JP2015055868A - Resin composition and method for forming resist pattern - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resin composition excellent in LWR (line width roughness), CDU (critical dimension uniformity), resolution, rectangularity, depth of focus, exposure latitude and MEEF (mask error enhancement factor).SOLUTION: The resin composition to be used for forming a resist pattern comprises: a first polymer having a first structural unit including one or two COO groups, one OH group, and a fluorine atom or a fluorinated alkyl group in a side chain of a resin; and an organic solvent.

Description

本発明は、樹脂組成物及びレジストパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a resin composition and a resist pattern forming method.

半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイス構造の形成には、フォトリソグラフィーによるレジストパターン形成方法が用いられている。このレジストパターン形成方法には、例えば、基板上にレジストパターンを形成させる感放射線性樹脂組成物、この感放射線性樹脂組成物により形成されるレジスト膜上に保護膜を形成するための液浸露光用保護膜形成樹脂組成物等の種々の樹脂組成物が用いられる。上記感放射線性樹脂組成物は、ArFエキシマレーザー等の遠紫外線、電子線などの露光光の照射により露光部に酸を生成させ、この酸の触媒作用により露光部と未露光部の現像液に対する溶解速度に差を生じさせ、基板上にレジストパターンを形成させるものである。また、上記液浸露光用保護膜形成樹脂組成物は、形成される保護膜の表面が撥水性を示すため、液浸露光における高速スキャンを容易にしてレジストパターンを形成することができるものである。   For forming various electronic device structures such as semiconductor devices and liquid crystal devices, a resist pattern forming method by photolithography is used. In this resist pattern forming method, for example, a radiation sensitive resin composition for forming a resist pattern on a substrate, and immersion exposure for forming a protective film on the resist film formed by the radiation sensitive resin composition Various resin compositions such as a protective film-forming resin composition are used. The radiation-sensitive resin composition generates an acid in an exposed portion by irradiation with exposure light such as far ultraviolet rays such as an ArF excimer laser and an electron beam, and the catalytic action of this acid causes the developer in the exposed portion and the unexposed portion to be developed. A difference is caused in the dissolution rate to form a resist pattern on the substrate. In addition, the protective film-forming resin composition for immersion exposure can form a resist pattern by facilitating high-speed scanning in immersion exposure because the surface of the protective film to be formed exhibits water repellency. .

かかる樹脂組成物には、形成されるレジストパターンの解像度が高く、断面形状の矩形性に優れるだけでなく、LWR(Line Width Roughness)及びCDU(Critical Dimension Uniformity)が小さいだけでなく、焦点深度、露光余裕度及びMEEF(Mask Error Enhancemnt Factor)性能にも優れ、高精度なパターンを高い歩留まりで得られることが求められる。この要求に対しては、樹脂組成物に含有される重合体の構造が種々検討されており、重合体がヒドロキシ基及びフッ素原子含有基を有することで、ヒドロキシ基の親水性とフッ素原子の撥水性のバランスを調整することにより、現像液への溶解性を高めつつ撥水性を有すると共に、樹脂組成物が上記性能を向上できることが知られている(特開2006−243264号公報及び特開2004−219822号公報参照)。   In such a resin composition, not only the resolution of the resist pattern to be formed is high and the rectangular shape of the cross-sectional shape is excellent, but also the LWR (Line Width Roughness) and CDU (Critical Dimension Uniformity) are small, the depth of focus, An exposure margin and MEEF (Mask Error Enhancement Factor) performance are also excellent, and it is required to obtain a highly accurate pattern with a high yield. In response to this requirement, various studies have been made on the structure of the polymer contained in the resin composition, and since the polymer has a hydroxy group and a fluorine atom-containing group, the hydrophilicity of the hydroxy group and the repellency of the fluorine atom are observed. It is known that by adjusting the balance of aqueous properties, the resin composition can improve the above-mentioned performance as well as having water repellency while improving the solubility in a developer (JP-A-2006-243264 and JP-A-2004). -2119822 publication).

しかし、レジストパターンの微細化が線幅45nm以下のレベルまで進展している現在にあっては、上記性能の要求レベルはさらに高まり、上記従来の樹脂組成物では、これらの要求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 is progressing to a level of 45 nm or less, the required level of the performance is further increased, and the conventional resin composition does not satisfy these requirements. Not done.

特開2006−243264号公報JP 2006-243264 A 特開2004−219822号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-21882

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、優れた焦点深度、露光余裕度及びMEEF性能を発揮して、LWR性能、CDU性能、解像性及び断面形状の矩形性に優れるレジストパターンを形成できる樹脂組成物を提供することにある。   The present invention has been made based on the circumstances as described above, and its purpose is to exhibit excellent depth of focus, exposure margin and MEEF performance, and LWR performance, CDU performance, resolution, and cross-sectional shape. An object of the present invention is to provide a resin composition capable of forming a resist pattern having excellent rectangularity.

上記課題を解決するためになされた発明は、
フォトリソグラフィーによるレジストパターン形成方法に用いられる樹脂組成物であって、下記式(1)で表される基及び下記式(2)で表される基からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む構造単位を有する第1重合体、及び有機溶媒を含有することを特徴とする。
The invention made to solve the above problems is
A resin composition for use in a resist pattern forming method by photolithography, comprising at least one selected from the group consisting of a group represented by the following formula (1) and a group represented by the following formula (2) It contains a first polymer having units and an organic solvent.

