JP5266688B2 - Salt for acid generator of chemically amplified resist composition - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a salt functioning as an acid-generating agent giving a chemically amplified resist composition exhibiting high resolution and wide exposure margin. <P>SOLUTION: The salt is expressed by formula (I) (Q<SP>1</SP>and Q<SP>2</SP>are each independently a fluorine atom or a 1-6C perfluoroalkyl group; X is a 1-12C straight or branched-chain bivalent hydrocarbon group; Y is a 1-30C hydrocarbon group which may have substituents; and A<SP>+</SP>is an organic counter ion). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、半導体の微細加工に用いられる化学増幅型レジスト組成物に使用される、化学増幅型レジスト組成物に含有される酸発生剤として用いられる塩に関する。   The present invention relates to a salt used as an acid generator contained in a chemically amplified resist composition used in a chemically amplified resist composition used for fine processing of semiconductors.

リソグラフィ技術を用いた半導体の微細加工に用いられる化学増幅型レジスト組成物は、露光により酸を発生する化合物からなる酸発生剤を含有してなる。
半導体の微細加工においては、高い解像度であることが望ましく、化学増幅型レジスト組成物としては、高い解像度を示すものが求められている。
A chemically amplified resist composition used for fine processing of a semiconductor using a lithography technique contains an acid generator composed of a compound that generates an acid upon exposure.
In microfabrication of semiconductors, high resolution is desirable, and a chemical amplification resist composition is required to exhibit high resolution.

最近、トリフェニルスルホニウム 1−アダマンタンメトキシカルボニルジフルオロメタンスルホナート(塩)及びp−トリルジフェニルスルホニウム パーフルオロオクタンスルホネート(塩)を酸発生剤として含有してなる化学増幅型レジスト組成物が提案されているが、高い解像度及び良好な露光マージンを示す化学増幅型レジスト組成物を与える酸発生剤となる塩が求められていた(例えば、特許文献1参照。)。露光マージンとは、露光量の変化に対するパターン寸法の変化を表し、値が小さい方が優れている。   Recently, a chemically amplified resist composition comprising triphenylsulfonium 1-adamantanemethoxycarbonyldifluoromethanesulfonate (salt) and p-tolyldiphenylsulfonium perfluorooctanesulfonate (salt) as an acid generator has been proposed. However, there has been a demand for a salt serving as an acid generator that provides a chemically amplified resist composition that exhibits high resolution and good exposure margin (see, for example, Patent Document 1). The exposure margin represents a change in pattern dimension with respect to a change in exposure amount, and a smaller value is better.

特開2004−4561号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-4561

本発明の目的は、高い解像度及び良好な露光マージンを示す化学増幅型レジスト組成物を与える酸発生剤となる塩を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a salt as an acid generator that provides a chemically amplified resist composition exhibiting high resolution and good exposure margin.

そこで本発明者らは、上記課題を解決するために、化学増幅型レジスト組成物に含有される酸発生剤として用いられる塩について鋭意検討した結果、鎖状炭化水素基を含む基と、さらにエステル基を有する特定の塩が、高い解像度及び良好な露光マージンを示す化学増幅型レジスト組成物を与える酸発生剤となることを見出し、本発明を完成させるに至った。   Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have intensively studied a salt used as an acid generator contained in a chemically amplified resist composition. As a result, a group containing a chain hydrocarbon group, a further ester The inventors have found that a specific salt having a group can be an acid generator that provides a chemically amplified resist composition exhibiting high resolution and a good exposure margin, thereby completing the present invention.

すなわち本発明は、式(I)で示される塩を提供する。

Figure 0005266688
(式(I)中、Q1およびQ2は互いに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し、Xは炭素数1〜12の2価の基であって直鎖または分岐の鎖状炭化水素基を表し、Yは炭素数1〜30の置換されていてもよい炭化水素基を表す。A+は有機対イオンを表す。) That is, the present invention provides a salt represented by the formula (I).
Figure 0005266688
(In the formula (I), Q 1 and Q 2 each independently represent a fluorine atom or a C 1-6 perfluoroalkyl group, and X is a C 1-12 divalent group, linear or branched. And Y represents an optionally substituted hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, and A + represents an organic counter ion.)

また本発明は、式(I)で示される塩を有効成分とする酸発生剤を提供する。   Moreover, this invention provides the acid generator which uses the salt shown by Formula (I) as an active ingredient.

また本発明は、式(I)で示される塩の製造に用いることができる式(V)で示される塩を提供する。

Figure 0005266688
(式(V)中、Q1およびQ2は互いに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し、Xは炭素数1〜12の2価の基であって直鎖または分岐の鎖状炭化水素基を表し、Yは炭素数1〜30の置換されていてもよい炭化水素基を表す。Mは、Li、Na、K又はAgを表す。) Moreover, this invention provides the salt shown by the formula (V) which can be used for manufacture of the salt shown by the formula (I).
Figure 0005266688
(In formula (V), Q 1 and Q 2 each independently represent a fluorine atom or a C 1-6 perfluoroalkyl group, and X is a C 1-12 divalent group, linear or branched. And Y represents an optionally substituted hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, and M represents Li, Na, K, or Ag.)

また本発明は、式(VI)で示される化合物と、

Figure 0005266688
(式(VI)中、X及びYは前記と同じ意味を表す。ZはCl、Br又はIを表す。)
式(VII)
Figure 0005266688
(式(VII)中、Q1、Q2およびMは、前記と同じ意味を表す。)
で示されるカルボン酸とを反応させることを特徴とする式(V)で示される塩の製造方法を提供する。 The present invention also provides a compound represented by formula (VI):
Figure 0005266688
(In formula (VI), X and Y represent the same meaning as described above. Z represents Cl, Br or I.)
Formula (VII)
Figure 0005266688
(In formula (VII), Q 1 , Q 2 and M represent the same meaning as described above.)
A method for producing a salt represented by the formula (V) is provided, which comprises reacting with a carboxylic acid represented by formula (V).

また本発明は、式(V)で示される塩と式(VIII)で示される化合物とを反応させる式(I)で示される塩の製造方法を提供する。

Figure 0005266688
(式(VIII)中、A+は、前記と同じ意味を表し、LはF、Cl、Br、I、BF4、AsF6、SbF6、PF6又はClO4を表す。) The present invention also provides a method for producing a salt represented by the formula (I) in which a salt represented by the formula (V) is reacted with a compound represented by the formula (VIII).
Figure 0005266688
(In formula (VIII), A + represents the same meaning as described above, and L represents F, Cl, Br, I, BF 4 , AsF 6 , SbF 6 , PF 6, or ClO 4. )

また本発明は、式(IX)で示される塩と

Figure 0005266688
(式(IX)中、Q1、Q2およびA+は、前記と同じ意味を表す。)
式(VI)で示される化合物とを反応させることを特徴とする式(I)で示される塩の製造方法を提供する。
Figure 0005266688
(式(VI)中、XおよびY前記と同じ意味を表す。ZはCl、Br又はIを表す。) The present invention also provides a salt represented by the formula (IX)
Figure 0005266688
(In formula (IX), Q 1 , Q 2 and A + represent the same meaning as described above.)
Provided is a method for producing a salt represented by the formula (I), which comprises reacting a compound represented by the formula (VI).
Figure 0005266688
(In formula (VI), X and Y represent the same meaning as described above. Z represents Cl, Br or I.)

また本発明は、式(I)で示される塩と樹脂とを含有する樹脂組成物であって、該樹脂は酸に不安定な基を有し、アルカリ水溶液に不溶又は難溶な樹脂であり、酸と作用した該樹脂はアルカリ水溶液で溶解し得る樹脂であることを特徴とする樹脂組成物を提供する。   Further, the present invention is a resin composition containing a salt represented by formula (I) and a resin, the resin having an acid-labile group and insoluble or hardly soluble in an alkaline aqueous solution. The resin composition which acts with an acid is a resin which can be dissolved in an alkaline aqueous solution.

さらに本発明は、該樹脂組成物と塩基性有機化合物とを含有することを特徴とする化学増幅型レジスト組成物を提供する。   Furthermore, the present invention provides a chemically amplified resist composition comprising the resin composition and a basic organic compound.

本発明の塩を酸発生剤として用いることにより、高い解像度及び良好な露光マージンを示す化学増幅型レジスト組成物を製造することができるので、本発明は工業的に極めて有用である。   By using the salt of the present invention as an acid generator, a chemically amplified resist composition exhibiting high resolution and a good exposure margin can be produced. Therefore, the present invention is extremely useful industrially.

本発明の塩は、式(I)で示されることを特徴とする。

Figure 0005266688
ここで、式(I)中、Xは炭素数1〜12の2価の基であって直鎖または分岐の鎖状炭化水素基を表し、Yは炭素数1〜30の置換されていてもよい炭化水素基を表す。A+は有機対イオンを表し、Q1およびQ2は互いに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。
1およびQ2としてはそれぞれ独立にフッ素原子または−CF3である場合が好ましく、両方ともフッ素原子の場合が、製造が容易であることから最も好ましい。 The salt of the present invention is represented by the formula (I).
Figure 0005266688
Here, in the formula (I), X represents a divalent group having 1 to 12 carbon atoms and represents a linear or branched chain hydrocarbon group, and Y may be substituted with 1 to 30 carbon atoms. Represents a good hydrocarbon group. A + represents an organic counter ion, and Q 1 and Q 2 each independently represent a fluorine atom or a C 1-6 perfluoroalkyl group.
Q 1 and Q 2 are preferably each independently a fluorine atom or —CF 3 , and both are most preferably a fluorine atom because production is easy.

Xの具体例としては、下記式で示される基が挙げられる。

Figure 0005266688
Specific examples of X include groups represented by the following formula.
Figure 0005266688

Yが示す炭素数が1〜30の炭化水素は、直鎖または分岐のアルキル基でも、単環または多環式炭化水素でもよく、二重結合を含んでいても芳香環でもよい。Yが含む炭素数が1〜30の環式炭化水素としては、シクロペンタン骨格、シクロヘキサン骨格、アダマンタン骨格、ノルボルナン骨格、ベンゼン骨格、ナフタレン骨格、アントラセン骨格、フェナントレン骨格、フルオレン骨格を含むものが挙げられる。   The hydrocarbon having 1 to 30 carbon atoms represented by Y may be a linear or branched alkyl group, a monocyclic or polycyclic hydrocarbon, and may include a double bond or an aromatic ring. Examples of the cyclic hydrocarbon having 1 to 30 carbon atoms in Y include those containing a cyclopentane skeleton, a cyclohexane skeleton, an adamantane skeleton, a norbornane skeleton, a benzene skeleton, a naphthalene skeleton, an anthracene skeleton, a phenanthrene skeleton, and a fluorene skeleton. .

Yに含まれるその一部が炭素原子は酸素原子により置換されていてもよく、カルボニル基を形成していてもよく、炭素数1〜12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、水酸基またはシアノ基の一つ以上を置換基として含んでいてもよい。なお、Yの炭素数には置換基の炭素数も含まれるが、酸素原子数は含まれない。また、Yの炭素数としては、1〜20が好まし。   A part of Y contained therein may have a carbon atom substituted with an oxygen atom, may form a carbonyl group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, carbon One or more of a C1-C4 perfluoroalkyl group, a C1-C6 hydroxyalkyl group, a hydroxyl group, or a cyano group may be included as a substituent. The number of carbon atoms in Y includes the number of carbon atoms in the substituent, but does not include the number of oxygen atoms. Moreover, as carbon number of Y, 1-20 are preferable.

Yの具体例としては、下記式で示される基が挙げられる。

Figure 0005266688
Specific examples of Y include a group represented by the following formula.
Figure 0005266688

Figure 0005266688
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式(I)で示される塩のアニオン部の具体例としては、下記式で示されるアニオンが挙げられる。

Figure 0005266688
Specific examples of the anion moiety of the salt represented by the formula (I) include anions represented by the following formula.

