JP4742156B2 - Positive resist composition and pattern forming method using the same - Google Patents

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本発明は、超LSIや高容量マイクロチップの製造等の超マイクロリソグラフィプロセスやその他のフォトファブリケ−ションプロセスに使用するポジ型レジスト組成物に関するものである。更に詳しくは、高解像度及び高感度で、露光、現像後に優れたパターンプロファイルのレジストパターンが形成されるポジ型レジスト組成物に関するものである。   The present invention relates to a positive resist composition used in an ultramicrolithography process such as the manufacture of VLSI and high-capacity microchips and other photofabrication processes. More specifically, the present invention relates to a positive resist composition in which a resist pattern having an excellent pattern profile is formed after exposure and development with high resolution and high sensitivity.

近年、集積回路はその集積度を益々高めており、超LSI等の半導体基板の製造においてはハーフミクロン以下の線幅から成る超微細パターンの加工が必要とされるようになってきた。その必要性を満たすためにフォトリソグラフィーに用いられる露光装置の使用波長は益々短波化し、今では、遠紫外線の中でも短波長のエキシマレーザー光(XeCl、KrF、ArF等)を用いることが検討されるまでになってきている。
この波長領域におけるリソグラフィーのパターン形成に用いられるものとして、化学増幅系レジストがある。
In recent years, the degree of integration of integrated circuits has increased further, and in the manufacture of semiconductor substrates such as VLSI, processing of ultra-fine patterns having a line width of less than half a micron has been required. In order to satisfy this need, the wavelength used by exposure apparatuses used in photolithography has become increasingly shorter, and now it is considered to use excimer laser light (XeCl, KrF, ArF, etc.) having a short wavelength among far ultraviolet rays. It is becoming.
A chemical amplification type resist is used for lithography pattern formation in this wavelength region.

一般に化学増幅系レジストは、通称2成分系、2.5成分系、3成分系の3種類に大別することができる。2成分系は、光分解により酸を発生する化合物(以後、光酸発生剤という)とバインダー樹脂とを組み合わせている。該バインダー樹脂は、酸の作用により分解して、樹脂のアルカリ現像液中での溶解性を増加させる基(酸分解性基ともいう)を分子内に有する樹脂である。2.5成分系はこうした2成分系に更に酸分解性基を有する低分子化合物を含有する。3成分系は光酸発生剤とアルカリ可溶性樹脂と上記低分子化合物を含有するものである。   In general, chemically amplified resists can be broadly classified into three types, commonly called two-component systems, 2.5-component systems, and three-component systems. The two-component system combines a compound that generates an acid by photolysis (hereinafter referred to as a photoacid generator) and a binder resin. The binder resin is a resin having in its molecule a group (also referred to as an acid-decomposable group) that decomposes by the action of an acid and increases the solubility of the resin in an alkaline developer. The 2.5 component system further contains a low molecular weight compound having an acid-decomposable group in the two component system. A three-component system contains a photoacid generator, an alkali-soluble resin, and the low molecular weight compound.

上記化学増幅系レジストは紫外線や遠紫外線照射用のフォトレジストに適しているが、その中でさらに使用上の要求特性に対応する必要がある。ArF光源用のフォトレジスト組成物としては、部分的にヒドロキシ化したスチレン系樹脂よりもさらに吸収の少ない(メタ)アクリル系樹脂を光によって酸を発生する化合物と組み合わせたフォトレジスト組成物が提案されている。例えば特許文献1及び2等がある。中でも特許文献3ではアクリル酸のカルボキシル基の酸素に3級炭素有機基がエステル結合した樹脂が開示されている。   The chemical amplification resist is suitable as a photoresist for irradiation with ultraviolet rays or far ultraviolet rays, but among them, it is necessary to cope with the required characteristics in use. As a photoresist composition for an ArF light source, a photoresist composition in which a (meth) acrylic resin that absorbs less light than a partially hydroxylated styrene resin is combined with a compound that generates an acid by light is proposed. ing. For example, there are Patent Documents 1 and 2. In particular, Patent Document 3 discloses a resin in which a tertiary carbon organic group is ester-bonded to oxygen of a carboxyl group of acrylic acid.

さらに特許文献4ではアクリル酸エステルやフマル酸エステルを繰り返し構造単位とする酸分解性樹脂が開示されているが、パターンプロファイルが良好でなく、満足な性能が得られていないのが実情である。   Further, Patent Document 4 discloses an acid-decomposable resin having an acrylic ester or a fumarate ester as a repeating structural unit, but the actual situation is that the pattern profile is not good and satisfactory performance is not obtained.

更にまた、ドライエッチング耐性付与の目的で脂環式炭化水素部位が導入された樹脂が提案されている。
特許文献5〜7には、脂環式基を含む構造で保護されたアルカリ可溶性基と、そのアルカリ可溶性基が酸により脱離して、アルカリ可溶性とならしめる構造単位を含む酸感応性化合物を用いたレジスト材料が記載されている。
Furthermore, a resin having an alicyclic hydrocarbon moiety introduced for the purpose of imparting dry etching resistance has been proposed.
Patent Documents 5 to 7 use an acid-sensitive compound containing an alkali-soluble group protected with a structure containing an alicyclic group and a structural unit that makes the alkali-soluble group detachable with an acid and makes it alkali-soluble. The resist material that was found is described.

また、露光放射の波長が従来の紫外(UV)あるいは深UV領域(すなわち、約240nm〜約370nm)にあるようなデバイス製造のためのリソグラフィプロセスでは、エチレン系あるいは芳香族の不飽和性を有するポリマー(重合体)を含むレジスト材料が一般に使用される。しかし、このようなレジスト材料は、露光放射が193nmのプロセスには不適当であることが多い。その理由は、炭素−炭素二重結合がこの波長の放射を吸収するためである。その結果、露光放射の波長が248nm以上であるようなリソグラフィ
プロセスで使用されているレジスト材料は一般に、波長193nmの露光放射を使用するプロセスでは用いられない。0.18μm及び0.13μmのデザインルールを用いたデバイスを製造するリソグラフィプロセスは露光放射として波長193nmの光を使用することが多いため、エチレン系不飽和性をあまり含まないレジストポリマーが所望される。
特許文献8及び9では、波長193nmに対する透明性は改善されているものの、必ずしも高感度とは言えず0.13μm以降のリソグラフィーを考えた場合には解像力が不足している。
また、特許文献6及び10〜12には、特定ラクトン構造を有する酸分解性樹脂を含むレジスト組成物が記載されている。
In addition, lithography processes for device manufacturing in which the wavelength of exposure radiation is in the conventional ultraviolet (UV) or deep UV region (ie, about 240 nm to about 370 nm) have ethylenic or aromatic unsaturation. A resist material containing a polymer (polymer) is generally used. However, such resist materials are often unsuitable for processes with exposure radiation of 193 nm. The reason is that the carbon-carbon double bond absorbs radiation at this wavelength. As a result, resist materials used in lithography processes where the wavelength of exposure radiation is 248 nm or greater are generally not used in processes that use exposure radiation at a wavelength of 193 nm. Lithographic processes that produce devices using 0.18 μm and 0.13 μm design rules often use light with a wavelength of 193 nm as exposure radiation, so resist polymers that do not contain much ethylenic unsaturation are desired. .
In Patent Documents 8 and 9, although transparency with respect to a wavelength of 193 nm is improved, it cannot necessarily be said to be highly sensitive, and the resolution is insufficient when considering lithography of 0.13 μm or later.
Patent Documents 6 and 10 to 12 describe resist compositions containing an acid-decomposable resin having a specific lactone structure.

ArF露光用の化学増幅系フォトレジストにおいて、上記のように酸分解性基を含有する樹脂が種々検討されてきたが、未だ改善の余地が存在した。即ち、波長193nmの放射に対する十分な感度及び解像力が要求されている。さらには、露光した後、後加熱までに時間が相当経過しても優れた解像力及びパターンプロファイルが得られる、即ちプロセス許容性が大きい化学増幅系フォトレジストが要求されている。   In the chemically amplified photoresist for ArF exposure, various resins containing acid-decomposable groups have been studied as described above, but there is still room for improvement. That is, sufficient sensitivity and resolution for radiation with a wavelength of 193 nm are required. Furthermore, there is a need for a chemically amplified photoresist that can provide excellent resolution and pattern profile even after considerable time elapses after exposure until post-heating, that is, high process tolerance.

特開平7−199467号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-199467 特開平7−252324号公報JP 7-252324 A 特開平6−289615号公報JP-A-6-289615 特開平7−234511号公報JP-A-7-234511 特開平9−73173号公報JP-A-9-73173 特開平9−90637号公報JP-A-9-90637 特開平10−161313号公報JP-A-10-161313 特開平10−10739号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-10739 特開平10−307401号公報JP-A-10-307401 特開平10−207069号公報JP-A-10-207069 特開平10−274852号公報JP-A-10-274852 特開平11−12326号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-12326

従って、本発明の目的は、遠紫外光、とくにArFエキシマレーザー光(波長193nm)を使用する上記ミクロフォトファブリケ−ション本来の性能向上技術の課題を解決することであり、具体的には、波長193nmの露光に対する十分な感度及び解像力を有し、露光した後の後加熱までに時間が相当経過しても優れた解像力及びパターンプロファイルが得られるポジ型レジスト組成物を提供することにある。   Therefore, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the performance improvement technology inherent in microphotofabrication using far ultraviolet light, particularly ArF excimer laser light (wavelength 193 nm). An object of the present invention is to provide a positive resist composition having sufficient sensitivity and resolution for exposure at a wavelength of 193 nm, and capable of obtaining an excellent resolution and pattern profile even if a considerable amount of time elapses after the exposure until post-heating.

本発明者等は、ポジ型化学増幅系レジスト組成物の構成材料を鋭意検討した結果、特定の構造の繰り返し構造単位を有する酸分解性樹脂と共に特定構造の光酸発生剤を併用することにより、本発明の目的が達成されることを知り、本発明に至った。
即ち、上記目的は下記構成によって達成される。
(1)(A)下記一般式(I)で示される繰り返し構造単位、及び、下記一般式(II)で示される繰り返し構造単位を含有し、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増加する樹脂、(B)活性光線又は放射線の照射によりスルホン酸を発生する下記一般式(I')で表される化合物、及びフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤を含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物。
As a result of earnestly examining the constituent materials of the positive chemical amplification resist composition, the present inventors have used a photoacid generator having a specific structure together with an acid-decomposable resin having a repeating structural unit having a specific structure. Knowing that the object of the present invention has been achieved, the present invention has been achieved.
That is, the above object is achieved by the following configuration.
(1) (A) It contains a repeating structural unit represented by the following general formula (I) and a repeating structural unit represented by the following general formula (II), and the dissolution rate in an alkali developer is increased by the action of an acid. A positive electrode comprising a resin, (B) a compound represented by the following general formula (I ′) that generates sulfonic acid upon irradiation with actinic rays or radiation, and a fluorine-based and / or silicon-based surfactant. Type resist composition.

