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JP2008195868A - Resin, positive resist composition and pattern forming method using the same - Google Patents

Resin, positive resist composition and pattern forming method using the same Download PDF

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JP2008195868A
JP2008195868A JP2007033766A JP2007033766A JP2008195868A JP 2008195868 A JP2008195868 A JP 2008195868A JP 2007033766 A JP2007033766 A JP 2007033766A JP 2007033766 A JP2007033766 A JP 2007033766A JP 2008195868 A JP2008195868 A JP 2008195868A
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group
general formula
resin
acid
repeating unit
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Application number
JP2007033766A
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Japanese (ja)
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Yuji Kaneko
祐士 金子
Satoshi Kamimura
聡 上村
Tadahiro Otani
唯宏 男谷
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Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive resist composition improved in LER (line edge roughness), pattern collapse and development faults. <P>SOLUTION: A resin having recurring units represented by general formula (I), produced by living radical polymerization and capable of becoming alkali-solubilized by the action of an acid is provided, and a resist composition containing the resin and a pattern forming method using the composition are also provided. (Wherein, X<SB>a1</SB>is an hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group; and R is an acid-decomposable group containing a monocyclic alicycle). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、IC等の半導体製造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造、さらにその他のフォトファブリケーション工程に使用される、重合体の製造方法、その製造方法によって製造された重合体を含有するポジ型レジスト組成物、それを用いたパターン形成方法及びその重合体の製造に使用される化合物に関するものである。さらに詳しくは250nm以下、好ましくは220nm以下の遠紫外線などの露光光源、および電子線などによる照射源とする場合に好適に使用される、重合体の製造方法、その製造方法によって製造された重合体を含有するポジ型レジスト組成物、それを用いたパターン形成方法及びその重合体の製造に使用される化合物に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a polymer used in a process for producing a semiconductor such as an IC, production of a circuit board such as a liquid crystal or a thermal head, and other photofabrication processes, and a polymer produced by the production method. The present invention relates to a positive resist composition to be contained, a pattern forming method using the same, and a compound used for producing a polymer thereof. More specifically, a method for producing a polymer, and a polymer produced by the production method, which are suitably used when an exposure light source such as far ultraviolet rays of 250 nm or less, preferably 220 nm or less, and an irradiation source using an electron beam or the like are used. The present invention relates to a positive resist composition containing a compound, a pattern forming method using the same, and a compound used for producing a polymer thereof.

化学増幅系感光性組成物は、遠紫外光等の放射線の照射により露光部に酸を生成させ、この酸を触媒とする反応によって、活性放射線の照射部と非照射部の現像液に対する溶解性を変化させ、パターンを基板上に形成させるパターン形成材料である。   The chemically amplified photosensitive composition generates an acid in the exposed area by irradiation with radiation such as far ultraviolet light, and the acid-catalyzed reaction causes the solubility of the active radiation irradiated area and non-irradiated area in the developer. This is a pattern forming material for changing the pattern to form a pattern on the substrate.

KrFエキシマレーザーを露光光源とする場合には、主として248nm領域での吸収の小さい、ポリ(ヒドロキシスチレン)を基本骨格とする樹脂を主成分に使用するため、高感度、高解像度で、且つ良好なパターンを形成し、従来のナフトキノンジアジド/ノボラック樹脂系に比べて良好な系となっている。   When a KrF excimer laser is used as an exposure light source, a resin having a basic skeleton of poly (hydroxystyrene) having a small absorption mainly in the 248 nm region is used as a main component. A pattern is formed, which is a better system than the conventional naphthoquinone diazide / novolak resin system.

一方、更なる短波長の光源、例えばArFエキシマレーザー(193nm)を露光光源として使用する場合は、芳香族基を有する化合物が本質的に193nm領域に大きな吸収を示すため、上記化学増幅系でも十分ではなかった。
このため、脂環炭化水素構造を有する樹脂を含有するArFエキシマレーザー用レジストが開発されてきている(例えば特許文献1、特許文献2参照)。これらの樹脂は、一般的に重合開始剤とモノマーを含む溶液を加熱して重合する溶液重合で製造されている。
On the other hand, when a further short wavelength light source, for example, an ArF excimer laser (193 nm) is used as an exposure light source, the compound having an aromatic group exhibits a large absorption in the 193 nm region. It wasn't.
For this reason, resists for ArF excimer lasers containing a resin having an alicyclic hydrocarbon structure have been developed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). These resins are generally produced by solution polymerization in which a solution containing a polymerization initiator and a monomer is heated to polymerize.

しかしながら、パターンの微細化が進むにつれて、レジスト諸性能(パターン倒れ、ラインエッジラフネス、現像欠陥等)に対する樹脂の分子量のばらつき(分散度)の影響が無視できなくなってきた。レジスト樹脂の分散度を制御する方法としてリビングラジカル重合を用いた例が報告されている(例えば特許文献3〜特許文献5参照)。しかし、特許文献3〜5で用いられている酸分解性保護基を有する樹脂では十分なLER(ラインエッジラフネス)、耐パターン倒れ性能を得ることはできなかった。   However, as pattern miniaturization progresses, the influence of dispersion (dispersion degree) in the molecular weight of the resin on resist performance (pattern collapse, line edge roughness, development defect, etc.) can no longer be ignored. Examples using living radical polymerization have been reported as a method for controlling the degree of dispersion of a resist resin (see, for example, Patent Documents 3 to 5). However, the resin having an acid-decomposable protecting group used in Patent Documents 3 to 5 cannot obtain sufficient LER (line edge roughness) and pattern collapse resistance.

特開平9−73173号公報JP-A-9-73173 米国特許第6388101B号明細書US Pat. No. 6,388,101B 特開2004−220009号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-220009 特開2005−156726号公報JP 2005-156726 A 国際公開第2004/114,022号パンフレットInternational Publication No. 2004 / 114,022 Pamphlet

本発明の目的は、LER(ラインエッジラフネス)、パターン倒れが改良しうる狭分散性樹脂、該樹脂の製造方法、該樹脂を含有するポジ型レジスト組成物、それを用いたパターン形成方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a LER (Line Edge Roughness), a narrowly dispersible resin capable of improving pattern collapse, a method for producing the resin, a positive resist composition containing the resin, and a pattern forming method using the resin. There is to do.

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討したところ、狭分散でかつ特定の酸の作用により分解して脱離する基を含有する樹脂及びそれを含有するポジ型レジスト組成物が、LER(ラインエッジラフネス)、パターン倒れ等のレジスト性能を向上させることを見出した。さらに、現像欠陥の低減を見出すことができ、本発明に至った。   The present inventor has intensively studied to achieve the above object, and as a result, a resin containing a group that is narrowly dispersed and decomposes and leaves by the action of a specific acid, and a positive resist composition containing the same, are LER. It has been found that resist performance such as (line edge roughness) and pattern collapse is improved. Furthermore, it was possible to find a reduction in development defects, leading to the present invention.

本発明は、以下の構成よりなる。   The present invention has the following configuration.

<1>
一般式(I)で表される繰り返し単位(a)を含有し、リビングラジカル重合で製造されたことを特徴とする、酸の作用によりアルカリ可溶性となる樹脂(B)。

Figure 2008195868
一般式(I)中、
a1は水素原子、アルキル基、またはシクロアルキル基を表す。
Rは単環の脂環基を含有する酸の作用により分解して脱離する基を表す。
<2>
樹脂(B)において一般式(I)で表される繰り返し単位が一般式(Ia)で表されるで繰り返し単位であることを特徴とする上記<1>に記載の樹脂。
Figure 2008195868
一般式(Ia)中、
a1は水素原子、アルキル基、またはシクロアルキル基を表す。
、R及びRはそれぞれ独立してアルキル基、単環の脂環基を表す。ただし、R、R及びRの少なくとも一つは単環の脂環基である。
<3>
樹脂(B)がさらに一般式(I’)で表され、繰り返し単位(a)とは異なる構造を有する繰り返し単位(b)を含有することを特徴とする上記<1>または<2>に記載の樹脂。
Figure 2008195868
一般式(I’)中、
a2は水素原子、アルキル基、またはシクロアルキル基を表す。
R’は酸の作用により分解して脱離する基を表す。
ただし、Xa2が一般式(I)におけるXa1と同じ場合、R’は一般式(I)におけるRと同じではなく、また、R’が一般式(I)におけるRと同じ場合の場合、Xa2は一般式(I)におけるXa1と同じではない。
<4>
樹脂(B)がさらにラクトン構造を有する繰り返し単位(c)を含有することを特徴とする上記<1>〜<3>のいずれかに記載の樹脂。
<5>
樹脂(B)がさらに極性基を有する繰り返し単位を含有することを特徴とする上記<1>〜<4>のいずれかに記載の樹脂。
<6>
樹脂(B)がさらに非酸分解性脂環構造を含有する繰り返し単位を有することを特徴とする上記<1>〜<5>のいずれかに記載の樹脂。
<7>
樹脂(B)を製造するリビングラジカル重合が、一般式(II)で表される連鎖移動剤の存在下で重合されたことを特徴とする上記<1>〜<6>のいずれかに記載の樹脂。
Figure 2008195868
一般式(II)中、
Aはアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、アリール基またはヘテロ環基を表す。
Yはアリール基を含有しないラジカルを放出できる基を表す。
<8>
前記一般式(II)で表される連鎖移動剤が一般式(II’)で表されることを特徴とする上記<7>に記載の樹脂。
Figure 2008195868
一般式(II’)中、
及びAは各々独立してアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、アリール基またはヘテロ環基を表す。
<9>
前記樹脂(B)の製造工程が、
一般式(III)で表される末端構造をラジカル発生剤で置換する際、ラジカル発生剤を逐次添加する工程を含むことを特徴とする上記<1>〜<8>のいずれかに記載の樹脂。
Figure 2008195868
一般式(III)中、
Aはアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、アリール基またはヘテロ環基を表す。
<10>
(A)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物、および(B)上記<1>〜<9>のいずれかに記載の樹脂、を含有するポジ型レジスト組成物
<11>
さらに塩基性化合物を含有することを特徴とする上記<10>に記載のポジ型レジスト組成物。
<12>
上記<10>または<11>に記載のポジ型レジスト組成物により、膜を形成し、該膜を露光、現像する工程を含むことを特徴とするパターン形成方法。 <1>
A resin (B) which contains the repeating unit (a) represented by the general formula (I) and which is produced by living radical polymerization and becomes alkali-soluble by the action of an acid.
Figure 2008195868
In general formula (I),
X a1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a cycloalkyl group.
R represents a group capable of decomposing and leaving by the action of an acid containing a monocyclic alicyclic group.
<2>
The resin according to <1>, wherein the repeating unit represented by the general formula (I) in the resin (B) is a repeating unit represented by the general formula (Ia).
Figure 2008195868
In general formula (Ia),
X a1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a cycloalkyl group.
R 1 , R 2 and R 3 each independently represents an alkyl group or a monocyclic alicyclic group. However, at least one of R 1 , R 2 and R 3 is a monocyclic alicyclic group.
<3>
<1> or <2>, wherein the resin (B) further contains a repeating unit (b) represented by the general formula (I ′) and having a structure different from that of the repeating unit (a) Resin.
Figure 2008195868
In general formula (I ′),
X a2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a cycloalkyl group.
R ′ represents a group capable of decomposing by the action of an acid.
However, when Xa 2 is the same as Xa 1 in general formula (I), R ′ is not the same as R in general formula (I), and when R ′ is the same as R in general formula (I), Xa 2 is not the same as Xa 1 in general formula (I).
<4>
The resin according to any one of <1> to <3> above, wherein the resin (B) further contains a repeating unit (c) having a lactone structure.
<5>
Resin (B) contains the repeating unit which has a polar group further, Resin in any one of said <1>-<4> characterized by the above-mentioned.
<6>
Resin (B) has a repeating unit containing a non-acid-decomposable alicyclic structure further, Resin in any one of said <1>-<5> characterized by the above-mentioned.
<7>
The living radical polymerization for producing the resin (B) is polymerized in the presence of a chain transfer agent represented by the general formula (II), according to any one of the above <1> to <6> resin.
Figure 2008195868
In general formula (II),
A represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, an arylthio group, a heterocyclic thio group, an aryl group or a heterocyclic group.
Y represents a group capable of releasing a radical containing no aryl group.
<8>
<7> The resin according to the above <7>, wherein the chain transfer agent represented by the general formula (II) is represented by the general formula (II ′).
Figure 2008195868
In general formula (II ′),
A 1 and A 2 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, an arylthio group, a heterocyclic thio group, an aryl group or a heterocyclic group.
<9>
The manufacturing process of the resin (B)
The resin according to any one of <1> to <8> above, which comprises a step of sequentially adding a radical generator when the terminal structure represented by the general formula (III) is replaced with a radical generator. .
Figure 2008195868
In general formula (III),
A represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, an arylthio group, a heterocyclic thio group, an aryl group or a heterocyclic group.
<10>
A positive resist composition comprising (A) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, and (B) the resin according to any one of <1> to <9> above. <11>
The positive resist composition as described in <10> above, further comprising a basic compound.
<12>
A pattern forming method comprising the steps of: forming a film from the positive resist composition according to <10> or <11>, and exposing and developing the film.

本発明の重合体を用いることにより、100nm以下の微細パターンの形成に於いてもLER(ラインエッジラフネス)、パターン倒れ、現像欠陥が改良されたポジ型レジスト組成物とそれを用いたパターン形成方法、及びそれに用いる重合体を提供することができる。   By using the polymer of the present invention, a positive resist composition with improved LER (line edge roughness), pattern collapse, and development defects even in the formation of a fine pattern of 100 nm or less, and a pattern forming method using the same And a polymer used therefor can be provided.

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
尚、本明細書に於ける基(原子団)の表記に於いて、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。また、「ある官能基の炭素数」とは、置換基の炭素数除いた官能基の全炭素数を表す。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
In addition, in the description of the group (atomic group) in this specification, the description which does not describe substitution and non-substitution includes what does not have a substituent and what has a substituent. . For example, the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group). Further, “the number of carbon atoms of a certain functional group” represents the total number of carbon atoms of the functional group excluding the carbon number of the substituent.

(B)樹脂
本発明の樹脂(B)は、一般式(I)で表される繰り返し単位(a)を含有し、リビングラジカル重合で製造されたことを特徴とする、酸の作用によりアルカリ可溶性となる樹脂である。
(B) Resin The resin (B) of the present invention contains the repeating unit (a) represented by the general formula (I) and is produced by living radical polymerization, and is alkali-soluble by the action of an acid. It becomes resin.

Figure 2008195868
Figure 2008195868

一般式(I)中、
a1は水素原子、アルキル基、またはシクロアルキル基を表す。
Rは単環の脂環基を含有する酸の作用により分解して脱離する基を表す。
In general formula (I),
X a1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a cycloalkyl group.
R represents a group capable of decomposing and leaving by the action of an acid containing a monocyclic alicyclic group.

繰り返し単位(a)について詳細に説明する。
Xa1のアルキル基としては、直鎖状アルキル基及び分岐状アルキル基を挙げることができ、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、t−ブチル基などの炭素数1〜4のものが好ましい。Xa1のアルキル基は、ハロゲン原子、水酸基等で置換されていてもよい。
Rは単環の脂環基を含有する酸の作用により分解して脱離する基を表す。
酸の作用により分解して脱離する基としては、例えば、−C(R36)(R37)(R38)、−C(R36)(R37)(OR39)、等を挙げることができる。式中、R36〜R39は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。
酸分解性基としては好ましくは、クミルエステル基、エノールエステル基、アセタールエステル基、第3級のアルキルエステル基等である。更に好ましくは、第3級アルキルエステル基である。
The repeating unit (a) will be described in detail.
Examples of the alkyl group of Xa 1 include a linear alkyl group and a branched alkyl group, and include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a t-butyl group. Those having 1 to 4 carbon atoms are preferred. The alkyl group of Xa 1 may be substituted with a halogen atom, a hydroxyl group or the like.
R represents a group capable of decomposing and leaving by the action of an acid containing a monocyclic alicyclic group.
Examples of the group capable of decomposing by the action of an acid include —C (R 36 ) (R 37 ) (R 38 ), —C (R 36 ) (R 37 ) (OR 39 ), and the like. Can do. In the formula, R 36 to R 39 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an alkenyl group. R 36 and R 37 may be bonded to each other to form a ring.
The acid-decomposable group is preferably a cumyl ester group, an enol ester group, an acetal ester group, a tertiary alkyl ester group or the like. More preferably, it is a tertiary alkyl ester group.

繰り返し単位(a)は、一般式(Ia)及び一般式(Ib)で表される繰り返し単位であるが好ましい。   The repeating unit (a) is preferably a repeating unit represented by the general formula (Ia) and the general formula (Ib).

Figure 2008195868
Figure 2008195868

一般式(Ia)中、Xa1は一般式(I)中のXa1と同義である。
、R及びRはそれぞれ独立してアルキル基または単環の脂環基を表す。ただし、R、R及びRの少なくとも一つは単環の脂環基である。
In the general formula (Ia), X a1 has the same meaning as X a1 in the formula (I).
R 1 , R 2 and R 3 each independently represents an alkyl group or a monocyclic alicyclic group. However, at least one of R 1 , R 2 and R 3 is a monocyclic alicyclic group.

Figure 2008195868
Figure 2008195868

一般式(Ib)中、
a1は一般式(I)中のXa1と同義である。
はアルキル基及びシクロアルキル基を表す。
は、炭素原子とともに単環の脂環基を形成するのに必要な原子団を表す。
In general formula (Ib),
X a1 has the same meaning as X a1 in the formula (I).
R 4 represents an alkyl group and a cycloalkyl group.
R 5 represents an atomic group necessary for forming a monocyclic alicyclic group together with a carbon atom.

1〜R4のアルキル基としては、直鎖状アルキル基及び分岐状アルキル基を挙げることができ、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、t−ブチル基などの炭素数1〜4のものが好ましい。
1〜R3の単環の脂環基としては炭素数3〜15のシクロアルキル基、炭素数3〜15のシクロアルケニル基やこれらのメチレン基を他のヘテロ原子(酸素原子、硫黄原子など)で置換した基が挙げられる。特に、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の炭素数4〜10のシクロアルキル基が好ましい。
4のシクロアルキル基としては、炭素数3〜10のシクロアルキル基が挙げられ、炭素数3〜6のシクロアルキル基が好ましい。R5は、炭素数2〜15のアルキレン基やこれらのメチレン基を他のヘテロ原子(酸素原子、硫黄原子など)で置換した基が挙げられ、特に−(CH−、−(CH−等の炭素数3〜10のアルキレン基が好ましい。
1〜R5は、さらにアルキル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシ基などの置換基を有しても良い。
Examples of the alkyl group represented by R 1 to R 4 include a linear alkyl group and a branched alkyl group, and include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, t -A C1-C4 thing, such as a butyl group, is preferable.
Examples of the monocyclic alicyclic group represented by R 1 to R 3 include a cycloalkyl group having 3 to 15 carbon atoms, a cycloalkenyl group having 3 to 15 carbon atoms, and these methylene groups as other hetero atoms (oxygen atoms, sulfur atoms, etc. ). In particular, a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group is preferable.
Examples of the cycloalkyl group represented by R 4 include a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, and a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms is preferable. Examples of R 5 include alkylene groups having 2 to 15 carbon atoms and groups in which these methylene groups are substituted with other heteroatoms (oxygen atoms, sulfur atoms, etc.), and in particular, — (CH 2 ) 4 —, — (CH 2 ) C3-C10 alkylene groups, such as 5-, are preferable.
R 1 to R 5 may further have a substituent such as an alkyl group, an alkoxycarbonyl group, or an alkoxy group.

