
本発明の第一の態様は、下記一般式(S−1)で表される、酸の作用によって化学変換されアルカリ現像液に対する溶解性が減少する官能基を有する化合物および、一般式(I−1)で表される添加剤化合物から構成される、基材成分(A)と、放射線の照射により酸を発生する酸発生剤成分(B)を含むことを特徴とするネガ型レジスト組成物である。
The negative resist composition of the present invention is composed of two groups of components: a base component (A) and an acid generator component (B) that generates an acid upon irradiation with radiation.
The first aspect of the present invention includes a compound represented by the following general formula (S-1) having a functional group that is chemically converted by the action of an acid and has reduced solubility in an alkaline developer, and a general formula (I- A negative resist composition comprising a base material component (A) composed of an additive compound represented by 1) and an acid generator component (B) that generates an acid upon irradiation with radiation. is there.

Figure 0004627536
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[式(S−1)中、Z、Z、Z、Z、ZおよびZは、それぞれ独立に水素原子または、ラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基であり、前記ヒドロキシカルボン酸は1分子につき1以上存在し、;R11〜R17はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基であって、その構造中にヘテロ原子を含んでもよく;ga、gb、gc、gd、jはそれぞれ独立に1以上の整数であり、k、qは0または1以上の整数であり、かつ(ga+j+k+q)、(gb+j+k+q)、(gc+j+k+q)、および(gd+j+k+q)が5以下であり;hは1以上の整数であり、l、mはそれぞれ独立に0または1以上の整数であり、かつh+l+mが4以下であり;iは1以上の整数であり、n、oはそれぞれ独立に0または1以上の整数であり、かつi+n+oが4以下であり;Xはアルキレン基、脂肪族環式基または芳香族環式基である。] [In Formula (S-1), Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 each independently have a hydrogen atom or a hydroxycarboxylic acid which is opened by hydrolyzing a lactone ring. Wherein R 11 to R 17 are each independently an alkyl group, an alkenyl group or an aromatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and the structure thereof May contain a hetero atom; ga, gb, gc, gd, j are each independently an integer of 1 or more, k, q are 0 or an integer of 1 or more, and (ga + j + k + q), (gb + j + k + q) , (Gc + j + k + q), and (gd + j + k + q) are 5 or less; h is an integer of 1 or more, l and m are each independently 0 or an integer of 1 or more, and h + l + m is 4 or less; i An integer of 1 or more, n, o are each independently 0 or an integer of 1 or more, and i + n + o is 4 or less; X is an alkylene group, an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group. ]

Figure 0004627536
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[式(I−1)中、Y、Y、Y、Y、YおよびYは、それぞれ独立に、水素原子、ラクトン環を有する基、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基であり、前記ラクトン環を有する基、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基は1分子あたり0以上4以下存在し、;R21〜R27はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基であって、その構造中にヘテロ原子を含んでもよく;ge、gf、gg、ghおよびj2はそれぞれ独立に1以上の整数であり、k2、q2は0または1以上の整数であり、かつ(ge+j2+k2+q2)、(gf+j2+k2+q2)、(gg+j2+k2+q2)、および(gh+j2+k2+q2)が5以下であり;h2は1以上の整数であり、l2、m2はそれぞれ独立に0または1以上の整数であり、かつh2+l2+m2が4以下であり;i2は1以上の整数であり、n2、o2はそれぞれ独立に0または1以上の整数であり、かつi2+n2+o2が4以下であり;Xはアルキレン基、脂肪族環式基または芳香族環式基である。]
本発明の第二の態様は、基材成分(A)における、酸の作用によって化学変換されアルカリ現像液に対する溶解性が減少する官能基を有する化合物が、一般式(S−2)で表される化合物であることを特徴とする、ネガ型レジスト組成物である。
[In Formula (I-1), Y 1 , Y 2 , Y 3 , Y 4 , Y 5 and Y 6 are each independently a hydrogen atom, a group having a lactone ring, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group or an aromatic hydrocarbon group, a group having the lactone ring, alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group, or an aromatic hydrocarbon group are present 0 to 4 per molecule,; R 21 ~ R 27 is each independently an alkyl group, alkenyl group or aromatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms and may contain a hetero atom in the structure thereof; ge, gf, gg, gh and j2 are each independently And k2 and q2 are 0 or an integer of 1 or more, and (ge + j2 + k2 + q2), (gf + j2 + k2 + q2), (gg + j2 + k2 + q2), and (gh + j2 + k) + Q2) is 5 or less; h2 is an integer of 1 or more, l2, m2 are each independently 0 or an integer of 1 or more, and h2 + l2 + m2 is 4 or less; i2 is an integer of 1 or more; n2 and o2 are each independently 0 or an integer of 1 or more, and i2 + n2 + o2 is 4 or less; X is an alkylene group, an aliphatic cyclic group, or an aromatic cyclic group. ]
In the second aspect of the present invention, the compound having a functional group that is chemically converted by the action of an acid in the substrate component (A) and has reduced solubility in an alkali developer is represented by the general formula (S-2). A negative resist composition, characterized by comprising:

Figure 0004627536
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[式(S−2)中、Z、Z、Z、Z、ZおよびZは、それぞれ独立に水素原子または、ラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基であり、前記ヒドロキシカルボン酸は1分子につき1以上存在し、;R31、R32はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基または芳香族炭化水素基であって、その構造中にヘテロ原子を含んでもよく;Xはアルキレン基、脂肪族環式基または芳香族環式基である。]
本発明の第三の態様は、基材成分(A)における、酸の作用によって化学変換されアルカリ現像液に対する溶解性が減少する官能基を有する化合物が、一般式(S−3)で表される化合物であることを特徴とする、ネガ型レジスト組成物である。
[In Formula (S-2), Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 each independently have a hydrogen atom or a hydroxycarboxylic acid which is opened by hydrolyzing a lactone ring. And at least one hydroxycarboxylic acid is present per molecule; R 31 and R 32 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group, X may be an alkylene group, an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group. ]
In the third aspect of the present invention, a compound having a functional group that is chemically converted by the action of an acid in the substrate component (A) and has reduced solubility in an alkaline developer is represented by the general formula (S-3). A negative resist composition, characterized by comprising:

Figure 0004627536
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[式(S−3)中、Zはラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基であり、;R51〜R57はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基であって、その構造中にヘテロ原子を含んでもよく;ga、gb、gc、gd、およびjはそれぞれ独立に1以上の整数であり、k、qは0または1以上の整数であり、かつ(ga+j+k+q)、(gb+j+k+q)、(gc+j+k+q)、および(gd+j+k+q)が5以下であり;hは1以上の整数であり、l、mはそれぞれ独立に0または1以上の整数であり、かつh+l+mが4以下であり;iは1以上の整数であり、n、oはそれぞれ独立に0または1以上の整数であり、かつi+n+oが4以下であり;Xはアルキレン基、脂肪族環式基または芳香族環式基である。]
本発明の第四の態様は、基材成分(A)における、酸の作用によって化学変換されアルカリ現像液に対する溶解性が減少する官能基を有する化合物が、一般式(S−4)で表される化合物であることを特徴とする、ネガ型レジスト組成物である。
[In the formula (S-3), Z is a group having a hydroxycarboxylic acid that is opened by hydrolysis of a lactone ring; R 51 to R 57 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, alkenyl A group or an aromatic hydrocarbon group which may contain a hetero atom in the structure; ga, gb, gc, gd and j are each independently an integer of 1 or more, and k and q are 0 or 1 (Ga + j + k + q), (gb + j + k + q), (gc + j + k + q), and (gd + j + k + q) are 5 or less; h is an integer of 1 or more, and l and m are each independently 0 or 1 or more Is an integer, and h + 1 + m is 4 or less; i is an integer of 1 or more, n and o are each independently 0 or an integer of 1 or more, and i + n + o is 4 or less; X is Alkylene group, an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group. ]
In the fourth aspect of the present invention, a compound having a functional group which is chemically converted by the action of an acid and has reduced solubility in an alkaline developer in the substrate component (A) is represented by the general formula (S-4). A negative resist composition, characterized by comprising:

Figure 0004627536
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[式(S−4)中、Zはラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基であり;R71、R72はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基または芳香族炭化水素基であって、その構造中にヘテロ原子を含んでもよく;Xはアルキレン基、脂肪族環式基または芳香族環式基である。]
本発明の第五の態様は、基材成分(A)における添加化合物が、一般式(I−2)で表される化合物であることを特徴とする、ネガ型レジスト組成物である。
[In Formula (S-4), Z is a group having a hydroxycarboxylic acid that is opened by hydrolysis of a lactone ring; R 71 and R 72 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aromatic group; A hydrocarbon group which may contain heteroatoms in its structure; X is an alkylene group, an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group; ]
A fifth aspect of the present invention is a negative resist composition, wherein the additive compound in the substrate component (A) is a compound represented by the general formula (I-2).

Figure 0004627536
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[式(I−2)中、Y、Y、Y、Y、YおよびYはそれぞれ独立に水素原子、ラクトン環を有する基、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基であり、前記ラクトン環を有する基、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基は1分子あたり0以上4以下存在し、;R41、R42はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基または芳香族炭化水素基であって、その構造中にヘテロ原子を含んでもよく;Xはアルキレン基、脂肪族環式基または芳香族環式基である。]
本発明の第六の態様は、基材成分(A)における添加化合物が、一般式(I−3)で表される化合物であることを特徴とする、ネガ型レジスト組成物である。
[In formula (I-2), Y 1 , Y 2 , Y 3 , Y 4 , Y 5 and Y 6 are each independently a hydrogen atom, a group having a lactone ring, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkenyl group. Or an aromatic hydrocarbon group, the group having a lactone ring, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group, or an aromatic hydrocarbon group is present in an amount of 0 to 4 per molecule; R 41 , R 42 Each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group, and may contain a hetero atom in the structure; X represents an alkylene group, an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group; is there. ]
A sixth aspect of the present invention is a negative resist composition, wherein the additive compound in the substrate component (A) is a compound represented by the general formula (I-3).

Figure 0004627536
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[式(I−3)中、Yは水素原子、ラクトン環を有する基、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基であり、;R61〜R67はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基であって、その構造中にヘテロ原子を含んでもよく;ge、gf、gg、gh、j2はそれぞれ独立に1以上の整数であり、k2、q2は0または1以上の整数であり、かつ(ge+j2+k2+q2)、(gf+j2+k2+q2)、(gg+j2+k2+q2)、および(gh+j2+k2+q2)が5以下であり;h2は1以上の整数であり、l2、m2はそれぞれ独立に0または1以上の整数であり、かつh2+l2+m2が4以下であり;i2は1以上の整数であり、n2、o2はそれぞれ独立に0または1以上の整数であり、かつi2+n2+o2が4以下であり;Xはアルキレン基、脂肪族環式基または芳香族環式基である。]
本発明の第七の態様は、基材成分(A)における添加化合物が、一般式(I−4)で表される化合物であることを特徴とする、ネガ型レジスト組成物である。
[In Formula (I-3), Y represents a hydrogen atom, a group having a lactone ring, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group, or an aromatic hydrocarbon group; R 61 to R 67 are each independently An alkyl group, an alkenyl group or an aromatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, which may contain a hetero atom in the structure thereof; ge, gf, gg, gh and j2 are each independently an integer of 1 or more K2, q2 is 0 or an integer of 1 or more, and (ge + j2 + k2 + q2), (gf + j2 + k2 + q2), (gg + j2 + k2 + q2), and (gh + j2 + k2 + q2) are 5 or less; h2 is an integer of 1 or more, l2, m2 Are each independently an integer of 0 or 1 and h2 + l2 + m2 is 4 or less; i2 is an integer of 1 or more, and n2 and o2 are Independently 0 or an integer of 1 or more is, and i2 + n2 + o2 is 4 or less; X is an alkylene group, an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group. ]
A seventh aspect of the present invention is a negative resist composition, wherein the additive compound in the substrate component (A) is a compound represented by the general formula (I-4).

Figure 0004627536
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[式(I−4)中、Yは水素原子、ラクトン環を有する基、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基であり、;R81、R82はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基または芳香族炭化水素基であって、その構造中にヘテロ原子を含んでもよく;Xはアルキレン基、脂肪族環式基または芳香族環式基である。]
本発明の第八の態様は、前記第一から第七の態様のネガ型レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を露光する工程、および前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程を含むレジストパターン形成方法である。
[In Formula (I-4), Y is a hydrogen atom, a group having a lactone ring, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group or an aromatic hydrocarbon group; R 81 and R 82 are each independently An alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group which may contain a hetero atom in the structure; X is an alkylene group, an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group; ]
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a step of forming a resist film on a substrate using the negative resist composition of the first to seventh aspects, a step of exposing the resist film, and developing the resist film And a resist pattern forming method including a step of forming a resist pattern.

ここで、本特許請求の範囲及び明細書における「アルキル基」は、特に記載のない限り、直鎖状、分岐状および環状の1価の飽和炭化水素基を包含するものとする。   Here, the “alkyl group” in the claims and the specification includes linear, branched and cyclic monovalent saturated hydrocarbon groups unless otherwise specified.

「アルケニル基」は、特に記載のない限り、直鎖状、分岐状および環状の、二重結合を一つもつ1価の不飽和炭化水素基を包含するものとする。   Unless otherwise specified, the “alkenyl group” includes linear, branched and cyclic monovalent unsaturated hydrocarbon groups having one double bond.

「アルキレン基」は、特に記載のない限り、炭素数1または2以上の、2価の飽和炭化水素基を包含するものとする。   The “alkylene group” includes a divalent saturated hydrocarbon group having 1 or 2 carbon atoms unless otherwise specified.

「脂肪族」とは、芳香族に対する相対的な概念であって、芳香族性を持たない基、化合物等を意味するものと定義する。「脂肪族環式基」は、芳香性を持たない単環式基または多環式基であることを示す。   “Aliphatic” is a relative concept with respect to aromatics, and is defined to mean groups, compounds, etc. that do not have aromaticity. The “aliphatic cyclic group” means a monocyclic group or polycyclic group having no aromaticity.

「芳香族環式基」とは、芳香族性を有する環式基を意味するものとする。「芳香族環式基」は、芳香族性を有する単環式基または多環式基であることを示す。   The “aromatic cyclic group” means a cyclic group having aromaticity. The “aromatic cyclic group” indicates a monocyclic group or polycyclic group having aromaticity.

「露光」は放射線の照射全般を含む概念とする。   “Exposure” is a concept that includes general irradiation of radiation.

本発明により、高感度・高解像度・低LERを同時に達成可能な、ネガ型レジスト組成物および該ネガ型レジスト組成物を用いたレジストパターン形成方法が提供される。   INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a negative resist composition and a resist pattern forming method using the negative resist composition that can simultaneously achieve high sensitivity, high resolution, and low LER are provided.

本発明のネガ型レジスト組成物は、基材成分(A)と、放射線の照射により酸を発生する酸発生剤成分(B)から構成される。
≪基材成分(A)≫
本発明の第一の態様の、酸の作用によって化学変換されアルカリ現像液に対する溶解性が減少する官能基を有する化合物は、上記一般式(S−1)で表される。
The negative resist composition of the present invention comprises a substrate component (A) and an acid generator component (B) that generates an acid upon irradiation with radiation.
≪Base material component (A) ≫
The compound having a functional group which is chemically converted by the action of an acid and has reduced solubility in an alkaline developer according to the first aspect of the present invention is represented by the above general formula (S-1).

本発明の第二から第四の態様の、酸の作用によって化学変換されアルカリ現像液に対する溶解性が減少する官能基を有する化合物は、それぞれ、上記一般式(S−2)、(S−3)、および(S−4)で表される。   The compounds having a functional group which is chemically converted by the action of an acid and has reduced solubility in an alkaline developer according to the second to fourth aspects of the present invention are represented by the general formulas (S-2) and (S-3), respectively. ) And (S-4).

上記式(S−1)、(S−2)、(S−3)、および(S−4)中、Zはラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基である。ヒドロキシカルボン酸を有する基としては、上記と同様のラクトン環を有する基から、ラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基を挙げることができる。すなわち、ラクトン含有単環式基からラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基であっても良く、ラクトン含有多環式基からラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基であっても良い。   In the above formulas (S-1), (S-2), (S-3), and (S-4), Z is a group having a hydroxycarboxylic acid opened by hydrolysis of a lactone ring. Examples of the group having a hydroxycarboxylic acid include a group having a hydroxycarboxylic acid which is opened by hydrolyzing the lactone ring from the same group having a lactone ring as described above. That is, it may be a group having a hydroxycarboxylic acid that is opened by hydrolysis of a lactone ring from a lactone-containing monocyclic group, or a hydroxycarboxylic acid that is opened by hydrolysis of a lactone ring from a lactone-containing polycyclic group. It may be a group having an acid.

ラクトン含有単環式基からラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基としては、下記式(Z−1−10)で表される基が好ましい。   As the group having a hydroxycarboxylic acid that has been opened by hydrolysis of a lactone ring from a lactone-containing monocyclic group, a group represented by the following formula (Z-1-10) is preferable.

Figure 0004627536
Figure 0004627536

[式(Z−1−10)中、pは1以上の整数である。]
ラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基としては、γ−ヒドロキシカルボン酸を有する基またはδ−ヒドロキシカルボン酸を有する基が好ましい。これらのヒドロキシカルボン酸は、酸触媒反応による分子内エステル化で5員環あるいは6員環が容易に形成できる。具体的に、ラクトン含有単環式基からラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基としては、上記式(Z−1−10)中、下記式(Z−1−11)で表されるヒドロキシカルボン酸を有する基(p=2)、または下記式(Z−1−12)で表されるヒドロキシカルボン酸を有する基(p=3)が好ましい。
[In the formula (Z-1-10), p is an integer of 1 or more. ]
The group having a hydroxycarboxylic acid that has been opened by hydrolysis of the lactone ring is preferably a group having a γ-hydroxycarboxylic acid or a group having a δ-hydroxycarboxylic acid. These hydroxycarboxylic acids can easily form a 5-membered ring or a 6-membered ring by intramolecular esterification by acid-catalyzed reaction. Specifically, examples of the group having a hydroxycarboxylic acid opened by hydrolysis of a lactone ring from a lactone-containing monocyclic group include the following formula (Z-1-11) in the above formula (Z-1-10). The group having a hydroxycarboxylic acid represented by (p = 2) or the group having a hydroxycarboxylic acid represented by the following formula (Z-1-12) (p = 3) is preferable.

Figure 0004627536
Figure 0004627536

化合物(S−1)、(S−2)の一分子当たり有する、ラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸の数は、1〜6個が好ましく、1〜4個がより好ましく、1〜2個が特に好ましい。
上記式(S−1)、(S−3)においては、ga=gb=gc=gd=h=i=1であることが特に好ましい。
The number of hydroxycarboxylic acids that have been opened by hydrolysis of the lactone ring, per molecule of the compounds (S-1) and (S-2), is preferably 1 to 6, more preferably 1 to 4, One to two is particularly preferred.
In the above formulas (S-1) and (S-3), it is particularly preferable that ga = gb = gc = gd = h = i = 1.

11〜R17、R31〜R32、R51〜R57、R71〜R72は、それぞれ独立に、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルケニル基、または炭素数1〜10の芳香族炭化水素基である。
アルキル基としては、1〜5の直鎖状または分岐状の低級アルキル基、または炭素数5〜6の環状アルキル基が好ましい。該低級アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などの直鎖状または分岐状のアルキル基が挙げられ、これらの中でも、メチル基が好ましい。該環状アルキル基としてはシクロヘキシル基、シクロペンチル基等が挙げられる。
R 11 to R 17 , R 31 to R 32 , R 51 to R 57 , and R 71 to R 72 are each independently a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, 1 carbon atom 10 to 10 linear, branched or cyclic alkenyl groups, or an aromatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
As the alkyl group, a linear or branched lower alkyl group having 1 to 5 or a cyclic alkyl group having 5 to 6 carbon atoms is preferable. Examples of the lower alkyl group include linear or branched alkyl such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl, pentyl, isopentyl, and neopentyl. Group, and among these, a methyl group is preferable. Examples of the cyclic alkyl group include a cyclohexyl group and a cyclopentyl group.

アルケニル基としては、炭素数2〜6の直鎖状、分岐状あるいは環状のアルケニル基が好ましく、ビニル、1−プロペニル、アリル、イソプロペニル、1−ブテニル、2−ブテニル、2−ペンテニル、シクロヘキセニル等がより好ましく、ビニル、イソプロペニルが特に好ましい。   The alkenyl group is preferably a linear, branched or cyclic alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, such as vinyl, 1-propenyl, allyl, isopropenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 2-pentenyl and cyclohexenyl. Etc. are more preferable, and vinyl and isopropenyl are particularly preferable.