Figure 0004742156
Figure 0004742156

上記一般式(I)中:
01は、各々独立に、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
02は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
上記一般式(II)中:
01は、各々独立に、水素原子又はメチル基を表す。
Wは、単結合を表す。
Lc中のRb、Rc、Rd、Re、Rfは、各々独立に、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表すが、炭素数1〜4のアルキル基は多くとも3つである。
Raは、単結合を表し、Wと結合する。
m,nは、各々独立に、0〜2の整数を表し、m+nは2である。

Figure 0004742156
In the above general formula (I):
R 01 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
R 02 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
In the above general formula (II):
R 01 each independently represents a hydrogen atom or a methyl group.
W represents a single bond.
Rb, Rc, Rd, Re, and Rf in Lc each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, but the number of alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms is at most three.
Ra represents a single bond and is bonded to W.
m and n each independently represents an integer of 0 to 2, and m + n is 2.
Figure 0004742156

上記一般式(I')中:
1〜R15は、同一又は異なって、水素原子、直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基、直鎖状、分岐状あるいは環状アルコキシ基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子、又は−S−R38基を表す。R38は、直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基又はアリール基を表す。
また、R1〜R15のうち、2つ以上が結合して、単結合、炭素、酸素、イオウ、及び窒素から選択される1種又は2種以上を含む環を形成していてもよい。
-は、RFSO3 -を表す。ここでRFは、CF 3 (CF 2 )y(ここで、yは1〜9の整数である)で示されるフッ素置換直鎖状アルキル基である。
(2)yが1〜7の整数であることを特徴とする上記(1)に記載のポジ型レジスト組成物。
(3)yが1〜4の整数であることを特徴とする上記(1)に記載のポジ型レジスト組成物。
(4)フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤を、該ポジ型レジスト組成物の全固形分を基準として、0.001〜2質量%含有することを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれか一項に記載のポジ型レジスト組成物。
(5)含窒素塩基性化合物をさらに含有することを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれか一項に記載のポジ型レジスト組成物。
(6)上記(1)〜(5)のいずれか一項に記載のポジ型レジスト組成物により、レジスト膜を形成し、当該レジスト膜を露光、現像することを特徴とするパターン形成方法。
本発明は、上記(1)〜(6)に記載の発明であるが、以下、他の事項も含めて記載している。
In the above general formula (I ′):
R 1 to R 15 are the same or different and are a hydrogen atom, linear, branched or cyclic alkyl group, linear, branched or cyclic alkoxy group, hydroxyl group, halogen atom, or —S—R 38 group. Represents. R38 represents a linear, branched or cyclic alkyl group or an aryl group.
Two or more of R 1 to R 15 may be bonded to form a ring containing one or more selected from a single bond, carbon, oxygen, sulfur, and nitrogen.
X - is, R F SO 3 - represents a. Here, R F is a fluorine-substituted linear alkyl group represented by CF 3 (CF 2 ) y (where y is an integer of 1 to 9).
(2) The positive resist composition as described in (1) above, wherein y is an integer of 1 to 7.
(3) The positive resist composition as described in (1) above, wherein y is an integer of 1 to 4.
(4) The above-mentioned (1) to (3 ), wherein 0.001 to 2% by mass of fluorine-based and / or silicon-based surfactant is contained based on the total solid content of the positive resist composition. the positive resist composition according to any one of).
(5) The positive resist composition as described in any one of (1) to (4) above, which further contains a nitrogen-containing basic compound.
(6) A pattern forming method comprising: forming a resist film from the positive resist composition according to any one of (1) to (5 ) above; and exposing and developing the resist film.
Although this invention is invention of the said (1)-(6), below, it describes also including another matter.

本発明のポジ型レジスト組成物は、遠紫外光、特に波長193nmのArFエキシマレーザー光に好適で、高感度、しかも0.18μmのlineを解像する程に解像力に優れている。加えて、露光から後加熱までの経過時間が相当あっても、解像力、レジストプロファイルの変化が殆どなく、プロセス許容性に優れる。従って、ArFエキシマレーザー露光を始めとする遠紫外線を用いたリソグラフィーに好適に用いられる。   The positive resist composition of the present invention is suitable for far-ultraviolet light, particularly ArF excimer laser light having a wavelength of 193 nm, and has a high sensitivity and an excellent resolution enough to resolve a 0.18 μm line. In addition, even if the elapsed time from exposure to post-heating is considerable, the resolution and resist profile hardly change, and the process tolerance is excellent. Therefore, it is suitably used for lithography using far ultraviolet rays such as ArF excimer laser exposure.

以下、本発明に使用する成分について詳細に説明する。
〔1〕(A)酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増加する樹脂(以下、「酸分解性樹脂」ともいう)。
酸分解性樹脂の繰り返し構造単位を示す一般式(I)及び(II)において、R01、R02、Ra〜Rfの炭素数1〜4の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、sec−ブチル基、t−ブチル基等を挙げることができる。
Hereinafter, the components used in the present invention will be described in detail.
[1] (A) A resin whose rate of dissolution in an alkaline developer is increased by the action of an acid (hereinafter also referred to as “acid-decomposable resin”).
In the general formulas (I) and (II) showing the repeating structural units of the acid-decomposable resin, R 01 , R 02 , Ra to Rf are alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, such as methyl, ethyl and propyl groups. Isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, t-butyl group and the like.

一般式(II)で表される繰り返し構造単位の具体例を、以下に挙げるが、これらに限定されるものではない。   Specific examples of the repeating structural unit represented by the general formula (II) are shown below, but are not limited thereto.

Figure 0004742156
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Figure 0004742156
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酸分解性樹脂は、下記一般式(III-a)〜(III-d)で示される繰り返し構造単位を含有することができる。   The acid-decomposable resin can contain repeating structural units represented by the following general formulas (III-a) to (III-d).

Figure 0004742156
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上記一般式(III-a)〜(III-d)中:
1は、水素原子又はメチル基を表す。
3〜R10は、各々独立に、水素原子又は置換基を有していてもよいアルキル基を表す。
Rは、水素原子あるいは、置換基を有していてもよい、アルキル基、環状アルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。
mは、1〜10の整数を表す。
Xは、単結合、置換基を有していてもよいアルキレン基、置換基を有していてもよい環状アルキレン基、置換基を有していてもよいアリーレン基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、スルフォンアミド基、ウレタン基、ウレア基、又はこれらを組み合わせた酸の作用により分解しない2価の基を表す。
Zは、単結合、エーテル基、エステル基、アミド基、アルキレン基、又はこれらを組み合わせた2価の基を表す。
11は、単結合、アルキレン基、アリーレン基、又はこれらを組み合わせた2価の基を表す。
12は置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよい環状アルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換基を有していてもよいアラルキル基を
表す。
13は、アルキレン基、アリーレン基、又はこれらを組み合わせた2価の基を表す。
14は、水素原子、置換基を有していてもよい、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよい環状アルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換基を有していてもよいアラルキル基を表す。
Aは、下記に示す官能基のいずれかを表す。
In the above general formulas (III-a) to (III-d):
R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group.
R 3 to R 10 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group which may have a substituent.
R represents a hydrogen atom or an alkyl group, cyclic alkyl group, aryl group or aralkyl group which may have a substituent.
m represents an integer of 1 to 10.
X is a single bond, an alkylene group which may have a substituent, a cyclic alkylene group which may have a substituent, an arylene group which may have a substituent, an ether group, a thioether group, a carbonyl Represents a divalent group that is not decomposed by the action of an acid, a group, an ester group, an amide group, a sulfonamide group, a urethane group, a urea group, or a combination thereof.
Z represents a single bond, an ether group, an ester group, an amide group, an alkylene group, or a divalent group obtained by combining these.
R 11 represents a single bond, an alkylene group, an arylene group, or a divalent group obtained by combining these.
R 12 represents an alkyl group which may have a substituent, a cyclic alkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, or an aralkyl which may have a substituent. Represents a group.
R 13 represents an alkylene group, an arylene group, or a divalent group obtained by combining these.
R 14 may have a hydrogen atom, a substituent, an alkyl group that may have a substituent, a cyclic alkyl group that may have a substituent, or a substituent. It represents a good alkenyl group, an aryl group which may have a substituent, or an aralkyl group which may have a substituent.
A represents any of the functional groups shown below.

Figure 0004742156
Figure 0004742156

上記一般式(III−a)〜(III−d)において、R3〜R10、R、R12、R14のアルキル基は、直鎖状、分岐状いずれでもよく、また置換基を有していてもよい。直鎖状あるいは分岐状のアルキル基としては、炭素数1〜12のものが好ましく、より好ましくは炭素数1〜10のものであり、具体的にメチル基、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、sec−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基を好ましく挙げることができる。
R、R12、R14の環状のアルキル基としては、炭素数3〜30のものが挙げられ、具体的には、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基、ボロニル基、トリシクロデカニル基、ジシクロペンテニル基、ノボルナンエポキシ基、メンチル基、イソメンチル基、ネオメンチル基、テトラシクロドデカニル基、ステロイド残基等を挙げることができる。
In the general formulas (III-a) to (III-d), the alkyl groups of R 3 to R 10 , R, R 12 , and R 14 may be either linear or branched and have a substituent. It may be. The linear or branched alkyl group is preferably one having 1 to 12 carbon atoms, more preferably one having 1 to 10 carbon atoms, specifically a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, Preferred examples include n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group and decyl group.
Examples of the cyclic alkyl group represented by R, R 12 and R 14 include those having 3 to 30 carbon atoms, specifically, cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, adamantyl group, norbornyl group, boronyl group, Examples thereof include a tricyclodecanyl group, a dicyclopentenyl group, a nobornane epoxy group, a menthyl group, an isomenthyl group, a neomenthyl group, a tetracyclododecanyl group, and a steroid residue.

R、R12、R14のアリール基としては、炭素数6〜20のものが挙げられ、置換基を有していてもよい。具体的にはフェニル基、トリル基、ナフチル基等が挙げられる。
R、R12、R14のアラルキル基としては、炭素数7〜20のものが挙げられ、置換基を有していてもよい。具体的には、ベンジル基、フェネチル基、クミル基等が挙げられる。
14のアルケニル基としては、炭素数2〜6のアルケニル基が挙げられ、具体的にはビニル基、プロペニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、3−オキソシクロヘキセニル基、3−オキソシクロペンテニル基、3−オキソインデニル基等が挙げられる。これらのうち環状のアルケニル基は、酸素原子を含んでいてもよい。
Examples of the aryl group for R, R 12 and R 14 include those having 6 to 20 carbon atoms, which may have a substituent. Specifically, a phenyl group, a tolyl group, a naphthyl group, etc. are mentioned.
Examples of the aralkyl group for R, R 12 , and R 14 include those having 7 to 20 carbon atoms, which may have a substituent. Specific examples include a benzyl group, a phenethyl group, and a cumyl group.
Examples of the alkenyl group for R 14 include alkenyl groups having 2 to 6 carbon atoms, specifically vinyl, propenyl, allyl, butenyl, pentenyl, hexenyl, cyclopentenyl, cyclohexenyl, A 3-oxocyclohexenyl group, a 3-oxocyclopentenyl group, a 3-oxoindenyl group and the like can be mentioned. Of these, the cyclic alkenyl group may contain an oxygen atom.

連結基Xとしては、置換基を有していてもよい、アルキレン基、環状アルキレン基、アリーレン基あるいは、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、スルフォンアミド基、ウレタン基、ウレア基からなる群から選択される単独、あるい
はこれらの基の少なくとも2つ以上が組み合わされ、酸の作用により分解しない2価の基が挙げられる。
As the linking group X, an alkylene group, cyclic alkylene group, arylene group or ether group, thioether group, carbonyl group, ester group, amide group, sulfonamide group, urethane group, urea which may have a substituent Examples thereof include a divalent group selected from the group consisting of groups, or a combination of at least two of these groups and not decomposing by the action of an acid.

Zは、単結合、エーテル基、エステル基、アミド基、アルキレン基、又はこれらを組み合わせた2価の基を表す。
11は、単結合、アルキレン基、アリーレン基、又はこれらを組み合わせた2価の基を表す。
13は、アルキレン基、アリーレン基、又はこれらを組み合わせた2価の基を表す。
X、R11、R13において、アリーレン基としては、炭素数6〜10のものが挙げられ、置換基を有していてもよい。具体的にはフェニレン基、トリレン基、ナフチレン基等が挙げられる。
Xの環状アルキレン基としては、前述の環状アルキル基が2価になったものが挙げられる。
X、Z、R11、R13におけるアルキレン基としては、下記式で表される基を挙げることができる。
−〔C(Rf)(Rg)〕r−
上記式中、Rf、Rgは、水素原子、アルキル基、置換アルキル基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基を表し、両者は同一でも異なっていてもよい。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、ブチル基等の低級アルキル基が好ましく、更に好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基から選択される。置換アルキル基の置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基を挙げることができる。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数1〜4のものを挙げることができる。ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、フッ素原子、沃素原子等を挙げることができる。rは1〜10の整数である。
連結基Xの具体例を以下に示すが本発明の内容がこれらに限定されるものではない。
Z represents a single bond, an ether group, an ester group, an amide group, an alkylene group, or a divalent group obtained by combining these.
R 11 represents a single bond, an alkylene group, an arylene group, or a divalent group obtained by combining these.
R 13 represents an alkylene group, an arylene group, or a divalent group obtained by combining these.
In X, R 11 and R 13 , examples of the arylene group include those having 6 to 10 carbon atoms, which may have a substituent. Specific examples include a phenylene group, a tolylene group, and a naphthylene group.
Examples of the cyclic alkylene group for X include those in which the aforementioned cyclic alkyl group is divalent.
Examples of the alkylene group in X, Z, R 11 and R 13 include groups represented by the following formulae.
-[C (Rf) (Rg)] r-
In the above formula, Rf and Rg represent a hydrogen atom, an alkyl group, a substituted alkyl group, a halogen atom, a hydroxyl group, or an alkoxy group, and both may be the same or different. The alkyl group is preferably a lower alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or a butyl group, and more preferably selected from a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isopropyl group. Examples of the substituent of the substituted alkyl group include a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group. Examples of the alkoxy group include those having 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group. Examples of the halogen atom include a chlorine atom, a bromine atom, a fluorine atom, and an iodine atom. r is an integer of 1-10.
Specific examples of the linking group X are shown below, but the contents of the present invention are not limited thereto.

