JP6018812B2 - Resist composition, resist pattern formation method, compound, method for producing compound, polymer compound - Google Patents
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Description
本発明は、レジスト組成物の基材成分として利用できる新規な化合物、該化合物の製造方法、該化合物からなる高分子化合物を含有するレジスト組成物及び該レジスト組成物を用いたパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a novel compound that can be used as a base component of a resist composition, a method for producing the compound, a resist composition containing a polymer compound comprising the compound, and a pattern forming method using the resist composition.
リソグラフィー技術においては、例えば基板の上にレジスト材料からなるレジスト膜を形成し、該レジスト膜に対して選択的露光を行い、現像処理を施すことにより、前記レジスト膜に所定形状のレジストパターンを形成する工程が行われる。レジスト膜の露光部が現像液に溶解する特性に変化するレジスト材料をポジ型、露光部が現像液に溶解しない特性に変化するレジスト材料をネガ型という。
近年、半導体素子や液晶表示素子の製造においては、リソグラフィー技術の進歩により急速にパターンの微細化が進んでいる。
微細化の手法としては、一般に、露光光源の短波長化（高エネルギー化）が行われている。具体的には、従来は、ｇ線、ｉ線に代表される紫外線が用いられていたが、現在では、ＫｒＦエキシマレーザーや、ＡｒＦエキシマレーザーを用いた半導体素子の量産が開始されている。また、これらエキシマレーザーより短波長（高エネルギー）のＥＵＶ（極紫外線）や、ＥＢ（電子線）、Ｘ線などについても検討が行われている。
In lithography technology, for example, a resist film made of a resist material is formed on a substrate, and the resist film is selectively exposed and developed to form a resist pattern having a predetermined shape on the resist film. The process to perform is performed. A resist material in which the exposed portion of the resist film changes to a property that dissolves in the developer is referred to as a positive type, and a resist material that changes to a property in which the exposed portion does not dissolve in the developer is referred to as a negative type.
In recent years, in the manufacture of semiconductor elements and liquid crystal display elements, pattern miniaturization has been rapidly progressing due to advances in lithography technology.
As a technique for miniaturization, the exposure light source is generally shortened in wavelength (increased energy). Specifically, conventionally, ultraviolet rays typified by g-line and i-line have been used, but at present, mass production of semiconductor elements using a KrF excimer laser or an ArF excimer laser has started. Further, studies have been made on EUV (extreme ultraviolet), EB (electron beam), X-rays, and the like having a shorter wavelength (higher energy) than these excimer lasers.
レジスト材料には、これらの露光光源に対する感度、微細な寸法のパターンを再現できる解像性等のリソグラフィー特性が求められる。
このような要求を満たすレジスト材料として、従来、酸の作用により現像液に対する溶解性が変化する基材成分と、露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含有する化学増幅型レジスト組成物が用いられている。たとえば上記現像液がアルカリ現像液（アルカリ現像プロセス）の場合、ポジ型の化学増幅型レジスト組成物としては、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性が増大する樹脂成分（ベース樹脂）と、酸発生剤成分とを含有するものが一般的に用いられている。かかるレジスト組成物を用いて形成されるレジスト膜は、レジストパターン形成時に選択的露光を行うと、露光部において酸発生剤成分から酸が発生し、該酸の作用によりベース樹脂のアルカリ現像液に対する溶解性が増大して、露光部がアルカリ現像液に対して可溶となる。そのためアルカリ現像することにより、未露光部がパターンとして残るポジ型パターンが形成される。
ここで、前記ベース樹脂は、酸の作用により樹脂の極性が高くなるものが用いられ、アルカリ現像液に対する溶解性が増大する一方で、有機溶剤に対する溶解性は低下する。そのため、アルカリ現像プロセスでなく、有機溶剤を含む現像液（有機系現像液）を用いた溶剤現像プロセスを適用すると、露光部では、相対的に有機系現像液に対する溶解性が低下するため、該溶剤現像プロセスにおいては、レジスト膜の未露光部が有機系現像液により溶解、除去されて、露光部がパターンとして残るネガ型のレジストパターンが形成される。このようにネガ型のレジストパターンを形成する溶剤現像プロセスをネガ型現像プロセスということがある（たとえば特許文献１）。
Resist materials are required to have lithography characteristics such as sensitivity to these exposure light sources and resolution capable of reproducing a pattern with fine dimensions.
Conventionally, as a resist material satisfying such requirements, there is a chemically amplified resist composition containing a base material component whose solubility in a developing solution is changed by the action of an acid and an acid generator component that generates an acid upon exposure. It is used. For example, when the developer is an alkali developer (alkaline development process), the positive chemically amplified resist composition includes a resin component (base resin) whose solubility in an alkali developer is increased by the action of an acid, an acid Those containing a generator component are generally used. When a resist film formed using such a resist composition is selectively exposed at the time of forming a resist pattern, an acid is generated from the acid generator component in the exposed portion, and the acid acts on the alkaline developer of the base resin. Solubility increases and the exposed part becomes soluble in an alkaline developer. Therefore, by performing alkali development, a positive pattern in which an unexposed portion remains as a pattern is formed.
Here, as the base resin, a resin whose polarity is increased by the action of an acid is used, and the solubility in an alkali developer is increased while the solubility in an organic solvent is decreased. Therefore, when a solvent development process using an organic solvent-containing developer (organic developer) is applied instead of an alkali development process, the solubility in the organic developer is relatively reduced in the exposed area. In the solvent development process, the unexposed portion of the resist film is dissolved and removed by the organic developer, and a negative resist pattern is formed in which the exposed portion remains as a pattern. Such a solvent development process for forming a negative resist pattern is sometimes referred to as a negative development process (for example, Patent Document 1).
現在、ＡｒＦエキシマレーザーリソグラフィー等において使用される化学増幅型レジスト組成物のベース樹脂としては、１９３ｎｍ付近における透明性に優れることから、（メタ）アクリル酸エステルから誘導される構成単位を主鎖に有する樹脂（アクリル系樹脂）などが一般的に用いられている（たとえば特許文献２参照）。
ここで、「（メタ）アクリル酸」とは、α位に水素原子が結合したアクリル酸と、α位にメチル基が結合したメタクリル酸の一方あるいは両方を意味する。「（メタ）アクリル酸エステル」とは、α位に水素原子が結合したアクリル酸エステルと、α位にメチル基が結合したメタクリル酸エステルの一方あるいは両方を意味する。「（メタ）アクリレート」とは、α位に水素原子が結合したアクリレートと、α位にメチル基が結合したメタクリレートの一方あるいは両方を意味する。
該ベース樹脂は、一般的に、リソグラフィー特性等の向上のために、複数の構成単位を有している。たとえば、酸の作用により樹脂の極性が高くなる樹脂成分の場合、通常、酸発生剤成分から発生した酸の作用により分解して極性が増大する酸分解性基を有する構成単位を有し、その他、水酸基等の極性基を有する構成単位、ラクトン構造を有する構成単位等、複数の構成単位を有するものが用いられている。特に、極性基を有する構成単位は、アルカリ現像液との親和性を高め、解像性の向上に寄与することから汎用されている。
最近では、ベース樹脂として、イミド基を含む構成単位を有するものが提案されている（たとえば特許文献３参照）。かかるベース樹脂は、解像性、マスク再現性等の向上に寄与すると言われている。
At present, as a base resin of a chemically amplified resist composition used in ArF excimer laser lithography and the like, it has a structural unit derived from (meth) acrylic acid ester in its main chain because of its excellent transparency near 193 nm. Resins (acrylic resins) and the like are generally used (see, for example, Patent Document 2).
Here, “(meth) acrylic acid” means one or both of acrylic acid having a hydrogen atom bonded to the α-position and methacrylic acid having a methyl group bonded to the α-position. “(Meth) acrylic acid ester” means one or both of an acrylic acid ester having a hydrogen atom bonded to the α-position and a methacrylic acid ester having a methyl group bonded to the α-position. “(Meth) acrylate” means one or both of an acrylate having a hydrogen atom bonded to the α-position and a methacrylate having a methyl group bonded to the α-position.
The base resin generally has a plurality of structural units in order to improve lithography properties and the like. For example, in the case of a resin component in which the polarity of the resin is increased by the action of an acid, it usually has a structural unit having an acid-decomposable group that is decomposed by the action of an acid generated from the acid generator component and increases in polarity. Those having a plurality of structural units such as a structural unit having a polar group such as a hydroxyl group and a structural unit having a lactone structure are used. In particular, a structural unit having a polar group is widely used because it increases the affinity with an alkali developer and contributes to an improvement in resolution.
Recently, a base resin having a structural unit containing an imide group has been proposed (see, for example, Patent Document 3). Such a base resin is said to contribute to improvements in resolution, mask reproducibility and the like.
今後、リソグラフィー技術のさらなる進歩、レジストパターンの微細化がますます進むなか、レジスト材料には、感度、解像性、ラインワイズラフネス（ＬＷＲ）などのリソグラフィー特性のさらなる向上が望まれる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、更なるリソグラフィー特性に優れるレジストパターンを形成できる組成物、該レジスト組成物を用いたレジストパターン形成方法、該レジスト組成物における基材成分に有用な高分子化合物、該高分子化合物を構成する新規化合物、該新規化合物の製造方法を提供することを課題とする。
As further advances in lithography technology and miniaturization of resist patterns continue in the future, resist materials are desired to further improve lithography properties such as sensitivity, resolution, and line width roughness (LWR).
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a composition capable of forming a resist pattern having further excellent lithography properties, a resist pattern forming method using the resist composition, and a substrate component in the resist composition It is an object of the present invention to provide a polymer compound useful for the present invention, a novel compound constituting the polymer compound, and a method for producing the novel compound.
上記の課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用した。
すなわち、本発明の第一の態様は、 露光により酸を発生し、酸の作用により現像液に対する溶解性が変化するレジスト組成物であって、酸の作用により現像液に対する溶解性が変化する基材成分（Ａ）を含有し、前記基材成分（Ａ）は、下記一般式（ａ０−１）で表される構成単位（ａ０）を有する高分子化合物（Ａ１）を含むことを特徴とするレジスト組成物である。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration.
That is, the first aspect of the present invention is a resist composition that generates an acid upon exposure and changes its solubility in a developer due to the action of an acid, wherein the solubility in a developer changes due to the action of an acid. A material component (A) is contained, and the base material component (A) includes a polymer compound (A1) having a structural unit (a0) represented by the following general formula (a0-1). It is a resist composition.
本発明の第二の態様は、支持体上に、前記第一の態様のレジスト組成物を用いてレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を露光する工程、及び前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程を含むレジストパターン形成方法である。 According to a second aspect of the present invention, a resist film is formed on a support using the resist composition of the first aspect, the resist film is exposed, and the resist film is developed to form a resist. It is a resist pattern formation method including the process of forming a pattern.
本発明の第三の態様は、下記一般式（１）で表される化合物である。 The third aspect of the present invention is a compound represented by the following general formula (1).
本発明の第四の態様は、下記一般式（２）で表される化合物と下記一般式（３）で表される化合物とを反応させる、本発明の第三の態様の化合物の製造方法である。 A fourth aspect of the present invention is a method for producing a compound according to the third aspect of the present invention, in which a compound represented by the following general formula (2) and a compound represented by the following general formula (3) are reacted. is there.
本発明の第五の態様は、下記一般式（a０−１）で表される構成単位（ａ０）を有する高分子化合物である。 A fifth aspect of the present invention is a polymer compound having a structural unit (a0) represented by the following general formula (a0-1).
本発明によれば、リソグラフィー特性に優れたレジスト組成物、該レジスト組成物を用いたレジストパターン形成方法、該レジスト組成物用として有用である高分子化合物、該高分子化合物を構成する新規化合物及び該新規化合物の製造方法を提供できる。 According to the present invention, a resist composition having excellent lithography properties, a resist pattern forming method using the resist composition, a polymer compound useful for the resist composition, a novel compound constituting the polymer compound, and A method for producing the novel compound can be provided.
本明細書及び本特許請求の範囲において、「脂肪族」とは、芳香族に対する相対的な概念であって、芳香族性を持たない基、化合物等を意味するものと定義する。
「アルキル基」は、特に断りがない限り、直鎖状、分岐鎖状及び環状の１価の飽和炭化水素基を包含するものとする。
「アルキレン基」は、特に断りがない限り、直鎖状、分岐鎖状及び環状の２価の飽和炭化水素基を包含するものとする。アルコキシ基中のアルキル基も同様である。
「ハロゲン化アルキル基」は、アルキル基の水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換された基であり、該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
「フッ素化アルキル基」又は「フッ素化アルキレン基」は、アルキル基又はアルキレン基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された基をいう。
「構成単位」とは、高分子化合物（樹脂、重合体、共重合体）を構成するモノマー単位（単量体単位）を意味する。
In the present specification and claims, “aliphatic” is a relative concept with respect to aromatics, and is defined to mean groups, compounds, etc. that do not have aromaticity.
Unless otherwise specified, the “alkyl group” includes linear, branched and cyclic monovalent saturated hydrocarbon groups.
The “alkylene group” includes linear, branched, and cyclic divalent saturated hydrocarbon groups unless otherwise specified. The same applies to the alkyl group in the alkoxy group.
The “halogenated alkyl group” is a group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with a halogen atom, and examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
“Fluorinated alkyl group” or “fluorinated alkylene group” refers to a group in which part or all of the hydrogen atoms of an alkyl group or alkylene group are substituted with fluorine atoms.
“Structural unit” means a monomer unit (monomer unit) constituting a polymer compound (resin, polymer, copolymer).
「アクリル酸エステルから誘導される構成単位」とは、アクリル酸エステルのエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「アクリル酸エステル」は、アクリル酸（ＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯＯＨ）のカルボキシ基末端の水素原子が有機基で置換された化合物である。
アクリル酸エステルは、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよい。該α位の炭素原子に結合した水素原子を置換する置換基は、水素原子以外の原子又は基であり、たとえば炭素数１〜５のアルキル基、炭素数１〜５のハロゲン化アルキル基、ヒドロキシアルキル基等が挙げられる。なお、アクリル酸エステルのα位の炭素原子とは、特に断りがない限り、カルボニル基が結合している炭素原子のことである。
以下、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されたアクリル酸エステルをα置換アクリル酸エステルということがある。また、アクリル酸エステルとα置換アクリル酸エステルとを包括して「（α置換）アクリル酸エステル」ということがある。
「ヒドロキシスチレン若しくはヒドロキシスチレン誘導体から誘導される構成単位」とは、ヒドロキシスチレン若しくはヒドロキシスチレン誘導体のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
“A structural unit derived from an acrylate ester” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of an acrylate ester.
“Acrylic acid ester” is a compound in which the hydrogen atom at the carboxy group terminal of acrylic acid (CH 2 ═CH—COOH) is substituted with an organic group.
In the acrylate ester, the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent. The substituent that replaces the hydrogen atom bonded to the α-position carbon atom is an atom or group other than a hydrogen atom, such as an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a hydroxy group. An alkyl group etc. are mentioned. The α-position carbon atom of the acrylate ester is a carbon atom to which a carbonyl group is bonded unless otherwise specified.
Hereinafter, an acrylate ester in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom at the α-position is substituted with a substituent may be referred to as an α-substituted acrylate ester. Further, the acrylate ester and the α-substituted acrylate ester may be collectively referred to as “(α-substituted) acrylate ester”.
“A structural unit derived from hydroxystyrene or a hydroxystyrene derivative” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of hydroxystyrene or a hydroxystyrene derivative.
「ヒドロキシスチレン誘導体」とは、ヒドロキシスチレンのα位の水素原子がアルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたもの、並びにそれらの誘導体を含む概念とする。それらの誘導体としては、α位の水素原子が置換基に置換されていてもよいヒドロキシスチレンの水酸基の水素原子を有機基で置換したもの、α位の水素原子が置換基に置換されていてもよいヒドロキシスチレンのベンゼン環に、水酸基以外の置換基が結合したもの、等が挙げられる。なお、α位（α位の炭素原子）とは、特に断りがない限り、ベンゼン環が結合している炭素原子のことをいう。
ヒドロキシスチレンのα位の水素原子を置換する置換基としては、前記α置換アクリル酸エステルにおいて、α位の置換基として挙げたものと同様のものが挙げられる。
「ビニル安息香酸若しくはビニル安息香酸誘導体から誘導される構成単位」とは、ビニル安息香酸若しくはビニル安息香酸誘導体のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「ビニル安息香酸誘導体」とは、ビニル安息香酸のα位の水素原子がアルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたもの、並びにそれらの誘導体を含む概念とする。それらの誘導体としては、α位の水素原子が置換基に置換されていてもよいビニル安息香酸のカルボキシ基の水素原子を有機基で置換したもの、α位の水素原子が置換基に置換されていてもよいビニル安息香酸のベンゼン環に、水酸基およびカルボキシ基以外の置換基が結合したもの、等が挙げられる。なお、α位（α位の炭素原子）とは、特に断りがない限り、ベンゼン環が結合している炭素原子のことをいう。
「スチレン」とは、スチレンおよびスチレンのα位の水素原子がアルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたものも含む概念とする。
「スチレンから誘導される構成単位」、「スチレン誘導体から誘導される構成単位」とは、スチレン又はスチレン誘導体のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
“Hydroxystyrene derivative” is a concept including those in which the hydrogen atom at the α-position of hydroxystyrene is substituted with another substituent such as an alkyl group or an alkyl halide group, and derivatives thereof. The derivatives include those in which the hydrogen atom at the α-position may be substituted with a substituent, the hydrogen atom of the hydroxyl group of hydroxystyrene substituted with an organic group, and the hydrogen atom at the α-position substituted with a substituent. Examples include those in which a substituent other than a hydroxyl group is bonded to a good benzene ring of hydroxystyrene. The α-position (α-position carbon atom) means a carbon atom to which a benzene ring is bonded unless otherwise specified.
Examples of the substituent for substituting the hydrogen atom at the α-position of hydroxystyrene include the same substituents as those mentioned as the substituent at the α-position in the α-substituted acrylic ester.
The “structural unit derived from vinyl benzoic acid or a vinyl benzoic acid derivative” means a structural unit configured by cleavage of an ethylenic double bond of vinyl benzoic acid or a vinyl benzoic acid derivative.
The “vinyl benzoic acid derivative” is a concept including a compound in which the hydrogen atom at the α-position of vinyl benzoic acid is substituted with another substituent such as an alkyl group or an alkyl halide group, and derivatives thereof. These derivatives include those obtained by substituting the hydrogen atom of the carboxy group of vinyl benzoic acid with an organic group, which may be substituted with a hydrogen atom at the α-position, and the hydrogen atom at the α-position with a substituent. Examples thereof include those in which a substituent other than a hydroxyl group and a carboxy group is bonded to the benzene ring of vinyl benzoic acid. The α-position (α-position carbon atom) means a carbon atom to which a benzene ring is bonded unless otherwise specified.
“Styrene” is a concept including styrene and those in which the α-position hydrogen atom of styrene is substituted with another substituent such as an alkyl group or a halogenated alkyl group.
“Structural unit derived from styrene” and “structural unit derived from styrene derivative” mean a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of styrene or a styrene derivative.
上記α位の置換基としてのアルキル基は、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基）等が挙げられる。
また、α位の置換基としてのハロゲン化アルキル基は、具体的には、上記「α位の置換基としてのアルキル基」の水素原子の一部または全部を、ハロゲン原子で置換した基が挙げられる。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
また、α位の置換基としてのヒドロキシアルキル基は、具体的には、上記「α位の置換基としてのアルキル基」の水素原子の一部または全部を、水酸基で置換した基が挙げられる。該ヒドロキシアルキル基における水酸基の数は、１〜５が好ましく、１が最も好ましい。
「置換基を有していてもよい」と記載する場合、水素原子（−Ｈ）を１価の基で置換する場合と、メチレン基（-ＣＨ２−）を２価の基で置換する場合の両方を含む。
「露光」は、放射線の照射全般を含む概念とする。
The alkyl group as the substituent at the α-position is preferably a linear or branched alkyl group, specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group) and the like.
Specific examples of the halogenated alkyl group as the substituent at the α-position include groups in which part or all of the hydrogen atoms of the above-mentioned “alkyl group as the substituent at the α-position” are substituted with a halogen atom. It is done. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.
Specific examples of the hydroxyalkyl group as a substituent at the α-position include a group in which part or all of the hydrogen atoms of the “alkyl group as the substituent at the α-position” are substituted with a hydroxyl group. 1-5 are preferable and, as for the number of the hydroxyl groups in this hydroxyalkyl group, 1 is the most preferable.
When describing as “may have a substituent”, when replacing a hydrogen atom (—H) with a monovalent group and when replacing a methylene group (—CH 2 —) with a divalent group Including both.
“Exposure” is a concept including general irradiation of radiation.
≪レジスト組成物≫
本発明のレジスト組成物は、露光により酸を発生し、酸の作用により現像液に対する溶解性が変化するレジスト組成物であって、酸の作用により現像液に対する溶解性が変化する基材成分（Ａ）（以下「（Ａ）成分」という。）を含有する。
かかるレジスト組成物を用いてレジスト膜を形成し、該レジスト膜に対して選択的露光を行うと、露光部では酸が発生し、該酸の作用により（Ａ）成分の現像液に対する溶解性が変化する一方で、未露光部では（Ａ）成分の現像液に対する溶解性が変化しないため、露光部と未露光部との間で現像液に対する溶解性の差が生じる。そのため該レジスト膜を現像すると、当該レジスト組成物がポジ型の場合は露光部が溶解除去されてポジ型のレジストパターンが形成され、当該レジスト組成物がネガ型の場合は未露光部が溶解除去されてネガ型のレジストパターンが形成される。
本明細書においては、露光部が溶解除去されてポジ型レジストパターンを形成するレジスト組成物をポジ型レジスト組成物といい、未露光部が溶解除去されるネガ型レジストパターンを形成するレジスト組成物をネガ型レジスト組成物という。
本発明のレジスト組成物は、ポジ型レジスト組成物であってもよく、ネガ型レジスト組成物であってもよい。
また、本発明のレジスト組成物は、レジストパターン形成時の現像処理にアルカリ現像液を用いるアルカリ現像プロセス用であってもよく、該現像処理に有機溶剤を含む現像液（有機系現像液）を用いる溶剤現像プロセス用であってもよい。
≪Resist composition≫
The resist composition of the present invention is a resist composition that generates an acid upon exposure and changes its solubility in a developer by the action of an acid, and is a base material component that changes its solubility in a developer by the action of an acid ( A) (hereinafter referred to as “component (A)”).
When a resist film is formed using such a resist composition and the resist film is selectively exposed, an acid is generated in the exposed portion, and the action of the acid causes the solubility of the component (A) in the developer. On the other hand, since the solubility of the component (A) in the developer does not change in the unexposed area, a difference in solubility in the developer occurs between the exposed and unexposed areas. Therefore, when the resist film is developed, when the resist composition is positive, the exposed portion is dissolved and removed to form a positive resist pattern. When the resist composition is negative, the unexposed portion is dissolved and removed. As a result, a negative resist pattern is formed.
In this specification, a resist composition in which an exposed portion is dissolved and removed to form a positive resist pattern is referred to as a positive resist composition, and a resist composition that forms a negative resist pattern in which an unexposed portion is dissolved and removed. Is referred to as a negative resist composition.
The resist composition of the present invention may be a positive resist composition or a negative resist composition.
In addition, the resist composition of the present invention may be used for an alkali development process using an alkali developer for development processing at the time of forming a resist pattern, and a developer (organic developer) containing an organic solvent is used for the development processing. It may be for the solvent development process used.
