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JP4990344B2 - Negative resist composition and pattern forming method using the same - Google Patents

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JP4990344B2 JP2009277064A JP2009277064A JP4990344B2 JP 4990344 B2 JP4990344 B2 JP 4990344B2 JP 2009277064 A JP2009277064 A JP 2009277064A JP 2009277064 A JP2009277064 A JP 2009277064A JP 4990344 B2 JP4990344 B2 JP 4990344B2
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Description

本発明は、超LSIや高容量マイクロチップの製造などの超マイクロリソグラフィプロセスやその他のファブリケーションプロセスに好適に用いられるネガ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法に関するものである。さらに詳しくは、特に、電子線、X線、EUV光を使用して高精細化したパターンを形成し得るネガ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法に関するものである。   The present invention relates to a negative resist composition suitable for use in an ultramicrolithography process such as the manufacture of VLSI and high-capacity microchips and other fabrication processes, and a pattern forming method using the same. More specifically, the present invention relates to a negative resist composition capable of forming a highly refined pattern using electron beam, X-ray, EUV light, and a pattern forming method using the same.

従来、ICやLSIなどの半導体デバイスの製造プロセスにおいては、レジスト組成物を用いたリソグラフィによる微細加工が行われている。近年、集積回路の高集積化に伴い、サブミクロン領域やクオーターミクロン領域の超微細パターン形成が要求されるようになってきている。それに伴い、露光波長もg線からi線に、さらにKrFエキシマレーザー光に、というように短波長化の傾向が見られる。さらには、現在では、エキシマレーザー光以外にも、電子線、X線、EUV光を用いたリソグラフィも開発が進んでいる。   Conventionally, in the manufacturing process of semiconductor devices such as IC and LSI, fine processing by lithography using a resist composition has been performed. In recent years, with the high integration of integrated circuits, the formation of ultrafine patterns in the submicron region and the quarter micron region has been required. Accordingly, there is a tendency for the exposure wavelength to be shortened from g-line to i-line, and further to KrF excimer laser light. Furthermore, at present, in addition to excimer laser light, lithography using electron beams, X-rays, and EUV light is being developed.

特に電子線リソグラフィーは、次世代もしくは次々世代のパターン形成技術として位置付けられ、高感度、高解像性のネガ型レジストが望まれている。ウェハー処理時間の短縮化のためにレジスト高感度化は非常に重要な課題であるが、電子線用ネガ型レジストにおいては、高感度化を追求しようとすると、解像性の低下が起こるため、これらの特性を同時に満足するレジストの開発が強く望まれている。   In particular, electron beam lithography is positioned as a next-generation or next-generation pattern forming technology, and a negative resist with high sensitivity and high resolution is desired. In order to shorten the wafer processing time, increasing the resist sensitivity is a very important issue. However, in the negative resist for electron beams, the resolution decreases when attempting to increase the sensitivity. Development of a resist that satisfies these characteristics simultaneously is strongly desired.

かかる電子線やX線リソグラフィープロセスに適したレジストとしては高感度化の観点から主に酸触媒反応を利用した化学増幅型レジストが用いられており、ネガ型レジストに対しては主成分として、アルカリ可溶性樹脂、架橋剤、酸発生剤及び添加剤からなる化学増幅型組成物が有効に使用されている。
化学増幅型のネガレジストの性能向上に対し、架橋剤に着目した検討がこれまで種々なされてきた。例えば、特許文献1(特開平2−15270号公報)にはグリコールウリル系の架橋剤、特許文献2(日本特許第2985968号公報)にはヘキサメトキシメラミン系の架橋剤、特許文献3(日本特許第2861309号公報)には尿素骨格を有する架橋剤、特許文献4(特開2001−51417号公報)には多核フェノール骨格を有するフェノール系架橋剤がそれぞれ開示されている。
しかしながら、従来知られているこれらの架橋剤のいずれにおいても、超微細領域での高感度、高解像性、アウトガスの低減(露光中でのレジスト膜からの気化物の発生量の低減)、表面荒れの低減(現像後、パターントップの表面の荒さの低減)、良好なパターン耐熱性を同時に満足できるものではなかった。
As a resist suitable for such an electron beam or X-ray lithography process, a chemically amplified resist using an acid-catalyzed reaction is mainly used from the viewpoint of high sensitivity. A chemically amplified composition comprising a soluble resin, a crosslinking agent, an acid generator and an additive is effectively used.
Various studies have been conducted with a focus on crosslinking agents to improve the performance of chemically amplified negative resists. For example, Patent Document 1 (JP-A-2-15270) discloses a glycoluril-based crosslinking agent, Patent Document 2 (Japanese Patent No. 2985968) discloses a hexamethoxymelamine-based crosslinking agent, and Patent Document 3 (Japanese Patent). No. 2861309) discloses a crosslinking agent having a urea skeleton, and Patent Document 4 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-51417) discloses a phenolic crosslinking agent having a polynuclear phenol skeleton.
However, in any of these conventionally known crosslinking agents, high sensitivity in the ultrafine region, high resolution, reduction of outgas (reduction of the amount of vaporized product from the resist film during exposure), Reduction in surface roughness (reduction in surface roughness of the pattern top after development) and good pattern heat resistance were not satisfactory at the same time.

特開平2−15270号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-15270 特許第2985968号公報Japanese Patent No. 2985968 特許第2861309号公報Japanese Patent No. 2861309 特開2001−51417号公報JP 2001-51417 A

従って、本発明の目的は、半導体素子の微細加工における性能向上技術の課題を解決することであり、特に電子線、X線、EUV光を用いた半導体素子の微細加工において、高感度、高解像性、アウトガスの低減、表面荒れの低減、良好なパターン耐熱性を同時に満足するネガ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the problem of performance improvement technology in microfabrication of semiconductor elements, and in particular, high sensitivity and high resolution in microfabrication of semiconductor elements using electron beams, X-rays, and EUV light. An object of the present invention is to provide a negative resist composition that simultaneously satisfies image quality, reduction of outgas, reduction of surface roughness, and good pattern heat resistance, and a pattern forming method using the same.

本発明者らは、鋭意検討した結果、アルカリ可溶性樹脂、特定の架橋剤、酸発生剤を含有する化学増幅系ネガ型レジスト組成物によって上記課題が解決されることを見出し、本発明に到達した。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above problems can be solved by a chemically amplified negative resist composition containing an alkali-soluble resin, a specific crosslinking agent, and an acid generator, and have reached the present invention. .

本発明は、下記の通りである。   The present invention is as follows.

(1) 少なくとも下記(A)、(B)及び(C)を含有することを特徴とするネガ型レジスト組成物。
(A)アルカリ可溶性樹脂、
(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物、及び
(C)酸の作用により反応して、環状構造を有する炭素数3以上のアルコール又は環状構造を有する炭素数7以上のカルボン酸の脱離を伴ってアルカリ可溶性樹脂に架橋を形成する架橋剤。
(1) A negative resist composition comprising at least the following (A), (B) and (C).
(A) an alkali-soluble resin,
(B) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, and (C) an alcohol having 3 or more carbon atoms having a cyclic structure or a carboxylic acid having 7 or more carbon atoms having a cyclic structure that reacts by the action of the acid. A cross-linking agent that forms a cross-link in the alkali-soluble resin with the elimination of

(2) (C)成分の架橋剤が、(C1)ベンゼン環を3〜10個有し、いずれかのベンゼン環に結合した環状構造を有する炭素数7以上のアルコキシメチル基及び環状構造を有する炭素数8以上のアシルオキシメチル基から選ばれる置換基を2個以上有するフェノール系架橋剤であることを特徴とする(1)に記載のネガ型レジスト組成物。   (2) The crosslinking agent of component (C) has (C1) 3 to 10 benzene rings, and has an alkoxymethyl group having 7 or more carbon atoms and a cyclic structure having a cyclic structure bonded to any benzene ring. The negative resist composition as described in (1), which is a phenol-based crosslinking agent having two or more substituents selected from acyloxymethyl groups having 8 or more carbon atoms.

(3) (C)成分の架橋剤が、(C2)環状構造を有する炭素数4以上のアルコキシメチル基及び環状構造を有する炭素数8以上のアシルオキシメチル基から選ばれる置換基を2個以上有するメラミン系架橋剤であることを特徴とする(1)に記載のネガ型レジスト組成物。   (3) The crosslinking agent of component (C) has two or more substituents selected from (C2) an alkoxymethyl group having 4 or more carbon atoms having a cyclic structure and an acyloxymethyl group having 8 or more carbon atoms having a cyclic structure. The negative resist composition as described in (1), which is a melamine-based crosslinking agent.

(4) (C)成分の架橋剤が、(C3)環状構造を有する炭素数4以上の環状構造を有するアルコキシメチル基及び環状構造を有する炭素数8以上のアシルオキシメチル基から選ばれる置換基を2個以上有するウリル系架橋剤であることを特徴とする(1)に記載のネガ型レジスト組成物。   (4) The component (C) is a crosslinking agent selected from (C3) an alkoxymethyl group having a cyclic structure having 4 or more carbon atoms having a cyclic structure and an acyloxymethyl group having 8 or more carbon atoms having a cyclic structure. The negative resist composition as described in (1), which is a uril-based crosslinking agent having two or more.

(5) (C)成分の架橋剤が、酸の作用により反応して、環状構造を有する炭素数7以上のアルコールの脱離を伴ってアルカリ可溶性樹脂に架橋を形成する架橋剤であることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物。   (5) The crosslinking agent of component (C) is a crosslinking agent that reacts by the action of an acid to form a bridge in an alkali-soluble resin with the elimination of an alcohol having a cyclic structure having 7 or more carbon atoms. The negative resist composition as described in any one of (1) to (4).

(6) (B)成分の酸を発生する化合物が、オニウム塩、o−ニトロベンジル型保護基を有する光酸発生剤、イミノスルホネート化合物、ジスルホン化合物、及びジアゾジスルホン化合物の少なくとも1つであることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物。
(7) (B)成分の化合物が、スルホニウム塩又はヨードニウム塩であることを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物。
(8) (A)成分のアルカリ可溶性樹脂が、下記一般式(1)で表される繰り返し単位を有することを特徴とする(1)〜(7)のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物。

Figure 0004990344
一般式(1)中、
Aは、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表す。
1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基又はアルキルカルボニルオキシ基を表す。
nは、1〜3の整数を表す。
(9)(A)成分のアルカリ可溶性樹脂の分子量分布(Mw/Mn)が、1.0〜1.5であることを特徴とする(1)〜(8)のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物。 (6) The acid generating compound (B) is at least one of an onium salt, a photoacid generator having an o-nitrobenzyl type protecting group, an iminosulfonate compound, a disulfone compound, and a diazodisulfone compound. The negative resist composition as described in any one of (1) to (5) above.
(7) The negative resist composition as described in any one of (1) to (6), wherein the compound of component (B) is a sulfonium salt or an iodonium salt.
(8) The negative resist composition as described in any one of (1) to (7), wherein the alkali-soluble resin as the component (A) has a repeating unit represented by the following general formula (1): .
Figure 0004990344
In general formula (1),
A represents a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom, or a cyano group.
R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkoxy group or an alkylcarbonyloxy group.
n represents an integer of 1 to 3.
(9) The negative type according to any one of (1) to (8), wherein the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the alkali-soluble resin of component (A) is 1.0 to 1.5. Resist composition.

(10) 電子線、X線又はEUV光用であることを特徴とする(1)〜(9)のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物。   (10) The negative resist composition as described in any one of (1) to (9), which is for electron beam, X-ray or EUV light.

(11) (1)〜(10)のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物により、レジスト膜を形成し、該レジスト膜を露光、現像する工程を含むことを特徴とするパターン形成方法。
尚、本発明は上記構成を有するものであるが、以下、その他についても参考のため記載した。
(11) A pattern forming method comprising a step of forming a resist film from the negative resist composition according to any one of (1) to (10), and exposing and developing the resist film.
In addition, although this invention has the said structure, it described below for reference also about others.