Figure 2015055868
(式(1)及び(2)中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。これらの基が互いに合わせられ構成される環構造を形成してもよい。Rは、それぞれ独立して、炭素数1〜30の1価の有機基である。Rf2及びRf3は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数1〜10のフッ素化アルキル基である。1又は複数のRf2及びRf3並びにRのうちの2つ以上は、互いに合わせられ構成される環員数4〜30の環構造を形成してもよい。但し、Rf1、Rf2及びRf3のうちの少なくとも1つはフッ素原子又はフッ素化アルキル基である。m及びnは、それぞれ独立して、1〜3の整数である。R、R、Rf2及びRf3がそれぞれ複数の場合、複数のR、R、Rf2及びRf3はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。*は、上記構造単位の他の部分に結合する部位を示す。
式(1)中、Rf1は、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数5〜20のシクロアルキル基、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基又は炭素数1〜10のフッ素化アルキル基である。1又は複数のR及びR並びにRf1のうちの2つ以上は、互いに合わせられ構成される環員数3〜30の環構造を形成してもよい。)
Figure 2015055868
(In Formulas (1) and (2), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. These groups are combined with each other. R 3 is each independently a monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms, and R f2 and R f3 are each independently a hydrogen atom, fluorine atom, two or more of .1 or R f2 and R f3 and R 3 is an alkyl group or a fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms having 1 to 10 carbon atoms is constructed aligned with one another A ring structure having 4 to 30 ring members, provided that at least one of R f1 , R f2 and R f3 is a fluorine atom or a fluorinated alkyl group, and m and n are each independently And R 1 , R 2 , R When there are a plurality of f2 and Rf3 , the plurality of R 1 , R 2 , R f2 and R f3 may be the same or different from each other, and * represents a site bonded to the other part of the structural unit.
In formula (1), R f1 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 5 to 20 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, or a fluorinated alkyl having 1 to 10 carbon atoms. It is a group. Two or more of one or more of R 1 and R 2 and R f1 may form a ring structure having 3 to 30 ring members that are combined with each other. )

上記課題を解決するためになされた別の発明は、
レジスト膜を形成する工程、上記レジスト膜を露光する工程、及び上記露光されたレジスト膜を現像する工程を備え、上記レジスト膜を当該樹脂組成物により形成するレジストパターン形成方法である。
Another invention made to solve the above problems is as follows:
A resist pattern forming method comprising: forming a resist film; exposing the resist film; and developing the exposed resist film; and forming the resist film from the resin composition.

上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、
レジスト膜を形成する工程、上記レジスト膜上に保護膜を積層する工程、上記保護膜が積層されたレジスト膜を液浸露光する工程、及び上記液浸露光されたレジスト膜を現像する工程を備え、上記保護膜を当該樹脂組成物により形成するレジストパターン形成方法である。
Yet another invention made to solve the above problems is as follows:
A step of forming a resist film, a step of laminating a protective film on the resist film, a step of immersion exposure of the resist film on which the protective film is laminated, and a step of developing the resist film subjected to the immersion exposure And a resist pattern forming method in which the protective film is formed of the resin composition.

ここで、「炭化水素基」とは、鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基が含まれる。この「炭化水素基」は、飽和炭化水素基でも不飽和炭化水素基でもよい。「鎖状炭化水素基」とは、環状構造を含まず、鎖状構造のみで構成された炭化水素基をいい、直鎖状炭化水素基及び分岐状炭化水素基の両方を含む。「脂環式炭化水素基」とは、環構造としては脂環構造のみを含み、芳香環構造を含まない炭化水素基をいい、単環の脂環式炭化水素基及び多環の脂環式炭化水素基の両方を含む。但し、脂環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造を含んでいてもよい。「芳香族炭化水素基」とは、環構造として芳香環構造を含む炭化水素基をいう。但し、芳香環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造や脂環構造を含んでいてもよい。   Here, the “hydrocarbon group” includes a chain hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and an aromatic hydrocarbon group. The “hydrocarbon group” may be a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group. The “chain hydrocarbon group” refers to a hydrocarbon group that does not include a cyclic structure but includes only a chain structure, and includes both a linear hydrocarbon group and a branched hydrocarbon group. The term “alicyclic hydrocarbon group” refers to a hydrocarbon group that includes only an alicyclic structure as a ring structure and does not include an aromatic ring structure, and includes a monocyclic alicyclic hydrocarbon group and a polycyclic alicyclic group. Includes both hydrocarbon groups. However, it is not necessary to be composed only of the alicyclic structure, and a part thereof may include a chain structure. “Aromatic hydrocarbon group” refers to a hydrocarbon group containing an aromatic ring structure as a ring structure. However, it is not necessary to be composed only of an aromatic ring structure, and a part thereof may include a chain structure or an alicyclic structure.

本発明の樹脂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、露光余裕度及びMEEF性能を発揮して、LWR性能、CDU性能、解像性及び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、これらは、今後ますます微細化が進行すると予想される半導体デバイス製造等におけるパターン形成に好適に用いることができる。   According to the resin composition and resist pattern forming method of the present invention, a resist pattern that exhibits excellent depth of focus, exposure margin, and MEEF performance, and is excellent in LWR performance, CDU performance, resolution, and cross-sectional shape rectangularity. Can be formed. Therefore, these can be suitably used for pattern formation in semiconductor device manufacturing or the like, where miniaturization is expected to progress further in the future.

<樹脂組成物>
当該樹脂組成物は、フォトリソグラフィーによるレジストパターン形成方法に用いられる樹脂組成物であって、[A]重合体及び[B]溶媒を含有することを特徴とする。
<Resin composition>
The said resin composition is a resin composition used for the resist pattern formation method by photolithography, Comprising: It contains the [A] polymer and the [B] solvent.

当該樹脂組成物の好適な実施形態としては、感放射線性樹脂組成物(以下、「樹脂組成物(A)」ともいう)、液浸露光用保護膜形成樹脂組成物(以下、「樹脂組成物(B)」ともいう)等が挙げられる。   Preferred embodiments of the resin composition include a radiation-sensitive resin composition (hereinafter also referred to as “resin composition (A)”), a protective film-forming resin composition for immersion exposure (hereinafter referred to as “resin composition”). (B) ") and the like.