本発明のレジスト組成物は露光により酸を発生する酸発生能を有するものであり、基材成分が露光により酸を発生してもよく、基材成分とは別に配合された添加剤成分が露光により酸を発生してもよい。
具体的には、本発明のレジスト組成物は、
（１）露光により酸を発生する酸発生剤成分（Ｂ）（以下、「（Ｂ）成分」という。）を含有するものであってもよく；
（２）（Ａ）成分が露光により酸を発生する成分であってもよく；
（３）（Ａ）成分が露光により酸を発生する成分であり、且つ、さらに（Ｂ）成分を含有するものであってもよい。
すなわち、上記（２）及び（３）の場合、（Ａ）成分は、「露光により酸を発生し、且つ酸の作用により現像液に対する溶解性が変化する基材成分」となる。（Ａ）成分が露光により酸を発生し、且つ酸の作用により現像液に対する溶解性が変化する基材成分である場合、後述する（Ａ１）成分が、露光により酸を発生し、且つ酸の作用により現像液に対する溶解性が変化する樹脂成分（Ａ１’）（以下、「（Ａ１’）成分」ということがある。）であることが好ましい。このような（Ａ１’）成分としては、露光により酸を発生する構成単位を有する樹脂を用いることができる。露光により酸を発生する構成単位としては、公知のものを用いることができる。なかでも、本発明においては上記（１）の場合であることが特に好ましい。
The resist composition of the present invention has an acid generating ability to generate an acid upon exposure, the base material component may generate an acid upon exposure, and an additive component blended separately from the base material component is exposed. May generate an acid.
Specifically, the resist composition of the present invention comprises:
(1) It may contain an acid generator component (B) (hereinafter referred to as “component (B)”) that generates an acid upon exposure;
(2) The component (A) may be a component that generates an acid upon exposure;
(3) The component (A) is a component that generates an acid upon exposure, and may further contain a component (B).
That is, in the case of the above (2) and (3), the component (A) is a “base material component that generates an acid upon exposure and changes its solubility in a developer due to the action of the acid”. When the component (A) is a base material component that generates an acid upon exposure and the solubility in the developer changes due to the action of the acid, the later-described component (A1) generates an acid upon exposure, and the acid It is preferably a resin component (A1 ′) (hereinafter, also referred to as “(A1 ′) component”) whose solubility in the developer is changed by the action. As such a component (A1 ′), a resin having a structural unit that generates an acid upon exposure can be used. A well-known thing can be used as a structural unit which generate | occur | produces an acid by exposure. Among these, in the present invention, the case (1) is particularly preferable.
＜（Ａ）成分＞
本発明において、「基材成分」とは、膜形成能を有する有機化合物であり、好ましくは分子量が５００以上の有機化合物が用いられる。該有機化合物の分子量が５００以上であることにより、膜形成能が向上し、また、ナノレベルのレジストパターンを形成しやすい。
基材成分として用いられる有機化合物は、非重合体と重合体とに大別される。
非重合体としては、通常、分子量が５００以上４０００未満のものが用いられる。以下、「低分子化合物」という場合は、分子量が５００以上４０００未満の非重合体を示す。
重合体としては、通常、分子量が１０００以上のものが用いられる。以下、「樹脂」という場合は、分子量が１０００以上の重合体を示す。
重合体の分子量としては、ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）によるポリスチレン換算の質量平均分子量を用いるものとする。
（Ａ）成分としては、樹脂を用いてもよく、低分子化合物を用いてもよく、これらを併用してもよい。
（Ａ）成分は、酸の作用により現像液に対する溶解性が増大するものであってもよく、酸の作用により現像液に対する溶解性が減少するものであってもよい。
また、本発明において（Ａ）成分は、露光により酸を発生するものであってもよい。
<(A) component>
In the present invention, the “base component” is an organic compound having a film forming ability, and preferably an organic compound having a molecular weight of 500 or more is used. When the molecular weight of the organic compound is 500 or more, the film-forming ability is improved and a nano-level resist pattern is easily formed.
Organic compounds used as the base material component are roughly classified into non-polymers and polymers.
As the non-polymer, those having a molecular weight of 500 or more and less than 4000 are usually used. Hereinafter, the “low molecular compound” refers to a non-polymer having a molecular weight of 500 or more and less than 4000.
As the polymer, those having a molecular weight of 1000 or more are usually used. Hereinafter, the term “resin” refers to a polymer having a molecular weight of 1000 or more.
As the molecular weight of the polymer, a polystyrene-reduced mass average molecular weight by GPC (gel permeation chromatography) is used.
As the component (A), a resin may be used, a low molecular compound may be used, or these may be used in combination.
Component (A) may have increased solubility in a developer due to the action of an acid, or may decrease solubility in a developer due to the action of an acid.
In the present invention, the component (A) may generate an acid upon exposure.
本発明のレジスト組成物が、アルカリ現像プロセスにおいてネガ型レジストパターンを形成する「アルカリ現像プロセス用ネガ型レジスト組成物」である場合、（または溶剤現像プロセスにおいてポジ型レジストパターンを形成する「溶剤現像プロセス用ポジ型レジスト組成物」である場合、（Ａ）成分としては、好ましくは、アルカリ現像液に可溶性の基材成分（Ａ−２）（以下「（Ａ−２）成分」という。）が用いられ、さらに、架橋剤成分が配合される。かかるレジスト組成物は、露光により酸が発生すると、当該酸が作用して該（Ａ−２）成分と架橋剤成分との間で架橋が起こり、結果、アルカリ現像液に対する溶解性が減少（有機系現像液に対する溶解性が増大）する。そのため、レジストパターンの形成において、当該レジスト組成物を支持体上に塗布して得られるレジスト膜を選択的に露光すると、露光部はアルカリ現像液に対して難溶性（有機系現像液に対して可溶性）へ転じる一方で、未露光部はアルカリ現像液に対して可溶性（有機系現像液に対して難溶性）のまま変化しないため、アルカリ現像液で現像することによりネガ型レジストパターンが形成できる。また、このとき現像液として有機系現像液を用いると、ポジ型のレジストパターンが形成できる。
（Ａ−２）成分としては、アルカリ現像液に対して可溶性の樹脂（以下「アルカリ可溶性樹脂」という。）が用いられる。
アルカリ可溶性樹脂としては、例えば特開２０００−２０６６９４号公報に開示されている、α−（ヒドロキシアルキル）アクリル酸、またはα−（ヒドロキシアルキル）アクリル酸のアルキルエステル（好ましくは炭素数１〜５のアルキルエステル）から選ばれる少なくとも一つから誘導される単位を有する樹脂；米国特許６９４９３２５号公報に開示されている、スルホンアミド基を有するα位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル樹脂またはポリシクロオレフィン樹脂；米国特許６９４９３２５号公報、特開２００５−３３６４５２号公報、特開２００６−３１７８０３号公報に開示されている、フッ素化アルコールを含有し、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル樹脂；特開２００６−２５９５８２号公報に開示されている、フッ素化アルコールを有するポリシクロオレフィン樹脂等が、膨潤の少ない良好なレジストパターンが形成でき、好ましい。
なお、前記α−（ヒドロキシアルキル）アクリル酸は、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸のうち、カルボキシ基が結合するα位の炭素原子に水素原子が結合しているアクリル酸と、このα位の炭素原子にヒドロキシアルキル基（好ましくは炭素数１〜５のヒドロキシアルキル基）が結合しているα−ヒドロキシアルキルアクリル酸の一方または両方を示す。
架橋剤成分としては、例えば、通常は、メチロール基またはアルコキシメチル基を有するグリコールウリルなどのアミノ系架橋剤、メラミン系架橋剤などを用いると、膨潤の少ない良好なレジストパターンが形成でき、好ましい。架橋剤成分の配合量は、アルカリ可溶性樹脂１００質量部に対し、１〜５０質量部であることが好ましい。
When the resist composition of the present invention is a “negative resist composition for an alkali development process” that forms a negative resist pattern in an alkali development process (or “solvent development that forms a positive resist pattern in a solvent development process”). In the case of “a positive resist composition for a process”, the component (A) is preferably a substrate component (A-2) (hereinafter referred to as “(A-2) component”) soluble in an alkali developer. In the resist composition, when an acid is generated by exposure, the acid acts to cause crosslinking between the component (A-2) and the crosslinking agent component. As a result, the solubility in an alkaline developer decreases (the solubility in an organic developer increases). When the resist film obtained by applying the composition on the support is selectively exposed, the exposed portion turns into slightly soluble in an alkaline developer (soluble in an organic developer), while the unexposed portion Since it remains soluble in an alkali developer (slightly soluble in an organic developer), a negative resist pattern can be formed by developing with an alkali developer. When a developer is used, a positive resist pattern can be formed.
As the component (A-2), a resin that is soluble in an alkali developer (hereinafter referred to as “alkali-soluble resin”) is used.
Examples of the alkali-soluble resin include α- (hydroxyalkyl) acrylic acid or α- (hydroxyalkyl) acrylic acid alkyl ester (preferably having 1 to 5 carbon atoms) disclosed in, for example, JP-A-2000-206694. A resin having a unit derived from at least one selected from alkyl ester); a hydrogen atom bonded to a carbon atom at the α-position having a sulfonamide group, which is disclosed in US Pat. No. 6,949,325, is substituted with a substituent. Acrylic resin or polycycloolefin resin which may be contained; disclosed in US Pat. No. 6,949,325, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-336252, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-317803, containing fluorinated alcohol, and α-position carbon The hydrogen atom bonded to the atom may be substituted with a substituent. Le resin; Japanese Patent disclosed in 2006-259582, JP-polycycloolefin resins having fluorinated alcohol, with minimal swelling can formation of a satisfactory resist pattern.
The α- (hydroxyalkyl) acrylic acid is a hydrogen atom bonded to the α-position carbon atom to which the carboxy group is bonded, among the acrylic acid in which the hydrogen atom bonded to the α-position carbon atom may be substituted with a substituent. One or both of acrylic acid having an atom bonded thereto and α-hydroxyalkylacrylic acid having a hydroxyalkyl group (preferably a hydroxyalkyl group having 1 to 5 carbon atoms) bonded to the α-position carbon atom are shown. .
As the crosslinking agent component, for example, it is usually preferable to use an amino crosslinking agent such as glycoluril having a methylol group or an alkoxymethyl group, a melamine crosslinking agent, or the like because a good resist pattern with less swelling can be formed. It is preferable that the compounding quantity of a crosslinking agent component is 1-50 mass parts with respect to 100 mass parts of alkali-soluble resin.
本発明のレジスト組成物が、アルカリ現像プロセスにおいてポジ型パターンを形成し、溶剤現像プロセスにおいてネガ型パターンを形成するレジスト組成物である場合、（Ａ）成分としては、酸の作用により極性が増大する基材成分（Ａ−１）（以下「（Ａ−１）成分」という。）が用いられる。（Ａ−１）成分を用いることにより、露光前後で基材成分の極性が変化するため、アルカリ現像プロセスだけでなく、溶剤現像プロセスにおいても良好な現像コントラストを得ることができる。
アルカリ現像プロセスを適用する場合、該（Ａ−１）成分は、露光前はアルカリ現像液に対して難溶性であり、露光により酸が発生すると、該酸の作用により極性が増大してアルカリ現像液に対する溶解性が増大する。そのため、レジストパターンの形成において、当該レジスト組成物を支持体上に塗布して得られるレジスト膜に対して選択的に露光すると、露光部はアルカリ現像液に対して難溶性から可溶性に変化する一方で、未露光部はアルカリ難溶性のまま変化しないため、アルカリ現像することによりポジ型パターンが形成できる。
一方、溶剤現像プロセスを適用する場合は、該（Ａ−１）成分は、露光前は有機系現像液に対して溶解性が高く、露光により酸が発生すると、該酸の作用により極性が高くなり有機系現像液に対する溶解性が減少する。そのため、レジストパターンの形成において、当該レジスト組成物を支持体上に塗布して得られるレジスト膜に対して選択的に露光すると、露光部は有機系現像液に対して可溶性から難溶性に変化する一方で、未露光部は可溶性のまま変化しないため、有機系現像液で現像することにより、露光部と未露光部との間でコントラストをつけることができ、ネガ型パターンが形成できる。
本発明において、（Ａ）成分は、（Ａ−１）成分であることが好ましい。
When the resist composition of the present invention is a resist composition that forms a positive pattern in an alkali development process and a negative pattern in a solvent development process, the component (A) has increased polarity due to the action of an acid. The base material component (A-1) (hereinafter referred to as “(A-1) component”) is used. By using the component (A-1), since the polarity of the base material component changes before and after exposure, a good development contrast can be obtained not only in the alkali development process but also in the solvent development process.
When an alkali development process is applied, the component (A-1) is hardly soluble in an alkali developer before exposure. When an acid is generated by exposure, the polarity is increased by the action of the acid, and the alkali development The solubility in the liquid is increased. Therefore, in the formation of a resist pattern, when a resist film obtained by applying the resist composition on a support is selectively exposed, the exposed portion changes from slightly soluble to soluble in an alkaline developer. Since the unexposed portion remains hardly soluble in alkali and does not change, a positive pattern can be formed by alkali development.
On the other hand, when a solvent development process is applied, the component (A-1) is highly soluble in an organic developer before exposure, and when an acid is generated by exposure, the component is highly polar due to the action of the acid. The solubility in an organic developer is reduced. Therefore, in the formation of the resist pattern, when the resist film obtained by applying the resist composition on the support is selectively exposed, the exposed portion changes from soluble to poorly soluble in an organic developer. On the other hand, since the unexposed portion remains soluble and does not change, by developing with an organic developer, a contrast can be provided between the exposed portion and the unexposed portion, and a negative pattern can be formed.
In the present invention, the component (A) is preferably the component (A-1).
［樹脂成分（Ａ１）］
（Ａ）成分は、上記一般式（ａ０−１）で表される構成単位（ａ０）を有する樹脂成分（Ａ１）（以下、（Ａ１）成分）を含有する。（Ａ１）成分は前記（Ａ−１）成分であることが好ましい。
[Resin component (A1)]
(A) component contains the resin component (A1) (henceforth (A1) component) which has the structural unit (a0) represented by the said general formula (a0-1). The component (A1) is preferably the component (A-1).
（Ａ−１）成分としては、特に構成単位（ａ０）に加えて、さらに酸の作用により極性が増大する酸分解性基を含む構成単位（ａ１）を有するものが好ましい。該構成単位（ａ１）としては、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であることが好ましい。
（Ａ−１）成分は、構成単位（ａ０）及び構成単位（ａ１）に加えて、更に極性基を含む構成単位（ａ３）を有するものも好ましい。
As the component (A-1), in particular, a component having a structural unit (a1) containing an acid-decomposable group whose polarity is increased by the action of an acid in addition to the structural unit (a0). The structural unit (a1) is preferably a structural unit derived from an acrylate ester in which the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent.
In addition to the structural unit (a0) and the structural unit (a1), the component (A-1) preferably further has a structural unit (a3) containing a polar group.
（構成単位（ａ０））
構成単位（ａ０）は、下記式（ａ０−１）で表される構成単位である。
(Structural unit (a0))
The structural unit (a0) is a structural unit represented by the following formula (a0-1).
前記式（ａ０−１）中、Ｒは、水素原子、炭素数１〜５のアルキル基、又は炭素数１〜５のハロゲン化アルキル基である。
Ｒにおける炭素数１〜５のアルキル基としては、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。
Ｒにおける炭素数１〜５のハロゲン化アルキル基としては、前記「Ｒ２における炭素数１〜５のアルキル基」の水素原子の一部または全部を、ハロゲン原子で置換した基が挙げられる。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
なかでも、Ｒは、水素原子、炭素数１〜５のアルキル基又は炭素数１〜５のフッ素化アルキル基であることが好ましく、工業上の入手の容易さから、水素原子又はメチル基であることが特に好ましい。
前記式（ａ０−１）中、Ｘ１は硫黄原子又は酸素原子であり、酸素原子が好ましい。
In said formula (a0-1), R is a hydrogen atom, a C1-C5 alkyl group, or a C1-C5 halogenated alkyl group.
The alkyl group having 1 to 5 carbon atoms in R is preferably a linear or branched alkyl group, and specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group. Tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like.
Examples of the halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms in R include a group in which part or all of the hydrogen atoms of the aforementioned “alkyl group having 1 to 5 carbon atoms in R 2 ” are substituted with a halogen atom. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.
Especially, it is preferable that R is a hydrogen atom, a C1-C5 alkyl group, or a C1-C5 fluorinated alkyl group, and it is a hydrogen atom or a methyl group from industrial availability. It is particularly preferred.
In the formula (a0-1), X 1 is a sulfur atom or an oxygen atom, preferably an oxygen atom.
前記式（ａ０−１）中、Ｒ１はラクトン含有環式基である。
「ラクトン含有環式基」とは、その環骨格中に−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−を含む環（ラクトン環）を含有する環式基を示す。ラクトン環をひとつ目の環として数え、ラクトン環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。ラクトン含有環式基は、単環式基であってもよく、多環式基であってもよい。
構成単位（ａ０）におけるラクトン含有環式基としては、特に限定されることなく任意のものが使用可能である。具体的には、下記一般式（ａ０−ｒ−１）〜（ａ０−ｒ−７）で表されるものが挙げられ、好ましくは、（ａ０−ｒ−１）〜（ａ０−ｒ−２）である。なお、本明細書において、式中の＊印は結合手を示す。
In the formula (a0-1), R 1 is a lactone-containing cyclic group.
The “lactone-containing cyclic group” refers to a cyclic group containing a ring (lactone ring) containing —O—C (═O) — in the ring skeleton. The lactone ring is counted as the first ring. When only the lactone ring is present, it is called a monocyclic group, and when it has another ring structure, it is called a polycyclic group regardless of the structure. The lactone-containing cyclic group may be a monocyclic group or a polycyclic group.
The lactone-containing cyclic group in the structural unit (a0) is not particularly limited, and any lactone-containing cyclic group can be used. Specific examples include those represented by the following general formulas (a0-r-1) to (a0-r-7), preferably (a0-r-1) to (a0-r-2). It is. In addition, in this specification, * mark in a formula shows a bond.
前記一般式（ａ０−ｒ−１）〜（ａ０−ｒ−７）中、Ａ”は、酸素原子（−Ｏ−）もしくは硫黄原子（−Ｓ−）を含んでいてもよい炭素数１〜５のアルキレン基、酸素原子または硫黄原子である。Ａ”における炭素数１〜５のアルキレン基としては、直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、メチレン基、エチレン基、ｎ−プロピレン基、イソプロピレン基等が挙げられる。該アルキレン基が酸素原子または硫黄原子を含む場合、その具体例としては、前記アルキレン基の末端または炭素原子間に−Ｏ−または−Ｓ−が介在する基が挙げられ、たとえば−Ｏ−ＣＨ２−、−ＣＨ２−Ｏ−ＣＨ２−、−Ｓ−ＣＨ２−、−ＣＨ２−Ｓ−ＣＨ２−等が挙げられる。Ａ”としては、炭素数１〜５のアルキレン基または−Ｏ−が好ましく、炭素数１〜５のアルキレン基がより好ましく、メチレン基が最も好ましい。
Ｒａ’２１におけるアルキル基としては、炭素数１〜６のアルキル基が好ましい。該アルキル基は、直鎖状または分岐鎖状であることが好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。これらの中でも、メチル基またはエチル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。
Ｒａ’２１におけるアルコキシ基としては、炭素数１〜６のアルコキシ基が好ましい。該アルコキシ基は、直鎖状または分岐鎖状であることが好ましい。具体的には、前記置換基としてのアルキル基として挙げたアルキル基に酸素原子（−Ｏ−）に結合した基が挙げられる。
Ｒａ’２１におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
Ｒａ’２１におけるハロゲン化アルキル基としては、前記アルキル基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。該ハロゲン化アルキル基としてはフッ素化アルキル基が好ましく、特にパーフルオロアルキル基が好ましい。
Ｒａ’２１における−ＣＯＯＲ”、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｒ”において、Ｒ”はいずれも水素原子またはアルキル基である。
Ｒ”におけるアルキル基としては、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれでもよく、炭素数は１〜１５が好ましい。
Ｒ”が直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基の場合は、炭素数１〜１０であることが好ましく、炭素数１〜５であることがさらに好ましく、メチル基またはエチル基であることが特に好ましい。
Ｒ”が環状のアルキル基の場合は、炭素数３〜１５であることが好ましく、炭素数４〜１２であることがさらに好ましく、炭素数５〜１０が最も好ましい。具体的には、フッ素原子またはフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよいモノシクロアルカンや、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどのポリシクロアルカンから１個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。より具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから１個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。
Ｒａ’２１におけるヒドロキシアルキル基としては、炭素数が１〜６であるものが好ましく、具体的には、前記置換基としてのアルキル基として挙げたアルキル基の水素原子の少なくとも１つが水酸基で置換された基が挙げられる。
In general formulas (a0-r-1) to (a0-r-7), A ″ represents an oxygen atom (—O—) or a sulfur atom (—S—) and may have 1 to 5 carbon atoms. The alkylene group having 1 to 5 carbon atoms in A ″ is preferably a linear or branched alkylene group, a methylene group, an ethylene group, an n-propylene group, An isopropylene group etc. are mentioned. When the alkylene group contains an oxygen atom or a sulfur atom, specific examples thereof include a group in which —O— or —S— is interposed between the terminal or carbon atoms of the alkylene group, such as —O—CH 2. -, - CH 2 -O-CH 2 -, - S-CH 2 -, - CH 2 -S-CH 2 - , and the like. A ″ is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms or —O—, more preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methylene group.
The alkyl group in ra '21, preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. The alkyl group is preferably linear or branched. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, a neopentyl group, and a hexyl group. Among these, a methyl group or an ethyl group is preferable, and a methyl group is particularly preferable.
The alkoxy group in the ra '21, preferably an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. The alkoxy group is preferably linear or branched. Specifically, the group couple | bonded with the oxygen atom (-O-) to the alkyl group quoted as the alkyl group as the said substituent is mentioned.
Examples of the halogen atom in Ra ′ 21 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
Examples of the halogenated alkyl group for Ra ′ 21 include groups in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group have been substituted with the halogen atoms. As the halogenated alkyl group, a fluorinated alkyl group is preferable, and a perfluoroalkyl group is particularly preferable.
In —COOR ″ and —OC (═O) R ″ in Ra ′ 21 , R ″ is a hydrogen atom or an alkyl group.
The alkyl group for R ″ may be linear, branched or cyclic, and preferably has 1 to 15 carbon atoms.
When R ″ is a linear or branched alkyl group, it preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms, and particularly preferably a methyl group or an ethyl group. preferable.
When R ″ is a cyclic alkyl group, it preferably has 3 to 15 carbon atoms, more preferably 4 to 12 carbon atoms, and most preferably 5 to 10 carbon atoms. Specifically, a fluorine atom Alternatively, one or more hydrogen atoms are removed from a polycycloalkane such as a monocycloalkane, bicycloalkane, tricycloalkane, or tetracycloalkane, which may or may not be substituted with a fluorinated alkyl group. More specifically, one or more hydrogen atoms are removed from a monocycloalkane such as cyclopentane or cyclohexane, or a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane or tetracyclododecane. Group.
The hydroxyalkyl group in Ra ′ 21 is preferably one having 1 to 6 carbon atoms. Specifically, at least one hydrogen atom of the alkyl group mentioned as the alkyl group as the substituent is substituted with a hydroxyl group. Groups.
下記に一般式（ａ０−ｒ−１）〜（ａ０−ｒ−７）で表される構成単位の具体例を挙げる。 Specific examples of the structural units represented by general formulas (a0-r-1) to (a0-r-7) are given below.