一般式(Ia)及び(Ib)で表される酸分解性基を有することにより、LERが向上するが、特に(Ia)で表される酸分解性基を有することにより、パターン倒れ性能が向上する。   LER is improved by having the acid-decomposable groups represented by the general formulas (Ia) and (Ib), but the pattern collapse performance is improved particularly by having the acid-decomposable group represented by (Ia). To do.

一般式(I)で表される繰り返し単位の具体例を以下に示すが、本発明はこれに限定されるものではない。   Specific examples of the repeating unit represented by formula (I) are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2008195868
Figure 2008195868

繰り返し単位(a)の含有量は、樹脂(B)中の全繰り返し単位に対し、15〜60mol%が好ましく、より好ましくは20〜50mol%、更に好ましくは30〜50mol%である。   As for content of a repeating unit (a), 15-60 mol% is preferable with respect to all the repeating units in resin (B), More preferably, it is 20-50 mol%, More preferably, it is 30-50 mol%.

本発明の樹脂(B)は、さらに一般式(I’)で表される繰り返し単位(a)とは異なる構造を有する繰り返し単位(b)を含有することが好ましい。   The resin (B) of the present invention preferably further contains a repeating unit (b) having a structure different from that of the repeating unit (a) represented by the general formula (I ′).

Figure 2008195868
Figure 2008195868

一般式(I’)中、
a2は水素原子、アルキル基、またはシクロアルキル基を表す。
R’は酸の作用により分解して脱離する基を表す。
ただし、Xa1=Xa2の場合、R≠R’であり、R=R’の場合、Xa1≠Xa2である。
In general formula (I ′),
X a2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a cycloalkyl group.
R ′ represents a group capable of decomposing by the action of an acid.
However, when Xa 1 = Xa 2 , R ≠ R ′, and when R = R ′, Xa 1 ≠ Xa 2 .

R’は、(pI)〜(pV)から選ばれる構造であることが好ましい。   R ′ is preferably a structure selected from (pI) to (pV).

Figure 2008195868
Figure 2008195868

一般式(pI)〜(pV)中、
11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、イソブチル基又はsec−ブチル基を表す。
Zは、炭素原子とともに脂環基を形成するのに必要な原子団を表す。
12〜R16は、各々独立に、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環基を表す。但し、R12〜R14のうち少なくとも1つ、もしくはR15、R16のいずれかは脂環基を表す。
17〜R21は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環基をを表す。但し、R17〜R21のうち少なくとも1つは脂環基を表す。また、R19、R21のいずれかは炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環基を表す。
22〜R25は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環基を表す。但し、R22〜R25のうち少なくとも1つは脂環基を表す。また、R23とR24は、互いに結合して環を形成していてもよい。
In general formulas (pI) to (pV),
R 11 represents a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, or a sec-butyl group.
Z represents an atomic group necessary for forming an alicyclic group together with a carbon atom.
R 12 to R 16 each independently represents a linear or branched alkyl group or alicyclic group having 1 to 4 carbon atoms. However, at least one of R 12 to R 14 , or any of R 15 and R 16 represents an alicyclic group.
R 17 to R 21 each independently represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an alicyclic group. However, at least one of R 17 to R 21 represents an alicyclic group. Further, either R 19 or R 21 represents a linear or branched alkyl group or alicyclic group having 1 to 4 carbon atoms.
R 22 to R 25 each independently represent a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an alicyclic group. However, at least one of R 22 to R 25 represents an alicyclic group. R 23 and R 24 may be bonded to each other to form a ring.

11〜R25における脂環基或いはZと炭素原子が形成する脂環基は、単環式でも、多環式でもよい。具体的には、炭素数5以上のモノシクロ、ビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ構造等を有する基を挙げることができる。その炭素数は6〜30個が好ましく、特に炭素数7〜25個が好ましい。これらのシクロアルキル基は置換基を有していてもよい。 The alicyclic group in R 11 to R 25 or the alicyclic group formed by Z and a carbon atom may be monocyclic or polycyclic. Specific examples include groups having a monocyclo, bicyclo, tricyclo, tetracyclo structure or the like having 5 or more carbon atoms. The carbon number is preferably 6-30, and particularly preferably 7-25. These cycloalkyl groups may have a substituent.

好ましい脂環基としては、アダマンチル基、ノルアダマンチル基、デカリン残基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、シクロドデカニル基等を挙げることができる。より好ましくは、アダマンチル基、ノルボルニル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、テトラシクロドデカニル基、トリシクロデカニル基を挙げることができる。   Preferred alicyclic groups include adamantyl group, noradamantyl group, decalin residue, tricyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, norbornyl group, cedrol group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, A cyclodecanyl group, a cyclododecanyl group, etc. can be mentioned. More preferable examples include an adamantyl group, norbornyl group, cyclohexyl group, cyclopentyl group, tetracyclododecanyl group, and tricyclodecanyl group.

これらのアルキル基、脂環基の更なる置換基としては、アルキル基(炭素数1〜4)、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基(炭素数1〜4)、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基(炭素数2〜6)が挙げられる。上記のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基等が、更に有していてもよい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基を挙げることができる。   As further substituents for these alkyl groups and alicyclic groups, alkyl groups (1 to 4 carbon atoms), halogen atoms, hydroxyl groups, alkoxy groups (1 to 4 carbon atoms), carboxyl groups, alkoxycarbonyl groups (carbon numbers) 2-6). Examples of the substituent that the alkyl group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group and the like may further have include a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group.

繰り返し単位(b)の具体例を以下に示すが、本発明はこれに限定されるものではない。   Specific examples of the repeating unit (b) are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2008195868
Figure 2008195868

特に、繰り返し単位(b)は多環の脂環基を含有する酸分解性繰り返し単位であることが好ましい。これにより、パターン倒れ性能がさらに向上する。   In particular, the repeating unit (b) is preferably an acid-decomposable repeating unit containing a polycyclic alicyclic group. Thereby, the pattern collapse performance is further improved.

繰り返し単位(b)の含有量は、樹脂(B)中の全繰り返し単位に対し、1〜60mol%が好ましく、より好ましくは3〜50mol%、更に好ましくは5〜40mol%である。   As for content of a repeating unit (b), 1-60 mol% is preferable with respect to all the repeating units in resin (B), More preferably, it is 3-50 mol%, More preferably, it is 5-40 mol%.

本発明の酸分解性樹脂は、さらにラクトン基を有する繰り返し単位(c)を有することが好ましい。ラクトン基としては、ラクトン構造を有していればいずれの基でも用いることができるが、好ましくは5〜7員環ラクトン構造を有する基であり、5〜7員環ラクトン構造にビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環しているものが好ましい。下記一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のいずれかで表されるラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。また、ラクトン構造を有する基が主鎖に直接結合していてもよい。好ましいラクトン構造としては(LC1−1)、(LC1−4)、(LC1−5)、(LC1−6)、(LC1−13)、(LC1−14)であり、特定のラクトン構造を用いることでラインエッジラフネス、現像欠陥が良好になる。   The acid-decomposable resin of the present invention preferably further has a repeating unit (c) having a lactone group. As the lactone group, any group having a lactone structure can be used, but a group having a 5- to 7-membered ring lactone structure is preferred, and a bicyclo structure or spiro is added to the 5- to 7-membered ring lactone structure. Those in which other ring structures are condensed to form a structure are preferred. It is more preferable to have a repeating unit having a group having a lactone structure represented by any of the following general formulas (LC1-1) to (LC1-16). Further, a group having a lactone structure may be directly bonded to the main chain. Preferred lactone structures are (LC1-1), (LC1-4), (LC1-5), (LC1-6), (LC1-13), (LC1-14), and a specific lactone structure is used. This improves line edge roughness and development defects.

Figure 2008195868
Figure 2008195868

ラクトン構造部分は、置換基(Rb2)を有していても有していなくてもよい。好ましい置換基(Rb2)としては、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数4〜7のシクロアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数1〜8のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、酸分解性基などが挙げられる。n2は、0〜4の整数を表す。n2が2以上の時、複数存在する(Rb2)は同一でも異なっていてもよく、また、複数存在する(Rb2)同士が結合して環を形成してもよい。 The lactone structure moiety may or may not have a substituent (Rb 2 ). Preferred substituents (Rb 2 ) include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 1 to 8 carbon atoms, and a carboxyl group. , Halogen atom, hydroxyl group, cyano group, acid-decomposable group and the like. n2 represents an integer of 0 to 4. When n2 is 2 or more, a plurality of (Rb 2 ) may be the same or different, and a plurality of (Rb 2 ) may be bonded to form a ring.

一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のいずれかで表されるラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AI)で表される繰り返し単位を挙げることができる。   Examples of the repeating unit having a group having a lactone structure represented by any of the general formulas (LC1-1) to (LC1-16) include a repeating unit represented by the following general formula (AI).

Figure 2008195868
Figure 2008195868

一般式(AI)中、
Rb0は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。Rb0のアルキル基が有していてもよい好ましい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子が挙げられる。Rb0のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子を挙げることができる。Rb0は、水素原子及びメチル基が好ましい。
Abは、単結合、アルキレン基、単環または多環の脂環炭化水素構造を有する2価の連結基、エーテル基、エステル基、カルボニル基、カルボキシル基、又はこれらを組み合わせた2価の基を表す。好ましくは、単結合、−Ab1−CO2−で表される連結基である。Ab1は、直鎖若しくは分岐状アルキレン基又は単環若しくは多環のシクロアルキレン基を表し、好ましくはメチレン基、エチレン基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基である。
Vは、一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のうちのいずれかで表される構造を有する基を表す。
In general formula (AI),
Rb 0 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Preferable substituents that the alkyl group of Rb 0 may have include a hydroxyl group and a halogen atom. Examples of the halogen atom for Rb 0 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Rb 0 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
Ab represents a single bond, an alkylene group, a divalent linking group having a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure, an ether group, an ester group, a carbonyl group, a carboxyl group, or a divalent group obtained by combining these. To express. A linking group represented by a single bond or —Ab 1 —CO 2 — is preferable. Ab 1 represents a linear or branched alkylene group or a monocyclic or polycyclic cycloalkylene group, preferably a methylene group, an ethylene group, a cyclohexyl group, an adamantyl group, or a norbornyl group.
V represents a group having a structure represented by any one of the general formulas (LC1-1) to (LC1-16).

ラクトン構造を有する繰り返し単位は、通常光学異性体が存在するが、いずれの光学異性体を用いてもよい。また、1種の光学異性体を単独で用いても、複数の光学異性体混合して用いてもよい。1種の光学異性体を主に用いる場合、その光学純度(ee)が90以上のものが好ましく、より好ましくは95以上である。   The repeating unit having a lactone structure usually has an optical isomer, but any optical isomer may be used. One optical isomer may be used alone, or a plurality of optical isomers may be mixed and used. When one kind of optical isomer is mainly used, the optical purity (ee) thereof is preferably 90 or more, more preferably 95 or more.

ラクトン構造を有する繰り返し単位(C)の含有量は、樹脂(B)中の全繰り返し単位に対し、15〜60mol%が好ましく、より好ましくは20〜50mol%、更に好ましくは30〜50mol%である。   The content of the repeating unit (C) having a lactone structure is preferably from 15 to 60 mol%, more preferably from 20 to 50 mol%, still more preferably from 30 to 50 mol%, based on all repeating units in the resin (B). .

ラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。   Specific examples of the repeating unit having a group having a lactone structure are given below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2008195868
Figure 2008195868

Figure 2008195868
Figure 2008195868

Figure 2008195868
Figure 2008195868

特に好ましいラクトン基を有する繰り返し単位としては、下記の繰り返し単位が挙げられる。最適なラクトン構造を選択することにより、パターンプロファイル、粗密依存性が良好となる。   Particularly preferred repeating units having a lactone group include the following repeating units. By selecting the optimum lactone structure, the pattern profile and the density dependence become good.

Figure 2008195868
Figure 2008195868

本発明の樹脂(B)は、さらに、極性基を有する繰り返し単位を含有することが好ましい。
極性基を有する繰り返し単位としては、極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位が好ましい。これにより基板密着性、現像液親和性が向上する。
極性基で置換された脂環炭化水素構造の脂環炭化水素構造としてはアダマンチル基、ジアマンチル基、ノルボルナン基が好ましい。極性基としては水酸基、シアノ基が好ましい。好ましい極性基で置換された脂環炭化水素構造としては、下記一般式(VIIa)〜(VIId)で表される部分構造が好ましい。
The resin (B) of the present invention preferably further contains a repeating unit having a polar group.
The repeating unit having a polar group is preferably a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group. This improves the substrate adhesion and developer compatibility.
The alicyclic hydrocarbon structure of the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group is preferably an adamantyl group, a diamantyl group, or a norbornane group. The polar group is preferably a hydroxyl group or a cyano group. As the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a preferable polar group, partial structures represented by the following general formulas (VIIa) to (VIId) are preferable.

Figure 2008195868
Figure 2008195868

一般式(VIIa)〜(VIIc)中、
2c〜R4cは、各々独立に、水素原子、水酸基又はシアノ基を表す。ただし、R2c〜R4cのうち少なくとも1つは水酸基又はシアノ基を表す。好ましくは、R2c〜R4cのうち1つまたは2つが水酸基で残りが水素原子である。一般式(VIIa)において、更に好ましくはR2c〜R4cのうち2つが水酸基で残りが水素原子である。
In general formulas (VIIa) to (VIIc),
R 2 c to R 4 c each independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group or a cyano group. However, at least one of R 2 c to R 4 c represents a hydroxyl group or a cyano group. Preferably, one or two of R 2 c to R 4 c are a hydroxyl group and the rest are hydrogen atoms. In general formula (VIIa), it is more preferable that two of R 2 c to R 4 c are a hydroxyl group and the remaining is a hydrogen atom.

一般式(VIIa)〜(VIId)で表される基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AIIa)〜(AIId)で表される繰り返し単位等を挙げることができる。   Examples of the repeating unit having groups represented by general formulas (VIIa) to (VIId) include the repeating units represented by the following general formulas (AIIa) to (AIId).

Figure 2008195868
Figure 2008195868

一般式(AIIa)〜(AIId)中、
1cは、水素原子、メチル基、トリフロロメチル基又はヒドロキメチル基を表す。
2c〜R4cは、各々独立に、水素原子、水酸基又はシアノ基を表す。ただし、R2c〜R4cのうち少なくとも1つは水酸基又はシアノ基を表す。R2c〜R4cは、一般式(VIIa)〜(VIIc)に於けるR2c〜R4cと同義である。、
In general formulas (AIIa) to (AIId),
R 1 c represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.
R 2 c to R 4 c each independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group or a cyano group. However, at least one of R 2 c to R 4 c represents a hydroxyl group or a cyano group. R 2 c to R 4 c is a general formula (VIIa) ~ same meanings as in R 2 c to R 4 c to (VIIc). ,

極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位の含有量は、ポリマー中の全繰り返し単位に対し、5〜40mol%が好ましく、より好ましくは5〜30mol%、更に好ましくは10〜25mol%である。   The content of the repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group is preferably 5 to 40 mol%, more preferably 5 to 30 mol%, still more preferably 10 to 25 mol based on all repeating units in the polymer. %.

一般式(AIIa)〜(AIIb)で表される構造を有する繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。   Specific examples of the repeating unit having a structure represented by the general formulas (AIIa) to (AIIb) are given below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2008195868
Figure 2008195868

本発明の樹脂(B)は、さらに実質的に酸により分解しない脂環構造を含有する繰り返し単位を有することができる。これにより、パターン倒れ性能、パターン形状、ドライエッチング耐性が向上する。ここでいう「実質的に酸により分解しない」とは、後述するパターン形成時における分解率が1%未満であることをいう。実質的に酸により分解しない脂環構造には、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロドデシル等の単環の脂環構造や、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、ビシクロ[2.2.2]オクタン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、テトラシクロ[4.4.0.12,6.17,10]ドデカン、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]デカン、デカヒドロナフタレン等の多環の脂環構造が挙げられる。これらの脂環構造は、置換基を有しても良く、例えば炭素数1〜10のアルキル基、ハロゲン原子等が挙げられる。   The resin (B) of the present invention can further have a repeating unit containing an alicyclic structure that is not substantially decomposed by an acid. Thereby, pattern collapse performance, pattern shape, and dry etching resistance are improved. Here, “substantially not decomposed by an acid” means that the decomposition rate during pattern formation described later is less than 1%. Examples of alicyclic structures that are not substantially decomposed by an acid include monocyclic alicyclic structures such as cyclopentyl, cyclohexyl, and cyclododecyl, bicyclo [2.2.1] heptane, bicyclo [2.2.2] octane, and tricyclo. [5.2.1.02,6] decane, tetracyclo [4.4.0.12, 6.17,10] dodecane, tetracyclo [6.2.13,6.02,7] decane, deca Examples thereof include polycyclic alicyclic structures such as hydronaphthalene. These alicyclic structures may have a substituent, and examples thereof include an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and a halogen atom.

本発明の樹脂(B)は、さらに非酸分解性脂環基を含有する繰り返し単位を有することができる。これにより、パターン倒れ性能、パターン形状、ドライエッチング耐性が向上する。非酸分解性脂環基には、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロドデシル等の単環の脂環基や、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、ビシクロ[2.2.2]オクタン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、テトラシクロ[4.4.0.12,6.17,10]ドデカン、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]デカン、デカヒドロナフタレン等の多環の脂環基が挙げられる。これらの脂環基は、置換基を有しても良く、例えば炭素数1〜10のアルキル基、ハロゲン原子等が挙げられる。 The resin (B) of the present invention can further have a repeating unit containing a non-acid-decomposable alicyclic group. Thereby, pattern collapse performance, pattern shape, and dry etching resistance are improved. Non-acid-decomposable alicyclic groups include monocyclic alicyclic groups such as cyclopentyl, cyclohexyl and cyclododecyl, bicyclo [2.2.1] heptane, bicyclo [2.2.2] octane and tricyclo [5. 2.1.0 2,6 ] decane, tetracyclo [4.4.0.1 2,6 . 1 7,10 ] dodecane, tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] decane, decahydronaphthalene, and other polycyclic alicyclic groups. These alicyclic groups may have a substituent, and examples thereof include an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and a halogen atom.

非酸分解性脂環基を含有する繰り返し単位の含有量は、ポリマー中の全繰り返し単位に対し、1〜40mol%が好ましく、より好ましくは3〜30mol%、更に好ましくは5〜20mol%である。   The content of the repeating unit containing a non-acid-decomposable alicyclic group is preferably from 1 to 40 mol%, more preferably from 3 to 30 mol%, still more preferably from 5 to 20 mol%, based on all repeating units in the polymer. .

