JP2013254084A - Photoresist composition, resist pattern formation method, polymer, compound and method of producing compound - Google Patents

Photoresist composition, resist pattern formation method, polymer, compound and method of producing compound Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoresist composition superior in LWR performance, resolution, rectangularity of a cross-sectional shape, and focal depth.SOLUTION: A photoresist composition contains [A] a polymer having a structural unit represented by the following formula (1), and [B] an acid generator.

Description

本発明は、フォトレジスト組成物、レジストパターン形成方法、重合体、化合物及び化合物の製造方法に関する。   The present invention relates to a photoresist composition, a resist pattern forming method, a polymer, a compound, and a method for producing the compound.

リソグラフィーによる微細加工に用いられる化学増幅型のフォトレジスト組成物は、ArFエキシマレーザー光等の遠紫外線、X線などの電磁波、電子線等の荷電粒子線などの照射により露光部に酸を発生させ、この酸を触媒とする化学反応により、露光部と未露光部とで、現像液に対する溶解速度に差を生じさせることで、レジストパターンを形成させる。   Chemically amplified photoresist compositions used for microfabrication by lithography generate acid in exposed areas by irradiation with far ultraviolet rays such as ArF excimer laser light, electromagnetic waves such as X-rays, and charged particle beams such as electron beams. The resist pattern is formed by causing a difference in dissolution rate in the developer between the exposed portion and the unexposed portion by a chemical reaction using this acid as a catalyst.

かかるフォトレジスト組成物には、加工技術の微細化に伴って、感度、解像性等のリソグラフィー性能を向上させることが要求される。この要求に対し、上記フォトレジスト組成物に含有される重合体が有する酸解離性基の構造が種々検討され、例えば、特定の複数の環構造を有するものが検討され、解像性等を向上できるとされている(特開2011−43794号公報参照)。   Such a photoresist composition is required to improve lithography performance such as sensitivity and resolution as processing technology becomes finer. In response to this requirement, various structures of acid-dissociable groups possessed by the polymer contained in the photoresist composition have been studied. For example, those having a plurality of specific ring structures have been studied to improve resolution and the like. It is supposed to be possible (see JP 2011-43794 A).

しかし、レジストパターンの微細化がハーフピッチ40nm以下のレベルまで進展している現在にあっては、上記フォトレジスト組成物には単に解像性等に優れるだけでなく、LWR(Line Width Roughness)性能及びレジストパターンの断面形状の矩形性に優れること、さらにこれらに加えて、焦点深度(Depth of Focus(DOF))に優れることが要求され、高精度なパターンを高い歩留まりで形成できることが求められている。しかし、上記従来のフォトレジスト組成物では、これらの性能を満足させることはできていない。   However, at present, when the miniaturization of the resist pattern has progressed to a level of a half pitch of 40 nm or less, the above photoresist composition is not only excellent in resolution but also LWR (Line Width Roughness) performance. In addition to these, the resist pattern must have excellent cross-sectional rectangularity, and in addition to these, it must be excellent in depth of focus (DOF), and a high-precision pattern can be formed with high yield. Yes. However, the above conventional photoresist composition cannot satisfy these performances.

特開2011−43794号公報JP 2011-43794 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、LWR性能、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度に優れるフォトレジスト組成物を提供することにある。   The present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a photoresist composition excellent in LWR performance, resolution, rectangularity in cross-sectional shape, and depth of focus.

上記課題を解決するためになされた発明は、
[A]下記式(1)で表される構造単位(以下、「構造単位(I)」ともいう)を有する重合体(以下、「[A]重合体」ともいう)、及び
[B]酸発生体
を含有するフォトレジスト組成物である。

Figure 2013254084
(式(1)中、Rは、水素原子又はメチル基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、ヒドロキシ基若しくは炭素数1〜20の1価の炭化水素基であるか、又はR及びRが互いに結合してそれらが結合する炭素原子と共に炭素数3〜10の環構造を形成している。aは、1〜6の整数である。但し、aが2以上の場合、複数のR及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。R及びRは、それぞれ独立して、極性を有する1価の特定基(a)、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。特定基(a)は、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、シアノ基、ハロゲン原子、ラクトン構造を有する基、環状カーボネート構造を有する基、スルトン構造を有する基、環状スルホン構造を有する基、ラクタム構造を有する基、スルタム構造を有する基、環状スルホンイミド構造を有する基、−COOR、−OCOOR、−SOOR、−OCOR、−OSO、−SO、−CONRα、−NRβCOR、−SONRγ、−NRδSO及び−SONRεSOからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む基である。R、R及びRは、それぞれ独立して、非酸解離性の炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。R〜Rは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。Rα〜Rεは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。但し、R及びRのうちの少なくともいずれかは、特定基(a)である。) The invention made to solve the above problems is
[A] a polymer (hereinafter also referred to as “[A] polymer”) having a structural unit represented by the following formula (1) (hereinafter also referred to as “structural unit (I)”), and [B] acid A photoresist composition containing a generator.
Figure 2013254084
(In Formula (1), R 1 is a hydrogen atom or a methyl group. R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxy group, or a monovalent carbon atom having 1 to 20 carbon atoms. It is a hydrogen group, or R 2 and R 3 are bonded to each other to form a ring structure having 3 to 10 carbon atoms together with the carbon atom to which they are bonded, and a is an integer of 1 to 6. In the case where a is 2 or more, a plurality of R 2 and R 3 may be the same or different, and R 4 and R 5 are each independently a monovalent specific group (a) having a polarity, hydrogen It is an atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20. The specific group (a) has a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group, a cyano group, a halogen atom, a group having a lactone structure, or a cyclic carbonate structure. Group, group having sultone structure, cyclic sulfo Group having a structure, a group having a lactam structure, a group having a sultam structure, a group having a cyclic sulfonimide structure, -COOR A, -OCOOR B, -SO 2 OR C, -OCOR a, -OSO 2 R b, - SO 2 R c, -CONR α R d, -NR β COR e, at least one of -SO 2 NR γ R f, is selected from the group consisting of -NR δ SO 2 R g and -SO 2 NR ε SO 2 R h R A , R B and R C are each independently a non-acid-dissociable monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and R a to R h are each a group containing a species. Independently, it is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and R α to R ε are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. any least one of R 4 and R 5 Is a specific group (a).)

本発明のレジストパターン形成方法は、
(1)当該フォトレジスト組成物を用い、レジスト膜を形成する工程、
(2)上記レジスト膜を露光する工程、及び
(3)上記露光されたレジスト膜を現像する工程
を有する。
The resist pattern forming method of the present invention comprises:
(1) A step of forming a resist film using the photoresist composition;
(2) a step of exposing the resist film; and (3) a step of developing the exposed resist film.

本発明の重合体は、下記式(1)で表される構造単位を有する。

Figure 2013254084
(式(1)中、Rは、水素原子又はメチル基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、ヒドロキシ基若しくは炭素数1〜20の1価の炭化水素基であるか、又はR及びRが互いに結合してそれらが結合する炭素原子と共に炭素数3〜10の環構造を形成している。aは、1〜6の整数である。但し、aが2以上の場合、複数のR及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。R及びRは、それぞれ独立して、極性を有する1価の特定基(a)、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。特定基(a)は、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、シアノ基、ハロゲン原子、ラクトン構造を有する基、環状カーボネート構造を有する基、スルトン構造を有する基、環状スルホン構造を有する基、ラクタム構造を有する基、スルタム構造を有する基、環状スルホンイミド構造を有する基、−COOR、−OCOOR、−SOOR、−OCOR、−OSO、−SO、−CONRα、−NRβCOR、−SONRγ、−NRδSO及び−SONRεSOからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む基である。R、R及びRは、それぞれ独立して、非酸解離性の炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。R〜Rは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。Rα〜Rεは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。但し、R及びRのうちの少なくともいずれかは、特定基(a)である。) The polymer of the present invention has a structural unit represented by the following formula (1).
Figure 2013254084
(In Formula (1), R 1 is a hydrogen atom or a methyl group. R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxy group, or a monovalent carbon atom having 1 to 20 carbon atoms. It is a hydrogen group, or R 2 and R 3 are bonded to each other to form a ring structure having 3 to 10 carbon atoms together with the carbon atom to which they are bonded, and a is an integer of 1 to 6. In the case where a is 2 or more, a plurality of R 2 and R 3 may be the same or different, and R 4 and R 5 are each independently a monovalent specific group (a) having a polarity, hydrogen It is an atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20. The specific group (a) has a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group, a cyano group, a halogen atom, a group having a lactone structure, or a cyclic carbonate structure. Group, group having sultone structure, cyclic sulfo Group having a structure, a group having a lactam structure, a group having a sultam structure, a group having a cyclic sulfonimide structure, -COOR A, -OCOOR B, -SO 2 OR C, -OCOR a, -OSO 2 R b, - SO 2 R c, -CONR α R d, -NR β COR e, at least one of -SO 2 NR γ R f, is selected from the group consisting of -NR δ SO 2 R g and -SO 2 NR ε SO 2 R h R A , R B and R C are each independently a non-acid-dissociable monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and R a to R h are each a group containing a species. Independently, it is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and R α to R ε are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. any least one of R 4 and R 5 Is a specific group (a).)

本発明の化合物は、下記式(i)で表される。

Figure 2013254084
(式(i)中、Rは、水素原子又はメチル基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、ヒドロキシ基若しくは炭素数1〜20の1価の炭化水素基であるか、又はR及びRが互いに結合してそれらが結合する炭素原子と共に炭素数3〜10の環構造を形成している。aは、1〜6の整数である。但し、aが2以上の場合、複数のR及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。R及びRは、それぞれ独立して、極性を有する1価の特定基(a)、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。特定基(a)は、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、シアノ基、ハロゲン原子、ラクトン構造を有する基、環状カーボネート構造を有する基、スルトン構造を有する基、環状スルホン構造を有する基、ラクタム構造を有する基、スルタム構造を有する基、環状スルホンイミド構造を有する基、−COOR、−OCOOR、−SOOR、−OCOR、−OSO、−SO、−CONRα、−NRβCOR、−SONRγ、−NRδSO及び−SONRεSOからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む基である。R、R及びRは、それぞれ独立して、非酸解離性の炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。R〜Rは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。Rα〜Rεは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。但し、R及びRのうちの少なくともいずれかは、特定基(a)である。) The compound of the present invention is represented by the following formula (i).
Figure 2013254084
(In formula (i), R 1 is a hydrogen atom or a methyl group. R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxy group, or a monovalent carbon atom having 1 to 20 carbon atoms. It is a hydrogen group, or R 2 and R 3 are bonded to each other to form a ring structure having 3 to 10 carbon atoms together with the carbon atom to which they are bonded, and a is an integer of 1 to 6. In the case where a is 2 or more, a plurality of R 2 and R 3 may be the same or different, and R 4 and R 5 are each independently a monovalent specific group (a) having a polarity, hydrogen It is an atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20. The specific group (a) has a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group, a cyano group, a halogen atom, a group having a lactone structure, or a cyclic carbonate structure. Group, group having sultone structure, cyclic sulfo Group having a structure, a group having a lactam structure, a group having a sultam structure, a group having a cyclic sulfonimide structure, -COOR A, -OCOOR B, -SO 2 OR C, -OCOR a, -OSO 2 R b, - SO 2 R c, -CONR α R d, -NR β COR e, at least one of -SO 2 NR γ R f, is selected from the group consisting of -NR δ SO 2 R g and -SO 2 NR ε SO 2 R h R A , R B and R C are each independently a non-acid-dissociable monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and R a to R h are each a group containing a species. Independently, it is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and R α to R ε are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. any least one of R 4 and R 5 Is a specific group (a).)

本発明の下記式(i)で表される化合物の製造方法は、
下記式(i−a)で表される化合物と、下記式(i−b)で表される化合物とを反応させる工程を有する。

Figure 2013254084
(式(i−a)、式(i−b)及び式(i)中、Rは、水素原子又はメチル基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、ヒドロキシ基若しくは炭素数1〜20の1価の炭化水素基であるか、又はR及びRが互いに結合してそれらが結合する炭素原子と共に炭素数3〜10の環構造を形成している。aは、1〜6の整数である。但し、aが2以上の場合、複数のR及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。R及びRは、それぞれ独立して、極性を有する1価の特定基(a)、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。特定基(a)は、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、シアノ基、ハロゲン原子、ラクトン構造を有する基、環状カーボネート構造を有する基、スルトン構造を有する基、環状スルホン構造を有する基、ラクタム構造を有する基、スルタム構造を有する基、環状スルホンイミド構造を有する基、−COOR、−OCOOR、−SOOR、−OCOR、−OSO、−SO、−CONRα、−NRβCOR、−SONRγ、−NRδSO及び−SONRεSOからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む基である。R、R及びRは、それぞれ独立して、非酸解離性の炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。R〜Rは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。Rα〜Rεは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。但し、R及びRのうちの少なくともいずれかは、特定基(a)である。R’は、1価の炭化水素基である。Eは、ハロゲン原子である。) The method for producing a compound represented by the following formula (i) of the present invention is as follows:
A step of reacting a compound represented by the following formula (ia) with a compound represented by the following formula (ib).
Figure 2013254084
(In Formula (ia), Formula (ib), and Formula (i), R 1 is a hydrogen atom or a methyl group. R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or a fluorine atom. , A hydroxy group or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or R 2 and R 3 are bonded to each other to form a ring structure having 3 to 10 carbon atoms together with the carbon atom to which they are bonded. A is an integer of 1 to 6. However, when a is 2 or more, a plurality of R 2 and R 3 may be the same or different, and R 4 and R 5 are each independently , A monovalent specific group having polarity (a), a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, the specific group (a) being a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group, a cyano group, A halogen atom, a group having a lactone structure, a group having a cyclic carbonate structure, Group having emission structure, a group having a cyclic sulfone structure, a group having a lactam structure, a group having a sultam structure, a group having a cyclic sulfonimide structure, -COOR A, -OCOOR B, -SO 2 OR C, -OCOR a , -OSO 2 R b , -SO 2 R c , -CONR α R d , -NR β COR e , -SO 2 NR γ R f , -NR δ SO 2 R g, and -SO 2 NR ε SO 2 R h Each of R A , R B and R C is independently a non-acid-dissociable monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R a to R h are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and R α to R ε are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms. of a hydrocarbon group. However, R 4及At least one of R 5, a specific group (a) .R 'is a monovalent hydrocarbon radical .E is a halogen atom.)

本発明のフォトレジスト組成物及びレジストパターン形成方法によれば、広い焦点深度を発揮しつつ、LWR、解像度及び矩形性に優れるレジストパターンを形成することができる。本発明の重合体は、当該フォトレジスト組成物の重合体成分として好適に用いることができる。本発明の化合物は、当該重合体の原料単量体として好適に用いることができる。従って、本発明は、半導体製造等のパターン形成に好適に用いることができ、微細なパターンの品質を高めると共に、製品の歩留まりを向上させることができる。   According to the photoresist composition and the resist pattern forming method of the present invention, a resist pattern excellent in LWR, resolution and rectangularity can be formed while exhibiting a wide depth of focus. The polymer of the present invention can be suitably used as a polymer component of the photoresist composition. The compound of the present invention can be suitably used as a raw material monomer for the polymer. Therefore, the present invention can be suitably used for pattern formation such as semiconductor manufacturing, and the quality of fine patterns can be improved and the yield of products can be improved.

<フォトレジスト組成物>
当該フォトレジスト組成物は、[A]重合体及び[B]酸発生体を含有する。当該フォトレジスト組成物は、好適成分として、[C]酸拡散制御体、[D]フッ素原子含有重合体、[E]溶媒及び[F]偏在化促進剤を含有してもよく、本発明の効果を損なわない範囲において、その他の任意成分を含有してもよい。以下、各成分について説明する。
<Photoresist composition>
The photoresist composition contains a [A] polymer and a [B] acid generator. The photoresist composition may contain, as suitable components, [C] acid diffusion controller, [D] fluorine atom-containing polymer, [E] solvent, and [F] uneven distribution accelerator. Other optional components may be contained as long as the effect is not impaired. Hereinafter, each component will be described.

<[A]重合体>
[A]重合体は、構造単位(I)を有する重合体である。当該フォトレジスト組成物は、[A]重合体が構造単位(I)を有することで、LWR性能、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度に優れる。当該フォトレジスト組成物が上記構成を有することで、上記効果を奏する理由については必ずしも明確ではないが、例えば、以下のように推察することができる。すなわち、[A]重合体の構造単位(I)は、上記式(1)に示されるように、重合体鎖と炭素原子を共有する特定のラクトン環を有し、加えて、上記極性を有する特定基(a)を有している。[A]重合体は、上記特定のラクトン環を有することでその剛直性が高まり、また上記特定基(a)を有することでその極性が高くなる。その結果、この剛直性と極性との相乗効果により、形成されるレジスト膜中において、[B]酸発生体から生じる酸の拡散長が適度に短くなる。従って、当該フォトレジスト組成物のLWR性能、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度が向上する。
<[A] polymer>
[A] The polymer is a polymer having the structural unit (I). Since the [A] polymer has the structural unit (I), the photoresist composition is excellent in LWR performance, resolution, rectangularity in cross-sectional shape, and depth of focus. The reason why the photoresist composition has the above-described configuration and exhibits the above-mentioned effects is not necessarily clear, but can be inferred as follows, for example. That is, the structural unit (I) of the polymer [A] has a specific lactone ring that shares a carbon atom with the polymer chain as shown in the above formula (1), and additionally has the above polarity. It has a specific group (a). [A] The polymer has the above-mentioned specific lactone ring to increase its rigidity, and the polymer has the above-mentioned specific group (a) to increase its polarity. As a result, due to the synergistic effect of the rigidity and the polarity, the diffusion length of the acid generated from the [B] acid generator is appropriately shortened in the formed resist film. Therefore, the LWR performance, resolution, rectangularity of the cross-sectional shape, and depth of focus of the photoresist composition are improved.

[A]重合体は、構造単位(I)以外にも、酸解離性基を含む構造単位(II)、並びに構造単位(I)以外の構造単位であって、ラクトン構造、環状カーボネート構造及びスルトン構造からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を含む構造単位(III)を有することが好ましく、構造単位(I)〜(III)以外のその他の構造単位を有していてもよい。以下、各構造単位について説明する。   [A] The polymer is a structural unit (II) containing an acid dissociable group in addition to the structural unit (I), and a structural unit other than the structural unit (I), and includes a lactone structure, a cyclic carbonate structure, and a sultone It preferably has a structural unit (III) containing at least one structure selected from the group consisting of structures, and may have other structural units other than the structural units (I) to (III). Hereinafter, each structural unit will be described.

[構造単位(I)]
構造単位(I)は、下記式(1)で表される構造単位である。
[Structural unit (I)]
The structural unit (I) is a structural unit represented by the following formula (1).

Figure 2013254084
Figure 2013254084

上記式(1)中、Rは、水素原子又はメチル基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、ヒドロキシ基若しくは炭素数1〜20の1価の炭化水素基であるか、又はR及びRが互いに結合してそれらが結合する炭素原子と共に炭素数3〜10の環構造を形成している。aは、1〜6の整数である。但し、aが2以上の場合、複数のR及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。R及びRは、それぞれ独立して、極性を有する1価の特定基(a)、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。特定基(a)は、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、シアノ基、ハロゲン原子、ラクトン構造を有する基、環状カーボネート構造を有する基、スルトン構造を有する基、環状スルホン構造を有する基、ラクタム構造を有する基、スルタム構造を有する基、環状スルホンイミド構造を有する基、−COOR、−OCOOR、−SOOR、−OCOR、−OSO、−SO、−CONRα、−NRβCOR、−SONRγ、−NRδSO及び−SONRεSOからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む基である。R、R及びRは、それぞれ独立して、非酸解離性の炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。R〜Rは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。Rα〜Rεは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。但し、R及びRのうちの少なくともいずれかは、特定基(a)である。 In said formula (1), R < 1 > is a hydrogen atom or a methyl group. R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxy group, or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or R 2 and R 3 are bonded to each other. A ring structure having 3 to 10 carbon atoms is formed together with the carbon atoms to be bonded. a is an integer of 1-6. However, when a is 2 or more, the plurality of R 2 and R 3 may be the same or different. R 4 and R 5 are each independently a monovalent specific group (a) having a polarity, a hydrogen atom, or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. Specific group (a) is a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group, a cyano group, a halogen atom, a group having a lactone structure, a group having a cyclic carbonate structure, a group having a sultone structure, a group having a cyclic sulfone structure, a lactam structure , A group having a sultam structure, a group having a cyclic sulfonimide structure, -COOR A , -OCOOR B , -SO 2 OR C , -OCOR a , -OSO 2 R b , -SO 2 R c , -CONR alpha R d, is a group containing at least one -NR β COR e, -SO 2 NR γ R f, is selected from the group consisting of -NR δ SO 2 R g and -SO 2 NR ε SO 2 R h . R A , R B and R C are each independently a non-acid-dissociable monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R a to R h are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R α to R ε are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. However, at least one of R 4 and R 5 is the specific group (a).

上記Rとしては、構造単位(I)を与える単量体化合物の共重合性の観点から、水素原子が好ましい。 R 1 is preferably a hydrogen atom from the viewpoint of the copolymerizability of the monomer compound giving the structural unit (I).

上記R及びRで表される炭素数1〜20の1価の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、ペンチル基等のアルキル基;
エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基等のアルケニル基;
エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基等のアルキニル基;
シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基等のシクロアルキル基;
シクロプロペニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基等のシクロアルケニル基;
フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基等のアリール基;
ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、アントリルメチル基等のアラルキル基等が挙げられる。
Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 2 and R 3 include, for example,
Alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, butyl, and pentyl groups;
Alkenyl groups such as ethenyl group, propenyl group, butenyl group, pentenyl group;
Alkynyl groups such as ethynyl group, propynyl group, butynyl group, pentynyl group;
Cycloalkyl groups such as cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group, adamantyl group, tricyclodecyl group, tetracyclododecyl group;
A cycloalkenyl group such as a cyclopropenyl group, a cyclobutenyl group, a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group, a norbornenyl group, a tricyclodecenyl group;
Aryl groups such as phenyl, tolyl, xylyl, naphthyl and anthryl;
Examples include aralkyl groups such as benzyl group, phenethyl group, naphthylmethyl group, and anthrylmethyl group.

及びRが互いに結合してそれらが結合している炭素原子と共に形成する炭素数3〜10の環構造としては、例えば、
シクロプロパン構造、シクロブタン構造、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造等のシクロアルカン構造;
シクロプロペン構造、シクロブテン構造、シクロペンテン構造、シクロヘキセン構造等のシクロアルケン構造;
シクロブタジエン構造、シクロペンタジエン構造等のシクロアルカジエン構造等が挙げられる。
Examples of the ring structure having 3 to 10 carbon atoms formed together with the carbon atom to which R 2 and R 3 are bonded to each other include:
Cycloalkane structures such as cyclopropane structure, cyclobutane structure, cyclopentane structure, cyclohexane structure;
Cycloalkene structures such as cyclopropene structure, cyclobutene structure, cyclopentene structure, cyclohexene structure;
And cycloalkadiene structures such as a cyclobutadiene structure and a cyclopentadiene structure.

aとしては1〜3の整数が好ましく、1又は2がより好ましく、1がさらに好ましい。   a is preferably an integer of 1 to 3, more preferably 1 or 2, and still more preferably 1.

上記R及びRとしては、水素原子、アルキル基が好ましく、水素原子がより好ましい。 R 2 and R 3 are preferably a hydrogen atom or an alkyl group, and more preferably a hydrogen atom.

上記R及びRで表される特定基(a)が含むラクトン構造を有する基としては、例えば、環員数4〜20のラクトン構造を有する炭素数4〜30の基等が挙げられ、ブチロラクトン−イル基、ブチロラクトン−イルアルキル基、メチルブチロラクトン−イル基、メチルブチロラクトン−イルアルキル基、ノルボルナンラクトン−イル基、ノルボルナンラクトン−イルアルキル基等が挙げられる。 Examples of the group having a lactone structure contained in the specific group (a) represented by R 4 and R 5 include a group having 4 to 30 carbon atoms and a lactone structure having 4 to 20 ring members, and butyrolactone. -Yl group, butyrolactone-ylalkyl group, methylbutyrolactone-yl group, methylbutyrolactone-ylalkyl group, norbornanelactone-yl group, norbornanelactone-ylalkyl group and the like.

