JP2010160346A - Radiation-sensitive resin composition - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiation-sensitive resin composition which has a large depth of focus and ensures small LWR and MEEF, excellent pattern collapse resistance and excellent development defect control property. <P>SOLUTION: The radiation-sensitive resin composition includes: a polymer (A) having one or more repeating units represented by general formulae (1) and (2) and one or more repeating units (3) having a carbonate structure; and a radiation-sensitive acid generator (B). <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、IC等の半導体製造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造、その他のフォトリソグラフィー工程に使用される感放射線性樹脂組成物に関するものである。より具体的には、KrFエキシマレーザー・ArFエキシマレーザー等の波長250nm以下の遠紫外線や電子線を露光光源とするフォトリソグラフィー工程に好適に用いることができる、化学増幅型の感放射線性樹脂組成物に関するものである。   The present invention relates to a radiation-sensitive resin composition used in semiconductor manufacturing processes such as ICs, circuit boards such as liquid crystals and thermal heads, and other photolithography processes. More specifically, a chemically amplified radiation-sensitive resin composition that can be suitably used in a photolithography process using far ultraviolet rays having a wavelength of 250 nm or less or an electron beam as an exposure light source, such as KrF excimer laser and ArF excimer laser. It is about.

化学増幅型の感放射線性樹脂組成物は、KrFエキシマレーザーやArFエキシマレーザーに代表される遠紫外線や電子線の照射により露光部に酸を生成させ、この酸を触媒とする化学反応により、露光部と未露光部の現像液に対する溶解速度に差を生じさせ、基板上にレジストパターンを形成させる組成物である。   The chemically amplified radiation-sensitive resin composition generates an acid in an exposed portion by irradiation with far ultraviolet rays or electron beams typified by a KrF excimer laser or an ArF excimer laser, and is exposed by a chemical reaction using this acid as a catalyst. It is a composition that causes a difference in the dissolution rate of the part and the unexposed part in the developer to form a resist pattern on the substrate.

例えば、KrFエキシマレーザー(波長248nm)を光源として用いる場合には、248nm領域での吸収が小さい、ポリ(ヒドロキシスチレン)(以下、「PHS」と記す場合がある。)を基本骨格とする重合体を構成成分とする化学増幅型感放射線性樹脂組成物が用いられている。この組成物によれば、高感度、高解像度、且つ良好なパターン形成を実現することが可能である。   For example, when a KrF excimer laser (wavelength 248 nm) is used as a light source, a polymer having a basic skeleton of poly (hydroxystyrene) (hereinafter sometimes referred to as “PHS”) that has low absorption in the 248 nm region. A chemically amplified radiation-sensitive resin composition containing as a constituent is used. According to this composition, high sensitivity, high resolution, and good pattern formation can be realized.

しかし、更なる微細加工を目的として、より短波長の光源、例えば、ArFエキシマレーザー(波長193nm)を光源として用いる場合には、193nm領域に大きな吸収を示すPHS等の芳香族化合物を使用することが困難であるという問題があった。   However, when a shorter wavelength light source, for example, an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) is used as a light source for the purpose of further microfabrication, an aromatic compound such as PHS having a large absorption in the 193 nm region should be used. There was a problem that was difficult.

そこで、ArFエキシマレーザーを光源とするリソグラフィー材料としては、193nm領域に大きな吸収を有しない脂環式炭化水素を骨格中に有する重合体、特に、その繰り返し単位中にラクトン骨格を有する重合体を構成成分とする樹脂組成物が用いられている。   Therefore, as a lithography material using an ArF excimer laser as a light source, a polymer having an alicyclic hydrocarbon having no large absorption in the 193 nm region in its skeleton, particularly a polymer having a lactone skeleton in its repeating unit is constituted. A resin composition as a component is used.

上記のような感放射線性樹脂組成物としては、例えば、その繰り返し単位中に、メバロニックラクトン骨格やγ−ブチロラクトン骨格を有する重合体を構成成分とする感放射線性樹脂組成物が開示されている(特許文献1及び2参照)。   As the radiation sensitive resin composition as described above, for example, a radiation sensitive resin composition containing a polymer having a mevalonic lactone skeleton or a γ-butyrolactone skeleton in its repeating unit is disclosed. (See Patent Documents 1 and 2).

特開平9−73173号公報JP-A-9-73173 米国特許第6388101号明細書US Pat. No. 6,388,101

上記の組成物は、その繰り返し単位中にラクトン骨格を有することで、レジストとしての解像性能が飛躍的に向上することが見出されている。しかしながら、レジストパターンの微細化が線幅90nm以下のレベルまで進展している現在にあっては、単に解像性能が高いのみならず、他の性能も要求されるようになってきている。例えば、現在、レジストパターンの微細化技術の一つとして、液浸露光の実用化が進められており、この液浸露光にも対応可能なレジスト材料が求められている。具体的には、LWR(Line Wide Loghness)、MEEF(Mask Error Enhanced Factor)、パターン形状、露光余裕、焦点深度(DOF:Depth Of Focus)等の多様な要求特性を満足させる材料の開発が求められている。   It has been found that the above-mentioned composition has a lactone skeleton in its repeating unit, so that the resolution performance as a resist is remarkably improved. However, at the present time when the miniaturization of resist patterns has progressed to a level of 90 nm or less, not only high resolution performance but also other performance has been required. For example, as one of the resist pattern miniaturization techniques, liquid immersion exposure is currently being put into practical use, and a resist material that can cope with this liquid immersion exposure is demanded. Specifically, development of materials that satisfy various required characteristics such as LWR (Line Wide Logness), MEEF (Mask Error Enhanced Factor), pattern shape, exposure margin, depth of focus (DOF), etc. is required. ing.

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みて成されたものであり、良好なLWR、MEEF、パターン形状を有するとともに、露光余裕、DOFに優れる感放射線性樹脂組成物を提供するものである。   The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and provides a radiation-sensitive resin composition having excellent LWR, MEEF, and pattern shape, and having excellent exposure margin and DOF. It is.

本発明者らは、前記のような従来技術の課題を解決するために鋭意検討した結果、環状炭酸エステル構造を含む繰り返し単位を有する重合体からなる樹脂と、感放射線性酸発生剤とを感放射線性樹脂組成物の構成成分とすることによって、上記課題を解決可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明により、以下の感放射線性樹脂組成物が提供される。   As a result of intensive studies to solve the problems of the prior art as described above, the present inventors have sensitized a resin comprising a polymer having a repeating unit containing a cyclic carbonate structure and a radiation-sensitive acid generator. The present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by using the component of the radiation resin composition, and have completed the present invention. Specifically, the present invention provides the following radiation-sensitive resin composition.

[1] 下記一般式(1)および(2)で表される繰り返し単位と、環状カーボネート構造を有する繰り返し単位(3)をそれぞれ1種類以上含む重合体(A)、ならびに感放射線性酸発生剤(B)を含有する感放射線性樹脂組成物。 [1] Polymer (A) containing at least one type of repeating unit represented by the following general formulas (1) and (2) and a repeating unit (3) having a cyclic carbonate structure, and a radiation-sensitive acid generator A radiation-sensitive resin composition containing (B).

Figure 2010160346
Figure 2010160346

(前記一般式(1)中、Rは、水素原子又はメチル基を示し、Rは、相互に独立に、炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基若しくはその誘導体を示すか、或いはいずれか2つのRが相互に結合して形成された炭素数4〜20の2価の炭化水素基を示す。)
(前記一般式(2)中、Rは、水素原子又はメチル基を示し、Rは、炭素数1〜20のアルキル基あるいは脂環式炭化水素基を示す。ただし、一般式(1)で表される繰り返し単位は除く。)
(In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 each independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or 4 carbon atoms. Represents a monovalent alicyclic hydrocarbon group of ˜20 or a derivative thereof, or a divalent hydrocarbon group of 4 to 20 carbon atoms formed by bonding any two R 2 to each other. )
(In the general formula (2), R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 4 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon group. However, the general formula (1) (Excluding repeating units represented by

[2] 下記一般式(1)および(2)で表される繰り返し単位と、環状カーボネート構造を有する繰り返し単位(3)をそれぞれ1種類以上含む重合体。 [2] A polymer containing at least one type of repeating unit represented by the following general formulas (1) and (2) and a repeating unit (3) having a cyclic carbonate structure.

Figure 2010160346
Figure 2010160346

(前記一般式(1)中、Rは、水素原子又はメチル基を示し、Rは、相互に独立に、炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基若しくはその誘導体を示すか、或いはいずれか2つのRが相互に結合して形成された炭素数4〜20の2価の炭化水素基を示す。)
(前記一般式(2)中、Rは、水素原子又はメチル基を示し、Rは、炭素数1〜20のアルキル基あるいは脂環式炭化水素基を示す。ただし、一般式(1)で表される繰り返し単位は除く。)
(In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 each independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or 4 carbon atoms. Represents a monovalent alicyclic hydrocarbon group of ˜20 or a derivative thereof, or a divalent hydrocarbon group of 4 to 20 carbon atoms formed by bonding any two R 2 to each other. )
(In the general formula (2), R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 4 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon group. However, the general formula (1) (Excluding repeating units represented by

本発明の感放射線性樹脂組成物は、良好なLWR、MEEF、パターン形状を有する。本発明の感放射線性樹脂組成物はさらに、露光余裕、DOFに優れる。従って、ArFエキシマレーザーを光源とするリソグラフィー材料として好適に用いることができる。また、液浸露光・KrFエキシマレーザーを光源とするリソグラフィー材料としても対応可能である。   The radiation sensitive resin composition of this invention has favorable LWR, MEEF, and pattern shape. The radiation-sensitive resin composition of the present invention is further excellent in exposure margin and DOF. Therefore, it can be suitably used as a lithography material using an ArF excimer laser as a light source. Moreover, it can respond also to the lithography material which uses immersion exposure and a KrF excimer laser as a light source.

以下、本発明の感放射線性樹脂組成物を実施するための最良の形態について具体的に説明する。但し、本発明は、その発明特定事項を備える全ての実施形態を包含するものであり、以下に示す実施形態に限定されるものではない。なお、以下の説明においては、同種の置換基には、同一の符号を付した上で、説明を省略する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the radiation-sensitive resin composition of the present invention will be specifically described. However, the present invention includes all embodiments including the invention-specific matters, and is not limited to the embodiments described below. In the following description, the same type of substituent is given the same reference numeral, and the description is omitted.

また、本明細書において、「・・・基」とは、「置換されていてもよい・・・基」を意味するものとする。例えば、「アルキル基」と記載されている場合には、無置換のアルキル基のみならず、水素原子が他の官能基に置換されたアルキル基も含む。更に、「・・・基」とは、「分岐を有していてもよい・・・基」を意味するものとする。例えば、「アルキルカルボニル基」と記載されている場合には、直鎖状のアルキルカルボニル基のみならず、分岐状のアルキルカルボニル基も含む。   Moreover, in this specification, "... group" shall mean "optionally substituted ... group". For example, when “alkyl group” is described, it includes not only an unsubstituted alkyl group but also an alkyl group in which a hydrogen atom is substituted with another functional group. Furthermore, “... group” means “optionally branched ... group”. For example, “alkylcarbonyl group” includes not only a linear alkylcarbonyl group but also a branched alkylcarbonyl group.

本発明の感放射線性樹脂組成物は、重合体(A)および酸発生剤(B)を必須成分とし、目的に応じて、酸拡散抑制剤(C)、溶剤(D)および添加剤(E)を含むものである。以下、成分ごとに説明する。   The radiation-sensitive resin composition of the present invention comprises a polymer (A) and an acid generator (B) as essential components, and an acid diffusion inhibitor (C), a solvent (D) and an additive (E) depending on the purpose. ). Hereinafter, each component will be described.

[1]重合体(A):
本発明における重合体(A)は、下記一般式(1)および(2)で表される繰り返し単位と、カーボネート構造を有する繰り返し単位(3)をそれぞれ1種類以上含む。
[1] Polymer (A):
The polymer (A) in the present invention contains one or more types of repeating units represented by the following general formulas (1) and (2) and a repeating unit (3) having a carbonate structure.

Figure 2010160346
Figure 2010160346

(前記一般式(1)中、Rは、水素原子又はメチル基を示し、Rは、相互に独立に、炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基若しくはその誘導体を示すか、或いはいずれか2つのRが相互に結合して形成された炭素数4〜20の2価の炭化水素基を示す。)
(前記一般式(2)中、Rは、水素原子又はメチル基を示し、Rは、炭素数1〜20のアルキル基あるいは脂環式炭化水素基を示す。ただし、一般式(1)で表される繰り返し単位は除く。)
(In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 each independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or 4 carbon atoms. Represents a monovalent alicyclic hydrocarbon group of ˜20 or a derivative thereof, or a divalent hydrocarbon group of 4 to 20 carbon atoms formed by bonding any two R 2 to each other. )
(In the general formula (2), R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 4 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon group. However, the general formula (1) (Excluding repeating units represented by

[1−1]繰り返し単位(1):
重合体(A)は、下記一般式(1)の繰り返し単位を有する重合体である。
[1-1] Repeating unit (1):
The polymer (A) is a polymer having a repeating unit of the following general formula (1).

Figure 2010160346
Figure 2010160346

(前記一般式(1)中、Rは、水素原子又はメチル基を示し、Rは、相互に独立に、炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基若しくはその誘導体を示すか、或いはいずれか2つのRが相互に結合して形成された炭素数4〜20の2価の炭化水素基を示す。) (In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 each independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or 4 carbon atoms. Represents a monovalent alicyclic hydrocarbon group of ˜20 or a derivative thereof, or a divalent hydrocarbon group of 4 to 20 carbon atoms formed by bonding any two R 2 to each other. )

繰り返し単位(1)としては、下記一般式(1−1)〜(1−18)で示される繰り返し単位が特に好ましい。   As the repeating unit (1), repeating units represented by the following general formulas (1-1) to (1-18) are particularly preferable.

Figure 2010160346
Figure 2010160346

重合体(A)には、例示された繰り返し単位(1)のうちの1種が単独で含まれていてもよいし、2種以上が含まれていてもよい。重合体(A)において、繰り返し単位(1)の含有率は、重合体(A)を構成する全繰り返し単位に対して、5〜80モル%であることが好ましく、10〜80モル%であることが更に好ましく、20〜70%であることが特に好ましい。繰り返し単位(1)の含有率が80モル%を超えると、レジスト膜の密着性が低下し、パターン倒れやパターン剥れを起こすおそれがある。   In the polymer (A), one of the exemplified repeating units (1) may be contained alone, or two or more thereof may be contained. In the polymer (A), the content of the repeating unit (1) is preferably 5 to 80 mol%, more preferably 10 to 80 mol%, based on all repeating units constituting the polymer (A). It is further more preferable that it is 20 to 70%. If the content of the repeating unit (1) exceeds 80 mol%, the adhesiveness of the resist film is lowered, and pattern collapse or pattern peeling may occur.