<樹脂組成物(A)>
当該樹脂組成物が樹脂組成物(A)(感放射線性樹脂組成物)の場合、[A]重合体及び[B]溶媒を含有し、感放射線性酸発生体(以下、「[C]酸発生体」ともいう)をさらに含有し、好適成分として、[D]酸拡散制御体、[E][A]重合体以外のフッ素原子含有重合体(以下、「[E]重合体」ともいう)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いてもよい。
<Resin composition (A)>
When the resin composition is a resin composition (A) (radiation sensitive resin composition), it contains a [A] polymer and a [B] solvent, and a radiation sensitive acid generator (hereinafter referred to as “[C] acid”). Generator ") and a fluorine-containing polymer other than [D] acid diffusion controller and [E] [A] polymer (hereinafter also referred to as" [E] polymer "). ) May be contained, and other optional components may be contained within a range not impairing the effects of the present invention.

樹脂組成物(A)は、重合体成分として、ベース重合体のみを含有していてもよく、ベース重合体以外に撥水性重合体添加剤を含有することもできる。「ベース重合体」とは、樹脂組成物(A)から形成されるレジスト膜の主成分となる重合体をいい、好ましくは、レジスト膜を構成する全重合体に対して50質量%以上を占める重合体をいう。また、「撥水性重合体添加剤」とは、樹脂組成物(A)に含有させることで、形成されるレジスト膜の表層に偏在化する傾向を有する重合体である。ベース重合体となる重合体より疎水性が高い重合体は、レジスト膜表層に偏在化する傾向があり、撥水性重合体添加剤として機能させることができる。樹脂組成物(A)は、撥水性重合体添加剤を含有することで、レジスト膜からの酸発生体等の溶出を抑制できると共に、形成されたレジスト膜表面が高い動的接触角を示すので、レジスト膜表面は優れた水切れ特性を発揮することができる。これにより液浸露光プロセスにおいて、レジスト膜表面と液浸媒体を遮断するための上層膜を別途形成することを要することなく、高速スキャン露光を可能にすることができる。樹脂組成物(A)が撥水性重合体添加剤を含有する場合、撥水性重合体添加剤の含有量としては、ベース重合体100質量部に対して、0.1質量部〜20質量部が好ましく、0.3質量部〜15質量部がより好ましく、0.5質量部〜10質量部がさらに好ましい。樹脂組成物(A)におけるベース重合体の含有量としては、樹脂組成物(A)中の全固形分に対して、70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、85質量%以上がさらに好ましい。   The resin composition (A) may contain only the base polymer as a polymer component, and may contain a water-repellent polymer additive in addition to the base polymer. The “base polymer” refers to a polymer that is a main component of the resist film formed from the resin composition (A), and preferably occupies 50% by mass or more based on the total polymer constituting the resist film. Refers to a polymer. Further, the “water-repellent polymer additive” is a polymer that tends to be unevenly distributed in the surface layer of the resist film to be formed by being contained in the resin composition (A). A polymer having higher hydrophobicity than the polymer serving as the base polymer tends to be unevenly distributed in the resist film surface layer, and can function as a water-repellent polymer additive. Since the resin composition (A) contains a water-repellent polymer additive, elution of the acid generator and the like from the resist film can be suppressed, and the formed resist film surface exhibits a high dynamic contact angle. The resist film surface can exhibit excellent water drainage characteristics. Accordingly, in the immersion exposure process, high-speed scan exposure can be performed without the necessity of separately forming an upper layer film for blocking the resist film surface and the immersion medium. When the resin composition (A) contains a water-repellent polymer additive, the content of the water-repellent polymer additive is 0.1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the base polymer. Preferably, 0.3 parts by mass to 15 parts by mass is more preferable, and 0.5 parts by mass to 10 parts by mass is more preferable. As content of the base polymer in a resin composition (A), 70 mass% or more is preferable with respect to the total solid in a resin composition (A), 80 mass% or more is more preferable, 85 mass% or more Is more preferable.

樹脂組成物(A)において、重合体が撥水性重合体添加剤として良好に機能するには、撥水性重合体添加剤を構成する重合体は、フッ素原子を有する重合体であることが好ましく、また、そのフッ素原子含有率が、ベース重合体のフッ素原子含有率より大きいことがより好ましい。撥水性重合体添加剤のフッ素原子含有率がベース重合体のフッ素原子含有率よりも大きいと、形成されたレジスト膜において、撥水性重合体添加剤がその表層に偏在化する傾向がより高まるため、レジスト膜表面の高い水切れ性等の撥水性重合体添加剤の疎水性に起因する特性が、より効果的に発揮される。撥水性重合体添加剤を構成する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く、7質量%以上が特に好ましい。なお、このフッ素原子含有率(質量%)は、13C−NMRの測定により求めた重合体の構造から算出することができる。 In the resin composition (A), in order for the polymer to function well as a water-repellent polymer additive, the polymer constituting the water-repellent polymer additive is preferably a polymer having a fluorine atom, Further, the fluorine atom content is more preferably larger than the fluorine atom content of the base polymer. If the fluorine atom content of the water-repellent polymer additive is larger than the fluorine atom content of the base polymer, the tendency of the water-repellent polymer additive to be unevenly distributed on the surface layer is further increased in the formed resist film. In addition, the characteristics resulting from the hydrophobicity of the water-repellent polymer additive such as high water drainage on the resist film surface are more effectively exhibited. The fluorine atom content of the polymer constituting the water-repellent polymer additive is preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, further preferably 5% by mass or more, and particularly preferably 7% by mass or more. In addition, this fluorine atom content rate (mass%) is computable from the structure of the polymer calculated | required by the measurement of < 13 > C-NMR.

樹脂組成物(A)における重合体成分の態様としては、(1)ベース重合体としての[A]重合体、(2)ベース重合体としての[A]重合体及び撥水性重合体添加剤としての[A]重合体、(3)ベース重合体としての[A]重合体及び撥水性重合体添加剤としての[E]重合体、(4)ベース重合体としての[F]重合体及び撥水性重合体添加剤としての[A]重合体をそれぞれ含有する場合等が挙げられる。   As an aspect of the polymer component in the resin composition (A), (1) [A] polymer as the base polymer, (2) [A] polymer and water-repellent polymer additive as the base polymer [A] polymer, (3) [A] polymer as base polymer and [E] polymer as water repellent polymer additive, (4) [F] polymer and repellent as base polymer The case where each contains the [A] polymer as an aqueous polymer additive is mentioned.