非酸分解性脂環基を含有する繰り返し単位の具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。   Specific examples of the repeating unit containing a non-acid-decomposable alicyclic group are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2008195868
Figure 2008195868

本発明の酸分解性樹脂は、アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を有することができる。アルカリ可溶性基としては、カルボキシル基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、ビスルスルホニルイミド基、α位が電子求引性基で置換された脂肪族アルコールが挙げられ、カルボキシル基を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を有することによりコンタクトホール用途での解像性が増す。アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位としては、アクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位のような樹脂の主鎖に直接アルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位、あるいは連結基を介して樹脂の主鎖にアルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位、さらにはアルカリ可溶性基を有する重合開始剤や連鎖移動剤を重合時に用いてポリマー鎖の末端に導入、のいずれも好ましく、連結基は単環または多環の環状炭化水素構造を有していてもよい。特に好ましくはアクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位である。   The acid-decomposable resin of the present invention can have a repeating unit having an alkali-soluble group. Examples of the alkali-soluble group include a carboxyl group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, a bisulsulfonylimide group, and an aliphatic alcohol in which the α-position is substituted with an electron withdrawing group, and has a repeating unit having a carboxyl group. Is more preferable. By having a repeating unit having an alkali-soluble group, the resolution in contact hole applications is increased. The repeating unit having an alkali-soluble group includes a repeating unit in which an alkali-soluble group is directly bonded to the main chain of the resin, such as a repeating unit of acrylic acid or methacrylic acid, or an alkali in the main chain of the resin through a linking group. Either a repeating unit to which a soluble group is bonded, or a polymerization initiator or chain transfer agent having an alkali-soluble group is used at the time of polymerization and introduced at the end of the polymer chain, and the linking group is monocyclic or polycyclic. It may have a cyclic hydrocarbon structure. Particularly preferred are repeating units of acrylic acid or methacrylic acid.

アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位の含有量は、ポリマー中の全繰り返し単位に対し、1〜20mol%が好ましく、より好ましくは3〜15mol%、更に好ましくは5〜10mol%である。   As for content of the repeating unit which has an alkali-soluble group, 1-20 mol% is preferable with respect to all the repeating units in a polymer, More preferably, it is 3-15 mol%, More preferably, it is 5-10 mol%.

アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位の具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。   Specific examples of the repeating unit having an alkali-soluble group are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2008195868
Figure 2008195868

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

このような繰り返し構造単位としては、下記の単量体に相当する繰り返し構造単位を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。   Examples of such repeating structural units include, but are not limited to, repeating structural units corresponding to the following monomers.

これにより、酸分解性樹脂に要求される性能、特に、
(1)塗布溶剤に対する溶解性、
(2)製膜性(ガラス転移点)、
(3)アルカリ現像性、
(4)膜べり(親疎水性、アルカリ可溶性基選択)、
(5)未露光部の基板への密着性、
(6)ドライエッチング耐性、
等の微調整が可能となる。
Thereby, the performance required for the acid-decomposable resin, in particular,
(1) Solubility in coating solvent,
(2) Film formability (glass transition point),
(3) Alkali developability,
(4) Membrane slip (hydrophobic, alkali-soluble group selection),
(5) Adhesion of unexposed part to substrate,
(6) Dry etching resistance,
Etc. can be finely adjusted.

このような単量体として、例えばアクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類等から選ばれる付加重合性不飽和結合を1個有する化合物等を挙げることができる。   As such a monomer, for example, a compound having one addition polymerizable unsaturated bond selected from acrylic acid esters, methacrylic acid esters, acrylamides, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters, etc. Etc.

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

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

本発明の組成物がArF露光用であるとき、ArF光への透明性の点から樹脂は芳香族基を有さないことが好ましい。   When the composition of the present invention is for ArF exposure, the resin preferably has no aromatic group from the viewpoint of transparency to ArF light.

酸分解性樹脂として好ましくは、繰り返し単位のすべてが(メタ)アクリレート系繰り返し単位で構成されたものである。この場合、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位、繰り返し単位のすべてがアクリレート系繰り返し単位、メタクリレート系繰り返し単位/アクリレート系繰り返し単位混合のいずれのものでも用いることができるが、アクリレート系繰り返し単位が全繰り返し単位の50mol%以下であることが好ましい。   The acid-decomposable resin is preferably one in which all of the repeating units are composed of (meth) acrylate-based repeating units. In this case, all of the repeating units may be methacrylate repeating units, all of the repeating units may be acrylate repeating units, or a mixture of methacrylate repeating units / acrylate repeating units, but all of the acrylate repeating units may be used. It is preferable that it is 50 mol% or less of a repeating unit.

酸分解性樹脂としてより好ましくは、酸分解性基を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位20〜50モル%、ラクトン構造を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位20〜50モル%、極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位5〜30モル%有する共重合ポリマー、または更にその他の繰り返し単位を0〜20モル%有する共重合ポリマーである。   More preferably, the acid-decomposable resin is substituted with 20 to 50 mol% of a (meth) acrylate-based repeating unit having an acid-decomposable group, 20 to 50 mol% of a (meth) acrylate-based repeating unit having a lactone structure, and substituted with a polar group. It is a copolymer having 5 to 30 mol% of a (meth) acrylate repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure, or a copolymer having 0 to 20 mol% of another repeating unit.

本発明のポジ型レジスト組成物において、本発明に係わる全ての酸分解性樹脂の組成物全体中の配合量は、全固形分中50〜99.99質量%が好ましく、より好ましくは60〜99.0質量%である。
また、本発明において、酸分解性樹脂は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。
In the positive resist composition of the present invention, the blending amount of all the acid-decomposable resins according to the present invention in the entire composition is preferably 50 to 99.99% by mass, more preferably 60 to 99, based on the total solid content. 0.0% by mass.
In the present invention, the acid-decomposable resin may be used alone or in combination.

本発明の樹脂(B)は、リビングラジカル重合により製造される。リビングラジカル重合とは、重合中、成長末端部がラジカルの放出・再結合の状態にあり、見かけ上、停止反応が進行しないラジカル重合のことである。この条件下では、分散度(重量平均分子量と数平均分子量の比)が通常のラジカル重合と比較して非常に小さくなる。リビングラジカル重合の例としては、連鎖移動剤を用いる方法、金属錯体触媒(中心金属がFe、Ru、Cu、Ni等の遷移金属触媒)とハロゲン原子を含有する化合物の存在下で重合する方法が挙げられる。これらのうち、特に連鎖移動剤を用いる方法が好ましい。   The resin (B) of the present invention is produced by living radical polymerization. Living radical polymerization refers to radical polymerization in which the growth terminal portion is in a state of radical release / recombination during the polymerization, and apparently the termination reaction does not proceed. Under this condition, the degree of dispersion (ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight) becomes very small as compared with ordinary radical polymerization. Examples of living radical polymerization include a method using a chain transfer agent, a method of polymerizing in the presence of a metal complex catalyst (transition metal catalyst whose central metal is Fe, Ru, Cu, Ni or the like) and a compound containing a halogen atom. Can be mentioned. Among these, a method using a chain transfer agent is particularly preferable.

連鎖移動剤を用いるリビングラジカル重合における連鎖移動剤として、硫黄含有化合物、窒素含有化合物(ニロキシル系化合物など)、ヨウ素含有アルキル(例えば2−ヨードペルフルオロプロパン)などが挙げられる。これらのうち、特に硫黄含有化合物を連鎖移動剤に用いることにより、樹脂の分散度を効果的に低下させることができ、かつ樹脂中の金属含有量を低減させることができる。   Examples of the chain transfer agent in living radical polymerization using a chain transfer agent include sulfur-containing compounds, nitrogen-containing compounds (such as nitroxyl compounds), and iodine-containing alkyls (for example, 2-iodoperfluoropropane). Among these, in particular, by using a sulfur-containing compound as a chain transfer agent, the degree of dispersion of the resin can be effectively reduced, and the metal content in the resin can be reduced.

連鎖移動剤としての硫黄含有化合物は、一般式(II)で表される化合物であることが好ましい。この化合物を用いることにより、さらに効果的に本発明の樹脂の分散度を低下させることが可能となり、かつ、樹脂の193nmにおける透過率が向上する。   The sulfur-containing compound as the chain transfer agent is preferably a compound represented by the general formula (II). By using this compound, the dispersity of the resin of the present invention can be further effectively reduced, and the transmittance of the resin at 193 nm is improved.

Figure 2008195868
Figure 2008195868

一般式(II)中、
Aはアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、アリール基またはヘテロ環基を表す。
Yはアリール基を含有しないラジカルを放出できる基を表す。
In general formula (II),
A represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, an arylthio group, a heterocyclic thio group, an aryl group or a heterocyclic group.
Y represents a group capable of releasing a radical containing no aryl group.

Aにおけるアルキル基は、置換基の炭素数を除いた炭素数1〜20のアルキル基(例えば、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、tert−ブチル基、sec−ブチル基、n−オクチル基等)が好ましく、特に置換基の炭素数を除いた炭素数1〜10のアルキル基が最も好ましい。Aにおけるシクロアルキル基は、単環又は多環の置換基の炭素数を除いた炭素数3〜20のシクロアルキル基(例えばシクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、ノルボルニル、アダマンチル等)が好ましく、単環又は多環の置換基の炭素数を除いた炭素数3〜15のシクロアルキル基が最も好ましい。
Aにおけるアリール基は置換基を除いた炭素数6〜30のアリール基(例えば、フェニル、ナフチル、アントラニル等)が好ましく、炭素数6〜18のアリール基が最も好ましい。
Aにおけるヘテロ環基としては、炭素数3〜30の、5〜7員の、飽和もしくは不飽和、芳香族もしくは非芳香族、単環もしくは縮環のヘテロ環基が挙げられ、より好ましくは、環構成原子が炭素原子、窒素原子および硫黄原子から選択され、かつ窒素原子、酸素原子および硫黄原子のいずれかのヘテロ原子を少なくとも一個有するヘテロ環基であり、更に好ましくは、炭素数3〜30の5もしくは6員の芳香族のヘテロ環基が挙げられる。ヘテロ環基の例には、2−フリル、2−チエニル、2−ピリジル、4−ピリジル、2−ピリミジニル、2−ベンゾチアゾリル、ピロール−1−イル、イミダゾール−1−イル、ピラゾール−1−イル、1,2,3−トリアゾール−1−イル、1,2,4−トリアゾール−1−イル、1,2,4−トリアゾール−4−イル、インドール−1−イルなどが含まれる。
The alkyl group in A is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms excluding the carbon number of the substituent (for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, tert-butyl group, sec -Butyl group, n-octyl group, etc.) are preferable, and an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms excluding carbon atoms of the substituent is most preferable. The cycloalkyl group in A is preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms (for example, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, norbornyl, adamantyl, etc.) excluding the carbon number of the monocyclic or polycyclic substituent, and is monocyclic or Most preferred is a cycloalkyl group having 3 to 15 carbon atoms excluding the carbon number of the polycyclic substituent.
The aryl group in A is preferably an aryl group having 6 to 30 carbon atoms (for example, phenyl, naphthyl, anthranyl, etc.) excluding a substituent, and most preferably an aryl group having 6 to 18 carbon atoms.
Examples of the heterocyclic group in A include C3-C30, 5- to 7-membered, saturated or unsaturated, aromatic or non-aromatic, monocyclic or condensed heterocyclic group, more preferably The ring-constituting atom is selected from a carbon atom, a nitrogen atom and a sulfur atom, and is a heterocyclic group having at least one heteroatom of any one of a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom, more preferably 3 to 30 carbon atoms. And a 5- or 6-membered aromatic heterocyclic group. Examples of the heterocyclic group include 2-furyl, 2-thienyl, 2-pyridyl, 4-pyridyl, 2-pyrimidinyl, 2-benzothiazolyl, pyrrol-1-yl, imidazol-1-yl, pyrazol-1-yl, 1,2,3-triazol-1-yl, 1,2,4-triazol-1-yl, 1,2,4-triazol-4-yl, indol-1-yl and the like are included.

Aの各置換基はさらに置換基を有していてもよく、さらに有しても良い置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、シアノ基等が挙げられる。   Each substituent of A may further have a substituent, and examples of the substituent that may further include an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, and a cyano group. It is done.

Yはアリール基を含有しないラジカルを放出できる基を表す。ラジカルを放出できる基とは、下記のように遊離ラジカル(R)と一般式(II)で表される化合物が反応した後、Yがラジカルとなって一般式(II)から遊離できる基であることを意味する。Yは、硫黄と結合している原子が三級炭素原子又は硫黄原子であることが好ましい。Yとして、硫黄原子と結合している原子が三級炭素原子及び硫黄原子である基が好ましい。   Y represents a group capable of releasing a radical containing no aryl group. The group capable of releasing a radical is a group that can be released from the general formula (II) after the free radical (R) and the compound represented by the general formula (II) have reacted as described below. Means that. In Y, the atom bonded to sulfur is preferably a tertiary carbon atom or a sulfur atom. Y is preferably a group in which atoms bonded to a sulfur atom are a tertiary carbon atom and a sulfur atom.

Figure 2008195868
Figure 2008195868

一般式(II)で表される連鎖移動剤は、特に一般式(II’)で表されるビス(チオカルボニル)スルフィドが最も好ましい。   The chain transfer agent represented by the general formula (II) is most preferably a bis (thiocarbonyl) sulfide represented by the general formula (II ').

Figure 2008195868
Figure 2008195868

一般式(II’)中、A及びAはそれぞれ独立して前記一般式(II)中のAから選ばれる基を表す。 In General Formula (II ′), A 1 and A 2 each independently represent a group selected from A in General Formula (II).

一般式(II’)で表される化合物を用いることによって、樹脂の分散度を最も効率よく低下させることが可能となる。それにより、LERのさらなる低減が可能となる。また、一般式(II’)で表される化合物は、他の連鎖移動剤(例えばジチオエステル等)と比較して、合成が非常に簡単であり、また、一般的に固体であるため取り扱いやすいといった利点がある。   By using the compound represented by the general formula (II '), it becomes possible to most efficiently reduce the degree of dispersion of the resin. Thereby, the LER can be further reduced. In addition, the compound represented by the general formula (II ′) is very easy to synthesize compared to other chain transfer agents (for example, dithioesters), and is generally solid and easy to handle. There are advantages such as.

以下に一般式(II)で表される化合物の具体的な例を示すが本発明はこれに限定されるものではない。   Specific examples of the compound represented by formula (II) are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2008195868
Figure 2008195868

ジチオエステル及びビス(チオカルボニル)ジスルフィドなどの一般式(II)で表される化合物の合成法は、公知の方法を用いることができる。つまり、求核剤と二硫化炭素を反応させてジチオカルボン酸を合成した後、アルキル化剤と反応させてジチオエステルを合成する方法(方法1)、ジチオカルボン酸を酸化剤と反応させてビス(チオカルボニル)ジスルフィドを合成し、それを重合開始剤と反応させてジチオエステルを合成する方法(方法2)等が挙げられる。   As a method for synthesizing the compound represented by the general formula (II) such as dithioester and bis (thiocarbonyl) disulfide, a known method can be used. In other words, a method of synthesizing dithiocarboxylic acid by reacting a nucleophile with carbon disulfide and then synthesizing a dithioester by reacting with an alkylating agent (Method 1), and reacting dithiocarboxylic acid with an oxidizing agent to bis Examples include a method (method 2) in which (thiocarbonyl) disulfide is synthesized and reacted with a polymerization initiator to synthesize a dithioester.

一般式(II)の連鎖移動剤を用いるリビングラジカル重合について説明する。重合法としては、モノマー、重合開始剤、一般式(II)の連鎖移動剤を含む溶液を加熱して重合する方法(一括重合)及び、モノマーを含む溶液を加熱した溶液に添加しながら重合する方法(滴下重合)があるが、滴下重合法が製造安定性の観点から好ましい。モノマー、重合開始剤、連鎖移動剤は、反応系に別々に添加しても良く、混合して添加しても良い。反応系に別々に添加する場合、それぞれの添加時間は、同じであっても良く、異なっていても良い。さらに、添加開始時間をずらして添加することも可能である。本発明に於いて、反応系は、反応溶媒自体であってもよいし、反応溶媒にモノマー、重合開始剤、連鎖移動剤から選ばれる一部をあらかじめ加えたものであってもよい。即ち、本発明に於いては、反応溶媒自体を反応系とし、そこにモノマー、重合開始剤、連鎖移動剤を添加しながらモノマーを重合させてもよいし、反応溶媒にモノマー、重合開始剤、連鎖移動剤から選ばれる一部をあらかじめ加えて反応系とし、そこに残りのモノマー、重合開始剤、連鎖移動剤を添加しながらモノマーを重合させてもよい。特に、連鎖移動剤の全使用量、場合によってはモノマー、重合開始剤の一部を添加した反応系に、残りのモノマー、重合開始剤を添加していくことが好ましい。モノマー、重合開始剤、連鎖移動剤を添加する際には、反応溶媒に溶解させて溶液として添加することが好ましい。反応溶媒としては、例えばテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル類やメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンのようなケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチルのようなエステル溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリジノンなどのアミド溶剤、さらには後述のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルのような本発明の組成物を溶解する溶媒が挙げられる。これらの溶媒は単独で用いても良く、混合して用いても良い。より好ましくは本発明のレジスト組成物に用いられる溶剤と同一の溶剤を用いて重合することが好ましい。重合反応は窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。   The living radical polymerization using the chain transfer agent of the general formula (II) will be described. As a polymerization method, polymerization is performed by heating a solution containing a monomer, a polymerization initiator, and a chain transfer agent of the general formula (II) (batch polymerization), and adding a solution containing the monomer to the heated solution. Although there is a method (drop polymerization), the drop polymerization method is preferable from the viewpoint of production stability. A monomer, a polymerization initiator, and a chain transfer agent may be added separately to the reaction system, or may be mixed and added. When adding separately to a reaction system, each addition time may be the same and may differ. Furthermore, it is also possible to add by shifting the addition start time. In the present invention, the reaction system may be the reaction solvent itself, or may be a reaction solvent in which a part selected from a monomer, a polymerization initiator, and a chain transfer agent is added in advance. That is, in the present invention, the reaction solvent itself may be used as a reaction system, and the monomer may be polymerized while adding a monomer, a polymerization initiator, and a chain transfer agent thereto, or the monomer, the polymerization initiator, A part selected from a chain transfer agent may be added in advance to form a reaction system, and the monomer may be polymerized while the remaining monomer, polymerization initiator and chain transfer agent are added thereto. In particular, it is preferable to add the remaining monomer and polymerization initiator to the reaction system to which the total amount of chain transfer agent used, and in some cases, a monomer and a part of the polymerization initiator are added. When adding a monomer, a polymerization initiator, and a chain transfer agent, it is preferable to dissolve in a reaction solvent and add as a solution. Examples of the reaction solvent include ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane and diisopropyl ether, ketones such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and cyclohexanone, ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate, dimethylformamide, dimethylacetamide An amide solvent such as N-methylpyrrolidinone, and a solvent that dissolves the composition of the present invention such as propylene glycol monomethyl ether acetate and propylene glycol monomethyl ether described later. These solvents may be used alone or in combination. More preferably, the polymerization is performed using the same solvent as that used in the resist composition of the present invention. The polymerization reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon.