[1−2]繰り返し単位(2):
重合体(A)は、下記一般式(2)の繰り返し単位を有する重合体である。
[1-2] Repeating unit (2):
The polymer (A) is a polymer having a repeating unit of the following general formula (2).

Figure 2010160346
Figure 2010160346

(一般式(2)中、Rは水素またはメチル基を示し、Rは炭素数1〜20のアルキル基あるいは脂環式炭化水素基を示す。ただし、一般式(1)で表される繰り返し単位は除く。) (In the general formula (2), R 3 represents hydrogen or a methyl group, and R 4 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon group. However, it is represented by the general formula (1). (Excluding repeating units.)

一般式(2)中、Rで示される「炭素数1〜20のアルキル基」としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ヘキシル基、ラウリル基、ステアリル基等の直鎖状アルキル基;i−プロピル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、イソブチル基、2−エチルヘキシル基等の分岐状アルキル基;シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、シクロドデシル基等の単環型シクロアルキル基;ビシクロ[2.2.1]ヘプチル基、ビシクロ[2.2.2]オクチル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル基、アダマンチル基、トリシクロ[3.3.1.13,7]デカニル基等の複数の環構造を有する多環型シクロアルキル基を挙げることができる。 In the general formula (2), as the “alkyl group having 1 to 20 carbon atoms” represented by R 4 , methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-hexyl group, lauryl group, stearyl Linear alkyl group such as a group; branched alkyl group such as i-propyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylpropyl group, isobutyl group, 2-ethylhexyl group; cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclo Monocyclic cycloalkyl groups such as octyl and cyclododecyl; bicyclo [2.2.1] heptyl, bicyclo [2.2.2] octyl, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] A polycyclic cycloalkyl group having a plurality of ring structures such as a decanyl group, an adamantyl group, and a tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] decanyl group can be given.

これらの単環型および多環型シクロアルキル基は、少なくとも1個の水素原子が、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基より選択される少なくとも一種の置換基によって置換されていてもよい。   These monocyclic and polycyclic cycloalkyl groups have at least one hydrogen atom selected from at least one substituent selected from alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms and cycloalkyl groups having 3 to 12 carbon atoms. May be substituted.

「炭素数1〜4のアルキル基」としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基等の炭素数1〜4の直鎖状アルキル基;i−プロピル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等の炭素数3〜4の分岐状アルキル基;等を挙げることができる。「炭素数3〜12のシクロアルキル基」としては、シクロプロピル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、シクロドデシル基等を挙げることができる。   Examples of the “alkyl group having 1 to 4 carbon atoms” include linear alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an n-butyl group; an i-propyl group and 2-methyl And a branched alkyl group having 3 to 4 carbon atoms such as a propyl group, a 1-methylpropyl group and a t-butyl group. Examples of the “C3-C12 cycloalkyl group” include a cyclopropyl group, a cyclohexyl group, a cyclooctyl group, and a cyclododecyl group.

繰り返し単位(2)を与える単量体の好ましい例としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、ラウリル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸−ビシクロ[2.2.1]ヘプチルエステル、(メタ)アクリル酸−シクロヘキシルエステル、(メタ)アクリル酸−ビシクロ[4.4.0]デカニルエステル、(メタ)アクリル酸−ビシクロ[2.2.2]オクチルエステル、(メタ)アクリル酸−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニルエステル、(メタ)アクリル酸−アダマンチル、(メタ)アクリル酸−トリシクロ[3.3.1.13,7]デカニルエステル等を挙げることができる。 Preferred examples of the monomer that gives the repeating unit (2) include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, (Meth) acrylic acid-bicyclo [2.2.1] heptyl ester, (meth) acrylic acid-cyclohexyl ester, (meth) acrylic acid-bicyclo [4.4.0] decanyl ester, (meth) acrylic acid- Bicyclo [2.2.2] octyl ester, (meth) acrylic acid-tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanyl ester, (meth) acrylic acid-adamantyl, (meth) acrylic acid-tricyclo [ 3.3.1.1 3,7 ] decanyl ester and the like.

樹脂(A)には、例示された繰り返し単位(2)のうちの1種が単独で含まれていてもよいし、2種以上が含まれていてもよい。   In the resin (A), one of the exemplified repeating units (2) may be contained alone, or two or more thereof may be contained.

重合体(A)には、例示された繰り返し単位(2)のうちの1種が単独で含まれていてもよいし、2種以上が含まれていてもよい。重合体(A)において、繰り返し単位(2)の含有率は、重合体(A)を構成する全繰り返し単位に対して、繰り返し単位(2)の総量が、5〜70モル%であることが好ましく、5〜60モル%であることが更に好ましく、5〜50モル%であることが特に好ましい。このような含有率とすることによって、レジストとしての現像性、欠陥性、低LWR、低PEB温度依存性等を向上させることができる。一方、繰り返し単位(2)の含有率が5モル%未満であると、レジストとしてのパターン倒れ性能が低下するおそれがある。また、70モル%を超えると、レジストとしての解像性、LWR、PEB温度依存性が低下するおそれがある。   In the polymer (A), one of the exemplified repeating units (2) may be contained alone, or two or more thereof may be contained. In the polymer (A), the content of the repeating unit (2) is such that the total amount of the repeating unit (2) is 5 to 70 mol% with respect to all the repeating units constituting the polymer (A). Preferably, it is 5-60 mol%, and it is still more preferable that it is 5-50 mol%. By setting it as such a content rate, the developability as a resist, defect property, low LWR, low PEB temperature dependence, etc. can be improved. On the other hand, when the content of the repeating unit (2) is less than 5 mol%, the pattern collapse performance as a resist may be lowered. Moreover, when it exceeds 70 mol%, there exists a possibility that the resolution as a resist, LWR, and PEB temperature dependence may fall.

[1−3]繰り返し単位(3):
繰り返し単位(3)は、環状炭酸エステル構造を含む繰り返し単位であり、重合体(A)の必須繰り返し単位である。
[1-3] Repeating unit (3):
The repeating unit (3) is a repeating unit containing a cyclic carbonate structure and is an essential repeating unit of the polymer (A).

繰り返し単位(3)の環状炭酸エステル構造としては、下記一般式(3)の構造を例示することができる。   Examples of the cyclic carbonate structure of the repeating unit (3) include the structure of the following general formula (3).

Figure 2010160346
Figure 2010160346

前記一般式(3)中、Rは、相互に独立して、水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を示す。なかでもメチル基が好ましい。また、複数のRは、相互に独立して、水素原子、又はヒドロキシル基を有していてもよい炭素数1〜5の鎖状炭化水素基を示す。「炭素数1〜5の鎖状炭化水素基」としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の炭素数1〜5の直鎖状アルキル基;イソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基等の炭素数3〜5の分岐状アルキル基等を挙げることができる。 In the general formula (3), R 5, independently of one another, a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. Of these, a methyl group is preferable. Moreover, several R < 6 > shows the C1-C5 chain hydrocarbon group which may have a hydrogen atom or a hydroxyl group mutually independently. Examples of the “chain hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms” include linear alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, propyl group, and butyl group; isopropyl group, isobutyl group, t -C3-C5 branched alkyl groups, such as a butyl group, etc. can be mentioned.

前記一般式(3)中、nは2〜4の整数を示す。即ち、環状炭酸エステル構造は、n=2(エチレン基)の場合は5員環構造、n=3(プロピレン基)の場合は6員環構造、n=4(ブチレン基)の場合は7員環構造となる。   In the general formula (3), n represents an integer of 2 to 4. That is, the cyclic carbonate structure is a 5-membered ring structure when n = 2 (ethylene group), a 6-membered ring structure when n = 3 (propylene group), and a 7-membered structure when n = 4 (butylene group). It becomes a ring structure.

前記一般式(3)中、Aは、単結合、置換若しくは非置換の炭素数が1〜30である2価若しくは3価の鎖状炭化水素基、置換若しくは非置換の炭素数が3〜30である2価若しくは3価のヘテロ原子を含んでいてもよい脂環式炭化水素基、又は置換若しくは非置換の炭素数が6〜30である2価若しくは3価の芳香族炭化水素基を示す。   In the general formula (3), A is a single bond, a divalent or trivalent chain hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted carbon atom, or a substituted or unsubstituted carbon atom having 3 to 30 carbon atoms. An alicyclic hydrocarbon group which may contain a divalent or trivalent heteroatom, or a substituted or unsubstituted divalent or trivalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms. .

Aが単結合の場合、重合体を構成する(メタ)アクリル酸の酸素原子と、環状炭酸エステル構造を形成する炭素原子と、が直接結合されることになる。   When A is a single bond, the oxygen atom of (meth) acrylic acid constituting the polymer and the carbon atom forming the cyclic carbonate structure are directly bonded.

本明細書にいう「鎖状炭化水素基」とは、主鎖に環状構造を含まず、鎖状構造のみで構成された炭化水素基を意味するものとする。「炭素数が1〜30である2価の鎖状炭化水素基」としては、例えば、メチレン基、エチレン基、1,2−プロピレン基、1,3−プロピレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、ウンデカメチレン基、ドデカメチレン基、トリデカメチレン基、テトラデカメチレン基、ペンタデカメチレン基、ヘキサデカメチレン基、ヘプタデカメチレン基、オクタデカメチレン基、ノナデカメチレン基、イコサレン基等の直鎖状アルキレン基;1−メチル−1,3−プロピレン基、2−メチル−1,3−プロピレン基、2−メチル−1,2−プロピレン基、1−メチル−1,4−ブチレン基、2−メチル−1,4−ブチレン基、メチリデン基、エチリデン基、プロピリデン基、2−プロピリデン基等の分岐状アルキレン基;等を挙げることができる。「炭素数が1〜30である3価の鎖状炭化水素基」としては、前記官能基から水素原子が1個脱離した基等を挙げることができる。   The “chain hydrocarbon group” referred to in the present specification means a hydrocarbon group composed of only a chain structure without including a cyclic structure in the main chain. Examples of the “divalent chain hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms” include a methylene group, an ethylene group, a 1,2-propylene group, a 1,3-propylene group, a tetramethylene group, and a pentamethylene group. , Hexamethylene group, heptamethylene group, octamethylene group, nonamethylene group, decamethylene group, undecamethylene group, dodecamethylene group, tridecamethylene group, tetradecamethylene group, pentadecamethylene group, hexadecamethylene group, heptadeca Linear alkylene groups such as methylene, octadecamethylene, nonadecamethylene, icosalen; 1-methyl-1,3-propylene, 2-methyl-1,3-propylene, 2-methyl-1 , 2-propylene group, 1-methyl-1,4-butylene group, 2-methyl-1,4-butylene group, methylidene group, ethylide And the like can be given; group, propylidene group, and a 2-propylidene group branched alkylene group. Examples of the “trivalent chain hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms” include a group in which one hydrogen atom is eliminated from the functional group.

Aが鎖状炭化水素基である場合の構造の具体例としては、重合体を構成する(メタ)アクリル酸の酸素原子と、環状炭酸エステル構造を形成する炭素原子とが、炭素数1〜5の直鎖状アルキル基を介して結合されている構造を挙げることができる(後述する繰り返し単位(3−1)〜(3−6)を参照)。なお、これらの鎖状炭化水素基は、置換基を有するものであってもよい(後述する繰り返し単位(3−15)を参照)。   As a specific example of the structure when A is a chain hydrocarbon group, the oxygen atom of (meth) acrylic acid constituting the polymer and the carbon atom forming the cyclic carbonate structure have 1 to 5 carbon atoms. The structure couple | bonded through these linear alkyl groups can be mentioned (refer the repeating unit (3-1)-(3-6) mentioned later). In addition, these chain hydrocarbon groups may have a substituent (see the repeating unit (3-15) described later).

Aに含まれる炭素原子と、環状炭酸エステル構造を形成する炭素原子とが結合されて、環構造が形成されていてもよい。換言すれば、環状炭酸エステル構造が、有橋環やスピロ環の一部を構成していてもよい。前記環構造に環状炭酸エステル構造中の2つの炭素原子が含まれる場合には、有橋環が形成され、環状炭酸エステル中の1つの炭素原子のみが含まれる場合には、スピロ環が形成される。後述する繰り返し単位(3−7)、(3−9)、及び(3−16)〜(3−21)は、Aに含まれる炭素原子と、環状炭酸エステル構造を形成する2つの炭素原子と、を含む有橋環が形成されている例である。一方、後述する繰り返し単位(3−10)は、Aに含まれる炭素原子と、環状炭酸エステル構造を形成する1つの炭素原子と、によってスピロ環が形成されている例である。なお、前記環構造は、例えば酸素(O)や窒素(N)等のヘテロ原子を含むヘテロ環であってもよい(後述する繰り返し単位(3−16)〜(3−21)を参照)。   A carbon atom contained in A and a carbon atom forming a cyclic carbonate structure may be bonded to form a ring structure. In other words, the cyclic carbonate structure may constitute a part of a bridged ring or a spiro ring. When the ring structure contains two carbon atoms in the cyclic carbonate structure, a bridged ring is formed, and when only one carbon atom in the cyclic carbonate ester is contained, a spiro ring is formed. The The repeating units (3-7), (3-9), and (3-16) to (3-21) described later include a carbon atom contained in A and two carbon atoms that form a cyclic carbonate structure. This is an example in which a bridged ring including is formed. On the other hand, the repeating unit (3-10) described later is an example in which a spiro ring is formed by the carbon atom contained in A and one carbon atom forming a cyclic carbonate structure. The ring structure may be a heterocycle containing a heteroatom such as oxygen (O) or nitrogen (N) (see repeating units (3-16) to (3-21) described later).

本明細書にいう「脂環式炭化水素基」とは、環構造中に、脂環式炭化水素の構造のみを含み、芳香環構造を含まない炭化水素基を意味する。但し、この「脂環式炭化水素基」は脂環式炭化水素の構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造を含んでいてもよい。   The “alicyclic hydrocarbon group” in the present specification means a hydrocarbon group containing only an alicyclic hydrocarbon structure in the ring structure and no aromatic ring structure. However, the “alicyclic hydrocarbon group” does not need to be composed only of the structure of the alicyclic hydrocarbon, and a part thereof may include a chain structure.

「2価の脂環式炭化水素基」としては、例えば、1,3−シクロブチレン基、1,3−シクロペンチレン基等、1,4−シクロヘキシレン基、1,5−シクロオクチレン基等の炭素数3〜10の単環型シクロアルキレン基;1,4−ノルボルニレン基、2,5−ノルボルニレン基、1,5−アダマンチレン基、2,6−アダマンチレン基等の多環型シクロアルキレン基;等を挙げることができる。「3価の脂環式炭化水素基」としては、前記官能基から水素原子が1個脱離した基等を挙げることができる。   Examples of the “divalent alicyclic hydrocarbon group” include a 1,3-cyclobutylene group, a 1,3-cyclopentylene group, a 1,4-cyclohexylene group, and a 1,5-cyclooctylene group. A monocyclic cycloalkylene group having 3 to 10 carbon atoms such as 1,4-norbornylene group, 2,5-norbornylene group, 1,5-adamantylene group, 2,6-adamantylene group, etc. An alkylene group; and the like. Examples of the “trivalent alicyclic hydrocarbon group” include a group in which one hydrogen atom is eliminated from the functional group.