Figure 0005266688

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式(I)で示される塩において、A+は、有機対イオンを表し、具体的には、式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)又は式(IId)のいずれかで示されるカチオンからなる群から選ばれる少なくとも1種のカチオンが挙げられる。 In the salt represented by the formula (I), A + represents an organic counter ion, specifically, represented by any one of the formula (IIa), the formula (IIb), the formula (IIc), or the formula (IId). There may be mentioned at least one cation selected from the group consisting of cations.

ここで、式(IIa)は、下記式である。

Figure 0005266688
式(IIa)中、P1〜P3は、互いに独立に、直鎖状もしくは分岐状の炭素数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。当該P1〜P3のいずれかがアルキル基である場合には、水酸基、炭素数1〜12のアルコキシ基又は炭素数3〜12の環式炭化水素基の一つ以上を置換基として含んでいてもよく、P1〜P3のいずれか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のアルコキシ基の一つ以上を置換基として含んでいてもよい。該アルキル基及び該アルコキシ基は、直鎖でも分岐していてもよい。 Here, the formula (IIa) is the following formula.
Figure 0005266688
In formula (IIa), P 1 to P 3 each independently represent a linear or branched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms or a cyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms. When any of the P 1 to P 3 is an alkyl group, it contains one or more of a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, or a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms as a substituent. In the case where any of P 1 to P 3 is a cyclic hydrocarbon group, one or more of a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms may be substituted. May be included. The alkyl group and the alkoxy group may be linear or branched.

該アルキル基の具体例としては、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−エチルヘキシル基などが挙げられ、アルコキシ基の例としては、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などが挙げられる。
該環式炭化水素基の具体例としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基などが挙げられる。
Specific 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. Examples of the alkoxy group include methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, hexyloxy group, octyloxy group, 2-ethylhexyloxy group and the like.
Specific examples of the cyclic hydrocarbon group include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, an adamantyl group, a phenyl group, a naphthyl group, and a fluorenyl group.

式(IIb)は、下記式である。

Figure 0005266688
式(IIb)中、P4およびP5は、互いに独立に、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し、該アルキル基及び該アルコキシ基は、直鎖でも分岐していてもよい。該アルキル基及び該アルコキシ基は、式(IIa)のアルキル基及びアルコキシ基と同じ意味を表す。 Formula (IIb) is the following formula.
Figure 0005266688
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, and the alkyl group and the alkoxy group are They may be linear or branched. The alkyl group and the alkoxy group have the same meaning as the alkyl group and alkoxy group of the formula (IIa).

式(IIc)は、下記式である。

Figure 0005266688
式(IIc)中、P6およびP7は、互いに独立に、炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数3〜12のシクロアルキル基を表し、該アルキル基は、直鎖でも分岐していてもよい。該アルキル基の具体例としては、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−エチルヘキシル基などが挙げられる。該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、シクロデシル基などが挙げられる。また、P6とP7とが結合してアルキレン基などの炭素数3〜12の2価の炭化水素基であってもよい。P8が水素原子を表し、P9が炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基もしくは置換されていてもよい芳香環基を表すか、またはP8とP9が結合して炭素数3〜12の2価の炭化水素基を表す。P9がアルキル基の場合、該アルキル基の具体例としては、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−エチルヘキシル基などが挙げられる。P9がシクロアルキル基の場合、該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、シクロデシル基などが挙げられる。ここで、式(IIc)における2価の炭化水素基に含まれる炭素原子は、その一部が任意に、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。 Formula (IIc) is the following formula.
Figure 0005266688
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 the alkyl group is branched even in a straight chain. Also good. Specific 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. 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, it may be a divalent hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms such as an alkylene group bonded to P 6 and P 7. P 8 represents a hydrogen atom, 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 ring group, or P 8 and P 9 are It represents a divalent hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms by bonding. When P 9 is an alkyl group, specific examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, and a hexyl group. Group, octyl group, 2-ethylhexyl group and the like. When P 9 is a cycloalkyl group, 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. Here, a part of carbon atoms contained in the divalent hydrocarbon group in the formula (IIc) may be optionally substituted with a carbonyl group, an oxygen atom, or a sulfur atom.

式(IId)は、下記式である。

Figure 0005266688
式(IId)中、P10〜P21は、互いに独立に、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し、該アルキル基及び該アルコキシ基は、直鎖でも分岐していてもよい。Bは、硫黄原子又は酸素原子を表す。kは、0又は1を表す。 Formula (IId) is a following formula.
Figure 0005266688
In formula (IId), P 10 to P 21 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, and the alkyl group and the alkoxy group are They may be linear or branched. B represents a sulfur atom or an oxygen atom. k 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。

Figure 0005266688
Specific examples of the cation A + represented by the formula (IIa) include cations represented by the following formula.
Figure 0005266688


Figure 0005266688

Figure 0005266688

Figure 0005266688
Figure 0005266688

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 0005266688
Specific examples of the cation A + represented by the formula (IIb) include cations represented by the following formula.
Figure 0005266688

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 0005266688
Specific examples of the cation A + represented by the formula (IIc) include cations represented by the following formula.
Figure 0005266688

Figure 0005266688
Figure 0005266688

Figure 0005266688
Figure 0005266688

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。

Figure 0005266688
Specific examples of the cation A + represented by the formula (IId) include cations represented by the following formula.
Figure 0005266688

Figure 0005266688
Figure 0005266688

Figure 0005266688
Figure 0005266688

式(IIa)で示されるカチオンとしては、式(IIIa)、式(IIIb)又は式(IIIc)のいずれかで示されるカチオンであり、A+が式(IIIa)、式(IIIb)、式(IIIc)、式(IIb)、式(IIc)又は式(IId)のいずれかで示されるカチオンからなる群から選ばれる少なくとも1種のカチオンである場合が好ましい。

Figure 0005266688
式(IIIa)〜(IIIc)中、P22〜P24は互いに独立に、直鎖状又は分岐状の炭素数1〜20のアルキル基を表すか又はフェニル基以外の炭素数3〜30の環式炭化水素基を表す。P22〜P24がアルキル基である場合には、水酸基、炭素数1〜12のアルコキシ基又は炭素数3〜12の環式炭化水素基の一つ以上を置換基として含んでいてもよく、P22〜P24が環式炭化水素基の場合には、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数1〜12のアルコキシ基の一つ以上を置換基として含んでいてもよい。P25〜P30は、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基又は炭素数3〜12の環式炭化水素基を表し、l、m、n、o、pおよびqは、互いに独立に0〜5の整数を表す。 The cation represented by formula (IIa) is a cation represented by any one of formula (IIIa), formula (IIIb) or formula (IIIc), and A + represents formula (IIIa), formula (IIIb), formula (III) IIIc), at least one cation selected from the group consisting of cations represented by any one of formula (IIb), formula (IIc) and formula (IId) is preferred.
Figure 0005266688
In formulas (IIIa) to (IIIc), P 22 to P 24 each independently represent a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a ring having 3 to 30 carbon atoms other than a phenyl group. Represents a hydrocarbon group. If P 22 to P 24 is an alkyl group, a hydroxyl group may comprise as one or more substituents of the cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 alkoxy group or a carbon number of 1 to 12 carbon atoms, When P 22 to P 24 are cyclic hydrocarbon groups, one or more of a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms may be included as a substituent. P 25 to P 30 represents a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 alkoxy group or a carbon number of 1 to 12 carbon atoms, l, m, n, o, p And q each independently represents an integer of 0 to 5.

本発明の式(I)で示される塩としては、中でも式(IVa)、式(IVb)、式(IVc)で示される塩が優れた解像度及び露光マージンを示す化学増幅型レジスト組成物を与える酸発生剤となることから好ましい。

Figure 0005266688
式(IVa)〜(IVc)中のP25〜P27は、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基又は炭素数3〜12の環式炭化水素基を表し、l、mおよびnは、互いに独立に0〜5の整数を表す。Rは、炭素数1〜6のアルキル基を表す。 As the salt represented by the formula (I) of the present invention, among them, the salt represented by the formula (IVa), the formula (IVb) and the formula (IVc) gives a chemically amplified resist composition exhibiting excellent resolution and exposure margin. Since it becomes an acid generator, it is preferable.
Figure 0005266688
P 25 to P 27 in the formulas (IVa) to (IVc) represent a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, or a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms. , L, m and n each independently represent an integer of 0 to 5. R represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.

式(I)で示される塩の製造方法としては、例えば、式(V)で示される塩と、

Figure 0005266688
(式(V)中、X、Y、Q1、Q2、Mは前記と同じ意味を表す。)
式(VIII)で示される化合物とを反応させることにより製造することができる。
Figure 0005266688
(式(VIII)中、A+は、前記と同じ意味を表し、LはF、Cl、Br、I、BF4、AsF6、SbF6、PF6又はClO4を表す。) Examples of the method for producing the salt represented by the formula (I) include a salt represented by the formula (V),
Figure 0005266688
(In the formula (V), X, Y, Q 1 , Q 2 and M have the same meaning as described above.)
It can be produced by reacting with a compound represented by the formula (VIII).
Figure 0005266688
(In formula (VIII), A + represents the same meaning as described above, and L represents F, Cl, Br, I, BF 4 , AsF 6 , SbF 6 , PF 6, or ClO 4. )

反応においては、例えば、アセトニトリル、水、メタノール、クロロホルム、塩化メチレン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式(V)で示される塩と式(VIII)で示される化合物とを反応させて、式(I)で示される塩を得る方法などが挙げられる。   In the reaction, for example, stirring is performed in an inert solvent such as acetonitrile, water, methanol, chloroform, and methylene chloride in a temperature range of about 0 ° C to 150 ° C, preferably in a temperature range of about 0 ° C to 100 ° C. And a method of reacting a salt represented by the formula (V) with a compound represented by the formula (VIII) to obtain a salt represented by the formula (I).

式(VIII)で示される化合物の使用量としては、通常、式(V)で示される塩1モルに対して、0.5〜2モル程度である。式(I)で示される塩は、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 compound represented by the formula (VIII) is usually about 0.5 to 2 mol with respect to 1 mol of the salt represented by the formula (V). The salt represented by the formula (I) may be taken out by recrystallization or may be purified by washing with water.

式(I)で示される塩の製造に用いられる式(V)で示される塩の製造方法としては、例えば、式(VI)で示される化合物と、

Figure 0005266688
(式(VI)中、X及びYは、前記と同じ意味を表す。ZはCl、Br又はIを表す。)
式(VII)
Figure 0005266688
(式(VII)中、Q1、Q2およびMは、前記と同じ意味を表す。)
で示されるカルボン酸とを反応させて、式(V)で示される塩を得る方法などが挙げられる。 Examples of the method for producing the salt represented by the formula (V) used for the production of the salt represented by the formula (I) include a compound represented by the formula (VI),
Figure 0005266688
(In the formula (VI), X and Y represent the same meaning as described above. Z represents Cl, Br or I.)
Formula (VII)
Figure 0005266688
(In formula (VII), Q 1 , Q 2 and M represent the same meaning as described above.)
And a method of obtaining a salt represented by the formula (V) by reacting with a carboxylic acid represented by formula (V).

前記反応は、通常、アセトン、アセトニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド等の極性溶媒中にて、0℃〜150℃程度の温度範囲、好ましくは、20℃〜120℃程度の温度範囲で攪拌して行えばよい。前記反応においては、通常は塩基触媒として炭酸カリウムなどの塩基を添加する。さらに助触媒としてヨウ化カリウム等を添加してもよい。   The reaction is usually carried out in a polar solvent such as acetone, acetonitrile, N, N-dimethylformamide and the like in a temperature range of about 0 ° C. to 150 ° C., preferably in a temperature range of about 20 ° C. to 120 ° C. Just do it. In the reaction, a base such as potassium carbonate is usually added as a base catalyst. Further, potassium iodide or the like may be added as a cocatalyst.