本発明により、高感度、高解像性、アウトガスの低減、表面荒れの低減、良好なパターン耐熱性を同時に満足するネガ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法を提供することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a negative resist composition that simultaneously satisfies high sensitivity, high resolution, reduced outgas, reduced surface roughness, and good pattern heat resistance, and a pattern forming method using the same.

以下、本発明について詳細に説明する。
尚、本明細書に於ける基(原子団)の表記に於いて、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In addition, in the description of the group (atomic group) in this specification, the description which does not describe substitution and non-substitution includes what does not have a substituent and what has a substituent. . For example, the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).

〔1〕(A)アルカリ可溶性樹脂
本発明で使用されるアルカリ可溶性樹脂は、特に限定されるものではなく、これまでネガ型化学増幅型レジストで使用されてきたフェノールノボラック樹脂、ポリビニルフェノール樹脂、ビニルフェノール由来の構造単位を有する共重合体、及びポリビニルフェノール樹脂を一部保護又は修飾することで得られる樹脂等、フェノール骨格を有するポリマーを広く使用することができる。
[1] (A) Alkali-soluble resin The alkali-soluble resin used in the present invention is not particularly limited, and phenol novolac resins, polyvinyl phenol resins, vinyls that have been used in negative chemically amplified resists so far. A polymer having a phenol skeleton, such as a copolymer having a phenol-derived structural unit and a resin obtained by partially protecting or modifying a polyvinylphenol resin, can be widely used.

本発明において使用するアルカリ可溶性樹脂のアルカリ溶解速度は、0.261Nテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)で測定(23℃)して20Å/秒以上のものが好ましい。特に好ましくは200Å/秒以上のものである。   The alkali dissolution rate of the alkali-soluble resin used in the present invention is preferably 20 Å / sec or more as measured with 0.261N tetramethylammonium hydroxide (TMAH) (23 ° C.). Particularly preferred is 200 liters / second or more.

アルカリ可溶性樹脂の分子量は、好ましくは重量平均で1000〜200000であり、さらに好ましくは2000〜50000である。
アルカリ可溶性樹脂の分子量分布(Mw/Mn)は、好ましくは1.0〜2.5、より好ましくは1.0〜2.0であり、特に好ましくは1.0〜1.5である。
ここで、重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィーのポリスチレン換算値をもって定義される。
アルカリ可溶性樹脂の添加量は組成物の全固形分に対し、通常30〜95質量%、好ましくは40〜90質量%、更に好ましくは50〜80質量%の範囲で使用される。
The molecular weight of the alkali-soluble resin is preferably 1000 to 200000 on a weight average, and more preferably 2000 to 50000.
The molecular weight distribution (Mw / Mn) of the alkali-soluble resin is preferably 1.0 to 2.5, more preferably 1.0 to 2.0, and particularly preferably 1.0 to 1.5.
Here, the weight average molecular weight is defined as a polystyrene equivalent value of gel permeation chromatography.
The addition amount of the alkali-soluble resin is usually 30 to 95% by mass, preferably 40 to 90% by mass, and more preferably 50 to 80% by mass with respect to the total solid content of the composition.

本発明において、好ましいアルカリ可溶性樹脂として、下記一般式(1)で表される繰り返し単位を有する樹脂を挙げることができる。   In the present invention, preferred alkali-soluble resins include resins having a repeating unit represented by the following general formula (1).

Figure 0004990344
Figure 0004990344

一般式(1)中、
Aは、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表す。
1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基又はアルキルカルボニルオキシ基を表す。
nは、1〜3の整数を表す。
In general formula (1),
A represents a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom, or a cyano group.
R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkoxy group or an alkylcarbonyloxy group.
n represents an integer of 1 to 3.

一般式(1)において、Aとしてのアルキル基は、炭素数1〜3のアルキル基が好ましい。Aのハロゲン原子としては、Cl、Br、F等を挙げることができる。
Aは、好ましくは水素原子、炭素数1〜3のアルキル基(メチル基、エチル基等)であり、特に好ましくは水素原子、メチル基である。
In general formula (1), the alkyl group as A is preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. Examples of the halogen atom for A include Cl, Br, and F.
A is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms (such as a methyl group or an ethyl group), and particularly preferably a hydrogen atom or a methyl group.

1及びR2としてのハロゲン原子は、Cl、Br、F、I等を挙げることができる。
1及びR2としてのアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基又はアルキルカルボニルオキシ基は、置換基を有していてもよい。また、R1及びR2は、互いに共同して環を形成してもいてもよい。
Examples of the halogen atom as R 1 and R 2 include Cl, Br, F, and I.
The alkyl group, alkenyl group, cycloalkyl group, aryl group, aralkyl group, alkoxy group or alkylcarbonyloxy group as R 1 and R 2 may have a substituent. R 1 and R 2 may be combined with each other to form a ring.

1及びR2は、好ましくは、各々独立に、置換基を有していてもよい炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数5〜10のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6〜15のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数7〜16のアラルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキルカルボニルオキシ基である。 R 1 and R 2 are preferably each independently, a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms which may have a substituent, or a carbon number which may have a substituent. An alkenyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group having 5 to 10 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent. An optionally substituted aralkyl group having 7 to 16 carbon atoms, an optionally substituted alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, or an optionally substituted alkylcarbonyloxy group having 1 to 8 carbon atoms It is.

置換基としては、例えば、アルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t-ブチル基、ヘキシル基等)、アリール基(フェニル基、ナフチル基等)、アラルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等)、アシル基(アセチル基、プロパノイル基、ベンゾイル基等)、オキソ基を挙げることができる。   Examples of the substituent include an alkyl group (methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, t-butyl group, hexyl group, etc.), aryl group (phenyl group, naphthyl group, etc.), aralkyl group, hydroxyl group. Groups, alkoxy groups (methoxy group, ethoxy group, butoxy group, octyloxy group, dodecyloxy group, etc.), acyl groups (acetyl group, propanoyl group, benzoyl group, etc.) and oxo groups.

1及びR2として、より好ましくは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜4のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜4のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数1〜4のアルキルカルボニルオキシ基であり、特に好ましくは、水素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、炭素数1〜3のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基)、炭素数1〜3のアルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基)である。
nは1〜3の整数を表し、好ましくは1又は2である。また一般式(1)において、OH基は環のいずれの位置に結合していてもよいが、環の3位又は4位に結合していることが好ましい。
More preferably, each of R 1 and R 2 is independently a hydrogen atom, a halogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an optionally substituted carbon number. An alkoxycarbonyl group having 1 to 4 carbon atoms and an optionally substituted alkylcarbonyloxy group having 1 to 4 carbon atoms, particularly preferably a hydrogen atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, or 1 to 3 carbon atoms. Alkyl groups (methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group) and alkoxy groups having 1 to 3 carbon atoms (methoxy group, ethoxy group, propyloxy group, isopropyloxy group).
n represents an integer of 1 to 3, and is preferably 1 or 2. In the general formula (1), the OH group may be bonded to any position of the ring, but is preferably bonded to the 3-position or 4-position of the ring.

また、(A)成分の樹脂として、下記一般式(2)〜(4)で表される繰り返し単位の少なくとも一種を有することがレジスト膜のアルカリ溶解速度や膜質向上等の観点から好ましい。尚、一般式(1)で表される繰り返し単位とともに一般式(2)〜(4)で表される繰り返し単位の少なくとも一種を有する樹脂も好ましい。   In addition, the resin (A) preferably has at least one repeating unit represented by the following general formulas (2) to (4) from the viewpoint of improving the alkali dissolution rate of the resist film and improving the film quality. In addition, the resin which has at least 1 type of the repeating unit represented by General formula (2)-(4) with the repeating unit represented by General formula (1) is also preferable.

Figure 0004990344
Figure 0004990344

Figure 0004990344
Figure 0004990344

一般式(2)〜(4)中、
Aは、一般式(1)のAと同義である。
Xは、単結合、−COO−基、−O−基又は−CON(R16)−基を表し、R16は、水素原子又はアルキル基を表す。
11〜R15は、それぞれ独立に、一般式(1)のR1と同義である。
101〜R106は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルスルホニルオキシ基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基又はカルボキシ基を表す。
a〜fは、それぞれ独立に、0〜3の整数を表す。
In general formulas (2) to (4),
A has the same meaning as A in formula (1).
X represents a single bond, —COO— group, —O— group or —CON (R 16 ) — group, and R 16 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
R 11 to R 15 are each independently synonymous with R 1 in the general formula (1).
R 101 to R 106 each independently represents a hydroxy group, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an alkylcarbonyloxy group, an alkylsulfonyloxy group, an alkenyl group, an aryl group, an aralkyl group or a carboxy group.
a to f each independently represent an integer of 0 to 3;

一般式(2)〜(4)において、Aは、前記一般式(1)のAと同義である。Xは、単結合、−COO−基、−O−基、−CON(R16)−基を表し、R16は、水素原子又はアルキル基(好ましくは炭素数1〜3のアルキル基、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等)を表す。Xとして好ましくは、単結合、−COO−、−CON(R16)−であり、特に好ましくは単結合、−COO−基である。 In the general formulas (2) to (4), A has the same meaning as A in the general formula (1). X represents a single bond, —COO— group, —O— group, —CON (R 16 ) — group, and R 16 represents a hydrogen atom or an alkyl group (preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, for example, Methyl group, ethyl group, propyl group, etc.). X is preferably a single bond, —COO— or —CON (R 16 ) —, and particularly preferably a single bond or a —COO— group.

11〜R15は、それぞれ独立に、一般式(1)のR1と同義である。
101〜R106は、それぞれ独立に、好ましくは、ヒドロキシ基、ハロゲン原子(Cl、Br、F、I)、置換基を有していてもよい炭素数1〜8の直鎖又は分岐状のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8の直鎖又は分岐状のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8の直鎖又は分岐状のアルキルカルボニルオキシ基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8の直鎖又は分岐状のアルキルスルホニルオキシ基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数7〜15のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数7〜16のアラルキル基又はカルボキシ基を表す。
これらの置換基としては、前記一般式(1)のR1の置換基の例として挙げたものと同じものが挙げられる。
R 11 to R 15 are each independently synonymous with R 1 in the general formula (1).
R 101 to R 106 are preferably each independently a hydroxy group, a halogen atom (Cl, Br, F, I), or a linear or branched chain having 1 to 8 carbon atoms which may have a substituent. An alkyl group, a linear or branched alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms which may have a substituent, and a linear or branched alkylcarbonyl group having 1 to 8 carbon atoms which may have a substituent. An oxy group, an optionally substituted linear or branched alkylsulfonyloxy group having 1 to 8 carbon atoms, an optionally substituted alkenyl group having 1 to 8 carbon atoms, and a substituent. It represents an aryl group having 7 to 15 carbon atoms which may have, an aralkyl group having 7 to 16 carbon atoms which may have a substituent, or a carboxy group.
Examples of these substituents include the same ones as those exemplified as the substituent for R 1 in the general formula (1).

101〜R106としてより好ましくは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜4のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜4のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数1〜4のアルキルカルボニルオキシ基であり、特に好ましくは、水素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、炭素数1〜3のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基)、炭素数1〜3のアルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基)、炭素数1〜3のアルキルカルボニルオキシ基(アセチル基、プロピオニル基等)である。
a〜fは、それぞれ独立に、0〜3の整数を表す。
More preferably, each of R 101 to R 106 is independently a hydrogen atom, a halogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an optionally substituted carbon number 1. Is an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms and an alkylcarbonyloxy group having 1 to 4 carbon atoms which may have a substituent, and particularly preferably a hydrogen atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, or 1 to 3 carbon atoms. Alkyl group (methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group), C1-C3 alkoxy group (methoxy group, ethoxy group, propyloxy group, isopropyloxy group), C1-C3 alkylcarbonyloxy group (Acetyl group, propionyl group, etc.).
a to f each independently represent an integer of 0 to 3;

(A)成分の樹脂としての、一般式(1)で表される繰り返し単位を有する樹脂、一般式(2)〜(4)で表される繰り返し単位を有する樹脂、一般式(1)で表される繰り返し単位とともに一般式(2)〜(4)で表される繰り返し単位の少なくとも一種を有する樹脂は、成膜性やアルカリ溶解性を制御できるような他の重合性モノマーを重合させてもよい。   (A) Resin having a repeating unit represented by the general formula (1), resin having a repeating unit represented by the general formulas (2) to (4), represented by the general formula (1) as the resin of the component (A) The resin having at least one of the repeating units represented by the general formulas (2) to (4) together with the repeating unit may be polymerized with other polymerizable monomers capable of controlling the film formability and alkali solubility. Good.