Aが脂環式炭化水素基である場合の構造としては、重合体を構成する(メタ)アクリル酸の酸素原子と、環状炭酸エステルを構成する炭素原子とが、シクロペンチレン基を介して結合されているもの(後述する繰り返し単位(3−10)を参照)、ノルボルニレン基を介して結合されているもの(後述する繰り返し単位(3−11)及び(3−12)を参照)、置換テトラデカヒドロフェナントリル基を介して結合されているもの(後述する繰り返し単位(3−13)を参照)等を挙げることができる。   As the structure when A is an alicyclic hydrocarbon group, an oxygen atom of (meth) acrylic acid constituting a polymer and a carbon atom constituting a cyclic carbonate are bonded via a cyclopentylene group. (Refer to repeating units (3-10) described later), those bonded via a norbornylene group (refer to repeating units (3-11) and (3-12) described later), substituted tetra Examples include those bonded via a decahydrophenanthryl group (see the repeating unit (3-13) described later).

なお、後述する繰り返し単位(3−11)及び(3−12)は、Aに含まれる炭素原子と、環状炭酸エステルを構成する2つの炭素原子と、を含む有橋環が形成されている例である。一方、後述する繰り返し単位(3−10)及び(3−13)は、Aに含まれる炭素原子と、環状炭酸エステルを構成する1つの炭素原子と、によってスピロ環が形成されている例である。   In addition, the repeating units (3-11) and (3-12) to be described later are examples in which a bridged ring including a carbon atom contained in A and two carbon atoms constituting a cyclic carbonate is formed. It is. On the other hand, repeating units (3-10) and (3-13) described later are examples in which a spiro ring is formed by the carbon atom contained in A and one carbon atom constituting the cyclic carbonate. .

本明細書にいう「芳香族炭化水素基」とは、環構造中に芳香環構造を含む炭化水素基を意味する。但し、この「芳香族炭化水素基」は芳香環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造や脂環式炭化水素の構造を含んでいてもよい。   The “aromatic hydrocarbon group” in the present specification means a hydrocarbon group containing an aromatic ring structure in the ring structure. However, the “aromatic hydrocarbon group” does not need to be composed only of an aromatic ring structure, and a part thereof may include a chain structure or an alicyclic hydrocarbon structure.

「2価の芳香族炭化水素基」としては、例えば、フェニレン基、トリレン基、ナフチレン基、フェナントリレン基、アントリレン基等のアリーレン基等を挙げることができる。「3価の芳香族炭化水素基」としては、前記官能基から水素原子が1個脱離した基等を挙げることができる。   Examples of the “divalent aromatic hydrocarbon group” include arylene groups such as a phenylene group, a tolylene group, a naphthylene group, a phenanthrylene group, and an anthrylene group. Examples of the “trivalent aromatic hydrocarbon group” include a group in which one hydrogen atom is eliminated from the functional group.

Aが芳香族炭化水素基である例としては、重合体を構成する(メタ)アクリル酸の酸素原子と、環状炭酸エステルを構成する炭素原子とが、ベンジレン基を介して結合されているもの(後述する繰り返し単位(3−14)を参照)等を挙げることができる。この繰り返し単位(3−14)は、Aに含まれる炭素原子と、環状炭酸エステル構造を形成する2つの炭素原子と、を含む有橋環が形成されている例である。   As an example in which A is an aromatic hydrocarbon group, an oxygen atom of (meth) acrylic acid constituting a polymer and a carbon atom constituting a cyclic carbonate are bonded via a benzylene group ( And the like (see repeating unit (3-14) described below). This repeating unit (3-14) is an example in which a bridged ring including a carbon atom contained in A and two carbon atoms forming a cyclic carbonate structure is formed.

繰り返し単位(3)を与える単量体は、例えば、Tetrahedron Letters,Vol.27,No.32 p.3741(1986)、Organic Letters,Vol.4,No.15 p.2561(2002)等に記載された、従来公知の方法により合成することができる。   Monomers that give the repeating unit (3) are described in, for example, Tetrahedron Letters, Vol. 27, no. 32 p. 3741 (1986), Organic Letters, Vol. 4, no. 15 p. 2561 (2002), etc., and can be synthesized by a conventionally known method.

繰り返し単位(3)の特に好ましい例としては、下記一般式(3−1)〜(3−21)で表される繰り返し単位(3−1)〜(3−21)を挙げることができる。なお、下記一般式(3−1)〜(3−21)中のRは、前記一般式(3)中のRと同義である。 Particularly preferred examples of the repeating unit (3) include repeating units (3-1) to (3-21) represented by the following general formulas (3-1) to (3-21). In addition, R 5 in the following formulas (3-1) to (3-21) has the same meaning as R 5 in the general formula (3).

Figure 2010160346
Figure 2010160346

Figure 2010160346
Figure 2010160346

重合体(A)には、例示された繰り返し単位(3)のうちの一種のみが含まれていてもよいし、二種以上が含まれていてもよい。重合体(A)に含まれる繰り返し単位(3)の割合は、重合体(A)を構成する全繰り返し単位中、5〜80モル%であることが好ましく、5〜70モル%であることが更に好ましく、5〜50モル%であることが特に好ましい。重合体(A)に含まれる繰り返し単位(3)の割合を上記の範囲内とすることによって、レジストとしての現像性、低欠陥性、低LWR、低PEB温度依存性等を向上させることができる。なお、繰り返し単位(3)の含有率が5モル%未満であると、レジストとしての現像性、低欠陥性が低下するおそれがある。一方、80モル%超であると、レジストとしての解像性、低LWR、低PEB温度依存性が低下するおそれがある。   In the polymer (A), only one of the exemplified repeating units (3) may be contained, or two or more kinds may be contained. The ratio of the repeating unit (3) contained in the polymer (A) is preferably 5 to 80 mol%, and preferably 5 to 70 mol%, in all repeating units constituting the polymer (A). Further preferred is 5 to 50 mol%. By making the ratio of the repeating unit (3) contained in the polymer (A) within the above range, it is possible to improve developability as a resist, low defect, low LWR, low PEB temperature dependency, and the like. . In addition, there exists a possibility that the developability and low defect property as a resist may fall that the content rate of a repeating unit (3) is less than 5 mol%. On the other hand, if it exceeds 80 mol%, the resolution as a resist, low LWR, and low PEB temperature dependence may be reduced.

なお、「低欠陥性」とは、フォトリソグラフィー工程において欠陥が生じ難いことを意味する。フォトリソグラフィー工程における「欠陥」としては、ウォーターマーク欠陥、ブロッブ欠陥、バブル欠陥等を挙げることができる。デバイス製造において、これらの欠陥が大量に発生した場合には、デバイスの歩留まりに大きな影響を与えることとなり好ましくない。   Note that “low defectivity” means that defects are less likely to occur in the photolithography process. Examples of the “defect” in the photolithography process include a watermark defect, a blob defect, a bubble defect, and the like. If a large number of these defects occur in device manufacturing, the device yield is greatly affected, which is not preferable.

更に、「ウォーターマーク欠陥」とは、レジストパターン上に液浸液の液滴痕が残る欠陥であり、「ブロッブ欠陥」とは、現像液に一度溶けた樹脂がリンスのショックで析出し、基板に再付着した欠陥であり、「バブル欠陥」とは、液浸露光時、液浸液が泡(バブル)を含むことで光路が変化し、所望のパターンが得られない欠陥である。   Furthermore, the “watermark defect” is a defect in which a droplet trace of the immersion liquid remains on the resist pattern, and the “blob defect” is a resin once dissolved in the developer, which is deposited by the rinse shock, The “bubble defect” refers to a defect in which a desired pattern cannot be obtained due to a change in optical path caused by the immersion liquid containing bubbles at the time of immersion exposure.

[1−4]製造方法:
次に、重合体(A)の製造方法について説明する。
[1-4] Manufacturing method:
Next, the manufacturing method of a polymer (A) is demonstrated.

重合体(A)は、ラジカル重合等の常法に従って合成することができる。例えば、(1)単量体及びラジカル開始剤を含有する溶液を、反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法;(2)単量体を含有する溶液と、ラジカル開始剤を含有する溶液とを各別に、反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法;(3)各々の単量体を含有する、複数種の溶液と、ラジカル開始剤を含有する溶液とを各別に、反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法;等の方法で合成することが好ましい。   The polymer (A) can be synthesized according to a conventional method such as radical polymerization. For example, (1) a method in which a solution containing a monomer and a radical initiator is dropped into a reaction solvent or a solution containing a monomer to cause a polymerization reaction; (2) a solution containing the monomer and a radical A method in which a solution containing an initiator is dropped into a reaction solvent or a solution containing a monomer separately to cause a polymerization reaction; (3) a plurality of types of solutions containing each monomer, and radical initiation It is preferable to synthesize | combine by the method of dripping the solution containing an agent separately to the solution containing a reaction solvent or a monomer, respectively, and carrying out a polymerization reaction.

なお、単量体溶液に対して、単量体溶液を滴下して反応させる場合、滴下される単量体溶液中の単量体量は、重合に用いられる単量体総量に対して30mol%以上であることが好ましく、50mol%以上であることが更に好ましく、70mol%以上であることが特に好ましい。   In addition, when the monomer solution is dropped and reacted with respect to the monomer solution, the amount of the monomer in the dropped monomer solution is 30 mol% with respect to the total amount of monomers used for polymerization. Preferably, it is more preferably 50 mol% or more, and particularly preferably 70 mol% or more.

これらの方法における反応温度は開始剤種によって適宜決定すればよい。通常、30〜180℃であり、40〜160℃が好ましく、50〜140℃が更に好ましい。滴下時間は、反応温度、開始剤の種類、反応させる単量体等の条件によって異なるが、通常、30分〜8時間であり、45分〜6時間が好ましく、1〜5時間が更に好ましい。また、滴下時間を含む全反応時間も、滴下時間と同様に条件により異なるが、通常、30分〜8時間であり、45分〜7時間が好ましく、1〜6時間が更に好ましい。   What is necessary is just to determine the reaction temperature in these methods suitably with initiator seed | species. Usually, it is 30-180 degreeC, 40-160 degreeC is preferable and 50-140 degreeC is still more preferable. Although dripping time changes with conditions, such as reaction temperature, the kind of initiator, and the monomer made to react, it is 30 minutes-8 hours normally, 45 minutes-6 hours are preferable, and 1-5 hours are still more preferable. Further, the total reaction time including the dropping time varies depending on the conditions as well as the dropping time, but is usually 30 minutes to 8 hours, preferably 45 minutes to 7 hours, and more preferably 1 to 6 hours.

前記重合に使用されるラジカル開始剤としては、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−シクロプロピルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等を挙げることができる。これらの開始剤は単独で又は2種以上を混合して使用することができる。   Examples of the radical initiator used in the polymerization include 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (2-cyclopropylpropionitrile), 2, And 2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile). These initiators can be used alone or in admixture of two or more.

重合溶媒としては、重合を阻害する溶媒(重合禁止効果を有するニトロベンゼン、連鎖移動効果を有するメルカプト化合物等)以外の溶媒であって、その単量体を溶解可能な溶媒であれば使用することができる。例えば、アルコール類、エーテル類、ケトン類、アミド類、エステル・ラクトン類、ニトリル類及びその混合溶媒等を挙げることができる。これらの溶媒は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。   As the polymerization solvent, any solvent other than a solvent that inhibits polymerization (nitrobenzene having a polymerization inhibiting effect, mercapto compound having a chain transfer effect, etc.) and capable of dissolving the monomer may be used. it can. Examples thereof include alcohols, ethers, ketones, amides, esters / lactones, nitriles, and mixed solvents thereof. These solvents can be used alone or in admixture of two or more.

重合反応により得られた樹脂は、再沈殿法により回収することが好ましい。即ち、重合反応終了後、重合液を再沈溶媒に投入することにより、目的の樹脂を粉体として回収する。再沈溶媒としては、前記重合溶媒として例示した溶媒を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。再沈殿法の他に、分液操作により、単量体、オリゴマー等の低分子成分を除去して、樹脂を回収することもできる。即ち、重合反応終了後、重合溶液を適宜濃縮して、例えば、メタノール/ヘプタンなどの2液に分離する溶媒系を選択して加え、樹脂溶液から低分子成分を除去し適宜必要な溶媒系(プロピレングリコールモノメチルエーテル等)に置換し、目的の樹脂を溶液として回収する。   The resin obtained by the polymerization reaction is preferably recovered by a reprecipitation method. That is, after completion of the polymerization reaction, the target resin is recovered as a powder by introducing the polymerization solution into a reprecipitation solvent. As a reprecipitation solvent, the solvent illustrated as the said polymerization solvent can be used individually or in mixture of 2 or more types. In addition to the reprecipitation method, the resin can be recovered by removing low molecular components such as monomers and oligomers by a liquid separation operation. That is, after completion of the polymerization reaction, the polymerization solution is appropriately concentrated, for example, a solvent system that separates into two liquids such as methanol / heptane is selected and added, and low molecular components are removed from the resin solution, and a necessary solvent system ( And the desired resin is recovered as a solution.

なお、重合体(A)には、単量体由来の低分子量成分が含まれるが、その含有率は、重合体(A)の総量(100質量%)に対して、0.1質量%以下であることが好ましく、0.07質量%以下であることが更に好ましく、0.05質量%以下であることが特に好ましい。   In addition, although the polymer (A) contains a low molecular weight component derived from a monomer, the content thereof is 0.1% by mass or less with respect to the total amount (100% by mass) of the polymer (A). It is preferable that it is 0.07 mass% or less, and it is especially preferable that it is 0.05 mass% or less.

この低分子量成分の含有率が0.1質量%以下である場合には、この重合体(A)を使用してレジスト膜を作製し、液浸露光を行う際に、レジスト膜に接触した水への溶出物の量を少なくすることができる。更に、レジスト保管時に、レジスト中に異物が析出することがなく、レジスト塗布時においても塗布ムラが発生することない。従って、レジストパターン形成時における欠陥の発生を十分に抑制することができる。   When the content of this low molecular weight component is 0.1% by mass or less, a resist film is prepared using this polymer (A), and the water in contact with the resist film is subjected to immersion exposure. It is possible to reduce the amount of eluate in Furthermore, no foreign matter is deposited in the resist during resist storage, and coating unevenness does not occur during resist application. Therefore, it is possible to sufficiently suppress the occurrence of defects when forming a resist pattern.