前記反応における式(VII)で示されるカルボン酸の使用量としては、式(VI)で示される化合物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。   The amount of the carboxylic acid represented by the formula (VII) used in the reaction is about 0.2 to 3 mol, preferably about 0.5 to 2 mol, relative to 1 mol of the compound represented by the formula (VI). is there.

また、式(I)で示される塩の製造方法の別方法としては、例えば、式(IX)で示される塩と、

Figure 0005266688
(式(IX)中、Q1、Q2およびA+は、前記と同じ意味を表す。)
式(VI)
Figure 0005266688
(式(VI)中、X、YおよびZは、前記と同じ意味を表す。)
で示される化合物とを反応させて、式(V)で示される塩を得る方法などが挙げられる。 Further, as another method for producing the salt represented by the formula (I), for example, a salt represented by the formula (IX),
Figure 0005266688
(In formula (IX), Q 1 , Q 2 and A + represent the same meaning as described above.)
Formula (VI)
Figure 0005266688
(In the formula (VI), X, Y and Z have the same meaning as described above.)
And a method of obtaining a salt represented by the formula (V) by reacting with a compound represented by formula (V).

前記反応は、通常、アセトン、アセトニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド等の極性溶媒中にて、0℃〜150℃程度の温度範囲、好ましくは、20℃〜120℃程度の温度範囲で攪拌して行えばよい。前記反応においては、通常は塩基触媒として炭酸カリウムなどの塩基を添加する。さらに助触媒としてヨウ化カリウム等を添加してもよい。   The reaction is usually carried out in a polar solvent such as acetone, acetonitrile, N, N-dimethylformamide and the like in a temperature range of about 0 ° C. to 150 ° C., preferably in a temperature range of about 20 ° C. to 120 ° C. Just do it. In the reaction, a base such as potassium carbonate is usually added as a base catalyst. Further, potassium iodide or the like may be added as a cocatalyst.

前記反応における式(IX)で示されるカルボン酸の使用量としては、式(VI)で示される化合物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。   The amount of the carboxylic acid represented by the formula (IX) in the reaction is about 0.2 to 3 mol, preferably about 0.5 to 2 mol, per 1 mol of the compound represented by the formula (VI). is there.

本発明の樹脂組成物は、式(I)で示される塩と樹脂とを含有する樹脂組成物であって、該樹脂は酸に不安定な基を有し、アルカリ水溶液に不溶又は難溶な樹脂であり、酸と作用した該樹脂はアルカリ水溶液で溶解し得る樹脂である。   The resin composition of the present invention is a resin composition containing a salt represented by the formula (I) and a resin, and the resin has an acid-labile group and is insoluble or hardly soluble in an alkaline aqueous solution. This resin is a resin that can be dissolved in an alkaline aqueous solution.

式(I)で示される塩は、酸発生剤として用いられ、露光により生じた酸は、樹脂中の基であって酸に不安定な基に対して触媒的に作用して開裂させ、樹脂はアルカリ水溶液に可溶なものとなる。かかる樹脂組成物は化学増幅型ポジ型レジスト組成物として好適である。   The salt represented by the formula (I) is used as an acid generator, and the acid generated by exposure is cleaved by catalytically acting on a group in the resin which is unstable to the acid, to form a resin. Becomes soluble in an alkaline aqueous solution. Such a resin composition is suitable as a chemically amplified positive resist composition.

酸に不安定な基としては、酸素原子に隣接する炭素原子が4級炭素原子であるアルキルエステルを有する基、脂環式エステルなどのカルボン酸エステルを有する基、酸素原子に隣接する炭素原子が4級炭素原子であるラクトン環を有する基などが挙げられる。
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いて水素とは結合していない炭素原子を意味し、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。
Examples of the acid labile group include a group having an alkyl ester in which the carbon atom adjacent to the oxygen atom is a quaternary carbon atom, a group having a carboxylic acid ester such as an alicyclic ester, and a carbon atom adjacent to the oxygen atom. And a group having a lactone ring which is a quaternary carbon atom.
Here, the quaternary carbon atom means a carbon atom bonded to a substituent other than a hydrogen atom and not bonded to hydrogen, and an acid labile group is a carbon at the α-position of an ether bond. It is preferred that the atom is a quaternary carbon atom 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、(−COO−C(CH33 をtert−ブチルエステルという形式で称する。)、tert−ブチルエステルに代表される酸素原子に隣接する炭素原子が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−ピラニルエステルなどのアセタール型エステル;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などの酸素原子に隣接する炭素原子が4級炭素原子である脂環式エステルなどが挙げられる。 To illustrate a group having a carboxylic acid ester which is one of the acid labile group as R ester of -COOR, (-. The COO-C (CH 3) referred in 3 form a tert- butyl ester), tert -Alkyl ester in which the carbon atom adjacent to the oxygen atom represented by butyl ester 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 Acetal-type esters such as tetrahydro-2-furyl ester and tetrahydro-2-pyranyl ester; isobornyl ester and 1-alkylcycloalkyl ester, 2-alkyl-2-adamantyl ester, 1- (1-adamantyl) -1- Examples thereof include alicyclic esters in which the carbon atom adjacent to the oxygen atom is a quaternary carbon atom, such as an alkylalkyl ester.

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.

本発明の樹脂組成物の樹脂は、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。
かかるモノマーとしては、酸に不安定な基として、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などのような脂環式構造などの嵩高い基を含むモノマーが、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。
The resin of the resin composition of the present invention can be produced by addition polymerization of a monomer having an acid labile group and an olefinic double bond.
Such monomers include bulky groups such as alicyclic structures such as 2-alkyl-2-adamantyl groups and 1- (1-adamantyl) -1-alkylalkyl groups as acid labile groups. Monomers are preferred because the resolution of the resulting resist tends to be excellent.

具体的な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、α−クロロアクリル酸2−アルキル−2−アダマンチル、α−クロロアクリル酸1−(1−アダマンチル)−1−アルキルアルキルなどが挙げられる。   Specific 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. -2-alkyl-2-adamantyl carboxylate, 1- (1-adamantyl) -1-alkylalkyl 5-norbornene-2-carboxylate, 2-alkyl-2-adamantyl α-chloroacrylate, α-chloroacrylic acid 1- (1-adamantyl) -1-alkylalkyl and the like.

とりわけ(メタ)アクリル酸2−アルキル−2−アダマンチルやα−クロロアクリル酸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。   In particular, when 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate or 2-alkyl-2-adamantyl α-chloroacrylate is used as a monomer, it is preferable because the resolution of the resulting resist tends to be excellent.

具体的には、(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−n−ブチル−2−アダマンチルなどが挙げられ、α−クロロアクリル酸2−アルキル−2−アダマンチルとしては、例えば、α−クロロアクリル酸2−メチル−2−アダマンチル、α−クロロアクリル酸2−エチル−2−アダマンチルなどが挙げられる。   Specifically, as 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate, for example, 2-methyl-2-adamantyl acrylate, 2-methyl-2-adamantyl methacrylate, 2-ethyl-2-acrylate Examples thereof include adamantyl, 2-ethyl-2-adamantyl methacrylate, 2-n-butyl-2-adamantyl acrylate, and the like. Examples of α-chloroacrylic acid 2-alkyl-2-adamantyl include α-chloroacrylic acid. Examples include 2-methyl-2-adamantyl and 2-ethyl-2-adamantyl α-chloroacrylate.

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。   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.

本発明に用いられる樹脂は、酸に不安定な基を有するモノマーに由来する構造単位に加えて、酸に安定なモノマーに由来する構造単位を含んでいてもよい。ここで、酸に安定なモノマーに由来する構造とは、本発明の塩(I)によって開裂しない構造を意味する。
具体的には、アクリル酸やメタクリル酸のような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、(メタ)アクリロニトリルに由来する構造単位、酸素原子に隣接する炭素原子が2級炭素原子または3級炭素原子のアルキルエステルや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、p−又はm−ヒドロキシスチレンなど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)アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンに由来する構造単位などを挙げることができる。尚、1−アダマンチルエステルは、酸素原子に隣接する炭素原子が4級炭素原子であるが、酸に安定な基であり、1−アダマンチルエステルには水酸基などが結合していてもよい。
The resin used in the present invention may contain a structural unit derived from an acid-stable monomer in addition to a structural unit derived from a monomer having an acid-labile group. Here, the structure derived from an acid-stable monomer means a structure that is not cleaved by the salt (I) of the present invention.
Specifically, a structural unit derived from a monomer having a free carboxylic acid group such as acrylic acid or methacrylic acid, or a structural unit derived from an aliphatic unsaturated dicarboxylic anhydride such as maleic anhydride or itaconic anhydride , A structural unit derived from 2-norbornene, a structural unit derived from (meth) acrylonitrile, a carbon atom adjacent to the oxygen atom is a secondary carbon atom or an alkyl ester or 1-adamantyl ester of a tertiary carbon atom (meth) Structural units derived from acrylates, structural units derived from styrene monomers such as p- or m-hydroxystyrene, derived from (meth) acryloyloxy-γ-butyrolactone in which the lactone ring may be substituted with an alkyl group And a structural unit. In the 1-adamantyl ester, the carbon atom adjacent to the oxygen atom is a quaternary carbon atom. However, the 1-adamantyl ester is an acid-stable group, and a hydroxyl group or the like may be bonded to the 1-adamantyl ester.

具体的な酸に安定なモノマーとしては、(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)アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトン、β−(メタ)アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトン、式(a)で示される構造単位を導くモノマー、式(b)で示される構造単位を導くモノマー、ヒドロキシスチレン、ノルボルネンなどの分子内にオレフィン性二重結合を有する脂環式化合物、無水マレイン酸などの脂肪族不飽和ジカルボン酸無水物、無水イタコン酸などが例示される。   Specific examples of acid-stable monomers include 3-hydroxy-1-adamantyl (meth) acrylate, 3,5-dihydroxy-1-adamantyl (meth) acrylate, α- (meth) acryloyloxy-γ-butyrolactone, β- (meth) acryloyloxy-γ-butyrolactone, a monomer deriving the structural unit represented by the formula (a), a monomer deriving the structural unit represented by the formula (b), hydroxystyrene, norbornene, etc. Examples thereof include an alicyclic compound having a bond, an aliphatic unsaturated dicarboxylic acid anhydride such as maleic anhydride, and itaconic anhydride.

これらの中でも、特に、p−又はm−ヒドロキシスチレンなどのスチレン系モノマーに由来する構造単位、(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、式(a)で示される構造単位、式(b)で示される構造単位のいずれか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 these, in particular, structural units derived from styrene monomers such as p- or m-hydroxystyrene, structural units derived from 3-hydroxy-1-adamantyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid 3,5 A resist obtained from a resin containing any one of a structural unit derived from -dihydroxy-1-adamantyl, a structural unit represented by formula (a), and a structural unit represented by formula (b) has the following characteristics: This is preferable because the resolution of the image tends to be improved.

Figure 0005266688
(式中、R1及びR2は、互いに独立に、水素原子又はメチル基を表し、R3及びR4は、互いに独立に水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はハロゲン原子を表し、i及びjは、1〜3の整数を表す。iが2または3のときには、R3は互いに異なる基であってもよく、jが2または3のときには、R4は互いに異なる基であってもよい。)
Figure 0005266688
(In the formula, R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group; R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a halogen atom; And j represents an integer of 1 to 3. When i is 2 or 3, R 3 may be a different group, and when j is 2 or 3, R 4 may be a different group. Good.)