Figure 0004742156
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上記アルキル基、環状アルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基、アルキレン基、環状アルキレン基、アリーレン基における更なる置換基としては、カルボキシル基、アシルオキシ基、シアノ基、アルキル基、置換アルキル基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、アセチルアミド基、アルコキシカルボニル基、アシル基が挙げられる。
ここで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、ブチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基等の低級アルキル基を挙げることができる。置換アルキル基の置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ
基を挙げることができる。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数1〜4のものを挙げることができる。アシルオキシ基としては、アセトキシ基等が挙げられる。ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、フッ素原子、沃素原子等を挙げることができる。
As further substituents in the above alkyl group, cyclic alkyl group, alkenyl group, aryl group, aralkyl group, alkylene group, cyclic alkylene group, arylene group, carboxyl group, acyloxy group, cyano group, alkyl group, substituted alkyl group, Examples include a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group, an acetylamide group, an alkoxycarbonyl group, and an acyl group.
Examples of the alkyl group include lower alkyl groups such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, and a cyclopentyl group. Examples of the substituent of the substituted alkyl group include a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group. Examples of the alkoxy group include those having 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group. Examples of the acyloxy group include an acetoxy group. Examples of the halogen atom include a chlorine atom, a bromine atom, a fluorine atom, and an iodine atom.

以下、一般式(III-b)における側鎖の構造の具体例として、Xを除く側鎖の構造を以下に示すが、これらに限定されるものではない。   Hereinafter, as specific examples of the structure of the side chain in the general formula (III-b), the structure of the side chain excluding X is shown below, but is not limited thereto.

Figure 0004742156
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以下、一般式(III-c)で示される繰り返し構造単位に相当するモノマーの具体例を示すが、これらに限定されるものではない。   Specific examples of the monomer corresponding to the repeating structural unit represented by formula (III-c) are shown below, but are not limited thereto.

Figure 0004742156
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以下、一般式(III-d)で示される繰り返し構造単位に相当するモノマーの具体例を示すが、これらに限定されるものではない。   Specific examples of the monomer corresponding to the repeating structural unit represented by the general formula (III-d) are shown below, but are not limited thereto.

Figure 0004742156
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一般式(III-b)において、R3〜R10としては、水素原子、メチル基が好ましい。Rとしては、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基が好ましい。mは、1〜6が好ましい。
一般式(III−c)において、R11としては、単結合、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基等のアルキレン基が好ましく、R12としては、メチル基、エチル基等の炭素数1〜10のアルキル基、シクロプロピル基、シクロヘキシル基、樟脳残基等の
環状アルキル基、ナフチル基、ナフチルメチル基が好ましい。Zは、単結合、エーテル結合、エステル結合、炭素数1〜6のアルキレン基、あるいはそれらの組み合わせが好ましく、より好ましくは単結合、エステル結合である。
一般式(III-d)において、R13としては、炭素数1〜4のアルキレン基が好ましい。R14としては、置換基を有していてもよい、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ネオペンチル基、オクチル基等の炭素数1〜8のアルキル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基、ボロニル基、イソボロニル基、メンチル基、モルホリノ基、4−オキソシクロヘキシル基、置換基を有していてもよい、フェニル基、トルイル基、メシチル基、ナフチル基、樟脳残基が好ましい。これらの更なる置換基としては、フッ素原子等のハロゲン原子、炭素数1〜4のアルコキシ基等が好ましい。
In general formula (III-b), R 3 to R 10 are preferably a hydrogen atom or a methyl group. R is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. m is preferably 1-6.
In the general formula (III-c), R 11 is preferably an alkylene group such as a single bond, a methylene group, an ethylene group, a propylene group, or a butylene group, and R 12 has 1 carbon atom such as a methyl group or an ethyl group. -10 alkyl groups, cyclopropyl groups, cyclohexyl groups, cyclic alkyl groups such as camphor residues, naphthyl groups, and naphthylmethyl groups are preferred. Z is preferably a single bond, an ether bond, an ester bond, an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, or a combination thereof, more preferably a single bond or an ester bond.
In general formula (III-d), R 13 is preferably an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms. R 14 may have a substituent, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, a neopentyl group, or an octyl group, a cyclohexyl group, an adamantyl group Group, norbornyl group, boronyl group, isobornyl group, menthyl group, morpholino group, 4-oxocyclohexyl group, which may have a substituent, phenyl group, toluyl group, mesityl group, naphthyl group, camphor residue is preferable . As these further substituents, a halogen atom such as a fluorine atom, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms and the like are preferable.

一般式(III-a)〜(III-d)の中でも、一般式(III-b)及び一般式(III-d)で示される繰り返し構造単位が好ましい。   Among the general formulas (III-a) to (III-d), the repeating structural units represented by the general formula (III-b) and the general formula (III-d) are preferable.

(A)成分である酸分解性樹脂は、上記の繰り返し構造単位以外に、ドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、さらにレジストの一般的な必要な特性である解像力、耐熱性、感度等を調節する目的で様々な繰り返し構造単位を含有することができる。   In addition to the above repeating structural units, the acid-decomposable resin as component (A) includes dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and general required characteristics of resist, resolving power and heat resistance. Various repeating structural units can be contained for the purpose of adjusting properties, sensitivity and the like.

このような繰り返し構造単位としては、下記の単量体に相当する繰り返し構造単位を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
これにより、酸分解性樹脂に要求される性能、特に、
(1)塗布溶剤に対する溶解性、
(2)製膜性(ガラス転移点)、
(3)アルカリ現像性、
(4)膜べり(親疎水性、アルカリ可溶性基選択)、
(5)未露光部の基板への密着性、
(6)ドライエッチング耐性、
等の微調整が可能となる。
このような単量体として、例えばアクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類等から選ばれる付加重合性不飽和結合を1個有する化合物等を挙げることができる。
Examples of such repeating structural units include, but are not limited to, repeating structural units corresponding to the following monomers.
Thereby, the performance required for the acid-decomposable resin, in particular,
(1) Solubility in coating solvent,
(2) Film formability (glass transition point),
(3) Alkali developability,
(4) Membrane slip (hydrophobic, alkali-soluble group selection),
(5) Adhesion of unexposed part to substrate,
(6) Dry etching resistance,
Etc. can be finely adjusted.
As such a monomer, for example, a compound having one addition polymerizable unsaturated bond selected from acrylic acid esters, methacrylic acid esters, acrylamides, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters, etc. Etc.

具体的には、以下の単量体を挙げることができる。
アクリル酸エステル類(好ましくはアルキル基の炭素数が1〜10のアルキルアクリレート):
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸アミル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸エチルヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸−t−オクチル、クロルエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート2,2−ジメチルヒドロキシプロピルアクリレート、5−ヒドロキシペンチルアクリレート、トリメチロールプロパンモノアクリレート、ペンタエリスリトールモノアクリレート、ベンジルアクリレート、メトキシベンジルアクリレート、フルフリルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート等。
Specifically, the following monomers can be mentioned.
Acrylic acid esters (preferably alkyl acrylates having an alkyl group with 1 to 10 carbon atoms):
Methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, amyl acrylate, cyclohexyl acrylate, ethyl hexyl acrylate, octyl acrylate, tert-octyl acrylate, chloroethyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate 2,2-dimethylhydroxy Propyl acrylate, 5-hydroxypentyl acrylate, trimethylolpropane monoacrylate, pentaerythritol monoacrylate, benzyl acrylate, methoxybenzyl acrylate, furfuryl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, and the like.

メタクリル酸エステル類(好ましくはアルキル基の炭素数が1〜10のアルキルメタアクリレート):
メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、アミルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、クロルベンジルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレー
ト、5−ヒドロキシペンチルメタクリレート、2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロピルメタクリレート、トリメチロールプロパンモノメタクリレート、ペンタエリスリトールモノメタクリレート、フルフリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート等。
Methacrylic acid esters (preferably alkyl methacrylate having 1 to 10 carbon atoms in the alkyl group):
Methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, amyl methacrylate, hexyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, benzyl methacrylate, chlorobenzyl methacrylate, octyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 4-hydroxybutyl methacrylate, 5-hydroxypentyl methacrylate, 2 , 2-dimethyl-3-hydroxypropyl methacrylate, trimethylolpropane monomethacrylate, pentaerythritol monomethacrylate, furfuryl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate and the like.

アクリルアミド類:
アクリルアミド、N−アルキルアクリルアミド(アルキル基としては炭素数1〜10のもの、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、t−ブチル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロヘキシル基、ヒドロキシエチル基等がある。)、N,N−ジアルキルアクリルアミド(アルキル基としては炭素数1〜10のもの、例えばメチル基、エチル基、ブチル基、イソブチル基、エチルヘキシル基、シクロヘキシル基等がある)、N−ヒドロキシエチル−N−メチルアクリルアミド、N−2−アセトアミドエチル−N−アセチルアクリルアミド等。
Acrylamides:
Acrylamide, N-alkylacrylamide (alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, t-butyl group, heptyl group, octyl group, cyclohexyl group, hydroxyethyl group, etc. N, N-dialkylacrylamide (alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, such as methyl, ethyl, butyl, isobutyl, ethylhexyl, cyclohexyl, etc.), N-hydroxy Ethyl-N-methylacrylamide, N-2-acetamidoethyl-N-acetylacrylamide and the like.

メタクリルアミド類:
メタクリルアミド、N−アルキルメタクリルアミド(アルキル基としては炭素数1〜10のもの、例えばメチル基、エチル基、t−ブチル基、エチルヘキシル基、ヒドロキシエチル基、シクロヘキシル基等がある)、N,N−ジアルキルメタクリルアミド(アルキル基としてはエチル基、プロピル基、ブチル基等がある)、N−ヒドロキシエチル−N−メチルメタクリルアミド等。
Methacrylamide:
Methacrylamide, N-alkylmethacrylamide (alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, such as methyl, ethyl, t-butyl, ethylhexyl, hydroxyethyl, cyclohexyl, etc.), N, N -Dialkylmethacrylamide (there are alkyl groups such as ethyl group, propyl group, butyl group), N-hydroxyethyl-N-methylmethacrylamide and the like.

アリル化合物:
アリルエステル類(例えば酢酸アリル、カプロン酸アリル、カプリル酸アリル、ラウリン酸アリル、パルミチン酸アリル、ステアリン酸アリル、安息香酸アリル、アセト酢酸アリル、乳酸アリル等)、アリルオキシエタノール等。
Allyl compounds:
Allyl esters (for example, allyl acetate, allyl caproate, allyl caprylate, allyl laurate, allyl palmitate, allyl stearate, allyl benzoate, allyl acetoacetate, allyl lactate, etc.), allyloxyethanol and the like.