これらの重合性モノマーの例としては、スチレン、アルキル置換スチレン、アルコキシ置換スチレン、O-アルキル化スチレン、O-アシル化スチレン、水素化ヒドロキシスチレン、無水マレイン酸、アクリル酸誘導体(アクリル酸、アクリル酸エステル等)、メタクリル酸誘導体(メタクリル酸、メタクリル酸エステル等)、N−置換マレイミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。   Examples of these polymerizable monomers include styrene, alkyl-substituted styrene, alkoxy-substituted styrene, O-alkylated styrene, O-acylated styrene, hydrogenated hydroxystyrene, maleic anhydride, acrylic acid derivatives (acrylic acid, acrylic acid Esters), methacrylic acid derivatives (methacrylic acid, methacrylic esters, etc.), N-substituted maleimides, acrylonitrile, methacrylonitrile, and the like, but are not limited thereto.

(A)成分の樹脂における一般式(1)で表される繰り返し単位の含有量の範囲は、一般的に50〜100モル%、好ましくは70〜100モル%である。
(A)成分の樹脂における一般式(2)〜(4)で表される繰り返し単位の含有量の範囲は、一般的に3〜50モル%、好ましくは5〜30モル%である。
(A)成分の樹脂において、一般式(1)で表される繰り返し単位と、一般式(2)〜(4)で表される繰り返し単位の比率は、モル比で100/0〜50/50が好ましく、より好ましくは100/0〜60/40であり、特に好ましくは100/0〜70/30である。
The range of the content of the repeating unit represented by the general formula (1) in the component (A) resin is generally 50 to 100 mol%, preferably 70 to 100 mol%.
The range of the content of the repeating units represented by the general formulas (2) to (4) in the component (A) resin is generally 3 to 50 mol%, preferably 5 to 30 mol%.
In the resin of component (A), the ratio of the repeating unit represented by the general formula (1) and the repeating unit represented by the general formulas (2) to (4) is 100/0 to 50/50 in molar ratio. Is more preferable, 100/0 to 60/40 is more preferable, and 100/0 to 70/30 is particularly preferable.

(A)成分の樹脂は、公知のラジカル重合法やアニオン重合法により合成することができる。例えば、ラジカル重合法では、ビニルモノマーを適当な有機溶媒に溶解し、過酸化物(過酸化ベンゾイル等)やニトリル化合物(アゾビスイソブチロニトリル等)、又はレドックス化合物(クメンヒドロペルオキシド−第一鉄塩等)を開始剤として、室温または加温条件下で反応させて重合体を得ることができる。また、アニオン重合法では、ビニルモノマーを適当な有機溶媒に溶解し、金属化合物(ブチルリチウム等)を開始剤として、通常、冷却条件化で反応させて重合体を得ることができる。   The resin of component (A) can be synthesized by a known radical polymerization method or anionic polymerization method. For example, in the radical polymerization method, a vinyl monomer is dissolved in a suitable organic solvent, and a peroxide (benzoyl peroxide, etc.), a nitrile compound (azobisisobutyronitrile, etc.), or a redox compound (cumene hydroperoxide-first An iron salt or the like) can be used as an initiator to react at room temperature or under heating conditions to obtain a polymer. In the anionic polymerization method, a vinyl monomer can be dissolved in a suitable organic solvent, and a polymer can be obtained usually by reacting under a cooling condition using a metal compound (such as butyl lithium) as an initiator.

以下に本発明で好ましく使用される一般式(1)で表される繰り返し単位を有するアルカリ可溶性樹脂の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Although the specific example of the alkali-soluble resin which has a repeating unit represented by General formula (1) preferably used for this invention below is shown, this invention is not limited to these.

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上記具体例中のnは正の整数を表す。x、y、zは樹脂組成のモル比を表し、2成分からなる樹脂では、x=10〜95、y=5〜90、好ましくはx=40〜90、y=10〜60の範囲で使用される。3成分からなる樹脂では、 x=10〜90、y=5〜85、z=5〜85、好ましくはx=40〜80、y=10〜50、z=10〜50の範囲で使用される。   N in the above specific examples represents a positive integer. x, y, z represents the molar ratio of the resin composition, and in the case of a resin composed of two components, x = 10 to 95, y = 5 to 90, preferably x = 40 to 90, y = 10 to 60 Is done. In the resin composed of three components, x = 10 to 90, y = 5 to 85, z = 5 to 85, preferably x = 40 to 80, y = 10 to 50, z = 10 to 50 are used. .

以下に、本発明で好ましく使用される一般式(2)〜(4)で表される繰り返し単位を有するアルカリ可溶性樹脂の例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Although the example of alkali-soluble resin which has a repeating unit represented by General formula (2)-(4) preferably used by this invention below is shown, this invention is not limited to these.

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本発明に於ける(A)成分のアルカリ可溶性樹脂としては、単環式芳香族構造を有する繰り返し単位と、多環式芳香族構造を有する繰り返し単位とを有する共重合体がより好ましい。   As the alkali-soluble resin of the component (A) in the present invention, a copolymer having a repeating unit having a monocyclic aromatic structure and a repeating unit having a polycyclic aromatic structure is more preferable.

本発明において好ましく使用される上記一般式(1)〜(4)で表される繰り返し単位のいずれかを有するアルカリ可溶性樹脂とともに、他のアルカリ可溶性樹脂を併用することもできる。使用比率は、上記した好ましいアルカリ可溶性樹脂100質量部に対して、他のアルカリ可溶性樹脂を通常100質量部まで併用することができる。
併用する他のアルカリ可溶性樹脂としては、例えばノボラック樹脂、水素化ノボラツク樹脂、アセトン−ピロガロール樹脂、スチレン−無水マレイン酸共重合体、カルボキシル基含有メタクリル系樹脂及びその誘導体を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
Other alkali-soluble resins can be used in combination with the alkali-soluble resin having any of the repeating units represented by the general formulas (1) to (4) preferably used in the present invention. Regarding the use ratio, other alkali-soluble resins can be used in combination up to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the preferable alkali-soluble resin described above.
Examples of other alkali-soluble resins used in combination include novolak resins, hydrogenated novolac resins, acetone-pyrogallol resins, styrene-maleic anhydride copolymers, carboxyl group-containing methacrylic resins and derivatives thereof. It is not limited to.

〔2〕活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物((B)成分)
本発明に使用される(B)成分の酸発生剤は、公知の酸発生剤を幅広く使用することができる。これらの酸発生剤としては、特開2002-6500号、特開2002-14470号、欧州特許第1117004号、欧州特許第1109066号に記載されている化合物を挙げることができる。
好ましくは、ジアゾニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩等のオニウム塩、有機ハロゲン化合物、o−ニトロベンジル型保護基を有する光酸発生剤、イミノスルホネート化合物、ジスルホン化合物、ジアゾケトスルホン酸、ジアゾジスルホン化合物、オキシムスルホネート化合物等を挙げることができる。
[2] Compounds that generate acid upon irradiation with actinic rays or radiation (component (B))
As the acid generator of component (B) used in the present invention, a wide variety of known acid generators can be used. Examples of these acid generators include compounds described in JP-A No. 2002-6500, JP-A No. 2002-14470, European Patent No. 1117004, and European Patent No. 1109066.
Preferably, onium salts such as diazonium salts, sulfonium salts, iodonium salts, organic halogen compounds, photoacid generators having an o-nitrobenzyl type protecting group, iminosulfonate compounds, disulfone compounds, diazoketosulfonic acids, diazodisulfone compounds, An oxime sulfonate compound etc. can be mentioned.

以下に、本発明で使用される(B)成分の酸発生剤の好ましい例を挙げるが、もちろんこれらに限定されない。   Although the preferable example of the acid generator of the (B) component used by this invention below is given, of course, it is not limited to these.

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本発明で使用される(B)成分の酸発生剤の含有量は、全ネガ型レジスト組成物の固形分に対して、1〜30質量%が好ましく、2〜20質量%がより好ましく、3〜18質量%が特に好ましい。
本発明において、(B)成分の酸発生剤は、単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
The content of the acid generator as the component (B) used in the present invention is preferably 1 to 30% by mass, more preferably 2 to 20% by mass, based on the solid content of the entire negative resist composition. ˜18% by weight is particularly preferred.
In this invention, the acid generator of (B) component may be used independently, and 2 or more types may be mixed and used for it.

〔3〕(C)酸の作用により反応して、環状構造を有する炭素数3以上のアルコール又は環状構造を有する炭素数7以上のカルボン酸の脱離を伴ってアルカリ可溶性樹脂に架橋を形成する架橋剤
本発明のネガ型レジスト組成物は、酸の作用により反応して、炭素数3以上のアルコール又は炭素数7以上のカルボン酸の脱離を伴ってアルカリ可溶性樹脂に架橋を形成する架橋剤(以下、「(C)成分の架橋剤」ともいう)を含有する。
(C)成分の架橋剤は、下記(C1)、(C2)又は(C3)の架橋剤であることが好ましい。
[3] (C) Reacts by the action of an acid to form a cross-link in the alkali-soluble resin with elimination of an alcohol having 3 or more carbon atoms having a cyclic structure or a carboxylic acid having 7 or more carbon atoms having a cyclic structure. Cross-linking agent The negative resist composition of the present invention reacts by the action of an acid to form a cross-linking in an alkali-soluble resin with the elimination of an alcohol having 3 or more carbon atoms or a carboxylic acid having 7 or more carbon atoms. (Hereinafter also referred to as “crosslinking agent of component (C)”).
The crosslinking agent of component (C) is preferably the following crosslinking agent (C1), (C2) or (C3).

(C1)ベンゼン環を3〜10個有し、いずれかのベンゼン環に結合した炭素数7以上のアルコキシメチル基及び炭素数8以上のアシルオキシメチル基から選ばれる置換基を2個以上有するフェノール系架橋剤。
(C2)炭素数4以上のアルコキシメチル基及び炭素数8以上のアシルオキシメチル基から選ばれる置換基を2個以上有するメラミン系架橋剤。
(C3)炭素数4以上のアルコキシメチル基及び炭素数8以上のアシルオキシメチル基から選ばれる置換基を2個以上有するウリル系架橋剤。
(C1) A phenolic group having 3 to 10 benzene rings and having two or more substituents selected from an alkoxymethyl group having 7 or more carbon atoms and an acyloxymethyl group having 8 or more carbon atoms bonded to any benzene ring Crosslinker.
(C2) A melamine-based crosslinking agent having two or more substituents selected from an alkoxymethyl group having 4 or more carbon atoms and an acyloxymethyl group having 8 or more carbon atoms.
(C3) A uril-based crosslinking agent having two or more substituents selected from an alkoxymethyl group having 4 or more carbon atoms and an acyloxymethyl group having 8 or more carbon atoms.

(C1)ベンゼン環を3〜10個有し、いずれかのベンゼン環に結合した炭素数7以上のアルコキシメチル基及び炭素数8以上のアシルオキシメチル基から選ばれる置換基を2個以上有するフェノール系架橋剤(以下、「(C1)成分の架橋剤」ともいう)
特に好ましい(C1)成分の架橋剤として、分子量が2000以下、より好ましくは分子量が1200以下であり、ベンゼン環を3〜5個有し、いずれかのベンゼン環に集中させ、あるいは振り分けて結合した炭素数7以上のアルコキシメチル基及び炭素数8以上のアシルオキシメチル基から選ばれる置換基を2個以上有するフェノール誘導体を挙げることができる。このようなフェノール誘導体を用いることにより、本発明の効果をより顕著にすることができる。
(C1) A phenolic group having 3 to 10 benzene rings and having two or more substituents selected from an alkoxymethyl group having 7 or more carbon atoms and an acyloxymethyl group having 8 or more carbon atoms bonded to any benzene ring Cross-linking agent (hereinafter also referred to as “(C1) component cross-linking agent”)
As a particularly preferred component (C1), the cross-linking agent has a molecular weight of 2000 or less, more preferably 1200 or less, 3 to 5 benzene rings, concentrated on any benzene ring, or distributed and bonded. A phenol derivative having two or more substituents selected from an alkoxymethyl group having 7 or more carbon atoms and an acyloxymethyl group having 8 or more carbon atoms can be given. By using such a phenol derivative, the effect of the present invention can be made more remarkable.