以下に上記式（ａ０−１）の具体例を示す。 Specific examples of the above formula (a0-1) are shown below.
（Ａ１）成分が含有する構成単位（ａ０）は１種であってもよく２種以上であってもよい。
（Ａ１）成分中の構成単位（ａ０）の割合は、（Ａ１）成分を構成する全構成単位に対し、５〜８０モル％が好ましく、１０〜７０モル％がより好ましく、１５〜６０モル％がさらに好ましい。下限値以上とすることによって、感度、解像性、ＬＷＲ等のリソグラフィー特性も向上する。また、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
As the structural unit (a0) contained in the component (A1), 1 type of structural unit may be used, or 2 or more types may be used.
The proportion of the structural unit (a0) in the component (A1) is preferably from 5 to 80 mol%, more preferably from 10 to 70 mol%, more preferably from 15 to 60 mol%, based on all structural units constituting the component (A1). Is more preferable. By setting the lower limit value or more, lithography properties such as sensitivity, resolution, and LWR are also improved. Moreover, the balance with another structural unit can be taken by making it below an upper limit.
（Ａ１）成分は、上記構成単位（ａ０）に加えて、酸の作用により極性が増大する酸分解性基を含む構成単位（ａ１）を有することが好ましい。なお、構成単位（ａ１）については上記構成単位（ａ０）に該当しないものとする。
また、（Ａ１）成分が露光により酸を発生し、且つ酸の作用により現像液に対する溶解性が変化する樹脂成分（Ａ１’）である場合、該（Ａ１’）成分は、露光により酸を発生する部位（酸発生部位）を、側鎖中に含んでもよく、主鎖末端に含んでもよい。なかでも（Ａ１’）成分としては、酸を発生する部位を側鎖中に含むことが好ましく、（Ａ１）成分が構成単位（ａ０）、（ａ１）等に加えて、露光により酸を発生する構成単位を加えることが特に好ましい。
In addition to the structural unit (a0), the component (A1) preferably has a structural unit (a1) containing an acid-decomposable group whose polarity is increased by the action of an acid. Note that the structural unit (a1) does not correspond to the structural unit (a0).
In addition, when the component (A1) is a resin component (A1 ′) that generates an acid upon exposure and changes its solubility in the developer due to the action of the acid, the (A1 ′) component generates an acid upon exposure. The site (acid generating site) may be contained in the side chain or at the end of the main chain. Among them, the component (A1 ′) preferably contains an acid-generating site in the side chain, and the component (A1) generates an acid upon exposure in addition to the structural units (a0) and (a1). It is particularly preferred to add structural units.
（構成単位（ａ１））
構成単位（ａ１）は、酸の作用により極性が増大する酸分解性基を含む構成単位（ただし、上述した構成単位（ａ０に該当するものを除く）である。
「酸分解性基」は、酸の作用により、当該酸分解性基の構造中の少なくとも一部の結合が開裂し得る酸分解性を有する基である。
酸の作用により極性が増大する酸分解性基としては、たとえば、酸の作用により分解して極性基を生じる基が挙げられる。
極性基としては、たとえばカルボキシ基、水酸基、アミノ基、スルホ基（−ＳＯ３Ｈ）等が挙げられる。これらのなかでも、構造中に−ＯＨを含有する極性基（以下「ＯＨ含有極性基」ということがある。）が好ましく、カルボキシ基または水酸基が好ましく、カルボキシ基が特に好ましい。
酸分解性基としてより具体的には、前記極性基が酸解離性基で保護された基（たとえばＯＨ含有極性基の水素原子を、酸解離性基で保護した基）が挙げられる。
ここで「酸解離性基」とは、
（ｉ）酸の作用により、当該酸解離性基と該酸解離性基に隣接する原子との間の結合が開裂し得る酸解離性を有する基、又は、
（ｉｉ）酸の作用により一部の結合が開裂した後、さらに脱炭酸反応が生じることにより、当該酸解離性基と該酸解離性基に隣接する原子との間の結合が開裂し得る基、
の双方をいう。
酸分解性基を構成する酸解離性基は、当該酸解離性基の解離により生成する極性基よりも極性の低い基であることが必要で、これにより、酸の作用により該酸解離性基が解離した際に、該酸解離性基よりも極性の高い極性基が生じて極性が増大する。その結果、（Ａ１）成分全体の極性が増大する。極性が増大することにより、相対的に、現像液に対する溶解性が変化し、現像液がアルカリ現像液の場合に溶解性が増大する。
(Structural unit (a1))
The structural unit (a1) is a structural unit containing an acid-decomposable group whose polarity is increased by the action of an acid (however, the structural unit described above (excluding those corresponding to a0)).
The “acid-decomposable group” is an acid-decomposable group that can cleave at least part of bonds in the structure of the acid-decomposable group by the action of an acid.
Examples of the acid-decomposable group whose polarity increases by the action of an acid include a group that decomposes by the action of an acid to generate a polar group.
Examples of the polar group include a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group, a sulfo group (—SO 3 H), and the like. Among these, a polar group containing —OH in the structure (hereinafter sometimes referred to as “OH-containing polar group”) is preferable, a carboxy group or a hydroxyl group is preferable, and a carboxy group is particularly preferable.
More specifically, examples of the acid-decomposable group include groups in which the polar group is protected with an acid-dissociable group (for example, a group in which a hydrogen atom of an OH-containing polar group is protected with an acid-dissociable group).
Here, “acid-dissociable group” means
(I) an acid-dissociable group capable of cleaving a bond between the acid-dissociable group and an atom adjacent to the acid-dissociable group by the action of an acid, or
(Ii) a group capable of cleaving a bond between the acid-dissociable group and an atom adjacent to the acid-dissociable group by further decarboxylation reaction after partial bond cleavage by the action of an acid ,
Both.
The acid-dissociable group constituting the acid-decomposable group must be a group having a lower polarity than the polar group generated by dissociation of the acid-dissociable group. Is dissociated, a polar group having a polarity higher than that of the acid dissociable group is generated to increase the polarity. As a result, the polarity of the entire component (A1) increases. As the polarity increases, the solubility in the developer changes relatively, and the solubility increases when the developer is an alkaline developer.
酸解離性基としては、特に限定されず、これまで、化学増幅型レジスト用のベース樹脂の酸解離性基として提案されているものを使用することができる。 The acid-dissociable group is not particularly limited, and those that have been proposed as acid-dissociable groups for base resins for chemically amplified resists can be used.
上記極性基のうちカルボキシ基または水酸基を保護する酸解離性基としては、たとえば、下記一般式（ａ１−ｒ−１）で表される酸解離性基（以下「アセタール型酸解離性基」ということがある）が挙げられる。 Examples of the acid dissociable group that protects a carboxy group or a hydroxyl group among the polar groups include an acid dissociable group represented by the following general formula (a1-r-1) (hereinafter referred to as “acetal acid dissociable group”). May be included).
式（ａ１−ｒ−１）中、Ｒａ’１、Ｒａ’２のアルキル基としては、上記α置換アクリル酸エステルについての説明で、α位の炭素原子に結合してもよい置換基として挙げたアルキル基と同様のものが挙げられ、炭素数１〜５のアルキル基が好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などの直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が挙げられ、メチル基またはエチル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。 In formula (a1-r-1), Ra ′ 1 and Ra ′ 2 are exemplified as the substituents that may be bonded to the α-position carbon atom in the description of the α-substituted acrylate ester. The same thing as an alkyl group is mentioned, A C1-C5 alkyl group is preferable. Specifically, linear or branched alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl, pentyl, isopentyl, and neopentyl And a methyl group or an ethyl group is preferable, and a methyl group is particularly preferable.
Ｒａ’３が環状の炭化水素基となる場合、脂肪族でも芳香族でもよく、また多環式であってもよく、単環式であってもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、モノシクロアルカンから１個の水素原子を除いた基が好ましい。該モノシクロアルカンとしては炭素数３〜６のものが好ましく、具体的にはシクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、ポリシクロアルカンから１個の水素原子を除いた基が好ましく、該ポリシクロアルカンとしては炭素数７〜１２のものが好ましく、具体的にはアダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。 When Ra ′ 3 is a cyclic hydrocarbon group, it may be aliphatic or aromatic, may be polycyclic, or may be monocyclic. The monocyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing one hydrogen atom from a monocycloalkane. The monocycloalkane preferably has 3 to 6 carbon atoms, and specific examples thereof include cyclopentane and cyclohexane. The polycyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing one hydrogen atom from a polycycloalkane, and the polycycloalkane preferably has 7 to 12 carbon atoms, specifically adamantane. , Norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane and the like.
芳香族炭化水素基となる場合、含まれる芳香環として具体的には、ベンゼン、ビフェニル、フルオレン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族炭化水素環；前記芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換された芳香族複素環；等が挙げられる。芳香族複素環におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
該芳香族炭化水素基として具体的には、前記芳香族炭化水素環から水素原子を１つ除いた基（アリール基）；前記アリール基の水素原子の１つがアルキレン基で置換された基（たとえば、ベンジル基、フェネチル基、１−ナフチルメチル基、２−ナフチルメチル基、１−ナフチルエチル基、２−ナフチルエチル基等のアリールアルキル基）；等が挙げられる。前記アルキレン基（アリールアルキル基中のアルキル鎖）の炭素数は、１〜４であることが好ましく、１〜２であることがより好ましく、１であることが特に好ましい。
In the case of an aromatic hydrocarbon group, specific examples of the aromatic ring contained include aromatic hydrocarbon rings such as benzene, biphenyl, fluorene, naphthalene, anthracene, phenanthrene; carbon atoms constituting the aromatic hydrocarbon ring. An aromatic heterocycle partially substituted with a heteroatom; and the like. Examples of the hetero atom in the aromatic heterocyclic ring include an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom.
Specifically, the aromatic hydrocarbon group is a group obtained by removing one hydrogen atom from the aromatic hydrocarbon ring (aryl group); a group in which one of the hydrogen atoms of the aryl group is substituted with an alkylene group (for example, Benzyl group, phenethyl group, 1-naphthylmethyl group, 2-naphthylmethyl group, 1-naphthylethyl group, arylalkyl group such as 2-naphthylethyl group); and the like. The alkylene group (alkyl chain in the arylalkyl group) preferably has 1 to 4 carbon atoms, more preferably 1 to 2 carbon atoms, and particularly preferably 1 carbon atom.
Ｒａ’３が、Ｒａ’１、Ｒａ’２のいずれかと結合して環を形成する場合、該環式基としては、４〜７員環が好ましく、４〜６員環がより好ましい。該環式基の具体例としては、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基等が挙げられる。 When Ra ′ 3 is bonded to either Ra ′ 1 or Ra ′ 2 to form a ring, the cyclic group is preferably a 4- to 7-membered ring, and more preferably a 4- to 6-membered ring. Specific examples of the cyclic group include a tetrahydropyranyl group and a tetrahydrofuranyl group.
上記極性基のうちカルボキシ基を保護する酸解離性基としては、たとえば、下記一般式（ａ１−ｒ−２）で表される酸解離性基が挙げられる。 As an acid dissociable group which protects a carboxy group among the said polar groups, the acid dissociable group represented by the following general formula (a1-r-2) is mentioned, for example.
式（ａ１−ｒ−２）中、Ｒａ’４〜Ｒａ’６の炭化水素基としては、直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基が好ましい。該アルキル基としては、前記Ｒａ’３の直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基と同様である。
Ｒａ’５、Ｒａ’６が互いに結合して環を形成する場合、形成される環式基は、単環式基であっても多環式基であってもよい。該環式基としては、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから１個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。
式（ａ１−ｒ−２）で表される酸解離性基のうち、アルキル基により構成されるものを、以下「第３級アルキルエステル型酸解離性基」ということがある。
In formula (a1-r-2), the hydrocarbon group of Ra ′ 4 to Ra ′ 6 is preferably a linear, branched or cyclic alkyl group. Examples of the alkyl group, the Ra '3 linear, is the same as the alkyl group of the branched chain or cyclic.
When Ra ′ 5 and Ra ′ 6 are bonded to each other to form a ring, the formed cyclic group may be a monocyclic group or a polycyclic group. Examples of the cyclic group include monocycloalkanes such as cyclopentane and cyclohexane, and groups obtained by removing one or more hydrogen atoms from polycycloalkanes such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane. It is done.
Of the acid dissociable groups represented by the formula (a1-r-2), those composed of an alkyl group may be hereinafter referred to as “tertiary alkyl ester type acid dissociable groups”.
また、上記極性基のうち水酸基を保護する酸解離性基としては、たとえば、下記一般式（ａ１−ｒ−３）で表される酸解離性基（以下「第３級アルキルオキシカルボニル酸解離性基」ということがある）が挙げられる。 Moreover, as an acid dissociable group which protects a hydroxyl group among the said polar groups, an acid dissociable group (henceforth "tertiary alkyloxycarbonyl acid dissociation property" represented by the following general formula (a1-r-3) is mentioned, for example. Group ”).
式（ａ１−ｒ−３）中、Ｒａ’７〜Ｒａ’９は炭素数１〜５のアルキル基が好ましく、１〜３がより好ましい。
また、各アルキル基の合計の炭素数は、３〜７であることが好ましく、３〜５であることがより好ましく、３〜４であることが最も好ましい。
In formula (a1-r-3), Ra ′ 7 to Ra ′ 9 are preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and more preferably 1 to 3 groups.
Moreover, it is preferable that the total carbon number of each alkyl group is 3-7, it is more preferable that it is 3-5, and it is most preferable that it is 3-4.
構成単位（ａ１）としては、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって、酸の作用により極性が増大する酸分解性基を含む構成単位；ヒドロキシスチレン若しくはヒドロキシスチレン誘導体から誘導される構成単位の水酸基における水素原子の少なくとも一部が前記酸分解性基を含む置換基により保護された構成単位；ビニル安息香酸若しくはビニル安息香酸誘導体から誘導される構成単位の−Ｃ（＝Ｏ）−ＯＨにおける水素原子の少なくとも一部が前記酸分解性基を含む置換基により保護された構成単位等が挙げられる。 The structural unit (a1) is a structural unit derived from an acrylate ester in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent, and an acid whose polarity is increased by the action of an acid. A structural unit containing a decomposable group; a structural unit in which at least a part of hydrogen atoms in the hydroxyl group of a structural unit derived from hydroxystyrene or a hydroxystyrene derivative is protected by a substituent containing the acid-decomposable group; vinylbenzoic acid or Examples include a structural unit in which at least a part of hydrogen atoms in —C (═O) —OH of a structural unit derived from a vinylbenzoic acid derivative is protected by a substituent containing the acid-decomposable group.
構成単位（ａ１）としては、上記のなかでも、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位が好ましい。
構成単位（ａ１）として、下記一般式（ａ１−１）で表される構成単位が好ましい。
Among the above, the structural unit (a1) is preferably a structural unit derived from an acrylate ester in which the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent.
As the structural unit (a1), structural units represented by general formula (a1-1) shown below are preferred.
前記式（ａ１−１）中、炭素数１〜５のアルキル基は、炭素数１〜５の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。炭素数１〜５のハロゲン化アルキル基は、前記炭素数１〜５のアルキル基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換された基である。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
Ｒとしては、水素原子、炭素数１〜５のアルキル基または炭素数１〜５のフッ素化アルキル基が好ましく、工業上の入手の容易さから、水素原子またはメチル基が最も好ましい。
Ｖａ１の炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよい。脂肪族炭化水素基は、芳香族性を持たない炭化水素基を意味する。Ｖａ１における２価の炭化水素基としての脂肪族炭化水素基は、飽和であってもよく、不飽和であってもよく、通常は飽和であることが好ましい。
該脂肪族炭化水素基として、より具体的には、直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基、構造中に環を含む脂肪族炭化水素基等が挙げられる。
In the formula (a1-1), the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, specifically, a methyl group, an ethyl group, or propyl. Group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like. The halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is a group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms are substituted with halogen atoms. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.
R is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and is most preferably a hydrogen atom or a methyl group in terms of industrial availability.
The hydrocarbon group for Va 1 may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group. An aliphatic hydrocarbon group means a hydrocarbon group having no aromaticity. The aliphatic hydrocarbon group as a divalent hydrocarbon group in Va 1 may be saturated or unsaturated, and is usually preferably saturated.
Specific examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, an aliphatic hydrocarbon group having a ring in the structure, and the like.
前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、炭素数が１〜１０であることが好ましく、１〜６がより好ましく、１〜４がさらに好ましく、１〜３が最も好ましい。
直鎖状の脂肪族炭化水素基としては、直鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、メチレン基［−ＣＨ２−］、エチレン基［−（ＣＨ２）２−］、トリメチレン基［−（ＣＨ２）３−］、テトラメチレン基［−（ＣＨ２）４−］、ペンタメチレン基［−（ＣＨ２）５−］等が挙げられる。
分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては、分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、−ＣＨ（ＣＨ３）−、−ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ３）−、−Ｃ（ＣＨ３）２−、−Ｃ（ＣＨ３）（ＣＨ２ＣＨ３）−、−Ｃ（ＣＨ３）（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ３）−、−Ｃ（ＣＨ２ＣＨ３）２−等のアルキルメチレン基；−ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２−、−ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ（ＣＨ３）−、−Ｃ（ＣＨ３）２ＣＨ２−、−ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ３）ＣＨ２−、−Ｃ（ＣＨ２ＣＨ３）２−ＣＨ２−等のアルキルエチレン基；−ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２−等のアルキルトリメチレン基；−ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２ＣＨ２−等のアルキルテトラメチレン基などのアルキルアルキレン基等が挙げられる。アルキルアルキレン基におけるアルキル基としては、炭素数１〜５の直鎖状のアルキル基が好ましい。
The linear or branched aliphatic hydrocarbon group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6, more preferably 1 to 4, and most preferably 1 to 3.
As the linear aliphatic hydrocarbon group, a linear alkylene group is preferable. Specifically, a methylene group [—CH 2 —], an ethylene group [— (CH 2 ) 2 —], a trimethylene group [ — (CH 2 ) 3 —], tetramethylene group [— (CH 2 ) 4 —], pentamethylene group [— (CH 2 ) 5 —] and the like can be mentioned.
As the branched aliphatic hydrocarbon group, a branched alkylene group is preferred, and specifically, —CH (CH 3 ) —, —CH (CH 2 CH 3 ) —, —C (CH 3 ). 2 -, - C (CH 3 ) (CH 2 CH 3) -, - C (CH 3) (CH 2 CH 2 CH 3) -, - C (CH 2 CH 3) 2 - ; alkylethylene groups such as - CH (CH 3) CH 2 - , - CH (CH 3) CH (CH 3) -, - C (CH 3) 2 CH 2 -, - CH (CH 2 CH 3) CH 2 -, - C (CH 2 CH 3) 2 -CH 2 - alkyl groups such as; -CH (CH 3) CH 2 CH 2 -, - CH 2 CH (CH 3) CH 2 - alkyl trimethylene groups such as; -CH (CH 3) CH 2 CH 2 CH 2 -, - CH 2 CH (CH 3) CH 2 CH 2 - And the like alkyl alkylene group such as an alkyl tetramethylene group of. The alkyl group in the alkyl alkylene group is preferably a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
前記構造中に環を含む脂肪族炭化水素基としては、脂環式炭化水素基（脂肪族炭化水素環から水素原子を２個除いた基）、脂環式炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の末端に結合した基、脂環式炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の途中に介在する基などが挙げられる。前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては前記と同様のものが挙げられる。
前記脂環式炭化水素基は、炭素数が３〜２０であることが好ましく、３〜１２であることがより好ましい。
前記脂環式炭化水素基は、多環式であってもよく、単環式であってもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、モノシクロアルカンから２個の水素原子を除いた基が好ましい。該モノシクロアルカンとしては炭素数３〜６のものが好ましく、具体的にはシクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、ポリシクロアルカンから２個の水素原子を除いた基が好ましく、該ポリシクロアルカンとしては炭素数７〜１２のものが好ましく、具体的にはアダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。
Examples of the aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure include an alicyclic hydrocarbon group (a group obtained by removing two hydrogen atoms from an aliphatic hydrocarbon ring), and an alicyclic hydrocarbon group that is linear or branched. Examples thereof include a group bonded to the end of a chain aliphatic hydrocarbon group and a group in which an alicyclic hydrocarbon group is interposed in the middle of a linear or branched aliphatic hydrocarbon group. Examples of the linear or branched aliphatic hydrocarbon group include those described above.
The alicyclic hydrocarbon group preferably has 3 to 20 carbon atoms, and more preferably 3 to 12 carbon atoms.
The alicyclic hydrocarbon group may be polycyclic or monocyclic. The monocyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing two hydrogen atoms from a monocycloalkane. The monocycloalkane preferably has 3 to 6 carbon atoms, and specific examples thereof include cyclopentane and cyclohexane. The polycyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing two hydrogen atoms from a polycycloalkane, and the polycycloalkane is preferably one having 7 to 12 carbon atoms, specifically adamantane. , Norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane and the like.
芳香族炭化水素基は、芳香環を有する炭化水素基である。
前記Ｖａ１における２価の炭化水素基としての芳香族炭化水素基は、炭素数が３〜３０であることが好ましく、５〜３０であることがより好ましく、５〜２０がさらに好ましく、６〜１５が特に好ましく、６〜１０が最も好ましい。ただし、該炭素数には、置換基における炭素数を含まないものとする。
芳香族炭化水素基が有する芳香環として具体的には、ベンゼン、ビフェニル、フルオレン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族炭化水素環；前記芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換された芳香族複素環；等が挙げられる。芳香族複素環におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
該芳香族炭化水素基として具体的には、前記芳香族炭化水素環から水素原子を２つ除いた基（アリーレン基）；前記芳香族炭化水素環から水素原子を１つ除いた基（アリール基）の水素原子の１つがアルキレン基で置換された基（たとえば、ベンジル基、フェネチル基、１−ナフチルメチル基、２−ナフチルメチル基、１−ナフチルエチル基、２−ナフチルエチル基等のアリールアルキル基におけるアリール基から水素原子をさらに１つ除いた基）；等が挙げられる。前記アルキレン基（アリールアルキル基中のアルキル鎖）の炭素数は、１〜４であることが好ましく、１〜２であることがより好ましく、１であることが特に好ましい。
以下に上記式（ａ１−１）の具体例を示す。
The aromatic hydrocarbon group is a hydrocarbon group having an aromatic ring.
The aromatic hydrocarbon group as the divalent hydrocarbon group in Va 1 preferably has 3 to 30 carbon atoms, more preferably 5 to 30 carbon atoms, still more preferably 5 to 20 carbon atoms, and 6 to 6 carbon atoms. 15 is particularly preferable, and 6 to 10 is most preferable. However, the carbon number does not include the carbon number in the substituent.
Specific examples of the aromatic ring possessed by the aromatic hydrocarbon group include aromatic hydrocarbon rings such as benzene, biphenyl, fluorene, naphthalene, anthracene, and phenanthrene; some of the carbon atoms constituting the aromatic hydrocarbon ring are heterogeneous. Aromatic heterocycles substituted with atoms; and the like. Examples of the hetero atom in the aromatic heterocyclic ring include an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom.
Specifically, the aromatic hydrocarbon group is a group obtained by removing two hydrogen atoms from the aromatic hydrocarbon ring (arylene group); a group obtained by removing one hydrogen atom from the aromatic hydrocarbon ring (aryl group) ) In which one of the hydrogen atoms is substituted with an alkylene group (for example, arylalkyl such as benzyl, phenethyl, 1-naphthylmethyl, 2-naphthylmethyl, 1-naphthylethyl, 2-naphthylethyl, etc.) Group in which one hydrogen atom is further removed from the aryl group in the group); and the like. The alkylene group (alkyl chain in the arylalkyl group) preferably has 1 to 4 carbon atoms, more preferably 1 to 2 carbon atoms, and particularly preferably 1 carbon atom.