上記R及びRで表される特定基(a)が含む環状カーボネート構造を有する基としては、例えば環員数4〜20の環状カーボネート構造を有する炭素数4〜30の基等が挙げられ、エチレンカーボネート−イル基、プロピレンカーボネート−イル基、シクロヘキセンカーボネート−イル基、エチレンカーボネート−イルアルキル基、プロピレンカーボネート−イルアルキル基、シクロヘキセンカーボネート−イルアルキル基等が挙げられる。 Examples of the group having a cyclic carbonate structure contained in the specific group (a) represented by R 4 and R 5 include a group having 4 to 30 carbon atoms having a cyclic carbonate structure having 4 to 20 ring members, and the like. Examples thereof include an ethylene carbonate-yl group, a propylene carbonate-yl group, a cyclohexene carbonate-yl group, an ethylene carbonate-yl alkyl group, a propylene carbonate-yl alkyl group, and a cyclohexene carbonate-yl alkyl group.

上記R及びRで表される特定基(a)が含むスルトン構造を有する基としては、例えば、環員数4〜20のスルトン構造を有する炭素数4〜30の基等が挙げられ、ブチロスルトン−イル基、ノルボルナンスルトン−イル基、ブチロスルトン−イルアルキル基、ノルボルナンスルトン−イルアルキル基等が挙げられる。 Examples of the group having a sultone structure contained in the specific group (a) represented by R 4 and R 5 include a group having 4 to 30 carbon atoms and a sultone structure having 4 to 20 ring members, and butyrosultone. -Yl group, norbornane sultone-yl group, butyrosulton-ylalkyl group, norbornane sultone-ylalkyl group and the like can be mentioned.

上記R及びRで表される特定基(a)が含む環状スルホン構造を有する基としては、例えば、環員数4〜20の環状スルホン構造を有する炭素数4〜30の基等が挙げられ、スルホラン−イル基、ノルボルナンスルホン−イル基、スルホラン−イルアルキル基、ノルボルナンスルホン−イルアルキル基等が挙げられる。 Examples of the group having a cyclic sulfone structure contained in the specific group (a) represented by R 4 and R 5 include a group having 4 to 30 carbon atoms and a cyclic sulfone structure having 4 to 20 ring members. , Sulfolane-yl group, norbornane sulfone-yl group, sulfolane-yl alkyl group, norbornane sulfone-yl alkyl group and the like.

上記R及びRで表される特定基(a)が含むラクタム構造を有する基としては、例えば、環員数4〜20のラクタム構造を有する炭素数4〜30の基等が挙げられ、ブチロラクタム−イル基、バレロラクタム−イル基、カプロラクタム−イル基、ブチロラクタム−イルアルキル基、バレロラクタム−イルアルキル基、カプロラクタム−イルアルキル基等が挙げられる。 Examples of the group having a lactam structure included in the specific group (a) represented by R 4 and R 5 include a group having 4 to 30 carbon atoms and a lactam structure having 4 to 20 ring members, and butyrolactam. -Yl group, valerolactam-yl group, caprolactam-yl group, butyrolactam-ylalkyl group, valerolactam-ylalkyl group, caprolactam-ylalkyl group and the like.

上記R及びRで表される特定基(a)が含むスルタム構造を有する基としては、例えば、環員数4〜20のスルタム構造を有する炭素数4〜30の基等が挙げられ、ブチロスルタム−イル基、バレロスルタム−イル基、カプロスルタム−イル基、ノルボルナンスルタム−イル基、ブチロスルタム−イルアルキル基、バレロスルタム−イルアルキル基、カプロスルタム−イルアルキル基、ノルボルナンスルタム−イルアルキル基等が挙げられる。 Examples of the group having a sultam structure contained in the specific group (a) represented by R 4 and R 5 include a group having 4 to 30 carbon atoms and a sultam structure having 4 to 20 ring members, and butyrosultam. -Yl group, valerosultam-yl group, caprosultam-yl group, norbornane sultam-yl group, butyrosultam-ylalkyl group, valerosultam-ylalkyl group, caprosultam-ylalkyl group, norbornanesultam-ylalkyl group, etc. .

上記R及びRで表される特定基(a)が含む環状スルホンイミド構造としては、例えば、環員数4〜20の環状スルホンイミド構造を有する炭素数4〜30の基等が挙げられ、シクロアルキル−1,3−ビス(スルホニル)イミド−イル基、パーフルオロシクロアルキル−1,3−ビス(スルホニル)イミド−イル基、シクロアルキル−1,3−ビス(スルホニル)イミド−イルアルキル基、パーフルオロシクロアルキル−1,3−ビス(スルホニル)イミド−イルアルキル基等が挙げられる。 Examples of the cyclic sulfonimide structure contained in the specific group (a) represented by R 4 and R 5 include a group having 4 to 30 carbon atoms having a cyclic sulfonimide structure having 4 to 20 ring members, and the like. Cycloalkyl-1,3-bis (sulfonyl) imido-yl group, perfluorocycloalkyl-1,3-bis (sulfonyl) imido-yl group, cycloalkyl-1,3-bis (sulfonyl) imido-ylalkyl group And perfluorocycloalkyl-1,3-bis (sulfonyl) imido-ylalkyl group.

上記R、R及びRは、それぞれ−COOH、−OCOOH及び−SOOHの水素原子を置換する非酸解離性の炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。上記R、R及びRが非酸解離性基であることで露光後でも、構造単位(I)における極性の変化が小さいので、[A]重合体の極性をより適切に調整することができ、その結果、当該フォトレジスト組成物のLWR性能及び解像性がより向上する。 R A , R B, and R C are each a non-acid dissociable monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms that replaces a hydrogen atom of —COOH, —OCOOH, and —SO 2 OH, respectively. Since the above-mentioned R A , R B and R C are non-acid-dissociable groups, the change in polarity in the structural unit (I) is small even after exposure, so the polarity of the [A] polymer is adjusted more appropriately. As a result, the LWR performance and resolution of the photoresist composition are further improved.

上記R、R及びRで表される非酸解離性の炭素数1〜20の1価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−プロピル基等の1級又は2級の炭素原子を結合部位に持つアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の2級の炭素原子を結合部位に持つシクロアルキル基;フェニル基、トリル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基等の1級又は2級の炭素原子を結合部位に持つアラルキル基等が挙げられる。 Examples of the non-acid dissociable monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R A , R B and R C include, for example, a methyl group; an ethyl group, an n-propyl group, and an i-propyl group. Alkyl groups having primary or secondary carbon atoms such as cyclopentyl group, cyclohexyl group or the like; cycloalkyl groups having secondary carbon atoms such as cyclopentyl group or cyclohexyl group; aryl groups such as phenyl group or tolyl group; benzyl And an aralkyl group having a primary or secondary carbon atom such as a group or a phenethyl group at the binding site.

上記R〜Rで表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば、上記R及びRで表される1価の炭化水素基として例示した基と同様の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R a to R h are the same as those exemplified as the monovalent hydrocarbon group represented by R 2 and R 3 . Groups and the like.

上記Rα〜Rεで表される炭素数1〜10の1価の炭化水素基としては、例えば、上記R及びRで表される1価の炭化水素基として例示した基のうち、炭素数1〜10の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R α to R ε include groups exemplified as the monovalent hydrocarbon group represented by R 2 and R 3 , Examples include groups having 1 to 10 carbon atoms.

上記R及びRで表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば上記R及びRで表される1価の炭化水素基として例示した基と同様の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 4 and R 5 are the same groups as those exemplified as the monovalent hydrocarbon group represented by R 2 and R 3. Etc.

上記R及びRとしては、ラクトン構造を有する基、環状カーボネート構造を有する基、スルトン構造を有する基、環状スルホン構造を有する基、ラクタム構造を有する基、スルタム構造を有する基、環状スルホンイミド構造を有する基又は脂環式炭化水素基を含むことが好ましい。当該フォトレジスト組成物は、[A]重合体のR及びRが上記特定の環状構造を有する基を含むことで、その剛直性が高まり、その結果、LWR性能及び解像性がより向上する。
上記基としては、これらの中で、ラクトン構造を有する基が好ましく、ブチロラクトン構造を有する基がより好ましく、ブチロラクトン−イル基、メチルブチロラクトン−イル基がさらに好ましく、1−メチル−γ−ブチロラクトン−1−イル基が特に好ましい。
R 4 and R 5 include a group having a lactone structure, a group having a cyclic carbonate structure, a group having a sultone structure, a group having a cyclic sulfone structure, a group having a lactam structure, a group having a sultam structure, and a cyclic sulfonimide It preferably contains a group having a structure or an alicyclic hydrocarbon group. In the photoresist composition, R 4 and R 5 of the polymer [A] contain a group having the specific cyclic structure, so that the rigidity thereof is increased, and as a result, the LWR performance and the resolution are further improved. To do.
Among these groups, a group having a lactone structure is preferable, a group having a butyrolactone structure is more preferable, a butyrolactone-yl group and a methylbutyrolactone-yl group are more preferable, and 1-methyl-γ-butyrolactone-1 is preferable. A -yl group is particularly preferred.

上記R及びRとしては、ヒドロキシ基を含むことが好ましい。当該フォトレジスト組成物は、[A]重合体のR及びRがヒドロキシ基を含むことで、その極性が高まり、その結果、LWR性能及び解像性がより向上する。
上記基としては、これらの中で、ヒドロキシシクロアルキル基、ヒドロキシアルキル基が好ましく、ヒドロキシアダマンチル基、ヒドロキシエチル基がより好ましく、3−ヒドロキシアダマンタン−1−イル基がさらに好ましい。
R 4 and R 5 preferably contain a hydroxy group. In the photoresist composition, when R 4 and R 5 of the [A] polymer contain a hydroxy group, the polarity thereof is increased, and as a result, the LWR performance and the resolution are further improved.
Among these groups, a hydroxycycloalkyl group and a hydroxyalkyl group are preferable among these groups, a hydroxyadamantyl group and a hydroxyethyl group are more preferable, and a 3-hydroxyadamantan-1-yl group is more preferable.

また、上記R及びRとしては、炭素数1〜20の1価の炭化水素基も好ましく、アルキル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。 Moreover, as said R < 4 > and R < 5 >, a C1-C20 monovalent hydrocarbon group is also preferable, an alkyl group is more preferable, and a methyl group is further more preferable.

上記R及びRとしては、酸解離性基を有さないことが好ましい。上記R及びRが酸解離性基を有さないことで、露光後でも、構造単位(I)における極性の変化が小さいので、[A]重合体の極性をより適切に調整することができ、その結果、当該フォトレジスト組成物のLWR性能及び解像性がより向上する。 R 4 and R 5 preferably have no acid dissociable group. Since R 4 and R 5 do not have an acid-dissociable group, the change in polarity in the structural unit (I) is small even after exposure. Therefore, the polarity of the [A] polymer can be adjusted more appropriately. As a result, the LWR performance and resolution of the photoresist composition are further improved.

上記特定基(a)としては、下記式(2)で表されることが好ましい。当該フォトレジスト組成物は、上記特定基(a)が下記式(2)で表されることで、LWR性能、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度が向上する。   The specific group (a) is preferably represented by the following formula (2). In the photoresist composition, when the specific group (a) is represented by the following formula (2), LWR performance, resolution, rectangularity of the cross-sectional shape, and depth of focus are improved.

Figure 2013254084
Figure 2013254084

上記式(2)中、Yは、炭素数1〜20の鎖状炭化水素基、炭素数3〜20の脂環式炭化水素基、環員数4〜10のラクトン構造を有する基、環員数4〜10の環状カーボネート構造を有する基、環員数4〜20のスルトン構造を有する基、環員数4〜20の環状スルホン構造を有する基、環員数4〜10のラクタム構造を有する基、環員数4〜20のスルタム構造を有する基及び環員数4〜20の環状スルホンイミド構造を有する基からなる群より選ばれる少なくとも1種、又はこれらを組み合わせた(n+1)価の基である。Xは、−R−OH、−R−COOH、−R−SOH、−R−CN、−R−COOR、−R−OCOOR及び−R−SOOR、ハロゲン原子又は炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基である。R〜Rは、それぞれ独立して、単結合又は炭素数1〜20の2価の炭化水素基である。R、R及びRは、上記式(1)と同義である。nは、Yがラクトン構造を有する基、環状カーボネート構造を有する基、スルトン構造を有する基、環状スルホン構造を有する基、ラクタム構造を有する基、スルタム構造を有する基又は環状スルホンイミド構造を有する基を含む場合は、0〜3の整数であり、Yがラクトン構造を有する基、環状カーボネート構造を有する基、スルトン構造を有する基、環状スルホン構造を有する基、ラクタム構造を有する基、スルタム構造を有する基及び環状スルホンイミド構造を有する基をいずれも含まない場合は、1〜3の整数である。nが2以上の場合、複数のXは同一でも異なっていてもよい。 In the above formula (2), Y represents a chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, a group having a lactone structure having 4 to 10 ring members, and 4 ring members. A group having a cyclic carbonate structure of 10 to 10, a group having a sultone structure having 4 to 20 ring members, a group having a cyclic sulfone structure having 4 to 20 ring members, a group having a lactam structure having 4 to 10 ring members, and 4 ring members It is an (n + 1) -valent group obtained by combining at least one selected from the group consisting of a group having a -20 sultam structure and a group having a cyclic sulfonimide structure having 4 to 20 ring members, or a combination thereof. X is, -R p -OH, -R q -COOH , -R r -SO 3 H, -R s -CN, -R t -COOR A, -R u -OCOOR B and -R v -SO 2 OR C 1 , a halogen atom or a halogenated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R p to R v are each independently a single bond or a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R A , R B and R C have the same meaning as in the above formula (1). n is a group having a lactone structure, a group having a cyclic carbonate structure, a group having a sultone structure, a group having a cyclic sulfone structure, a group having a lactam structure, a group having a sultam structure, or a group having a cyclic sulfonimide structure Is a group having a lactone structure, a group having a cyclic carbonate structure, a group having a sultone structure, a group having a cyclic sulfone structure, a group having a lactam structure, and a sultam structure. When neither the group to have nor the group which has a cyclic sulfonimide structure is contained, it is an integer of 1-3. When n is 2 or more, the plurality of Xs may be the same or different.

上記Yで表される炭素数1〜20の(n+1)価の鎖状炭化水素基としては、例えば、
メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等のアルカン;
エテン、プロペン、ブテン、ペンテン、ヘキセン等のアルケン等から(n+1)個の水素原子を除いた基等が挙げられる。
Examples of the (n + 1) -valent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by Y include, for example,
Alkanes such as methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane;
And groups obtained by removing (n + 1) hydrogen atoms from alkenes such as ethene, propene, butene, pentene, and hexene.

上記Yで表される炭素数3〜20の(n+1)価の脂環式炭化水素基としては、例えば
シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン等の単環のシクロアルカン;
ノルボルナン、アダマンタン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等の多環のシクロアルカン;
シクロプロペン、シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン等の単環のシクロアルケン;
ノルボルネン、トリシクロデセン、テトラシクロドデセン等の多環のシクロアルケン等から(n+1)個の水素原子を除いた基等が挙げられる。
Examples of the (n + 1) -valent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms represented by Y include monocyclic cycloalkanes such as cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, and cyclohexane;
Polycyclic cycloalkanes such as norbornane, adamantane, tricyclodecane, tetracyclododecane;
Monocyclic cycloalkenes such as cyclopropene, cyclobutene, cyclopentene, cyclohexene;
And a group obtained by removing (n + 1) hydrogen atoms from polycyclic cycloalkene such as norbornene, tricyclodecene, tetracyclododecene, and the like.

上記Yで表される環員数4〜10の(n+1)価のラクトン構造を有する基、環員数4〜10の(n+1)価の環状カーボネート構造を有する基、環員数4〜20の(n+1)価のスルトン構造を有する基、環員数4〜20の(n+1)価の環状スルホン構造を有する基、環員数4〜10の(n+1)価のラクタム構造を有する基、環員数4〜20の(n+1)価のスルタム構造を有する基及び環員数4〜20の(n+1)価の環状スルホンイミド構造を有する基としては、例えば、上記R及びRとして例示した各1価の基からn個の水素原子を除いた基等が挙げられる。 A group having an (n + 1) -valent lactone structure having 4 to 10 ring members, a group having an (n + 1) -valent cyclic carbonate structure having 4 to 10 ring members, and (n + 1) having 4 to 20 ring members. A group having a valent sultone structure, a group having an (n + 1) -valent cyclic sulfone structure having 4 to 20 ring members, a group having an (n + 1) -valent lactam structure having 4 to 10 ring members, and a group having 4 to 20 ring members ( Examples of the group having an (n + 1) -valent sultam structure and the group having an (n + 1) -valent cyclic sulfonimide structure having 4 to 20 ring members include, for example, n from each monovalent group exemplified as R 4 and R 5 above. And a group in which a hydrogen atom is removed.

上記R〜Rで表される炭素数1〜20の2価の炭化水素基としては、例えば上記R及びRとして例示した1価の炭化水素基から1個の水素原子を除いた基等が挙げられる。 Examples of the divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R p to R v, for example, by removing one hydrogen atom from a monovalent hydrocarbon group exemplified as R 2 and R 3 Groups and the like.

上記Xで表されるハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。これらの中で、フッ素原子が好ましい。   Examples of the halogen atom represented by X include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Among these, a fluorine atom is preferable.

上記Xで表される炭素数1〜20の1価のハロゲン化炭化水素基としては、上記R及びRで表される1価の炭化水素基が有する水素原子の一部又は全部をハロゲン原子で置換した基等が挙げられ、例えば、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基等が挙げられる。 As the monovalent halogenated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by X, a part or all of the hydrogen atoms of the monovalent hydrocarbon group represented by R 2 and R 3 are halogenated. Examples include a group substituted with an atom, and examples thereof include a fluoromethyl group, a difluoromethyl group, a trifluoromethyl group, a perfluoroethyl group, and a perfluoropropyl group.

上記nとしては、Yがラクトン構造を有する基、環状カーボネート構造を有する基、スルトン構造を有する基、環状スルホン構造を有する基、ラクタム構造を有する基、スルタム構造を有する基又は環状スルホンイミド構造を有する基を含む場合は、0〜2の整数が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。
また、上記nとしては、Yがラクトン構造を有する基、環状カーボネート構造を有する基、スルトン構造を有する基、環状スルホン構造を有する基、ラクタム構造を有する基、スルタム構造を有する基又は環状スルホンイミド構造を有する基を含まない場合は、1又は2が好ましく、1がより好ましい。
N is a group having a lactone structure, a group having a cyclic carbonate structure, a group having a sultone structure, a group having a cyclic sulfone structure, a group having a lactam structure, a group having a sultam structure, or a cyclic sulfonimide structure. When it has the group which has, the integer of 0-2 is preferable, 0 or 1 is more preferable, and 0 is further more preferable.
In addition, n is a group having a lactone structure, a group having a cyclic carbonate structure, a group having a sultone structure, a group having a cyclic sulfone structure, a group having a lactam structure, a group having a sultam structure, or a cyclic sulfonimide. When it does not contain the group which has a structure, 1 or 2 is preferable and 1 is more preferable.

上記R及びRとしては、ラクトン構造を有する基、ヒドロキシ基を有する基、炭素数1〜20の1価の炭化水素基が好ましく、ブチロラクトン構造を有する基、ヒドロキシシクロアルキル基、ヒドロキシアルキル基、アルキル基がより好ましく、メチルブチロラクトン−イル基、ヒドロキシアダマンチル基、ヒドロキシエチル基、メチル基がさらに好ましく、1−メチル−γ−ブチロラクトン−1−イル基、3−ヒドロキシアダマンタン−1−イル基、メチル基が特に好ましい。 R 4 and R 5 are preferably a group having a lactone structure, a group having a hydroxy group, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a group having a butyrolactone structure, a hydroxycycloalkyl group, or a hydroxyalkyl group. An alkyl group is more preferable, a methylbutyrolactone-yl group, a hydroxyadamantyl group, a hydroxyethyl group, and a methyl group are more preferable, a 1-methyl-γ-butyrolactone-1-yl group, a 3-hydroxyadamantan-1-yl group, A methyl group is particularly preferred.

上記R及びRの組合せとしては、Rが上記特定基(a)、かつRが水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基が好ましい。当該フォトレジスト組成物は、[A]重合体が上記特定のR及びRの組合せを有することで、その剛直性及び極性をより適切に調整することができ、その結果、LWR性能、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度をさらに向上させることができる。 As a combination of R 4 and R 5 , R 4 is preferably the specific group (a), and R 5 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. In the photoresist composition, since the [A] polymer has a combination of the above specific R 4 and R 5 , the rigidity and polarity can be adjusted more appropriately, and as a result, the LWR performance, the solution The image quality, the rectangular shape of the cross-sectional shape, and the depth of focus can be further improved.

構造単位(I)としては、例えば、下記式(1−1)〜(1−12)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−1)〜(I−12)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (I) include structural units represented by the following formulas (1-1) to (1-12) (hereinafter also referred to as “structural units (I-1) to (I-12)”). Etc.

Figure 2013254084
Figure 2013254084

上記式(1−1)〜(1−12)中、Rは、上記式(1)と同義である。 In the formulas (1-1) to (1-12), R 1 has the same meaning as the formula (1).

これらの中でも、構造単位(I−1)〜(I−3)、(I−11)及び(I−12)が好ましく、構造単位(I−1)〜(I−3)がより好ましい。   Among these, the structural units (I-1) to (I-3), (I-11) and (I-12) are preferable, and the structural units (I-1) to (I-3) are more preferable.

構造単位(I)の含有割合としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、0.5モル%〜80モル%が好ましく、1モル%〜50モル%がより好ましく、2モル%〜35モル%がさらに好ましく、3モル%〜20モル%が特に好ましい。構造単位(I)の含有割合を上記範囲とすることで、当該フォトレジスト組成物のLWR性能、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度を向上させることができる。構造単位(I)の含有割合が上記下限未満だと、当該フォトレジスト組成物のLWR性能、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度が低下する場合がある。構造単位(I)の含有割合が上記上限を超えると、当該フォトレジスト組成物のパターン形成性が低下する場合がある。   As a content rate of structural unit (I), 0.5 mol%-80 mol% are preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, 1 mol%-50 mol% are more preferable, 2 More preferably, mol% to 35 mol% is preferable, and 3 mol% to 20 mol% is particularly preferable. By making the content rate of structural unit (I) into the said range, the LWR performance of the said photoresist composition, resolution, the rectangularity of a cross-sectional shape, and a focal depth can be improved. When the content ratio of the structural unit (I) is less than the lower limit, the LWR performance, resolution, rectangularity of the cross-sectional shape, and depth of focus may be deteriorated. When the content ratio of the structural unit (I) exceeds the above upper limit, the pattern forming property of the photoresist composition may be deteriorated.

[A]重合体は、後述するように、構造単位(I)を与える単量体の他、必要に応じて、他の構造単位を与える単量体と共にラジカル重合等させることで得られる。構造単位(I)を与える化合物の合成方法は、例えば、以下の通りである。   [A] As described later, the polymer [A] can be obtained by radical polymerization or the like with a monomer that gives the structural unit (I) and a monomer that gives another structural unit, if necessary. The method for synthesizing the compound giving the structural unit (I) is, for example, as follows.

