JP5086944B2 - Resist processing method - Google Patents

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JP5086944B2 JP2008227815A JP2008227815A JP5086944B2 JP 5086944 B2 JP5086944 B2 JP 5086944B2 JP 2008227815 A JP2008227815 A JP 2008227815A JP 2008227815 A JP2008227815 A JP 2008227815A JP 5086944 B2 JP5086944 B2 JP 5086944B2
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resist treatment method that, in a multi-patterning method, can very finely and highly accurately form a pattern obtained by a resist composition for first resist pattern formation. <P>SOLUTION: The resist treatment method includes the steps of coating a first resist composition comprising a resin (A), which includes a group unstable against an acid, is insoluble or sparingly soluble in an aqueous alkali solution and, upon a reaction with an acid, can be dissolved in the aqueous alkali solution, a photoacid generating agent (B), a crosslinking agent (C), and a specific alkylammonium or alkylamine compound, on a substrate, drying the coating to form a first resist film, prebaking the first resist film, exposing the prebaked first resist film to light, subjecting the exposed first resist film to post exposure baking, developing the baked film to form a first resist pattern, subjecting the first resist pattern to hard baking, coating a second resist composition on the hard baked first resist pattern, drying the coating to form a second resist film; prebaking the second resist film, exposing the prebaked second resist film to light, subjecting the exposed second resist film to post exposure baking, and developing the baked second resist film to form a second resist pattern. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、レジスト処理方法に関し、より詳細には、ダブルパターニング法及びダブルイメージング法による微細レジストパターンの形成に用いられるレジスト処理方法に関する。   The present invention relates to a resist processing method, and more particularly to a resist processing method used for forming a fine resist pattern by a double patterning method and a double imaging method.

近年、リソグラフィ技術を用いた半導体の微細加工の微細化の要求がますます高まっており、レジストパターンの線幅が32nm以下を実現するプロセスとして、ダブルパターニング法(例えば、特許文献1)やダブルイメージング法(例えば、非特許文献1)が提案されている。ここでダブルパターニング法とは、目的とするレジストパターンの2倍のスペースで、通常の露光、現像、エッチング工程を行なって1回目の転写を行なった後、そのスペース間に、再度同様の露光、現像、エッチング工程を行なって2回目の転写を行なうことにより、目的とする微細なレジストパターンを得る手法である。また、ダブルイメージング法とは、目的とするレジストパターンの2倍のスペースで、通常の露光、現像、工程を行なった後に、フリージング剤と呼ばれる薬液を用いてレジストパターンを処理し、そのスペース間に、再度同様の露光、現像を行うことにより、目的とする微細なレジストパターンを得る手法である。   In recent years, there has been an increasing demand for miniaturization of semiconductor microfabrication using lithography technology, and as a process for realizing a resist pattern line width of 32 nm or less, a double patterning method (for example, Patent Document 1) or double imaging is used. Laws (for example, Non-Patent Document 1) have been proposed. Here, the double patterning method is a space twice as large as the target resist pattern, and after performing the first transfer by performing normal exposure, development and etching steps, the same exposure is again performed between the spaces. This is a technique for obtaining a desired fine resist pattern by performing a second transfer by performing development and etching processes. The double imaging method is a space twice as large as the target resist pattern. After performing normal exposure, development, and processes, the resist pattern is processed with a chemical called a freezing agent. This is a technique for obtaining a desired fine resist pattern by performing similar exposure and development again.

特開2007−311508号公報JP 2007-31508 A Proceedings of SPIE. Vol. 6520, 65202F (2007)Proceedings of SPIE. Vol. 6520, 65202F (2007)

本発明の課題は、ダブルパターニング法及びダブルイメージング法を実現することができるレジスト処理方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a resist processing method capable of realizing a double patterning method and a double imaging method.

本発明のレジスト処理方法は、(1)酸に不安定な基を有し、アルカリ水溶液に不溶又は難溶であり、酸と作用してアルカリ水溶液に溶解し得る樹脂(A)、光酸発生剤(B)、架橋剤(C)及び式(QA)又は式(QB)で表される化合物を含有する第1のレジスト組成物を、基体上に塗布し、乾燥して第1のレジスト膜を得る工程、
(2)第1のレジスト膜をプリベークする工程、
(3)第1のレジスト膜を露光処理する工程、
(4)第1のレジスト膜をポストエクスポージャーベークする工程、
(5)第1のアルカリ現像液で現像して第1のレジストパターンを得る工程、
(6)第1のレジストパターンをハードベークする工程、
(7)第1のレジストパターンの上に、第2のレジスト組成物を塗布し、乾燥して第2のレジスト膜を得る工程、
(8)第2のレジスト膜をプリベークする工程、
(9)第2のレジスト膜を露光処理する工程、
(10)第2のレジスト膜をポストエクスポージャーベークする工程、及び、
(11)第2のアルカリ現像液で現像して第2のレジストパターンを得る工程、

Figure 0005086944
(式中、R61〜R64は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜12の1価の飽和炭化水素基である。
71〜R73は、それぞれ独立に、置換されていてもよい炭素数1〜12の1価の飽和炭化水素基を表すか、R71〜R73のうちいずれか2つが互いに結合して炭素数2〜12の複素環基を形成してもよい。置換基は、水酸基、炭素数1〜8のアルコキシ基及び炭素数1〜6のアルキルオキシアルコキシ基から選択される少なくとも1つである。)
を含むことを特徴とする。 The resist processing method of the present invention includes (1) a resin (A) having an acid labile group, insoluble or hardly soluble in an alkaline aqueous solution, and soluble in an alkaline aqueous solution by acting with an acid, photoacid generation A first resist composition containing an agent (B), a crosslinking agent (C), and a compound represented by the formula (QA) or formula (QB) is applied onto a substrate and dried to form a first resist film Obtaining a step,
(2) a step of pre-baking the first resist film;
(3) a step of exposing the first resist film;
(4) a step of post-exposure baking the first resist film;
(5) a step of developing with a first alkaline developer to obtain a first resist pattern;
(6) a step of hard baking the first resist pattern;
(7) A step of applying a second resist composition on the first resist pattern and drying to obtain a second resist film;
(8) a step of pre-baking the second resist film;
(9) a step of exposing the second resist film;
(10) a step of post-exposure baking the second resist film; and
(11) A step of developing with a second alkaline developer to obtain a second resist pattern,
Figure 0005086944
(Wherein, R 61 to R 64 are each independently a hydrogen atom or a monovalent saturated hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms.
R 71 to R 73 each independently represents an optionally substituted monovalent saturated hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, or any two of R 71 to R 73 are bonded to each other to form carbon. You may form the heterocyclic group of several 2-12. The substituent is at least one selected from a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, and an alkyloxyalkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. )
It is characterized by including.

このような処理方法では、架橋剤(C)は、尿素系架橋剤、アルキレン尿素系架橋剤及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い。
また、架橋剤(C)の含有量は、樹脂100質量部に対して、0.5〜30質量部であることが好ましい。
さらに、樹脂(A)の酸に不安定な基は、エーテル結合のα位が4級炭素原子であるアルキルエステル又はラクトン環を有する基、あるいはカルボン酸エステルを有する基であることが好ましい。
また、光酸発生剤(B)は、式(I)で表される化合物であることが好ましい。

Figure 0005086944
[式(I)中、Ra1及びRa2は、同一又は異なって、炭素数1〜30の直鎖状、分枝状又は環状の炭化水素基、5〜9の酸素原子を含む複素環基、あるいは基−Ra1’−O−Ra2’を表す(ここで、Ra1’及びRa2’は、同一又は異なって、炭素数1〜29の直鎖状、分枝状又は環状の炭化水素基、5〜9の酸素原子を含む複素環基である)。置換基Ra1、Ra2、Ra1’及びRa2’は、オキソ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜4のペルフルオロアルキル基、炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基、水酸基又はシアノ基からなる群から選択される1以上で置換されていてもよい。A+は有機対イオンを表す。Y1、Y2は、それぞれ独立に、フッ素原子又は炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基を表す。gは0又は1の整数を表す。] In such a treatment method, the crosslinking agent (C) is preferably at least one selected from the group consisting of a urea crosslinking agent, an alkylene urea crosslinking agent, and a glycoluril crosslinking agent.
Moreover, it is preferable that content of a crosslinking agent (C) is 0.5-30 mass parts with respect to 100 mass parts of resin.
Further, the acid-labile group of the resin (A) is preferably a group having an alkyl ester or lactone ring in which the α-position of the ether bond is a quaternary carbon atom, or a group having a carboxylic acid ester.
The photoacid generator (B) is preferably a compound represented by the formula (I).
Figure 0005086944
[In formula (I), R <a1 > and R <a2 > are the same or different and are a C1-C30 linear, branched or cyclic hydrocarbon group, and the heterocyclic group containing an oxygen atom of 5-9. Or represents a group —R a1 ′ —O—R a2 ′ (wherein R a1 ′ and R a2 ′ are the same or different and each represents a linear, branched or cyclic carbon atom having 1 to 29 carbon atoms, A hydrogen group, or a heterocyclic group containing 5 to 9 oxygen atoms). The substituents R a1 , R a2 , R a1 ′ and R a2 ′ are an oxo group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and a carbon number It may be substituted with one or more selected from the group consisting of 1 to 6 hydroxyalkyl groups, hydroxyl groups or cyano groups. A + represents an organic counter ion. Y 1 and Y 2 each independently represent a fluorine atom or a C 1-6 perfluoroalkyl group. g represents an integer of 0 or 1. ]

さらに、光酸発生剤(B)は、式(V)または式(VI)で表される化合物であることが好ましい。

Figure 0005086944
(式(V)および式(VI)中、環Eは炭素数3〜30の環式炭化水素基を表し、環Eは炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜4のペルフルオロアルキル基、炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基、水酸基又はシアノ基で置換基されていてもよい。Z’は単結合又は炭素数1〜4のアルキレン基を表す。A+、Y1、Y2は上記と同義である。) Furthermore, the photoacid generator (B) is preferably a compound represented by the formula (V) or the formula (VI).

Figure 0005086944
(In Formula (V) and Formula (VI), Ring E represents a cyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms, Ring E is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, It may be substituted with a C1-C4 perfluoroalkyl group, a C1-C6 hydroxyalkyl group, a hydroxyl group or a cyano group, Z 'represents a single bond or a C1-C4 alkylene group. A + , Y 1 and Y 2 are as defined above.)

特に、光酸発生剤(B)は、式(IIa)、(IIb)、(IIc)、(IId)及び(IV)からなる群から選択される1種以上のカチオンを含む化合物であることが好ましい。

Figure 0005086944
Figure 0005086944
(式中、P1〜P5、P10〜P21は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数1〜12のアルコキシ基を表す。P6、P7は、それぞれ独立して、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基であるか、P6とP7とが結合して、炭素数3〜12の2価の炭化水素基を表す。P8は水素原子を表し、P9は炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基又は置換されていてもよい芳香族基を表すか、P8とP9とが結合して、炭素数3〜12の2価の炭化水素基を表す。Dは、硫黄原子又は酸素原子を表す。mは、0又は1、rは1〜3の整数を表す。)
さらに熱酸発生剤(D)を含有することが好ましい。 In particular, the photoacid generator (B) is a compound containing one or more cations selected from the group consisting of formulas (IIa), (IIb), (IIc), (IId) and (IV). preferable.
Figure 0005086944
Figure 0005086944
(.P 6 wherein, P 1 ~P 5, P 10 ~P 21 is representing independently a hydrogen atom, a hydroxyl group, an alkyl group or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms having 1 to 12 carbon atoms, P 7 is independently an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms, or P 6 and P 7 are bonded to form a divalent valence having 3 to 12 carbon atoms. P 8 represents a hydrogen atom, and P 9 represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms, or an optionally substituted aromatic group, P 8 and P 9 are combined to represent a divalent hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, D represents a sulfur atom or an oxygen atom, m is 0 or 1, and r is 1 to 3. Represents an integer.)
Furthermore, it is preferable to contain a thermal acid generator (D).

本発明のレジスト処理方法によれば、ダブルパターニング法及びダブルイメージング法を実現する、つまり、1層目のレジストパターンを、より確実かつ高精度に、所望の形状に形成するとともに、2層目以降の処理によっても1層目のレジストパターンを変形させずにその形状を保持し、結果として、非常に微細パターンを形成することが可能となる。   According to the resist processing method of the present invention, the double patterning method and the double imaging method are realized, that is, the first layer resist pattern is formed in a desired shape with more certainty and accuracy, and the second layer and thereafter. Even with this process, the shape of the resist pattern of the first layer is maintained without being deformed, and as a result, a very fine pattern can be formed.

本発明のレジスト処理方法に用いられるレジスト組成物は、主として、樹脂(A)、光酸発生剤(B)、架橋剤(C)及び式(QA)又は式(QB)で表される化合物(以下「化合物(QA)」「化合物(QB)」、化合物(QA)と化合物(QB)との総称として「化合物(Q)」と表す場合がある)を含有して構成されるものであり、特に、特定の架橋剤(C)及び化合物(Q)を含有することを特徴とする。   The resist composition used in the resist processing method of the present invention mainly comprises a resin (A), a photoacid generator (B), a crosslinking agent (C), and a compound represented by formula (QA) or formula (QB) ( Hereinafter, “compound (QA)”, “compound (QB)”, and the compound (QA) and the compound (QB) may be collectively referred to as “compound (Q)”). In particular, it contains a specific crosslinking agent (C) and compound (Q).

本発明のレジスト組成物における樹脂は、酸に不安定な基を有し、露光前はアルカリ水溶液に対して不溶又は難溶であり、露光により光酸発生剤(B)から発生する酸が、この樹脂中の酸に不安定な基に対して触媒的に作用して開裂し、アルカリ水溶液に溶解し得る一方、樹脂における未露光部はアルカリ不溶性のままとなるものである。これにより、このレジスト組成物を、後にアルカリ水溶液によって現像することにより、ポジ型のレジストパターンを形成することができる。ここで、アルカリ水溶液に対して不溶又は難溶とは、アルカリ水溶液の種類及び濃度等によって変動し得るが、一般に、このレジスト組成物1g又は1mlを溶解するために、現像液として一般に用いられるアルカリ水溶液を100ml程度以上必要とする溶解度を意味し、溶解するとは、レジスト組成物1g又は1mlを溶解するために、上述のアルカリ水溶液が100ml未満で足りるような溶解度を意味する。   The resin in the resist composition of the present invention has an acid-labile group, is insoluble or hardly soluble in an alkaline aqueous solution before exposure, and an acid generated from the photoacid generator (B) by exposure is The acid-labile groups in the resin can be cleaved by acting catalytically and dissolved in an aqueous alkali solution, while the unexposed portions in the resin remain alkali-insoluble. Thus, a positive resist pattern can be formed by developing the resist composition later with an alkaline aqueous solution. Here, insoluble or hardly soluble in an alkaline aqueous solution may vary depending on the type and concentration of the alkaline aqueous solution, but generally, an alkali generally used as a developer for dissolving 1 g or 1 ml of the resist composition. The term “solubility” means that the aqueous solution needs about 100 ml or more, and “dissolving” means the solubility that the above alkaline aqueous solution is less than 100 ml in order to dissolve 1 g or 1 ml of the resist composition.

本発明で使用される樹脂(A)における酸に不安定な基とは、上述したように、後述する光酸発生剤(B)から発生する酸によって開裂する又は開裂しやすい基を意味し、このような性質を有する基であれば、特に限定されない。
例えば、エーテル結合のα位が4級炭素原子であるアルキルエステルを有する基、エーテル結合のα位が4級炭素原子であるラクトン環を有する基、アセタール型エステル及び脂環式エステル等のカルボン酸エステルを有する基等が挙げられる。なかでも、後述する光酸発生剤(B)から発生する酸の作用により、カルボキシル基を与えるものが好ましい。ここで、4級炭素原子とは、水素原子以外の置換基と結合しており、水素とは結合していない炭素原子を意味する。特に、酸に不安定な基としては、エーテル結合のα位の炭素原子が3つの炭素原子と結合した4級炭素原子であることが好ましい。
The acid-labile group in the resin (A) used in the present invention means a group that is cleaved or easily cleaved by an acid generated from the photoacid generator (B) described later, as described above, The group is not particularly limited as long as it is a group having such properties.
For example, a group having an alkyl ester in which the α position of the ether bond is a quaternary carbon atom, a group having a lactone ring in which the α position of the ether bond is a quaternary carbon atom, a carboxylic acid such as an acetal type ester and an alicyclic ester Examples include groups having an ester. Especially, what gives a carboxyl group by the effect | action of the acid generate | occur | produced from the photo-acid generator (B) mentioned later is preferable. Here, the quaternary carbon atom means a carbon atom that is bonded to a substituent other than a hydrogen atom and is not bonded to hydrogen. In particular, the acid-labile group is preferably a quaternary carbon atom in which the α-position carbon atom of the ether bond is bonded to three carbon atoms.