なお、本明細書において、単量体由来の「低分子量成分」というときは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(以下、「Mw」と記す場合がある。)が、Mw500以下の成分を意味するものとする。具体的には、モノマー、ダイマー、トリマー、オリゴマー等の成分である。この「低分子量成分」は、例えば、水洗、液々抽出等の化学的精製法、化学的精製法と限外ろ過、遠心分離等の物理的精製法とを組み合わせた方法等により除去することができる。   In the present specification, when the term “low molecular weight component” derived from a monomer is used, the polystyrene-equivalent weight average molecular weight (hereinafter sometimes referred to as “Mw”) by gel permeation chromatography (GPC) is Mw500. It shall mean the following ingredients. Specifically, it is a component such as a monomer, dimer, trimer or oligomer. This “low molecular weight component” can be removed by, for example, chemical purification methods such as washing with water, liquid-liquid extraction, and the like, and chemical purification methods combined with physical purification methods such as ultrafiltration and centrifugation. it can.

また、この低分子量成分は、重合体(A)を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)による分析で定量することができる。なお、重合体(A)は、低分子量成分の他、ハロゲン、金属等の不純物が少ないほど好ましく、それにより、レジストとしたときの感度、解像度、プロセス安定性、パターン形状等を更に改善することができる。   The low molecular weight component can be quantified by analyzing the polymer (A) by high performance liquid chromatography (HPLC). In addition to the low molecular weight component, the polymer (A) is preferably as low as possible impurities such as halogen and metal, thereby further improving the sensitivity, resolution, process stability, pattern shape, etc. when used as a resist. Can do.

一方、重合体(A)のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(以下、「Mw」と記す。)は、特に限定されないが、1,000〜100,000であることが好ましく、1,000〜30,000であることが更に好ましく、1,000〜20,000であることが特に好ましい。重合体(A)のMwが1,000未満であると、レジストとしたときの耐熱性が低下する傾向がある。一方、重合体(A)のMwが100,000を超えると、レジストとしたときの現像性が低下する傾向がある。   On the other hand, the polystyrene-equivalent weight average molecular weight (hereinafter referred to as “Mw”) by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer (A) is not particularly limited, but is preferably 1,000 to 100,000. 1,000 to 30,000 is more preferable, and 1,000 to 20,000 is particularly preferable. When the Mw of the polymer (A) is less than 1,000, the heat resistance when used as a resist tends to decrease. On the other hand, when the Mw of the polymer (A) exceeds 100,000, the developability when used as a resist tends to be lowered.

また、重合体(A)のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレン換算数平均分子量(以下、「Mn」と記す。)に対するMwの比(Mw/Mn)は、通常、1.0〜5.0であり、1.0〜3.0であることが好ましく、1.0〜2.0であることが更に好ましい。   The ratio (Mw / Mn) of Mw to the number average molecular weight in terms of polystyrene (hereinafter referred to as “Mn”) by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer (A) is usually 1.0 to 5. 0, preferably 1.0 to 3.0, and more preferably 1.0 to 2.0.

本発明の樹脂組成物においては、重合体(A)を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。   In the resin composition of this invention, a polymer (A) can be used individually or in mixture of 2 or more types.

[2]酸発生剤(B):
酸発生剤(B)は、露光により酸を発生する、感放射線性の酸発生剤である。この酸発生剤は、露光により発生した酸によって、感放射線性樹脂組成物に含有される重合体(A)中に存在する酸解離性基を解離させて(保護基を脱離させて)、重合体(A)をアルカリ可溶性とする。そして、その結果、レジスト被膜の露光部がアルカリ現像液に易溶性となり、これによりポジ型のレジストパターンが形成される。
[2] Acid generator (B):
The acid generator (B) is a radiation-sensitive acid generator that generates an acid upon exposure. This acid generator dissociates an acid-dissociable group present in the polymer (A) contained in the radiation-sensitive resin composition by an acid generated by exposure (releases a protecting group), The polymer (A) is alkali-soluble. As a result, the exposed portion of the resist film becomes readily soluble in an alkaline developer, thereby forming a positive resist pattern.

本実施形態における酸発生剤(B)としては、下記一般式(B−1)で示される化合物を含むものが好ましい。   As an acid generator (B) in this embodiment, what contains the compound shown by the following general formula (B-1) is preferable.

Figure 2010160346
Figure 2010160346

一般式(B−1)中、R14は水素原子、フッ素原子、水酸基、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシル基、炭素数2〜11のアルコキシカルボニル基を示し、R15は炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシル基、炭素数1〜10のアルカンスルホニル基を示し、R16は相互に独立して炭素数1〜10のアルキル基、フェニル基、ナフチル基を示す。但し、2個のR16が相互に結合して炭素数2〜10の2価の基を形成していてもよい。kは0〜2の整数を示し、rは0〜10の整数を示し、Xは下記一般式(b−1)〜(b−4)で表されるアニオンを示す。)
172ySO :(b−1)
17SO :(b−2)
(一般式(b−1),(b−2)中、R17は、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜12の炭化水素基を示し、yは1〜10の整数を示す。)
In the general formula (B-1), R 14 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an alkoxycarbonyl group having 2 to 11 carbon atoms, R 15 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkanesulfonyl group having 1 to 10 carbon atoms, R 16 is independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, A phenyl group and a naphthyl group are shown. However, two R 16 may be bonded to each other to form a divalent group having 2 to 10 carbon atoms. k represents an integer of 0 to 2, r represents an integer of 0 to 10, and X represents an anion represented by the following general formulas (b-1) to (b-4). )
R 17 C y F 2y SO 3 -: (b-1)
R 17 SO 3 : (b-2)
(In the general formulas (b-1) and (b-2), R 17 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, or a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, and y represents an integer of 1 to 10.)

Figure 2010160346
Figure 2010160346

(一般式(b−3),(b−4)中、R18は相互に独立して炭素数1〜10のフッ素置換アルキル基を示す。但し、2個のR18が相互に結合して炭素数2〜10の2価のフッ素置換アルキレン基を形成していてもよい。) (In the general formulas (b-3) and (b-4), R 18 independently represents a fluorine-substituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, provided that two R 18 are bonded to each other. A divalent fluorine-substituted alkylene group having 2 to 10 carbon atoms may be formed.)

一般式(B−1)中、R14、R15及びR16で示される「炭素数1〜10のアルキル基」としては、既に述べた「炭素数1〜4のアルキル基」の他、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基等の直鎖状アルキル基;ネオペンチル基、2−エチルヘキシル基等の分岐状アルキル基;等を挙げることができる。これらの中では、メチル基、エチル基、n−ブチル基、t−ブチル基等が好ましい。 In the general formula (B-1), examples of the “alkyl group having 1 to 10 carbon atoms” represented by R 14 , R 15 and R 16 include n already mentioned “alkyl group having 1 to 4 carbon atoms” and n -Linear alkyl group such as pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decyl group; branched alkyl group such as neopentyl group, 2-ethylhexyl group; Etc. In these, a methyl group, an ethyl group, n-butyl group, t-butyl group etc. are preferable.

また、R14及びR15で示される「炭素数1〜10のアルコキシル基」としては、直鎖状アルコキシル基、分岐状アルコキシル基等を挙げることができる。これらの中では、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、n−ブトキシ基等が好ましい。 Examples of the “C1-C10 alkoxyl group” represented by R 14 and R 15 include a straight-chain alkoxyl group and a branched alkoxyl group. In these, a methoxy group, an ethoxy group, n-propoxy group, n-butoxy group etc. are preferable.

また、R14で示される「炭素数2〜11のアルコキシカルボニル基」としては、直鎖状アルコキシカルボニル基、分岐状アルコキシカルボニル基等を挙げることができる。これらの中では、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基等が好ましい。 Examples of the “C2-C11 alkoxycarbonyl group” represented by R 14 include linear alkoxycarbonyl groups and branched alkoxycarbonyl groups. Of these, a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, an n-butoxycarbonyl group, and the like are preferable.

また、R15で示される「炭素数1〜10のアルカンスルホニル基」としては、直鎖状アルカンスルホニル基、分岐状アルカンスルホニル基、シクロアルカンスルホニル基等を挙げることができる。これらの中では、メタンスルホニル基、エタンスルホニル基、n−プロパンスルホニル基、n−ブタンスルホニル基、シクロペンタンスルホニル基、シクロヘキサンスルホニル基等が好ましい。 Examples of the “alkanesulfonyl group having 1 to 10 carbon atoms” represented by R 15 include a linear alkanesulfonyl group, a branched alkanesulfonyl group, and a cycloalkanesulfonyl group. Among these, a methanesulfonyl group, an ethanesulfonyl group, an n-propanesulfonyl group, an n-butanesulfonyl group, a cyclopentanesulfonyl group, a cyclohexanesulfonyl group, and the like are preferable.

また、一般式(B−1)においては、rが0〜2の整数であることが好ましい。   Moreover, in general formula (B-1), it is preferable that r is an integer of 0-2.

一般式(B−1)中、R16で示される「フェニル基」としては、フェニル基の他;o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、2,3−ジメチルフェニル基等の置換フェニル基;これらの基の水素原子を、ヒドロキシル基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシル基、アルコキシアルキル基、アルコキシカルボニル基及びアルコキシカルボニルオキシ基の群から選択される少なくとも一種の基で置換した基;等を挙げることができる。 In the general formula (B-1), as the “phenyl group” represented by R 16 , in addition to the phenyl group; o-tolyl group, m-tolyl group, p-tolyl group, 2,3-dimethylphenyl group, etc. A substituted phenyl group; a hydrogen atom of these groups is at least one group selected from the group consisting of hydroxyl group, carboxyl group, cyano group, nitro group, alkoxyl group, alkoxyalkyl group, alkoxycarbonyl group and alkoxycarbonyloxy group; A substituted group; and the like.

フェニル基又は置換フェニル基の水素原子を置換する基のうち、「アルコキシル基」としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、n−ブトキシ基等の直鎖状アルコキシル基;i−プロポキシ基、2−メチルプロポキシ基、1−メチルプロポキシ基、t−ブトキシ基等の分岐状アルコキシル基;シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等のシクロアルキルオキシ基等を挙げることができる。これらの基の炭素数は1〜20であることが好ましい。   Among the groups that substitute a hydrogen atom of a phenyl group or a substituted phenyl group, the “alkoxyl group” includes a linear alkoxyl group such as a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, and an n-butoxy group; i-propoxy group And branched alkoxyl groups such as 2-methylpropoxy group, 1-methylpropoxy group and t-butoxy group; cycloalkyloxy groups such as cyclopentyloxy group and cyclohexyloxy group. These groups preferably have 1 to 20 carbon atoms.

「アルコキシアルキル基」としては、メトキシメチル基、エトキシメチル基、2−メトキシエチル基、2−エトキシエチル基等の直鎖状アルコキシアルキル基;1−メトキシエチル基、1−エトキシエチル基等の分岐状アルコキシアルキル基;その他、シクロアルカン構造を有するアルコキシアルキル基;等を挙げることができる。これらの基の炭素数は1〜20であることが好ましい。   Examples of the “alkoxyalkyl group” include linear alkoxyalkyl groups such as methoxymethyl group, ethoxymethyl group, 2-methoxyethyl group and 2-ethoxyethyl group; branched groups such as 1-methoxyethyl group and 1-ethoxyethyl group An alkoxyalkyl group having a cycloalkane structure; and the like. These groups preferably have 1 to 20 carbon atoms.

「アルコキシカルボニル基」としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−プロポキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基等の直鎖状アルコキシカルボニル基;i−プロポキシカルボニル基、2−メチルプロポキシカルボニル基、1−メチルプロポキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基等の分岐状アルコキシカルボニル基;シクロペンチルオキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシカルボニル等のシクロアルキルオキシカルボニル基;等を挙げることができる。これらの基の炭素数は2〜21であることが好ましい。   Examples of the “alkoxycarbonyl group” include linear alkoxycarbonyl groups such as methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, n-propoxycarbonyl group, n-butoxycarbonyl group; i-propoxycarbonyl group, 2-methylpropoxycarbonyl group, 1 -Branched alkoxycarbonyl groups such as methylpropoxycarbonyl group and t-butoxycarbonyl group; cycloalkyloxycarbonyl groups such as cyclopentyloxycarbonyl group and cyclohexyloxycarbonyl; These groups preferably have 2 to 21 carbon atoms.

「アルコキシカルボニルオキシ基」としては、メトキシカルボニルオキシ基、エトキシカルボニルオキシ基、n−プロポキシカルボニルオキシ基、n−ブトキシカルボニルオキシ基等の直鎖状アルコキシカルボニルオキシ基;i−プロポキシカルボニルオキシ基、t−ブトキシカルボニルオキシ基等の分岐状アルコキシカルボニルオキシ基;シクロペンチルオキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシカルボニル等のシクロアルキルオキシカルボニル基;等を挙げることができる。これらの基の炭素数は2〜21であることが好ましい。   Examples of the “alkoxycarbonyloxy group” include linear alkoxycarbonyloxy groups such as methoxycarbonyloxy group, ethoxycarbonyloxy group, n-propoxycarbonyloxy group, n-butoxycarbonyloxy group; i-propoxycarbonyloxy group, t -Branched alkoxycarbonyloxy groups such as butoxycarbonyloxy group; cycloalkyloxycarbonyl groups such as cyclopentyloxycarbonyl group and cyclohexyloxycarbonyl; and the like. These groups preferably have 2 to 21 carbon atoms.

16で示される「フェニル基」としては、フェニル基、4−シクロヘキシルフェニル基、4−t−ブチルフェニル基、4−メトキシフェニル基、4−t−ブトキシフェニル基等が好ましい。 As the “phenyl group” represented by R 16 , a phenyl group, 4-cyclohexylphenyl group, 4-t-butylphenyl group, 4-methoxyphenyl group, 4-t-butoxyphenyl group and the like are preferable.

また、R16で示される「ナフチル基」としては、例えば、1−ナフチル基の他;2−メチル−1−ナフチル基、3−メチル−1−ナフチル基、4−メチル−1−ナフチル基等の置換ナフチル基;これらの基の水素原子を、ヒドロキシル基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシル基、アルコキシアルキル基、アルコキシカルボニル基及びアルコキシカルボニルオキシ基の群から選択される少なくとも一種の基で置換した基;等を挙げることができる。 Examples of the “naphthyl group” represented by R 16 include 1-naphthyl group; 2-methyl-1-naphthyl group, 3-methyl-1-naphthyl group, 4-methyl-1-naphthyl group and the like. A substituted naphthyl group of the above; the hydrogen atom of these groups is at least one group selected from the group consisting of hydroxyl group, carboxyl group, cyano group, nitro group, alkoxyl group, alkoxyalkyl group, alkoxycarbonyl group and alkoxycarbonyloxy group And the like.

ナフチル基又は置換ナフチル基の水素原子を置換する、「アルコキシル基」、「アルコキシアルキル基」、「アルコキシカルボニル基」、「アルコキシカルボニルオキシ基」としては、フェニル基の項で例示した基を挙げることができる。   Examples of the “alkoxyl group”, “alkoxyalkyl group”, “alkoxycarbonyl group”, and “alkoxycarbonyloxy group” that replace the hydrogen atom of the naphthyl group or substituted naphthyl group include the groups exemplified in the section of the phenyl group Can do.