Figure 2013254084
Figure 2013254084

上記式(i−a)、式(i−b)及び式(i)中、Rは、水素原子又はメチル基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、ヒドロキシ基若しくは炭素数1〜20の1価の炭化水素基であるか、又はR及びRが互いに結合してそれらが結合する炭素原子と共に炭素数3〜10の環構造を形成している。aは、1〜6の整数である。但し、aが2以上の場合、複数のR及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。R及びRは、それぞれ独立して、極性を有する1価の特定基(a)、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。特定基(a)は、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、シアノ基、ハロゲン原子、ラクトン構造を有する基、環状カーボネート構造を有する基、スルトン構造を有する基、環状スルホン構造を有する基、ラクタム構造を有する基、スルタム構造を有する基、環状スルホンイミド構造を有する基、−COOR、−OCOOR、−SOOR、−OCOR、−OSO、−SO、−CONRα、−NRβCOR、−SONRγ、−NRδSO及び−SONRεSOからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む基である。R、R及びRは、それぞれ独立して、非酸解離性の炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。R〜Rは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。Rα〜Rεは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。但し、R及びRのうちの少なくともいずれかは、特定基(a)である。R’は、1価の炭化水素基である。Eは、ハロゲン原子である。 In the above formula (ia), formula (ib), and formula (i), R 1 is a hydrogen atom or a methyl group. R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxy group, or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or R 2 and R 3 are bonded to each other. A ring structure having 3 to 10 carbon atoms is formed together with the carbon atoms to be bonded. a is an integer of 1-6. However, when a is 2 or more, the plurality of R 2 and R 3 may be the same or different. R 4 and R 5 are each independently a monovalent specific group (a) having a polarity, a hydrogen atom, or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. Specific group (a) is a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group, a cyano group, a halogen atom, a group having a lactone structure, a group having a cyclic carbonate structure, a group having a sultone structure, a group having a cyclic sulfone structure, a lactam structure , A group having a sultam structure, a group having a cyclic sulfonimide structure, -COOR A , -OCOOR B , -SO 2 OR C , -OCOR a , -OSO 2 R b , -SO 2 R c , -CONR alpha R d, is a group containing at least one -NR β COR e, -SO 2 NR γ R f, is selected from the group consisting of -NR δ SO 2 R g and -SO 2 NR ε SO 2 R h . R A , R B and R C are each independently a non-acid-dissociable monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R a to R h are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R α to R ε are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. However, at least one of R 4 and R 5 is the specific group (a). R ′ is a monovalent hydrocarbon group. E is a halogen atom.

上記式(i−a)で表されるカルボニル化合物と、上記式(i−b)で表されるハロゲン化アクリル酸エステルとを、亜鉛の存在下(好ましくは、クロロトリメチルシラン等の活性化剤の存在下)、テトラヒドロフラン(THF)等の溶媒中で反応させることにより、構造単位(I)を与える化合物(i)で表される化合物が得られる。   The carbonyl compound represented by the above formula (ia) and the halogenated acrylic acid ester represented by the above formula (ib) in the presence of zinc (preferably an activator such as chlorotrimethylsilane) In the presence of a compound such as tetrahydrofuran (THF), a compound represented by the compound (i) that gives the structural unit (I) is obtained.

上記Eで表されるハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。これらの中でも、反応収率の観点から、臭素原子が好ましい。   Examples of the halogen atom represented by E include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Among these, a bromine atom is preferable from the viewpoint of reaction yield.

[構造単位(II)]
構造単位(II)は、酸解離性基を含む構造単位である。「酸解離性基」とは、カルボキシ基、ヒドロキシ基等の水素原子を置換する基であって、酸の作用により解離する基をいう。当該フォトレジスト組成物は、[A]重合体が構造単位(II)を有することで、感度を向上させることができ、結果として、LWR性能、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度をさらに向上させることができる。
[Structural unit (II)]
The structural unit (II) is a structural unit containing an acid dissociable group. The “acid-dissociable group” refers to a group that replaces a hydrogen atom such as a carboxy group or a hydroxy group and dissociates by the action of an acid. In the photoresist composition, the [A] polymer has the structural unit (II), so that the sensitivity can be improved. As a result, the LWR performance, the resolution, the rectangularity of the cross-sectional shape, and the focal depth can be improved. Further improvement can be achieved.

構造単位(II)としては、例えば下記式(2)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (II) include a structural unit represented by the following formula (2).

Figure 2013254084
Figure 2013254084

上記式(2)中、Rは、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、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数4〜20の脂環式炭化水素基である。R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1〜6のアルキル基若しくは炭素数4〜20の脂環式炭化水素基であるか、又はR及びRが互いに結合して、これらが結合している炭素原子と共に炭素数3〜10の環構造を形成している。 In the formula (2), R 6 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 7 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms. R 8 and R 9 are each independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms, or R 8 and R 9 are bonded to each other, A ring structure having 3 to 10 carbon atoms is formed together with the carbon atom to which is bonded.

としては、構造単位(II)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子、メチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 R 6 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, more preferably a methyl group, from the viewpoint of the copolymerizability of the monomer giving the structural unit (II).

上記R〜Rで表される炭素数1〜6のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等が挙げられる。これらの中で、メチル基、エチル基、i−プロピル基が好ましい。 Examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 7 to R 9 include, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, sec- A butyl group, a t-butyl group, etc. are mentioned. Among these, a methyl group, an ethyl group, and an i-propyl group are preferable.

上記R〜Rで表される炭素数4〜20の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロオクチル基等の単環のシクロアルキル基;ノルボルニル基、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基などが挙げられる。これらの中で、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基が好ましい。 Examples of the alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms represented by R 7 to R 9 include monocyclic cycloalkyl groups such as a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group; Examples thereof include polycyclic cycloalkyl groups such as a norbornyl group and an adamantyl group. Among these, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, and an adamantyl group are preferable.

上記R及びRが互いに結合して形成してもよい炭素数3〜10の環構造としては、例えば、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造、シクロオクタン構造等の単環のシクロアルカン構造;ノルボルナン構造、アダマンタン構造等の多環のシクロアルカン構造;アザシクロペンタン構造、オキサシクロペンタン構造等の単環の2価の脂肪族複素環構造;アザノルボルナン構造、オキサノルボルナン構造等の多環の2価の脂肪族複素環構造等が挙げられる。これらの中で、単環のシクロアルカン構造が好ましく、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造、シクロオクタン構造がより好ましく、シクロペンタン構造がさらに好ましい。 Examples of the ring structure having 3 to 10 carbon atoms that may be formed by combining R 8 and R 9 with each other include, for example, a monocyclic cycloalkane structure such as a cyclopentane structure, a cyclohexane structure, and a cyclooctane structure; a norbornane structure , Polycyclic cycloalkane structures such as adamantane structures; monocyclic divalent aliphatic heterocyclic structures such as azacyclopentane structures and oxacyclopentane structures; polycyclic bivalent structures such as azanorbornane structures and oxanorbornane structures Examples thereof include an aliphatic heterocyclic structure. Among these, a monocyclic cycloalkane structure is preferable, a cyclopentane structure, a cyclohexane structure, and a cyclooctane structure are more preferable, and a cyclopentane structure is more preferable.

構造単位(II)としては、R及びRが互いに結合して炭素数3〜10の環構造を有する構造単位が好ましく、R及びRが互いに結合して炭素数3〜10の単環の環構造を有する構造単位がより好ましく、1−アルキル−1−シクロアルキル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がさらに好ましく、1−アルキル−1−シクロペンチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位が特に好ましく、1−メチル−1−シクロペンチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がさらに特に好ましい。 The structural unit (II), is preferably a structural unit having a cyclic structure having 3 to 10 carbon atoms attached R 8 and R 9 together, R 8 and R 9 are combined to a single 3 to 10 carbon atoms with each other A structural unit having a ring structure of a ring is more preferable, a structural unit derived from 1-alkyl-1-cycloalkyl (meth) acrylate is more preferable, and a structural unit derived from 1-alkyl-1-cyclopentyl (meth) acrylate is Particularly preferred is a structural unit derived from 1-methyl-1-cyclopentyl (meth) acrylate.

構造単位(II)としては、例えば、下記式(2−1)〜(2−4)で表される構造単位(以下、「構造単位(II−1)〜(II−4)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (II) include structural units represented by the following formulas (2-1) to (2-4) (hereinafter also referred to as “structural units (II-1) to (II-4)”). Etc.

Figure 2013254084
Figure 2013254084

上記式(2−1)〜(2−4)中、R、R、R及びRは、上記式(2)と同義である。nは、1〜4の整数である。 In said formula (2-1)-(2-4), R < 6 >, R < 7 >, R < 8 > and R < 9 > are synonymous with said formula (2). n p is an integer of 1 to 4.

としては、1、2又は4が好ましく、1がより好ましい。 As np , 1, 2 or 4 is preferable and 1 is more preferable.

構造単位(II−1)〜(II−4)としては、例えば、下記式で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural units (II-1) to (II-4) include structural units represented by the following formulas.

Figure 2013254084
Figure 2013254084

Figure 2013254084
Figure 2013254084

上記式中、Rは、上記式(2)と同義である。 In said formula, R < 6 > is synonymous with the said Formula (2).

構造単位(II)としては、当該フォトレジスト組成物のLWR性能、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度をより向上させる観点から、構造単位(II−1)、構造単位(II−3)が好ましく、1−アルキル−1−シクロペンチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、2−(アダマンタン−1−イル)アルカン−2−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がより好ましく、1−i−プロピル−1−シクロペンチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、2−(アダマンタン−1−イル)プロパン−2−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がさらに好ましい。   As the structural unit (II), from the viewpoint of further improving the LWR performance, resolution, rectangularity of the cross-sectional shape and depth of focus of the photoresist composition, the structural unit (II-1) and the structural unit (II-3) ) Is preferable, a structural unit derived from 1-alkyl-1-cyclopentyl (meth) acrylate, a structural unit derived from 2- (adamantan-1-yl) alkane-2-yl (meth) acrylate is more preferable, More preferred are structural units derived from i-propyl-1-cyclopentyl (meth) acrylate and structural units derived from 2- (adamantan-1-yl) propan-2-yl (meth) acrylate.

構造単位(II)の含有割合としては、10モル%〜90モル%が好ましく、25モル%〜80モル%がより好ましく、40モル%〜70モル%がさらに好ましい。構造単位(II)の含有割合を上記範囲とすることで、当該フォトレジスト組成物のLWR性能、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度を向上させることができる。構造単位(II)の含有割合が上記下限未満だと、当該フォトレジスト組成物のパターン形成性が低下する場合がある。構造単位(II)の含有割合が上記上限を超えると、形成されるレジストパターンの基板等への密着性が低下する場合がある。   As a content rate of structural unit (II), 10 mol%-90 mol% are preferable, 25 mol%-80 mol% are more preferable, 40 mol%-70 mol% are more preferable. By making the content rate of structural unit (II) into the said range, the LWR performance of the said photoresist composition, resolution, the rectangularity of a cross-sectional shape, and a focal depth can be improved. When the content ratio of the structural unit (II) is less than the lower limit, the pattern forming property of the photoresist composition may be deteriorated. When the content ratio of the structural unit (II) exceeds the above upper limit, the adhesion of the formed resist pattern to the substrate may be lowered.

[構造単位(III)]
構造単位(III)は、構造単位(I)以外の構造単位であって、ラクトン構造、環状カーボネート構造及びスルトン構造からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を含む構造単位である。[A]重合体は、構造単位(III)を有することで、その溶解性を適度に調整することができると考えられる。また、当該フォトレジスト組成物から形成されるレジストパターンの基板等への密着性を高めることができる。これらの結果、当該フォトレジスト組成物のLWR性能、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度を向上させることができる。ここで、ラクトン構造とは、−O−C(O)−で表される基を含む1つの環(ラクトン環)を有する構造をいう。また、環状カーボネート構造とは、−O−C(O)−O−で表される基を含む1つの環(環状カーボネート環)を有する構造をいう。スルトン構造とは、−O−S(O)−で表される基を含む1つの環(スルトン環)を有する構造をいう。
[Structural unit (III)]
The structural unit (III) is a structural unit other than the structural unit (I) and includes at least one structure selected from the group consisting of a lactone structure, a cyclic carbonate structure, and a sultone structure. It is considered that the solubility of the polymer [A] polymer can be appropriately adjusted by having the structural unit (III). Moreover, the adhesiveness to the board | substrate etc. of the resist pattern formed from the said photoresist composition can be improved. As a result, the LWR performance, resolution, rectangularity of the cross-sectional shape, and depth of focus of the photoresist composition can be improved. Here, the lactone structure refers to a structure having one ring (lactone ring) including a group represented by —O—C (O) —. The cyclic carbonate structure refers to a structure having one ring (cyclic carbonate ring) including a group represented by —O—C (O) —O—. The sultone structure refers to a structure having one ring (sultone ring) including a group represented by —O—S (O) 2 —.

構造単位(III)としては、例えば、下記式(3)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (III) include a structural unit represented by the following formula (3).

Figure 2013254084
Figure 2013254084

上記式(3)中、R10は、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。R11は、単結合又は2価の連結基である。R12は、ラクトン構造を含む1価の基、環状カーボネート構造を含む1価の基又はスルトン構造を含む1価の基である。 In the above formula (3), R 10 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 11 is a single bond or a divalent linking group. R 12 is a monovalent group containing a lactone structure, a monovalent group containing a cyclic carbonate structure, or a monovalent group containing a sultone structure.

上記R10としては、構造単位(III)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子、メチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 R 10 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a methyl group, from the viewpoint of copolymerization of the monomer that gives the structural unit (III).

上記R11で表される2価の連結基としては、例えば、炭素数1〜20の2価の直鎖状又は分岐状の炭化水素基、この炭化水素基の1個以上と−CO−、−O−、−NH−、−S−からなる群より選ばれる少なくとも1種の基とから構成される基等が挙げられる。 Examples of the divalent linking group represented by R 11 include, for example, a divalent linear or branched hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, one or more of these hydrocarbon groups, and —CO—, And groups composed of at least one group selected from the group consisting of —O—, —NH—, and —S—.

上記R12で表されるラクトン構造を含む1価の基、環状カーボネート構造を含む1価の基及びスルトン構造を含む1価の基としては、例えば、下記式(g−1)〜(g−11)で表される基等が挙げられる。 Examples of the monovalent group containing a lactone structure represented by R 12 , the monovalent group containing a cyclic carbonate structure, and the monovalent group containing a sultone structure include the following formulas (g-1) to (g- 11) etc. are mentioned.

Figure 2013254084
Figure 2013254084

上記式(g−1)〜(g−4)中、RL1は、酸素原子又はメチレン基である。RL2は、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基である。nL1は、0又は1である。nL2は、0〜3の整数である。
上記式(g−7)及び(g−8)中、nC1は、0〜2の整数である。nC2〜nC5は、それぞれ独立して、0〜2の整数である。
上記式(g−8)〜(g−11)中、RS1は、酸素原子又はメチレン基である。RS2は、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基である。nS1は、0又は1である。nS2は、0〜3の整数である。
上記式(g−1)〜(g−11)中、*は上記式(3)のRに結合する部位を示す。
上記式(g−1)〜(g−11)で表される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。
In the above formulas (g-1) to (g-4), R L1 is an oxygen atom or a methylene group. R L2 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. n L1 is 0 or 1. n L2 is an integer of 0 to 3.
The formula (g-7) and (g-8) in, n C1 represents an integer of 0 to 2. n C2 to n C5 are each independently an integer of 0 to 2.
In the above formulas (g-8) to (g-11), R S1 is an oxygen atom or a methylene group. R S2 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. n S1 is 0 or 1. n S2 is an integer of 0 to 3.
In the above formulas (g-1) to (g-11), * represents a site that binds to R 4 in the above formula (3).
Part or all of the hydrogen atoms of the groups represented by the above formulas (g-1) to (g-11) may be substituted.

12としては、これらの中で、当該フォトレジスト組成物のLWR性能、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度を向上させる観点から、(g−1)、(g−3)、(g−7)及び(g−9)で表される基が好ましく、(g−1)及び(g−7)で表される基がより好ましく、(g−1)で表される基がさらに好ましい。
上記RL1及びRS1としては、メチレン基が好ましい。上記RL2及びRS2としては、水素原子が好ましい。上記nL1及びnS1としては、0が好ましい。上記nL2及びnS2としては、1又は2が好ましく、1がより好ましい。
上記(g−1)及び(g−7)で表される基が有するノルボルナン環の水素原子を置換する基としては、シアノ基、トリフルオロメチル基、メトキシカルボニル基が好ましく、シアノ基がより好ましい。
Among these, R 12 is (g-1), (g-3), (g) from the viewpoint of improving the LWR performance, resolution, rectangularity of the cross-sectional shape, and depth of focus of the photoresist composition. The groups represented by g-7) and (g-9) are preferred, the groups represented by (g-1) and (g-7) are more preferred, and the group represented by (g-1) is further preferable.
As said R <L1> and R <S1> , a methylene group is preferable. As R L2 and R S2 , a hydrogen atom is preferable. As said nL1 and nS1 , 0 is preferable. As said nL2 and nS2 , 1 or 2 is preferable and 1 is more preferable.
The group that replaces the hydrogen atom of the norbornane ring of the groups represented by (g-1) and (g-7) is preferably a cyano group, a trifluoromethyl group, or a methoxycarbonyl group, and more preferably a cyano group. .

構造単位(III)としては、例えば、下記式で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (III) include a structural unit represented by the following formula.

Figure 2013254084
Figure 2013254084

Figure 2013254084
Figure 2013254084

Figure 2013254084
Figure 2013254084

上記式中、R10は、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。R10’は、水素原子又はメチル基である。 In the above formula, R 10 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 10 ′ is a hydrogen atom or a methyl group.

構造単位(III)を与える単量体としては、例えば、下記式(3−m)で表される単量体等が挙げられる。   As a monomer which gives structural unit (III), the monomer etc. which are represented by a following formula (3-m) are mentioned, for example.

Figure 2013254084
Figure 2013254084

上記式(3−m)中、R10、R11及びR12は、上記式(3)と同義である。 In said formula (3-m), R < 10 >, R < 11 > and R < 12 > are synonymous with the said Formula (3).

上記式(3−m)におけるR10、R11及びR12としては、例えば、上記式(3)におけるそれぞれの基として例示したものと同様の基等が挙げられる。 Examples of R 10 , R 11 and R 12 in the above formula (3-m) include the same groups as those exemplified as the respective groups in the above formula (3).

構造単位(III)の含有割合としては、20モル%〜80モル%が好ましく、30モル%〜70モル%がより好ましく、35モル%〜65モル%がさらに好ましい。構造単位(III)の含有割合を上記範囲とすることで、当該フォトレジスト組成物のLWR性能、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度をより向上させることができる。また、形成されるレジストパターンの基板等への密着性を向上させることができる。構造単位(III)の含有割合が上記下限未満だと、形成されるレジストパターンの基板等への密着性が低下する場合がある。構造単位(III)の含有割合が上記上限を超えると、当該フォトレジスト組成物のパターン形成性が低下する場合がある。   As a content rate of structural unit (III), 20 mol%-80 mol% are preferable, 30 mol%-70 mol% are more preferable, and 35 mol%-65 mol% are more preferable. By making the content rate of structural unit (III) into the said range, the LWR performance of the said photoresist composition, resolution, the rectangularity of a cross-sectional shape, and a focal depth can be improved more. In addition, the adhesion of the formed resist pattern to the substrate or the like can be improved. When the content ratio of the structural unit (III) is less than the above lower limit, the adhesion of the formed resist pattern to the substrate may be lowered. If the content ratio of the structural unit (III) exceeds the above upper limit, the pattern forming property of the photoresist composition may be deteriorated.

[その他の構造単位]
[A]重合体は、上記構造単位(I)〜(III)以外のその他の構造単位として、例えば、構造単位(IV)等を有していてもよい。
[Other structural units]
[A] The polymer may have, for example, a structural unit (IV) as another structural unit other than the structural units (I) to (III).

[構造単位(IV)]
構造単位(IV)は、構造単位(I)以外の構造単位であって、極性基を含む構造単位である。[A]重合体が構造単位(IV)をさらに有することで、[A]重合体の溶解性を適度に調整できる結果、溶解コントラストを向上させることができ、その結果、当該フォトレジスト組成物のLWR性能、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度を向上させることができる。
[Structural unit (IV)]
The structural unit (IV) is a structural unit other than the structural unit (I) and includes a polar group. [A] Since the polymer further has the structural unit (IV), the solubility of the [A] polymer can be appropriately adjusted, so that the dissolution contrast can be improved. As a result, the photoresist composition LWR performance, resolution, rectangularity of the cross-sectional shape, and depth of focus can be improved.

上記極性基としては、例えば、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、カルボニル基、ニトロ基、スルホンアミド基等が挙げられる。これらの中で、ヒドロキシ基、カルボキシ基、カルボニル基が好ましく、ヒドロキシ基がより好ましい。   Examples of the polar group include a hydroxy group, a carboxy group, a cyano group, a carbonyl group, a nitro group, and a sulfonamide group. Among these, a hydroxy group, a carboxy group, and a carbonyl group are preferable, and a hydroxy group is more preferable.

構造単位(IV)としては、例えば、下記式で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (IV) include a structural unit represented by the following formula.

Figure 2013254084
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Figure 2013254084
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上記式中、R13は、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。 In the above formula, R 13 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

これらの中で、ヒドロキシ基を含む構造単位が好ましく、ヒドロキシ基及びアダマンタン骨格を有する構造単位がより好ましく、3−ヒドロキシ−1−アダマンチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がさらに好ましい。   Among these, a structural unit containing a hydroxy group is preferable, a structural unit having a hydroxy group and an adamantane skeleton is more preferable, and a structural unit derived from 3-hydroxy-1-adamantyl (meth) acrylate is more preferable.

構造単位(IV)の含有割合としては、0モル%〜30モル%が好ましく、0モル%〜25モル%がより好ましく、5モル%〜25モル%がさらに好ましい。構造単位(IV)の含有割合を上記範囲とすることで、当該フォトレジスト組成物のLWR性能、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度をより向上させることができる。   As a content rate of structural unit (IV), 0 mol%-30 mol% are preferable, 0 mol%-25 mol% are more preferable, 5 mol%-25 mol% are further more preferable. By making the content rate of structural unit (IV) into the said range, the LWR performance of the said photoresist composition, resolution, the rectangularity of a cross-sectional shape, and a focal depth can be improved more.

[A]重合体は、その他の構造単位として、上記構造単位(IV)以外にも、例えば、非酸解離性の脂環式炭化水素基を含む構造単位等を有していてもよい。[A]重合体におけるその他の構造単位の含有割合としては、20モル%以下が好ましく、10モル%以下がより好ましい。   [A] The polymer may have, for example, a structural unit containing a non-acid dissociable alicyclic hydrocarbon group in addition to the structural unit (IV) as the other structural unit. [A] As a content rate of the other structural unit in a polymer, 20 mol% or less is preferable and 10 mol% or less is more preferable.

<[A]重合体の合成方法>
[A]重合体は、例えば所定の各構造単位に対応する単量体を、ラジカル重合開始剤等の重合開始剤を使用し、適当な重合反応溶媒中で重合することにより製造できる。例えば、単量体及びラジカル重合開始剤を含有する溶液を、重合反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法、単量体を含有する溶液と、ラジカル重合開始剤を含有する溶液とを各別に、重合反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法、各々の単量体を含有する複数種の溶液と、ラジカル重合開始剤を含有する溶液とを各別に、重合反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法等の方法で合成することが好ましい。
<[A] Polymer Synthesis Method>
[A] The polymer can be produced, for example, by polymerizing a monomer corresponding to each predetermined structural unit in a suitable polymerization reaction solvent using a polymerization initiator such as a radical polymerization initiator. For example, a method of dropping a solution containing a monomer and a radical polymerization initiator into a polymerization reaction solvent or a solution containing a monomer to cause a polymerization reaction, a solution containing the monomer, and a radical polymerization initiator A solution containing a polymerization reaction solvent or a monomer-containing solution by dropping each of the contained solutions separately, a plurality of types of solutions containing each monomer, and a solution containing a radical polymerization initiator It is preferable to synthesize | combine by methods, such as the method of dripping into the solution containing a polymerization reaction solvent or a monomer, and making it superpose | polymerize separately.