酸に不安定な基の1種であるカルボン酸エステルを有する基を「−COORのRエステル」として例示すると、tert−ブチルエステル(つまり、−COO−C(CH))に代表されるエーテル結合のα位が4級炭素原子であるアルキルエステル;
メトキシメチルエステル、エトキシメチルエステル、1−エトキシエチルエステル、1−イソブトキシエチルエステル、1−イソプロポキシエチルエステル、1−エトキシプロピルエステル、1−(2−メトキシエトキシ)エチルエステル、1−(2−アセトキシエトキシ)エチルエステル、1−〔2−(1−アダマンチルオキシ)エトキシ〕エチルエステル、1−〔2−(1−アダマンタンカルボニルオキシ)エトキシ〕エチルエステル、テトラヒドロ−2−フリルエステル及びテトラヒドロ−2−ピラニルエステル等のアセタール型又はラクトン環含有エステル;
イソボルニルエステル及び1−アルキルシクロアルキルエステル、2−アルキル−2−アダマンチルエステル、1−(1−アダマンチル)−1−アルキルアルキルエステル等のエーテル結合のα位が4級炭素原子である脂環式エステル等が挙げられる。
When a group having a carboxylic acid ester which is one of acid labile groups is exemplified as “R ester of —COOR”, it is represented by tert-butyl ester (that is, —COO—C (CH 3 ) 3 ). An alkyl ester in which the α-position of the ether bond is a quaternary carbon atom;
Methoxymethyl ester, ethoxymethyl ester, 1-ethoxyethyl ester, 1-isobutoxyethyl ester, 1-isopropoxyethyl ester, 1-ethoxypropyl ester, 1- (2-methoxyethoxy) ethyl ester, 1- (2- Acetoxyethoxy) ethyl ester, 1- [2- (1-adamantyloxy) ethoxy] ethyl ester, 1- [2- (1-adamantanecarbonyloxy) ethoxy] ethyl ester, tetrahydro-2-furyl ester and tetrahydro-2- Acetal type or lactone ring-containing ester such as pyranyl ester;
An alicyclic ring in which the α-position of the ether bond is a quaternary carbon atom, such as isobornyl ester, 1-alkyl cycloalkyl ester, 2-alkyl-2-adamantyl ester, 1- (1-adamantyl) -1-alkylalkyl ester Formula ester etc. are mentioned.

このようなカルボン酸エステルを有する基としては、(メタ)アクリル酸エステル、ノルボルネンカルボン酸エステル、トリシクロデセンカルボン酸エステル、テトラシクロデセンカルボン酸エステルを有する基が挙げられる。   Examples of the group having a carboxylic acid ester include a group having a (meth) acrylic acid ester, a norbornene carboxylic acid ester, a tricyclodecene carboxylic acid ester, and a tetracyclodecene carboxylic acid ester.

この樹脂(A)は、酸に不安定な基とオレフィン性二重結合とを有するモノマーを付加重合して製造することができる。
ここで用いられるモノマーとしては、酸に不安定な基として、脂環式構造、特に橋かけ構造等の嵩高い基を含むモノマー(例えば、2−アルキル−2−アダマンチル基、1−(1−アダマンチル)−1−アルキルアルキル基等)が、得られるレジストの解像度が優れる傾向があることから好ましい。嵩高い基を含むモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸2−アルキル−2−アダマンチル、(メタ)アクリル酸1−(1−アダマンチル)−1−アルキルアルキル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸2−アルキル−2−アダマンチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸1−(1−アダマンチル)−1−アルキルアルキル等が挙げられる。
This resin (A) can be produced by addition polymerization of a monomer having an acid labile group and an olefinic double bond.
As the monomer used here, a monomer containing a bulky group such as an alicyclic structure, particularly a bridged structure as an acid labile group (for example, a 2-alkyl-2-adamantyl group, 1- (1- Adamantyl) -1-alkylalkyl groups, etc.) are preferred because the resolution of the resulting resist tends to be excellent. Examples of the monomer containing a bulky group include 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate, 1- (1-adamantyl) -1-alkylalkyl (meth) acrylate, and 5-norbornene-2-carboxylic acid. Examples include 2-alkyl-2-adamantyl, 1- (1-adamantyl) -1-alkylalkyl 5-norbornene-2-carboxylate, and the like.

とりわけ(メタ)アクリル酸2−アルキル−2−アダマンチルをモノマーとして用いた場合は、得られるレジストの解像度が優れる傾向があることから好ましい。
(メタ)アクリル酸2−アルキル−2−アダマンチルとしては、例えば、アクリル酸2−メチル−2−アダマンチル、メタクリル酸2−メチル−2−アダマンチル、アクリル酸2−エチル−2−アダマンチル、メタクリル酸2−エチル−2−アダマンチル、アクリル酸2−イソプロピル−2−アダマンチル、メタクリル酸2−イソプロピル−2−アダマンチル、アクリル酸2−n−ブチル−2−アダマンチル等が挙げられる。
これらの中でも(メタ)アクリル酸2−エチル−2−アダマンチル又は(メタ)アクリル酸2−イソプロピル−2−アダマンチルを用いた場合、得られるレジストの感度が優れ耐熱性にも優れる傾向があることから好ましい。
In particular, when 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate is used as a monomer, it is preferable because the resolution of the resulting resist tends to be excellent.
Examples of (meth) acrylic acid 2-alkyl-2-adamantyl include 2-methyl-2-adamantyl acrylate, 2-methyl-2-adamantyl methacrylate, 2-ethyl-2-adamantyl acrylate, and methacrylic acid 2 -Ethyl-2-adamantyl, 2-isopropyl-2-adamantyl acrylate, 2-isopropyl-2-adamantyl methacrylate, 2-n-butyl-2-adamantyl acrylate and the like.
Among these, when 2-ethyl-2-adamantyl (meth) acrylate or 2-isopropyl-2-adamantyl (meth) acrylate is used, the resulting resist tends to have excellent sensitivity and heat resistance. preferable.

(メタ)アクリル酸2−アルキル−2−アダマンチルは、通常、2−アルキル−2−アダマンタノール又はその金属塩とアクリル酸ハライド又はメタクリル酸ハライドとの反応により製造することができる。   (Meth) acrylic acid 2-alkyl-2-adamantyl can be usually produced by a reaction of 2-alkyl-2-adamantanol or a metal salt thereof with acrylic acid halide or methacrylic acid halide.

また、本発明に用いられる樹脂(A)は極性の高い置換基を有する構造単位を含むことを特徴の1つとする。このような構造単位としては、例えば、2−ノルボルネンに1つ以上の水酸基が結合したものに由来する構造単位、(メタ)アクリロニトリルに由来する構造単位、エーテル基のα位が2級炭素原子又は3級炭素原子のアルキルエステル、1−アダマンチルエステルである(メタ)アクリル酸エステル類で1以上の水酸基が結合したものに由来する構造単位、p−又はm−ヒドロキシスチレン等のスチレン系モノマーに由来する構造単位、ラクトン環がアルキル基で置換されていてもよい(メタ)アクリロイキシ−γ−ブチロラクトンに由来する構造単位等を挙げることができる。なお、1−アダマンチルエステルは、エーテル結合のα位が4級炭素原子であるが、酸に安定な基である。   One feature of the resin (A) used in the present invention is that it contains a structural unit having a highly polar substituent. As such a structural unit, for example, a structural unit derived from a compound in which one or more hydroxyl groups are bonded to 2-norbornene, a structural unit derived from (meth) acrylonitrile, an α-position of an ether group is a secondary carbon atom or Tertiary carbon atom alkyl ester, structural unit derived from (meth) acrylic acid ester which is 1-adamantyl ester bonded with one or more hydroxyl groups, derived from styrene monomer such as p- or m-hydroxystyrene And structural units derived from (meth) acryloxy-γ-butyrolactone in which the lactone ring may be substituted with an alkyl group. 1-adamantyl ester is an acid-stable group although the α position of the ether bond is a quaternary carbon atom.

具体的に、極性の高い置換基を有するモノマーとしては、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシ−1−アダマンチル、(メタ)アクリル酸3,5−ジヒドロキシ−1−アダマンチル、α−(メタ)アクリロイキシ−γ−ブチロラクトン、β−(メタ)アクリロイキシ−γ−ブチロラクトン、以下の式(a)で示されるモノマー、(b)で示されるモノマー、ヒドロキシスチレン等が例示される。   Specifically, monomers having a highly polar substituent include 3-hydroxy-1-adamantyl (meth) acrylate, 3,5-dihydroxy-1-adamantyl (meth) acrylate, α- (meth) acryloxy- Examples thereof include γ-butyrolactone, β- (meth) acryloxy-γ-butyrolactone, a monomer represented by the following formula (a), a monomer represented by (b), and hydroxystyrene.

Figure 0005086944
(式中、R1及びR2は、それぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表し、R3及びR4は、それぞれ独立して、水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基又はハロゲン原子を表し、p及びqは、1〜3の整数を表す。pが2又は3のときには、R3は互いに異なる基であってもよく、qが2又は3のときには、R4は互いに異なる基であってもよい。)
Figure 0005086944
(In the formula, R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group, and R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a halogen atom. And p and q represent an integer of 1 to 3. When p is 2 or 3, R 3 may be a different group, and when q is 2 or 3, R 4 is a different group. May be.)

なかでも、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシ−1−アダマンチルに由来する構造単位、(メタ)アクリル酸3,5−ジヒドロキシ−1−アダマンチルに由来する構造単位、α−(メタ)アクリロイキシ−γ−ブチロラクトンに由来する構造単位、β−(メタ)アクリロイキシ−γ−ブチロラクトンに由来する構造単位、式(a)で示されるモノマーに由来する構造及び式(b)に示されるモノマーに由来する構造単位を含む樹脂から得られるレジストは、基板への接着性及びレジストの解像性が向上する傾向にあることから好ましい。   Among them, a structural unit derived from 3-hydroxy-1-adamantyl (meth) acrylate, a structural unit derived from 3,5-dihydroxy-1-adamantyl (meth) acrylate, α- (meth) acryloxy-γ- A structural unit derived from butyrolactone, a structural unit derived from β- (meth) acryloxy-γ-butyrolactone, a structure derived from the monomer represented by formula (a), and a structural unit derived from the monomer represented by formula (b) A resist obtained from the resin containing the resin is preferable because the adhesion to the substrate and the resolution of the resist tend to be improved.

また、本発明に用いられる樹脂(A)は、その他の構造単位を含んでいてもよい。例えば、アクリル酸、メタクリル酸等の遊離のカルボン酸基を有するモノマーに由来する構造単位、無水マレイン酸、無水イタコン酸等の脂肪族不飽和ジカルボン酸無水物に由来する構造単位、2−ノルボルネンに由来する構造単位、エーテル基のα位が2級炭素原子又は3級炭素原子のアルキルエステル、1−アダマンチルエステルである(メタ)アクリル酸エステル類に由来する構造単位等を挙げることができる。なお、1−アダマンチルエステルは、エーテル結合のα位が4級炭素原子であるが、酸に安定な基である。   The resin (A) used in the present invention may contain other structural units. For example, a structural unit derived from a monomer having a free carboxylic acid group such as acrylic acid or methacrylic acid, a structural unit derived from an aliphatic unsaturated dicarboxylic acid anhydride such as maleic anhydride or itaconic anhydride, 2-norbornene Examples include structural units derived, structural units derived from (meth) acrylic acid esters in which the α-position of the ether group is a secondary or tertiary carbon atom alkyl ester or 1-adamantyl ester. 1-adamantyl ester is an acid-stable group although the α position of the ether bond is a quaternary carbon atom.

(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシ−1−アダマンチル、(メタ)アクリル酸3,5−ジヒドロキシ−1−アダマンチル等のモノマーは市販されているが、例えば、対応するヒドロキシアダマンタンを(メタ)アクリル酸又はそのハライドと反応させることにより、製造することもできる。   Monomers such as 3-hydroxy-1-adamantyl (meth) acrylate and 3,5-dihydroxy-1-adamantyl (meth) acrylate are commercially available. For example, the corresponding hydroxyadamantane may be (meth) acrylic acid or It can also be produced by reacting with the halide.

(メタ)アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトン等のモノマーは、ラクトン環がアルキル基で置換されていてもよいα−もしくはβ−ブロモ−γ−ブチロラクトンにアクリル酸もしくはメタクリル酸を反応させるか、又はラクトン環がアルキル基で置換されていてもよいα−もしくはβ−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンにアクリル酸ハライドもしくはメタクリル酸ハライドを反応させることにより製造できる。   Monomers such as (meth) acryloyloxy-γ-butyrolactone are obtained by reacting α- or β-bromo-γ-butyrolactone, which may have a lactone ring substituted with an alkyl group, with acrylic acid or methacrylic acid, or having a lactone ring It can be produced by reacting an α- or β-hydroxy-γ-butyrolactone optionally substituted with an alkyl group with an acrylic acid halide or a methacrylic acid halide.

式(a)、式(b)で示される構造単位を与えるモノマーとしては、例えば、以下のような水酸基を有する脂環式ラクトンの(メタ)アクリル酸エステル、それらの混合物等が挙げられる。これらのエステルは、例えば、対応する水酸基を有する脂環式ラクトンと(メタ)アクリル酸類との反応により製造することができる(例えば、特開2000−26446号公報参照)。

Figure 0005086944
Examples of the monomer that gives the structural unit represented by the formulas (a) and (b) include (meth) acrylic acid esters of alicyclic lactones having the following hydroxyl groups, and mixtures thereof. These esters can be produced, for example, by a reaction between a corresponding alicyclic lactone having a hydroxyl group and (meth) acrylic acid (see, for example, JP-A No. 2000-26446).
Figure 0005086944

ここで、(メタ)アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンとしては、例えば、α−アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトン、α−メタクリロイロキシ−γ−ブチロラクトン、α−アクリロイロキシ−β,β−ジメチル−γ−ブチロラクトン、α−メタクリロイロキシ−β,β−ジメチル−γ−ブチロラクトン、α−アクリロイロキシ−α−メチル−γ−ブチロラクトン、α−メタクリロイロキシ−α−メチル−γ−ブチロラクトン、β−アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトン、β−メタクリロイロキシ−γ−ブチロラクトン、β−メタクリロイロキシ−α−メチル−γ−ブチロラクトン等が挙げられる。   Here, as (meth) acryloyloxy-γ-butyrolactone, for example, α-acryloyloxy-γ-butyrolactone, α-methacryloyloxy-γ-butyrolactone, α-acryloyloxy-β, β-dimethyl-γ-butyrolactone, α- Methacryloyloxy-β, β-dimethyl-γ-butyrolactone, α-acryloyloxy-α-methyl-γ-butyrolactone, α-methacryloyloxy-α-methyl-γ-butyrolactone, β-acryloyloxy-γ-butyrolactone, β- Examples include methacryloyloxy-γ-butyrolactone, β-methacryloyloxy-α-methyl-γ-butyrolactone, and the like.

KrFエキシマレーザー露光の場合は、樹脂の構造単位として、p−又はm−ヒドロキシスチレン等のスチレン系モノマーに由来する構造単位を用いても充分な透過率を得ることができる。このような共重合樹脂を得る場合は、該当する(メタ)アクリル酸エステルモノマーとアセトキシスチレン、及びスチレンとをラジカル重合した後、酸によって脱アセチルすることによって得ることができる。   In the case of KrF excimer laser exposure, sufficient transmittance can be obtained even if a structural unit derived from a styrene monomer such as p- or m-hydroxystyrene is used as the structural unit of the resin. Such a copolymer resin can be obtained by radical polymerization of the corresponding (meth) acrylic acid ester monomer, acetoxystyrene, and styrene, followed by deacetylation with an acid.

また、2−ノルボルネンに由来する構造単位を含む樹脂は、その主鎖に直接脂環式骨格を有するために頑丈な構造となり、ドライエッチング耐性に優れるという特性を示す。2−ノルボルネンに由来する構造単位は、例えば、対応する2−ノルボルネンの他に無水マレイン酸や無水イタコン酸のような脂肪族不飽和ジカルボン酸無水物を併用したラジカル重合により主鎖へ導入することができる。したがって、ノルボルネン構造の二重結合が開いて形成されるものは式(c)で表すことができ、無水マレイン酸無水物及び無水イタコン酸無水物の二重結合が開いて形成されるものは、それぞれ式(d)及び(e)で表すことができる。

Figure 0005086944
(式(c)中、R5及び/又はR6は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜3のアルキル基、カルボキシル基、シアノ基もしくは−COOU(Uはアルコール残基である)を表すか、あるいは、R5及びR6が結合して、−C(=O)OC(=O)−で示されるカルボン酸無水物残基を表す。) Moreover, since the resin containing a structural unit derived from 2-norbornene has an alicyclic skeleton directly in the main chain, it has a sturdy structure and exhibits excellent dry etching resistance. The structural unit derived from 2-norbornene is introduced into the main chain by radical polymerization using, for example, an aliphatic unsaturated dicarboxylic anhydride such as maleic anhydride or itaconic anhydride in addition to the corresponding 2-norbornene. Can do. Therefore, the one formed by opening the double bond of the norbornene structure can be represented by the formula (c), and the one formed by opening the double bond of maleic anhydride and itaconic anhydride, These can be represented by formulas (d) and (e), respectively.
Figure 0005086944
(In formula (c), R 5 and / or R 6 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a carboxyl group, a cyano group, or —COOU (U is an alcohol residue). Or R 5 and R 6 are bonded to each other to represent a carboxylic acid anhydride residue represented by —C (═O) OC (═O) —.)

5及び/又はR6が−COOUである場合は、カルボキシル基がエステルとなったものであり、Uに相当するアルコール残基としては、例えば、置換されていてもよい炭素数1〜8程度のアルキル基、2−オキソオキソラン−3−又は−4−イル基等を挙げることができる。ここで、このアルキル基は、水酸基及び脂環式炭化水素基等が置換されていてもよい。 When R 5 and / or R 6 is —COOU, the carboxyl group is an ester, and the alcohol residue corresponding to U has, for example, about 1 to 8 carbon atoms that may be substituted. An alkyl group, a 2-oxooxolan-3- or -4-yl group, and the like. Here, the alkyl group may be substituted with a hydroxyl group, an alicyclic hydrocarbon group or the like.