(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−アダマンチルなどのモノマーは、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 (meth) acrylic acid 3-hydroxy-1-adamantyl and (meth) acrylic acid 3,5-dihydroxy-1-adamantyl are commercially available. For example, the corresponding hydroxyadamantane is converted to (meth) acrylic acid or It can also be produced by reacting with the halide.

また、(メタ)アクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンなどのモノマーは、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。   In addition, a monomer such as (meth) acryloyloxy-γ-butyrolactone is obtained by reacting α- or β-bromo-γ-butyrolactone, in which the lactone ring may be substituted with an alkyl group, with acrylic acid or methacrylic acid, or lactone It can be produced by reacting an α- or β-hydroxy-γ-butyrolactone whose ring may be 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は、具体的には例えば、次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し得る(例えば、特開2000−26446号公報参照。)。   Specific examples of the monomer that gives the structural unit represented by formula (a) or formula (b) include (meth) acrylic acid esters of alicyclic lactones having a hydroxyl group such as the following, and mixtures thereof. It is done. These esters can be produced, for example, by reacting a corresponding alicyclic lactone having a hydroxyl group with (meth) acrylic acids (see, for example, JP-A No. 2000-26446).

Figure 0005266688
Figure 0005266688

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−ブチロラクトンなどが挙げられる。   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など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 radically polymerizing the corresponding (meth) acrylic acid ester monomer, acetoxystyrene, and styrene and then deacetylating 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し得る。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)及び式(e)で表すことができる。   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 can be introduced into the main chain by radical polymerization using, in addition to the corresponding 2-norbornene, an aliphatic unsaturated dicarboxylic anhydride such as maleic anhydride or itaconic anhydride. 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 is respectively It can represent with Formula (d) and Formula (e).

Figure 0005266688
Figure 0005266688

ここで、式(c)中のR5及びR6は、互いに独立に、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。
5及びR6が基−COOUである場合は、カルボキシル基がエステル基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−イル基などを挙げることができる。ここで、該アルキル基は、水酸基や脂環式炭化水素残基などが置換基として結合していてもよい。
5及びR6がアルキル基である場合の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基などが挙げられ、水酸基が結合したアルキル基の具体例としては、ヒドロキシメチル基、2−ヒドロキシエチル基などが挙げられる。
Here, R 5 and R 6 in formula (c) 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 anhydride residue represented by —C (═O) OC (═O) —.
When R 5 and R 6 are a group —COOU, the carboxyl group is an ester group, and the alcohol residue corresponding to U has, for example, about 1 to 8 carbon atoms that may be substituted. And an alkyl group, a 2-oxooxolan-3- or -4-yl group. Here, in the alkyl group, a hydroxyl group, an alicyclic hydrocarbon residue, or the like may be bonded as a substituent.
Specific examples when R 5 and R 6 are alkyl groups include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group. Specific examples of the alkyl group to which a hydroxyl group is bonded include a hydroxymethyl group and 2-hydroxyethyl group. Group and the like.

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R6の−COOUのUが、酸素原子に隣接する炭素原子が4級炭素原子である脂環式エステルなど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−メチルエチルなどが例示される。 In addition, if U of R 5 and R 6 —COOU in the formula (c) is an acid labile group such as an alicyclic ester in which the carbon atom adjacent to the oxygen atom 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, and 5-norbornene. 2-carboxylate 1-methylcyclohexyl, 5-norbornene-2-carboxylic acid 2-methyl-2-adamantyl, 5-norbornene-2-carboxylic acid 2-ethyl-2-adamantyl, 5-norbornene-2-carboxylic 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-adama) Chill) -1-methylethyl and the like.

本発明の樹脂組成物で用いる樹脂は、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など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。   The resin used in the resin composition of the present invention varies depending on the type of radiation used for patterning exposure and the type of acid labile group, but is usually derived from a monomer having an acid labile group in the resin. The content of the structural unit is adjusted to a range of 10 to 80 mol%.

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、該構造単位が樹脂を構成する全構造単位のうち15モル%以上となると、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。   And as a structural unit derived from a monomer having an acid labile group, in particular, 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate and 1- (1-adamantyl) -1-alkylalkyl (meth) acrylate When the derived structural unit is included, if the structural unit is 15 mol% or more of the total structural units constituting the resin, the resin has a rugged structure because of the alicyclic group, and the resist has a dry etching resistance. Is advantageous.

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。   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.

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。   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.

また、本発明の樹脂組成物を化学増幅型レジスト組成物として用いる場合、塩基性化合物、好ましくは、塩基性含窒素有機化合物、とりわけ好ましくはアミン又はアンモニウム塩を含有させる。塩基性化合物をクエンチャーとして添加することにより、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。クエンチャーに用いられる塩基性化合物の具体的な例としては、以下の各式で示されるようなものが挙げられる。   When the resin composition of the present invention is used as a chemically amplified resist composition, a basic compound, preferably a basic nitrogen-containing organic compound, particularly preferably an amine or ammonium salt is contained. By adding a basic compound as a quencher, it is possible to improve the performance degradation due to the deactivation of the acid accompanying the holding after exposure. Specific examples of the basic compound used for the quencher include those represented by the following formulas.

Figure 0005266688
Figure 0005266688

式中、R11、R12及びR17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。該アルキル基は、好ましくは1〜6個程度の炭素原子を有し、該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、該アリール基は、好ましくは6〜10個程度の炭素原子を有する。更に、該アルキル基、シクロアルキル基又はアリール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個の炭素数を有するアルコキシ基で置換されていてもよい。該アミノ基上の水素原子の少なくとも1個は、それぞれ独立に1〜4個の炭素数を有するアルキル基で置換されていてもよい。 In the formula, R 11 , R 12 and R 17 each independently represents 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. Of carbon atoms. Further, at least one hydrogen atom on the alkyl group, cycloalkyl group or aryl group may be independently substituted with a hydroxyl group, an amino group, or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. Good. At least one hydrogen atom on the amino group may be independently substituted with an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

13及びR14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。該アルキル基は、好ましくは1〜6個程度の炭素原子を有し、該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、該アリール基は、好ましくは6〜10個程度の炭素原子を有し、該アルコキシ基は、好ましくは1〜6個の炭素原子を有する。又は、R13とR14とが結合して芳香環を形成していてもよい。
更に、該アルキル基、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。該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。
R 13 and R 14 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or an alkoxy 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 6 to 10 carbon atoms. The alkoxy group preferably has 1 to 6 carbon atoms. Alternatively, R 13 and R 14 may be bonded to form an aromatic ring.
Further, at least one hydrogen atom on the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, or alkoxy group is independently a hydroxyl group, an amino group, or an alkoxy group having about 1 to 6 carbon atoms. May be substituted. At least one of the hydrogen atoms on the amino group may be substituted with an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

15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、アルコキシ基又はニトロ基を表す。該アルキル基は、好ましくは1〜6個程度の炭素原子を有し、該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、該アリール基は、好ましくは6〜10個程度の炭素原子を有し、該アルコキシ基は、好ましくは1〜6個の炭素原子を有する。
更に、該アルキル基、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。該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。
R 15 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkoxy group or a nitro 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 6 to 10 carbon atoms. The alkoxy group preferably has 1 to 6 carbon atoms.
Further, at least one hydrogen atom on the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, or alkoxy group is independently a hydroxyl group, an amino group, or an alkoxy group having about 1 to 6 carbon atoms. May be substituted. At least one of the hydrogen atoms on the amino group may be substituted with an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

16は、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。該アルキル基は、好ましくは1〜6個程度の炭素原子を有し、該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する。更に該アルキル基又はシクロアルキル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、1〜6個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。該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。 R 16 represents an alkyl group or a cycloalkyl group. The alkyl group preferably has about 1 to 6 carbon atoms, and the cycloalkyl group preferably has about 5 to 10 carbon atoms. Furthermore, at least one hydrogen atom on the alkyl group or cycloalkyl group may be independently substituted with a hydroxyl group, an amino group, or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. At least one of the hydrogen atoms on the amino group may be substituted with an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

18、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。該アルキル基は、好ましくは1〜6個程度の炭素原子を有し、該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、該アリール基は、好ましくは6〜10個程度の炭素原子を有する。更に、該アルキル基、シクロアルキル基又はアリール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、1〜6個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。該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。 R 18 , R 19 and R 20 each independently represents 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 6 to 10 carbon atoms. Has about carbon atoms. Furthermore, at least one hydrogen atom on the alkyl group, cycloalkyl group or aryl group may be independently substituted with a hydroxyl group, an amino group, or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. . At least one of the hydrogen atoms on the amino group may be substituted with an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

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。該アルキレン基は、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。
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.

このような化合物として、具体的には、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、アニリン、2−,3−又は4−メチルアニリン、4−ニトロアニリン、1−又は2−ナフチルアミン、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、4,4′−ジアミノ−1,2−ジフェニルエタン、4,4′−ジアミノ−3,3′−ジメチルジフェニルメタン、4,4′−ジアミノ−3,3′−ジエチルジフェニルメタン、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシルアミン、N−メチルアニリン、ピペリジン、ジフェニルアミン、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン、トリデシルアミン、メチルジブチルアミン、メチルジペンチルアミン、メチルジヘキシルアミン、メチルジシクロヘキシルアミン、メチルジヘプチルアミン、メチルジオクチルアミン、メチルジノニルアミン、メチルジデシルアミン、エチルジブチルアミン、エチルジペンチルアミン、エチルジヘキシルアミン、エチルジヘプチルアミン、エチルジオクチルアミン、エチルジノニルアミン、エチルジデシルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、トリス〔2−(2−メトキシエトキシ)エチル〕アミン、トリイソプロパノールアミン、N,N−ジメチルアニリン、2,6−イソプロピルアニリン、イミダゾール、ピリジン、4−メチルピリジン、4−メチルイミダゾール、ビピリジン、2,2′−ジピリジルアミン、ジ−2−ピリジルケトン、1,2−ジ(2−ピリジル)エタン、1,2−ジ(4−ピリジル)エタン、1,3−ジ(4−ピリジル)プロパン、1,2−ビス(2−ピリジル)エチレン、1,2−ビス(4−ピリジル)エチレン、1,2−ビス(4−ピリジルオキシ)エタン、4,4′−ジピリジルスルフィド、4,4′−ジピリジルジスルフィド、1,2−ビス(4−ピリジル)エチレン、2,2′−ジピコリルアミン、3,3′−ジピコリルアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトライソプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラ−n−ヘキシルアンモニウムヒドロキシド、テトラ−n−オクチルアンモニウムヒドロキシド、フェニルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、3−トリフルオロメチルフェニルトリ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)などを挙げることができる。   Specific examples of such compounds include hexylamine, heptylamine, octylamine, nonylamine, decylamine, aniline, 2-, 3- or 4-methylaniline, 4-nitroaniline, 1- or 2-naphthylamine, and ethylenediamine. Tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, 4,4'-diamino-1,2-diphenylethane, 4,4'-diamino-3,3'-dimethyldiphenylmethane, 4,4'-diamino-3,3'- Diethyldiphenylmethane, dibutylamine, dipentylamine, dihexylamine, diheptylamine, dioctylamine, dinonylamine, didecylamine, N-methylaniline, piperidine, diphenylamine, triethylamine, trimethylamine, tripropylamine, tributylamine , Tripentylamine, trihexylamine, triheptylamine, trioctylamine, trinonylamine, tridecylamine, methyldibutylamine, methyldipentylamine, methyldihexylamine, methyldicyclohexylamine, methyldiheptylamine, methyldioctylamine Methyldinonylamine, methyldidecylamine, ethyldibutylamine, ethyldipentylamine, ethyldihexylamine, ethyldiheptylamine, ethyldioctylamine, ethyldinonylamine, ethyldidecylamine, dicyclohexylmethylamine, tris [2- (2-methoxyethoxy) ethyl] amine, triisopropanolamine, N, N-dimethylaniline, 2,6-isopropylaniline, imidazole, pyridine, -Methylpyridine, 4-methylimidazole, bipyridine, 2,2'-dipyridylamine, di-2-pyridyl ketone, 1,2-di (2-pyridyl) ethane, 1,2-di (4-pyridyl) ethane, 1,3-di (4-pyridyl) propane, 1,2-bis (2-pyridyl) ethylene, 1,2-bis (4-pyridyl) ethylene, 1,2-bis (4-pyridyloxy) ethane, 4 , 4'-dipyridyl sulfide, 4,4'-dipyridyl disulfide, 1,2-bis (4-pyridyl) ethylene, 2,2'-dipicolylamine, 3,3'-dipicolylamine, tetramethylammonium hydroxide Tetraisopropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, tetra-n-hexylammonium hydroxide, tetra-n- Examples include octylammonium hydroxide, phenyltrimethylammonium hydroxide, 3-trifluoromethylphenyltrimethylammonium hydroxide, (2-hydroxyethyl) trimethylammonium hydroxide (common name: choline), and the like.