Specific examples of the formula (a1-1) are shown below.
（Ａ１）成分が含有する構成単位（ａ１）は１種であってもよく２種以上であってもよい。
（Ａ１）成分中の構成単位（ａ１）の割合は、（Ａ１）成分を構成する全構成単位に対し、２０〜８０モル％が好ましく、２０〜７５モル％がより好ましく、２５〜７０モル％がさらに好ましい。下限値以上とすることによって、感度、解像性、ＬＷＲ等のリソグラフィー特性も向上する。また、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
As the structural unit (a1) contained in the component (A1), 1 type of structural unit may be used, or 2 or more types may be used.
The proportion of the structural unit (a1) in the component (A1) is preferably 20 to 80 mol%, more preferably 20 to 75 mol%, more preferably 25 to 70 mol%, based on all structural units constituting the component (A1). Is more preferable. By setting the lower limit value or more, lithography properties such as sensitivity, resolution, and LWR are also improved. Moreover, the balance with another structural unit can be taken by making it below an upper limit.
（Ａ１）成分は、本発明の効果を損なわない範囲で、上記の構成単位（ａ０）、構成単位（ａ１）以外のその他の構成単位を有してもよい。
かかるその他の構成単位は、上述の構成単位に分類されない構成単位であれば特に限定されるものではなく、ＡｒＦエキシマレーザー用、ＫｒＦエキシマレーザー用（好ましくはＡｒＦエキシマレーザー用）等のレジスト用樹脂に用いられるものとして従来から知られている多数のものが使用可能である。
The component (A1) may have other structural units other than the structural unit (a0) and the structural unit (a1) as long as the effects of the present invention are not impaired.
Such other structural unit is not particularly limited as long as it is a structural unit that is not classified as the above-mentioned structural unit, and it is used for resist resins such as for ArF excimer laser and for KrF excimer laser (preferably for ArF excimer laser). Many things conventionally known as what is used can be used.
（構成単位（ａ２））
（Ａ１）成分は、構成単位（ａ２）を有していてもよい。構成単位（ａ２）は、ラクトン含有環式基を含む構成単位（ただし、上述した構成単位（ａ０）、（ａ１）に該当するものを除く）である。
構成単位の（ａ２）のラクトン環式基は、（Ａ１）成分をレジスト膜の形成に用いた場合に、レジスト膜の基板への密着性を高めるうえで有効なものである。
(Structural unit (a2))
The component (A1) may have a structural unit (a2). The structural unit (a2) is a structural unit containing a lactone-containing cyclic group (excluding those corresponding to the structural units (a0) and (a1) described above).
The lactone cyclic group of the structural unit (a2) is effective for enhancing the adhesion of the resist film to the substrate when the component (A1) is used for forming the resist film.
「ラクトン含有環式基」とは、前記構成単位（ａ０）のＲ１において説明したものと同様である。
構成単位（ａ２）におけるラクトン含有環式基としては、特に限定されることなく任意のものが使用可能である。具体的には、前記一般式（ａ０−ｒ−１）〜（ａ０−ｒ−７）で表されるものが挙げられる。
The “lactone-containing cyclic group” is the same as that described for R 1 of the structural unit (a0).
The lactone-containing cyclic group in the structural unit (a2) is not particularly limited, and any lactone-containing cyclic group can be used. Specific examples include those represented by the general formulas (a0-r-1) to (a0-r-7).
構成単位（ａ２）としては、ラクトン含有環式基を含む構成単位であって、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位が挙げられ下記一般式（ａ２−１）〜（ａ２−２）で表される構成単位が挙げられる。 The structural unit (a2) is a structural unit containing a lactone-containing cyclic group and derived from an acrylate ester in which the hydrogen atom bonded to the α-position carbon atom may be substituted with a substituent. And structural units represented by the following general formulas (a2-1) to (a2-2).
Ｒのアルキル基は、炭素数１〜５の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。
Ｒの炭素数１〜５のハロゲン化アルキル基は、前記炭素数１〜５のアルキル基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換された基である。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
Ｒとしては、水素原子、炭素数１〜５のアルキル基または炭素数１〜５のフッ素化アルキル基が好ましく、工業上の入手の容易さから、水素原子またはメチル基が最も好ましい。
Ｖａ２１は、好ましくは炭素数１〜３のアルキレン基である。Ｌａ２１は、−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−又は−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−である。ｎａ２１が２となるとき、Ｖａ２１及びＬａ２１はそれぞれ異なっていてもよい。
（Ａ１）成分中の構成単位（ａ２）の割合は、（Ａ１）成分を構成する全構成単位に対し、０〜５０モル％が好ましく、１〜４０モル％がより好ましい。 構成単位（ａ２）の割合を上記範囲とすることにより、レジストパターン形状が良好となり、寸法均一性等のリソグラフィー特性がより向上する。
The alkyl group of R is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, Examples thereof include a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, and a neopentyl group.
The halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of R is a group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms are substituted with halogen atoms. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.
R is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and is most preferably a hydrogen atom or a methyl group in terms of industrial availability.
Va 21 is preferably an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms. La 21 is —C (═O) O— or —O—C (═O) —. When na 21 is 2, Va 21 and La 21 may be different from each other.
The proportion of the structural unit (a2) in the component (A1) is preferably 0 to 50 mol%, more preferably 1 to 40 mol%, based on all structural units constituting the component (A1). By setting the proportion of the structural unit (a2) within the above range, the resist pattern shape is improved, and lithography properties such as dimensional uniformity are further improved.
（構成単位（ａ３））
（Ａ１）成分は、構成単位（ａ３）を有していてもよい。構成単位（ａ３）は、極性基含有脂肪族炭化水素基を含む構成単位（ただし、上述した構成単位（ａ０）、（ａ１）、（ａ２）に該当するものを除く）である。
（Ａ１）成分が構成単位（ａ３）を有することにより、（Ａ１）成分の親水性が高まり、解像性の向上に寄与すると考えられる。
極性基としては、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基等が挙げられ、特に水酸基が好ましい。
脂肪族炭化水素基としては、炭素数１〜１０の直鎖状または分岐鎖状の炭化水素基（好ましくはアルキレン基）や、環状の脂肪族炭化水素基（環式基）が挙げられる。該環式基としては、単環式基でも多環式基でもよく、例えばＡｒＦエキシマレーザー用レジスト組成物用の樹脂において、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。該環式基としては多環式基であることが好ましく、炭素数は７〜３０であることがより好ましい。
その中でも、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、またはアルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基を含有する脂肪族多環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位がより好ましい。該多環式基としては、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどから２個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから２個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。これらの多環式基の中でも、アダマンタンから２個以上の水素原子を除いた基、ノルボルナンから２個以上の水素原子を除いた基、テトラシクロドデカンから２個以上の水素原子を除いた基が工業上好ましい。
(Structural unit (a3))
The component (A1) may have a structural unit (a3). The structural unit (a3) is a structural unit containing a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group (excluding those corresponding to the structural units (a0), (a1), and (a2) described above).
It is considered that when the component (A1) has the structural unit (a3), the hydrophilicity of the component (A1) is increased and the resolution is improved.
Examples of the polar group include a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, and a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of an alkyl group is substituted with a fluorine atom. A hydroxyl group is particularly preferable.
Examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms (preferably an alkylene group) and a cyclic aliphatic hydrocarbon group (cyclic group). The cyclic group may be a monocyclic group or a polycyclic group. For example, a resin for a resist composition for an ArF excimer laser can be appropriately selected from those proposed. The cyclic group is preferably a polycyclic group, and more preferably 7 to 30 carbon atoms.
Among them, a structural unit derived from an acrylate ester containing an aliphatic polycyclic group containing a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, or an alkyl group is substituted with a fluorine atom Is more preferable. Examples of the polycyclic group include groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane and the like. Specific examples include groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane. Among these polycyclic groups, there are groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from adamantane, groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from norbornane, and groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from tetracyclododecane. Industrially preferable.
構成単位（ａ３）としては、極性基含有脂肪族炭化水素基を含むものであれば特に限定されることなく任意のものが使用可能である。
構成単位（ａ３）としては、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって極性基含有脂肪族炭化水素基を含む構成単位が好ましい。
構成単位（ａ３）としては、極性基含有脂肪族炭化水素基における炭化水素基が炭素数１〜１０の直鎖状または分岐鎖状の炭化水素基のときは、アクリル酸のヒドロキシエチルエステルから誘導される構成単位が好ましく、該炭化水素基が多環式基のときは、下記の式（ａ３−１）で表される構成単位、式（ａ３−２）で表される構成単位、式（ａ３−３）で表される構成単位が好ましいものとして挙げられる。
The structural unit (a3) is not particularly limited as long as it contains a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group, and any structural unit can be used.
The structural unit (a3) is a structural unit derived from an acrylate ester in which the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent, and includes a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group A structural unit is preferred.
The structural unit (a3) is derived from a hydroxyethyl ester of acrylic acid when the hydrocarbon group in the polar group-containing aliphatic hydrocarbon group is a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. When the hydrocarbon group is a polycyclic group, the structural unit represented by the following formula (a3-1), the structural unit represented by the formula (a3-2), the formula ( The structural unit represented by a3-3) is preferred.
式（ａ３−１）中、ｊは１又は２であることが好ましく、１であることがさらに好ましい。ｊが２の場合、水酸基が、アダマンチル基の３位と５位に結合しているものが好ましい。ｊが１の場合、水酸基が、アダマンチル基の３位に結合しているものが好ましい。
ｊは１であることが好ましく、特に、水酸基が、アダマンチル基の３位に結合しているものが好ましい。
In formula (a3-1), j is preferably 1 or 2, and more preferably 1. When j is 2, it is preferable that the hydroxyl group is bonded to the 3rd and 5th positions of the adamantyl group. When j is 1, it is preferable that the hydroxyl group is bonded to the 3-position of the adamantyl group.
j is preferably 1, and it is particularly preferred that the hydroxyl group is bonded to the 3-position of the adamantyl group.
式（ａ３−２）中、ｋは１であることが好ましい。シアノ基は、ノルボルニル基の５位または６位に結合していることが好ましい。
式（ａ３−３）中、ｔ’は１であることが好ましい。ｌは１であることが好ましい。ｓは１であることが好ましい。これらは、アクリル酸のカルボキシ基の末端に、２−ノルボルニル基または３−ノルボルニル基が結合していることが好ましい。フッ素化アルキルアルコールは、ノルボルニル基の５又は６位に結合していることが好ましい。
In formula (a3-2), k is preferably 1. The cyano group is preferably bonded to the 5th or 6th position of the norbornyl group.
In formula (a3-3), t ′ is preferably 1. l is preferably 1. s is preferably 1. In these, a 2-norbornyl group or a 3-norbornyl group is preferably bonded to the terminal of the carboxy group of acrylic acid. The fluorinated alkyl alcohol is preferably bonded to the 5th or 6th position of the norbornyl group.
（Ａ１）成分が含有する構成単位（ａ３）は１種であってもよく２種以上であってもよい。
（Ａ１）成分中、構成単位（ａ３）の割合は、当該（Ａ１）成分を構成する全構成単位の合計に対し、５〜５０モル％であることが好ましく、５〜４０モル％がより好ましく、５〜２５モル％がさらに好ましい。
構成単位（ａ３）の割合を下限値以上とすることにより、構成単位（ａ３）を含有させることによる効果が充分に得られ、上限値以下とすることにより、他の構成単位とのバランスをとりやすくなる。
As the structural unit (a3) contained in the component (A1), 1 type of structural unit may be used, or 2 or more types may be used.
In the component (A1), the proportion of the structural unit (a3) is preferably 5 to 50 mol%, more preferably 5 to 40 mol%, based on the total of all structural units constituting the component (A1). 5 to 25 mol% is more preferable.
By setting the proportion of the structural unit (a3) to the lower limit value or more, the effect of including the structural unit (a3) can be sufficiently obtained, and by setting the proportion of the structural unit (a3) to the upper limit value or less, balance with other structural units can be obtained. It becomes easy.
（構成単位（ａ４））
（Ａ１）成分は、酸非解離性の脂肪族環式基を含む構成単位（以下これを「構成単位（ａ４）」という。）を有してもよい。
構成単位（ａ４）としては、例えば酸非解離性の脂肪族環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位などが好ましい。該環式基は、例えば、前記の構成単位（ａ１）の場合に例示したものと同様のものを例示することができ、ＡｒＦエキシマレーザー用、ＫｒＦエキシマレーザー用（好ましくはＡｒＦエキシマレーザー用）等のレジスト組成物の樹脂成分に用いられるものとして従来から知られている多数のものが使用可能である。
特にトリシクロデシル基、アダマンチル基、テトラシクロドデシル基、イソボルニル基、ノルボルニル基から選ばれる少なくとも１種であると、工業上入手し易いなどの点で好ましい。これらの多環式基は、炭素数１〜５の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を置換基として有していてもよい。
構成単位（ａ４）として、具体的には、下記の一般式（ａ４−１）〜（ａ４−７）でそれぞれ表される構造のものを例示することができる。
(Structural unit (a4))
The component (A1) may have a structural unit containing an acid non-dissociable aliphatic cyclic group (hereinafter referred to as “structural unit (a4)”).
As the structural unit (a4), for example, a structural unit derived from an acrylate ester containing a non-acid-dissociable aliphatic cyclic group is preferable. Examples of the cyclic group include those similar to those exemplified for the structural unit (a1), such as for ArF excimer laser, for KrF excimer laser (preferably for ArF excimer laser), etc. A number of hitherto known materials can be used as the resin component of the resist composition.
In particular, at least one selected from a tricyclodecyl group, an adamantyl group, a tetracyclododecyl group, an isobornyl group, and a norbornyl group is preferable in terms of industrial availability. These polycyclic groups may have a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms as a substituent.
Specific examples of the structural unit (a4) include those represented by the following general formulas (a4-1) to (a4-7).
（Ａ１）成分が有する構成単位（ａ４）は、１種でも２種以上でもよい。
（Ａ１）成分が構成単位（ａ４）を有する場合、構成単位（ａ４）の割合は、該（Ａ１）成分を構成する全構成単位の合計に対し、１〜３０モル％であることが好ましく、１０〜２０モル％がより好ましい。
構成単位（ａ４）の割合を下限値以上とすることにより、リソグラフィー特性がより向上し、上限値以下とすることにより、他の構成単位とのバランスをとりやすくなる。
The structural unit (a4) contained in the component (A1) may be one type or two or more types.
When the component (A1) has the structural unit (a4), the proportion of the structural unit (a4) is preferably 1 to 30 mol% with respect to the total of all the structural units constituting the component (A1). 10-20 mol% is more preferable.
By setting the proportion of the structural unit (a4) to be equal to or higher than the lower limit value, the lithography characteristics are further improved, and by setting the ratio to the upper limit value or lower, it becomes easy to balance with other structural units.
（構成単位（ａ５））
（Ａ１）成分は、−ＳＯ２−含有環式基を含む構成単位（以下これを「構成単位（ａ５）」という。）を有してもよい。
構成単位（ａ５）の−ＳＯ２−含有環式基は、（Ａ１）成分をレジスト膜の形成に用いた場合に、レジスト膜の基板への密着性を高める上で有効なものである。
ここで、「−ＳＯ２−含有環式基」とは、その環骨格中に−ＳＯ２−を含む環を含有する環式基を示し、具体的には、−ＳＯ２−における硫黄原子（Ｓ）が環式基の環骨格の一部を形成する環式基である。その環骨格中に−ＳＯ２−を含む環をひとつ目の環として数え、該環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。−ＳＯ２−含有環式基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。
−ＳＯ２−含有環式基は、特に、その環骨格中に−Ｏ−ＳＯ２−を含む環式基、すなわち−Ｏ−ＳＯ２−中の−Ｏ−Ｓ−が環骨格の一部を形成するスルトン（ｓｕｌｔｏｎｅ）環を含有する環式基であることが好ましい。
(Structural unit (a5))
The component (A1) may have a structural unit containing a —SO 2 — containing cyclic group (hereinafter referred to as “structural unit (a5)”).
The —SO 2 — containing cyclic group of the structural unit (a5) is effective for enhancing the adhesion of the resist film to the substrate when the component (A1) is used for forming the resist film.
Here, the “—SO 2 -containing cyclic group” refers to a cyclic group containing a ring containing —SO 2 — in the ring skeleton, specifically, a sulfur atom in —SO 2 — ( S) is a cyclic group that forms part of the ring skeleton of the cyclic group. The ring containing —SO 2 — in the ring skeleton is counted as the first ring, and when it is only the ring, it is a monocyclic group, and when it has another ring structure, it is a polycyclic group regardless of the structure. Called. The —SO 2 — containing cyclic group may be monocyclic or polycyclic.
-SO 2 - containing cyclic group, in particular, -O-SO 2 - within the ring skeleton cyclic group containing, i.e. -O-SO 2 - -O-S- medium is a part of the ring skeleton A cyclic group containing a sultone ring to be formed is preferable.
−ＳＯ２−含有環式基として、より具体的には、下記一般式（ａ５−ｒ−１）〜（ａ５−ｒ−４）でそれぞれ表される基が挙げられる。 More specifically, examples of the —SO 2 -containing cyclic group include groups represented by general formulas (a5-r-1) to (a5-r-4) shown below.
前記一般式（ａ５−ｒ−１）〜（ａ５−ｒ−４）中、Ａ”は前記一般式（ａ０−ｒ−１）〜（ａ０−ｒ−７）中のＡ”と同様である。
Ｒａ’５１におけるアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、−ＣＯＯＲ”、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｒ”、ヒドロキシアルキル基としては、それぞれ前記一般式（ａ０−ｒ−１）〜（ａ０−ｒ−７）中のＲａ’２１の説明で挙げたものと同様のものが挙げられる。
In the general formulas (a5-r-1) to (a5-r-4), A ″ is the same as A ″ in the general formulas (a0-r-1) to (a0-r-7).
As the alkyl group, alkoxy group, halogen atom, halogenated alkyl group, —COOR ″, —OC (═O) R ″, and hydroxyalkyl group in Ra ′ 51 , the above general formulas (a0-r-1) to ( a0-r-7) as in the same as those exemplified in the description of the Ra '21 of the like.
以下に、前記一般式（ａ５−ｒ−１）〜（ａ５−ｒ−４）で表される具体的な環式基を例示する。 Specific examples of cyclic groups represented by the general formulas (a5-r-1) to (a5-r-4) are shown below.
構成単位（ａ５）としては、−ＳＯ２−含有環式基を有するものであれば他の部分の構造は特に限定されないが、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位が挙げられ、上記一般式（ａ２−１）〜（ａ２−２）で表される構成単位における、Ｒａ２１を前記一般式（ａ５−ｒ−１）〜（ａ５−ｒ−４）のいずれかで表される基とした構成単位が挙げられる。 The structural unit (a5) is not particularly limited as long as it has a —SO 2 — containing cyclic group, but the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position is substituted with a substituent. A structural unit derived from an acrylate ester which may be used, and Ra 21 in the structural units represented by the general formulas (a2-1) to (a2-2) is represented by the general formula (a5-r-1). ) To (a5-r-4) as a group represented by the group.
（Ａ１）成分が有する構成単位（ａ５）は、１種でも２種以上でもよい。
（Ａ１）成分における構成単位（ａ５）の割合は、該（Ａ１）成分を構成する全構成単位の合計に対し、０〜８０モル％であることが好ましく、１〜５５モル％がより好ましく、１０〜５０モル％が最も好ましい。
構成単位（ａ５）の割合を下限値以上とすることにより、レジストパターン形状が良好となり、寸法均一性等のリソグラフィー特性がより向上する。上限値以下とすることにより、他の構成単位とのバランスをとりやすくなる。
The structural unit (a5) contained in the component (A1) may be one type or two or more types.
The proportion of the structural unit (a5) in the component (A1) is preferably 0 to 80 mol%, more preferably 1 to 55 mol%, based on the total of all structural units constituting the component (A1). 10-50 mol% is the most preferable.
By setting the ratio of the structural unit (a5) to the lower limit value or more, the resist pattern shape is improved, and lithographic properties such as dimensional uniformity are further improved. By setting it to the upper limit value or less, it becomes easy to balance with other structural units.
（構成単位（ａ１３））
（Ａ１）成分は、構成単位（ａ１）に加えて、カーボネート含有環式基を含む構成単位（ａ１３）（を有していてもよい。
構成単位（ａ１３）のカーボネート含有環式基は、（Ａ１）成分をレジスト膜の形成に用いた場合に、レジスト膜の基板への密着性を高めるうえで有効なものである。
なお、前記の構成単位（ａ０）、構成単位（ａ１）がその構造中にカーボネート含有環式基を含むものである場合、該構成単位は構成単位（ａ１３）にも該当するが、このような構成単位は構成単位（ａ０）、構成単位（ａ１）に該当し、構成単位（ａ１３）には該当しないものとする。
「カーボネート含有環式基」とは、その環骨格中に−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−を含む環（カーボネート環）を含有する環式基を示す。カーボネート環をひとつ目の環として数え、カーボネート環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。カーボネート含有環式基は、単環式基であってもよく、多環式基であってもよい。
構成単位（ａ１３）におけるカーボネート含有環式基としては、特に限定されることなく任意のものが使用可能である。具体的には、下記一般式（ａｘ３−ｒ−１）〜（ａｘ３−ｒ−３）のいずれかで表されるものが挙げられる。
(Structural unit (a13))
The component (A1) may have a structural unit (a13) containing a carbonate-containing cyclic group in addition to the structural unit (a1).
The carbonate-containing cyclic group of the structural unit (a13) is effective in enhancing the adhesion of the resist film to the substrate when the component (A1) is used for forming the resist film.
In addition, when the structural unit (a0) and the structural unit (a1) include a carbonate-containing cyclic group in the structure, the structural unit also corresponds to the structural unit (a13). Corresponds to the structural unit (a0) and the structural unit (a1), and does not correspond to the structural unit (a13).
The “carbonate-containing cyclic group” refers to a cyclic group containing a ring (carbonate ring) containing —O—C (═O) —O— in the ring skeleton. When the carbonate ring is counted as the first ring, the carbonate ring alone is called a monocyclic group, and when it has another ring structure, it is called a polycyclic group regardless of the structure. The carbonate-containing cyclic group may be a monocyclic group or a polycyclic group.
The carbonate-containing cyclic group in the structural unit (a13) is not particularly limited, and any one can be used. Specific examples include those represented by any of the following general formulas (ax3-r-1) to (ax3-r-3).
前記一般式（ ａｘ３−ｒ−１）〜（ ａｘ３−ｒ−１）中、Ｒａ’ｘ３１は、前記一般式（ａ０−ｒ−１）〜（ａ０−ｒ−７）中のＲａ’２１と同様のものが挙げられる。
Ａ”は、前記一般式（ａ０−ｒ−１）〜（ａ０−ｒ−７）中のＡ”と同様である。
Formula (ax3-r-1) ~ (ax3-r-1) in, Ra 'x31, the general formula (a0-r-1) ~ (a0-r-7) in the Ra' similar to 21 Can be mentioned.
A ″ is the same as A ″ in the general formulas (a0-r-1) to (a0-r-7).