ビニルエーテル類:
アルキルビニルエーテル(例えばヘキシルビニルエーテル、オクチルビニルエーテル、デシルビニルエーテル、エチルヘキシルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、エトキシエチルビニルエーテル、クロルエチルビニルエーテル、1−メチル−2,2−ジメチルプロピルビニルエーテル、2−エチルブチルビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールビニルエーテル、ジメチルアミノエチルビニルエーテル、ジエチルアミノエチルビニルエーテル、ブチルアミノエチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、テトラヒドロフルフリルビニルエーテル等。
Vinyl ethers:
Alkyl vinyl ethers (eg hexyl vinyl ether, octyl vinyl ether, decyl vinyl ether, ethyl hexyl vinyl ether, methoxyethyl vinyl ether, ethoxyethyl vinyl ether, chloroethyl vinyl ether, 1-methyl-2,2-dimethylpropyl vinyl ether, 2-ethylbutyl vinyl ether, hydroxyethyl vinyl ether, Diethylene glycol vinyl ether, dimethylaminoethyl vinyl ether, diethylaminoethyl vinyl ether, butylaminoethyl vinyl ether, benzyl vinyl ether, tetrahydrofurfuryl vinyl ether and the like.

ビニルエステル類:
ビニルブチレート、ビニルイソブチレート、ビニルトリメチルアセテート、ビニルジエチルアセテート、ビニルバレート、ビニルカプロエート、ビニルクロルアセテート、ビニルジクロルアセテート、ビニルメトキシアセテート、ビニルブトキシアセテート、ビニルアセトアセテート、ビニルラクテート、ビニル−β−フェニルブチレート、ビニルシクロヘキシルカルボキシレート等。
Vinyl esters:
Vinyl butyrate, vinyl isobutyrate, vinyl trimethyl acetate, vinyl diethyl acetate, vinyl valerate, vinyl caproate, vinyl chloroacetate, vinyl dichloroacetate, vinyl methoxyacetate, vinyl butoxyacetate, vinyl acetoacetate, vinyl lactate, vinyl -Β-phenylbutyrate, vinylcyclohexylcarboxylate and the like.

イタコン酸ジアルキル類:
イタコン酸ジメチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸ジブチル等。フマール酸のジアルキルエステル類又はモノアルキルエステル類;ジブチルフマレート等。
Dialkyl itaconates:
Dimethyl itaconate, diethyl itaconate, dibutyl itaconate, etc. Dialkyl esters or monoalkyl esters of fumaric acid; dibutyl fumarate and the like.

その他クロトン酸、イタコン酸、無水マレイン酸、マレイミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、マレイロニトリル等。   Others include crotonic acid, itaconic acid, maleic anhydride, maleimide, acrylonitrile, methacrylonitrile, maleilonitrile and the like.

その他にも、上記種々の繰り返し構造単位に相当する単量体と共重合可能である付加重
合性の不飽和化合物であれば、共重合されていてもよい。
In addition, any addition-polymerizable unsaturated compound that can be copolymerized with monomers corresponding to the above various repeating structural units may be copolymerized.

酸分解性樹脂において、各繰り返し構造単位の含有モル比はレジストのドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、さらにはレジストの一般的な必要性能である解像力、耐熱性、感度等を調節するために適宜設定される。   In acid-decomposable resins, the molar ratio of each repeating structural unit is the resist dry etch resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and general resist performance required for resolving power, heat resistance, and sensitivity. It is set appropriately in order to adjust etc.

酸分解性樹脂中の一般式(I)で示される繰り返し構造単位の含有量は、全繰り返し構造単位中、30〜80モル%が好ましく、より好ましくは32〜75モル%、更に好ましくは35〜70モル%である。
また、酸分解性樹脂中、一般式(II)で示される繰り返し構造単位の含有量は、全繰り返し構造単位中、30〜70モル%が好ましく、より好ましくは32〜68モル%、更に好ましくは35〜65モル%である。
酸分解性樹脂中、一般式(III-a)〜(III-d)で表される繰り返し構造単位の含有量は、全繰り返し構造単位中0〜20モル%が好ましく、より好ましくは0〜18モル%、更に好ましくは0〜16モル%である。
The content of the repeating structural unit represented by formula (I) in the acid-decomposable resin is preferably from 30 to 80 mol%, more preferably from 32 to 75 mol%, still more preferably from 35 to 75 mol% in all repeating structural units. 70 mol%.
In the acid-decomposable resin, the content of the repeating structural unit represented by the general formula (II) is preferably 30 to 70 mol%, more preferably 32 to 68 mol%, still more preferably in all repeating structural units. 35 to 65 mol%.
In the acid-decomposable resin, the content of the repeating structural units represented by the general formulas (III-a) to (III-d) is preferably 0 to 20 mol%, more preferably 0 to 18 in all repeating structural units. It is mol%, More preferably, it is 0-16 mol%.

また、上記更なる共重合成分の単量体に基づく繰り返し構造単位の樹脂中の含有量も、所望のレジストの性能に応じて適宜設定することができるが、一般的に、一般式(I)及び(II)で示される繰り返し構造単位を合計した総モル数に対して99モル%以下が好ましく、より好ましくは90モル%以下、さらに好ましくは80モル%以下である。   Further, the content of the repeating structural unit based on the monomer of the further copolymer component in the resin can be appropriately set according to the performance of the desired resist. Generally, the general formula (I) And 99 mol% or less is preferable with respect to the total mol number which totaled the repeating structural unit shown by (II), More preferably, it is 90 mol% or less, More preferably, it is 80 mol% or less.

上記のような酸分解性樹脂の分子量は、重量平均(Mw:GPC法によるポリスチレン換算値)で、好ましくは1,000〜1,000,000、より好ましくは1,500〜500,000、更に好ましくは2,000〜200,000、より更に好ましくは2,500〜100,000の範囲であり、大きい程、耐熱性等が向上する一方で、現像性等が低下し、これらのバランスにより好ましい範囲に調整される。本発明に用いる酸分解性樹脂は、常法に従って(例えばラジカル重合)合成することができる。   The molecular weight of the acid-decomposable resin as described above is a weight average (Mw: polystyrene conversion value by GPC method), preferably 1,000 to 1,000,000, more preferably 1,500 to 500,000, Preferably, it is in the range of 2,000 to 200,000, more preferably 2,500 to 100,000, and the larger the value, the better the heat resistance and the like, while the developability and the like are lowered, and these are preferable due to the balance. Adjusted to range. The acid-decomposable resin used in the present invention can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization).

本発明のポジ型レジスト組成物において、酸分解性樹脂のレジスト組成物全体中の配合量は、全固形分中40〜99.99質量%が好ましく、より好ましくは50〜99.97質量%である。   In the positive resist composition of the present invention, the compounding amount of the acid-decomposable resin in the entire resist composition is preferably 40 to 99.99% by mass, more preferably 50 to 99.97% by mass in the total solid content. is there.

以下に、(A)成分である酸分解性樹脂の繰り返し構造単位の組み合わせの好ましい具体例を示す。   Below, the preferable specific example of the combination of the repeating structural unit of the acid-decomposable resin which is (A) component is shown.

Figure 0004742156
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Figure 0004742156
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〔2〕(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(光酸発生剤)
本発明では、光酸発生剤として、一般式(I')〜(III')で表される化合物の内、少なくとも一般式(I')で表される化合物が用いられる。

Figure 0004742156
[2] (B) Compound that generates acid upon irradiation with actinic ray or radiation (photoacid generator)
In the present invention, at least a compound represented by the general formula (I ′) among the compounds represented by the general formulas (I ′) to (III ′) is used as the photoacid generator.
Figure 0004742156

上記一般式(I')〜(III')中:
1〜R37は、同一又は異なって、水素原子、直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基、直鎖状、分岐状あるいは環状アルコキシ基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子、又は−S−R38基を表す。R38は、直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基又はアリール基を表す。また、R1〜R15、R16〜R27、R28〜R37のうち、2つ以上が結合して、単結合、炭素、酸素、イオウ、及び窒素から選択される1種又は2種以上を含む環を形成していてもよい。
一般式(I')〜(III')において、R1〜R38の直鎖状、分岐状アルキル基としては、置換基を有してもよい、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基のような炭素数1〜4個のものが挙げられる。環状アルキル基としては、置換基を有してもよい、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基のような炭素数3〜8個のものが挙げられる。
1〜R37の直鎖状、分岐状アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、プロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、t−ブトキシ基のような炭素数1〜4個のものが挙げられる。
環状アルコキシ基としては、シクロペンチルオキシ基、例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基が挙げられる。
1〜R37のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子を挙げることができる。
38のアリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、メトキシフェニル基、ナフチル基のような置換基を有してもよい炭素数6〜14個のものが挙げられる。
これらの置換基として好ましくは、炭素数1〜4個のアルコキシ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、沃素原子)、炭素数6〜10個のアリール基、炭素数2〜6個のアルケニル基、シアノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基等が挙げられる。
また、R1〜R15、R16〜R27、R28〜R37のうち、2つ以上が結合して形成する、単結合、炭素、酸素、イオウ、及び窒素から選択される1種又は2種以上を含む環としては、例えば、フラン環、ジヒドロフラン環、ピラン環、トリヒドロピラン環、チオフェン環、ピロール環等を挙げることができる。
In the general formulas (I ′) to (III ′):
R 1 to R 37 are the same or different and each represents a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group, a linear, branched or cyclic alkoxy group, a hydroxyl group, a halogen atom, or a —S—R 38 group. Represents. R38 represents a linear, branched or cyclic alkyl group or an aryl group. Also, one or two selected from R 1 to R 15 , R 16 to R 27 , R 28 to R 37 are bonded to each other to form a single bond, carbon, oxygen, sulfur, and nitrogen. A ring including the above may be formed.
In the general formulas (I ′) to (III ′), the linear or branched alkyl group represented by R 1 to R 38 may have a substituent, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, n- Examples thereof include those having 1 to 4 carbon atoms such as a butyl group, a sec-butyl group, and a t-butyl group. Examples of the cyclic alkyl group include those having 3 to 8 carbon atoms, such as a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group, which may have a substituent.
Examples of the linear or branched alkoxy group represented by R 1 to R 37 include a methoxy group, an ethoxy group, a hydroxyethoxy group, a propoxy group, an n-butoxy group, an isobutoxy group, a sec-butoxy group, and a t-butoxy group. Such a thing with 1-4 carbon atoms is mentioned.
Examples of the cyclic alkoxy group include a cyclopentyloxy group such as a cyclopentyloxy group and a cyclohexyloxy group.
Examples of the halogen atom represented by R 1 to R 37 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
Examples of the aryl group for R 38 include those having 6 to 14 carbon atoms which may have a substituent such as a phenyl group, a tolyl group, a methoxyphenyl group, and a naphthyl group.
These substituents are preferably an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, iodine atom), an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms. , Cyano group, hydroxy group, carboxy group, alkoxycarbonyl group, nitro group and the like.
One or more selected from a single bond, carbon, oxygen, sulfur, and nitrogen formed by combining two or more of R 1 to R 15 , R 16 to R 27 , and R 28 to R 37 , or Examples of the ring containing two or more types include a furan ring, a dihydrofuran ring, a pyran ring, a trihydropyran ring, a thiophene ring, and a pyrrole ring.