芳香族炭化水素基としては、炭素数が6〜15であることが好ましく、たとえばフェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、フェネチル基、ナフチル基などが挙げられる。
これらのアルキル基、アルケニル基、芳香族炭化水素基は、その構造中に、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等のヘテロ原子を含んでもよい。
The aromatic hydrocarbon group preferably has 6 to 15 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a mesityl group, a phenethyl group, and a naphthyl group.
These alkyl groups, alkenyl groups, and aromatic hydrocarbon groups may contain heteroatoms such as oxygen atoms, nitrogen atoms, and sulfur atoms in the structure.

ga、gb、gc、gd、jはそれぞれ独立に1以上、好ましくは1〜2の整数であり、k、qはそれぞれ独立に0または1以上、好ましくは2を超えない整数であり、かつ(ga+j+k+q)、(gb+j+k+q)、(gc+j+k+q)、(gd+j+k+q)が5以下である。
hは1以上、好ましくは1〜2の整数であり、l、mはそれぞれ独立に0または1以上、好ましくは2を超えない整数であり、かつh+l+mが4以下である。
iは1以上、好ましくは1〜2の整数であり、n、oはそれぞれ独立に0または1以上、好ましくは2を超えない整数であり、かつi+n+oが4以下である。
Xはアルキレン基、2価の脂肪族環式基または2価の芳香族環式基である。
Xのアルキレン基としては、炭素数1〜5のアルキレン基であることが好ましく、炭素数1〜3であることがより好ましく、メチレン基、エチレン基、プロピレン基であることがさらに好ましく、メチレン基であることがもっとも好ましい。
ga, gb, gc, gd, j are each independently an integer of 1 or more, preferably 1-2, k and q are each independently 0 or 1 or more, preferably an integer not exceeding 2, and ( (ga + j + k + q), (gb + j + k + q), (gc + j + k + q), and (gd + j + k + q) are 5 or less.
h is an integer of 1 or more, preferably 1 to 2, l and m are each independently 0 or 1 or more, preferably an integer not exceeding 2, and h + 1 + m is 4 or less.
i is an integer of 1 or more, preferably 1 to 2, n and o are each independently 0 or 1 or more, preferably an integer not exceeding 2, and i + n + o is 4 or less.
X is an alkylene group, a divalent aliphatic cyclic group or a divalent aromatic cyclic group.
The alkylene group for X is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms, still more preferably a methylene group, an ethylene group, or a propylene group, and a methylene group Most preferably.

Xの2価の脂肪族環式基としては、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。置換基としては、炭素数1〜5の低級アルキル基、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1〜5のフッ素化低級アルキル基、酸素原子(=O)、等が挙げられる。   The divalent aliphatic cyclic group for X may or may not have a substituent. Examples of the substituent include a lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a fluorine atom, a fluorinated lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom, an oxygen atom (= O), and the like.

脂肪族環式基の、置換基を除いた基本の環の構造は、炭素および水素からなる基(炭化水素基)であることに限定はされないが、炭化水素基であることが好ましい。また、「炭化水素基」は飽和または不飽和のいずれでもよいが、通常は飽和であることが好ましい。
好ましくは多環式基である。
The basic ring structure of the aliphatic cyclic group excluding substituents is not limited to a group consisting of carbon and hydrogen (hydrocarbon group), but is preferably a hydrocarbon group. The “hydrocarbon group” may be either saturated or unsaturated, but is usually preferably saturated.
A polycyclic group is preferred.

このような脂肪族環式基の具体例としては、モノシクロアルカンから2個以上の水素原子を除いた基;ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどのポリシクロアルカンから2個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンから2個以上の水素原子を除いた基や、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから2個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。
これらの基は、その水素原子の一部または全部が置換基(例えば低級アルキル基、フッ素原子またはフッ素化アルキル基)で置換されていてもよい。
これらの中でも、炭素数が4〜15の脂肪族環式基が好ましく、アダマンタンから2個の水素原子を除いた基がより好ましく、特に、アダマンタンの1位および3位の水素原子を除いた基が好ましい。
Specific examples of such aliphatic cyclic groups include groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from a monocycloalkane; two or more hydrogens from a polycycloalkane such as a bicycloalkane, tricycloalkane, or tetracycloalkane. Examples include groups other than atoms. Specifically, a group obtained by removing two or more hydrogen atoms from a monocycloalkane such as cyclopentane or cyclohexane, or two or more polycycloalkanes such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, or tetracyclododecane. Examples include a group excluding a hydrogen atom.
In these groups, some or all of the hydrogen atoms may be substituted with a substituent (for example, a lower alkyl group, a fluorine atom or a fluorinated alkyl group).
Among these, an aliphatic cyclic group having 4 to 15 carbon atoms is preferable, a group obtained by removing two hydrogen atoms from adamantane is more preferable, and in particular, a group obtained by removing the 1st and 3rd hydrogen atoms of adamantane. Is preferred.

Xの2価の芳香族環式基としては、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ピレンなどの芳香族化合物から2個の水素原子を除いた基が挙げられる。   Examples of the divalent aromatic cyclic group for X include groups in which two hydrogen atoms have been removed from an aromatic compound such as benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, and pyrene.

化合物(S−1)としては、本発明の効果に優れることから、特に、下記一般式(S−2)で表される化合物が好ましい。   As the compound (S-1), a compound represented by the following general formula (S-2) is particularly preferable because of excellent effects of the present invention.

Figure 0004627536
Figure 0004627536

[式(S−2)中、Z、Z、Z、Z、ZおよびZは、それぞれ独立に水素原子または、ラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基であり、前記ヒドロキシカルボン酸は1分子につき1以上存在し、;R31、R32はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基または芳香族炭化水素基であって、その構造中にヘテロ原子を含んでもよく;Xはアルキレン基、脂肪族環式基または芳香族環式基である。]
式(S−2)中のR31、R3の結合位置としては、以下の式(S−2−1)、式(S−2−2)が好ましい。
[In Formula (S-2), Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 each independently have a hydrogen atom or a hydroxycarboxylic acid which is opened by hydrolyzing a lactone ring. And at least one hydroxycarboxylic acid is present per molecule; R 31 and R 32 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group, X may be an alkylene group, an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group. ]
The bonding position of R 31, R3 2 in the formula (S-2), the following formula (S-2-1), the formula (S-2-2) is preferable.

Figure 0004627536
Figure 0004627536

Figure 0004627536
Figure 0004627536

式(S−4)中のR71、R72、OZの結合位置としては、以下の式(S−4−2)、式(S−4−3)が好ましい。 As the bonding positions of R 71 , R 72 and OZ in formula (S-4), the following formula (S-4-2) and formula (S-4-3) are preferable.

Figure 0004627536
Figure 0004627536

Figure 0004627536
Figure 0004627536

本発明のネガ型レジスト組成物の添加剤成分として用いる化合物は、上記一般式(I−1)で表される。   The compound used as an additive component of the negative resist composition of the present invention is represented by the above general formula (I-1).

Figure 0004627536
Figure 0004627536

[式(I−1)中、Y、Y、Y、Y、YおよびYは、それぞれ独立に、水素原子、ラクトン環を有する基、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基であり、前記ラクトン環を有する基、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基は1分子あたり0以上4以下存在し、;R21〜R27はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基であって、その構造中にヘテロ原子を含んでもよく;ge、gf、gg、およびghはそれぞれ独立に1以上の整数であり、k2、q2は0または1以上の整数であり、かつ(ge+j2+k2+q2)、(gf+j2+k2+q2)、(gg+j2+k2+q2)、および(gh+j2+k2+q2)が5以下であり;h2は1以上の整数であり、l2、m2はそれぞれ独立に0または1以上の整数であり、かつh2+l2+m2が4以下であり;i2は1以上の整数であり、n2、o2はそれぞれ独立に0または1以上の整数であり、かつi2+n2+o2が4以下であり;Xはアルキレン基、脂肪族環式基または芳香族環式基である。]
また、添加剤成分は上記一般式(I−2)、(I−3)、および(I−4)で表される。
[In Formula (I-1), Y 1 , Y 2 , Y 3 , Y 4 , Y 5 and Y 6 are each independently a hydrogen atom, a group having a lactone ring, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group or an aromatic hydrocarbon group, a group having the lactone ring, alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group, or an aromatic hydrocarbon group are present 0 to 4 per molecule,; R 21 ~ R 27 is each independently an alkyl group, alkenyl group or aromatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and may contain a hetero atom in the structure thereof; ge, gf, gg and gh are each independently Is an integer greater than or equal to 1, k2, q2 is 0 or an integer greater than or equal to 1, and (ge + j2 + k2 + q2), (gf + j2 + k2 + q2), (gg + j2 + k2 + q2), and (gh + j2 + k2 +) 2) is 5 or less; h2 is an integer of 1 or more, l2 and m2 are each independently 0 or an integer of 1 or more, and h2 + l2 + m2 is 4 or less; i2 is an integer of 1 or more; n2 and o2 are each independently 0 or an integer of 1 or more, and i2 + n2 + o2 is 4 or less; X is an alkylene group, an aliphatic cyclic group, or an aromatic cyclic group. ]
Moreover, an additive component is represented by the said general formula (I-2), (I-3), and (I-4).

Figure 0004627536
Figure 0004627536

[式(I−2)中、Y、Y、Y、Y、YおよびYはそれぞれ独立に水素原子、ラクトン環を有する基、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基であり、前記ラクトン環を有する基、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基は1分子あたり0以上4以下存在し、;R41、R42はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基または芳香族炭化水素基であって、その構造中にヘテロ原子を含んでもよく;Xはアルキレン基、脂肪族環式基または芳香族環式基である。] [In formula (I-2), Y 1 , Y 2 , Y 3 , Y 4 , Y 5 and Y 6 are each independently a hydrogen atom, a group having a lactone ring, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkenyl group. Or an aromatic hydrocarbon group, the group having a lactone ring, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group, or an aromatic hydrocarbon group is present in an amount of 0 to 4 per molecule; R 41 , R 42 Each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group, and may contain a hetero atom in the structure; X represents an alkylene group, an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group; is there. ]

Figure 0004627536
Figure 0004627536

[式(I−3)中、Yは水素原子、ラクトン環を有する基、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基であり、;R61〜R67はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基であって、その構造中にヘテロ原子を含んでもよく;ge、gf、gg、gh、j2はそれぞれ独立に1以上の整数であり、k2、q2は0または1以上の整数であり、かつ(ge+j2+k2+q2)、(gf+j2+k2+q2)、(gg+j2+k2+q2)、および(gh+j2+k2+q2)が5以下であり;h2は1以上の整数であり、l2、m2はそれぞれ独立に0または1以上の整数であり、かつh2+l2+m2が4以下であり;i2は1以上の整数であり、n2、o2はそれぞれ独立に0または1以上の整数であり、かつi2+n2+o2が4以下であり;Xはアルキレン基、脂肪族環式基または芳香族環式基である。] [In Formula (I-3), Y represents a hydrogen atom, a group having a lactone ring, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group, or an aromatic hydrocarbon group; R 61 to R 67 are each independently An alkyl group, an alkenyl group or an aromatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, which may contain a hetero atom in the structure thereof; ge, gf, gg, gh and j2 are each independently an integer of 1 or more K2, q2 is 0 or an integer of 1 or more, and (ge + j2 + k2 + q2), (gf + j2 + k2 + q2), (gg + j2 + k2 + q2), and (gh + j2 + k2 + q2) are 5 or less; h2 is an integer of 1 or more, l2, m2 Are each independently an integer of 0 or 1 and h2 + l2 + m2 is 4 or less; i2 is an integer of 1 or more, and n2 and o2 are Independently 0 or an integer of 1 or more is, and i2 + n2 + o2 is 4 or less; X is an alkylene group, an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group. ]

Figure 0004627536
Figure 0004627536

[式(I−4)中、Yは水素原子、ラクトン環を有する基、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基であり、;R81、R82はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基または芳香族炭化水素基であって、その構造中にヘテロ原子を含んでもよく;Xはアルキレン基、脂肪族環式基または芳香族環式基である。]
ラクトン含有単環式基としては、下記式(Y−1−10)で表される基が好ましい。
[In Formula (I-4), Y is a hydrogen atom, a group having a lactone ring, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group or an aromatic hydrocarbon group; R 81 and R 82 are each independently An alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group which may contain a hetero atom in the structure; X is an alkylene group, an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group; ]
As the lactone-containing monocyclic group, a group represented by the following formula (Y-1-10) is preferable.

Figure 0004627536
Figure 0004627536

[式(Y−1−10)中、pは1〜3の整数である。]
具体的には、ラクトン含有単環式基としては、γ−ブチロラクトンから水素原子一つを除いた基、または、δ−バレロラクトンから水素原子一つを除いた基が好ましく、合成のし易さの点から、それぞれ、γ−ブチロラクトンまたはδ−バレロラクトンのα位の炭素に結合した水素原子一つを除いた下記式(Y−1−11)または下記式(Y−1−12)で表される基がより好ましい。
[In formula (Y-1-10), p is an integer of 1-3. ]
Specifically, the lactone-containing monocyclic group is preferably a group obtained by removing one hydrogen atom from γ-butyrolactone, or a group obtained by removing one hydrogen atom from δ-valerolactone, which is easy to synthesize. From the above points, each is represented by the following formula (Y-1-11) or the following formula (Y-1-12) except for one hydrogen atom bonded to the α-position carbon of γ-butyrolactone or δ-valerolactone. More preferred are the groups

Figure 0004627536
Figure 0004627536

化合物(I−1)、(I−2)、(I−3)、および(I−4)のR21〜R27、R41〜R42、R61〜R67、R81〜R82は、それぞれ独立に、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルケニル基、または炭素数1〜10の芳香族炭化水素基である。 R 21 to R 27 , R 41 to R 42 , R 61 to R 67 , R 81 to R 82 of the compounds (I-1), (I-2), (I-3), and (I-4) are Each independently a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a linear, branched or cyclic alkenyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an aromatic group having 1 to 10 carbon atoms. It is a hydrocarbon group.

アルキル基としては、1〜5の直鎖状または分岐状の低級アルキル基、または炭素数5〜6の環状アルキル基が好ましい。該低級アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などの直鎖状または分岐状のアルキル基が挙げられ、これらの中でも、メチル基が好ましい。該環状アルキル基としてはシクロヘキシル基、シクロペンチル基等が挙げられる。   As the alkyl group, a linear or branched lower alkyl group having 1 to 5 or a cyclic alkyl group having 5 to 6 carbon atoms is preferable. Examples of the lower alkyl group include linear or branched alkyl such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl, pentyl, isopentyl, and neopentyl. Group, and among these, a methyl group is preferable. Examples of the cyclic alkyl group include a cyclohexyl group and a cyclopentyl group.

アルケニル基としては、炭素数2〜6の直鎖状、分岐状あるいは環状のアルケニル基が好ましく、ビニル、1−プロペニル、アリル、イソプロペニル、1−ブテニル、2−ブテニル、2−ペンテニル、シクロヘキセニル等がより好ましく、ビニル、イソプロペニルが特に好ましい。   The alkenyl group is preferably a linear, branched or cyclic alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, such as vinyl, 1-propenyl, allyl, isopropenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 2-pentenyl and cyclohexenyl. Etc. are more preferable, and vinyl and isopropenyl are particularly preferable.

芳香族炭化水素基としては、炭素数が6〜15であることが好ましく、たとえばフェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、フェネチル基、ナフチル基などが挙げられる。   The aromatic hydrocarbon group preferably has 6 to 15 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a mesityl group, a phenethyl group, and a naphthyl group.

これらのアルキル基、アルケニル基、芳香族炭化水素基は、その構造中に、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等のヘテロ原子を含んでもよい。   These alkyl groups, alkenyl groups, and aromatic hydrocarbon groups may contain heteroatoms such as oxygen atoms, nitrogen atoms, and sulfur atoms in the structure.

ge、gf、gg、およびghはそれぞれ独立に1以上の整数、好ましくは1〜2の整数であり、k2、q2はそれぞれ独立に0または1以上、好ましくは2を超えない整数であり、かつ(ge+j2+k2+q2)、(gf+j2+k2+q2)、(gg+j2+k2+q2)、および(gh+j2+k2+q2)が5以下である。   ge, gf, gg, and gh are each independently an integer of 1 or more, preferably an integer of 1 to 2, k2, q2 are each independently 0 or 1 or more, preferably an integer not exceeding 2, and (Ge + j2 + k2 + q2), (gf + j2 + k2 + q2), (gg + j2 + k2 + q2), and (gh + j2 + k2 + q2) are 5 or less.

hは1以上、好ましくは1〜2の整数であり、l、mはそれぞれ独立に0または1以上、好ましくは2を超えない整数であり、かつh+l+mが4以下である。
iは1以上、好ましくは1〜2の整数であり、n、oはそれぞれ独立に0または1以上、好ましくは2を超えない整数であり、かつi+n+oが4以下である。
h is an integer of 1 or more, preferably 1 to 2, l and m are each independently 0 or 1 or more, preferably an integer not exceeding 2, and h + 1 + m is 4 or less.
i is an integer of 1 or more, preferably 1 to 2, n and o are each independently 0 or 1 or more, preferably an integer not exceeding 2, and i + n + o is 4 or less.

化合物(I−1)は、一分子当たり、(h+i)個のY(水素原子、ラクトン環を有する基、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基)を有する。Yについて、1分子中の、水素原子と水素原子以外の基の割合は、水素原子が2個以上であることが好ましく、より好ましくは、4個以上である。   Compound (I-1) has (h + i) Y (a hydrogen atom, a group having a lactone ring, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group, or an aromatic hydrocarbon group) per molecule. Regarding Y, the proportion of hydrogen atoms and groups other than hydrogen atoms in one molecule is preferably 2 or more, more preferably 4 or more.

化合物(I−2)におけるY、Y、Y、Y、YおよびY、(I−3)、および(I−4)のY(水素原子、ラクトン環を有する基、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基)についても、1分子中の、水素原子と水素原子以外の基の割合は、水素原子が2個以上であることが好ましく、より好ましくは、4個以上である。
Xはアルキレン基、2価の脂肪族環式基または2価の芳香族環式基である。
Xのアルキレン基としては、炭素数1〜5のアルキレン基であることが好ましく、炭素数1〜3であることがより好ましく、メチレン基、エチレン基、プロピレン基であることがさらに好ましく、メチレン基であることがもっとも好ましい。
Y 1 , Y 2 , Y 3 , Y 4 , Y 5 and Y 6 in compound (I-2), Y of (I-3), and (I-4) (a group having a hydrogen atom or a lactone ring, carbon As for the number 1-20 alkyl group, alkenyl group or aromatic hydrocarbon group), the ratio of hydrogen atoms to groups other than hydrogen atoms in one molecule is preferably 2 or more hydrogen atoms. Preferably, it is 4 or more.
X is an alkylene group, a divalent aliphatic cyclic group or a divalent aromatic cyclic group.
The alkylene group for X is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms, still more preferably a methylene group, an ethylene group, or a propylene group, and a methylene group Most preferably.

Xの2価の脂肪族環式基としては、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。置換基としては、炭素数1〜5の低級アルキル基、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1〜5のフッ素化低級アルキル基、酸素原子(=O)、等が挙げられる。
脂肪族環式基の、置換基を除いた基本の環の構造は、炭素および水素からなる基(炭化水素基)であることに限定はされないが、炭化水素基であることが好ましい。また、「炭化水素基」は飽和または不飽和のいずれでもよいが、通常は飽和であることが好ましい。
好ましくは多環式基である。
The divalent aliphatic cyclic group for X may or may not have a substituent. Examples of the substituent include a lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a fluorine atom, a fluorinated lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom, an oxygen atom (= O), and the like.
The basic ring structure of the aliphatic cyclic group excluding substituents is not limited to a group consisting of carbon and hydrogen (hydrocarbon group), but is preferably a hydrocarbon group. The “hydrocarbon group” may be either saturated or unsaturated, but is usually preferably saturated.
A polycyclic group is preferred.

このような脂肪族環式基の具体例としては、モノシクロアルカンから2個以上の水素原子を除いた基;ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどのポリシクロアルカンから2個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンから2個以上の水素原子を除いた基や、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから2個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。   Specific examples of such aliphatic cyclic groups include groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from a monocycloalkane; two or more hydrogens from a polycycloalkane such as a bicycloalkane, tricycloalkane, or tetracycloalkane. Examples include groups other than atoms. Specifically, a group obtained by removing two or more hydrogen atoms from a monocycloalkane such as cyclopentane or cyclohexane, or two or more polycycloalkanes such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, or tetracyclododecane. Examples include a group excluding a hydrogen atom.

これらの基は、その水素原子の一部または全部が置換基(例えば低級アルキル基、フッ素原子またはフッ素化アルキル基)で置換されていてもよい。
これらの中でも、炭素数が4〜15の脂肪族環式基が好ましく、アダマンタンから2個の水素原子を除いた基がより好ましく、特に、アダマンタンの1位および3位の水素原子を除いた基が好ましい。
In these groups, some or all of the hydrogen atoms may be substituted with a substituent (for example, a lower alkyl group, a fluorine atom or a fluorinated alkyl group).
Among these, an aliphatic cyclic group having 4 to 15 carbon atoms is preferable, a group obtained by removing two hydrogen atoms from adamantane is more preferable, and in particular, a group obtained by removing the 1st and 3rd hydrogen atoms of adamantane. Is preferred.