<樹脂組成物(B)>
当該樹脂組成物が樹脂組成物(B)(液浸露光用保護膜形成樹脂組成物)の場合、[A]重合体及び[B]溶媒を含有し、好適成分として、後述する[E][A]重合体以外のフッ素原子含重合体(以下、「[E]重合体」ともいう)を含有していてもよく、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。
樹脂組成物(B)における重合体成分の含有量としては、樹脂組成物(B)中の全固形分に対して、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。
以下、各成分について説明する。
<Resin composition (B)>
When the resin composition is a resin composition (B) (a protective film-forming resin composition for immersion exposure), it contains a [A] polymer and a [B] solvent, and will be described later as preferred components [E] [E] [ A] A fluorine atom-containing polymer other than the polymer (hereinafter also referred to as “[E] polymer”) may be contained, and other optional components may be contained as long as the effects of the present invention are not impaired. Also good.
As content of the polymer component in a resin composition (B), 80 mass% or more is preferable with respect to the total solid in a resin composition (B), 90 mass% or more is more preferable, 95 mass% or more Is more preferable.
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。当該樹脂組成物は、[A]重合体が構造単位(I)を有することで、優れた焦点深度、露光余裕度及びMEEF性能を発揮して、LWR性能、CDU性能、解像性及び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(これらの性能を、以下、「リソグラフィー性能」ともいう)。当該樹脂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,構造単位(I)は、上記式(1)のようにヒドロキシ基とフッ素原子と−COOR基を有しており、フッ素原子等に起因する撥水性とヒドロキシ基等に起因する親水性とのバランスをより適度に調整することができる。その結果、当該樹脂組成物によれば、形成されるレジストパターンのリソグラフィー性能を向上させることができると考えられる。
<[A] polymer>
[A] The polymer is a polymer having the structural unit (I). In the resin composition, the [A] polymer has the structural unit (I), thereby exhibiting excellent depth of focus, exposure margin and MEEF performance, LWR performance, CDU performance, resolution, and cross-sectional shape. A resist pattern having excellent rectangularity can be formed (these performances are hereinafter also referred to as “lithographic performances”). Although it is not necessarily clear why the resin composition has the above-described configuration, the following can be inferred, for example. That is, the structural unit (I) has a hydroxy group, a fluorine atom, and a —COOR group as in the above formula (1), and has water repellency due to the fluorine atom and the like and hydrophilicity due to the hydroxy group and the like. Can be adjusted more appropriately. As a result, according to the said resin composition, it is thought that the lithography performance of the resist pattern formed can be improved.

また、樹脂組成物(B)(液浸露光用保護膜形成樹脂組成物)は、上述のリソグラフィー性能に加えて、組成物安定性及び上層膜除去性に優れ、溶出量、剥がれ耐性、ブロッブ欠陥及びブリッジ欠陥が抑制されたレジストパターンを形成することができる。   In addition to the above-mentioned lithography performance, the resin composition (B) (protective film forming resin composition for immersion exposure) is excellent in composition stability and upper layer film removability, elution amount, peeling resistance, blob defect In addition, a resist pattern in which bridge defects are suppressed can be formed.

樹脂組成物(A)におけるベース重合体としての[A]重合体(以下、「[A1]重合体」ともいう)は、構造単位(I)以外にも、酸解離性基を含む構造単位(II)及び構造単位(I)以外の構造単位にあって、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種を含む構造単位(III)を有することが好ましく、ヒドロキシ基を有する構造単位(VI)を有してもよく、上記構造単位(I)〜(III)及び(VI)以外の構造単位を有してもよい。
樹脂組成物(A)における撥水性重合体添加剤としての[A]重合体(以下、「[A2]重合体」ともいう)は、構造単位(I)以外にも、上記構造単位(I)以外の構造単位であってフッ素原子を含む構造単位を有することが好ましく、ヒドロキシ基を含む構造単位(VI)を有してもよく、上記構造単位(I)〜(III)及び(VI)以外の構造単位を有してもよい。
樹脂組成物(B)における[A]重合体(以下、「[A3]重合体」ともいう)は、構造単位(I)以外にも、末端にヒドロキシ基を有しこのヒドロキシ基に隣接する炭素原子が少なくとも1個のフッ素原子又はフッ素化アルキル基を有する基(z)を含む構造単位(IV)を有することが好ましく、スルホ基を含む構造単位(V)を有してもよく、上記以外の構造単位を有してもよい。
[A]重合体は、上記各構造単位を1種又は2種以上有していてもよい。
以下、各構造単位について説明する。
[構造単位(I)]
構造単位(I)は、下記式(1)又は下記式(2)で表される基を含む構造単位である。(以下、「構造単位(I−1)」、「構造単位(I−2)」ともいう)
The [A] polymer (hereinafter also referred to as “[A1] polymer”) as the base polymer in the resin composition (A) is a structural unit containing an acid dissociable group in addition to the structural unit (I) ( II) and a structural unit other than the structural unit (I), preferably having a structural unit (III) containing at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a cyclic carbonate structure and a sultone structure, The structural unit (VI) may be included, and structural units other than the structural units (I) to (III) and (VI) may be included.
The [A] polymer (hereinafter also referred to as “[A2] polymer”) as the water-repellent polymer additive in the resin composition (A) is not limited to the structural unit (I), but the structural unit (I). It is preferable to have a structural unit containing a fluorine atom, and may have a structural unit (VI) containing a hydroxy group, other than the above structural units (I) to (III) and (VI) It may have a structural unit of
The [A] polymer (hereinafter also referred to as “[A3] polymer”) in the resin composition (B) has a hydroxy group at the terminal and is adjacent to the hydroxy group in addition to the structural unit (I). It is preferable that the atom has a structural unit (IV) containing a group (z) having at least one fluorine atom or a fluorinated alkyl group, and may have a structural unit (V) containing a sulfo group. It may have a structural unit of
[A] The polymer may have one or more of the above structural units.
Hereinafter, each structural unit will be described.
[Structural unit (I)]
The structural unit (I) is a structural unit containing a group represented by the following formula (1) or the following formula (2). (Hereinafter also referred to as “structural unit (I-1)” and “structural unit (I-2)”)