重合開始剤としては、市販のラジカル開始剤(アゾ系開始剤、パーオキサイドなど)を用いることができる。ラジカル開始剤としてはアゾ系開始剤が好ましく、エステル基、シアノ基、カルボキシル基を有するアゾ系開始剤が好ましい。好ましい重合開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、ジメチル2,2‘−アゾビス(2−メチルプロピオネート)などが挙げられる。重合開始剤は単独で用いても良く、混合して用いても良い。   As the polymerization initiator, commercially available radical initiators (azo initiators, peroxides, etc.) can be used. As the radical initiator, an azo initiator is preferable, and an azo initiator having an ester group, a cyano group, or a carboxyl group is preferable. Preferred polymerization initiators include azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile, dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) and the like. The polymerization initiators may be used alone or in combination.

モノマーは、製造しようとする重合体の繰り返し単位に相当するモノマーを使用する。例えば、製造しようとする重合体が、前記の酸分解性樹脂である場合には、製造しようとする酸分解性樹脂の繰り返し単位に相当するモノマーを使用する。   As the monomer, a monomer corresponding to the repeating unit of the polymer to be produced is used. For example, when the polymer to be produced is the acid-decomposable resin, a monomer corresponding to the repeating unit of the acid-decomposable resin to be produced is used.

反応終了後、溶剤に投入して粉体あるいは固形回収等の方法で所望の重合体を回収する。反応の濃度は5〜50質量%であり、好ましくは10〜30質量%である。反応温度は用いるラジカル開始剤の分解効率によるため一義的に決めることは難しいが、低すぎるとモノマー転化率が低くなり反応時間が長くなってしまうため効率が悪くなり、高すぎると重合制御が不能になることから、用いる開始剤の10時間半減期温度以上かつ10分半期温度以下であることが好ましく、9時間半減期温度以上20分半減期温度以下であることがさらに好ましい。例えばアゾビスイソブチロニトリルを開始剤として用いた場合、反応温度は50℃以上100℃以下が好ましく、60℃以上90℃以下が最も好ましい。用いる重合開始剤の使用量は、連鎖移動剤に対して低すぎると反応速度が極端に遅くなり、高すぎると重合反応のコントロールが難しくなることから、連鎖移動剤に対して0.01モル当量以上10.0モル当量以下用いることが好ましく、0.20モル当量以上5.0モル当量以下が最も好ましい。連鎖移動剤は単独で用いても良く、混合して用いても良い。用いる連鎖移動剤の使用量は、重合体の数平均分子量の目標によって異なるため一義的に決めることはできないが、おおよそ全モノマーのモル数に対して0.01モル当量以上50.0モル当量以下が好ましく、0.1モル当量以上20.0モル当量以下が特に好ましい。
本発明に係る重合体の重量平均分子量は、GPC法によりポリスチレン換算値として、好ましくは1,000〜200,000であり、更に好ましくは3,000〜20,000、最も好ましくは5,000〜15,000である。重量平均分子量を、1,000〜200,000とすることにより、耐熱性やドライエッチング耐性の劣化を防ぐことができ、且つ現像性が劣化したり、粘度が高くなって製膜性が劣化することを防ぐことができる。
本発明の重合法で得られる重合体の分散度(分子量分布)は通常のラジカル重合品よりも低い。これにより、解像度、レジスト形状が優れ、且つレジストパターンの側壁がスムーズであり、ラフネス性に優れる。本発明の重合体の分散度は、1.0〜1.50未満であるが、1.0〜1.30未満が好ましく、1.0〜1.20未満がさらに好ましい。分子量分布の小さいものほど、レジストパターンの側壁がスムーズであり、ラフネス性に優れる。
After completion of the reaction, it is put into a solvent and a desired polymer is recovered by a method such as powder or solid recovery. The concentration of the reaction is 5 to 50% by mass, preferably 10 to 30% by mass. The reaction temperature depends on the decomposition efficiency of the radical initiator used, so it is difficult to determine it uniquely. However, if it is too low, the monomer conversion rate will be low and the reaction time will be long. Therefore, it is preferable that the initiator to be used has a half-life temperature of 10 hours or more and 10 minutes or less, and more preferably 9 hours or more and 20 minutes or less. For example, when azobisisobutyronitrile is used as an initiator, the reaction temperature is preferably 50 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, and most preferably 60 ° C. or higher and 90 ° C. or lower. If the amount of the polymerization initiator used is too low for the chain transfer agent, the reaction rate becomes extremely slow, and if it is too high, it becomes difficult to control the polymerization reaction. It is preferably used in an amount of 10.0 molar equivalents or less, and most preferably 0.20 molar equivalents or more and 5.0 molar equivalents or less. Chain transfer agents may be used alone or in combination. The amount of chain transfer agent used depends on the target of the number average molecular weight of the polymer and cannot be determined uniquely, but is approximately 0.01 molar equivalent or more and 50.0 molar equivalent or less with respect to the number of moles of all monomers. Is preferably 0.1 molar equivalent or more and 20.0 molar equivalent or less.
The weight average molecular weight of the polymer according to the present invention is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 3,000 to 20,000, and most preferably 5,000 to as a polystyrene-converted value by the GPC method. 15,000. By setting the weight average molecular weight to 1,000 to 200,000, deterioration of heat resistance and dry etching resistance can be prevented, developability is deteriorated, and viscosity is increased, resulting in deterioration of film forming property. Can be prevented.
The degree of dispersion (molecular weight distribution) of the polymer obtained by the polymerization method of the present invention is lower than that of a normal radical polymer. Thereby, the resolution and the resist shape are excellent, the side wall of the resist pattern is smooth, and the roughness property is excellent. The degree of dispersion of the polymer of the present invention is from 1.0 to less than 1.50, preferably from 1.0 to less than 1.30, and more preferably from 1.0 to less than 1.20. The smaller the molecular weight distribution, the smoother the sidewall of the resist pattern and the better the roughness.

本発明の重合法で得られる重合体は、末端に一般式(III)で表される連鎖移動剤由来の置換基(ジチオエステル基)が残存する場合がある。   In the polymer obtained by the polymerization method of the present invention, the substituent (dithioester group) derived from the chain transfer agent represented by the general formula (III) may remain at the terminal.

Figure 2008195868
Figure 2008195868

一般式(III)中、Aは一般式(II)中のAと同義である。   In general formula (III), A is synonymous with A in general formula (II).

この重合体をそのままレジスト材料として用いると透過率が悪く、パターン形状が悪化する恐れがあるため、連鎖移動剤由来のジチオエステル基を除去することが好ましい。
除去方法としては、重合終了後にラジカル発生剤、必要に応じて連鎖移動剤(チオール、ジスルフィド等)を添加して置換する方法がある。このとき、重合終了時の反応溶液にラジカル発生剤を添加して置換する方法、及び重合終了後に重合体を単離し、再び重合体を溶媒に溶解させてからラジカル発生剤を加える方法が挙げられるが、重合終了時の反応溶液にラジカル発生剤を添加して置換する方法が効率の点から好ましい。ラジカル発生剤としては前記ラジカル開始剤として挙げたものを用いることができる。ラジカル発生剤は重合時に用いたラジカル開始剤と同じであっても良く、異なっていても良い。ラジカル発生剤の使用量は重合で使用した一般式(I)の連鎖移動剤に対し、1.0モル当量以上20.0モル当量以下用いることが好ましく、2.0モル当量以上10.0モル当量以下用いることが特に好ましい。反応温度は前期重合温度で挙げた範囲の温度が好ましい。ラジカル発生剤の添加方法は一括に添加する方法、分割添加する方法、溶液にして滴下して添加する方法が挙げられるが、分割添加及び滴下して添加する方法が安全上好ましい。
If this polymer is used as a resist material as it is, the transmittance is poor and the pattern shape may be deteriorated. Therefore, it is preferable to remove the dithioester group derived from the chain transfer agent.
As a removal method, there is a method in which a radical generator and, if necessary, a chain transfer agent (thiol, disulfide, etc.) are added and replaced after completion of polymerization. At this time, a method of adding a radical generator to the reaction solution at the end of the polymerization and replacing it, and a method of isolating the polymer after the completion of the polymerization and again dissolving the polymer in a solvent and then adding the radical generator are mentioned. However, from the viewpoint of efficiency, a method of adding a radical generator to the reaction solution at the end of the polymerization for substitution is preferable. As the radical generator, those mentioned as the radical initiator can be used. The radical generator may be the same as or different from the radical initiator used during the polymerization. The amount of the radical generator used is preferably 1.0 mole equivalent or more and 20.0 mole equivalent or less, and 2.0 mole equivalent or more and 10.0 mole relative to the chain transfer agent of the general formula (I) used in the polymerization. It is particularly preferable to use an equivalent amount or less. The reaction temperature is preferably in the range mentioned in the previous polymerization temperature. As a method for adding the radical generator, there are a method of batch addition, a method of adding in a divided manner, and a method of adding dropwise as a solution, but a method of adding in a divided manner and adding dropwise is preferred for safety.

本発明の樹脂を含有するポジ型レジスト組成物について以下詳細に述べる。   The positive resist composition containing the resin of the present invention will be described in detail below.

本発明のポジ型レジスト組成物は、前記リビングラジカル重合で製造された樹脂(B)を含有する。(B)成分の樹脂の組成物全体中の配合量は、全固形分中50〜99.99質量%が好ましく、より好ましくは60〜99.0質量%である。
また、本発明において、(B)成分の樹脂は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。
The positive resist composition of the present invention contains the resin (B) produced by the living radical polymerization. (B) As for the compounding quantity in the whole composition of resin of a component, 50-99.99 mass% is preferable in a total solid, More preferably, it is 60-99.0 mass%.
In the present invention, the resin of component (B) may be used alone or in combination.

(A)酸発生剤
本発明のポジ型レジスト組成物は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(A)(以下、「光酸発生剤」ともいう)を含有する。
そのような光酸発生剤としては、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、あるいはマイクロレジスト等に使用されている活性光線又は放射線の照射により酸を発生する公知の化合物及びそれらの混合物を適宜に選択して使用することができる。
(A) Acid generator The positive resist composition of the present invention contains a compound (A) that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation (hereinafter also referred to as “photo acid generator”).
Examples of such photoacid generators include photoinitiators for photocationic polymerization, photoinitiators for photoradical polymerization, photodecolorants for dyes, photochromic agents, actinic rays used in microresists, etc. Known compounds that generate an acid upon irradiation with radiation and mixtures thereof can be appropriately selected and used.

たとえば、ジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、イミドスルホネート、オキシムスルホネート、ジアゾジスルホン、ジスルホン、o−ニトロベンジルスルホネートを挙げることができる。   Examples thereof include diazonium salts, phosphonium salts, sulfonium salts, iodonium salts, imide sulfonates, oxime sulfonates, diazodisulfones, disulfones, and o-nitrobenzyl sulfonates.

また、これらの活性光線又は放射線の照射により酸を発生する基、あるいは化合物をポリマーの主鎖又は側鎖に導入した化合物、たとえば、米国特許第3,849,137号、独国特許第3914407号、特開昭63−26653号、特開昭55−164824号、特開昭62−69263号、特開昭63−146038号、特開昭63−163452号、特開昭62−153853号、特開昭63−146029号等に記載の化合物を用いることができる。   Further, a group that generates an acid upon irradiation with these actinic rays or radiation, or a compound in which a compound is introduced into the main chain or side chain of the polymer, for example, US Pat. No. 3,849,137, German Patent No. 3914407. JP, 63-26653, JP, 55-164824, JP, 62-69263, JP, 63-146038, JP, 63-163452, JP, 62-153853, The compounds described in JP-A 63-146029 can be used.

さらに米国特許第3,779,778号、欧州特許第126,712号等に記載の光により酸を発生する化合物も使用することができる。   Furthermore, compounds capable of generating an acid by light described in US Pat. No. 3,779,778, European Patent 126,712 and the like can also be used.

活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物の内で好ましい化合物として、下記一般式(ZI)、(ZII)又は(ZIII)で表される化合物を挙げることができる。   Among the compounds that generate an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, compounds represented by the following general formula (ZI), (ZII) or (ZIII) can be exemplified.

Figure 2008195868
Figure 2008195868

一般式(ZI)において、
201、R202及びR203は、各々独立に有機基を表す。
-は、非求核性アニオンを表し、好ましくはスルホン酸アニオン、カルボン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオン、BF4 、PF6 、SbF6 などが挙げられ、好ましくは炭素原子を有する有機アニオンである。
In general formula (ZI):
R 201 , R 202 and R 203 each independently represents an organic group.
X represents a non-nucleophilic anion, preferably sulfonate anion, carboxylate anion, bis (alkylsulfonyl) amide anion, tris (alkylsulfonyl) methide anion, BF 4 , PF 6 , SbF 6 — and the like. An organic anion having a carbon atom is preferable.

好ましい有機アニオンとしては下記一般式(AN1)〜(AN4)に示す有機アニオンが挙げられる。   Preferred organic anions include organic anions represented by the following general formulas (AN1) to (AN4).

Figure 2008195868
Figure 2008195868

一般式(AN1)及び(AN2)に於いて、
Rc1は、有機基を表す。
In general formulas (AN1) and (AN2):
Rc 1 represents an organic group.

一般式(AN1)〜(AN2)、Rc1における有機基としては、炭素数1〜30のものが挙げられ、好ましくは置換していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、またはこれらの複数が、単結合、−O−、−CO2−、−S−、−SO3−、−SO2N(Rd1)−などの連結基で連結された基を挙げることができる。Rd1は、水素原子又はアルキル基を表し、結合しているアルキル基、シクロアルキル基、アリール基と環構造を形成してもよい。
Rc1の有機基としてより好ましくは、1位がフッ素原子またはフロロアルキル基で置換されたアルキル基、フッ素原子またはフロロアルキル基で置換されたフェニル基である。フッ素原子またはフロロアルキル基を有することにより、光照射によって発生した酸の酸性度が上がり、感度が向上する。Rc1において炭素原子を5個以上有する時、少なくとも1つの炭素原子は水素原子が全てフッ素原子で置換されているのではなく、水素原子を有していることが好ましく、水素原子の数がフッ素原子より多いことがより好ましい。炭素数5以上のパーフロロアルキル基を有さないことにより生態への毒性が軽減する。
Formula (AN1) ~ (AN2), examples of the organic group in Rc 1, include those having 1 to 30 carbon atoms, preferably an alkyl group which may be substituted, cycloalkyl group, aryl group, or a mixture, A group in which a plurality of them are linked by a linking group such as a single bond, —O—, —CO 2 —, —S—, —SO 3 —, —SO 2 N (Rd 1 ) — can be exemplified. Rd 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group, and may form a ring structure with a bonded alkyl group, cycloalkyl group, or aryl group.
More preferred as the organic group for Rc 1 is an alkyl group substituted at the 1-position with a fluorine atom or a fluoroalkyl group, or a phenyl group substituted with a fluorine atom or a fluoroalkyl group. By having a fluorine atom or a fluoroalkyl group, the acidity of the acid generated by light irradiation is increased and the sensitivity is improved. When Rc 1 has 5 or more carbon atoms, it is preferable that at least one carbon atom has a hydrogen atom, not all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, and the number of hydrogen atoms is fluorine. More preferably than atoms. By not having a perfluoroalkyl group having 5 or more carbon atoms, ecotoxicity is reduced.

Rc1の特に好ましい様態として、下記一般式で表される基を挙げることができる。 As a particularly preferred embodiment of Rc 1 , groups represented by the following general formula can be exemplified.

Figure 2008195868
Figure 2008195868

上記一般式に於いて、
Rc6は、炭素数4以下、より好ましくは2〜4、更に好ましくは2〜3のパーフロロアルキレン基、1〜4個のフッ素原子及び/または1〜3個のフロロアルキル基で置換されたフェニレン基を表す。
Axは、単結合又は2価の連結基(好ましくは、−O−、−CO2−、−S−、−SO3−、−SO2N(Rd1)−)を表す。Rd1は、水素原子又はアルキル基を表し、Rc7と結合して環構造を形成してもよい。
Rc7は、水素原子、フッソ原子、置換していてもよい、直鎖若しくは分岐状、単環若しくは多環のシクロアルキル基又はアリール基を表す。置換していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基は、置換基としてフッソ原子を有しないことが好ましい。
In the above general formula,
Rc 6 is substituted with a perfluoroalkylene group having 4 or less carbon atoms, more preferably 2 to 4 carbon atoms, more preferably 2 to 3 carbon atoms, 1 to 4 fluorine atoms and / or 1 to 3 fluoroalkyl groups. Represents a phenylene group.
Ax represents a single bond or a divalent linking group (preferably —O—, —CO 2 —, —S—, —SO 3 —, —SO 2 N (Rd 1 ) —). Rd 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group, and may combine with Rc 7 to form a ring structure.
Rc 7 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a linear or branched, monocyclic or polycyclic cycloalkyl group or aryl group which may be substituted. The optionally substituted alkyl group, cycloalkyl group and aryl group preferably do not have a fluorine atom as a substituent.

前記一般式(AN3)及び(AN4)に於いて、
Rc3、Rc4及びRc5は、各々独立に、有機基を表す。
Rc3とRc4が結合して環を形成していてもよい。
In the general formulas (AN3) and (AN4),
Rc 3 , Rc 4 and Rc 5 each independently represents an organic group.
Rc 3 and Rc 4 may combine to form a ring.

一般式(AN3)及び(AN4)に於ける、Rc3、Rc4及びRc5の有機基として、好ましくはRc1における好ましい有機基と同じものを挙げることができる。
Rc3とRc4が結合して環を形成する場合に、Rc3とRc4が結合して形成される基としては、アルキレン基、アリーレン基が挙げられる。好ましくは炭素数2−4のパーフロロアルキレン基である。Rc3とRc4が結合して環を形成することにより光照射によって発生した酸の酸性度が上がり、感度が向上し、好ましい。
In the general formulas (AN3) and (AN4), the organic groups represented by Rc 3 , Rc 4 and Rc 5 are preferably the same as the preferred organic groups in Rc 1 .
When Rc 3 and Rc 4 are combined to form a ring, examples of the group formed by combining Rc 3 and Rc 4 include an alkylene group and an arylene group. A perfluoroalkylene group having 2 to 4 carbon atoms is preferred. By combining Rc 3 and Rc 4 to form a ring, the acidity of the acid generated by light irradiation is increased, and the sensitivity is improved, which is preferable.

前記一般式(ZI)に於ける、R201、R202及びR203としての有機基の炭素数は、一般的に1〜30、好ましくは1〜20である。
201〜R203のうちの2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基を含んでいてもよい。R201〜R203の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。
In the general formula (ZI), the organic group as R 201 , R 202 and R 203 generally has 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms.
Two members out of R 201 to R 203 may combine to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbonyl group. The two of the group formed by bonding of the R 201 to R 203, there can be mentioned an alkylene group (e.g., butylene, pentylene).