Xの2価の芳香族環式基としては、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ピレンなどの芳香族化合物から2個の水素原子を除いた基が挙げられる。
式(I−2)中のR41、R42の結合位置としては、以下の式(I−2−1)、式(I−2−2)が好ましい。
Examples of the divalent aromatic cyclic group for X include groups in which two hydrogen atoms have been removed from an aromatic compound such as benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, and pyrene.
As the bonding positions of R 41 and R 42 in formula (I-2), the following formulas (I-2-1) and (I-2-2) are preferable.

Figure 0004627536
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Figure 0004627536
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式(I−4)中のR81、R82、OYの結合位置としては、以下の式(I−4−1)、式(I−4−2)が好ましい。 As the bonding positions of R 81 , R 82 and OY in the formula (I-4), the following formulas (I-4-1) and (I-4-2) are preferable.

Figure 0004627536
Figure 0004627536

Figure 0004627536
Figure 0004627536

<化合物(I−1)(I−2)の製造方法>
化合物(I−1)(I−2)は、たとえば、下記一般式(I−1−A)で表される化合物を、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化ラクトンなどのハロゲン化物を用いたエーテル化反応などの反応を行うことによって、製造することができる。Yがすべて水素原子の場合には、化合物(I−1−A)を用いることができる。
<Method for Producing Compound (I-1) (I-2)>
Compound (I-1) (I-2) is, for example, an etherification reaction of a compound represented by the following general formula (I-1-A) with a halide such as an alkyl halide or a halogenated lactone. It can manufacture by performing reaction of these. When all Y are hydrogen atoms, the compound (I-1-A) can be used.

Figure 0004627536
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<化合物(I−3)(I−4)の製造方法>
化合物(I−3)(I−4)は、たとえば、下記一般式(J−3)で表される化合物(以下、化合物(J−3)という。)と、置換基を有するフェノール化合物(下記式(J−3−2))とを酸性条件下で脱水縮合させることにより、得ることができる。化合物(J−3)の2個のホルミル基に対して、下記式(J−3−2)で表されるフェノール化合物(以下、化合物(J−3−2)という。)4分子が脱水縮合する。
<Production Method of Compound (I-3) (I-4)>
Compound (I-3) (I-4) includes, for example, a compound represented by the following general formula (J-3) (hereinafter referred to as compound (J-3)) and a phenol compound having a substituent (described below). Formula (J-3-2)) can be obtained by dehydration condensation under acidic conditions. Four molecules of a phenol compound (hereinafter referred to as compound (J-3-2)) represented by the following formula (J-3-2) are dehydrated and condensed with respect to two formyl groups of compound (J-3). To do.

Figure 0004627536
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Figure 0004627536
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具体的には、化合物(J−3)を有機溶剤(例えば、メタノール−THF(テトラヒドロフラン)の混合溶媒)に溶解し、上記式(J−3−2)で表されるフェノール化合物(以下、化合物(J−3−2)という。)と、塩酸等の酸を該溶液中に添加することにより反応させることができる。   Specifically, the compound (J-3) is dissolved in an organic solvent (for example, a mixed solvent of methanol-THF (tetrahydrofuran)), and the phenol compound represented by the above formula (J-3-2) (hereinafter, compound) (J-3-2)) and an acid such as hydrochloric acid can be added to the solution.

化合物(J−3)は、たとえば、2個のサリチルアルデヒド(置換基を有していてもよい)が前記Xを介して結合してなるビスサリチルアルデヒド誘導体(下記式(J−3−3))の水酸基に、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化ラクトンなどのハロゲン化物を反応させて、該水酸基を、Yに置換することにより製造できる。なお、下記式(J−3−1)中のR13〜R16、h2、l2、m2、i2、n2、o2、Xは、上記式(I−3)中のR13〜R16、h2、l2、m2、i2、n2、o2、Xと同様である。   Compound (J-3) is, for example, a bissalicylaldehyde derivative formed by bonding two salicylaldehydes (which may have a substituent) via the X (following formula (J-3-3) ) Is reacted with a halide such as alkyl halide or halogenated lactone, and the hydroxyl group is substituted with Y. In the following formula (J-3-1), R13 to R16, h2, 12, m2, i2, n2, o2, and X are R13 to R16, h2, 12, and m2 in the above formula (I-3). , I2, n2, o2, and X.

Figure 0004627536
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上記ハロゲン化ラクトン化合物としては、臭素化ラクトン化合物、塩素化ラクトン化合物等が挙げられる。反応性に優れることから、臭素化ラクトン化合物が好ましい。下記式(J−3−10)で表される化合物を例示することができる。   Examples of the halogenated lactone compound include brominated lactone compounds and chlorinated lactone compounds. A brominated lactone compound is preferred because of excellent reactivity. A compound represented by the following formula (J-3-10) can be exemplified.

Figure 0004627536
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[式(J−1−10)中、pは1以上の整数である。]
上記式(J−3−10)で表されるハロゲン化ラクトン化合物としては、p=2のときの化合物、すなわち、α−ブロモ−γ−ブチロラクトン、または、p=3のときの化合物、すなわち、α−ブロモ−δ−バレロラクトンが好ましい。
<化合物(S−1)(S−2)の製造方法>
化合物(S−1)(S−2)の製造方法は、上記化合物(I−1)(I−2)の製造に準じる。すなわち、たとえば、上記一般式(I−1−A)で表される化合物を、上記(J−3−10)に代表されるハロゲン化ラクトンを用いたエーテル化反応の後、アルカリ加水分解反応を行うことによって、ラクトン環を対応するヒドロキシカルボン酸に変換することによって製造することができる。
<化合物(S−3)(S−4)の製造方法>
化合物(S−3)(S−4)の製造方法は、上記化合物(I−3)(I−4)の製造に準じる。すなわち、上記化合物(J−3)と、ラクトン環を有する置換基を有するフェノール化合物(下記式(J−3−2))とを酸性条件下で脱水縮合させた後、ラクトン環を加水分解し、対応するカルボン酸に変換することにより、得ることができる。化合物(J−3)の2個のホルミル基に対して、上記化合物(J−3−2)の4分子が脱水縮合する。
[In the formula (J-1-10), p is an integer of 1 or more. ]
As the halogenated lactone compound represented by the above formula (J-3-10), a compound when p = 2, that is, α-bromo-γ-butyrolactone, or a compound when p = 3, that is, α-Bromo-δ-valerolactone is preferred.
<Production Method of Compound (S-1) (S-2)>
The manufacturing method of compound (S-1) (S-2) is based on manufacture of the said compound (I-1) (I-2). That is, for example, the compound represented by the general formula (I-1-A) is subjected to an alkali hydrolysis reaction after an etherification reaction using a halogenated lactone represented by the above (J-3-10). By doing so, it can be produced by converting the lactone ring to the corresponding hydroxycarboxylic acid.
<Method for Producing Compound (S-3) (S-4)>
The manufacturing method of compound (S-3) (S-4) is based on manufacture of the said compound (I-3) (I-4). That is, after dehydrating and condensing the compound (J-3) and a phenol compound having a substituent having a lactone ring (the following formula (J-3-2)) under acidic conditions, the lactone ring is hydrolyzed. Can be obtained by conversion to the corresponding carboxylic acid. Four molecules of the compound (J-3-2) undergo dehydration condensation on the two formyl groups of the compound (J-3).

Figure 0004627536
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Figure 0004627536
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具体的には、化合物(J−3)を有機溶剤(例えば、メタノール−THF(テトラヒドロフラン)の混合溶媒)に溶解し、上記式(J−3−2)で表されるフェノール化合物(以下、化合物(J−3−2)という。)と、塩酸等の酸を該溶液中に添加することにより反応させることができる。   Specifically, the compound (J-3) is dissolved in an organic solvent (for example, a mixed solvent of methanol-THF (tetrahydrofuran)), and the phenol compound represented by the above formula (J-3-2) (hereinafter, compound) (J-3-2)) and an acid such as hydrochloric acid can be added to the solution.

化合物(J−3)は、たとえば、2個のサリチルアルデヒド(置換基を有していてもよい)が前記Xを介して結合してなるビスサリチルアルデヒド誘導体(下記式(J−3−3))の水酸基に、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化ラクトンなどのハロゲン化物を反応させて、該水酸基を、Yに置換することにより製造できる。なお、下記式(J−3−1)中のR63〜R66、h2、l2、m2、i2、n2、o2、Xは、上記式(I−3)中のR13〜R1、h2、l2、m2、i2、n2、o2、Xと同様である。 Compound (J-3) is, for example, a bissalicylaldehyde derivative formed by bonding two salicylaldehydes (which may have a substituent) via the X (following formula (J-3-3) ) Is reacted with a halide such as alkyl halide or halogenated lactone, and the hydroxyl group is substituted with Y. Note that R 63 to R 66 , h2, l2, m2, i2, n2, o2, and X in the following formula (J-3-1) are R 13 to R1 6 and h2 in the formula (I-3). , L2, m2, i2, n2, o2, and X.

Figure 0004627536
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上記ハロゲン化ラクトン化合物としては、臭素化ラクトン化合物、塩素化ラクトン化合物等が挙げられる。反応性に優れることから、臭素化ラクトン化合物が好ましい。下記式(J−3−10)で表される化合物を例示することができる。   Examples of the halogenated lactone compound include brominated lactone compounds and chlorinated lactone compounds. A brominated lactone compound is preferred because of excellent reactivity. A compound represented by the following formula (J-3-10) can be exemplified.

Figure 0004627536
Figure 0004627536

[式(J−1−10)中、pは1以上の整数である。]
上記式(J−3−10)で表されるハロゲン化ラクトン化合物としては、p=2のときの化合物、すなわち、α−ブロモ−γ−ブチロラクトン、または、p=3のときの化合物、すなわち、α−ブロモ−δ−バレロラクトンが好ましい。
[In the formula (J-1-10), p is an integer of 1 or more. ]
As the halogenated lactone compound represented by the above formula (J-3-10), a compound when p = 2, that is, α-bromo-γ-butyrolactone, or a compound when p = 3, that is, α-Bromo-δ-valerolactone is preferred.

ラクトン環の加水分解反応は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドなどの四級アンモニウム塩の水酸化物を用いて行うことができる。   The hydrolysis reaction of the lactone ring can be carried out using a hydroxide of a quaternary ammonium salt such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, tetramethylammonium hydroxide.

化合物(S−1)(S−2)(S−3)(S−4)においては、添加剤成分((I−1)(I−2)(I−3)(I−4)の中から選ばれた化合物)、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)とともにレジスト組成物に配合された場合に、露光により、該酸発生剤成分(B)から発生した酸が作用すると、ヒドロキシカルボン酸がラクトン環に変化し、化合物(A−1)全体がアルカリ可溶性からアルカリ不溶性へ変化する。   In the compounds (S-1), (S-2), (S-3), and (S-4), among the additive components ((I-1), (I-2), (I-3), and (I-4) When the acid generated from the acid generator component (B) is acted upon by exposure to the acid generator component (B) that generates an acid upon exposure to the resist composition, Hydroxycarboxylic acid changes to a lactone ring, and the entire compound (A-1) changes from alkali-soluble to alkali-insoluble.

したがって、上記化合物(S−1)、(S−2)、(S−3)、および(S−4)は、後述するように、添加剤成分((I−1)(I−2)(I−3)(I−4)の中から選ばれた化合物)酸の作用によりアルカリ可溶性からアルカリ不溶性へ変化する基材成分(A)、および露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)を含有するネガ型レジスト組成物において、前記基材成分(A)として好適に使用できる。   Therefore, the compounds (S-1), (S-2), (S-3), and (S-4) have additive components ((I-1) (I-2) ( I-3) Compound selected from (I-4)) Base component (A) that changes from alkali-soluble to alkali-insoluble by the action of acid, and acid generator component (B) that generates acid upon exposure In the negative resist composition containing, it can be suitably used as the substrate component (A).

化合物(S−1)(S−2)(S−3)(S−4)を含有するネガ型レジスト組成物を用いることにより、高解像性のレジストパターン、たとえばパターン寸法100nm以下の超微細なレジストパターンを形成できる。
これは、化合物(S−1)(S−2)(S−3)(S−4)の分子サイズの均一性によると推測される。
By using a negative resist composition containing the compounds (S-1), (S-2), (S-3), and (S-4), a high-resolution resist pattern, for example, an ultrafine pattern having a pattern size of 100 nm or less A resist pattern can be formed.
This is presumed to be due to the uniformity of the molecular size of the compounds (S-1), (S-2), (S-3), and (S-4).

しかしながら、化合物(S−1)(S−2)(S−3)(S−4)は、アルカリ現像液のようなアルカリ水溶液に対する溶解促進性に優れたカルボキシル基を有する低分子であるが故に、半導体デバイスの製造において、0.26N テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液のような標準的に使用される現像液を使用して現像を行う場合に、現像速度が速すぎる場合がある。また、分子骨格構造とカルボキシル基の組み合わせによっては、標準的な現像液中での現像速度が遅すぎる場合もある。
さらに、カルボキシル基は非常に極性が強いために、分子骨格構造とカルボキシル基の組み合わせによっては、カルボキシル基同士の相互作用によってレジストパターンのラフネスが大きくなる場合がある。
添加剤成分(I−1)、(I−2)、(I−3)、および(I−4)の役割は、化合物(S−1)(S−2)(S−3)(S−4)と共に用いることで、レジストの現像速度を調整するともに、レジストパターンのラフネスを低減することである。
However, the compounds (S-1), (S-2), (S-3), and (S-4) are low molecular weight compounds having a carboxyl group that is excellent in solubility promotion in an alkaline aqueous solution such as an alkaline developer. In the production of semiconductor devices, when development is performed using a standard developer such as an aqueous 0.26N tetramethylammonium hydroxide solution, the development speed may be too high. Further, depending on the combination of the molecular skeleton structure and the carboxyl group, the development speed in a standard developer may be too slow.
Furthermore, since the carboxyl group is very polar, the roughness of the resist pattern may increase due to the interaction between the carboxyl groups depending on the combination of the molecular skeleton structure and the carboxyl group.
The roles of the additive components (I-1), (I-2), (I-3), and (I-4) are the compounds (S-1) (S-2) (S-3) (S- When used together with 4), the development speed of the resist is adjusted and the roughness of the resist pattern is reduced.

これは、添加剤成分(I−1)、(I−2)、(I−3)および(I−4)はカルボキシル基を分子内に持たず、かつ、化合物(S−1)(S−2)(S−3)(S−4)と類似性の高い分子骨格を有するために、分子サイズがほぼ等しく、互いに均一に混合し合ったレジスト塗布膜を形成できるためである。I群の化合物と、S群の化合物とでは、分子直径の相対差は25%以内である。   This is because additive components (I-1), (I-2), (I-3) and (I-4) do not have a carboxyl group in the molecule, and compound (S-1) (S- 2) Since it has a molecular skeleton highly similar to (S-3) and (S-4), it is possible to form a resist coating film having substantially the same molecular size and uniformly mixed with each other. The relative difference in molecular diameter is within 25% between Group I compounds and Group S compounds.

すなわち、化合物(I−1)(I−2)(I−3)(I−4)の第一の作用は、カルボキシル基の有するアルカリ現像液に対する、過度の溶解促進性を緩和し、適度な現像速度に導くことである。ここで、適度な現像速度とは、現像液中における、レジスト膜の溶解速度が、望ましくは、2nm/sから100nm/s、さらに望ましくは、5nm/sから50nm/sである。
第二の作用は、カルボキシル基同士の、水素結合などの過度の相互作用を緩和し、レジストパターンのラフネスを低減することである。第二の作用に関しては、酸性のカルボキシル基に配位しやすい、塩基性有機化合物の添加も効果があり、本発明の組成と塩基性化合物を併用することで、より高い効果が得られる。
≪ネガ型レジスト組成物≫
本発明のネガ型レジスト組成物は、前記基材成分(A)(以下、(A)成分ということがある)、および放射線の照射により酸を発生する酸発生剤成分(B)(以下、(B)成分という。)を含むものである。
<(A)成分>
前記(A)成分においては、露光により前記(B)成分から発生した酸が作用すると、ヒドロキシカルボン酸がラクトン環に変化し、これによって(A)成分全体がアルカリ可溶性からアルカリ不溶性に変化する。そのため、レジストパターンの形成において、該レジスト組成物からなるレジスト膜を選択的に露光すると、または露光に加えて露光後加熱すると、露光部はアルカリ不溶性へ転じる一方で未露光部はアルカリ可溶性のまま変化しないので、アルカリ現像することによりネガ型のレジストパターンが形成できる。
That is, the first action of the compounds (I-1), (I-2), (I-3), and (I-4) is to moderate excessive dissolution promotion properties with respect to the alkaline developer having a carboxyl group, It leads to the development speed. Here, the appropriate development rate is such that the dissolution rate of the resist film in the developer is desirably 2 nm / s to 100 nm / s, and more desirably 5 nm / s to 50 nm / s.
The second effect is to alleviate excessive interaction between carboxyl groups such as hydrogen bonds, and to reduce the roughness of the resist pattern. Regarding the second action, the addition of a basic organic compound that is easily coordinated to an acidic carboxyl group is also effective, and a higher effect can be obtained by using the composition of the present invention in combination with the basic compound.
≪Negative resist composition≫
The negative resist composition of the present invention comprises the base material component (A) (hereinafter sometimes referred to as (A) component) and an acid generator component (B) that generates acid upon irradiation with radiation (hereinafter referred to as ( B) component)).
<(A) component>
In the component (A), when an acid generated from the component (B) acts upon exposure, the hydroxycarboxylic acid changes to a lactone ring, whereby the entire component (A) changes from alkali-soluble to alkali-insoluble. Therefore, in the formation of a resist pattern, when a resist film made of the resist composition is selectively exposed or heated after exposure in addition to exposure, the exposed portion turns into alkali-insoluble while the unexposed portion remains alkali-soluble. Since it does not change, a negative resist pattern can be formed by alkali development.

本発明のネガ型レジスト組成物においては、(A)成分が、上記本発明の化合物(S−1)を含有する必要がある。
化合物(S−1)は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(A)成分中、化合物(S−1)の割合は、40質量%超であることが好ましく、50質量%超であることがより好ましい。
(A)成分中の化合物(S−1)の割合は、逆相クロマトグラフィー等の手段により測定することができる。
In the negative resist composition of the present invention, the component (A) needs to contain the compound (S-1) of the present invention.
A compound (S-1) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
In the component (A), the ratio of the compound (S-1) is preferably more than 40% by mass, and more preferably more than 50% by mass.
The proportion of the compound (S-1) in the component (A) can be measured by means such as reverse phase chromatography.

また、本発明のネガ型レジスト組成物においては、(A)成分が、上記本発明の化合物(I−1)を含有する必要がある。
化合物(I−1)は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(A)成分中、化合物(I−1)の割合は、50質量%未満であることが好ましい。
(A)成分中の化合物(I−1)の割合は、逆相クロマトグラフィー等の手段により測定することができる。
(A)成分は、さらに、本発明の効果を損なわない範囲で、これまで化学増幅型レジスト層の基材成分として提案されている任意の樹脂成分を含有していてもよい。
Moreover, in the negative resist composition of this invention, (A) component needs to contain the said compound (I-1) of this invention.
Compound (I-1) may be used alone or in combination of two or more.
In the component (A), the ratio of the compound (I-1) is preferably less than 50% by mass.
The proportion of compound (I-1) in component (A) can be measured by means such as reverse phase chromatography.
The component (A) may further contain any resin component that has been proposed as a base material component of the chemically amplified resist layer so far as the effects of the present invention are not impaired.

かかる樹脂成分としては、例えば従来の化学増幅型のKrF用ネガ型レジスト組成物、ArF用ネガ型レジスト組成物等のベース樹脂として提案されているものが挙げられ、レジストパターン形成時に用いる露光光源の種類に応じて適宜選択できる。   Examples of such resin components include those proposed as base resins such as conventional chemically amplified negative resist compositions for KrF and negative resist compositions for ArF. It can be appropriately selected according to the type.

本発明のネガ型レジスト組成物中、(A)成分の含有量は、形成しようとするレジスト膜厚に応じて調整すればよい。
<(B)成分>
(B)成分としては、特に限定されず、これまで化学増幅型レジスト用の酸発生剤として提案されているものを使用することができる。このような酸発生剤としては、これまで、ヨードニウム塩やスルホニウム塩などのオニウム塩系酸発生剤、オキシムスルホネート系酸発生剤、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類などのジアゾメタン系酸発生剤、ニトロベンジルスルホネート系酸発生剤、イミノスルホネート系酸発生剤、ジスルホン系酸発生剤など多種のものが知られている。
In the negative resist composition of the present invention, the content of the component (A) may be adjusted according to the resist film thickness to be formed.
<(B) component>
The component (B) is not particularly limited, and those that have been proposed as acid generators for chemically amplified resists can be used. Examples of such acid generators include onium salt acid generators such as iodonium salts and sulfonium salts, oxime sulfonate acid generators, bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes, poly (bissulfonyl) diazomethanes, and the like. There are various known diazomethane acid generators, nitrobenzyl sulfonate acid generators, imino sulfonate acid generators, disulfone acid generators, and the like.