Figure 2015055868
Figure 2015055868

上記式(1)及び(2)中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。これらの基が互いに合わせられ構成される環構造を形成してもよい。Rは、それぞれ独立して、炭素数1〜30の1価の有機基である。Rf2及びRf3は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数1〜10のフッ素化アルキル基である。1又は複数のRf2及びRf3並びにRのうちの2つ以上は、互いに合わせられ構成される環員数4〜30の環構造を形成してもよい。但し、Rf1、Rf2及びRf3のうちの少なくとも1つはフッ素原子又はフッ素化アルキル基である。m及びnは、それぞれ独立して、1〜3の整数である。R、R、Rf2及びRf3がそれぞれ複数の場合、複数のR、R、Rf2及びRf3はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。*は、上記構造単位の他の部分に結合する部位を示す。
式(1)中、Rf1は、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数5〜20のシクロアルキル基、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基又は炭素数1〜10のフッ素化アルキル基である。1又は複数のR及びR並びにRf1のうちの2つ以上は、互いに合わせられ構成される環員数3〜30の環構造を形成してもよい。
In the above formula (1) and (2), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a monovalent organic group fluorine atom or having 1 to 20 carbon atoms. You may form the ring structure comprised by combining these groups mutually. R 3 is each independently a monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms. R f2 and R f3 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. 1 or more of the plurality of R f2 and R f3 and R 3 may form a ring structure composed of ring members 4-30 are combined with each other. However, at least one of R f1 , R f2 and R f3 is a fluorine atom or a fluorinated alkyl group. m and n are each independently an integer of 1 to 3. R 1, R 2, R when f2 and R f3 is plural respective plurality of R 1, R 2, R f2 and R f3 may have respectively the same or different. * Indicates a site that binds to another part of the structural unit.
In formula (1), R f1 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 5 to 20 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, or a fluorinated alkyl having 1 to 10 carbon atoms. It is a group. Two or more of one or more of R 1 and R 2 and R f1 may form a ring structure having 3 to 30 ring members that are combined with each other.

上記R、R及びRで表される1価の有機基としては、例えば、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。上記炭化水素基の炭素−炭素間又は結合手側の末端に2価のヘテロ原子含有基を含む基、上記炭化水素基及び上記ヘテロ原子含有基を含む基が有する水素原子の一部又は全部を1価のヘテロ原子含有基で置換した基等が挙げられる。 The monovalent organic group represented by R 1 , R 2 and R 3 is, for example, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. A group containing a divalent heteroatom-containing group at the carbon-carbon or bond-end side of the hydrocarbon group, a part or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group and the group containing the heteroatom-containing group And a group substituted with a monovalent heteroatom-containing group.

上記炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば、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、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基等が挙げられる。上記炭素数1〜30の1価の炭化水素基としては、例えば、炭素数1〜30の鎖状炭化水素基、炭素数3〜30の脂環式炭化水素基、炭素数6〜30の芳香族炭化水素基等が挙げられる。   Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include a chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, and an aromatic having 6 to 20 carbon atoms. Group hydrocarbon group and the like. Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms include a chain hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms, and an aromatic having 6 to 30 carbon atoms. Group hydrocarbon group and the like.

上記鎖状炭化水素基としては、例えば、
メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基等のアルキル基;
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などが挙げられる。
Examples of the chain hydrocarbon group include:
Alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, butyl, and pentyl groups;
Alkenyl groups such as ethenyl group, propenyl group, butenyl group, pentenyl group;
Examples thereof include alkynyl groups such as ethynyl group, propynyl group, butynyl group, and pentynyl group.

上記脂環式炭化水素基としては、例えば、
シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシ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、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基等の多環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等の単環のシクロアルケニル基;
ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基等の多環のシクロアルケニル基などが挙げられる。
Examples of the alicyclic hydrocarbon group include:
Monocyclic cycloalkyl groups such as cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group;
A polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, an adamantyl group, a tricyclodecyl group, a tetracyclododecyl group;
A monocyclic cycloalkenyl group such as a cyclopropenyl group, a cyclobutenyl group, a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group;
Examples thereof include polycyclic cycloalkenyl groups such as norbornenyl group and tricyclodecenyl group.

上記芳香族炭化水素基としては、例えば、
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などが挙げられる。
Examples of the aromatic hydrocarbon group include:
Aryl groups such as phenyl, tolyl, xylyl, naphthyl and anthryl;
Examples thereof include aralkyl groups such as benzyl group, phenethyl group, naphthylmethyl group and anthrylmethyl group.

上記1価及び2価のヘテロ原子含有基が有するヘテロ原子としては、例えば、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ケイ素原子、リン原子などが挙げられる。これらの中で、酸素原子、硫黄原子、窒素原子が好ましく、酸素原子がより好ましい。   Examples of the hetero atom contained in the monovalent and divalent heteroatom-containing group include an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, a silicon atom, and a phosphorus atom. In these, an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom are preferable, and an oxygen atom is more preferable.

上記2価のヘテロ原子含有基としては、例えば、−O−、−CO−、−CS−、−NR’−、これらを組み合わせた基などが挙げられる。R’は、水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。   Examples of the divalent heteroatom-containing group include —O—, —CO—, —CS—, —NR′—, and a combination thereof. R ′ is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.

上記1価のヘテロ原子含有基としては、例えば、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルファニル基(−SH)、アミノ基、シアノ基などが挙げられる。   Examples of the monovalent heteroatom-containing group include a hydroxy group, a carboxy group, a sulfanyl group (—SH), an amino group, and a cyano group.