上記重合反応溶媒としては、例えば
n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、n−ノナン、n−デカン等のアルカン類;
シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、デカリン、ノルボルナン等のシクロアルカン類;
ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン等の芳香族炭化水素類;
クロロブタン類、ブロモヘキサン類、ジクロロエタン類、ヘキサメチレンジブロミド、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類;
酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、プロピオン酸メチル等の飽和カルボン酸エステル類;
アセトン、2−ブタノン、4−メチル−2−ペンタノン、2−ヘプタノン等のケトン類;
テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン類、ジエトキシエタン類等のエーテル類;
メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、4−メチル−2−ペンタノール等のアルコール類等が挙げられる。これらの重合反応溶媒は、1種単独で又は2種以上を混合して用いてもよい。
Examples of the polymerization reaction solvent include alkanes such as n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane, and n-decane;
Cycloalkanes such as cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, decalin, norbornane;
Aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, cumene;
Halogenated hydrocarbons such as chlorobutanes, bromohexanes, dichloroethanes, hexamethylene dibromide, chlorobenzene;
Saturated carboxylic acid esters such as ethyl acetate, n-butyl acetate, i-butyl acetate and methyl propionate;
Ketones such as acetone, 2-butanone, 4-methyl-2-pentanone, 2-heptanone;
Ethers such as tetrahydrofuran, dimethoxyethanes, diethoxyethanes;
Examples include alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, and 4-methyl-2-pentanol. These polymerization reaction solvents may be used alone or in combination of two or more.

上記重合における反応温度は、ラジカル開始剤の種類に応じて適宜決定すればよいが、通常40℃〜150℃であり、50℃〜120℃が好ましい。反応時間としては、通常1時間〜48時間であり、1時間〜24時間が好ましい。   Although the reaction temperature in the said polymerization should just be suitably determined according to the kind of radical initiator, it is 40 to 150 degreeC normally, and 50 to 120 degreeC is preferable. The reaction time is usually 1 hour to 48 hours, preferably 1 hour to 24 hours.

上記ラジカル重合開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−シクロプロピルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)等が挙げられる。これらのラジカル重合開始剤は1種単独で又は2種以上を混合して用いてもよい。   Examples of the radical polymerization initiator include azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (2-cyclopropylpropylene). Pionitrile), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (2-methylpropionitrile), and the like. These radical polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.

重合反応により得られた重合体は、再沈殿法により回収することが好ましい。すなわち、重合反応終了後、重合液を再沈溶媒に投入することにより、目的の重合体を粉体として回収する。再沈溶媒としては、アルコール類やアルカン類等を1種単独で又は2種以上を混合して使用することができる。再沈殿法の他に、分液操作やカラム操作、限外ろ過操作等により、単量体、オリゴマー等の低分子成分を除去して、重合体を回収することもできる。   The polymer obtained by the polymerization reaction is preferably recovered by a reprecipitation method. That is, after completion of the polymerization reaction, the polymer is recovered as a powder by introducing the polymerization solution into a reprecipitation solvent. As the reprecipitation solvent, alcohols, alkanes and the like can be used singly or in combination of two or more. In addition to the reprecipitation method, the polymer can be recovered by removing low-molecular components such as monomers and oligomers by a liquid separation operation, a column operation, an ultrafiltration operation, or the like.

[A]重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による重量平均分子量(Mw)としては、1,000〜100,000が好ましく、1,000〜30,000がより好ましく、2,000〜20,000がさらに好ましく、3,000〜10,000が特に好ましい。[A]重合体のMwを上記範囲とすることで、当該フォトレジスト組成物のLWR性能、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度をより向上させることができる。   [A] As a weight average molecular weight (Mw) by the gel permeation chromatography (GPC) of a polymer, 1,000-100,000 are preferable, 1,000-30,000 are more preferable, 2,000-20 Is more preferable, and 3,000 to 10,000 is particularly preferable. [A] By making Mw of a polymer into the said range, the LWR performance of the said photoresist composition, resolution, the rectangularity of a cross-sectional shape, and a focal depth can be improved more.

[A]重合体のMwと数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)としては、通常1〜5であり、1〜3が好ましく、1〜2がより好ましく、1〜1.7がさらに好ましい。Mw/Mnを上記範囲とすることで、当該フォトレジスト組成物のLWR性能、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度をより向上させることができる。   [A] The ratio (Mw / Mn) of Mw and number average molecular weight (Mn) of the polymer is usually 1 to 5, preferably 1 to 3, more preferably 1 to 2, and 1 to 1.7. Is more preferable. By setting Mw / Mn within the above range, the LWR performance, resolution, rectangularity of the cross-sectional shape, and depth of focus of the photoresist composition can be further improved.

なお、本明細書においてMw及びMnは、GPCカラム(G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本、以上東ソー製)を用い、流量1.0mL/分、溶出溶媒:テトラヒドロフラン、試料濃度:1.0質量%、試料注入量:100μL、カラム温度:40℃の分析条件で、検出器として示差屈折計を使用し、単分散ポリスチレンを標準とするGPCにより測定した値をいう。   In this specification, Mw and Mn are GPC columns (2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL, manufactured by Tosoh), flow rate 1.0 mL / min, elution solvent: tetrahydrofuran, sample concentration: 1. A value measured by GPC using a monodisperse polystyrene as a standard using a differential refractometer as a detector under the analysis conditions of 0% by mass, sample injection amount: 100 μL, column temperature: 40 ° C.

[A]重合体中の低分子量含有率(分子量1,000以下の部分の割合(質量%)をいう)としては、5質量%以下が好ましく、1質量%以下がより好ましく、0.5質量%以下がさらに好ましく、0.2質量%以下が特に好ましい。[A]重合体中の低分子量含有率を上記範囲とすることで、当該フォトレジスト組成物のLWR性能等のリソグラフィー特性を向上させることができる。   [A] The low molecular weight content in the polymer (referring to the proportion (mass%) of the molecular weight of 1,000 or less) is preferably 5 mass% or less, more preferably 1 mass% or less, and 0.5 mass. % Or less is more preferable, and 0.2% by mass or less is particularly preferable. [A] By setting the low molecular weight content in the polymer within the above range, lithography properties such as LWR performance of the photoresist composition can be improved.

なお、[A]重合体中の低分子量含有率(質量%)は、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により、カラムとして、Intersil ODS−25μm(4.6mmφ×250mm)(ジーエルサイエンス製)を用い、流量:1.0mL/分、溶出溶媒:アクリロニトリル/0.1質量%リン酸、試料濃度:1.0質量%、試料注入量:100μLの分析条件で、検出器として示差屈折計を使用して測定した値をいう。   In addition, the low molecular weight content (mass%) in the [A] polymer is Intersil ODS-25 μm (4.6 mmφ × 250 mm) (manufactured by GL Sciences) as a column by high performance liquid chromatography (HPLC). Using a differential refractometer as a detector under the analysis conditions of flow rate: 1.0 mL / min, elution solvent: acrylonitrile / 0.1% by mass phosphoric acid, sample concentration: 1.0% by mass, sample injection amount: 100 μL The measured value.

<[B]酸発生体>
[B]酸発生体は、露光光の照射により酸を発生する化合物である。その酸の作用により[A]重合体中の酸解離性基が解離してカルボキシ基等の極性基が生じ、その結果、[A]重合体の現像液に対する溶解性が変化する。[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形態(以下、適宜「[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形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[B] Acid generator>
[B] The acid generator is a compound that generates an acid upon irradiation with exposure light. The acid-dissociable group in the [A] polymer is dissociated by the action of the acid to generate a polar group such as a carboxy group, and as a result, the solubility of the [A] polymer in the developer changes. [B] The acid generator may be contained in the form of a compound as described later (hereinafter also referred to as “[B] acid generator” as appropriate), or in a form incorporated as part of a polymer. Both forms are acceptable.

[B]酸発生剤としては、例えばオニウム塩化合物、N−スルホニルイミド化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾケトン化合物等が挙げられる。   [B] Examples of the acid generator include onium salt compounds, N-sulfonylimide compounds, halogen-containing compounds, diazoketone compounds, and the like.

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、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 compounds include sulfonium salts, 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ナート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホナート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホナート、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ナート、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−ジフルオロエタンスルホナート、トリフェニルスルホニウムアダマンタン−1−イルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホナート、トリフェニルスルホニウム2−(アダマンタン−1−イル)−1,1−ジフルオロエタン−1−スルホネート、トリフェニルスルホニウム6−(アダマンチル−1−イルカルボニルオキシ)−1,1,2,2−テトラフルオロヘキサン−1−スルホナート、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ナート、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−ブタンスルホナート、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−オクタンスルホナート、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ナート、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ナート、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−ブタンスルホナート、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−オクタンスルホナート、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ナート等が挙げられる。   Examples of the sulfonium salt include triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, triphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, and triphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2. 1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, triphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1-difluoroethanesulfonate, tri Phenylsulfonium adamantane-1-yloxycarbonyldifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium 2- (adamantan-1-yl) -1,1-difluoroethane-1-sulfonate, triphenylsulfonium 6- (adama) Til-1-ylcarbonyloxy) -1,1,2,2-tetrafluorohexane-1-sulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfo Nato, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-methyl Sulfonylphenyldiphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate Etc.

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ナート、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−ブタンスルホナート、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−オクタンスルホナート、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ナート、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ナート、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−ブタンスルホナート、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−オクタンスルホナート、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ナート、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ナート、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−ブタンスルホナート、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−オクタンスルホナート、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ナート等が挙げられる。   Examples of the tetrahydrothiophenium salt include 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophene. Nimononafluoro-n-butanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) ) Tetrahydrothiophenium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydro Thiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalene- -Yl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octanesulfonate, 1- (6-n- Butoxynaphthalen-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) tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octane Sulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, etc. Is mentioned.

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ナート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホナート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホナート、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ナート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホナート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホナート、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ナート等が挙げられる。   Examples of the iodonium salt include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, diphenyliodonium perfluoro-n-octanesulfonate, and 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-tetrafluoroethanesulfonate and the like.

これらの中で、オニウム塩が好ましく、スルホニウム塩、テトラヒドロチオフェニウム塩がより好ましく、スルホニウム塩がさらに好ましく、トリフェニルスルホニウム塩が特に好ましく、トリフェニルスルホニウム2−(アダマンタン−1−イルカルボニルオキシ)−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパン−1−スルホネートがさらに特に好ましい。   Of these, onium salts are preferred, sulfonium salts and tetrahydrothiophenium salts are more preferred, sulfonium salts are more preferred, triphenylsulfonium salts are particularly preferred, and triphenylsulfonium 2- (adamantan-1-ylcarbonyloxy). -1,1,3,3,3-pentafluoropropane-1-sulfonate is more particularly preferred.

[B]酸発生体は、1種単独で又は2種以上を混合して用いてもよい。[B]酸発生体が[B]酸発生剤である場合の含有量としては、上記フォトレジスト組成物のレジストとしての感度及び現像性を確保する観点から、[A]重合体100質量部に対して、0.1質量部以上30質量部以下が好ましく、0.5質量部以上20質量部以下がより好ましく、1質量部以上15質量部以下がさらに好ましく、5質量部以上15質量部以下が特に好ましい。[B]酸発生剤の含有量が0.1質量部未満だと、感度が不足する傾向があり、一方30質量部を超えると、露光光に対する透明性が低下して、所望のレジストパターンを得られ難くなる場合がある。   [B] The acid generator may be used alone or in combination of two or more. [B] The content when the acid generator is a [B] acid generator is as follows. From the viewpoint of ensuring the sensitivity and developability of the above photoresist composition as a resist, On the other hand, it is preferably 0.1 parts by mass or more and 30 parts by mass or less, more preferably 0.5 parts by mass or more and 20 parts by mass or less, further preferably 1 part by mass or more and 15 parts by mass or less, and more preferably 5 parts by mass or more and 15 parts by mass or less. Is particularly preferred. [B] If the content of the acid generator is less than 0.1 parts by mass, the sensitivity tends to be insufficient. On the other hand, if it exceeds 30 parts by mass, the transparency to the exposure light decreases, and a desired resist pattern is formed. It may be difficult to obtain.

<[C]酸拡散制御体>
[C]酸拡散制御体は、露光により[B]酸発生体から生じる酸のレジスト膜中における拡散現象を制御し、未露光部における好ましくない化学反応を抑制する効果を奏する成分である。フォトレジスト組成物が[C]酸拡散制御体を含有することで、得られるフォトレジスト組成物の解像性が向上し、また貯蔵安定性が向上し、さらに、露光から現像処理までの引き置き時間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フォトレジスト組成物が得られる。なお、[C]酸拡散制御体の含有形態としては、遊離の化合物の形態(以下、適宜「[C]酸拡散制御剤」ともいう)でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[C] Acid diffusion controller>
[C] The acid diffusion controller is a component that controls the diffusion phenomenon of the acid generated from the [B] acid generator upon exposure in the resist film and suppresses an undesirable chemical reaction in the unexposed area. When the photoresist composition contains a [C] acid diffusion controller, the resolution of the resulting photoresist composition is improved, the storage stability is improved, and further, from the exposure to the development process. A change in the line width of the resist pattern due to a change in time can be suppressed, and a photoresist composition excellent in process stability can be obtained. In addition, as the inclusion form of the [C] acid diffusion controller, in the form of a free compound (hereinafter also referred to as “[C] acid diffusion controller” as appropriate), or in a form incorporated as part of the polymer, Both of these forms may be used.

[C]酸拡散制御剤としては、例えば、アミン化合物、アミド基含有化合物、ウレア化合物、含窒素複素環化合物等が挙げられる。   [C] Examples of the acid diffusion controller include amine compounds, amide group-containing compounds, urea compounds, nitrogen-containing heterocyclic compounds, and the like.

アミン化合物としては、例えばモノ(シクロ)アルキルアミン類;ジ(シクロ)アルキルアミン類;トリ(シクロ)アルキルアミン類;2,6−ジイソプロピルアニリン等の置換アルキルアニリン又はその誘導体;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、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノジフェニルアミン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−(4−アミノフェニル)プロパン、2−(4−アミノフェニル)−2−(3−ヒドロキシフェニル)プロパン、2−(4−アミノフェニル)−2−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,4−ビス(1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル)ベンゼン、1,3−ビス(1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル)ベンゼン、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、1−(2−ヒドロキシエチル)−2−イミダゾリジノン、2−キノキサリノール、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、N,N,N’,N’’N’’−ペンタメチルジエチレントリアミン、トリエタノールアミン等が挙げられる。   Examples of the amine compound include mono (cyclo) alkylamines; di (cyclo) alkylamines; tri (cyclo) alkylamines; substituted alkylanilines such as 2,6-diisopropylaniline or derivatives thereof; ethylenediamine, N, N , N ′, N′-tetramethylethylenediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminobenzophenone, 4,4′-diaminodiphenylamine 2,2-bis (4-aminophenyl) propane, 2- (3-aminophenyl) -2- (4-aminophenyl) propane, 2- (4-aminophenyl) -2- (3-hydroxyphenyl) Propane, 2- (4-aminophenyl) -2- (4- Droxyphenyl) propane, 1,4-bis (1- (4-aminophenyl) -1-methylethyl) benzene, 1,3-bis (1- (4-aminophenyl) -1-methylethyl) benzene, Bis (2-dimethylaminoethyl) ether, bis (2-diethylaminoethyl) ether, 1- (2-hydroxyethyl) -2-imidazolidinone, 2-quinoxalinol, N, N, N ′, N′— Examples include tetrakis (2-hydroxypropyl) ethylenediamine, N, N, N ′, N ″ N ″ -pentamethyldiethylenetriamine, and triethanolamine.

アミド基含有化合物としては、例えば、t−ブチル−4−ヒドロキシ−1−ピペリジンカルボキシレート等のN−t−ブトキシカルボニル基含有アミノ化合物、t−アミル−4−ヒドロキシ−1−ピペリジンカルボキシレート等のN−t−アミルオキシカルボニル基含有アミノ化合物、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、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、プロピオンアミド、ベンズアミド、ピロリドン、N−メチルピロリドン、N−アセチル−1−アダマンチルアミン、イソシアヌル酸トリス(2−ヒドロキシエチル)等が挙げられる。   Examples of the amide group-containing compound include Nt-butoxycarbonyl group-containing amino compounds such as t-butyl-4-hydroxy-1-piperidinecarboxylate, and t-amyl-4-hydroxy-1-piperidinecarboxylate. Nt-amyloxycarbonyl group-containing amino compound, formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, propionamide, benzamide, pyrrolidone, N-methyl Examples include pyrrolidone, N-acetyl-1-adamantylamine, and isocyanuric acid tris (2-hydroxyethyl).

ウレア化合物としては、例えば尿素、メチルウレア、1,1−ジメチルウレア、1,3−ジメチルウレア、1,1,3,3−テトラメチルウレア、1,3−ジフェニルウレア、トリ−n−ブチルチオウレア等が挙げられる。   Examples of urea compounds include urea, methylurea, 1,1-dimethylurea, 1,3-dimethylurea, 1,1,3,3-tetramethylurea, 1,3-diphenylurea, tri-n-butylthiourea and the like. Is mentioned.

含窒素複素環化合物としては、例えばイミダゾール類;ピリジン類;ピペラジン類;ピラジン、ピラゾール、ピリダジン、キノザリン、プリン、ピロリジン、ピペリジン、4−ヒドロキシ−N−アミロキシカルボニルピペリジン、ピペリジンエタノール、3−ピペリジノ−1,2−プロパンジオール;モルホリン、4−メチルモルホリン、1−(4−モルホリニル)エタノール、4−アセチルモルホリン、N−(2−シクロヘキシルカルボニルオキシエチル)モルホリン、3−(N−モルホリノ)−1,2−プロパンジオール等のモルホリン類;1,4−ジメチルピペラジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing heterocyclic compound include imidazoles; pyridines; piperazines; pyrazine, pyrazole, pyridazine, quinosaline, purine, pyrrolidine, piperidine, 4-hydroxy-N-amyloxycarbonylpiperidine, piperidineethanol, 3-piperidino- 1,2-propanediol; morpholine, 4-methylmorpholine, 1- (4-morpholinyl) ethanol, 4-acetylmorpholine, N- (2-cyclohexylcarbonyloxyethyl) morpholine, 3- (N-morpholino) -1, Morpholines such as 2-propanediol; 1,4-dimethylpiperazine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane and the like.

これらの中で、アミン化合物、アミド基含有化合物が好ましく、置換アルキルアニリン、N−t−アミルオキシカルボニル基含有化合物がより好ましく、t−アミル−4−ヒドロキシ−1−ピペリジンカルボキシレート、2,6−ジイソプロピルアニリンがさらに好ましい。   Among these, amine compounds and amide group-containing compounds are preferable, substituted alkylanilines and Nt-amyloxycarbonyl group-containing compounds are more preferable, t-amyl-4-hydroxy-1-piperidinecarboxylate, 2,6 -Diisopropylaniline is more preferred.

また、[C]酸拡散制御剤として、露光により弱酸を発生する光崩壊性塩基を用いることもできる。光崩壊性塩基は、未露光部ではアニオンによる酸捕捉機能が発揮されクエンチャーとして機能し、露光部から拡散する酸を捕捉する。一方、露光部においては酸を発生してアニオンが消滅するため、酸捕捉機能がなくなる。すなわち、未露光部のみにおいてクエンチャーとして機能するため、酸解離性基の解離反応のコントラストが向上し、結果として、当該フォトレジスト組成物の解像度等のリソグラフィー性能をより向上させることができる。光崩壊性塩基としては、例えば、露光により分解して酸拡散制御性を失うオニウム塩化合物等が挙げられる。オニウム塩化合物としては、例えば下記式(C1)で示されるスルホニウム塩化合物、下記式(C2)で表されるヨードニウム塩化合物等が挙げられる。   Moreover, the photodisintegration base which generate | occur | produces a weak acid by exposure can also be used as a [C] acid diffusion control agent. The photodegradable base exhibits an acid capturing function by an anion in an unexposed area and functions as a quencher, and captures an acid diffused from the exposed area. On the other hand, in the exposed area, an acid is generated and the anion disappears, so that the acid capturing function is lost. That is, since it functions as a quencher only in the unexposed area, the contrast of the dissociation reaction of the acid dissociable group is improved, and as a result, the lithography performance such as the resolution of the photoresist composition can be further improved. Examples of the photodegradable base include an onium salt compound that decomposes upon exposure and loses acid diffusion controllability. Examples of the onium salt compound include a sulfonium salt compound represented by the following formula (C1) and an iodonium salt compound represented by the following formula (C2).

Figure 2013254084
Figure 2013254084

上記式(C1)及び式(C2)中、R14〜R18は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子又は−SO−Rである。Rは、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基又はアリール基である。Z及びGは、OH、R−COO、R−SO−N―R、R−SO 又は下記式(C3)で示されるアニオンである。Rは、炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数7〜30のアラルキル基である。上記アルキル基、シクロアルキル基、アリール基及びアラルキル基の水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。Rは、炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基である。上記アルキル基及びシクロアルキル基が有する水素原子の一部又は全部はフッ素原子で置換されていてもよい。但し、ZがR−SO の場合、SO が結合する炭素原子にフッ素原子が結合する場合はない。 In the above formula (C1) and formula (C2), R 14 to R 18 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxy group, a halogen atom, or —SO 2 —R i . R i is an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group or an aryl group. Z - and G - is, OH -, R j -COO - , R k -SO 2 -N - -R j, R j -SO 3 - is an anion represented by or the following formula (C3). R j is a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms. Some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group may be substituted. R k is a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms. Some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group and cycloalkyl group may be substituted with fluorine atoms. However, when Z is R j —SO 3 , a fluorine atom is not bonded to a carbon atom to which SO 3 is bonded.

Figure 2013254084
Figure 2013254084

上記式(C3)中、R19は、水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシ基である。uは、0〜2の整数である。 In the formula (C3), R 19, a part or all of the hydrogen atoms linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, or carbon atoms from 1 to 12 These are linear or branched alkoxy groups. u is an integer of 0-2.

上記式(C1)及び(C2)におけるR14〜R18としては、水素原子、−SO−Rが好ましい。また、上記Rとしては、シクロアルキル基が好ましく、シクロヘキシル基がより好ましい。 The R 14 to R 18 in the formula (C1) and (C2), hydrogen atom, -SO 2 -R i are preferred. In addition, R i is preferably a cycloalkyl group, and more preferably a cyclohexyl group.

上記Rで表されるアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、i−プロピル基、ブチル基、i―ブチル基、t−ブチル基等、及びこれらの基の水素原子の一部又は全部が置換された基等が挙げられる。 Examples of the alkyl group represented by R j include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an i-propyl group, a butyl group, an i-butyl group, a t-butyl group, and the like, and one of hydrogen atoms of these groups. Examples include groups in which part or all are substituted.

上記Rで表されるシクロアルキル基としては、例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基等、及びこれらの基の水素原子の一部又は全部が置換された基等が挙げられる。 Examples of the cycloalkyl group represented by R j include, for example, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, an adamantyl group, etc., and a part of hydrogen atoms of these groups or Examples include groups in which all are substituted.

上記Rで表されるアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基等、及びこれらの基の水素原子の一部又は全部が置換された基等が挙げられる。 Examples of the aryl group represented by R j include a phenyl group, a naphthyl group, an anthranyl group, and the like, and a group in which some or all of the hydrogen atoms of these groups are substituted.

上記Rで表されるアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、及びこれらの基の水素原子の一部又は全部が置換された基等が挙げられる。 Examples of the aralkyl group represented by R j include a benzyl group, a phenylethyl group, a phenylpropyl group, and a group in which some or all of the hydrogen atoms of these groups are substituted.

上記アルキル基、シクロアルキル基、アリール基及びアルカリール基が有する置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、アルコキシ基、ラクトン基、アルキルカルボニル基等が挙げられる。   As a substituent which the said alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, and an alkaryl group have, a hydroxyl group, a halogen atom, an alkoxy group, a lactone group, an alkylcarbonyl group etc. are mentioned, for example.

上記Rで表されるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が挙げられる。 Examples of the alkyl group represented by R k include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group.

上記Rで表されるシクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。 Examples of the cycloalkyl group represented by R k include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, an adamantyl group, and the like.

上記光崩壊性塩基としては、例えば下記式で表される化合物等が挙げられる。   Examples of the photodegradable base include compounds represented by the following formulas.

Figure 2013254084
Figure 2013254084

これらの中でも、トリフェニルスルホニウムサリチレート、トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネートが好ましく、トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネートがより好ましい。   Among these, triphenylsulfonium salicylate and triphenylsulfonium 10-camphor sulfonate are preferable, and triphenylsulfonium 10-camphor sulfonate is more preferable.