オニウム塩系酸発生剤として、例えば下記一般式(b−0)で表される酸発生剤が挙げられる。   Examples of the onium salt acid generator include an acid generator represented by the following general formula (b-0).

Figure 0004627536
Figure 0004627536

[式中、R151は、直鎖、分岐鎖若しくは環状のアルキル基、または直鎖、分岐鎖若しくは環状のフッ素化アルキル基を表し;R152は、水素原子、水酸基、ハロゲン原子、直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基、直鎖若しくは分岐鎖状のハロゲン化アルキル基、または直鎖若しくは分岐鎖状のアルコキシ基であり;R153は置換基を有していてもよいアリール基であり;u”は1〜3の整数である。]
一般式(b−0)において、R151は、直鎖、分岐鎖若しくは環状のアルキル基、または直鎖、分岐鎖若しくは環状のフッ素化アルキル基を表す。
[Wherein R 151 represents a linear, branched or cyclic alkyl group, or a linear, branched or cyclic fluorinated alkyl group; R 152 represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, linear or A branched alkyl group, a linear or branched alkyl halide group, or a linear or branched alkoxy group; R 153 is an optionally substituted aryl group; u "Is an integer from 1 to 3.]
In General Formula (b-0), R 151 represents a linear, branched, or cyclic alkyl group, or a linear, branched, or cyclic fluorinated alkyl group.

前記直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基としては、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。
前記環状のアルキル基としては、炭素数4〜12であることが好ましく、炭素数5〜10であることがさらに好ましく、炭素数6〜10であることが最も好ましい。
前記フッ素化アルキル基としては、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。
The linear or branched alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms.
The cyclic alkyl group preferably has 4 to 12 carbon atoms, more preferably 5 to 10 carbon atoms, and most preferably 6 to 10 carbon atoms.
The fluorinated alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms.

また、該フッ化アルキル基のフッ素化率(アルキル基中全水素原子の個数に対する置換したフッ素原子の個数の割合)は、好ましくは10〜100%、さらに好ましくは50〜100%であり、特に水素原子をすべてフッ素原子で置換したものが、酸の強度が強くなるので好ましい。   Further, the fluorination rate of the fluorinated alkyl group (ratio of the number of substituted fluorine atoms to the total number of hydrogen atoms in the alkyl group) is preferably 10 to 100%, more preferably 50 to 100%. Those in which all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms are preferred because the strength of the acid is increased.

151としては、直鎖状のアルキル基またはフッ素化アルキル基であることが最も好ましい。 R 151 is most preferably a linear alkyl group or a fluorinated alkyl group.

152は、水素原子、水酸基、ハロゲン原子、直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基、直鎖若しくは分岐鎖状のハロゲン化アルキル基、または直鎖若しくは分岐鎖状のアルコキシ基である。 R 152 is a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, a linear or branched alkyl group, a linear or branched alkyl halide group, or a linear or branched alkoxy group.

152において、ハロゲン原子としては、フッ素原子、臭素原子、塩素原子、ヨウ素原子などが挙げられ、フッ素原子が好ましい。 In R 152 , examples of the halogen atom include a fluorine atom, a bromine atom, a chlorine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.

152において、アルキル基は、直鎖または分岐鎖状であり、その炭素数は好ましくは1〜5、特に1〜4、さらには1〜3であることが望ましい。 In R 152 , the alkyl group is linear or branched, and the carbon number thereof is preferably 1 to 5, particularly 1 to 4, and more preferably 1 to 3.

152において、ハロゲン化アルキル基は、アルキル基中の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換された基である。ここでのアルキル基は、前記R152における「アルキル基」と同様のものが挙げられる。置換するハロゲン原子としては上記「ハロゲン原子」について説明したものと同様のものが挙げられる。ハロゲン化アルキル基において、水素原子の全個数の50〜100%がハロゲン原子で置換されていることが望ましく、全て置換されていることがより好ましい。 In R 152 , the halogenated alkyl group is a group in which part or all of the hydrogen atoms in the alkyl group are substituted with halogen atoms. Examples of the alkyl group here are the same as the “alkyl group” in R 152 . Examples of the halogen atom to be substituted include the same as those described above for the “halogen atom”. In the halogenated alkyl group, it is desirable that 50 to 100% of the total number of hydrogen atoms are substituted with halogen atoms, and it is more preferable that all are substituted.

152において、アルコキシ基としては、直鎖状または分岐鎖状であり、その炭素数は好ましくは1〜5、特に1〜4、さらには1〜3であることが望ましい。 In R 152 , the alkoxy group is linear or branched, and the carbon number thereof is preferably 1 to 5, particularly 1 to 4, and more preferably 1 to 3.

152としては、これらの中でも水素原子が好ましい。 Among these, R 152 is preferably a hydrogen atom.

153は置換基を有していてもよいアリール基であり、置換基を除いた基本環(母体環)の構造としては、ナフチル基、フェニル基、アントラセニル基などが挙げられ、本発明の効果やArFエキシマレーザーなどの露光光の吸収の観点から、フェニル基が望ましい。 R 153 is an aryl group which may have a substituent, and examples of the structure of the basic ring (matrix ring) excluding the substituent include a naphthyl group, a phenyl group, an anthracenyl group, and the like. From the viewpoint of absorption of exposure light such as ArF excimer laser, a phenyl group is desirable.

置換基としては、水酸基、低級アルキル基(直鎖または分岐鎖状であり、その好ましい炭素数は5以下であり、特にメチル基が好ましい)などを挙げることができる。   Examples of the substituent include a hydroxyl group and a lower alkyl group (straight or branched chain, preferably having 5 or less carbon atoms, particularly preferably a methyl group).

153のアリール基としては、置換基を有しないものがより好ましい。 As the aryl group for R 153, an aryl group having no substituent is more preferable.

u”は1〜3の整数であり、2または3であることが好ましく、特に3であることが望ましい。   u ″ is an integer of 1 to 3, preferably 2 or 3, and particularly preferably 3.

一般式(b−0)で表される酸発生剤の好ましいものは以下の様なものを挙げることができる。   Preferable examples of the acid generator represented by the general formula (b-0) include the following.

Figure 0004627536
Figure 0004627536

また、一般式(b−0)で表される酸発生剤の他のオニウム塩系酸発生剤として、例えば下記一般式(b−1)または(b−2)で表される化合物が挙げられる。   Moreover, as an onium salt type acid generator other than the acid generator represented by general formula (b-0), the compound represented by the following general formula (b-1) or (b-2) is mentioned, for example. .

Figure 0004627536
Figure 0004627536

[式中、R1”〜R3”、R5”〜R6”は、それぞれ独立に、アリール基またはアルキル基を表し;R4”は、直鎖、分岐または環状のアルキル基またはフッ素化アルキル基を表し;R1”〜R3”のうち少なくとも1つはアリール基を表し、R5”〜R6”のうち少なくとも1つはアリール基を表す。]
式(b−1)中、R1”〜R3”はそれぞれ独立にアリール基またはアルキル基を表す。R1”〜R3”のうち、少なくとも1つはアリール基を表す。R1”〜R3”のうち、2以上がアリール基であることが好ましく、R1”〜R3”のすべてがアリール基であることが最も好ましい。
[Wherein, R 1 ″ to R 3 ″ and R 5 ″ to R 6 ″ each independently represents an aryl group or an alkyl group; R 4 ″ represents a linear, branched or cyclic alkyl group or fluorinated group. Represents an alkyl group; at least one of R 1 ″ to R 3 ″ represents an aryl group, and at least one of R 5 ″ to R 6 ″ represents an aryl group.]
In formula (b-1), R 1 ″ to R 3 ″ each independently represents an aryl group or an alkyl group. At least one of R 1 ″ to R 3 ″ represents an aryl group. Of R 1 ″ to R 3 ″ , two or more are preferably aryl groups, and most preferably R 1 ″ to R 3 ″ are all aryl groups.

1”〜R3”のアリール基としては、特に制限はなく、例えば、炭素数6〜20のアリール基であって、該アリール基は、その水素原子の一部または全部がアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子等で置換されていてもよく、されていなくてもよい。アリール基としては、安価に合成可能なことから、炭素数6〜10のアリール基が好ましい。具体的には、たとえばフェニル基、ナフチル基が挙げられる。 The aryl group for R 1 ″ to R 3 ″ is not particularly limited, and is, for example, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, in which part or all of the hydrogen atoms are alkyl groups, alkoxy groups It may or may not be substituted with a group, a halogen atom or the like. The aryl group is preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms because it can be synthesized at a low cost. Specific examples include a phenyl group and a naphthyl group.

前記アリール基の水素原子が置換されていても良いアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基であることが最も好ましい。
前記アリール基の水素原子が置換されていても良いアルコキシ基としては、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
前記アリール基の水素原子が置換されていても良いハロゲン原子としては、フッ素原子であることが好ましい。
The alkyl group that may be substituted for the hydrogen atom of the aryl group is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and is a methyl group, ethyl group, propyl group, n-butyl group, or tert-butyl group. Is most preferred.
The alkoxy group that may be substituted with a hydrogen atom of the aryl group is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methoxy group or an ethoxy group.
The halogen atom that may be substituted for the hydrogen atom of the aryl group is preferably a fluorine atom.

1”〜R3”のアルキル基としては、特に制限はなく、例えば炭素数1〜10の直鎖状、分岐状または環状のアルキル基等が挙げられる。解像性に優れる点から、炭素数1〜5であることが好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ノニル基、デカニル基等が挙げられ、解像性に優れ、また安価に合成可能なことから好ましいものとして、メチル基を挙げることができる。 There is no restriction | limiting in particular as an alkyl group of R1 " -R3 " , For example, a C1-C10 linear, branched or cyclic alkyl group etc. are mentioned. It is preferable that it is C1-C5 from the point which is excellent in resolution. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, an n-pentyl group, a cyclopentyl group, a hexyl group, a cyclohexyl group, a nonyl group, and a decanyl group. A methyl group is preferable because it is excellent in resolution and can be synthesized at low cost.

これらの中で、R1”〜R3”は、それぞれ、フェニル基またはナフチル基であることが最も好ましい。 Among these, R 1 ″ to R 3 ″ are most preferably a phenyl group or a naphthyl group, respectively.

4”は、直鎖、分岐または環状のアルキル基またはフッ素化アルキル基を表す。 R 4 ″ represents a linear, branched or cyclic alkyl group or a fluorinated alkyl group.

前記直鎖または分岐のアルキル基としては、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。
前記環状のアルキル基としては、前記R1”で示したような環式基であって、炭素数4〜15であることが好ましく、炭素数4〜10であることがさらに好ましく、炭素数6〜10であることが最も好ましい。
The linear or branched alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms.
The cyclic alkyl group is a cyclic group as indicated by R 1 ″ and preferably has 4 to 15 carbon atoms, more preferably 4 to 10 carbon atoms, and more preferably 6 carbon atoms. Most preferably, it is -10.

前記フッ素化アルキル基としては、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。また、該フッ化アルキル基のフッ素化率(アルキル基中のフッ素原子の割合)は、好ましくは10〜100%、さらに好ましくは50〜100%であり、特に水素原子をすべてフッ素原子で置換したものが、酸の強度が強くなるので好ましい。
R4”としては、直鎖または環状のアルキル基、またはフッ素化アルキル基であることが最も好ましい。
式(b−2)中、R5”〜R6”はそれぞれ独立にアリール基またはアルキル基を表す。R5”〜R6”のうち、少なくとも1つはアリール基を表す。R5”〜R6”のすべてがアリール基であることが好ましい。
5”〜R6”のアリール基としては、R1”〜R3”のアリール基と同様のものが挙げられる。
5”〜R6”のアルキル基としては、R1”〜R3”のアルキル基と同様のものが挙げられる。
The fluorinated alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms. The fluorination rate of the fluorinated alkyl group (ratio of fluorine atoms in the alkyl group) is preferably 10 to 100%, more preferably 50 to 100%. Particularly, all the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms. It is preferable because the strength of the acid is increased.
R4 ″ is most preferably a linear or cyclic alkyl group or a fluorinated alkyl group.
In formula (b-2), R 5 ″ to R 6 ″ each independently represents an aryl group or an alkyl group. At least one of R 5 ″ to R 6 ″ represents an aryl group. All of R 5 ″ to R 6 ″ are preferably aryl groups.
As the aryl group for R 5 ″ to R 6 ″, the same as the aryl groups for R 1 ″ to R 3 ″ can be used.
As the alkyl group for R 5 ″ to R 6 ″, the same as the alkyl group for R 1 ″ to R 3 ″ can be used.

これらの中で、R5”〜R6”はすべてフェニル基であることが最も好ましい。 Among these, it is most preferable that all of R 5 ″ to R 6 ″ are phenyl groups.

式(b−2)中のR4”としては上記式(b−1)のR4”と同様のものが挙げられる。 "As R 4 in the formula (b-1)" R 4 in the In the formula (b-2) include the same as.

式(b−1)、(b−2)で表されるオニウム塩系酸発生剤の具体例としては、ジフェニルヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフルオロブタンスルホネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフルオロブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、トリ(4−メチルフェニル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジメチル(4−ヒドロキシナフチル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、モノフェニルジメチルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジフェニルモノメチルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、(4−メチルフェニル)ジフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、(4−メトキシフェニル)ジフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、トリ(4−tert−ブチル)フェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジフェニル(1−(4−メトキシ)ナフチル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジ(1−ナフチル)フェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネートなどが挙げられる。また、これらのオニウム塩のアニオン部がメタンスルホネート、n−プロパンスルホネート、n−ブタンスルホネート、n−オクタンスルホネートに置き換えたオニウム塩も用いることができる。   Specific examples of the onium salt acid generators represented by formulas (b-1) and (b-2) include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium. Trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, heptafluoropropanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate, tri (4-methylphenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, heptafluoropropanesulfonate or the same Nonafluorobutanesulfonate, dimethyl (4-hydroxynaphthyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, its heptaful Lopropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate, trifluoromethanesulfonate of monophenyldimethylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate, trifluoromethanesulfonate of diphenylmonomethylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate (4-methylphenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate, (4-methoxyphenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate , Trifluoromethanesulfonate of tri (4-tert-butyl) phenylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate, trifluoromethanesulfonate of diphenyl (1- (4-methoxy) naphthyl) sulfonium, its heptafluoropropane Sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate, di (1-naphthyl) phenylsulfonium trifluoromethane sulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate. In addition, onium salts in which the anion portion of these onium salts is replaced with methanesulfonate, n-propanesulfonate, n-butanesulfonate, or n-octanesulfonate can also be used.

また、前記一般式(b−1)又は(b−2)において、アニオン部を下記一般式(b−3)又は(b−4)で表されるアニオン部に置き換えたオニウム塩系酸発生剤も用いることができる(カチオン部は(b−1)又は(b−2)と同様)。   In addition, in the general formula (b-1) or (b-2), an onium salt-based acid generator in which the anion moiety is replaced with an anion moiety represented by the following general formula (b-3) or (b-4). Can also be used (the cation moiety is the same as (b-1) or (b-2)).

Figure 0004627536
Figure 0004627536

[式中、X”は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数2〜6のアルキレン基を表し;Y”、Z”は、それぞれ独立に、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数1〜10のアルキル基を表す。]
X”は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐状のアルキレン基であり、該アルキレン基の炭素数は2〜6であり、好ましくは炭素数3〜5、最も好ましくは炭素数3である。
Y”、Z”は、それぞれ独立に、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐状のアルキル基であり、該アルキル基の炭素数は1〜10であり、好ましくは炭素数1〜7、より好ましくは炭素数1〜3である。
X”のアルキレン基の炭素数またはY”、Z”のアルキル基の炭素数は、上記炭素数の範囲内において、レジスト溶媒への溶解性も良好である等の理由により、小さいほど好ましい。
[Wherein X ″ represents an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom; Y ″ and Z ″ each independently represent at least one hydrogen atom as a fluorine atom; Represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and substituted with
X ″ is a linear or branched alkylene group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and the alkylene group has 2 to 6 carbon atoms, preferably 3 to 5 carbon atoms, Preferably it is C3.
Y ″ and Z ″ are each independently a linear or branched alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and the alkyl group has 1 to 10 carbon atoms, preferably It is C1-C7, More preferably, it is C1-C3.
The carbon number of the alkylene group of X ″ or the carbon number of the alkyl group of Y ″ and Z ″ is preferably as small as possible because the solubility in the resist solvent is good within the above carbon number range.

また、X”のアルキレン基またはY”、Z”のアルキル基において、フッ素原子で置換されている水素原子の数が多いほど、酸の強度が強くなり、また200nm以下の高エネルギー光や電子線に対する透明性が向上するので好ましい。該アルキレン基またはアルキル基中のフッ素原子の割合、すなわちフッ素化率は、好ましくは70〜100%、さらに好ましくは90〜100%であり、最も好ましくは、全ての水素原子がフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキレン基またはパーフルオロアルキル基である。   In addition, in the alkylene group of X ″ or the alkyl group of Y ″ and Z ″, as the number of hydrogen atoms substituted with fluorine atoms increases, the strength of the acid increases, and high-energy light or electron beam of 200 nm or less The ratio of fluorine atoms in the alkylene group or alkyl group, that is, the fluorination rate is preferably 70 to 100%, more preferably 90 to 100%, and most preferably all. Are a perfluoroalkylene group or a perfluoroalkyl group in which a hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.

本明細書において、オキシムスルホネート系酸発生剤とは、下記一般式(B−1)で表される基を少なくとも1つ有する化合物であって、放射線の照射によって酸を発生する特性を有するものである。この様なオキシムスルホネート系酸発生剤は、化学増幅型レジスト組成物用として多用されているので、任意に選択して用いることができる。   In this specification, the oxime sulfonate acid generator is a compound having at least one group represented by the following general formula (B-1), and has a property of generating an acid upon irradiation with radiation. is there. Such oxime sulfonate-based acid generators are frequently used for chemically amplified resist compositions, and can be arbitrarily selected and used.

Figure 0004627536
Figure 0004627536

(式(B−1)中、R31、R32はそれぞれ独立に有機基を表す。)
R31、R32の有機基は、炭素原子を含む基であり、炭素原子以外の原子(たとえば水素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子等)等)を有していてもよい。
(In formula (B-1), R31 and R32 each independently represents an organic group.)
The organic group of R31 and R32 is a group containing a carbon atom and has an atom other than a carbon atom (for example, a hydrogen atom, an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a halogen atom (a fluorine atom, a chlorine atom, etc.)). It may be.

R31の有機基としては、直鎖、分岐または環状のアルキル基またはアリール基が好ましい。これらのアルキル基、アリール基は置換基を有していても良い。該置換基としては、特に制限はなく、たとえばフッ素原子、炭素数1〜6の直鎖、分岐または環状のアルキル基等が挙げられる。ここで、「置換基を有する」とは、アルキル基またはアリール基の水素原子の一部または全部が置換基で置換されていることを意味する。   The organic group for R31 is preferably a linear, branched or cyclic alkyl group or aryl group. These alkyl groups and aryl groups may have a substituent. There is no restriction | limiting in particular as this substituent, For example, a fluorine atom, a C1-C6 linear, branched or cyclic alkyl group etc. are mentioned. Here, “having a substituent” means that part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group or aryl group are substituted with a substituent.

アルキル基としては、炭素数1〜20が好ましく、炭素数1〜10がより好ましく、炭素数1〜8がさらに好ましく、炭素数1〜6が特に好ましく、炭素数1〜4が最も好ましい。アルキル基としては、特に、部分的または完全にハロゲン化されたアルキル基(以下、ハロゲン化アルキル基ということがある)が好ましい。なお、部分的にハロゲン化されたアルキル基とは、水素原子の一部がハロゲン原子で置換されたアルキル基を意味し、完全にハロゲン化されたアルキル基とは、水素原子の全部がハロゲン原子で置換されたアルキル基を意味する。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。すなわち、ハロゲン化アルキル基は、フッ素化アルキル基であることが好ましい。   As an alkyl group, C1-C20 is preferable, C1-C10 is more preferable, C1-C8 is more preferable, C1-C6 is especially preferable, and C1-C4 is the most preferable. As the alkyl group, a partially or completely halogenated alkyl group (hereinafter sometimes referred to as a halogenated alkyl group) is particularly preferable. The partially halogenated alkyl group means an alkyl group in which a part of hydrogen atoms is substituted with a halogen atom, and the fully halogenated alkyl group means that all of the hydrogen atoms are halogen atoms. Means an alkyl group substituted with Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable. That is, the halogenated alkyl group is preferably a fluorinated alkyl group.