アルキル基としては、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、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基等が挙げられる。
水酸基が結合したアルキル基、つまり、ヒドロキシルアルキル基としては、例えば、ヒドロキシメチル基、2−ヒドロキシエチル基等が挙げられる。
脂環式炭化水素基としては、例えば、炭素数3〜30程度のものが挙げられ、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロデシル、シクロヘキセニル、ビシクロブチル、ビシクロヘキシル、ビシクロオクチル、2−ノルボルニル等が挙げられる。
なお、本明細書では、いずれの化学式においても、炭素数によって異なるが、特に断りのない限り、アルキル基等の上述した基については、上記と同様のものが例示される。また、直鎖又は分岐の双方をとることができる基は、そのいずれをも含む(以下同じ)。
Examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group, 2-ethylhexyl group and the like. It is done.
Examples of the alkyl group to which a hydroxyl group is bonded, that is, a hydroxylalkyl group, include a hydroxymethyl group and a 2-hydroxyethyl group.
Examples of the alicyclic hydrocarbon group include those having about 3 to 30 carbon atoms, such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclodecyl, cyclohexenyl, bicyclobutyl, bicyclohexyl, bicyclooctyl, 2 -Norbornyl and the like.
In the present specification, any chemical formula varies depending on the number of carbon atoms, but unless otherwise specified, the above-described groups such as an alkyl group are exemplified as described above. Moreover, the group which can take both a straight chain | strand or a branch includes both (it is the same below).

このように、酸に安定な構造単位を与えるモノマーである、式(c)で示されるノルボネン構造の具体例としては、次のような化合物を挙げることができる。
2−ノルボルネン、
2−ヒドロキシ−5−ノルボルネン、
5−ノルボルネン−2−カルボン酸、
5−ノルボルネン−2−カルボン酸メチル、
5−ノルボルネン−2−カルボン酸2−ヒドロキシ−1−エチル、
5−ノルボルネン−2−メタノール、
5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物。
As described above, specific examples of the norbornene structure represented by the formula (c), which is a monomer that gives a stable structural unit to an acid, include the following compounds.
2-norbornene,
2-hydroxy-5-norbornene,
5-norbornene-2-carboxylic acid,
Methyl 5-norbornene-2-carboxylate,
2-hydroxy-1-ethyl 5-norbornene-2-carboxylate,
5-norbornene-2-methanol,
5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride.

なお、式(c)中のR5及び/又はR6の−COOUのUが、エーテル結合のα位が4級炭素原子である脂環式エステル等の酸に不安定な基であれば、ノルボルネン構造を有するといえども、酸に不安定な基を有する構造単位である。
ノルボルネン構造と酸に不安定な基とを含むモノマーとしては、例えば、5−ノルボルネン−2−カルボン酸−t−ブチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸1−シクロヘキシル−1−メチルエチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸1−メチルシクロヘキシル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸2−メチル−2−アダマンチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸2−エチル−2−アダマンチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸1−(4−メチルシクロヘキシル)−1−メチルエチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸1−(4−ヒドロキシシクロヘキシル)−1−メチルエチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸1−メチル−1−(4−オキソシクロヘキシル)エチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸1−(1−アダマンチル)−1−メチルエチル等が例示される。
In addition, if U of —COOU of R 5 and / or R 6 in the formula (c) is an acid labile group such as an alicyclic ester in which the α position of the ether bond is a quaternary carbon atom, Although it has a norbornene structure, it is a structural unit having an acid labile group.
Examples of the monomer containing a norbornene structure and an acid labile group include, for example, 5-norbornene-2-carboxylic acid-t-butyl, 5-norbornene-2-carboxylic acid 1-cyclohexyl-1-methylethyl, 5- 1-methylcyclohexyl norbornene-2-carboxylate, 2-methyl-2-adamantyl 5-norbornene-2-carboxylate, 2-ethyl-2-adamantyl 5-norbornene-2-carboxylate, 5-norbornene-2-carboxyl Acid 1- (4-methylcyclohexyl) -1-methylethyl, 5-norbornene-2-carboxylic acid 1- (4-hydroxycyclohexyl) -1-methylethyl, 5-norbornene-2-carboxylic acid 1-methyl-1 -(4-oxocyclohexyl) ethyl, 5-norbornene-2-carboxylic acid 1- (1-adap Pentyl) -1-methylethyl, and the like.

本発明で用いるレジスト組成物の樹脂(A)では、パターニング露光用の放射線の種類や酸に不安定な基の種類等によっても変動するが、通常、樹脂における酸に不安定な基を有するモノマーに由来する構造単位の含有量を10〜80モル%の範囲に調整することが好ましい。
そして、酸に不安定な基を有するモノマーに由来する構造単位として、特に、(メタ)アクリル酸2−アルキル−2−アダマンチル、(メタ)アクリル酸1−(1−アダマンチル)−1−アルキルアルキルに由来する構造単位を含む場合は、この構造単位が樹脂を構成する全構造単位のうち15モル%以上とすることにより、樹脂が脂環基を有するために頑丈な構造となり、与えるレジストのドライエッチング耐性の面で有利である。
The resin (A) of the resist composition used in the present invention usually varies depending on the type of radiation for patterning exposure, the type of acid-labile group, etc., but usually a monomer having an acid-labile group in the resin It is preferable to adjust the content of the structural unit derived from to a range of 10 to 80 mol%.
And as a structural unit derived from a monomer having an acid-labile group, in particular, 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate, 1- (1-adamantyl) -1-alkylalkyl (meth) acrylate When the structural unit is derived from the above, the structural unit is made to be 15 mol% or more of the total structural units constituting the resin, so that the resin has an alicyclic group, so that the resin has a strong structure, and the resist is dried. This is advantageous in terms of etching resistance.

なお、分子内にオレフィン性二重結合を有する脂環式化合物及び脂肪族不飽和ジカルボン酸無水物をモノマーとする場合には、これらは付加重合しにくい傾向があるので、この点を考慮し、これらは過剰に使用することが好ましい。
さらに、用いられるモノマーとしてはオレフィン性二重結合が同じでも酸に不安定な基が異なるモノマーを併用してもよいし、酸に不安定な基が同じでもオレフィン性二重結合が異なるモノマーを併用してもよいし、酸に不安定な基とオレフィン性二重結合との組合せが異なるモノマーを併用してもよい。
In addition, when using an alicyclic compound having an olefinic double bond in the molecule and an aliphatic unsaturated dicarboxylic acid anhydride as monomers, these tend to be difficult to undergo addition polymerization. These are preferably used in excess.
Further, as the monomer used, monomers having the same olefinic double bond but different acid labile groups may be used in combination, or monomers having the same acid labile group but different olefinic double bonds may be used. You may use together, and you may use together the monomer from which the combination of an acid labile group and an olefinic double bond differs.

本発明で用いるレジスト組成物における光酸発生剤(B)としては、露光により酸を発生し得るものであれば特に限定されるものではなく、当該分野で公知のものを用いることができる。
例えば、光酸発生剤(B)として、式(I)で表される化合物が挙げられる。

Figure 0005086944
[式(I)中、Ra1及びRa2は、同一又は異なって、炭素数1〜30の直鎖状、分枝状又は環状の炭化水素基、5〜9の酸素原子を含む複素環基、あるいは基−Ra1’−O−Ra2’を表す(ここで、Ra1’及びRa2’は、同一又は異なって、炭素数1〜29の直鎖状、分枝状又は環状の炭化水素基、5〜9の酸素原子を含む複素環基である)。置換基Ra1、Ra2、Ra1’及びRa2’は、オキソ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜4のペルフルオロアルキル基、炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基、水酸基又はシアノ基からなる群から選択される1以上で置換されていてもよい。A+は有機対イオンを表す。Y1、Y2は、それぞれ独立に、フッ素原子又は炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基を表す。gは0又は1の整数を表す。] The photoacid generator (B) in the resist composition used in the present invention is not particularly limited as long as it can generate an acid upon exposure, and those known in the art can be used.
For example, the photoacid generator (B) includes a compound represented by the formula (I).

Figure 0005086944
[In formula (I), R <a1 > and R <a2 > are the same or different and are a C1-C30 linear, branched or cyclic hydrocarbon group, and the heterocyclic group containing an oxygen atom of 5-9. Or represents a group —R a1 ′ —O—R a2 ′ (wherein R a1 ′ and R a2 ′ are the same or different and each represents a linear, branched or cyclic carbon atom having 1 to 29 carbon atoms, A hydrogen group, or a heterocyclic group containing 5 to 9 oxygen atoms). The substituents R a1 , R a2 , R a1 ′ and R a2 ′ are an oxo group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and a carbon number It may be substituted with one or more selected from the group consisting of 1 to 6 hydroxyalkyl groups, hydroxyl groups or cyano groups. A + represents an organic counter ion. Y 1 and Y 2 each independently represent a fluorine atom or a C 1-6 perfluoroalkyl group. g represents an integer of 0 or 1. ]

ここで、炭化水素としては、上述したアルキル基(直鎖及び分岐のものを含む)と同様のもの、このアルキル基のいずれかの位置に1以上の二重結合又は三重結合が導入されたものでもよい。なかでも、アルキル基が好ましい。
環式炭化水素基としては、脂環式、芳香族基、単環式、2環式以上の縮合環式、橋かけ環式、複数の環式炭化水素が炭素原子を介して又は介さないで連結したもの、アリール基又はアラルキル基等が挙げられる。
具体的には、炭素数4〜8のシクロアルキル及びノルボルニル等、上述した脂環式炭化水素基に加えて、フェニル、インデニル、ナフチル、アダマンチル、ノルボルネニル、トリル、ベンジル等が挙げられる。
酸素原子を含む複素環基としては、以下のものが例示される。

Figure 0005086944
アルコキシ基としては、メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、sec−ブトキシ、tert−ブトキシ、ペントキシ、ヘキトキシ、オクチルオキシ、2−エチルヘキシルオキシ基等が挙げられる。
ペルフルオロアルキルとしては、トリフルオロメチル、ペルフルオロエチル、ペルフルオロブロピル、ペルフルオロブチル等が挙げられる。 Here, the hydrocarbon is the same as the above-described alkyl group (including linear and branched), and one or more double bonds or triple bonds introduced at any position of the alkyl group. But you can. Of these, an alkyl group is preferable.
As the cyclic hydrocarbon group, an alicyclic group, an aromatic group, a monocyclic group, a bicyclic or higher condensed cyclic group, a bridged cyclic group, or a plurality of cyclic hydrocarbon groups are not connected via a carbon atom. Examples include a linked group, an aryl group, and an aralkyl group.
Specific examples include phenyl, indenyl, naphthyl, adamantyl, norbornenyl, tolyl, benzyl and the like in addition to the above-described alicyclic hydrocarbon groups such as cycloalkyl and norbornyl having 4 to 8 carbon atoms.
Examples of the heterocyclic group containing an oxygen atom include the following.
Figure 0005086944
Examples of the alkoxy group include methoxy, ethoxy, n-propoxy, isopropoxy, n-butoxy, sec-butoxy, tert-butoxy, pentoxy, hexoxy, octyloxy, 2-ethylhexyloxy group and the like.
Examples of perfluoroalkyl include trifluoromethyl, perfluoroethyl, perfluoropropyl, perfluorobutyl and the like.

また、光酸発生剤(B)として、例えば、下式(V)または式(VI)で表される化合物であってもよい。

Figure 0005086944
(式(V)および式(VI)中、環Eは炭素数3〜30の環式炭化水素基を表し、環Eは炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜4のペルフルオロアルキル基、炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基、水酸基又はシアノ基で置換基されていてもよい。Z’は単結合又は炭素数1〜4のアルキレン基を表す。A+、Y1、Y2は上記と同義である。)
アルキレン基としては、以下に示す(Y−1)〜(Y−12)が例示される。 The photoacid generator (B) may be, for example, a compound represented by the following formula (V) or formula (VI).
Figure 0005086944
(In Formula (V) and Formula (VI), Ring E represents a cyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms, Ring E is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, It may be substituted with a C1-C4 perfluoroalkyl group, a C1-C6 hydroxyalkyl group, a hydroxyl group or a cyano group, Z 'represents a single bond or a C1-C4 alkylene group. A + , Y 1 and Y 2 are as defined above.)
Examples of the alkylene group include (Y-1) to (Y-12) shown below.

さらに、光酸発生剤(B)として、以下の式(III)で示される化合物であってもよい。

Figure 0005086944
[式中、Y1、Y2は、それぞれ独立して、フッ素原子又は炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基を表し、Xは−OH又は−Y−OHを表し(ここで、Yは、炭素数1〜6の直鎖又は分岐アルキレン基である)、nは1〜9の整数を表し、A+は上記と同義である。] Further, the photoacid generator (B) may be a compound represented by the following formula (III).
Figure 0005086944
[Wherein Y 1 and Y 2 each independently represent a fluorine atom or a C 1-6 perfluoroalkyl group, X represents —OH or —Y—OH (where Y represents carbon N represents an integer of 1 to 9, and A + has the same meaning as described above. ]

1、Y2としては、特に、フッ素原子が好ましい。
また、nとしては、1〜2が好ましい。
Yとしては、例えば、次の(Y−1)〜(Y−12)等が挙げられ、なかでも(Y−1)及び(Y−2)が、製造が容易であることから好ましい。
As Y 1 and Y 2 , a fluorine atom is particularly preferable.
Moreover, as n, 1-2 are preferable.
Examples of Y include the following (Y-1) to (Y-12), and among them, (Y-1) and (Y-2) are preferable because of easy production.

Figure 0005086944
式(I)、(III)、(V)又は(VI)で表される化合物におけるアニオンとしては、例えば、以下の化合物が挙げられる。
Figure 0005086944
Figure 0005086944
Examples of the anion in the compound represented by the formula (I), (III), (V) or (VI) include the following compounds.
Figure 0005086944

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また、光酸発生剤として、下式(VII)で表される化合物であってもよい。
S−R (VII)
(式中、Rは炭素数1〜6の直鎖または分岐のアルキル基又はペルフルオロアルキル基を表し、A+は上記と同義である。)
としては、特に、炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基が好ましい。
式(VII)のアニオンの具体的な例としては、例えば、トリフルオロメタンスルホネート、ペンタフルオロエタンスルホネート、ヘプタフルオロプロパンスルホネート、パーフルオロブタンスルホネート等のイオンが挙げられる。
In addition, the photoacid generator may be a compound represented by the following formula (VII).
A + - O 3 S-R b (VII)
(In the formula, R b represents a linear or branched alkyl group or perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and A + has the same meaning as described above.)
R b is particularly preferably a C 1-6 perfluoroalkyl group.
Specific examples of the anion of the formula (VII) include ions such as trifluoromethanesulfonate, pentafluoroethanesulfonate, heptafluoropropanesulfonate, and perfluorobutanesulfonate.

式(I)、(III)、(V)〜(VII)で示される化合物において、A+の有機対イオンとしては、式(VIII)で示されるカチオンが挙げられる。

Figure 0005086944
(式(VIII)中、Pa〜Pcは、それぞれ独立して、直鎖又は分岐の炭素数1〜30のアルキル基又は炭素数3〜30の環式炭化水素基を表す。Pa〜Pcがアルキル基である場合には、水酸基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数3〜12の環式炭化水素基、エーテル基、エステル基、カルボニル基、シアノ基、アミノ基、炭素数1〜4のアルキル基置換アミノ基、アミド基の1以上を置換基として含んでいてもよく、Pa〜Pcが環式炭化水素基である場合には、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数1〜12のアルコキシ基、エーテル基、エステル基、カルボニル基、シアノ基、アミノ基、炭素数1〜4のアルキル基置換アミノ基、アミド基の一つ以上を置換基として含んでいてもよい。) In the compounds represented by the formulas (I), (III) and (V) to (VII), the organic counter ion of A + includes a cation represented by the formula (VIII).
Figure 0005086944
(In Formula (VIII), P a to P c each independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms or a cyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms. P a to When P c is an alkyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, an ether group, an ester group, a carbonyl group, a cyano group, an amino group, carbon 1 to 4 alkyl group-substituted amino groups and one or more of amide groups may be included as substituents, and when P a to P c are cyclic hydrocarbon groups, a hydroxyl group or a carbon number of 1 to 12 Or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an ether group, an ester group, a carbonyl group, a cyano group, an amino group, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a substituted amino group, or an amide group as a substituent. May be included.)

特に、以下に示す式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)及び式(IId)で示されるカチオンが例示される。

Figure 0005086944
式(IIa)中、P1〜P3は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、エーテル基、エステル基、カルボニル基、シアノ基、炭素数1〜4のアルキル基が置換していてもよいアミノ基、アミド基を表す。
アルキル基及びアルコキシ基としては、上記と同様のものが挙げられる。 In particular, the cations represented by the following formula (IIa), formula (IIb), formula (IIc) and formula (IId) are exemplified.
Figure 0005086944
In formula (IIa), P 1 to P 3 are each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, an ether group, an ester group, a carbonyl group, A cyano group, an amino group that may be substituted by an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an amide group is represented.
Examples of the alkyl group and alkoxy group include the same groups as described above.

式(IIa)で示されるカチオンの中でも、式(IIe)で示されるカチオンが製造が容易であることから好ましい。

Figure 0005086944
式(IIe)中、P22〜P24は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基を表し、アルキル基は、直鎖でも分岐していてもよい。 Among the cations represented by the formula (IIa), the cation represented by the formula (IIe) is preferable because of easy production.
Figure 0005086944
In formula (IIe), P 22 to P 24 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and the alkyl group may be linear or branched.

また、A+の有機対イオンとして、ヨウ素カチオンを含む式(IIb)で示されるカチオンであってもよい。

Figure 0005086944
式(IIb)中、P4、P5は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数1〜12のアルコキシ基を表す。 Further, the organic counter ion of A + may be a cation represented by the formula (IIb) containing an iodine cation.
Figure 0005086944
In formula (IIb), P 4 and P 5 each independently represent a hydrogen atom, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms.