以下に、前記一般式（ ａｘ３−ｒ−１）〜（ ａｘ３−ｒ−１）で表される具体的な環式基を例示する。
構成単位（ａ１３）としては、カーボネート含有環式基を有するものであれば他の部分の構造は特に限定されないが、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位が挙げられ、上記一般式（ａ２−１）〜（ａ２−２）で表される構成単位における、Ｒａ２１を前記一般式（ａｘ３−ｒ−１）〜（ａｘ３−ｒ−３）のいずれかで表される基とした構成単位が挙げられる。 The structural unit (a13) is not particularly limited as long as it has a carbonate-containing cyclic group, but the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent. Examples of the structural unit derived from an acrylate ester include Ra 21 in the structural units represented by the above general formulas (a2-1) to (a2-2). and a structural unit as a group represented by any one of ax3-r-3).
（Ａ１）成分が有する構成単位（ａ１３）は、１種でも２種以上でもよい。
（Ａ１）成分における、構成単位（ａ１３）の割合は、該（Ａ１）成分を構成する全構成単位の合計に対し、０〜８０モル％であることが好ましく、１〜５５モル％がより好ましく、１０〜５０モル％が最も好ましい。
構成単位（ａ１３）の割合を下限値以上とすることにより、レジストパターン形状が良好となり、寸法均一性等のリソグラフィー特性がより向上する。上限値以下とすることにより、他の構成単位とのバランスをとりやすくなる。
The structural unit (a13) contained in the component (A1) may be one type or two or more types.
The proportion of the structural unit (a13) in the component (A1) is preferably 0 to 80 mol%, more preferably 1 to 55 mol%, based on the total of all structural units constituting the component (A1). 10 to 50 mol% is most preferable.
By setting the proportion of the structural unit (a13) to be equal to or higher than the lower limit value, the resist pattern shape is improved, and lithography characteristics such as dimensional uniformity are further improved. By setting it to the upper limit value or less, it becomes easy to balance with other structural units.
本発明のレジスト組成物において、（Ａ）成分は、構成単位（ａ０）を有する高分子化合物（Ａ１）を含むものが好ましい。
（Ａ１）成分として具体的には、構成単位（ａ０）と構成単位（ａ１）との繰返し構造からなる高分子化合物；構成単位（ａ０）と構成単位（ａ１）と構成単位（ａ３）との繰返し構造からなる高分子化合物等が例示できる。
（Ａ１）成分として、より具体的には、一般式（ａ０−１）で表される化合物から誘導される構成単位と、一般式（ａ１−１）で表される構成単位と、一般式（ａ３−１）で表される構成単位との繰返し構造からなる高分子化合物が好適なものとして挙げられる。
In the resist composition of the present invention, the component (A) preferably contains the polymer compound (A1) having the structural unit (a0).
Specifically, the component (A1) is a polymer compound having a repeating structure of the structural unit (a0) and the structural unit (a1); the structural unit (a0), the structural unit (a1), and the structural unit (a3). Examples thereof include a polymer compound having a repeating structure.
As the component (A1), more specifically, a structural unit derived from a compound represented by the general formula (a0-1), a structural unit represented by the general formula (a1-1), and a general formula ( A polymer compound having a repeating structure with the structural unit represented by a3-1) is preferable.
（Ａ１）成分の質量平均分子量（Ｍｗ）（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によるポリスチレン換算基準）は、特に限定されるものではなく、１０００〜５００００が好ましく、１５００〜３００００がより好ましく、２０００〜２００００が最も好ましい。この範囲の上限値以下であると、レジストとして用いるのに充分なレジスト溶剤への溶解性があり、この範囲の下限値以上であると、耐ドライエッチング性やレジストパターン断面形状が良好である。
分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）は、特に限定されず、１．０〜５．０が好ましく、１．０〜３．０がより好ましく、１．０〜２．５が最も好ましい。なお、Ｍｎは数平均分子量を示す。
The mass average molecular weight (Mw) of the component (A1) (polystyrene conversion standard by gel permeation chromatography (GPC)) is not particularly limited, preferably 1000 to 50000, more preferably 1500 to 30000, 2000 to 2000 20000 is most preferred. If it is below the upper limit of this range, it has sufficient solubility in a resist solvent to be used as a resist, and if it is above the lower limit of this range, dry etching resistance and resist pattern cross-sectional shape are good.
The dispersity (Mw / Mn) is not particularly limited, but is preferably 1.0 to 5.0, more preferably 1.0 to 3.0, and most preferably 1.0 to 2.5. In addition, Mn shows a number average molecular weight.
（Ａ１）成分は、各構成単位を誘導するモノマーを、例えばアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）のようなラジカル重合開始剤を用いた公知のラジカル重合等によって重合させることによって得ることができる。
また、（Ａ１）成分には、上記重合の際に、たとえばＨＳ−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−Ｃ（ＣＦ３）２−ＯＨのような連鎖移動剤を併用して用いることにより、末端に−Ｃ（ＣＦ３）２−ＯＨ基を導入してもよい。このように、アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基が導入された共重合体は、現像欠陥の低減やＬＥＲ（ラインエッジラフネス：ライン側壁の不均一な凹凸）の低減に有効である。
各構成単位を誘導するモノマーは、市販のものを用いてもよく、公知の方法を利用して合成したものを用いてもよい。
The component (A1) can be obtained by polymerizing a monomer for deriving each structural unit by a known radical polymerization using a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN).
Further, for the component (A1), in the polymerization, a chain transfer agent such as HS—CH 2 —CH 2 —CH 2 —C (CF 3 ) 2 —OH is used in combination, so that the terminal A —C (CF 3 ) 2 —OH group may be introduced into the. As described above, a copolymer introduced with a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of the alkyl group is substituted with a fluorine atom reduces development defects and LER (line edge roughness: uneven unevenness of line side walls). It is effective in reducing
As the monomer for deriving each structural unit, a commercially available monomer may be used, or a monomer synthesized using a known method may be used.
＜酸発生剤成分；（Ｂ）成分＞
（Ｂ）成分は、露光により酸を発生する酸発生剤成分である。
（Ｂ）成分としては、特に限定されず、これまで化学増幅型レジスト用の酸発生剤として提案されているものを使用することができる。このような酸発生剤としては、これまで、ヨードニウム塩やスルホニウム塩などのオニウム塩系酸発生剤、オキシムスルホネート系酸発生剤、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類、ポリ（ビススルホニル）ジアゾメタン類などのジアゾメタン系酸発生剤、ニトロベンジルスルホネート系酸発生剤、イミノスルホネート系酸発生剤、ジスルホン系酸発生剤など多種のものが知られている。
オニウム塩系酸発生剤としては、例えば下記一般式（ｂ−１）又は（ｂ−２）で表される化合物を用いることができる。
<Acid generator component; (B) component>
The component (B) is an acid generator component that generates an acid upon exposure.
The component (B) is not particularly limited, and those that have been proposed as acid generators for chemically amplified resists can be used. Examples of such acid generators include onium salt acid generators such as iodonium salts and sulfonium salts, oxime sulfonate acid generators, bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes, poly (bissulfonyl) diazomethanes, and the like. There are various known diazomethane acid generators, nitrobenzyl sulfonate acid generators, imino sulfonate acid generators, disulfone acid generators, and the like.
As the onium salt acid generator, for example, a compound represented by the following general formula (b-1) or (b-2) can be used.
｛アニオン部｝
式（ｂ−１）において、Ｒ１０１は置換基を有していてもよい環式基、置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基、または置換基を有していてもよい鎖状のアルケニル基であって、該環式基は環状の炭化水素基であることが好ましく、該環状の炭化水素基は芳香族炭化水素基であってもよく、脂肪族炭化水素基であってもよい。
Ｒ１０１における芳香族炭化水素基は、２価の芳香族炭化水素基で挙げた芳香族炭化水素環、または２以上の芳香環を含む芳香族化合物から水素原子を１つ除いたアリール基が挙げられ、フェニル基、ナフチル基が好ましい。
Ｒ１０１における環状の脂肪族炭化水素基は、２価の脂肪族炭化水素基で挙げたモノシクロアルカンまたはポリシクロアルカンから水素原子を１つ除いた基が挙げられ、アダマンチル基、ノルボルニル基が好ましい。
また、Ｒ１０１における環状の炭化水素基は、複素環等のようにヘテロ原子を含んでもよく、具体的には、上記一般式（ａ０−ｒ−１）〜（ａ０−ｒ−７）で表されるラクトン含有環式基、上記一般式（ａ５−ｒ−１）〜（ａ５−ｒ−４）で表される−ＳＯ２−含有環式基、その他以下に挙げる複素環が挙げられる。
{Anion part}
In the formula (b-1), R 101 is a cyclic group which may have a substituent, a chain alkyl group which may have a substituent, or a chain which may have a substituent. It is preferable that the cyclic group is a cyclic hydrocarbon group, and the cyclic hydrocarbon group may be an aromatic hydrocarbon group or an aliphatic hydrocarbon group. Also good.
Examples of the aromatic hydrocarbon group for R 101 include the aromatic hydrocarbon ring mentioned for the divalent aromatic hydrocarbon group, or an aryl group obtained by removing one hydrogen atom from an aromatic compound containing two or more aromatic rings. A phenyl group and a naphthyl group are preferred.
Examples of the cyclic aliphatic hydrocarbon group for R 101 include a group obtained by removing one hydrogen atom from a monocycloalkane or polycycloalkane mentioned for the divalent aliphatic hydrocarbon group, and an adamantyl group and a norbornyl group are preferable. .
In addition, the cyclic hydrocarbon group in R 101 may contain a hetero atom such as a heterocyclic ring, and specifically represented by the above general formulas (a0-r-1) to (a0-r-7). lactone-containing cyclic group which is, -SO 2 represented by the general formula (a5-r-1) ~ (a5-r-4) - containing cyclic group, heterocycles include other below.
Ｒ１０１の環状の炭化水素基における置換基としては、たとえば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、酸素原子（＝Ｏ）、ニトロ基等が挙げられる。
置換基としてのアルキル基としては、炭素数１〜５のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ｎ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基であることが最も好ましい。
置換基としてのアルコキシ基としては、炭素数１〜５のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、ｉｓｏ−プロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
前記芳香族炭化水素基の置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、炭素数１〜５のアルキル基、たとえばメチル基、エチル基、プロピル基、ｎ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等のアルキル基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
Examples of the substituent in the cyclic hydrocarbon group of R 101 include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, an oxygen atom (═O), and a nitro group.
The alkyl group as a substituent is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, or a tert-butyl group.
The alkoxy group as a substituent is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, preferably a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group, or a tert-butoxy group, and a methoxy group. An ethoxy group is most preferred.
Examples of the halogen atom as a substituent include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
Examples of the halogenated alkyl group as a substituent of the aromatic hydrocarbon group include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, such as an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, and a tert-butyl group. And a group in which part or all of the hydrogen atoms are substituted with the halogen atoms.
Ｒ１０１の鎖状のアルキル基としては、直鎖状又は分岐鎖状のいずれでもよく、直鎖状のアルキル基としては、炭素数が１〜２０であることが好ましく、１〜１５であることがより好ましく、１〜１０が最も好ましい。具体的には、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、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デカニル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、イソトリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、イソヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基、ヘンイコシル基、ドコシル基等が挙げられる。
分岐鎖状のアルキル基としては、炭素数が３〜２０であることが好ましく、３〜１５であることがより好ましく、３〜１０が最も好ましい。具体的には、例えば、１−メチルエチル基、１−メチルプロピル基、２−メチルプロピル基、１−メチルブチル基、２−メチルブチル基、３−メチルブチル基、１−エチルブチル基、２−エチルブチル基、１−メチルペンチル基、２−メチルペンチル基、３−メチルペンチル基、４−メチルペンチル基などが挙げられる。
The linear alkyl group for R 101 may be either linear or branched, and the linear alkyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, and preferably 1 to 15 carbon atoms. Is more preferable, and 1 to 10 is most preferable. Specifically, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decanyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, isotridecyl group, tetradecyl group Group, pentadecyl group, hexadecyl group, isohexadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecyl group, icosyl group, heicosyl group, docosyl group and the like.
The branched alkyl group preferably has 3 to 20 carbon atoms, more preferably 3 to 15 carbon atoms, and most preferably 3 to 10 carbon atoms. Specifically, for example, 1-methylethyl group, 1-methylpropyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, 3-methylbutyl group, 1-ethylbutyl group, 2-ethylbutyl group, Examples include 1-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl group, 4-methylpentyl group and the like.
Ｒ１０１の鎖状のアルケニル基としては、炭素数が２〜１０であることが好ましく、２〜５が好ましく、２〜４が好ましく、３が特に好ましい。例えば、ビニル基、プロペニル基（アリル基）、ブチニル基などが挙げられる。分岐鎖状の１価の不飽和炭化水素基としては、例えば、１−メチルプロペニル基、２−メチルプロペニル基などが挙げられる。
不飽和炭化水素基としては、上記の中でも、特にプロペニル基が好ましい。
Ｒ１０１のアルキル基またはアルケニル基における置換基としては、たとえば、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、酸素原子（＝Ｏ）、ニトロ基、アミノ基、上記Ｒ１０１における環式基等が挙げられる。
The chain alkenyl group for R 101 preferably has 2 to 10 carbon atoms, preferably 2 to 5, more preferably 2 to 4, and particularly preferably 3. For example, a vinyl group, a propenyl group (allyl group), a butynyl group, etc. are mentioned. Examples of the branched monovalent unsaturated hydrocarbon group include a 1-methylpropenyl group and a 2-methylpropenyl group.
Among the above, the unsaturated hydrocarbon group is particularly preferably a propenyl group.
Examples of the substituent in the alkyl group or alkenyl group of R 101 include an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, an oxygen atom (═O), a nitro group, an amino group, and the cyclic group in R 101 described above. Is mentioned.
本発明において、Ｒ１０１は、置換基を有していてもよい環状の炭化水素基であることが好ましく、フェニル基、ナフチル基、ポリシクロアルカンから１個以上の水素原子を除いた基、前記式（ａ０−ｒ−１）〜（ａ０−ｒ−７）で表されるラクトン含有環式基、上記一般式（ａ５−ｒ−１）〜（ａ５−ｒ−４）で表される−ＳＯ２−含有環式基、等が好ましい。 In the present invention, R 101 is preferably a cyclic hydrocarbon group which may have a substituent, a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from a phenyl group, a naphthyl group, or a polycycloalkane, Lactone-containing cyclic groups represented by the formulas (a0-r-1) to (a0-r-7), —SO represented by the above general formulas (a5-r-1) to (a5-r-4) 2 -containing cyclic groups, etc. are preferred.
Ｙ１０１が酸素原子を含む２価の連結基である場合、該Ｙ１０１は、酸素原子以外の原子を含有してもよい。酸素原子以外の原子としては、たとえば炭素原子、水素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
酸素原子を含む２価の連結基としては、たとえば、酸素原子（エーテル結合：−Ｏ−）、エステル結合（−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−）、アミド結合（−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ−）、カルボニル基（−Ｃ（＝Ｏ）−）、カーボネート結合（−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−）等の非炭化水素系の酸素原子含有連結基；該非炭化水素系の酸素原子含有連結基とアルキレン基との組み合わせ等が挙げられる。当該組み合わせに、さらにスルホニル基（−ＳＯ２−）が連結されていてもよい。当該組み合わせとしては、たとえば下記式（ｙ−ａｌ−１）〜（ｙ−ａｌ−７）で表される連結基が挙げられる。
When Y 101 is a divalent linking group containing an oxygen atom, Y 101 may contain an atom other than an oxygen atom. Examples of atoms other than oxygen atoms include carbon atoms, hydrogen atoms, sulfur atoms, and nitrogen atoms.
Examples of the divalent linking group containing an oxygen atom include an oxygen atom (ether bond: —O—), an ester bond (—C (═O) —O—), and an amide bond (—C (═O) —NH. -), A carbonyl group (-C (= O)-), a non-hydrocarbon oxygen atom-containing linking group such as a carbonate bond (-O-C (= O) -O-); the non-hydrocarbon oxygen atom Examples include a combination of a containing linking group and an alkylene group. A sulfonyl group (—SO 2 —) may be further linked to the combination. Examples of the combination include linking groups represented by the following formulas (y-al-1) to (y-al-7).
Ｖ’１０２における２価の飽和炭化水素基は、炭素数１〜３０のアルキレン基であることが好ましい。 The divalent saturated hydrocarbon group for V ′ 102 is preferably an alkylene group having 1 to 30 carbon atoms.
Ｖ’１０１およびＶ’１０２におけるアルキレン基として、具体的には、たとえばメチレン基［−ＣＨ２−］；−ＣＨ（ＣＨ３）−、−ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ３）−、−Ｃ（ＣＨ３）２−、−Ｃ（ＣＨ３）（ＣＨ２ＣＨ３）−、−Ｃ（ＣＨ３）（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ３）−、−Ｃ（ＣＨ２ＣＨ３）２−等のアルキルメチレン基；エチレン基［−ＣＨ２ＣＨ２−］；−ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２−、−ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ（ＣＨ３）−、−Ｃ（ＣＨ３）２ＣＨ２−、−ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ３）ＣＨ２−等のアルキルエチレン基；トリメチレン基（ｎ−プロピレン基）［−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−］；−ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２−等のアルキルトリメチレン基；テトラメチレン基［−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−］；−ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２ＣＨ２−等のアルキルテトラメチレン基；ペンタメチレン基［−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−］等が挙げられ、直鎖状のアルキレン基が好ましい。
また、Ｖ’１０１およびＶ’１０２における前記アルキレン基における一部のメチレン基が炭素数５〜１０の２価の脂肪族環式基で置換されていてもよい。当該脂肪族環式基は、前記Ｒａ’３の環状のアルキル基から水素原子をさらに１つ除いた２価の基が好ましく、シクロへキシレン基、１，５−アダマンチレン基または２，６−アダマンチレン基がより好ましい。
Specific examples of the alkylene group for V ′ 101 and V ′ 102 include a methylene group [—CH 2 —]; —CH (CH 3 ) —, —CH (CH 2 CH 3 ) —, —C (CH 3). ) 2 -, - C (CH 3) (CH 2 CH 3) -, - C (CH 3) (CH 2 CH 2 CH 3) -, - C (CH 2 CH 3) 2 - ; alkylethylene groups such as Ethylene group [—CH 2 CH 2 —]; —CH (CH 3 ) CH 2 —, —CH (CH 3 ) CH (CH 3 ) —, —C (CH 3 ) 2 CH 2 —, —CH (CH 2 Alkylethylene groups such as CH 3 ) CH 2 —; trimethylene group (n-propylene group) [—CH 2 CH 2 CH 2 —]; —CH (CH 3 ) CH 2 CH 2 —, —CH 2 CH (CH 3 ) CH 2 -; and alkyltetramethylene groups such as, tetra Styrene group [-CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -]; - CH (CH 3) CH 2 CH 2 CH 2 -, - CH 2 CH (CH 3) CH 2 CH 2 - alkyl tetramethylene group and the like; penta And a methylene group [—CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 —] and the like, and a linear alkylene group is preferable.
In addition, a part of the methylene groups in the alkylene group in V ′ 101 and V ′ 102 may be substituted with a divalent aliphatic cyclic group having 5 to 10 carbon atoms. The aliphatic cyclic group is preferably a divalent group obtained by further removing one hydrogen atom from the cyclic alkyl group of Ra ′ 3 and is a cyclohexylene group, 1,5-adamantylene group or 2,6- An adamantylene group is more preferred.
Ｙ１０１としては、エステル結合またはエーテル結合を含む２価の連結基が好ましく、上記式（ｙ−ａｌ−１）〜（ｙ−ａｌ−５）で表されるものが好ましい。 Y 101 is preferably a divalent linking group containing an ester bond or an ether bond, and those represented by the above formulas (y-al-1) to (y-al-5) are preferable.
式（ｂ−１）中、Ｖ１０１は単結合、または炭素数１〜４のフッ素化アルキレン基であることが好ましい。
式（ｂ−１）中、Ｒ１０２は、フッ素原子または炭素数１〜５のパーフルオロアルキル基であることが好ましく、フッ素原子であることがより好ましい。
In formula (b-1), V 101 is preferably a single bond or a fluorinated alkylene group having 1 to 4 carbon atoms.
In formula (b-1), R 102 is preferably a fluorine atom or a perfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and more preferably a fluorine atom.
式（ｂ−１）のアニオン部の具体例として、たとえば、
Ｙ１０１が単結合となる場合、トリフルオロメタンスルホネートアニオンやパーフルオロブタンスルホネートアニオン等のフッ素化アルキルスルホネートアニオンが挙げられ；
Ｙ１０１が酸素原子を含む２価の連結基である場合、下記式（ａｎ−１）〜（ａｎ−３）のいずれかで表されるアニオンが挙げられる。
As specific examples of the anion moiety of the formula (b-1), for example,
When Y 101 is a single bond, fluorinated alkyl sulfonate anions such as trifluoromethane sulfonate anion and perfluorobutane sulfonate anion can be mentioned;
When Y 101 is a divalent linking group containing an oxygen atom, an anion represented by any of the following formulas (an-1) to (an-3) can be mentioned.
ｖ”は、それぞれ独立に０〜３の整数であり、ｑ”はそれぞれ独立に１〜２０の整数であり、ｔ”は１〜３の整数でありｎ”は０または１である。］
v ″ is independently an integer of 0 to 3, q ″ is independently an integer of 1 to 20, t ″ is an integer of 1 to 3, and n ″ is 0 or 1. ]
Ｒ”１０１、Ｒ”１０２およびＲ”１０３の置換基を有していてもよい脂肪族環式基は、前記Ｒ１０１における環状の脂肪族炭化水素基として例示した基であることが好ましい。前記置換基としては、Ｒ１０１における環状の脂肪族炭化水素基を置換してもよい置換基が同様に挙げられる。 The aliphatic cyclic group which may have a substituent of R ″ 101 , R ″ 102 and R ″ 103 is preferably a group exemplified as the cyclic aliphatic hydrocarbon group in R 101 . As the substituent, the substituent which may substitute the cyclic aliphatic hydrocarbon group in R 101 is similarly exemplified.
Ｒ”１０３における置換基を有していてもよい芳香族環式基は、前記Ｒ１０１における環状の芳香族炭化水素基として例示した基であることが好ましい。前記置換基としては、Ｒ１０１における環状の芳香族炭化水素基を置換してもよい置換基が同様に挙げられる。 An aromatic cyclic group which may have a substituent in R "103, the it is preferred that the R 101 is a group exemplified as the aromatic cyclic hydrocarbon group. Examples of the substituent, in R 101 The substituent which may substitute a cyclic aromatic hydrocarbon group is mentioned similarly.
Ｒ”１０１における置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基は、前記Ｒ１０１における鎖状のアルキル基として例示した基であることが好ましい。Ｒ”１０３における置換基を有していてもよい鎖状のアルケニル基は、前記Ｒ１０１における鎖状のアルケニル基として例示した基であることが好ましい。 The chain alkyl group which may have a substituent in R ″ 101 is preferably the group exemplified as the chain alkyl group in R 101. The chain in R ″ 103 has a substituent. The good chain alkenyl group is preferably the group exemplified as the chain alkenyl group in R 101 .
式（ｂ−２）において、Ｒ１０４、Ｒ１０５は、それぞれ独立に、炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数１〜１０のフッ素化アルキル基であり、互いに結合して環を形成していてもよい。
Ｒ１０４、Ｒ１０５は直鎖状または分岐鎖状の（フッ素化）アルキル基であることが好ましい。該（フッ素化）アルキル基の炭素数は１〜１０であり、好ましくは炭素数１〜７、より好ましくは炭素数１〜３である。Ｒ１０４、Ｒ１０５の（フッ素化）アルキル基の炭素数は、上記炭素数の範囲内において、レジスト溶媒への溶解性も良好である等の理由により、小さいほど好ましい。
また、Ｒ１０４、Ｒ１０５の（フッ素化）アルキル基において、フッ素原子で置換されている水素原子の数が多いほど、酸の強度が強くなり、また２００ｎｍ以下の高エネルギー光や電子線に対する透明性が向上するので好ましい。
前記（フッ素化）アルキル基中のフッ素原子の割合、すなわちフッ素化率は、好ましくは７０〜１００％、さらに好ましくは９０〜１００％であり、最も好ましくは、全ての水素原子がフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキレン基またはパーフルオロアルキル基である。
In formula (b-2), R 104 and R 105 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, which are bonded to each other to form a ring. May be.