上記RとRの基が互いに合わせられ構成される環構造としては、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、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、トリシクロデカン構造、テトラシクロドデカン構造等の多環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、シクロオクテン構造等の単環のシクロアルケン構造;
ノルボルネン構造、トリシクロデセン構造、テトラシクロドデセン構造等の多環のシクロアルケン構造;
ブチロラクトン構造等のラクトン構造などが挙げられる。
Examples of the ring structure formed by combining the groups of R 1 and R 2 with each other include, for example:
Monocyclic cycloalkane structures such as cyclopropane structure, cyclobutane structure, cyclopentane structure, cyclohexane structure, cyclooctane structure;
Polycyclic cycloalkane structures such as norbornane structure, adamantane structure, tricyclodecane structure and tetracyclododecane structure;
Monocyclic cycloalkene structures such as cyclopropene structure, cyclobutene structure, cyclopentene structure, cyclohexene structure, cyclooctene structure;
Polycyclic cycloalkene structures such as norbornene structure, tricyclodecene structure, tetracyclododecene structure;
Examples include a lactone structure such as a butyrolactone structure.

上記Rf1、Rf2及びRf3で表される上記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、ペンチル基などが挙げられる。
Examples of the alkyl group represented by R f1 , R f2 and R f3 include, for example,
Examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, and a pentyl group.

上記Rf1、Rf2及びRf3で表される上記シクロアルキル基としては、例えば、
シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシ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、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基等の多環のシクロアルキル基などが挙げられる。
Examples of the cycloalkyl group represented by R f1 , R f2 and R f3 include, for example,
Monocyclic cycloalkyl groups such as cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group;
And polycyclic cycloalkyl groups such as a norbornyl group, an adamantyl group, a tricyclodecyl group, and a tetracyclododecyl group.

上記Rf1、Rf2及びRf3で表される上記フッ素化アルキル基としては、例えば、
トリフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、パーフルオロエチル基、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル基、パーフルオロn−プロピル基、パーフルオロi−プロピル基、パーフルオロn−ブチル基、パーフルオロi−ブチル基、パーフルオロt−ブチル基、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル基、パーフルオロヘキシル基などが挙げられる。
Examples of the fluorinated alkyl group represented by R f1 , R f2 and R f3 include, for example,
Trifluoromethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, perfluoroethyl group, 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro Propyl group, perfluoro n-propyl group, perfluoro i-propyl group, perfluoro n-butyl group, perfluoro i-butyl group, perfluoro t-butyl group, 2,2,3,3,4,4, Examples include 5,5-octafluoropentyl group and perfluorohexyl group.

上記Rf2及びRf3並びにRが互いに合わせられ構成される環構造としては、上記RとRの基が互いに合わせられ構成される環構造と同様の基が挙げられる。 Examples of the ring structure in which R f2, R f3 , and R 3 are combined with each other include the same groups as the ring structure in which the groups R 1 and R 2 are combined with each other.

上記R及びR並びにRf1が互いに合わせられ構成される環構造としては、上記RとRの基が互いに合わせられ構成される環構造と同様の基が挙げられる。 Examples of the ring structure formed by combining R 1 and R 2 and R f1 with each other include the same groups as the ring structure formed by combining the groups R 1 and R 2 with each other.

上記R及びRとしては水素原子、メチル基、エチル基、トリフルオロメチル基が好ましく、水素原子がより好ましい。これらの基が合わせられ構成される環構造としては、シクロアルカン構造が好ましく、シクロヘキサン構造がより好ましい。
上記Rとしては、メチル基、エチル基、ラクトン構造を有する基、フッ素化アルキル基、単環のシクロアルカン構造、多環のシクロアルカン構造が好ましく、ペンタフルオロエチル基、トリフルオロメチル基、ブチロラクトン構造を有する基、アダマンチル基、シクロヘキシル基、フェニル基が好ましい。
R 1 and R 2 are preferably a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, or a trifluoromethyl group, and more preferably a hydrogen atom. The ring structure constituted by combining these groups is preferably a cycloalkane structure, and more preferably a cyclohexane structure.
R 3 is preferably a methyl group, an ethyl group, a group having a lactone structure, a fluorinated alkyl group, a monocyclic cycloalkane structure, or a polycyclic cycloalkane structure, such as a pentafluoroethyl group, a trifluoromethyl group, or a butyrolactone. A group having a structure, an adamantyl group, a cyclohexyl group, and a phenyl group are preferred.

上記Rがフッ素原子を含む場合、フッ素化アルキル基、−COO−及びフッ素原子を含む基がより好ましく、パーフルオロアルキル基、炭化水素オキシカルボニルジフルオロメチル基、フッ素化アルコキシカルボニルジフルオロメチル基がさらに好ましく、トリフルオロメチル基、アルコキシカルボニルジフルオロメチル基、フッ素化アルコキシカルボニルジフルオロメチル基が特に好ましい。 When R 3 contains a fluorine atom, a fluorinated alkyl group, —COO— and a group containing a fluorine atom are more preferable, and a perfluoroalkyl group, a hydrocarbon oxycarbonyldifluoromethyl group, and a fluorinated alkoxycarbonyldifluoromethyl group are further included. A trifluoromethyl group, an alkoxycarbonyldifluoromethyl group, and a fluorinated alkoxycarbonyldifluoromethyl group are particularly preferable.