さらに、A+の有機対イオンとして、式(IIc)で示されるカチオンであってもよい。

Figure 0005086944
Further, the organic counter ion of A + may be a cation represented by the formula (IIc).
Figure 0005086944

式(IIc)中、P6、P7は、それぞれ独立して、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基を表し、このアルキル基は、直鎖でも分岐していてもよい。
シクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロデシル基等が挙げられる。
また、P6とP7とが結合して、炭素数3〜12の2価の炭化水素基であってもよい。2価の炭化水素基に含まれる炭素原子は、任意に、カルボニル基、酸素原子、硫黄原子に置換されていてもよい。
2価の炭化水素基としては、飽和、不飽和、鎖式、環式炭化水素のいずれでもよいが、なかでも、鎖式飽和炭化水素基、特に、アルキレン基等が好ましい。アルキレン基としては、例えば、トリメチレン、テトラメチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレン等が挙げられる。
In formula (IIc), P 6 and P 7 each independently represent an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms, and this alkyl group is branched even in a straight chain. May be.
Examples of the cycloalkyl group include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, and a cyclodecyl group.
Further, by bonding P 6 and P 7, it may be a divalent hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms. The carbon atom contained in the divalent hydrocarbon group may be optionally substituted with a carbonyl group, an oxygen atom, or a sulfur atom.
The divalent hydrocarbon group may be any of saturated, unsaturated, chained, and cyclic hydrocarbons. Among them, a chain saturated hydrocarbon group, particularly an alkylene group is preferable. Examples of the alkylene group include trimethylene, tetramethylene, pentamethylene, hexamethylene and the like.

8は水素原子を表し、P9は炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は置換されていてもよい芳香族基を表すか、P8とP9とが結合して、炭素数3〜12の2価の炭化水素基を表す。
アルキル基、シクロアルキル基、2価の炭化水素基は、上記と同様のものが挙げられる。
芳香族基としては、炭素数6〜20のものが好ましく、例えば、アリール基及びアラルキル基が好ましく、具体的には、フェニル、トリル、キシリル、ビフェニル、ナフチル、ベンジル、フェネチル、アントラセニル基等が挙げられる。なかでも、フェニル基、ベンジル基が好ましい。芳香族基に置換されていてもよい基としては、水酸基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基等が挙げられる。
P 8 represents a hydrogen atom, and P 9 represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms, or an optionally substituted aromatic group, or P 8 and P 9 Are combined to represent a divalent hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms.
Examples of the alkyl group, cycloalkyl group, and divalent hydrocarbon group are the same as those described above.
As the aromatic group, those having 6 to 20 carbon atoms are preferable, for example, aryl groups and aralkyl groups are preferable, and specific examples include phenyl, tolyl, xylyl, biphenyl, naphthyl, benzyl, phenethyl, anthracenyl groups and the like. It is done. Of these, a phenyl group and a benzyl group are preferable. Examples of the group that may be substituted with an aromatic group include a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a hydroxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms.

また、A+の有機対イオンとして、式(IId)で示されるカチオンであってもよい。

Figure 0005086944
Further, the organic counter ion of A + may be a cation represented by the formula (IId).
Figure 0005086944

式(IId)中、P10〜P21は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数1〜12のアルコキシ基を表す。このアルキル基及びアルコキシ基は、上記と同義である。Dは、硫黄原子又は酸素原子を表す。mは、0又は1を表す。 In formula (IId), P 10 to P 21 each independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms. This alkyl group and alkoxy group are as defined above. D represents a sulfur atom or an oxygen atom. m represents 0 or 1.

式(IIa)で示されるカチオンA+の具体例としては、下記式で示されるカチオンが挙げられる。 Specific examples of the cation A + represented by the formula (IIa) include cations represented by the following formula.

Figure 0005086944
Figure 0005086944

Figure 0005086944
Figure 0005086944

Figure 0005086944
Figure 0005086944

式(IIb)で示されるカチオンA+の具体例としては、下記式で示されるカチオンが挙げられる。

Figure 0005086944
Specific examples of the cation A + represented by the formula (IIb) include cations represented by the following formula.
Figure 0005086944

式(IIc)で示されるカチオンA+の具体例としては、下記式で示されるカチオンが挙げられる。

Figure 0005086944
Specific examples of the cation A + represented by the formula (IIc) include cations represented by the following formula.
Figure 0005086944


Figure 0005086944

Figure 0005086944

Figure 0005086944
Figure 0005086944

式(IId)で示されるカチオンA+の具体例としては、下記式で示されるカチオンが挙げられる。 Specific examples of the cation A + represented by the formula (IId) include cations represented by the following formula.

Figure 0005086944

Figure 0005086944

Figure 0005086944

Figure 0005086944

Figure 0005086944
Figure 0005086944

また、式(I)、(III)、(V)〜(VII)で示される化合物において、A+として、式(IV)で示されるカチオンであってもよい。

Figure 0005086944
(式中、rは1〜3の整数である。)
式(IV)中、rは、特に、1〜2であることが好ましく、2であることが最も好ましい。
水酸基の結合位置は、特に限定されないが、容易に入手可能で低価格であることから、4位の位置であることが好ましい。 In the compounds represented by formulas (I), (III), (V) to (VII), A + may be a cation represented by formula (IV).
Figure 0005086944
(Wherein, r is an integer of 1 to 3)
In formula (IV), r is particularly preferably 1 to 2, and most preferably 2.
The bonding position of the hydroxyl group is not particularly limited, but the 4-position is preferable because it is readily available and inexpensive.

式(IV)で示されるカチオンの具体例としては、下記式で示されるものが挙げられる。

Figure 0005086944
Specific examples of the cation represented by the formula (IV) include those represented by the following formula.
Figure 0005086944

特に、本発明の式(I)又は(III)で示される化合物として、式(IXa)〜(IXe)で示されるものが、優れた解像度及びパターン形状を示す化学増幅型のレジスト組成物を与える光酸発生剤となることから好ましい。

Figure 0005086944
(式中、P〜P及びP22〜P24、Y1、Y2は上記と同義、P25〜P27は、互いに独立に、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基を表す。) In particular, as the compounds represented by the formula (I) or (III) of the present invention, those represented by the formulas (IXa) to (IXe) give a chemically amplified resist composition exhibiting excellent resolution and pattern shape. Since it becomes a photo-acid generator, it is preferable.
Figure 0005086944
(Wherein, P 6 to P 9 and P 22 ~P 24, Y 1, Y 2 are as defined above, P 25 to P 27 independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms .)

なかでも、以下の化合物は、製造が容易であることから好適に用いられる。

Figure 0005086944
Among these, the following compounds are preferably used because they are easy to produce.
Figure 0005086944

式(I)、(III)、(V)〜(VII)の化合物は、例えば、特開2006−257078号公報に記載された方法及びそれに準じた方法によって製造することができる。   Compounds of the formulas (I), (III), (V) to (VII) can be produced by, for example, the method described in JP-A-2006-257078 and a method analogous thereto.

特に、式(V)または式(VI)の製造方法としては、例えば、式(1)または式(2)で表される塩と、

Figure 0005086944
(式中、Z’及びEは上記と同義、Mは、Li、Na、K又はAgを表す。)
式(3)で表されるオニウム塩とを、
(3)
(式中、A+は、上記と同義、ZはF、Cl、Br、I、BF4、AsF6、SbF6、PF6、又はClO4を表す。)
それぞれ、例えば、アセトニトリル、水、メタノール等の不活性溶媒中にて、0℃〜150℃程度の温度範囲、好ましくは0℃〜100℃程度の温度範囲にて攪拌して反応させる方法等が挙げられる。 In particular, the production method of formula (V) or formula (VI) includes, for example, a salt represented by formula (1) or formula (2),
Figure 0005086944
(In the formula, Z ′ and E are as defined above, and M represents Li, Na, K or Ag.)
An onium salt represented by the formula (3),
A + Z - (3)
(In the formula, A + is as defined above, and Z represents F, Cl, Br, I, BF 4 , AsF 6 , SbF 6 , PF 6 , or ClO 4. )
Examples thereof include a method of stirring and reacting in an inert solvent such as acetonitrile, water, methanol, etc., in a temperature range of about 0 ° C. to 150 ° C., preferably in a temperature range of about 0 ° C. to 100 ° C. It is done.

式(3)のオニウム塩の使用量としては、通常、式(1)または式(2)で表される塩1モルに対して、0.5〜2モル程度である。これらの化合物(V)又は(VI)は再結晶で取り出してもよいし、水洗して精製してもよい。   The amount of the onium salt of the formula (3) is usually about 0.5 to 2 mol with respect to 1 mol of the salt represented by the formula (1) or the formula (2). These compounds (V) or (VI) may be taken out by recrystallization or washed with water and purified.

式(V)または式(VI)の製造に用いられる式(1)または式(2)で表される塩の製造方法としては、例えば、先ず、式(4)または式(5)

Figure 0005086944
(式(4)および式(5)中、E及びZ’は上記と同義。)
で表されるアルコールと、式(6)
SCFCOOH (6)
(式(6)中、Mは、上記と同義。)
で表されるカルボン酸とを、それぞれエステル化反応させる方法が挙げられる。 As a manufacturing method of the salt represented by Formula (1) or Formula (2) used for manufacture of Formula (V) or Formula (VI), for example, first, Formula (4) or Formula (5)
Figure 0005086944
(In Formula (4) and Formula (5), E and Z ′ have the same meanings as described above.)
An alcohol represented by formula (6)
M + - O 3 SCF 2 COOH (6)
(In formula (6), M is as defined above.)
The method of making esterification reaction with each carboxylic acid represented by these is mentioned.

別法としては、式(4)または式(5)で表されるアルコールと
式(7)
FOSCFCOOH (7)
で表されるカルボン酸とを、それぞれエステル化反応した後、MOH(Mは、上記と同義)で加水分解して式(1)または式(2)で表される塩を得る方法もある。
Alternatively, the alcohol represented by formula (4) or formula (5) and formula (7)
FO 2 SCF 2 COOH (7)
There is also a method in which each of the carboxylic acids represented by formula (1) is esterified and then hydrolyzed with MOH (M is as defined above) to obtain a salt represented by formula (1) or formula (2).

前記エステル化反応は、通常、ジクロロエタン、トルエン、エチルベンゼン、モノクロロベンゼン、アセトニトリル等の非プロトン性溶媒中にて、20℃〜200℃程度の温度範囲、好ましくは、50℃〜150℃程度の温度範囲で攪拌して行えばよい。エステル化反応においては、通常は酸触媒としてp−トルエンスルホン酸などの有機酸及び/又は硫酸等の無機酸を添加する。
また、エステル化反応は、ディーンスターク装置を用いるなどして、脱水しながら実施すると、反応時間が短縮化される傾向があることから好ましい。
The esterification reaction is usually performed in an aprotic solvent such as dichloroethane, toluene, ethylbenzene, monochlorobenzene, acetonitrile, etc., in a temperature range of about 20 ° C. to 200 ° C., preferably in a temperature range of about 50 ° C. to 150 ° C. And stirring. In the esterification reaction, an organic acid such as p-toluenesulfonic acid and / or an inorganic acid such as sulfuric acid is usually added as an acid catalyst.
Further, the esterification reaction is preferably carried out while dehydrating using a Dean Stark apparatus or the like because the reaction time tends to be shortened.

エステル化反応における式(6)で表されるカルボン酸の使用量としては、式(4)または式(5)で表されるアルコール1モルに対して、0.2〜3モル程度、好ましくは0.5〜2モル程度である。エステル化反応における酸触媒は触媒量でも溶媒に相当する量でもよく、通常、0.001モル程度〜5モル程度である。   The amount of the carboxylic acid represented by the formula (6) in the esterification reaction is about 0.2 to 3 mol, preferably about 1 to 3 mol of the alcohol represented by the formula (4) or the formula (5). It is about 0.5 to 2 mol. The acid catalyst in the esterification reaction may be a catalytic amount or an amount corresponding to a solvent, and is usually about 0.001 mol to about 5 mol.

さらに、式(V)または式(1)で表される塩を還元して式(VI)または式(2)で表される塩を得る方法もある。
このような還元反応は、例えば、水、アルコール、アセトニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド、ジグライム、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジクロロメタン、1,2−ジメトキシエタン、ベンゼンなどの溶媒中にて、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素亜鉛、トリ第二ブチル水素化ホウ素リチウム、ボランなどの水素化ホウ素化合物、リチウムトリt−ブトキシアルミニウムヒドリド、ジイソブチルアルミニウムヒドリドなどの水素化アルミニウム化合物、EtSiH、PhSiHなどの有機水素化ケイ素化合物、BuSnHなどの有機水素化スズ化合物等の還元剤を用いて行うことができる。−80℃〜100℃程度の温度範囲、好ましくは、−10℃〜60℃程度の温度範囲で攪拌して反応させることができる。
Furthermore, there is also a method for obtaining a salt represented by the formula (VI) or the formula (2) by reducing the salt represented by the formula (V) or the formula (1).
Such a reduction reaction is carried out by using sodium borohydride in a solvent such as water, alcohol, acetonitrile, N, N-dimethylformamide, diglyme, tetrahydrofuran, diethyl ether, dichloromethane, 1,2-dimethoxyethane, or benzene. , zinc borohydride, tri sec-butyl lithium borohydride, borohydride compounds such as borane, lithium tri t- butoxy aluminum hydride, aluminum hydride compounds such as diisobutylaluminum hydride, Et 3 SiH, such as Ph 2 SiH 2 organic silicon hydride compound of can be carried out using a reducing agent of an organic tin hydride compounds such as Bu 3 SnH. The reaction can be carried out with stirring in a temperature range of about −80 ° C. to 100 ° C., preferably in a temperature range of about −10 ° C. to 60 ° C.

また、光酸発生剤(B)として、以下の(B1)及び(B2)に示す光酸発生剤を用いてもよい。
(B1)としては、カチオンに水酸基を有し、露光により酸を発生させるものであれば特に限定されない。このようなカチオンとしては、例えば、上述した式(IV)で表されるものが挙げられる。
(B1)におけるアニオンは、特に限定されず、例えば、オニウム塩系酸発生剤のアニオンとして知られているものを適宜用いることができる。
例えば、一般式(X−1)で表されるアニオン、一般式(X−2)、(X−3)又は(X−4)で表されるアニオン等を用いることができる。

Figure 0005086944
(式中、Rは、直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキル基又はフッ素化アルキル基を表す。Xa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;Ya、Za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。R10は置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又は置換もしくは非置換の炭素数6〜14のアリール基を示す。) Moreover, you may use the photoacid generator shown to the following (B1) and (B2) as a photoacid generator (B).
(B1) is not particularly limited as long as it has a hydroxyl group in the cation and generates an acid upon exposure. Examples of such cations include those represented by the formula (IV) described above.
The anion in (B1) is not specifically limited, For example, what is known as an anion of an onium salt type acid generator can be used suitably.
For example, an anion represented by general formula (X-1), an anion represented by general formula (X-2), (X-3), or (X-4) can be used.
Figure 0005086944
(In the formula, R 7 represents a linear, branched or cyclic alkyl group or a fluorinated alkyl group. Xa represents an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom. And Ya and Za each independently represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and R 10 is a substituted or unsubstituted straight chain having 1 to 20 carbon atoms. Or a branched or cyclic alkyl group or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 14 carbon atoms.)

直鎖も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。
環状のアルキル基としてのRは、炭素数4〜15、さらに4〜12、炭素数4〜10、5〜10、6〜10であることがより好ましい。
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、フッ化アルキル基のフッ素化率(フッ素化前のアルキル基中の全水素原子数に対する、フッ素化により置換したフッ素原子の数の割合、以下同様。)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。
としては、直鎖もしくは環状のアルキル基又はフッ素化アルキル基であることがより好ましい。
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.
R 7 as the cyclic alkyl group is more preferably 4 to 15 carbon atoms, further 4 to 12 carbon atoms, 4 to 10 carbon atoms, 5 to 10 carbon atoms, and 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.
The fluorination rate of the fluorinated alkyl group (the ratio of the number of fluorine atoms substituted by fluorination to the total number of hydrogen atoms in the alkyl group before fluorination, the same shall apply hereinafter) is preferably 10 to 100%, More preferably, it is 50 to 100%, and in particular, one in which all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms is preferable because the strength of the acid becomes strong.
R 7 is more preferably a linear or cyclic alkyl group or a fluorinated alkyl group.

一般式(X−2)において、Xa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又は分岐鎖状のアルキレン基であり、アルキレン基の炭素数は、好ましくは2〜6であり、よ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。
一般式(X−3)において、Ya、Za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又は分岐鎖状のアルキル基であり、アルキル基の炭素数は、好ましくは1〜10であり、より好ましくは炭素数1〜7、最も好ましくは炭素数1〜3である。
Xaのアルキレン基の炭素数又はYa、Za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。
In the general formula (X-2), Xa is a linear or branched alkylene group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and the alkylene group preferably has 2 to 6 carbon atoms. More preferably 3 to 5 carbon atoms, most preferably 3 carbon atoms.
In general formula (X-3), Ya and Za are each independently a linear or branched alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and the carbon number of the alkyl group is Preferably it is 1-10, More preferably, it is C1-C7, Most preferably, it is C1-C3.
The number of carbon atoms of the alkylene group of Xa or the number of carbon atoms of the alkyl groups of Ya and Za is preferably as small as possible because the solubility in a resist solvent is good within the above-mentioned carbon number range.

また、Xaのアルキレン基又はYa、Za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。アルキレン基又はアルキル基のフッ素化率は、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又はパーフルオロアルキル基である。   In addition, in the alkylene group of Xa or the alkyl group of Ya or Za, the greater the number of hydrogen atoms substituted with fluorine atoms, the stronger the acid, and the transparency to high-energy light and electron beams of 200 nm or less. Is preferable. The fluorination rate of the alkylene group or alkyl group is preferably 70 to 100%, more preferably 90 to 100%, and most preferably a perfluoroalkylene group or perfluoro group in which all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms. It is an alkyl group.

