JP2013029555A - Radiation-sensitive composition and pattern formation method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiation-sensitive composition satisfying basic characteristics such as sensitivity, having an excellent lithographic performance with LWR or the like defined as an index, and capable of forming a pattern having a favorable rectangular pattern shape without leaving residues on a pattern skirt part.SOLUTION: The radiation-sensitive composition includes: [A] a polymer component having a repeating unit (I) represented by the following formula (1); and [B] a radiation-sensitive acid-generating body. In the following formula (1), it is preferable that either of Rand R, and Rare mutually bonded to form a ring structure having a carbon number of 5 to 20.

Description

本発明は、感放射線性組成物及びパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a radiation-sensitive composition and a pattern forming method.

集積回路素子等を製造する微細加工の分野において、より高い集積度を得るためにKrFエキシマレーザー(波長248nm)やArFエキシマレーザー(波長193nm)等に代表される短波長放射線を使用したリソグラフィー技術の開発が行われている。これらの放射線に対応するフォトレジスト材料としては、高感度、高解像性等の観点から、酸解離性基を有する成分と放射線の照射により酸を発生する酸発生剤とを含有した化学増幅型の感放射線性組成物が広く用いられている(特開昭59−45439号公報参照)。   In the field of microfabrication for manufacturing integrated circuit elements and the like, lithography technology using short wavelength radiation represented by KrF excimer laser (wavelength 248 nm), ArF excimer laser (wavelength 193 nm), etc. in order to obtain a higher degree of integration Development is underway. As a photoresist material corresponding to these radiations, from the viewpoint of high sensitivity, high resolution, etc., a chemical amplification type containing a component having an acid dissociable group and an acid generator that generates an acid upon irradiation with radiation. These radiation-sensitive compositions are widely used (see JP-A-59-45439).

しかし、さらなるデバイスの微細化が進んでいる近年にあっては、感放射線性組成物に要求される性能レベルはさらに高まり、より優れたリソグラフィー特性等が求められる。そのため、従来の感放射線性組成物を用いても、その高いレベルの要求には応えることができていない。例えば、従来の感放射線性組成物を用いると、LWR(Line Width Roughness)等を指標としたリソグラフィー特性を十分に満足することができないのが現状である。また、従来の感放射線性組成物を用いた場合、パターン裾部分に残渣が生じるために、良好な矩形性のパターン形状を有するパターンが得られないという不都合もある。   However, in recent years when further device miniaturization is progressing, the performance level required for the radiation-sensitive composition is further increased, and more excellent lithography properties and the like are required. Therefore, even if a conventional radiation-sensitive composition is used, the high level requirement cannot be met. For example, when a conventional radiation-sensitive composition is used, the lithographic properties using LWR (Line Width Roughness) as an index cannot be sufficiently satisfied. In addition, when a conventional radiation-sensitive composition is used, there is a disadvantage that a pattern having a good rectangular pattern shape cannot be obtained because a residue is generated at the bottom of the pattern.

このような状況に鑑み、より微細なレジストパターンを形成するため、感度等の基本特性を満足し、LWR等を指標としたリソグラフィー特性に優れると共に、パターン裾部分に残渣を生じることなく良好な矩形性のパターン形状を有するパターンを形成することができる感放射線性組成物が必要とされている。   In view of such a situation, in order to form a finer resist pattern, the basic characteristics such as sensitivity are satisfied, the lithography characteristics using LWR and the like as an index are excellent, and a good rectangular shape without generating a residue at the pattern skirt portion. There is a need for a radiation sensitive composition capable of forming a pattern having a neutral pattern shape.

特開昭59−45439号公報JP 59-45439 A

本発明は以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は感度等の基本特性を満足し、LWRを指標としたリソグラフィー特性に優れ、さらにはパターン裾部分に残渣を生じることなく良好な矩形性のパターン形状を有するパターンを形成することができる感放射線性組成物を提供することである。   The present invention has been made based on the circumstances as described above, and its purpose is to satisfy basic characteristics such as sensitivity, to be excellent in lithography characteristics using LWR as an index, and without generating a residue in the pattern skirt portion. The object is to provide a radiation-sensitive composition capable of forming a pattern having a good rectangular pattern shape.

上記課題を解決するためになされた発明は、
[A]下記式(1)で表される繰り返し単位(I)を有する重合体成分(以下、「[A]重合体成分」ともいう)、及び
[B]感放射線性酸発生体(以下、「[B]酸発生体」ともいう)
を含有する感放射線性組成物である。

Figure 2013029555
(式(1)中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、単結合又は炭素数1〜10の鎖状炭化水素基である。Xは、1価の有機基である。R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10の鎖状炭化水素基又は炭素数6〜20の芳香族炭化水素基である。但し、R〜Rの少なくとも1つは、炭素数1〜10の鎖状炭化水素基又は炭素数6〜20の芳香族炭化水素基である。また、R及びRのいずれかとRとが互いに結合して炭素数5〜20の環構造を形成してもよい。) The invention made to solve the above problems is
[A] A polymer component having a repeating unit (I) represented by the following formula (1) (hereinafter also referred to as “[A] polymer component”), and [B] a radiation-sensitive acid generator (hereinafter referred to as “A”). Also referred to as “[B] acid generator”)
Is a radiation-sensitive composition.
Figure 2013029555
(In Formula (1), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 3 is a single bond or a chain having 1 to 10 carbon atoms. X is a monovalent organic group, R 4 to R 6 are each independently a hydrogen atom, a chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or a carbon group having 6 to 20 carbon atoms. It is an aromatic hydrocarbon group, provided that at least one of R 4 to R 6 is a chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms. Any of 5 and R 6 and R 4 may be bonded to each other to form a ring structure having 5 to 20 carbon atoms.

本発明の感放射線性組成物は、上記式(1)で表される繰り返し単位(I)を有する[A]重合体成分を含有する。上記繰り返し単位(I)は、ビニルエーテル誘導体由来の構造と、アルデヒド誘導体由来の構造とからなる。[A]重合体成分は、アセタール構造を含む上記特定構造を有することで、露光により[B]酸発生体から発生する酸の作用により、重合体主鎖及び側鎖部分の分解が起こる。その結果、このような[A]重合体成分を含有する当該感放射線性組成物は、感度等の基本特性を満足し、LWR等を指標としたリソグラフィー特性に優れ、さらにはパターン裾部分に残渣を生じることなく良好な矩形性のパターン形状のパターンを形成することができる。さらには、現像液を用いた現像操作を要することなく所望のパターンを形成することも可能であり、プロセス廃液を大幅に削減することによる環境負荷低減が達成できる。   The radiation sensitive composition of this invention contains the [A] polymer component which has a repeating unit (I) represented by the said Formula (1). The repeating unit (I) has a structure derived from a vinyl ether derivative and a structure derived from an aldehyde derivative. [A] The polymer component has the above-mentioned specific structure including an acetal structure, so that the polymer main chain and the side chain portion are decomposed by the action of an acid generated from the [B] acid generator upon exposure. As a result, the radiation-sensitive composition containing such a polymer component [A] satisfies basic characteristics such as sensitivity, is excellent in lithography characteristics using LWR or the like as an index, and further has a residue at the pattern bottom. It is possible to form a pattern having a good rectangular pattern shape without causing any problems. Furthermore, it is possible to form a desired pattern without requiring a developing operation using a developing solution, and it is possible to achieve a reduction in environmental burden by greatly reducing process waste solution.

上記R及びRのいずれかとRとが互いに結合して炭素数5〜20の環構造を形成しているとよい。繰り返し単位(I)を構成するアルデヒド誘導体由来の構造が脂環式基、芳香族基等の環構造を有することで、当該感放射線性組成物を用いて得られるパターンは、残渣が少なくLWR及びパターン形状に優れる。 Any of R 5 and R 6 and R 4 may be bonded to each other to form a ring structure having 5 to 20 carbon atoms. Since the structure derived from the aldehyde derivative constituting the repeating unit (I) has a ring structure such as an alicyclic group or an aromatic group, the pattern obtained using the radiation-sensitive composition has few residues and LWR and Excellent pattern shape.

[A]重合体成分は、同一又は異なる重合体中に、上記Xが互いに異なる繰り返し単位(I)を有することが好ましい。   [A] It is preferable that the polymer component has repeating units (I) in which Xs are different from each other in the same or different polymers.

[A]重合体成分が、同一又は異なる重合体中に、上記Xが互いに異なる繰り返し単位(I)を有することで、当該感放射線性組成物は、感度を満足すると共に、得られるパターンのLWR及びパターン形状をより優れたものとすることができる。さらに、エッチング耐性にも優れる。   [A] When the polymer component has repeating units (I) in which X is different from each other in the same or different polymers, the radiation-sensitive composition satisfies the sensitivity and has an LWR having a pattern obtained. And the pattern shape can be made more excellent. Furthermore, it has excellent etching resistance.

上記互いに異なるXは、電子吸引性基と脂環式基であることが好ましい。上記式(1)のXが電子吸引性基であること、即ち繰り返し単位(I)を与える単量体のひとつであるビニルエーテル誘導体が電子吸引性基を有することで、アルデヒド誘導体との重合が促進され、重合体中の繰り返し単位(I)の含有率を向上させることができる。また、[A]重合体成分が、上記Xが脂環式基である繰り返し単位(I)をさらに有することで、当該感放射線性組成物は、感度を満足すると共に、得られるパターンに十分なエッチング耐性を付与することができる。   The different Xs are preferably an electron-withdrawing group and an alicyclic group. Polymerization with an aldehyde derivative is promoted by the fact that X in the above formula (1) is an electron-withdrawing group, that is, the vinyl ether derivative that is one of the monomers giving the repeating unit (I) has an electron-withdrawing group. Thus, the content of the repeating unit (I) in the polymer can be improved. In addition, since the polymer component [A] further has a repeating unit (I) in which X is an alicyclic group, the radiation-sensitive composition satisfies the sensitivity and is sufficient for the obtained pattern. Etching resistance can be imparted.

上記脂環式基は下記式(2)で表される基であることが好ましい。

Figure 2013029555
(式(2)中、R〜R18は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜15の炭化水素基である。A〜Aは、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜15の炭化水素基、又はホウ素原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、リン原子及び硫黄原子からなる群より選択される1種以上の原子を含む有機基である。mは、0〜2の整数である。但し、mが2の場合、複数のR13〜R18は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。また、R〜R18及びA〜Aのいずれか複数の基が結合して脂環式構造を形成してもよい。*は、上記式(1)におけるRとの結合部位を示す。) The alicyclic group is preferably a group represented by the following formula (2).
Figure 2013029555
(In the formula (2), R 7 ~R 18 are each independently a hydrogen atom, a deuterium atom, .A 1 to A 4 represents a hydrocarbon group having a halogen atom or 1 to 15 carbon atoms are each independently And one kind selected from the group consisting of a hydrogen atom, a deuterium atom, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms, or a boron atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a silicon atom, a phosphorus atom and a sulfur atom. It is an organic group containing the above atoms, m is an integer of 0 to 2. However, when m is 2, a plurality of R 13 to R 18 may be the same or different. A plurality of groups 7 to R 18 and A 1 to A 4 may be bonded to form an alicyclic structure (* represents a bonding site with R 3 in the above formula (1).)

上記脂環式基が、上記特定構造を有することで、当該感放射線性組成物は、感度を十分満足すると共に、得られるパターンのLWR及びパターン形状をより優れたものとすることができる。   When the alicyclic group has the specific structure, the radiation-sensitive composition can sufficiently satisfy the sensitivity, and can further improve the LWR and pattern shape of the obtained pattern.

[A]重合体成分の含有量は、全固形分の70質量%以上であることが好ましい。当該感放射線性組成物は、[A]重合体成分を全固形分の70質量%以上含有することで、感度を十分満足すると共に、得られるパターンに十分なエッチング耐性を付与することができる。   [A] The content of the polymer component is preferably 70% by mass or more of the total solid content. The radiation-sensitive composition contains [A] the polymer component in an amount of 70% by mass or more based on the total solid content, thereby sufficiently satisfying the sensitivity and imparting sufficient etching resistance to the resulting pattern.

本発明のパターン形成方法は、
(1)本発明の感放射線性組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程、
(2)上記レジスト膜を露光する露光工程、及び
(3)上記露光されたレジスト膜を現像する現像工程
を含む。
The pattern forming method of the present invention comprises:
(1) A resist film forming step of forming a resist film on a substrate using the radiation sensitive composition of the present invention,
(2) an exposure step of exposing the resist film; and (3) a development step of developing the exposed resist film.

本発明のパターン形成方法によると、残渣が少なくLWR及びパターン形状に優れるパターンを形成することができる。   According to the pattern formation method of the present invention, it is possible to form a pattern with little residue and excellent LWR and pattern shape.

上記現像工程は、上記露光されたレジスト膜を加熱する工程であることが好ましい。本発明のパターン形成方法によると、現像液を用いた現像操作を要することなく、加熱するのみで所望のパターンを形成することも可能であり、プロセス廃液を大幅に削減することによる環境負荷低減が達成できる。   The developing step is preferably a step of heating the exposed resist film. According to the pattern forming method of the present invention, it is possible to form a desired pattern only by heating without requiring a developing operation using a developer, and the environmental load can be reduced by greatly reducing the process waste liquid. Can be achieved.

本発明の感放射線性組成物は、感度等の基本特性を満足し、LWRを指標としたリソグラフィー特性に優れ、さらにはパターン裾部分に残渣を生じることなく良好な矩形性のパターン形状を有するパターンを形成することができる。また、本発明の感放射線性組成物を用いると、現像液を用いない加熱による現像工程を選択することが可能となるため、環境負荷を低減することもできる。   The radiation-sensitive composition of the present invention satisfies basic characteristics such as sensitivity, is excellent in lithography characteristics using LWR as an index, and further has a pattern having a good rectangular pattern shape without generating a residue at the pattern skirt portion. Can be formed. In addition, when the radiation-sensitive composition of the present invention is used, it is possible to select a development process by heating without using a developer, so that environmental burden can be reduced.

<感放射線性組成物>
当該感放射線性組成物は、[A]重合体成分及び[B]酸発生体を含有する。また、本発明の効果を損なわない限りその他の成分を含有してもよい。以下、各成分について詳述する。
<Radiation sensitive composition>
The radiation-sensitive composition contains a [A] polymer component and a [B] acid generator. Moreover, you may contain another component, unless the effect of this invention is impaired. Hereinafter, each component will be described in detail.

<[A]重合体成分>
[A]重合体成分は、上記式(1)で表される繰り返し単位(I)を有する。上記繰り返し単位(I)は、ビニルエーテル誘導体由来の構造と、アルデヒド誘導体由来の構造とからなる。[A]重合体成分は、アセタール構造を含む上記特定構造を有することで、露光により[B]酸発生体から発生する酸の作用により、重合体主鎖及び側鎖において分解が起こる。即ち、繰り返し単位(I)は、上記式(1)におけるRが結合する炭素原子に、2つの酸素原子が結合する構造を有するため、上記酸の作用により、この炭素原子と酸素原子との結合が切れ、カルボニル化合物及びアルコールとなる。その結果、露光部において、[A]重合体成分は、モノマーレベルの低分子の分解物となり、加熱のみでも分解物を蒸発・除去させることが可能となる。このような[A]重合体成分を含有する当該感放射線性組成物は、感度等の基本特性を満足し、LWRを指標としたリソグラフィー特性に優れ、さらにはパターン裾部分に残渣を生じることなく良好な矩形性のパターン形状のパターンを形成することができる。さらには、現像液を用いた現像操作を要することなく所望のパターンを形成することも可能である。なお、本発明の効果を損なわない限り、[A]重合体成分は、その他の繰り返し単位を有することができる。以下、繰り返し単位(I)及びその他の繰り返し単位について説明する。
<[A] Polymer component>
[A] The polymer component has a repeating unit (I) represented by the above formula (1). The repeating unit (I) has a structure derived from a vinyl ether derivative and a structure derived from an aldehyde derivative. [A] The polymer component has the above-mentioned specific structure including an acetal structure, so that decomposition occurs in the polymer main chain and side chain by the action of an acid generated from the [B] acid generator upon exposure. That is, the repeating unit (I) has a structure in which two oxygen atoms are bonded to the carbon atom to which R 1 in the above formula (1) is bonded. The bond is broken and becomes a carbonyl compound and an alcohol. As a result, in the exposed area, the [A] polymer component becomes a monomer-level low-molecular decomposition product, and the decomposition product can be evaporated and removed only by heating. The radiation-sensitive composition containing such a polymer component [A] satisfies basic characteristics such as sensitivity, is excellent in lithography characteristics using LWR as an index, and further does not generate a residue in the pattern skirt portion. A pattern having a good rectangular pattern shape can be formed. Furthermore, it is possible to form a desired pattern without requiring a developing operation using a developer. In addition, unless the effect of this invention is impaired, a [A] polymer component can have another repeating unit. Hereinafter, the repeating unit (I) and other repeating units will be described.

[繰り返し単位(I)]
繰り返し単位(I)は、上記式(1)で表される。上記式(1)中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、単結合又は炭素数1〜10の鎖状炭化水素基である。Xは、1価の有機基である。R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10の鎖状炭化水素基又は炭素数6〜20の芳香族炭化水素基である。但し、R〜Rの少なくとも1つは、炭素数1〜10の鎖状炭化水素基又は炭素数6〜20の芳香族炭化水素基である。また、R及びRのいずれかとRとが互いに結合して炭素数5〜20の環構造を形成してもよい。
[Repeating unit (I)]
The repeating unit (I) is represented by the above formula (1). The formula (1), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 3 is a single bond or a chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. X is a monovalent organic group. R 4 to R 6 are each independently a hydrogen atom, a chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms. However, at least one of R 4 to R 6 is a chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms. Further, any of R 5 and R 6 and R 4 may be bonded to each other to form a ring structure having 5 to 20 carbon atoms.

なお、繰り返し単位(I)は、上記式(1)で表されるようにビニルエーテル誘導体由来の構造と、アルデヒド誘導体由来の構造とからなる。それぞれの構造について、順に説明する。   The repeating unit (I) is composed of a structure derived from a vinyl ether derivative and a structure derived from an aldehyde derivative as represented by the above formula (1). Each structure will be described in turn.

(ビニルエーテル誘導体由来の構造)
上記式(1)で表される繰り返し単位の、ビニルエーテル誘導体由来の構造について説明する。
(Structure derived from vinyl ether derivatives)
The structure derived from the vinyl ether derivative of the repeating unit represented by the above formula (1) will be described.

上記式(1)中、上記Rで表される炭素数1〜10の鎖状炭化水素基としては、例えばメチレン基、エタンジイル基、プロパンジイル基、ブタンジイル基、ペンタンジイル基等が挙げられる。これらのうち、メチレン基、エタンジイル基、プロパンジイル基が好ましい。 The formula (1), the chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 3, for example, methylene group, ethanediyl group, propanediyl, butanediyl group, pentanediyl group and the like. Of these, a methylene group, an ethanediyl group, and a propanediyl group are preferable.

上記式(1)中、Xで表される1価の有機基としては、例えば電子吸引性基、脂環式基、酸解離性基、鎖状炭化水素基、複素環基等が挙げられる。   In the above formula (1), examples of the monovalent organic group represented by X include an electron-withdrawing group, an alicyclic group, an acid-dissociable group, a chain hydrocarbon group, and a heterocyclic group.

上記Xで表される1価の有機基としての電子吸引性基としては、例えばハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、脂環式炭化水素基置換オキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、スルホン酸エステル基、オキソアルキル基等が挙げられる。   Examples of the electron withdrawing group as the monovalent organic group represented by X include a halogen atom, a nitro group, a cyano group, an acyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an alicyclic hydrocarbon group-substituted oxy Examples thereof include a carbonyl group, an aralkyloxycarbonyl group, an alkylsulfonyl group, a sulfonate group, and an oxoalkyl group.