[C]酸拡散制御体の含有量としては、[C]酸拡散制御体が[C]酸拡散制御剤の場合、[A]重合体100質量部に対して、10質量部以下が好ましく、0.1質量部〜7質量部がより好ましく、0.3質量部〜5質量部がさらに好ましい。[C]酸拡散制御剤の含有量が上記上限を超えると、得られるフォトレジスト組成物の感度が低下する場合がある。[C]酸拡散抑制剤は、1種単独で又は2種以上を混合して用いてもよい。   [C] The content of the acid diffusion controller is preferably 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polymer [A] when the [C] acid diffusion controller is a [C] acid diffusion controller. 0.1 mass part-7 mass parts are more preferable, and 0.3 mass part-5 mass parts are still more preferable. [C] When the content of the acid diffusion controller exceeds the above upper limit, the sensitivity of the resulting photoresist composition may be lowered. [C] The acid diffusion inhibitors may be used alone or in combination of two or more.

<[D]フッ素原子含有重合体>
上記フォトレジスト組成物は、[D]フッ素原子含有重合体を含有することが好ましい。上記フォトレジスト組成物は、[D]フッ素原子含有重合体を含有することで、レジスト膜を形成した際に、[D]フッ素原子含有重合体の撥油性的特徴により、その分布がレジスト膜表層に偏在化する傾向があるため、液浸露光時において、レジスト膜中の[B]酸発生体や後述する[C]酸拡散制御体等の液浸媒体への溶出を抑制することができる。また、当該フォトレジスト組成物が[D]フッ素原子含有重合体を含有することで、形成されるレジスト膜表面の後退接触角が高まり、液浸露光を好適に行うことができ、高速スキャンが可能になる。なお、[D]フッ素原子含有重合体としては、[A]重合体に該当する重合体は除くものとする。
<[D] Fluorine atom-containing polymer>
It is preferable that the said photoresist composition contains a [D] fluorine atom containing polymer. The photoresist composition contains a [D] fluorine atom-containing polymer, so that when the resist film is formed, the distribution of the resist film surface layer depends on the oil-repellent characteristics of the [D] fluorine atom-containing polymer. Therefore, at the time of immersion exposure, elution to an immersion medium such as a [B] acid generator or a [C] acid diffusion controller described later in the resist film can be suppressed. In addition, since the photoresist composition contains a [D] fluorine atom-containing polymer, the receding contact angle of the resist film surface to be formed is increased, so that immersion exposure can be suitably performed and high-speed scanning is possible. become. In addition, as a [D] fluorine atom containing polymer, the polymer applicable to a [A] polymer shall be remove | excluded.

[D]フッ素原子含有重合体のフッ素原子含有率は、[A]重合体のフッ素原子含有率よりも高いことが好ましい。[D]フッ素原子含有重合体が[A]重合体よりフッ素原子含有率が高いことで、[D]フッ素原子含有重合体が形成されるレジスト膜の表層に効果的に偏在化することができ、その結果、上述の液浸露光時における効果をより発揮させることができる。[D]フッ素原子含有重合体のフッ素原子含有率としては、1質量%以上が好ましく、3質量%以上がより好ましく、5質量%以上がさらに好ましい。なお、重合体のフッ素原子含有率(質量%)は、13C−NMRにより重合体の構造を求め、その結果から算出することができる。 [D] The fluorine atom content of the fluorine atom-containing polymer is preferably higher than the fluorine atom content of the [A] polymer. [D] Since the fluorine atom-containing polymer has a higher fluorine atom content than the [A] polymer, it can be effectively unevenly distributed in the surface layer of the resist film on which the [D] fluorine atom-containing polymer is formed. As a result, the above-described effects at the time of immersion exposure can be further exhibited. [D] The fluorine atom content of the fluorine atom-containing polymer is preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, and further preferably 5% by mass or more. In addition, the fluorine atom content rate (mass%) of a polymer can obtain | require the structure of a polymer by < 13 > C-NMR, and can calculate it from the result.

[D]フッ素原子含有重合体は、通常フッ素原子を構造中に含む単量体を1種類以上重合することにより形成することができる。   [D] The fluorine atom-containing polymer can be formed by polymerizing one or more monomers usually containing a fluorine atom in the structure.

[D]フッ素原子含有重合体は、フッ素原子を構造中に含む構造単位として下記構造単位(F−I)を有することが好ましい。また、[D]フッ素原子含有重合体は、フッ素原子を構造中に含む構造単位以外の他の構造単位を有していてもよい。[D]フッ素原子含有化合物は、これらの構造単位を1種又は2種以上有していてもよい。   [D] The fluorine atom-containing polymer preferably has the following structural unit (FI) as a structural unit containing a fluorine atom in the structure. [D] The fluorine atom-containing polymer may have a structural unit other than the structural unit containing a fluorine atom in the structure. [D] The fluorine atom-containing compound may have one or more of these structural units.

[構造単位(F−I)]
構造単位(F−I)は、下記式(D1)で表される構造単位である。
[Structural unit (FI)]
The structural unit (FI) is a structural unit represented by the following formula (D1).

Figure 2013254084
Figure 2013254084

上記式(D1)中、R20は、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。Aは、単結合又は2価の連結基である。R21は、少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数1〜6のアルキル基若しくは炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基、又はこれらの誘導基である。 In the formula (D1), R 20 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. A is a single bond or a divalent linking group. R 21 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms having at least one fluorine atom, a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms, or a derivative group thereof.

上記Aで表される2価の連結基としては、例えば、酸素原子、硫黄原子、カルボニルオキシ基、オキシカルボニル基、アミド基、スルホニルイミド基、ウレタン基、メタンジイル基等のアルカンジイル基、シクロペンタンジイル基等の2価の脂環式炭化水素基、ベンゼンジイル基、ナフタレンジイル基等の2価の芳香族炭化水素基、ノルボルナンラクトンジイル基等のラクトン構造を含む2価の基、これらの基の1種以上を組み合わせた基等が挙げられる。   Examples of the divalent linking group represented by A include alkanediyl groups such as oxygen atom, sulfur atom, carbonyloxy group, oxycarbonyl group, amide group, sulfonylimide group, urethane group, and methanediyl group, and cyclopentane. A divalent alicyclic hydrocarbon group such as a diyl group, a divalent aromatic hydrocarbon group such as a benzenediyl group or a naphthalenediyl group, a divalent group containing a lactone structure such as a norbornanelactone diyl group, or the like And a combination of one or more of the above.

上記R21で表される少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数1〜6のアルキル基としては、例えば、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、パーフルオロメチル基、ジフルオロエチル基、トリフルオロエチル基、パーフルオロエチル基、トリフルオロ−n−プロピル基、ペンタフルオロ−n−プロピル基、ヘキサフルオロ−i−プロピル基、ジフルオロ−sec−ブチル基、トリフルオロ−sec−ブチル基等が挙げられる。 Examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms having at least one fluorine atom represented by R 21 include a fluoromethyl group, a difluoromethyl group, a perfluoromethyl group, a difluoroethyl group, a trifluoroethyl group, Examples include perfluoroethyl group, trifluoro-n-propyl group, pentafluoro-n-propyl group, hexafluoro-i-propyl group, difluoro-sec-butyl group, trifluoro-sec-butyl group.

上記R21で表される少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えば、フルオロシクロプロピル基、フルオロシクロブチル基、フルオロシクロペンチル基、ジフルオロシクロペンチル基、テトラフルオロシクロペンチル基、パーフルオロシクロペンチル基、ジフルオロシクロヘキシル基、パーフルオロシクロヘキシル基等が挙げられる。 Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms and having at least one fluorine atom represented by R 21 include a fluorocyclopropyl group, a fluorocyclobutyl group, a fluorocyclopentyl group, and a difluoro Examples include a cyclopentyl group, a tetrafluorocyclopentyl group, a perfluorocyclopentyl group, a difluorocyclohexyl group, a perfluorocyclohexyl group, and the like.

上記R21で表されるアルキル基又は1価の脂環式炭化水素基の誘導基としては、例えば、上記アルキル基又は1価の脂環式炭化水素基が有する水素原子又はフッ素原子をアルカリ解離性基を含む基で置換した基等が挙げられる。「アルカリ解離性基」とは、例えば、ヒドロキシ基、カルボキシ基等の極性基の水素原子を置換する基であって、アルカリの存在下(例えば、23℃の2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液中)で解離する基をいう。アルカリ解離性基を含む基としては、例えば、−COOR’(R’は、炭素数1〜6のアルキル基である)等が挙げられる。 Examples of the derivative group for the alkyl group or monovalent alicyclic hydrocarbon group represented by R 21 include alkali dissociation of the hydrogen atom or fluorine atom of the alkyl group or monovalent alicyclic hydrocarbon group. And a group substituted with a group containing a functional group. The “alkali dissociable group” is a group that replaces a hydrogen atom of a polar group such as a hydroxy group or a carboxy group, for example, in the presence of an alkali (for example, 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxy at 23 ° C. Group that dissociates in aqueous solution). Examples of the group containing an alkali dissociable group include -COOR '(R' is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms).

上記構造単位(F−I)を与える好ましい単量体としては、トリフルオロメチル(メタ)アクリル酸エステル、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロエチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロn−プロピル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロi−プロピル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロn−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロi−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロt−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、2−(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル)(メタ)アクリル酸エステル、1−(2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル)(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロシクロヘキシルメチル(メタ)アクリル酸エステル、1−(2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)(メタ)アクリル酸エステル、1−(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10−ヘプタデカフルオロデシル)(メタ)アクリル酸エステル、1−(5−トリフルオロメチル−3,3,4,4,5,6,6,6−オクタフルオロヘキシル)(メタ)アクリル酸エステル、2,2,2−トリフルオロエトキシカルボニルメチル(メタ)アクリル酸エステル、1−エトキシカルボニル−1,1−ジフルオロ−2−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、2,2,2−トリフルオロエトキシカルボニルノルボルナンラクトニル(メタ)アクリル酸エステル、2−(2,2,2−トリフルオロエトキシカルボニルメチルオキシ)−6−ビニルナフタレン等が挙げられる。   Preferred monomers that give the structural unit (FI) include trifluoromethyl (meth) acrylic acid ester, 2,2,2-trifluoroethyl (meth) acrylic acid ester, and perfluoroethyl (meth) acrylic. Acid ester, perfluoro n-propyl (meth) acrylic acid ester, perfluoro i-propyl (meth) acrylic acid ester, perfluoro n-butyl (meth) acrylic acid ester, perfluoro i-butyl (meth) acrylic acid ester , Perfluoro t-butyl (meth) acrylate, 2- (1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl) (meth) acrylate, 1- (2,2,3,3, 4,4,5,5-octafluoropentyl) (meth) acrylic acid ester, perfluorocyclohexylmethyl (meth) ) Acrylic acid ester, 1- (2,2,3,3,3-pentafluoropropyl) (meth) acrylic acid ester, 1- (3,3,4,4,5,5,6,6,7, 7,8,8,9,9,10,10,10-heptadecafluorodecyl) (meth) acrylic acid ester, 1- (5-trifluoromethyl-3,3,4,4,5,6,6 , 6-octafluorohexyl) (meth) acrylic acid ester, 2,2,2-trifluoroethoxycarbonylmethyl (meth) acrylic acid ester, 1-ethoxycarbonyl-1,1-difluoro-2-butyl (meth) acrylic Acid ester, 2,2,2-trifluoroethoxycarbonylnorbornane lactonyl (meth) acrylic acid ester, 2- (2,2,2-trifluoroethoxycarbonylmethyloxy) -6 Vinyl naphthalene.

構造単位(F−I)の含有割合としては、[D]フッ素原子含有重合体を構成する全構造単位に対して、5モル%以上が好ましく、10モル%以上がより好ましく、20モル%以上がさらに好ましく、30モル%以上が特に好ましい。構造単位(F−I)の含有割合が5モル%未満であると、後退接触角が70度未満となる場合があり、またレジスト膜からの酸発生剤等の溶出を抑制できない等の不都合を生じる場合がある。[D]フッ素原子含有重合体は、構造単位(F−I)を1種のみ有していてもよいし、2種以上を有していてもよい。   As a content rate of a structural unit (FI), 5 mol% or more is preferable with respect to all the structural units which comprise a [D] fluorine atom containing polymer, 10 mol% or more is more preferable, 20 mol% or more Is more preferable, and 30 mol% or more is particularly preferable. If the content of the structural unit (FI) is less than 5 mol%, the receding contact angle may be less than 70 degrees, and elution of the acid generator from the resist film cannot be suppressed. May occur. [D] The fluorine atom-containing polymer may have only one type of structural unit (FI), or may have two or more types.

[他の構造単位]
[D]フッ素原子含有重合体は、上述のフッ素原子を構造中に含む構造単位以外にも、他の構造単位として、例えば、現像液に対する溶解速度を制御するために酸解離性基を有する構造単位、ラクトン構造、環状カーボネート構造及びスルトン構造からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を含む構造単位、水酸基、カルボキシ基等の極性基を含む構造単位、脂環式基を含む構造単位、基板からの反射による光の散乱を抑えるために芳香族化合物に由来する構造単位等を1種類以上含有させることができる。
[Other structural units]
[D] The fluorine atom-containing polymer has a structure having an acid-dissociable group as another structural unit in addition to the above-described structural unit containing a fluorine atom, for example, for controlling the dissolution rate in a developer. A structural unit containing at least one structure selected from the group consisting of a unit, a lactone structure, a cyclic carbonate structure and a sultone structure, a structural unit containing a polar group such as a hydroxyl group and a carboxy group, a structural unit containing an alicyclic group, and a substrate In order to suppress light scattering due to reflection from the light, one or more structural units derived from an aromatic compound can be contained.

上記酸解離性基を有する構造単位としては、例えば、[A]重合体の構造単位(II)と同様の構造単位等が挙げられる。
上記ラクトン構造、環状カーボネート構造及びスルトン構造からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を含む構造単位としては、例えば、[A]重合体の構造単位(III)と同様の構造単位等が挙げられる。
上記極性基を含む構造単位としては、例えば、[A]重合体の構造単位(IV)と同様の構造単位等が挙げられる。
Examples of the structural unit having an acid dissociable group include structural units similar to the structural unit (II) of the [A] polymer.
Examples of the structural unit including at least one structure selected from the group consisting of the lactone structure, the cyclic carbonate structure, and the sultone structure include structural units similar to the structural unit (III) of the [A] polymer. .
As a structural unit containing the said polar group, the structural unit etc. similar to the structural unit (IV) of a [A] polymer are mentioned, for example.

上記脂環式基を含む構造単位としては、例えば、下記式(D2)で表される構造単位等が挙げられる。   As a structural unit containing the said alicyclic group, the structural unit etc. which are represented by a following formula (D2) are mentioned, for example.

Figure 2013254084
Figure 2013254084

上記式(D2)中、R22は、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。R23は、炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基である。 In said formula (D2), R < 22 > is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R 23 is a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms.

上記R23で表される炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、ビシクロ[2.2.2]オクタン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン、トリシクロ[3.3.1.13,7]デカン等の脂環式炭化水素から1個の水素原子を除いた基等が挙げられる。この1価の脂環式炭化水素基が有する水素原子の一部又は全部は、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、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等の炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基;ヒドロキシ基、シアノ基、炭素数1〜10のヒドロキシアルキル基、カルボキシ基で置換されていてもよい。また、同一炭素原子に結合する2個の水素原子を1個の酸素原子で置換してケト基を形成してもよい。 Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms represented by R 23 include cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, bicyclo [2.2.1] heptane, and bicyclo [2.2. 2] Octane, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane, tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . And a group obtained by removing one hydrogen atom from an alicyclic hydrocarbon such as 0 2,7 ] dodecane and tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] decane. Some or all of the hydrogen atoms possessed by the monovalent alicyclic hydrocarbon group are methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, 2-methylpropyl group, 1- A linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, such as a methylpropyl group or a t-butyl group, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms; a hydroxy group, a cyano group, or a hydroxyalkyl having 1 to 10 carbon atoms Group and a carboxy group may be substituted. Further, two hydrogen atoms bonded to the same carbon atom may be substituted with one oxygen atom to form a keto group.

上記脂環式基を含む構造単位を与える好ましい単量体としては、(メタ)アクリル酸−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−ビシクロ[2.2.2]オクタ−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−7−イルエステル、(メタ)アクリル酸−テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカ−9−イルエステル、(メタ)アクリル酸−トリシクロ[3.3.1.13,7]デカ−1−イルエステル、(メタ)アクリル酸−トリシクロ[3.3.1.13,7]デカ−2−イルエステルが挙げられる。 Preferred monomers that give structural units containing the alicyclic group include (meth) acrylic acid-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl ester, (meth) acrylic acid-bicyclo [2.2. .2] Oct-2-yl ester, (meth) acrylic acid-tricyclo [5.2.1.02,6] dec-7-yl ester, (meth) acrylic acid-tetracyclo [6.2.1.13. , 6.0 2,7 ] dodeca-9-yl ester, (meth) acrylic acid-tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] dec-1-yl ester, (meth) acrylic acid-tricyclo [3 .3.1.1 3,7 ] dec-2-yl ester.

上記芳香族化合物に由来する構造単位を与える好ましい単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2−メトキシスチレン、3−メトキシスチレン、4−メトキシスチレン、4−(2−t−ブトキシカルボニルエチルオキシ)スチレン2−ヒドロキシスチレン、3−ヒドロキシスチレン、4−ヒドロキシスチレン、2−ヒドロキシ−α−メチルスチレン、3−ヒドロキシ−α−メチルスチレン、4−ヒドロキシ−α−メチルスチレン、2−メチル−3−ヒドロキシスチレン、4−メチル−3−ヒドロキシスチレン、5−メチル−3−ヒドロキシスチレン、2−メチル−4−ヒドロキシスチレン、3−メチル−4−ヒドロキシスチレン、3,4−ジヒドロキシスチレン、2,4,6−トリヒドロキシスチレン、4−t−ブトキシスチレン、4−t−ブトキシ−α−メチルスチレン、4−(2−エチル−2−プロポキシ)スチレン、4−(2−エチル−2−プロポキシ)−α−メチルスチレン、4−(1−エトキシエトキシ)スチレン、4−(1−エトキシエトキシ)−α−メチルスチレン、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、アセナフチレン、5−ヒドロキシアセナフチレン、1−ビニルナフタレン、2−ビニルナフタレン、2−ヒドロキシ−6−ビニルナフタレン、1−ナフチル(メタ)アクリレート、2−ナフチル(メタ)アクリレート、1−ナフチルメチル(メタ)アクリレート、1−アントリル(メタ)アクリレート、2−アントリル(メタ)アクリレート、9−アントリル(メタ)アクリレート、9−アントリルメチル(メタ)アクリレート、1−ビニルピレンが挙げられる。   Preferred monomers that give structural units derived from the aromatic compound include styrene, α-methylstyrene, 2-methylstyrene, 3-methylstyrene, 4-methylstyrene, 2-methoxystyrene, 3-methoxystyrene, 4-methoxystyrene, 4- (2-t-butoxycarbonylethyloxy) styrene 2-hydroxystyrene, 3-hydroxystyrene, 4-hydroxystyrene, 2-hydroxy-α-methylstyrene, 3-hydroxy-α-methylstyrene 4-hydroxy-α-methylstyrene, 2-methyl-3-hydroxystyrene, 4-methyl-3-hydroxystyrene, 5-methyl-3-hydroxystyrene, 2-methyl-4-hydroxystyrene, 3-methyl- 4-hydroxystyrene, 3,4-dihydroxystyrene, 2 4,6-trihydroxystyrene, 4-t-butoxystyrene, 4-t-butoxy-α-methylstyrene, 4- (2-ethyl-2-propoxy) styrene, 4- (2-ethyl-2-propoxy) -Α-methylstyrene, 4- (1-ethoxyethoxy) styrene, 4- (1-ethoxyethoxy) -α-methylstyrene, phenyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, acenaphthylene, 5-hydroxyacena Butylene, 1-vinylnaphthalene, 2-vinylnaphthalene, 2-hydroxy-6-vinylnaphthalene, 1-naphthyl (meth) acrylate, 2-naphthyl (meth) acrylate, 1-naphthylmethyl (meth) acrylate, 1-anthryl (Meth) acrylate, 2-anthryl (meth) acrylate, 9-anthryl (meta ) Acrylate, 9-anthrylmethyl (meth) acrylate, 1-vinylpyrene.

上記他の構造単位の含有割合としては、通常80モル%以下であり、75モル%以下が好ましい。   As a content rate of said other structural unit, it is 80 mol% or less normally, and 75 mol% or less is preferable.

[D]フッ素原子含有重合体の含有量としては、[A]重合体100質量部に対して、0.1質量部〜30質量部が好ましく、0.5質量部〜20質量部がより好ましく、1質量部〜10質量部がさらに好ましい。   [D] The content of the fluorine atom-containing polymer is preferably 0.1 part by mass to 30 parts by mass, and more preferably 0.5 part by mass to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer [A]. 1 mass part-10 mass parts are further more preferable.

<[D]フッ素原子含有重合体の合成方法>
[D]フッ素原子含有重合体は、例えば所定の各構造単位に対応する単量体を、ラジカル重合開始剤を使用し、適当な溶媒中で重合することにより合成できる。なお、[D]フッ素原子含有重合体の合成に使用されるラジカル重合開始剤、重合反応溶媒等としては、上記[A]重合体の合成方法において例示したものと同様のもの等が挙げられる。
<[D] Method for Synthesizing Fluorine Atom-Containing Polymer>
[D] The fluorine atom-containing polymer can be synthesized, for example, by polymerizing a monomer corresponding to each predetermined structural unit in a suitable solvent using a radical polymerization initiator. In addition, as a radical polymerization initiator, a polymerization reaction solvent, etc. used for the synthesis of [D] fluorine atom-containing polymer, the same as those exemplified in the method for synthesizing [A] polymer may be mentioned.

上記重合における反応温度としては、通常40℃〜150℃であり、50℃〜120℃が好ましい。反応時間としては、通常1時間〜48時間であり、1時間〜24時間が好ましい。   As reaction temperature in the said superposition | polymerization, it is 40 to 150 degreeC normally, and 50 to 120 degreeC is preferable. The reaction time is usually 1 hour to 48 hours, preferably 1 hour to 24 hours.

[D]フッ素原子含有重合体のGPC法によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)としては、1,000〜50,000が好ましく、3,000〜30,000がより好ましく、5,000〜20,000がさらに好ましい。[D]フッ素原子含有重合体のMwが上記下限未満の場合、形成されたレジスト膜表面が十分な前進接触角を得ることができない場合がある。一方、Mwが上記上限を超えると、得られるフォトレジスト組成物の現像性が低下する傾向にある。   [D] The polystyrene equivalent weight average molecular weight (Mw) of the fluorine atom-containing polymer by GPC method is preferably 1,000 to 50,000, more preferably 3,000 to 30,000, and 5,000 to 20,000. 000 is more preferable. [D] When Mw of the fluorine atom-containing polymer is less than the lower limit, the formed resist film surface may not be able to obtain a sufficient advancing contact angle. On the other hand, when Mw exceeds the above upper limit, the developability of the resulting photoresist composition tends to decrease.

[D]フッ素原子含有重合体のMw/Mn比としては、通常1〜3であり、1〜2.5が好ましく、1〜2がより好ましい。   [D] The Mw / Mn ratio of the fluorine atom-containing polymer is usually 1 to 3, preferably 1 to 2.5, and more preferably 1 to 2.

<[E]溶媒>
当該フォトレジスト組成物は、通常、[E]溶媒を含有する。[E]溶媒は少なくとも[A]重合体、[B]酸発生体、必要に応じて含有される[C]酸拡散制御体、[D]フッ素原子含有重合体、及び後述するその他の任意成分を溶解又は分散することができるものであれば特に限定されない。[E]溶媒としては、例えば、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、エステル系溶媒及び炭化水素系溶媒等が挙げられる。
<[E] solvent>
The photoresist composition usually contains an [E] solvent. [E] Solvent is at least [A] polymer, [B] acid generator, [C] acid diffusion controller contained as needed, [D] fluorine atom-containing polymer, and other optional components described later If it can melt | dissolve or disperse | distribute, it will not specifically limit. [E] Examples of the solvent include alcohol solvents, ether solvents, ketone solvents, amide solvents, ester solvents, hydrocarbon solvents, and the like.