201、R202及びR203としての有機基の具体例としては、後述する化合物(ZI−1)、(ZI−2)及び(ZI−3)における対応する基を挙げることができる。 Specific examples of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 include corresponding groups in the compounds (ZI-1), (ZI-2) and (ZI-3) described later.

尚、一般式(Z1)で表される構造を複数有する化合物であってもよい。例えば、一般式(ZI)で表される化合物のR201〜R203の少なくともひとつが、一般式(ZI)で表されるもうひとつの化合物のR201〜R203の少なくともひとつと結合した構造を有する化合物であってもよい。 In addition, the compound which has two or more structures represented by general formula (Z1) may be sufficient. For example, the general formula at least one of R 201 to R 203 of a compound represented by (ZI) is, at least one bond with structure of R 201 to R 203 of another compound represented by formula (ZI) It may be a compound.

更に好ましい(Z1)成分として、以下に説明する化合物(ZI−1)、(ZI−2)及び(ZI−3)を挙げることができる。   Further preferred examples of the component (Z1) include compounds (ZI-1), (ZI-2) and (ZI-3) described below.

化合物(ZI−1)は、上記一般式(ZI)のR201〜R203の少なくとも1つがアリール基である、アリールスルホニム化合物、即ち、アリールスルホニウムをカチオンとする化合物である。
アリールスルホニウム化合物は、R201〜R203の全てがアリール基でもよいし、R201〜R203の一部がアリール基で、残りがアルキル基、シクロアルキル基でもよい。
アリールスルホニウム化合物としては、例えば、トリアリールスルホニウム化合物、ジアリールアルキルスルホニウム化合物、アリールジアルキルスルホニウム化合物、ジアリールシクロアルキルスルホニウム化合物、アリールジシクロアルキルスルホニウム化合物等を挙げることができる。
アリールスルホニウム化合物のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基などのアリール基、インドール残基、ピロール残基、などのヘテロアリール基が好ましく、更に好ましくはフェニル基、インドール残基である。アリールスルホニム化合物が2つ以上のアリール基を有する場合に、2つ以上あるアリール基は同一であっても異なっていてもよい。
アリールスルホニウム化合物が必要に応じて有しているアルキル基は、炭素数1〜15の直鎖若しくは分岐状アルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等を挙げることができる。
アリールスルホニウム化合物が必要に応じて有しているシクロアルキル基は、炭素数3〜15のシクロアルキル基が好ましく、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。
201〜R203のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜14)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基を置換基として有してもよい。好ましい置換基としては、炭素数1〜12の直鎖若しくは分岐アルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数1〜12の直鎖、分岐又は環状のアルコキシ基であり、より好ましくは、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基である。置換基は、3つのR201〜R203のうちのいずれか1つに置換していてもよいし、3つ全てに置換していてもよい。また、R201〜R203がアリール基の場合に、置換基はアリール基のp−位に置換していることが好ましい。
The compound (ZI-1) is at least one of the aryl groups R 201 to R 203 in formula (ZI), arylsulfonium compound, i.e., a compound having arylsulfonium as a cation.
In the arylsulfonium compound, all of R 201 to R 203 may be an aryl group, or a part of R 201 to R 203 may be an aryl group, and the rest may be an alkyl group or a cycloalkyl group.
Examples of the arylsulfonium compound include triarylsulfonium compounds, diarylalkylsulfonium compounds, aryldialkylsulfonium compounds, diarylcycloalkylsulfonium compounds, aryldicycloalkylsulfonium compounds, and the like.
The aryl group of the arylsulfonium compound is preferably an aryl group such as a phenyl group or a naphthyl group, or a heteroaryl group such as an indole residue or a pyrrole residue, more preferably a phenyl group or an indole residue. When the arylsulfonium compound has two or more aryl groups, the two or more aryl groups may be the same or different.
The alkyl group that the arylsulfonium compound has as necessary is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, sec- Examples thereof include a butyl group and a t-butyl group.
The cycloalkyl group that the arylsulfonium compound has as necessary is preferably a cycloalkyl group having 3 to 15 carbon atoms, and examples thereof include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, and a cyclohexyl group.
Aryl group, alkyl group of R 201 to R 203, cycloalkyl group, an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (for example, 3 to 15 carbon atoms), an aryl group (for example, 6 to 14 carbon atoms) , An alkoxy group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, or a phenylthio group may be substituted. Preferred substituents are linear or branched alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, cycloalkyl groups having 3 to 12 carbon atoms, and linear, branched or cyclic alkoxy groups having 1 to 12 carbon atoms, and more preferably , An alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms. The substituent may be substituted with any one of the three R 201 to R 203 , or may be substituted with all three. When R 201 to R 203 are an aryl group, the substituent is preferably substituted at the p-position of the aryl group.

次に、化合物(ZI−2)について説明する。
化合物(ZI−2)は、一般式(ZI)におけるR201〜R203が、各々独立に、芳香環を有さない有機基を表す場合の化合物である。ここで芳香環とは、ヘテロ原子を有する芳香族環も包含するものである。
201〜R203としての芳香環を有さない有機基は、一般的に炭素数1〜30、好ましくは炭素数1〜20である。
201〜R203は、各々独立に、好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基、アリル基、ビニル基であり、更に好ましくは直鎖、分岐、環状2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基、特に好ましくは直鎖、分岐2−オキソアルキル基である。
Next, the compound (ZI-2) will be described.
The compound (ZI-2) is, R 201 to R 203 in formula (ZI) each independently is a compound when it represents an organic group having no aromatic ring. Here, the aromatic ring includes an aromatic ring having a hetero atom.
The aromatic ring-free organic group as R 201 to R 203 generally has 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms.
R 201 to R 203 are each independently preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group, or a vinyl group, more preferably a linear, branched, cyclic 2-oxoalkyl group, an alkoxycarbonylmethyl group, particularly A linear or branched 2-oxoalkyl group is preferred.

201〜R203としてのアルキル基は、直鎖、分岐のいずれであってもよく、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)を挙げることができる。R201〜R203としてのアルキル基は、直鎖若しくは分岐状2−オキソアルキル基、アルコキシメチル基であることがより好ましい。
201〜R203としてのシクロアルキル基は、好ましくは、炭素数3〜10のシクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基)を挙げることができる。
201〜R203としての2−オキソアルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、好ましくは、上記のアルキル基、シクロアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
201〜R203としてのアルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基としては、好ましくは炭素数1〜5のアルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基)を挙げることができる。
201〜R203は、ハロゲン原子、アルコキシ基(例えば炭素数1〜5)、水酸基、シアノ基、ニトロ基によって更に置換されていてもよい。
The alkyl group as R 201 to R 203 may be linear, may be either branched, preferably a straight-chain or branched alkyl group (e.g., methyl group having 1 to 10 carbon atoms, an ethyl group, a propyl group, Butyl group, pentyl group). The alkyl group as R 201 to R 203 is a straight-chain or branched 2-oxoalkyl group, more preferably an alkoxymethyl group.
The cycloalkyl group as R 201 to R 203 is preferably, and a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms (e.g., cyclopentyl, cyclohexyl, norbornyl).
The 2-oxoalkyl group as R 201 to R 203 may be linear, branched or cyclic, and preferably a group having> C═O at the 2-position of the above alkyl group or cycloalkyl group Can be mentioned.
The alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group as R 201 to R 203, preferably may be mentioned alkoxy groups having 1 to 5 carbon atoms (a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, a pentoxy group).
R 201 to R 203 may be further substituted with a halogen atom, an alkoxy group (eg, having 1 to 5 carbon atoms), a hydroxyl group, a cyano group, or a nitro group.

化合物(ZI−3)とは、以下の一般式(ZI−3)で表される化合物であり、フェナシルスルフォニウム塩構造を有する化合物である。   The compound (ZI-3) is a compound represented by the following general formula (ZI-3), and is a compound having a phenacylsulfonium salt structure.

Figure 2008195868
Figure 2008195868

一般式(ZI−3)に於いて、
1c〜R5cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、又はハロゲン原子を表す。
6c及びR7cは、各々独立に、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
Rx及びRyは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリル基、又はビニル基を表す。
1c〜R7c中のいずれか2つ以上、及びRxとRyは、それぞれ結合して環構造を形成しても良く、この環構造は、酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合を含んでいてもよい。R1c〜R7c中のいずれか2つ以上、及びRxとRyが結合して形成する基としては、ブチレン基、ペンチレン基等を挙げることができる。
X-は、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)に於ける、X-と同様のものである。
In general formula (ZI-3),
R 1 c to R 5 c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, or a halogen atom.
R 6 c and R 7 c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group.
Rx and Ry each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group, or a vinyl group.
R 1 c to R 7 Any two or more of c, and Rx and Ry may combine with each other to form a ring structure, the ring structure may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond May be included. R 1 c to R 7 Any two or more of c, and as the group Rx and Ry are formed by combined include a butylene group and a pentylene group.
X − represents a non-nucleophilic anion and is the same as X − in the general formula (ZI).

1c〜R7cとしてのアルキル基は、直鎖状、分岐状のいずれであってもよく、例えば炭素数1〜20個のアルキル基、好ましくは炭素数1〜12個の直鎖及び分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、直鎖又は分岐プロピル基、直鎖又は分岐ブチル基、直鎖又は分岐ペンチル基)を挙げることができる。
1c〜R7cとしてのシクロアルキル基は、好ましくは、炭素数3〜8個のシクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基)を挙げることができる。
1c〜R5cとしてのアルコキシ基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、例えば炭素数1〜10のアルコキシ基、好ましくは、炭素数1〜5の直鎖及び分岐アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、直鎖又は分岐プロポキシ基、直鎖又は分岐ブトキシ基、直鎖又は分岐ペントキシ基)、炭素数3〜8の環状アルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基)を挙げることができる。
好ましくはR1c〜R5cのうちいずれかが、直鎖若しくは分岐状アルキル基、シクロアルキル基又は直鎖、分岐、環状アルコキシ基であり、更に好ましくはR1c〜R5cの炭素数の和が2〜15である。これにより、より溶剤溶解性が向上し、保存時にパーティクルの発生が抑制される。
The alkyl group as R 1 c to R 7 c may be either linear or branched, for example, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably a linear chain having 1 to 12 carbon atoms and A branched alkyl group (for example, a methyl group, an ethyl group, a linear or branched propyl group, a linear or branched butyl group, a linear or branched pentyl group) can be exemplified.
Preferable examples of the cycloalkyl group as R 1 c to R 7 c include a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms (for example, a cyclopentyl group and a cyclohexyl group).
The alkoxy group as R 1 c to R 5 c may be linear, branched or cyclic, for example, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, preferably a linear or branched chain having 1 to 5 carbon atoms. Alkoxy groups (for example, methoxy group, ethoxy group, linear or branched propoxy group, linear or branched butoxy group, linear or branched pentoxy group), cyclic alkoxy groups having 3 to 8 carbon atoms (for example, cyclopentyloxy group, cyclohexyl) Oxy group).
Preferably any of R 1 c to R 5 c is a linear or branched alkyl group, a cycloalkyl group or a linear, branched or cyclic alkoxy group, more preferably the R 1 c to R 5 c atoms The sum of the numbers is 2-15. Thereby, solvent solubility improves more and generation | occurrence | production of a particle is suppressed at the time of a preservation | save.

Rx及びRyとしてのアルキル基は、R1c〜R7cとしてのアルキル基と同様のものを挙げることができる。Rx及びRyとしてのアルキル基は、直鎖若しくは分岐状2−オキソアルキル基、アルコキシメチル基であることがより好ましい。
Rx及びRyとしてのシクロアルキル基は、R1c〜R7cとしてのシクロアルキル基と同様のものを挙げることができる。Rx及びRyとしてのシクロアルキル基は、環状2−オキソアルキル基であることがより好ましい。
直鎖状、分岐状、環状2−オキソアルキル基は、R1c〜R7cとしてのアルキル基、シクロアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
アルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基については、R1c〜R5cとしてのアルコキシ基と同様のものを挙げることができる。
Rx、Ryは、好ましくは炭素数4個以上のアルキル基であり、より好ましくは6個以上、更に好ましくは8個以上のアルキル基である。
The alkyl group as Rx and Ry, there can be mentioned the same alkyl groups as R 1 c~R 7 c. The alkyl group as Rx and Ry is more preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group or an alkoxymethyl group.
The cycloalkyl group as Rx and Ry may be the same as the cycloalkyl group of R 1 c~R 7 c. The cycloalkyl group as Rx and Ry is more preferably a cyclic 2-oxoalkyl group.
Examples of the linear, branched, or cyclic 2-oxoalkyl group include a group having> C═O at the 2-position of the alkyl group or cycloalkyl group as R 1 c to R 7 c.
The alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group may be the same as the alkoxy group as R 1 c~R 5 c.
Rx and Ry are preferably alkyl groups having 4 or more carbon atoms, more preferably 6 or more, and still more preferably 8 or more.

前記一般式(ZII)、(ZIII)中、
204〜R207は、各々独立に、アリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
204〜R207のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。
204〜R207としてのアルキル基は、直鎖状、分岐状のいずれであってもよく、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)を挙げることができる。
204〜R207としてのシクロアルキル基は、好ましくは、炭素数3〜10のシクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基)を挙げることができる。
204〜R207は、置換基を有していてもよい。R204〜R207が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜15)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基等を挙げることができる。
-は、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)に於けるX-の非求核性アニオンと同様のものを挙げることができる。
In the general formulas (ZII) and (ZIII),
R 204 to R 207 each independently represents an aryl group, an alkyl group or a cycloalkyl group.
The aryl group of R 204 to R 207, a phenyl group, a naphthyl group, more preferably a phenyl group.
The alkyl group as R 204 to R 207 may be linear, it may be either branched, preferably a straight-chain or branched alkyl group (e.g., methyl group having 1 to 10 carbon atoms, an ethyl group, a propyl Group, butyl group, pentyl group).
The cycloalkyl group as R 204 to R 207 is preferably, and a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms (e.g., cyclopentyl, cyclohexyl, norbornyl).
R 204 to R 207 may have a substituent. The R 204 to R 207 are substituents which may have, for example, an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (for example, 3 to 15 carbon atoms), an aryl group (e.g., 6 carbon atoms 15), alkoxy groups (for example, having 1 to 15 carbon atoms), halogen atoms, hydroxyl groups, phenylthio groups and the like.
X represents a non-nucleophilic anion, and examples thereof include the same non-nucleophilic anion as X − in formula (ZI).

活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物の内で好ましい化合物として、更に、下記一般式(ZIV)、(ZV)、(ZVI)で表される化合物を挙げることができる。   Among the compounds that generate an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, compounds represented by the following general formulas (ZIV), (ZV), and (ZVI) can be further exemplified.

Figure 2008195868
Figure 2008195868

一般式(ZIV)〜(ZVI)中、
Ar3及びAr4は、各々独立に、アリール基を表す。
206は、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。
207及びR208は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は電子求引性基を表す。R207として、好ましくは、アリール基である。R208として、好ましくは、電子求引性基であり、より好ましくは、シアノ基又はフロロアルキル基である。
Aは、アルキレン基、シクロアルキレン基、アルケニレン基又はアリーレン基を表す。
In general formulas (ZIV) to (ZVI),
Ar 3 and Ar 4 each independently represents an aryl group.
R 206 represents an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group.
R207 and R208 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or an electron withdrawing group. R 207 is preferably an aryl group. R 208 is preferably an electron-withdrawing group, and more preferably a cyano group or a fluoroalkyl group.
A represents an alkylene group, a cycloalkylene group, an alkenylene group or an arylene group.

活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物の内でより好ましくは、一般式(ZI)〜(ZIII)で表される化合物であり、更に好ましくは(ZI)で表される化合物であり、更により好ましくは(ZI−1)〜(ZI−3)で表される化合物である。
更に、活性光線又は放射線の照射により、下記一般式(AC1)〜(AC3)で表される酸を発生する化合物が好ましい。
Among the compounds that generate an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, more preferred are compounds represented by the general formulas (ZI) to (ZIII), and still more preferred are compounds represented by (ZI). Even more preferred are compounds represented by (ZI-1) to (ZI-3).
Furthermore, the compound which generate | occur | produces the acid represented by the following general formula (AC1)-(AC3) by irradiation of actinic light or a radiation is preferable.

Figure 2008195868
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すなわち、特に好ましい光酸発生剤の様態として、一般式(ZI)で表される構造に於いて、X-が、前記一般式(AN1)、(AN3)、(AN4)から選ばれるアニオンである化合物を挙げることができる。 That is, as a particularly preferred embodiment of the photoacid generator, in the structure represented by the general formula (ZI), X is an anion selected from the general formulas (AN1), (AN3), and (AN4). A compound can be mentioned.

活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の中で、特に好ましいものの例を以下に挙げる。   Among the compounds that decompose upon irradiation with actinic rays or radiation to generate an acid, examples of particularly preferable compounds are listed below.

Figure 2008195868
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光酸発生剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。2種以上を組み合わせて使用する際には、水素原子を除く全原子数が2以上異なる2種の有機酸を発生する化合物を組み合わせることが好ましい。   A photo-acid generator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. When two or more types are used in combination, it is preferable to combine two types of compounds that generate two types of organic acids that differ in the total number of atoms excluding hydrogen atoms by two or more.

光酸発生剤の組成物中の含量は、ポジ型レジスト組成物の全固形分を基準として、0.1〜20質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜10質量%、更に好ましくは1〜7質量%である。   The content of the photoacid generator in the composition is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass, and still more preferably 1 based on the total solid content of the positive resist composition. -7% by mass.