上記アシル基としては、例えばホルミル基、アセチル基、プロピオニル基等の炭素数1〜10の脂肪族アシル基、脂環式アシル基、芳香族アシル基等が挙げられる。
上記アルコキシカルボニル基としては、例えばメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数2〜10のアルコキシカルボニル基等が挙げられる。
上記アリールオキシカルボニル基としては、例えばフェニルオキシカルボニル基等の炭素数7〜11のアリールオキシカルボニル基等が挙げられる。
上記脂環式炭化水素基置換オキシカルボニル基としては、例えばシクロへキシルオキシカルボニル基等の炭素数5〜15の脂環式炭化水素置換オキシカルボニル基等が挙げられる。
上記アラルキルオキシカルボニル基としては、例えばベンジルオキシカルボニル基等の炭素数8〜12のアラルキルオキシカルボニル基等が挙げられる。
上記アルキルスルホニル基としては、例えば炭素数1〜10のアルキルスルホニル基等が挙げられ、これらのうち炭素数1〜6のアルキルスルホニル基が好ましい。
上記スルホン酸エステル基としては、例えば炭素数1〜10のスルホン酸エステル基等が挙げられ、これらのうち、炭素数1〜6のスルホン酸エステル基が好ましい。
上記オキソアルキル基としては、例えばオキソエチル基、オキソブチル基、オキソへキシル基等が挙げられる。
As said acyl group, C1-C10 aliphatic acyl groups, such as a formyl group, an acetyl group, a propionyl group, an alicyclic acyl group, an aromatic acyl group etc. are mentioned, for example.
Examples of the alkoxycarbonyl group include C2-C10 alkoxycarbonyl groups such as a methoxycarbonyl group and an ethoxycarbonyl group.
Examples of the aryloxycarbonyl group include aryloxycarbonyl groups having 7 to 11 carbon atoms such as a phenyloxycarbonyl group.
As said alicyclic hydrocarbon group substituted oxycarbonyl group, C5-C15 alicyclic hydrocarbon substituted oxycarbonyl groups, such as a cyclohexyloxycarbonyl group, etc. are mentioned, for example.
Examples of the aralkyloxycarbonyl group include an aralkyloxycarbonyl group having 8 to 12 carbon atoms such as a benzyloxycarbonyl group.
As said alkylsulfonyl group, a C1-C10 alkylsulfonyl group etc. are mentioned, for example, Among these, a C1-C6 alkylsulfonyl group is preferable.
As said sulfonate group, a C1-C10 sulfonate group etc. are mentioned, for example, Among these, a C1-C6 sulfonate group is preferable.
Examples of the oxoalkyl group include an oxoethyl group, an oxobutyl group, and an oxohexyl group.

上記電子吸引性基としては、これらのうち、塩素原子等のハロゲン原子が好ましい。   Of these, halogen atoms such as chlorine atoms are preferred as the electron-withdrawing group.

上記Xで表される1価の有機基としての脂環式基は、単環の脂環式基であっても多環の脂環式基であってもよい。これらのうち、上記式(2)で表される基が好ましい。   The alicyclic group as the monovalent organic group represented by X may be a monocyclic alicyclic group or a polycyclic alicyclic group. Of these, the group represented by the above formula (2) is preferable.

上記式(2)中、R〜R18は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜15の炭化水素基である。A〜Aは、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜15の炭化水素基、又はホウ素原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、リン原子及び硫黄原子からなる群より選択される1種以上の原子を含む有機基である。mは、0〜2の整数である。但し、mが2の場合、複数のR13〜R18は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。また、R〜R18、A〜Aのいずれか複数の基が結合して脂環式構造を形成してもよい。*は、上記式(1)におけるRとの結合部位を示す。 In said formula (2), R < 7 > -R < 18 > is respectively independently a hydrogen atom, a deuterium atom, a halogen atom, or a C1-C15 hydrocarbon group. A 1 to A 4 are each independently a hydrogen atom, a deuterium atom, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms, or a boron atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a silicon atom, a phosphorus atom, and a sulfur atom. An organic group containing one or more atoms selected from the group consisting of: m is an integer of 0-2. However, when m is 2, the plurality of R 13 to R 18 may be the same or different. In addition, a plurality of groups of R 7 to R 18 and A 1 to A 4 may be bonded to form an alicyclic structure. * Indicates a binding site with R 3 in the above formula (1).

上記R〜R18で表される炭素数1〜15の炭化水素基としては、例えば炭素数1〜15の直鎖状又は分岐状の炭化水素基、炭素数3〜15の脂環式基、炭素数6〜15の芳香族炭化水素基等が挙げられる。なお、上記炭化水素基が有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。 Examples of the hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms represented by R 7 to R 18 include a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms and an alicyclic group having 3 to 15 carbon atoms. And an aromatic hydrocarbon group having 6 to 15 carbon atoms. Note that some or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group may be substituted.

上記炭素数1〜15の直鎖状若しくは分岐状の炭化水素基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、n−ペンチル基、i−ペンチル基、n−へキシル基、i−へキシル基等が挙げられる。   Examples of the linear or branched hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, and n-pentyl. Group, i-pentyl group, n-hexyl group, i-hexyl group and the like.

上記炭素数3〜15の脂環式基としては、例えばシクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基等が挙げられる。   Examples of the alicyclic group having 3 to 15 carbon atoms include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group.

上記炭素数6〜15の芳香族炭化水素基としては、例えばフェニル基、ナフチル基等が挙げられる。   As said C6-C15 aromatic hydrocarbon group, a phenyl group, a naphthyl group, etc. are mentioned, for example.

上記ホウ素原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、リン原子及び硫黄原子からなる群より選択される1種以上の原子を含む有機基としては、例えばラクトン環、環状カーボネート、スルトン環、フラン環、チオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、ピリジン環等を含む基等が挙げられる。   Examples of the organic group containing one or more atoms selected from the group consisting of boron atom, nitrogen atom, oxygen atom, silicon atom, phosphorus atom and sulfur atom include lactone ring, cyclic carbonate, sultone ring, furan ring, And groups containing a thiophene ring, a benzofuran ring, a benzothiophene ring, a dibenzofuran ring, a dibenzothiophene ring, a pyridine ring, and the like.

上記R〜R18、A〜Aのいずれか複数の基が結合して形成してもよい脂環式構造としては、例えば単環の脂環式基、多環の脂環式基等が挙げられる。これらのうち、3〜8員環である脂環式基が好ましい。 Examples of the alicyclic structure that may be formed by combining any one of R 7 to R 18 and A 1 to A 4 include a monocyclic alicyclic group and a polycyclic alicyclic group. Etc. Of these, alicyclic groups that are 3- to 8-membered rings are preferred.

上記式(2)で表される脂環式基としては、例えば下記式(2−1)〜(2−6)で表される基等が挙げられる。   Examples of the alicyclic group represented by the above formula (2) include groups represented by the following formulas (2-1) to (2-6).

Figure 2013029555
Figure 2013029555

これらのうち、上記式(2−1)で表される基が好ましい。   Of these, a group represented by the above formula (2-1) is preferable.

上記Xで表される1価の有機基としての酸解離性基としては、[B]酸発生体が発生する酸の作用により解離する基を含む基であれば特に限定されないが、例えば下記式で表される基等が挙げられる。   The acid dissociable group as the monovalent organic group represented by X is not particularly limited as long as it includes a group that can be dissociated by the action of the acid generated by the [B] acid generator. The group etc. which are represented by these are mentioned.

Figure 2013029555
(式(3)中、R19〜R21は、それぞれ独立して、炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数4〜20の脂環式基である。但し、R19及びR20は互いに結合して、それらが結合している炭素原子と共に2価の脂環式基を形成していてもよい。また、上記アルキル基及び脂環式基が有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。)
Figure 2013029555
(In Formula (3), R 19 to R 21 are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an alicyclic group having 4 to 20 carbon atoms, provided that R 19 and R 20 are each other. It may be bonded to form a divalent alicyclic group together with the carbon atom to which they are bonded, and some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group and alicyclic group may be substituted. May be.)

上記式で表される酸解離性基のうち、下記式(3−1)〜(3−8)で表される基が好ましい。   Of the acid dissociable groups represented by the above formula, groups represented by the following formulas (3-1) to (3-8) are preferred.

Figure 2013029555
Figure 2013029555

上記Xで表される1価の有機基としての鎖状炭化水素基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、n−ペンチル基、i−ペンチル基、n−へキシル基、i−へキシル基等が挙げられる。これらのうち、i−ブチル基が好ましい。   Examples of the chain hydrocarbon group as the monovalent organic group represented by X include, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, n- A pentyl group, i-pentyl group, n-hexyl group, i-hexyl group and the like can be mentioned. Of these, i-butyl groups are preferred.

上記Xで表される1価の有機基としての複素環基としては、例えばラクトン基、スルトン基、環状カーボネート基等が挙げられる。これらのうち、ラクトン基が好ましく、δバレロラクトン基がより好ましい。   Examples of the heterocyclic group as the monovalent organic group represented by X include a lactone group, a sultone group, and a cyclic carbonate group. Of these, a lactone group is preferable, and a δ valerolactone group is more preferable.

上記式(1)中、Xで表される1価の有機基としては、電子吸引性基、脂環式基、酸解離性基、鎖状炭化水素基が好ましい。   In the above formula (1), the monovalent organic group represented by X is preferably an electron-withdrawing group, an alicyclic group, an acid-dissociable group, or a chain hydrocarbon group.

[A]重合体成分は、同一又は異なる重合体中に、上記Xが互いに異なる繰り返し単位(I)を有することが好ましい。[A]重合体成分が、同一又は異なる重合体中に、上記Xが互いに異なる繰り返し単位(I)を有することで、当該感放射線性組成物は、感度を満足すると共に、得られるパターンのLWR及びエッチング耐性等のレジスト特性の制御性を向上させることができる。なお、互いに異なる上記Xとしては、電子吸引性基、脂環式基、酸解離性基、鎖状炭化水素基及び複素環基からなる群より選択される複数の基であることが好ましく、これらのうち電子吸引性基と脂環式基との組み合わせ、電子吸引性基と複素環基との組み合わせ、酸解離性基と鎖状炭化水素基との組み合わせがより好ましく、電子吸引性基と脂環式基との組み合わせがさらに好ましい。   [A] It is preferable that the polymer component has repeating units (I) in which Xs are different from each other in the same or different polymers. [A] When the polymer component has repeating units (I) in which X is different from each other in the same or different polymers, the radiation-sensitive composition satisfies the sensitivity and has an LWR having a pattern obtained. In addition, controllability of resist characteristics such as etching resistance can be improved. In addition, the X different from each other is preferably a plurality of groups selected from the group consisting of an electron withdrawing group, an alicyclic group, an acid dissociable group, a chain hydrocarbon group, and a heterocyclic group. Of these, a combination of an electron withdrawing group and an alicyclic group, a combination of an electron withdrawing group and a heterocyclic group, and a combination of an acid dissociable group and a chain hydrocarbon group are more preferred. A combination with a cyclic group is more preferred.

(アルデヒド誘導体由来の構造)
上記式(1)で表される繰り返し単位の、アルデヒド誘導体由来の構造について説明する。
(Structure derived from aldehyde derivatives)
The structure derived from the aldehyde derivative of the repeating unit represented by the above formula (1) will be described.

上記式(1)中、R〜Rで表される炭素数1〜10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、ペンチル基、へキシル基等が挙げられる。 In said formula (1), as a C1-C10 chain hydrocarbon group represented by R < 4 > -R < 6 >, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group etc., for example Is mentioned.

上記式(1)中、R〜Rで表される炭素数6〜20の芳香族炭化水素基としては、例えばフェニル基、ナフチル基等が挙げられる。 The formula (1), the aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms represented by R 4 to R 6, a phenyl group, a naphthyl group and the like.

及びRのいずれかとRとが互いに結合して形成してもよい炭素数5〜20の環構造としては、例えば下記式(4−1)〜(4−10)で表される基等が挙げられる。 Examples of the ring structure having 5 to 20 carbon atoms that may be formed by any one of R 5 and R 6 and R 4 bonded to each other are represented by the following formulas (4-1) to (4-10). Groups and the like.

Figure 2013029555
Figure 2013029555

上記式(4−1)〜(4−10)中、*は、上記式(1)において重合体主鎖に結合する部位を示す。   In the above formulas (4-1) to (4-10), * represents a site bonded to the polymer main chain in the above formula (1).

アルデヒド誘導体由来の構造としては、上記式(1)におけるR及びRのいずれかとRとが互いに結合して環構造を形成している構造が好ましく、上記環構造が上記式(4−5)、(4−8)で表される基であることがより好ましく、上記環構造が上記式(4−8)で表される基であることがさらに好ましい。 The structure derived from the aldehyde derivative is preferably a structure in which any of R 5 and R 6 in the above formula (1) and R 4 are bonded to each other to form a ring structure, and the above ring structure is represented by the above formula (4- 5), more preferably a group represented by (4-8), and further preferably a group represented by the above formula (4-8).

繰り返し単位(I)は、ビニルエーテル誘導体及びアルデヒド誘導体を後述する合成方法に従って共重合させることにより得られる。   The repeating unit (I) can be obtained by copolymerizing a vinyl ether derivative and an aldehyde derivative according to the synthesis method described later.

ビニルエーテル誘導体としては、例えば
2−クロロエチルビニルエーテル、2−ブロモエチルビニルエーテル、3−クロロプロピルビニルエーテル、3−ブロモプロピルビニルエーテル、2−シアノエチルビニルエーテル、(2−メトキシカルボニルエチル)ビニルエーテル、(2−エトキシカルボニルエチル)ビニルエーテル、(2−フェノキシカルボニルエチル)ビニルエーテル、(2−ベンジルオキシカルボニルエチル)ビニルエーテル、(3−オキソブチル)ビニルエーテル等の電子吸引性基を有するビニルエーテル類;
下記式(1−1)〜(1−20)で表される脂環式基を有するビニルエーテル類;
下記式(1−21)〜(1−26)で表される酸解離性基を有するビニルエーテル類;
メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、i−プロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、sec−ブチルビニルエーテル、tert−ブチルビニルエーテル、i−ブチルビニルエーテル、メチルプロペニルエーテル、エチルプロペニルエーテル等の鎖状炭化水素基を有するビニルエーテル類;
γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン等の複素環基を有するビニルエーテル類等が挙げられる。
Examples of the vinyl ether derivative include 2-chloroethyl vinyl ether, 2-bromoethyl vinyl ether, 3-chloropropyl vinyl ether, 3-bromopropyl vinyl ether, 2-cyanoethyl vinyl ether, (2-methoxycarbonylethyl) vinyl ether, (2-ethoxycarbonylethyl). Vinyl ethers having an electron-withdrawing group such as vinyl ether, (2-phenoxycarbonylethyl) vinyl ether, (2-benzyloxycarbonylethyl) vinyl ether, (3-oxobutyl) vinyl ether;
Vinyl ethers having an alicyclic group represented by the following formulas (1-1) to (1-20);
Vinyl ethers having an acid dissociable group represented by the following formulas (1-21) to (1-26);
Chain hydrocarbon groups such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, n-propyl vinyl ether, i-propyl vinyl ether, n-butyl vinyl ether, sec-butyl vinyl ether, tert-butyl vinyl ether, i-butyl vinyl ether, methyl propenyl ether, ethyl propenyl ether Vinyl ethers having:
and vinyl ethers having a heterocyclic group such as γ-butyrolactone and δ-valerolactone.

Figure 2013029555
Figure 2013029555

これらのうち、電子吸引性基を有する2−クロロエチルビニルエーテル、脂環式基を有する上記式(1−1)で表されるビニルエーテル、酸解離性基を有する上記式(1−22)で表されるビニルエーテルが好ましい。   Of these, 2-chloroethyl vinyl ether having an electron-withdrawing group, vinyl ether represented by the above formula (1-1) having an alicyclic group, and the above formula (1-22) having an acid dissociable group. Vinyl ethers are preferred.

アルデヒド誘導体としては、例えば
ベンズアルデヒド、2−メチルベンズアルデヒド、3−メチルベンズアルデヒド、4−メチルベンズアルデヒド、2−エチルベンズアルデヒド、3−エチルベンズアルデヒド、4−エチルベンズアルデヒド、2−イソプロピルベンズアルデヒド、3−イソプロピルベンズアルデヒド、4−イソプロピルベンズアルデヒド、2−t−ブチルベンズアルデヒド、3−t−ブチルベンズアルデヒド、4−t−ブチルベンズアルデヒド、2,3−ジメチルベンズアルデヒド、2,4−ジメチルベンズアルデヒド、2,5−ジメチルベンズアルデヒド、2,6−ジメチルベンズアルデヒド、2−ナフタルデヒド、メシタルデヒド、3−フェニルベンズアルデヒド、9−アントラセンカルバルデヒド、9−メチル−10−アントラアルデヒド、イソフタルアルデヒド、テレフタルアルデヒド、2,2‘−ビフェニルカルボキシアルデヒド、p−ヒドロキシベンズアルデヒド、5−ホルミルインダン、p−クロロベンズアルデヒド、m−メトキシベンズアルデヒド、4−フェノキシベンズアルデヒド、シンナムアルデヒド等の芳香族アルデヒド類;、
ペリルアルデヒド、3―ホルミルインドールー5−カルボン酸メチルエステル、3−クロモンカルバルデヒド、β−シクロシトラール、ミルテナール、5−メトキシ−2H−クロメン−3−カルバルデヒド、6−メトキシクロメン−3−カルバルデヒド、イソベレラール、6,8−ジメチル−4−オキソ−4H−1−ベンゾピラン−3−カルボキシアルデヒド、オフィオボリンA等の脂環式アルデヒド類等が挙げられる。
Examples of aldehyde derivatives include benzaldehyde, 2-methylbenzaldehyde, 3-methylbenzaldehyde, 4-methylbenzaldehyde, 2-ethylbenzaldehyde, 3-ethylbenzaldehyde, 4-ethylbenzaldehyde, 2-isopropylbenzaldehyde, 3-isopropylbenzaldehyde, 4- Isopropylbenzaldehyde, 2-t-butylbenzaldehyde, 3-t-butylbenzaldehyde, 4-t-butylbenzaldehyde, 2,3-dimethylbenzaldehyde, 2,4-dimethylbenzaldehyde, 2,5-dimethylbenzaldehyde, 2,6-dimethyl Benzaldehyde, 2-naphthaldehydride, mesitaldehydride, 3-phenylbenzaldehyde, 9-anthracenecarbaldehyde, 9-methyl-10 -Aromatics such as anthraldehyde, isophthalaldehyde, terephthalaldehyde, 2,2'-biphenylcarboxaldehyde, p-hydroxybenzaldehyde, 5-formylindane, p-chlorobenzaldehyde, m-methoxybenzaldehyde, 4-phenoxybenzaldehyde, cinnamaldehyde Aldehydes;
Perylaldehyde, 3-formylindole-5-carboxylic acid methyl ester, 3-chromone carbaldehyde, β-cyclocitral, myrtenal, 5-methoxy-2H-chromene-3-carbaldehyde, 6-methoxychromene-3-carbaldehyde And alicyclic aldehydes such as 6,8-dimethyl-4-oxo-4H-1-benzopyran-3-carboxaldehyde, and ophioborin A.

これらのうち、ビニルエーテル誘導体類との共重合性、酸分解物の有害性などの観点から、ベンズアルデヒド、シンナムアルデヒド、β−シクロシトラール、ミルテナール、ペリルアルデヒドが好ましい。   Of these, benzaldehyde, cinnamaldehyde, β-cyclocitral, myrtenal, and perylaldehyde are preferable from the viewpoints of copolymerization with vinyl ether derivatives and the harmfulness of acid decomposition products.

繰り返し単位(I)としては、例えば下記式(I−1)〜(I−14)で表される繰り返し単位等が挙げられる。   Examples of the repeating unit (I) include repeating units represented by the following formulas (I-1) to (I-14).

Figure 2013029555
Figure 2013029555

上記式(I−1)〜(I−14)中、R及びRは、上記式(1)と同義である。 In the above formulas (I-1) to (I-14), R 1 and R 2 have the same meaning as in the above formula (1).