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、iso−プロパノール、n−ブタノール、iso−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、n−ペンタノール、iso−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。
As an alcohol solvent, for example,
Methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, iso-butanol, sec-butanol, tert-butanol, n-pentanol, iso-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-heptadecyl alcohol, furf Alcohol, phenol, cyclohexanol, methyl cyclohexanol, 3,3,5-trimethyl cyclohexanol, benzyl alcohol, mono-alcohol solvents such as 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、ジブチルエーテル等のジ脂肪族エーテル系溶媒;
アニソール、ジフェニルエーテル等の含芳香環エーテル系溶媒;
テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル系溶媒等が挙げられる。
As an ether solvent, for example,
Dialiphatic ether solvents such as diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether;
Aromatic ring ether solvents such as anisole and diphenyl ether;
Examples thereof include cyclic ether solvents such as tetrahydrofuran and dioxane.

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−iso−ブチルケトン、メチル−n−アミルケトン、エチル−n−ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジ−iso−ブチルケトン、トリメチルノナノン、アセトフェノン等の鎖状ケトン系溶媒;
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等の環状ケトン系溶媒;
2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン等のジケトン系溶媒等が挙げられる。
Examples of ketone solvents include:
Acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-iso-butyl ketone, methyl-n-amyl ketone, ethyl-n-butyl ketone, methyl-n-hexyl ketone, di-iso-butyl ketone Chain ketone solvents such as trimethylnonanone and acetophenone;
Cyclic ketone solvents such as cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone, methylcyclohexanone;
And diketone solvents such as 2,4-pentanedione and acetonylacetone.

アミド系溶媒としては、例えば、
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等の鎖状アミド系溶媒;
N−メチルピロリドン、N,N’−ジメチルイミダゾリジノン等の環状アミド系溶媒等が挙げられる。
Examples of the amide solvent include
Chain amide solvents such as N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpropionamide;
Examples thereof include cyclic amide solvents such as N-methylpyrrolidone and N, N′-dimethylimidazolidinone.

エステル系溶媒としては、例えば、
酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸iso−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸iso−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、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iso−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のカルボン酸エステル系溶媒;
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等の多価アルコール部分エーテルのカルボン酸エステル系溶媒;
γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等のラクトン系溶媒;
ジエチルカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒等が挙げられる。
Examples of ester solvents include:
Methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, iso-propyl acetate, n-butyl acetate, iso-butyl acetate, sec-butyl acetate, 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, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, glycol diacetate, methoxytriglycol acetate, ethyl propionate, n propionate -Butyl, iso-amyl propionate, diethyl oxalate, di-n-butyl oxalate, methyl lactate, ethyl lactate, n-butyl lactate, n-amyl lactate, diethyl malonate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate, etc. Carboxylate solvent;
Ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol mono-n-butyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl acetate Carboxylic acid ester solvents of polyhydric alcohol partial ethers such as ether, propylene glycol monobutyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol monoethyl ether acetate;
Lactone solvents such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone;
Examples thereof include carbonate solvents such as diethyl carbonate and propylene carbonate.

炭化水素系溶媒としては、例えば、
n−ペンタン、iso−ペンタン、n−ヘキサン、iso−ヘキサン、n−ヘプタン、iso−ヘプタン、2,2,4−トリメチルペンタン、n−オクタン、iso−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、iso−プロピルベンゼン、ジエチルベンゼン、iso−ブチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジ−iso−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 the hydrocarbon solvent include
Aliphatic carbonization such as n-pentane, iso-pentane, n-hexane, iso-hexane, n-heptane, iso-heptane, 2,2,4-trimethylpentane, n-octane, iso-octane, cyclohexane, methylcyclohexane A hydrogen-based solvent;
Fragrances such as benzene, toluene, xylene, mesitylene, ethylbenzene, trimethylbenzene, methylethylbenzene, n-propylbenzene, iso-propylbenzene, diethylbenzene, iso-butylbenzene, triethylbenzene, di-iso-propylbenzene and n-amylnaphthalene Group hydrocarbon solvents and the like.

これらの中でも、エステル系溶媒、ケトン系溶媒が好ましく、多価アルコール部分エーテルのカルボン酸エステル系溶媒、ラクトン系溶媒、環状ケトン系溶媒がより好ましく、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノンがさらに好ましい。[E]溶媒は、1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。   Among these, ester solvents and ketone solvents are preferable, carboxylic acid ester solvents of polyhydric alcohol partial ethers, lactone solvents, and cyclic ketone solvents are more preferable, and propylene glycol monomethyl ether acetate, γ-butyrolactone, and cyclohexanone are more preferable. Further preferred. [E] A solvent can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

<[F]偏在化促進剤>
[F]偏在化促進剤は、[D]フッ素原子含有重合体を、より効率的にレジスト膜表面に偏析させる効果を有するものである。当該フォトレジスト組成物にこの偏在化促進剤を含有させることで、[D]フッ素原子含有重合体の添加量を従来よりも少なくすることができる。従って、LWR、現像欠陥、パターン倒れ耐性等のレジスト基本特性を損なうことなく、レジスト膜から液浸液への成分の溶出をさらに抑制したり、高速スキャンにより液浸露光をより高速に行うことが可能になり、結果としてウォーターマーク欠陥等の液浸由来欠陥を抑制するレジスト膜表面の疎水性を向上させることができる。このような偏在化促進剤として用いることができるものとしては、比誘電率が30以上200以下で、1気圧における沸点が100℃以上の低分子化合物を挙げることができる。このような化合物としては、具体的には、ラクトン化合物、カーボネート化合物、ニトリル化合物、多価アルコール等が挙げられる。
<[F] Localization promoter>
The [F] uneven distribution accelerator has the effect of segregating the [D] fluorine atom-containing polymer more efficiently on the resist film surface. By adding this uneven distribution promoter to the photoresist composition, the amount of the [D] fluorine atom-containing polymer added can be reduced as compared with the conventional case. Therefore, it is possible to further suppress the elution of components from the resist film to the immersion liquid without damaging the basic resist characteristics such as LWR, development defects, and pattern collapse resistance, and to perform immersion exposure at a higher speed by high-speed scanning. As a result, the hydrophobicity of the resist film surface that suppresses immersion-derived defects such as watermark defects can be improved. Examples of such an uneven distribution promoter include low molecular compounds having a relative dielectric constant of 30 or more and 200 or less and a boiling point at 1 atm of 100 ° C. or more. Specific examples of such compounds include lactone compounds, carbonate compounds, nitrile compounds, and polyhydric alcohols.

上記ラクトン化合物の具体例としては、例えばγ−ブチロラクトン、バレロラクトン、メバロニックラクトン、ノルボルナンラクトン等を挙げることができる。   Specific examples of the lactone compound include γ-butyrolactone, valerolactone, mevalonic lactone, norbornane lactone, and the like.

上記カーボネート化合物の具体例としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート等を挙げることができる。   Specific examples of the carbonate compound include propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, and the like.

上記ニトリル化合物の具体例としては、例えばスクシノニトリル等を挙げることができる。上記多価アルコールの具体例としては、例えばグリセリン等を挙げることができる。   Specific examples of the nitrile compound include succinonitrile. Specific examples of the polyhydric alcohol include glycerin and the like.

当該フォトレジスト組成物における上記偏在化促進剤の含有量としては、重合体の総質量100質量部に対して、10質量部〜500質量部が好ましく、30質量部〜300質量部がより好ましい。上記偏在化促進剤としては、1種類のみ含有されていてもよいし、2種以上含有されていてもよい。   As content of the said uneven distribution promoter in the said photoresist composition, 10 mass parts-500 mass parts are preferable with respect to 100 mass parts of total mass of a polymer, and 30 mass parts-300 mass parts are more preferable. As said uneven distribution promoter, only 1 type may be contained and 2 or more types may be contained.

<その他の任意成分>
当該フォトレジスト組成物は、上記[A]〜[F]成分以外にも、その他の成分として界面活性剤、脂環式骨格含有化合物、増感剤等を含有できる。なお、当該フォトレジスト組成物は、その他の任意成分をそれぞれ1種単独で又は2種以上を混合して含有してもよい。
<Other optional components>
The photoresist composition can contain a surfactant, an alicyclic skeleton-containing compound, a sensitizer, and the like as other components in addition to the components [A] to [F]. In addition, the said photoresist composition may contain another arbitrary component individually by 1 type or in mixture of 2 or more types, respectively.

[界面活性剤]
界面活性剤は、当該フォトレジスト組成物の塗布性、ストリエーション、現像性等を改良する効果を奏する。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、市販品として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、旭硝子工業製)等が挙げられる。
[Surfactant]
The surfactant has an effect of improving the coating property, striation, developability, and the like of the photoresist composition. 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. Nonionic surfactants such as stearate, commercially available products such as 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, Asahi Glass Industry) Manufactured) and the like.

[脂環式骨格含有化合物]
脂環式骨格含有化合物は、当該フォトレジスト組成物の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改善する効果を奏する。
[Alicyclic skeleton-containing compound]
The alicyclic skeleton-containing compound has an effect of improving the dry etching resistance, pattern shape, adhesion to the substrate, and the like of the photoresist composition.

脂環式骨格含有化合物としては、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。
Examples of the alicyclic skeleton-containing compound include adamantane derivatives such as 1-adamantanecarboxylic acid, 2-adamantanone, and 1-adamantanecarboxylic acid t-butyl;
Deoxycholic acid esters such as t-butyl deoxycholate, t-butoxycarbonylmethyl deoxycholic acid, 2-ethoxyethyl deoxycholic acid;
Lithocholic acid esters such as t-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.

[増感剤]
増感剤は、[B]酸発生体からの酸の生成量を増加する作用を示すものであり、当該フォトレジスト組成物の「みかけの感度」を向上させる効果を奏する。
[Sensitizer]
The sensitizer exhibits the effect of increasing the amount of acid generated from the [B] acid generator, and has the effect of improving the “apparent sensitivity” of the photoresist composition.

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。   Examples of the sensitizer include carbazoles, acetophenones, benzophenones, naphthalenes, phenols, biacetyl, eosin, rose bengal, pyrenes, anthracenes, phenothiazines and the like.

<フォトレジスト組成物の調製方法>
当該フォトレジスト組成物は、例えば、[E]溶媒中で[A]重合体、[B]酸発生体、必要に応じて[C]酸拡散制御体、[D]フッ素原子含有重合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。調製されたフォトレジスト組成物は、例えば、孔径20nmのフィルター等で濾過して用いることが好ましい。当該フォトレジスト組成物の固形分濃度としては、0.1質量%〜50質量%が好ましく、0.5質量%〜30質量%がより好ましく、1質量%〜15質量%がさらに好ましい。
<Method for preparing photoresist composition>
The photoresist composition includes, for example, [A] a polymer, [B] an acid generator, [C] an acid diffusion controller, [D] a fluorine atom-containing polymer, and others in a [E] solvent. Can be prepared by mixing the arbitrary components in a predetermined ratio. The prepared photoresist composition is preferably filtered and used, for example, with a filter having a pore diameter of 20 nm. As solid content concentration of the said photoresist composition, 0.1 mass%-50 mass% are preferable, 0.5 mass%-30 mass% are more preferable, 1 mass%-15 mass% are further more preferable.

<レジストパターン形成方法>
本発明のレジストパターン形成方法は、
(1)当該フォトレジスト組成物を用い、レジスト膜を形成する工程、
(2)上記レジスト膜を露光する工程、及び
(3)上記露光されたレジスト膜を現像する工程
を有する。
当該レジストパターン形成方法によれば、上述の本発明のフォトレジスト組成物を用いるので、広い焦点深度を発揮しつつ、LWRが小さく、断面形状の矩形性に優れ、かつ高い解像度のレジストパターンを形成することができる。以下、各工程について説明する。
<Resist pattern formation method>
The resist pattern forming method of the present invention comprises:
(1) A step of forming a resist film using the photoresist composition;
(2) a step of exposing the resist film; and (3) a step of developing the exposed resist film.
According to the resist pattern forming method, since the above-described photoresist composition of the present invention is used, a resist pattern having a high LDO with a small LWR, excellent cross-sectional rectangularity, and high resolution can be formed while exhibiting a wide depth of focus. can do. Hereinafter, each step will be described.

[(1)工程]
本工程では、当該フォトレジスト組成物を用い、レジスト膜を形成する。レジスト膜を形成する基板としては、例えばシリコンウェハ、アルミニウムで被覆されたウェハ等の従来公知のものを使用できる。また、例えば特公平6−12452号公報や特開昭59−93448号公報等に開示されている有機系又は無機系の反射防止膜を基板上に形成してもよい。
[(1) Process]
In this step, a resist film is formed using the photoresist composition. As the substrate on which the resist film is formed, a conventionally known substrate such as a silicon wafer or a wafer coated with aluminum can be used. Further, for example, an organic or inorganic antireflection film disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-12452, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-93448, or the like may be formed on the substrate.

塗布方法としては、例えば回転塗布(スピンコーティング)、流延塗布、ロール塗布等が挙げられる。なお、形成されるレジスト膜の膜厚としては、通常10nmμm〜1,000nmであり、10nm〜500nmが好ましい。   Examples of the coating method include spin coating (spin coating), cast coating, and roll coating. In addition, as a film thickness of the resist film formed, it is 10 nm-1,000 nm normally, and 10 nm-500 nm are preferable.

当該フォトレジスト組成物を塗布した後、必要に応じてプレベーク(PB)によって塗膜中の溶媒を揮発させてもよい。PB温度としては、当該フォトレジスト組成物の配合組成によって適宜選択されるが、通常30℃〜200℃であり、50℃〜150℃が好ましい。PB時間としては、通常5秒〜600秒であり、10秒〜300秒が好ましい。   After apply | coating the said photoresist composition, you may volatilize the solvent in a coating film by prebaking (PB) as needed. The PB temperature is appropriately selected depending on the composition of the photoresist composition, but is usually 30 ° C to 200 ° C, preferably 50 ° C to 150 ° C. The PB time is usually 5 seconds to 600 seconds, and preferably 10 seconds to 300 seconds.

環境雰囲気中に含まれる塩基性不純物等の影響を防止するために、例えば特開平5−188598号公報等に開示されている保護膜をレジスト層上に設けることもできる。さらに、レジスト層からの酸発生体等の流出を防止するために、例えば特開2005−352384号公報等に開示されている液浸用保護膜をレジスト層上に設けることもできる。なお、これらの技術は併用できる。   In order to prevent the influence of basic impurities contained in the environmental atmosphere, a protective film disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-188598 can be provided on the resist layer. Furthermore, in order to prevent the acid generator and the like from flowing out of the resist layer, an immersion protective film disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-352384 can be provided on the resist layer. These techniques can be used in combination.

[(2)工程]
本工程では、上記(1)工程で形成したフォトレジスト膜を露光する。例えば、所望の領域にアイソラインパターンマスクを介して縮小投影露光等を行うことにより、アイソトレンチパターンを形成できる。また、露光は所望のパターンとマスクパターンによって2回以上行ってもよい。2回以上露光を行う場合、露光は連続して行うことが好ましい。複数回露光する場合、例えば所望の領域にラインアンドスペースパターンマスクを介して第1の縮小投影露光を行い、続けて第1の露光を行った露光部に対してラインが交差するように第2の縮小投影露光を行う。第1の露光部と第2の露光部とは直交することが好ましい。直交することにより、露光部で囲まれた未露光部において真円状のコンタクトホールパターンが形成しやすくなる。なお、露光の際に用いられる液浸液としては水やフッ素系不活性液体等が挙げられる。液浸液は、露光波長に対して透明であり、かつ膜上に投影される光学像の歪みを最小限に留めるよう屈折率の温度係数ができる限り小さい液体が好ましいが、特に露光光源がArFエキシマレーザー光(波長193nm)である場合、上述の観点に加えて、入手の容易さ、取り扱いのし易さといった点から水を用いるのが好ましい。水を用いる場合、水の表面張力を減少させるとともに、界面活性力を増大させる添加剤を僅かな割合で添加しても良い。この添加剤は、ウェハ上のレジスト層を溶解させず、かつレンズの下面の光学コートに対する影響が無視できるものが好ましい。使用する水としては蒸留水が好ましい。
[(2) Process]
In this step, the photoresist film formed in the step (1) is exposed. For example, an isotrench pattern can be formed by performing reduced projection exposure or the like on a desired region through an isoline pattern mask. Moreover, you may perform exposure twice or more with a desired pattern and a mask pattern. When performing exposure twice or more, it is preferable to perform exposure continuously. In the case of performing multiple exposures, for example, a first reduced projection exposure is performed on a desired area via a line and space pattern mask, and then the second is so that the line intersects the exposed portion where the first exposure has been performed. Reduced projection exposure is performed. The first exposure part and the second exposure part are preferably orthogonal. By being orthogonal, it becomes easy to form a perfect circular contact hole pattern in the unexposed area surrounded by the exposed area. Examples of the immersion liquid used for exposure include water and a fluorine-based inert liquid. The immersion liquid is preferably a liquid that is transparent to the exposure wavelength and has a refractive index temperature coefficient that is as small as possible so as to minimize distortion of the optical image projected onto the film. In the case of excimer laser light (wavelength 193 nm), it is preferable to use water from the viewpoints of availability and easy handling in addition to the above-described viewpoints. When water is used, an additive that decreases the surface tension of water and increases the surface activity may be added in a small proportion. This additive is preferably one that does not dissolve the resist layer on the wafer and can ignore the influence on the optical coating on the lower surface of the lens. The water used is preferably distilled water.

露光に使用される電磁波又は荷電粒子線としては、[B]酸発生体の種類に応じて適宜選択されるが、例えば電磁波としては、紫外線、遠紫外線、可視光線、X線、γ線等が挙げられ、荷電粒子線としては、電子線、α線等が挙げられる。これらのうち、電磁波が好ましく、遠紫外線がより好ましく、ArFエキシマレーザー光、KrFエキシマレーザー光(波長248nm)がさらに好ましく、ArFエキシマレーザーが特に好ましい。露光量等の露光条件は、当該フォトレジスト組成物の配合組成や添加剤の種類等に応じて適宜選択される。本発明のパターン形成方法においては露光工程を複数回有してもよく、複数回の露光は同じ光源を用いても異なる光源を用いても良いが、1回目の露光にはArFエキシマレーザー光を用いることが好ましい。   The electromagnetic wave or charged particle beam used for the exposure is appropriately selected according to the type of the [B] acid generator. For example, the electromagnetic wave includes ultraviolet rays, far ultraviolet rays, visible rays, X rays, γ rays, and the like. Examples of the charged particle beam include an electron beam and an α ray. Among these, electromagnetic waves are preferable, far ultraviolet rays are more preferable, ArF excimer laser light and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) are further preferable, and ArF excimer laser is particularly preferable. The exposure conditions such as the exposure amount are appropriately selected according to the composition of the photoresist composition and the type of additive. In the pattern forming method of the present invention, the exposure process may be performed a plurality of times, and the plurality of exposures may be performed using the same light source or different light sources, but ArF excimer laser light is used for the first exposure. It is preferable to use it.

また、露光後にポストエクスポージャーベーク(PEB)を行なうことが好ましい。PEBを行なうことにより、当該フォトレジスト組成物中の酸解離性基の解離反応を円滑に進行できる。PEB温度としては、通常、30℃〜200℃であり、50℃〜170℃が好ましい。PEB時間としては、通常、5秒〜600秒であり、10秒〜300秒が好ましい。   In addition, post exposure baking (PEB) is preferably performed after exposure. By performing PEB, the dissociation reaction of the acid dissociable group in the photoresist composition can proceed smoothly. As PEB temperature, it is 30 to 200 degreeC normally, and 50 to 170 degreeC is preferable. The PEB time is usually 5 seconds to 600 seconds, and preferably 10 seconds to 300 seconds.

[(3)工程]
本工程では、上記(2)工程で露光されたレジスト膜を現像する。これにより、レジストパターンを得る。
[(3) Process]
In this step, the resist film exposed in the step (2) is developed. Thereby, a resist pattern is obtained.

本工程においては、現像の方法は、アルカリ現像及び有機溶媒現像のどちらであってもよい。一般に、アルカリ現像によっては露光部が除去されてポジ型のレジストパターンが形成され、有機溶媒現像によっては未露光部が除去されてネガ型のレジストパターンが形成される。当該フォトレジスト組成物を用いることにより、アルカリ現像でも有機溶媒現像でも、広い焦点深度を発揮しつつ、LWRが小さく、断面形状の矩形性に優れ、かつ高い解像度のレジストパターンを形成することができる。   In this step, the development method may be either alkali development or organic solvent development. In general, an exposed portion is removed by alkali development to form a positive resist pattern, and an unexposed portion is removed by organic solvent development to form a negative resist pattern. By using the photoresist composition, it is possible to form a resist pattern having a high LDO with a low LWR, a rectangular cross-sectional shape and a high resolution while exhibiting a wide depth of focus in both alkali development and organic solvent development. .

現像液としては、
アルカリ現像の場合、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、けい酸ナトリウム、メタけい酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、エチルジメチルアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、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、及び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からなる群より選択される少なくとも1種を溶解したアルカリ性水溶液等が挙げられる。上記アルカリ性水溶液の濃度は、10質量%以下であることが好ましい。アルカリ性水溶液の濃度が10質量%を超えると、非露光部も現像液に溶解してしまうおそれがある。上記アルカリ性水溶液には、有機溶媒を添加することもできる。
また、有機溶媒現像の場合、現像液としては、例えば、上述のフォトレジスト組成物の[E]溶媒として例示した溶媒の1種又は2種以上等が挙げられる。現像液中の有機溶媒の含有量としては、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上がさらに好ましい。
As developer,
In the case of alkali development, for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine, methyldiethylamine , Ethyldimethylamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo- [5.4.0] -7-undecene, and 1,5-diazabicyclo- [ 4.3.0] -5-nonene, an alkaline aqueous solution in which at least one selected from the group consisting of alkaline compounds is dissolved. The concentration of the alkaline aqueous solution is preferably 10% by mass or less. When the concentration of the alkaline aqueous solution exceeds 10% by mass, the unexposed area may be dissolved in the developer. An organic solvent can also be added to the alkaline aqueous solution.
In the case of organic solvent development, examples of the developer include one or more of the solvents exemplified as the [E] solvent of the above-described photoresist composition. As content of the organic solvent in a developing solution, 80 mass% or more is preferable, 90 mass% or more is more preferable, 95 mass% or more is further more preferable.

現像液には、必要に応じて界面活性剤を適当量添加することができる。界面活性剤としては例えば、イオン性や非イオン性のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤等を用いることができる。   An appropriate amount of a surfactant can be added to the developer as necessary. As the surfactant, for example, an ionic or nonionic fluorine-based and / or silicon-based surfactant can be used.

現像方法としては、例えば現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液塗出ノズルをスキャンしながら現像液を塗出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)等が挙げられる。   As a developing method, for example, a method in which a substrate is immersed in a tank filled with a developer for a certain period of time (dip method), a method in which the developer is raised on the surface of the substrate by surface tension and is left stationary for a certain time (paddle method) ), A method of spraying the developer on the substrate surface (spray method), a method of continuously applying the developer while scanning the developer coating nozzle on the substrate rotating at a constant speed (dynamic dispensing method) Etc.

上記現像後に、形成されたレジストパターンをリンス液により洗浄することが好ましい。リンス液としては、アルカリ現像の場合は水が好ましく、純水がより好ましい。有機溶媒現像の場合は、アルコール系溶媒、エステル系溶媒が好ましく、炭素数6〜8の1価のアルコール系溶媒がより好ましく、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、2−ヘプタノール、4−メチル−2−ペンタノールがさらに好ましい。   After the development, the formed resist pattern is preferably washed with a rinse solution. As the rinse solution, water is preferable in the case of alkali development, and pure water is more preferable. In the case of organic solvent development, alcohol solvents and ester solvents are preferable, monovalent alcohol solvents having 6 to 8 carbon atoms are more preferable, 1-hexanol, 2-hexanol, 2-heptanol, 4-methyl-2 -Pentanol is more preferred.