アリール基としては、フェニル、トリル、キシリル、クメニル、メシチル、ナフチル、ビフェニル、アントリル、フェナントリル等が挙げられる。
アルキル基及びアリール基に置換してもよい置換基としては、例えば、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数1〜12のアルコキシ基、エーテル基、エステル基、カルボニル基、シアノ基、アミノ基、炭素数1〜4のアルキル基置換アミノ基、アミド基の1つ以上を置換基等が挙げられる。
なお、(B1)のアニオンとして、式(I)等においてAで表されたアニオンと組み合わせてもよい。
Examples of the aryl group include phenyl, tolyl, xylyl, cumenyl, mesityl, naphthyl, biphenyl, anthryl, phenanthryl and the like.
Examples of the substituent that may be substituted on the alkyl group and the aryl group include a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, an ether group, an ester group, a carbonyl group, a cyano group, Examples of the substituent include one or more of an amino group, an alkyl group-substituted amino group having 1 to 4 carbon atoms, and an amide group.
In addition, you may combine with the anion represented by A <+> in Formula (I) etc. as an anion of (B1).

(B1)としては、アニオンが上述した式(X−1)で表されるものが好ましく、特に、R7がフッ素化アルキル基であるものがより好ましい。
例えば、(B1)として、以下に示す光酸発生剤が例示される。

Figure 0005086944
(B1) is preferably one in which the anion is represented by the above formula (X-1), and more preferably R 7 is a fluorinated alkyl group.
For example, the following photo acid generator is illustrated as (B1).
Figure 0005086944

Figure 0005086944
Figure 0005086944

Figure 0005086944
Figure 0005086944

(B2)としては、カチオンに水酸基を有さないものであれば特に限定されず、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、ヨードニウム塩やスルホニウム塩等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、ビスアルキル又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)ジアゾメタン類等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等多種のものが挙げられる。
(B2) is not particularly limited as long as it does not have a hydroxyl group in the cation, 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, and diazomethanes such as poly (bissulfonyl) diazomethanes. Examples include 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、一般式(XI)で表される酸発生剤を好適に用いることができる。

Figure 0005086944
(式中、R51は、直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキル基、又は直鎖、分岐鎖もしくは環状のフッ素化アルキル基を表し;R52は、水素原子、水酸基、ハロゲン原子、直鎖もしくは分岐鎖状のアルキル基、直鎖もしくは分岐鎖状のハロゲン化アルキル基、又は直鎖もしくは分岐鎖状のアルコキシ基であり;R53は置換基を有していてもよいアリール基であり;tは1〜3の整数である。) As the onium salt acid generator, for example, an acid generator represented by the general formula (XI) can be suitably used.
Figure 0005086944
(Wherein R 51 represents a linear, branched or cyclic alkyl group, or a linear, branched or cyclic fluorinated alkyl group; R 52 represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, linear or A branched alkyl group, a linear or branched halogenated alkyl group, or a linear or branched alkoxy group; R 53 is an optionally substituted aryl group; t Is an integer from 1 to 3.)

一般式(XI)において、R51は、上述した置換基R7と同様の炭素数、フッ素化率等を例示することができる。
51としては、直鎖状のアルキル基又はフッ素化アルキル基であることが最も好ましい。
In the general formula (XI), R 51 can be exemplified by the same carbon number, fluorination rate, and the like as the substituent R 7 described above.
R 51 is most preferably a linear alkyl group or a fluorinated alkyl group.

ハロゲン原子としては、フッ素原子、臭素原子、塩素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
52において、アルキル基は、直鎖又は分岐鎖状であり、その炭素数は好ましくは1〜5、特に1〜4、さらには1〜3であることが好ましい。
52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又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及び置換するハロゲン原子は、上記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好ましく、全て置換されていることがより好ましい。
52において、アルコキシ基としては、直鎖状又は分岐鎖状であり、その炭素数は好ましくは1〜5、特に1〜4、さらには1〜3であることが好ましい。
52は、これらのなかでも水素原子が好ましい。
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.
In R52 , the alkyl group is linear or branched, and the number of carbon atoms thereof is preferably 1 to 5, particularly 1 to 4, and more preferably 1 to 3.
In R 52 , 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 and the substituted halogen atom are the same as those described above. In the halogenated alkyl group, 50 to 100% of the total number of hydrogen atoms are preferably substituted with halogen atoms, and more preferably all are substituted.
In R52 , the alkoxy group is linear or branched, and the number of carbon atoms is preferably 1 to 5, particularly 1 to 4, and more preferably 1 to 3.
R 52 is preferably a hydrogen atom among these.

53としては、ArFエキシマレーザー等の露光光の吸収の観点から、フェニル基が好ましい。
アリール基における置換基としては、水酸基、低級アルキル基(直鎖又は分岐鎖状であり、例えば、炭素数1〜6、より好ましくは炭素数1〜4、特にメチル基が好ましい)、低級アルコキシ基等を挙げることができる。
53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。
tは1〜3の整数であり、2又は3であることが好ましく、特に3であることが望ましい。
R 53 is preferably a phenyl group from the viewpoint of absorption of exposure light such as ArF excimer laser.
Examples of the substituent in the aryl group include a hydroxyl group, a lower alkyl group (straight or branched chain, for example, 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms, particularly preferably a methyl group), and a lower alkoxy group. Etc.
As the aryl group for R 53, an aryl group having no substituent is more preferable.
t is an integer of 1 to 3, preferably 2 or 3, and particularly preferably 3.

式(XI)で表される酸発生剤としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。

Figure 0005086944
Examples of the acid generator represented by the formula (XI) include the following compounds.
Figure 0005086944

また、オニウム塩系酸発生剤として、例えば、一般式(XII)及び(XIII)で表される酸発生剤を用いてもよい。   Further, as the onium salt acid generator, for example, acid generators represented by the general formulas (XII) and (XIII) may be used.

Figure 0005086944
(式中、R21〜R23及びR25〜R26は、それぞれ独立して、アリール基又はアルキル基を表し;R24は、直鎖、分岐又は環状のアルキル基又はフッ素化アルキル基を表し;R21〜R23のうち少なくとも1つはアリール基を表し、R25〜R26のうち少なくとも1つはアリール基を表す。)
Figure 0005086944
Wherein R 21 to R 23 and R 25 to R 26 each independently represents an aryl group or an alkyl group; R 24 represents a linear, branched or cyclic alkyl group or a fluorinated alkyl group. And at least one of R 21 to R 23 represents an aryl group, and at least one of R 25 to R 26 represents an aryl group.)

21〜R23として、2以上がアリール基であることが好ましく、R21〜R23のすべてがアリール基であることが最も好ましい。
21〜R23のアリール基としては、例えば、炭素数6〜20のアリール基であって、このアリール基は、その水素原子の一部又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、フェニル基、ナフチル基が挙げられる。
アリール基の水素原子が置換されていてもよ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。
As R 21 to R 23 , two or more are preferably aryl groups, and all of R 21 to R 23 are most preferably aryl groups.
The aryl group of R 21 to R 23 is, for example, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and in this aryl group, part or all of the hydrogen atoms are substituted with an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, or the like. May be. 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.
As the alkyl group that may be substituted for the hydrogen atom of the aryl group, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and is a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, or a tert-butyl group. Most preferred.

アリール基の水素原子が置換されていてもよ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。
アリール基の水素原子が置換されていてもよ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。
21〜R23のアルキル基としては、例えば、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又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。
これらの中で、R21〜R23は、それぞれ、フェニル基又はナフチル基であることが最も好ましい。
24は、上記Rと同様のものが例示される。
As the alkoxy group that may be substituted on the hydrogen atom of the aryl group, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and a methoxy group and an ethoxy group are most preferable.
The halogen atom that may be substituted for the hydrogen atom of the aryl group is preferably a fluorine atom.
The alkyl group of R 21 to R 23, for example, a straight, include alkyl groups such as branched or cyclic. 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.
Among these, R 21 to R 23 are most preferably a phenyl group or a naphthyl group, respectively.
R 24 is exemplified by those similar to R 7 described above.

25〜R26として、すべてがアリール基であることが好ましい。
これらの中で、R25〜R26はすべてフェニル基であることが最も好ましい。
All of R 25 to R 26 are preferably aryl groups.
Among these, it is most preferable that all of R 25 to R 26 are phenyl groups.

式(XII)及び(XIII)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又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又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又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又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又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又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又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又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又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又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又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又はそのノナフルオロブタンスルホネート、
1−(4−n−ブトキシナフチル)テトラヒドロチオフェニウムのパーフルオロオクランスルホネート、その2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、
N−ノナフルオロブタンスルホニルオキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド等が挙げられる。
また、これらのオニウム塩のアニオン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。
As specific examples of the onium salt acid generators represented by the formulas (XII) and (XIII),
Trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate of diphenyliodonium, trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate of bis (4-tert-butylphenyl) iodonium,
Trifluoromethanesulfonate of triphenylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate,
Trifluoromethanesulfonate of tri (4-methylphenyl) sulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate,
Dimethyl (4-hydroxynaphthyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate,
Trifluoromethanesulfonate of monophenyldimethylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate,
Trifluoromethanesulfonate of diphenylmonomethylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate,
(4-methylphenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate,
(4-methoxyphenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate,
Trifluoromethanesulfonate of tri (4-tert-butyl) phenylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate,
Trifluoromethanesulfonate of diphenyl (1- (4-methoxy) naphthyl) sulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate,
Trifluoromethanesulfonate of di (1-naphthyl) phenylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate,
1- (4-n-Butoxynaphthyl) tetrahydrothiophenium perfluoroocranesulfonate, 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate ,
N-nonafluorobutanesulfonyloxybicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide and the like can be mentioned.
Moreover, the onium salt which the anion of these onium salts replaced with methanesulfonate, n-propanesulfonate, n-butanesulfonate, and n-octanesulfonate can also be used.

また、一般式(XII)又は(XIII)において、アニオンを式(X−1)〜(X−3)で表されるアニオン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。   Moreover, the onium salt type acid generator which replaced the anion with the anion represented by Formula (X-1)-(X-3) in general formula (XII) or (XIII) can also be used.

さらに、以下に示す化合物を用いてもよい。

Figure 0005086944
Furthermore, the following compounds may be used.
Figure 0005086944

オキシムスルホネート系酸発生剤は、式(XIV)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。

Figure 0005086944
式中、R31、R32はそれぞれ独立に有機基を表す。 The oxime sulfonate acid generator is a compound having at least one group represented by the formula (XIV), and has a property of generating an acid upon irradiation with radiation. Such oxime sulfonate-based acid generators are frequently used for chemically amplified resist compositions, and can be arbitrarily selected and used.
Figure 0005086944
In the formula, R 31 and R 32 each independently represents an organic group.

31、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(例えば、水素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ハロゲン原子を有していてもよい。
31の有機基としては、直鎖、分岐又は環状のアルキル基又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よい。この置換基としては、特に制限はなく、例えば、フッ素原子、炭素数1〜6の直鎖、分岐又は環状のアルキル基等が挙げられる。
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、部分的又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。
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、部分的又は完全にハロゲン化されたアリール基が好ましい。
31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、又は炭素数1〜4のフッ素化アルキル基が好ましい。
The organic group of R 31 and R 32 is a group containing a carbon atom, and may have an atom other than a carbon atom (for example, a hydrogen atom, an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, or a halogen atom).
As the organic group for R 31 , a linear, branched, or cyclic alkyl group or aryl group is preferable. 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.
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.
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.
R 31 is particularly preferably a C 1-4 alkyl group having no substituent or a C 1-4 fluorinated alkyl group.

32の有機基としては、直鎖、分岐又は環状のアルキル基、アリール基又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、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。
32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、又は炭素数1〜8のフッ素化アルキル基が好ましい。
As the organic group for R 32 , a linear, branched, or cyclic alkyl group, aryl group, or cyano group is preferable. Examples of the alkyl group and aryl group for R 32 include the same alkyl groups and aryl groups as those described for R 31 .
R 32 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、式(XVII)又は(XVIII)で表される化合物が挙げられる。

Figure 0005086944
式(XVII)中、R33は、シアノ基、置換基を有さないアルキル基又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又はハロゲン化アルキル基である。
式(XVIII)中、R36はシアノ基、置換基を有さないアルキル基又はハロゲン化アルキル基である。R37は2又は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又はハロゲン化アルキル基である。wは2又は3、好ましくは2である。 More preferable examples of the oxime sulfonate acid generator include compounds represented by the formula (XVII) or (XVIII).
Figure 0005086944
In formula (XVII), R 33 represents a cyano group, an alkyl group having no substituent, or a halogenated alkyl group. R 34 is an aryl group. R 35 represents an alkyl group having no substituent or a halogenated alkyl group.
In the formula (XVIII), R 36 represents a cyano group, an alkyl group having no substituent, or a halogenated alkyl group. R 37 is a divalent or trivalent aromatic hydrocarbon group. R38 is an alkyl group having no substituent or a halogenated alkyl group. w is 2 or 3, preferably 2.

一般式(XVII)において、R33の置換基を有さないアルキル基又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。
33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。
33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。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。発生する酸の強度が高まるためである。
In general formula (XVII), the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent of R 33 preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and 1 to 1 carbon atoms. 6 is most preferred.
R 33 is preferably a halogenated alkyl group, more preferably a fluorinated alkyl group.
The fluorinated alkyl group for R 33 is preferably such that the hydrogen atom of the alkyl group is 50% or more fluorinated, more preferably 70% or more, and still more preferably 90% or more. Most preferably, it is a fully fluorinated alkyl group in which a hydrogen atom is 100% fluorine-substituted. This is because the strength of the acid generated increases.

34のアリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、フルオレニル基、ナフチル基、アントラセル基、フェナントリル基等、芳香族炭化水素の環から水素原子を1つ除いた基、及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。
34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よい。この置換基におけるアルキル基又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、この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。
35の置換基を有さないアルキル基又はハロゲン化アルキル基は、上述したR33と同様のものが例示される。
Examples of the aryl group of R 34 include a phenyl group, a biphenyl group, a fluorenyl group, a naphthyl group, an anthracel group, a phenanthryl group, a group obtained by removing one hydrogen atom from an aromatic hydrocarbon ring, and a ring of these groups. Examples include heteroaryl groups in which part of the carbon atoms constituting the hetero atom is substituted with a hetero atom such as an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom. Among these, a fluorenyl group is preferable.
The aryl group of R 34 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.
Examples of the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent for R 35 are the same as those for R 33 described above.

一般式(XVIII)において、R36の置換基を有さないアルキル基又はハロゲン化アルキル基としては、上記R33と同様のものが挙げられる。
37の2又は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又は2個の水素原子を除いた基が挙げられる。
38の置換基を有さないアルキル基又はハロゲン化アルキル基としては、上記R35と同様のものが挙げられる。
In general formula (XVIII), examples of the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent for R 36 include the same groups as those described above for R 33 .
Examples of the divalent or trivalent aromatic hydrocarbon group for R 37 include groups obtained by further removing one or two hydrogen atoms from the aryl group for R 34 .
Examples of the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent for R 38 include the same groups as those described above for R 35 .

オキシムスルホネート系酸発生剤の具体例としては、特開2007−286161号公報の段落[0122]に記載の化合物、特開平9−208554号公報における段落[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の第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等を用いてもよい。
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。
Specific examples of the oxime sulfonate acid generator include compounds described in paragraph [0122] of JP-A-2007-286161, and [Chemical Formula 18] of paragraphs [0012] to [0014] in JP-A-9-208554. The oxime sulfonate-based acid generator disclosed in [Chemical Formula 19], the oxime sulfonate-based acid generator disclosed in Examples 1 to 40 on pages 65 to 85 of WO2004 / 074242A2, and the like may be used.
Moreover, the following can be illustrated as a suitable thing.

Figure 0005086944
Figure 0005086944

ジアゾメタン系酸発生剤のうち、ビスアルキル又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。
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。
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)デカン等を挙げることができる。
Among diazomethane acid generators, specific examples of bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes include bis (isopropylsulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, bis (1,1-dimethylethylsulfonyl) diazomethane, Examples include bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (2,4-dimethylphenylsulfonyl) diazomethane, and the like.
Further, diazomethane acid generators disclosed in JP-A-11-035551, JP-A-11-035552, and JP-A-11-035573 can also be suitably used.
Examples of the poly (bissulfonyl) diazomethanes include 1,3-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) propane and 1,4-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) disclosed in JP-A-11-322707. ) 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. That.

上記の中でも、(B2)成分として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。
本発明においては、光酸発生剤は、いずれも単独で又は2種以上混合して用いることができる。
本発明で用いられるレジスト組成物は、その全固形分量を基準に、樹脂(A)を70〜99.9重量%程度、光酸発生剤を0.1〜30重量%程度、0.1〜20重量%程度、さらに1〜10重量%程度の範囲で含有することが好ましい。この範囲とすることにより、パターン形成が充分に行うことができるとともに、均一な溶液が得られ、保存安定性が良好となる。
Among these, it is preferable to use an onium salt having a fluorinated alkyl sulfonate ion as an anion as the component (B2).
In the present invention, any of the photoacid generators can be used alone or in admixture of two or more.
The resist composition used in the present invention has a resin (A) of about 70 to 99.9% by weight, a photoacid generator of about 0.1 to 30% by weight, 0.1 to 0.1% based on the total solid content. It is preferable to contain in the range of about 20% by weight, more preferably about 1-10% by weight. By setting it within this range, the pattern can be sufficiently formed, a uniform solution is obtained, and the storage stability is improved.