R 104 and R 105 are preferably linear or branched (fluorinated) alkyl groups. The (fluorinated) alkyl group has 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 7 carbon atoms, and more preferably 1 to 3 carbon atoms. The number of carbon atoms of the (fluorinated) alkyl group of R 104 and R 105 is preferably as small as possible because of good solubility in a resist solvent within the above carbon number range.
Further, in the (fluorinated) alkyl group of R 104 and R 105, the greater the number of hydrogen atoms substituted with fluorine atoms, the stronger the acid strength, and the transparency to high energy light and electron beams of 200 nm or less. This is preferable because of improved properties.
The proportion of fluorine atoms in the (fluorinated) alkyl group, that is, the fluorination rate is preferably 70 to 100%, more preferably 90 to 100%, and most preferably all hydrogen atoms are replaced with fluorine atoms. Perfluoroalkylene group or perfluoroalkyl group.
｛カチオン部｝
式（ｂ−１）及び（ｂ−２）において、Ｍ’ｍ＋はｍ価の有機カチオンであり、スルホニウムカチオンまたはヨードニウムカチオンであることが好ましく、特に下記一般式（ｃａ−１）〜（ｃａ−４）で表されるものが好ましい。
{Cation part}
In the formulas (b-1) and (b-2), M ′ m + is an m-valent organic cation, and is preferably a sulfonium cation or an iodonium cation, and in particular, the following general formulas (ca-1) to (ca−) Those represented by 4) are preferred.
Ｒ２０８〜Ｒ２０９はそれぞれ独立に水素原子または炭素数１〜５のアルキル基を表し、Ｒ２１０は置換基を有していてもよいアリール基、アルキル基、アルケニル基、又は−ＳＯ２−含有環式基であり、Ｌ２０１は−Ｃ（＝Ｏ）−または−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ―を表し、Ｙ２０１は、それぞれ独立に、アリーレン基、アルキレン基またはアルケニレン基を表し、ｘは１または２であり、Ｗ２０１は（ｘ＋１）価の連結基を表す。］
R 208 to R 209 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and R 210 is an aryl group, alkyl group, alkenyl group, or —SO 2 — containing an optionally substituted substituent. A cyclic group, L 201 represents —C (═O) — or —C (═O) O—, Y 201 each independently represents an arylene group, an alkylene group or an alkenylene group, and x represents 1 Alternatively, 2 and W 201 represents a (x + 1) -valent linking group. ]
Ｒ２０１〜Ｒ２０７およびＲ２１０〜Ｒ２１２におけるアリール基としては、炭素数６〜２０の無置換のアリール基が挙げられ、フェニル基、ナフチル基が好ましい。
Ｒ２０１〜Ｒ２０７およびＲ２１０〜Ｒ２１２におけるアルキル基としては、鎖状または環状のアルキル基であって、炭素数１〜３０のものが好ましい。
Ｒ２０１〜Ｒ２０７、およびＲ２１０〜Ｒ２１２におけるアルケニル基としては、炭素数が２〜１０であることが好ましい。
Ｒ２０８〜Ｒ２０９としては水素原子又は炭素数１〜３のアルキル基が好ましく、アルキル基となる場合相互に結合して環を形成してもよい。
Ｒ２１０における置換基を有していてもよい−ＳＯ２−含有環式基としては、Ｒａ２１の「−ＳＯ２−含有環式基」と同様のものが挙げられ、上記一般式（ａ５−ｒ−１）で表される基が好ましい。
Ｒ２０１〜Ｒ２０７およびＲ２１０〜Ｒ２１２が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、カルボニル基、シアノ基、アミノ基、アリール基、下記式（ｃａ−ｒ−１）〜（ｃａ−ｒ−７）で表される置換基が挙げられる。
As the aryl group in R 201 to R 207 and R 210 to R 212, include unsubstituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms, a phenyl group, a naphthyl group.
The alkyl group in R 201 to R 207 and R 210 to R 212 is a chain or cyclic alkyl group and preferably has 1 to 30 carbon atoms.
The alkenyl group in R 201 to R 207 and R 210 to R 212 preferably has 2 to 10 carbon atoms.
R 208 to R 209 are preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and may be bonded to each other to form a ring.
Examples of the —SO 2 — containing cyclic group which may have a substituent for R 210 include the same as the “—SO 2 — containing cyclic group” of Ra 21 , and the general formula (a5- The group represented by r-1) is preferred.
Examples of the substituent that R 201 to R 207 and R 210 to R 212 may have include, for example, an alkyl group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a carbonyl group, a cyano group, an amino group, an aryl group, Examples include the substituents represented by (ca-r-1) to (ca-r-7).
Ｒ’２０１の置換基を有していてもよい環式基、鎖状のアルキル基、または鎖状のアルケニル基は、上記Ｒ１０１と同様のものが挙げられる他、置換基を有していてもよい環式基又は、置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基として、上記式（ａ１−ｒ−２）と同様のものも挙げられる。 The cyclic group, chain alkyl group, or chain alkenyl group which may have a substituent for R ′ 201 may be the same as those described above for R 101 , or may have a substituent. Examples of the cyclic group that may be substituted or the chain-like alkyl group that may have a substituent include those similar to the above formula (a1-r-2).
Ｒ２０１〜Ｒ２０３、Ｒ２０６〜Ｒ２０７、Ｒ２１１〜Ｒ２１２は、相互に結合して式中のイオウ原子と共に環を形成する場合、硫黄原子、酸素原子、窒素原子等のヘテロ原子や、カルボニル基、−ＳＯ−、−ＳＯ２−、−ＳＯ３−、−ＣＯＯ−、−ＣＯＮＨ−または−Ｎ（ＲＮ）−（該ＲＮは炭素数１〜５のアルキル基である。）等の官能基を介して結合してもよい。
形成される環としては、式中のイオウ原子をその環骨格に含む１つの環が、イオウ原子を含めて、３〜１０員環であることが好ましく、５〜７員環であることが特に好ましい。
形成される環の具体例としては、たとえばチオフェン環、チアゾール環、ベンゾチオフェン環、チアントレン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、９Ｈ−チオキサンテン環、チオキサントン環、チアントレン環、フェノキサチイン環、テトラヒドロチオフェニウム環、テトラヒドロチオピラニウム環等が挙げられる。
R 201 ~R 203, R 206 ~R 207, R 211 ~R 212 , when bonded to each other to form a ring with the sulfur atom, a sulfur atom, an oxygen atom, or a hetero atom such as nitrogen atom, carbonyl group, -SO -, - SO 2 - , - SO 3 -, - COO -, - CONH- , or -N (R N) - (. the R N is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms), etc. You may couple | bond through the functional group of.
As the ring to be formed, one ring containing a sulfur atom in the ring skeleton in the formula is preferably a 3- to 10-membered ring, particularly a 5- to 7-membered ring, including the sulfur atom. preferable.
Specific examples of the ring formed include, for example, thiophene ring, thiazole ring, benzothiophene ring, thianthrene ring, benzothiophene ring, dibenzothiophene ring, 9H-thioxanthene ring, thioxanthone ring, thianthrene ring, phenoxathiin ring, tetrahydro A thiophenium ring, a tetrahydrothiopyranium ring, etc. are mentioned.
前記式（ｃａ−４）において、ｘは１または２である。
Ｗ２０１は、（ｘ＋１）価、すなわち２価または３価の連結基である。
Ｗ２０１における２価の連結基としては、置換基を有していてもよい２価の炭化水素基が好ましく、前記一般式（ａ２）におけるＹａ２１と同様の炭化水素基が例示できる。Ｗ２０１における２価の連結基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよく、環状であることが好ましい。なかでも、アリーレン基の両端に２個のカルボニル基が組み合わされた基が好ましい。アリーレン基としては、フェニレン基、ナフチレン基等が挙げられ、フェニレン基が特に好ましい。
Ｗ２０１における３価の連結基としては、前記２価の連結基から水素原子を１個除いた基、前記２価の連結基にさらに前記２価の連結基が結合した基、等が挙げられる。Ｗ２０１における３価の連結基としては、アリーレン基に３個のカルボニル基が組み合わさった基が好ましい。
In the formula (ca-4), x is 1 or 2.
W 201 is a (x + 1) valent, that is, a divalent or trivalent linking group.
The divalent linking group in W 201 is preferably a divalent hydrocarbon group which may have a substituent, and examples thereof include the same hydrocarbon groups as Ya 21 in the general formula (a2). The divalent linking group in W 201 may be linear, branched or cyclic, and is preferably cyclic. Of these, a group in which two carbonyl groups are combined at both ends of the arylene group is preferable. Examples of the arylene group include a phenylene group and a naphthylene group, and a phenylene group is particularly preferable.
Examples of the trivalent linking group in W 201 include a group in which one hydrogen atom has been removed from the divalent linking group, a group in which the divalent linking group is further bonded to the divalent linking group, and the like. . The trivalent linking group in W 201 is preferably a group in which three carbonyl groups are combined with an arylene group.
式（ｃａ−１）の好適なカチオンとして具体的には、下記式（ｃａ−１−１）〜（ｃａ−１−５８）で表されるカチオンが挙げられる。 Specific examples of suitable cations of the formula (ca-1) include cations represented by the following formulas (ca-1-1) to (ca-1-58).
前記式（ｃａ−３）の好適なカチオンとして具体的には、下記式（ｃａ−３−１）〜（ｃａ−３−６）が挙げられる。 Specific examples of suitable cations of the formula (ca-3) include the following formulas (ca-3-1) to (ca-3-6).
前記式（ｃａ−４）の好適なカチオンとして具体的には、下記式（ｃａ−４−１）〜（ｃａ−４−２）が挙げられる。 Specific examples of suitable cations of the formula (ca-4) include the following formulas (ca-4-1) to (ca-4-2).
（Ｂ）成分は、上述した酸発生剤を１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明のレジスト組成物が（Ｂ）成分を含有する場合、（Ｂ）成分の含有量は、（Ａ）成分１００質量部に対して０．５〜６０質量部が好ましく、１〜５０質量部がより好ましく、１〜４０質量部がさらに好ましい。（Ｂ）成分の含有量を上記範囲とすることで、パターン形成が充分に行われる。また、レジスト組成物の各成分を有機溶剤に溶解した際、均一な溶液が得られ、保存安定性が良好となるため好ましい。
As the component (B), one type of acid generator described above may be used alone, or two or more types may be used in combination.
When the resist composition of this invention contains (B) component, 0.5-60 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of (A) component, and, as for content of (B) component, 1-50 mass parts Is more preferable, and 1-40 mass parts is further more preferable. By forming the content of the component (B) within the above range, pattern formation is sufficiently performed. Moreover, when each component of a resist composition is melt | dissolved in the organic solvent, since a uniform solution is obtained and storage stability becomes favorable, it is preferable.
＜塩基性化合物成分；（Ｄ）成分＞
本発明のレジスト組成物は、（Ａ）成分に加えて、または（Ａ）成分および（Ｂ）成分に加えて、さらに、酸拡散制御剤成分（以下「（Ｄ）成分」ともいう。）を含有してもよい。
（Ｄ）成分は、前記（Ｂ）成分等から露光により発生する酸をトラップするクエンチャー（酸拡散制御剤）として作用するものである。
<Basic compound component; (D) component>
In addition to the component (A) or the components (A) and (B), the resist composition of the present invention further includes an acid diffusion controller component (hereinafter also referred to as “component (D)”). You may contain.
The component (D) acts as a quencher (acid diffusion controller) that traps acid generated by exposure from the component (B) and the like.
（Ｄ）成分としては、含窒素有機化合物であって酸拡散制御剤として作用するものであれば特に限定されず、公知のものから任意に用いればよい。なかでも、脂肪族アミン、特に第２級脂肪族アミンや第３級脂肪族アミンが好ましい。
脂肪族アミンとは、１つ以上の脂肪族基を有するアミンであり、該脂肪族基は炭素数が１〜１２であることが好ましい。
脂肪族アミンとしては、アンモニアＮＨ３の水素原子の少なくとも１つを、炭素数１２以下のアルキル基またはヒドロキシアルキル基で置換したアミン（アルキルアミンまたはアルキルアルコールアミン）又は環式アミンが挙げられる。
アルキルアミンおよびアルキルアルコールアミンの具体例としては、ｎ−ヘキシルアミン、ｎ−ヘプチルアミン、ｎ−オクチルアミン、ｎ−ノニルアミン、ｎ−デシルアミン等のモノアルキルアミン；ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、ジ−ｎ−ヘプチルアミン、ジ−ｎ−オクチルアミン、ジシクロヘキシルアミン等のジアルキルアミン；トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、トリ−ｎ−ペンチルアミン、トリ−ｎ−ヘキシルアミン、トリ−ｎ−ヘプチルアミン、トリ−ｎ−オクチルアミン、トリ−ｎ−ノニルアミン、トリ−ｎ−デシルアミン、トリ−ｎ−ドデシルアミン等のトリアルキルアミン；ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジ−ｎ−オクタノールアミン、トリ−ｎ−オクタノールアミン等のアルキルアルコールアミンが挙げられる。これらの中でも、炭素数５〜１０のトリアルキルアミンがさらに好ましく、トリ−ｎ−ペンチルアミン又はトリ−ｎ−オクチルアミンが特に好ましい。
The component (D) is not particularly limited as long as it is a nitrogen-containing organic compound and acts as an acid diffusion controller, and any known component may be used. Of these, aliphatic amines, particularly secondary aliphatic amines and tertiary aliphatic amines are preferred.
An aliphatic amine is an amine having one or more aliphatic groups, and the aliphatic groups preferably have 1 to 12 carbon atoms.
Examples of the aliphatic amine include an amine (alkyl amine or alkyl alcohol amine) or a cyclic amine in which at least one hydrogen atom of ammonia NH 3 is substituted with an alkyl group or hydroxyalkyl group having 12 or less carbon atoms.
Specific examples of alkylamines and alkyl alcohol amines include monoalkylamines such as n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, n-decylamine; diethylamine, di-n-propylamine, di- -Dialkylamines such as n-heptylamine, di-n-octylamine, dicyclohexylamine; trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-hexylamine , Trialkylamines such as tri-n-heptylamine, tri-n-octylamine, tri-n-nonylamine, tri-n-decylamine, tri-n-dodecylamine; diethanolamine, triethanolamine, diisopropanolamine, Li isopropanolamine, di -n- octanol amines, alkyl alcohol amines tri -n- octanol amine. Among these, a trialkylamine having 5 to 10 carbon atoms is more preferable, and tri-n-pentylamine or tri-n-octylamine is particularly preferable.
環式アミンとしては、たとえば、ヘテロ原子として窒素原子を含む複素環化合物が挙げられる。該複素環化合物としては、単環式のもの（脂肪族単環式アミン）であっても多環式のもの（脂肪族多環式アミン）であってもよい。
脂肪族単環式アミンとして、具体的には、ピペリジン、ピペラジン等が挙げられる。
脂肪族多環式アミンとしては、炭素数が６〜１０のものが好ましく、具体的には、１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］−５−ノネン、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン、ヘキサメチレンテトラミン、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン等が挙げられる。
Examples of the cyclic amine include heterocyclic compounds containing a nitrogen atom as a hetero atom. The heterocyclic compound may be monocyclic (aliphatic monocyclic amine) or polycyclic (aliphatic polycyclic amine).
Specific examples of the aliphatic monocyclic amine include piperidine and piperazine.
As the aliphatic polycyclic amine, those having 6 to 10 carbon atoms are preferable. Specifically, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene, 1,8-diazabicyclo [5. 4.0] -7-undecene, hexamethylenetetramine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, and the like.
その他の脂肪族アミンとしては、トリス（２−メトキシメトキシエチル）アミン、トリス｛２−（２−メトキシエトキシ）エチル｝アミン、トリス｛２−（２−メトキシエトキシメトキシ）エチル｝アミン、トリス｛２−（１−メトキシエトキシ）エチル｝アミン、トリス｛２−（１−エトキシエトキシ）エチル｝アミン、トリス｛２−（１−エトキシプロポキシ）エチル｝アミン、トリス［２−｛２−（２−ヒドロキシエトキシ）エトキシ｝エチル］アミン、トリエタノールアミントリアセテート等が挙げられ、トリエタノールアミントリアセテートが好ましい。 Other aliphatic amines include tris (2-methoxymethoxyethyl) amine, tris {2- (2-methoxyethoxy) ethyl} amine, tris {2- (2-methoxyethoxymethoxy) ethyl} amine, tris {2 -(1-methoxyethoxy) ethyl} amine, tris {2- (1-ethoxyethoxy) ethyl} amine, tris {2- (1-ethoxypropoxy) ethyl} amine, tris [2- {2- (2-hydroxy Ethoxy) ethoxy} ethyl] amine, triethanolamine triacetate and the like, and triethanolamine triacetate is preferable.
また、（Ｄ）成分としては、芳香族アミンを用いてもよい。
芳香族アミンとしては、アニリン、ピリジン、４−ジメチルアミノピリジン、ピロール、インドール、ピラゾール、イミダゾールまたはこれらの誘導体、ジフェニルアミン、トリフェニルアミン、トリベンジルアミン、２，６−ジイソプロピルアニリン、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルピロリジン等が挙げられる。
Moreover, you may use an aromatic amine as (D) component.
Aromatic amines include aniline, pyridine, 4-dimethylaminopyridine, pyrrole, indole, pyrazole, imidazole or derivatives thereof, diphenylamine, triphenylamine, tribenzylamine, 2,6-diisopropylaniline, N-tert-butoxy. And carbonylpyrrolidine.
（Ｄ）成分は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明のレジスト組成物が（Ｄ）成分を含有する場合、（Ｄ）成分は、（Ａ）成分１００質量部に対して、０．０１〜１５質量部であることが好ましく、０．１〜１２質量部であることがより好ましく、０．５〜１０質量部であることがさらに好ましい。上記範囲の下限値以上であると、レジスト組成物とした際、ラフネス等のリソグラフィー特性がより向上する。また、より良好なレジストパターン形状が得られる。前記範囲の上限値以下であると、感度を良好に維持でき、スループットにも優れる。
(D) A component may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.
When the resist composition of this invention contains (D) component, it is preferable that (D) component is 0.01-15 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component, The amount is more preferably 12 parts by mass, and further preferably 0.5 to 10 parts by mass. When it is at least the lower limit of the above range, lithography properties such as roughness are further improved when a resist composition is used. Further, a better resist pattern shape can be obtained. When the amount is not more than the upper limit of the above range, the sensitivity can be maintained satisfactorily and the throughput is excellent.
＜任意成分＞
［（Ｅ）成分］
本発明のレジスト組成物には、感度劣化の防止や、レジストパターン形状、引き置き経時安定性等の向上の目的で、任意の成分として、有機カルボン酸、ならびにリンのオキソ酸およびその誘導体からなる群から選択される少なくとも１種の化合物（Ｅ）（以下、（Ｅ）成分という。）を含有させることができる。
有機カルボン酸としては、例えば、酢酸、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸などが好適である。
リンのオキソ酸としては、リン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸等が挙げられ、これらの中でも特にホスホン酸が好ましい。
リンのオキソ酸の誘導体としては、たとえば、上記オキソ酸の水素原子を炭化水素基で置換したエステル等が挙げられ、前記炭化水素基としては、炭素数１〜５のアルキル基、炭素数６〜１５のアリール基等が挙げられる。
リン酸の誘導体としては、リン酸ジ−ｎ−ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステル等のリン酸エステルなどが挙げられる。
ホスホン酸の誘導体としては、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸−ジ−ｎ−ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステル等のホスホン酸エステルなどが挙げられる。
ホスフィン酸の誘導体としては、ホスフィン酸エステルやフェニルホスフィン酸などが挙げられる。
（Ｅ）成分は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
（Ｅ）成分は、（Ａ）成分１００質量部に対して、通常、０．０１〜５．０質量部の範囲で用いられる。
<Optional component>
[(E) component]
The resist composition of the present invention comprises, as optional components, an organic carboxylic acid, a phosphorus oxo acid, and derivatives thereof for the purpose of preventing sensitivity deterioration and improving the resist pattern shape, retention stability over time, and the like. At least one compound (E) selected from the group (hereinafter referred to as component (E)) can be contained.
As the organic carboxylic acid, for example, acetic acid, malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, salicylic acid and the like are suitable.
Examples of phosphorus oxo acids include phosphoric acid, phosphonic acid, and phosphinic acid. Among these, phosphonic acid is particularly preferable.
Examples of the oxo acid derivative of phosphorus include esters in which the hydrogen atom of the oxo acid is substituted with a hydrocarbon group, and the hydrocarbon group includes an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms and 6 to 6 carbon atoms. 15 aryl groups and the like.
Examples of phosphoric acid derivatives include phosphoric acid esters such as di-n-butyl phosphate and diphenyl phosphate.
Examples of phosphonic acid derivatives include phosphonic acid esters such as phosphonic acid dimethyl ester, phosphonic acid-di-n-butyl ester, phenylphosphonic acid, phosphonic acid diphenyl ester, and phosphonic acid dibenzyl ester.
Examples of phosphinic acid derivatives include phosphinic acid esters and phenylphosphinic acid.
(E) A component may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
(E) A component is normally used in 0.01-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component.
［（Ｆ）成分］
本発明のレジスト組成物は、レジスト膜に撥水性を付与するため、フッ素添加剤（以下「（Ｆ）成分」という。）を含有していてもよい。
（Ｆ）成分としては、例えば、特開２０１０−００２８７０号公報、特開２０１０−０３２９９４号公報、特開２０１０−２７７０４３号公報、特開２０１１−１３５６９号公報、特開２０１１−１２８２２６号公報、 に記載の含フッ素高分子化合物を用いることができる。
（Ｆ）成分としてより具体的には、下記式（ｆ１−１）で表される構成単位（ｆ１）を有する重合体が挙げられる。かかる重合体としては、構成単位（ｆ１）のみからなる重合体（ホモポリマー）；下記式（ｆ１）で表される構成単位と、前記構成単位（ａ１）との共重合体；下記式（ｆ１）で表される構成単位と、アクリル酸又はメタクリル酸から誘導される構成単位と、前記構成単位（ａ１）との共重合体、であることが好ましい。
[(F) component]
The resist composition of the present invention may contain a fluorine additive (hereinafter referred to as “component (F)”) in order to impart water repellency to the resist film.
Examples of the component (F) include JP 2010-002870 A, JP 2010-032994 A, JP 2010-277043 A, JP 2011-13569 A, and JP 2011-128226 A. The described fluorine-containing polymer compound can be used.
More specifically, examples of the component (F) include a polymer having a structural unit (f1) represented by the following formula (f1-1). Examples of such a polymer include a polymer consisting of only the structural unit (f1) (homopolymer); a copolymer of the structural unit represented by the following formula (f1) and the structural unit (a1); ), A copolymer of the structural unit derived from acrylic acid or methacrylic acid, and the structural unit (a1).