これらのうち、上記式(I−1)〜(I−8)及び(I−14)で表される繰り返し単位が好ましく、上記式(I−1)〜(I−3)、(I−8)及び(I−14)で表される繰り返し単位がより好ましい。   Among these, the repeating units represented by the above formulas (I-1) to (I-8) and (I-14) are preferable, and the above formulas (I-1) to (I-3) and (I-8) are preferable. And repeating units represented by (I-14) are more preferred.

[A]重合体成分において、繰り返し単位(I)が連続して配列されている部分が多いことが好ましい。即ち、[A]重合体成分において、上記ビニルエーテル誘導体とアルデヒド誘導体とが交互共重合している部分が多いことが好ましい。繰り返し単位(I)が連続して配列されている部分が多いと、[B]酸発生体から発生する酸の作用で起こる重合体主鎖及び側鎖部分の分解により、モノマーレベルの低分子にまで分解が進む領域が増大するからである。   [A] In the polymer component, it is preferable that there are many portions where the repeating units (I) are continuously arranged. That is, it is preferable that the [A] polymer component has many portions where the vinyl ether derivative and the aldehyde derivative are alternately copolymerized. When there are many parts where the repeating units (I) are continuously arranged, [B] degradation of the polymer main chain and side chain part caused by the action of the acid generated from the acid generator results in a low molecular level monomer. This is because the region where the decomposition proceeds is increased.

[A]重合体成分において、繰り返し単位(I)の含有率は、70モル%以上100モル%以下が好ましく、80モル%以上100モル%以下がより好ましく、90モル%以上100モル%以下がさらに好ましい。繰り返し単位(I)の含有率を上記範囲とすることで、[B]酸発生体から発生する酸の作用で起こる重合体側鎖部分及び重合体主鎖部分の分解が高頻度で起こり、当該感放射線性組成物は、LWR等を指標としたリソグラフィー特性に優れ、さらにはパターン裾部分に残渣を生じることなく良好な矩形性のパターン形状を有するパターンを形成することができる。なお、[A]重合体成分は、繰り返し単位(I)を1種、又は2種以上有してもよい。   [A] In the polymer component, the content of the repeating unit (I) is preferably 70 mol% or more and 100 mol% or less, more preferably 80 mol% or more and 100 mol% or less, and 90 mol% or more and 100 mol% or less. Further preferred. By setting the content of the repeating unit (I) in the above range, [B] decomposition of the polymer side chain portion and the polymer main chain portion caused by the action of the acid generated from the acid generator occurs at a high frequency. The radiation composition is excellent in lithography characteristics using LWR or the like as an index, and can form a pattern having a good rectangular pattern shape without generating a residue at the pattern bottom. In addition, the [A] polymer component may have 1 type, or 2 or more types of repeating unit (I).

[その他の繰り返し単位]
繰り返し単位(I)と併用出来る繰り返し単位としては、カチオン重合可能な単量体成分由来の繰り返し単位であれば特に限定されない。上記カチオン重合可能な単量体成分としては、例えば脂肪族オレフィン類、芳香族ビニル類、ジエン類、シラン類、δ-バレロラクトン、ε-カプロラクトン、ビニルカルバゾール、β−ピネン、アセナフチレン等の単量体等が挙げられる。これらの単量体は、1種又は2種以上組み合わせて使用することができる。
[Other repeat units]
The repeating unit that can be used in combination with the repeating unit (I) is not particularly limited as long as it is a repeating unit derived from a cationically polymerizable monomer component. Examples of the monomer component capable of cationic polymerization include aliphatic olefins, aromatic vinyls, dienes, silanes, δ-valerolactone, ε-caprolactone, vinylcarbazole, β-pinene, acenaphthylene, and the like. Examples include the body. These monomers can be used alone or in combination of two or more.

上記脂肪族オレフィン系単量体としては、例えばエチレン、プロピレン、1−ブテン、2−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、ペンテン、ヘキセン、シクロヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、ビニルシクロヘキセン、オクテン、ノルボルネン等が挙げられる。   Examples of the aliphatic olefin monomers include ethylene, propylene, 1-butene, 2-methyl-1-butene, 3-methyl-1-butene, pentene, hexene, cyclohexene, 4-methyl-1-pentene, Vinylcyclohexene, octene, norbornene and the like can be mentioned.

上記芳香族ビニル系単量体としては、例えばスチレン、o−、m−又はp−メチルスチレン、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、2,6−ジメチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、α−メチル−o−メチルスチレン、α−メチル−m−メチルスチレン、α−メチル−p−メチルスチレン、β−メチル−o−メチルスチレン、β−メチル−m−メチルスチレン、β−メチル−p−メチルスチレン、2,4,6−トリメチルスチレン、α−メチル−2,6−ジメチルスチレン、α−メチル−2,4−ジメチルスチレン、β−メチル−2,6−ジメチルスチレン、β−メチル−2,4−ジメチルスチレン、o−、m−又はp−クロロスチレン、2,6−ジクロロスチレン、2,4−ジクロロスチレン、α−クロロ−o−クロロスチレン、α−クロロ−m−クロロスチレン、α−クロロ−p−クロロスチレン、β−クロロ−o−クロロスチレン、β−クロロ−m−クロロスチレン、β−クロロ−p−クロロスチレン、2,4,6−トリクロロスチレン、α−クロロ−2,6−ジクロロスチレン、α−クロロ−2,4−ジクロロスチレン、β−クロロ−2,6−ジクロロスチレン、β−クロロ−2,4−ジクロロスチレン、o−、m−又はp−t−ブチルスチレン、o−、m−又はp−メトキシスチレン、o−、m−又はp−クロロメチルスチレン、o−、m−又はp−ブロモメチルスチレン、シリル基で置換されたスチレン誘導体、インデン、ビニルナフタレン等が挙げられる。   Examples of the aromatic vinyl monomer include styrene, o-, m- or p-methylstyrene, α-methylstyrene, β-methylstyrene, 2,6-dimethylstyrene, 2,4-dimethylstyrene, α -Methyl-o-methylstyrene, α-methyl-m-methylstyrene, α-methyl-p-methylstyrene, β-methyl-o-methylstyrene, β-methyl-m-methylstyrene, β-methyl-p- Methylstyrene, 2,4,6-trimethylstyrene, α-methyl-2,6-dimethylstyrene, α-methyl-2,4-dimethylstyrene, β-methyl-2,6-dimethylstyrene, β-methyl-2 , 4-dimethylstyrene, o-, m- or p-chlorostyrene, 2,6-dichlorostyrene, 2,4-dichlorostyrene, α-chloro-o-chlorostyrene, α-c Rollo-m-chlorostyrene, α-chloro-p-chlorostyrene, β-chloro-o-chlorostyrene, β-chloro-m-chlorostyrene, β-chloro-p-chlorostyrene, 2,4,6-trichloro Styrene, α-chloro-2,6-dichlorostyrene, α-chloro-2,4-dichlorostyrene, β-chloro-2,6-dichlorostyrene, β-chloro-2,4-dichlorostyrene, o-, m -Or p-t-butylstyrene, o-, m- or p-methoxystyrene, o-, m- or p-chloromethylstyrene, o-, m- or p-bromomethylstyrene, substituted with a silyl group Examples thereof include styrene derivatives, indene, vinyl naphthalene and the like.

上記ジエン系単量体としては、例えばブタジエン、イソプレン、シクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、ジシクロペンタジエン、ジビニルベンゼン、エチリデンノルボルネン等が挙げられる。   Examples of the diene monomer include butadiene, isoprene, cyclopentadiene, cyclohexadiene, dicyclopentadiene, divinylbenzene, and ethylidene norbornene.

シラン化合物としては、例えばビニルトリクロロシラン、ビニルメチルジクロロシラン、ビニルジメチルクロロシラン、ビニルジメチルメトキシシラン、ビニルトリメチルシラン、ジビニルジクロロシラン、ジビニルジメトキシシラン、ジビニルジメチルシラン、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、トリビニルメチルシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン等が挙げられる。   Examples of the silane compound include vinyltrichlorosilane, vinylmethyldichlorosilane, vinyldimethylchlorosilane, vinyldimethylmethoxysilane, vinyltrimethylsilane, divinyldichlorosilane, divinyldimethoxysilane, divinyldimethylsilane, 1,3-divinyl-1,1, Examples include 3,3-tetramethyldisiloxane, trivinylmethylsilane, γ-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane, and γ-methacryloyloxypropylmethyldimethoxysilane.

<[A]重合体成分の合成方法>
[A]重合体成分は、公知のリビングカチオン重合法により合成できる。上記重合法に用いられる触媒系としては、カチオン重合をリビング的に進行させるものであれば特に制限されないが、例えば
重合開始剤としてのHI及びルイス酸としてのIを用いる系(特開昭60−228509号公報参照);
重合開始剤としてのプロトン酸、ルイス酸としての有機アルミニウム化合物及びルイス塩基としてのエーテル系化合物を用いる系、重合開始剤としてのプロトン酸、ルイス酸としての有機アルミニウム化合物及びルイス塩基としてのエステル系化合物を用いる系等の、プロトン酸と添加剤とを組み合わせた触媒系(特許第3096494号明細書、特公平7−2805号公報、特開昭62−257910号公報、特開平1−108202号公報及び特開平1−108203号公報参照)等が挙げられる。
<[A] Polymer component synthesis method>
[A] The polymer component can be synthesized by a known living cationic polymerization method. The catalyst system used in the above polymerization method is not particularly limited as long as it allows cationic polymerization to proceed in a living manner. For example, a system using HI as a polymerization initiator and I 2 as a Lewis acid (Japanese Patent Laid-Open No. 60). -228509));
A system using a protonic acid as a polymerization initiator, an organoaluminum compound as a Lewis acid, and an ether compound as a Lewis base, a protonic acid as a polymerization initiator, an organoaluminum compound as a Lewis acid, and an ester compound as a Lewis base Catalyst systems in which a protonic acid and an additive are combined (eg, Japanese Patent No. 3096494, Japanese Patent Publication No. 7-2805, Japanese Patent Laid-Open No. 62-257910, Japanese Patent Laid-Open No. 1-108202 and JP-A-1-108203) and the like.

これらの触媒系のうち、特に工業的に装置の腐食対策等のコスト低減が可能な点から、重合開始剤としてのプロトン酸、ルイス酸としての有機アルミニウム化合物及びルイス塩基としてのエーテル系化合物を用いる系、重合開始剤としてのプロトン酸、ルイス酸としての有機アルミニウム化合物及びルイス塩基としてのエステル系化合物を用いる系等の、プロトン酸と添加剤とを組み合わせた触媒系が好ましい。   Among these catalyst systems, proton acids as polymerization initiators, organoaluminum compounds as Lewis acids, and ether compounds as Lewis bases are used because the cost can be reduced especially for industrial equipment corrosion countermeasures. A catalyst system combining a protonic acid and an additive such as a system, a system using a proton acid as a polymerization initiator, an organoaluminum compound as a Lewis acid, and an ester compound as a Lewis base is preferable.

上記触媒系に用いられるルイス塩基、ルイス酸及び重合開始剤の具体例を以下に示す。   Specific examples of the Lewis base, Lewis acid and polymerization initiator used in the catalyst system are shown below.

<ルイス塩基>
[A]重合体成分の合成におけるリビングカチオン重合に用いることができるルイス塩基としては、例えばピリジン系化合物、ピリジン系化合物以外のアミン系化合物、エステル系化合物、エーテル系化合物、チオエーテル系化合物、ホスフィン系化合物、スルホキシド系化合物、金属原子に結合した酸素原子を有する金属化合物等が挙げられる。これらのうち、弱いルイス塩基であるエステル系化合物、エーテル系化合物が好ましい。
<Lewis base>
[A] Examples of Lewis bases that can be used for living cationic polymerization in the synthesis of polymer components include pyridine compounds, amine compounds other than pyridine compounds, ester compounds, ether compounds, thioether compounds, and phosphine compounds. Examples thereof include compounds, sulfoxide compounds, and metal compounds having an oxygen atom bonded to a metal atom. Of these, ester compounds and ether compounds that are weak Lewis bases are preferred.

上記ピリジン系化合物としては、例えば2−メチルピリジン、3−メチルピリジン、3,5−ジメチルピリジン、2,6−ジメチルピリジン、2,6−ジ−t−ブチルピリジン、2−メチルピラジン等が挙げられる。   Examples of the pyridine compound include 2-methylpyridine, 3-methylpyridine, 3,5-dimethylpyridine, 2,6-dimethylpyridine, 2,6-di-t-butylpyridine, 2-methylpyrazine and the like. It is done.

上記ピリジン系化合物以外のアミン系化合物としては、例えばトリエチルアミン、トリフェニルアミン、1−メチルピロリジン、1−メチルピペリジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、N,N,N’,N’−テトラアセチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N−ジメチルアセトアミド等が挙げられる。   Examples of amine compounds other than the above pyridine compounds include triethylamine, triphenylamine, 1-methylpyrrolidine, 1-methylpiperidine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, N, N, N ′, N′-tetraacetylethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, N, N-dimethylacetamide and the like can be mentioned.

上記エステル系化合物としては、例えば
ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸フェニル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル等の脂肪族モノカルボン酸エステル;
安息香酸メチル、安息香酸エチル、エチル−p−アニセート等の芳香族モノカルボン酸エステル;
クロロギ酸メチル、クロロギ酸エチル、クロロ酢酸メチル、クロロ酢酸エチル、ジクロロ酢酸エチル、トリクロロ酢酸エチル、トリフルオロ酢酸エチル等のハロゲン化脂肪族モノカルボン酸エステル;
フタル酸ジメチル等のフタル酸ジアルキル;
マレイン酸ジエチル等のマレイン酸ジアルキル;
無水イソバレリン酸、アセト酢酸−n−アミル等が挙げられる。これらのうち、脂肪族モノカルボン酸エステル、ハロゲン化脂肪族モノカルボン酸エステルが好ましい。
Examples of the ester compound include aliphatic monocarboxylic acid esters such as methyl formate, ethyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, isopropyl acetate, butyl acetate, phenyl acetate, methyl propionate, and ethyl propionate;
Aromatic monocarboxylic acid esters such as methyl benzoate, ethyl benzoate, ethyl-p-anisate;
Halogenated aliphatic monocarboxylic acid esters such as methyl chloroformate, ethyl chloroformate, methyl chloroacetate, ethyl chloroacetate, ethyl dichloroacetate, ethyl trichloroacetate, ethyl trifluoroacetate;
Dialkyl phthalates such as dimethyl phthalate;
Dialkyl maleates such as diethyl maleate;
Examples include isovaleric anhydride and acetoacetic acid-n-amyl. Of these, aliphatic monocarboxylic acid esters and halogenated aliphatic monocarboxylic acid esters are preferred.

上記エーテル系化合物としては、例えば
ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、4−メトキシ−4−メチル−3−ペンタノン等の鎖状エーテル;
テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン等の環状エーテル等が挙げられる。これらのうち、環状エーテルが好ましい。
Examples of the ether compounds include chain ethers such as diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, diphenyl ether, dibenzyl ether, 1,2-dimethoxyethane, 4-methoxy-4-methyl-3-pentanone;
Examples include cyclic ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, and 1,3-dioxolane. Of these, cyclic ethers are preferred.

上記チオエーテル系化合物としては、例えばテトラヒドロチオフェン、テトラヒドロチオフェン−1,1−ジオキシド等が挙げられる。   Examples of the thioether compound include tetrahydrothiophene and tetrahydrothiophene-1,1-dioxide.

上記ホスフィン系化合物としては、例えばトリアルキルホスフィン、トリアルキルホスフィンオキシド等が挙げられる。   Examples of the phosphine compound include trialkylphosphine and trialkylphosphine oxide.

ルイス塩基の使用量としては、反応原料として用いるアルデヒド類、ビニルエーテル化合物の種類によっても異なるが、通常、アルデヒド類1モルに対して、0.001モル〜100モルであり、0.1モル〜25モルが好ましく、1モル〜5モルがより好ましい。添加量が多過ぎると重合速度が遅くなり目的とする重合体を得るのに長時間かかり好ましくない。また、添加量が少なすぎると、その効果を発揮できず、重合挙動や末端官能化率が制御されなくなる場合がある。   The amount of Lewis base used varies depending on the types of aldehydes and vinyl ether compounds used as reaction raw materials, but is usually 0.001 mol to 100 mol and 0.1 mol to 25 mol with respect to 1 mol of aldehydes. Mole is preferable, and 1 mol to 5 mol is more preferable. If the amount added is too large, the polymerization rate is slow, and it takes a long time to obtain the desired polymer, which is not preferable. Moreover, when there are too few addition amounts, the effect cannot be exhibited but a polymerization behavior and a terminal functionalization rate may become uncontrollable.

<ルイス酸>
[A]重合体成分の合成におけるリビングカチオン重合に用いることができるルイス酸としては、例えば、チタン、ジルコニウム、ハフニウム等の周期表4族元素、鉄等の同8族元素、亜鉛等の同12族元素、アルミニウム、ガリウム、インジウム等の同13族元素、ケイ素、ゲルマニウム、スズ等の同14族元素、ビスマス等の同15族元素のハロゲン化物、ルイス酸性を示す固体酸等が挙げられる。
<Lewis acid>
[A] Examples of Lewis acids that can be used for living cationic polymerization in the synthesis of the polymer component include Group 4 elements of the periodic table such as titanium, zirconium, and hafnium, Group 8 elements such as iron, and Group 12 elements such as zinc. Group 13 elements such as group 13 elements such as aluminum, gallium and indium, group 14 elements such as silicon, germanium and tin, group 15 elements such as bismuth, and solid acids exhibiting Lewis acidity.

上記ハロゲン化物としては、例えばFeCl、SnCl、GaCl、TiCl、TiBr、BCl、BF、SnCl、SbCl、SbF、WCl、TaCl、VCl、FeCl、ZnBr、AlCl、AlBr等の金属ハロゲン化物、EtAlCl、EtAlCl等の有機金属ハロゲン化物等が挙げられる。 Examples of the halide include FeCl 3 , SnCl 4 , GaCl 3 , TiCl 4 , TiBr 4 , BCl 3 , BF 3 , SnCl 4 , SbCl 5 , SbF 5 , WCl 6 , TaCl 5 , VCl 5 , FeCl 3 , and FeCl 3 . 2 , metal halides such as AlCl 3 and AlBr 3 , and organometallic halides such as Et 2 AlCl and EtAlCl 2 .

上記固体酸としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化インジウム等の金属酸化物、ヘテロポリ酸、担持ハロゲン化金属等が挙げられる。   Examples of the solid acid include metal oxides such as silica, alumina, titanium oxide, iron oxide, cobalt oxide, and indium oxide, heteropoly acids, and supported metal halides.

これらのうち、上記ルイス酸としては、重合制御性に優れるという観点から、鉄、スズ、ガリウムのハロゲン化物が好ましく、鉄、スズ、ガリウムの塩化物がより好ましい。   Among these, as the Lewis acid, from the viewpoint of excellent polymerization controllability, iron, tin and gallium halides are preferable, and iron, tin and gallium chlorides are more preferable.

上記ルイス酸の使用量は、使用する単量体の重合特性、重合濃度等に鑑みて設定することができる。プロトン酸等の重合開始剤を用いない場合のルイス酸の使用量としては、単量体1モルに対して、通常0.1モル〜100モルであり、1モル〜60モルが好ましい。プロトン酸等の重合開始剤を用いる場合のルイスさんの使用量としては、アルデヒド類1モルに対して、通常0.0001〜0.1モルであり、0.0005〜0.05モルが好ましく、0.001〜0.02モルがより好ましい。   The amount of the Lewis acid used can be set in view of the polymerization characteristics and polymerization concentration of the monomer used. When the polymerization initiator such as a protonic acid is not used, the amount of Lewis acid used is usually 0.1 to 100 mol, preferably 1 to 60 mol, per 1 mol of the monomer. In the case of using a polymerization initiator such as a protonic acid, the amount of Mr. Lewis used is usually 0.0001 to 0.1 mol, preferably 0.0005 to 0.05 mol, relative to 1 mol of aldehydes, 0.001-0.02 mol is more preferable.