さらには、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することもできる。   Furthermore, a hindered amine compound having a piperidine skeleton as disclosed in JP-A-11-52575 can be used as a quencher.

本発明の樹脂組成物は、その全固形分量を基準に、樹脂を80〜99.9重量%程度、そして酸発生剤を0.1〜20重量%程度の範囲で含有することが好ましい。
また、化学増幅型レジスト組成物としてクエンチャーであ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のが好ましい。
レジスト組成物としては、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、染料など、各種の添加物を少量含有することもできる。
The resin composition of the present invention preferably contains about 80 to 99.9% by weight of resin and about 0.1 to 20% by weight of acid generator based on the total solid content.
Further, when a basic compound that is a quencher is used as the chemically amplified resist composition, it is preferably contained in a range of about 0.01 to 1% by weight based on the total solid content of the resist composition.
The resist composition can further contain small amounts of various additives such as sensitizers, dissolution inhibitors, other resins, surfactants, stabilizers, and dyes as necessary.

本発明のレジスト組成物は、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され、シリコンウェハーなどの基体上に、スピンコーティングなどの通常工業的に用いられている方法によって塗布される。ここで用いる溶剤は、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よく、この分野で通常工業的に用いられている溶剤が使用できる。   The resist composition of the present invention is usually used as a resist solution composition in a state in which each of the above components is dissolved in a solvent, and is usually used in industrial processes such as spin coating on a substrate such as a silicon wafer. Applied by. The solvent used here may be any solvent that dissolves each component, has an appropriate drying rate, and gives a uniform and smooth coating film after the solvent evaporates, and is usually used industrially in this field. A solvent can be used.

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などを挙げることができる。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。   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 And ketones such as acetone, methyl isobutyl ketone, 2-heptanone and cyclohexanone, and cyclic esters such as γ-butyrolactone. These solvents can be used alone or in combination of two or more.

基体上に塗布され、乾燥されたレジスト膜には、パターニングのための露光処理が施され、次いで脱保護基反応を促進するための加熱処理を行った後、アルカリ現像液で現像される。ここで用いるアルカリ現像液は、この分野で用いられる各種のアルカリ性水溶液であることができるが、一般には、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドや(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)の水溶液が用いられることが多い。   The resist film coated and dried on the substrate is subjected to an exposure process for patterning, followed by a heat treatment for promoting a deprotecting group reaction, and then developed with an alkali developer. The alkaline developer used here may be various alkaline aqueous solutions used in this field, but generally an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide or (2-hydroxyethyl) trimethylammonium hydroxide (commonly called choline) is used. Often used.

次に実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。
実施例および比較例中、含有量ないし使用量を表す%及び部は、特記ないかぎり重量基準である。また重量平均分子量は、ポリスチレンを標準品として、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー(東ソー株式会社製HLC−8120GPC型、カラムはTSKgel Multipore HXL−M3本、溶媒はテトラヒドロフラン)により求めた値である。
また、化合物の構造はNMR(日本電子製EX−270型)、質量分析(LCはAgilent製1100型、MASSはAgilent製LC/MSD型またはLC/MSD TOF型)で確認した。
EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not limited at all by these Examples.
In Examples and Comparative Examples, “%” and “part” representing content or use amount are based on weight unless otherwise specified. The weight average molecular weight is a value obtained by gel permeation chromatography (HLC-8120GPC type manufactured by Tosoh Corporation, column is TSKgel Multipore HXL-M3, solvent is tetrahydrofuran) using polystyrene as a standard product.
Moreover, the structure of the compound was confirmed by NMR (JEOL EX-270 type) and mass spectrometry (LC is Agilent 1100 type, and MASS is Agilent LC / MSD type or LC / MSD TOF type).

中間体の合成例1:中間体(B4)の合成
14.2%トリフェニルスルホニウム クロライド水溶液573.7部に18.0%ジフルオロスルホ酢酸 ナトリウム塩水溶液300.0部を加えて25℃で約20時間攪拌した。析出した白色固体をろ別、イオン交換水100部で洗浄した後、乾燥してトリフェニルスルホニウム ヒドロキシカルボニルジフルオロメタンスルホナート(B4)を88.4部得た。

Figure 0005266688
Intermediate Synthesis Example 1 Synthesis of Intermediate (B4) 14.2% triphenylsulfonium chloride aqueous solution (573.7 parts) was added with 18.0% difluorosulfoacetate sodium salt aqueous solution (300.0 parts), and about 20 at 25 ° C. Stir for hours. The precipitated white solid was separated by filtration, washed with 100 parts of ion exchange water, and dried to obtain 88.4 parts of triphenylsulfonium hydroxycarbonyldifluoromethanesulfonate (B4).
Figure 0005266688

1H−NMR(ジメチルスルホキシド−d6、内部標準物質テトラメチルシラン):δ(ppm)7.77−7.88(m,15H);13.90(br,1H)
MS(ESI(+)Spectrum):M+ 263.2(C1815+=263.09)
MS(ESI(−)Spectrum):M− 175.0(C2HF25-=174.95)
1 H-NMR (dimethyl sulfoxide-d 6 , internal standard substance tetramethylsilane): δ (ppm) 7.77-7.88 (m, 15H); 13.90 (br, 1H)
MS (ESI (+) Spectrum): M + 263.2 (C 18 H 15 S + = 263.09)
MS (ESI (-) Spectrum) : M- 175.0 (C 2 HF 2 O 5 S - = 174.95)

酸発生剤合成例1:酸発生剤(B1)の合成
上記と同様の合成法で得られた(B4)8.8部をN,N’−ジメチルホルムアミド70.2部に溶解し、炭酸カリウム2.8部とヨウ化カリウム0.8部を加えて50℃で約1時間攪拌した。その後40℃まで冷却し、2−メチル−2−アダマンチル 2−クロロアセテート(B5)4.9部をN,N’−ジメチルホルムアミド10部に溶解した溶液を滴下し、40℃で44時間反応した。反応後冷却し、クロロホルム98部、イオン交換水98部を加えて攪拌、静置後、分離した。水層をクロロホルム98部で2回抽出し、全有機層を合わせて、イオン交換水98部で水層が中性になるまで水洗を繰り返した。有機層を濃縮し、酢酸エチル77部を加えて攪拌し、析出した白色固体をろ別、乾燥してトリフェニルスルホニウム 2−メチル−2−アダマンチルオキシカルボニルメトキシカルボニルジフルオロメタンスルホナート(B1)を7.8部得た。

Figure 0005266688
Synthesis of Acid Generator 1: Synthesis of Acid Generator (B1) 8.8 parts of (B4) obtained by the same synthesis method as above were dissolved in 70.2 parts of N, N′-dimethylformamide, and potassium carbonate 2.8 parts and 0.8 parts of potassium iodide were added and stirred at 50 ° C. for about 1 hour. Thereafter, the mixture was cooled to 40 ° C., a solution prepared by dissolving 4.9 parts of 2-methyl-2-adamantyl 2-chloroacetate (B5) in 10 parts of N, N′-dimethylformamide was added dropwise, and reacted at 40 ° C. for 44 hours. . After the reaction, the mixture was cooled, 98 parts of chloroform and 98 parts of ion-exchanged water were added, stirred, allowed to stand, and then separated. The aqueous layer was extracted twice with 98 parts of chloroform, and all the organic layers were combined and washed repeatedly with 98 parts of ion-exchanged water until the aqueous layer became neutral. The organic layer was concentrated, 77 parts of ethyl acetate was added and stirred, and the precipitated white solid was filtered off and dried to obtain 7 of triphenylsulfonium 2-methyl-2-adamantyloxycarbonylmethoxycarbonyldifluoromethanesulfonate (B1). .8 parts were obtained.
Figure 0005266688

1H−NMR(ジメチルスルホキシド−d6、内部標準物質テトラメチルシラン):δ(ppm)1.48−1.99(m,15H);2.19(s,2H);4.80(s,2H);7.74−7.89(m,15H)
MS(ESI(+)Spectrum):M+ 263.0(C1815+=263.09)
MS(ESI(−)Spectrum):M− 381.0(C151927-=381.08)
1 H-NMR (dimethyl sulfoxide-d 6 , internal standard substance tetramethylsilane): δ (ppm) 1.48-1.99 (m, 15H); 2.19 (s, 2H); 4.80 (s , 2H); 7.74-7.89 (m, 15H)
MS (ESI (+) Spectrum): M + 263.0 (C 18 H 15 S + = 263.09)
MS (ESI (−) Spectrum): M-381.0 (C 15 H 19 F 2 O 7 S = 381.08)

酸発生剤合成例2:酸発生剤(B2)の合成
上記と同様の合成法で得られた(B4)9.5部をN,N’−ジメチルホルムアミド47.6部に溶解し、炭酸カリウム3.0部とヨウ化カリウム0.9部を加えて50℃で約1時間攪拌した。その後40℃まで冷却し、クロロ酢酸 ヘキサヒドロ−2−オキソ−3,5−メタノ−2H−シクロペンタ[b]フラン−6−イル(B6)5.0部をN,N’−ジメチルホルムアミド40部に溶解した溶液を滴下し、40℃で23時間反応した。反応後冷却し、クロロホルム106部、イオン交換水106部を加えて攪拌、静置後、分離した。水層をクロロホルム106部で2回抽出し、全有機層を合わせて、イオン交換水106部で水層が中性になるまで水洗を繰り返した。有機層に活性炭3.5部を加えて攪拌した後、ろ別した。ろ液を濃縮し、酢酸エチル38部を加えて攪拌した後、上澄液を除去した。残渣にtert−ブチルメチルエーテル38部を加えて攪拌した後、上澄液を除去した。残渣をクロロホルムに溶解した後、濃縮して燈色オイル状物としてトリフェニルスルホニウム ヘキサヒドロ−2−オキソ−3,5−メタノ−2H−シクロペンタ[b]フラン−6−イルオキシカルボニルメトキシカルボニルジフルオロメタンスルホナート(B2)を4.3部得た。