架橋剤(C)としては、特に限定されるものではなく、当該分野で用いらる架橋剤の中から適宜選択して用いることができる。
具体的には、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、グリコールウリル等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とを反応させ、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;エチレンオキシド構造部分を2つ以上有する脂肪族炭化水素等が挙げられる。これらのうち、特に、尿素を用いたものを尿素系架橋剤、エチレン尿素及び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称し、なかでも、尿素系架橋剤、アルキレン尿素系架橋剤及びグリコールウリル系架橋剤等が好ましく、グリコールウリル系架橋剤がより好ましい。
The crosslinking agent (C) is not particularly limited, and can be appropriately selected from among crosslinking agents used in the field.
Specifically, amino group-containing compounds such as acetoguanamine, benzoguanamine, urea, ethylene urea, propylene urea, glycoluril, etc. are reacted with formaldehyde or formaldehyde and a lower alcohol, and the hydrogen atom of the amino group is hydroxymethyl group or lower A compound substituted with an alkoxymethyl group; an aliphatic hydrocarbon having two or more ethylene oxide structural moieties; and the like. Among these, in particular, 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 those using glycoluril are glycoluril-based crosslinking agents. Of these, urea-based crosslinking agents, alkylene urea-based crosslinking agents, glycoluril-based crosslinking agents, and the like are preferable, and glycoluril-based crosslinking agents are more 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る。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; 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 and the like. Of these, bismethoxymethylurea is preferred.

アルキレン尿素系架橋剤としては、一般式(XIX)で表される化合物が挙げられる。   Examples of the alkylene urea crosslinking agent include compounds represented by general formula (XIX).

Figure 0005086944
式中、RとRは、それぞれ独立に、水酸基又は低級アルコキシ基であり、R8’とR9’は、それぞれ独立に、水素原子、水酸基又は低級アルコキシ基であり、vは0又は1〜2の整数である。
8’とR9’が低級アルコキシ基であるとき、好ましくは炭素数1〜4のアルコキシ基であり、直鎖状でもよく分岐状でもよい。R8’とR9’は同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。同じであることがより好ましい。
とRが低級アルコキシ基であるとき、好ましくは炭素数1〜4のアルコキシ基であり、直鎖状でもよく分岐状でもよい。RとRは同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。同じであることがより好ましい。
vは0又は1〜2の整数であり、好ましくは0又は1である。
アルキレン尿素系架橋剤としては、特に、vが0である化合物(エチレン尿素系架橋剤)及び/又はvが1である化合物(プロピレン尿素系架橋剤)が好ましい。
Figure 0005086944
In the formula, R 8 and R 9 are each independently a hydroxyl group or a lower alkoxy group, R 8 ′ and R 9 ′ are each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group or a lower alkoxy group, and v is 0 or It is an integer of 1-2.
When R 8 ′ and R 9 ′ are lower alkoxy groups, they are preferably alkoxy groups having 1 to 4 carbon atoms, and may be linear or branched. R 8 ′ and R 9 ′ may be the same or different from each other. More preferably, they are the same.
When R 8 and R 9 are lower alkoxy groups, they are preferably alkoxy groups having 1 to 4 carbon atoms, and may be linear or branched. R 8 and R 9 may be the same or different from each other. More preferably, they are the same.
v is 0 or an integer of 1 to 2, and preferably 0 or 1.
As the alkylene urea crosslinking agent, a compound in which v is 0 (ethylene urea crosslinking agent) and / or a compound in which v is 1 (propylene urea crosslinking agent) are particularly preferable.

上記一般式(XIII)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 (XIII) can be obtained by 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、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−イミダゾリジノン等が挙げられる。   Specific examples of alkylene urea crosslinking agents include mono and / or dihydroxymethylated ethylene urea, mono and / or dimethoxymethylated ethylene urea, mono and / or diethoxymethylated ethylene urea, mono and / or dipropoxymethylated Ethylene urea crosslinkers such as ethylene urea, mono and / or dibutoxymethylated ethylene urea; mono and / or dihydroxymethylated propylene urea, mono and / or dimethoxymethylated propylene urea, mono and / or diethoxymethylated propylene Propylene urea crosslinkers such as urea, mono and / or dipropoxymethylated propylene urea, mono and / or dibutoxymethylated propylene urea; 1,3-di (methoxymethyl) 4,5-dihydroxy-2-imidazolid Non, 1,3-di (methoxymethyl -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及び炭素数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。この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。
グリコールウリル系架橋剤は、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等が挙げられる。
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. This glycoluril derivative can be obtained by condensation reaction of glycoluril and formalin, and by reacting this product with a lower alcohol.
The glycoluril-based cross-linking agent is, for example, mono, di, tri and / or tetrahydroxymethylated glycoluril, mono, di, tri and / or tetramethoxymethylated glycoluril, mono, di, tri and / or tetraethoxymethyl. Glycoluril, mono, di, tri and / or tetrapropoxymethylated glycoluril, mono, di, tri and / or tetrabutoxymethylated glycoluril.

架橋剤(C)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。
架橋剤(C)の含有量は、樹脂(A)成分100質量部に対して0.5〜30質量部が好ましく、0.5〜10質量部がより好ましく、1〜5質量部が最も好ましい。この範囲とすることにより、架橋形成が充分に進行し、良好なレジストパターンを得ることができるとともに、レジスト塗布液の保存安定性が良好となり、感度の経時的劣化を抑制することができる。
A crosslinking agent (C) may be used independently and may be used in combination of 2 or more type.
The content of the crosslinking agent (C) is preferably 0.5 to 30 parts by mass, more preferably 0.5 to 10 parts by mass, and most preferably 1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin (A) component. . By setting it within this range, the cross-linking can proceed sufficiently and a good resist pattern can be obtained, the storage stability of the resist coating solution is improved, and deterioration of sensitivity over time can be suppressed.

化合物(Q)は、クエンチャーとして機能する化合物であり、例えば、以下式(QA)及び式(QB)に示す化合物が挙げられる。

Figure 0005086944
(式中、R61〜R64は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜12の1価の飽和炭化水素基である。
71〜R73は、それぞれ独立に、置換されていてもよい炭素数1〜12の1価の飽和炭化水素基を表すか、R71〜R73のうちいずれか2つが互いに結合して炭素数2〜12の複素環基を形成してもよい。置換基は、水酸基、炭素数1〜8のアルコキシ基及び炭素数1〜6のアルキルオキシアルコキシ基から選択される少なくとも1つである。) The compound (Q) is a compound that functions as a quencher, and examples thereof include compounds represented by the following formulas (QA) and (QB).
Figure 0005086944
(Wherein, R 61 to R 64 are each independently a hydrogen atom or a monovalent saturated hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms.
R 71 to R 73 each independently represents an optionally substituted monovalent saturated hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, or any two of R 71 to R 73 are bonded to each other to form carbon. You may form the heterocyclic group of several 2-12. The substituent is at least one selected from a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, and an alkyloxyalkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. )

式(QA)及び式(QB)における炭素数1〜12の1価の飽和炭化水素基としては、アルキル基、シクロアルキル基が挙げられる。
アルキル基としては、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、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基等が挙げられる。
シクロアルキル基としては、

Figure 0005086944
等が挙げられる。なお、※(アスタリスク)の位置に結合手を有する。 Examples of the monovalent saturated hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms in the formula (QA) and the formula (QB) include an alkyl group and a cycloalkyl group.
Examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group, 2-ethylhexyl group and the like. It is done.
As the cycloalkyl group,
Figure 0005086944
Etc. In addition, it has a bond at the position of * (asterisk).

炭素数2〜12の複素環基としては、式(QA)及び式(QB)に含まれる窒素原子を含む複素環基、例えば、ピロール、ピリジン、ピロリン、ピロリジン、ピペリジン、インドール、キノリン等の他、窒素原子、酸素原子及び硫黄原子から選択される少なくとも1つの原子をさらに含有する複素環基、例えば、オキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾール、フラザン、ピリダジン、ポリミジン、ポラジン、イミダゾリン、ピラゾリン、ピラゾリジン、ピペラジン、モルホリン、キヌクリジン、プリン、キナゾリン、フェナジン、フェノリアジン、フェノキサチイン等が例示される。なかでも、窒素原子1つと酸素原子1つとを含有するものが好ましい。   Examples of the heterocyclic group having 2 to 12 carbon atoms include heterocyclic groups containing a nitrogen atom contained in the formula (QA) and the formula (QB), such as pyrrole, pyridine, pyrroline, pyrrolidine, piperidine, indole, quinoline and the like. , Heterocyclic groups further containing at least one atom selected from a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom, for example, oxazole, thiazole, imidazole, pyrazole, furazane, pyridazine, polymidine, porazine, imidazoline, pyrazoline, pyrazolidine, piperazine Morpholine, quinuclidine, purine, quinazoline, phenazine, phenoliazine, phenoxathiin and the like. Of these, those containing one nitrogen atom and one oxygen atom are preferred.

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、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基等が例示される。
アルキルオキシアルコキシ基としては、この置換基の全炭素数が1〜6であることが好ましい。例えば、−O−(CH−O(CHHで表される置換基であって、u=1かつv=0、u=1かつv=1、u=2かつv=1、u=3かつv=1、u=4かつv=1、u=5かつv=1、u=1かつv=2、u=2かつv=2、u=3かつv=2、u=4かつv=2、u=1かつv=3、u=2かつv=3、u=3かつv=3が例示される。
Examples of the alkoxy group include methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, hexyloxy group, octyloxy group, 2-ethylhexyloxy group and the like.
The alkyloxyalkoxy group preferably has 1 to 6 carbon atoms in total. For example, a substituent represented by —O— (CH 2 ) u —O (CH 2 ) v H, wherein u = 1 and v = 0, u = 1 and v = 1, u = 2 and v = 1, u = 3 and v = 1, u = 4 and v = 1, u = 5 and v = 1, u = 1 and v = 2, u = 2 and v = 2, u = 3 and v = 2, Examples are u = 4 and v = 2, u = 1 and v = 3, u = 2 and v = 3, u = 3 and v = 3.

なお、本明細書では、いずれの化学構造式においても、炭素数によって異なるが、特に断りのない限り、アルキル基等は、上記と同様のものが例示される。また、直鎖又は分岐の双方をとることができるものは、そのいずれをも含む。   In this specification, any chemical structural formula varies depending on the number of carbon atoms, but unless otherwise specified, examples of the alkyl group are the same as those described above. Moreover, the thing which can take both a linear or branched includes both.

また、化合物(QB)として、以下の式で表される化合物が挙げられる。

Figure 0005086944
(式中、R61〜R64は、上記と同義、R81〜R83は、それぞれ独立に、置換されていてもよい炭素数1〜12の1価の飽和炭化水素基であり、置換基は、水酸基又は炭素数1〜8のアルコキシ基であり、好ましくは水酸基である。環Aは、炭素数2〜12の複素環基である。u及びvは0〜6の整数、ただしu+v≦6である。) Moreover, the compound represented by the following formula | equation is mentioned as a compound (QB).
Figure 0005086944
(In the formula, R 61 to R 64 are as defined above, and R 81 to R 83 are each independently a monovalent saturated hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may be substituted. Is a hydroxyl group or an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, preferably a hydroxyl group, ring A is a heterocyclic group having 2 to 12 carbon atoms, u and v are integers of 0 to 6, provided that u + v ≦ 6)

化合物(QA)の具体例は、例えば、R61〜R64はのいずれもが、メチル基である化合物、エチル基である化合物、n−プロピル基である化合物、n−ブチル基である化合物、n−ペンチル基である化合物、n−ヘキシル基である化合物、1つがメチル基かつ2つがプロピル基である化合物、1つがプロピル基かつ2つがブチル基である化合物等が例示される。 Specific examples of the compound (QA) include, for example, a compound in which R 61 to R 64 are all methyl groups, compounds that are ethyl groups, compounds that are n-propyl groups, compounds that are n-butyl groups, Examples include a compound that is an n-pentyl group, a compound that is an n-hexyl group, a compound that is one methyl group and two are propyl groups, a compound that is one propyl group and two are butyl groups, and the like.

式(QB1)で表される化合物としては、以下の化合物等が挙げられる。

Figure 0005086944
Examples of the compound represented by the formula (QB1) include the following compounds.
Figure 0005086944

式(QB2)で表される化合物としては、以下の化合物等が挙げられる。

Figure 0005086944
Examples of the compound represented by the formula (QB2) include the following compounds.

Figure 0005086944

式(QB3)で表される化合物としては、以下の化合物等が挙げられる。

Figure 0005086944
Examples of the compound represented by the formula (QB3) include the following compounds.
Figure 0005086944

化合物(Q)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。
化合物(Q)の含有量は、樹脂(A)成分100質量部に対して0.5〜30質量部が好ましく、0.5〜10質量部がより好ましく、1〜5質量部が最も好ましい。この範囲とすることにより、良好なレジストパターンを得ることができるとともに、レジスト塗布液の保存安定性が良好となり、感度の経時的劣化を抑制することができる。
A compound (Q) may be used independently and may be used in combination of 2 or more type.
The content of the compound (Q) is preferably 0.5 to 30 parts by mass, more preferably 0.5 to 10 parts by mass, and most preferably 1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin (A) component. By setting it within this range, a good resist pattern can be obtained, the storage stability of the resist coating solution can be improved, and the deterioration of sensitivity over time can be suppressed.

さらに、本発明で用いられるレジスト組成物は、熱酸発生剤(D)を含有することが好ましい。ここで熱酸発生剤とは、その熱酸発生剤が用いられているレジストのハードベーク温度(後述)より低い温度では安定であるが、ハードベーク温度以上では分解し、酸を発生する化合物を指し、これに対し、光酸発生剤とはプリベーク温度(後述)やポストエキスポージャーベーク温度(後述)で安定であり、露光により酸を発生する化合物を指す。これらの区別は本発明の使用態様に応じて流動的となりうる。すなわち、同一のレジストにおいて、適用されるプロセス温度によって熱酸発生剤と光酸発生剤の両方として機能したり、光酸発生剤としてのみ機能する場合がある。またあるレジスト中では熱酸発生剤として機能しないが、他のレジスト中では熱酸発生剤として機能する場合がある。
熱酸発生剤としては、例えば、ベンゾイントシレート、ニトロベンジルトシレート(特に、4−ニトロベンジルトシレート)、および他の有機スルホン酸のアルキルエステルのような、種々の公知の熱酸発生剤を用いることができる。
熱酸発生剤(D)の含有量は、樹脂(A)100質量部に対して0.5〜30質量部が好ましく、0.5〜15質量部がより好ましく、1〜10質量部が最も好ましい。
Furthermore, the resist composition used in the present invention preferably contains a thermal acid generator (D). Here, the thermal acid generator is a compound that is stable at a temperature lower than the hard baking temperature (described later) of the resist in which the thermal acid generator is used, but decomposes at a temperature higher than the hard baking temperature and generates an acid. In contrast, a photoacid generator refers to a compound that is stable at a pre-bake temperature (described later) or a post-exposure bake temperature (described later) and generates an acid upon exposure. These distinctions can be fluid depending on the mode of use of the present invention. That is, in the same resist, it may function as both a thermal acid generator and a photoacid generator or may function only as a photoacid generator depending on the applied process temperature. In some resists, it does not function as a thermal acid generator, but in other resists it may function as a thermal acid generator.
Examples of the thermal acid generator include various known thermal acid generators such as benzoin tosylate, nitrobenzyl tosylate (particularly 4-nitrobenzyl tosylate), and other organic sulfonic acid alkyl esters. Can be used.
The content of the thermal acid generator (D) is preferably 0.5 to 30 parts by mass, more preferably 0.5 to 15 parts by mass, and most preferably 1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin (A). preferable.

また、本発明で用いられるレジスト組成物は、塩基性化合物、好ましくは、塩基性含窒素有機化合物、とりわけアミン又はアンモニウム塩を含有させることが好ましい。塩基性化合物を添加することにより、この塩基性化合物をクエンチャーとして作用させて、露光後の引き置きに伴う酸の失活による性能劣化を改良することができる。塩基性化合物を用いる場合は、レジスト組成物の全固形分量を基準に、0.01〜1重量%程度の範囲で含有することが好ましい。   The resist composition used in the present invention preferably contains a basic compound, preferably a basic nitrogen-containing organic compound, particularly an amine or ammonium salt. By adding a basic compound, the basic compound can act as a quencher to improve performance deterioration due to deactivation of the acid accompanying holding after exposure. When using a basic compound, it is preferable to contain in the range of about 0.01 to 1 weight% on the basis of the total solid content of the resist composition.

このような塩基性化合物の例としては、以下の各式で示されるようなものが挙げられる。

Figure 0005086944
Examples of such basic compounds include those represented by the following formulas.
Figure 0005086944

式中、R11及びR12は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。アルキル基は、好ましくは1〜6個程度の炭素原子を有し、シクロアルキル基は好ましくは5〜10個程度の炭素原子を有し、アリール基は、好ましくは6〜10個程度の炭素原子を有する。
13、R14及びR15は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアルコキシ基を表す。アルキル基、シクロアルキル基、アリール基は、R11及びR12と同様のものが例示される。アルコキシ基は、好ましくは1〜6個の炭素原子を有する。
In the formula, R 11 and R 12 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group. The alkyl group preferably has about 1 to 6 carbon atoms, the cycloalkyl group preferably has about 5 to 10 carbon atoms, and the aryl group preferably has about 6 to 10 carbon atoms. Have
R 13 , R 14 and R 15 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or an alkoxy group. Examples of the alkyl group, cycloalkyl group, and aryl group are the same as those for R 11 and R 12 . The alkoxy group preferably has 1 to 6 carbon atoms.