<重合開始剤>
[A]重合体成分の合成におけるリビングカチオン重合に用いることができる重合開始剤としては、例えばプロトン酸、カチオン源となる化合物等が挙げられる。
<Polymerization initiator>
[A] Examples of the polymerization initiator that can be used for the living cationic polymerization in the synthesis of the polymer component include a proton acid, a compound serving as a cation source, and the like.

上記プロトン酸としては、例えば塩化水素等の鉱酸;酢酸、トリフルオロ酢酸等のカルボン酸;メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸等のスルホン酸等が挙げられる。これらのうち、環状三量体の副生抑止効果、生長種の安定化効果等の点でエタンスルホン酸等のスルホン酸が好ましい。   Examples of the protonic acid include mineral acids such as hydrogen chloride; carboxylic acids such as acetic acid and trifluoroacetic acid; methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, and naphthalenesulfonic acid. And the like, and the like. Of these, sulfonic acids such as ethanesulfonic acid are preferable in terms of the by-product suppression effect of the cyclic trimer and the stabilization effect of the growth species.

上記カチオン源となる化合物としては、例えばハロゲン化トリメチルシリル、ビニルエーテルの二重結合にハロゲン化水素が付加した化合物等が挙げられる。これらのうち、トリメチルシリルアイオダイド、ビニルエーテルの二重結合に塩化水素が付加した化合物が好ましい。   Examples of the cation source compound include trimethylsilyl halide, a compound in which hydrogen halide is added to a double bond of vinyl ether, and the like. Of these, compounds in which hydrogen chloride is added to the double bond of trimethylsilyl iodide and vinyl ether are preferable.

プロトン酸の使用量は、アルデヒド類1モルに対して、通常0.0001〜0.1モルであり、0.0005〜0.05モルが好ましく、0.001〜0.02モルがより好ましい。   The usage-amount of a protonic acid is 0.0001-0.1 mol normally with respect to 1 mol of aldehydes, 0.0005-0.05 mol is preferable and 0.001-0.02 mol is more preferable.

リビングカチオン重合反応は適当な有機溶媒の存在下で行うことが好ましいが、非存在下で行ってもよい。上記有機溶媒としては、例えばベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒;プロパン、n−ブタン、イソブタン、n−ペンタン、イソペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、イソオクタン、デカン、ヘキサデカン等の脂肪族炭化水素系溶媒;塩化メチレン、塩化エチレン、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素系溶媒;ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、エチレングリコールジエチルエーテル等のエーテル系溶媒が挙げられる。これらのうち、トルエン、塩化メチレン、THFが好ましい。上記有機溶媒は、単独又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。   The living cationic polymerization reaction is preferably performed in the presence of a suitable organic solvent, but may be performed in the absence. Examples of the organic solvent include aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene and xylene; propane, n-butane, isobutane, n-pentane, isopentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, isooctane and decane. Aliphatic hydrocarbon solvents such as hexadecane; halogenated hydrocarbon solvents such as methylene chloride, ethylene chloride, carbon tetrachloride; ether solvents such as diethyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran (THF), ethylene glycol diethyl ether Can be mentioned. Of these, toluene, methylene chloride, and THF are preferable. You may use the said organic solvent individually or in combination of 2 or more types.

リビングカチオン重合反応における重合温度は使用する重合開始剤、モノマー、溶媒の種類等により異なるが、通常−80〜150℃であり、−50〜100℃が好ましく、−20〜80℃がより好ましい。重合時間は使用する重合開始剤、モノマー、溶媒、反応温度等により異なるが、通常10分〜100時間程度である。また、重合反応はバッチ式、連続式のいずれの方法でも好適に行うことができる。重合の停止は、メタノール等の低級アルコール、又は必要に応じてアンモニア、アミン等の塩基性化合物を極少量加えた低級アルコール溶液を添加することにより行う。生成物から、メタノール等による再沈殿法、薄膜蒸発法、カラム吸着法等によって未反応モノマー、溶媒、触媒を除くことにより[A]重合体成分が得られる。   The polymerization temperature in the living cation polymerization reaction varies depending on the type of polymerization initiator, monomer, and solvent used, but is usually -80 to 150 ° C, preferably -50 to 100 ° C, more preferably -20 to 80 ° C. The polymerization time varies depending on the polymerization initiator, monomer, solvent, reaction temperature, etc. used, but is usually about 10 minutes to 100 hours. In addition, the polymerization reaction can be suitably performed by either a batch method or a continuous method. The polymerization is stopped by adding a lower alcohol such as methanol or a lower alcohol solution to which a very small amount of a basic compound such as ammonia or amine is added if necessary. [A] The polymer component can be obtained by removing unreacted monomer, solvent and catalyst from the product by reprecipitation with methanol or the like, thin film evaporation method, column adsorption method or the like.

[A]重合体成分の含有量は、当該感放射線性組成物の全固形分の70質量%以上であることが好ましく、80質量%以上がより好ましく、85質量%以上がさらに好ましい。[A]重合体成分の含有量を、上記範囲とすることで、当該感放射線性組成物はLWR及びパターン形状に優れるパターンを形成することができる。   [A] The content of the polymer component is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and further preferably 85% by mass or more, based on the total solid content of the radiation-sensitive composition. [A] By making content of a polymer component into the said range, the said radiation sensitive composition can form the pattern which is excellent in LWR and pattern shape.

[A]重合体成分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(Mw)は、特に限定されないが、1,000以上500,000以下が好ましく、2,000以上400,000以下がより好ましい。なお、[A]重合体の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、[A]重合体のMwが500,000を超えると、レジストとしたときの感度が低下する傾向がある。   [A] The polystyrene-reduced weight average molecular weight (Mw) of the polymer component by gel permeation chromatography (GPC) is not particularly limited, but is preferably 1,000 or more and 500,000 or less, and preferably 2,000 or more and 400,000 or less. More preferred. In addition, when the Mw of the [A] polymer 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 [A] polymer exceeds 500,000, the sensitivity when used as a resist tends to decrease.

[A]重合体成分のGPCによるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)に対するMwの比(Mw/Mn)は、通常1以上5以下であり、1以上3以下が好ましく、1以上2以下がより好ましい。Mw/Mnをこのような範囲とすることで、フォトレジスト膜が解像性能に優れたものとなる。   [A] The ratio (Mw / Mn) of Mw to the number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene by GPC of the polymer component is usually from 1 to 5, preferably from 1 to 3, more preferably from 1 to 2. . By setting Mw / Mn in such a range, the photoresist film has excellent resolution performance.

なお、本明細書のMw及びMnは、GPCカラム(東ソー製、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)により測定した値をいう。   In addition, Mw and Mn of this specification use a GPC column (Tosoh, G2000HXL, G3000HXL, G4000HXL), flow rate of 1.0 ml / min, elution solvent tetrahydrofuran, column temperature of 40 ° C. It is a value measured by gel permeation chromatography (GPC) using monodisperse polystyrene as a standard under conditions.

<[B]酸発生体>
[B]酸発生体は、レジストパターン形成の一工程である露光工程において、マスクを通過した光によって酸を発生する化合物である。当該感放射線性組成物における[B]酸発生体の含有形態としては、後述するような化合物の態様(以下、この態様を「[B]酸発生剤」ともいう)でも、重合体の一部として組み込まれた態様でも、これらの両方の態様でもよい。
<[B] Acid generator>
[B] The acid generator is a compound that generates an acid by light passing through a mask in an exposure process, which is one process of forming a resist pattern. The content form of the [B] acid generator in the radiation-sensitive composition is a part of the polymer even in the form of a compound as described later (hereinafter, this aspect is also referred to as “[B] acid generator”). Or both of these embodiments.

[B]酸発生剤としては、例えばオニウム塩化合物、スルホンイミド化合物、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、ジアゾメタン化合物等が挙げられる。これらの[B]酸発生剤のうち、遠紫外線、X線、荷電粒子線、EUVを用いるサブミクロン以下の微細パターン形成においては、感度、低汚染性の観点からオニウム塩化合物が好ましく、可視光、紫外光を用いるミクロン以上のパターン形成においては、コスト、パターン物性の観点からハロゲン含有化合物、ジアゾケトン化合物を主に用いることが好ましい。   [B] Examples of the acid generator include onium salt compounds, sulfonimide compounds, halogen-containing compounds, diazoketone compounds, sulfone compounds, sulfonic acid compounds, and diazomethane compounds. Among these [B] acid generators, onium salt compounds are preferred from the viewpoints of sensitivity and low contamination in the formation of fine patterns of sub-micron or less using far ultraviolet rays, X-rays, charged particle beams, EUV, and visible light. In forming a pattern of micron or more using ultraviolet light, it is preferable to mainly use a halogen-containing compound or a diazoketone compound from the viewpoint of cost and pattern physical properties.

オニウム塩化合物としては、例えばスルホニウム塩(テトラヒドロチオフェニウム塩を含む)、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ピリジニウム塩等が挙げられる。   Examples of the onium salt compound include sulfonium salts (including tetrahydrothiophenium salts), iodonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, pyridinium salts, and the like.

スルホニウム塩としては、例えばトリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、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−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、トリフェニルホスホニウム1,1,2,2−テトラフルオロ−6−(1−アダマンタンカルボニロキシ)−ヘキサン−1−スルホネート等が挙げられる。これらのうち、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート及びトリフェニルホスホニウム1,1,2,2−テトラフルオロ−6−(1−アダマンタンカルボニロキシ)−ヘキサン−1−スルホネートが好ましい。   Examples of the sulfonium salt include triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, triphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, triphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept- 2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium perfluoro- n-octanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept- -Yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium par Fluoro-n-octanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, triphenylphosphonium 1,1, Examples include 2,2-tetrafluoro-6- (1-adamantane carbonyloxy) -hexane-1-sulfonate. Of these, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate and triphenylphosphonium 1,1,2,2-tetrafluoro-6- (1-adamantane carbonyloxy) -hexane-1 -Sulfonate is preferred.

テトラヒドロチオフェニウム塩としては、例えば1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、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トリフルオロメタンスルホネート、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ノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、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パーフルオロ−n−オクタンスルホネート、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2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート等が挙げられる。これらのうち、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート及び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ノナフルオロ−n−ブタンスルホネートが好ましい。   Examples of the tetrahydrothiophenium salt include 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium nona. Fluoro-n-butanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophene Nitro 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethane Sulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalene-2 Yl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalene- 2-yl) tetrahydrothiophenium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) ) Tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydro Thiophenium perfluoro-n-octance Phonates, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, etc. Can be mentioned. Of these, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium perfluoro -N-Octanesulfonate and 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate are preferred.

ヨードニウム塩としては、例えばジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート等が挙げられる。これらのうち、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネートが好ましい。   Examples of the iodonium salt include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, diphenyliodonium perfluoro-n-octanesulfonate, diphenyliodonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl- 1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, bis (4-t -Butylphenyl) iodonium perfluoro-n-octanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetra Le Oro ethanesulfonate. Of these, bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluoro-n-butanesulfonate is preferred.

スルホンイミド化合物としては、例えばN−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(ノナフルオロ−n−ブタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(パーフルオロ−n−オクタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド等が挙げられる。これらのうち、N−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミドが好ましい。   Examples of the sulfonimide compound include N- (trifluoromethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (nonafluoro-n-butanesulfonyloxy) bicyclo [ 2.2.1] Hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (perfluoro-n-octanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3- Dicarboximide, N- (2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene -2,3-dicarboximide and the like. Of these, N- (trifluoromethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide is preferred.

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が挙げられる。これらのうち、1,10−ジブロモ−n−デカン、1,1−ビス(4−クロロフェニル)−2,2,2−トリクロロエタン、フェニル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−メトキシフェニル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、スチリル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、ナフチル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−[2−(5−メチルフラン−2−イル)エテニル]−4,6−ビス−(トリクロロメチル)−s−トリアジン等のs−トリアジン誘導体が好ましい。   Examples of the halogen-containing compound include haloalkyl group-containing hydrocarbon compounds and haloalkyl group-containing heterocyclic compounds. Of these, 1,10-dibromo-n-decane, 1,1-bis (4-chlorophenyl) -2,2,2-trichloroethane, phenyl-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 4-methoxyphenyl- Bis (trichloromethyl) -s-triazine, styryl-bis (trichloromethyl) -s-triazine, naphthyl-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- [2- (5-methylfuran-2-yl) ethenyl ] -Triazine derivatives such as -4,6-bis- (trichloromethyl) -s-triazine are preferred.

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が挙げられる。これらの具体例としては、フェノール類の1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル化合物等が挙げられる。   Examples of the diazoketone compound include a 1,3-diketo-2-diazo compound, a diazobenzoquinone compound, a diazonaphthoquinone compound, and the like. Specific examples thereof include 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester compounds of phenols.

スルホン化合物としては、例えばβ−ケトスルホン化合物、β−スルホニルスルホン化合物、これらの化合物のα−ジアゾ化合物等が挙げられる。これらの具体例としては、4−トリスフェナシルスルホン、メシチルフェナシルスルホン、ビス(フェナシルスルホニル)メタン等が挙げられる。   Examples of the sulfone compound include β-ketosulfone compounds, β-sulfonylsulfone compounds, α-diazo compounds of these compounds, and the like. Specific examples thereof include 4-trisphenacylsulfone, mesitylphenacylsulfone, bis (phenacylsulfonyl) methane, 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類、ハロアルキルスルホン酸エステル類、アリールスルホン酸エステル類、イミノスルホネート類等が挙げられる。これらのうち、ベンゾイントシレート、ピロガロールトリストリフルオロメタンスルホネート、o−ニトロベンジルトリフルオロメタンスルホネート、o−ニトロベンジルp−トルエンスルホネートが好ましい。   Examples of the sulfonic acid compounds include alkyl sulfonic acid esters, haloalkyl sulfonic acid esters, aryl sulfonic acid esters, and imino sulfonates. Of these, benzoin tosylate, pyrogallol tris trifluoromethanesulfonate, o-nitrobenzyl trifluoromethanesulfonate, and o-nitrobenzyl p-toluenesulfonate are preferred.

ジアゾメタン化合物としては、例えばビス(トリフルオロメチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(フェニルスルホニル)ジアゾメタン等が挙げられる。   Examples of the diazomethane compound include bis (trifluoromethylsulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (phenylsulfonyl) diazomethane, and the like.

これらの[B]酸発生剤は、発生する酸の酸強度が強い方が酸解離性基の解離反応、アセタール骨格の分解反応が生じやすく、酸の構造サイズが小さい方がレジスト膜中を拡散しやすいことが知られており、これらも加味して適宜選択して用いることができる。なお、[B]酸発生剤は、単独で使用しても2種以上を併用してもよい。また、[B]酸発生体が「剤」である場合の使用量としては、当該感放射線性組成物により形成されるレジスト塗膜の感度及びリソグラフィー性能を確保する観点から、[A]重合体成分100質量部に対して、0.01質量部以上25質量部以下が好ましく、0.1質量部以上20質量部以下がより好ましい。   These [B] acid generators tend to cause dissociation reaction of the acid-dissociable group and decomposition reaction of the acetal skeleton when the acid strength of the generated acid is strong, and the smaller acid structure size diffuses in the resist film. It is known that it is easy to do, and these can be selected and used as appropriate. [B] The acid generator may be used alone or in combination of two or more. [B] The amount used when the acid generator is an “agent” is the [A] polymer from the viewpoint of ensuring the sensitivity and lithography performance of the resist coating film formed from the radiation-sensitive composition. 0.01 mass part or more and 25 mass parts or less are preferable with respect to 100 mass parts of components, and 0.1 mass part or more and 20 mass parts or less are more preferable.

<その他の任意成分>
当該感放射線性組成物に含有されてもよいその他の任意成分としては、[C]酸拡散制御剤、[D]フッ素原子を含有する重合体、[E]添加剤、溶媒、脂環式骨格含有化合物、界面活性剤、増感剤等を挙げることができる。以下、各成分について詳述する。
<Other optional components>
Other optional components that may be contained in the radiation-sensitive composition include [C] acid diffusion controller, [D] polymer containing fluorine atom, [E] additive, solvent, alicyclic skeleton. Examples of the compound include a surfactant, a surfactant, and a sensitizer. Hereinafter, each component will be described in detail.

<[C]酸拡散制御剤>
当該感放射線性組成物は、[C]酸拡散制御剤をさらに含有することが好ましい。この[C]酸拡散制御剤は、露光により[B]酸発生体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、未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[C]酸拡散制御剤を配合することにより、得られる感放射線性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さら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。
<[C] acid diffusion controller>
The radiation-sensitive composition preferably further contains a [C] acid diffusion controller. This [C] acid diffusion controlling agent controls the diffusion phenomenon in the resist film of the acid generated from the [B] acid generator upon exposure, and suppresses an undesirable chemical reaction in the unexposed region. By blending such a [C] acid diffusion control agent, the storage stability of the resulting radiation-sensitive composition is improved, the resolution as a resist is further improved, and from exposure to heat treatment after exposure. The change in the line width of the resist pattern due to the fluctuation of the holding time (PED) of the resist can be suppressed, and a composition having extremely excellent process stability can be obtained.

[C]酸拡散制御剤としては、例えば、N−t−アルコキシカルボニル基を有する窒素含有化合物が好ましく用いられる。具体的には、N−t−ブトキシカルボニルジ−n−オクチルアミン、N−t−アミロキシカルボニルジ−n−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−アミロキシカルボニルジ−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、N−t−アミロキシカルボニルジ−n−デシルアミン、N−t−ブト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−アミロキシカルボニル−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、N−t−アミロキシカルボニル−2−アダマンチルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−N−メチル−1−アダマンチルアミン、N−t−アミロキシカルボニル−N−メチル−1−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、(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−ブトキシカルボニル)−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−ブトキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン、N−t−アミロキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン、N−t−ブトキシカルボニルピロリジン、N−t−アミロキシカルボニルピロリジン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニルピペラジン、N,N’−ジ−t−アミロキシカルボニルピペラジン、N,N−ジ−t−ブトキシカルボニル−1−アダマンチルアミン、N,N−ジ−t−アミロキシカルボニル−1−アダマンチルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、N−t−アミロキシカルボニル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニルヘキサメチレンジアミン、N,N’−ジ−t−アミロキシカルボニルヘキサメチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラ−t−ブトキシカルボニルヘキサメチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラ−t−アミロキシカルボニルヘキサメチレンジアミン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,7−ジアミノヘプタン、N,N’−ジ−t−アミロキシカルボニル−1,7−ジアミノヘプタン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,8−ジアミノオクタン、N,N’−ジ−t−アミロキシカルボニル−1,8−ジアミノオクタン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,9−ジアミノノナン、N,N’−ジ−t−アミロキシカルボニル−1,9−ジアミノノナン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,10−ジアミノデカン、N,N’−ジ−t−アミロキシカルボニル−1,10−ジアミノデカン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,12−ジアミノドデカン、N,N’−ジ−t−アミロキシカルボニル−1,12−ジアミノドデカン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、N,N’−ジ−t−アミロキシカルボニル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、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ベンズイミダゾール、N−t−アミロキシカルボニル−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、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、等の化合物が挙げられる。   [C] As the acid diffusion controller, for example, a nitrogen-containing compound having an Nt-alkoxycarbonyl group is preferably used. Specifically, Nt-butoxycarbonyldi-n-octylamine, Nt-amyloxycarbonyldi-n-octylamine, Nt-butoxycarbonyldi-n-nonylamine, Nt-amyloxy Carbonyl di-n-nonylamine, Nt-butoxycarbonyldi-n-decylamine, Nt-amyloxycarbonyldi-n-decylamine, Nt-butoxycarbonyldicyclohexylamine, Nt-amyloxycarbonyldicyclohexylamine Nt-butoxycarbonyl-1-adamantylamine, Nt-amyloxycarbonyl-1-adamantylamine, Nt-butoxycarbonyl-2-adamantylamine, Nt-amyloxycarbonyl-2-adamantylamine Nt-butoxycarbonyl-N-methyl-1 Adamantylamine, Nt-amyloxycarbonyl-N-methyl-1-adamantylamine, (S)-(-)-1- (t-butoxycarbonyl) -2-pyrrolidinemethanol, (S)-(-)- 1- (t-amyloxycarbonyl) -2-pyrrolidinemethanol, (R)-(+)-1- (t-butoxycarbonyl) -2-pyrrolidinemethanol, (R)-(+)-1- (t- Amyloxycarbonyl) -2-pyrrolidinemethanol, Nt-butoxycarbonyl-4-hydroxypiperidine, Nt-amyloxycarbonyl-4-hydroxypiperidine, Nt-butoxycarbonylpyrrolidine, Nt-amyloxycarbonyl Pyrrolidine, N, N′-di-t-butoxycarbonylpiperazine, N, N′-di-t-amyloxycarbonylpipe Gin, N, N-di-t-butoxycarbonyl-1-adamantylamine, N, N-di-t-amyloxycarbonyl-1-adamantylamine, Nt-butoxycarbonyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, Nt-amyloxycarbonyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, N, N′-di-t-butoxycarbonylhexamethylenediamine, N, N′-di-t-amyloxycarbonylhexamethylenediamine, N, N , N ′, N′-tetra-t-butoxycarbonylhexamethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetra-t-amyloxycarbonylhexamethylenediamine, N, N′-di-t-butoxycarbonyl- 1,7-diaminoheptane, N, N′-di-t-amyloxycarbonyl-1,7-diaminoheptane, N, N '-Di-t-butoxycarbonyl-1,8-diaminooctane, N, N'-di-t-amyloxycarbonyl-1,8-diaminooctane, N, N'-di-t-butoxycarbonyl-1, 9-diaminononane, N, N′-di-t-amyloxycarbonyl-1,9-diaminononane, N, N′-di-t-butoxycarbonyl-1,10-diaminodecane, N, N′-di-t -Amyloxycarbonyl-1,10-diaminodecane, N, N'-di-t-butoxycarbonyl-1,12-diaminododecane, N, N'-di-t-amyloxycarbonyl-1,12-diaminododecane N, N′-di-t-butoxycarbonyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, N, N′-di-t-amyloxycarbonyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, N t-butoxycarbonylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonylbenzimidazole, Nt-amyloxycarbonyl-2-methylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonyl-2-phenylbenzimidazole, Nt-amyloxycarbonyl And compounds such as 2-phenylbenzimidazole.