(C1)成分の架橋剤に於ける、炭素数7以上のアルコキシメチル基としては、炭素数7〜20のアルコキシメチル基が好ましく、例えば、ヘキシルオキシメチル基、ヘプチルオキシメチル基、オクチルオキシメチル基、ノニルオキシメチル基、デシルオキシメチル基、ウンデシルオキシメチル基、ドデシルオキシメチル基、トリデシルオキシメチル基、テトラデシルオキシメチル基、オクタデシルオキシメチル基、シクロヘキシルオキシメチル基、ノルボニルオキシメチル基、アダマンチルオキシメチル基、シクロヘキシルメチルオキシメチル基、ビデシルメチルオキシメチル基、ノルボルニルメチルオキシメチル基、フェニルメチルオキシメチル基、4−メチル−フェニルメチルオキシメチル基、2,4,6−トリメチル−フェニルメチルオキシメチル基等が挙げられる。アルコキシメチル基は、環状構造を有することが好ましい。アルコキシメチル基は、更に置換基を有していてもよい。アルコキシメチル基の好ましい置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、シアノ基、ニトロ基、水酸基、カルボキシル基、アルコキシ基等を挙げることができる。   The alkoxymethyl group having 7 or more carbon atoms in the crosslinking agent of component (C1) is preferably an alkoxymethyl group having 7 to 20 carbon atoms, such as a hexyloxymethyl group, a heptyloxymethyl group, and an octyloxymethyl group. , Nonyloxymethyl group, decyloxymethyl group, undecyloxymethyl group, dodecyloxymethyl group, tridecyloxymethyl group, tetradecyloxymethyl group, octadecyloxymethyl group, cyclohexyloxymethyl group, norbornyloxymethyl group, Adamantyloxymethyl group, cyclohexylmethyloxymethyl group, bidecylmethyloxymethyl group, norbornylmethyloxymethyl group, phenylmethyloxymethyl group, 4-methyl-phenylmethyloxymethyl group, 2,4,6-trimethyl- Phenylmethyl Oxymethyl group and the like. The alkoxymethyl group preferably has a cyclic structure. The alkoxymethyl group may further have a substituent. Preferred examples of the substituent for the alkoxymethyl group include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, a cyano group, a nitro group, a hydroxyl group, a carboxyl group, and an alkoxy group.

(C1)成分の架橋剤に於ける、炭素数8以上のアシルオキシメチル基としては、炭素数8〜20のアシルオキシメチル基が好ましく、例えば、ヘキシルカルボニルオキシメチル基、ヘプチルカルボニルオキシメチル基、オクチルカルボニルオキシメチル基、ノニルカルボニルオキシメチル基、デシルカルボニルオキシメチル基、ウンデシルカルボニルオキシメチル基、ドデシルカルボニルオキシメチル基、トリデシルカルボニルオキシメチル基、テトラデシルカルボニルオキシメチル基、オクタデシルカルボニルオキシメチル基、シクロヘキシルカルボニルオキシメチル基、ノルボニルカルボニルオキシメチル基、アダマンチルカルボニルオキシメチル基、ビデシルカルボニルオキシメチル基、フェニルカルボニルオキシメチル基、4−メチル−フェニルカルボニルオキシメチル基、2,4,6−トリメチル−フェニルカルボニルオキシメチル基等が挙げられる。アシルオキシメチル基は、環状構造を有することが好ましい。アシルオキシメチル基は、更に置換基を有していてもよい。アシルオキシメチル基の好ましい置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、シアノ基、ニトロ基、水酸基、カルボキシル基、アルコキシ基等を挙げることができる。   The acyloxymethyl group having 8 or more carbon atoms in the (C1) crosslinking agent is preferably an acyloxymethyl group having 8 to 20 carbon atoms, such as hexylcarbonyloxymethyl group, heptylcarbonyloxymethyl group, octylcarbonyl. Oxymethyl, nonylcarbonyloxymethyl, decylcarbonyloxymethyl, undecylcarbonyloxymethyl, dodecylcarbonyloxymethyl, tridecylcarbonyloxymethyl, tetradecylcarbonyloxymethyl, octadecylcarbonyloxymethyl, cyclohexyl Carbonyloxymethyl group, norbornylcarbonyloxymethyl group, adamantylcarbonyloxymethyl group, bidecylcarbonyloxymethyl group, phenylcarbonyloxymethyl group, 4-methyl Le - phenyl carbonyloxy methyl group, 2,4,6-trimethyl - phenyl carbonyloxy methyl group, and the like. The acyloxymethyl group preferably has a cyclic structure. The acyloxymethyl group may further have a substituent. Preferred examples of the substituent for the acyloxymethyl group include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, a cyano group, a nitro group, a hydroxyl group, a carboxyl group, and an alkoxy group.

(C1)成分の架橋剤の分子量の下限としては、通常150以上、好ましくは200以上、より好ましくは300以上である。
アルコキシメチル基又はアシルオキシメチル基の数は、ベンゼン環一個あたり、好ましくは平均1〜2個、より好ましくは平均1.2〜2個である。
The lower limit of the molecular weight of the component (C1) crosslinking agent is usually 150 or more, preferably 200 or more, more preferably 300 or more.
The number of alkoxymethyl groups or acyloxymethyl groups is preferably 1 to 2 on average per benzene ring, and more preferably 1.2 to 2 on average.

(C1)成分の架橋剤の内、特に好ましいものを以下に挙げる。   Among the crosslinking agents as component (C1), particularly preferred are listed below.

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式中、L1〜L8は、同じであっても異なっていてもよく、炭素数7以上のアルコキシメチル基又は炭素数8以上のアシルオキシメチル基を表す。L1〜L8は、環状構造を有していると、パターン耐熱性の点でより好ましい。 In the formula, L 1 to L 8 may be the same or different and each represents an alkoxymethyl group having 7 or more carbon atoms or an acyloxymethyl group having 8 or more carbon atoms. It is more preferable in terms of pattern heat resistance that L 1 to L 8 have a cyclic structure.

以下、L1〜L8の好ましい具体例を挙げるが、本発明は、これに限定されるものではない。 Preferred specific examples of L 1 ~L 8 is, the present invention is not limited thereto.

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アルコキシメチル基を有する(C1)成分の架橋剤は、対応するヒドロキシメチル基を有するフェノール誘導体とアルコールを酸触媒下で反応させることによって得ることができる。この際、樹脂化やゲル化を防ぐために、反応温度を100℃以下で行うことが好ましい。具体的には、欧州特許EP632003A1等に記載されている方法にて合成することができる。
上記ヒドロキシメチル基を有するフェノール誘導体は、対応するヒドロキシメチル基を有さないフェノール化合物(上記式においてL1〜L8が水素原子である化合物)とホルムアルデヒドを塩基触媒下で反応させることによって得ることができる。この際、樹脂化やゲル化を防ぐために、反応温度を60℃以下で行うことが好ましい。具体的には、特開平6−282067号、特開平7−64285号等に記載されている方法にて合成することができる。
The crosslinking agent of the component (C1) having an alkoxymethyl group can be obtained by reacting a corresponding phenol derivative having a hydroxymethyl group with an alcohol in the presence of an acid catalyst. At this time, in order to prevent resinification and gelation, the reaction temperature is preferably 100 ° C. or lower. Specifically, it can be synthesized by the method described in European Patent EP632003A1 and the like.
The phenol derivative having the hydroxymethyl group is obtained by reacting a corresponding phenol compound not having a hydroxymethyl group (a compound in which L 1 to L 8 are hydrogen atoms in the above formula) with formaldehyde in the presence of a base catalyst. Can do. At this time, in order to prevent resinification or gelation, the reaction temperature is preferably 60 ° C. or lower. Specifically, it can be synthesized by the methods described in JP-A-6-282067, JP-A-7-64285 and the like.

アシルオキシメチル基を有する(C1)成分の架橋剤は、対応するヒドロキシメチル基を有するフェノール誘導体とカルボン酸無水物を中性条件下にて反応させることによって合成することができる。   The crosslinking agent of the component (C1) having an acyloxymethyl group can be synthesized by reacting a corresponding phenol derivative having a hydroxymethyl group with a carboxylic acid anhydride under neutral conditions.

(C1)成分の架橋剤は、保存時の安定性の点で好ましいが、アルコキシメチル基を有するフェノール誘導体が保存時の安定性の観点から特に好ましい。   The crosslinking agent of component (C1) is preferable from the viewpoint of stability during storage, but a phenol derivative having an alkoxymethyl group is particularly preferable from the viewpoint of stability during storage.

(C1)成分の架橋剤は、単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。   (C1) The crosslinking agent of a component may be used independently and may be used in combination of 2 or more type.

(C2)炭素数4以上のアルコキシメチル基及び炭素数8以上のアシルオキシメチル基から選ばれる置換基を2個以上有するメラミン系架橋剤(以下、「(C2)成分の架橋剤」ともいう)   (C2) Melamine-based crosslinking agent having two or more substituents selected from an alkoxymethyl group having 4 or more carbon atoms and an acyloxymethyl group having 8 or more carbon atoms (hereinafter also referred to as “crosslinking agent of component (C2)”)

(C2)成分の架橋剤に於ける、炭素数4以上のアルコキシメチル基としては、炭素数4〜20のアルコキシメチル基が好ましく、例えば、プロピルオキシメチル基、ブチルオキシメチル基、ペンチルオキシメチル基、ヘキシルオキシメチル基、ヘプチルオキシメチル基、オクチルオキシメチル基、ノニルオキシメチル基、デシルオキシメチル基、ウンデシルオキシメチル基、ドデシルオキシメチル基、トリデシルオキシメチル基、テトラデシルオキシメチル基、オクタデシルオキシメチル基、シクロヘキシルオキシメチル基、ノルボニルオキシメチル基、アダマンチルオキシメチル基、シクロヘキシルメチルオキシメチル基、ビデシルメチルオキシメチル基、ノルボルニルメチルオキシメチル基、フェニルメチルオキシメチル基、4−メチル−フェニルメチルオキシメチル基、2,4,6−トリメチル−フェニルメチルオキシメチル基等が挙げられ、炭素数7〜20のアルコキシメチル基がより好ましい。アルコキシメチル基は、環状構造を有することが好ましい。アルコキシメチル基は、更に置換基を有していてもよい。アルコキシメチル基の好ましい置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、シアノ基、ニトロ基、水酸基、カルボキシル基、アルコキシ基等を挙げることができる。   The alkoxymethyl group having 4 or more carbon atoms in the crosslinking agent of component (C2) is preferably an alkoxymethyl group having 4 to 20 carbon atoms, such as a propyloxymethyl group, a butyloxymethyl group, or a pentyloxymethyl group. Hexyloxymethyl group, heptyloxymethyl group, octyloxymethyl group, nonyloxymethyl group, decyloxymethyl group, undecyloxymethyl group, dodecyloxymethyl group, tridecyloxymethyl group, tetradecyloxymethyl group, octadecyl Oxymethyl group, cyclohexyloxymethyl group, norbornyloxymethyl group, adamantyloxymethyl group, cyclohexylmethyloxymethyl group, bidecylmethyloxymethyl group, norbornylmethyloxymethyl group, phenylmethyloxymethyl group, 4-methyl - phenylmethyl oxymethyl group, 2,4,6-trimethyl - such phenylmethyl oxymethyl group and the like, more preferably an alkoxymethyl group having 7 to 20 carbon atoms. The alkoxymethyl group preferably has a cyclic structure. The alkoxymethyl group may further have a substituent. Preferred examples of the substituent for the alkoxymethyl group include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, a cyano group, a nitro group, a hydroxyl group, a carboxyl group, and an alkoxy group.