16は、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。アルキル基、シクロアルキル基は、R11及びR12と同様のものが例示される。
17、R18、R19及びR20は、それぞれ独立にアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。アルキル基、シクロアルキル基、アリール基はR11、R12及びR17と同様のものが例示される。
さらに、これらアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基上の水素原子の少なくとも1個は、それぞれ独立に、ヒドロキシル基、アミノ基、又は1〜6個程度の炭素原子を有するアルコキシ基で置換されていてもよい。このアミノ基上の水素原子の少なくとも1個は、1〜4個の炭素原子を有するアルキル基で置換されていてもよい。
Wは、アルキレン基、カルボニル基、イミノ基、スルフィド基又はジスルフィド基を表す。アルキレン基は、好ましくは2〜6程度の炭素原子を有する。
また、R11〜R20において、直鎖構造と分岐構造の両方をとり得るものについては、そのいずれでもよい。
このような化合物の具体例としては、特開2006−257078号公報に例示されているものが挙げられる。
また、特開平11−52575号公報に開示されているような、ピペリジン骨格を有するヒンダードアミン化合物をクエンチャーとして用いることもできる。
R 16 represents an alkyl group or a cycloalkyl group. Examples of the alkyl group and cycloalkyl group are the same as those for R 11 and R 12 .
R 17 , R 18 , R 19 and R 20 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group. Examples of the alkyl group, cycloalkyl group and aryl group are the same as those for R 11 , R 12 and R 17 .
Further, at least one hydrogen atom on the alkyl group, cycloalkyl group, or alkoxy group is independently substituted with a hydroxyl group, an amino group, or an alkoxy group having about 1 to 6 carbon atoms. Also good. At least one hydrogen atom on the amino group may be substituted with an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
W represents an alkylene group, a carbonyl group, an imino group, a sulfide group or a disulfide group. The alkylene group preferably has about 2 to 6 carbon atoms.
Further, in R 11 to R 20 , any of those that can take both a linear structure and a branched structure may be used.
Specific examples of such a compound include those exemplified in JP-A-2006-257078.
Also, a hindered amine compound having a piperidine skeleton as disclosed in JP-A-11-52575 can be used as a quencher.

本発明で用いられるレジスト組成物は、さらに、必要に応じて、増感剤、溶解抑止剤、他の樹脂、界面活性剤、安定剤、染料等、当該分野で公知の各種添加物を含有してもよい。   The resist composition used in the present invention further contains various additives known in the art, such as sensitizers, dissolution inhibitors, other resins, surfactants, stabilizers, and dyes, as necessary. May be.

本発明で用いられるレジスト組成物は、通常、上記の各成分が溶剤に溶解された状態でレジスト液組成物として用いられる。そして、このようなレジスト組成物は、少なくとも第1のレジスト組成物として用いられる。これによって、いわゆるダブルイメージング法に用いることができ、このダブルイメージング法において、レジスト塗布、露光、現像という過程を2回繰り返すことでパターンピッチが半減した微細なレジストパターンを得ることができる。このような工程は、3回以上の複数回(N回)繰り返してもよい。これによって、パターンピッチが1/Nとなったさらに微細なレジストパターンを得ることが可能となる。本発明は、このようなダブル、トリプルイメージング法及びマルチプルイメージング法において好適に適用することができる。
なお、上述したレジスト組成物は、第2のレジスト組成物として用いてもよい。この場合、必ずしも第1のレジスト組成物と同一組成でなくてもよい。
The resist composition used in the present invention is usually used as a resist solution composition in a state where each of the above components is dissolved in a solvent. Such a resist composition is used as at least a first resist composition. As a result, it can be used in a so-called double imaging method, and in this double imaging method, a fine resist pattern with a pattern pitch reduced by half can be obtained by repeating the processes of resist coating, exposure and development twice. Such a step may be repeated three or more times (N times). As a result, a finer resist pattern having a pattern pitch of 1 / N can be obtained. The present invention can be suitably applied to such double and triple imaging methods and multiple imaging methods.
Note that the above-described resist composition may be used as the second resist composition. In this case, the composition is not necessarily the same as that of the first resist composition.

本発明のレジスト処理方法では、まず、上述したレジスト液組成物(以下、第1のレジスト組成物と記することがある)を、基体上に塗布、乾燥して、第1のレジスト膜を得る。ここでの、第1のレジスト膜の膜厚は、特に限定されるものではないが、膜厚方向において、後工程における露光、現像が十分に行える程度以下に設定することが適しており、例えば、0.数μm〜数mm程度が挙げられる。
基体としては、特に限定されるものではなく、例えば、シリコンウェハ等の半導体基板、プラスチック、金属又はセラミックス基板、絶縁膜、導電膜等がこれらの上に形成された基板等、種々のものが利用できる。
組成物の塗布方法としては、特に限定されず、スピンコーティング等の通常工業的に用いられている方法を利用することができる。
In the resist processing method of the present invention, first, the above-described resist solution composition (hereinafter sometimes referred to as the first resist composition) is applied onto a substrate and dried to obtain a first resist film. . Here, the film thickness of the first resist film is not particularly limited, but in the film thickness direction, it is suitable to set it to a level that allows sufficient exposure and development in a subsequent process. , 0. Several micrometers to several millimeters can be mentioned.
The substrate is not particularly limited, and various substrates such as a semiconductor substrate such as a silicon wafer, a plastic, metal or ceramic substrate, a substrate on which an insulating film, a conductive film or the like is formed may be used. it can.
The method for applying the composition is not particularly limited, and a method that is usually used industrially, such as spin coating, can be used.

レジスト液の組成物を得るために用いられる溶剤は、各成分を溶解し、適当な乾燥速度を有し、溶剤が蒸発した後に均一で平滑な塗膜を与えるものであれば、いかなるものでも用いることができ、通常、当該分野で一般に用いられている溶剤が適している。
例えば、エチルセロソルブアセテート、メチルセロソルブアセテート及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートのようなグリコールエーテルエステル類、プロピレングリコールモノメチルエーテルのようなグリコールエーテル類、乳酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミル及びピルビン酸エチルのようなエステル類、アセトン、メチルイソブチルケトン、2−ヘプタノン及びシクロヘキサノンのようなケトン類、γ−ブチロラクトンのような環状エステル類等が挙げられる。これらの溶剤は、それぞれ単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。
Any solvent can be used as long as it can dissolve each component, has an appropriate drying speed, and gives a uniform and smooth coating film after the solvent evaporates. In general, solvents generally used in the art are suitable.
For example, glycol ether esters such as ethyl cellosolve acetate, methyl cellosolve acetate and propylene glycol monomethyl ether acetate, glycol ethers such as propylene glycol monomethyl ether, esters such as ethyl lactate, butyl acetate, amyl acetate and ethyl pyruvate , Ketones such as acetone, methyl isobutyl ketone, 2-heptanone and cyclohexanone, cyclic esters such as γ-butyrolactone, and the like. These solvents can be used alone or in combination of two or more.

乾燥は、例えば、自然乾燥、通風乾燥、減圧乾燥などが挙げられる。具体的な加熱温度は、10〜120℃程度が適しており、25〜80℃程度が好ましい。加熱時間は、10秒間〜60分間程度が適しており、30秒間〜30分間程度が好ましい。   Examples of the drying include natural drying, ventilation drying, and reduced pressure drying. A specific heating temperature is suitably about 10 to 120 ° C, and preferably about 25 to 80 ° C. The heating time is suitably about 10 seconds to 60 minutes, preferably about 30 seconds to 30 minutes.

次いで、得られた第1のレジスト膜をプリベークする。プリベークは、例えば、80〜140℃程度の温度範囲で、例えば、30秒間〜10分間程度の範囲が挙げられる。
続いて、パターニングのための露光処理を施す。露光処理は、例えば、走査露光型であるスキャニングステッパー型の投影露光装置(露光装置)等、当該分野で通常用いられる露光装置等を用いて行うことが好ましい。露光光源としては、KrFエキシマレーザ(波長248nm)、ArFエキシマレーザ(波長193nm)、F2レーザ(波長157nm)のような紫外域のレーザ光を放射するもの、固体レーザ光源(YAG又は半導体レーザ等)からのレーザ光を波長変換して遠紫外域または真空紫外域の高調波レーザ光を放射するもの等、種々のものを用いることができる。
Next, the obtained first resist film is pre-baked. Prebaking is, for example, in the temperature range of about 80 to 140 ° C., for example, in the range of about 30 seconds to 10 minutes.
Subsequently, an exposure process for patterning is performed. The exposure process is preferably performed using an exposure apparatus ordinarily used in the field, such as a scanning stepper type projection exposure apparatus (exposure apparatus) that is a scanning exposure type. The exposure light source emits ultraviolet laser light such as KrF excimer laser (wavelength 248 nm), ArF excimer laser (wavelength 193 nm), F 2 laser (wavelength 157 nm), solid-state laser light source (YAG or semiconductor laser, etc.) Various types of laser beam can be used, such as those that convert the wavelength of the laser beam from) to radiate a harmonic laser beam in the far ultraviolet region or the vacuum ultraviolet region.

その後、得られた第1のレジスト膜をポストエクスポージャーベークする。この熱処理により、脱保護基反応を促進させることができる。ここでの熱処理は、例えば、70〜140℃程度の温度範囲で、例えば、30秒間〜10分間程度の範囲が挙げられる。
続いて、第1のアルカリ現像液で現像し、第1のレジストパターンを得る。このアルカリ現像液は、この分野で用いられる各種のアルカリ性水溶液を用いることができ、通常、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、(2−ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウムヒドロキシド(通称コリン)の水溶液等が用いられる。
その後、得られた第1のレジストパターンに対して、ハードベークする。この熱処理により、架橋反応を促進させることができる。ここでの加熱処理は、例えば、120〜250℃程度の比較的高温の温度範囲で、例えば、30秒間〜10分間程度の範囲が挙げられる。
Thereafter, the obtained first resist film is post-exposure baked. By this heat treatment, the deprotecting group reaction can be promoted. The heat treatment here includes, for example, a temperature range of about 70 to 140 ° C., for example, a range of about 30 seconds to 10 minutes.
Subsequently, development is performed with a first alkaline developer to obtain a first resist pattern. As the alkaline developer, various alkaline aqueous solutions used in this field can be used. Usually, an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, (2-hydroxyethyl) trimethylammonium hydroxide (commonly called choline) or the like is used.
Thereafter, the obtained first resist pattern is hard baked. By this heat treatment, the crosslinking reaction can be promoted. The heat treatment here is, for example, a relatively high temperature range of about 120 to 250 ° C., for example, a range of about 30 seconds to 10 minutes.

さらに、上述したレジスト組成物を用いて形成された第1のレジストパターンの上に、第2のレジスト組成物を塗布し、乾燥させて第2のレジスト膜を形成する。これを、プリベークし、パターニングのための露光処理を施し、任意に加熱処理、通常、ポストエキスポージャーベークを行う。その後、第2のアルカリ現像液で現像することにより、第2のレジストパターンを形成することができる。
第2のレジスト組成物に対する塗布、乾燥、プリベーク、露光、ポストエクスポーシャーベーク等の条件は、第1のレジスト組成物に対するものと同様の条件が例示される。
第2のレジスト組成物の組成は特に限定されず、ネガ型及びポジ型のいずれのレジスト組成物を用いてもよく、当該分野で公知のもののいずれをも用いることができる。また、上述したレジスト組成物のいずれを用いてもよく、この場合、必ずしも第1のレジスト組成物と同一のものでなくてもよい。
本発明では、ダブルイメージング法を行うことにより2回以上の露光、現像、複数回の加熱処理等に付された場合においても、依然としてその形状を保持して、パターン自体の変形等を生じない第1のレジスト膜を用い、それによって、極微細なパターンを実現することができる。
Further, a second resist composition is applied on the first resist pattern formed using the resist composition described above, and dried to form a second resist film. This is pre-baked, subjected to exposure processing for patterning, and optionally heat-treated, usually post-exposure baking. Thereafter, the second resist pattern can be formed by developing with a second alkaline developer.
Examples of conditions such as coating, drying, pre-baking, exposure, and post-exposure baking for the second resist composition are the same as those for the first resist composition.
The composition of the second resist composition is not particularly limited, and any of negative and positive resist compositions may be used, and any of those known in the art can be used. Further, any of the resist compositions described above may be used, and in this case, the resist composition is not necessarily the same as the first resist composition.
In the present invention, even when subjected to two or more exposures, developments, multiple heat treatments, etc. by performing the double imaging method, the shape is still maintained and the pattern itself is not deformed. 1 resist film is used, and thereby an extremely fine pattern can be realized.

次に、実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。例中、含有量ないし使用量を表す%および部は、特記しないかぎり重量基準である。また重量平均分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィーにより求めた値である。なお、測定条件は下記のとおりである。
カラム:TSKgel Multipore HXL-M x 3+guardcolumn(東ソー社製)
溶離液:テトラヒドロフラン
流量:1.0mL/min
検出器:RI検出器
カラム温度:40℃
注入量:100μl
分子量標準:標準ポリスチレン(東ソー社製)
樹脂合成で使用したモノマーを下記に示す。
Next, an Example is given and this invention is demonstrated further more concretely. In the examples, “%” and “part” representing the content or amount used are based on weight unless otherwise specified. The weight average molecular weight is a value determined by gel permeation chromatography. The measurement conditions are as follows.
Column: TSKgel Multipore HXL-M x 3 + guardcolumn (manufactured by Tosoh Corporation)
Eluent: Tetrahydrofuran Flow rate: 1.0 mL / min
Detector: RI detector Column temperature: 40 ° C
Injection volume: 100 μl
Molecular weight standard: Standard polystyrene (manufactured by Tosoh Corporation)
The monomers used in the resin synthesis are shown below.

Figure 0005086944
Figure 0005086944

<樹脂(A)>
樹脂合成例1:樹脂R1の合成
温度計、還流管を装着した4つ口フラスコに1,4−ジオキサン24.45部を仕込み、窒素ガスで30分間バブリングを行った。窒素シール下で73℃まで昇温した後、上記モノマーA 15.50部、C 2.68部、D 8.30部、F 14.27部、アゾビスイソブチロニトリル0.32部、アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル1.45部、1,4−ジオキサン36.67部を混合した溶液を、73℃を保ったまま2時間かけて滴下した。滴下終了後73℃で5時間保温した。冷却後、その反応液を1,4−ジオキサン44.82部で希釈した。この希釈したマスをメタノール424部、イオン交換水106部の混合液中へ攪拌しながら注ぎ、析出した樹脂を濾取した。濾物をメタノール265部の液に投入し攪拌後濾過を行った。得られた濾過物を同様の液に投入、攪拌、濾過の操作を、更に2回行った。その後減圧乾燥を行い31部の樹脂を得た。この樹脂をR1とする。
収率:75%、Mw:15876、Mw/Mn:1.551。

Figure 0005086944
<Resin (A)>
Resin Synthesis Example 1: Synthesis of Resin R1 24.45 parts of 1,4-dioxane was charged into a four-necked flask equipped with a thermometer and a reflux tube, and was bubbled with nitrogen gas for 30 minutes. After heating up to 73 ° C. under a nitrogen seal, the monomer A 15.50 parts, C 2.68 parts, D 8.30 parts, F 14.27 parts, azobisisobutyronitrile 0.32 parts, azobis A solution in which 1.45 parts of -2,4-dimethylvaleronitrile and 36.67 parts of 1,4-dioxane were mixed was added dropwise over 2 hours while maintaining 73 ° C. After completion of dropping, the mixture was kept at 73 ° C. for 5 hours. After cooling, the reaction solution was diluted with 44.82 parts of 1,4-dioxane. The diluted mass was poured into a mixed solution of 424 parts of methanol and 106 parts of ion-exchanged water while stirring, and the precipitated resin was collected by filtration. The residue was put into a liquid of 265 parts of methanol and filtered after stirring. The obtained filtrate was put into the same liquid, and the operations of stirring and filtration were further performed twice. Thereafter, vacuum drying was performed to obtain 31 parts of resin. This resin is designated as R1.
Yield: 75%, Mw: 15876, Mw / Mn: 1.551.
Figure 0005086944

樹脂合成例2:樹脂2の合成
温度計、還流管を装着した4つ口フラスコに1,4−ジオキサン27.78部を仕込み、窒素ガスで30分間バブリングを行った。その後、窒素シール下で73℃まで昇温した後、上記の図で示されるモノマーB 15.00部、C 5.61部、モノマーD 2.89部、E 12.02部、モノマーF 10.77部、アゾビスイソブチロニトリル0.34部、アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル1.52部、1,4−ジオキサン63.85部を混合した溶液を、73℃を保ったまま2時間かけて滴下した。滴下終了後73℃で5時間保温した。冷却後、その反応液を1,4−ジオキサン50.92部で希釈した。この希釈したマスを、メタノール481部、イオン交換水120部の混合液中へ攪拌しながら注ぎ、析出した樹脂を濾取した。濾物をメタノール301部の液に投入し攪拌後濾過を行った。得られた濾過物を同様の液に投入、攪拌、濾過の操作を、更に2回行った。その後減圧乾燥を行い37.0部の樹脂を得た。この樹脂を2とする。収率:80%、Mw:7883、Mw/Mn:1.96。
Resin Synthesis Example 2: Synthesis of Resin 2 A 4-necked flask equipped with a thermometer and a reflux tube was charged with 27.78 parts of 1,4-dioxane and bubbled with nitrogen gas for 30 minutes. Then, after heating up to 73 ° C. under a nitrogen seal, 15.00 parts of monomer B, 5.61 parts of C, 2.89 parts of monomer D, 12.02 parts of E, 12.02 parts of monomer F, and 10. A solution prepared by mixing 77 parts, 0.34 parts of azobisisobutyronitrile, 1.52 parts of azobis-2,4-dimethylvaleronitrile, and 63.85 parts of 1,4-dioxane was added to It was added dropwise over time. After completion of dropping, the mixture was kept at 73 ° C. for 5 hours. After cooling, the reaction solution was diluted with 50.92 parts of 1,4-dioxane. The diluted mass was poured into a mixed solution of 481 parts of methanol and 120 parts of ion-exchanged water while stirring, and the precipitated resin was collected by filtration. The filtrate was put into 301 parts of methanol and filtered after stirring. The obtained filtrate was put into the same liquid, and the operations of stirring and filtration were further performed twice. Thereafter, vacuum drying was performed to obtain 37.0 parts of resin. This resin is set to 2. Yield: 80%, Mw: 7883, Mw / Mn: 1.96.