また、[C]酸拡散制御剤としては、上記化合物以外にも、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含窒素化合物が用いられる。   [C] In addition to the above compounds, for example, nitrogen-containing compounds such as tertiary amine compounds, quaternary ammonium hydroxide compounds, and nitrogen-containing heterocyclic compounds are used as the acid diffusion controller.

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、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−ヘキシルアミン、トリ−n−ヘプチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、シクロヘキシルジメチルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、トリシクロヘキシルアミン等のトリ(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、2−メチルアニリン、3−メチルアニリン、4−メチルアニリン、4−ニトロアニリン、2,6−ジメチルアニリン、2,6−ジイソプロピ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)エーテル等が挙げられる。
Examples of tertiary amine compounds include triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-hexylamine, tri-n-heptylamine, tri-n-octyl. Tri (cyclo) alkylamines such as amine, cyclohexyldimethylamine, dicyclohexylmethylamine, and tricyclohexylamine;
Fragrances such as aniline, N-methylaniline, N, N-dimethylaniline, 2-methylaniline, 3-methylaniline, 4-methylaniline, 4-nitroaniline, 2,6-dimethylaniline, 2,6-diisopropylaniline Group amines;
Alkanolamines such as triethanolamine and 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) ether and the like.

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が挙げられる。   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2−フェニル−ベンゾイミダゾール等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing heterocyclic compound include 2-phenyl-benzimidazole.

さらに、[C]酸拡散制御剤としては、露光により分解して酸拡散制御性としての塩基性を失うオニウム塩化合物を用いることもできる。このようなオニウム塩化合物の具体例としては、下記式(5−1)で表されるスルホニウム塩化合物、および下記式(5−2)で表されるヨードニウム塩化合物を挙げることができる。   Furthermore, as the [C] acid diffusion control agent, an onium salt compound that decomposes by exposure and loses basicity as acid diffusion controllability can be used. Specific examples of such an onium salt compound include a sulfonium salt compound represented by the following formula (5-1) and an iodonium salt compound represented by the following formula (5-2).

Figure 2013029555
Figure 2013029555

上記式(5−1)及び式(5−2)におけるR22〜R26は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシル基、ヒドロキシル基、又はハロゲン原子である。
また、Anbは、OH、R27−COO、R27−SO (但し、R27は、それぞれ独立して、アルキル基、アリール基、又はアルカノール基である。)、又は下記式(5)で表されるアニオンを表す。
R 22 to R 26 in the above formulas (5-1) and (5-2) are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxyl group, a hydroxyl group, or a halogen atom.
Anb represents OH , R 27 —COO , R 27 —SO 3 (wherein R 27 independently represents an alkyl group, an aryl group, or an alkanol group), or the following formula: The anion represented by (5) is represented.

Figure 2013029555
Figure 2013029555

上記スルホニウム塩化合物およびヨードニウム塩化合物の具体例としては、トリフェニルスルホニウムハイドロオキサイド、トリフェニルスルホニウムアセテート、トリフェニルスルホニウムサリチレート、ジフェニル−4−ヒドロキシフェニルスルホニウムハイドロオキサイド、ジフェニル−4−ヒドロキシフェニルスルホニウムアセテート、ジフェニル−4−ヒドロキシフェニルスルホニウムサリチレート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムハイドロオキサイド、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムアセテート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムハイドロオキサイド、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムアセテート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムサリチレート、4−t−ブチルフェニル−4−ヒドロキシフェニルヨードニウムハイドロオキサイド、4−t−ブチルフェニル−4−ヒドロキシフェニルヨードニウムアセテート、4−t−ブチルフェニル−4−ヒドロキシフェニルヨードニウムサリチレート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム10−カンファースルホネート、ジフェニルヨードニウム10−カンファースルホネート、トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネート、4−t−ブトキシフェニル・ジフェニルスルホニウム10−カンファースルホネート等を挙げることができる。   Specific examples of the sulfonium salt compound and the iodonium salt compound include triphenylsulfonium hydroxide, triphenylsulfonium acetate, triphenylsulfonium salicylate, diphenyl-4-hydroxyphenylsulfonium hydroxide, diphenyl-4-hydroxyphenylsulfonium acetate. Diphenyl-4-hydroxyphenylsulfonium salicylate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium hydroxide, bis (4-t-butylphenyl) iodonium acetate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium hydroxide, Bis (4-t-butylphenyl) iodonium acetate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium salicylate, 4-t- Tylphenyl-4-hydroxyphenyliodonium hydroxide, 4-t-butylphenyl-4-hydroxyphenyliodonium acetate, 4-t-butylphenyl-4-hydroxyphenyliodonium salicylate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium Examples thereof include 10-camphor sulfonate, diphenyliodonium 10-camphor sulfonate, triphenylsulfonium 10-camphor sulfonate, and 4-t-butoxyphenyl diphenylsulfonium 10-camphor sulfonate.

[C]酸拡散制御剤は、遠紫外線、X線、荷電粒子線、EUVを用いるサブミクロン以下の微細パターン形成においては、感度、低揮発性の観点からN−t−アルコキシカルボニル基を有する窒素含有化合物、オニウム塩化合物が好ましく、可視光、紫外光を用いるミクロン以上のパターン形成においては、コスト、パターン物性の観点から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を主に用いることが好ましい。なお、[C]酸拡散制御剤は、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。[C]酸拡散制御剤の含有割合としては、[A]重合体成分100質量部に対して、10質量部以下が好ましく、0.1質量部以上8質量部以下がより好ましい。使用量が10質量部を超えると、レジストとしての感度が低下する傾向にある。   [C] The acid diffusion controller is a nitrogen having an Nt-alkoxycarbonyl group from the viewpoint of sensitivity and low volatility in the formation of fine patterns of submicron or less using far ultraviolet rays, X-rays, charged particle beams and EUV. Containing compounds and onium salt compounds are preferred, and in the formation of micron or larger patterns using visible light and ultraviolet light, tertiary amine compounds, quaternary ammonium hydroxide compounds, and nitrogen-containing heterocyclic compounds are mainly used from the viewpoint of cost and pattern physical properties. It is preferable to use for. In addition, [C] acid spreading | diffusion controlling agents can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types. [C] The content ratio of the acid diffusion controller is preferably 10 parts by mass or less, and more preferably 0.1 parts by mass or more and 8 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polymer component [A]. When the amount used exceeds 10 parts by mass, the sensitivity as a resist tends to decrease.

<[D]フッ素原子を含む重合体>
当該感放射線性組成物は、[D]フッ素原子を含む重合体(以下、「[D]重合体」ともいう)をさらに含有できる。[D]重合体はフッ素原子を含む重合体であり、[A]重合体成分よりフッ素原子含有率が高いことが好ましい。当該感放射線性組成物が[D]重合体を含有することで、レジスト膜の疎水性が向上し液浸露光を行った場合においても物質溶出抑制に優れ、また、レジスト膜と液浸液との後退接触角を十分に高くでき、高速でスキャン露光した場合に水滴が残らない等の効果を奏する。 このため、液浸露光用の材料としての有用性があり、[D]重合体は本発明の感放射線性組成物の1成分として含有させるのみならず、フォトレジスト膜上に[D]重合体を単体で成膜することでも同様の疎水性向上効果を発現することができる。
<[D] Polymer containing fluorine atom>
The radiation-sensitive composition can further contain a polymer containing [D] fluorine atoms (hereinafter also referred to as “[D] polymer”). [D] A polymer is a polymer containing a fluorine atom, and it is preferable that a fluorine atom content rate is higher than a [A] polymer component. When the radiation-sensitive composition contains the [D] polymer, the hydrophobicity of the resist film is improved, and even when immersion exposure is performed, the substance elution is excellent, and the resist film, the immersion liquid, The receding contact angle can be sufficiently high, and there are effects such as no water droplets remaining when scanning exposure is performed at high speed. For this reason, it has utility as a material for immersion exposure, and [D] polymer is not only contained as one component of the radiation-sensitive composition of the present invention, but also [D] polymer on the photoresist film. The same hydrophobicity improving effect can be exhibited by forming a film of a simple substance.

[D]重合体の態様としては、例えば
主鎖にフッ素化アルキル基が結合した構造;
側鎖にフッ素化アルキル基が結合した構造;
主鎖と側鎖とにフッ素化アルキル基が結合した構造が挙げられる。
[D] As an aspect of the polymer, for example, a structure in which a fluorinated alkyl group is bonded to the main chain;
Structure in which a fluorinated alkyl group is bonded to the side chain;
Examples include a structure in which a fluorinated alkyl group is bonded to the main chain and the side chain.

主鎖にフッ素化アルキル基が結合した構造を与える単量体としては、例えばα−トリフルオロメチルアクリレート化合物、β−トリフルオロメチルアクリレート化合物、α,β−トリフルオロメチルアクリレート化合物、1種類以上のビニル部位の水素がトリフルオロメチル基等のフッ素化アルキル基で置換された化合物等が挙げられる。   As a monomer that gives a structure in which a fluorinated alkyl group is bonded to the main chain, for example, an α-trifluoromethyl acrylate compound, a β-trifluoromethyl acrylate compound, an α, β-trifluoromethyl acrylate compound, one or more types Examples thereof include compounds in which the hydrogen at the vinyl moiety is substituted with a fluorinated alkyl group such as a trifluoromethyl group.

側鎖にフッ素化アルキル基が結合した構造を与える単量体としては、例えばノルボルネン等の脂環式オレフィン化合物の側鎖がフッ素化アルキル基やその誘導体であるもの、アクリル酸又はメタクリル酸の側鎖がフッ素化アルキル基やその誘導体のエステル化合物、1種類以上のオレフィンの側鎖(二重結合を含まない部位)がフッ素化アルキル基やその誘導体であるもの等が挙げられる。   Monomers that give a structure in which a fluorinated alkyl group is bonded to the side chain include, for example, those in which the side chain of an alicyclic olefin compound such as norbornene is a fluorinated alkyl group or a derivative thereof, acrylic acid or methacrylic acid side Examples thereof include ester compounds in which the chain is a fluorinated alkyl group or a derivative thereof, and one or more olefin side chains (sites not including a double bond) being a fluorinated alkyl group or a derivative thereof.

主鎖と側鎖とにフッ素化アルキル基が結合した構造を与える単量体としては、例えばα−トリフルオロメチルアクリル酸、β−トリフルオロメチルアクリル酸、α,β−トリフルオロメチルアクリル酸等の側鎖がフッ素化アルキル基やその誘導体のエステル化合物、1種類以上のビニル部位の水素がトリフルオロメチル基等のフッ素化アルキル基で置換された化合物の側鎖をフッ素化アルキル基やその誘導体で置換したもの、1種類以上の脂環式オレフィン化合物の二重結合に結合している水素をトリフルオロメチル基等のフッ素化アルキル基で置換し、かつ側鎖がフッ素化アルキル基やその誘導体であるもの等が挙げられる。なお、脂環式オレフィン化合物とは、環の一部が二重結合である化合物を示す。   Examples of the monomer that gives a structure in which a fluorinated alkyl group is bonded to the main chain and the side chain include α-trifluoromethylacrylic acid, β-trifluoromethylacrylic acid, α, β-trifluoromethylacrylic acid, and the like. Is a fluorinated alkyl group or its derivative ester compound. One or more vinyl moiety hydrogens are substituted with a fluorinated alkyl group such as a trifluoromethyl group. The hydrogen bonded to the double bond of one or more alicyclic olefin compounds is replaced with a fluorinated alkyl group such as a trifluoromethyl group, and the side chain is a fluorinated alkyl group or a derivative thereof. And the like. In addition, an alicyclic olefin compound shows the compound in which a part of ring is a double bond.

[D]重合体の含有割合としては、[A]重合体成分100質量部に対して、1質量部〜15質量部が好ましく、2質量部〜10質量部がより好ましい。   [D] As a content rate of a polymer, 1 mass part-15 mass parts are preferable with respect to 100 mass parts of [A] polymer components, and 2 mass parts-10 mass parts are more preferable.

<溶媒>
当該感放射線性組成物は、通常溶媒を含有する。溶媒としては、少なくとも[A]重合体成分、[B]酸発生体及びその他の成分を溶解可能な溶媒であれば特に限定されない。溶媒としては、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系有機溶媒、アミド系溶媒、エステル系有機溶媒、炭化水素系溶媒等を用いることができる。
<Solvent>
The radiation-sensitive composition usually contains a solvent. The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve at least the [A] polymer component, the [B] acid generator and other components. As the solvent, alcohol solvents, ether solvents, ketone organic solvents, amide solvents, ester organic solvents, hydrocarbon solvents and the like can be used.

アルコール系溶媒としては、例えば
メタノール、エタノール、n−プロパノール、i−プロパノール、n−ブタノール、i−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、n−ペンタノール、i−ペンタノール、2−メチルブタノール、sec−ペンタノール、tert−ペンタノール、3−メトキシブタノール、n−ヘキサノール、2−メチルペンタノール、sec−ヘキサノール、2−エチルブタノール、sec−ヘプタノール、3−ヘプタノール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、sec−オクタノール、n−ノニルアルコール、2,6−ジメチル−4−ヘプタノール、n−デカノール、sec−ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec−テトラデシルアルコール、sec−ヘプタデシルアルコール、フルフリルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、ジアセトンアルコール等のモノアルコール系溶媒;
エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、2,4−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2,4−ヘプタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等の多価アルコール系溶媒;
エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノ−2−エチルブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル等の多価アルコール部分エーテル系溶媒等が挙げられる。
Examples of alcohol solvents include methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, sec-butanol, tert-butanol, n-pentanol, i-pentanol, 2-methylbutanol, sec-pentanol, tert-pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, sec-heptanol, 3-heptanol, n-octanol, 2-ethylhexanol , Sec-octanol, n-nonyl alcohol, 2,6-dimethyl-4-heptanol, n-decanol, sec-undecyl alcohol, trimethylnonyl alcohol, sec-tetradecyl alcohol, sec-heptadeci Monoalcohol solvents such as alcohol, furfuryl alcohol, phenol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, 3,3,5-trimethylcyclohexanol, benzyl alcohol, diacetone alcohol;
Ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 2,4-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,5-hexanediol, 2,4-heptanediol, 2 -Polyhydric alcohol solvents such as ethyl-1,3-hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol;
Ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol mono-2-ethylbutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl Ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol Monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, polyhydric alcohol partial ether solvents such as dipropylene glycol monopropyl ether.

エーテル系溶媒としては、例えばジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジフェニルエーテル、テトラヒドロフラン等が挙げられる。   Examples of ether solvents include diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, diphenyl ether, and tetrahydrofuran.

ケトン系溶媒としては、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル−i−ブチルケトン、メチル−n−ペンチルケトン、エチル−n−ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジ−i−ブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、メチルシクロヘキサノン、2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン、アセトフェノン等のケトン系溶媒が挙げられる。   Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-i-butyl ketone, methyl-n-pentyl ketone, ethyl-n-butyl ketone, methyl-n- Examples include ketone solvents such as hexyl ketone, di-i-butyl ketone, trimethylnonanone, cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone, methylcyclohexanone, 2,4-pentanedione, acetonylacetone, acetophenone, and the like. .

アミド系溶媒としては、例えばN,N’−ジメチルイミダゾリジノン、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド、N−メチルピロリドン等が挙げられる。   Examples of the amide solvents include N, N′-dimethylimidazolidinone, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpropionamide, N-methylpyrrolidone and the like can be mentioned.

エステル系溶媒としては、例えばジエチルカーボネート、プロピレンカーボネート、酢酸メチル、酢酸エチル、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸n−ペンチル、酢酸sec−ペンチル、酢酸3−メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2−エチルブチル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸n−ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノプロピルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノブチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリグリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸i−アミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ−n−ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−ブチル、乳酸n−アミル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル等が挙げられる。   Examples of ester solvents include diethyl carbonate, propylene carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, γ-butyrolactone, δ-valerolactone, n-propyl acetate, i-propyl acetate, n-butyl acetate, i-butyl acetate, sec sec -Butyl, n-pentyl acetate, sec-pentyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methyl pentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, benzyl acetate, cyclohexyl acetate, methyl cyclohexyl acetate, n-nonyl acetate, acetoacetic acid Methyl, ethyl acetoacetate, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol acetate Non-n-butyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol monoethyl ether acetate, glycol diacetate Methoxytriglycol acetate, ethyl propionate, n-butyl propionate, i-amyl propionate, diethyl oxalate, di-n-butyl oxalate, methyl lactate, ethyl lactate, n-butyl lactate, n-amyl lactate, Examples include diethyl malonate, dimethyl phthalate, and diethyl phthalate.

炭化水素系溶媒としては、例えば
n−ペンタン、i−ペンタン、n−ヘキサン、i−ヘキサン、n−ヘプタン、i−ヘプタン、2,2,4−トリメチルペンタン、n−オクタン、i−オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;
ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、メチルエチルベンゼン、n−プロピルベンゼン、i−プロピルベンゼン、ジエチルベンゼン、i−ブチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジ−i−プロピルベンセン、n−アミルナフタレン等の芳香族炭化水素系溶媒等が挙げられる。
Examples of hydrocarbon solvents include n-pentane, i-pentane, n-hexane, i-hexane, n-heptane, i-heptane, 2,2,4-trimethylpentane, n-octane, i-octane, and cyclohexane. , Aliphatic hydrocarbon solvents such as methylcyclohexane;
Fragrances such as benzene, toluene, xylene, mesitylene, ethylbenzene, trimethylbenzene, methylethylbenzene, n-propylbenzene, i-propylbenzene, diethylbenzene, i-butylbenzene, triethylbenzene, di-i-propylbenzene, n-amylnaphthalene Group hydrocarbon solvents and the like.