(C2)成分の架橋剤に於ける、炭素数8以上のアシルオキシメチル基としては、(C1)成分の架橋剤に於ける、炭素数8以上のアシルオキシメチル基と同様のものを挙げることができる。   Examples of the acyloxymethyl group having 8 or more carbon atoms in the crosslinking agent of component (C2) include those similar to the acyloxymethyl group having 8 or more carbon atoms in the crosslinking agent of component (C1). .

(C2)成分の架橋剤の分子量は、重量平均で、150〜600が好ましく、200〜450がより好ましい。   The molecular weight of the (C2) component crosslinking agent is preferably 150 to 600, more preferably 200 to 450, in weight average.

以下に(C2)成分として好ましい具体例を挙げるが、本発明は、これに限定されるものではない。   Specific examples of the preferred component (C2) are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 0004990344
Figure 0004990344

式中、L1a〜L6aは、同じであっても異なっていてもよく、炭素数3以上のアルキル基又は炭素数7以上のアシル基を表す。L1a〜L6aは、環状構造を有していると、パターン耐熱性の点でより好ましい。
1a〜L6aの好ましい具体例としては、(C1)成分の架橋剤に於ける、前記L1〜L8の好ましい具体例からオキシメチレン基を除いた構造を挙げることができる。
In the formula, L 1a to L 6a may be the same or different and each represents an alkyl group having 3 or more carbon atoms or an acyl group having 7 or more carbon atoms. L 1a to L 6a are more preferable in terms of pattern heat resistance when they have a cyclic structure.
Preferable specific examples of L 1a to L 6a include structures obtained by removing the oxymethylene group from the preferable specific examples of L 1 to L 8 in the crosslinking agent of component (C1).

(C2)成分の架橋剤は、単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。   (C2) The crosslinking agent of a component may be used independently and may be used in mixture of 2 or more types.

(C3)炭素数4以上のアルコキシメチル基及び炭素数8以上のアシルオキシメチル基から選ばれる置換基を2個以上・BR>Lするウリル系架橋剤(以下、「(C2)成分の架橋剤」ともいう)   (C3) Uril-based cross-linking agent (hereinafter referred to as “(C2) component cross-linking agent”) that has at least two substituents selected from an alkoxymethyl group having 4 or more carbon atoms and an acyloxymethyl group having 8 or more carbon atoms. (Also called)

(C3)成分の架橋剤に於ける、炭素数4以上のアルコキシメチル基としては、(C2)成分の架橋剤に於ける炭素数4以上のアルコキシメチル基と同様のものを挙げることができる。   Examples of the alkoxymethyl group having 4 or more carbon atoms in the crosslinking agent of component (C3) include the same as the alkoxymethyl group having 4 or more carbon atoms in the crosslinking agent of component (C2).

(C3)成分の架橋剤に於ける、炭素数8以上のアシルオキシメチル基としては、(C1)成分の架橋剤に於ける、炭素数8以上のアシルオキシメチル基と同様のものを挙げることができる。   Examples of the acyloxymethyl group having 8 or more carbon atoms in the crosslinking agent of component (C3) include those similar to the acyloxymethyl group having 8 or more carbon atoms in the crosslinking agent of component (C1). .

(C3)成分の架橋剤の分子量は、重量平均で、150〜600が好ましく、200〜450がより好ましい。   The molecular weight of the (C3) component crosslinking agent is preferably 150 to 600, more preferably 200 to 450, in terms of weight average.

以下に(C3)成分として好ましい具体例を挙げるが、本発明は、これに限定されるものではない。   Specific preferred examples of the component (C3) are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 0004990344
Figure 0004990344

式中、L1a〜L4aは、同じであっても異なっていてもよく、炭素数3以上のアルキル基又は炭素数7以上のアシル基を表す。L1a〜L4aは、環状構造を有していると、パターン耐熱性の点でより好ましい。
1a〜L4aの好ましい具体例としては、(C1)成分の架橋剤に於ける、前記L1〜L8の好ましい具体例からオキシメチレン基を除いた構造を挙げることができる。
In the formula, L 1a to L 4a may be the same or different and each represents an alkyl group having 3 or more carbon atoms or an acyl group having 7 or more carbon atoms. It is more preferable in terms of pattern heat resistance that L 1a to L 4a have a cyclic structure.
Preferable specific examples of L 1a to L 4a include structures obtained by removing the oxymethylene group from the preferable specific examples of L 1 to L 8 in the crosslinking agent of component (C1).

(C3)成分の架橋剤は、単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。   (C3) The crosslinking agent of a component may be used independently and may be used in mixture of 2 or more types.

(C)成分の架橋剤の含有量は、全ネガ型レジスト組成物の固形分に対して、0.5〜50質量%が好ましく、1〜40質量%がより好ましく、2〜35質量%が特に好ましい。   (C) 0.5-50 mass% is preferable with respect to solid content of all negative resist compositions, content of the crosslinking agent of a component is more preferable 1-40 mass%, and 2-35 mass% is preferable. Particularly preferred.

〔4〕含窒素塩基性化合物(D成分)
本発明の組成物は、更に含窒素塩基性化合物を含有することが好ましい。好ましく使用される含窒素塩基性化合物は、フェノールよりも塩基性の強い化合物である。
好ましい化学的環境として、下記式(A)〜(E)の構造を挙げることができる。式(B)〜(E)は、環構造の一部であってもよい。
[4] Nitrogen-containing basic compound (component D)
The composition of the present invention preferably further contains a nitrogen-containing basic compound. The nitrogen-containing basic compound preferably used is a compound having a stronger basicity than phenol.
As a preferable chemical environment, structures of the following formulas (A) to (E) can be exemplified. Formulas (B) to (E) may be part of a ring structure.

Figure 0004990344
Figure 0004990344

ここで、R250 、R251 及びR252 は、同一でも異なってもよく、水素原子、炭素数1〜20個のアルキル基、炭素数1〜20個のシクロアルキル基又は炭素数6〜20個のアリール基を表し、ここで、R251とR252は、互いに結合して環を形成してもよい。アルキル基、シクロアルキル基、アリール基は、置換基を有していてもよい。アルキル基、シクロアルキル基、アリール基の置換基としては、水酸基、アミノ基等を挙げることができる。
253 、R254 、R255 及びR256 は、同一でも異なってもよく、炭素数1〜20個のアルキル基又は炭素数1〜20個のシクロアルキル基を表す。
更に好ましい化合物は、一分子中に異なる化学的環境の窒素原子を2個以上有する含窒素塩基性化合物であり、特に好ましくは、置換もしくは未置換のアミノ基と窒素原子を含む環構造の両方を含む化合物もしくはアルキルアミノ基を有する化合物である。
Here, R 250 , R 251 and R 252 may be the same or different, and are a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or 6 to 20 carbon atoms. Wherein R 251 and R 252 may combine with each other to form a ring. The alkyl group, cycloalkyl group, and aryl group may have a substituent. Examples of the substituent for the alkyl group, cycloalkyl group, and aryl group include a hydroxyl group and an amino group.
R 253 , R 254 , R 255 and R 256 may be the same or different and each represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or a cycloalkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
Further preferred compounds are nitrogen-containing basic compounds having two or more nitrogen atoms of different chemical environments in one molecule, and particularly preferably both a substituted or unsubstituted amino group and a ring structure containing a nitrogen atom. Or a compound having an alkylamino group.

好ましい具体例としては、置換もしくは未置換のグアニジン、置換もしくは未置換のアミノピリジン、置換もしくは未置換のアミノアルキルピリジン、置換もしくは未置換のアミノピロリジン、置換もしくは未置換のインダゾール、イミダゾール、置換もしくは未置換のピラゾール、置換もしくは未置換のピラジン、置換もしくは未置換のピリミジン、置換もしくは未置換のプリン、置換もしくは未置換のイミダゾリン、置換もしくは未置換のピラゾリン、置換もしくは未置換のピペラジン、置換もしくは未置換のアミノモルフォリン、置換もしくは未置換のアミノアルキルモルフォリン等が挙げられる。好ましい置換基は、アミノ基、アミノアルキル基、アルキルアミノ基、アミノアリール基、アリールアミノ基、アルキル基、アルコキシ基、アシル基、アシロキシ基、アリール基、アリールオキシ基、ニトロ基、水酸基、シアノ基である。   Preferred examples include substituted or unsubstituted guanidine, substituted or unsubstituted aminopyridine, substituted or unsubstituted aminoalkylpyridine, substituted or unsubstituted aminopyrrolidine, substituted or unsubstituted indazole, imidazole, substituted or unsubstituted Substituted pyrazole, substituted or unsubstituted pyrazine, substituted or unsubstituted pyrimidine, substituted or unsubstituted purine, substituted or unsubstituted imidazoline, substituted or unsubstituted pyrazoline, substituted or unsubstituted piperazine, substituted or unsubstituted Aminomorpholine, substituted or unsubstituted aminoalkylmorpholine, and the like. Preferred substituents are amino group, aminoalkyl group, alkylamino group, aminoaryl group, arylamino group, alkyl group, alkoxy group, acyl group, acyloxy group, aryl group, aryloxy group, nitro group, hydroxyl group, cyano group It is.

特に好ましい化合物として、グアニジン、1,1−ジメチルグアニジン、1,1,3,3,−テトラメチルグアニジン、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、4−メチルイミダゾール、N−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、4,5−ジフェニルイミダゾール、2,4,5−トリフェニルイミダゾール、2−アミノピリジン、3−アミノピリジン、4−アミノピリジン、2−ジメチルアミノピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、2−ジエチルアミノピリジン、2−(アミノメチル)ピリジン、2−アミノ−3−メチルピリジン、2−アミノ−4−メチルピリジン、2−アミノ−5−メチルピリジン、2−アミノ−6−メチルピリジン、3−アミノエチルピリジン、4−アミノエチルピリジン、   Particularly preferred compounds include guanidine, 1,1-dimethylguanidine, 1,1,3,3-tetramethylguanidine, imidazole, 2-methylimidazole, 4-methylimidazole, N-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 4 , 5-diphenylimidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, 2-aminopyridine, 3-aminopyridine, 4-aminopyridine, 2-dimethylaminopyridine, 4-dimethylaminopyridine, 2-diethylaminopyridine, 2- (Aminomethyl) pyridine, 2-amino-3-methylpyridine, 2-amino-4-methylpyridine, 2-amino-5-methylpyridine, 2-amino-6-methylpyridine, 3-aminoethylpyridine, 4- Aminoethylpyridine,

3−アミノピロリジン、ピペラジン、N−(2−アミノエチル)ピペラジン、N−(2−アミノエチル)ピペリジン、4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ピペリジノピペリジン、2−イミノピペリジン、1−(2−アミノエチル)ピロリジン、ピラゾール、3−アミノ−5−メチルピラゾール、5−アミノ−3−メチル−1−p−トリルピラゾール、ピラジン、2−(アミノメチル)−5−メチルピラジン、ピリミジン、2,4−ジアミノピリミジン、4,6−ジヒドロキシピリミジン、2−ピラゾリン、3−ピラゾリン、N−アミノモルフォリン、N−(2−アミノエチル)モルフォリンなどが挙げられるがこれに限定されるものではない。
これらの含窒素塩基性化合物は、単独であるいは2種以上一緒に用いられる。
3-aminopyrrolidine, piperazine, N- (2-aminoethyl) piperazine, N- (2-aminoethyl) piperidine, 4-amino-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 4-piperidinopiperidine, 2-iminopiperidine, 1- (2-aminoethyl) pyrrolidine, pyrazole, 3-amino-5-methylpyrazole, 5-amino-3-methyl-1-p-tolylpyrazole, pyrazine, 2- (aminomethyl)- Examples include 5-methylpyrazine, pyrimidine, 2,4-diaminopyrimidine, 4,6-dihydroxypyrimidine, 2-pyrazoline, 3-pyrazoline, N-aminomorpholine, N- (2-aminoethyl) morpholine. It is not limited to this.
These nitrogen-containing basic compounds are used alone or in combination of two or more.