洗浄処理の方法としては、例えば一定速度で回転している基板上にリンス液を塗出しつづける方法(回転塗布法)、リンス液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)等が挙げられる。   As a cleaning method, for example, a method of continuously applying a rinse liquid onto a substrate rotating at a constant speed (rotary coating method), a method of immersing the substrate in a tank filled with the rinse liquid for a predetermined time (dip method) ), A method (spray method) of spraying a rinse liquid on the substrate surface, and the like.

<重合体>
本発明の重合体は、上記式(1)で表される構造単位を有する重合体である。当該重合体は上述の特定の構造単位を有するので、上述の本発明のフォトレジスト組成物の重合体成分として好適に用いることができる。
<Polymer>
The polymer of the present invention is a polymer having a structural unit represented by the above formula (1). Since the said polymer has the above-mentioned specific structural unit, it can be used suitably as a polymer component of the above-mentioned photoresist composition of this invention.

<化合物>
本発明の化合物は、上記式(i)で表される。当該化合物は上述の特定構造を有するので、上述の重合体の構造単位(I)を与える単量体として好適に用いることができる。
<Compound>
The compound of the present invention is represented by the above formula (i). Since the said compound has the above-mentioned specific structure, it can be conveniently used as a monomer which gives the structural unit (I) of the above-mentioned polymer.

当該重合体及び当該化合物については、上述のフォトレジスト組成物の[A]重合体の項で説明しているので、ここでは説明を省略する。   Since the said polymer and the said compound are demonstrated in the term of the [A] polymer of the above-mentioned photoresist composition, description is abbreviate | omitted here.

以下、本発明を実施例に基づいて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。各種物性値の測定方法を以下に示す。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples. The measuring method of various physical property values is shown below.

13C−NMR分析]
重合体の各構成単位含有割合を求めるための13C−NMR分析は、核磁気共鳴装置(JNM−ECX400、日本電子製)を使用して測定した。
[ 13 C-NMR analysis]
The 13 C-NMR analysis for determining the content ratio of each constituent unit of the polymer was measured using a nuclear magnetic resonance apparatus (JNM-ECX400, manufactured by JEOL Ltd.).

<化合物(i)の合成>
化合物(i)である化合物(i−1)〜(i−3)(下記式(i−1)〜(i−3)で表される化合物)を以下の反応スキームに従い合成した。
<Synthesis of Compound (i)>
Compounds (i-1) to (i-3) (compounds represented by the following formulas (i-1) to (i-3)) as compounds (i) were synthesized according to the following reaction scheme.

Figure 2013254084
Figure 2013254084

化合物(i−1)の合成の場合、Rは、α−メチル−α−ブチロラクトン−イル基である。Rは、メチル基である。
化合物(i−2)の合成の場合、Rは、3−ヒドロキシアダマンタン−1−イル基である。Rは、メチル基である。
化合物(i−3)の合成の場合、Rは、2−ヒドロキシエチル基である。Rは、メチル基である。
In the case of the synthesis of compound (i-1), R 4 is an α-methyl-α-butyrolactone-yl group. R 5 is a methyl group.
In the case of the synthesis of compound (i-2), R 4 is a 3-hydroxyadamantan-1-yl group. R 5 is a methyl group.
In the case of synthesis of compound (i-3), R 4 is a 2-hydroxyethyl group. R 5 is a methyl group.

[実施例1](化合物(i−1)の合成)
滴下漏斗及びコンデンサーを備え乾燥させた3Lの三口反応器に、亜鉛粉末(特級、和光純薬製)94.1g(1.44mol)を仕込み、窒素雰囲気にした後、THF1.3Lを加えマグネチックスターラーで攪拌しながら、クロロトリメチルシラン6.3mL(50mmol)を加え、20℃〜25℃で10分間撹拌した。そこへ、α−アセチル−α−メチル−γ−ブチロラクトン(下記式(Y−1)で表される化合物)142.2g(1.0mol)をTHF100mLに溶解させた溶液を加えた。次に、エチル(2−ブロモメチル)アクリレート231.7g(1.2mol)をTHF100mLに溶解させた溶液を、25℃で滴下漏斗から滴下を開始した。3分滴下後、反応液の温度が、40℃まで上昇したため、水浴により反応器を冷却した。その後、反応温度が30℃〜40℃の範囲を保つように滴下を行った。滴下終了まで2時間を要した。滴下終了後30分攪拌した。ガスクロマトグラフィーにより反応終了を確認した後、25℃になるまで反応液を冷却した。次いで、この反応液に飽和塩化アンモニウム水溶液1Lを加えて混合し、1時間攪拌して反応を停止した。生じた塩と反応に使われなかった過剰の亜鉛をセライト濾過にて除去し、得られた溶液を、エバポレーターを用い濃縮した。この濃縮液に酢酸エチル及び飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を攪拌しながら加えたところ、白色沈殿が生じた。この白色沈殿をろ過により除去した後、分液漏斗を用いて有機層を回収した。得られた有機層を、乾燥後減圧濃縮しカラムクロマトグラフィで精製することにより、化合物(i−1)191g(収率90.9%)を得た。
[Example 1] (Synthesis of Compound (i-1))
A dry 3 L reactor equipped with a dropping funnel and condenser was charged with 94.1 g (1.44 mol) of zinc powder (special grade, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), brought to a nitrogen atmosphere, and then added with 1.3 L of THF and magnetic. While stirring with a stirrer, 6.3 mL (50 mmol) of chlorotrimethylsilane was added and stirred at 20 ° C. to 25 ° C. for 10 minutes. A solution prepared by dissolving 142.2 g (1.0 mol) of α-acetyl-α-methyl-γ-butyrolactone (a compound represented by the following formula (Y-1)) in 100 mL of THF was added thereto. Next, dropwise addition of a solution prepared by dissolving 231.7 g (1.2 mol) of ethyl (2-bromomethyl) acrylate in 100 mL of THF was started from a dropping funnel at 25 ° C. After dropping for 3 minutes, the temperature of the reaction solution rose to 40 ° C., so the reactor was cooled with a water bath. Then, it dripped so that reaction temperature might maintain the range of 30 to 40 degreeC. It took 2 hours to complete the dropping. It stirred for 30 minutes after completion | finish of dripping. After confirming the completion of the reaction by gas chromatography, the reaction solution was cooled to 25 ° C. Next, 1 L of a saturated aqueous ammonium chloride solution was added to the reaction solution, mixed, and stirred for 1 hour to stop the reaction. The resulting salt and excess zinc not used in the reaction were removed by celite filtration, and the resulting solution was concentrated using an evaporator. When ethyl acetate and a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution were added to this concentrated solution with stirring, a white precipitate was formed. The white precipitate was removed by filtration, and then the organic layer was recovered using a separatory funnel. The obtained organic layer was dried, concentrated under reduced pressure, and purified by column chromatography to obtain 191 g of compound (i-1) (yield 90.9%).

Figure 2013254084
Figure 2013254084

Figure 2013254084
Figure 2013254084

[実施例2及び3](化合物(i−1)及び(i−2)の合成)
実施例1において、α−アセチル−α−メチル−γ−ブチロラクトン(上記化合物(Y−1))の代わりに、これと同じモル数の1−アセチル−3−ヒドロキシアダマンタン(下記式(Y−2)で表される化合物)又は1−ヒドロキシブタン−3−オン(下記式(Y−3)で表される化合物)をそれぞれ用いた以外は実施例1と同様にして、下記式(i−2)及び(i−3)で表される化合物をそれぞれ合成した。
[Examples 2 and 3] (Synthesis of compounds (i-1) and (i-2))
In Example 1, instead of α-acetyl-α-methyl-γ-butyrolactone (the above compound (Y-1)), 1-acetyl-3-hydroxyadamantane represented by the same number of moles (the following formula (Y-2 ) Or 1-hydroxybutane-3-one (a compound represented by the following formula (Y-3)), respectively, in the same manner as in Example 1, except that the following formula (i-2) ) And (i-3) were synthesized respectively.

Figure 2013254084
Figure 2013254084

Figure 2013254084
Figure 2013254084

<重合体の合成>
[A]重合体及び[D]フッ素原子含有重合体の合成に用いた各単量体を下記に示す。
<Synthesis of polymer>
Each monomer used for the synthesis of [A] polymer and [D] fluorine atom-containing polymer is shown below.

Figure 2013254084
Figure 2013254084

[[A]重合体の合成]
[実施例4](重合体(A−1)の合成)
上記化合物(M−1)8.20g(45モル%)、化合物(M−2)3.65g(15モル%)、化合物(i−1)1.95g(10モル%)及び化合物(M−3)6.19g(30モル%)を2−ブタノン40gに溶解し、さらに、重合開始剤としてのAIBN0.30g(上記化合物の合計モル数に対して2モル%)を溶解させて単量体溶液を調製した。20gの2−ブタノンを入れた100mLの三口フラスコを30分窒素パージした後、攪拌しながら80℃に加熱し、上記調製した単量体溶液を滴下漏斗にて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、重合反応液を水冷して30℃以下に冷却した。400gのメタノール中に、この冷却した重合反応液を投入し、析出した白色粉末をろ別した。このろ別した白色粉末を80gのメタノールで2回洗浄した後、ろ別し、50℃で17時間乾燥させて、白色粉末状の重合体(A−1)を得た(収量14.5g、収率73%)。重合体(A−1)のMwは7,200であり、Mw/Mnは1.52であった。13C−NMR分析の結果、化合物(M−1)、(M−2)、(i−1)及び(M−3)に由来する各構造単位含有割合は、それぞれ44.5モル%、15.1モル%、10.3モル%及び30.1モル%であった。この重合体(A−1)中の低分子量成分の含有率は0.04質量%であった。
[[A] Synthesis of polymer]
[Example 4] (Synthesis of polymer (A-1))
Compound (M-1) 8.20 g (45 mol%), compound (M-2) 3.65 g (15 mol%), compound (i-1) 1.95 g (10 mol%) and compound (M- 3) 6.19 g (30 mol%) is dissolved in 2-butanone 40 g, and further AIBN 0.30 g (2 mol% based on the total number of moles of the above compound) as a polymerization initiator is dissolved in the monomer. A solution was prepared. A 100 mL three-necked flask containing 20 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, and then heated to 80 ° C. with stirring, and the prepared monomer solution was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel. The dripping start was set as the polymerization reaction start time, and the polymerization reaction was carried out for 6 hours. After completion of the polymerization reaction, the polymerization reaction solution was cooled with water and cooled to 30 ° C. or lower. The cooled polymerization reaction liquid was put into 400 g of methanol, and the precipitated white powder was filtered off. The filtered white powder was washed twice with 80 g of methanol, then filtered and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powdery polymer (A-1) (yield: 14.5 g, Yield 73%). Mw of the polymer (A-1) was 7,200, and Mw / Mn was 1.52. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratios of structural units derived from the compounds (M-1), (M-2), (i-1) and (M-3) were 44.5 mol% and 15 respectively. 0.1 mol%, 10.3 mol% and 30.1 mol%. The content rate of the low molecular weight component in this polymer (A-1) was 0.04 mass%.

[実施例5](重合体(A−2)の合成)
上記化合物(M−1)8.01g(45モル%)、化合物(M−2)3.57g(15モル%)、化合物(i−2)2.38g(10モル%)及び化合物(M−3)6.04g(30モル%)を2−ブタノン40gに溶解し、さらに、重合開始剤としてのAIBN0.30g(上記化合物の合計モル数に対して2モル%)を溶解させて単量体溶液を調製した。20gの2−ブタノンを入れた100mLの三口フラスコを30分窒素パージした後、攪拌しながら80℃に加熱し、上記調製した単量体溶液を滴下漏斗にて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、重合反応液を水冷して30℃以下に冷却した。400gのメタノール中に、この冷却した重合反応液を投入し、析出した白色粉末をろ別した。このろ別した白色粉末を80gのメタノールで2回洗浄した後、ろ別し、50℃で17時間乾燥させて、白色粉末状の重合体(A−2)を得た(収量14.8g、収率74%)。重合体(A−2)のMwは7,200であり、Mw/Mnは1.54であった。13C−NMR分析の結果、化合物(M−1)、(M−2)、(i−2)及び(M−3)に由来する各構造単位含有割合は、それぞれ44.9モル%、15.0モル%、10.3モル%及び29.8モル%であった。この重合体(A−2)中の低分子量成分の含有率は0.04質量%であった。
[Example 5] (Synthesis of polymer (A-2))
8.01 g (45 mol%) of the compound (M-1), 3.57 g (15 mol%) of the compound (M-2), 2.38 g (10 mol%) of the compound (i-2) and the compound (M- 3) 6.04 g (30 mol%) is dissolved in 40 g of 2-butanone, and 0.30 g of AIBN as a polymerization initiator (2 mol% based on the total number of moles of the above compound) is further dissolved. A solution was prepared. A 100 mL three-necked flask containing 20 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, and then heated to 80 ° C. with stirring, and the prepared monomer solution was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel. The dripping start was set as the polymerization reaction start time, and the polymerization reaction was carried out for 6 hours. After completion of the polymerization reaction, the polymerization reaction solution was cooled with water and cooled to 30 ° C. or lower. The cooled polymerization reaction liquid was put into 400 g of methanol, and the precipitated white powder was filtered off. The filtered white powder was washed twice with 80 g of methanol, filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powdery polymer (A-2) (yield 14.8 g, Yield 74%). Mw of the polymer (A-2) was 7,200, and Mw / Mn was 1.54. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of each structural unit derived from the compounds (M-1), (M-2), (i-2) and (M-3) was 44.9 mol%, 15 0.0 mol%, 10.3 mol% and 29.8 mol%. The content rate of the low molecular weight component in this polymer (A-2) was 0.04 mass%.

[実施例6](重合体(A−3)の合成)
上記化合物(M−1)8.41g(45モル%)、化合物(M−2)3.75g(15モル%)、化合物(i−3)1.49g(10モル%)及び化合物(M−3)6.35g(30モル%)を2−ブタノン40gに溶解し、さらに、重合開始剤としてのAIBN0.31g(上記化合物の合計モル数に対して2モル%)を溶解させて単量体溶液を調製した。20gの2−ブタノンを入れた100mLの三口フラスコを30分窒素パージした後、攪拌しながら80℃に加熱し、上記調製した単量体溶液を滴下漏斗にて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、重合反応液を水冷して30℃以下に冷却した。400gのメタノール中に、この冷却した重合反応液を投入し、析出した白色粉末をろ別した。このろ別した白色粉末を80gのメタノールで2回洗浄した後、ろ別し、50℃で17時間乾燥させて、白色粉末状の重合体(A−3)を得た(収量14.0g、収率70%)。重合体(A−3)のMwは7,100であり、Mw/Mnは1.51であった。13C−NMR分析の結果、化合物(M−1)、(M−2)、(i−3)及び(M−3)に由来する各構造単位含有割合は、それぞれ45.1モル%、15.1モル%、9.8モル%及び30.0モル%であった。この重合体(A−3)中の低分子量成分の含有率は0.04質量%であった。
[Example 6] (Synthesis of polymer (A-3))
Compound (M-1) 8.41 g (45 mol%), compound (M-2) 3.75 g (15 mol%), compound (i-3) 1.49 g (10 mol%) and compound (M- 3) 6.35 g (30 mol%) is dissolved in 2-butanone 40 g, and further AIBN 0.31 g (2 mol% based on the total number of moles of the above compound) as a polymerization initiator is dissolved in the monomer. A solution was prepared. A 100 mL three-necked flask containing 20 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, and then heated to 80 ° C. with stirring, and the prepared monomer solution was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel. The dripping start was set as the polymerization reaction start time, and the polymerization reaction was carried out for 6 hours. After completion of the polymerization reaction, the polymerization reaction solution was cooled with water and cooled to 30 ° C. or lower. The cooled polymerization reaction liquid was put into 400 g of methanol, and the precipitated white powder was filtered off. The filtered white powder was washed twice with 80 g of methanol, filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powdery polymer (A-3) (yield 14.0 g, Yield 70%). Mw of the polymer (A-3) was 7,100, and Mw / Mn was 1.51. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratios of structural units derived from the compounds (M-1), (M-2), (i-3) and (M-3) were 45.1 mol% and 15 respectively. 0.1 mol%, 9.8 mol% and 30.0 mol%. The content rate of the low molecular weight component in this polymer (A-3) was 0.04 mass%.

[合成例1](重合体(a−1)の合成)
上記化合物(M−1)8.10g(45モル%)、化合物(M−2)3.61g(15モル%)、化合物(M−4)2.17g(10モル%)及び化合物(M−3)6.12g(30モル%)を2−ブタノン40gに溶解し、さらに、重合開始剤としてのAIBN0.30g(上記化合物の合計モル数に対して2モル%)を溶解させて単量体溶液を調製した。20gの2−ブタノンを入れた100mLの三口フラスコを30分窒素パージした後、攪拌しながら80℃に加熱し、上記調製した単量体溶液を滴下漏斗にて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、重合反応液を水冷して30℃以下に冷却した。400gのメタノール中に、この冷却した重合反応液を投入し、析出した白色粉末をろ別した。このろ別した白色粉末を80gのメタノールで2回洗浄した後、ろ別し、50℃で17時間乾燥させて、白色粉末状の重合体(a−1)を得た(収量15.2g、収率76%)。重合体(a−1)のMwは7,200であり、Mw/Mnは1.52であった。13C−NMR分析の結果、化合物(M−1)、(M−2)、(M−4)及び(M−3)に由来する各構造単位含有割合は、それぞれ45.0モル%、15.3モル%、9.6モル%及び30.1モル%であった。この重合体(a−1)中の低分子量成分の含有率は0.04質量%であった。
[Synthesis Example 1] (Synthesis of polymer (a-1))
Compound (M-1) 8.10 g (45 mol%), Compound (M-2) 3.61 g (15 mol%), Compound (M-4) 2.17 g (10 mol%) and Compound (M- 3) 6.12 g (30 mol%) is dissolved in 2-butanone 40 g, and further AIBN 0.30 g (2 mol% based on the total number of moles of the above compound) as a polymerization initiator is dissolved in the monomer. A solution was prepared. A 100 mL three-necked flask containing 20 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, and then heated to 80 ° C. with stirring, and the prepared monomer solution was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel. The dripping start was set as the polymerization reaction start time, and the polymerization reaction was carried out for 6 hours. After completion of the polymerization reaction, the polymerization reaction solution was cooled with water and cooled to 30 ° C. or lower. The cooled polymerization reaction liquid was put into 400 g of methanol, and the precipitated white powder was filtered off. The filtered white powder was washed twice with 80 g of methanol, filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powdery polymer (a-1) (yield 15.2 g, Yield 76%). Mw of the polymer (a-1) was 7,200, and Mw / Mn was 1.52. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratios of the structural units derived from the compounds (M-1), (M-2), (M-4) and (M-3) were 45.0 mol% and 15 respectively. And 0.31 mol%, 9.6 mol% and 30.1 mol%. The content rate of the low molecular weight component in this polymer (a-1) was 0.04 mass%.

[[D]フッ素原子含有重合体の合成]
[合成例2](重合体(D−1)の合成)
上記化合物(M−5)79.9g(70モル%)及び化合物(M−6)20.91g(30モル%)を100gの2−ブタノンに溶解し、さらに、重合開始剤としてのジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート4.77gを溶解させて単量体溶液を調製した。100gの2−ブタノンを入れた1,000mLの三口フラスコを30分窒素パージした後、攪拌しながら80℃に加熱し、上記調製した単量体溶液を滴下漏斗にて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、重合反応液を水冷して30℃以下に冷却した。この重合反応液を2L分液漏斗に移液した後、150gのn−ヘキサンを用いてこの重合反応溶液を均一に希釈し、600gのメタノールを投入して混合し、次いで、30gの蒸留水を投入してさらに振とうした後30分静置した。その後、下層を回収し、溶媒置換を行うことにより、重合体(D−1)の酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル溶液とした(収率60%)。重合体(D−1)のMwは7,200であり、Mw/Mnは2.00であった。13C−NMR分析の結果、化合物(M−5)及び(M−6)に由来する各構造単位含有割合は、それぞれ71.1モル%及び28.9モル%であった。この重合体(D−1)中の低分子量成分の含有率は0.07質量%であった。
[[D] Synthesis of fluorine atom-containing polymer]
[Synthesis Example 2] (Synthesis of Polymer (D-1))
79.9 g (70 mol%) of the compound (M-5) and 20.91 g (30 mol%) of the compound (M-6) are dissolved in 100 g of 2-butanone, and dimethyl 2, as a polymerization initiator is further dissolved. A monomer solution was prepared by dissolving 4.77 g of 2′-azobisisobutyrate. A 1,000 mL three-necked flask containing 100 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, then heated to 80 ° C. with stirring, and the prepared monomer solution was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel. The dripping start was set as the polymerization reaction start time, and the polymerization reaction was carried out for 6 hours. After completion of the polymerization reaction, the polymerization reaction solution was cooled with water and cooled to 30 ° C. or lower. After transferring this polymerization reaction liquid to a 2 L separatory funnel, 150 g of n-hexane was used to dilute this polymerization reaction solution uniformly, 600 g of methanol was added and mixed, and then 30 g of distilled water was added. The mixture was further shaken, and the mixture was allowed to stand for 30 minutes. Thereafter, the lower layer was recovered and solvent substitution was performed to obtain a propylene glycol monomethyl ether acetate solution of the polymer (D-1) (yield 60%). Mw of the polymer (D-1) was 7,200, and Mw / Mn was 2.00. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratios of the structural units derived from the compounds (M-5) and (M-6) were 71.1 mol% and 28.9 mol%, respectively. The content rate of the low molecular weight component in this polymer (D-1) was 0.07 mass%.

<フォトレジスト組成物の調製>
フォトレジスト組成物の調製に用いた各成分を下記に示す。
<Preparation of photoresist composition>
Each component used for preparation of the photoresist composition is shown below.

[[B]酸発生剤]
B−1:トリフェニルスルホニウム2−(アダマンタン−1−イルカルボニルオキシ)−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパン−1−スルホネート(下記式(B−1)で表される化合物)
[[B] acid generator]
B-1: Triphenylsulfonium 2- (adamantan-1-ylcarbonyloxy) -1,1,3,3,3-pentafluoropropane-1-sulfonate (compound represented by the following formula (B-1))

Figure 2013254084
Figure 2013254084

[[C]酸拡散制御剤]
C−1:トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネート(下記式(C−1)で表される化合物)
[[C] acid diffusion controller]
C-1: Triphenylsulfonium 10-camphorsulfonate (compound represented by the following formula (C-1))

Figure 2013254084
Figure 2013254084

[[E]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:シクロヘキサノン
[[E] solvent]
E-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate E-2: Cyclohexanone

[[F]偏在化促進剤]
F−1:γ−ブチロラクトン
[[F] uneven distribution promoter]
F-1: γ-butyrolactone

[実施例7](フォトレジスト組成物(J−1)の調製)
[A]重合体としての(A−1)100質量部、[B]酸発生剤としての(B−1)8.5質量部、[C]酸拡散制御剤としての(C−1)30モル%([B]酸発生剤に対するモル%)、[D]フッ素原子含有重合体としての(D−1)3質量部、[E]溶媒としての(E−1)2,240質量部及び(E−2)960質量部並びに[F]偏在化促進剤としての(F−1)30質量部を混合し、フォトレジスト組成物(J−1)を調製した。
[Example 7] (Preparation of photoresist composition (J-1))
[A] 100 parts by mass of (A-1) as a polymer, [B] 8.5 parts by mass of (B-1) as an acid generator, [C] (C-1) 30 as an acid diffusion controller Mol% (mol% based on [B] acid generator), [D] 3 parts by mass of (D-1) as a fluorine atom-containing polymer, [E] 2,240 parts by mass of (E-1) as a solvent, and (E-2) 960 parts by mass and [F] 30 parts by mass of (F-1) as an uneven distribution accelerator were mixed to prepare a photoresist composition (J-1).