16で示される「ナフチル基」としては、1−ナフチル基、1−(4−メトキシナフチル)基、1−(4−エトキシナフチル)基、1−(4−n−プロポキシナフチル)基、1−(4−n−ブトキシナフチル)基、2−(7−メトキシナフチル)基、2−(7−エトキシナフチル)基、2−(7−n−プロポキシナフチル)基、2−(7−n−ブトキシナフチル)基等が好ましい。 Examples of the “naphthyl group” represented by R 16 include 1-naphthyl group, 1- (4-methoxynaphthyl) group, 1- (4-ethoxynaphthyl) group, 1- (4-n-propoxynaphthyl) group, 1 -(4-n-butoxynaphthyl) group, 2- (7-methoxynaphthyl) group, 2- (7-ethoxynaphthyl) group, 2- (7-n-propoxynaphthyl) group, 2- (7-n- Butoxynaphthyl) group and the like are preferable.

また、2個のR16が相互に結合して形成される「炭素数2〜10の2価の基」としては、2個のR16が相互に結合し、一般式(B−1)中の硫黄原子と共に5員又は6員の環を形成した構造、中でも、5員の環(テトラヒドロチオフェン環)を形成した構造が好ましい。 In addition, as a “divalent group having 2 to 10 carbon atoms” formed by bonding two R 16 to each other, two R 16 are bonded to each other, in the general formula (B-1) A structure in which a 5-membered ring or a 6-membered ring is formed with the sulfur atom, and a structure in which a 5-membered ring (tetrahydrothiophene ring) is formed is preferable.

この「2価の基」は、その水素原子が、ヒドロキシル基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシル基、アルコキシアルキル基、アルコキシカルボニル基及びアルコキシカルボニルオキシ基の群から選択される少なくとも一種の基で置換されていてもよい。水素原子の一部が置換されていてもよい。「アルコキシル基」、「アルコキシアルキル基」、「アルコキシカルボニル基」、「アルコキシカルボニルオキシ基」としては、フェニル基の項で例示した基を挙げることができる。   This “divalent group” has at least one hydrogen atom selected from the group consisting of hydroxyl group, carboxyl group, cyano group, nitro group, alkoxyl group, alkoxyalkyl group, alkoxycarbonyl group and alkoxycarbonyloxy group. It may be substituted with a group. A part of hydrogen atoms may be substituted. Examples of the “alkoxyl group”, “alkoxyalkyl group”, “alkoxycarbonyl group”, and “alkoxycarbonyloxy group” include the groups exemplified in the section of the phenyl group.

16としては、メチル基、エチル基、フェニル基、4−メトキシフェニル基、1−ナフチル基、2個のR16が相互に結合し、一般式(B−1)中の硫黄原子と共にテトラヒドロチオフェン環を形成した構造が好ましい。 As R 16 , a methyl group, an ethyl group, a phenyl group, a 4-methoxyphenyl group, a 1-naphthyl group, two R 16s are bonded to each other, and together with the sulfur atom in the general formula (B-1), tetrahydrothiophene A structure in which a ring is formed is preferable.

一般式(B−1)のカチオンとしては、トリフェニルスルホニウムカチオン、トリ−1−ナフチルスルホニウムカチオン、トリ−tert−ブチルフェニルスルホニウムカチオン、4−フルオロフェニル−ジフェニルスルホニウムカチオン、ジ−4−フルオロフェニル−フェニルスルホニウムカチオン、トリ−4−フルオロフェニルスルホニウムカチオン、4−シクロヘキシルフェニル−ジフェニルスルホニウムカチオン、4−メタンスルホニルフェニル−ジフェニルスルホニウムカチオン、4−シクロヘキサンスルホニル−ジフェニルスルホニウムカチオン、1−ナフチルジメチルスルホニウムカチオン、1−ナフチルジエチルスルホニウムカチオン、1−(4−ヒドロキシナフチル)ジメチルスルホニウムカチオン、1−(4−メチルナフチル)ジメチルスルホニウムカチオン、1−(4−メチルナフチル)ジエチルスルホニウムカチオン、1−(4−シアノナフチル)ジメチルスルホニウムカチオン、1−(4−シアノナフチル)ジエチルスルホニウムカチオン、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン、1−(4−メトキシナフチル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン、1−(4−エトキシナフチル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン、1−(4−n−プロポキシナフチル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン、1−(4−n−ブトキシナフチル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン、2−(7−メトキシナフチル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン、2−(7−エトキシナフチル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン、2−(7−n−プロポキシナフチル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン、2−(7−n−ブトキシナフチル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン等が好ましい。   Examples of the cation of the general formula (B-1) include triphenylsulfonium cation, tri-1-naphthylsulfonium cation, tri-tert-butylphenylsulfonium cation, 4-fluorophenyl-diphenylsulfonium cation, di-4-fluorophenyl- Phenylsulfonium cation, tri-4-fluorophenylsulfonium cation, 4-cyclohexylphenyl-diphenylsulfonium cation, 4-methanesulfonylphenyl-diphenylsulfonium cation, 4-cyclohexanesulfonyl-diphenylsulfonium cation, 1-naphthyldimethylsulfonium cation, 1- Naphthyldiethylsulfonium cation, 1- (4-hydroxynaphthyl) dimethylsulfonium cation, 1- (4-methylnaphthane Til) dimethylsulfonium cation, 1- (4-methylnaphthyl) diethylsulfonium cation, 1- (4-cyanonaphthyl) dimethylsulfonium cation, 1- (4-cyanonaphthyl) diethylsulfonium cation, 1- (3,5-dimethyl) -4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium cation, 1- (4-methoxynaphthyl) tetrahydrothiophenium cation, 1- (4-ethoxynaphthyl) tetrahydrothiophenium cation, 1- (4-n-propoxynaphthyl) Tetrahydrothiophenium cation, 1- (4-n-butoxynaphthyl) tetrahydrothiophenium cation, 2- (7-methoxynaphthyl) tetrahydrothiophenium cation, 2- (7-ethoxynaphthyl) tetrahydrothioff Cation, 2- (7-n- propoxy-naphthyl) tetrahydrothiophenium cation, 2- (7-n- butoxynaphthyl) tetrahydrothiophenium cation, and the like are preferable.

一般式(b−1)中、「−C2y−」は、炭素数yのパーフルオロアルキレン基であり、直鎖状であっても分岐状であってもよい。そして、yは1、2、4又は8であることが好ましい。 In the general formula (b-1), “—C y F 2y —” is a perfluoroalkylene group having a carbon number y and may be linear or branched. And y is preferably 1, 2, 4 or 8.

一般式(b−1),(b−2)中、R17で示される「炭素数1〜12の炭化水素基」としては、炭素数1〜12のアルキル基、シクロアルキル基、有橋脂環式炭化水素基が好ましい。 In the general formulas (b-1) and (b-2), examples of the “hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms” represented by R 17 include an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl group, and Aburashi A cyclic hydrocarbon group is preferred.

一般式(b−3),(b−4)中、R18で示される「炭素数1〜10のフッ素置換アルキル基」としては、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基、ノナフルオロブチル基、ドデカフルオロペンチル基、パーフルオロオクチル基等を挙げることができる。 In the general formulas (b-3) and (b-4), as the “fluorine-substituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms” represented by R 18 , a trifluoromethyl group, a pentafluoroethyl group, a heptafluoropropyl group, Nonafluorobutyl group, dodecafluoropentyl group, perfluorooctyl group and the like can be mentioned.

2個のR18が相互に結合して形成される「炭素数2〜10の2価のフッ素置換アルキレン基」としては、テトラフルオロエチレン基、ヘキサフルオロプロピレン基、オクタフルオロブチレン基、デカフルオロペンチレン基、ウンデカフルオロヘキシレン基等を挙げることができる。 Examples of the “divalent fluorine-substituted alkylene group having 2 to 10 carbon atoms” formed by bonding two R 18 to each other include a tetrafluoroethylene group, a hexafluoropropylene group, an octafluorobutylene group, a decafluoropentylene group. Examples include a len group and an undecafluorohexylene group.

一般式(B−1)のアニオン部位としては、トリフルオロメタンスルホネートアニオン、パーフルオロ−n−ブタンスルホネートアニオン、パーフルオロ−n−オクタンスルホネートアニオン、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−イル)−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネートアニオン、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−イル)−1,1−ジフルオロエタンスルホネートアニオン、1−アダマンチルスルホネートアニオンの他、下記式(b−3a)〜(b−3g)で示されるアニオン等が好ましい。   As an anion site of the general formula (B-1), trifluoromethanesulfonate anion, perfluoro-n-butanesulfonate anion, perfluoro-n-octanesulfonate anion, 2- (bicyclo [2.2.1] hepta-2 -Yl) -1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate anion, 2- (bicyclo [2.2.1] hept-2-yl) -1,1-difluoroethanesulfonate anion, 1-adamantylsulfonate anion In addition, anions represented by the following formulas (b-3a) to (b-3g) are preferable.

Figure 2010160346
Figure 2010160346

酸発生剤(B)は、既に例示したカチオン及びアニオンの組合せで構成される。但し、その組合せは特に限定されるものでない。本発明の樹脂組成物においては、酸発生剤(B)は、1種を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 acid generator (B) is composed of combinations of cations and anions already exemplified. However, the combination is not particularly limited. In the resin composition of this invention, an acid generator (B) may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for it.

なお、本発明の樹脂組成物においては、酸発生剤(B)以外の酸発生剤を併用してもよい。そのような酸発生剤としては、例えば、オニウム塩化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾケトン化合物、スルホン化合物、スルホン酸化合物等を挙げることができる。具体的には、以下のものを挙げることができる。   In addition, in the resin composition of this invention, you may use together acid generators other than an acid generator (B). Examples of such acid generators include onium salt compounds, halogen-containing compounds, diazoketone compounds, sulfone compounds, and sulfonic acid compounds. Specifically, the following can be mentioned.

「オニウム塩化合物」としては、例えば、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ピリジニウム塩等を挙げることができる。   Examples of the “onium salt compound” include iodonium salts, sulfonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, pyridinium salts, and the like.

「ハロゲン含有化合物」としては、例えば、ハロアルキル基含有炭化水素化合物、ハロアルキル基含有複素環式化合物等を挙げることができる。   Examples of the “halogen-containing compound” include haloalkyl group-containing hydrocarbon compounds, haloalkyl group-containing heterocyclic compounds, and the like.

「ジアゾケトン化合物」としては、例えば、1,3−ジケト−2−ジアゾ化合物、ジアゾベンゾキノン化合物、ジアゾナフトキノン化合物等を挙げることができる。   Examples of “diazoketone compounds” include 1,3-diketo-2-diazo compounds, diazobenzoquinone compounds, diazonaphthoquinone compounds, and the like.

「スルホン化合物」としては、例えば、β−ケトスルホン、β−スルホニルスルホンや、これらの化合物のα−ジアゾ化合物等を挙げることができる。   Examples of the “sulfone compound” include β-ketosulfone, β-sulfonylsulfone, α-diazo compounds of these compounds, and the like.

「スルホン酸化合物」としては、例えば、アルキルスルホン酸エステル、アルキルスルホン酸イミド、ハロアルキルスルホン酸エステル、アリールスルホン酸エステル、イミノスルホネート等を挙げることができる。   Examples of the “sulfonic acid compound” include alkyl sulfonic acid esters, alkyl sulfonic acid imides, haloalkyl sulfonic acid esters, aryl sulfonic acid esters, imino sulfonates, and the like.

これらの酸発生剤は、1種を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。   These acid generators can be used singly or in combination of two or more.

本発明の樹脂組成物において、酸発生剤(B)と他の酸発生剤の総使用量は、レジストとしての感度及び現像性を確保する観点から、重合体(A)100質量部に対して、通常、0.1〜30質量部であり、0.5〜20質量部であることが好ましい。この場合、総使用量が0.1質量部未満では、感度及び現像性が低下する傾向がある。一方、30質量部を超えると、放射線に対する透明性が低下して、矩形のレジストパターンが得られ難くなる傾向がある。また、他の酸発生剤の使用割合は、酸発生剤(B)と他の酸発生剤との総量に対して、80質量%以下であることが好ましく、60質量%以下であることが更に好ましい。   In the resin composition of the present invention, the total amount of the acid generator (B) and the other acid generator used is based on 100 parts by mass of the polymer (A) from the viewpoint of ensuring sensitivity and developability as a resist. Usually, it is 0.1-30 mass parts, and it is preferable that it is 0.5-20 mass parts. In this case, if the total amount used is less than 0.1 parts by mass, the sensitivity and developability tend to be lowered. On the other hand, when it exceeds 30 parts by mass, the transparency to radiation is lowered, and it tends to be difficult to obtain a rectangular resist pattern. Moreover, it is preferable that the usage-amount of another acid generator is 80 mass% or less with respect to the total amount of an acid generator (B) and another acid generator, and it is further 60 mass% or less. preferable.

[3]酸拡散抑制剤(C):
本発明の感放射線性樹脂組成物は、これまでに説明した重合体(A)及び酸発生剤(B)に加えて、酸拡散抑制剤(C)を更に含有しても良い。この酸拡散抑制剤(C)は、露光により酸発生剤から生じる酸のレジスト被膜中における拡散現象を制御し、非露光領域における好ましくない化学反応を抑制するものである。このような酸拡散抑制剤(C)を配合することにより、得られる感放射線性樹脂組成物の貯蔵安定性が向上し、またレジストとしての解像度が更に向上するとともに、露光から露光後の加熱処理までの引き置き時間(PED)の変動によるレジストパターンの線幅変化を抑えることができ、プロセス安定性に極めて優れた組成物が得られる。
[3] Acid diffusion inhibitor (C):
The radiation sensitive resin composition of the present invention may further contain an acid diffusion inhibitor (C) in addition to the polymer (A) and the acid generator (B) described so far. This acid diffusion inhibitor (C) controls the diffusion phenomenon in the resist film of the acid generated from the acid generator upon exposure, and suppresses an undesirable chemical reaction in the non-exposed region. By blending such an acid diffusion inhibitor (C), the storage stability of the resulting radiation-sensitive resin composition is improved, the resolution as a resist is further improved, and the heat treatment from exposure to exposure is performed. The change in the line width of the resist pattern due to the fluctuation of the holding time (PED) up to the above can be suppressed, and a composition having excellent process stability can be obtained.

本発明の感放射線性樹脂組成物においては、酸拡散抑制剤(C)として、下記一般式(C−1)で示される窒素含有化合物(C−1)を用いる。   In the radiation sensitive resin composition of the present invention, a nitrogen-containing compound (C-1) represented by the following general formula (C-1) is used as the acid diffusion inhibitor (C).