アリール基は、炭素数4〜20が好ましく、炭素数4〜10がより好ましく、炭素数6〜10が最も好ましい。アリール基としては、特に、部分的または完全にハロゲン化されたアリール基が好ましい。なお、部分的にハロゲン化されたアリール基とは、水素原子の一部がハロゲン原子で置換されたアリール基を意味し、完全にハロゲン化されたアリール基とは、水素原子の全部がハロゲン原子で置換されたアリール基を意味する。
R31としては、特に、置換基を有さない炭素数1〜4のアルキル基、または炭素数1〜4のフッ素化アルキル基が好ましい。
R32の有機基としては、直鎖、分岐または環状のアルキル基、アリール基またはシアノ基が好ましい。R32のアルキル基、アリール基としては、前記R31で挙げたアルキル基、アリール基と同様のものが挙げられる。
The aryl group preferably has 4 to 20 carbon atoms, more preferably 4 to 10 carbon atoms, and most preferably 6 to 10 carbon atoms. As the aryl group, a partially or completely halogenated aryl group is particularly preferable. The partially halogenated aryl group means an aryl group in which a part of hydrogen atoms is substituted with a halogen atom, and the fully halogenated aryl group means that all of the hydrogen atoms are halogen atoms. Means an aryl group substituted with.
R31 is particularly preferably a C1-C4 alkyl group having no substituent or a C1-C4 fluorinated alkyl group.
The organic group for R32 is preferably a linear, branched or cyclic alkyl group, aryl group or cyano group. As the alkyl group and aryl group for R32, the same alkyl groups and aryl groups as those described above for R31 can be used.

R32としては、特に、シアノ基、置換基を有さない炭素数1〜8のアルキル基、または炭素数1〜8のフッ素化アルキル基が好ましい。   R32 is particularly preferably a cyano group, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms having no substituent, or a fluorinated alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.

オキシムスルホネート系酸発生剤として、さらに好ましいものとしては、下記一般式(B−2)または(B−3)で表される化合物が挙げられる。   More preferable examples of the oxime sulfonate-based acid generator include compounds represented by the following general formula (B-2) or (B-3).

Figure 0004627536
Figure 0004627536

[式(B−2)中、R33は、シアノ基、置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。R34はアリール基である。R35は置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。] [In Formula (B-2), R33 represents a cyano group, an alkyl group having no substituent, or a halogenated alkyl group. R34 is an aryl group. R35 is an alkyl group having no substituent or a halogenated alkyl group. ]

Figure 0004627536
Figure 0004627536

[式(B−3)中、R36はシアノ基、置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。R37は2または3価の芳香族炭化水素基である。R38は置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。p”は2または3である。]
前記一般式(B−2)において、R33の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8がより好ましく、炭素数1〜6が最も好ましい。
[In formula (B-3), R36 represents a cyano group, an alkyl group having no substituent, or a halogenated alkyl group. R37 is a divalent or trivalent aromatic hydrocarbon group. R38 is an alkyl group having no substituent or a halogenated alkyl group. p ″ is 2 or 3.]
In the general formula (B-2), the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent of R33 preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and more preferably 1 to 6 is most preferable.

R33としては、ハロゲン化アルキル基が好ましく、フッ素化アルキル基がより好ましい。   R33 is preferably a halogenated alkyl group, more preferably a fluorinated alkyl group.

R33におけるフッ素化アルキル基は、アルキル基の水素原子が50%以上フッ素化されていることが好ましく、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは90%以上フッ素化されていることが好ましい。   The fluorinated alkyl group for R33 preferably has 50% or more of the hydrogen atoms of the alkyl group, more preferably 70% or more, and even more preferably 90% or more.

R34のアリール基としては、フェニル基、ビフェニル(biphenyl)基、フルオレニル(fluorenyl)基、ナフチル基、アントラセル(anthracyl)基、フェナントリル基等の、芳香族炭化水素の環から水素原子を1つ除いた基、およびこれらの基の環を構成する炭素原子の一部が酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子で置換されたヘテロアリール基等が挙げられる。これらのなかでも、フルオレニル基が好ましい。   As an aryl group of R34, one hydrogen atom is removed from an aromatic hydrocarbon ring such as a phenyl group, a biphenyl group, a fluorenyl group, a naphthyl group, an anthracyl group, or a phenanthryl group. Groups, and heteroaryl groups in which a part of the carbon atoms constituting the ring of these groups are substituted with a heteroatom such as an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom. Among these, a fluorenyl group is preferable.

R34のアリール基は、炭素数1〜10のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルコキシ基等の置換基を有していても良い。該置換基におけるアルキル基またはハロゲン化アルキル基は、炭素数が1〜8であることが好ましく、炭素数1〜4がさらに好ましい。また、該ハロゲン化アルキル基は、フッ素化アルキル基であることが好ましい。   The aryl group of R34 may have a substituent such as an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a halogenated alkyl group, or an alkoxy group. The alkyl group or halogenated alkyl group in the substituent preferably has 1 to 8 carbon atoms, and more preferably 1 to 4 carbon atoms. The halogenated alkyl group is preferably a fluorinated alkyl group.

R35の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8がより好ましく、炭素数1〜6が最も好ましい。   The alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent of R35 preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 6 carbon atoms.

R35としては、ハロゲン化アルキル基が好ましく、フッ素化アルキル基がより好ましく、部分的にフッ素化されたアルキル基が最も好ましい。   R35 is preferably a halogenated alkyl group, more preferably a fluorinated alkyl group, and most preferably a partially fluorinated alkyl group.

R35におけるフッ素化アルキル基は、アルキル基の水素原子が50%以上フッ素化されていることが好ましく、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは90%以上フッ素化されていることが、発生する酸の強度が高まるため好ましい。最も好ましくは、水素原子が100%フッ素置換された完全フッ素化アルキル基である。   The fluorinated alkyl group in R35 preferably has 50% or more of the hydrogen atoms of the alkyl group, more preferably 70% or more, and even more preferably 90% or more fluorinated. Since the intensity | strength of increases, it is preferable. Most preferably, it is a fully fluorinated alkyl group in which a hydrogen atom is 100% fluorine-substituted.

前記一般式(B−3)において、R36の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基としては、上記R33の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基と同様のものが挙げられる。   In the general formula (B-3), examples of the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent for R36 include those similar to the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent for R33. It is done.

R37の2または3価の芳香族炭化水素基としては、上記R34のアリール基からさらに1または2個の水素原子を除いた基が挙げられる。
R38の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基としては、上記R35の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基と同様のものが挙げられる。
p”は好ましくは2である。
Examples of the divalent or trivalent aromatic hydrocarbon group for R37 include groups obtained by further removing one or two hydrogen atoms from the aryl group for R34.
Examples of the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent of R38 include the same alkyl groups or halogenated alkyl groups as those having no substituent of R35.
p ″ is preferably 2.

オキシムスルホネート系酸発生剤の具体例としては、α−(p−トルエンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(p−クロロベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(4−ニトロベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(4−ニトロ−2−トリフルオロメチルベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−クロロベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−2、4−ジクロロベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−2、6−ジクロロベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシベンジルシアニド、α−(2−クロロベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−チエン−2−イルアセトニトリル、α−(4−ドデシルベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−[(p−トルエンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシフェニル]アセトニトリル、α−[(ドデシルベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシフェニル]アセトニトリル、α−(トシルオキシイミノ)−4−チエニルシアニド、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘプテニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロオクテニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−シクロヘキシルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−エチルアセトニトリル、α−(プロピルスルホニルオキシイミノ)−プロピルアセトニトリル、α−(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)−シクロペンチルアセトニトリル、α−(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)−シクロヘキシルアセトニトリル、α−(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(イソプロピルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(n−ブチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(イソプロピルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(n−ブチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(プロピルスルホニルオキシイミノ)−p−メチルフェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−ブロモフェニルアセトニトリルなどが挙げられる。   Specific examples of the oxime sulfonate acid generator include α- (p-toluenesulfonyloxyimino) -benzyl cyanide, α- (p-chlorobenzenesulfonyloxyimino) -benzyl cyanide, α- (4-nitrobenzenesulfonyloxy). Imino) -benzylcyanide, α- (4-nitro-2-trifluoromethylbenzenesulfonyloxyimino) -benzylcyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -4-chlorobenzylcyanide, α- (benzenesulfonyl) Oxyimino) -2,4-dichlorobenzyl cyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -2,6-dichlorobenzyl cyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -4-methoxybenzyl cyanide, α- ( 2-Chlorobenzenesulfonyloxyimino) 4-methoxybenzylcyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -thien-2-ylacetonitrile, α- (4-dodecylbenzenesulfonyloxyimino) -benzylcyanide, α-[(p-toluenesulfonyloxyimino) -4-methoxyphenyl] acetonitrile, α-[(dodecylbenzenesulfonyloxyimino) -4-methoxyphenyl] acetonitrile, α- (tosyloxyimino) -4-thienyl cyanide, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cyclo Pentenyl acetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cycloheptenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cyclooctene Acetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -cyclohexylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino) -ethylacetonitrile, α- (propyl Sulfonyloxyimino) -propylacetonitrile, α- (cyclohexylsulfonyloxyimino) -cyclopentylacetonitrile, α- (cyclohexylsulfonyloxyimino) -cyclohexylacetonitrile, α- (cyclohexylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- ( Ethylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- (isopropylsulfonyloxyimino) -1-cyclope N-tenyl acetonitrile, α- (n-butylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile, α- (isopropylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile , Α- (n-butylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -phenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (trifluoro Methylsulfonyloxyimino) -phenylacetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino) -p- Butoxy phenylacetonitrile, alpha-(propylsulfonyl oxyimino)-p-methylphenyl acetonitrile, alpha-like (methylsulfonyloxyimino)-p-bromophenyl acetonitrile.

また、特開平9−208554号公報(段落[0012]〜[0014]の[化18]〜[化19])に開示されているオキシムスルホネート系酸発生剤、WO2004/074242A2(65〜85頁目のExample1〜40)に開示されているオキシムスルホネート系酸発生剤も好適に用いることができる。   Further, an oxime sulfonate-based acid generator disclosed in JP-A-9-208554 (paragraphs [0012] to [0014] [chemical formula 18] to [chemical formula 19]), WO2004 / 074242A2 (pages 65 to 85). The oxime sulfonate acid generators disclosed in Examples 1 to 40) of No. 1 can also be suitably used.

また、好適なものとして以下のものを例示することができる。   Moreover, the following can be illustrated as a suitable thing.

Figure 0004627536
Figure 0004627536

上記例示化合物の中でも、下記の4つの化合物が好ましい。   Of the above exemplified compounds, the following four compounds are preferred.

Figure 0004627536
Figure 0004627536

ジアゾメタン系酸発生剤のうち、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類の具体例としては、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1、1−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2、4−ジメチルフェニルスルホニル)ジアゾメタン等が挙げられる。   Among diazomethane acid generators, specific examples of bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes include bis (isopropylsulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, bis (1,1-dimethylethylsulfonyl) diazomethane, Bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (2,4-dimethylphenylsulfonyl) diazomethane and the like can be mentioned.

また、特開平11−035551号公報、特開平11−035552号公報、特開平11−035573号公報に開示されているジアゾメタン系酸発生剤も好適に用いることができる。   Further, diazomethane acid generators disclosed in JP-A-11-035551, JP-A-11-035552, and JP-A-11-035573 can also be suitably used.

また、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類としては、例えば、特開平11−322707号公報に開示されている、1、3−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン、1、4−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ブタン、1、6−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン、1、10−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカン、1、2−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)エタン、1、3−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン、1、6−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン、1、10−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカンなどを挙げることができる。   Examples of poly (bissulfonyl) diazomethanes include 1,3-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) propane and 1,4-bis (phenylsulfonyldiazo) disclosed in JP-A-11-322707. Methylsulfonyl) butane, 1,6-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) hexane, 1,10-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) decane, 1,2-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) ethane, 1,3 -Bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) propane, 1,6-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) hexane, 1,10-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) decane, etc. Door can be.

(B)成分としては、これらの酸発生剤を1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明においては、(B)成分として、上記の中でも、フッ素化アルキルスルホン酸イオンをアニオンとするオニウム塩を用いることが好ましい。
(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対し、0.5〜30質量部、好ましくは1〜10質量部とされる。上記範囲とすることでパターン形成が充分に行われる。また、均一な溶液が得られ、保存安定性が良好となるため好ましい。
<(C)成分>
本発明のネガ型レジスト組成物には、任意の成分として、架橋剤成分(以下、(D)成分という)を配合させることができる。
(B) As a component, these acid generators may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
In the present invention, as the component (B), among the above, it is preferable to use an onium salt having a fluorinated alkyl sulfonate ion as an anion.
(B) Content of a component is 0.5-30 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component, Preferably it is 1-10 mass parts. By setting it within the above range, pattern formation is sufficiently performed. Moreover, since a uniform solution is obtained and storage stability becomes favorable, it is preferable.
<(C) component>
In the negative resist composition of the present invention, a crosslinking agent component (hereinafter referred to as “component (D)”) can be blended as an optional component.

(C)成分は、特に限定されず、これまでに知られている化学増幅型のネガ型レジスト組成物に用いられている架橋剤の中から任意に選択して用いることができる。   The component (C) is not particularly limited, and can be arbitrarily selected from cross-linking agents used in chemically amplified negative resist compositions known so far.

具体的には、例えば2、3−ジヒドロキシ−5−ヒドロキシメチルノルボルナン、2−ヒドロキシ−5、6−ビス(ヒドロキシメチル)ノルボルナン、シクロヘキサンジメタノール、3、4、8(又は9)−トリヒドロキシトリシクロデカン、2−メチル−2−アダマンタノール、1、4−ジオキサン−2、3−ジオール、1、3、5−トリヒドロキシシクロヘキサンなどのヒドロキシル基又はヒドロキシアルキル基あるいはその両方を有する脂肪族環状炭化水素又はその含酸素誘導体が挙げられる。   Specifically, for example, 2,3-dihydroxy-5-hydroxymethylnorbornane, 2-hydroxy-5,6-bis (hydroxymethyl) norbornane, cyclohexanedimethanol, 3, 4, 8 (or 9) -trihydroxytri Aliphatic cyclic carbonization having a hydroxyl group or a hydroxyalkyl group or both such as cyclodecane, 2-methyl-2-adamantanol, 1,4-dioxane-2,3-diol, 1,3,5-trihydroxycyclohexane Examples thereof include hydrogen and oxygen-containing derivatives thereof.

また、メラミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、尿素、エチレン尿素、プロピレン尿素、グリコールウリルなどのアミノ基含有化合物にホルムアルデヒド又はホルムアルデヒドと低級アルコールを反応させ、該アミノ基の水素原子をヒドロキシメチル基又は低級アルコキシメチル基で置換した化合物が挙げられる。   In addition, amino group-containing compounds such as melamine, acetoguanamine, benzoguanamine, urea, ethylene urea, propylene urea, glycoluril are reacted with formaldehyde or formaldehyde and a lower alcohol, and the hydrogen atom of the amino group is converted into a hydroxymethyl group or a lower alkoxymethyl. And a compound substituted with a group.

これらのうち、メラミンを用いたものをメラミン系架橋剤、尿素を用いたものを尿素系架橋剤、エチレン尿素、プロピレン尿素等のアルキレン尿素を用いたものをアルキレン尿素系架橋剤、グリコールウリルを用いたものをグリコールウリル系架橋剤という。   Of these, those using melamine are melamine-based crosslinking agents, those using urea are urea-based crosslinking agents, those using alkylene ureas such as ethylene urea and propylene urea are alkylene urea-based crosslinking agents, and glycoluril is used. This was called a glycoluril-based crosslinking agent.

架橋剤成分としては、メラミン系架橋剤、尿素系架橋剤、アルキレン尿素系架橋剤およびグリコールウリル系架橋剤からなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、特にグリコールウリル系架橋剤が好ましい。   The crosslinking agent component is preferably at least one selected from the group consisting of melamine-based crosslinking agents, urea-based crosslinking agents, alkylene urea-based crosslinking agents, and glycoluril-based crosslinking agents, and glycoluril-based crosslinking agents are particularly preferable. .

メラミン系架橋剤としては、メラミンとホルムアルデヒドとを反応させて、アミノ基の水素原子をヒドロキシメチル基で置換した化合物、メラミンとホルムアルデヒドと低級アルコールとを反応させて、アミノ基の水素原子を低級アルコキシメチル基で置換した化合物等が挙げられる。具体的には、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサエトキシメチルメラミン、ヘキサプロポキシメチルメラミン、ヘキサブトキシブチルメラミン等が挙げられ、なかでもヘキサメトキシメチルメラミンが好ましい。   Melamine-based crosslinking agents include compounds in which melamine and formaldehyde are reacted to replace the amino group hydrogen atom with a hydroxymethyl group, and melamine, formaldehyde and lower alcohol are reacted to convert the amino group hydrogen atom into a lower alkoxy group. Examples include compounds substituted with a methyl group. Specific examples include hexamethoxymethyl melamine, hexaethoxymethyl melamine, hexapropoxymethyl melamine, hexabutoxybutyl melamine, and the like, among which hexamethoxymethyl melamine is preferable.

尿素系架橋剤としては、尿素とホルムアルデヒドとを反応させて、アミノ基の水素原子をヒドロキシメチル基で置換した化合物、尿素とホルムアルデヒドと低級アルコールとを反応させて、アミノ基の水素原子を低級アルコキシメチル基で置換した化合物等が挙げられる。具体的には、ビスメトキシメチル尿素、ビスエトキシメチル尿素、ビスプロポキシメチル尿素、ビスブトキシメチル尿素等が挙げられ、なかでもビスメトキシメチル尿素が好ましい。   Urea-based crosslinking agents include compounds in which urea and formaldehyde are reacted to replace amino group hydrogen atoms with hydroxymethyl groups, and urea, formaldehyde and lower alcohols are reacted to convert amino group hydrogen atoms into lower alkoxy groups. Examples include compounds substituted with a methyl group. Specific examples include bismethoxymethylurea, bisethoxymethylurea, bispropoxymethylurea, bisbutoxymethylurea, etc. Among them, bismethoxymethylurea is preferable.

上記一般式(C−1)で表される化合物は、アルキレン尿素とホルマリンを縮合反応させることにより、またこの生成物を低級アルコールと反応させることにより得ることができる。   The compound represented by the general formula (C-1) can be obtained by a condensation reaction of alkylene urea and formalin and by reacting this product with a lower alcohol.

アルキレン尿素系架橋剤の具体例としては、例えば、モノ及び/又はジヒドロキシメチル化エチレン尿素、モノ及び/又はジメトキシメチル化エチレン尿素、モノ及び/又はジエトキシメチル化エチレン尿素、モノ及び/又はジプロポキシメチル化エチレン尿素、モノ及び/又はジブトキシメチル化エチレン尿素等のエチレン尿素系架橋剤;モノ及び/又はジヒドロキシメチル化プロピレン尿素、モノ及び/又はジメトキシメチル化プロピレン尿素、モノ及び/又はジエトキシメチル化プロピレン尿素、モノ及び/又はジプロポキシメチル化プロピレン尿素、モノ及び/又はジブトキシメチル化プロピレン尿素等のプロピレン尿素系架橋剤;1、3−ジ(メトキシメチル)4、5−ジヒドロキシ−2−イミダゾリジノン、1、3−ジ(メトキシメチル)−4、5−ジメトキシ−2−イミダゾリジノンなどを挙げられる。   Specific examples of the alkylene urea crosslinking agent include, for example, mono and / or dihydroxymethylated ethylene urea, mono and / or dimethoxymethylated ethylene urea, mono and / or diethoxymethylated ethylene urea, mono and / or dipropoxy Ethylene urea-based crosslinking agents such as methylated ethylene urea, mono and / or dibutoxymethylated ethylene urea; mono and / or dihydroxymethylated propylene urea, mono and / or dimethoxymethylated propylene urea, mono and / or diethoxymethyl Propylene urea-based crosslinkers such as propylene urea, mono and / or dipropoxymethylated propylene urea, mono and / or dibutoxymethylated propylene urea; 1,3-di (methoxymethyl) 4,5-dihydroxy-2- Imidazolidinone, 1,3-di (Metoki Like, etc.) -4,5-dimethoxy-2-imidazolidinone.

グリコールウリル系架橋剤としては、N位がヒドロキシアルキル基および炭素数1〜4のアルコキシアルキル基の一方又は両方で置換されたグリコールウリル誘導体が挙げられる。かかるグリコールウリル誘導体は、グリコールウリルとホルマリンとを縮合反応させることにより、またこの生成物を低級アルコールと反応させることにより得ることができる。   Examples of the glycoluril-based crosslinking agent include glycoluril derivatives in which the N position is substituted with one or both of a hydroxyalkyl group and an alkoxyalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Such a glycoluril derivative can be obtained by a condensation reaction between glycoluril and formalin and by reacting this product with a lower alcohol.