式（ｆ１−１）中、Ｒは前記同様である。Ｒとしては、水素原子またはメチル基が好ましい。
式（ｆ１−１）中、Ｒｆ１０２およびＲｆ１０３のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。Ｒｆ１０２およびＲｆ１０３の炭素数１〜５のアルキル基としては、上記Ｒの炭素数１〜５のアルキル基と同様のものが挙げられ、メチル基またはエチル基が好ましい。Ｒｆ１０２およびＲｆ１０３の炭素数１〜５のハロゲン化アルキル基として、具体的には、上記炭素数１〜５のアルキル基の水素原子の一部または全部が、ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。なかでもＲｆ１０２およびＲｆ１０３としては、水素原子、フッ素原子、又は炭素数１〜５のアルキル基が好ましく、水素原子、フッ素原子、メチル基、またはエチル基が好ましい。
式（ｆ１−１）中、ｎｆ１は１〜５の整数であって、１〜３の整数が好ましく、１又は２であることがより好ましい。
In formula (f1-1), R is the same as described above. R is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
In formula (f1-1), examples of the halogen atom for Rf 102 and Rf 103 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable. Examples of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of Rf 102 and Rf 103 include the same as the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of R, and a methyl group or an ethyl group is preferable. Specific examples of the halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of Rf 102 and Rf 103 include a group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms are substituted with a halogen atom. Can be mentioned. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable. The inter alia Rf 102 and Rf 103, hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group having 1-5 carbon atoms preferably, hydrogen atom, a fluorine atom, methyl group or ethyl group is preferred.
In formula (f1-1), nf 1 is an integer of 1 to 5, preferably an integer of 1 to 3, and more preferably 1 or 2.
式（ｆ１−１）中、Ｒｆ１０１はフッ素原子を含む有機基であって、フッ素原子を含む炭化水素基であることが好ましい。
フッ素原子を含む炭化水素基としては、直鎖状、分岐鎖状または環状のいずれであってもよく、炭素数は１〜２０であることが好ましく、炭素数１〜１５であることがより好ましく、炭素数１〜１０が特に好ましい。
また、フッ素原子を含む炭化水素基は、当該炭化水素基における水素原子の２５％以上がフッ素化されていることが好ましく、５０％以上がフッ素化されていることがより好ましく、６０％以上がフッ素化されていることが、浸漬露光時のレジスト膜の疎水性が高まることから、特に好ましい。
なかでも、Ｒｆ１０１としては、炭素数１〜５のフッ素化炭化水素基が特に好ましく、メチル基、−ＣＨ２−ＣＦ３、−ＣＨ２−ＣＦ２−ＣＦ３、−ＣＨ（ＣＦ３）２、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＦ３、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＦ２−ＣＦ２−ＣＦ２−ＣＦ３が最も好ましい。
In formula (f1-1), Rf 101 is an organic group containing a fluorine atom, and is preferably a hydrocarbon group containing a fluorine atom.
The hydrocarbon group containing a fluorine atom may be linear, branched or cyclic, and preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 15 carbon atoms. The carbon number of 1 to 10 is particularly preferable.
The hydrocarbon group containing a fluorine atom preferably has 25% or more of the hydrogen atoms in the hydrocarbon group fluorinated, more preferably 50% or more fluorinated, and 60% or more. Fluorination is particularly preferable because the hydrophobicity of the resist film during immersion exposure is increased.
Among these, as Rf 101, particularly preferably a fluorinated hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, a methyl group, -CH 2 -CF 3, -CH 2 -CF 2 -CF 3, -CH (CF 3) 2 , -CH 2 -CH 2 -CF 3, and most preferably -CH 2 -CH 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 3.
（Ｆ）成分の質量平均分子量（Ｍｗ）（ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算基準）は、１０００〜５００００が好ましく、５０００〜４００００がより好ましく、１００００〜３００００が最も好ましい。この範囲の上限値以下であると、レジストとして用いるのに充分なレジスト溶剤への溶解性があり、この範囲の下限値以上であると、耐ドライエッチング性やレジストパターン断面形状が良好である。
（Ｆ）成分の分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）は、１．０〜５．０が好ましく、１．０〜３．０がより好ましく、１．２〜２．５が最も好ましい。
(F) As for the mass mean molecular weight (Mw) (polystyrene conversion reference | standard by a gel permeation chromatography), 1000-50000 are preferable, 5000-40000 are more preferable, and 10000-30000 are the most preferable. If it is below the upper limit of this range, it has sufficient solubility in a resist solvent to be used as a resist, and if it is above the lower limit of this range, dry etching resistance and resist pattern cross-sectional shape are good.
The dispersity (Mw / Mn) of the component (F) is preferably 1.0 to 5.0, more preferably 1.0 to 3.0, and most preferably 1.2 to 2.5.
（Ｆ）成分は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
（Ｆ）成分は、（Ａ）成分１００質量部に対して、０．５〜１０質量部の割合で用いられる。
(F) A component may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
(F) A component is used in the ratio of 0.5-10 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component.
本発明のレジスト組成物には、さらに所望により混和性のある添加剤、例えばレジスト膜の性能を改良するための付加的樹脂、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤、染料などを適宜、添加含有させることができる。 The resist composition of the present invention further contains, if desired, miscible additives such as additional resins for improving the performance of the resist film, dissolution inhibitors, plasticizers, stabilizers, colorants, antihalation agents, A dye or the like can be appropriately added and contained.
［（Ｓ）成分］
本発明のレジスト組成物は、材料を有機溶剤（以下、（Ｓ）成分ということがある）に溶解させて製造することができる。
（Ｓ）成分としては、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、化学増幅型レジストの溶剤として公知のものの中から任意のものを１種または２種以上適宜選択して用いることができる。
例えば、γ−ブチロラクトン等のラクトン類；
アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチル−ｎ−ペンチルケトン、メチルイソペンチルケトン、２−ヘプタノンなどのケトン類；
エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールなどの多価アルコール類；
エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、またはジプロピレングリコールモノアセテート等のエステル結合を有する化合物、前記多価アルコール類または前記エステル結合を有する化合物のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテルまたはモノフェニルエーテル等のエーテル結合を有する化合物等の多価アルコール類の誘導体［これらの中では、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）が好ましい］；ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル（ＥＬ）、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類；
アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、ペンチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、シメン、メシチレン等の芳香族系有機溶剤などを挙げることができる。
これらの有機溶剤は単独で用いてもよく、２種以上の混合溶剤として用いてもよい。
中でも、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）、ＥＬが好ましい。
また、ＰＧＭＥＡと極性溶剤とを混合した混合溶媒も好ましい。その配合比（質量比）は、ＰＧＭＥＡと極性溶剤との相溶性等を考慮して適宜決定すればよいが、好ましくは１：９〜９：１、より好ましくは２：８〜８：２の範囲内とすることが好ましい。たとえば極性溶剤としてＥＬを配合する場合は、ＰＧＭＥＡ：ＥＬの質量比は、好ましくは１：９〜９：１、より好ましくは２：８〜８：２である。また、極性溶剤としてＰＧＭＥを配合する場合は、ＰＧＭＥＡ：ＰＧＭＥの質量比は、好ましくは１：９〜９：１、より好ましくは２：８〜８：２、さらに好ましくは３：７〜７：３である。また、極性溶剤としてＰＧＭＥおよびシクロヘキサノンを配合する場合は、ＰＧＭＥＡ：（ＰＧＭＥ＋シクロヘキサノン）の質量比は、好ましくは１：９〜９：１、より好ましくは２：８〜８：２、さらに好ましくは３：７〜７：３である。
また、（Ｓ）成分として、その他には、ＰＧＭＥＡ、ＥＬ、または前記ＰＧＭＥＡと極性溶剤との混合溶媒と、γ−ブチロラクトンとの混合溶剤も好ましい。この場合、混合割合としては、前者と後者の質量比が好ましくは７０：３０〜９５：５とされる。
（Ｓ）成分の使用量は特に限定しないが、基板等に塗布可能な濃度で、塗布膜厚に応じて適宜設定されるものであるが、一般的にはレジスト組成物の固形分濃度が１〜２０質量％、好ましくは２〜１５質量％の範囲内となる様に用いられる。
[(S) component]
The resist composition of the present invention can be produced by dissolving the material in an organic solvent (hereinafter sometimes referred to as (S) component).
As the component (S), any component can be used as long as it can dissolve each component to be used to form a uniform solution. Conventionally, any one of known solvents for chemically amplified resists can be used. Two or more types can be appropriately selected and used.
For example, lactones such as γ-butyrolactone;
Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl-n-pentyl ketone, methyl isopentyl ketone, 2-heptanone;
Polyhydric alcohols such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol;
Compounds having an ester bond such as ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoacetate, dipropylene glycol monoacetate, monomethyl ether, monoethyl ether, monopropyl of the polyhydric alcohols or the compound having an ester bond Derivatives of polyhydric alcohols such as ethers, monoalkyl ethers such as monobutyl ether or compounds having an ether bond such as monophenyl ether [in these, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME) Preferred]; cyclic ethers such as dioxane, methyl lactate, ethyl lactate (EL), methyl acetate, ethyl acetate, vinegar Butyl, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl methoxypropionate, esters such as ethyl ethoxypropionate;
Aromatic organic solvents such as anisole, ethyl benzyl ether, cresyl methyl ether, diphenyl ether, dibenzyl ether, phenetol, butyl phenyl ether, ethylbenzene, diethylbenzene, pentylbenzene, isopropylbenzene, toluene, xylene, cymene, mesitylene, etc. be able to.
These organic solvents may be used independently and may be used as 2 or more types of mixed solvents.
Among these, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME), and EL are preferable.
Moreover, the mixed solvent which mixed PGMEA and the polar solvent is also preferable. The blending ratio (mass ratio) may be appropriately determined in consideration of the compatibility between PGMEA and the polar solvent, preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. It is preferable to be within the range. For example, when EL is blended as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: EL is preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. Moreover, when mix | blending PGME as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: PGME becomes like this. Preferably it is 1: 9-9: 1, More preferably, it is 2: 8-8: 2, More preferably, it is 3: 7-7: 3. Further, when PGME and cyclohexanone are blended as polar solvents, the mass ratio of PGMEA: (PGME + cyclohexanone) is preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2, and even more preferably 3. : 7 to 7: 3.
In addition, as the component (S), PGMEA, EL or a mixed solvent of PGMEA and a polar solvent and a mixed solvent of γ-butyrolactone are also preferable. In this case, the mixing ratio of the former and the latter is preferably 70:30 to 95: 5.
The amount of component (S) used is not particularly limited, but is a concentration that can be applied to a substrate or the like, and is appropriately set according to the coating film thickness. In general, the solid content concentration of the resist composition is 1 -20% by mass, preferably 2-15% by mass.
本発明のレジスト組成物は、ＬＷＲ、解像性等のリソグラフィー特性が優れる。このような効果が得られる理由は明らかではないが、次のように推測される。
本発明のレジスト組成物においては、一般式（ａ０−１）で表される構成単位（ａ０）を有する高分子化合物（Ａ１）が用いられる。該構成単位（ａ０）には、イミノ基（−ＮＨ−）が存在する。該イミノ基の窒素原子の存在によって、露光により（Ｂ）成分から発生する酸の拡散が抑制されて、ＬＷＲ等のリソグラフィー特性が向上する。また、該イミノ基は高分子化合物中に存在することから、該窒素原子がレジスト膜内で均一に分布し、前記酸の拡散抑制の効果がレジスト膜内全体で一様に得られやすい。さらに、該構成単位（ａ０）は、長い側鎖の先に−ＯＲ１が存在するため、レジスト膜の基板への密着性が高まることにより、パターン倒れが防止され、解像性等のリソグラフィー特性も向上する。以上の作用によって本発明の効果が得られると考えられる。
The resist composition of the present invention is excellent in lithography properties such as LWR and resolution. The reason why such an effect is obtained is not clear, but is presumed as follows.
In the resist composition of the present invention, the polymer compound (A1) having the structural unit (a0) represented by the general formula (a0-1) is used. In the structural unit (a0), an imino group (—NH—) is present. The presence of the nitrogen atom of the imino group suppresses the diffusion of the acid generated from the component (B) by exposure, and improves the lithography properties such as LWR. In addition, since the imino group is present in the polymer compound, the nitrogen atoms are uniformly distributed in the resist film, and the effect of suppressing acid diffusion is easily obtained uniformly throughout the resist film. Further, since the structural unit (a0) has —OR 1 at the end of a long side chain, the adhesion of the resist film to the substrate is enhanced, thereby preventing pattern collapse and lithography properties such as resolution. Will also improve. It is considered that the effects of the present invention can be obtained by the above action.
≪レジストパターン形成方法≫
本発明のレジストパターン形成方法は、支持体上に、前記本発明のレジスト組成物を用いてレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を露光する工程、及び前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程を含む。
本発明のレジストパターン形成方法は、例えば以下のようにして行うことができる。
すなわち、まず支持体上に前記本発明のレジスト組成物をスピンナーなどで塗布し、ベーク（ポストアプライベーク（ＰＡＢ））処理を、たとえば８０〜１５０℃の温度条件にて４０〜１２０秒間、好ましくは６０〜９０秒間施してレジスト膜を形成する。
次に、該レジスト膜に対し、例えばＡｒＦ露光装置、電子線描画装置、ＥＵＶ露光装置等の露光装置を用いて、所定のパターンが形成されたマスク（マスクパターン）を介した露光、またはマスクパターンを介さない電子線の直接照射による描画等による選択的露光を行った後、ベーク（ポストエクスポージャーベーク（ＰＥＢ））処理を、たとえば８０〜１５０℃の温度条件にて４０〜１２０秒間、好ましくは６０〜９０秒間施す。
次に、前記レジスト膜を現像処理する。
現像処理は、アルカリ現像プロセスの場合は、アルカリ現像液を用い、溶剤現像プロセスの場合は、有機溶剤を含有する現像液（有機系現像液）用いて行う。
現像処理後、好ましくはリンス処理を行う。リンス処理は、アルカリ現像プロセスの場合は、純水を用いた水リンスが好ましく、溶剤現像プロセスの場合は、有機溶剤を含有するリンス液を用いることが好ましい。
溶剤現像プロセスの場合、前記現像処理またはリンス処理の後に、パターン上に付着している現像液またはリンス液を超臨界流体により除去する処理を行ってもよい。
現像処理後またはリンス処理後、乾燥を行う。また、場合によっては、上記現像処理後にベーク処理（ポストベーク）を行ってもよい。このようにして、レジストパターンを得ることができる。
≪Resist pattern formation method≫
The resist pattern forming method of the present invention includes a step of forming a resist film on a support using the resist composition of the present invention, a step of exposing the resist film, and developing the resist film to form a resist pattern. Forming.
The resist pattern forming method of the present invention can be performed, for example, as follows.
That is, first, the resist composition of the present invention is applied onto a support with a spinner or the like, and a baking (post-apply bake (PAB)) treatment is performed, for example, at a temperature of 80 to 150 ° C. for 40 to 120 seconds, preferably A resist film is formed by applying for 60 to 90 seconds.
Next, the resist film is exposed through a mask (mask pattern) on which a predetermined pattern is formed using an exposure apparatus such as an ArF exposure apparatus, an electron beam drawing apparatus, or an EUV exposure apparatus, or a mask pattern. After performing selective exposure by drawing or the like by direct irradiation with an electron beam without passing through, baking (post-exposure baking (PEB)) treatment is performed, for example, at a temperature of 80 to 150 ° C. for 40 to 120 seconds, preferably 60 Apply for ~ 90 seconds.
Next, the resist film is developed.
The development treatment is performed using an alkaline developer in the case of an alkali development process, and using a developer (organic developer) containing an organic solvent in the case of a solvent development process.
A rinsing treatment is preferably performed after the development treatment. The rinse treatment is preferably a water rinse using pure water in the case of an alkali development process, and is preferably a rinse solution containing an organic solvent in the case of a solvent development process.
In the case of a solvent development process, after the development process or the rinse process, a process of removing the developer or rinse liquid adhering to the pattern with a supercritical fluid may be performed.
Drying is performed after development or rinsing. In some cases, a baking process (post-bake) may be performed after the development process. In this way, a resist pattern can be obtained.
支持体としては、特に限定されず、従来公知のものを用いることができ、例えば、電子部品用の基板や、これに所定の配線パターンが形成されたもの等を例示することができる。より具体的には、シリコンウェーハ、銅、クロム、鉄、アルミニウム等の金属製の基板や、ガラス基板等が挙げられる。配線パターンの材料としては、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金等が使用可能である。
また、支持体としては、上述のような基板上に、無機系および／または有機系の膜が設けられたものであってもよい。無機系の膜としては、無機反射防止膜（無機ＢＡＲＣ）が挙げられる。有機系の膜としては、有機反射防止膜（有機ＢＡＲＣ）や多層レジスト法における下層有機膜等の有機膜が挙げられる。
ここで、多層レジスト法とは、基板上に、少なくとも一層の有機膜（下層有機膜）と、少なくとも一層のレジスト膜（上層レジスト膜）とを設け、上層レジスト膜に形成したレジストパターンをマスクとして下層有機膜のパターニングを行う方法であり、高アスペクト比のパターンを形成できるとされている。すなわち、多層レジスト法によれば、下層有機膜により所要の厚みを確保できるため、レジスト膜を薄膜化でき、高アスペクト比の微細パターン形成が可能となる。
多層レジスト法には、基本的に、上層レジスト膜と、下層有機膜との二層構造とする方法（２層レジスト法）と、上層レジスト膜と下層有機膜との間に一層以上の中間層（金属薄膜等）を設けた三層以上の多層構造とする方法（３層レジスト法）とに分けられる。
The support is not particularly limited, and a conventionally known one can be used, and examples thereof include a substrate for electronic components and a substrate on which a predetermined wiring pattern is formed. More specifically, a silicon substrate, a metal substrate such as copper, chromium, iron, and aluminum, a glass substrate, and the like can be given. As a material for the wiring pattern, for example, copper, aluminum, nickel, gold or the like can be used.
Further, the support may be a substrate in which an inorganic and / or organic film is provided on the above-described substrate. An inorganic antireflection film (inorganic BARC) is an example of the inorganic film. Examples of the organic film include organic films such as an organic antireflection film (organic BARC) and a lower organic film in a multilayer resist method.
Here, the multilayer resist method is a method in which at least one organic film (lower organic film) and at least one resist film (upper resist film) are provided on a substrate, and the resist pattern formed on the upper resist film is used as a mask. This is a method of patterning a lower organic film, and it is said that a pattern with a high aspect ratio can be formed. That is, according to the multilayer resist method, the required thickness can be secured by the lower organic film, so that the resist film can be thinned and a fine pattern with a high aspect ratio can be formed.
In the multilayer resist method, basically, a method of forming a two-layer structure of an upper resist film and a lower organic film (two-layer resist method), and one or more intermediate layers between the upper resist film and the lower organic film And a method of forming a multilayer structure of three or more layers (metal thin film etc.) (three-layer resist method).
露光に用いる波長は、特に限定されず、ＡｒＦエキシマレーザー、ＫｒＦエキシマレーザー、Ｆ２エキシマレーザー、ＥＵＶ（極紫外線）、ＶＵＶ（真空紫外線）、ＥＢ（電子線）、Ｘ線、軟Ｘ線等の放射線を用いて行うことができる。前記レジスト組成物は、ＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザー、ＥＢまたはＥＵＶ用としての有用性が高い。 The wavelength used for the exposure is not particularly limited, and ArF excimer laser, KrF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (extreme ultraviolet), VUV (vacuum ultraviolet), EB (electron beam), X-ray, soft X-ray, etc. Can be done using radiation. The resist composition is highly useful for KrF excimer laser, ArF excimer laser, EB or EUV.
レジスト膜の露光方法は、空気や窒素等の不活性ガス中で行う通常の露光（ドライ露光）であってもよく、液浸露光（Ｌｉｑｕｉｄ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）であってもよい。
液浸露光は、予めレジスト膜と露光装置の最下位置のレンズ間を、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する溶媒（液浸媒体）で満たし、その状態で露光（浸漬露光）を行う露光方法である。
液浸媒体としては、空気の屈折率よりも大きく、かつ露光されるレジスト膜の有する屈折率よりも小さい屈折率を有する溶媒が好ましい。かかる溶媒の屈折率としては、前記範囲内であれば特に制限されない。
空気の屈折率よりも大きく、かつ前記レジスト膜の屈折率よりも小さい屈折率を有する溶媒としては、例えば、水、フッ素系不活性液体、シリコン系溶剤、炭化水素系溶剤等が挙げられる。
フッ素系不活性液体の具体例としては、Ｃ３ＨＣｌ２Ｆ５、Ｃ４Ｆ９ＯＣＨ３、Ｃ４Ｆ９ＯＣ２Ｈ５、Ｃ５Ｈ３Ｆ７等のフッ素系化合物を主成分とする液体等が挙げられ、沸点が７０〜１８０℃のものが好ましく、８０〜１６０℃のものがより好ましい。フッ素系不活性液体が上記範囲の沸点を有するものであると、露光終了後に、液浸に用いた媒体の除去を、簡便な方法で行えることから好ましい。
フッ素系不活性液体としては、特に、アルキル基の水素原子が全てフッ素原子で置換されたパーフロオロアルキル化合物が好ましい。パーフロオロアルキル化合物としては、具体的には、パーフルオロアルキルエーテル化合物やパーフルオロアルキルアミン化合物を挙げることができる。
さらに、具体的には、前記パーフルオロアルキルエーテル化合物としては、パーフルオロ（２−ブチル−テトラヒドロフラン）（沸点１０２℃）を挙げることができ、前記パーフルオロアルキルアミン化合物としては、パーフルオロトリブチルアミン（沸点１７４℃）を挙げることができる。
液浸媒体としては、コスト、安全性、環境問題、汎用性等の観点から、水が好ましく用いられる。
The exposure method of the resist film may be normal exposure (dry exposure) performed in an inert gas such as air or nitrogen, or may be immersion exposure (Liquid Immersion Lithography).
In immersion exposure, the space between the resist film and the lens at the lowest position of the exposure apparatus is previously filled with a solvent (immersion medium) having a refractive index larger than that of air, and exposure (immersion exposure) is performed in that state. It is an exposure method.
As the immersion medium, a solvent having a refractive index larger than the refractive index of air and smaller than the refractive index of the resist film to be exposed is preferable. The refractive index of such a solvent is not particularly limited as long as it is within the above range.
Examples of the solvent having a refractive index larger than the refractive index of air and smaller than the refractive index of the resist film include water, a fluorine-based inert liquid, a silicon-based solvent, and a hydrocarbon-based solvent.
Specific examples of the fluorine-based inert liquid include a fluorine-based compound such as C 3 HCl 2 F 5 , C 4 F 9 OCH 3 , C 4 F 9 OC 2 H 5 , and C 5 H 3 F 7 as a main component. Examples thereof include liquids, and those having a boiling point of 70 to 180 ° C are preferable, and those having a boiling point of 80 to 160 ° C are more preferable. It is preferable that the fluorine-based inert liquid has a boiling point in the above range since the medium used for immersion can be removed by a simple method after the exposure is completed.
As the fluorine-based inert liquid, a perfluoroalkyl compound in which all hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine atoms is particularly preferable. Specific examples of the perfluoroalkyl compound include a perfluoroalkyl ether compound and a perfluoroalkylamine compound.
More specifically, examples of the perfluoroalkyl ether compound include perfluoro (2-butyl-tetrahydrofuran) (boiling point: 102 ° C.). Examples of the perfluoroalkylamine compound include perfluorotributylamine ( Boiling point of 174 ° C.).
As the immersion medium, water is preferably used from the viewpoints of cost, safety, environmental problems, versatility, and the like.