Figure 2010160346
Figure 2010160346

〔一般式(C−1)中、R19,R20は相互に独立して、水素原子、炭素数が1〜20である1価の鎖状炭化水素基、炭素数が3〜20である1価の脂環式炭化水素基又は炭素数が6〜20である1価の芳香族炭化水素基を示す。2つのR19が結合されて、環構造が形成されていてもよい。〕 [In General Formula (C-1), R 19 and R 20 are each independently a hydrogen atom, a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or 3 to 20 carbon atoms. A monovalent alicyclic hydrocarbon group or a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms is shown. Two R 19 may be bonded to form a ring structure. ]

前記一般式(C−1)中、R20で示される基としては、tert−ブチル基又はtert−アミル基が好ましい。 In the general formula (C-1), the group represented by R 20 is preferably a tert-butyl group or a tert-amyl group.

前記一般式(C−1)において、2つのR19が結合されて、環構造が形成されていてもよい。例えば、C−1中の窒素原子が環状アミンの一部をなすものも窒素化合物(C−1)に含まれる(例えば、N−t−ブトキシカルボニルピロリジン、N−t−ブトキシカルボニル−2−フェニルベンズイミダゾール等)。 In the general formula (C-1), two R 19 may be bonded to form a ring structure. For example, the nitrogen compound (C-1) in which the nitrogen atom in C-1 forms part of a cyclic amine is also included (for example, Nt-butoxycarbonylpyrrolidine, Nt-butoxycarbonyl-2-phenyl) Benzimidazole).

前記一般式(C−1)で表される窒素含有化合物としては、例えば、N−t−ブトキシカルボニルジ−n−オクチルアミン、N−t−ブトキシカルボニルジ−n−ノニルアミン、N−t−ブトキシカルボニルジ−n−デシルアミン等のN−tert−ブチル基含有アミノ化合物;N−t−アミロキシカルボニルジ−n−オクチルアミン、N−t−アミロキシカルボニルジ−n−ノニルアミン、N−t−アミロキシカルボニルジ−n−デシルアミン等のN−tert−アミル基含有アミノ化合物;等を挙げることができる。   Examples of the nitrogen-containing compound represented by the general formula (C-1) include Nt-butoxycarbonyldi-n-octylamine, Nt-butoxycarbonyldi-n-nonylamine, and Nt-butoxy. N-tert-butyl group-containing amino compounds such as carbonyldi-n-decylamine; Nt-amyloxycarbonyldi-n-octylamine, Nt-amyloxycarbonyldi-n-nonylamine, Nt-amino And N-tert-amyl group-containing amino compounds such as loxycarbonyldi-n-decylamine.

これらの化合物の中では、N−t−ブトキシカルボニルジシクロヘキシルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−1−アダマンチルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−2−アダマンチルアミン、(S)−(−)−1−(t−ブトキシカルボニル)−2−ピロリジンメタノール、(R)−(+)−1−(t−ブトキシカルボニル)−2−ピロリジンメタノール、N−t−ブトキシカルボニルピロリジン、N−t−ブトキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン、N−t−ブトキシカルボニル−2−フェニルベンズイミダゾール、N−t−アミロキシカルボニルジシクロヘキシルアミン、N−t−アミロキシカルボニル−1−アダマンチルアミン、N−t−アミロキシカルボニル−2−アダマンチルアミン、(S)−(−)−1−(t−アミロキシカルボニル)−2−ピロリジンメタノール、(R)−(+)−1−(t−アミロキシカルボニル)−2−ピロリジンメタノール、N−t−アミロキシカルボニルピロリジン、N−t−アミロキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン、N−t−アミロキシカルボニル−2−フェニルベンズイミダゾールが好ましい。   Among these compounds, Nt-butoxycarbonyldicyclohexylamine, Nt-butoxycarbonyl-1-adamantylamine, Nt-butoxycarbonyl-2-adamantylamine, (S)-(−)-1- (T-butoxycarbonyl) -2-pyrrolidinemethanol, (R)-(+)-1- (t-butoxycarbonyl) -2-pyrrolidinemethanol, Nt-butoxycarbonylpyrrolidine, Nt-butoxycarbonyl-4 -Hydroxypiperidine, Nt-butoxycarbonyl-2-phenylbenzimidazole, Nt-amyloxycarbonyldicyclohexylamine, Nt-amyloxycarbonyl-1-adamantylamine, Nt-amyloxycarbonyl-2- Adamantylamine, (S)-(−)-1- (t-a Roxycarbonyl) -2-pyrrolidinemethanol, (R)-(+)-1- (t-amyloxycarbonyl) -2-pyrrolidinemethanol, Nt-amyloxycarbonylpyrrolidine, Nt-amyloxycarbonyl-4 -Hydroxypiperidine, Nt-amyloxycarbonyl-2-phenylbenzimidazole are preferred.

窒素含有化合物(C−1)以外の酸拡散抑制剤(C)としては、例えば、3級アミン化合物、4級アンモニウムヒドロキシド化合物、含窒素複素環化合物等の窒素含有化合物を挙げることができる。   Examples of the acid diffusion inhibitor (C) other than the nitrogen-containing compound (C-1) include nitrogen-containing compounds such as tertiary amine compounds, quaternary ammonium hydroxide compounds, and nitrogen-containing heterocyclic compounds.

「3級アミン化合物」としては、例えば、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン等のトリ(シクロ)アルキルアミン類;アニリン、N−メチルアニリン、N,N−ジメチルアニリン等の芳香族アミン類;トリエタノールアミン、N,N−ジ(ヒドロキシエチル)アニリン等のアルカノールアミン類;N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、1,3−ビス[1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル]ベンゼンテトラメチレンジアミン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、ビス(2−ジエチルアミノエチル)エーテル等を挙げることができる。   Examples of the “tertiary amine compound” include tri (cyclo) alkylamines such as triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine; aniline, N-methylaniline, N, N-dimethylaniline and the like. Aromatic amines; alkanolamines such as triethanolamine, N, N-di (hydroxyethyl) aniline; N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetrakis (2-hydroxypropyl) ethylenediamine, 1,3-bis [1- (4-aminophenyl) -1-methylethyl] benzenetetramethylenediamine, bis (2-dimethylaminoethyl) ether, bis (2-diethylaminoethyl) An ether etc. can be mentioned.

「4級アンモニウムヒドロキシド化合物」としては、例えば、テトラ−n−プロピ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等を挙げることができる。   Examples of the “quaternary ammonium hydroxide compound” include tetra-n-propylammonium hydroxide and tetra-n-butylammonium hydroxide.

「含窒素複素環化合物」としては、例えば、ピリジン、2−メチルピリジン、4−メチルピリジン等のピリジン類;ピペラジン、1−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン等のピペラジン類;ピラジン、ピラゾール、ピリダジン、キノザリン、プリン、ピロリジン、ピペリジン、3−ピペリジノ−1,2−プロパンジオール、モルホリン、4−メチルモルホリン、1,4−ジメチルピペラジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、イミダゾール、4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、4−メチル−2−フェニルイミダゾール、ベンズイミダゾール、2−フェニルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニル−2−メチルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニル−2−フェニルベンズイミダゾール等を挙げることができる。   Examples of the “nitrogen-containing heterocyclic compound” include pyridines such as pyridine, 2-methylpyridine and 4-methylpyridine; piperazines such as piperazine and 1- (2-hydroxyethyl) piperazine; pyrazine, pyrazole, pyridazine, Quinosaline, purine, pyrrolidine, piperidine, 3-piperidino-1,2-propanediol, morpholine, 4-methylmorpholine, 1,4-dimethylpiperazine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, imidazole, 4 -Methylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 4-methyl-2-phenylimidazole, benzimidazole, 2-phenylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonyl-2-methyl Benz Imidazo , Mention may be made of N-t-butoxycarbonyl-2-phenylbenzimidazole, and the like.

酸拡散抑制剤(C)は、1種を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。   An acid diffusion inhibitor (C) can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

本発明の樹脂組成物において、酸拡散抑制剤(C)の総使用量は、レジストとしての高い感度を確保する観点から、重合体(A)100質量部に対して、10質量部未満が好ましく、5質量部未満が更に好ましい。合計使用量が10質量部を超えると、レジストとしての感度が著しく低下する傾向にある。なお、酸拡散抑制剤(C)の使用量が0.001質量部未満では、プロセス条件によってはレジストとしてのパターン形状や寸法忠実度が低下するおそれがある。   In the resin composition of the present invention, the total amount of the acid diffusion inhibitor (C) used is preferably less than 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer (A) from the viewpoint of ensuring high sensitivity as a resist. More preferably, it is less than 5 parts by mass. When the total amount used exceeds 10 parts by mass, the sensitivity as a resist tends to be remarkably reduced. In addition, if the usage-amount of an acid diffusion inhibitor (C) is less than 0.001 mass part, there exists a possibility that the pattern shape and dimensional fidelity as a resist may fall depending on process conditions.

[4]溶剤(D):
溶剤(D)としては、少なくとも重合体(A)、酸発生剤(B)及び酸拡散抑制剤(C)、所望により添加剤(E)を溶解可能な溶剤であれば、特に限定されるものではない。例えば、アルコール類、エーテル類、ケトン類、アミド類、エステル・ラクトン類、ニトリル類及びその混合溶媒等を使用することができる。
[4] Solvent (D):
As the solvent (D), at least the polymer (A), the acid generator (B), the acid diffusion inhibitor (C), and a solvent that can dissolve the additive (E) if desired are particularly limited. is not. For example, alcohols, ethers, ketones, amides, esters / lactones, nitriles, and mixed solvents thereof can be used.

これらの中でも、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、特に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いることが好ましい。他には、ケトン類、2−ヒドロキシプロピオン酸アルキル類、3−アルコキシプロピオン酸アルキル類、γ−ブチロラクトン等が好ましい。これらの溶剤は、1種を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。   Among these, it is preferable to use propylene glycol monoalkyl ether acetates, particularly propylene glycol monomethyl ether acetate. Besides, ketones, alkyl 2-hydroxypropionate, alkyl 3-alkoxypropionate, γ-butyrolactone and the like are preferable. These solvent can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

[5]添加剤(E):
本発明の感放射線性樹脂組成物には、必要に応じて、フッ素含有樹脂、脂環式骨格含有樹脂、界面活性剤、増感剤等の各種の添加剤(E)を配合することができる。各添加剤の配合量は、その目的に応じて適宜決定することができる。
[5] Additive (E):
In the radiation sensitive resin composition of the present invention, various additives (E) such as a fluorine-containing resin, an alicyclic skeleton-containing resin, a surfactant, and a sensitizer can be blended as necessary. . The amount of each additive can be determined as appropriate according to the purpose.

フッ素含有樹脂は、特に液浸露光においてレジスト膜表面に撥水性を発現させる作用を示す。そして、レジスト膜から液浸液への成分の溶出を抑制したり、高速スキャンにより液浸露光を行ったとしても液滴を残すことなく、結果としてウォーターマーク欠陥等の液浸由来欠陥を抑制する効果がある成分である。   The fluorine-containing resin exhibits an action of developing water repellency on the resist film surface particularly in immersion exposure. In addition, it suppresses the elution of components from the resist film to the immersion liquid, and does not leave droplets even if immersion exposure is performed by high-speed scanning, and as a result, suppresses immersion-derived defects such as watermark defects. It is an effective ingredient.

フッ素含有樹脂の構造は特に限定されるものでなく、(1)それ自身は現像液に不溶で、酸の作用によりアルカリ可溶性となるフッ素含有樹脂、(2)それ自身が現像液に可溶であり、酸の作用によりアルカリ可溶性が増大するフッ素含有樹脂、(3)それ自身は現像液に不溶で、アルカリの作用によりアルカリ可溶性となるフッ素含有樹脂、(4)それ自身が現像液に可溶であり、アルカリの作用によりアルカリ可溶性が増大するフッ素含有樹脂等を挙げることができる。   The structure of the fluorine-containing resin is not particularly limited. (1) Fluorine-containing resin that itself is insoluble in the developer and becomes alkali-soluble by the action of acid, and (2) itself is soluble in the developer. Fluorine-containing resin whose alkali solubility is increased by the action of acid, (3) Fluorine-containing resin which is itself insoluble in the developer and becomes alkali-soluble by the action of alkali, (4) itself is soluble in the developer And fluorine-containing resins whose alkali solubility is increased by the action of alkali.

「フッ素含有樹脂」としては、繰り返し単位(4)及びフッ素含有繰り返し単位から選択される少なくとも一種の繰り返し単位を有する重合体からなる樹脂を挙げることができ、更に、繰り返し単位(1)〜(3),(5)及び(6)の群から選択される少なくとも一種の繰り返し単位を更に有する重合体が好ましい。   Examples of the “fluorine-containing resin” include resins made of a polymer having at least one repeating unit selected from the repeating unit (4) and the fluorine-containing repeating unit. Further, the repeating units (1) to (3 ), (5) and a polymer having at least one repeating unit selected from the group (6) is preferred.

「フッ素含有繰り返し単位」としては、例えば、トリフルオロメチル(メタ)アクリレート、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロエチル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。   Examples of the “fluorine-containing repeating unit” include trifluoromethyl (meth) acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl (meth) acrylate, perfluoroethyl (meth) acrylate, and the like.

フッ素含有樹脂としては、例えば、下記一般式(Ea)〜(Ef)で示される重合体等が好ましい。これらのフッ素含有樹脂は、1種を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。   As the fluorine-containing resin, for example, polymers represented by the following general formulas (Ea) to (Ef) are preferable. These fluorine-containing resins can be used alone or in combination of two or more.

Figure 2010160346
Figure 2010160346

脂環式骨格含有樹脂は、ドライエッチング耐性、パターン形状、基板との接着性等を更に改善する作用を示す成分である。   The alicyclic skeleton-containing resin is a component that exhibits an action of further improving dry etching resistance, pattern shape, adhesion to a substrate, and the like.

脂環式骨格含有樹脂としては、例えば、1−アダマンタンカルボン酸、2−アダマンタノン、1−アダマンタンカルボン酸t−ブチル等のアダマンタン誘導体類;デオキシコール酸t−ブチル、デオキシコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、デオキシコール酸2−エトキシエチル等のデオキシコール酸エステル類;リトコール酸t−ブチル、リトコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、リトコール酸2−エトキシエチル等のリトコール酸エステル類;アジピン酸ジメチル、アジピン酸ジエチル、アジピン酸ジプロピル等のアルキルカルボン酸エステル類;   Examples of the alicyclic skeleton-containing resin include adamantane derivatives such as 1-adamantanecarboxylic acid, 2-adamantanone, and 1-adamantanecarboxylic acid t-butyl; deoxycholic acid t-butyl, deoxycholic acid t-butoxycarbonyl, and the like. Deoxycholic acid esters such as methyl and deoxycholic acid 2-ethoxyethyl; Lithocholic acid esters such as t-butyl lithocholic acid, t-butoxycarbonylmethyl lithocholic acid and 2-ethoxyethyl lithocholic acid; Alkyl carboxylic acid esters such as diethyl and dipropyl adipate;

3−〔2−ヒドロキシ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)エチル〕テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン、2−ヒドロキシ−9−メトキシカルボニル−5−オキソ−4−オキサ−トリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン等を挙げることができる。これらの脂環式骨格含有樹脂は、1種を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。 3- [2-hydroxy-2,2-bis (trifluoromethyl) ethyl] tetracyclo [4.4.0.1 2, 5. 1 7,10 ] dodecane, 2-hydroxy-9-methoxycarbonyl-5-oxo-4-oxa-tricyclo [4.2.1.0 3,7 ] nonane, and the like. These alicyclic skeleton-containing resins can be used singly or in combination of two or more.