これらの有機溶媒は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。   These organic solvents may be used alone or in combination of two or more.

[脂環式骨格化合物]
脂環式骨格化合物は、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さらに改善する作用を示す成分である。脂環式骨格化合物としては、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;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]ノナン等が挙げられる。
[Alicyclic skeleton compound]
An alicyclic skeleton compound is a component that exhibits an action of further improving dry etching resistance, pattern shape, adhesion to a substrate, and the like. Examples of the alicyclic skeleton compound include adamantane derivatives such as 1-adamantanecarboxylic acid, 2-adamantanone, and 1-adamantanecarboxylic acid t-butyl; deoxycholic acid t-butyl, deoxycholic acid t-butoxycarbonylmethyl, Deoxycholic acid esters such as 2-ethoxyethyl deoxycholic acid; Lithocholic acid esters such as tert-butyl lithocholic acid, t-butoxycarbonylmethyl lithocholic acid, 2-ethoxyethyl lithocholic acid; 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.

[界面活性剤]
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、以下商品名として、KP341(信越化学工業製)、ポリフローNo.75、同No.95(以上、共栄社化学製)、エフトップEF301、同EF303、同EF352(以上、トーケムプロダクツ製)、メガファックF171、同F173(以上、大日本インキ化学工業製)、フロラードFC430、同FC431(以上、住友スリーエム製)、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(以上、旭硝子製)等が挙げられる。
[Surfactant]
Surfactants are components that have the effect of improving coatability, 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 diacrylate. In addition to nonionic surfactants such as stearate, the following trade names are KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow No. 75, no. 95 (above, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), F-top EF301, EF303, EF352 (above, manufactured by Tochem Products), MegaFac F171, F173 (above, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals), Fluorad FC430, FC431 ( As above, manufactured by Sumitomo 3M, Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC-101, SC-102, SC-103, SC-104, SC-105, SC-106 (above, manufactured by Asahi Glass) ) And the like.

[増感剤]
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[B]酸発生体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、当該感放射線性組成物の「みかけの感度」を向上させる効果を有する。増感剤としては、例えばカルバゾール類、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が挙げられる。
[Sensitizer]
A sensitizer absorbs the energy of radiation and transmits the energy to the [B] acid generator, thereby increasing the amount of acid produced. The “apparent” of the radiation-sensitive composition Has an effect of improving the sensitivity. Examples of the sensitizer include carbazoles, acetophenones, benzophenones, naphthalenes, phenols, biacetyl, eosin, rose bengal, pyrenes, anthracenes, phenothiazines and the like.

<感放射線性組成物の調製方法>
当該感放射線性組成物は、例えば上記溶媒中で[A]重合体成分、[B]酸発生体及びその他の任意成分を所定の割合で混合することにより調製できる。当該感放射線性組成物は通常、その使用に際して、全固形分濃度が1質量%〜30質量%、好ましくは1.5質量%〜25質量%となるように溶媒に溶解した後、例えば孔径0.2μm程度のフィルターでろ過することによって、調製される。
<Method for preparing radiation-sensitive composition>
The said radiation sensitive composition can be prepared by mixing a [A] polymer component, a [B] acid generator, and another arbitrary component in a predetermined ratio, for example in the said solvent. The radiation-sensitive composition is usually dissolved in a solvent so that the total solid content is 1% by mass to 30% by mass, preferably 1.5% by mass to 25% by mass. It is prepared by filtering with a filter of about 2 μm.

<パターンの形成方法>
本発明の感放射線性組成物を用いたレジストパターンの形成方法について以下に説明する。
<Pattern formation method>
A method for forming a resist pattern using the radiation-sensitive composition of the present invention will be described below.

本発明の感放射線性組成物を用いたレジストパターンの形成方法は、
(1)当該感放射線性組成物のレジスト膜を基板上に形成する工程(以下、「工程(1)」ともいう)、
(2)上記レジスト膜の少なくとも一部に放射線を照射する工程(以下、「工程(2)」ともいう)、及び
(3)上記放射線が照射されたレジスト膜を現像する工程(以下、「工程(3)」ともいう)
を有する。以下、各工程を詳述する。
A method for forming a resist pattern using the radiation-sensitive composition of the present invention,
(1) A step of forming a resist film of the radiation-sensitive composition on a substrate (hereinafter also referred to as “step (1)”),
(2) a step of irradiating at least a part of the resist film (hereinafter also referred to as “step (2)”); and (3) a step of developing the resist film irradiated with the radiation (hereinafter referred to as “step”). (Also referred to as (3))
Have Hereinafter, each process is explained in full detail.

当該パターン形成方法によると、当該感放射線性組成物を用いるため、特にパターン裾の残渣が少なく、LWRも低減された矩形性に優れたパターンを与えることができる。
従って、i線、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、EUV等の放射線であっても、当該感放射線性組成物から微細パターンを高精度にかつ安定して形成することができ、今後更に微細化が進行すると予想される半導体デバイス製造用に好適に用いることができる。
According to the pattern forming method, since the radiation-sensitive composition is used, a pattern having excellent rectangularity with particularly few residue at the bottom of the pattern and reduced LWR can be provided.
Therefore, even with radiation such as i-line, KrF excimer laser, ArF excimer laser, EUV, etc., a fine pattern can be formed from the radiation-sensitive composition with high accuracy and stability, and further miniaturization will be made in the future. It can be suitably used for manufacturing semiconductor devices that are expected to progress.

[工程(1)]
本工程では、当該感放射線性組成物を、回転塗布、流延塗布、ロール塗布、インクジェット塗布等の塗布手段によって、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、ガラス等の基板上に所定の膜厚となるように塗布し、場合によっては通常70℃〜160℃程度の温度でプレベーク(PB)することにより組成物中の溶媒を揮発させレジスト膜を形成する。なお、フォトレジスト膜は複数層積層されて形成されても良く、同じ感放射線性組成物を2回以上重ね塗りしたり、特に液浸露光においては形成したフォトレジスト膜上にフッ素を含む重合体[D]を主成分とするフッ素樹脂膜層を形成する場合がある。
[Step (1)]
In this step, the radiation-sensitive composition is applied onto a substrate such as silicon wafer, silicon dioxide, a wafer coated with an antireflection film, glass or the like by a coating means such as spin coating, cast coating, roll coating or ink jet coating. In order to form a resist film, the solvent in the composition is volatilized by pre-baking (PB) at a temperature of usually about 70 ° C. to 160 ° C. in some cases. The photoresist film may be formed by laminating a plurality of layers. The same radiation-sensitive composition may be overcoated twice or more, and a polymer containing fluorine on the formed photoresist film particularly in immersion exposure. In some cases, a fluororesin film layer containing [D] as a main component is formed.

[工程(2)]
本工程では、工程(1)で形成されたレジスト膜に(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、EUV等から適宜選択して照射する。例えば、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サブミクロンオーダーのパターン形成という観点からは好ましく、さらに微細なナノオーダーパターンを形成においてはEUV(極紫外線、波長13.5nm)等の光源を好適に使用できる。また、露光部の残渣低減という効果は光源に拠らず有効であるため、可視光線を用いたミクロンオーダーのパターン形成であっても適応することが出来る。次いで、ポストエクスポージャーベーク(PEB)を行うことが好ましい。このPEBにより、[A]重合体成分と酸発生体より生じた酸の反応を円滑に進行させることが可能となる。PEBの加熱条件は、感放射線性組成物の配合組成によって適宜選定することができるが、通常50℃〜180℃程度である。
[Step (2)]
In this step, the resist film formed in the step (1) is exposed by irradiation with radiation (in some cases through an immersion medium such as water). At this time, radiation is irradiated through a mask having a predetermined pattern. The radiation is appropriately selected from visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-rays, charged particle beams, EUV, etc. according to the line width of the target pattern. For example, far ultraviolet rays typified by ArF excimer laser (wavelength 193 nm) and KrF excimer laser (wavelength 248 nm) are preferable from the viewpoint of pattern formation on a submicron order, and EUV (extreme ultraviolet light) is used to form finer nano-order patterns. , A wavelength of 13.5 nm) can be preferably used. Further, since the effect of reducing the residue in the exposed portion is effective regardless of the light source, it can be applied even to micron order pattern formation using visible light. Subsequently, it is preferable to perform post-exposure baking (PEB). By this PEB, it becomes possible to smoothly advance the reaction of the acid generated from the [A] polymer component and the acid generator. The heating condition of PEB can be appropriately selected depending on the composition of the radiation-sensitive composition, but is usually about 50 ° C to 180 ° C.

[工程(3)]
本工程では、露光されたレジスト膜から露光された部分を除去することによりレジストパターンを形成する。本発明においては、現像液を用いて現像し、現像後は水で洗浄、乾燥する一般的方法と、露光後のPEBの後、さらに高い温度で加熱処理して露光部分の酸分解物を揮発除去する方法が可能である。これらの方法のうち、加熱処理する方法が好ましい。
[Step (3)]
In this step, a resist pattern is formed by removing the exposed portion from the exposed resist film. In the present invention, development is performed using a developer, and after development, washing with water and drying are performed. After PEB after exposure, heat treatment is performed at a higher temperature to volatilize the acid decomposition product in the exposed portion. A method of removing is possible. Of these methods, the heat treatment method is preferred.

上記現像液を用いる現像方法において用いられる現像液としては、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、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、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、テトラブ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の他、メタノール、ブタノール等の重合体成分を溶解しない有機溶剤でもよい。   Examples of the developer used in the developing method using the developer include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, and di-n. -Propylamine, triethylamine, methyldiethylamine, ethyldimethylamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo- [5.4.0] -7 -In addition to an alkaline aqueous solution in which at least one alkaline compound such as undecene and 1,5-diazabicyclo- [4.3.0] -5-nonene is dissolved, an organic solvent that does not dissolve polymer components such as methanol and butanol There.

上記加熱処理する方法において、PEB後に再加熱する場合の再加熱温度はPEBより高く、レジスト膜の軟化点より低い方がパターン形状の変形がなく好ましい。なお、レジスト膜の軟化点が加熱により上昇する場合や、レジスト膜の熱変形を許容する場合はこの限りではなく所望の形状によって定められる。   In the above heat treatment method, the reheating temperature in the case of reheating after PEB is preferably higher than that of PEB and lower than the softening point of the resist film because there is no deformation of the pattern shape. In addition, when the softening point of a resist film raises by heating, or when the thermal deformation of a resist film is permitted, it is not limited to this but is determined by a desired shape.

なお、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(3)の前に溶媒により剥離する溶媒剥離型保護膜(例えば、特開2006−227632号公報等参照)、工程(3)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号公報等参照)のいずれを用いてもよい。   In the case of 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 protective film that peels off with a solvent before the step (3) (see, for example, JP-A-2006-227632), a developer that peels off simultaneously with the development in the step (3) Any of peelable protective films (for example, see WO2005-069096, WO2006-035790, etc.) may be used.

以下に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

重合体の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、東ソー社製のGPCカラム(G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本)を使用し、以下の条件により測定した。流量:1.0mL/分、
溶出溶媒:テトラヒドロフラン、
カラム温度:40℃
試料濃度:0.2質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
また、分散度(Mw/Mn)は、Mw及びMnの測定結果より算出した。
The weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) of the polymer were measured using the GPC columns (2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL) manufactured by Tosoh Corporation under the following conditions. Flow rate: 1.0 mL / min,
Elution solvent: tetrahydrofuran,
Column temperature: 40 ° C
Sample concentration: 0.2% by mass
Sample injection volume: 100 μL
Detector: Differential refractometer Standard material: Monodispersed polystyrene The dispersity (Mw / Mn) was calculated from the measurement results of Mw and Mn.

H−NMR分析及び13C−NMR分析は、核磁気共鳴装置(日本電子社、JNM−EX270)により行った。なお、ベンズアルデヒド由来の構造の含有量は、H−NMRを用い、芳香環の水素のピークとその他のピークとの面積比より求めた。また、ミルナールアルデヒド由来の構造の含有量は、ミルテナールの水素のピークとその他のピークとの面積比より求めた。 1 H-NMR analysis and 13 C-NMR analysis were performed using a nuclear magnetic resonance apparatus (JEOL Ltd., JNM-EX270). The content of the structure derived from benzaldehyde, using a 1 H-NMR, was determined by the area ratio of the peak and other peak of hydrogen of an aromatic ring. The content of the structure derived from milnalaldehyde was determined from the area ratio between the peak of hydrogen of mirutenal and other peaks.

<[A]成分の合成>
[A]成分、後述する[D]重合体の合成に用いた単量体を下記に示す。また、合成した重合体の特性を表1に示す。なお、表1中の「−」は、該当する構造単位の含有率の測定を行っていないことを示す。
<Synthesis of [A] Component>
[A] A component and the monomer used for the synthesis | combination of the [D] polymer mentioned later are shown below. Table 1 shows the characteristics of the synthesized polymer. In addition, "-" in Table 1 indicates that the content rate of the corresponding structural unit is not measured.

Figure 2013029555
Figure 2013029555

[合成例1]
反応容器にトルエン2.96mL、1,4−ジオキサン0.43mL、電子吸引性基を有するビニルエーテル誘導体化合物としての化合物(M−1)0.3g(50モル%)、及びアルデヒド誘導体化合物としての化合物(M−2)0.3g(50モル%)を順次加えた。その後、エタンスルホン酸の200mMジクロロメタン溶液をトルエンで希釈した40mM溶液0.5mL、及び塩化ガリウムの40mM溶液0.5mLを−78℃にて加え48時間反応させた。なお、反応溶液中の未反応物量をガスクロマトグラフにて確認したところ、化合物(M−2)の0.03gが未反応であり、この時点での重合転化率は94%であった。次に、アンモニア性メタノール溶液を用いて反応を停止し、抽出等の後処理操作を行い、0.54gの重合体(A−1)を得た。H−NMR分析(CDCl溶媒)の結果、化合物(M−2)由来の構造単位の含有率は47%であった。重合体(A−1)のMnは17,300、Mw/Mnは1.12であった。分子量分析はGPCによりポリスチレン換算にて行い、RI、UVの両検出器を用いてMw及びMw/Mnを測定したところ、両検出基を用いて得られた結果はよく一致しており、化合物(M−2)由来であるベンズアルデヒドユニットが重合体(A−1)中に均一に取込まれていることを確認した。
[Synthesis Example 1]
In a reaction vessel, toluene 2.96 mL, 1,4-dioxane 0.43 mL, compound (M-1) 0.3 g (50 mol%) as a vinyl ether derivative compound having an electron-withdrawing group, and compound as an aldehyde derivative compound (M-2) 0.3 g (50 mol%) was sequentially added. Thereafter, 0.5 mL of a 40 mM solution obtained by diluting a 200 mM dichloromethane solution of ethanesulfonic acid with toluene and 0.5 mL of a 40 mM solution of gallium chloride were added at −78 ° C. and reacted for 48 hours. In addition, when the amount of unreacted substances in the reaction solution was confirmed by gas chromatography, 0.03 g of the compound (M-2) was unreacted, and the polymerization conversion rate at this time was 94%. Next, the reaction was stopped using an ammoniacal methanol solution, and post-treatment operations such as extraction were performed to obtain 0.54 g of the polymer (A-1). As a result of 1 H-NMR analysis (CDCl 3 solvent), the content of the structural unit derived from the compound (M-2) was 47%. Mn of the polymer (A-1) was 17,300, and Mw / Mn was 1.12. Molecular weight analysis was carried out in terms of polystyrene by GPC, and Mw and Mw / Mn were measured using both RI and UV detectors. The results obtained using both detection groups were in good agreement, and the compound ( It was confirmed that the benzaldehyde unit derived from M-2) was uniformly incorporated into the polymer (A-1).

[合成例2]
反応容器にトルエン2.96mL、1,4−ジオキサン0.43mL、脂環式基を有するビニルエーテル誘導体化合物としての化合物(M−3)0.36g(50モル%)、アルデヒド誘導体化合物としての化合物(M−2)0.3g(50モル%)を順次加えた。その後、エタンスルホン酸の200mMジクロロメタン溶液をトルエンで希釈した40mM溶液0.5mL、エタンスルホン酸の200mMジクロロメタン溶液をトルエンで希釈した40mM溶液0.5mL及び四塩化スズの40mM溶液0.5mLを−20℃にて加え、20時間反応させた。なお、反応溶液中の未反応物量をガスクロマトグラフにて確認したところ化合物(M−2)の0.028gが未反応であり、この時点での重合転化率は96%であった。次に、アンモニア性メタノール溶液を用いて反応を停止し、抽出等の後処理操作を行い、0.62gの重合体(A−2)を得た。H−NMR分析(CDCl溶媒)の結果、化合物(M−2)由来の構造単位の含有率は43%であった。重合体(A−2)のMnは12,000、Mw/Mnは1.2であった。分子量分析はGPCによりポリスチレン換算にて行い、RI、UVの両検出器を用いてMw及びMw/Mnを測定したところ、両検出基を用いて得られた結果はよく一致しており、化合物(M−2)由来であるベンズアルデヒドユニットが重合体(A−2)中に均一に取込まれていることを確認した。
[Synthesis Example 2]
In a reaction vessel, toluene 2.96 mL, 1,4-dioxane 0.43 mL, compound (M-3) 0.36 g (50 mol%) as a vinyl ether derivative compound having an alicyclic group, compound as an aldehyde derivative compound ( M-2) 0.3 g (50 mol%) was sequentially added. Thereafter, 0.5 mL of a 40 mM solution obtained by diluting a 200 mM dichloromethane solution of ethanesulfonic acid with toluene, 0.5 mL of a 40 mM solution obtained by diluting a 200 mM dichloromethane solution of ethanesulfonic acid with toluene, and 0.5 mL of a 40 mM solution of tin tetrachloride are −20 The mixture was added at 0 ° C. and reacted for 20 hours. In addition, when the amount of unreacted substances in the reaction solution was confirmed by gas chromatography, 0.028 g of the compound (M-2) was unreacted, and the polymerization conversion rate at this time was 96%. Next, the reaction was stopped using an ammoniacal methanol solution, and post-treatment operations such as extraction were performed to obtain 0.62 g of a polymer (A-2). As a result of 1 H-NMR analysis (CDCl 3 solvent), the content of the structural unit derived from the compound (M-2) was 43%. Mn of the polymer (A-2) was 12,000, and Mw / Mn was 1.2. Molecular weight analysis was carried out in terms of polystyrene by GPC, and Mw and Mw / Mn were measured using both RI and UV detectors. The results obtained using both detection groups were in good agreement, and the compound ( It was confirmed that the benzaldehyde unit derived from M-2) was uniformly incorporated into the polymer (A-2).