一般式(I')において、X-は、RFSO3 -で表されるアニオンである。ここでRFは、炭素数が2以上、好ましくは炭素数2〜10、より好ましくは炭素数2〜8、より好ましくは炭素数2〜5のフッ素置換された直鎖状アルキル基である。
一般式(II')または(III')において、X-は、RFSO3 -で表されるアニオンである。ここでRFは、炭素数が2以上、好ましくは炭素数2〜10、より好ましくは炭素数2〜8、より好ましくは炭素数2〜5のフッ素置換された直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基である。
好ましいRFとしては、CF3(CF2)yで表され、yが1〜9の整数であるフッ素置換直鎖状アルキル基であり、より好ましくはyが1〜7の整数、さらに好ましくはyが1〜4の整数のフッ素置換直鎖状アルキル基である。これらのフッ素置換直鎖状アルキル基〔CF3(CF2)y〕を用いることにより、感度、解像力のバランスに優れ、また露光から後加熱までの経時によっても性能変化が小さくなる。
Fとしては、具体的には、CF3CF2−、CF3(CF22−、CF3(CF23−、CF3(CF24−、CF3(CF25−、CF3(CF26−、CF3(CF27−、CF3(CF28−、CF3(CF29−を好ましく挙げられ、より好ましくはCF3(CF23−、CF3(CF27−であり、最も好ましくはCF3(CF23−である。
In the general formula (I ′), X is an anion represented by R F SO 3 . Here, R F is a fluorine-substituted linear alkyl group having 2 or more carbon atoms, preferably 2 to 10 carbon atoms, more preferably 2 to 8 carbon atoms, and more preferably 2 to 5 carbon atoms.
In the general formula (II ′) or (III ′), X is an anion represented by R F SO 3 . Here, R F is a fluorine-substituted linear, branched or cyclic group having 2 or more carbon atoms, preferably 2 to 10 carbon atoms, more preferably 2 to 8 carbon atoms, more preferably 2 to 5 carbon atoms. It is an alkyl group.
Preferred R F is a fluorine-substituted linear alkyl group represented by CF 3 (CF 2 ) y, wherein y is an integer of 1 to 9, more preferably y is an integer of 1 to 7, more preferably y is an integer of 1 to 4 fluorine-substituted linear alkyl group. By using these fluorine-substituted linear alkyl groups [CF 3 (CF 2 ) y], the balance between sensitivity and resolving power is excellent, and the change in performance is reduced with time from exposure to post-heating.
Specifically, as R F , CF 3 CF 2 —, CF 3 (CF 2 ) 2 —, CF 3 (CF 2 ) 3 —, CF 3 (CF 2 ) 4 —, CF 3 (CF 2 ) 5 -, CF 3 (CF 2) 6 -, CF 3 (CF 2) 7 -, CF 3 (CF 2) 8 -, CF 3 (CF 2) 9 - a preferably exemplified, more preferably CF 3 (CF 2 ) 3 −, CF 3 (CF 2 ) 7 —, and most preferably CF 3 (CF 2 ) 3 —.

特に好ましい光酸発生剤は、一般式(I')で表され、かつX-がCF3(CF2)3SO3 -である化合物である。 A particularly preferred photoacid generator is a compound represented by the general formula (I ′) and X is CF 3 (CF 2 ) 3 SO 3 .

このようなアニオン部がフッ素置換されたアルキル基を有するスルホン酸アニオンで構成されている一般式(I')で表される化合物を光酸発生剤として用い、かつ前記特定構造の樹脂成分(A)と組み合わせることにより、本発明のポジ型レジスト組成物は、遠紫外光、とくにArFエキシマレーザー光(波長193nm)の露光に対する十分な感度及び解像力を有し、しかも露光後の経時に対して優れたパターンプロファイル及び解像力を維持する。   Such a compound represented by the general formula (I ′) composed of a sulfonate anion having an alkyl group substituted with a fluorine atom is used as a photoacid generator, and the resin component (A ), The positive resist composition of the present invention has sufficient sensitivity and resolution for exposure to far ultraviolet light, particularly ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), and is excellent with respect to time after exposure. Maintain the pattern profile and resolution.

一般式(I')〜(III')で表される光酸発生剤の具体例として、下記の化合物(I−1)〜(I−32)、(II−1)〜(II−11)、(III−1)〜(III−22)を挙げることができる。   Specific examples of the photoacid generators represented by the general formulas (I ′) to (III ′) include the following compounds (I-1) to (I-32), (II-1) to (II-11) , (III-1) to (III-22).

Figure 0004742156
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上記一般式(I')で表される(B)光酸発生剤の添加量は、組成物中の固形分を基準として、通常0.001〜40質量%の範囲で用いられ、好ましくは0.01〜20質量%、更に好ましくは0.1〜5質量%の範囲で使用される。光酸発生剤の添加量が、0.001質量%より少ないと感度が低くなり、また添加量が40質量%より多いとレジストの光吸収が高くなりすぎ、プロファイルの悪化や、プロセス(特にベーク)マージンが狭くなり好ましくない。   The addition amount of the (B) photoacid generator represented by the general formula (I ′) is usually used in a range of 0.001 to 40% by mass, preferably 0 based on the solid content in the composition. 0.01 to 20% by mass, more preferably 0.1 to 5% by mass. If the addition amount of the photoacid generator is less than 0.001% by mass, the sensitivity is lowered, and if the addition amount is more than 40% by mass, the light absorption of the resist becomes too high, resulting in deterioration of the profile and process (especially baking). ) Margin becomes narrow, which is not preferable.

本発明のポジ型レジスト組成物には、上記一般式(I')で表される化合物以外の光酸発生剤を併用することができる。
併用することができる光酸発生剤としては、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、あるいはマイクロレジスト等に使用されている公知の光(400〜200nmの紫外線、遠紫外線、特に好ましくは、g線、h線、i線、KrFエキシマレーザー光)、ArFエキシマレーザー光、電子線、X線、分子線又はイオンビームにより酸を発生する化合物及びそれらの混合物を適宜に選択して使用することができる。
In the positive resist composition of the present invention, a photoacid generator other than the compound represented by the general formula (I ′) can be used in combination.
Examples of photoacid generators that can be used in combination include photocationic photoinitiators, photoinitiators of radical photopolymerization, photodecolorants of dyes, photochromic agents, and known photoresists. Acid (400-200 nm ultraviolet light, far ultraviolet light, particularly preferably g-line, h-line, i-line, KrF excimer laser beam), ArF excimer laser beam, electron beam, X-ray, molecular beam or ion beam. The generated compounds and mixtures thereof can be appropriately selected and used.

また、その他の併用し得る光酸発生剤としては、たとえばジアゾニウム塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、セレノニウム塩、アルソニウム塩等のオニウム塩、有機ハロゲン化合物、有機金属/有機ハロゲン化物、o−ニトロベンジル型保護基を有する光酸発生剤、イミノスルフォネ−ト等に代表される光分解してス
ルホン酸を発生する化合物、ジスルホン化合物、ジアゾケトスルホン、ジアゾジスルホン化合物等を挙げることができる。
また、これらの光により酸を発生する基、あるいは化合物をポリマーの主鎖又は側鎖に導入した化合物も併用することができる。
Examples of other photoacid generators that can be used in combination include diazonium salts, ammonium salts, phosphonium salts, iodonium salts, sulfonium salts, selenonium salts, onium salts such as arsonium salts, organic halogen compounds, and organic metal / organic halides. , Photoacid generators having an o-nitrobenzyl-type protecting group, compounds such as iminosulfonates, which generate photosulfonic acids by photolysis, disulfone compounds, diazoketosulfones, diazodisulfone compounds, and the like. .
A group in which an acid is generated by these lights, or a compound in which a compound is introduced into the main chain or side chain of the polymer can also be used in combination.

さらにV.N.R.Pillai,Synthesis,(1),1(1980)、A.Abad etal,Tetrahedron Lett.,(47)4555(1971)、D.H.R.Barton etal,J.Chem.Soc.,(C),329(1970)、米国特許第3,779,778号、欧州特許第126,712号等に記載の光により酸を発生する化合物も併用することができる。
上記活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の中で、特に有効に用いられるものとして、下記一般式(PAG3)、一般式(PAG4)、一般式(PAG6)又は一般式(PAG7)で示される化合物を挙げることができる。
Furthermore, VNRPillai, Synthesis, (1), 1 (1980), A. Abad etal, Tetrahedron Lett., (47) 4555 (1971), DHR Barton etal, J. Chem. Soc., (C), 329 (1970), Compounds that generate an acid by light as described in US Pat. No. 3,779,778, European Patent 126,712 and the like can also be used in combination.
Among the compounds that decompose by irradiation with actinic rays or radiation to generate an acid, the following general formula (PAG3), general formula (PAG4), general formula (PAG6), or general formula ( And compounds represented by PAG7).

Figure 0004742156
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一般式(PAG3)、(PAG4)中、Ar1、Ar2は、同一又は異なって、置換もしくは未置換のアリール基を示す。好ましい置換基としては、アルキル基、ハロアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、ニトロ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、ヒロドキシ基、メルカプト基及びハロゲン原子が挙げられる。
203 、R204 、R205 は、同一又は異なって、置換もしくは未置換のアルキル基、アリール基を示す。好ましくは、炭素数6〜14のアリール基、炭素数1〜8のアルキル基及びそれらの置換誘導体である。好ましい置換基としては、アリール基に対しては炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数1〜8のアルキル基、ニトロ基、カルボキシル基、ヒロドキシ基及びハロゲン原子であり、アルキル基に対しては炭素数1〜8のアルコキシ基、カルボキシル基、アルコシキカルボニル基である。
In general formulas (PAG3) and (PAG4), Ar 1 and Ar 2 are the same or different and each represents a substituted or unsubstituted aryl group. Preferable substituents include an alkyl group, a haloalkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkoxy group, a nitro group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, a hydroxy group, a mercapto group, and a halogen atom.
R 203 , R 204 and R 205 are the same or different and each represents a substituted or unsubstituted alkyl group or aryl group. Preferred are aryl groups having 6 to 14 carbon atoms, alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, and substituted derivatives thereof. Preferred substituents are an aryl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a nitro group, a carboxyl group, a hydroxy group, and a halogen atom. An alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, a carboxyl group, and an alkoxycarbonyl group;

-は対アニオンを示し、例えばBF4 -、AsF6 -、PF6 -、SbF6 -、SiF6 2-、ClO4 -、置換してもよいアルカンスルホン酸、パーフロロアルカンスルホン酸、置換していてもよいベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、アントラセンスルホン酸、樟脳スルホン酸などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。好ましくは、アルカンスルホン酸、パーフロロアルカンスルホン酸、アルキル置換ベンゼンスルホン酸、ペンタフロロベンゼンスルホン酸である。
またR203 、R204 、R205 のうちの2つ及びAr1、Ar2はそれぞれの単結合又は置換基を介して結合してもよい。
Z represents a counter anion, such as BF 4 , AsF 6 , PF 6 , SbF 6 , SiF 6 2− , ClO 4 , optionally substituted alkanesulfonic acid, perfluoroalkanesulfonic acid, substituted Examples thereof include, but are not limited to, benzenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, anthracenesulfonic acid, camphorsulfonic acid and the like. Alkanesulfonic acid, perfluoroalkanesulfonic acid, alkyl-substituted benzenesulfonic acid, and pentafluorobenzenesulfonic acid are preferable.
Two of R 203 , R 204 and R 205 and Ar 1 and Ar 2 may be bonded via a single bond or a substituent.

一般式(PAG6)、(PAG7)中、R206 は置換もしくは未置換のアルキル基、アリール基を示す。Aは置換もしくは未置換のアルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基を示す。Rは、直鎖状、分岐状又は環状アルキル基、あるいは置換していてもよいアリール基を表す。
これらの具体例としては以下に示す化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
In the general formulas (PAG6) and (PAG7), R 206 represents a substituted or unsubstituted alkyl group or aryl group. A represents a substituted or unsubstituted alkylene group, alkenylene group, or arylene group. R represents a linear, branched or cyclic alkyl group, or an aryl group which may be substituted.
Specific examples of these include, but are not limited to, the following compounds.

Figure 0004742156
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Figure 0004742156
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これらの併用し得る光酸発生剤は、組成物中の固形分を基準として、5質量%以下の範囲で用いられ、好ましくは2質量%以下の範囲で用いられる。   These photoacid generators that can be used in combination are used in a range of 5% by mass or less, preferably in a range of 2% by mass or less, based on the solid content in the composition.

〔3〕その他の成分
本発明のポジ型レジスト組成物には、必要に応じて更に酸分解性溶解阻止化合物、染料、可塑剤、界面活性剤、光増感剤、有機塩基性化合物、及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物等を含有させることができる。
[3] Other components The positive resist composition of the present invention may further include an acid-decomposable dissolution inhibiting compound, a dye, a plasticizer, a surfactant, a photosensitizer, an organic basic compound, and a development, if necessary. A compound or the like that promotes solubility in the liquid can be contained.