酸発生剤と含窒素塩基性化合物の組成物中の使用割合は、(酸発生剤)/(含窒素塩基性化合物)(モル比)=2.5〜300であることが好ましい。(酸発生剤)/(含窒素塩基性化合物)(モル比)は、好ましくは5.0〜200、更に好ましくは7.0〜150である。   The use ratio of the acid generator and the nitrogen-containing basic compound in the composition is preferably (acid generator) / (nitrogen-containing basic compound) (molar ratio) = 2.5 to 300. (Acid generator) / (nitrogen-containing basic compound) (molar ratio) is preferably 5.0 to 200, more preferably 7.0 to 150.

本発明で使用される(D)成分の含有量は、全ネガ型レジスト組成物の固形分に対して、0.01〜10質量%が好ましく、0.03〜5質量%がより好ましく、0.05〜3質量%が特に好ましい。
本発明において、(D)成分の含窒素塩基性化合物は、単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
The content of the component (D) used in the present invention is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.03 to 5% by mass, based on the solid content of the entire negative resist composition. 0.05 to 3% by mass is particularly preferable.
In the present invention, the nitrogen-containing basic compound of component (D) may be used alone or in combination of two or more.

〔5〕その他の成分
本発明のネガ型レジスト組成物には、必要に応じて、さらに、溶剤類、界面活性剤類、光分解性塩基化合物、光塩基発生剤等を含有させることができる。
[5] Other components The negative resist composition of the present invention may further contain a solvent, a surfactant, a photodegradable base compound, a photobase generator, and the like, if necessary.

(5)−1 溶剤類
本発明の組成物は、上記各成分を溶解する溶媒に溶かして支持体上に塗布する。ここで使用する溶媒としては、エチレンジクロライド、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、メチルエチルケトン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、2−メトキシエチルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トルエン、酢酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、テトラヒドロフラン等が好ましく、これらの溶媒を単独あるいは混合して使用する。
(5) -1 Solvents The composition of the present invention is dissolved in a solvent that dissolves each of the above components and coated on a support. Solvents used here include ethylene dichloride, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, γ-butyrolactone, methyl ethyl ketone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, 2-methoxyethyl acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate , Propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, toluene, ethyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, N, N-dimethyl Formamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, tetrahydrofuran and the like are preferable. Or mixed to use.

(5)−2 界面活性剤類
上記溶媒に界面活性剤を加えることもできる。具体的には、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテ−ト、
(5) -2 Surfactants A surfactant may be added to the solvent. Specifically, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octylphenol ether, polyoxyethylene nonylphenol ether, etc. Sorbitans such as polyoxyethylene alkyl allyl ethers, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan tristearate Fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopal Te - door,

ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤、エフトップEF301,EF303,EF352(新秋田化成(株)製)、メガファックF171,F173 (大日本インキ(株)製)、フロラ−ドFC430,FC431(住友スリーエム(株)製)、アサヒガードAG710,サーフロンS−382,SC101,SC102,SC103,SC104,SC105,SC106(旭硝子(株)製)、トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)等のフッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤、オルガノシロキサンポリマーKP341(信越化学工業(株)製)やアクリル酸系もしくはメタクリル酸系(共)重合ポリフローNo.75,No.95(共栄社油脂化学工業(株)製)等を挙げることができる。
これらの界面活性剤は単独で添加してもよいし、また、いくつかの組み合わせで添加することもできる。
Nonionic surfactants such as polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbitan tristearate, F-top EF301, EF303, EF352 (Shin-Akita Kasei) (Made by Co., Ltd.), MegaFuck F171, F173 (Dainippon Ink Co., Ltd.), Florad FC430, FC431 (Sumitomo 3M Co., Ltd.), Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC101, SC102, SC103 , SC104, SC105, SC106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Troysol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.), silicon surfactants, organosiloxane polymer KP341 (Shin-Etsu Chemical) Manufactured by Gaku Kogyo Co., Ltd.), acrylic acid-based or methacrylic acid-based (co) polymerized polyflow No. 75, no. 95 (manufactured by Kyoeisha Yushi Chemical Co., Ltd.).
These surfactants may be added alone or in some combination.

尚、界面活性剤としては、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤(フッ素系界面活性剤及びシリコン系界面活性剤、フッ素原子と珪素原子の両方を含有する界面活性剤)のいずれか、あるいは2種以上を含有することが好ましい。
これらの界面活性剤として、例えば特開昭62−36663号公報、特開昭61−226746号公報、特開昭61−226745号公報、特開昭62−170950号公報、特開昭63−34540号公報、特開平7−230165号公報、特開平8−62834号公報、特開平9−54432号公報、特開平9−5988号公報、特開2002−277862号公報、米国特許第5405720号明細書、同5360692号明細書、同5529881号明細書、同5296330号明細書、同5436098号明細書、同5576143号明細書、同 5294511号明細書、同5824451号明細書記載の界面活性剤を挙げることができ、下記市販の界面活性剤をそのまま用いることもできる。
使用できる市販の界面活性剤として、例えばエフトップEF301、EF303、(新秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431(住友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、R08(大日本インキ化学工業(株)製)、サーフロンS−382、SC101、102、103、104、105、106(旭硝子(株)製)、トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)等のフッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を挙げることができる。またポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)もシリコン系界面活性剤として用いることができる。
The surfactant is any one of fluorine and / or silicon surfactants (fluorine surfactants and silicon surfactants, surfactants containing both fluorine atoms and silicon atoms), or It is preferable to contain 2 or more types.
As these surfactants, for example, JP-A-62-36663, JP-A-61-226746, JP-A-61-226745, JP-A-62-170950, JP-A-63-34540 No. 7, JP-A-7-230165, JP-A-8-62834, JP-A-9-54432, JP-A-9-5988, JP-A 2002-277862, US Pat. No. 5,405,720. No. 5,360,692, No. 5,529,881, No. 5,296,330, No. 5,543,098, No. 5,576,143, No. 5,294,511, No. 5,824,451. The following commercially available surfactants can also be used as they are.
Examples of commercially available surfactants that can be used include F-top EF301, EF303 (manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Florard FC430, 431 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), MegaFuck F171, F173, F176, F189, R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.), Surflon S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, 106 (Asahi Glass Co., Ltd.), Troisol S-366 (Troy Chemical Co., Ltd.), etc. Fluorine type surfactant or silicon type surfactant can be mentioned. Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can also be used as a silicon-based surfactant.

また、界面活性剤としては、上記に示すような公知のものの他に、テロメリゼーション法(テロマー法ともいわれる)もしくはオリゴメリゼーション法(オリゴマー法ともいわれる)により製造されたフルオロ脂肪族化合物から導かれたフルオロ脂肪族基を有する重合体を用いた界面活性剤を用いることが出来る。フルオロ脂肪族化合物は、特開2002−90991号公報に記載された方法によって合成することが出来る。
フルオロ脂肪族基を有する重合体としては、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート及び/又は(ポリ(オキシアルキレン))メタクリレートとの共重合体が好ましく、不規則に分布しているものでも、ブロック共重合していてもよい。また、ポリ(オキシアルキレン)基としては、ポリ(オキシエチレン)基、ポリ(オキシプロピレン)基、ポリ(オキシブチレン)基などが挙げられ、また、ポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとオキシエチレンとのブロック連結体)やポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとのブロック連結体)など同じ鎖長内に異なる鎖長のアルキレンを有するようなユニットでもよい。さらに、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体は2元共重合体ばかりでなく、異なる2種以上のフルオロ脂肪族基を有するモノマーや、異なる2種以上の(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)などを同時に共重合した3元系以上の共重合体でもよい。
例えば、市販の界面活性剤として、メガファックF178、F−470、F−473、F−475、F−476、F−472(大日本インキ化学工業(株)製)を挙げることができる。さらに、C613基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C613基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C817基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C817基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、などを挙げることができる。
In addition to the known surfactants described above, the surfactant is derived from a fluoroaliphatic compound produced by a telomerization method (also called telomer method) or an oligomerization method (also called oligomer method). A surfactant using a polymer having a fluoroaliphatic group can be used. The fluoroaliphatic compound can be synthesized by the method described in JP-A-2002-90991.
As the polymer having a fluoroaliphatic group, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate and / or (poly (oxyalkylene)) methacrylate is preferable and distributed irregularly. Or may be block copolymerized. Examples of the poly (oxyalkylene) group include a poly (oxyethylene) group, a poly (oxypropylene) group, a poly (oxybutylene) group, and the like, and a poly (oxyethylene, oxypropylene, and oxyethylene group). A unit having different chain lengths in the same chain length, such as a block link) or poly (block link of oxyethylene and oxypropylene) may be used. Furthermore, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate (or methacrylate) is not only a binary copolymer but also a monomer having two or more different fluoroaliphatic groups, Further, it may be a ternary or higher copolymer obtained by simultaneously copolymerizing two or more different (poly (oxyalkylene)) acrylates (or methacrylates).
Examples of commercially available surfactants include Megafac F178, F-470, F-473, F-475, F-476, and F-472 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.). Further, a copolymer of an acrylate (or methacrylate) having a C 6 F 13 group and (poly (oxyalkylene)) acrylate (or methacrylate), an acrylate (or methacrylate) having a C 6 F 13 group and (poly (oxy) (Ethylene)) acrylate (or methacrylate) and (poly (oxypropylene)) acrylate (or methacrylate) copolymer, acrylate (or methacrylate) and (poly (oxyalkylene)) acrylate having C 8 F 17 groups (or Copolymer of acrylate (or methacrylate), (poly (oxyethylene)) acrylate (or methacrylate), and (poly (oxypropylene)) acrylate (or methacrylate) having a C 8 F 17 group Coalesce, etc. Can.

界面活性剤の使用量は、ネガ型レジスト組成物全量(溶剤を除く)に対して、好ましくは0.0001〜2質量%、より好ましくは0.001〜1質量%である。   The amount of the surfactant used is preferably 0.0001 to 2% by mass, more preferably 0.001 to 1% by mass, based on the total amount of the negative resist composition (excluding the solvent).

(5)−3 光分解性塩基化合物
さらに、本発明の組成物には、特開平7−28247号、欧州特許616258号、米国特許5525443号、特開平9−127700号、欧州特許762207号、米国特許5783354号記載のアンモニウム塩、具体的には、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラ−n−ブチルアンモニウムヒドロキシド、ベタイン等も添加できるし、特開平5−232706号、同6−11835号、同6−242606号、同6−266100号、同7−333851号、同7−333844号、米国特許5663035号、欧州特許677788号に記載の露光により塩基性が低下する化合物(フォトべース)を添加することもできる。
(5) -3 Photodegradable base compound Further, the composition of the present invention includes JP-A-7-28247, European Patent 616258, US Pat. No. 5,525,443, JP-A-9-127700, European Patent 762207, US Ammonium salts described in Japanese Patent No. 578354, specifically, tetramethylammonium hydroxide, tetra-n-butylammonium hydroxide, betaine and the like can be added, and JP-A-5-232706, 6-11835 and 6 -242606, 6-266100, 7-333851, 7-333844, U.S. Pat. No. 5,663,035, European Patent 677788 You can also

(5)−4 光塩基発生剤
本発明の組成物に添加できる光塩基発生剤としては、特開平4−151156号、同4−162040号、同5−197148号、同5−5995号、同6−194834号、同8−146608号、同10−83079号、欧州特許622682号に記載の化合物が挙げられ、具体的には、2−ニトロベンジルカルバメート、2,5−ジニトロベンジルシクロヘキシルカルバメート、N−シクロヘキシル−4−メチルフェニルスルホンアミド、1,1−ジメチル−2−フェニルエチル−N−イソプロピルカーバメート等が好適に用いることができる。これらの光塩基発生剤は、レジスト形状などの改善を目的とし添加される。
(5) -4 Photobase generator As the photobase generator that can be added to the composition of the present invention, JP-A-4-151156, 4-162040, 5-197148, 5-5995, 6-194434, 8-146608, 10-83079 and European Patent 622682, specifically, 2-nitrobenzyl carbamate, 2,5-dinitrobenzyl cyclohexyl carbamate, N -Cyclohexyl-4-methylphenylsulfonamide, 1,1-dimethyl-2-phenylethyl-N-isopropylcarbamate and the like can be preferably used. These photobase generators are added for the purpose of improving the resist shape and the like.