[合成例3]
窒素フロー下において、トルエン中に(全体の系を5mLとして)、1,4−ジオキサン0.50mL、複素環基を有するビニルエーテル誘導体化合物としての化合物(M−4)0.1g(20モル%)、電子吸引性基を有するビニルエーテル誘導体化合物としての化合物(M−1)0.1g(30モル%)、アルデヒド誘導体化合物としての化合物(M−2)0.2g(50モル%)、開始剤系としてCHCH(iBu)OCOCHの40mMトルエン溶液0.50mL、エタンスルホン酸の200mMジクロロメタン溶液をトルエンで希釈した40mM溶液0.5mLをこの順に加え、最後に塩化ガリウムの40mMトルエン溶液0.50mLを加えて、30℃においてリビングカチオン重合を2.5時間行った。なお、反応溶液中の未反応物量をガスクロマトグラフにて確認したところBzAの0.05g未反応であり、この時点での重合転化率は88%であった。次に、アンモニア性メタノール溶液を用いて反応を停止し、抽出等の後処理操作を行い、0.34gの重合体(A−3)を得た。H−NMR分析(CDCl溶媒)の結果、化合物(M−2)由来の構造単位の含有率は43%であった。重合体(A−3)のMnは6,400、Mw/Mnは1.2であった。分子量分析はGPCによりポリスチレン換算にて行い、RI、UVの両検出器を用いてMw及びMw/Mnを測定したところ、両検出基を用いて得られた結果はよく一致しており、化合物(M−2)由来であるベンズアルデヒドユニットが重合体(A−3)中に均一に取込まれていることを確認した。
[Synthesis Example 3]
Under a nitrogen flow, in toluene (the total system is 5 mL), 0.54 mL of 1,4-dioxane, 0.1 g (20 mol%) of a compound (M-4) as a vinyl ether derivative compound having a heterocyclic group , 0.1 g (30 mol%) of a compound (M-1) as a vinyl ether derivative compound having an electron-withdrawing group, 0.2 g (50 mol%) of a compound (M-2) as an aldehyde derivative compound, initiator system As a solution, 0.50 mL of 40 mM toluene solution of CH 3 CH (iBu) OCOCH 3 and 0.5 mL of 40 mM solution of ethanesulfonic acid in 200 mM dichloromethane diluted with toluene were added in this order, and finally 0.50 mL of 40 mM toluene solution of gallium chloride was added. The living cationic polymerization was carried out at 30 ° C. for 2.5 hours. When the amount of unreacted substances in the reaction solution was confirmed by gas chromatography, 0.05 g of BzA was unreacted, and the polymerization conversion rate at this point was 88%. Next, the reaction was stopped using an ammoniacal methanol solution, and post-treatment operations such as extraction were performed to obtain 0.34 g of a polymer (A-3). As a result of 1 H-NMR analysis (CDCl 3 solvent), the content of the structural unit derived from the compound (M-2) was 43%. Mn of the polymer (A-3) was 6,400, and Mw / Mn was 1.2. Molecular weight analysis was carried out in terms of polystyrene by GPC, and Mw and Mw / Mn were measured using both RI and UV detectors. The results obtained using both detection groups were in good agreement, and the compound ( It was confirmed that the benzaldehyde unit derived from M-2) was uniformly incorporated into the polymer (A-3).

[合成例4]
窒素フロー下において、トルエン中に(全体の系を5mLとして)、酸解離性基を有するビニルエーテル誘導体化合物としての化合物(M−5)0.19g(20モル%)、鎖状炭化水素基を有するビニルエーテル誘導体化合物としての化合物(M−6)0.12g(30モル%)、アルデヒド誘導体化合物としての化合物(M−7)0.28g(50モル%)、1,4−ジオキサン0.50mL、開始剤系としてCHCH(iBu)OCOCHの40mMトルエン溶液0.50mL、エタンスルホン酸の200mMジクロロメタン溶液をトルエンで希釈した40mM溶液0.3mLをこの順に加え、最後にFeClの200mMトルエン溶液0.50mLを加えて、0℃においてリビングカチオン重合を5時間行った。なお、反応溶液中の未反応物量をガスクロマトグラフにて確認したところ化合物(M−5)の0.06gが未反応であり、この時点での重合転化率は90%であった。次に、アンモニア性メタノール溶液を用いて反応を停止し、抽出等の後処理操作を行い、0.48gの重合体(A−4)を得た。H−NMR分析(CDCl溶媒)の結果、化合物(M−7)MYRに由来するオレフィンユニットから計算されるA−4中のMYR含有量は53%であった。重合体(A−4)のMnは8,200であり、Mw/Mnは1.3であった。分子量分析はGPCによりポリスチレン換算にて行い、RI、UVの両検出器を用いてMw及びMw/Mnを測定したところ、両検出基を用いて得られた結果はよく一致しており、化合物(M−7)由来であるミルテナールユニットが重合体(A−4)中に均一に取込まれていることを確認した。
[Synthesis Example 4]
Under nitrogen flow, 0.19 g (20 mol%) of a compound (M-5) as a vinyl ether derivative compound having an acid-dissociable group in toluene (the total system is 5 mL), having a chain hydrocarbon group Compound (M-6) 0.12 g (30 mol%) as a vinyl ether derivative compound, Compound (M-7) 0.28 g (50 mol%) as an aldehyde derivative compound, 0.50 mL of 1,4-dioxane, start As an agent system, 0.50 mL of a 40 mM toluene solution of CH 3 CH (iBu) OCOCH 3 , 0.3 mL of a 40 mM solution obtained by diluting a 200 mM dichloromethane solution of ethanesulfonic acid with toluene were added in this order, and finally a 200 mM toluene solution of FeCl 3 was added. .50 mL was added and living cationic polymerization was carried out at 0 ° C. for 5 hours. In addition, when the amount of unreacted substances in the reaction solution was confirmed by gas chromatography, 0.06 g of the compound (M-5) was unreacted, and the polymerization conversion rate at this point was 90%. Next, the reaction was stopped using an ammoniacal methanol solution, and post-treatment operations such as extraction were performed to obtain 0.48 g of the polymer (A-4). As a result of 1 H-NMR analysis (CDCl 3 solvent), the MYR content in A-4 calculated from the olefin unit derived from the compound (M-7) MYR was 53%. Mn of the polymer (A-4) was 8,200, and Mw / Mn was 1.3. Molecular weight analysis was carried out in terms of polystyrene by GPC, and Mw and Mw / Mn were measured using both RI and UV detectors. The results obtained using both detection groups were in good agreement, and the compound ( It was confirmed that the mirutenal unit derived from M-7) was uniformly incorporated into the polymer (A-4).

[合成例5]
窒素気流下において、トルエン中に(全体の系を5mLとして)、酸解離性基を有するビニルエーテル誘導体化合物としての化合物(M−5)0.19g(20モル%)、鎖状炭化水素基を有するビニルエーテル誘導体化合物としての化合物(M−6)を0.12g(30モル%)、アルデヒド誘導体化合物としてのシンナムアルデヒド(M−10)0.25g(50モル%)、開始剤系としてCHCH(iBu)OCOCHのトルエン溶液(40mM)0.50mLをこの順に加え、最後にFeClのトルエン溶液(200mM)0.50mLを加えて、0℃において反応を5時間行い、アンモニア性メタノール溶液を用いて反応を停止した。反応溶液中の未反応物量をガスクロマトグラフにて確認したところCynAの0.05g未反応であり、この時点での重合転化率は91%であった。
抽出などの後処理操作を行い、0.48gの固体(A−5)を得た。H−NMR分析(CDCl3溶媒)の結果、シンナモイルアルデヒドに由来するユニットは40モル%含有されていた。このポリマーの数平均分子量は10,200であり、重量平均分子量/数平均分子量は1.2であった。分子量分析はGPCによりポリスチレン換算にて行い、RI、UVの両検出器を用いてMw及びMw/Mnを測定したところ、両検出基を用いて得られた結果はよく一致しており、シンナムアルデヒド由来であるアルデヒドユニットが重合体(A−5)中に均一に取込まれていることを確認した。
[Synthesis Example 5]
Under a nitrogen stream, 0.19 g (20 mol%) of a compound (M-5) as a vinyl ether derivative compound having an acid-dissociable group in toluene (the total system is 5 mL), having a chain hydrocarbon group 0.12 g (30 mol%) of the compound (M-6) as a vinyl ether derivative compound, 0.25 g (50 mol%) of cinnamaldehyde (M-10) as an aldehyde derivative compound, CH 3 CH ( iBu) 0.50 mL of a toluene solution of OCOCH 3 (40 mM) was added in this order, and finally 0.50 mL of a toluene solution of FeCl 3 (200 mM) was added, and the reaction was performed at 0 ° C. for 5 hours, and an ammoniacal methanol solution was used. The reaction was stopped. When the amount of unreacted substances in the reaction solution was confirmed by gas chromatography, 0.05 g of CynA was unreacted, and the polymerization conversion rate at this point was 91%.
Post-treatment operations such as extraction were performed to obtain 0.48 g of a solid (A-5). As a result of 1 H-NMR analysis (CDCl 3 solvent), 40 mol% of units derived from cinnamoyl aldehyde were contained. The number average molecular weight of this polymer was 10,200, and the weight average molecular weight / number average molecular weight was 1.2. Molecular weight analysis was performed in terms of polystyrene by GPC, and when Mw and Mw / Mn were measured using both RI and UV detectors, the results obtained using both detection groups were in good agreement, and cinnamaldehyde It was confirmed that the originating aldehyde unit was uniformly incorporated into the polymer (A-5).

[合成例6]
窒素気流下、30mLフラスコに乾燥トルエン3mL、乾燥酢酸エチル0.5mL、1-ブトキシエチルアセテートの40mMトルエン溶液0.5mL、鎖状炭化水素基を有するビニルエーテル誘導体化合物としての化合物(M−6)0.2g(50モル%)、電子吸引性基を有するビニルエーテル誘導体化合物としての化合物(M−1)0.12g(50モル%)を添加して、0℃に冷却した後、Et1.5AlCl1.5の200mMトルエン溶液0.5mLを添加して0℃で撹拌した。2時間後メタノールを1mL添加して反応を停止した。反応液をトルエンで希釈して水洗した後、有機相から溶媒を留去し重合体(a−1)を得た。重合体(a−1)のMwは30,200、Mw/Mnは1.18であった。
[Synthesis Example 6]
In a 30 mL flask under nitrogen flow, dry toluene 3 mL, dry ethyl acetate 0.5 mL, 1-butoxyethyl acetate 40 mM toluene solution 0.5 mL, compound (M-6) 0 as a vinyl ether derivative compound having a chain hydrocarbon group 0 .2 g (50 mol%) and 0.12 g (50 mol%) of the compound (M-1) as a vinyl ether derivative compound having an electron-withdrawing group were added and cooled to 0 ° C., then Et 1.5 AlCl 1.5 0.5 mL of 200 mM toluene solution was added and stirred at 0 ° C. After 2 hours, 1 mL of methanol was added to stop the reaction. The reaction solution was diluted with toluene and washed with water, and then the solvent was distilled off from the organic phase to obtain a polymer (a-1). Mw of the polymer (a-1) was 30,200, and Mw / Mn was 1.18.

<[D]重合体の合成>
[合成例7]
メタクリル酸(1,1,1−トリフルオロ−2−トリフルオロメチル−2−ヒドロキシ−4−ブチル)エステル化合物(M−8)46.81g(85モル%)、及び開始剤2,2’−アゾビス−(2−メチルプロピオン酸メチル)4.53gをイソプロパノール40.00gに溶解させた単量体溶液を準備した。一方、温度計及び滴下漏斗を備えた200mLの三つ口フラスコにイソプロパノール50gを投入し、30分間窒素パージした。窒素パージの後、フラスコ内の溶液を攪拌しながら、80℃になるように加熱した。次に、滴下漏斗を用い、予め準備しておいた単量体溶液を2時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに1時間反応を行い、ビニルスルホン酸化合物(M−9)3.19g(15モル%)のイソプロパノール溶液10gを30分かけて滴下した。その後、さらに1時間反応を行った後、30℃以下に冷却して、共重合液を得た。
得られた共重合液を150gに濃縮した後、分液漏斗に移し、メタノール50g及びn−ヘキサン600gを投入し、分離精製を行った。分離後、下層液を回収した。この下層液をイソプロパノールで希釈して100gとし、再度、分液漏斗に移した。その後、メタノール50gとn−ヘキサン600gを上記分液漏斗に投入して、分離精製を行い、下層液を回収した。回収した下層液を4−メチル−2−ペンタノールに置換し、全量を250gに調整した。調整後、水250gを加えて分離精製を行い、上層液を回収した。回収した上層液は、4−メチル−2−ペンタノールに置換して重合体溶液とした。得られた重合体溶液に含有されている共重合体(D−1)の、Mwは10,010、Mw/Mnは1.55であり、収率は75%であった。また、13C−NMRの結果、この共重合体に含有される、化合物(M−8)に由来する構造単位、及び化合物(M−9)に由来する構造単位の含有率は、98:2(モル%)であった。
<[D] Synthesis of polymer>
[Synthesis Example 7]
Methacrylic acid (1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl-2-hydroxy-4-butyl) ester compound (M-8) 46.81 g (85 mol%) and initiator 2,2′- A monomer solution in which 4.53 g of azobis- (methyl 2-methylpropionate) was dissolved in 40.00 g of isopropanol was prepared. Meanwhile, 50 g of isopropanol was charged into a 200 mL three-necked flask equipped with a thermometer and a dropping funnel, and purged with nitrogen for 30 minutes. After purging with nitrogen, the solution in the flask was heated to 80 ° C. with stirring. Next, the monomer solution prepared beforehand was dripped over 2 hours using the dropping funnel. After completion of the dropping, the reaction was further continued for 1 hour, and 10 g of an isopropanol solution of 3.19 g (15 mol%) of the vinyl sulfonic acid compound (M-9) was added dropwise over 30 minutes. Then, after reacting for further 1 hour, it cooled to 30 degrees C or less, and obtained the copolymer liquid.
The obtained copolymer solution was concentrated to 150 g, then transferred to a separatory funnel, and 50 g of methanol and 600 g of n-hexane were added thereto for separation and purification. After separation, the lower layer solution was recovered. This lower layer solution was diluted with isopropanol to 100 g, and again transferred to a separatory funnel. Thereafter, 50 g of methanol and 600 g of n-hexane were put into the above separatory funnel, followed by separation and purification, and the lower layer solution was recovered. The recovered lower layer solution was replaced with 4-methyl-2-pentanol, and the total amount was adjusted to 250 g. After the adjustment, 250 g of water was added for separation and purification, and the upper layer liquid was recovered. The recovered upper layer liquid was substituted with 4-methyl-2-pentanol to obtain a polymer solution. The copolymer (D-1) contained in the obtained polymer solution had Mw of 10,010, Mw / Mn of 1.55, and the yield was 75%. As a result of 13 C-NMR, the content of the structural unit derived from the compound (M-8) and the structural unit derived from the compound (M-9) contained in this copolymer was 98: 2. (Mol%).

Figure 2013029555
Figure 2013029555

<感放射線性組成物の調製>
感放射線性組成物の調製に用いた[B]酸発生剤、[C]酸拡散制御剤、溶媒を以下に示す。
<Preparation of radiation-sensitive composition>
The [B] acid generator, [C] acid diffusion controller and solvent used for the preparation of the radiation sensitive composition are shown below.

<[B]酸発生剤>
(B−1)〜(B−4):下記式で表される化合物
<[B] Acid generator>
(B-1) to (B-4): Compounds represented by the following formulae

Figure 2013029555
Figure 2013029555

<[C]酸拡散制御剤>
(C−1)〜(C−4):下記式で表される化合物
<[C] acid diffusion controller>
(C-1) to (C-4): a compound represented by the following formula

Figure 2013029555
Figure 2013029555

<溶媒>
E−1:酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル
E−2:テトラヒドロフラン
<Solvent>
E-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate E-2: Tetrahydrofuran

[実施例1]
重合体成分(A−1)50質量部、重合体成分(A−2)50質量部、酸発生剤(B−1)10質量部、酸拡散制御剤(C−3)4質量部、重合体(D−1)4質量部、溶媒(E−1)2,050質量部及び(E−2)450質量部を混合し、得られた混合溶液を孔径0.2μmのフィルターでろ過して、感放射線性組成物を調製した。
[Example 1]
50 parts by mass of polymer component (A-1), 50 parts by mass of polymer component (A-2), 10 parts by mass of acid generator (B-1), 4 parts by mass of acid diffusion controller (C-3), heavy 4 parts by mass of combined (D-1), 2,050 parts by mass of solvent (E-1) and 450 parts by mass of (E-2) were mixed, and the resulting mixed solution was filtered with a filter having a pore size of 0.2 μm. A radiation sensitive composition was prepared.

[実施例5]
重合体成分(A−1)10質量部、重合体成分(A−3)90質量部、酸発生剤(B−1)7質量部、酸拡散制御剤(C−2)3質量部、溶媒(E−1)2,050質量部及び(E−2)450質量部を混合し、得られた混合溶液を孔径0.2μmのフィルターでろ過して、感放射線性組成物を調製した。また、重合体(D−1)100質量部、溶媒4−メチル−2−ペンタノール9,000質量部を混合して固形分濃度1.1%の溶液とし、得られた混合溶液を孔径0.2μmのフィルターでろ過して、トップコート用の組成物を調製した。
[Example 5]
10 parts by mass of polymer component (A-1), 90 parts by mass of polymer component (A-3), 7 parts by mass of acid generator (B-1), 3 parts by mass of acid diffusion controller (C-2), solvent (E-1) 2,050 parts by mass and (E-2) 450 parts by mass were mixed, and the resulting mixed solution was filtered with a filter having a pore size of 0.2 μm to prepare a radiation-sensitive composition. In addition, 100 parts by mass of the polymer (D-1) and 9,000 parts by mass of the solvent 4-methyl-2-pentanol were mixed to obtain a solution having a solid content concentration of 1.1%. The mixture was filtered through a 2 μm filter to prepare a composition for top coat.

[実施例2〜4、6、7及び比較例1]
表2に示す種類、量の各成分を使用した以外は実施例1と同様に操作して、各感放射線性組成物を調製した。なお、表2中の「−」は、該当する成分を使用しなかったことを示す。
[Examples 2 to 4, 6, 7 and Comparative Example 1]
Each radiation-sensitive composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the types and amounts of each component shown in Table 2 were used. In Table 2, “-” indicates that the corresponding component was not used.

[実施例8、9]
表2に示す重合体成分、酸発生剤及び酸拡散制御剤、並びに溶媒(E−1)800質量部及び(E−2)150質量部を混合し、得られた混合溶液を孔径0.5μmのフィルターでろ過して、感放射線性組成物を調製した。
[Examples 8 and 9]
The polymer component, acid generator and acid diffusion controller shown in Table 2 were mixed with 800 parts by mass of the solvent (E-1) and 150 parts by mass of (E-2), and the resulting mixed solution was mixed with a pore size of 0.5 μm. A radiation-sensitive composition was prepared by filtration using a filter.

Figure 2013029555
Figure 2013029555

<レジストパターンの形成>
実施例1〜9及び比較例1の各感放射線性組成物を用いて、下記パターン形成方法1〜6に従ってパターンを形成した。
<Formation of resist pattern>
Using each of the radiation sensitive compositions of Examples 1 to 9 and Comparative Example 1, patterns were formed according to the following pattern forming methods 1 to 6.

[パターン形成方法−1]
基板として、表面に膜厚50nmの下層反射防止膜(ARC66、ブルワー・サイエンス社製)を形成した12インチシリコンウェハを用いた。上記下層反射防止膜上に各感放射線性組成物を用いて膜厚75nmのレジスト膜を形成し、100℃で60秒間PBを行った。このレジスト膜上に、必要に応じてLithius Pro−i(東京エレクトロン社製)を用い、[D]重合体を含有する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90℃でPBを行い、膜厚10nmのトップコート膜を形成した。次に、このレジスト膜を、ArFエキシマレーザー液浸露光装置(NSR S610C、NIKON社製)を用い、NA=1.3、ratio=0.800、Annularの条件により、50nmLine100nmPitchのパターン形成用のマスクパターンを介して露光した。露光後、95℃で60秒間PEBを行った。その後、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて23℃で60秒間現像し、水洗及び乾燥して、ポジ型のレジストパターンを形成した。なお、この方法でパターンを形成する場合の感度の評価は以下のように行った。すなわち、50nmLine100nmPitchのパターン形成用のマスクパターンを介して露光した部分が線幅50nmのLineを形成する露光量を最適露光量(Eop)とし、この最適露光量を感度(mJ/cm)とした。上記線幅の測長には走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社、CG4000)を用いた。
[Pattern Forming Method-1]
As a substrate, a 12-inch silicon wafer having a lower layer antireflection film (ARC66, manufactured by Brewer Science) with a film thickness of 50 nm formed on the surface was used. A resist film having a film thickness of 75 nm was formed on each of the lower antireflection films using each radiation sensitive composition, and PB was performed at 100 ° C. for 60 seconds. On this resist film, Lithius Pro-i (manufactured by Tokyo Electron Co., Ltd.) was used as needed, and a composition containing [D] polymer was applied by spin coating, and PB was applied at 90 ° C. on a hot plate. A top coat film having a thickness of 10 nm was formed. Next, this resist film was masked for pattern formation of 50 nm Line 100 nm Pitch using an ArF excimer laser immersion exposure apparatus (NSR S610C, manufactured by NIKON) under the conditions of NA = 1.3, ratio = 0.800, Annular. Exposed through pattern. After exposure, PEB was performed at 95 ° C. for 60 seconds. Thereafter, development was performed at 23 ° C. for 60 seconds using a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, followed by washing with water and drying to form a positive resist pattern. In addition, the sensitivity evaluation in the case of forming a pattern by this method was performed as follows. That is, an exposure amount at which a portion exposed through a mask pattern for forming a pattern of 50 nm Line 100 nm Pitch forms a Line having a line width of 50 nm is an optimum exposure amount (Eop), and this optimum exposure amount is a sensitivity (mJ / cm 2 ). . A scanning electron microscope (Hitachi High-Technologies Corporation, CG4000) was used for measuring the line width.