本発明のポジ型レジスト組成物は、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤を含有する。
本発明のポジ型レジスト組成物は、フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤及びフッ素原子と珪素原子の両方を含有する界面活性剤のいずれか、あるいは2種以上を含有する。
本発明のポジ型レジスト組成物が上記成分とともに上記界面活性剤とを含有することにより、パターンの線幅が一層細い時に特に有効であり、現像欠陥が一層改良され、コンタクトホールの解像性がより優れるようになる。
これらの界面活性剤として、例えば特開昭62-36663号、特開昭61-226746号、特開昭61-226745号、特開昭62-170950号、特開昭63-34540号、特開平7-230165号、特開平8-62834号、特開平9-54432号、特開平9-5988号記載の界面活性剤を挙げることができ、下記市販の界面活性剤をそのまま用いることもできる。
使用できる市販の界面活性剤として、例えばエフトップEF301、EF303、(新秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431(住友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、R08(大日本インキ(株)製)、サーフロンS−382、SC101、102、103、104、105、106(旭硝子(株)製)、トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)等のフッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を挙げることができる。またポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)もシリコン系界面活性剤として用いることができる。
The positive resist composition of the present invention contains a fluorine-based and / or silicon-based surfactant.
The positive resist composition of the present invention contains any one of fluorine surfactants, silicon surfactants and surfactants containing both fluorine atoms and silicon atoms, or two or more thereof.
When the positive resist composition of the present invention contains the above-described surfactant together with the above components, it is particularly effective when the pattern line width is narrower, development defects are further improved, and contact hole resolution is improved. Become better.
As these surfactants, for example, JP-A-62-36663, JP-A-61-226746, JP-A-61-226745, JP-A-62-170950, JP-A-63-34540, JP-A-63-34540 Surfactants described in JP-A-7-230165, JP-A-8-62834, JP-A-9-54432 and JP-A-9-5988 can be mentioned, and the following commercially available surfactants can also be used as they are.
Examples of commercially available surfactants that can be used include F-top EF301 and EF303 (made by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Florard FC430 and 431 (made by Sumitomo 3M Co., Ltd.), MegaFuck F171, F173, F176, F189, and R08. (Dainippon Ink Co., Ltd.), Surflon S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, 106 (Asahi Glass Co., Ltd.), Troisol S-366 (Troy Chemical Co., Ltd.) A surfactant or a silicon-based surfactant can be mentioned. Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can also be used as a silicon surfactant.

上記界面活性剤の配合量は、本発明の組成物中の固形分を基準として、通常0.001質量%〜2質量%、好ましくは0.01質量%〜1質量%である。これらの界面活性剤は単独で添加してもよいし、また、いくつかの組み合わせで添加することもできる。
上記の他に使用することのできる界面活性剤としては、具体的には、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテ−ト、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤等を挙げることができる。
これらの他の界面活性剤の配合量は、本発明の組成物中の固形分100質量部当たり、通常、2質量部以下、好ましくは1質量部以下である。
The compounding quantity of the said surfactant is 0.001 mass%-2 mass% normally on the basis of solid content in the composition of this invention, Preferably it is 0.01 mass%-1 mass%. These surfactants may be added alone or in some combination.
Specific examples of surfactants that can be used other than the above include polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, and polyoxyethylene oleyl ether. , Polyoxyethylene alkyl allyl ethers such as polyoxyethylene octylphenol ether and polyoxyethylene nonylphenol ether, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan Sorbitan fatty acid esters such as monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan tristearate, polyoxyethylene sorbitan Nonionic surfactants such as polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as laurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbitan tristearate Etc.
The amount of these other surfactants is usually 2 parts by mass or less, preferably 1 part by mass or less per 100 parts by mass of the solid content in the composition of the present invention.

本発明で用いることのできる好ましい有機塩基性化合物は、フェノールよりも塩基性の強い化合物である。なかでも下記(A)〜(E)で示される構造の含窒素塩基性化合物が好ましい。含窒素塩基性化合物を用いることにより、露光から後加熱までの経時によっても性能変化が小さい。   A preferred organic basic compound that can be used in the present invention is a compound that is more basic than phenol. Of these, nitrogen-containing basic compounds having structures represented by the following (A) to (E) are preferred. By using the nitrogen-containing basic compound, the change in performance is small over time from exposure to post-heating.

Figure 0004742156
Figure 0004742156

ここで、R250、R251及びR252は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアミノアルキル基、炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基又は炭素数6〜20の置換もしくは非置換のアリール基であり、ここでR251とR252は互いに結合して環を形成してもよい。 Here, R 250 , R 251 and R 252 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aminoalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or carbon. A substituted or unsubstituted aryl group of formula 6 to 20, wherein R 251 and R 252 may be bonded to each other to form a ring.

Figure 0004742156
Figure 0004742156

(式中、R253、R254、R255およびR256は、同一または異なり、炭素数1〜6のアルキル基を示す)。
好ましい具体例としては、置換もしくは未置換のグアニジン、置換もしくは未置換のアミノピリジン、置換もしくは未置換のアミノアルキルピリジン、置換もしくは未置換のアミノピロリジン、置換もしくは未置換のインダーゾル、置換もしくは未置換のピラゾール、置換もしくは未置換のピラジン、置換もしくは未置換のピリミジン、置換もしくは未置換のプリン、置換もしくは未置換のイミダゾリン、置換もしくは未置換のピラゾリン、置換もしくは未置換のピペラジン、置換もしくは未置換のアミノモルフォリン、置換もしくは未置換のアミノアルキルモルフォリン等が挙げられ、モノ、ジ、トリアルキルアミン、置換もしくは未置換のアニリン、置換もしくは未置換のピペリジン、モノあるいはジエタノールアミン等が挙げられる。好ましい置換基は、アミノ基、アミノアルキル基、アルキルアミノ基、アミノアリール基、アリールアミノ基、アルキル基、アルコキシ基、アシル基、アシロキシ基、アリール基、アリールオキシ基、ニトロ基、水酸基、シアノ基である。
(Wherein R 253 , R 254 , R 255 and R 256 are the same or different and represent an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms).
Preferred examples include substituted or unsubstituted guanidine, substituted or unsubstituted aminopyridine, substituted or unsubstituted aminoalkylpyridine, substituted or unsubstituted aminopyrrolidine, substituted or unsubstituted indazole, substituted or unsubstituted Pyrazole, substituted or unsubstituted pyrazine, substituted or unsubstituted pyrimidine, substituted or unsubstituted purine, substituted or unsubstituted imidazoline, substituted or unsubstituted pyrazoline, substituted or unsubstituted piperazine, substituted or unsubstituted amino Examples include morpholine, substituted or unsubstituted aminoalkylmorpholine, and mono, di, trialkylamine, substituted or unsubstituted aniline, substituted or unsubstituted piperidine, mono, or diethanolamine. Preferred substituents are amino group, aminoalkyl group, alkylamino group, aminoaryl group, arylamino group, alkyl group, alkoxy group, acyl group, acyloxy group, aryl group, aryloxy group, nitro group, hydroxyl group, cyano group It is.

好ましい化合物として、グアニジン、1,1−ジメチルグアニジン、1,1,3,3,−テトラメチルグアニジン、2−アミノピリジン、3−アミノピリジン、4−アミノピリジン、2−ジメチルアミノピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、2−ジエチルアミノピリジン、2−(アミノメチル)ピリジン、2−アミノ−3−メチルピリジン、2−アミ
ノ−4−メチルピリジン、2−アミノ−5−メチルピリジン、2−アミノ−6−メチルピリジン、3−アミノエチルピリジン、4−アミノエチルピリジン、3−アミノピロリジン、ピペラジン、N−(2−アミノエチル)ピペラジン、N−(2−アミノエチル)ピペリジン、4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ピペリジノピペリジン、2−イミノピペリジン、1−(2−アミノエチル)ピロリジン、ピラゾール、3−アミノ−5−メチルピラゾール、5−アミノ−3−メチル−1−p−トリルピラゾール、ピラジン、2−(アミノメチル)−5−メチルピラジン、ピリミジン、2,4−ジアミノピリミジン、4,6−ジヒドロキシピリミジン、2−ピラゾリン、3−ピラゾリン、N−アミノモルフォリン、N−(2−アミノエチル)モルフォリン、1,5−ジアザビシクロ〔4,3,0〕ノナ−5−エン、1,8−ジアザビシクロ〔5,4,0〕ウンデカ−7−エン、2,4,5−トリフェニルイミダゾール、トリ(n−ブチル)アミン、トリ(n−オクチル)アミン、N−フェニルジエタノールアミン、N−ヒドロキシエチルピペリジン、2,6−ジイソプロピルアニリン、N−シクロヘキシル−N’−モルホリノエチルチオ尿素、N−ヒドロキシエチルモルホリン等が挙げられるがこれに限定されるものではない。
Preferred compounds include guanidine, 1,1-dimethylguanidine, 1,1,3,3-tetramethylguanidine, 2-aminopyridine, 3-aminopyridine, 4-aminopyridine, 2-dimethylaminopyridine, 4-dimethyl. Aminopyridine, 2-diethylaminopyridine, 2- (aminomethyl) pyridine, 2-amino-3-methylpyridine, 2-amino-4-methylpyridine, 2-amino-5-methylpyridine, 2-amino-6-methyl Pyridine, 3-aminoethylpyridine, 4-aminoethylpyridine, 3-aminopyrrolidine, piperazine, N- (2-aminoethyl) piperazine, N- (2-aminoethyl) piperidine, 4-amino-2,2,6 , 6-tetramethylpiperidine, 4-piperidinopiperidine, 2-iminopiperidine, 1 (2-aminoethyl) pyrrolidine, pyrazole, 3-amino-5-methylpyrazole, 5-amino-3-methyl-1-p-tolylpyrazole, pyrazine, 2- (aminomethyl) -5-methylpyrazine, pyrimidine, 2,4-diaminopyrimidine, 4,6-dihydroxypyrimidine, 2-pyrazoline, 3-pyrazoline, N-aminomorpholine, N- (2-aminoethyl) morpholine, 1,5-diazabicyclo [4,3,0 Nona-5-ene, 1,8-diazabicyclo [5,4,0] undec-7-ene, 2,4,5-triphenylimidazole, tri (n-butyl) amine, tri (n-octyl) amine N-phenyldiethanolamine, N-hydroxyethylpiperidine, 2,6-diisopropylaniline, N-cyclohexyl-N ′ Morpholinoethyl thiourea, but like N- hydroxyethyl morpholine not limited thereto.

これらの中でも特に好ましい化合物としては、1,5−ジアザビシクロ〔4,3,0〕ノナ−5−エン、1,8−ジアザビシクロ〔5,4,0〕ウンデカ−7−エン、2,4,5−トリフェニルイミダゾール、トリ(n−ブチル)アミン、トリ(n−オクチル)アミン、N−フェニルジエタノールアミン、N−ヒドロキシエチルピペリジン、2,6−ジイソプロピルアニリン、N−シクロヘキシル−N’−モルホリノエチルチオ尿素、N−ヒドロキシエチルモルホリンである。
これらの含窒素塩基性化合物は、単独であるいは2種以上一緒に用いられる。含窒素塩基性化合物の使用量は、組成物の固形分を基準として、通常、0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜5質量%である。0.001質量%未満では上記含窒素塩基性化合物の添加の効果が得られない。一方、10質量%を超えると感度の低下や非露光部の現像性が悪化する傾向がある。
Among these, particularly preferred compounds include 1,5-diazabicyclo [4,3,0] non-5-ene, 1,8-diazabicyclo [5,4,0] undec-7-ene, 2,4,5 -Triphenylimidazole, tri (n-butyl) amine, tri (n-octyl) amine, N-phenyldiethanolamine, N-hydroxyethylpiperidine, 2,6-diisopropylaniline, N-cyclohexyl-N'-morpholinoethylthiourea N-hydroxyethylmorpholine.
These nitrogen-containing basic compounds are used alone or in combination of two or more. The usage-amount of a nitrogen-containing basic compound is 0.001-10 mass% normally based on solid content of a composition, Preferably it is 0.01-5 mass%. If it is less than 0.001% by mass, the effect of adding the nitrogen-containing basic compound cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 10% by mass, the sensitivity tends to decrease and the developability of the unexposed area tends to deteriorate.

〔4〕ポジ型レジスト組成物の使用方法
本発明のポジ型レジスト組成物は、上記各成分を溶解する溶剤に溶かして支持体上に塗布する。ここで使用する溶剤としては、エチレンジクロライド、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、メチルエチルケトン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、2−メトキシエチルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トルエン、酢酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、テトラヒドロフラン等が好ましく、これらの溶剤を単独あるいは混合して使用する。
[4] Method of Using Positive Resist Composition The positive resist composition of the present invention is dissolved in a solvent that dissolves each of the above components and coated on a support. Solvents used here include ethylene dichloride, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, γ-butyrolactone, methyl ethyl ketone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, 2-methoxyethyl acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate , Propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, toluene, ethyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, N, N-dimethyl Formamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, tetrahydrofuran, and the like are preferable. Or mixed to use.