上記Rf2及びRf3のいずれかがフッ素原子を含む場合、Rf2及びRf3の少なくともいずれかがフッ素原子、フッ素化アルキル基であることが好ましく、Rf2及びRf3の両方がフッ素原子、フッ素化アルキル基であることがより好ましく、Rf2及びRf3の両方がフッ素原子、パーフルオロアルキル基であることがさらに好ましく、Rf2及びRf3の両方がフッ素原子、トリフルオロメチル基であることが特に好ましく、Rf2及びRf3の両方がフッ素原子であることがさらに特に好ましい。 If any of the above R f2 and R f3 contains a fluorine atom, it is preferable that at least one of R f2 and R f3 is a fluorine atom, a fluorinated alkyl group, both fluorine atoms R f2 and R f3, More preferably, it is a fluorinated alkyl group, both R f2 and R f3 are more preferably a fluorine atom and a perfluoroalkyl group, and both R f2 and R f3 are a fluorine atom and a trifluoromethyl group. It is particularly preferable that both R f2 and R f3 are more preferably fluorine atoms.

上記Rf2又はRf3とRとが合わせられ構成される環構造としては、ラクトン構造が好ましく、ブチロラクトン構造がより好ましい。
上記Rf1としてはジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、シクロヘキシル基、フェニル基が好ましく、トリフルオロメチル基がより好ましい。
The ring structure constituted by combining R f2 or R f3 and R 3 is preferably a lactone structure, more preferably a butyrolactone structure.
R f1 is preferably a difluoromethyl group, a trifluoromethyl group, a cyclohexyl group, or a phenyl group, and more preferably a trifluoromethyl group.

構造単位(I)は、上記式(1)の−COHに隣接する炭素原子に結合するRf2及びRf3並びにRf1のうち少なくとも1つがフッ素原子を含むことが好ましい。これにより、OH基の酸性度を高めることができ、[A]重合体はアルカリ現像液に対してより高い親和性を発揮することができる。また、上記式(1)の−COO−に隣接する炭素原子に結合するRf2、Rf3及びRのうちの少なくとも1つがフッ素原子を含むことが好ましい。このようにすることで、アルカリの作用により加水分解する性質が向上する。この−COOR−が加水分解すると、カルボキシ基とヒドロキシ基とを与えるので、[A]重合体は、アルカリ現像の際に、より高い親水性を有することにより、当該樹脂組成物のアルカリ現像液への親和性がさらに高くなる。これらの結果、当該樹脂組成物によれば、形成されるレジストパターンのリソグラフィー性能をさらに向上させることができる。 In the structural unit (I), it is preferable that at least one of R f2, R f3 , and R f1 bonded to the carbon atom adjacent to —COH in the above formula (1) contains a fluorine atom. Thereby, the acidity of OH group can be raised and a [A] polymer can exhibit higher affinity with respect to an alkali developing solution. In addition, it is preferable that at least one of R f2 , R f3, and R 3 bonded to the carbon atom adjacent to —COO— in the above formula (1) contains a fluorine atom. By doing in this way, the property to hydrolyze by the effect | action of an alkali improves. When this —COOR 3 — is hydrolyzed, it gives a carboxy group and a hydroxy group. Therefore, the [A] polymer has higher hydrophilicity during alkali development, so that an alkaline developer of the resin composition can be obtained. The affinity for is further increased. As a result, according to the resin composition, the lithography performance of the formed resist pattern can be further improved.

m及びnは、それぞれ独立して、1〜3の整数である。mは1又は2が好ましく、1がより好ましい。nは1又は2が好ましく、1がより好ましい。   m and n are each independently an integer of 1 to 3. m is preferably 1 or 2, and more preferably 1. n is preferably 1 or 2, and more preferably 1.

上記構造単位(I)としては、例えば、下記式(1−1)〜(1−3)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−1)〜(I−3)」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 (1-3) (hereinafter also referred to as “structural units (I-1) to (I-3)”). ) And the like.

Figure 2015055868
Figure 2015055868

上記式(1−1)〜(1−3)中、Zは、上記式(1)で表される基である。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。 In the above formulas (1-1) to (1-3), Z is a group represented by the above formula (1). R 4 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

構造単位(I−1)としては、下記式(1−1−1)〜(1−3−1)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−1−1)〜(I−3−1)」ともいう)が好ましい。   As the structural unit (I-1), structural units represented by the following formulas (1-1-1) to (1-3-1) (hereinafter referred to as “structural units (I-1-1) to (I— 3-1) ") is preferred.

Figure 2015055868
Figure 2015055868

上記式(1−1−1)〜(1−3−1)中、R、R、R、Rf1、Rf2及びRf3は、上記式(1)におけるそれぞれの基と同義である。 In the above formulas (1-1-1) to (1-3-1), R 1 , R 2 , R 3 , R f1 , R f2 and R f3 have the same meanings as the respective groups in the above formula (1). is there.

構造単位(I)を与える単量体(以下、「化合物(i)」ともいう)としては、例えば、下記式(i−1−1)〜(i−1−17)、(i−2−1)、(i−2−2)、(i−3−1)及び(i−3−2)で表される化合物(以下、「化合物(i−1−1)〜(i−1−17)、(i−2−1)、(i−2−2)、(i−3−1)及び(i−3−2)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the monomer that gives the structural unit (I) (hereinafter also referred to as “compound (i)”) include, for example, the following formulas (i-1-1) to (i-1-17), (i-2- 1), (i-2-2), (i-3-1) and compounds represented by (i-3-2) (hereinafter, “compounds (i-1-1) to (i-1-17)”. ), (I-2-1), (i-2-2), (i-3-1) and (i-3-2) ").

Figure 2015055868
Figure 2015055868

Figure 2015055868
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これらの中で、化合物(i−1−1)〜(i−1−17)が好ましい。   Among these, the compounds (i-1-1) to (i-1-17) are preferable.