[パターン形成方法−2]
基板として、表面に膜厚60nmの下層反射防止膜(DUV42−6、日産化学工業社製)を形成した8インチシリコンウエハを用いた。なお、この反射防止膜の形成には、半導体製造装置(CLEAN TRACK ACT8、東京エレクトロン社製)を用いた。
次に、各感放射線性組成物を、上記半導体製造装置を用いて上記基板上にスピンコートし、85℃で60秒間PBを行うことにより、膜厚500nmのレジスト膜を形成した。次いで、このレジスト膜を、KrFエキシマレーザー露光装置(NSR S203B、NIKON社製)を用い、NA=0.68、σ=0.75−1/2輪帯照明の条件で、被覆率100%の250nmLine500nmPitchラインアンドスペースのパターンを有するフォトマスクを介して露光した。露光後、85℃で60秒間PEBを行った。その後、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて23℃で60秒間現像し、水洗及び乾燥して、ポジ型のレジストパターンを形成した。なお、この方法でパターンを形成する場合の感度の評価は以下のように行った。すなわち、250nmLine500nmPitchのパターン形成用のマスクパターンを介して露光した部分が線幅250nmのLineを形成する露光量を最適露光量(Eop)とし、この最適露光量を感度(mJ/cm)とした。上記線幅の測長には走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社、S−9380)を用いた。
[Pattern Forming Method-2]
As a substrate, an 8-inch silicon wafer having a lower layer antireflection film (DUV42-6, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) having a film thickness of 60 nm formed on the surface was used. In addition, the semiconductor manufacturing apparatus (CLEAN TRACK ACT8, Tokyo Electron make) was used for formation of this antireflection film.
Next, each radiation sensitive composition was spin-coated on the substrate using the semiconductor manufacturing apparatus, and PB was performed at 85 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 500 nm. Next, this resist film was coated with 100% coverage under the conditions of NA = 0.68, σ = 0.75-1 / 2 annular illumination using a KrF excimer laser exposure apparatus (NSR S203B, manufactured by NIKON). It exposed through the photomask which has a pattern of 250 nmLine500nmPitch line and space. After exposure, PEB was performed at 85 ° C. for 60 seconds. Thereafter, development was performed at 23 ° C. for 60 seconds using a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, followed by washing with water and drying to form a positive resist pattern. In addition, the sensitivity evaluation in the case of forming a pattern by this method was performed as follows. That is, an exposure amount at which a portion exposed through a mask pattern for pattern formation of 250 nm Line 500 nm Pitch forms Line having a line width of 250 nm is an optimum exposure amount (Eop), and this optimum exposure amount is a sensitivity (mJ / cm 2 ). . A scanning electron microscope (Hitachi High-Technologies Corporation, S-9380) was used for measuring the line width.

[パターン形成方法−3]
基板として、表面に膜厚77nmの下層反射防止膜(ARC29A、ブルワー・サイエンス社製)を形成した8インチシリコンウェハを用いた。なお、反射防止膜の形成には、半導体製造装置(CLEAN TRACK ACT8、東京エレクトロン社製)を用いた。次に、各感放射線性組成物を、上記半導体製造装置を用いて上記基板上にスピンコートし、90℃で60秒間PBを行うことにより、膜厚60nmのレジスト膜を形成した。このレジスト膜に、簡易型の電子線描画装置(HL800D、日立社製、出力;50KeV、電流密度;5.0アンペア/cm)を用いて、線幅50nmのライン・アンド・スペースパターン(1L1S)を有するフォトマスクを介して電子線を照射した。80℃で60秒間PEBを行ったのち、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて、23度で60秒間現像し、水洗及び乾燥して、ポジ型のパターンを形成した。なお、この方法でパターンを形成する場合の感度の評価は以下のように行った。すなわち、線幅50nmのライン・アンド・スペースパターン(1L1S)を1対1の線幅に形成する露光量を最適露光量とし、この最適露光量を感度(μC/cm)とした。上記線幅の測長には走査型電子顕微鏡(S−9380、日立ハイテクノロジーズ社製)を用いた。
[Pattern Forming Method-3]
As a substrate, an 8-inch silicon wafer having a 77 nm-thick lower layer antireflection film (ARC29A, manufactured by Brewer Science) on the surface was used. In addition, the semiconductor manufacturing apparatus (CLEAN TRACK ACT8, Tokyo Electron make) was used for formation of an antireflection film. Next, each radiation sensitive composition was spin-coated on the substrate using the semiconductor manufacturing apparatus, and PB was performed at 90 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 60 nm. A line-and-space pattern (1L1S) having a line width of 50 nm was formed on the resist film by using a simple electron beam drawing apparatus (HL800D, manufactured by Hitachi, output: 50 KeV, current density: 5.0 amperes / cm 2 ). An electron beam was irradiated through a photomask having). After performing PEB at 80 ° C. for 60 seconds, development was performed at 23 ° C. for 60 seconds using a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, followed by washing with water and drying to form a positive pattern. In addition, the sensitivity evaluation in the case of forming a pattern by this method was performed as follows. That is, the exposure amount for forming a line-and-space pattern (1L1S) having a line width of 50 nm with a one-to-one line width was defined as the optimum exposure amount, and this optimum exposure amount was defined as sensitivity (μC / cm 2 ). A scanning electron microscope (S-9380, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) was used for measuring the line width.

[パターン形成方法−4]
基板として、表面に膜厚60nmの下層反射防止膜(DUV42−6、日産化学工業社製)を形成した8インチシリコンウエハを用いた。なお、この反射防止膜の形成には、半導体製造装置(CLEAN TRACK ACT8、東京エレクトロン社製)を用いた。
次に、各感放射線性組成物を、上記半導体製造装置を用いて上記基板上にスピンコートし、85℃で60秒間PBを行うことにより、膜厚500nmのレジスト膜を形成した。次いで、このレジスト膜を、KrFエキシマレーザー露光装置(NSR S203B、NIKON社製)を用い、NA=0.68、σ=0.75−1/2輪帯照明の条件で、被覆率100%の250nmLine500nmPitchラインアンドスペースのパターンを有するフォトマスクを介して露光した。露光後、85℃で60秒間PEBを行い、次いで130℃で2分間加熱してパターンを形成した。なお、この方法でパターンを形成する場合の感度の評価は以下のように行った。すなわち、250nmLine500nmPitchのパターン形成用のマスクパターンを介して露光した部分が線幅250nmのLineを形成する露光量を最適露光量(Eop)とし、この最適露光量を感度(mJ/cm)とした。上記線幅の測長には走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社、S−9380)を用いた。
[Pattern Forming Method-4]
As a substrate, an 8-inch silicon wafer having a lower layer antireflection film (DUV42-6, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) having a film thickness of 60 nm formed on the surface was used. In addition, the semiconductor manufacturing apparatus (CLEAN TRACK ACT8, Tokyo Electron make) was used for formation of this antireflection film.
Next, each radiation sensitive composition was spin-coated on the substrate using the semiconductor manufacturing apparatus, and PB was performed at 85 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 500 nm. Next, this resist film was coated with 100% coverage under the conditions of NA = 0.68, σ = 0.75-1 / 2 annular illumination using a KrF excimer laser exposure apparatus (NSR S203B, manufactured by NIKON). It exposed through the photomask which has a pattern of 250 nmLine500nmPitch line and space. After the exposure, PEB was performed at 85 ° C. for 60 seconds, and then heated at 130 ° C. for 2 minutes to form a pattern. In addition, the sensitivity evaluation in the case of forming a pattern by this method was performed as follows. That is, an exposure amount at which a portion exposed through a mask pattern for pattern formation of 250 nm Line 500 nm Pitch forms Line having a line width of 250 nm is an optimum exposure amount (Eop), and this optimum exposure amount is a sensitivity (mJ / cm 2 ). . A scanning electron microscope (Hitachi High-Technologies Corporation, S-9380) was used for measuring the line width.

[パターン形成方法−5]
6インチのシリコンウエハーに感放射線性組成物をスピンコーター(ミカサ社製、MS−A200)を用いてスピンコートし、ホットプレートを用いて100℃で60秒間加熱し、5μm厚の均一なレジスト膜を作製した。その後、アライナー(Suss Mictotec社製 MA−150)を用い、5μmLine10μmPitchのパターンマスクを介して露光した。高圧水銀灯からの紫外線は特にフィルターを設けずに照射し、波長350nmにおける照射光量を露光量とした。露光後、90℃で60秒間PEBを行い、次いで、2.38重量%テトラメチルアンモニウムハイドロキサイド水溶液を用いて23℃で3分浸漬現像し、水洗、乾燥してパターンを形成した。この方法でパターンを形成する場合の感度の評価は以下のように行った。すなわち、5μmLine10μmPitchのパターン形成用のマスクパターンを介して露光した部分が線幅5μmのLineを形成する露光量を最適露光量(Eop)とし、この最適露光量を感度(mJ/cm)とした。上記線幅の測長には走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社、S−9380)を用いた。
[Pattern Forming Method-5]
A 6-inch silicon wafer was spin-coated with a radiation sensitive composition using a spin coater (MS-A200, manufactured by Mikasa Co., Ltd.), heated at 100 ° C. for 60 seconds using a hot plate, and a uniform resist film having a thickness of 5 μm. Was made. Then, using an aligner (MAS-150 manufactured by Suss Mitotec), exposure was performed through a pattern mask of 5 μm Line 10 μm Pitch. Ultraviolet rays from a high-pressure mercury lamp were irradiated without particularly providing a filter, and the amount of light irradiated at a wavelength of 350 nm was used as the exposure amount. After the exposure, PEB was carried out at 90 ° C. for 60 seconds, followed by immersion development at 23 ° C. for 3 minutes using an aqueous 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide solution, washed with water, and dried to form a pattern. Evaluation of sensitivity when forming a pattern by this method was performed as follows. That is, an exposure amount at which a portion exposed through a mask pattern for pattern formation of 5 μM Line 10 μm Pitch forms a line having a line width of 5 μm is an optimal exposure amount (Eop), and this optimal exposure amount is a sensitivity (mJ / cm 2 ). . A scanning electron microscope (Hitachi High-Technologies Corporation, S-9380) was used for measuring the line width.

[パターン形成方法−6]
パターン形成方法−5と同様にレジスト膜を形成し、露光を行った。露光後、90℃で60秒間PEBを行い、次いで、150℃で2分間加熱してパターンを形成した。この方法でパターンを形成する場合の感度の評価は以下のように行った。すなわち、5μmLine10μmPitchのパターン形成用のマスクパターンを介して露光した部分が線幅5μmのLineを形成する露光量を最適露光量(Eop)とし、この最適露光量を感度(mJ/cm)とした。上記線幅の測長には走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社、S−9380)を用いた。
[Pattern Formation Method-6]
A resist film was formed and exposed in the same manner as in Pattern Forming Method-5. After the exposure, PEB was performed at 90 ° C. for 60 seconds, and then heated at 150 ° C. for 2 minutes to form a pattern. Evaluation of sensitivity when forming a pattern by this method was performed as follows. That is, an exposure amount at which a portion exposed through a mask pattern for pattern formation of 5 μM Line 10 μm Pitch forms a line having a line width of 5 μm is an optimal exposure amount (Eop), and this optimal exposure amount is a sensitivity (mJ / cm 2 ). . A scanning electron microscope (Hitachi High-Technologies Corporation, S-9380) was used for measuring the line width.

<評価>
各感放射線性組成物を用いて、上記パターン形成方法に従って得られた各パターンについて下記評価を行った。なお、各感放射線性組成物について用いたパターン形成方法、PB及びPEB条件、並びに各評価結果は、表3に合わせて示す。なお、表3中の「*」は、パターンが得られなかったために評価ができなかったことを示す。また、パターン形成方法において、番号に(T)が付されているものは、感放射線性組成物を用いて形成したレジスト膜の上層にトップコートを行った場合を示す。
<Evaluation>
The following evaluation was performed about each pattern obtained according to the said pattern formation method using each radiation sensitive composition. In addition, the pattern formation method used about each radiation sensitive composition, PB and PEB conditions, and each evaluation result are shown according to Table 3. FIG. Note that “*” in Table 3 indicates that the evaluation could not be performed because a pattern was not obtained. Moreover, in the pattern formation method, the number with (T) in the number indicates the case where the top coat is applied to the upper layer of the resist film formed using the radiation-sensitive composition.

[感度]
上記各パターン形成方法に記載の方法により各感放射線性組成物の感度を測定した。
[sensitivity]
The sensitivity of each radiation-sensitive composition was measured by the method described in each pattern forming method.

[LWR]
上記各パターン形成方法に従ってレジストパターンを形成し、Eopを測定した。上記Eopにて形成されたマスクパターンと同じサイズのラインパターンを、パターン上部から観察し、任意の10点において線幅を測定した。線幅の測定値の3シグマ値(ばらつき)をLWR(nm)とした。このLWRの値が、5μmのパターンにおいては150nm以下、250nmのパターンにおいては10nm以下、50nmのパターンにおいては6nm以下の場合、良好であると評価した。
[LWR]
A resist pattern was formed according to each of the above pattern forming methods, and Eop was measured. A line pattern having the same size as the mask pattern formed by the Eop was observed from above the pattern, and the line width was measured at 10 arbitrary points. The 3-sigma value (variation) of the measured line width was defined as LWR (nm). When the value of LWR was 150 nm or less for a 5 μm pattern, 10 nm or less for a 250 nm pattern, and 6 nm or less for a 50 nm pattern, it was evaluated as good.

[パターン形状]
上記各パターン形成方法により得られたライン・アンド・スペースパターンの断面形状を観察した。矩形性が高い場合を良好、トップラウンド形状、T−トップ形状等のように矩形性が低い場合、及びパターンを形成できなかった場合を不良とした。なお、断面形状の観察には日立ハイテクノロジーズ社製S−4800を用いた。
[Pattern shape]
The cross-sectional shape of the line and space pattern obtained by each pattern forming method was observed. A case where the rectangularity is high is good, a case where the rectangularity is low such as a top round shape, a T-top shape or the like, and a case where the pattern cannot be formed are regarded as defective. In addition, Hitachi High-Technologies S-4800 was used for observation of a cross-sectional shape.

Figure 2013029555
Figure 2013029555

表3に示す通り、本発明の感放射線性組成物は、比較例の感放射線性組成物と比較して、LWRが低減され、矩形性に優れる良好なパターンを形成することができ、感度をも十分満足することが分かった。また、実施例4、6及び9より、当該感放射線性組成物は、アルカリ現像液による現像工程を経なくとも、PEBに続く加熱のみの処理で良好なパターンを形成できることが明らかとなった。   As shown in Table 3, the radiation-sensitive composition of the present invention can form a good pattern with reduced LWR and excellent rectangularity, compared with the radiation-sensitive composition of the comparative example. Was found to be fully satisfied. Further, from Examples 4, 6 and 9, it was revealed that the radiation sensitive composition can form a good pattern only by heating following PEB without going through a development step with an alkaline developer.

本発明の感放射線性組成物は、半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイスのリソグラフィー工程におけるレジストパターンの形成において好適に用いられる。   The radiation-sensitive composition of the present invention is suitably used in the formation of resist patterns in the lithography process of various electronic devices such as semiconductor devices and liquid crystal devices.

Claims (8)

[A]下記式(1)で表される繰り返し単位(I)を有する重合体成分、及び
[B]感放射線性酸発生体
を含有する感放射線性組成物。
Figure 2013029555
(式(1)中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、単結合又は炭素数1〜10の鎖状炭化水素基である。Xは、1価の有機基である。R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10の鎖状炭化水素基又は炭素数6〜20の芳香族炭化水素基である。但し、R〜Rの少なくとも1つは、炭素数1〜10の鎖状炭化水素基又は炭素数6〜20の芳香族炭化水素基である。また、R及びRのいずれかとRとが互いに結合して炭素数5〜20の環構造を形成してもよい。)
[A] A polymer component having a repeating unit (I) represented by the following formula (1), and [B] a radiation-sensitive composition containing a radiation-sensitive acid generator.
Figure 2013029555
(In Formula (1), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 3 is a single bond or a chain having 1 to 10 carbon atoms. X is a monovalent organic group, R 4 to R 6 are each independently a hydrogen atom, a chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or a carbon group having 6 to 20 carbon atoms. It is an aromatic hydrocarbon group, provided that at least one of R 4 to R 6 is a chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms. Any of 5 and R 6 and R 4 may be bonded to each other to form a ring structure having 5 to 20 carbon atoms.
上記R及びRのいずれかとRとが互いに結合して炭素数5〜20の環構造を形成している請求項1に記載の感放射線性組成物。 2. The radiation-sensitive composition according to claim 1, wherein any one of R 5 and R 6 and R 4 are bonded to each other to form a ring structure having 5 to 20 carbon atoms. [A]重合体成分が、同一又は異なる重合体中に、上記Xが互いに異なる繰り返し単位(I)を有する請求項1又は請求項2に記載の感放射線性組成物。   [A] The radiation-sensitive composition according to claim 1 or 2, wherein the polymer components have the same or different polymers and the Xs have different repeating units (I). 上記互いに異なるXが、電子吸引性基と脂環式基である請求項3に記載の感放射線性組成物。   The radiation-sensitive composition according to claim 3, wherein the different Xs are an electron-withdrawing group and an alicyclic group. 上記脂環式基が下記式(2)で表される基である請求項4に記載の感放射線性組成物。
Figure 2013029555
(式(2)中、R〜R18は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜15の炭化水素基である。A〜Aは、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜15の炭化水素基、又はホウ素原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、リン原子及び硫黄原子からなる群より選択される1種以上の原子を含む有機基である。mは、0〜2の整数である。但し、mが2の場合、複数のR13〜R18は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。また、R〜R18及びA〜Aのいずれか複数の基が結合して脂環式構造を形成してもよい。*は、上記式(1)におけるRとの結合部位を示す。)
The radiation-sensitive composition according to claim 4, wherein the alicyclic group is a group represented by the following formula (2).
Figure 2013029555
(In the formula (2), R 7 ~R 18 are each independently a hydrogen atom, a deuterium atom, .A 1 to A 4 represents a hydrocarbon group having a halogen atom or 1 to 15 carbon atoms are each independently And one kind selected from the group consisting of a hydrogen atom, a deuterium atom, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms, or a boron atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a silicon atom, a phosphorus atom and a sulfur atom. It is an organic group containing the above atoms, m is an integer of 0 to 2. However, when m is 2, a plurality of R 13 to R 18 may be the same or different. A plurality of groups 7 to R 18 and A 1 to A 4 may be bonded to form an alicyclic structure (* represents a bonding site with R 3 in the above formula (1).)
[A]重合体成分の含有量が、全固形分の70質量%以上である請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の感放射線性組成物。   [A] The radiation sensitive composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the content of the polymer component is 70% by mass or more of the total solid content. (1)請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の感放射線性組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程、
(2)上記レジスト膜を露光する露光工程、及び
(3)上記露光されたレジスト膜を現像する現像工程
を含むパターン形成方法。
(1) A resist film forming step of forming a resist film on a substrate using the radiation-sensitive composition according to any one of claims 1 to 6;
(2) An exposure step of exposing the resist film, and (3) a pattern forming method including a developing step of developing the exposed resist film.
上記現像工程が、上記露光されたレジスト膜を加熱する工程である請求項7に記載のパターン形成方法。   The pattern forming method according to claim 7, wherein the developing step is a step of heating the exposed resist film.
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