Figure 0005086944
Figure 0005086944

<光酸発生剤(B)>
光酸発生剤1:トリフェニルスルホニウム 1−((3−ヒドロキシアダマンチル)メトキシカルボニル)ジフルオロメタンスルホナート(特開2006−257078号に記載の方法に従って合成した)
<Photoacid generator (B)>
Photoacid generator 1: triphenylsulfonium 1-((3-hydroxyadamantyl) methoxycarbonyl) difluoromethanesulfonate (synthesized according to the method described in JP-A-2006-257078)

<架橋剤>
架橋剤1:

Figure 0005086944

<クエンチャー>
クエンチャー1:トリメトキシエトキシエチルアミン(TMEA)
Figure 0005086944
クエンチャー2:テトラブチルアンモニウムハライド(TBAH)
Figure 0005086944
クエンチャー3:トリイソプロパノ−ルアミン(TIPA)
Figure 0005086944
クエンチャー4:ヒドロキシエチルモルホリン
Figure 0005086944
<溶剤>
PMEG溶媒1:
プロピレングリコールモノメチルエーテル 240部
2−ヘプタノン 35部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 20部
γ−ブチロラクトン 3部
PMGE溶媒2:
プロピレングリコールモノメチルエーテル 255部
2−ヘプタノン 35部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 20部
γ−ブチロラクトン 3部 <Crosslinking agent>
Crosslinking agent 1:
Figure 0005086944

<Quencher>
Quencher 1: Trimethoxyethoxyethylamine (TMEA)
Figure 0005086944
Quencher 2: Tetrabutylammonium halide (TBAH)
Figure 0005086944
Quencher 3: Triisopropanolamine (TIPA)
Figure 0005086944
Quencher 4: Hydroxyethylmorpholine
Figure 0005086944
<Solvent>
PMEG solvent 1:
Propylene glycol monomethyl ether 240 parts 2-heptanone 35 parts Propylene glycol monomethyl ether acetate 20 parts γ-butyrolactone 3 parts PMGE solvent 2:
Propylene glycol monomethyl ether 255 parts 2-heptanone 35 parts Propylene glycol monomethyl ether acetate 20 parts γ-butyrolactone 3 parts

実施例1〜4
まず、表1の各成分を混合して溶解し、さらに孔径0.2μmのフッ素樹脂製フィルターで濾過して、各レジスト組成物を調製した。
次いで、シリコンウェハに、Brewer社製の有機反射防止膜用組成物である「ARC−29A−8」を塗布して、205℃、60秒の条件でベークすることによって厚さ780Åの有機反射防止膜を形成し、この上に、表1の実施例1〜4のレジスト組成を上記PMEG溶媒1に溶解したレジスト液を、乾燥後の膜厚が0.09μmとなるようにスピンコートした。
レジスト液塗布後、ダイレクトホットプレート上にて、表2に示す温度(PB(℃))で60秒間プリベークした。
このようにして得られたレジスト膜を、各ウェハに、ArFエキシマステッパー〔キャノン製の「FPA5000−AS3」、NA=0.75〕を用い、露光量を3mJ/cm2で全面露光を行い、続けて、ArFエキシマステッパー〔キャノン製の「FPA5000−AS3」、NA=0.75、2/3Annular〕及び線幅:150nmである1:1.5のラインアンドスペースパターンを有するマスクを用い、露光量を表2に示す露光量(露光量(mJ/cm))でパターンを露光した。
露光後、ホットプレート上にて、表2に示す温度(PEB(℃))で60秒間、ポストエキスポジャーベークを行った。
さらに、2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で60秒間のパドル現像を行って、所望のパターンを形成した。
その後、160℃の温度で60秒間ハードベークを行い、続けて185℃の温度で60秒間ハードベークを行なった。
得られた第1のラインアンドスペースパターンを走査型電子顕微鏡で観察したところ、線幅94nmである1:3の良好で精密なラインアンドスペースパターンが形成されていることが確認された。
Examples 1-4
First, each component in Table 1 was mixed and dissolved, and further filtered through a fluororesin filter having a pore size of 0.2 μm to prepare each resist composition.
Next, “ARC-29A-8”, which is a composition for organic antireflection film made by Brewer, is applied to a silicon wafer and baked at 205 ° C. for 60 seconds to prevent organic reflection of 780 mm thickness. A film was formed, and a resist solution prepared by dissolving the resist compositions of Examples 1 to 4 in Table 1 in the PMEG solvent 1 was spin-coated so that the film thickness after drying was 0.09 μm.
After applying the resist solution, it was pre-baked on a direct hot plate at the temperature shown in Table 2 (PB (° C.)) for 60 seconds.
Using the ArF excimer stepper ("FPA5000-AS3" manufactured by Canon, NA = 0.75), an exposure amount of 3 mJ / cm 2 is applied to each wafer with the resist film thus obtained. Subsequently, using an ArF excimer stepper ("FPA5000-AS3" manufactured by Canon, NA = 0.75, 2/3 Annular) and a mask having a 1: 1.5 line and space pattern with a line width of 150 nm, exposure is performed. The pattern was exposed with the exposure amount (exposure amount (mJ / cm 2 )) shown in Table 2.
After exposure, post-exposure baking was performed on the hot plate at the temperature shown in Table 2 (PEB (° C.)) for 60 seconds.
Furthermore, paddle development was performed for 60 seconds with a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution to form a desired pattern.
Thereafter, hard baking was performed at a temperature of 160 ° C. for 60 seconds, and then hard baking was performed at a temperature of 185 ° C. for 60 seconds.
When the obtained first line and space pattern was observed with a scanning electron microscope, it was confirmed that a 1: 3 good and precise line and space pattern having a line width of 94 nm was formed.

続いて、得られた第1のラインアンドスペースパターン上に、第2のレジスト液として、表1の参考例のレジスト組成を上記PMEG溶媒2に溶解したレジスト液を、乾燥後の膜厚が0.09μmとなるように塗布した。
第2のレジスト液塗布後、ダイレクトホットプレート上にて、85℃で60秒間プリベークした。
Subsequently, on the obtained first line and space pattern, as a second resist solution, a resist solution obtained by dissolving the resist composition of the reference example in Table 1 in the PMEG solvent 2 has a thickness after drying of 0. The coating was applied to 0.09 μm.
After applying the second resist solution, it was pre-baked on a direct hot plate at 85 ° C. for 60 seconds.

このようにして得られた第2のレジスト膜を、各ウェハに、ArFエキシマステッパー〔キャノン製の「FPA5000−AS3」、NA=0.75、2/3Annular〕及び線幅:150nmである1:1.5のラインアンドスペースパターンを有するマスクを用い、第2のラインアンドスペースパターンを露光量34mJ/cm2で露光した。
露光後、ホットプレート上にて、85℃で60秒間、ポストエキスポジャーベークを行った。
さらに、2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で60秒間のパドル現像を行って、最終的に第1のラインパターンの中間に、第2のラインパターンが形成され、全体的にピッチが2分の1となった微細なラインアンドスペースパターンを形成した。
得られた第1及び第2のラインアンドスペースパターンを走査型電子顕微鏡で観察したところ、表1に示すように、第1のラインアンドスペースパターンの間に第2のラインアンドスペースパターンが、良好な形状で形成されているとともに、第1のラインアンドスペースパターン形状が維持されており、全体として、良好なパターンが形成されていることが確認された。また、断面形状も良好であった。

Figure 0005086944
Figure 0005086944
The second resist film thus obtained was applied to each wafer with an ArF excimer stepper (“FPA5000-AS3” manufactured by Canon, NA = 0.75, 2/3 Annular) and a line width of 150 nm 1: Using a mask having a 1.5 line and space pattern, the second line and space pattern was exposed at an exposure amount of 34 mJ / cm 2.
After exposure, post-exposure baking was performed on a hot plate at 85 ° C. for 60 seconds.
Further, paddle development is performed for 60 seconds with a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, and finally, a second line pattern is formed in the middle of the first line pattern. A minute line-and-space pattern was formed.
When the obtained first and second line and space patterns were observed with a scanning electron microscope, as shown in Table 1, the second line and space patterns were good between the first line and space patterns. It was confirmed that the first line and space pattern shape was maintained and a good pattern was formed as a whole. The cross-sectional shape was also good.
Figure 0005086944
Figure 0005086944

本発明のレジスト処理方法によれば、ダブルパターニング法又はダブルイメージング法等のマルチパターニング法又はマルチイメージング法において、1回目のレジストパターン形成用のレジスト組成物によって得られたレジストパターンを、極微細に、かつ精度良く形成することが可能となる。   According to the resist processing method of the present invention, in a multi-patterning method or a multi-imaging method such as a double patterning method or a double imaging method, a resist pattern obtained by a resist composition for forming a resist pattern for the first time is finely divided. And can be formed with high accuracy.

Claims (8)

(1)酸に不安定な基を有し、アルカリ水溶液に不溶又は難溶であり、酸と作用してアルカリ水溶液に溶解し得る樹脂(A)、光酸発生剤(B)、架橋剤(C)及び式(QA)又は式(QB)で表される化合物を含有する第1のレジスト組成物を、基体上に塗布し、乾燥して第1のレジスト膜を得る工程、
(2)第1のレジスト膜をプリベークする工程、
(3)第1のレジスト膜を露光処理する工程、
(4)第1のレジスト膜をポストエクスポージャーベークする工程、
(5)第1のアルカリ現像液で現像して第1のレジストパターンを得る工程、
(6)第1のレジストパターンをハードベークする工程、
(7)第1のレジストパターンの上に、第2のレジスト組成物を塗布し、乾燥して第2のレジスト膜を得る工程、
(8)第2のレジスト膜をプリベークする工程、
(9)第2のレジスト膜を露光処理する工程、
(10)第2のレジスト膜をポストエクスポージャーベークする工程、及び、
(11)第2のアルカリ現像液で現像して第2のレジストパターンを得る工程、
を含むレジスト処理方法。
Figure 0005086944
(式中、R61〜R64は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜12の1価の飽和炭化水素基である。
71〜R73は、それぞれ独立に、置換されていてもよい炭素数1〜12の1価の飽和炭化水素基を表すか、R71〜R73のうちいずれか2つが互いに結合して炭素数2〜12の複素環基を形成する。置換基は、水酸基、炭素数1〜8のアルコキシ基及び炭素数1〜6のアルキルオキシアルコキシ基から選択される少なくとも1つである。)
(1) Resin (A), photoacid generator (B), crosslinker (which has an acid labile group, is insoluble or hardly soluble in alkaline aqueous solution, and can be dissolved in alkaline aqueous solution by acting with acid) C) and a step of applying a first resist composition containing a compound represented by formula (QA) or formula (QB) on a substrate and drying to obtain a first resist film;
(2) a step of pre-baking the first resist film;
(3) a step of exposing the first resist film;
(4) a step of post-exposure baking the first resist film;
(5) a step of developing with a first alkaline developer to obtain a first resist pattern;
(6) a step of hard baking the first resist pattern;
(7) A step of applying a second resist composition on the first resist pattern and drying to obtain a second resist film;
(8) a step of pre-baking the second resist film;
(9) a step of exposing the second resist film;
(10) a step of post-exposure baking the second resist film; and
(11) A step of developing with a second alkaline developer to obtain a second resist pattern,
A resist processing method.
Figure 0005086944
(Wherein, R 61 to R 64 are each independently a hydrogen atom or a monovalent saturated hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms.
R 71 to R 73 each independently represents an optionally substituted monovalent saturated hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, or any two of R 71 to R 73 are bonded to each other to form carbon. A heterocyclic group having a number of 2 to 12 is formed. The substituent is at least one selected from a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, and an alkyloxyalkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. )
架橋剤(C)は、尿素系架橋剤、アルキレン尿素系架橋剤及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種である請求項1記載のレジスト処理方法。   The resist processing method according to claim 1, wherein the crosslinking agent (C) is at least one selected from the group consisting of a urea crosslinking agent, an alkylene urea crosslinking agent, and a glycoluril crosslinking agent. 架橋剤(C)の含有量は、樹脂100質量部に対して、0.5〜30質量部である請求項1又は2記載のレジスト処理方法。   The resist processing method according to claim 1 or 2, wherein the content of the crosslinking agent (C) is 0.5 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin. 樹脂(A)の酸に不安定な基は、エーテル結合のα位が4級炭素原子であるアルキルエステル又はラクトン環を有する基、あるいはカルボン酸エステルを有する基である請求項1〜3のいずれか記載のレジスト処理方法。   The acid-labile group of the resin (A) is a group having an alkyl ester or lactone ring in which the α-position of the ether bond is a quaternary carbon atom, or a group having a carboxylic acid ester. Or a resist processing method. 光酸発生剤(B)は、式(I)で表される化合物である請求項1〜4のいずれか1つに記載のレジスト処理方法。
Figure 0005086944
[式(I)中、Ra1及びRa2は、同一又は異なって、炭素数1〜30の直鎖状、分枝状又は環状の炭化水素基、5〜9の酸素原子を含む複素環基、あるいは基−Ra1’−O−Ra2’を表す(ここで、Ra1’及びRa2’は、同一又は異なって、炭素数1〜29の直鎖状、分枝状又は環状の炭化水素基、5〜9の酸素原子を含む複素環基である)。置換基Ra1、Ra2、Ra1’及びRa2’は、オキソ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜4のペルフルオロアルキル基、炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基、水酸基又はシアノ基からなる群から選択される1以上で置換されていてもよい。A+は有機対イオンを表す。Y1、Y2は、それぞれ独立に、フッ素原子又は炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基を表す。gは0又は1の整数を表す。]
The resist processing method according to claim 1, wherein the photoacid generator (B) is a compound represented by the formula (I).
Figure 0005086944
[In formula (I), R <a1 > and R <a2 > are the same or different and are a C1-C30 linear, branched or cyclic hydrocarbon group, and the heterocyclic group containing an oxygen atom of 5-9. Or represents a group —R a1 ′ —O—R a2 ′ (wherein R a1 ′ and R a2 ′ are the same or different and each represents a linear, branched or cyclic carbon atom having 1 to 29 carbon atoms, A hydrogen group, or a heterocyclic group containing 5 to 9 oxygen atoms). The substituents R a1 , R a2 , R a1 ′ and R a2 ′ are an oxo group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and a carbon number It may be substituted with one or more selected from the group consisting of 1 to 6 hydroxyalkyl groups, hydroxyl groups or cyano groups. A + represents an organic counter ion. Y 1 and Y 2 each independently represent a fluorine atom or a C 1-6 perfluoroalkyl group. g represents an integer of 0 or 1. ]
光酸発生剤(B)は、式(V)または式(VI)で表される化合物である請求項1〜5のいずれか記載のレジスト処理方法。
Figure 0005086944
(式(V)および式(VI)中、環Eは炭素数3〜30の環式炭化水素基を表し、環Eは炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜4のペルフルオロアルキル基、炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基、水酸基又はシアノ基で置換基されていてもよい。Z’は単結合又は炭素数1〜4のアルキレン基を表す。A+、Y1、Y2は上記と同義である。)
The resist processing method according to claim 1, wherein the photoacid generator (B) is a compound represented by formula (V) or formula (VI).
Figure 0005086944
(In Formula (V) and Formula (VI), Ring E represents a cyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms, Ring E is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, It may be substituted with a C1-C4 perfluoroalkyl group, a C1-C6 hydroxyalkyl group, a hydroxyl group or a cyano group, Z 'represents a single bond or a C1-C4 alkylene group. A + , Y 1 and Y 2 are as defined above.)
光酸発生剤(B)は、式(IIa)、(IIb)、(IIc)、(IId)及び(IV)からなる群から選択される1種以上のカチオンを含む化合物である請求項1〜6のいずれか記載のレジスト処理方法。
Figure 0005086944
Figure 0005086944
(式中、P1〜P5、P10〜P21は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数1〜12のアルコキシ基を表す。P6、P7は、それぞれ独立して、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基であるか、P6とP7とが結合して、炭素数3〜12の2価の炭化水素基を表す。P8は水素原子を表し、P9は炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基又は置換されていてもよい芳香族基を表すか、P8とP9とが結合して、炭素数3〜12の2価の炭化水素基を表す。Dは、硫黄原子又は酸素原子を表す。mは、0又は1、rは1〜3の整数を表す。)
The photoacid generator (B) is a compound containing at least one cation selected from the group consisting of formulas (IIa), (IIb), (IIc), (IId) and (IV). 7. The resist processing method according to any one of 6.
Figure 0005086944
Figure 0005086944
(.P 6 wherein, P 1 ~P 5, P 10 ~P 21 is representing independently a hydrogen atom, a hydroxyl group, an alkyl group or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms having 1 to 12 carbon atoms, P 7 is independently an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms, or P 6 and P 7 are bonded to form a divalent valence having 3 to 12 carbon atoms. P 8 represents a hydrogen atom, and P 9 represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms, or an optionally substituted aromatic group, P 8 and P 9 are combined to represent a divalent hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, D represents a sulfur atom or an oxygen atom, m is 0 or 1, and r is 1 to 3. Represents an integer.)
さらに熱酸発生剤(D)を含有する請求項1〜7のいずれか記載のレジスト処理方法。   Furthermore, the resist processing method in any one of Claims 1-7 containing a thermal acid generator (D).
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