グリコールウリル系架橋剤の具体例としては、例えばモノ、ジ、トリ及び/又はテトラヒドロキシメチル化グリコールウリル、モノ、ジ、トリ及び/又はテトラメトキシメチル化グリコールウリル、モノ、ジ、トリ及び/又はテトラエトキシメチル化グリコールウリル、モノ、ジ、トリ及び/又はテトラプロポキシメチル化グリコールウリル、モノ、ジ、トリ及び/又はテトラブトキシメチル化グリコールウリルなどが挙げられる。
架橋剤成分としては、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Specific examples of the glycoluril-based crosslinking agent include, for example, mono, di, tri and / or tetrahydroxymethylated glycoluril, mono, di, tri and / or tetramethoxymethylated glycoluril, mono, di, tri and / or Examples include tetraethoxymethylated glycoluril, mono, di, tri and / or tetrapropoxymethylated glycoluril, mono, di, tri and / or tetrabutoxymethylated glycoluril.
As a crosslinking agent component, 1 type may be used independently and 2 or more types may be used in combination.

架橋剤成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して3〜30質量部が好ましく、3〜15質量部がより好ましく、5〜10質量部が最も好ましい。架橋剤成分の含有量が下限値以上であると、架橋形成が充分に進行し、良好なレジストパターンが得られる。
またこの上限値以下であると、レジスト塗布液の保存安定性が良好であり、感度の経時的劣化が抑制される。
<(D)成分>
本発明のネガ型レジスト組成物には、レジストパターン形状、引き置き経時安定性などを向上させるために、さらに、含窒素有機化合物(D)(以下、(D)成分という)を配合させることができる。
3-30 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of (A) component, as for content of a crosslinking agent component, 3-15 mass parts is more preferable, and 5-10 mass parts is the most preferable. When the content of the crosslinking agent component is at least the lower limit value, the crosslinking formation proceeds sufficiently and a good resist pattern can be obtained.
Moreover, when it is below this upper limit, the storage stability of the resist coating solution is good, and the deterioration of sensitivity with time is suppressed.
<(D) component>
The negative resist composition of the present invention may further contain a nitrogen-containing organic compound (D) (hereinafter referred to as “component (D)”) in order to improve the resist pattern shape, the stability over time, and the like. it can.

この(D)成分は、既に多種多様なものが提案されているので、公知のものから任意に用いれば良く、例えば、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、n−デシルアミン等のモノアルキルアミン;ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジ−n−ヘプチルアミン、ジ−n−オクチルアミン、ジシクロヘキシルアミン等のジアルキルアミン;トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリ−n−ヘキシルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−ヘプチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、トリ−n−ノニルアミン、トリ−n−デカニルアミン、トリ−n−ドデシルアミン等のトリアルキルアミン;ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジ−n−オクタノールアミン、トリ−n−オクタノールアミン等のアルキルアルコールアミンが挙げられる。これらの中でも、特に第2級脂肪族アミンや第3級脂肪族アミンが好ましく、炭素数5〜10のトリアルキルアミンがさらに好ましく、トリ−n−オクチルアミンが最も好ましい。
これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Since a wide variety of components (D) have already been proposed, any known one may be used. For example, n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, monoalkylamines such as n-decylamine; dialkylamines such as diethylamine, di-n-propylamine, di-n-heptylamine, di-n-octylamine, dicyclohexylamine; trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, Tri-n-butylamine, tri-n-hexylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-heptylamine, tri-n-octylamine, tri-n-nonylamine, tri-n-decanylamine, tri-n- Trialkylamines such as dodecylamine; diethanolamine, trieta Ruamin, diisopropanolamine, triisopropanolamine, di -n- octanol amines, alkyl alcohol amines tri -n- octanol amine. Among these, a secondary aliphatic amine and a tertiary aliphatic amine are particularly preferable, a trialkylamine having 5 to 10 carbon atoms is more preferable, and tri-n-octylamine is most preferable.
These may be used alone or in combination of two or more.

(D)成分は、(A)成分100質量部に対して、通常0.01〜5.0質量部の範囲で用いられる。
<(E)成分>
本発明のネガ型レジスト組成物には、前記(D)成分の配合による感度劣化の防止、またレジストパターン形状、引き置き安定性等の向上の目的で、さらに任意の成分として、有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体(E)(以下、(E)成分という)を含有させることができる。なお、(D)成分と(E)成分は併用することもできるし、いずれか1種を用いることもできる。
(D) component is normally used in 0.01-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component.
<(E) component>
In the negative resist composition of the present invention, an organic carboxylic acid or an organic carboxylic acid is further added as an optional component for the purpose of preventing sensitivity deterioration due to the blending of the component (D) and improving the resist pattern shape, retention stability and the like. Phosphorus oxoacid or derivative thereof (E) (hereinafter referred to as component (E)) can be contained. In addition, (D) component and (E) component can also be used together, and any 1 type can also be used.

有機カルボン酸としては、例えば、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸などが好適である。   As the organic carboxylic acid, for example, malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, salicylic acid and the like are suitable.

リンのオキソ酸若しくはその誘導体としては、リン酸、リン酸ジ−n−ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステルなどのリン酸又はそれらのエステルのような誘導体、ホスホン酸、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸−ジ−n−ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステルなどのホスホン酸及びそれらのエステルのような誘導体、ホスフィン酸、フェニルホスフィン酸などのホスフィン酸及びそれらのエステルのような誘導体が挙げられ、これらの中で特にホスホン酸が好ましい。
(E)成分は、(A)成分100質量部当り0.01〜5.0質量部の割合で用いられる。
Phosphorus oxoacids or derivatives thereof include phosphoric acid, phosphoric acid di-n-butyl ester, phosphoric acid diphenyl ester and other phosphoric acid or derivatives thereof such as phosphonic acid, phosphonic acid dimethyl ester, phosphonic acid- Like phosphonic acids such as di-n-butyl ester, phenylphosphonic acid, phosphonic acid diphenyl ester, phosphonic acid dibenzyl ester and derivatives thereof, phosphinic acids such as phosphinic acid, phenylphosphinic acid and their esters Among these, phosphonic acid is particularly preferable.
(E) A component is used in the ratio of 0.01-5.0 mass parts per 100 mass parts of (A) component.

本発明のネガ型レジスト組成物には、さらに所望により混和性のある添加剤、例えばレジスト膜の性能を改良するための付加的樹脂、塗布性を向上させるための界面活性剤、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤、染料などを適宜、添加含有させることができる。
<(F)成分>
本発明のネガ型レジスト組成物は、上記(A)成分および(B)成分、ならびに各種任意成分を有機溶剤(以下、(F)成分ということがある。)に溶解させて製造することができる。
The negative resist composition of the present invention may further contain miscible additives as desired, for example, additional resins for improving the performance of the resist film, surfactants for improving applicability, dissolution inhibitors, Plasticizers, stabilizers, colorants, antihalation agents, dyes, and the like can be added and contained as appropriate.
<(F) component>
The negative resist composition of the present invention can be produced by dissolving the components (A) and (B) and various optional components in an organic solvent (hereinafter sometimes referred to as component (F)). .

(F)成分としては、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、化学増幅型レジストの溶剤として公知のものの中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いることができる。   As the component (F), any component can be used as long as it can dissolve each component to be used to form a uniform solution, and any one of conventionally known solvents for chemically amplified resists can be used. Two or more types can be appropriately selected and used.

例えば、γ−ブチロラクトン等のラクトン類や、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチル−n−アミルケトン、メチルイソアミルケトン、2−ヘプタノンなどのケトン類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールなどの多価アルコール類;エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、またはジプロピレングリコールモノアセテート等のエステル結合を有する化合物、前記多価アルコール類または前記エステル結合を有する化合物のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテルまたはモノフェニルエーテル等のエーテル結合を有する化合物等の多価アルコール類の誘導体[これらの中では、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)が好ましい];
ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類;アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、アミルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、シメン、メシチレン等の芳香族系有機溶剤などを挙げることができる。
For example, lactones such as γ-butyrolactone, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl-n-amyl ketone, methyl isoamyl ketone, 2-heptanone; multivalents such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol Alcohols: compounds having an ester bond such as ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoacetate, dipropylene glycol monoacetate, monomethyl ether, monoethyl ether of the polyhydric alcohols or compound having the ester bond , Ether bond such as monoalkyl ether such as monopropyl ether, monobutyl ether or monophenyl ether Polyhydric alcohols derivatives, such as compounds having [Among these, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME) are preferable];
Cyclic ethers such as dioxane and esters such as methyl lactate, ethyl lactate (EL), methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate; Aromatic organic solvents such as anisole, ethyl benzyl ether, cresyl methyl ether, diphenyl ether, dibenzyl ether, phenetol, butyl phenyl ether, ethylbenzene, diethylbenzene, amylbenzene, isopropylbenzene, toluene, xylene, cymene, mesitylene, etc. be able to.

これらの有機溶剤は単独で用いてもよく、2種以上の混合溶剤として用いてもよい。   These organic solvents may be used independently and may be used as 2 or more types of mixed solvents.

また、PGMEAと極性溶剤とを混合した混合溶媒は好ましい。その配合比(質量比)は、PGMEAと極性溶剤との相溶性等を考慮して適宜決定すればよいが、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2の範囲内とすることが好ましい。   Moreover, the mixed solvent which mixed PGMEA and the polar solvent is preferable. The blending ratio (mass ratio) may be appropriately determined in consideration of the compatibility between PGMEA and the polar solvent, preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. It is preferable to be within the range.

より具体的には、極性溶剤としてELを配合する場合は、PGMEA:ELの質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2である。また、極性溶剤としてPGMEを配合する場合は、PGMEA:PGMEの質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2であり、最も好ましくは5:5〜8:2である。   More specifically, when EL is blended as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: EL is preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. Moreover, when mix | blending PGME as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: PGME becomes like this. Preferably it is 1: 9-9: 1, More preferably, it is 2: 8-8: 2, Most preferably, it is 5: 5 8: 2.

(F)成分の使用量は特に限定しないが、基板等に塗布可能な濃度で、塗布膜厚に応じて適宜設定されるものであるが、一般的にはレジスト組成物の固形分濃度が2〜20質量%、好ましくは2〜15質量%の範囲内となる様に用いられる。
≪パターン形成方法≫
本発明のパターン形成方法は、上記本発明のネガ型レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を露光する工程、前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程を含むことを特徴とする。
The amount of the component (F) used is not particularly limited, but is a concentration that can be applied to a substrate or the like, and is appropriately set according to the coating film thickness. -20% by mass, preferably 2-15% by mass.
≪Pattern formation method≫
The pattern forming method of the present invention includes a step of forming a resist film on a substrate using the negative resist composition of the present invention, a step of exposing the resist film, and developing the resist film to form a resist pattern. Including a process.

より具体的には、例えば以下の様なレジストパターン形成方法によりレジストパターンを形成することができる。すなわち、まずシリコンウェーハのような基板上に、上記ネガ型レジスト組成物をスピンナーなどで塗布し、任意にプレベーク(PAB)を施してレジスト膜を形成する。形成されたレジスト膜を、例えば電子線描画装置、EUV露光装置等の露光装置を用いて、マスクパターンを介した露光、またはマスクパターンを介さない電子線の直接照射による描画等により選択的に露光した後、PEB(露光後加熱)を施す。   More specifically, for example, a resist pattern can be formed by the following resist pattern forming method. That is, first, the negative resist composition is applied onto a substrate such as a silicon wafer with a spinner or the like, and optionally pre-baked (PAB) to form a resist film. The formed resist film is selectively exposed by, for example, exposure through a mask pattern or drawing by direct irradiation of an electron beam without using a mask pattern, using an exposure apparatus such as an electron beam lithography apparatus or an EUV exposure apparatus. After that, PEB (post-exposure heating) is performed.

続いて、アルカリ現像液を用いて現像処理した後、リンス処理を行って、基板上の現像液および該現像液によって溶解したレジスト組成物を洗い流し、乾燥させて、レジストパターンを得る。
これらの工程は、周知の手法を用いて行うことができる。操作条件等は、使用するネガ型レジスト組成物の組成や特性に応じて適宜設定することが好ましい。
Subsequently, after developing with an alkali developer, rinsing is performed, and the developer on the substrate and the resist composition dissolved by the developer are washed away and dried to obtain a resist pattern.
These steps can be performed using a known method. The operating conditions and the like are preferably set as appropriate according to the composition and characteristics of the negative resist composition to be used.

露光光源は、特に限定されず、ArFエキシマレーザー、KrFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、EUV(極紫外線)、VUV(真空紫外線)、電子線、X線、軟X線などの放射線を用いて行うことができる。特に、本発明にかかるネガ型レジスト組成物は、電子線またはEUV、特に電子線に対して有効である。   The exposure light source is not particularly limited and is performed using radiation such as ArF excimer laser, KrF excimer laser, F2 excimer laser, EUV (extreme ultraviolet), VUV (vacuum ultraviolet), electron beam, X-ray, soft X-ray. Can do. In particular, the negative resist composition according to the present invention is effective for electron beams or EUV, particularly electron beams.

なお、場合によっては、上記アルカリ現像後ポストベーク工程を含んでもよいし、基板とレジスト膜との間には、有機系または無機系の反射防止膜を設けてもよい。   In some cases, the post-baking step after alkali development may be included, and an organic or inorganic antireflection film may be provided between the substrate and the resist film.

上述したように、本発明のネガ型レジスト組成物を用いるレジストパターン形成方法によれば、ラフネスの低減された、解像性にも優れたレジストパターンを形成できる。   As described above, according to the resist pattern forming method using the negative resist composition of the present invention, a resist pattern with reduced roughness and excellent resolution can be formed.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
〈実施例1〉
Examples of the present invention will be described below, but the scope of the present invention is not limited to these examples.
<Example 1>

本実施例は、本発明のネガ型レジスト組成物に使用する、添加剤化合物(以下、(I群)とも呼ぶ)の合成に関するものである。表1に、原料として用いた多核フェノール、ハロゲン化合物、および生成した添加剤成分をそれぞれ示す。表1中、各化合物名は略号で表記されているが、各化合物の構造は下記化学式で示される。   This example relates to the synthesis of an additive compound (hereinafter also referred to as (Group I)) used in the negative resist composition of the present invention. Table 1 shows polynuclear phenols, halogen compounds, and produced additive components used as raw materials. In Table 1, each compound name is indicated by an abbreviation, but the structure of each compound is represented by the following chemical formula.

多核フェノール25X−MBSA(15 g)、 炭酸カリウム(7 g)をアセトン(300ml)に加え、よく撹拌した。そこに、α-ブロモ-γ-ブチロラクトン(6.0 g)のアセトン(50 ml)溶液を室温で加えた後、混合溶液を2時間撹拌した。反応後、水(50 ml)を加え、アセトンを減圧留去した。THF(300 ml)を加え、撹拌しながら、pHが約11になるまで2.38% TMAH水溶液を加えた。2時間室温で撹拌した後、THFを減圧留去し、酢酸エチル(200ml)を加え、激しく撹拌しながらpHが約5になるまで1%塩酸水溶液を加えた。有機層を水、飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥後、濃縮し、添加剤化合物(25X−MBSA−1)(16 g)を得た。1H-NMRから求めたγ―ヒドロキシカルボン酸の導入数は、1分子当たり平均2.0個であった。25X−MBSA−1は高速液体クロマトグラフィー分析の結果、合成原料のα-ブロモ-γ-ブチロラクトンおよびその分解副生成物は含まないことが示された。また、FT−IRスペクトル測定結果、1780cm−1に、ラクトン環のカルボニル基に由来する吸収ピークが確認され、多核フェノール25X−MBSAに、エーテル結合を介してラクトン環を含む基が導入されたことが明らかになった。   Polynuclear phenol 25X-MBSA (15 g) and potassium carbonate (7 g) were added to acetone (300 ml) and stirred well. A solution of α-bromo-γ-butyrolactone (6.0 g) in acetone (50 ml) was added thereto at room temperature, and the mixed solution was stirred for 2 hours. After the reaction, water (50 ml) was added and acetone was distilled off under reduced pressure. THF (300 ml) was added and 2.38% TMAH aqueous solution was added with stirring until the pH was about 11. After stirring at room temperature for 2 hours, THF was distilled off under reduced pressure, ethyl acetate (200 ml) was added, and 1% aqueous hydrochloric acid was added until the pH reached about 5 with vigorous stirring. The organic layer was washed with water and saturated brine, dried over sodium sulfate, and concentrated to obtain an additive compound (25X-MBSA-1) (16 g). The average number of γ-hydroxycarboxylic acids introduced from 1H-NMR was 2.0 per molecule. As a result of high-performance liquid chromatography analysis, 25X-MBSA-1 was found to be free from α-bromo-γ-butyrolactone as a synthetic raw material and its decomposition by-product. As a result of FT-IR spectrum measurement, an absorption peak derived from the carbonyl group of the lactone ring was confirmed at 1780 cm-1, and a group containing a lactone ring was introduced into polynuclear phenol 25X-MBSA via an ether bond. Became clear.

同様の合成方法で、表1に示した化合物を用いて添加剤化合物を合成した。いずれの化合物も、高速液体クロマトグラフィー、FT−IRおよび1H−NMR測定によって、構造および組成決定を行った。   By the same synthesis method, additive compounds were synthesized using the compounds shown in Table 1. All compounds were subjected to structure and composition determination by high performance liquid chromatography, FT-IR and 1H-NMR measurement.

Figure 0004627536
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表1中で、組成とは、1分子あたりの、ラクトン環を含む官能基、メチル基、フェナシル基、またはベンジル基の平均導入数を表す。 In Table 1, the composition represents the average number of functional groups containing a lactone ring, methyl group, phenacyl group, or benzyl group introduced per molecule.

生成した化合物の、シクロヘキサノン溶液から得られたアモルファス膜の、アルカリ現像液(2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液)中における溶解速度も表1中に示す。   Table 1 also shows the dissolution rate of the produced compound in an alkaline developer (2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution) of the amorphous film obtained from the cyclohexanone solution.

Figure 0004627536
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ここに示した構造式は、導入した官能基がブチロラクトン(BL)である場合である。
〈実施例2〉
The structural formula shown here is a case where the introduced functional group is butyrolactone (BL).
<Example 2>

本実施例は、本発明のネガ型レジスト組成物に使用する、添加剤成分(I群)の合成に関するものである。3M6C−MBSA−BL3は、2段階の反応を行うことにより、合成した。   This example relates to the synthesis of additive components (Group I) used in the negative resist composition of the present invention. 3M6C-MBSA-BL3 was synthesized by performing a two-step reaction.

ビス(3−ホルミル−4−ヒドロキシフェニル)メタン(化合物(1))(5.13g、20mmol)と、α−ブロモ−γ−ブチロラクトン(13.2g、40mmol)をアセトン(100ml)に溶解し、炭酸カリウム(11.1g、40mmol)を加え、還流条件で4時間反応させた。反応終了後、析出した固形分をろ別し、溶液を濃縮した(途中で水、酢酸エチルを加え、アセトンを除去した。)。更にこれを水洗(3回)し、有機層を濃縮し、シリカゲルカラム(SiO2 150g、ヘキサン−酢酸エチル)で精製して、目的物であるラクトン化合物(化合物(2))8gを得た。 Bis (3-formyl-4-hydroxyphenyl) methane (compound (1)) (5.13 g, 20 mmol) and α-bromo-γ-butyrolactone (13.2 g, 40 mmol) were dissolved in acetone (100 ml) to obtain potassium carbonate. (11.1 g, 40 mmol) was added and allowed to react for 4 hours under reflux conditions. After completion of the reaction, the precipitated solid content was filtered off, and the solution was concentrated (water and ethyl acetate were added in the middle, and acetone was removed). Further, this was washed with water (three times), the organic layer was concentrated, and purified with a silica gel column (SiO 2 150 g, hexane-ethyl acetate) to obtain 8 g of the desired lactone compound (compound (2)).

Figure 0004627536
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この化合物(2)について、1H−NMR、IRによる分析を行った。その結果を以下に示した。
・1H−NMRデータ(溶媒:DMSO−d6、内部標準:TMS):
δ(ppm)=10.33 s 2H Ha、7.55−7.66 m 4H Hb、c、7.32 s 2H Hd、5.49 t 2H He、4.25−4.54 m 4H Hf、3.38 s 2H Hg、2.32−2.88 m 4H Hh。
・IRデータ:2920cm−1、1782cm−1、1680cm−1、1245cm−1。
This compound (2) was analyzed by 1H-NMR and IR. The results are shown below.
1H-NMR data (solvent: DMSO-d6, internal standard: TMS):
δ (ppm) = 10.33 s 2H Ha, 7.55-7.66 m 4H Hb, c, 7.32 s 2H Hd, 5.49 t 2H He, 4.25-4.54 m 4H Hf, 3.38 s 2H Hg, 2.32-2.88 m 4H Hh.
IR data: 2920 cm-1, 1782 cm-1, 1680 cm-1, 1245 cm-1.