本発明のネガ型レジスト組成物は基板上に塗布され、薄膜を形成する。この塗布膜の膜厚は、0.05〜4.0μmが好ましい。   The negative resist composition of the present invention is applied onto a substrate to form a thin film. The thickness of this coating film is preferably 0.05 to 4.0 μm.

本発明においては、必要により、市販の無機あるいは有機反射防止膜を使用することができる。更にレジスト下層に反射防止膜を塗布して用いることもできる。   In the present invention, a commercially available inorganic or organic antireflection film can be used if necessary. Furthermore, an antireflection film can be applied to the resist lower layer and used.

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

また、有機反射防止膜として、ブリューワーサイエンス社製のDUV30シリーズや、DUV−40シリーズ、シプレー社製のAR−2、AR−3、AR−5等の市販の有機反射防止膜を使用することもできる。   In addition, as the organic antireflection film, commercially available organic antireflection films such as DUV30 series, DUV-40 series manufactured by Brewer Science, AR-2, AR-3, AR-5 manufactured by Shipley, etc. may be used. it can.

精密集積回路素子の製造などにおいてレジスト膜上へのパターン形成工程は、基板(例:シリコン/二酸化シリコン被膜基板、ガラス基板、ITO基板、石英/酸化クロム被覆基板等)上に、本発明のネガ型レジスト組成物を塗布し、次にX線、電子線又はイオンビーム等を照射し、加熱、現像、リンス、乾燥することにより良好なレジストパターンを形成することができる。   In the manufacture of precision integrated circuit elements, the pattern forming process on the resist film is performed on a substrate (eg, a silicon / silicon dioxide film substrate, a glass substrate, an ITO substrate, a quartz / chromium oxide coated substrate, etc.). A good resist pattern can be formed by applying a type resist composition, then irradiating with X-ray, electron beam, ion beam or the like, heating, developing, rinsing and drying.

本発明のネガ型レジスト組成物の現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノーアミン等のアルコ−ルアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリン等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピペリジン等の環状アミン類、等のアルカリ類の水溶液を使用することができる。更に、上記アルカリ類の水溶液にイソプロピルアルコール等のアルコール類、ノニオン系等の界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
これらの現像液の中で好ましくは第四アンモニウム塩、更に好ましくは、テトラメチルアンモニウムヒドロオキシド、コリンである。
アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常0.1〜20質量%である。
アルカリ現像液のpHは、通常10.0〜15.0である。
The developer of the negative resist composition of the present invention includes inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine and the like. Primary amines, secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcoholamines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethyl Aqueous solutions of alkalis such as quaternary ammonium salts such as ammonium hydroxide and choline, cyclic amines such as pyrrole and piperidine, and the like can be used. Furthermore, an appropriate amount of an alcohol such as isopropyl alcohol or a nonionic surfactant may be added to the alkaline aqueous solution.
Among these developers, quaternary ammonium salts are preferable, and tetramethylammonium hydroxide and choline are more preferable.
The alkali concentration of the alkali developer is usually from 0.1 to 20% by mass.
The pH of the alkali developer is usually from 10.0 to 15.0.

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明の内容はこれにより限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, the content of this invention is not limited by this.

1.構成素材の合成例
(1)(A)成分のアルカリ可溶性樹脂
合成例1(樹脂例(29)の合成)
4−アセトキシスチレン3.9g(0.024モル)、4−メトキシスチレン0.8g(0.006モル)を1−メトキシ−2−プロパノール30mlに溶解し、窒素気流及び撹拌下、70℃にて重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業(株)製;商品名V−65)50mg、4−アセトキシスチレン9.1g(0.056モル)、4−メトキシスチレン1.9g(0.014モル)の1−メトキシ−2−プロパノール70ml溶液を2時間かけて滴下した。2時間後開始剤50mgを追加し、更に2時間反応を行った。その後90℃に昇温し撹拌を1時間続けた。反応液を放冷後、イオン交換水1Lに激しく撹拌しながら投入することにより、白色樹脂を析出させた。得られた樹脂を乾燥後、メタノール100mLに溶解し、25%テトラメチルアンモニウムヒドロキシドを加え、樹脂中のアセトキシ基を加水分解した後、塩酸水溶液にて中和して白色樹脂を析出させた。イオン交換水にて水洗、減圧下で乾燥後、本発明の樹脂(29)11.6gを得た。GPCにて分子量を測定したところ、重量平均(Mw:ポリスチレン換算)で9,200、分散度(Mw/Mn)で2.2であった。
以下、同様にして本発明(A)の樹脂を合成した。
1. Composition example of constituent materials (1) Alkali-soluble resin of component (A) Synthesis example 1 (synthesis of resin example (29))
3.9 g (0.024 mol) of 4-acetoxystyrene and 0.8 g (0.006 mol) of 4-methoxystyrene were dissolved in 30 ml of 1-methoxy-2-propanol at 70 ° C. under a nitrogen stream and stirring. Polymerization initiator 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .; trade name V-65) 50 mg, 4-acetoxystyrene 9.1 g (0.056 mol), A solution of 1.9 g (0.014 mol) of 4-methoxystyrene in 70 ml of 1-methoxy-2-propanol was added dropwise over 2 hours. Two hours later, 50 mg of initiator was added, and the reaction was further performed for 2 hours. Thereafter, the temperature was raised to 90 ° C. and stirring was continued for 1 hour. The reaction solution was allowed to cool and then poured into 1 L of ion exchange water with vigorous stirring to precipitate a white resin. The obtained resin was dried, dissolved in 100 mL of methanol, 25% tetramethylammonium hydroxide was added, the acetoxy group in the resin was hydrolyzed, and then neutralized with an aqueous hydrochloric acid solution to precipitate a white resin. After washing with ion-exchanged water and drying under reduced pressure, 11.6 g of the resin (29) of the present invention was obtained. When the molecular weight was measured by GPC, it was 9,200 in terms of weight average (Mw: polystyrene conversion) and 2.2 in terms of dispersity (Mw / Mn).
Hereinafter, the resin of the present invention (A) was synthesized in the same manner.

(2)(C)成分の架橋剤
〔HM−1〕の合成
1−〔α−メチル−α-(4−ヒドロキシフェニル)エチル〕−4−〔α,α−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エチル〕ベンゼン20g(本州化学工業(株)製Trisp−PA)を10%水酸化カリウム水溶液に加え、撹拌、溶解した。次にこの溶液を撹伴しながら、37%ホルマリン水溶液60mlを室温下で1時間かけて徐々に加えた。さらに室温下で6時間撹伴した後、希硫酸水溶液に投人した。析出物をろ過し、十分水洗した後、メタノール30mlより再結晶することにより、下記構造のヒドロキシメチル基を有するフェノール誘導体〔HM−1]の白色粉末20gを得た。純度は92%であった(液体クロマトグラフィー法)。
(2) Synthesis of Component (C) Crosslinking Agent [HM-1] 1- [α-Methyl-α- (4-hydroxyphenyl) ethyl] -4- [α, α-bis (4-hydroxyphenyl) ethyl ] 20 g of benzene (Trisp-PA manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.) was added to a 10% aqueous potassium hydroxide solution and stirred and dissolved. Next, 60 ml of 37% formalin aqueous solution was gradually added over 1 hour at room temperature while stirring this solution. The mixture was further stirred at room temperature for 6 hours, and then poured into a dilute sulfuric acid aqueous solution. The precipitate was filtered, sufficiently washed with water, and then recrystallized from 30 ml of methanol to obtain 20 g of a white powder of a phenol derivative [HM-1] having a hydroxymethyl group having the following structure. The purity was 92% (liquid chromatography method).

Figure 0004990344
Figure 0004990344

〔BM−1〕の合成
上記合成例で得られたヒドロキシメチル基を有するフェノール誘導体〔HM−1〕20gを500mlのDMFに溶かした。この溶液を0℃に冷却したところに無水安息香酸8gを加え、続いて反応液を室温で10時間反応させた。反応液を蒸留水に投入して生成物を析出させた後、水をデカンテーションにより除去した後、酢酸エチル1000mlを加え溶解させた。炭酸水素ナトリウム水溶液500mlで分液し洗浄した後、蒸留水1Lで3回洗浄した。この溶液を濃縮乾固させることにより、下記構造のベンゾイルオキシメチル基を有するフェノール誘導体〔BM−1〕を得た。純度75%(液体クロマトグラフィー)であった。
Synthesis of [BM-1] 20 g of the phenol derivative [HM-1] having a hydroxymethyl group obtained in the above synthesis example was dissolved in 500 ml of DMF. When this solution was cooled to 0 ° C., 8 g of benzoic anhydride was added, and then the reaction solution was reacted at room temperature for 10 hours. The reaction solution was poured into distilled water to precipitate the product, water was removed by decantation, and 1000 ml of ethyl acetate was added and dissolved. After separating and washing with 500 ml of an aqueous sodium hydrogen carbonate solution, it was washed with 1 L of distilled water three times. This solution was concentrated to dryness to obtain a phenol derivative [BM-1] having a benzoyloxymethyl group having the following structure. The purity was 75% (liquid chromatography).

Figure 0004990344
Figure 0004990344

さらに、同様にして以下に示す(C)成分の架橋剤を合成した。   Furthermore, a crosslinking agent of component (C) shown below was synthesized in the same manner.

Figure 0004990344
Figure 0004990344

Figure 0004990344
Figure 0004990344

Figure 0004990344
Figure 0004990344

(3)(B)成分の酸発生剤
合成例1 (酸発生剤(I−1)の合成)
AgBF4 16.4gをアセトニトリル150mlと混合し、これにフェナシルブロミド16.0gとジn−ブチルスルフィド12.4gをアセトニトリル50mlに溶解させたものを30分間かけて加えた。室温で一晩攪拌し、反応液を濃縮すると粉体が析出した。これをジイソプロピルエーテルで洗浄すると、フェナシルジn−ブチルスルホニウムテトラフロロボレートが27g得られた。
フェナシルジn−ブチルスルホニウムテトラフロロボレート10gをメタノール200mlに溶解させ、これにノナフロロブタンスルホン酸カリウム10.1gを加え、室温で1時間攪拌した。反応液にクロロホルム500mlを加えた後、蒸留水300mlで2回洗浄した。有機層を濃縮すると、酸発生剤(I−1)が9.8g得られた。
他の化合物も同様の方法を用いて合成した。
(3) Acid generator of component (B) Synthesis example 1 (Synthesis of acid generator (I-1))
16.4 g of AgBF 4 was mixed with 150 ml of acetonitrile, and 16.0 g of phenacyl bromide and 12.4 g of di-n-butyl sulfide dissolved in 50 ml of acetonitrile were added thereto over 30 minutes. The mixture was stirred overnight at room temperature, and the reaction solution was concentrated to precipitate a powder. When this was washed with diisopropyl ether, 27 g of phenacyl di-n-butylsulfonium tetrafluoroborate was obtained.
10 g of phenacyldi n-butylsulfonium tetrafluoroborate was dissolved in 200 ml of methanol, and 10.1 g of potassium nonafluorobutanesulfonate was added thereto, followed by stirring at room temperature for 1 hour. After adding 500 ml of chloroform to the reaction solution, it was washed twice with 300 ml of distilled water. When the organic layer was concentrated, 9.8 g of acid generator (I-1) was obtained.
Other compounds were synthesized using the same method.