Figure 0005266688
Acid generator synthesis example 2: Synthesis of acid generator (B2) 9.5 parts of (B4) obtained by the same synthesis method as above were dissolved in 47.6 parts of N, N'-dimethylformamide, and potassium carbonate was added. 3.0 parts and 0.9 parts of potassium iodide were added and stirred at 50 ° C. for about 1 hour. Thereafter, the mixture was cooled to 40 ° C., and 5.0 parts of chloroacetic acid hexahydro-2-oxo-3,5-methano-2H-cyclopenta [b] furan-6-yl (B6) was added to 40 parts of N, N′-dimethylformamide. The dissolved solution was added dropwise and reacted at 40 ° C. for 23 hours. After the reaction, the reaction mixture was cooled, 106 parts of chloroform and 106 parts of ion-exchanged water were added, stirred, allowed to stand, and then separated. The aqueous layer was extracted twice with 106 parts of chloroform, and all the organic layers were combined and washed repeatedly with 106 parts of ion-exchanged water until the aqueous layer became neutral. After adding 3.5 parts of activated carbon to the organic layer and stirring, it was filtered. The filtrate was concentrated, 38 parts of ethyl acetate was added and stirred, and then the supernatant was removed. After adding 38 parts of tert-butyl methyl ether to the residue and stirring, the supernatant was removed. The residue was dissolved in chloroform and concentrated to give triphenylsulfonium hexahydro-2-oxo-3,5-methano-2H-cyclopenta [b] furan-6-yloxycarbonylmethoxycarbonyldifluoromethanesulfo as an amber oil. 4.3 parts of Nart (B2) were obtained.
Figure 0005266688

1H−NMR(ジメチルスルホキシド−d6、内部標準物質テトラメチルシラン):δ(ppm)1.59(t,2H,J=11.5Hz);1.87−2.06(m,2H);2.41−2.53(m,2H);3.17(t,1H,4.6Hz);4.53−4.56(m,2H);4.89(s,2H);7.74−7.89(m,15H)
MS(ESI(+)Spectrum):M+ 263.0(C1815+=263.09)
MS(ESI(−)Spectrum):M− 369.0(C121129-=369.01)
1 H-NMR (dimethyl sulfoxide-d 6 , internal standard substance tetramethylsilane): δ (ppm) 1.59 (t, 2H, J = 11.5 Hz); 1.87-2.06 (m, 2H) 2.41-2.53 (m, 2H); 3.17 (t, 1H, 4.6 Hz); 4.53-4.56 (m, 2H); 4.89 (s, 2H); 7 .74-7.89 (m, 15H)
MS (ESI (+) Spectrum): M + 263.0 (C 18 H 15 S + = 263.09)
MS (ESI (−) Spectrum): M− 369.0 (C 12 H 11 F 2 O 9 S = 369.01)

酸発生剤合成例3:酸発生剤(B3)の合成
上記と同様の合成法で得られた(B4)9.0部をN,N’−ジメチルホルムアミド45.2部に溶解し、炭酸カリウム2.9部とヨウ化カリウム0.9部を加えて50℃で約1時間攪拌した。その後40℃まで冷却し、4−オキソ−1−アダマンチル 2−クロロアセテート(B7)5.0部をN,N’−ジメチルホルムアミド10部に溶解した溶液を滴下し、40℃で32時間反応した。反応後冷却し、クロロホルム73部、イオン交換水73部を加えて攪拌、静置後、分離した。水層をクロロホルム73部で2回抽出し、全有機層を合わせて、イオン交換水73部で水層が中性になるまで水洗を繰り返した。有機層に活性炭3.1部を加えて攪拌した後、ろ別した。ろ液を濃縮し、酢酸エチル84部を加えて攪拌した後、ろ過した。ろ液を濃縮し、tert−ブチルメチルエーテル60部を加えて攪拌し、析出した淡黄色固体をろ別、乾燥してトリフェニルスルホニウム 4−オキソ−1−アダマンチルオキシカルボニルメトキシカルボニルジフルオロメタンスルホナート(B3)を4.9部得た。

Figure 0005266688
Acid generator synthesis example 3: Synthesis of acid generator (B3) 9.0 parts of (B4) obtained by the same synthesis method as above were dissolved in 45.2 parts of N, N'-dimethylformamide, and potassium carbonate was added. 2.9 parts and 0.9 parts of potassium iodide were added and stirred at 50 ° C. for about 1 hour. Thereafter, the mixture was cooled to 40 ° C., a solution prepared by dissolving 5.0 parts of 4-oxo-1-adamantyl 2-chloroacetate (B7) in 10 parts of N, N′-dimethylformamide was added dropwise, and reacted at 40 ° C. for 32 hours. . After the reaction, the reaction mixture was cooled, 73 parts of chloroform and 73 parts of ion-exchanged water were added, stirred, allowed to stand, and then separated. The aqueous layer was extracted twice with 73 parts of chloroform, all the organic layers were combined, and washing with water was repeated until the aqueous layer became neutral with 73 parts of ion-exchanged water. After adding 3.1 parts of activated carbon to the organic layer and stirring, it was filtered. The filtrate was concentrated, and 84 parts of ethyl acetate was added and stirred, followed by filtration. The filtrate was concentrated, 60 parts of tert-butyl methyl ether was added and stirred, and the precipitated pale yellow solid was filtered off and dried to obtain triphenylsulfonium 4-oxo-1-adamantyloxycarbonylmethoxycarbonyldifluoromethanesulfonate ( 4.9 parts of B3) were obtained.
Figure 0005266688

1H−NMR(ジメチルスルホキシド−d6、内部標準物質テトラメチルシラン):δ(ppm)1.81(d,2H,J=12.7Hz);1.97(d,2H,J=12.2Hz);2.23−2.35(m,7H);2.50(s,2H);4.77(s,2H);7.74−7.89(m,15H)
MS(ESI(+)Spectrum):M+ 263.1(C1815+=263.09)
MS(ESI(−)Spectrum):M− 381.1(C141528-=381.05)
1 H-NMR (dimethyl sulfoxide-d 6 , internal standard substance tetramethylsilane): δ (ppm) 1.81 (d, 2H, J = 12.7 Hz); 1.97 (d, 2H, J = 12. 2.23-2.35 (m, 7H); 2.50 (s, 2H); 4.77 (s, 2H); 7.74-7.89 (m, 15H)
MS (ESI (+) Spectrum): M + 263.1 (C 18 H 15 S + = 263.09)
MS (ESI (−) Spectrum): M-381.1 (C 14 H 15 F 2 O 8 S = 381.05)

比較対照酸発生剤の合成例1:トリフェニルスルホニウム 1−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(酸発生剤C1)の合成
(1)ジフルオロ(フルオロスルホニル)酢酸メチルエステル100部、イオン交換水250部に、氷浴下、30%水酸化ナトリウム水溶液230部を滴下した。100℃で3時間還流し、冷却後、濃塩酸88部で中和した。得られた溶液を濃縮することによりジフルオロスルホ酢酸 ナトリウム塩を164.8部得た(無機塩含有、純度62.6%)。
(2)上記(1)と同様の合成法で得られたジフルオロスルホ酢酸 ナトリウム塩39.4部(純度63.5%)、1−アダマンタンメタノール21.0部、ジクロロエタン200部を仕込み、p−トルエンスルホン酸(p−TsOH)24.0部を加え、7時間加熱還流した。その後、濃縮してジクロロエタンを留去し、tert−ブチルメチルエーテル250部添加し、攪拌後、ろ過した。ろ過残渣にアセトニトリル250部添加撹拌後ろ過し、ろ液を濃縮することにより、ジフルオロスルホ酢酸−1−アダマンチルメチルエステル ナトリウム塩を32.8部得た。

Figure 0005266688
Synthesis Example 1 of Comparative Control Acid Generator 1: Synthesis of triphenylsulfonium 1-adamantylmethoxycarbonyldifluoromethanesulfonate (acid generator C1) (1) 100 parts of difluoro (fluorosulfonyl) acetic acid methyl ester and 250 parts of ion-exchanged water Then, 230 parts of a 30% aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise in an ice bath. The mixture was refluxed at 100 ° C. for 3 hours, cooled, and neutralized with 88 parts of concentrated hydrochloric acid. The obtained solution was concentrated to obtain 164.8 parts of sodium difluorosulfoacetate (containing inorganic salt, purity 62.6%).
(2) 39.4 parts (purity 63.5%) of difluorosulfoacetate sodium salt obtained by the same synthesis method as in (1) above, 21.0 parts of 1-adamantane methanol, and 200 parts of dichloroethane were charged, and p- Toluenesulfonic acid (p-TsOH) 24.0 parts was added, and the mixture was heated to reflux for 7 hours. Thereafter, the mixture was concentrated to distill off dichloroethane, 250 parts of tert-butyl methyl ether was added, and the mixture was stirred and then filtered. To the filtration residue, 250 parts of acetonitrile was added, stirred and filtered, and the filtrate was concentrated to obtain 32.8 parts of difluorosulfoacetic acid-1-adamantylmethyl ester sodium salt.
Figure 0005266688

(3)上記(2)で得られたジフルオロスルホ酢酸−1−アダマンチルメチルエステル ナトリウム塩32.8部を仕込み、イオン交換水100部に溶解させた。この溶液に、トリフェニルスルホニウム クロライド28.3部、メタノール140部溶液を添加した。室温で15時間撹拌後、濃縮し、クロロホルム200部で2回抽出した。全有機層を合わせてイオン交換水で洗浄し、得られた有機層を濃縮した。濃縮液をtert−ブチルメチルエーテル300部添加撹拌後ろ過し、減圧乾燥することにより白色結晶としてトリフェニルスルホニウム 1−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(C1)を39.7部得た。

Figure 0005266688
(3) 32.8 parts of difluorosulfoacetic acid-1-adamantylmethyl ester sodium salt obtained in (2) above was charged and dissolved in 100 parts of ion-exchanged water. To this solution, 28.3 parts of triphenylsulfonium chloride and 140 parts of methanol were added. The mixture was stirred at room temperature for 15 hours, concentrated and extracted twice with 200 parts of chloroform. All the organic layers were combined and washed with ion-exchanged water, and the resulting organic layer was concentrated. The concentrated solution was added with 300 parts of tert-butyl methyl ether, stirred, filtered, and dried under reduced pressure to obtain 39.7 parts of triphenylsulfonium 1-adamantylmethoxycarbonyldifluoromethanesulfonate (C1) as white crystals.
Figure 0005266688

1H−NMR(ジメチルスルホキシド−d6、内部標準物質テトラメチルシラン):δ(ppm)1.52(d,6H);1.63(dd,6H);1.93(s,3H);3.81(s,2H);7.76−7.90(m,15H)
MS(ESI(+)Spectrum):M+ 263.2(C1815+=263.09)
MS(ESI(−)Spectrum):M− 323.0(C131725-=323.08)
1 H-NMR (dimethyl sulfoxide-d 6 , internal standard substance tetramethylsilane): δ (ppm) 1.52 (d, 6H); 1.63 (dd, 6H); 1.93 (s, 3H); 3.81 (s, 2H); 7.76-7.90 (m, 15H)
MS (ESI (+) Spectrum): M + 263.2 (C 18 H 15 S + = 263.09)
MS (ESI (−) Spectrum): M− 323.0 (C 13 H 17 F 2 O 5 S = 323.08)

樹脂合成例1:樹脂A1の合成
メタクリル酸2−エチル−2−アダマンチル、メタクリル酸3−ヒドロキシ−1−アダマンチル、及びα−メタクリロイロキシ−γ−ブチロラクトンを、5:2.5:2.5のモル比で仕込み、全モノマーに対して2重量倍のメチルイソブチルケトンを加えて、溶液とした。そこに、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを全モノマー量に対して2モル%添加し、80℃で約8時間加熱した。その後、反応液を大量のヘプタンに注いで沈殿させる操作を3回行い、精製した。その結果、重量平均分子量が約9200の共重合体を得た。この共重合体は、次式で示される各構造単位を有するものであり、これを樹脂A1とする。
Resin Synthesis Example 1: Synthesis of Resin A1 2-ethyl-2-adamantyl methacrylate, 3-hydroxy-1-adamantyl methacrylate, and α-methacryloyloxy-γ-butyrolactone were mixed with 5: 2.5: 2.5. The methyl isobutyl ketone was added 2 times by weight with respect to the total monomer to prepare a solution. Thereto, 2 mol% of azobisisobutyronitrile as an initiator was added with respect to the total amount of monomers and heated at 80 ° C. for about 8 hours. Thereafter, the operation of pouring the reaction solution into a large amount of heptane and precipitating was performed three times for purification. As a result, a copolymer having a weight average molecular weight of about 9200 was obtained. This copolymer has each structural unit shown by following Formula, and this is set as resin A1.