界面活性剤は、塗布性、ストリエーション、現像性等を改良する作用を示す成分である。界面活性剤としては、例えば、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オレイルエーテル、ポリオキシエチレンn−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のノニオン系界面活性剤の他、以下商品名で、KP341(信越化学工業社製)、ポリフローNo.75、同No.95(共栄社化学社製)、エフトップEF301、同EF303、同EF352(トーケムプロダクツ社製)、メガファックスF171、同F173(大日本インキ化学工業社製)、フロラードFC430、同FC431(住友スリーエム社製)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(旭硝子社製)等を挙げることができる。これらの界面活性剤は、1種を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。   A surfactant is a component that exhibits an effect of improving coating properties, striation, developability, and the like. Examples of the surfactant include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene n-octylphenyl ether, polyoxyethylene n-nonylphenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol In addition to nonionic surfactants such as distearate, KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow No. 75, no. 95 (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), Ftop EF301, EF303, EF352 (manufactured by Tochem Products), Megafax F171, F173 (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals), Florard FC430, FC431 (Sumitomo 3M) Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC-101, SC-102, SC-103, SC-104, SC-105, SC-106 (made by Asahi Glass Co., Ltd.), etc. Can do. These surfactants can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

増感剤は、放射線のエネルギーを吸収して、そのエネルギーを酸発生剤(B)に伝達し、それにより酸の生成量を増加する作用を示すものであり、感放射線性樹脂組成物の「みかけの感度」を向上させる効果を有する。   The sensitizer absorbs radiation energy and transmits the energy to the acid generator (B), thereby increasing the amount of acid produced. It has the effect of improving the “apparent sensitivity”.

増感剤としては、カルバゾール類、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ナフタレン類、フェノール類、ビアセチル、エオシン、ローズベンガル、ピレン類、アントラセン類、フェノチアジン類等を挙げることができる。これらの増感剤は、1種を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。   Examples of the sensitizer include carbazoles, acetophenones, benzophenones, naphthalenes, phenols, biacetyl, eosin, rose bengal, pyrenes, anthracenes, phenothiazines and the like. These sensitizers can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

添加剤(E)としては、染料、顔料、接着助剤等を用いることもできる。例えば、染料或いは顔料を用いることによって、露光部の潜像を可視化させて、露光時のハレーションの影響を緩和できる。また、接着助剤を配合することによって、基板との接着性を改善することができる。他の添加剤としては、アルカリ可溶性樹脂、酸解離性の保護基を有する低分子のアルカリ溶解性制御剤、ハレーション防止剤、保存安定化剤、消泡剤等を挙げることができる。   As the additive (E), dyes, pigments, adhesion assistants and the like can also be used. For example, by using a dye or a pigment, the latent image of the exposed area can be visualized, and the influence of halation during exposure can be reduced. Moreover, the adhesiveness with a board | substrate can be improved by mix | blending an adhesion aid. Examples of other additives include alkali-soluble resins, low-molecular alkali solubility control agents having an acid-dissociable protecting group, antihalation agents, storage stabilizers, and antifoaming agents.

なお、添加剤(E)は、以上説明した各種添加剤1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。   As the additive (E), one of the various additives described above may be used alone, or two or more of them may be used in combination.

[6]フォトレジストパターンの形成方法:
本発明の感放射線性樹脂組成物は、化学増幅型レジストとして有用である。化学増幅型レジストにおいては、露光により酸発生剤から発生した酸の作用によって、樹脂成分、主に、重合体(A)中の酸解離性基が解離して、カルボキシル基を生じる。その結果、レジストの露光部のアルカリ現像液に対する溶解性が高くなり、この露光部がアルカリ現像液によって溶解、除去され、ポジ型のフォトレジストパターンが得られる。
[6] Photoresist pattern forming method:
The radiation sensitive resin composition of the present invention is useful as a chemically amplified resist. In a chemically amplified resist, a resin component, mainly an acid dissociable group in the polymer (A), is dissociated by the action of an acid generated from an acid generator by exposure to generate a carboxyl group. As a result, the solubility of the exposed portion of the resist in the alkaline developer is increased, and the exposed portion is dissolved and removed by the alkaline developer to obtain a positive photoresist pattern.

(フォトレジストパターンの形成方法)
フォトレジストパターン形成方法は、例えば、以下に示すようにしてフォトレジストパターンを形成することが一般的である。(1)感放射線性樹脂組成物を用いて、基板上にフォトレジスト膜を形成した後(工程(1))、(2)形成されたフォトレジスト膜に(必要に応じて液浸媒体を介し)、所定のパターンを有するマスクを通して放射線を照射して露光し(工程(2))、基板(露光されたフォトレジスト膜)を加熱し(工程(3))、次いで(4)現像すれば(工程(4))、フォトレジストパターンを形成することができる。
(Photoresist pattern formation method)
As a method for forming a photoresist pattern, for example, a photoresist pattern is generally formed as follows. (1) After forming a photoresist film on the substrate using the radiation-sensitive resin composition (step (1)), (2) the formed photoresist film (with an immersion medium if necessary) ), Exposing by exposure to radiation through a mask having a predetermined pattern (step (2)), heating the substrate (exposed photoresist film) (step (3)), and then (4) developing ( Step (4)), a photoresist pattern can be formed.

工程(1)では、感放射線性樹脂組成物、又はこれを溶剤に溶解させて得られた組成物溶液を、回転塗布、流延塗布、ロール塗布等の適宜の塗布手段によって、基板(シリコンウエハー、二酸化シリコン、反射防止膜で被覆されたウエハー等)上に塗布することにより、フォトレジスト膜を形成する。具体的には、得られるレジスト膜が所定の膜厚となるように樹脂組成物溶液を塗布した後、プレベーク(PB)することにより塗膜中の溶剤を揮発させ、レジスト膜を形成する。   In the step (1), a radiation sensitive resin composition or a composition solution obtained by dissolving it in a solvent is applied to a substrate (silicon wafer) by an appropriate application means such as spin coating, cast coating, roll coating or the like. , Silicon dioxide, a wafer coated with an antireflection film, etc.) to form a photoresist film. Specifically, after applying the resin composition solution so that the obtained resist film has a predetermined film thickness, the solvent in the coating film is volatilized by pre-baking (PB) to form a resist film.

工程(2)では、工程(1)で形成されたフォトレジスト膜に(場合によっては、水等の液浸媒体を介して)、放射線を照射し、露光させる。なお、この際には、所定のパターンを有するマスクを通して放射線を照射する。放射線としては、目的とするパターンの線幅に応じて、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、荷電粒子線等から適宜選択して照射する。ArFエキシマレーザー(波長193nm)、KrFエキシマレーザー(波長248nm)に代表される遠紫外線が好ましく、なかでも、ArFエキシマレーザーが好ましい。   In step (2), the photoresist film formed in step (1) is irradiated with radiation (possibly through an immersion medium such as water) and exposed. In this case, radiation is irradiated through a mask having a predetermined pattern. As the radiation, irradiation is performed by appropriately selecting from visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-rays, charged particle beams and the like according to the line width of the target pattern. Far ultraviolet rays represented by ArF excimer laser (wavelength 193 nm) and KrF excimer laser (wavelength 248 nm) are preferable, and ArF excimer laser is particularly preferable.

工程(3)は、ポストエクスポージャーベーク(PEB)と呼ばれ、工程(2)でフォトレジスト膜の露光された部分において、酸発生剤から発生した酸が重合体を脱保護する工程である。露光された部分(露光部)と露光されていない部分(未露光部)のアルカリ現像液に対する溶解性に差が生じる。PEBは、通常50℃から180℃の範囲で適宜選択して実施される。   Step (3) is called post-exposure bake (PEB), and is a step in which the acid generated from the acid generator deprotects the polymer in the exposed portion of the photoresist film in step (2). There is a difference in the solubility of the exposed portion (exposed portion) and the unexposed portion (unexposed portion) in the alkaline developer. PEB is usually carried out by appropriately selecting in the range of 50 ° C to 180 ° C.

工程(4)では、露光されたフォトレジスト膜を、現像液で現像することにより、所定のフォトレジストパターンを形成する。現像後は、水で洗浄し、乾燥することが一般的である。現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、けい酸ナトリウム、メタけい酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、エチルジメチルアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、ピロール、ピペリジン、コリン、1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−[4.3.0]−5−ノネン等のアルカリ性化合物の少なくとも1種を溶解したアルカリ水溶液が好ましい。   In step (4), the exposed photoresist film is developed with a developer to form a predetermined photoresist pattern. After development, it is common to wash with water and dry. As the developer, for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine, methyldiethylamine , Ethyldimethylamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo- [5.4.0] -7-undecene, 1,5-diazabicyclo- [4.3. 0] An aqueous alkaline solution in which at least one of alkaline compounds such as 5-nonene is dissolved is preferable.

また、液浸露光を行う場合は、工程(2)の前に、液浸液とレジスト膜との直接の接触を保護するために、液浸液不溶性の液浸用保護膜をレジスト膜上に設けてもよい。液浸用保護膜としては、工程(4)の前に溶剤により剥離する、溶剤剥離型保護膜(例えば、特開2006−227632号公報参照)、工程(4)の現像と同時に剥離する、現像液剥離型保護膜(例えば、WO2005−069076号公報、WO2006−035790号公報参照)のいずれを用いてもよい。但し、スループットの観点からは、現像液剥離型液浸用保護膜を用いることが好ましい。   Also, when performing immersion exposure, before the step (2), in order to protect the direct contact between the immersion liquid and the resist film, an immersion liquid insoluble immersion protective film is formed on the resist film. It may be provided. As the protective film for immersion, a solvent-peeling type protective film (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-227632) that peels off with a solvent before the step (4), a development that peels off simultaneously with the development in the step (4) Any of liquid-removable protective films (see, for example, WO2005-069096 and WO2006-035790) may be used. However, from the viewpoint of throughput, it is preferable to use a developer peeling type immersion protective film.

以下、実施例を挙げて、本発明の実施の形態をさらに具体的に説明する。但し、本発明は、これらの実施例に何ら制約されるものではない。ここで、部は、特記しない限り質量基準である。実施例および比較例における各測定・評価は、下記の要領で行った。   Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples. Here, the part is based on mass unless otherwise specified. Each measurement and evaluation in Examples and Comparative Examples was performed as follows.

ポリスチレン換算重量平均分子量(Mw):
東ソー社製GPCカラム(G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本)を用い、流量1.0ミリリットル/分、溶出溶媒テトラヒドロフラン、カラム温度40℃の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定する。
Polystyrene equivalent weight average molecular weight (Mw):
A gel based on monodisperse polystyrene using Tosoh's GPC columns (2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL) under flow rate of 1.0 ml / min, elution solvent tetrahydrofuran, and column temperature of 40 ° C. Measured by permeation chromatography (GPC).

ポリスチレン換算数平均分子量(Mn):
東ソー社製GPCカラム(G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本)を用い、流量1.0ミリリットル/分、溶出溶媒テトラヒドロフラン、カラム温度40℃の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定する。
Polystyrene equivalent number average molecular weight (Mn):
A gel based on monodisperse polystyrene using Tosoh's GPC columns (2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL) under flow rate of 1.0 ml / min, elution solvent tetrahydrofuran, and column temperature of 40 ° C. Measured by permeation chromatography (GPC).

13C−NMR分析]:
それぞれの重合体の13C−NMR分析は、核磁気共鳴装置(商品名:JNM−ECX400、日本電子社製)を使用し、測定した。
[ 13 C-NMR analysis]:
The 13 C-NMR analysis of each polymer was measured using a nuclear magnetic resonance apparatus (trade name: JNM-ECX400, manufactured by JEOL Ltd.).

(重合体(A)の合成)
樹脂(A−1)〜(A−4)は、各合成例において、下記の単量体(M−1)〜(M−4)を用いて合成した。単量体(M−1)〜(M−2)は繰り返し単位(1)に相当する単量体、単量体(M−4)は繰り返し単位(2)に相当する単量体、単量体(M−3)は繰り返し単位(3)に相当する単量体である。
(Synthesis of polymer (A))
Resins (A-1) to (A-4) were synthesized using the following monomers (M-1) to (M-4) in the respective synthesis examples. Monomers (M-1) to (M-2) are monomers corresponding to the repeating unit (1), and the monomer (M-4) is a monomer corresponding to the repeating unit (2). The body (M-3) is a monomer corresponding to the repeating unit (3).

Figure 2010160346
Figure 2010160346

(合成例1:樹脂(A−1))
単量体(M−1)27.42g(50モル%)、単量体(M−4)5.16g(10モル%)、単量体(M−3)17.43g(40モル%)を2−ブタノン100gに溶解し、更に開始剤としてジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)2.27g(5モル%)を投入した単量体溶液を準備した。
(Synthesis Example 1: Resin (A-1))
Monomer (M-1) 27.42 g (50 mol%), Monomer (M-4) 5.16 g (10 mol%), Monomer (M-3) 17.43 g (40 mol%) Was dissolved in 100 g of 2-butanone, and a monomer solution containing 2.27 g (5 mol%) of dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) as an initiator was prepared.

次に、温度計及び滴下漏斗を備えた500mlの三つ口フラスコに50gの2−ブタノンを投入し、30分窒素パージした。窒素パージの後、フラスコ内をマグネティックスターラーで攪拌しながら80℃になるように加熱した。滴下漏斗を用い、予め準備しておいた単量体溶液を3時間かけて滴下した。滴下開始時を重合開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合終了後、重合溶液は水冷により30℃以下に冷却した。冷却後、1000gのメタノールに投入し、析出した白色粉末をろ別した。ろ別された白色粉末を、200gのメタノールにてスラリー状態とし、2度洗浄した。その後再度、白色粉末をろ別し、50℃にて17時間乾燥し、白色粉末の共重合体を得た(39g、収率78%)。この共重合体を樹脂(A−1)とした。   Next, 50 g of 2-butanone was charged into a 500 ml three-necked flask equipped with a thermometer and a dropping funnel, and purged with nitrogen for 30 minutes. After purging with nitrogen, the inside of the flask was heated to 80 ° C. while stirring with a magnetic stirrer. Using a dropping funnel, a monomer solution prepared in advance was added dropwise over 3 hours. The polymerization start was carried out for 6 hours with the start of dropping as the polymerization start time. After completion of the polymerization, the polymerization solution was cooled to 30 ° C. or less by water cooling. After cooling, it was poured into 1000 g of methanol, and the precipitated white powder was filtered off. The filtered white powder was slurried with 200 g of methanol and washed twice. Thereafter, the white powder was again filtered off and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powder copolymer (39 g, yield 78%). This copolymer was referred to as “resin (A-1)”.