酸の作用により分解する基を有さない樹脂
本発明のポジ型レジスト組成物は、酸の作用により分解する基を有さない樹脂を含有してもよい。
「酸の作用により分解する基を有さない」とは、本発明のポジ型レジスト組成物が通常用いられる画像形成プロセスにおいて酸の作用による分解性が無いかまたは極めて小さく、実質的に酸分解による画像形成に寄与する基を有さないことである。このような樹脂としてアルカリ可溶性基を有する樹脂、アルカリの作用により分解し、アルカリ現像液への溶解性が向上する基を有する樹脂があげられる。
酸の作用により分解する基を有さない樹脂としては、(メタ)アクリル酸誘導体および/又は脂環オレフィン誘導体から導かれる繰り返し単位を少なくとも1種有する樹脂が好ましい。
酸の作用により分解する基を有さない樹脂に含有されるアルカリ可溶性基としては、カルボキシル基、フェノール性水酸基、1位または2位が電子求引性基で置換された脂肪族水酸基、電子求引性基で置換されたアミノ基(例えばスルホンアミド基、スルホンイミド基、ビススルホニルイミド基)、電子求引性基で置換されたメチレン基またはメチン基(例えばケトン基、エステル基から選ばれる少なくとも2つで置換されたメチレン基、メチン基)が好ましい。
酸の作用により分解する基を有さない樹脂に含有されるアルカリの作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する基としては、ラクトン基、酸無水物基が好ましく、より好ましくはラクトン基である。
酸の作用により分解する基を有さない樹脂には、上記以外の他の官能基を有する繰り返し単位を有してもよい。他の官能基を有する繰り返し単位としては、ドライエッチング耐性、親疎水性、相互作用性などを考慮し、適当な官能基を導入することができる。他の繰り返し単位としては、水酸基、シアノ基、カルボニル基、エステル基などの極性官能基を有する構成単位、単環または、多環環状炭化水素構造を有する繰り返し単位、シリコン原子、ハロゲン原子、フロロアルキル基を有する繰り返し単位またはこれらの複数の官能基を有する繰り返し単位である。
Resin having no group decomposable by the action of an acid The positive resist composition of the present invention may contain a resin having no group decomposing by the action of an acid.
“No acid-decomposable group” means that there is no or very little decomposability due to the action of acid in the image forming process in which the positive resist composition of the present invention is usually used. It does not have a group that contributes to image formation. Examples of such a resin include a resin having an alkali-soluble group and a resin having a group that is decomposed by the action of an alkali and improves the solubility in an alkali developer.
As the resin having no group capable of decomposing by the action of an acid, a resin having at least one repeating unit derived from a (meth) acrylic acid derivative and / or an alicyclic olefin derivative is preferable.
Examples of the alkali-soluble group contained in a resin that does not have a group that decomposes by the action of an acid include a carboxyl group, a phenolic hydroxyl group, an aliphatic hydroxyl group substituted at the 1- or 2-position with an electron-attracting group, An amino group substituted with an attractive group (eg, sulfonamide group, sulfonimide group, bissulfonylimide group), a methylene group substituted with an electron withdrawing group, or a methine group (eg, ketone group, ester group) A methylene group and a methine group substituted with two are preferred.
The group that decomposes by the action of an alkali contained in a resin that does not have a group that decomposes by the action of an acid and increases the solubility in an alkali developer is preferably a lactone group or an acid anhydride group, more preferably Lactone group.
The resin that does not have a group capable of decomposing by the action of an acid may have a repeating unit having a functional group other than the above. As the repeating unit having another functional group, an appropriate functional group can be introduced in consideration of dry etching resistance, hydrophilicity / hydrophobicity, interaction property and the like. Other repeating units include structural units having a polar functional group such as a hydroxyl group, a cyano group, a carbonyl group, and an ester group, a repeating unit having a monocyclic or polycyclic hydrocarbon structure, a silicon atom, a halogen atom, and a fluoroalkyl. A repeating unit having a group or a repeating unit having a plurality of these functional groups.

好ましい酸の作用により分解する基を有さない樹脂の具体例を以下に示すが、本発明はこれに限定されるものではない。   Although the specific example of resin which does not have the group decomposed | disassembled by the effect | action of a preferable acid is shown below, this invention is not limited to this.

Figure 2008195868
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酸の作用により分解する基を有さない樹脂の添加量は、酸分解性樹脂に対し0〜30質量%であり、好ましくは0〜20質量%、更に好ましくは0〜15質量%である。   The addition amount of the resin having no group capable of decomposing by the action of an acid is 0 to 30% by mass, preferably 0 to 20% by mass, and more preferably 0 to 15% by mass with respect to the acid-decomposable resin.

アルカリ可溶性基、親水基、酸分解性基から選ばれるすくなくとも1つを有する、分子量3000以下の溶解制御化合物
本発明のポジ型レジスト組成物には、アルカリ可溶性基、親水基、酸分解性基から選ばれるすくなくとも1つを有する、分子量3000以下の溶解制御化合物(以下、「溶解制御化合物」ともいう)を加えてもよい。
溶解制御化合物としては、カルボキシル基、スルホニルイミド基、α位がフロロアルキル基で置換された水酸基などのようなアルカリ可溶性基を有する化合物、水酸基やラクトン基、シアノ基、アミド基、ピロリドン基、スルホンアミド基、などの親水性基を有する化合物、または酸の作用により分解し、アルカリ可溶性基または親水性基を放出する基を含有する化合物が好ましい。酸の作用により分解し、アルカリ可溶性基または親水性基を放出する基としてはカルボキシル基あるいは水酸基を酸分解性基で保護した基が好ましい。溶解制御化合物としては220nm以下の透過性を低下させないため、芳香環を含有しない化合物を用いるか、芳香環を有する化合物を組成物の固形分に対し20wt%以下の添加量で用いることが好ましい。
好ましい溶解制御化合物としてはアダマンタン(ジ)カルボン酸、ノルボルナンカルボン酸、コール酸などの脂環炭化水素構造を有するカルボン酸化合物、またはそのカルボン酸を酸分解性基で保護した化合物、糖類などのポリオール、またはその水酸基を酸分解性基で保護した化合物が好ましい。
The dissolution control compound having a molecular weight of 3000 or less, having at least one selected from an alkali-soluble group, a hydrophilic group, and an acid-decomposable group. The positive resist composition of the present invention includes an alkali-soluble group, a hydrophilic group, and an acid-decomposable group. A dissolution control compound having a molecular weight of 3000 or less (hereinafter also referred to as “solubility control compound”) having at least one selected may be added.
Examples of the dissolution control compound include a carboxyl group, a sulfonylimide group, a compound having an alkali-soluble group such as a hydroxyl group substituted at the α-position with a fluoroalkyl group, a hydroxyl group, a lactone group, a cyano group, an amide group, a pyrrolidone group, a sulfone group. A compound having a hydrophilic group such as an amide group or a compound containing a group capable of decomposing by the action of an acid to release an alkali-soluble group or a hydrophilic group is preferable. The group capable of decomposing by the action of an acid to release an alkali-soluble group or a hydrophilic group is preferably a group in which a carboxyl group or a hydroxyl group is protected with an acid-decomposable group. In order not to lower the permeability of 220 nm or less as the dissolution control compound, it is preferable to use a compound that does not contain an aromatic ring, or to use a compound having an aromatic ring in an amount of 20 wt% or less based on the solid content of the composition.
Preferred dissolution control compounds include carboxylic acid compounds having an alicyclic hydrocarbon structure such as adamantane (di) carboxylic acid, norbornane carboxylic acid, and cholic acid, or compounds in which the carboxylic acid is protected with an acid-decomposable group, and polyols such as saccharides. Or a compound having its hydroxyl group protected with an acid-decomposable group is preferred.

本発明における溶解制御化合物の分子量は、3000以下であり、好ましくは300〜3000、更に好ましくは500〜2500である。   The molecular weight of the dissolution controlling compound in the present invention is 3000 or less, preferably 300 to 3000, and more preferably 500 to 2500.

溶解制御化合物の添加量は、ポジ型レジスト組成物の固形分に対し、好ましくは3〜40質量%であり、より好ましくは5〜20質量%である。   The addition amount of the dissolution control compound is preferably 3 to 40% by mass, more preferably 5 to 20% by mass, based on the solid content of the positive resist composition.

以下に溶解制御化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。   Specific examples of the dissolution control compound are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2008195868
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塩基性化合物
本発明のポジ型レジスト組成物は、露光から加熱までの経時による性能変化を低減あるいは、露光によって発生した酸の膜中拡散性を制御するために、塩基性化合物を含有することが好ましい。
Basic Compound The positive resist composition of the present invention may contain a basic compound in order to reduce the change in performance over time from exposure to heating or to control the diffusibility of the acid generated by exposure in the film. preferable.

塩基性化合物としては含窒素塩基性化合物、オニウム塩化合物を挙げることができる。好ましい含窒素塩基性化合物構造として、下記一般式(A)〜(E)で示される部分構造を有する化合物を挙げることができる。   Examples of basic compounds include nitrogen-containing basic compounds and onium salt compounds. Preferable nitrogen-containing basic compound structures include compounds having partial structures represented by the following general formulas (A) to (E).

Figure 2008195868
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一般式(A)に於いて、
250、R251及びR252は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜20のアルキル、炭素数3〜20のシクロアルキル基又は炭素数6〜20のアリール基であり、ここでR250とR251は互いに結合して環を形成してもよい。これらは置換基を有していてもよく、置換基を有するアルキル基及びシクロアルキル基としては、炭素数1〜20のアミノアルキル基又は炭素数3〜20のアミノシクロアルキル基、炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基又は炭素数3〜20のヒドロキシシクロアルキル基が好ましい。これらはアルキル鎖中に酸素原子、硫黄原子、窒素原子を含んでも良い。
一般式(E)に於いて、
253、R254、R255及びR256は、各々独立に、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数3〜6のシクロアルキル基を示す。
In general formula (A),
R 250 , R 251 and R 252 are each independently a hydrogen atom, an alkyl having 1 to 20 carbons, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbons or an aryl group having 6 to 20 carbons, wherein R 250 And R 251 may combine with each other to form a ring. These may have a substituent. Examples of the alkyl group and cycloalkyl group having a substituent include an aminoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aminocycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, and 1 to 1 carbon atoms. A 20 hydroxyalkyl group or a C 3-20 hydroxycycloalkyl group is preferred. These may contain an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom in the alkyl chain.
In general formula (E),
R 253 , R 254 , R 255 and R 256 each independently represent an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms.

好ましい化合物として、グアニジン、アミノピロリジン、ピラゾール、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルホリン、アミノアルキルモルフォリン、ピペリジンを挙げることができ、置換基を有していてもよい。更に好ましい化合物として、イミダゾール構造、ジアザビシクロ構造、オニウムヒドロキシド構造、オニウムカルボキシレート構造、トリアルキルアミン構造、アニリン構造又はピリジン構造を有する化合物、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体等を挙げることができる。   Preferable compounds include guanidine, aminopyrrolidine, pyrazole, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholine, and piperidine, and may have a substituent. More preferred compounds include compounds having an imidazole structure, diazabicyclo structure, onium hydroxide structure, onium carboxylate structure, trialkylamine structure, aniline structure or pyridine structure, alkylamine derivatives having a hydroxyl group and / or an ether bond, hydroxyl groups and / or Or the aniline derivative which has an ether bond etc. can be mentioned.

イミダゾール構造を有する化合物としてはイミダゾール、2、4、5−トリフェニルイミダゾール、ベンズイミダゾール等があげられる。ジアザビシクロ構造を有する化合物としては1、4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、1、5−ジアザビシクロ[4,3,0]ノナ−5−エン、1、8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカ−7−エンなどがあげられる。オニウムヒドロキシド構造を有する化合物としてはトリアリールスルホニウムヒドロキシド、フェナシルスルホニウムヒドロキシド、2−オキソアルキル基を有するスルホニウムヒドロキシド、具体的にはトリフェニルスルホニウムヒドロキシド、トリス(t−ブチルフェニル)スルホニウムヒドロキシド、ビス(t−ブチルフェニル)ヨードニウムヒドロキシド、フェナシルチオフェニウムヒドロキシド、2−オキソプロピルチオフェニウムヒドロキシドなどがあげられる。オニウムカルボキシレート構造を有する化合物としてはオニウムヒドロキシド構造を有する化合物のアニオン部がカルボキシレートになったものであり、例えばアセテート、アダマンタン−1−カルボキシレート、パーフロロアルキルカルボキシレート等があげられる。トリアルキルアミン構造を有する化合物としては、トリ(n−ブチル)アミン、トリ(n−オクチル)アミン等を挙げることができる。アニリン化合物としては、2,6−ジイソプロピルアニリン、N,N−ジメチルアニリン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体としては、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリス(メトキシエトキシエチル)アミン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体としては、N,N−ビス(ヒドロキシエチル)アニリン等を挙げることができる。   Examples of the compound having an imidazole structure include imidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, benzimidazole, and the like. Examples of the compound having a diazabicyclo structure include 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane, 1,5-diazabicyclo [4,3,0] non-5-ene, and 1,8-diazabicyclo [5,4,0. ] Undec-7-ene. Examples of the compound having an onium hydroxide structure include triarylsulfonium hydroxide, phenacylsulfonium hydroxide, sulfonium hydroxide having a 2-oxoalkyl group, specifically triphenylsulfonium hydroxide, tris (t-butylphenyl) sulfonium. Examples thereof include hydroxide, bis (t-butylphenyl) iodonium hydroxide, phenacylthiophenium hydroxide, and 2-oxopropylthiophenium hydroxide. The compound having an onium carboxylate structure is a compound having an onium hydroxide structure in which the anion moiety is converted to a carboxylate, and examples thereof include acetate, adamantane-1-carboxylate, and perfluoroalkylcarboxylate. Examples of the compound having a trialkylamine structure include tri (n-butyl) amine and tri (n-octyl) amine. Examples of aniline compounds include 2,6-diisopropylaniline and N, N-dimethylaniline. Examples of the alkylamine derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond include ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, and tris (methoxyethoxyethyl) amine. Examples of aniline derivatives having a hydroxyl group and / or an ether bond include N, N-bis (hydroxyethyl) aniline.

これらの塩基性化合物は、単独であるいは2種以上で用いられる。塩基性化合物の使用量は、ポジ型レジスト組成物の固形分を基準として、通常0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜5質量%である。十分な添加効果を得る上で0.001質量%以上が好ましく、感度や非露光部の現像性の点で10質量%以下が好ましい。   These basic compounds are used alone or in combination of two or more. The usage-amount of a basic compound is 0.001-10 mass% normally on the basis of solid content of a positive resist composition, Preferably it is 0.01-5 mass%. In order to obtain a sufficient addition effect, 0.001% by mass or more is preferable, and 10% by mass or less is preferable in terms of sensitivity and developability of the non-exposed area.

フッ素及び/又はシリコン系界面活性剤
本発明のポジ型レジスト組成物は、更に、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤(フッ素系界面活性剤及びシリコン系界面活性剤、フッ素原子と珪素原子の両方を含有する界面活性剤)のいずれか、あるいは2種以上を含有することが好ましい。
Fluorine and / or silicon surfactant The positive resist composition of the present invention further comprises a fluorine and / or silicon surfactant (fluorine surfactant and silicon surfactant, fluorine atom and silicon atom It is preferable to contain either one or two or more surfactants containing both.

本発明のポジ型レジスト組成物がフッ素及び/又はシリコン系界面活性剤とを含有することにより、250nm以下、特に220nm以下の露光光源の使用時に、良好な感度及び解像度で、密着性及び現像欠陥の少ないレジストパターンを与えることが可能となる。   When the positive resist composition of the present invention contains fluorine and / or a silicon-based surfactant, adhesion and development defects are obtained with good sensitivity and resolution when using an exposure light source of 250 nm or less, particularly 220 nm or less. It is possible to provide a resist pattern with less.

これらのフッ素及び/又はシリコン系界面活性剤として、例えば特開昭62−36663号公報、特開昭61−226746号公報、特開昭61−226745号公報、特開昭62−170950号公報、特開昭63−34540号公報、特開平7−230165号公報、特開平8−62834号公報、特開平9−54432号公報、特開平9−5988号公報、特開2002−277862号公報、米国特許第5405720号明細書、同5360692号明細書、同5529881号明細書、同5296330号明細書、同5436098号明細書、同5576143号明細書、同5294511号明細書、同5824451号明細書記載の界面活性剤を挙げることができ、下記市販の界面活性剤をそのまま用いることもできる。   Examples of these fluorine and / or silicon surfactants include, for example, JP-A No. 62-36663, JP-A No. 61-226746, JP-A No. 61-226745, JP-A No. 62-170950, JP 63-34540 A, JP 7-230165 A, JP 8-62834 A, JP 9-54432 A, JP 9-5988 A, JP 2002-277862 A, US Patent Nos. 5,405,720, 5,360,692, 5,529,881, 5,296,330, 5,436,098, 5,576,143, 5,294,511, 5,824,451 Surfactant can be mentioned, The following commercially available surfactant can also be used as it is.

使用できる市販の界面活性剤として、例えばエフトップEF301、EF303、(新秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431(住友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、R08(大日本インキ化学工業(株)製)、サーフロンS−382、SC101、102、103、104、105、106(旭硝子(株)製)、トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)等のフッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を挙げることができる。またポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)もシリコン系界面活性剤として用いることができる。   Examples of commercially available surfactants that can be used include F-top EF301, EF303 (manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Florard FC430, 431 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), MegaFuck F171, F173, F176, F189, R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.), Surflon S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, 106 (Asahi Glass Co., Ltd.), Troisol S-366 (Troy Chemical Co., Ltd.), etc. Fluorine type surfactant or silicon type surfactant can be mentioned. Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can also be used as a silicon-based surfactant.

また、界面活性剤としては、上記に示すような公知のものの他に、テロメリゼーション法(テロマー法ともいわれる)もしくはオリゴメリゼーション法(オリゴマー法ともいわれる)により製造されたフルオロ脂肪族化合物から導かれたフルオロ脂肪族基を有する重合体を用いた界面活性剤を用いることが出来る。フルオロ脂肪族化合物は、特開2002−90991号公報に記載された方法によって合成することが出来る。   In addition to the known surfactants described above, surfactants are derived from fluoroaliphatic compounds produced by the telomerization method (also referred to as the telomer method) or the oligomerization method (also referred to as the oligomer method). A surfactant using a polymer having a fluoroaliphatic group can be used. The fluoroaliphatic compound can be synthesized by the method described in JP-A-2002-90991.

フルオロ脂肪族基を有する重合体としては、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート及び/又は(ポリ(オキシアルキレン))メタクリレートとの共重合体が好ましく、不規則に分布していても、ブロック共重合していてもよい。また、ポリ(オキシアルキレン)基としては、ポリ(オキシエチレン)基、ポリ(オキシプロピレン)基、ポリ(オキシブチレン)基などが挙げられ、また、ポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとオキシエチレンとのブロック連結体)やポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとのブロック連結体)など同じ鎖長内に異なる鎖長のアルキレンを有するようなユニットでもよい。さらに、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体は2元共重合体ばかりでなく、異なる2種以上のフルオロ脂肪族基を有するモノマーや、異なる2種以上の(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)などを同時に共重合した3元系以上の共重合体でもよい。   As the polymer having a fluoroaliphatic group, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate and / or (poly (oxyalkylene)) methacrylate is preferable and distributed irregularly. It may be block copolymerized. Examples of the poly (oxyalkylene) group include a poly (oxyethylene) group, a poly (oxypropylene) group, a poly (oxybutylene) group, and the like, and a poly (oxyethylene, oxypropylene, and oxyethylene group). A unit having different chain lengths in the same chain length, such as a block link) or poly (block link of oxyethylene and oxypropylene) may be used. Furthermore, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate (or methacrylate) is not only a binary copolymer but also a monomer having two or more different fluoroaliphatic groups, Further, it may be a ternary or higher copolymer obtained by simultaneously copolymerizing two or more different (poly (oxyalkylene)) acrylates (or methacrylates).

例えば、市販の界面活性剤として、メガファックF178、F−470、F−473、F−475、F−476、F−472(大日本インキ化学工業(株)製)を挙げることができる。さらに、C613基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C613基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C817基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C817基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、などを挙げることができる。 Examples of commercially available surfactants include Megafac F178, F-470, F-473, F-475, F-476, and F-472 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.). Further, a copolymer of an acrylate (or methacrylate) having a C 6 F 13 group and (poly (oxyalkylene)) acrylate (or methacrylate), an acrylate (or methacrylate) having a C 6 F 13 group and (poly (oxy) (Ethylene)) acrylate (or methacrylate) and (poly (oxypropylene)) acrylate (or methacrylate) copolymer, acrylate (or methacrylate) and (poly (oxyalkylene)) acrylate having C 8 F 17 groups (or Copolymer of acrylate (or methacrylate), (poly (oxyethylene)) acrylate (or methacrylate), and (poly (oxypropylene)) acrylate (or methacrylate) having a C 8 F 17 group Coalesce, etc. Can.