Figure 0004627536
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上記化合物(2)(4g、9.4mmol)をメタノール−THF(100ml、1:1)に溶解し、2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール(14.3g、75.3mmol)と濃塩酸(8g)を加え、60℃で10時間反応を行った。反応終了後、水酸化ナトリウムで中和し、メタノールとTHFを減圧濃縮除去した後、酢酸エチル(100ml)で生成物を抽出し、水洗(3回)した。有機層を濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラム(SiO2 100g、ヘキサン−酢酸エチル)で精製して、目的物であるγ−ブチロラクトン誘導体3M6C−MBSA−BL3(化合物(3))6gを得た。 The above compound (2) (4 g, 9.4 mmol) was dissolved in methanol-THF (100 ml, 1: 1), 2-cyclohexyl-5-methylphenol (14.3 g, 75.3 mmol) and concentrated hydrochloric acid (8 g) were added, The reaction was performed at 60 ° C. for 10 hours. After completion of the reaction, the mixture was neutralized with sodium hydroxide, methanol and THF were concentrated and removed under reduced pressure, and the product was extracted with ethyl acetate (100 ml) and washed with water (3 times). The residue obtained by concentrating the organic layer was purified by a silica gel column (SiO 2 100 g, hexane-ethyl acetate) to obtain 6 g of the target product, γ-butyrolactone derivative 3M6C-MBSA-BL3 (compound (3)). It was.

Figure 0004627536
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この化合物(3)について、1H−NMR、IRによる分析を行った。その結果を以下に示した。
・1H−NMRデータ(溶媒:DMSO−d6、内部標準:TMS):δ(ppm)=7.80−7.91 m 4H Ha、6.55−7.14 m 14H Hb、5.83−5.90 m 2H Hc、4.83−4.94 m 2H Hd、3.92−4.22 m 4H He、3.63 s 2H Hf、0.99−2.19 m 60H Hh、g、i。
・IRデータ:3450cm−1、2920cm−1、2860cm−1、1781cm−1。

This compound (3) was analyzed by 1H-NMR and IR. The results are shown below.
1H-NMR data (solvent: DMSO-d6, internal standard: TMS): δ (ppm) = 7.80-7.91 m 4H Ha, 6.55-7.14 m 14H Hb, 5.83-5 .90 m 2H Hc, 4.83-4.94 m 2H Hd, 3.92-4.22 m 4H He, 3.63 s 2H Hf, 0.99-2.19 m 60H Hh, g, i.
IR data: 3450 cm-1, 2920 cm-1, 2860 cm-1, 1781 cm-1.

Figure 0004627536
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同様の合成方法によって得られた添加剤成分の名称(略称)および化学式を以下に示す。   The names (abbreviations) and chemical formulas of additive components obtained by the same synthesis method are shown below.

Figure 0004627536
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〈実施例3〉 <Example 3>

本実施例は、本発明のネガ型レジスト組成物に使用する、酸の作用によって化学変換されアルカリ現像液に対する溶解性が減少する官能基を有する化合物の合成に関するものである。   This example relates to the synthesis of a compound having a functional group that is chemically converted by the action of an acid and has reduced solubility in an alkaline developer, which is used in the negative resist composition of the present invention.

上記γ−ブチロラクトン誘導体3M6C−MBSA−BL3(化合物(3))(6g)をTHF(100ml)に溶解し、2%の水酸化ナトリウム水溶液(100ml)を加えた。室温で60分間アルカリ加水分解反応を行った。反応後、反応溶液を濃縮し、塩酸で中和し、酢酸エチル(100ml)と蒸留水(100ml)を加え、有機層を蒸留水(100ml)で3回洗浄した。有機層を濃縮し、真空乾燥を行い、目的物であるγ−ヒドロキシカルボン酸誘導体(化合物(4))5.8gを得た。   The γ-butyrolactone derivative 3M6C-MBSA-BL3 (compound (3)) (6 g) was dissolved in THF (100 ml), and 2% aqueous sodium hydroxide solution (100 ml) was added. The alkali hydrolysis reaction was performed at room temperature for 60 minutes. After the reaction, the reaction solution was concentrated, neutralized with hydrochloric acid, ethyl acetate (100 ml) and distilled water (100 ml) were added, and the organic layer was washed three times with distilled water (100 ml). The organic layer was concentrated and vacuum-dried to obtain 5.8 g of the target γ-hydroxycarboxylic acid derivative (compound (4)).

Figure 0004627536
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実施例1および2で得られた、(I群)の多核フェノール化合物のブチロラクトン化物、およびバレロラクトン化物について、同様の加水分解反応を行い、表2に示す化合物(以下(S群)と呼ぶ)を得た。   The butyrolactone and valerolactone product of the (nuclear group I) polynuclear phenol compound obtained in Examples 1 and 2 were subjected to the same hydrolysis reaction, and the compounds shown in Table 2 (hereinafter referred to as (Group S)). Got.

Figure 0004627536
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〈実施例4〉 <Example 4>

本実施例では、本発明のネガ型レジスト組成物に使用する、酸の作用によって化学変換されアルカリ現像液に対する溶解性が減少する官能基を有する化合物(S群)をレジスト溶剤に溶解した溶液から得られた、塗布膜の、アルカリ現像液に対する溶解速度を測定した結果を示す。   In this example, from a solution in which a compound (S group) having a functional group which is chemically converted by the action of an acid and has reduced solubility in an alkaline developer is used in the negative resist composition of the present invention in a resist solvent. The result of having measured the dissolution rate with respect to the alkaline developing solution of the obtained coating film is shown.

化合物25X−MBSA−BL1−S(300mg)と、酸発生剤トリフェニルスルホニウムトリフレート(TPS−TF)(30mg)を、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(10g)に溶解した溶液を、シリコンウエハ上に回転塗布した後、100℃で2分間加熱し、厚さ200nmのアモルファス塗布膜を得た。この塗布膜の、アルカリ現像液(テトラヒドロアンモニウムヒドロキシド水溶液)中での溶解速度を測定した。アルカリ現像液の濃度は、2.38%、1.19%、および0.79%の3種類で測定を行った。   A solution of compound 25X-MBSA-BL1-S (300 mg) and acid generator triphenylsulfonium triflate (TPS-TF) (30 mg) in propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) (10 g) After spin-coating on top, it was heated at 100 ° C. for 2 minutes to obtain an amorphous coating film having a thickness of 200 nm. The dissolution rate of this coating film in an alkaline developer (tetrahydroammonium hydroxide aqueous solution) was measured. The concentration of the alkali developer was measured at 3.38%, 1.19%, and 0.79%.

25X−MBSA−BL1−S以外の表2に示す加水分解生成物についても同様に、酸発生剤TPS−TFとの混合溶液からアモルファス膜を作製し、溶解速度を測定した。結果を表3に示す。   Similarly for the hydrolysis products shown in Table 2 other than 25X-MBSA-BL1-S, an amorphous film was prepared from a mixed solution with the acid generator TPS-TF, and the dissolution rate was measured. The results are shown in Table 3.

Figure 0004627536
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表3中、溶解速度「>100」は、アモルファス膜が瞬時に溶解したことを表す。
〈実施例5〉
In Table 3, the dissolution rate “> 100” represents that the amorphous film was instantaneously dissolved.
<Example 5>

本実施例は、本発明のネガ型レジスト組成物に関するものである。表4に示す各成分を混合、溶解してネガ型レジスト組成物(溶液)を得た。溶剤には、2−メトキシ−1−プロパノール(プロピレングリコールモノメチルエーテル、PGME)を用いた。
シリコンウエハ上に、回転塗布で膜厚100から120nmのレジスト薄膜を形成し、100℃で2分間プリベークを行った。その後、加速電圧70kVの電子線(EB)で微細ライン&スペースパターンを描画し、100℃で2分間の露光後ベークを行った。2.38% TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)水溶液またはレジスト薄膜未露光部の溶解速度が2〜50nm/sとなるような濃度のTMAH水溶液で現像を行った。
This example relates to the negative resist composition of the present invention. Each component shown in Table 4 was mixed and dissolved to obtain a negative resist composition (solution). As the solvent, 2-methoxy-1-propanol (propylene glycol monomethyl ether, PGME) was used.
A resist thin film having a film thickness of 100 to 120 nm was formed on a silicon wafer by spin coating, and prebaked at 100 ° C. for 2 minutes. Thereafter, a fine line & space pattern was drawn with an electron beam (EB) at an acceleration voltage of 70 kV, and post-exposure baking was performed at 100 ° C. for 2 minutes. Development was performed with a 2.38% TMAH (tetramethylammonium hydroxide) aqueous solution or a TMAH aqueous solution having a concentration such that the dissolution rate of the unexposed portion of the resist thin film was 2 to 50 nm / s.

表4に、レジスト組成物の組成とEBリソグラフィー評価結果を示す。EB描画には、日立HL−800Dを用いた。測長SEMを用いて、100nmライン&スペースパターンからLERを求めた。
表4中、カッコ内はレジスト組成物(溶液)中の組成比(重量%)を表す。なお、各レジストは、それぞれ塩基性化合物トリオクチルアミンを0.005%含む。
Table 4 shows the composition of the resist composition and the EB lithography evaluation results. Hitachi HL-800D was used for EB drawing. LER was calculated from a 100 nm line & space pattern using a length measurement SEM.
In Table 4, the value in parentheses represents the composition ratio (% by weight) in the resist composition (solution). Each resist contains 0.005% of the basic compound trioctylamine.

図1は、No.1のレジストの感度曲線である。図2は、No.1のレジストで得られた、60nmライン&スペースパターンの解像性評価の結果を示すSEM写真である。   FIG. 1 is a sensitivity curve of 1 resist. FIG. It is a SEM photograph which shows the result of the resolution evaluation of a 60 nm line & space pattern obtained by 1 resist.

Figure 0004627536
Figure 0004627536

表4の9種類のレジストにつき、EB描画の代わりにEUV露光を行うこと以外は同様の評価を行い、いずれのレジストも感度10mJ/cmから30mJ/cmで40nm以下のライン&スペースが解像した。
〈比較例1〉
Table per 4 nine resist performs the same evaluation, except that perform EUV exposure instead of EB drawing, any resist the sensitivity 10 mJ / cm 2 from 30 mJ / cm 2 at 40nm or less lines and spaces solutions I imaged it.
<Comparative example 1>

本比較例は、添加剤成分を含有しないネガ型レジスト組成物に関するものである。
表5に示す組成で各成分を混合、溶解したネガ型レジスト組成物溶液を得た。シリコンウエハ上に、回転塗布で膜厚100から120nmのレジスト薄膜を形成し、100℃で2分間プリベークを行った。その後、加速電圧70kVの電子線(EB)で微細ライン&スペースパターンを描画し、100℃で2分間の露光後ベークを行った。適当な現像液で現像を行った。
表5に、レジスト組成物の組成とEBリソグラフィー評価結果を示す。EB描画には、日立HL−800Dを用いた。測長SEMを用いて、100nmライン&スペースパターンからLERを求めた。
表5中、カッコ内はレジスト組成物(溶液)中の組成比(重量%)を表す。なお、各レジストは、それぞれ塩基性化合物トリオクチルアミンを0.005%含む。
This comparative example relates to a negative resist composition containing no additive component.
A negative resist composition solution was prepared by mixing and dissolving each component with the composition shown in Table 5. A resist thin film having a film thickness of 100 to 120 nm was formed on a silicon wafer by spin coating, and prebaked at 100 ° C. for 2 minutes. Thereafter, a fine line & space pattern was drawn with an electron beam (EB) at an acceleration voltage of 70 kV, and post-exposure baking was performed at 100 ° C. for 2 minutes. Development was performed with an appropriate developer.
Table 5 shows the composition of the resist composition and the EB lithography evaluation results. Hitachi HL-800D was used for EB drawing. LER was calculated from a 100 nm line & space pattern using a length measurement SEM.
In Table 5, the value in parentheses represents the composition ratio (% by weight) in the resist composition (solution). Each resist contains 0.005% of the basic compound trioctylamine.

Figure 0004627536
Figure 0004627536

〈実施例6〉 <Example 6>

化学式35に示す、6種の多核フェノール(25X−MBSA、26X−MBSA、3M6C−MBSA、25X−D、26X−D、3M6C−D)および表2中の(I群)の化合物の中から選ばれた、少なくとも1種の化合物を1重量%、表2中の(S群)の化合物の中から選ばれた、少なくとも1種の化合物を2重量%含むPGMEA溶液のレジスト組成物を作製した。このレジスト組成物は、塗布・プリベーク後のレジスト膜の、2.38%TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液)への溶解速度が2から50nm/sとなるように、化合物の種類と組み合わせを選んだ。このレジストを用いて、シリコンウエハ上に、回転塗布で膜厚100から120nmのレジスト薄膜を形成し、100℃で2分間プリベークを行った。その後、加速電圧70kVの電子線(EB)で微細ライン&スペースパターンを描画し、100℃で2分間の露光後ベークを行った。適当な現像液で現像を行った。
現像後のパターンを断面SEMで観察したところ、照射量10から50μC/cmのいずれかの照射量で、50から60nmのライン&スペースパターンが形成されていた。
〈実施例7〉
Selected from the six polynuclear phenols (25X-MBSA, 26X-MBSA, 3M6C-MBSA, 25X-D, 26X-D, 3M6C-D) shown in Chemical Formula 35 and the compounds of (Group I) in Table 2 A resist composition of PGMEA solution containing 1% by weight of at least one compound and 2% by weight of at least one compound selected from the compounds of (S group) in Table 2 was prepared. In this resist composition, the type and combination of compounds are selected so that the dissolution rate of the resist film after coating and pre-baking in 2.38% TMAH (tetramethylammonium hydroxide aqueous solution) is 2 to 50 nm / s. It is. Using this resist, a resist thin film having a film thickness of 100 to 120 nm was formed on a silicon wafer by spin coating, and prebaked at 100 ° C. for 2 minutes. Thereafter, a fine line & space pattern was drawn with an electron beam (EB) at an acceleration voltage of 70 kV, and post-exposure baking was performed at 100 ° C. for 2 minutes. Development was performed with an appropriate developer.
When the developed pattern was observed with a cross-sectional SEM, a line and space pattern of 50 to 60 nm was formed at an irradiation dose of 10 to 50 μC / cm 2 .
<Example 7>

本実施例では、本発明のパターン形成法を用いたトランジスタの製造法について示す。
図3に公知のMOS(金属−酸化物−半導体)型トランジスタの断面図を示す。同トランジスタは、ゲート電極38に印加する電圧により、ソース電極36及びドレイン電極37間に流れるドレイン電流を制御する構造となっている。ここでこのような構造を作る工程は、十数工程からなるが、それらを大きく分けるとフィールド酸化膜形成までの工程と、ゲート形成までの工程と、最終工程の3つにグループわけする事ができる。ここではじめのフィールド酸化膜形成までの工程(図4)には、窒化シリコン膜上でレジストパターンを形成する工程が含まれる。このフィールド酸化膜形成を以下の実施例の様にして行った。
In this embodiment, a method for manufacturing a transistor using the pattern formation method of the present invention will be described.
FIG. 3 shows a cross-sectional view of a known MOS (metal-oxide-semiconductor) transistor. The transistor has a structure in which a drain current flowing between the source electrode 36 and the drain electrode 37 is controlled by a voltage applied to the gate electrode 38. Here, the process of making such a structure is composed of more than a dozen processes. However, if these are roughly divided, they can be divided into three groups: a process up to field oxide film formation, a process up to gate formation, and a final process. it can. Here, the first process up to the formation of the field oxide film (FIG. 4) includes a process of forming a resist pattern on the silicon nitride film. The field oxide film was formed as in the following examples.

公知の方法により、図4(a)の様にp型シリコンウエハ41上に20nmの酸化膜42を形成し、その上にプラズマCVDにより、70nmの窒化シリコン膜を形成し基板とする。この基板に、実施例1に示した材料、実施例5のNo.1のレジスト組成物を用いたパターン形成方法により50nmラインのレジストパターン44の形成を行なう(図4(b))。このレジストパターンをマスクとして、公知の方法で窒化シリコン膜をエッチングした後(図4(c))、このレジストを再びマスクにして、チャンネルストッパのためのホウ素のイオン打ち込みを行なう。   As shown in FIG. 4A, a 20 nm oxide film 42 is formed on a p-type silicon wafer 41 by a known method, and a 70 nm silicon nitride film is formed thereon by plasma CVD to form a substrate. To this substrate, the materials shown in Example 1, No. 5 in Example 5, were used. A resist pattern 44 of 50 nm line is formed by the pattern forming method using the resist composition 1 (FIG. 4B). After etching the silicon nitride film by a known method using this resist pattern as a mask (FIG. 4C), boron ion implantation for a channel stopper is performed using this resist as a mask again.

レジストを剥離後(図4(d))、窒化シリコン膜をマスクとする選択酸化により、素子分離領域に0.5μmのフィールド酸化膜を形成する(図4(e))。このあと公知の方法に従い、ゲート形成の工程と、最終工程を行った。窒化シリコン膜をエッチング後、ゲートを酸化し、多結晶シリコンの成長を行なう(図4(f))。この基板に、実施例1に示したパターン形成方法を用いて、50nmラインのレジストパターンの形成を行なう(図4(g))。このレジストパターンをマスクとして、公知の方法で多結晶シリコンのエッチングを行い、ゲートを形成する(図4(h))。ソース、ドレインの薄い酸化膜をエッチングし、ついで多結晶シリコンゲートとソース、ドレインにヒ素を拡散し、多結晶シリコンゲートとソース、ドレイン領域に酸化膜を形成する。ゲート、ソース、ドレインへのアルミニウム配線のためのコンタクトを開口し、アルミニウム蒸着とパターンニングを行い、さらに保護膜を形成し、ボンディングのためのパッドを開口する。このようにして図3のようなMOS型トランジスタが形成される。   After removing the resist (FIG. 4D), a field oxide film of 0.5 μm is formed in the element isolation region by selective oxidation using the silicon nitride film as a mask (FIG. 4E). Thereafter, a gate forming step and a final step were performed according to a known method. After etching the silicon nitride film, the gate is oxidized to grow polycrystalline silicon (FIG. 4F). A 50 nm line resist pattern is formed on this substrate using the pattern forming method shown in Example 1 (FIG. 4G). Using this resist pattern as a mask, the polycrystalline silicon is etched by a known method to form a gate (FIG. 4H). A thin oxide film of the source and drain is etched, and then arsenic is diffused into the polycrystalline silicon gate, the source and the drain, and an oxide film is formed in the polycrystalline silicon gate and the source and drain regions. Contacts for aluminum wiring to the gate, source, and drain are opened, aluminum deposition and patterning are performed, a protective film is further formed, and pads for bonding are opened. In this way, a MOS transistor as shown in FIG. 3 is formed.

ここではMOS型トランジスタについて、特にフィールド酸化膜の形成方法を記述したが、本発明はこれに限らないのは言うまでもなく、他の半導体素子の製造方法、工程に適用できる。
〈実施例8〉
Although a method for forming a field oxide film has been particularly described here for a MOS transistor, the present invention is not limited to this and can be applied to other methods and processes for manufacturing semiconductor devices.
<Example 8>

本実施例では、実施例5のNo.2のレジスト組成物を用いた半導体メモリ素子の作製方法について図5及び図6を用いて説明する。図5は素子の製造の主な工程を示す断面図である。図5(a)に示すように、P型のSi半導体50を基板に用い、その表面に公知の素子分離技術を用い素子分離領域51を形成する。次に、例えば厚さ150nmの多結晶Siと厚さ200nmのSiOを積層した構造のワード線52を形成し、さらに化学気相成長法を用いて例えば150nmのSiOを被着し、異方的に加工してワード線の側壁にSiOのサイドスペーサ53を形成する。次に、通常の方法でn拡散層54を形成する。次に図5(b)に示すように、通常の工程を経て多結晶Siまたは高融点金属シリサイド、あるいはこれらの積層膜からなるデータ線55を形成する。次に図5(c)に示すように、通常の工程を経て多結晶Siからなる蓄積電極56を形成する。その後、TaO、SiN、SiO、BST、PZT、強誘電体、あるいはこれらの複合膜などを被着し、キャパシタ用絶縁膜57を形成する。引き続き多結晶Si、高融点金属、高融点金属シリサイド、あるいはAl、Cu等の低抵抗な導体を被着しプレート電極58を形成する。次に図5(d)に示すように、通常の工程を経て配線59を形成する。次に通常の配線形成工程やパッシベーション工程を経てメモリ素子を作製した。なお、ここでは、代表的な製造工程のみを説明したが、これ以外は通常の製造工程を用いた。 In this example, No. 5 in Example 5 was used. A method for manufacturing a semiconductor memory element using the resist composition 2 will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the main steps of manufacturing the device. As shown in FIG. 5A, a P-type Si semiconductor 50 is used as a substrate, and an element isolation region 51 is formed on the surface using a known element isolation technique. Next, for example, a word line 52 having a structure in which polycrystalline Si having a thickness of 150 nm and SiO 2 having a thickness of 200 nm is stacked is formed, and further, for example, SiO 2 having a thickness of 150 nm is deposited by chemical vapor deposition. The SiO 2 side spacers 53 are formed on the side walls of the word lines by processing in a lateral direction. Next, the n diffusion layer 54 is formed by a normal method. Next, as shown in FIG. 5B, a data line 55 made of polycrystalline Si, refractory metal silicide, or a laminated film thereof is formed through a normal process. Next, as shown in FIG. 5C, a storage electrode 56 made of polycrystalline Si is formed through a normal process. Thereafter, Ta 2 O 5 , Si 3 N 4 , SiO 2 , BST, PZT, a ferroelectric, or a composite film thereof is deposited to form a capacitor insulating film 57. Subsequently, a polycrystalline silicon, a refractory metal, a refractory metal silicide, or a low-resistance conductor such as Al or Cu is deposited to form a plate electrode 58. Next, as shown in FIG. 5D, a wiring 59 is formed through a normal process. Next, a memory element was manufactured through a normal wiring formation process and a passivation process. In addition, although only the typical manufacturing process was demonstrated here, the normal manufacturing process was used except this.