この共重合体は、Mwが6520であり、Mw/Mnが1.61であり、13C−NMR分析の結果、単量体(M−1),単量体(M−4)及び単量体(M−3)に由来する各繰り返し単位の含有率は、50.2:9.5:40.3(モル%)であった。 This copolymer has Mw of 6520, Mw / Mn of 1.61, and as a result of 13 C-NMR analysis, monomer (M-1), monomer (M-4), and single monomer The content rate of each repeating unit derived from a body (M-3) was 50.2: 9.5: 40.3 (mol%).

Figure 2010160346
Figure 2010160346

(合成例2:樹脂(A−2)〜(A−4)
表1に示す配合処方とした以外は、合成例1と同様にして樹脂(A−2)〜(A−4)を合成した。
(Synthesis Example 2: Resins (A-2) to (A-4)
Resins (A-2) to (A-4) were synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1, except that the formulation shown in Table 1 was used.

また、得られた樹脂(A−2)〜(A−4)についての、13C−NMR分析による各繰り返し単位の割合(モル%)、収率(%)、Mw、及び分散度(Mw/Mn)の測定結果を表2に示す。 Moreover, about the obtained resin (A-2)-(A-4), the ratio (mol%) of each repeating unit by 13 C-NMR analysis, a yield (%), Mw, and dispersity (Mw / The measurement results of Mn) are shown in Table 2.

Figure 2010160346
Figure 2010160346

(感放射線性樹脂組成物の調製)
表3に、各実施例及び比較例にて調製された感放射線性樹脂組成物の組成を示す。また、上記合成例にて合成した樹脂(A−1)〜(A−4)以外の感放射線性樹脂組成物を構成する各成分(酸発生剤(B)、酸拡散抑制剤(C)及び溶剤(D))について以下に示す。
(Preparation of radiation-sensitive resin composition)
Table 3 shows the compositions of the radiation-sensitive resin compositions prepared in each example and comparative example. Moreover, each component (an acid generator (B), an acid diffusion inhibitor (C), and a component constituting a radiation-sensitive resin composition other than the resins (A-1) to (A-4) synthesized in the above synthesis example) The solvent (D)) is shown below.

<酸発生剤(B)>
(B−1):トリフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1−ジフルオロエタンスルホネート
<Acid generator (B)>
(B-1): Triphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1-difluoroethanesulfonate

<酸拡散抑制剤(C)>
(C−1):N−t−ブトキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン
<Acid diffusion inhibitor (C)>
(C-1): Nt-butoxycarbonyl-4-hydroxypiperidine

<溶剤(D)>
(D−1):プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、
(D−2):シクロヘキサノン、
(D−3):γ−ブチロラクトン
<Solvent (D)>
(D-1): Propylene glycol monomethyl ether acetate,
(D-2): cyclohexanone,
(D-3): γ-butyrolactone

Figure 2010160346
Figure 2010160346

(実施例1)
合成例1で得られた樹脂(A−1)100質量部、酸発生剤(B)として、(B−1):トリフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1−ジフルオロエタンスルホネート7.5質量部、酸拡散抑制剤(C)として、(C−1):N−t−ブトキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン0.9質量部を混合し、この混合物に、溶剤(D)として、(D−1)プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート1500質量部、(D−2)シクロヘキサノン650質量部及び(D−3)γ−ブチロラクトン30質量部を添加し、上記混合物を溶解させて混合溶液を得、得られた混合溶液を孔径0.20μmのフィルターでろ過して感放射線性樹脂組成物を調製した。
Example 1
100 parts by mass of the resin (A-1) obtained in Synthesis Example 1 and the acid generator (B), (B-1): triphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl- 7.5 parts by mass of 1,1-difluoroethanesulfonate and 0.9 parts by mass of (C-1): Nt-butoxycarbonyl-4-hydroxypiperidine were mixed as the acid diffusion inhibitor (C). As a solvent (D), (D-1) 1500 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate, (D-2) 650 parts by mass of cyclohexanone and (D-3) 30 parts by mass of γ-butyrolactone were added to dissolve the above mixture. Thus, a mixed solution was obtained, and the obtained mixed solution was filtered through a filter having a pore size of 0.20 μm to prepare a radiation sensitive resin composition.

(実施例2、比較例1〜2)
感放射線性樹脂組成物を調製する各成分の組成を表3に示すように変更したことを除いては、実施例1と同様にして、感放射線性樹脂組成物(実施例2)、(比較例1、2)を得た。
(Example 2, Comparative Examples 1-2)
Radiation-sensitive resin composition (Example 2), (Comparison) as in Example 1, except that the composition of each component for preparing the radiation-sensitive resin composition was changed as shown in Table 3. Examples 1 and 2) were obtained.

[評価方法]
得られた実施例1、2、比較例1、2の感放射線性樹脂組成物について、ArFエキシマレーザーを光源として、感度、密集ライン焦点深度、孤立スペース焦点深度、LWR、MEEF、最小倒壊前寸法、及び現像欠陥数について評価を行った。評価結果を表4に示す。
[Evaluation methods]
About the obtained radiation sensitive resin compositions of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, using ArF excimer laser as a light source, sensitivity, dense line focal depth, isolated space focal depth, LWR, MEEF, minimum pre-collapse dimensions And the number of development defects were evaluated. The evaluation results are shown in Table 4.

Figure 2010160346
Figure 2010160346

感度(単位:mJ/cm):
8インチのウエハー表面に、下層反射防止膜形成剤(商品名:ARC29A、日産化学社製)を用いて、膜厚77nmの下層反射防止膜を形成した。この基板の表面に、実施例及び比較例の感放射線性樹脂組成物をスピンコートにより塗布し、ホットプレート上にて、表4に示す温度で90秒間SB(SoftBake)を行い、膜厚120nmのレジスト被膜を形成した。
Sensitivity (unit: mJ / cm 2 ):
A lower antireflection film having a film thickness of 77 nm was formed on an 8-inch wafer surface using a lower antireflection film forming agent (trade name: ARC29A, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.). The radiation-sensitive resin compositions of Examples and Comparative Examples were applied to the surface of this substrate by spin coating, and subjected to SB (Soft Bake) for 90 seconds at a temperature shown in Table 4 on a hot plate, and the film thickness was 120 nm. A resist film was formed.

このレジスト被膜を、フルフィールド縮小投影露光装置(商品名:S306C、ニコン社製、開口数0.78)を用い、マスクパターンを介して露光した。その後、表4に示す温度で90秒間PEBを行った後、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(以下、「TMAH水溶液」と記す。)により、25℃で60秒現像し、水洗し、乾燥して、ポジ型のレジストパターンを形成した。   This resist film was exposed through a mask pattern using a full-field reduction projection exposure apparatus (trade name: S306C, Nikon Corporation, numerical aperture 0.78). Thereafter, PEB was performed for 90 seconds at the temperature shown in Table 4, and then developed with a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution (hereinafter referred to as “TMAH aqueous solution”) at 25 ° C. for 60 seconds, followed by washing with water. And dried to form a positive resist pattern.

このとき、寸法90nmの1対1ラインアンドスペースのマスクを介して形成した線幅が、線幅90nmの1対1ラインアンドスペースに形成される露光量(mJ/cm)を最適露光量とし、この最適露光量(mJ/cm)を「感度」とした。なお、測長には走査型電子顕微鏡(商品名:S9220、日立ハイテクノロジーズ社製)を用いた。 At this time, the exposure amount (mJ / cm 2 ) formed in a one-to-one line and space with a line width of 90 nm is defined as an optimum exposure amount through a mask with a one-to-one line and space with a dimension of 90 nm. The optimum exposure amount (mJ / cm 2 ) was defined as “sensitivity”. A scanning electron microscope (trade name: S9220, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) was used for length measurement.

孤立ラインの焦点深度(DOF):
最適露光量にて90nm1L/1Sマスクパターンで解像されるパターン寸法が、マスクの設計寸法の±10%以内となる場合のフォーカスの振れ幅を密集ライン焦点深度とした。具体的には、密集ライン焦点深度が0.40μm以上の場合「良好」、0.40μm未満の場合「不良」と評価した。なお、パターン寸法の観測には前記走査型電子顕微鏡を用いた。
Depth of focus (DOF) of isolated lines:
The focus fluctuation width when the pattern dimension resolved with the 90 nm 1L / 1S mask pattern at the optimum exposure dose is within ± 10% of the mask design dimension was defined as the dense line focal depth. Specifically, it was evaluated as “good” when the dense line focal depth was 0.40 μm or more, and “bad” when it was less than 0.40 μm. The scanning electron microscope was used for observing the pattern dimensions.

露光余裕(EL):
90nm1L/1Sマスクパターンで解像されるパターン寸法が、マスクの設計寸法の±10%以内となる場合の露光量の範囲の、最適露光量に対する割合を露光余裕とした。具体的には、露光余裕が10%以上の場合「良好」、10%未満の場合「不良」と評価した。なお、パターン寸法の観測には前記走査型電子顕微鏡を用いた。
Exposure margin (EL):
The exposure margin was defined as the ratio of the exposure amount range when the pattern dimension resolved by the 90 nm 1L / 1S mask pattern was within ± 10% of the mask design dimension to the optimum exposure amount. Specifically, it was evaluated as “good” when the exposure margin was 10% or more, and “bad” when it was less than 10%. The scanning electron microscope was used for observing the pattern dimensions.

パターンのラフネス(LWR):
前記走査型電子顕微鏡を用いて、最適露光量にて解像した90nm1L/1Sのパターンをパターン上部から観察する際に、線幅を任意のポイントで10点測定し、その測定値の3シグマ値(ばらつき)をLWRとした。この値は小さいほど良い。具体的には、LWRが8.0nm以下の場合「良好」、8.0nmを超える場合「不良」と評価した。
Pattern roughness (LWR):
Using the scanning electron microscope, when observing a 90 nm 1L / 1S pattern resolved at the optimum exposure amount from the top of the pattern, the line width was measured at 10 points at arbitrary points, and the 3 sigma value of the measured value (Variation) was defined as LWR. The smaller this value, the better. Specifically, when the LWR was 8.0 nm or less, it was evaluated as “good”, and when it exceeded 8.0 nm, it was evaluated as “bad”.

MEEF:
前記走査型電子顕微鏡を用い、最適露光量において、5種類のマスクサイズ(85.0nmL/180nmP、87.5nmL/180nmP、90.0nmL/180nmP、92.5nmL/180nmP、95.0nmL/180nmP)で解像されるパターン寸法を測定した。その測定結果を、横軸をマスクサイズ、縦軸を線幅としてプロットし、最小二乗法によりグラフの傾きを求めた。この傾きをMEEFとした。具体的には、MEEFが4.0以上の場合「良好」、4.0未満の場合「不良」と評価した。
MEEF:
Using the scanning electron microscope, the optimal exposure dose is 5 types of mask sizes (85.0 nm L / 180 nm P, 87.5 nm L / 180 nm P, 90.0 nm L / 180 nm P, 92.5 nm L / 180 nm P, 95.0 nm L / 180 nm P). Resolved pattern dimensions were measured. The measurement results were plotted with the horizontal axis representing the mask size and the vertical axis representing the line width, and the slope of the graph was determined by the least square method. This inclination was defined as MEEF. Specifically, it was evaluated as “good” when the MEEF was 4.0 or more and “bad” when it was less than 4.0.

パターンの断面形状:
上記感度で解像した線幅90nmのライン・アンド・スペースパターンの断面形状を、商品名「S−4200」(株式会社日立ハイテクノロジーズ社製)にて観察し、レジストパターンの中間での線幅Lbと、膜の上部での線幅Laを測り、0.9≦(La/Lb)≦1.1の範囲内である場合を「良好」と評価し、範囲外である場合を「不良」と評価した。
Pattern cross-section:
The cross-sectional shape of the line-and-space pattern with a line width of 90 nm resolved with the above sensitivity is observed with the trade name “S-4200” (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), and the line width in the middle of the resist pattern Lb and the line width La at the upper part of the film are measured, and the case where it is within the range of 0.9 ≦ (La / Lb) ≦ 1.1 is evaluated as “good”, and the case where it is out of range is determined as “bad”. It was evaluated.

本発明の感放射線性樹脂組成物は、KrFエキシマレーザー、及びArFエキシマレーザーを光源とするリソグラフィー材料として好適に用いることができる。また、液浸露光
にも対応可能である。
The radiation sensitive resin composition of the present invention can be suitably used as a lithography material using a KrF excimer laser and an ArF excimer laser as a light source. Moreover, it can respond also to immersion exposure.

Claims (2)

下記一般式(1)および(2)で表される繰り返し単位と、環状カーボネート構造を有する繰り返し単位(3)をそれぞれ1種類以上含む重合体(A)、ならびに感放射線性酸発生剤(B)を含有する感放射線性樹脂組成物。
Figure 2010160346
(前記一般式(1)中、Rは、水素原子又はメチル基を示し、Rは、相互に独立に、炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基若しくはその誘導体を示すか、或いはいずれか2つのRが相互に結合して形成された炭素数4〜20の2価の炭化水素基を示す。)
(前記一般式(2)中、Rは、水素原子又はメチル基を示し、Rは、炭素数1〜20のアルキル基あるいは脂環式炭化水素基を示す。ただし、一般式(1)で表される繰り返し単位は除く。)
Polymer (A) containing at least one type of repeating unit represented by the following general formulas (1) and (2) and a repeating unit (3) having a cyclic carbonate structure, and a radiation sensitive acid generator (B) A radiation-sensitive resin composition.
Figure 2010160346
(In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 each independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or 4 carbon atoms. Represents a monovalent alicyclic hydrocarbon group of ˜20 or a derivative thereof, or a divalent hydrocarbon group of 4 to 20 carbon atoms formed by bonding any two R 2 to each other. )
(In the general formula (2), R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 4 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon group. However, the general formula (1) (Excluding repeating units represented by
下記一般式(1)および(2)で表される繰り返し単位と、環状カーボネート構造を有する繰り返し単位(3)をそれぞれ1種類以上含む重合体。
Figure 2010160346
(前記一般式(1)中、Rは、水素原子又はメチル基を示し、Rは、相互に独立に、炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基若しくはその誘導体を示すか、或いはいずれか2つのRが相互に結合して形成された炭素数4〜20の2価の炭化水素基を示す。)
(前記一般式(2)中、Rは、水素原子又はメチル基を示し、Rは、炭素数1〜20のアルキル基あるいは脂環式炭化水素基を示す。ただし、一般式(1)で表される繰り返し単位は除く。)
A polymer comprising one or more types of repeating units represented by the following general formulas (1) and (2) and a repeating unit (3) having a cyclic carbonate structure.
Figure 2010160346
(In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 each independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or 4 carbon atoms. Represents a monovalent alicyclic hydrocarbon group of ˜20 or a derivative thereof, or a divalent hydrocarbon group of 4 to 20 carbon atoms formed by bonding any two R 2 to each other. )
(In the general formula (2), R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 4 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon group. However, the general formula (1) (Excluding repeating units represented by
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