上記の中でも、好ましい溶剤としては2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、N−メチルピロリドン、テトラヒドロフランを挙げることができる。   Among these, preferable solvents include 2-heptanone, γ-butyrolactone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, methyl lactate, ethyl lactate , Methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, N-methylpyrrolidone, and tetrahydrofuran.

本発明のこのようなポジ型レジスト組成物は基板上に塗布され、薄膜を形成する。この塗膜の膜厚は0.2〜1.2μmが好ましい。本発明においては、必要により、市販の無機あるいは有機反射防止膜を使用することができる。   Such a positive resist composition of the present invention is applied onto a substrate to form a thin film. The film thickness of this coating film is preferably 0.2 to 1.2 μm. In the present invention, a commercially available inorganic or organic antireflection film can be used if necessary.

反射防止膜としては、チタン、二酸化チタン、窒化チタン、酸化クロム、カーボン、α−シリコン等の無機膜型と、吸光剤とポリマー材料からなる有機膜型が用いることができる。前者は膜形成に真空蒸着装置、CVD装置、スパッタリング装置等の設備を必要とする。有機反射防止膜としては、例えば特公平7−69611号記載のジフェニルアミン誘導体とホルムアルデヒド変性メラミン樹脂との縮合体、アルカリ可溶性樹脂、吸光剤からなるものや、米国特許5294680号記載の無水マレイン酸共重合体とジアミン型吸光剤の反応物、特開平6−118631号記載の樹脂バインダーとメチロールメラミン系熱架橋剤を含有するもの、特開平6−118656号記載のカルボン酸基とエポキシ基と吸光基を同一分子内に有するアクリル樹脂型反射防止膜、特開平8−87115号記載のメチロールメラミンとベンゾフェノン系吸光剤からなるもの、特開平8−179509号記載のポリビニルアルコール樹脂に低分子吸光剤を添加したもの等が挙げられる。
また、有機反射防止膜として、ブリューワーサイエンス社製のDUV30シリーズや、DUV−40シリーズ、シプレー社製のAC−2、AC−3等を使用することもできる。
As the antireflection film, an inorganic film type such as titanium, titanium dioxide, titanium nitride, chromium oxide, carbon, α-silicon, and an organic film type made of a light absorber and a polymer material can be used. The former requires equipment such as a vacuum deposition apparatus, a CVD apparatus, and a sputtering apparatus for film formation. Examples of the organic antireflection film include a condensate of a diphenylamine derivative and a formaldehyde-modified melamine resin described in JP-B-7-69611, an alkali-soluble resin, a light absorber, and maleic anhydride copolymer described in US Pat. No. 5,294,680. A reaction product of a coalescence and a diamine type light absorbing agent, a resin binder described in JP-A-6-186863 and a methylolmelamine thermal crosslinking agent, a carboxylic acid group, an epoxy group and a light-absorbing group described in JP-A-6-118656. An acrylic resin-type antireflection film in the same molecule, a composition comprising methylol melamine and a benzophenone-based light absorber described in JP-A-8-87115, and a low-molecular light absorber added to a polyvinyl alcohol resin described in JP-A-8-179509 And the like.
Further, as the organic antireflection film, DUV30 series, DUV-40 series manufactured by Brewer Science, AC-2, AC-3 manufactured by Shipley, etc. can be used.

上記レジスト液を精密集積回路素子の製造に使用されるような基板(例:シリコン/二酸化シリコン被覆)上に(必要により上記反射防止膜を設けられた基板上に)、スピナー、コーター等の適当な塗布方法により塗布後、所定のマスクを通して露光し、ベークを行い現像することにより良好なレジストパターンを得ることができる。ここで露光光としては、好ましくは150nm〜250nmの波長の光である。具体的には、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、F2エキシマレーザー(157nm)、X線、電子ビーム等が挙げられる。 Appropriate use of the resist solution on a substrate (eg, silicon / silicon dioxide coating) used for the manufacture of precision integrated circuit elements (on a substrate provided with the antireflection film if necessary), spinner, coater, etc. A good resist pattern can be obtained by applying through a predetermined coating method, exposing through a predetermined mask, baking and developing. Here, the exposure light is preferably light having a wavelength of 150 nm to 250 nm. Specific examples include a KrF excimer laser (248 nm), an ArF excimer laser (193 nm), an F 2 excimer laser (157 nm), an X-ray, and an electron beam.

現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピヘリジン等の環状アミン類等のアルカリ性水溶液を使用することができる。更に、上記アルカリ性水溶液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。   Examples of the developer include inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and aqueous ammonia, primary amines such as ethylamine and n-propylamine, diethylamine, and di-n. -Secondary amines such as butylamine; tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine; alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine; quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium hydroxide and tetraethylammonium hydroxide. An alkaline aqueous solution of cyclic amines such as pyrrole and pihelidine can be used. Furthermore, an appropriate amount of alcohol or surfactant may be added to the alkaline aqueous solution.

以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited to a following example.

<樹脂の合成>
合成例(1)〔(A)成分である前記樹脂1の合成〕
2−エチル−2−アダマンチルメタクリレート、ブチロラクトンメタクリレート、40/60の割合(モル比)で仕込み、テトラヒドロフランに溶解し、固形分濃度20%の溶液100mLを調製した。この溶液にV−65(商品名、和光純薬製)を全モノマーモル数に対して2mol%加え、これを窒素雰囲気下、2時間かけて55℃に加熱したテトラヒドロフラン10mLに滴下した。滴下終了後、反応液を6時間加熱、撹拌した。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、蒸留水3Lに晶析、析出した白色粉体を回収した。
13NMRから求めた樹脂の組成は、モル比で、41/59(2−エチル−2−アダマンチルメタクリレート/ブチロラクトンメタクリレート)であった。また、GPC測定により求めたポリスチレン換算の重量平均分子量は12700であった。
<Resin synthesis>
Synthesis Example (1) [Synthesis of Resin 1 as Component (A)]
2-Ethyl-2-adamantyl methacrylate, butyrolactone methacrylate, charged at a ratio (molar ratio) of 40/60, and dissolved in tetrahydrofuran to prepare 100 mL of a 20% solid content solution. To this solution, 2 mol% of V-65 (trade name, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to the total number of moles of monomers, and this was added dropwise to 10 mL of tetrahydrofuran heated to 55 ° C. over 2 hours in a nitrogen atmosphere. After completion of dropping, the reaction solution was heated and stirred for 6 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was cooled to room temperature, and crystallized and precipitated white powder was collected in 3 L of distilled water.
The composition of the resin determined from C 13 NMR was 41/59 (2-ethyl-2-adamantyl methacrylate / butyrolactone methacrylate) in molar ratio. Moreover, the weight average molecular weight of polystyrene conversion calculated | required by GPC measurement was 12700.

合成例(4)、(5)、(8)〜(15)〔(A)成分である前記樹脂4、5、8〜15の合成〕
合成例1と同様な操作で、樹脂4、5、8〜15を合成した。樹脂の組成比、重量平均
分子量を表1に示す。表1の繰り返し構造単位1、2、3は、前記した各樹脂の構造単位の左からの順番に相当する構造単位を表す。
Synthesis Examples (4), (5), (8) to (15) [Synthesis of the resin 4, 5, 8-15 as the component (A)]
Resins 4, 5, and 8 to 15 were synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1. The composition ratio and weight average molecular weight of the resin are shown in Table 1. The repeating structural units 1, 2, and 3 in Table 1 represent structural units corresponding to the order from the left of the structural unit of each resin described above.

Figure 0004742156
Figure 0004742156

<(B)成分である光酸発生剤の合成>
前記一般式(I')、(II')の化台物は、例えばアリールマグネシウムブロミドなどのアリールグリニャール試薬と置換または無置換のフェニルスルホキシドを反応させ、得られたトリアリールスルホニウムハライドを対応するスルホン酸と塩交換する方法、又は置換または無置換のフェニルスルホキシドと対応する芳香族化合物をメタンスルホン酸/五酸化二リンあるいは塩化アルミニウムなどの酸触媒を用いて縮合、塩交換する方法、さらにはジアリールヨードニウム塩とジアリールスルフィドを酢酸銅などの触媒を用いて縮合、塩交換する方法などによって合成できる。
上記の塩交換に用いるスルホン酸、あるいはスルホン酸塩は、市販のスルホン酸ハライドの加水分解などによって得ることができる。以下、(B)成分である光酸発生剤の合成例を2、3示すが、他の下記表2で用いられている光酸発生剤は、同様な方法、あるいは上記した一般的な方法で合成されたものであるか、市販のものを用いた(トリフェニルスルホニウムパーフロロ−n−ブタンスルホネート(I−2)は、みどり化学(株)製のものを用いた)。
<Synthesis of Photoacid Generator as Component (B)>
The compound of the general formulas (I ′) and (II ′) is prepared by reacting an aryl Grignard reagent such as arylmagnesium bromide with a substituted or unsubstituted phenyl sulfoxide, and converting the resulting triarylsulfonium halide into the corresponding sulfone. A method of salt exchange with an acid, a method of condensation or salt exchange of a substituted or unsubstituted phenyl sulfoxide and a corresponding aromatic compound using an acid catalyst such as methanesulfonic acid / diphosphorus pentoxide or aluminum chloride, and diaryl The iodonium salt and diaryl sulfide can be synthesized by a method such as condensation and salt exchange using a catalyst such as copper acetate.
The sulfonic acid or sulfonate used for the above salt exchange can be obtained by hydrolysis of a commercially available sulfonic acid halide. Hereinafter, synthesis examples 2 and 3 of the photoacid generator as the component (B) are shown. Other photoacid generators used in the following Table 2 can be prepared by the same method or the general method described above. The synthesized one or a commercially available one was used (triphenylsulfonium perfluoro-n-butanesulfonate (I-2) manufactured by Midori Chemical Co., Ltd.).

合成例(16)〔トリフェニルスルホニウムパーフロロ−n−オクタンスルホネート(I−4)の合成〕
ジフェニルスルホキシド50gをベンゼン800m1に溶解させ、これに塩化アルミニウム200gを加え、24時間環流した。反応液を水2Lにゆっくりと注ぎ、これに濃塩酸400m1を加えて70℃で10分間加熱した。この水溶液を酢酸エチル500m1で洗浄し、ろ過した後にヨウ化アンモニウム200gを水400m1に溶解したものを加えた。析出した粉体をろ取水洗した後酢酸エチルで洗浄、乾燥するとトリフェニルスルホニウムヨージトが70g得られた。
トリフェニルスルホニウムヨージド17.6gをメタノール1000mlに溶解させ、この溶液に酸化銀12.5gを加え、室温で4時間撹拌した。溶液をろ過し、これにパーフロロ−n−オクタンスルホン酸25gを含有するメタノール溶液を加えた。反応液を濃縮し、析出した油状物を酢酸エチルに溶解させ、水洗、乾燥、濃縮することにより目的物20.5gが得られた。
Synthesis Example (16) [Synthesis of triphenylsulfonium perfluoro-n-octane sulfonate (I-4)]
50 g of diphenyl sulfoxide was dissolved in 800 ml of benzene, and 200 g of aluminum chloride was added thereto and refluxed for 24 hours. The reaction solution was slowly poured into 2 L of water, 400 ml of concentrated hydrochloric acid was added thereto, and the mixture was heated at 70 ° C. for 10 minutes. This aqueous solution was washed with 500 ml of ethyl acetate and filtered, and then 200 g of ammonium iodide dissolved in 400 ml of water was added. The precipitated powder was filtered, washed with water, washed with ethyl acetate, and dried to obtain 70 g of triphenylsulfonium iodide.
17.6 g of triphenylsulfonium iodide was dissolved in 1000 ml of methanol, 12.5 g of silver oxide was added to this solution, and the mixture was stirred at room temperature for 4 hours. The solution was filtered, and a methanol solution containing 25 g of perfluoro-n-octanesulfonic acid was added thereto. The reaction solution was concentrated, and the precipitated oil was dissolved in ethyl acetate, washed with water, dried and concentrated to obtain 20.5 g of the desired product.