本実施例では、上記様々な素子構造のパターン形成を、本発明によるレジストとEUV・EB露光を用いて行った。なお、例えばパッシベーション工程での導通孔形成工程や、イオン打ち込みマスク形成用工程のパターン形成等、パターンの寸法の比較的大きい工程には本発明によるレジスト材料は適用しなかった。   In this example, the pattern formation of the various element structures was performed using the resist according to the present invention and EUV / EB exposure. Note that the resist material according to the present invention was not applied to a process having a relatively large pattern size, such as a conductive hole forming process in a passivation process and a pattern forming process in an ion implantation mask forming process.

次に、リソグラフィーで形成したパターンについて説明する。図6は製造したメモリ素子を構成する代表的なパターンのメモリ部のパターン配置を示す。60がワード線、61がデータ線、62がアクティブ領域、63が蓄積電極、64が電極取り出し孔のパターンである。この例においても、ここに示した64の電極取り出し孔形成以外のすべてに本発明の実施例のパターン形成を用いた。ここに示したパターン形成以外でも最小設計ルールを用いている工程では本発明を用いた。   Next, a pattern formed by lithography will be described. FIG. 6 shows a pattern arrangement of a memory portion of a typical pattern constituting the manufactured memory element. 60 is a word line, 61 is a data line, 62 is an active region, 63 is a storage electrode, and 64 is a pattern of electrode extraction holes. Also in this example, the pattern formation of the embodiment of the present invention was used for all except the 64 electrode extraction hole formation shown here. The present invention is used in a process using the minimum design rule other than the pattern formation shown here.

本発明を用いて作製した素子は、従来法を用いて作製した素子と比較するとパターン間の寸法を小さくできた。そのため同じ構造の素子が小さくでき、半導体素子を製造する際に1枚のウエハから製造できる個数が増えて、歩留まりが向上した。   The device manufactured using the present invention can reduce the dimension between patterns as compared with the device manufactured using the conventional method. For this reason, elements having the same structure can be made smaller, and the number of wafers that can be manufactured from a single wafer when manufacturing semiconductor elements has increased, thereby improving the yield.

本発明のネガ型レジスト組成物の、電子線露光による感度曲線を示す図である。It is a figure which shows the sensitivity curve by electron beam exposure of the negative resist composition of this invention. 本発明のネガ型レジスト組成物の解像性評価の結果を示すSEM写真である。It is a SEM photograph which shows the result of the resolution evaluation of the negative resist composition of this invention. MOS(金属−酸化物−半導体)型トランジスタの断面図である。It is sectional drawing of a MOS (metal-oxide-semiconductor) type | mold transistor. (a)−(h)は、本発明のパターン形成方法を用いたデバイスの作製過程を模式的に示す断面図である。(A)-(h) is sectional drawing which shows typically the preparation process of the device using the pattern formation method of this invention. (a)−(d)は、本発明のパターン形成方法を用いたデバイスの作製過程を模式的に示す断面図である。(A)-(d) is sectional drawing which shows typically the preparation process of the device using the pattern formation method of this invention. 本発明のパターン形成方法を用いたデバイスの平面構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the planar structure of the device using the pattern formation method of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

32、45…フィールド酸化膜、33…ソースコンタクト、34…ドレインコンタクト、35…多結晶シリコン、36…ソース電極、37…ドレイン電極、38…ゲート電極、39…保護膜、42…酸化膜、44…レジストパターン、46…多結晶シリコン膜、47…レジストパターン、48…多結晶シリコンゲート、50…P型のSi半導体、51…素子分離領域、52…ワード線、53…サイドスペーサ、54…n拡散層、55…データ線、56…蓄積電極、57…キャパシタ用絶縁膜、58…プレート電極、59…配線、60…ワード線、61…データ線、62…アクティブ領域、63…蓄積電極、64…電極取り出し孔。   32, 45 ... Field oxide film, 33 ... Source contact, 34 ... Drain contact, 35 ... Polycrystalline silicon, 36 ... Source electrode, 37 ... Drain electrode, 38 ... Gate electrode, 39 ... Protective film, 42 ... Oxide film, 44 ... Resist pattern, 46 ... polycrystalline silicon film, 47 ... resist pattern, 48 ... polycrystalline silicon gate, 50 ... P-type Si semiconductor, 51 ... element isolation region, 52 ... word line, 53 ... side spacer, 54 ... n Diffusion layer, 55 ... data line, 56 ... storage electrode, 57 ... capacitor insulating film, 58 ... plate electrode, 59 ... wiring, 60 ... word line, 61 ... data line, 62 ... active region, 63 ... storage electrode, 64 ... electrode extraction hole.

Claims (19)

下記一般式(S−1)で表され、酸の作用によって化学変換されアルカリ現像液に対する溶解性が減少する官能基を有する化合物および、一般式(I−1)で表される添加化合物から構成される基材成分(A)と、
放射線の照射により酸を発生する酸発生剤成分(B)とを含むことを特徴とするネガ型レジスト組成物。
Figure 0004627536
[式(S−1)中、Z、Z、Z、Z、ZおよびZは、それぞれ独立に水素原子または、ラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基であり、前記ヒドロキシカルボン酸は1分子につき1以上存在し、;R11〜R17はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基であって、その構造中にヘテロ原子を含んでもよく;ga、gb、gc、gd、jはそれぞれ独立に1以上の整数であり、k、qは0または1以上の整数であり、かつga+j+k+q、gb+j+k+q、gc+j+k+q、およびgd+j+k+qが5以下であり;hは1以上の整数であり、l、mはそれぞれ独立に0または1以上の整数であり、かつh+l+mが4以下であり;iは1以上の整数であり、n、oはそれぞれ独立に0または1以上の整数であり、かつi+n+oが4以下であり;Xは、脂肪族環式基または芳香族環式基である。]
Figure 0004627536
[式(I−1)中、Y、Y、Y、Y、YおよびYは、それぞれ独立に、水素原子、ラクトン環を有する基、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基であり、前記ラクトン環を有する基、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基は1分子あたり0以上4以下存在し、;R21〜27はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基であって、その構造中にヘテロ原子を含んでもよく;ge、gf、gg、ghおよびj2はそれぞれ独立に1以上の整数であり、k2、q2は0または1以上の整数であり、かつ(ge+j2+k2+q2)、(gf+j2+k2+q2)、(gg+j2+k2+q2)、および(gh+j2+k2+q2)が5以下であり;h2は1以上の整数であり、l2、m2はそれぞれ独立に0または1以上の整数であり、かつh2+l2+m2が4以下であり;i2は1以上の整数であり、n2、o2はそれぞれ独立に0または1以上の整数であり、かつi2+n2+o2が4以下であり;Xはアルキレン基、肪族環式基または芳香族環式基である。]
Consists of a compound having a functional group represented by the following general formula (S-1), having a functional group that is chemically converted by the action of an acid and whose solubility in an alkaline developer decreases, and an additive compound represented by the general formula (I-1) A base component (A) to be produced;
A negative resist composition comprising an acid generator component (B) that generates an acid upon irradiation with radiation.
Figure 0004627536
[In Formula (S-1), Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 each independently have a hydrogen atom or a hydroxycarboxylic acid which is opened by hydrolyzing a lactone ring. Wherein R 11 to R 17 are each independently an alkyl group, an alkenyl group or an aromatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and the structure thereof May contain a heteroatom; ga, gb, gc, gd, j are each independently an integer of 1 or more, k, q are 0 or an integer of 1 or more, and ga + j + k + q, gb + j + k + q, gc + j + k + q, and gd + j + k + q is 5 or less; h is an integer of 1 or more, l and m are each independently 0 or an integer of 1 or more, and h + l + m is 4 or less; i is 1 or less N and o are each independently an integer of 0 or 1 and i + n + o is 4 or less; X is an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group. ]
Figure 0004627536
[In Formula (I-1), Y 1 , Y 2 , Y 3 , Y 4 , Y 5 and Y 6 are each independently a hydrogen atom, a group having a lactone ring, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group or an aromatic hydrocarbon group, a group having the lactone ring, alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group, or an aromatic hydrocarbon group are present 0 to 4 per molecule,; R. 21 to R 27 is each independently an alkyl group, alkenyl group or aromatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms and may contain a hetero atom in the structure thereof; ge, gf, gg, gh and j2 are each independently And k2 and q2 are 0 or an integer of 1 or more and (ge + j2 + k2 + q2), (gf + j2 + k2 + q2), (gg + j2 + k2 + q2), and (gh + j2 +) k2 + q2) is 5 or less; h2 is an integer of 1 or more, l2, m2 are each independently 0 or an integer of 1 or more, and h2 + l2 + m2 is 4 or less; i2 is an integer of 1 or more; n2, o2 are each independently 0 or an integer of 1 or more, and i2 + n2 + o2 is 4 or less; X is an alkylene group, cycloaliphatic aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group. ]
含窒素有機化合物(D)を含有する請求項1に記載のネガ型レジスト組成物。   The negative resist composition of Claim 1 containing a nitrogen-containing organic compound (D). 前記酸の作用によって化学変換されアルカリ現像液に対する溶解性が減少する官能基を有する化合物が、一般式(S−2)で表される化合物であることを特徴とする請求項1に記載のネガ型レジスト組成物。
Figure 0004627536
[式(S−2)中、Z、Z、Z、Z、ZおよびZは、それぞれ独立に水素原子または、ラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基であり、前記ヒドロキシカルボン酸は1分子につき1以上存在し、;R31、R32はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基または芳香族炭化水素基であって、その構造中にヘテロ原子を含んでもよく;Xは、脂肪族環式基または芳香族環式基である。]
2. The negative according to claim 1, wherein the compound having a functional group that is chemically converted by the action of an acid and has reduced solubility in an alkali developer is a compound represented by the general formula (S-2). Type resist composition.
Figure 0004627536
[In Formula (S-2), Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 each independently have a hydrogen atom or a hydroxycarboxylic acid which is opened by hydrolyzing a lactone ring. And at least one hydroxycarboxylic acid is present per molecule; R 31 and R 32 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group, X may be an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group. ]
含窒素有機化合物(D)を含有する請求項3に記載のネガ型レジスト組成物。   The negative resist composition of Claim 3 containing a nitrogen-containing organic compound (D). 前記酸の作用によって化学変換されアルカリ現像液に対する溶解性が減少する官能基を有する化合物が、一般式(S−3)で表される化合物であることを特徴とする請求項1に記載のネガ型レジスト組成物。
Figure 0004627536
[式(S−3)中、Zはラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基であり、;R51〜R57はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基であって、その構造中にヘテロ原子を含んでもよく;ga、gb、gc、gd、およびjはそれぞれ独立に1以上の整数であり、k、qは0または1以上の整数であり、かつ(ga+j+k+q)、(gb+j+k+q)、(gc+j+k+q)、および(gd+j+k+q)が5以下であり;hは1以上の整数であり、l、mはそれぞれ独立に0または1以上の整数であり、かつh+l+mが4以下であり;iは1以上の整数であり、n、oはそれぞれ独立に0または1以上の整数であり、かつi+n+oが4以下であり;Xは、脂肪族環式基または芳香族環式基である。]
2. The negative according to claim 1, wherein the compound having a functional group that is chemically converted by the action of an acid and has reduced solubility in an alkaline developer is a compound represented by the general formula (S-3). Type resist composition.
Figure 0004627536
[In the formula (S-3), Z is a group having a hydroxycarboxylic acid that is opened by hydrolysis of a lactone ring; R 51 to R 57 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, alkenyl A group or an aromatic hydrocarbon group which may contain a hetero atom in the structure; ga, gb, gc, gd and j are each independently an integer of 1 or more, and k and q are 0 or 1 (Ga + j + k + q), (gb + j + k + q), (gc + j + k + q), and (gd + j + k + q) are 5 or less; h is an integer of 1 or more, and l and m are each independently 0 or 1 or more is an integer, and h + l + m is 4 or less; i represents an integer of 1 or greater, n, o are each independently 0 or an integer of 1 or more, and i + n + o is 4 or less; X is An aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group. ]
含窒素有機化合物(D)を含有する請求項5に記載のネガ型レジスト組成物。   The negative resist composition of Claim 5 containing a nitrogen-containing organic compound (D). 前記酸の作用によって化学変換されアルカリ現像液に対する溶解性が減少する官能基を有する化合物が、一般式(S−4)で表される化合物であることを特徴とする請求項1に記載のネガ型レジスト組成物。
Figure 0004627536
[式(S−4)中、Zはラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基であり;R71、R72はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基または芳香族炭化水素基であって、その構造中にヘテロ原子を含んでもよく;Xは、脂肪族環式基または芳香族環式基である。]
2. The negative according to claim 1, wherein the compound having a functional group which is chemically converted by the action of an acid and has reduced solubility in an alkaline developer is a compound represented by the general formula (S-4). Type resist composition.
Figure 0004627536
[In Formula (S-4), Z is a group having a hydroxycarboxylic acid that is opened by hydrolysis of a lactone ring; R 71 and R 72 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aromatic group; A hydrocarbon group which may contain heteroatoms in its structure; X is an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group. ]
含窒素有機化合物(D)を含有する請求項7に記載のネガ型レジスト組成物。   The negative resist composition of Claim 7 containing a nitrogen-containing organic compound (D). 前記添加化合物が、一般式(I−2)で表される化合物であることを特徴とする請求項1に記載のネガ型レジスト組成物。
Figure 0004627536
[式(I−2)中、Y、Y、Y、Y、YおよびYはそれぞれ独立に水素原子、ラクトン環を有する基、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基であり、前記ラクトン環を有する基、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基は1分子あたり0以上4以下存在し、;R41、R42はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基または芳香族炭化水素基であって、その構造中にヘテロ原子を含んでもよく;Xはアルキレン基、脂肪族環式基または芳香族環式基である。]
The negative resist composition according to claim 1, wherein the additive compound is a compound represented by the general formula (I-2).
Figure 0004627536
[In formula (I-2), Y 1 , Y 2 , Y 3 , Y 4 , Y 5 and Y 6 are each independently a hydrogen atom, a group having a lactone ring, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkenyl group. Or an aromatic hydrocarbon group, the group having a lactone ring, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group or an aromatic hydrocarbon group is present in an amount of 0 to 4 per molecule; R 41 , R 42 Each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group, and may contain a hetero atom in the structure; X represents an alkylene group, an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group; is there. ]
含窒素有機化合物(D)を含有する請求項9に記載のネガ型レジスト組成物。   The negative resist composition of Claim 9 containing a nitrogen-containing organic compound (D). 前記添加化合物が、一般式(I−3)で表される化合物であることを特徴とする請求項1に記載のネガ型レジスト組成物。
Figure 0004627536
[式(I−3)中、Yは水素原子、ラクトン環を有する基、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基であり、;R61〜R67はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基であって、その構造中にヘテロ原子を含んでもよく;ge、gf、gg、gh、j2はそれぞれ独立に1以上の整数であり、k2、q2は0または1以上の整数であり、かつ(ge+j2+k2+q2)、(gf+j2+k2+q2)、(gg+j2+k2+q2)、および(gh+j2+k2+q2)が5以下であり;h2は1以上の整数であり、l2、m2はそれぞれ独立に0または1以上の整数であり、かつh2+l2+m2が4以下であり;i2は1以上の整数であり、n2、o2はそれぞれ独立に0または1以上の整数であり、かつi2+n2+o2が4以下であり;Xはアルキレン基、脂肪族環式基または芳香族環式基である。]
The negative resist composition according to claim 1, wherein the additive compound is a compound represented by the general formula (I-3).
Figure 0004627536
[In Formula (I-3), Y represents a hydrogen atom, a group having a lactone ring, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group, or an aromatic hydrocarbon group; R 61 to R 67 are each independently An alkyl group, an alkenyl group or an aromatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, which may contain a hetero atom in the structure thereof; ge, gf, gg, gh and j2 are each independently an integer of 1 or more K2, q2 is 0 or an integer of 1 or more, and (ge + j2 + k2 + q2), (gf + j2 + k2 + q2), (gg + j2 + k2 + q2), and (gh + j2 + k2 + q2) are 5 or less; h2 is an integer of 1 or more, l2, m2 Are each independently an integer of 0 or 1 and h2 + l2 + m2 is 4 or less; i2 is an integer of 1 or more, and n2 and o2 are Independently 0 or an integer of 1 or more is, and i2 + n2 + o2 is 4 or less; X is an alkylene group, an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group. ]
含窒素有機化合物(D)を含有する請求項11に記載のネガ型レジスト組成物。   The negative resist composition of Claim 11 containing a nitrogen-containing organic compound (D). 前記添加化合物が、一般式(I−4)で表される化合物であることを特徴とする請求項1に記載のネガ型レジスト組成物。
Figure 0004627536
[式(I−4)中、Yは水素原子、ラクトン環を有する基、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基であり、;R81、R82はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基または芳香族炭化水素基であって、その構造中にヘテロ原子を含んでもよく;Xはアルキレン基、脂肪族環式基または芳香族環式基である。]
The negative resist composition according to claim 1, wherein the additive compound is a compound represented by the general formula (I-4).
Figure 0004627536
[In Formula (I-4), Y is a hydrogen atom, a group having a lactone ring, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group or an aromatic hydrocarbon group; R 81 and R 82 are each independently An alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group which may contain a hetero atom in the structure; X is an alkylene group, an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group; ]
含窒素有機化合物(D)を含有する請求項13に記載のネガ型レジスト組成物。   The negative resist composition of Claim 13 containing a nitrogen-containing organic compound (D). 請求項1に記載の基材成分(A)において、酸の作用によって化学変換されアルカリ現像液に対する溶解性が減少する官能基を有する化合物の含有量が40重量%以上であることを特徴とするネガ型レジスト組成物。   The base component (A) according to claim 1, wherein the content of the compound having a functional group that is chemically converted by the action of an acid and decreases in solubility in an alkali developer is 40% by weight or more. Negative resist composition. 含窒素有機化合物(D)を含有する請求項15に記載のネガ型レジスト組成物。   The negative resist composition according to claim 15, comprising a nitrogen-containing organic compound (D). 前記酸の作用によって化学変換されアルカリ現像液に対する溶解性が減少する官能基を有する化合物を少なくとも1種類と、前記(I−1)で表される添加化合物を少なくとも1種類とを含有したネガ型レジスト組成物であって、該レジスト組成物から得られたレジスト膜の、現像液に対する溶解速度が2nm/s以上50nm/s以下であることを特徴とする請求項1に記載のネガ型レジスト組成物。   Negative type containing at least one compound having a functional group that is chemically converted by the action of the acid and has reduced solubility in an alkaline developer, and at least one additive compound represented by (I-1). 2. The negative resist composition according to claim 1, wherein the resist film obtained from the resist composition has a dissolution rate in a developing solution of 2 nm / s or more and 50 nm / s or less. object. 前記ヒドロキシカルボン酸が、γ−ヒドロキシカルボン酸またはδ−ヒドロキシカルボン酸である請求項1に記載のネガ型レジスト組成物。   The negative resist composition according to claim 1, wherein the hydroxycarboxylic acid is γ-hydroxycarboxylic acid or δ-hydroxycarboxylic acid. 請求項1に記載のネガ型レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を露光する工程と、
前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程と、を含むレジストパターン形成方法。
Forming a resist film on a substrate using the negative resist composition according to claim 1;
Exposing the resist film;
Developing the resist film to form a resist pattern.
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