フッ素及び/又はシリコン系界面活性剤の使用量は、ポジ型レジスト組成物の全量(溶剤を除く)に対して、好ましくは0.0001〜2質量%、より好ましくは0.001〜1質量%である。   The amount of fluorine and / or silicon surfactant used is preferably 0.0001 to 2% by mass, more preferably 0.001 to 1% by mass, based on the total amount of the positive resist composition (excluding the solvent). It is.

有機溶剤
本発明のポジ型レジスト組成物は、上記の成分を所定の有機溶剤に溶解して用いる。
Organic Solvent The positive resist composition of the present invention is used by dissolving the above components in a predetermined organic solvent.

使用し得る有機溶剤としては、例えば、エチレンジクロライド、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、メチルエチルケトン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、2−メトキシエチルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トルエン、酢酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、テトラヒドロフラン等を挙げることができる。   Examples of the organic solvent that can be used include ethylene dichloride, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, γ-butyrolactone, methyl ethyl ketone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, 2-methoxyethyl acetate, ethylene glycol monoethyl. Ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, toluene, ethyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, N, N -Dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, tetrahydrofuran, etc.

本発明において、有機溶剤としては、単独で用いても混合して用いても良いが、異なる官能基を有する2種以上の溶剤を含有する混合溶剤を用いることが好ましい。これにより素材の溶解性が高まり、経時におけるパーティクルの発生が抑制できるだけでなく、良好なパターンプロファイルが得られる。溶剤が含有する好ましい官能基としては、エステル基、ラクトン基、水酸基、ケトン基、カーボネート基が挙げられる。異なる官能基を有する混合溶剤としては以下の(S1)〜(S5)の混合溶剤が好ましい。
(S1)水酸基を含有する溶剤と、水酸基を含有しない溶剤とを混合した混合溶剤、
(S2)エステル構造を有する溶剤とケトン構造を有する溶剤とを混合した混合溶剤、
(S3)エステル構造を有する溶剤とラクトン構造を有する溶剤とを混合した混合溶剤、
(S4)エステル構造を有する溶剤とラクトン構造を有する溶剤と水酸基を含有する溶剤とを混合した混合溶剤、
(S5)エステル構造を有する溶剤とカーボネート構造を有する溶剤と水酸基を有する溶剤とを含有する混合溶剤。
これによりレジスト液保存時のパーティクル発生を軽減でき、また、塗布時の欠陥の発生を抑制することができる。
In the present invention, the organic solvent may be used alone or in combination, but it is preferable to use a mixed solvent containing two or more solvents having different functional groups. As a result, the solubility of the material is increased, and not only the generation of particles over time can be suppressed, but also a good pattern profile can be obtained. Preferable functional groups contained in the solvent include ester groups, lactone groups, hydroxyl groups, ketone groups, and carbonate groups. As the mixed solvent having different functional groups, the following mixed solvents (S1) to (S5) are preferable.
(S1) a mixed solvent obtained by mixing a solvent containing a hydroxyl group and a solvent not containing a hydroxyl group,
(S2) a mixed solvent obtained by mixing a solvent having an ester structure and a solvent having a ketone structure;
(S3) a mixed solvent obtained by mixing a solvent having an ester structure and a solvent having a lactone structure;
(S4) a mixed solvent obtained by mixing a solvent having an ester structure, a solvent having a lactone structure, and a solvent containing a hydroxyl group;
(S5) A mixed solvent containing a solvent having an ester structure, a solvent having a carbonate structure, and a solvent having a hydroxyl group.
As a result, the generation of particles during storage of the resist solution can be reduced, and the generation of defects during application can be suppressed.

水酸基を含有する溶剤としては、例えば、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、乳酸エチル等を挙げることができ、これらの内でプロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチルがより好ましい。   Examples of the solvent containing a hydroxyl group include ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethyl lactate, and the like. And propylene glycol monomethyl ether and ethyl lactate are more preferred.

水酸基を含有しない溶剤としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチル、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等を挙げることができ、これらの内で、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチルがより好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、シクロヘキサノンが特に好ましい。   Examples of the solvent not containing a hydroxyl group include propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, butyl acetate, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide and the like. Among these, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, and butyl acetate are more preferable, and propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate. 2-heptanone and cyclohexanone are particularly preferred.

ケトン構造を有する溶剤としてはシクロヘキサノン、2−ヘプタノンなどが挙げられ、好ましくはシクロヘキサノンである。
エステル構造を有する溶剤としてはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、酢酸ブチルなどが挙げられ、好ましくはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートである。
ラクトン構造を有する溶剤としてはγ−ブチロラクトンが挙げられる。
カーボネート構造を有する溶剤としてはプロピレンカーボネート、エチレンカーボネートが挙げられ、好ましくはプロピレンカーボネートである。
Examples of the solvent having a ketone structure include cyclohexanone and 2-heptanone, and cyclohexanone is preferable.
Examples of the solvent having an ester structure include propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, and butyl acetate, and propylene glycol monomethyl ether acetate is preferable.
Examples of the solvent having a lactone structure include γ-butyrolactone.
Examples of the solvent having a carbonate structure include propylene carbonate and ethylene carbonate, with propylene carbonate being preferred.

水酸基を含有する溶剤と水酸基を含有しない溶剤との混合比(質量)は、1/99〜99/1、好ましくは10/90〜90/10、更に好ましくは20/80〜60/40である。水酸基を含有しない溶剤を50質量%以上含有する混合溶剤が塗布均一性の点で特に好ましい。
エステル構造を有する溶剤とケトン構造を有する溶剤との混合比(質量)は、1/99〜99/1、好ましくは10/90〜90/10、更に好ましくは40/60〜80/20である。エステル構造を有する溶剤を50質量%以上含有する混合溶剤が塗布均一性の点で特に好ましい。
エステル構造を有する溶剤とラクトン構造を有する溶剤との混合比(質量)は、70/30〜99/1、好ましくは80/20〜99/1、更に好ましくは90/10〜99/1である。エステル構造を有する溶剤を70質量%以上含有する混合溶剤が経時安定性の点で特に好ましい。
エステル構造を有する溶剤とラクトン構造を有する溶剤と水酸基を含有する溶剤を混合する際は、エステル構造を有する溶剤を30〜80質量%、ラクトン構造を有する溶剤を1〜20質量%、水酸基を含有する溶剤を10〜60質量%含有することが好ましい。
エステル構造を有する溶剤とカーボネート構造を有する溶剤と水酸基を含有する溶剤を混合する際は、エステル構造を有する溶剤を30〜80質量%、カーボネート構造を有する溶剤を1〜20質量%、水酸基を含有する溶剤を10〜60質量%含有することが好ましい。
The mixing ratio (mass) of the solvent containing a hydroxyl group and the solvent not containing a hydroxyl group is 1/99 to 99/1, preferably 10/90 to 90/10, more preferably 20/80 to 60/40. . A mixed solvent containing 50% by mass or more of a solvent not containing a hydroxyl group is particularly preferred from the viewpoint of coating uniformity.
The mixing ratio (mass) of the solvent having an ester structure and the solvent having a ketone structure is 1/99 to 99/1, preferably 10/90 to 90/10, and more preferably 40/60 to 80/20. . A mixed solvent containing 50% by mass or more of a solvent having an ester structure is particularly preferable from the viewpoint of coating uniformity.
The mixing ratio (mass) of the solvent having an ester structure and the solvent having a lactone structure is 70/30 to 99/1, preferably 80/20 to 99/1, and more preferably 90/10 to 99/1. . A mixed solvent containing 70% by mass or more of a solvent having an ester structure is particularly preferable from the viewpoint of stability over time.
When mixing a solvent having an ester structure, a solvent having a lactone structure, and a solvent containing a hydroxyl group, the solvent having an ester structure is 30 to 80% by mass, the solvent having a lactone structure is 1 to 20% by mass, and the hydroxyl group is contained. It is preferable to contain 10-60 mass% of solvent to do.
When mixing a solvent having an ester structure, a solvent having a carbonate structure, and a solvent containing a hydroxyl group, the solvent having an ester structure is 30 to 80% by mass, the solvent having a carbonate structure is 1 to 20% by mass, and the hydroxyl group is contained. It is preferable to contain 10-60 mass% of solvent to do.

これら溶剤の好ましい様態としてはアルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート(好ましくはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)を含有する溶剤であり、より好ましくはアルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレートと他の溶剤の混合溶剤であり、他の溶剤が水酸基、ケトン基、ラクトン基、エステル基、エーテル基、カーボネート基から選ばれる官能基、あるいはこれらのうちの複数の官能基を併せ持つ溶剤から選ばれる少なくとも1種である。特に好ましい混合溶剤は、乳酸エチル、γブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ブチル、シクロヘキサノンから選ばれる少なくとも1種と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混合溶剤である。
最適な溶剤を選択することにより現像欠陥性能を改良することができる。
A preferable embodiment of these solvents is a solvent containing an alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate (preferably propylene glycol monomethyl ether acetate), more preferably a mixed solvent of an alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate and another solvent, The other solvent is at least one selected from a functional group selected from a hydroxyl group, a ketone group, a lactone group, an ester group, an ether group and a carbonate group, or a solvent having a plurality of these functional groups. A particularly preferable mixed solvent is a mixed solvent of at least one selected from ethyl lactate, γ-butyrolactone, propylene glycol monomethyl ether, butyl acetate, and cyclohexanone and propylene glycol monomethyl ether acetate.
The development defect performance can be improved by selecting an optimum solvent.

<その他の添加剤>
本発明のポジ型レジスト組成物には、必要に応じてさらに染料、可塑剤、前記フッ素及び/又はシリコン系界面活性剤以外の界面活性剤、光増感剤、及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物等を含有させることができる。
<Other additives>
The positive resist composition of the present invention further promotes solubility in dyes, plasticizers, surfactants other than the fluorine and / or silicon surfactants, photosensitizers, and developers as necessary. The compound to be made can be contained.

本発明で使用できる現像液に対する溶解促進性化合物は、フェノール性OH基を2個以上、又はカルボキシ基を1個以上有する分子量1,000以下の低分子化合物である。カルボキシ基を有する場合は脂環族又は脂肪族化合物が好ましい。   The dissolution accelerating compound for the developer that can be used in the present invention is a low molecular weight compound having a molecular weight of 1,000 or less and having two or more phenolic OH groups or one or more carboxy groups. When it has a carboxy group, an alicyclic or aliphatic compound is preferable.

これら溶解促進性化合物の好ましい添加量は、高分子化合物に対して2〜50質量%であり、さらに好ましくは5〜30質量%である。現像残渣抑制、現像時パターン変形防止の点で50質量%以下が好ましい。   A preferable addition amount of these dissolution promoting compounds is 2 to 50% by mass, and more preferably 5 to 30% by mass with respect to the polymer compound. The amount is preferably 50% by mass or less from the viewpoint of suppressing development residue and preventing pattern deformation during development.

このような分子量1000以下のフェノール化合物は、例えば、特開平4−122938号、特開平2−28531号、米国特許第4916210号、欧州特許第219294号等に記載の方法を参考にして、当業者において容易に合成することができる。   Such phenolic compounds having a molecular weight of 1000 or less can be obtained by referring to methods described in, for example, JP-A-4-1222938, JP-A-2-28531, U.S. Pat. No. 4,916,210, European Patent 219294, and the like. Can be easily synthesized.

カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物の具体例としてはコール酸、デオキシコール酸、リトコール酸などのステロイド構造を有するカルボン酸誘導体、アダマンタンカルボン酸誘導体、アダマンタンジカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。   Specific examples of alicyclic or aliphatic compounds having a carboxyl group include carboxylic acid derivatives having a steroid structure such as cholic acid, deoxycholic acid, lithocholic acid, adamantane carboxylic acid derivatives, adamantane dicarboxylic acid, cyclohexane carboxylic acid, cyclohexane Examples thereof include, but are not limited to, dicarboxylic acids.

本発明においては、前記フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤以外の他の界面活性剤を加えることもできる。具体的には、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタン脂肪族エステル類、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪族エステル類等のノニオン系界面活性剤を挙げることができる。   In the present invention, a surfactant other than the fluorine-based and / or silicon-based surfactant may be added. Specifically, nonionic interfaces such as polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl allyl ethers, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers, sorbitan aliphatic esters, polyoxyethylene sorbitan aliphatic esters, etc. Mention may be made of activators.

これらの界面活性剤は単独で添加してもよいし、また、いくつかの組み合わせで添加することもできる。   These surfactants may be added alone or in some combination.

(パターン形成方法)
本発明のポジ型レジスト組成物は、上記の成分を所定の有機溶剤、好ましくは前記混合溶剤に溶解し、フィルター濾過した後、次のように所定の支持体上に塗布して用いる。フィルター濾過に用いるフィルターは0.1ミクロン以下、より好ましくは0.05ミクロン以下、更に好ましくは0.03ミクロン以下のポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、ナイロン製のものが好ましい。
(Pattern formation method)
The positive resist composition of the present invention is used by dissolving the above components in a predetermined organic solvent, preferably the mixed solvent, filtering the solution, and then applying the solution on a predetermined support as follows. The filter used for filter filtration is preferably made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon of 0.1 microns or less, more preferably 0.05 microns or less, and still more preferably 0.03 microns or less.

例えば、ポジ型レジスト組成物を精密集積回路素子の製造に使用されるような基板(例:シリコン/二酸化シリコン被覆)上にスピナー、コーター等の適当な塗布方法により塗布、乾燥し、レジスト膜を形成する。
当該レジスト膜に、所定のマスクを通して活性光線又は放射線を照射し、好ましくはベーク(加熱)を行い、現像、リンスする。これにより良好なパターンを得ることができる。
活性光線又は放射線の照射時にレジスト膜とレンズの間に空気よりも屈折率の高い液体(液浸媒体)を満たして露光(液浸露光)を行ってもよい。これにより解像性を高めることができる。用いる液浸媒体としては空気よりも屈折率の高い液体であればいずれのものでも用いることができるが好ましくは純水である。また、液浸露光を行なう際に液浸媒体とレジスト膜が直接触れ合わないようにするためにレジスト膜の上にさらにオーバーコート層を設けても良い。これによりレジスト膜から液浸媒体への組成物の溶出が抑えられ、現像欠陥が低減する。
For example, a positive resist composition is coated on a substrate (eg, silicon / silicon dioxide coating) used for manufacturing a precision integrated circuit element by an appropriate coating method such as a spinner or a coater, and dried to form a resist film. Form.
The resist film is irradiated with actinic rays or radiation through a predetermined mask, preferably baked (heated), developed and rinsed. Thereby, a good pattern can be obtained.
Exposure (immersion exposure) may be performed by filling a liquid (immersion medium) having a higher refractive index than air between the resist film and the lens during irradiation with actinic rays or radiation. Thereby, resolution can be improved. As the immersion medium to be used, any liquid can be used as long as it has a higher refractive index than air, but pure water is preferred. Further, an overcoat layer may be further provided on the resist film so that the immersion medium and the resist film do not come into direct contact with each other during the immersion exposure. Thereby, elution of the composition from the resist film to the immersion medium is suppressed, and development defects are reduced.

レジスト膜を形成する前に、基板上に予め反射防止膜を塗設してもよい。
反射防止膜としては、チタン、二酸化チタン、窒化チタン、酸化クロム、カーボン、アモルファスシリコン等の無機膜型と、吸光剤とポリマー材料からなる有機膜型のいずれも用いることができる。また、有機反射防止膜として、ブリューワーサイエンス社製のDUV30シリーズや、DUV−40シリーズ、シプレー社製のAR−2、AR−3、AR−5等の市販の有機反射防止膜を使用することもできる。
Before forming the resist film, an antireflection film may be coated on the substrate in advance.
As the antireflection film, any of an inorganic film type such as titanium, titanium dioxide, titanium nitride, chromium oxide, carbon, and amorphous silicon, and an organic film type made of a light absorber and a polymer material can be used. In addition, as the organic antireflection film, commercially available organic antireflection films such as DUV30 series, DUV-40 series manufactured by Brewer Science, AR-2, AR-3, AR-5 manufactured by Shipley, etc. may be used. it can.

活性光線又は放射線としては、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、X線、電子線等を挙げることができるが、好ましくは250nm以下、より好ましくは220nm以下の波長の遠紫外光、具体的には、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、F2エキシマレーザー(157nm)、X線、電子ビーム等であり、ArFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、EUV(13nm)、電子ビームが好ましい。 Examples of the actinic ray or radiation include infrared light, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-ray, electron beam, etc., but preferably far ultraviolet light having a wavelength of 250 nm or less, more preferably 220 nm or less. Specifically, KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F 2 excimer laser (157 nm), X-ray, electron beam, etc. ArF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (13 nm) An electron beam is preferred.

現像工程では、アルカリ現像液を次のように用いる。レジスト組成物のアルカリ現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピヘリジン等の環状アミン類等のアルカリ性水溶液を使用することができる。
さらに、上記アルカリ現像液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常0.1〜20質量%である。
アルカリ現像液のpHは、通常10.0〜15.0である。
In the development step, an alkaline developer is used as follows. As an alkaline developer of the resist composition, inorganic hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and aqueous ammonia, primary amines such as ethylamine and n-propylamine, Secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide and the like Alkaline aqueous solutions such as quaternary ammonium salts, cyclic amines such as pyrrole and pihelidine can be used.
Furthermore, alcohols and surfactants can be added in appropriate amounts to the alkaline developer.
The alkali concentration of the alkali developer is usually from 0.1 to 20% by mass.
The pH of the alkali developer is usually from 10.0 to 15.0.

次に実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is further demonstrated, this invention is not limited to these Examples.