Figure 0005266688
Figure 0005266688

次に、以上の樹脂合成例で得られた樹脂(A1)のほか、以下に示す原料を用いてレジスト組成物を調製し評価を行った。
各酸発生剤の導入量は、等モル量になるように調整した。
Next, in addition to the resin (A1) obtained in the above resin synthesis example, a resist composition was prepared and evaluated using the raw materials shown below.
The amount of each acid generator introduced was adjusted to be an equimolar amount.

<酸発生剤>
酸発生剤B1:

Figure 0005266688
酸発生剤B2:
Figure 0005266688
酸発生剤B3:
Figure 0005266688
酸発生剤C1:
Figure 0005266688

<クエンチャー>
クエンチャーQ1:2,6−ジイソプロピルアニリン
<溶剤>
溶剤Y1:
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 51.5部
2−ヘプタノン 35.0部
γ−ブチロラクトン 3.5部 <Acid generator>
Acid generator B1:
Figure 0005266688
Acid generator B2:
Figure 0005266688
Acid generator B3:
Figure 0005266688
Acid generator C1:
Figure 0005266688

<Quencher>
Quencher Q1: 2,6-diisopropylaniline <solvent>
Solvent Y1:
Propylene glycol monomethyl ether acetate 51.5 parts 2-heptanone 35.0 parts γ-butyrolactone 3.5 parts

実施例1〜3及び比較例1
以下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、レジスト液を調製した。
Examples 1 to 3 and Comparative Example 1
The following components were mixed and dissolved, and further filtered through a fluororesin filter having a pore size of 0.2 μm to prepare a resist solution.

樹脂(種類及び量は表1記載)
酸発生剤(種類及び量は表1記載)
クエンチャー(種類及び量は表1記載)
溶剤(種類は表1記載)
Resin (type and amount are listed in Table 1)
Acid generator (type and amount are listed in Table 1)
Quencher (type and amount are listed in Table 1)
Solvent (type is listed in Table 1)

シリコンウェハーに日産化学工業株式会社製の有機反射防止膜用組成物である「ARC95」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295Åの有機反射防止膜を形成させ、次いでこの上に、上記のレジスト液を乾燥後の膜厚が0.25μmとなるようにスピンコートした。レジスト液塗布後は、プロキシミティホットプレート上にて、表1の「PB」の欄に示す温度で60秒間プリベークした。こうしてレジスト膜を形成したそれぞれのウェハーに、ArFエキシマステッパー〔キャノン(株)製の「FPA−5000AS3」、NA=0.75、2/3Annular〕を用い、露光量を段階的に変化させてラインアンドスペースパターンを露光した。
露光後は、ホットプレート上にて表1の「PEB」の欄に示す温度で60秒間ポストエキスポジャーベークを行い、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15秒間の現像を行った。
有機反射防止膜基板上のもので現像後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、あるいはラインの線幅を測長し、その結果を表2に示した。
By applying “ARC95” which is a composition for organic antireflection film manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. to a silicon wafer and baking at 205 ° C. for 60 seconds, an organic antireflection film having a thickness of 295 mm is formed. Next, the resist solution was spin-coated thereon so that the film thickness after drying was 0.25 μm. After application of the resist solution, pre-baking was performed for 60 seconds on a proximity hot plate at the temperature indicated in the column “PB” in Table 1. Each wafer on which the resist film was formed in this manner was subjected to a line-by-step exposure using an ArF excimer stepper (“FPA-5000AS3” manufactured by Canon Inc., NA = 0.75, 2/3 Annular). The andspace pattern was exposed.
After exposure, post-exposure baking was performed on the hot plate at the temperature indicated in the column “PEB” in Table 1 for 60 seconds, and further, development was performed for 15 seconds with a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution. .
The line and space pattern after development on the organic antireflection film substrate was observed with a scanning electron microscope, or the line width of the line was measured. The results are shown in Table 2.

実効感度:100nmのラインアンドスペースのラインの線幅がちょうど100nmになる露光量を表示した。
解像度:実効感度の露光量で分離するラインアンドスペースパターンの最小寸法で表示した。
露光マージン:実効感度付近(ラインの線幅が115nmから85nmとなる露光量範囲)での露光量変化に対する線幅変化量を表示した。この値が小さいほど露光マージンが良好であることを表す。
Effective sensitivity: The exposure amount at which the line width of a 100 nm line and space is exactly 100 nm is displayed.
Resolution: Displayed with the minimum dimension of the line and space pattern separated by the exposure amount of effective sensitivity.
Exposure margin: The amount of change in line width with respect to the change in exposure amount in the vicinity of effective sensitivity (exposure amount range in which the line width is 115 nm to 85 nm) is displayed. The smaller this value, the better the exposure margin.

〔表1〕
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例No. 樹脂 酸発生剤 クエンチャー 溶剤 PB/PEB
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実施例1 A1/10部 B1/0.2857部 Q1/0.0325部 Y1 125℃/125℃
実施例2 A1/10部 B2/0.2804部 Q1/0.0325部 Y1 125℃/125℃
実施例3 A1/10部 B3/0.2857部 Q1/0.0325部 Y1 125℃/125℃
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比較例1 A1/10部 C1/ 0.26部 Q1/0.0325部 Y1 125℃/125℃
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
[Table 1]
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Example No. Resin Acid generator Quencher Solvent PB / PEB
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Example 1 A1 / 10 part B1 / 0.2857 part Q1 / 0.0325 part Y1 125 ℃ / 125 ℃
Example 2 A1 / 10 part B2 / 0.2804 part Q1 / 0.0325 part Y1 125 ° C / 125 ° C
Example 3 A1 / 10 part B3 / 0.2857 part Q1 / 0.0325 part Y1 125 ° C / 125 ° C
───────────────────────────────────────
Comparative Example 1 A1 / 10 part C1 / 0.26 part Q1 / 0.0325 part Y1 125 ℃ / 125 ℃
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

〔表2〕
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
例No. 感度 解像度 露光マージン
(mJ/cm2) (nm) (nm/mJ)
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
実施例1 27 90 6.1
実施例2 37 85−90 4.1
実施例3 32 85 3.9
────────────────────────
比較例1 27 90 6.9
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
[Table 2]
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
Example No. Sensitivity Resolution Exposure margin
(mJ / cm 2 ) (nm) (nm / mJ)
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
Example 1 27 90 6.1
Example 2 37 85-90 4.1
Example 3 32 85 3.9
────────────────────────
Comparative Example 1 27 90 6.9
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

従来の酸発生剤を用いた比較例1に対し、実施例1では露光マージンが向上し、また、実施例2および3では、解像度、露光マージンが向上する結果を示した。   Compared with the comparative example 1 using the conventional acid generator, the exposure margin was improved in Example 1, and the resolution and the exposure margin were improved in Examples 2 and 3.

本発明の塩は、優れた解像度及び露光マージンを与える化学増幅型ポジ型レジスト組成物用の酸発生剤として好適に用いられ、中でも、ArFやKrFなどのエキシマレーザーリソグラフィならびにArF液浸露光リソグラフィに好適な化学増幅型ポジ型レジスト組成物用の酸発生剤として用いることができる。   The salt of the present invention is suitably used as an acid generator for a chemically amplified positive resist composition that gives excellent resolution and exposure margin, and is particularly suitable for excimer laser lithography such as ArF and KrF and ArF immersion exposure lithography. It can be used as an acid generator for a suitable chemically amplified positive resist composition.

Claims (13)