[実施例8及び9並びに比較例1](フォトレジスト組成物(J−2)及び(J−3)並びに(CJ−1)の調製)
下記表1に示す種類及び含有量の各成分を用いた以外は実施例1と同様にして、フォトレジスト組成物(J−2)〜(J−3)及び(CJ−1)を調製した。
[Examples 8 and 9 and Comparative Example 1] (Preparation of photoresist compositions (J-2) and (J-3) and (CJ-1))
Photoresist compositions (J-2) to (J-3) and (CJ-1) were prepared in the same manner as in Example 1 except that the components having the types and contents shown in Table 1 were used.

Figure 2013254084
Figure 2013254084

<レジストパターンの形成>
[アルカリ現像の場合]
12インチのシリコンウェハ表面に、スピンコーター(CLEAN TRACK ACT12、東京エレクトロン製)を使用して、下層反射防止膜形成用組成物(ARC66、ブルワーサイエンス製)を塗布した後、205℃で60秒間加熱することにより膜厚105nmの下層反射防止膜を形成した。この下層反射防止膜上に、上記スピンコーターを使用して各フォトレジスト組成物を塗布した後、90℃で60秒間PBを行った。その後23℃で30秒間冷却し、膜厚90nmのレジスト膜を形成した。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製)を用い、NA=1.3、ダイポール(シグマ0.977/0.782)の光学条件にて、40nmラインアンドスペース(1L1S)マスクパターンを介して露光した。露光後、85℃で60秒間PEBを行った。その後、2.38質量%TMAH水溶液により現像し、次いで、水で洗浄、乾燥して、ポジ型のレジストパターンを形成した。ここで、40nm1L1Sマスクパターンを用いて、40nm1L1Sのレジストパターンが形成される露光量を最適露光量とした。
<Formation of resist pattern>
[In case of alkali development]
Using a spin coater (CLEAN TRACK ACT12, manufactured by Tokyo Electron) on the surface of a 12-inch silicon wafer, a lower antireflection film forming composition (ARC66, manufactured by Brewer Science) was applied, and then heated at 205 ° C. for 60 seconds. As a result, a lower antireflection film having a thickness of 105 nm was formed. Each photoresist composition was applied onto the lower antireflection film using the spin coater, and then PB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. Thereafter, it was cooled at 23 ° C. for 30 seconds to form a resist film having a thickness of 90 nm. Next, this resist film is 40 nm under an optical condition of NA = 1.3 and dipole (Sigma 0.977 / 0.782) using an ArF excimer laser immersion exposure apparatus (NSR-S610C, manufactured by NIKON). Exposure was through a line and space (1L1S) mask pattern. After exposure, PEB was performed at 85 ° C. for 60 seconds. Thereafter, development was performed with a 2.38 mass% TMAH aqueous solution, followed by washing with water and drying to form a positive resist pattern. Here, using the 40 nm 1L1S mask pattern, the exposure amount at which a 40 nm 1 L1S resist pattern is formed was determined as the optimum exposure amount.

[有機溶媒現像の場合]
上記「アルカリ現像の場合」において、現像液として2.38質量%TMAH水溶液の代わりに酢酸n−ブチルを用い、水で洗浄する工程をなくしたこと以外は、上記「アルカリ現像の場合」と同様にして、ネガ型のレジストパターンを形成した。
[In the case of organic solvent development]
In the above “in the case of alkali development”, the same as in the case of “alkaline development” except that n-butyl acetate was used instead of the 2.38 mass% TMAH aqueous solution as the developer and the step of washing with water was eliminated. Thus, a negative resist pattern was formed.

<評価>
上記形成した各レジストパターンの測定により、各フォトレジスト組成物の評価を行った。レジストパターン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製)を用いた。評価結果を表2に示す。
<Evaluation>
Each photoresist composition was evaluated by measuring each resist pattern formed above. A scanning electron microscope (S-9380, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) was used for measuring the resist pattern. The evaluation results are shown in Table 2.

[LWR性能]
上記形成したレジストパターンを、上記走査型電子顕微鏡を用い、パターン上部から観察した。線幅を任意のポイントで計50点測定し、その測定値の分布から3シグマ値を求め、これをLWR性能とした。LWR性能は、その値が小さいほど良好である。LWR性能は、比較例1のフォトレジスト組成物の場合と比べて、10%以上のLWR性能の向上(LWR性能の値が90%以下になることをいう)がある場合は「良好」と、LWR性能の向上が10%未満である場合は「不良」と評価した。
[LWR performance]
The formed resist pattern was observed from above the pattern using the scanning electron microscope. A total of 50 line widths were measured at arbitrary points, and a 3-sigma value was obtained from the distribution of the measured values, and this was defined as LWR performance. The LWR performance is better as the value is smaller. The LWR performance is “good” when there is an improvement of the LWR performance of 10% or more (which means that the value of the LWR performance is 90% or less) compared to the case of the photoresist composition of Comparative Example 1. When the improvement in LWR performance was less than 10%, it was evaluated as “bad”.

[解像性]
上記最適露光量において解像される最小のレジストパターンの寸法を解像性とした。解像性は、その値が小さいほど良好であることを示す。解像性は、比較例1のフォトレジスト組成物と比べて10%以上の解像性向上(解像性の値が90%以下になることをいう)がある場合は「良好」と、解像性の向上が10%未満である場合は「不良」と評価した。
[Resolution]
The dimension of the minimum resist pattern that can be resolved at the optimum exposure amount is defined as the resolution. The smaller the value, the better the resolution. The resolution is “good” when there is a resolution improvement of 10% or more compared to the photoresist composition of Comparative Example 1 (which means that the resolution value is 90% or less). When the improvement in image quality was less than 10%, it was evaluated as “bad”.

[断面形状の矩形性]
上記最適露光量において解像されるレジストパターンの断面形状を観察し、レジストパターンのレジスト膜表面における線幅Laと、レジスト膜の高さ方向の中間部における線幅Lbとを測定し、La/Lbの値を算出した。この値が、0.9≦(La/Lb)≦1.1である場合は「良好」と、(La/Lb)<0.9又は1.1<(La/Lb)である場合は「不良」と評価した。
[Rectangularity of the cross-sectional shape]
The cross-sectional shape of the resist pattern resolved at the optimum exposure amount is observed, the line width La on the resist film surface of the resist pattern and the line width Lb in the intermediate portion in the height direction of the resist film are measured, and La / The value of Lb was calculated. This value is “good” when 0.9 ≦ (La / Lb) ≦ 1.1, and when (La / Lb) <0.9 or 1.1 <(La / Lb), It was evaluated as “bad”.

[焦点深度]
上記最適露光量において解像されるレジストパターンにおいて深さ方向にフォーカスを変化させた際の寸法を測定し、ブリッジや残渣が無いままパターン寸法が基準の90%〜110%に入る深さ方向の余裕度を焦点深度とした。焦点深度は、その値が大きいほど良好であることを示す。焦点深度は、比較例1のフォトレジスト組成物と比べて、10%以上の焦点深度の値の向上がある場合は「良好」、焦点深度向上が10%未満である場合は「不良」と評価した。
[Depth of focus]
In the resist pattern resolved at the optimum exposure amount, the dimension when the focus is changed in the depth direction is measured, and the pattern dimension is 90% to 110% of the standard without any bridge or residue. The margin was defined as the depth of focus. The depth of focus indicates that the larger the value, the better. The depth of focus is evaluated as “good” when the depth of focus value is improved by 10% or more as compared with the photoresist composition of Comparative Example 1, and “bad” when the depth of focus improvement is less than 10%. did.

Figure 2013254084
Figure 2013254084

表2の結果から明らかなように、実施例のフォトレジスト組成物は、比較例のフォトレジスト組成物に比べて、アルカリ現像及び有機溶媒現像の場合とも、LWR性能、解像性及び焦点深度が向上することがわかる。また、実施例のフォトレジスト組成物は、レジストパターンの断面形状の矩形性が良好であるのに対し、比較例のフォトレジスト組成物は、断面形状の矩形性が不良であることも示された。   As is clear from the results in Table 2, the photoresist compositions of the examples have LWR performance, resolution, and depth of focus both in the case of alkali development and organic solvent development, as compared with the photoresist compositions of the comparative examples. It turns out that it improves. In addition, the photoresist compositions of the examples showed good rectangularity of the cross-sectional shape of the resist pattern, whereas the photoresist compositions of the comparative examples also showed that the rectangularity of the cross-sectional shape was poor. .

本発明のフォトレジスト組成物及びレジストパターン形成方法によれば、優れた焦点深度を発揮しつつ、LWR、解像性、断面形状の矩形性に優れるレジストパターンを形成することができる。従って、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー等の放射線に対して当該フォトレジスト組成物を用いるパターン形成方法により、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る。当該フォトレジスト組成物及びこれを用いたパターン形成方法は、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 photoresist composition and the resist pattern forming method of the present invention, it is possible to form a resist pattern that is excellent in LWR, resolution, and cross-sectional rectangularity while exhibiting excellent depth of focus. Therefore, a fine pattern can be formed with high accuracy and stability by a pattern forming method using the photoresist composition with respect to radiation such as KrF excimer laser or ArF excimer laser. The photoresist composition and the pattern forming method using the photoresist composition can be suitably used for manufacturing semiconductor devices that are expected to be further miniaturized in the future.

Claims (10)

[A]下記式(1)で表される構造単位を有する重合体、及び
[B]酸発生体
を含有するフォトレジスト組成物。
Figure 2013254084
(式(1)中、Rは、水素原子又はメチル基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、ヒドロキシ基若しくは炭素数1〜20の1価の炭化水素基であるか、又はR及びRが互いに結合してそれらが結合する炭素原子と共に炭素数3〜10の環構造を形成している。aは、1〜6の整数である。但し、aが2以上の場合、複数のR及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。R及びRは、それぞれ独立して、極性を有する1価の特定基(a)、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。特定基(a)は、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、シアノ基、ハロゲン原子、ラクトン構造を有する基、環状カーボネート構造を有する基、スルトン構造を有する基、環状スルホン構造を有する基、ラクタム構造を有する基、スルタム構造を有する基、環状スルホンイミド構造を有する基、−COOR、−OCOOR、−SOOR、−OCOR、−OSO、−SO、−CONRα、−NRβCOR、−SONRγ、−NRδSO及び−SONRεSOからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む基である。R、R及びRは、それぞれ独立して、非酸解離性の炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。R〜Rは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。Rα〜Rεは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。但し、R及びRのうちの少なくともいずれかは、特定基(a)である。)
[A] A polymer having a structural unit represented by the following formula (1), and [B] a photoresist composition containing an acid generator.
Figure 2013254084
(In Formula (1), R 1 is a hydrogen atom or a methyl group. R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxy group, or a monovalent carbon atom having 1 to 20 carbon atoms. It is a hydrogen group, or R 2 and R 3 are bonded to each other to form a ring structure having 3 to 10 carbon atoms together with the carbon atom to which they are bonded, and a is an integer of 1 to 6. In the case where a is 2 or more, a plurality of R 2 and R 3 may be the same or different, and R 4 and R 5 are each independently a monovalent specific group (a) having a polarity, hydrogen It is an atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20. The specific group (a) has a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group, a cyano group, a halogen atom, a group having a lactone structure, or a cyclic carbonate structure. Group, group having sultone structure, cyclic sulfo Group having a structure, a group having a lactam structure, a group having a sultam structure, a group having a cyclic sulfonimide structure, -COOR A, -OCOOR B, -SO 2 OR C, -OCOR a, -OSO 2 R b, - SO 2 R c, -CONR α R d, -NR β COR e, at least one of -SO 2 NR γ R f, is selected from the group consisting of -NR δ SO 2 R g and -SO 2 NR ε SO 2 R h R A , R B and R C are each independently a non-acid-dissociable monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and R a to R h are each a group containing a species. Independently, it is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and R α to R ε are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. any least one of R 4 and R 5 Is a specific group (a).)
上記特定基(a)が、下記式(2)で表される請求項1に記載のフォトレジスト組成物。
Figure 2013254084
(式(2)中、Yは、炭素数1〜20の鎖状炭化水素基、炭素数3〜20の脂環式炭化水素基、環員数4〜20のラクトン構造を有する基、環員数4〜20の環状カーボネート構造を有する基、環員数4〜20のスルトン構造を有する基、環員数4〜20の環状スルホン構造を有する基、環員数4〜20のラクタム構造を有する基、環員数4〜20のスルタム構造を有する基及び環員数4〜20の環状スルホンイミド構造を有する基からなる群より選ばれる少なくとも1種、又はこれらを組み合わせた(n+1)価の基である。Xは、−R−OH、−R−COOH、−R−SOH、−R−CN、−R−COOR、−R−OCOOR及び−R−SOOR、ハロゲン原子又は炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基である。R〜Rは、それぞれ独立して、単結合又は炭素数1〜20の2価の炭化水素基である。R、R及びRは、上記式(1)と同義である。nは、Yがラクトン構造を有する基、環状カーボネート構造を有する基、スルトン構造を有する基、環状スルホン構造を有する基、ラクタム構造を有する基、スルタム構造を有する基又は環状スルホンイミド構造を有する基を含む場合は、0〜3の整数であり、Yがラクトン構造を有する基、環状カーボネート構造を有する基、スルトン構造を有する基、環状スルホン構造を有する基、ラクタム構造を有する基、スルタム構造を有する基及び環状スルホンイミド構造を有する基をいずれも含まない場合は、1〜3の整数である。nが2以上の場合、複数のXは同一でも異なっていてもよい。)
The photoresist composition according to claim 1, wherein the specific group (a) is represented by the following formula (2).
Figure 2013254084
(In Formula (2), Y is a chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, a group having a lactone structure having 4 to 20 ring members, and 4 ring members. A group having a cyclic carbonate structure of -20, a group having a sultone structure having 4 to 20 ring members, a group having a cyclic sulfone structure having 4 to 20 ring members, a group having a lactam structure having 4 to 20 ring members, and 4 ring members It is an (n + 1) -valent group obtained by combining at least one selected from the group consisting of a group having a sultam structure of -20 and a group having a cyclic sulfonimide structure having 4 to 20 ring members, or a combination thereof. R p -OH, -R q -COOH, -R r -SO 3 H, -R s -CN, -R t -COOR A, -R u -OCOOR B and -R v -SO 2 oR C, halogen atom Or halogen having 1 to 20 carbon atoms Is a hydrocarbon group .R p to R v are each independently a divalent hydrocarbon group of a single bond or a C 1 to 20 .R A, R B and R C, the equation (1 N is a group having a lactone structure, a group having a cyclic carbonate structure, a group having a sultone structure, a group having a cyclic sulfone structure, a group having a lactam structure, a group having a sultam structure, or cyclic When it contains a group having a sulfonimide structure, it is an integer of 0 to 3, and Y is a group having a lactone structure, a group having a cyclic carbonate structure, a group having a sultone structure, a group having a cyclic sulfone structure, or a lactam structure. Or a group having a cyclic sulfonimide structure is an integer of 1 to 3. When n is 2 or more, a plurality of Xs may be the same or different. You can have me.)
上記R及びRが、ラクトン構造を有する基、環状カーボネート構造を有する基、スルトン構造を有する基、環状スルホン構造を有する基、ラクタム構造を有する基、スルタム構造を有する基、環状スルホンイミド構造を有する基又は脂環式炭化水素基を含む請求項1又は請求項2に記載のフォトレジスト組成物。 R 4 and R 5 are a group having a lactone structure, a group having a cyclic carbonate structure, a group having a sultone structure, a group having a cyclic sulfone structure, a group having a lactam structure, a group having a sultam structure, a cyclic sulfonimide structure The photoresist composition according to claim 1, comprising a group having an alicyclic group or an alicyclic hydrocarbon group. 上記R及びRが、ヒドロキシ基を含む請求項1、請求項2又は請求項3に記載のフォトレジスト組成物。 The photoresist composition according to claim 1, wherein R 4 and R 5 contain a hydroxy group. 上記Rが上記特定基(a)、かつRが水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のフォトレジスト組成物。 The photoresist composition according to any one of claims 1 to 4, wherein R 4 is the specific group (a), and R 5 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. object. [A]重合体が、酸解離性基を含む構造単位をさらに有する請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のフォトレジスト組成物。   [A] The photoresist composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the polymer further has a structural unit containing an acid-dissociable group. (1)請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のフォトレジスト組成物を用い、レジスト膜を形成する工程、
(2)上記レジスト膜を露光する工程、及び
(3)上記露光されたレジスト膜を現像する工程
を有するレジストパターン形成方法。
(1) A step of forming a resist film using the photoresist composition according to any one of claims 1 to 6;
(2) A resist pattern forming method comprising: exposing the resist film; and (3) developing the exposed resist film.
下記式(1)で表される構造単位を有する重合体。
Figure 2013254084
(式(1)中、Rは、水素原子又はメチル基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、ヒドロキシ基若しくは炭素数1〜20の1価の炭化水素基であるか、又はR及びRが互いに結合してそれらが結合する炭素原子と共に炭素数3〜10の環構造を形成している。aは、1〜6の整数である。但し、aが2以上の場合、複数のR及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。R及びRは、それぞれ独立して、極性を有する1価の特定基(a)、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。特定基(a)は、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、シアノ基、ハロゲン原子、ラクトン構造を有する基、環状カーボネート構造を有する基、スルトン構造を有する基、環状スルホン構造を有する基、ラクタム構造を有する基、スルタム構造を有する基、環状スルホンイミド構造を有する基、−COOR、−OCOOR、−SOOR、−OCOR、−OSO、−SO、−CONRα、−NRβCOR、−SONRγ、−NRδSO及び−SONRεSOからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む基である。R、R及びRは、それぞれ独立して、非酸解離性の炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。R〜Rは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。Rα〜Rεは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。但し、R及びRのうちの少なくともいずれかは、特定基(a)である。)
The polymer which has a structural unit represented by following formula (1).
Figure 2013254084
(In Formula (1), R 1 is a hydrogen atom or a methyl group. R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxy group, or a monovalent carbon atom having 1 to 20 carbon atoms. It is a hydrogen group, or R 2 and R 3 are bonded to each other to form a ring structure having 3 to 10 carbon atoms together with the carbon atom to which they are bonded, and a is an integer of 1 to 6. In the case where a is 2 or more, a plurality of R 2 and R 3 may be the same or different, and R 4 and R 5 are each independently a monovalent specific group (a) having a polarity, hydrogen It is an atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20. The specific group (a) has a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group, a cyano group, a halogen atom, a group having a lactone structure, or a cyclic carbonate structure. Group, group having sultone structure, cyclic sulfo Group having a structure, a group having a lactam structure, a group having a sultam structure, a group having a cyclic sulfonimide structure, -COOR A, -OCOOR B, -SO 2 OR C, -OCOR a, -OSO 2 R b, - SO 2 R c, -CONR α R d, -NR β COR e, at least one of -SO 2 NR γ R f, is selected from the group consisting of -NR δ SO 2 R g and -SO 2 NR ε SO 2 R h R A , R B and R C are each independently a non-acid-dissociable monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and R a to R h are each a group containing a species. Independently, it is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and R α to R ε are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. any least one of R 4 and R 5 Is a specific group (a).)
下記式(i)で表される化合物。
Figure 2013254084
(式(i)中、Rは、水素原子又はメチル基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、ヒドロキシ基若しくは炭素数1〜20の1価の炭化水素基であるか、又はR及びRが互いに結合してそれらが結合する炭素原子と共に炭素数3〜10の環構造を形成している。aは、1〜6の整数である。但し、aが2以上の場合、複数のR及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。R及びRは、それぞれ独立して、極性を有する1価の特定基(a)、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。特定基(a)は、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、シアノ基、ハロゲン原子、ラクトン構造を有する基、環状カーボネート構造を有する基、スルトン構造を有する基、環状スルホン構造を有する基、ラクタム構造を有する基、スルタム構造を有する基、環状スルホンイミド構造を有する基、−COOR、−OCOOR、−SOOR、−OCOR、−OSO、−SO、−CONRα、−NRβCOR、−SONRγ、−NRδSO及び−SONRεSOからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む基である。R、R及びRは、それぞれ独立して、非酸解離性の炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。R〜Rは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。Rα〜Rεは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。但し、R及びRのうちの少なくともいずれかは、特定基(a)である。)
A compound represented by the following formula (i).
Figure 2013254084
(In formula (i), R 1 is a hydrogen atom or a methyl group. R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxy group, or a monovalent carbon atom having 1 to 20 carbon atoms. It is a hydrogen group, or R 2 and R 3 are bonded to each other to form a ring structure having 3 to 10 carbon atoms together with the carbon atom to which they are bonded, and a is an integer of 1 to 6. In the case where a is 2 or more, a plurality of R 2 and R 3 may be the same or different, and R 4 and R 5 are each independently a monovalent specific group (a) having a polarity, hydrogen It is an atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20. The specific group (a) has a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group, a cyano group, a halogen atom, a group having a lactone structure, or a cyclic carbonate structure. Group, group having sultone structure, cyclic sulfo Group having a structure, a group having a lactam structure, a group having a sultam structure, a group having a cyclic sulfonimide structure, -COOR A, -OCOOR B, -SO 2 OR C, -OCOR a, -OSO 2 R b, - SO 2 R c, -CONR α R d, -NR β COR e, at least one of -SO 2 NR γ R f, is selected from the group consisting of -NR δ SO 2 R g and -SO 2 NR ε SO 2 R h R A , R B and R C are each independently a non-acid-dissociable monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and R a to R h are each a group containing a species. Independently, it is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and R α to R ε are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. any least one of R 4 and R 5 Is a specific group (a).)
下記式(i−a)で表される化合物と、下記式(i−b)で表される化合物とを反応させる工程を有する下記式(i)で表される化合物の製造方法。
Figure 2013254084
(式(i−a)、式(i−b)及び式(i)中、Rは、水素原子又はメチル基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、ヒドロキシ基若しくは炭素数1〜20の1価の炭化水素基であるか、又はR及びRが互いに結合してそれらが結合する炭素原子と共に炭素数3〜10の環構造を形成している。aは、1〜6の整数である。但し、aが2以上の場合、複数のR及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。R及びRは、それぞれ独立して、極性を有する1価の特定基(a)、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。特定基(a)は、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、シアノ基、ハロゲン原子、ラクトン構造を有する基、環状カーボネート構造を有する基、スルトン構造を有する基、環状スルホン構造を有する基、ラクタム構造を有する基、スルタム構造を有する基、環状スルホンイミド構造を有する基、−COOR、−OCOOR、−SOOR、−OCOR、−OSO、−SO、−CONRα、−NRβCOR、−SONRγ、−NRδSO及び−SONRεSOからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む基である。R、R及びRは、それぞれ独立して、非酸解離性の炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。R〜Rは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。Rα〜Rεは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。但し、R及びRのうちの少なくともいずれかは、特定基(a)である。R’は、1価の炭化水素基である。Eは、ハロゲン原子である。)
The manufacturing method of the compound represented by the following formula (i) which has a process with which the compound represented by the following formula (ia) and the compound represented by the following formula (ib) are made to react.
Figure 2013254084
(In Formula (ia), Formula (ib), and Formula (i), R 1 is a hydrogen atom or a methyl group. R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or a fluorine atom. , A hydroxy group or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or R 2 and R 3 are bonded to each other to form a ring structure having 3 to 10 carbon atoms together with the carbon atom to which they are bonded. A is an integer of 1 to 6. However, when a is 2 or more, a plurality of R 2 and R 3 may be the same or different, and R 4 and R 5 are each independently , A monovalent specific group having polarity (a), a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, the specific group (a) being a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group, a cyano group, A halogen atom, a group having a lactone structure, a group having a cyclic carbonate structure, Group having emission structure, a group having a cyclic sulfone structure, a group having a lactam structure, a group having a sultam structure, a group having a cyclic sulfonimide structure, -COOR A, -OCOOR B, -SO 2 OR C, -OCOR a , -OSO 2 R b , -SO 2 R c , -CONR α R d , -NR β COR e , -SO 2 NR γ R f , -NR δ SO 2 R g, and -SO 2 NR ε SO 2 R h Each of R A , R B and R C is independently a non-acid-dissociable monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R a to R h are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and R α to R ε are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms. of a hydrocarbon group. However, R 4及At least one of R 5, a specific group (a) .R 'is a monovalent hydrocarbon radical .E is a halogen atom.)
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