実施例1
(1)ネガレジストの調製および塗設
(A)成分:樹脂(29) 0.727g
(B)成分:酸発生剤(I−1) 0.07g
(C)成分:架橋剤(BM−1) 0.20g
(D)成分:塩基性化合物(D−1) 0.003g
をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート7.5g、プロピレングリコールモノメチルエーテル1.5gの混合溶剤に溶解させ、これに界面活性剤としてメガファックF176(大日本インキ化学工業(株)製、以下W−1と略す)0.001gを添加、溶解させ、得られた溶液を0.1μm口径のメンブレンフィルターで精密ろ過して、レジスト溶液を得た。
このレジスト溶液をシリコンウェハー上に東京エレクトロン製スピンコーターMark8を用いて塗布し、110℃、90秒間ホットプレート上で乾燥して、膜厚0.3μmのレジスト膜を得た。
Example 1
(1) Preparation and coating of negative resist
(A) component: Resin (29) 0.727g
Component (B): Acid generator (I-1) 0.07 g
Component (C): Cross-linking agent (BM-1) 0.20 g
Component (D): Basic compound (D-1) 0.003 g
Is dissolved in a mixed solvent of 7.5 g of propylene glycol monomethyl ether acetate and 1.5 g of propylene glycol monomethyl ether, and Megafac F176 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc., hereinafter abbreviated as W-1) is used as a surfactant. ) 0.001 g was added and dissolved, and the resulting solution was microfiltered with a 0.1 μm aperture membrane filter to obtain a resist solution.
This resist solution was applied onto a silicon wafer using a spin coater Mark8 manufactured by Tokyo Electron, and dried on a hot plate at 110 ° C. for 90 seconds to obtain a resist film having a thickness of 0.3 μm.

(2)ネガ型レジストパターンの作製
このレジスト膜に、電子線描画装置((株)日立製作所製HL750、加速電圧50KeV)を用いて、照射を行った。照射後に、110℃、90秒ホットプレート上で加熱し、2.38質量%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)水溶液を用いて60秒間浸漬した後、30秒間、水でリンスして乾燥した。得られたパターンを下記の方法で、感度、解像力、耐熱性について評価した。
(2−1)感度
得られたパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡((株)日立製作所製S−4300)を用いて観察した。0.15μm(ライン:スペース=1:1)を解像するときの露光量(電子線照射量)を感度とした。
(2−2)解像力
上記の感度を示す露光量における限界解像力(ラインとスペースが分離解像)を解像力とした。
(2−3)耐熱性
線幅0.15μmのレジストパターンを形成させたシリコンウエハーを、150℃に設定したオーブン上にて3分間加熱した。その後、SEMにて線幅0.15μmのパターン形状を観察し、パターン形状の変化が観察されなかったものを○、パターンの熱変形が観察されたものを△として評価した。
(2−4)表面荒れ
上記実験で求めた感度に相当する露光量のEUV光を照射したウエファサンプルについて、現像時間を1〜60秒まで5秒刻みで現像した(2.48質量%、TMAH水溶液)。それぞれについてAFMを用いて表面荒れ(Ra(nm))を求め、その最大値を表面荒れとした。
評価結果を表1に示す。
(2) Production of negative resist pattern This resist film was irradiated using an electron beam drawing apparatus (HL750, acceleration voltage 50 KeV manufactured by Hitachi, Ltd.). After irradiation, it was heated on a hot plate at 110 ° C. for 90 seconds, immersed in an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution for 60 seconds, rinsed with water for 30 seconds and dried. The obtained pattern was evaluated for sensitivity, resolution, and heat resistance by the following methods.
(2-1) Sensitivity The cross-sectional shape of the obtained pattern was observed using a scanning electron microscope (S-4300, manufactured by Hitachi, Ltd.). The exposure amount (electron beam irradiation amount) when resolving 0.15 μm (line: space = 1: 1) was defined as sensitivity.
(2-2) Resolving power The resolving power was defined as the limiting resolving power (line and space were separated and resolved) at the exposure amount showing the above sensitivity.
(2-3) Heat resistance A silicon wafer on which a resist pattern having a line width of 0.15 μm was formed was heated on an oven set at 150 ° C. for 3 minutes. Thereafter, a pattern shape having a line width of 0.15 μm was observed with an SEM, and a case where no change in the pattern shape was observed was evaluated as ◯, and a case where thermal deformation of the pattern was observed was evaluated as Δ.
(2-4) Surface roughness A wafer sample irradiated with EUV light having an exposure amount corresponding to the sensitivity obtained in the above experiment was developed in 1 second to 60 seconds in increments of 5 seconds (2.48% by mass, TMAH Aqueous solution). The surface roughness (Ra (nm)) was determined for each using AFM, and the maximum value was defined as the surface roughness.
The evaluation results are shown in Table 1.

実施例2〜16及び比較例1〜2
表1に示した各成分を用い、その他は実施例1と同様にしてレジスト溶液の調製、ネガ型パターン形成、評価を行った。評価結果を表1に示した。
尚、実施例7、8、15は参考例である。
Examples 2-16 and Comparative Examples 1-2
The other components shown in Table 1 were used, and the others were prepared in the same manner as in Example 1 to prepare a resist solution, form a negative pattern, and evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.
Examples 7, 8, and 15 are reference examples.

Figure 0004990344
Figure 0004990344

表1における記号は以下を表す。   The symbols in Table 1 represent the following.

〔塩基性化合物〕
D−1: 1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノン−5−エン
D−2: 2,4,5−トリフェニルイミダゾール
D−3: 4−ジメチルアミノピリジン
[Basic compounds]
D-1: 1,5-diazabicyclo [4.3.0] non-5-ene D-2: 2,4,5-triphenylimidazole D-3: 4-dimethylaminopyridine

〔架橋剤〕   [Crosslinking agent]

Figure 0004990344
Figure 0004990344

Figure 0004990344
Figure 0004990344

表1から、本発明のネガ型レジスト組成物は、感度、解像力に優れ、パターン耐熱性が良好であることが判る。   From Table 1, it can be seen that the negative resist composition of the present invention is excellent in sensitivity and resolution, and has good pattern heat resistance.

<EUV光露光によるアウトガス>
実施例17〜21及び比較例3及び4
上記実施例1、5、8(参考例)、11、15(参考例)及び比較例1、2の各レジスト組成物を用い、上記実施例1と同様の方法でレジスト膜を得た。次いで、リソテックジャパン社製EUVES露光装置を用い、5mJ/cm2露光前の膜厚に対する露光後の膜厚を測定し、アウトガス(露光中に発生する気化物)の量を評価した。
評価結果を表2に示す。尚、実施例19、21は参考例である。
<Outgassing by EUV light exposure>
Examples 17-21 and Comparative Examples 3 and 4
Using each of the resist compositions of Examples 1, 5, 8 (Reference Example), 11, 15 (Reference Example) and Comparative Examples 1 and 2, a resist film was obtained in the same manner as in Example 1. Subsequently, the film thickness after exposure with respect to the film thickness before 5 mJ / cm < 2 > exposure was measured using the EUVES exposure apparatus by Risotech Japan, and the quantity of outgas (vaporization thing generate | occur | produced during exposure) was evaluated.
The evaluation results are shown in Table 2. Examples 19 and 21 are reference examples.

Figure 0004990344
Figure 0004990344

表2に示される結果から、本発明の組成物は、比較例の組成物に比べ、EUV光露光でのアウトガス発生量が少なく、良好な性能を有していることがわかる。   From the results shown in Table 2, it can be seen that the composition of the present invention has less outgas generation in EUV light exposure and has better performance than the composition of the comparative example.

Claims (11)

少なくとも下記(A)、(B)及び(C)を含有することを特徴とするネガ型レジスト組成物。
(A)アルカリ可溶性樹脂、
(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物、及び
(C)酸の作用により反応して、環状構造を有する炭素数3以上のアルコール又は環状構造を有する炭素数7以上のカルボン酸の脱離を伴ってアルカリ可溶性樹脂に架橋を形成する架橋剤。
A negative resist composition comprising at least the following (A), (B) and (C).
(A) an alkali-soluble resin,
(B) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, and (C) an alcohol having 3 or more carbon atoms having a cyclic structure or a carboxylic acid having 7 or more carbon atoms having a cyclic structure that reacts by the action of the acid. A cross-linking agent that forms a cross-link in the alkali-soluble resin with the elimination of
(C)成分の架橋剤が、(C1)ベンゼン環を3〜10個有し、いずれかのベンゼン環に結合した環状構造を有する炭素数7以上のアルコキシメチル基及び環状構造を有する炭素数8以上のアシルオキシメチル基から選ばれる置換基を2個以上有するフェノール系架橋剤であることを特徴とする請求項1に記載のネガ型レジスト組成物。   (C) The crosslinking agent of component (C1) has 3 to 10 benzene rings, and has an alkoxymethyl group having 7 or more carbon atoms having a cyclic structure bonded to any benzene ring and 8 carbon atoms having a cyclic structure. The negative resist composition according to claim 1, wherein the negative resist composition is a phenol-based crosslinking agent having two or more substituents selected from the above acyloxymethyl groups. (C)成分の架橋剤が、(C2)環状構造を有する炭素数4以上のアルコキシメチル基及び環状構造を有する炭素数8以上のアシルオキシメチル基から選ばれる置換基を2個以上有するメラミン系架橋剤であることを特徴とする請求項1に記載のネガ型レジスト組成物。   The (C) component crosslinking agent has (C2) a melamine-based crosslinking having two or more substituents selected from (C2) an alkoxymethyl group having 4 or more carbon atoms having a cyclic structure and an acyloxymethyl group having 8 or more carbon atoms having a cyclic structure. The negative resist composition according to claim 1, wherein the negative resist composition is an agent. (C)成分の架橋剤が、(C3)環状構造を有する炭素数4以上のアルコキシメチル基及び環状構造を有する炭素数8以上のアシルオキシメチル基から選ばれる置換基を2個以上有するウリル系架橋剤であることを特徴とする請求項1に記載のネガ型レジスト組成物。   The (C) component cross-linking agent has (C3) uryl-based cross-linking having two or more substituents selected from an alkoxymethyl group having 4 or more carbon atoms having a cyclic structure and an acyloxymethyl group having 8 or more carbon atoms having a cyclic structure. The negative resist composition according to claim 1, wherein the negative resist composition is an agent. (C)成分の架橋剤が、酸の作用により反応して、環状構造を有する炭素数7以上のアルコールの脱離を伴ってアルカリ可溶性樹脂に架橋を形成する架橋剤であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物。   Component (C) is a crosslinking agent that reacts by the action of an acid to form a crosslinking in an alkali-soluble resin with the elimination of an alcohol having 7 or more carbon atoms having a cyclic structure. The negative resist composition in any one of Claims 1-4. (B)成分の酸を発生する化合物が、オニウム塩、o−ニトロベンジル型保護基を有する光酸発生剤、イミノスルホネート化合物、ジスルホン化合物、及びジアゾジスルホン化合物の少なくとも1つであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物。   The compound (B) that generates an acid is at least one of an onium salt, a photoacid generator having an o-nitrobenzyl type protecting group, an iminosulfonate compound, a disulfone compound, and a diazodisulfone compound. The negative resist composition according to any one of claims 1 to 5. (B)成分の化合物が、スルホニウム塩又はヨードニウム塩であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物。   The negative resist composition according to claim 1, wherein the compound of component (B) is a sulfonium salt or an iodonium salt. (A)成分のアルカリ可溶性樹脂が、下記一般式(1)で表される繰り返し単位を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物。
Figure 0004990344
一般式(1)中、
Aは、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表す。
1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基又はアルキルカルボニルオキシ基を表す。
nは、1〜3の整数を表す。
The negative resist composition according to claim 1, wherein the alkali-soluble resin (A) has a repeating unit represented by the following general formula (1).
Figure 0004990344
In general formula (1),
A represents a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom, or a cyano group.
R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkoxy group or an alkylcarbonyloxy group.
n represents an integer of 1 to 3.
(A)成分のアルカリ可溶性樹脂の分子量分布(Mw/Mn)が、1.0〜1.5であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物。   The negative resist composition according to claim 1, wherein the alkali-soluble resin (M) of component (A) has a molecular weight distribution (Mw / Mn) of 1.0 to 1.5. 電子線、X線又はEUV光用であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物。   The negative resist composition according to claim 1, wherein the negative resist composition is for electron beam, X-ray or EUV light. 請求項1〜10のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物により、レジスト膜を形成し、該レジスト膜を露光、現像する工程を含むことを特徴とするパターン形成方法。   A pattern forming method comprising: forming a resist film from the negative resist composition according to claim 1; and exposing and developing the resist film.
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