合成例1(酸分解性樹脂(RA−1)の合成)   Synthesis Example 1 (Synthesis of acid-decomposable resin (RA-1))

Figure 2008195868
Figure 2008195868

窒素気流下、シクロヘキサノン5.9g、連鎖移動剤(II−1)0.78g(2.56mmol)を3つ口フラスコに入れ、80℃に加熱した。これに、モノマー(1−1)11.4g(51.2mmol)、モノマー(1−2)6.0g(25.6mmol)、モノマー(1−3)10.8g(51.2mmol)、重合開始剤V−60(アゾビスイソブチロニトリル、和光純薬製)0.42g(2.56mmol)、連鎖移動剤(II−1)0.78g(2.56mmol)をシクロヘキサノン106gを溶解させた溶液を6時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに80℃で2時間反応させた。この溶液に、重合開始剤V−60(和光純薬製)3.36g(10.2mmol)をシクロヘキサノン20mLに溶解させた溶液を80℃で4時間かけて滴下し、さらに2時間加熱した。反応液を放冷後ヘキサン700m/酢酸エチル300mlの混合液に20分かけて滴下し、析出した粉体をろ取、乾燥すると、酸分解性樹脂(RA−1)が21.4g得られた。得られた樹脂の重量平均分子量は標準ポリスチレン換算で6,450、分散度(Mw/Mn)は1.15であった。   Under a nitrogen stream, 5.9 g of cyclohexanone and 0.78 g (2.56 mmol) of the chain transfer agent (II-1) were placed in a three-necked flask and heated to 80 ° C. To this, monomer (1-1) 11.4 g (51.2 mmol), monomer (1-2) 6.0 g (25.6 mmol), monomer (1-3) 10.8 g (51.2 mmol), polymerization start Agent V-60 (azobisisobutyronitrile, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 0.42 g (2.56 mmol), chain transfer agent (II-1) 0.78 g (2.56 mmol) dissolved in cyclohexanone 106 g Was added dropwise over 6 hours. After completion of dropping, the reaction was further carried out at 80 ° C. for 2 hours. To this solution, a solution prepared by dissolving 3.36 g (10.2 mmol) of a polymerization initiator V-60 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in 20 mL of cyclohexanone was added dropwise at 80 ° C. over 4 hours and further heated for 2 hours. The reaction solution was allowed to cool and then added dropwise to a mixed solution of 700 m of hexane / 300 ml of ethyl acetate over 20 minutes. The precipitated powder was collected by filtration and dried to obtain 21.4 g of an acid-decomposable resin (RA-1). . The weight average molecular weight of the obtained resin was 6,450 in terms of standard polystyrene, and the dispersity (Mw / Mn) was 1.15.

酸分解性樹脂(RA−2)〜(RA−36)を、表1の条件に従い、合成例1と同様の手法を用いて合成した。なお、ポリマーが含有する連鎖移動剤の残基は、重合時に用いた開始剤を用いて除去操作を行った。   Acid-decomposable resins (RA-2) to (RA-36) were synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1 according to the conditions in Table 1. The residue of the chain transfer agent contained in the polymer was removed using the initiator used during the polymerization.

比較合成例1(酸分解性樹脂(RA−1')の合成)
窒素気流下、シクロヘキサノン11.8gを3つ口フラスコに入れ、80℃に加熱した。これに、モノマー(1−1)11.4g(51.2mmol)、モノマー(1−2)6.0g(25.6mmol)、モノマー(1−3)10.8g(51.2mmol)、重合開始剤V−60(アゾビスイソブチロニトリル、和光純薬製)1.9g(11.6mmol)をシクロヘキサノン106gを溶解させた溶液を6時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに80℃で2時間反応させた。反応液を放冷後ヘキサン1400m/酢酸エチル600mlの混合液に20分かけて滴下し、析出した粉体をろ取、乾燥すると、酸分解性樹脂(RA−1')が26.2g得られた。得られた樹脂の重量平均分子量は標準ポリスチレン換算で6,800、分散度(Mw/Mn)は1.82であった。
Comparative Synthesis Example 1 (Synthesis of acid-decomposable resin (RA-1 ′))
Under a nitrogen stream, 11.8 g of cyclohexanone was placed in a three-necked flask and heated to 80 ° C. To this, monomer (1-1) 11.4 g (51.2 mmol), monomer (1-2) 6.0 g (25.6 mmol), monomer (1-3) 10.8 g (51.2 mmol), polymerization start A solution in which 106 g of cyclohexanone was dissolved in 1.9 g (11.6 mmol) of agent V-60 (azobisisobutyronitrile, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added dropwise over 6 hours. After completion of dropping, the reaction was further carried out at 80 ° C. for 2 hours. The reaction solution is allowed to cool and then added dropwise over 20 minutes to a mixture of 1400 m of hexane / 600 ml of ethyl acetate. The precipitated powder is collected by filtration and dried to obtain 26.2 g of an acid-decomposable resin (RA-1 ′). It was. The weight average molecular weight of the obtained resin was 6,800 in terms of standard polystyrene, and the dispersity (Mw / Mn) was 1.82.

比較合成例2(酸分解性樹脂(RA−1'')の合成)
連鎖移動剤を一般式(II’)で表される化合物を用いた以外は表1の条件に従い、合成例1と同様の手法を持ちいて、酸分解性樹脂(RA−1’’)を24.2g得た。得られた樹脂の重量平均分子量は標準ポリスチレン換算で6,700、分散度(Mw/Mn)は1.26であった。
Comparative Synthesis Example 2 (Synthesis of acid-decomposable resin (RA-1 ″))
Except that the compound represented by the general formula (II ′) is used as the chain transfer agent, the acid-decomposable resin (RA-1 ″) is prepared in the same manner as in Synthesis Example 1 according to the conditions in Table 1. 0.2 g was obtained. The weight average molecular weight of the obtained resin was 6,700 in terms of standard polystyrene, and the dispersity (Mw / Mn) was 1.26.

Figure 2008195868
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以下、得られた酸分解性樹脂の構造を示す。   Hereinafter, the structure of the obtained acid-decomposable resin is shown.

Figure 2008195868
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Figure 2008195868
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下記表1に、得られた酸分解性樹脂について、使用した開始剤、連載移動剤、重量平均分子量、分散度及び透過率を示す。透過率は、プロピレングリコールモノアセテート:プロピレングリコール=6:4の樹脂溶液(樹脂の含率:10重量%)を石英ガラス基板上にスピンコートにより塗布し、120℃でプリベークを行って膜圧160nmのレジスト膜を形成し、その膜の波長193nmの吸光度から算出した。   Table 1 below shows the used initiator, serial transfer agent, weight average molecular weight, degree of dispersion, and transmittance of the obtained acid-decomposable resin. The transmittance is as follows. A resin solution of propylene glycol monoacetate: propylene glycol = 6: 4 (resin content: 10% by weight) is applied onto a quartz glass substrate by spin coating, prebaked at 120 ° C., and a film pressure of 160 nm. The resist film was formed and calculated from the absorbance of the film at a wavelength of 193 nm.

Figure 2008195868
Figure 2008195868

表中のmol%は全モノマーモル数に対するmol%である。
V-60:アゾイソブチロニトリル
V−601:ジメチル(2,2’−2−メチルプロピオネート)
V−40:1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)
The mol% in the table is mol% with respect to the total monomer mole number.
V-60: Azoisobutyronitrile V-601: Dimethyl (2,2'-2-methylpropionate)
V-40: 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile)

実施例1〜34及び比較例1〜4
<レジスト調製>
下記表2に示す成分を溶剤に溶解させ固形分濃度8質量%の溶液を調製し、これを0.03 mのポリエチレンフィルターでろ過してポジ型レジスト溶液を調製した。調製したポジ型レジスト溶液を下記の方法で評価し、結果も表2に示した。
Examples 1-34 and Comparative Examples 1-4
<Resist preparation>
The components shown in Table 2 below were dissolved in a solvent to prepare a solution having a solid content concentration of 8% by mass, and this was filtered through a 0.03 m polyethylene filter to prepare a positive resist solution. The prepared positive resist solution was evaluated by the following method, and the results are also shown in Table 2.

<レジスト評価>
スピンコーターにてヘキサメチルジシラザン処理を施したシリコン基板上にブリューワーサイエンス社製反射防止膜DUV−42を600オングストローム均一に塗布し、100℃で90秒間ホットプレート上で乾燥した後、190℃で240秒間加熱乾燥を行った。その後、各ポジ型レジスト溶液をスピンコーターで塗布し120℃で60秒乾燥を行い150nmのレジスト膜を形成させた。 このレジスト膜に対し、マスクを通してArFエキシマレーザーステッパー(ASML社製 NA=0.75、2/3輪帯)で露光し、露光後直ぐに120℃で60秒間ホットプレート上で加熱した。さらに2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で23℃で60秒間現像し、30秒間純水にてリンスした後、乾燥し、ラインパターンを得た。
<Resist evaluation>
An anti-reflective coating DUV-42 manufactured by Brewer Science Co., Ltd. was uniformly applied to 600 angstroms on a silicon substrate subjected to hexamethyldisilazane treatment with a spin coater, dried on a hot plate at 100 ° C. for 90 seconds, and then at 190 ° C. Heat drying was performed for 240 seconds. Thereafter, each positive resist solution was applied by a spin coater and dried at 120 ° C. for 60 seconds to form a 150 nm resist film. This resist film was exposed with an ArF excimer laser stepper (NAML = 0.75, 2/3 ring zone) through a mask, and heated on a hot plate at 120 ° C. for 60 seconds immediately after the exposure. Further, the resist film was developed with an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide solution at 23 ° C. for 60 seconds, rinsed with pure water for 30 seconds, and then dried to obtain a line pattern.

<感度>
80nmのラインアンドスペース1/1のマスクパターンを再現する露光量を最適露光量(Eopt)とした。この値が小さいほど、感度が高い。
<Sensitivity>
The exposure amount for reproducing the 80 nm line and space 1/1 mask pattern was determined as the optimum exposure amount (Eopt). The smaller this value, the higher the sensitivity.

<パターン倒れ>
130nmのラインアンドスペース1:1のマスクパターンを再現する露光量を最適露光量とし、ラインアンドスペース1:1の密集パターン及びラインアンドスペース1:10の孤立パターンについて、最適露光量で露光した際により微細なマスクサイズにおいてパターンが倒れずに解像する線幅を限界パターン倒れ線幅とした。値が小さいほど、より微細なパターンが倒れずに解像することを表し、パターン倒れが発生しにくいことを示す。
<ラインエッジラフネス>
ラインエッジラフネス(LER)の測定は、測長走査型電子顕微鏡(SEM)を使用して120nmの孤立パターンを観察し、ラインパターンの長手方向のエッジが5μmの範囲についてエッジのあるべき基準線からの距離を測長SEM((株)日立製作所S−8840)により50ポイント測定し、標準偏差を求め、3σを算出した。値が小さいほど良好な性能であることを示す。
<パターン形状>
得られたパターンの形状を走査型電子顕微鏡((株)日立製作所S−9260)にて観察して、評価した。
<現像欠陥評価>
130nmのラインアンドスペース1:1のマスクパターンが再現する露光量で8inchウエハー全面を露光しレジストパターンを得た。これをKLA Tencor社製 インテリジェント ラインモニタ 2360を使用しウエハ全面における現像欠陥測定した。
<Pattern collapse>
When an exposure amount that reproduces a 130 nm line and space 1: 1 mask pattern is an optimum exposure amount, and a dense pattern of line and space 1: 1 and an isolated pattern of line and space 1:10 are exposed at the optimum exposure amount Therefore, the line width that resolves the pattern without falling down in a fine mask size is defined as the limit pattern falling line width. The smaller the value, the finer pattern is resolved without falling, and the pattern collapse is less likely to occur.
<Line edge roughness>
The line edge roughness (LER) is measured by using a length-measuring scanning electron microscope (SEM) to observe an isolated pattern of 120 nm and from the reference line where the edge in the longitudinal direction of the line pattern should be 5 μm. The distance was measured by 50 points with a length measuring SEM (Hitachi, Ltd. S-8840), the standard deviation was obtained, and 3σ was calculated. A smaller value indicates better performance.
<Pattern shape>
The shape of the obtained pattern was observed and evaluated with a scanning electron microscope (Hitachi, Ltd. S-9260).
<Development defect evaluation>
The entire surface of the 8-inch wafer was exposed with an exposure amount that a mask pattern of 130 nm line and space 1: 1 was reproduced to obtain a resist pattern. This was measured for development defects on the entire wafer surface using an intelligent line monitor 2360 manufactured by KLA Tencor.

Figure 2008195868
Figure 2008195868

Figure 2008195868
Figure 2008195868

以下、表2中の略号を示す。
〔光酸発生剤〕
The abbreviations in Table 2 are shown below.
[Photoacid generator]

Figure 2008195868
Figure 2008195868

〔塩基性化合物〕
TPSA:トリフェニルスルホニウムアセテート
DIA:2,6−ジイソプロピルアニリン
TEA:トリエタノールアミン
DBA:N,N−ジブチルアニリン
PBI:2−フェニルベンズイミダゾール
TMEA:トリス(メトキシエトキシエチル)アミン
PEA:N−フェニルジエタノールアミン
〔界面活性剤〕
W−1:メガファックF176(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素系)
W−2:メガファックR08(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素及びシリコン系)
W−3:ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)(シリコン系)
W‐4:トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)
〔溶剤〕
S1:プロピレングリコールメチルエーテルアセテート
S2:2−ヘプタノン
S3:シクロヘキサノン
S4:γ−ブチロラクトン
S5:プロピレングリコールメチルエーテル
S6:乳酸エチル
S7:プロピレンカーボネート
[Basic compounds]
TPSA: triphenylsulfonium acetate DIA: 2,6-diisopropylaniline TEA: triethanolamine DBA: N, N-dibutylaniline PBI: 2-phenylbenzimidazole TMEA: tris (methoxyethoxyethyl) amine PEA: N-phenyldiethanolamine [ Surfactant]
W-1: MegaFuck F176 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (Fluorine)
W-2: Megafuck R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (fluorine and silicon)
W-3: Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) (silicon-based)
W-4: Troisol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.)
〔solvent〕
S1: Propylene glycol methyl ether acetate S2: 2-heptanone S3: Cyclohexanone S4: γ-Butyrolactone S5: Propylene glycol methyl ether S6: Ethyl lactate S7: Propylene carbonate

表から、本発明の樹脂を含有するポジ型レジスト組成物は、LER、パターン倒れ、パターン形状、現像欠陥の全てにおいて優れていることが明らかである。   From the table, it is clear that the positive resist composition containing the resin of the present invention is excellent in all of LER, pattern collapse, pattern shape, and development defect.

Claims (12)

一般式(I)で表される繰り返し単位(a)を含有し、リビングラジカル重合で製造されたことを特徴とする、酸の作用によりアルカリ可溶性となる樹脂(B)。
Figure 2008195868
一般式(I)中、
a1は水素原子、アルキル基、またはシクロアルキル基を表す。
Rは単環の脂環基を含有する酸の作用により分解して脱離する基を表す。
A resin (B) which contains the repeating unit (a) represented by the general formula (I) and which is produced by living radical polymerization and becomes alkali-soluble by the action of an acid.
Figure 2008195868
In general formula (I),
X a1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a cycloalkyl group.
R represents a group capable of decomposing and leaving by the action of an acid containing a monocyclic alicyclic group.
樹脂(B)において一般式(I)で表される繰り返し単位が一般式(Ia)で表されるで繰り返し単位であることを特徴とする請求項1に記載の樹脂。
Figure 2008195868
一般式(Ia)中、
a1は水素原子、アルキル基、またはシクロアルキル基を表す。
、R及びRはそれぞれ独立してアルキル基、単環の脂環基を表す。ただし、R、R及びRの少なくとも一つは単環の脂環基である。
The resin according to claim 1, wherein the repeating unit represented by the general formula (I) in the resin (B) is a repeating unit represented by the general formula (Ia).
Figure 2008195868
In general formula (Ia),
X a1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a cycloalkyl group.
R 1 , R 2 and R 3 each independently represents an alkyl group or a monocyclic alicyclic group. However, at least one of R 1 , R 2 and R 3 is a monocyclic alicyclic group.
樹脂(B)がさらに一般式(I’)で表され、繰り返し単位(a)とは異なる構造を有する繰り返し単位(b)を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の樹脂。
Figure 2008195868
一般式(I’)中、
a2は水素原子、アルキル基、またはシクロアルキル基を表す。
R’は酸の作用により分解して脱離する基を表す。
ただし、Xa2が一般式(I)におけるXa1と同じ場合、R’は一般式(I)におけるRと同じではなく、また、R’が一般式(I)におけるRと同じ場合の場合、Xa2は一般式(I)におけるXa1と同じではない。
The resin according to claim 1 or 2, wherein the resin (B) further contains a repeating unit (b) represented by the general formula (I ') and having a structure different from that of the repeating unit (a).
Figure 2008195868
In general formula (I ′),
X a2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a cycloalkyl group.
R ′ represents a group capable of decomposing by the action of an acid.
However, when Xa 2 is the same as Xa 1 in general formula (I), R ′ is not the same as R in general formula (I), and when R ′ is the same as R in general formula (I), Xa 2 is not the same as Xa 1 in general formula (I).
樹脂(B)がさらにラクトン構造を有する繰り返し単位(c)を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の樹脂。   The resin according to any one of claims 1 to 3, wherein the resin (B) further contains a repeating unit (c) having a lactone structure. 樹脂(B)がさらに極性基を有する繰り返し単位を含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の樹脂。   The resin according to claim 1, wherein the resin (B) further contains a repeating unit having a polar group. 樹脂(B)がさらに非酸分解性脂環構造を含有する繰り返し単位を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の樹脂。   The resin according to any one of claims 1 to 5, wherein the resin (B) further has a repeating unit containing a non-acid-decomposable alicyclic structure. 樹脂(B)を製造するリビングラジカル重合が、一般式(II)で表される連鎖移動剤の存在下で重合されたことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の樹脂。
Figure 2008195868
一般式(II)中、
Aはアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、アリール基またはヘテロ環基を表す。
Yはアリール基を含有しないラジカルを放出できる基を表す。
The resin according to any one of claims 1 to 6, wherein the living radical polymerization for producing the resin (B) is polymerized in the presence of a chain transfer agent represented by the general formula (II).
Figure 2008195868
In general formula (II),
A represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, an arylthio group, a heterocyclic thio group, an aryl group or a heterocyclic group.
Y represents a group capable of releasing a radical containing no aryl group.
前記一般式(II)で表される連鎖移動剤が一般式(II’)で表されることを特徴とする請求項7に記載の樹脂。
Figure 2008195868
一般式(II’)中、
及びAは各々独立してアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、アリール基またはヘテロ環基を表す。
The resin according to claim 7, wherein the chain transfer agent represented by the general formula (II) is represented by the general formula (II ').
Figure 2008195868
In general formula (II ′),
A 1 and A 2 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, an arylthio group, a heterocyclic thio group, an aryl group or a heterocyclic group.
前記樹脂(B)の製造工程が、
重合後の重合溶液にラジカル発生剤を添加しながら、一般式(III)で表される末端構造をラジカル発生剤で置換する工程を含むことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の樹脂。
Figure 2008195868
一般式(III)中、
Aはアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、アリール基またはヘテロ環基を表す。
The manufacturing process of the resin (B)
The method according to any one of claims 1 to 8, further comprising a step of replacing the terminal structure represented by the general formula (III) with a radical generator while adding the radical generator to the polymerization solution after polymerization. Resin.
Figure 2008195868
In general formula (III),
A represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, an arylthio group, a heterocyclic thio group, an aryl group or a heterocyclic group.
(A)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物、および(B)請求項1〜9のいずれかに記載の樹脂、を含有するポジ型レジスト組成物。   A positive resist composition comprising (A) a compound that generates an acid upon irradiation with an actinic ray or radiation, and (B) the resin according to claim 1. さらに塩基性化合物を含有することを特徴とする請求項10に記載のポジ型レジスト組成物。   The positive resist composition according to claim 10, further comprising a basic compound. 請求項10または11に記載のポジ型レジスト組成物により、膜を形成し、該膜を露光、現像する工程を含むことを特徴とするパターン形成方法。   A pattern forming method comprising: forming a film with the positive resist composition according to claim 10 or 11; and exposing and developing the film.
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