合成例(17)〔トリ(t−ブチルフェニル)スルホニウムパーフロロ−n−ブタンスルホネート(I−7)の合成〕
ジ(t−ブチルフェニル)スルフィド(80mmo1)、ジ(t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフロロ−n−ブタンスルホネート(20mmo1)、安息香酸銅(4mmo1)の混合物を窒素気流下130℃で4時間撹拌した。反応液を放冷し、これにエタノール100mlを加え、析出物を除いた。ろ液を濃縮し、これにエーテル200m1を加えると粉体が析出、これをろ取、エーテルで洗浄、乾燥することにより目的物が得られた。
Synthesis Example (17) [Synthesis of tri (t-butylphenyl) sulfonium perfluoro-n-butanesulfonate (I-7)]
A mixture of di (t-butylphenyl) sulfide (80 mmol), di (t-butylphenyl) iodonium perfluoro-n-butanesulfonate (20 mmol), and copper benzoate (4 mmol) was stirred at 130 ° C. for 4 hours under a nitrogen stream. . The reaction solution was allowed to cool, 100 ml of ethanol was added thereto, and the precipitate was removed. When the filtrate was concentrated and 200 ml of ether was added thereto, a powder precipitated. This was collected by filtration, washed with ether, and dried to obtain the desired product.

合成例(18)〔(I−27)、(II−1)を主成分とする混合物の合成〕
Fluka製45%トリフェニルスルホニウムクロリド(内容物はトリアリールスルホニウムクロリド混合物)の水溶液に1.1等量のパーフロロ−n−ブタンスルホン酸テトラメチルアンモニウム塩の水溶液を添加した。析出した油状物を水洗し、乾燥することにより目的物が得られた。
Synthesis Example (18) [Synthesis of a mixture containing (I-27) and (II-1) as main components]
To an aqueous solution of 45% triphenylsulfonium chloride (content is a triarylsulfonium chloride mixture) manufactured by Fluka, 1.1 equivalent of an aqueous solution of tetramethylammonium perfluoro-n-butanesulfonate was added. The precipitated oil was washed with water and dried to obtain the desired product.

〔実施例1、4、5、8〜11、16、20〜23及び比較例1〜2〕
(ポジ型フォトレジスト組成物の調製と評価)
上記合成例で合成した表1に示す樹脂をそれぞれ2.0g、表2に示される光酸発生剤0.02g、有機塩基性化合物(アミン)0.001g、界面活性剤0.004gを配合し、それぞれ固形分14質量%の割合でプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートに溶解した後、0.1μmのミクロフィルターで濾過し、実施例1、4、5、8〜11、16、20〜23のポジ型レジスト組成物溶液を調製した。
また、比較例1、2の場合は、各々光酸発生剤PAG−A(トリフェニルスルホニウムトリフロロメタンスルホネート)、PAG−B(ビス(4−t−ブチルフエニル)ヨードニウムトリフロロメタンスルホネート)を用いる以外は、上記実施例1、4、5、8〜11、16、20〜23と同様にポジ型レジスト組成物を調製した。
[Examples 1, 4, 5, 8-11, 16, 20-23, and Comparative Examples 1-2]
(Preparation and evaluation of positive photoresist composition)
2.0 g of the resin shown in Table 1 synthesized in the above synthesis example, 0.02 g of a photoacid generator shown in Table 2, 0.001 g of an organic basic compound (amine), and 0.004 g of a surfactant were blended. And dissolved in propylene glycol monoethyl ether acetate at a solid content of 14% by mass, respectively, and then filtered through a 0.1 μm microfilter to obtain positive results of Examples 1, 4, 5, 8-11, 16, 20-23. A mold resist composition solution was prepared.
In the case of Comparative Examples 1 and 2, the photoacid generators PAG-A (triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate) and PAG-B (bis (4-t-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate) are used. Prepared positive resist compositions in the same manner as in Examples 1, 4, 5, 8-11, 16, 20-23.

(評価試験)
得られたポジ型レジスト組成物溶液をスピンコータを利用してシリコンウエハー上に塗布し、135℃で90秒間乾燥、約0.4μmのポジ型フォトレジスト膜を作成し、それにArFエキシマレーザー(波長193nm、NA=0.6のISI社製ArFステッパーを用いた)で露光した。露光後の加熱処理を120℃で90秒間行い、2.38%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で現像、蒸留水でリンスし、レジストパターンプロファイルを得た。
これらについて、以下のように感度、解像力を評価し、評価結果を表2に示した。
(Evaluation test)
The obtained positive resist composition solution was applied onto a silicon wafer using a spin coater, dried at 135 ° C. for 90 seconds to produce a positive photoresist film of about 0.4 μm, and an ArF excimer laser (wavelength 193 nm). , Using an ISI ArF stepper with NA = 0.6). The heat treatment after the exposure was performed at 120 ° C. for 90 seconds, developed with a 2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, and rinsed with distilled water to obtain a resist pattern profile.
About these, the sensitivity and the resolution were evaluated as follows, and the evaluation results are shown in Table 2.

感度:0.18μmのラインアンドスぺースマスクパターンを再現する露光量をもって定義した。
解像力:上記露光量における限界解像力をもって定義した。
解像力1、解像力2、形状1、形状2:露光直後に加熱、現像処理を行った時の解像力、レジストパターン形状を解像力1、形状1とし、露光後2時間経時した後加熱、現像処理を行った時の解像力、レジストパターン形状を解像力2、形状2とした。
Sensitivity: Defined with an exposure amount that reproduces a 0.18 μm line and space mask pattern.
Resolution: Defined with the limiting resolution at the above exposure.
Resolving power 1, resolving power 2, shape 1, shape 2: Resolving power when heated and developed immediately after exposure, resist pattern shape as resolving power 1 and shape 1, and after 2 hours after exposure, heating and developing are performed The resolving power and the resist pattern shape at that time were defined as resolving power 2 and shape 2.

Figure 0004742156
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(表2の説明)
<光酸発生剤>
*1:(I−27)および(II−1)を主成分とする混合物(合成例18)
PAG−A;トリフェニルスルホニウムトリフロロメタンスルホネート
PAG−B:ビス(4−t−ブチルフエニル)ヨードニウムトリフロロメタンスルホネート
<アミン(1)〜(4)>
(1):1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン
(2):2,4,5−トリフェニルイミダゾール
(3):N−フェニルジエタノールアミン
(4):2,6−ジイソプロピルアニリン
<界面活性剤>
W−1:メガファックF176(大日本インキ(株)製)(フッ素系)
W−2:メガファックR08(大日本インキ(株)製)(フッ素及びシリコーン系)
W−3:ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)
W−4:トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)(シリコン系)
(Explanation of Table 2)
<Photo acid generator>
* 1: Mixture containing (I-27) and (II-1) as main components (Synthesis Example 18)
PAG-A; Triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate PAG-B: Bis (4-t-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate <Amine (1) to (4)>
(1): 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene (2): 2,4,5-triphenylimidazole (3): N-phenyldiethanolamine (4): 2,6-diisopropyl Aniline <Surfactant>
W-1: Megafuck F176 (Dainippon Ink Co., Ltd.) (Fluorine)
W-2: Megafuck R08 (Dainippon Ink Co., Ltd.) (fluorine and silicone)
W-3: Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
W-4: Troisol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.) (silicon-based)

表2の結果から明らかなように、本発明のポジ型レジスト組成物は、波長193nmの露光に対する十分な感度及び解像力を有し、露光から後加熱までの経時による性能変化が殆どない。
一方、本発明で特定された光酸発生剤を用いない比較例1、2は、実施例の場合と比較
して、解像力に劣り、露光から後加熱までの経時による性能変化が大きい。
As is clear from the results in Table 2, the positive resist composition of the present invention has sufficient sensitivity and resolution for exposure at a wavelength of 193 nm, and there is almost no change in performance over time from exposure to post-heating.
On the other hand, Comparative Examples 1 and 2, which do not use the photoacid generator specified in the present invention, are inferior in resolving power as compared with the examples, and have a large performance change with time from exposure to post-heating.

Claims (6)

(A)下記一般式(I)で示される繰り返し構造単位、及び、下記一般式(II)で示される繰り返し構造単位を含有し、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増加する樹脂、(B)活性光線又は放射線の照射によりスルホン酸を発生する下記一般式(I')で表される化合物、及びフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤を含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物。
Figure 0004742156

上記一般式(I)中:
01は、各々独立に、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
02は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
上記一般式(II)中:
01は、各々独立に、水素原子又はメチル基を表す。
Wは、単結合を表す。
Lc中のRb、Rc、Rd、Re、Rfは、各々独立に、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表すが、炭素数1〜4のアルキル基は多くとも3つである。
Raは、単結合を表し、Wと結合する。
m,nは、各々独立に、0〜2の整数を表し、m+nは2である。
Figure 0004742156

上記一般式(I')中:
1〜R15は、同一又は異なって、水素原子、直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基、直鎖状、分岐状あるいは環状アルコキシ基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子、又は−S−R38基を表す。R38は、直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基又はアリール基を表す。
また、R1〜R15のうち、2つ以上が結合して、単結合、炭素、酸素、イオウ、及び窒素から選択される1種又は2種以上を含む環を形成していてもよい。
-は、RFSO3 -を表す。ここでRFは、CF 3 (CF 2 )y(ここで、yは1〜9の整数である)で示されるフッ素置換直鎖状アルキル基である
(A) A resin containing a repeating structural unit represented by the following general formula (I) and a repeating structural unit represented by the following general formula (II), wherein the dissolution rate in an alkali developer is increased by the action of an acid; B) A positive resist composition comprising a compound represented by the following general formula (I ′) that generates sulfonic acid upon irradiation with actinic rays or radiation, and a fluorine-based and / or silicon-based surfactant. object.
Figure 0004742156

In the above general formula (I):
R 01 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
R 02 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
In the above general formula (II):
R 01 each independently represents a hydrogen atom or a methyl group.
W represents a single bond.
Rb, Rc, Rd, Re, and Rf in Lc each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, but the number of alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms is at most three.
Ra represents a single bond and is bonded to W.
m and n each independently represents an integer of 0 to 2, and m + n is 2.
Figure 0004742156

In the above general formula (I ′):
R 1 to R 15 are the same or different and are a hydrogen atom, linear, branched or cyclic alkyl group, linear, branched or cyclic alkoxy group, hydroxyl group, halogen atom, or —S—R 38 group. Represents. R38 represents a linear, branched or cyclic alkyl group or an aryl group.
Two or more of R 1 to R 15 may be bonded to form a ring containing one or more selected from a single bond, carbon, oxygen, sulfur, and nitrogen.
X - is, R F SO 3 - represents a. Here, R F is a fluorine-substituted linear alkyl group represented by CF 3 (CF 2 ) y (where y is an integer of 1 to 9) .
yが1〜7の整数であることを特徴とする請求項1に記載のポジ型レジスト組成物。 The positive resist composition according to claim 1 , wherein y is an integer of 1 to 7. yが1〜4の整数であることを特徴とする請求項1に記載のポジ型レジスト組成物。 The positive resist composition according to claim 1 , wherein y is an integer of 1 to 4. フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤を、該ポジ型レジスト組成物の全固形分を基準として、0.001〜2質量%含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のポジ型レジスト組成物。 The fluorine-containing and / or silicon surfactants, based on the total solids of the positive resist composition, according to claim 1 to 3 any one of which is characterized in that it contains 0.001 mass% The positive resist composition as described in 1. above. 含窒素塩基性化合物をさらに含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のポジ型レジスト組成物。 The positive resist composition according to any one of claims 1-4, characterized in that it further contains a nitrogen-containing basic compound. 請求項1〜5のいずれか一項に記載のポジ型レジスト組成物により、レジスト膜を形成し、当該レジスト膜を露光、現像することを特徴とするパターン形成方法。 The positive resist composition according to any one of claims 1-5, pattern forming method forming a resist film from exposure to the resist film, characterized by development.
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