式(I)で示されることを特徴とする塩。
Figure 0005266688
(式(I)中、Q1およびQ2は互いに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し、Xは炭素数1〜12の2価の基であって直鎖または分岐の鎖状炭化水素基を表し、Yは炭素数〜30の置換されていてもよいアダマンタン骨格又はノルボルナン骨格を含む炭化水素基を表す。A+は式(IIIa)、式(IIIb)または式(IIIc)のいずれかで示されるカチオンを表す。)
Figure 0005266688
(式(IIIa)〜(IIIc)中、P22〜P24は互いに独立に、直鎖状又は分岐状の炭素数1〜20のアルキル基を表すか又はフェニル基以外の炭素数3〜30の環式炭化水素基を表
す。P22〜P24がアルキル基である場合には、水酸基、炭素数1〜12のアルコキシ基又は炭素数3〜12の環式炭化水素基の一つ以上を置換基として含んでいてもよく、P22〜P24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のアルコキシ基の一つ以上を置換基として含んでいてもよい。P25〜P30は、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基又は炭素数3〜12の環式炭化水素基を表し、l、m、n、o、pおよびqは、互いに独立に0〜5の整数を表す。)
A salt represented by the formula (I):
Figure 0005266688
(In the formula (I), Q 1 and Q 2 each independently represent a fluorine atom or a C 1-6 perfluoroalkyl group, and X is a C 1-12 divalent group, linear or branched. Y represents a hydrocarbon group containing an adamantane skeleton or a norbornane skeleton having 7 to 30 carbon atoms, and A + represents a formula (IIIa), a formula (IIIb) or a formula (Represents a cation represented by any of (IIIc).)
Figure 0005266688
(In the formula (IIIa) ~ (IIIc), the P 22 to P 24 are independently a linear or branched number 3-30 carbon other than or a phenyl group represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms Represents a cyclic hydrocarbon group, and when P 22 to P 24 are alkyl groups, one or more of a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, or a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms is substituted. substituted may contain as a base, if P 22 to P 24 is a cyclic hydrocarbon group, a hydroxyl group, one or more alkyl or alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms having 1 to 12 carbon atoms P 25 to P 30 each represents a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, or a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms; , M, n, o, p and q each independently represent an integer of 0 to 5.)
1およびQ2がそれぞれ独立にフッ素原子または−CF3である請求項1に記載の塩。 The salt according to claim 1, wherein Q 1 and Q 2 are each independently a fluorine atom or —CF 3 . Yが炭素数〜20のアダマンタン骨格又はノルボルナン骨格を含む炭化水素基であり、Yの炭化水素基に含まれる炭素原子はその一部が酸素原子又はカルボニル基で置換されていてもよい1価の残基(いずれの骨格も炭素数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、水酸基およびシアノ基の一つ以上を置換基として含んでいてもよい。)である請求項1又は2記載の塩。
Y is a hydrocarbon group containing an adamantane skeleton or norbornane skeleton having 7-20 carbon atoms, the carbon atoms contained in the hydrocarbon group for Y may have its partially is replaced by an oxygen atom or a carbonyl group 1 Valence residues (all skeletons are alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms, perfluoroalkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, hydroxyalkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, hydroxyl groups, and cyano) The salt according to claim 1 or 2, wherein one or more groups may be contained as a substituent.
Xがメチレン、エチレン、トリメチレンもしくはテトラメチレンである請求項1〜3のいずれかに記載の塩。 The salt according to any one of claims 1 to 3, wherein X is a methylene group , an ethylene group , a trimethylene group or a tetramethylene group . 式(I)で示される塩が式(IVa)、式(IVb)または式(IVc)で示される塩である請求項1〜のいずれかに記載の塩。
Figure 0005266688
(式(IVa)〜(IVc)中のP25〜P27は、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基又は炭素数3〜12の環式炭化水素基を表し、l、mおよびnは、互いに独立に0〜5の整数を表す。Rは、炭素数1〜6のアルキル基を表す。)
The salt according to any one of claims 1 to 4 , wherein the salt represented by the formula (I) is a salt represented by the formula (IVa), the formula (IVb) or the formula (IVc).
Figure 0005266688
(P 25 to P 27 in formula (IVa) ~ (IVc) is a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 alkoxy group or a carbon number of 1 to 12 carbon atoms And l, m and n each independently represents an integer of 0 to 5. R represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.)
請求項1〜のいずれかに記載の塩を有効成分とすることを特徴とする酸発生剤。 An acid generator comprising the salt according to any one of claims 1 to 5 as an active ingredient. 式(V)で示されることを特徴とする塩。
Figure 0005266688
(式(V)中、Q1およびQ2は互いに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し、Xは炭素数1〜12の2価の基であって直鎖または分岐の鎖状炭化水素基を表し、Yは炭素数〜30の置換されていてもよいアダマンタン骨格又はノルボルナン骨格を含む炭化水素基を表す。Mは、Li、Na、K又はAgを表す。)
A salt represented by the formula (V):
Figure 0005266688
(In formula (V), Q 1 and Q 2 each independently represent a fluorine atom or a C 1-6 perfluoroalkyl group, and X is a C 1-12 divalent group, linear or branched. And Y represents a hydrocarbon group containing an adamantane skeleton or a norbornane skeleton having 7 to 30 carbon atoms, and M represents Li, Na, K or Ag.)
式(VI)で示される化合物と、
Figure 0005266688
(式(VI)中、Xは炭素数1〜12の2価の基であって直鎖または分岐の鎖状炭化水素基を表し、Yは炭素数〜30の置換されていてもよいアダマンタン骨格又はノルボルナン骨格を含む炭化水素基を表す。ZはCl、Br又はIを表す。)式(VII)
Figure 0005266688
(式(VII)中、Q1およびQ2は互いに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し、Mは、Li、Na、K又はAgを表す。)
で示されるカルボン酸とを反応させることを特徴とする式(V)
Figure 0005266688
(式(V)中、Q1およびQ2は互いに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し、Xは炭素数1〜12の2価の基であって直鎖または分岐の鎖状炭化水素基を表し、Yは炭素数〜30の置換されていてもよいアダマンタン骨格又はノルボルナン骨格を含む炭化水素基を表す。Mは、Li、Na、K又はAgを表す。)
で示される塩の製造方法。
A compound of formula (VI);
Figure 0005266688
(In the formula (VI), X represents a divalent group having 1 to 12 carbon atoms and represents a linear or branched chain hydrocarbon group, and Y represents an optionally substituted adamantane having 7 to 30 carbon atoms. Represents a hydrocarbon group containing a skeleton or a norbornane skeleton, Z represents Cl, Br or I.) Formula (VII)
Figure 0005266688
(In formula (VII), Q 1 and Q 2 each independently represent a fluorine atom or a C 1-6 perfluoroalkyl group, and M represents Li, Na, K, or Ag.)
And a carboxylic acid represented by the formula (V)
Figure 0005266688
(In formula (V), Q 1 and Q 2 each independently represent a fluorine atom or a C 1-6 perfluoroalkyl group, and X is a C 1-12 divalent group, linear or branched. And Y represents a hydrocarbon group containing an adamantane skeleton or a norbornane skeleton having 7 to 30 carbon atoms, and M represents Li, Na, K or Ag.)
The manufacturing method of the salt shown by these.
式(V)
Figure 0005266688
(式(V)中、Q1およびQ2は互いに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し、Xは炭素数1〜12の2価の基であって直鎖または分岐の鎖状炭化水素基を表し、Yは炭素数〜30の置換されていてもよいアダマンタン骨格又はノルボルナン骨格を含む炭化水素基を表す。Mは、Li、Na、K又はAgを表す。)
で示される塩と式(VIII)で示される化合物とを反応させることを特徴とする式(I)で示される塩の製造方法。
Figure 0005266688
(式(VIII)中、A+は、式(IIIa)、式(IIIb)または式(IIIc)のいずれかで示されるカチオンを表し、LはF、Cl、Br、I、BF4、AsF6、SbF6、PF6又はClO4を表す。)
Figure 0005266688
(式(IIIa)〜(IIIc)中、P22〜P24は互いに独立に、直鎖状又は分岐状の炭素数1〜20のアルキル基を表すか又はフェニル基以外の炭素数3〜30の環式炭化水素基を表
す。P22〜P24がアルキル基である場合には、水酸基、炭素数1〜12のアルコキシ基又は炭素数3〜12の環式炭化水素基の一つ以上を置換基として含んでいてもよく、P22〜P24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のアルコキシ基の一つ以上を置換基として含んでいてもよい。P25〜P30は、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基又は炭素数3〜12の環式炭化水素基を表し、l、m、n、o、pおよびqは、互いに独立に0〜5の整数を表す。)
Figure 0005266688
(式(I)中、Q1およびQ2は互いに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し、Xは炭素数1〜12の2価の基であって直鎖または分岐の鎖状炭化水素基を表し、Yは炭素数〜30の置換されていてもよいアダマンタン骨格又はノルボルナン骨格を含む炭化水素基を表す。A+は式(IIIa)、式(IIIb)または式(IIIc)のいずれかで示されるカチオンを表す。)
Formula (V)
Figure 0005266688
(In formula (V), Q 1 and Q 2 each independently represent a fluorine atom or a C 1-6 perfluoroalkyl group, and X is a C 1-12 divalent group, linear or branched. And Y represents a hydrocarbon group containing an adamantane skeleton or a norbornane skeleton having 7 to 30 carbon atoms, and M represents Li, Na, K or Ag.)
A method for producing a salt represented by the formula (I), comprising reacting a salt represented by the formula (VIII) with a compound represented by the formula (VIII):
Figure 0005266688
(In Formula (VIII), A + represents a cation represented by any one of Formula (IIIa), Formula (IIIb), or Formula (IIIc), and L represents F, Cl, Br, I, BF 4 , AsF 6. , SbF 6 , PF 6 or ClO 4 .
Figure 0005266688
(In the formula (IIIa) ~ (IIIc), the P 22 to P 24 are independently a linear or branched number 3-30 carbon other than or a phenyl group represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms Represents a cyclic hydrocarbon group, and when P 22 to P 24 are alkyl groups, one or more of a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, or a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms is substituted. substituted may contain as a base, if P 22 to P 24 is a cyclic hydrocarbon group, a hydroxyl group, one or more alkyl or alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms having 1 to 12 carbon atoms P 25 to P 30 each represents a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, or a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms; , M, n, o, p and q each independently represent an integer of 0 to 5.)
Figure 0005266688
(In the formula (I), Q 1 and Q 2 each independently represent a fluorine atom or a C 1-6 perfluoroalkyl group, and X is a C 1-12 divalent group, linear or branched. Y represents a hydrocarbon group containing an adamantane skeleton or a norbornane skeleton having 7 to 30 carbon atoms, and A + represents a formula (IIIa), a formula (IIIb) or a formula (Represents a cation represented by any of (IIIc).)
式(IX)で示される塩と
Figure 0005266688
(式(IX)中、Q1およびQ2は互いに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し、A+は、式(IIIa)、式(IIIb)または式(IIIc)のいずれかで示されるカチオンを表す。)
式(VI)で示される化合物とを反応させることを特徴とする式(I)で示される塩の製造方法。
Figure 0005266688
(式(VI)中、Xは炭素数1〜12の2価の基であって直鎖または分岐の鎖状炭化水素基を表し、Yは炭素数〜30の置換されていてもよいアダマンタン骨格又はノルボルナン骨格を含む炭化水素基を表す。ZはCl、Br又はIを表す。)
Figure 0005266688
(式(IIIa)〜(IIIc)中、P22〜P24は互いに独立に、直鎖状又は分岐状の炭素数1〜20のアルキル基を表すか又はフェニル基以外の炭素数3〜30の環式炭化水素基を表
す。P22〜P24がアルキル基である場合には、水酸基、炭素数1〜12のアルコキシ基又は炭素数3〜12の環式炭化水素基の一つ以上を置換基として含んでいてもよく、P22〜P24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のアルコキシ基の一つ以上を置換基として含んでいてもよい。P25〜P30は、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基又は炭素数3〜12の環式炭化水素基を表し、l、m、n、o、pおよびqは、互いに独立に0〜5の整数を表す。)
Figure 0005266688
(式(I)中、Q1およびQ2は互いに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し、Xは炭素数1〜12の2価の基であって直鎖または分岐の鎖状炭化水素基を表し、Yは炭素数〜30の置換されていてもよいアダマンタン骨格又はノルボルナン骨格を含む炭化水素基を表す。A+は式(IIIa)、式(IIIb)または式(IIIc)のいずれかで示されるカチオンを表す。)
A salt of formula (IX)
Figure 0005266688
(In the formula (IX), Q 1 and Q 2 each independently represent a fluorine atom or a C 1-6 perfluoroalkyl group, and A + is represented by the formula (IIIa), the formula (IIIb) or the formula (IIIc). Represents a cation represented by any of them.)
A method for producing a salt represented by the formula (I), which comprises reacting a compound represented by the formula (VI).
Figure 0005266688
(In the formula (VI), X is a divalent group having 1 to 12 carbon atoms and represents a linear or branched chain hydrocarbon group, and Y is an optionally substituted adamantane having 7 to 30 carbon atoms. Represents a hydrocarbon group containing a skeleton or a norbornane skeleton, Z represents Cl, Br or I.)
Figure 0005266688
(In the formula (IIIa) ~ (IIIc), the P 22 to P 24 are independently a linear or branched number 3-30 carbon other than or a phenyl group represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms Represents a cyclic hydrocarbon group, and when P 22 to P 24 are alkyl groups, one or more of a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, or a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms is substituted. substituted may contain as a base, if P 22 to P 24 is a cyclic hydrocarbon group, a hydroxyl group, one or more alkyl or alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms having 1 to 12 carbon atoms P 25 to P 30 each represents a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, or a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms; , M, n, o, p and q each independently represent an integer of 0 to 5.)
Figure 0005266688
(In the formula (I), Q 1 and Q 2 each independently represent a fluorine atom or a C 1-6 perfluoroalkyl group, and X is a C 1-12 divalent group, linear or branched. Y represents a hydrocarbon group containing an adamantane skeleton or a norbornane skeleton having 7 to 30 carbon atoms, and A + represents a formula (IIIa), a formula (IIIb) or a formula (Represents a cation represented by any of (IIIc).)
請求項記載の酸発生剤と樹脂とを含有する樹脂組成物であって、該樹脂は酸に不安定な基を有し、アルカリ水溶液に不溶又は難溶な樹脂であり、酸と作用した該樹脂はアルカリ水溶液で溶解し得る樹脂であることを特徴とする樹脂組成物。 A resin composition comprising the acid generator according to claim 6 and a resin, wherein the resin has an acid-labile group, is a resin insoluble or hardly soluble in an alkaline aqueous solution, and acts with an acid. A resin composition, wherein the resin is a resin that can be dissolved in an alkaline aqueous solution. 樹脂が嵩高い基及び酸に不安定な基を有するモノマーに由来する構造単位を含む樹脂である請求項1記載の樹脂組成物。 Claim 1 1 resin composition, wherein the resin comprising structural units resin derived from a monomer having a group unstable to bulky groups and acid. 請求項1又は1記載の樹脂組成物と塩基性化合物とを含有することを特徴とする化学増幅型レジスト組成物。 Claim 1 1 or 1 2 Resin composition according and a basic compound and a chemically amplified resist composition characterized by containing.
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