アルカリ現像プロセスで現像処理に用いるアルカリ現像液としては、例えば０．１〜１０質量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）水溶液が挙げられる。
溶剤現像プロセスで現像処理に用いる有機系現像液が含有する有機溶剤としては、（Ａ）成分（露光前の（Ａ）成分）を溶解し得るものであればよく、公知の有機溶剤のなかから適宜選択できる。具体的には、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤等の極性溶剤及び炭化水素系溶剤を用いることができる。
有機系現像液には、必要に応じて公知の添加剤を配合できる。該添加剤としてはたとえば界面活性剤が挙げられる。界面活性剤としては、特に限定されないが、たとえばイオン性や非イオン性のフッ素系及び／又はシリコン系界面活性剤等を用いることができる。
界面活性剤を配合する場合、その配合量は、有機系現像液の全量に対して、通常０．００１〜５質量％であり、０．００５〜２質量％が好ましく、０．０１〜０．５質量％がより好ましい。
現像処理は、公知の現像方法におり実施でき、該方法としてはたとえば現像液中に支持体を一定時間浸漬する方法（ディップ法）、支持体表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止する方法（パドル法）、支持体表面に現像液を噴霧する方法（スプレー法）、一定速度で回転している支持体上に一定速度で現像液塗出ノズルをスキャンしながら現像液を塗出しつづける方法（ダイナミックディスペンス法）等が挙げられる。
Examples of the alkali developer used for the development treatment in the alkali development process include a 0.1 to 10% by mass tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution.
The organic solvent contained in the organic developer used for the development process in the solvent development process is not particularly limited as long as it can dissolve the component (A) (component (A) before exposure). It can be selected as appropriate. Specifically, polar solvents such as ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, ether solvents, and hydrocarbon solvents can be used.
A known additive can be blended in the organic developer as required. Examples of the additive include a surfactant. The surfactant is not particularly limited. For example, ionic or nonionic fluorine-based and / or silicon-based surfactants can be used.
When the surfactant is blended, the blending amount is usually 0.001 to 5% by mass, preferably 0.005 to 2% by mass, and 0.01 to 0. 0% with respect to the total amount of the organic developer. 5 mass% is more preferable.
The development process can be carried out by a known development method, for example, a method in which a support is immersed in a developer for a certain period of time (dip method), a developer is raised on the surface of the support by surface tension, and is left for a certain period of time. (Paddle method), spraying developer on the surface of the support (spray method), coating the developer while scanning the developer coating nozzle at a constant speed on the support rotating at a constant speed The method to continue (dynamic dispensing method) etc. are mentioned.
溶剤現像プロセスで現像処理後のリンス処理に用いるリンス液が含有する有機溶剤としては、たとえば前記有機系現像液が含有する有機溶剤として挙げた有機溶剤のうち、レジストパターンを溶解しにくいものを適宜選択して使用できる。通常、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤およびエーテル系溶剤から選択される少なくとも１種類の溶剤を使用する。これらのなかでも、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤及びアミド系溶剤から選択される少なくとも１種類が好ましく、アルコール系溶剤およびエステル系溶剤から選択される少なくとも１種類がより好ましく、アルコール系溶剤が特に好ましい。
リンス液を用いたリンス処理（洗浄処理）は、公知のリンス方法により実施できる。該方法としては、たとえば一定速度で回転している支持体上にリンス液を塗出し続ける方法（回転塗布法）、リンス液中に支持体を一定時間浸漬する方法（ディップ法）、支持体表面にリンス液を噴霧する方法（スプレー法）等が挙げられる。
As the organic solvent contained in the rinsing liquid used for the rinsing treatment after the development process in the solvent development process, for example, among the organic solvents mentioned as the organic solvent contained in the organic developer, those that are difficult to dissolve the resist pattern are appropriately used. You can select and use. Usually, at least one solvent selected from hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents and ether solvents is used. Among these, at least one selected from hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents and amide solvents is preferable, and at least one selected from alcohol solvents and ester solvents is preferable. More preferred are alcohol solvents.
The rinse treatment (washing treatment) using the rinse liquid can be performed by a known rinse method. Examples of the method include a method of continuously applying a rinsing liquid on a support rotating at a constant speed (rotary coating method), a method of immersing the support in a rinsing liquid for a predetermined time (dip method), and the surface of the support. And a method of spraying a rinse liquid (spray method).
≪化合物≫
本発明の第三の態様の化合物は、下記一般式で表されるもの（以下これを「化合物１」という）である。
≪Compound≫
The compound of the third aspect of the present invention is represented by the following general formula (hereinafter referred to as “Compound 1”).
前記式（１）中、Ｒ、Ｘ１、Ｒ１は、それぞれ、前記（ａ０−１）中のＲ、Ｘ１、Ｒ１と同様である。
化合物（１）は、前記（Ａ１）成分の製造に用いられるモノマーとして有用である。
In the formula (1), R, X 1, R 1 are each, R in the (a0-1), the same as X 1, R 1.
The compound (1) is useful as a monomer used for the production of the component (A1).
≪化合物の製造方法≫
本発明の第四の態様の化合物の製造方法は、下記一般式（２）で表される化合物と下記一般式（３）で表される化合物とを反応させる、化合物（１）の製造方法である。
≪Method for producing compound≫
The manufacturing method of the compound of the 4th aspect of this invention is a manufacturing method of the compound (1) with which the compound represented by the following general formula (2) and the compound represented by the following general formula (3) are made to react. is there.
化合物（２）と化合物（３）とを反応させる方法としては、たとえば、化合物（２）を適当な有機溶剤に溶解し、それを撹拌する。その後、そこに化合物（３）を添加して撹拌した後、反応混合物を洗浄、回収することにより実施できる。
化合物（２）、化合物（３）は、それぞれ市販のものを用いてもよく、合成したものを用いてもよい。
上記反応において、有機溶媒としては、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル、ジクロロメタン、クロロホルム、塩化メチレン等が好ましく、該有機溶剤の使用量は、化合物（２）に対して、１０〜２５０質量部であることが好ましく、５０〜２００質量部であることが好ましい。溶媒は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用していてもよい。
上記反応の反応時間は、化合物（２）と化合物（３）との反応性や、反応温度等によっても異なるが、通常、０．１〜１００時間が好ましく、０．５〜５０時間がより好ましい。
上記反応の反応温度は、０〜５０℃が好ましく、０〜３０℃がより好ましい。
上記反応における化合物（２）の使用量は、通常、化合物（３）１モルに対して、０．５〜１０モル程度が好ましく、０．５〜５モル程度がより好ましい。
また、前記式（１）及び（２）のＸ１がＳの場合（イソチオシアネート体との反応の場合）、反応を迅速に進行させるために塩基性化合物を添加するとよりよい。塩基性化合物としては、ピリジン、トリエチルアミン、ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）などが適している。塩基性化合物の量は、反応させるアルコール体（２）と等モル〜２倍モル程度が適している。
As a method of reacting compound (2) and compound (3), for example, compound (2) is dissolved in a suitable organic solvent and stirred. Then, after adding and stirring a compound (3), it can implement by wash | cleaning and collect | recovering a reaction mixture.
As compound (2) and compound (3), commercially available compounds may be used, or synthesized compounds may be used.
In the above reaction, the organic solvent is preferably acetonitrile, tetrahydrofuran, tert-butyl methyl ether, dichloromethane, chloroform, methylene chloride or the like. The amount of the organic solvent used is 10 to 250 parts by mass relative to the compound (2). It is preferable that it is 50-200 mass parts. A solvent may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
The reaction time for the above reaction varies depending on the reactivity between the compound (2) and the compound (3), the reaction temperature, etc., but is usually preferably 0.1 to 100 hours, more preferably 0.5 to 50 hours. .
0-50 degreeC is preferable and, as for the reaction temperature of the said reaction, 0-30 degreeC is more preferable.
The amount of compound (2) used in the above reaction is usually preferably about 0.5 to 10 mol, more preferably about 0.5 to 5 mol, per 1 mol of compound (3).
In addition, when X 1 in the above formulas (1) and (2) is S (in the case of reaction with an isothiocyanate form), it is better to add a basic compound in order to rapidly advance the reaction. As the basic compound, pyridine, triethylamine, dimethylaminopyridine (DMAP) and the like are suitable. The amount of the basic compound is suitably about equimolar to 2-fold molar with the alcohol form (2) to be reacted.
反応終了後、反応液中の化合物（１）を単離、精製してもよい。
単離、精製には、従来公知の方法が利用でき、たとえば濃縮、溶媒抽出、蒸留、結晶化、再結晶、クロマトグラフィー等をいずれか単独で、又はこれらの２種以上を組み合わせて用いることができる。
上記のようにして得られる化合物（１）の構造は、１Ｈ−核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトル法、１３Ｃ−ＮＭＲスペクトル法、１９Ｆ−ＮＭＲスペクトル法、赤外線吸収（ＩＲ）スペクトル法、質量分析（ＭＳ）法、元素分析法、Ｘ線結晶回折法等の一般的な有機分析法により確認できる。
After completion of the reaction, the compound (1) in the reaction solution may be isolated and purified.
For isolation and purification, conventionally known methods can be used. For example, concentration, solvent extraction, distillation, crystallization, recrystallization, chromatography, etc. can be used alone or in combination of two or more thereof. it can.
The structure of the compound (1) obtained as described above is as follows: 1 H-nuclear magnetic resonance (NMR) spectrum method, 13 C-NMR spectrum method, 19 F-NMR spectrum method, infrared absorption (IR) spectrum method, mass It can be confirmed by a general organic analysis method such as analysis (MS) method, elemental analysis method or X-ray crystal diffraction method.
≪高分子化合物≫
本発明の第五の態様の高分子化合物は、下記一般式（ａ０−１）で表される構成単位（ａ０）を有する。本発明の高分子化合物についての説明は、前記本発明のレジスト組成物の（Ａ１）成分についての説明と同じである。
≪Polymer compound≫
The polymer compound according to the fifth aspect of the present invention has a structural unit (a0) represented by the following general formula (a0-1). The description of the polymer compound of the present invention is the same as the description of the component (A1) of the resist composition of the present invention.
本発明の高分子においては、前記構成単位（ａ５）の割合が、該高分子化合物を構成する高分子化合物に対して、５〜８０モル％であることが好ましい。
また、本発明の高分子化合物においては、酸の作用により極大が増大する酸分解性基を含む構成単位（ａ１）を有することが好ましい。
本発明の高分子化合物についての詳細は、前述した本発明のレジスト組成物における（Ａ１）成分についての説明と同じである。
本発明の高分子化合物は、レジスト組成物のベース用の樹脂として好適なものである。
In the polymer of the present invention, the proportion of the structural unit (a5) is preferably 5 to 80 mol% with respect to the polymer compound constituting the polymer compound.
In addition, the polymer compound of the present invention preferably has a structural unit (a1) containing an acid-decomposable group whose maximum is increased by the action of an acid.
The details of the polymer compound of the present invention are the same as those described for the component (A1) in the resist composition of the present invention described above.
The polymer compound of the present invention is suitable as a resin for the base of the resist composition.
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited to a following example.
＜モノマー合成例＞
（合成例１）
以下、モノマー合成の出発原料となるメタクリロイルイソシアネート１は、特開昭６０−１１５５５７号公報に記載の条件によって得た。
窒素雰囲気下の５００ｍｌの３つ口フラスコ内に、２０．０ｇのメタクリロイルイソシアネート１（Ｍｗ：１１１．１０，１８０．０２ｍｍｏｌ）と無水アセトニトリル３０ｇを入れ、０℃にて５時間撹拌させた。次いで、そこに、３０．９２ｇのアルコール体２（１９８．２ｍｍｏｌ）と無水アセトニトリル２００ｇを混合した溶液を、２０分間かけて滴下した。前記溶液を滴下終了後、室温にて５時間撹拌し、反応させた。反応終了後、反応溶液を２００ｇの純水が入ったビーカーに加え、ろ別操作を行い、その後、得られた固体を３日間真空乾燥させ、化合物（５１）２６．５ｇ（収率５５％）を得た。
得られた化合物（５１）は、ＮＭＲ測定を行い、以下の結果より構造を同定した。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−ｄ６、内部標準：テトラメチルシラン）：
（４００ＭＨｚ，５．５５ｓ １Ｈ Ｈａ， ５．４５ ｓ １Ｈ Ｈｂ， ５．２７ １Ｈ ｍ Ｈｃ， ５．０５ ｍ １Ｈ Ｈｄ， ４．８３ ｍ １Ｈ Ｈｅ ４．３９ ｍ １Ｈ Ｈｆ， ２．９２ ｍ １Ｈ Ｈｇ， １．９１ ｓ ３Ｈ Ｈｈ， １．７５ ｍ ２Ｈ Ｈｉ）
<Example of monomer synthesis>
(Synthesis Example 1)
Hereinafter, methacryloyl isocyanate 1 as a starting material for monomer synthesis was obtained under the conditions described in JP-A-60-115557.
In a 500 ml three-necked flask under a nitrogen atmosphere, 20.0 g of methacryloyl isocyanate 1 (Mw: 111.10, 180.02 mmol) and 30 g of anhydrous acetonitrile were placed and stirred at 0 ° C. for 5 hours. Next, a solution prepared by mixing 30.92 g of alcohol 2 (198.2 mmol) and 200 g of anhydrous acetonitrile was added dropwise thereto over 20 minutes. After completion of the dropwise addition, the solution was stirred at room temperature for 5 hours to be reacted. After completion of the reaction, the reaction solution was added to a beaker containing 200 g of pure water, followed by filtration, and then the obtained solid was vacuum-dried for 3 days to obtain 26.5 g of compound (51) (yield 55%). Got.
The obtained compound (51) was subjected to NMR measurement, and the structure was identified from the following results.
1 H-NMR (DMSO-d6, internal standard: tetramethylsilane):
(400 MHz, 5.55 s 1H Ha, 5.45 s 1H Hb, 5.27 1H m Hc, 5.05 m 1H Hd, 4.83 m 1H He 4.39 m 1H Hf, 2.92 m 1H Hg, 1.91 s 3H Hh, 1.75 m 2H Hi)
＜ポリマー合成例＞
（高分子化合物４の合成例）
温度計、還流管を繋いだ３つ口フラスコに、２４．８ｇ（１００ｍｍｏｌ）のモノマー（１）、３７．３ｇ（１５０ｍｍｏｌ）のモノマー（２）、１１．８ｇ（５０ｍｍｏｌ）のモノマー（５）を５０ｇのγ−ブチロラクトンに溶解させた。この溶液に、重合開始剤として、アゾビスイン酪酸ジメチル（Ｖ−６０１）を５．００ｇ溶解させた。次いで、この溶液を窒素雰囲気下、８０℃に加熱したγ−ブチロラクトン１００ｇに４時間かけて滴下した。滴下終了後、反応液を１時間加熱撹拌し、その後、反応液を室温まで冷却した。得られた反応重合液を６００ｇの水／メタノール１／９溶液に滴下し、重合体を析出させる操作を行い、沈殿した白色粉体をろ別、水／メタノール１／９溶液で洗浄し、得られた固体を一昼夜真空乾燥することにより、目的物である高分子化合物４を４５ｇ得た。
高分子化合物１〜１２は、各高分子化合物を構成する構成単位を誘導する下記モノマー（１）〜（６）を用い、高分子化合物４と同様の方法により合成した。得られた高分子化合物について、カーボン１３核磁気共鳴スペクトル（６００ＭＨｚ−１３Ｃ−ＮＭＲ、内部標準：テトラメチルシラン）により求められた共重合組成比（構造式中の各構成単位の割合（モル比））、ＧＰＣ測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量（Ｍｗ）及び分子量分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）をそれぞれ表１、表２に示した。
<Polymer synthesis example>
(Synthesis example of polymer compound 4)
In a three-necked flask connected with a thermometer and a reflux tube, 24.8 g (100 mmol) of monomer (1), 37.3 g (150 mmol) of monomer (2), 11.8 g (50 mmol) of monomer (5) were added. It was dissolved in 50 g of γ-butyrolactone. In this solution, 5.00 g of dimethyl azobisin butyrate (V-601) was dissolved as a polymerization initiator. Next, this solution was added dropwise to 100 g of γ-butyrolactone heated to 80 ° C. in a nitrogen atmosphere over 4 hours. After completion of dropping, the reaction solution was heated and stirred for 1 hour, and then the reaction solution was cooled to room temperature. The obtained reaction polymerization solution was dropped into 600 g of a water / methanol 1/9 solution, and an operation for precipitating the polymer was performed. The precipitated white powder was filtered and washed with a water / methanol 1/9 solution. The obtained solid was vacuum-dried overnight to obtain 45 g of the target polymer compound 4.
The high molecular compounds 1-12 were synthesize | combined by the method similar to the high molecular compound 4 using the following monomers (1)-( 6 ) which derive | lead-in the structural unit which comprises each high molecular compound. About the obtained high molecular compound, the copolymer composition ratio (ratio (molar ratio) of each structural unit in structural formula) calculated | required by the carbon 13 nuclear magnetic resonance spectrum (600MHz- 13C -NMR, internal standard: tetramethylsilane). )), And mass average molecular weight (Mw) and molecular weight dispersity (Mw / Mn) in terms of standard polystyrene determined by GPC measurement are shown in Tables 1 and 2 , respectively.
＜レジスト組成物の調整＞
表３に示す各成分を混合して溶解し、ポジ型レジスト組成物を調製した。
<Preparation of resist composition>
Each component shown in Table 3 was mixed and dissolved to prepare a positive resist composition.
表３中、［］内の数値は配合量（質量部）であり、各略号はそれぞれ以下のものを示す。
（Ａ）−１〜（Ａ）−１２：前記高分子化合物１〜高分子化合物１２。
（Ｂ）−１：下記構造式（Ｂ）−１で表される化合物。
（Ｂ）−２：下記構造式（Ｂ）−２で表される化合物。
（Ｄ）−１：トリペンチルアミン。
（Ｆ）−１：下記式（Ｆ）−１で表される高分子化合物；ｌ／ｍ＝８０／２０（モル比）、Ｍｗ＝１５０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．５。
（Ｓ）−１：ＰＧＭＥＡ。
（Ｓ）−２：ＰＧＭＥ。
（Ｓ）−３：シクロヘキサノン。
In Table 3, the numerical value in [] is a blending amount (part by mass), and each abbreviation indicates the following.
(A) -1 to (A) -12: the polymer compound 1 to the polymer compound 12 .
(B) -1: a compound represented by the following structural formula (B) -1.
(B) -2: A compound represented by the following structural formula (B) -2.
(D) -1 : Tripentylamine.
(F) -1: a polymer compound represented by the following formula (F) -1; 1 / m = 80/20 (molar ratio), Mw = 15000, Mw / Mn = 1.5.
(S) -1: PGMEA.
(S) -2: PGME.
(S) -3: Cyclohexanone.
＜レジストパターンの形成＞
［レジストパターンの形成］
１２インチのシリコンウェーハ上に、有機系反射防止膜組成物「ＡＲＣ２９Ａ」（商品名、ブリュワーサイエンス社製）を、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で２０５℃、６０秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚８９ｎｍの有機系反射防止膜を形成した。
そして、該有機系反射防止膜上に、各例のレジスト組成物をそれぞれ、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート温度１０５℃、６０秒間の条件でプレベーク（ＰＡＢ）処理を行い、乾燥することにより、膜厚９０ｎｍのレジスト膜を形成した。
次に、ＡｒＦ露光装置Ｓ６０９Ｂ（ニコン社製；ＮＡ（開口数）＝１．０７）により、ＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）を、マスクを介して前記レジスト膜に対して選択的に照射した。
そして、温度１００℃、６０秒間の露光後加熱（ＰＥＢ）処理を行い、さらに２３℃にて２．３８質量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）水溶液「ＮＭＤ−３」（商品名、東京応化工業社製）で１０秒間アルカリ現像し、純水を用いて１５秒間水リンスし、振り切り乾燥を行った。
続いて、ホットプレート上で１００℃、６０秒間のポストベークを行った。
その結果、ライン幅４９ｎｍ，ピッチ９８ｎｍの１：１のラインアンドスペース（ＬＳ）パターンがそれぞれ形成された。
該ＬＳパターンが形成される最適露光量Ｅｏｐ（ｍＪ／ｃｍ２；感度）を求めた。その結果を表４に併記した。また、上記Ｅｏｐにおける限界解像度（ｎｍ）についても表４に併記する。
<Formation of resist pattern>
[Formation of resist pattern]
An organic antireflection film composition “ARC29A” (trade name, manufactured by Brewer Science Co., Ltd.) is applied onto a 12-inch silicon wafer using a spinner and baked on a hot plate at 205 ° C. for 60 seconds to be dried. Thereby, an organic antireflection film having a film thickness of 89 nm was formed.
Then, the resist composition of each example is applied onto the organic antireflection film using a spinner, prebaked (PAB) at a hot plate temperature of 105 ° C. for 60 seconds, and dried. A resist film having a thickness of 90 nm was formed.
Next, the resist film was selectively irradiated with an ArF excimer laser (193 nm) through a mask by an ArF exposure apparatus S609B (Nikon Corporation; NA (numerical aperture) = 1.07).
Then, a post-exposure heating (PEB) treatment was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds, and a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution “NMD-3” (trade name, Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) at 23 ° C. Developed for 10 seconds, rinsed with pure water for 15 seconds, and then shaken and dried.
Subsequently, post-baking was performed on a hot plate at 100 ° C. for 60 seconds.
As a result, a 1: 1 line and space (LS) pattern having a line width of 49 nm and a pitch of 98 nm was formed.
The optimum exposure dose Eop (mJ / cm 2 ; sensitivity) for forming the LS pattern was determined. The results are also shown in Table 4. The limit resolution (nm) in the above Eop is also shown in Table 4.
［ＬＷＲ（ラインワイズラフネス）評価］
前記Ｅｏｐで形成されたＬＳパターンにおいて、測長ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡、加速電圧３００Ｖ、商品名：Ｓ−９３８０、日立ハイテクノロジーズ社製）により、ライン幅を、ラインの長手方向に４００箇所測定し、その結果から標準偏差（ｓ）の３倍値（３ｓ）を求め、４００箇所の３ｓについて平均化した値を、ＬＷＲを示す尺度として算出した。その結果を表４に示す。
この３ｓの値が小さいほど、その線幅のラフネスが小さく、より均一幅のＬＳパターンが得られたことを意味する。
[LWR (line width roughness) evaluation]
In the LS pattern formed by the Eop, the line width was measured at 400 points in the longitudinal direction of the line with a length measuring SEM (scanning electron microscope, acceleration voltage 300V, trade name: S-9380, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). Then, a triple value (3 s) of the standard deviation (s) was obtained from the result, and an averaged value for 3 s at 400 locations was calculated as a scale indicating LWR. The results are shown in Table 4.
A smaller value of 3s means that the roughness of the line width is smaller, and an LS pattern having a more uniform width is obtained.
表４に示す結果から、本発明を適用した実施例１〜６のレジスト組成物は、比較例１〜６のレジスト組成物と比較して、いずれも、解像性、ＬＷＲ等のリソグラフィー特性に優れていることが分かった。 From the results shown in Table 4, all of the resist compositions of Examples 1 to 6 to which the present invention is applied have lithography properties such as resolution and LWR as compared with the resist compositions of Comparative Examples 1 to 6. I found it excellent.
Claims (7)
酸の作用により現像液に対する溶解性が変化する基材成分（Ａ）を含有し、
前記基材成分（Ａ）は、下記一般式（ａ０−１）で表される構成単位（ａ０）を有する高分子化合物（Ａ１）を含むことを特徴とするレジスト組成物。
Containing a base component (A) whose solubility in a developer is changed by the action of an acid,
The said base material component (A) contains the high molecular compound (A1) which has a structural unit (a0) represented by the following general formula (a0-1), The resist composition characterized by the above-mentioned.
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