[A1]重合体の構造単位(I)の含有割合としては、[A1]重合体を構成する全構造単位に対して、2モル%〜30モル%が好ましく、3モル%〜20モル%がより好ましく、5モル%〜15モル%がさらに好ましい。[A2]重合体の構造単位(I)の含有割合としては、[A2]重合体を構成する全構造単位に対して、5モル%〜60モル%が好ましく、10モル%〜50モル%がより好ましく、20モル%〜45モル%がさらに好ましい。[A3]重合体の構造単位(I)の含有割合としては、[A3]重合体を構成する全構造単位に対して、30モル%〜100モル%が好ましく、40モル%〜99モル%がより好ましく、45モル%〜98モル%がさらに好ましい。上記含有割合を上記範囲とすることで、当該樹脂組成物のリソグラフィー性能がより向上する。   [A1] The content ratio of the structural unit (I) of the polymer is preferably 2 mol% to 30 mol%, and preferably 3 mol% to 20 mol% with respect to all the structural units constituting the [A1] polymer. More preferably, 5 mol% to 15 mol% is more preferable. [A2] The content ratio of the structural unit (I) of the polymer is preferably 5 mol% to 60 mol%, and preferably 10 mol% to 50 mol%, based on all structural units constituting the [A2] polymer. More preferably, it is more preferably 20 mol% to 45 mol%. [A3] The content of the structural unit (I) of the polymer is preferably 30 mol% to 100 mol%, and 40 mol% to 99 mol% with respect to all the structural units constituting the [A3] polymer. More preferably, 45 mol% to 98 mol% is more preferable. By making the said content rate into the said range, the lithography performance of the said resin composition improves more.

化合物(i)は、例えば、化合物(i)が下記式(1−1A)〜(1−3A)で表される場合、下記のスキームに従い、簡便かつ収率よく合成することができる。   For example, when compound (i) is represented by the following formulas (1-1A) to (1-3A), compound (i) can be easily synthesized according to the following scheme.

Figure 2015055868
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上記式中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。これらの基が互いに合わせられ構成される環構造を形成してもよい。Rは、炭素数1〜30の1価の有機基である。Rf2及びRf3は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数1〜10のフッ素化アルキル基である。1又は複数のRf2及びRf3並びにRのうちの2つ以上は、互いに合わせられ構成される環員数4〜30の環構造を形成してもよい。但し、Rf1、Rf2及びRf3のうちの少なくとも1つはフッ素原子又はフッ素化アルキル基である。m及びnは、それぞれ独立して、1〜3の整数である。R、R、Rf2及びRf3がそれぞれ複数の場合、複数のR、R、Rf2及びRf3はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。Rf1は、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数5〜20のシクロアルキル基、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基又は炭素数1〜10のフッ素化アルキル基である。1又は複数のR及びR並びにRf1のうちの2つ以上は、互いに合わせられ構成される環員数3〜30の環構造を形成してもよい。Rは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Yは、ハロゲン原子である。 In the above formula, R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a monovalent organic group fluorine atom or having 1 to 20 carbon atoms. You may form the ring structure comprised by combining these groups mutually. R 3 is a monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms. R f2 and R f3 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. 1 or more of the plurality of R f2 and R f3 and R 3 may form a ring structure composed of ring members 4-30 are combined with each other. However, at least one of R f1 , R f2 and R f3 is a fluorine atom or a fluorinated alkyl group. m and n are each independently an integer of 1 to 3. R 1, R 2, R when f2 and R f3 is plural respective plurality of R 1, R 2, R f2 and R f3 may have respectively the same or different. R f1 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 5 to 20 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, or a fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Two or more of one or more of R 1 and R 2 and R f1 may form a ring structure having 3 to 30 ring members that are combined with each other. R 4 is each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. Y is a halogen atom.

Yとしては、塩素原子、臭素原子が好ましく、臭素原子が好ましい。   Y is preferably a chlorine atom or a bromine atom, more preferably a bromine atom.

上記式(1−1a)〜(1−3a)で表される化合物と、上記式(b)で表される化合物とを、亜鉛存在下、溶媒中で反応させることにより、上記式(1−1A)〜(1−3A)で表される化合物を得ることができる。この化合物を、溶媒洗浄、カラムクロマトグラフィー、再結晶、蒸留等により精製することにより単離することができる。また、式(2)で表される基を有する化合物についても同様のスキームにより合成することができる。   By reacting the compound represented by the formulas (1-1a) to (1-3a) with the compound represented by the formula (b) in a solvent in the presence of zinc, the formula (1- The compounds represented by 1A) to (1-3A) can be obtained. This compound can be isolated by purification by solvent washing, column chromatography, recrystallization, distillation or the like. Moreover, it can synthesize | combine by the same scheme also about the compound which has group represented by Formula (2).

[構造単位(II)]
構造単位(II)は、下記式(3)で表される構造単位である。構造単位(II)の−CRで表される基は、酸解離性基である。「酸解離性基」とは、カルボキシ基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。当該樹脂組成物は、[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、その結果、リソグラフィー性能等を向上させることができる。
[Structural unit (II)]
The structural unit (II) is a structural unit represented by the following formula (3). The group represented by —CR 6 R 7 R 8 in the structural unit (II) is an acid dissociable group. The “acid-dissociable group” refers to a group that substitutes a hydrogen atom of a carboxy group and is dissociated by the action of an acid. The said resin composition can improve a sensitivity because the [A] polymer has structural unit (II), As a result, lithography performance etc. can be improved.

Figure 2015055868
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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1〜10の1価の鎖状炭化水素基又は炭素数3〜20の1価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1〜10の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の脂環構造を表す。但し、R及びRが互いに合わせられ構成される脂環構造がこれらが結合する炭素原子に隣接する炭素原子とこの炭素原子に隣接する炭素原子との間に二重結合を含む場合、Rは水素原子であってもよい。 In the above formula (2), R 5 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 6 is a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms. R 7 and R 8 are each independently a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, or these groups. Represents an alicyclic structure having 3 to 20 carbon atoms that is configured together with the carbon atoms to which they are bonded to each other. However, when the alicyclic structure formed by combining R 7 and R 8 with each other includes a double bond between the carbon atom adjacent to the carbon atom to which they are bonded and the carbon atom adjacent to the carbon atom, R 6 may be a hydrogen atom.

上記R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 5 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, more preferably a methyl group, from the viewpoint of copolymerization of the monomer that gives the structural unit (II).

上記R、R及びRで表される炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基としては、例えば、
メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基等のアルキル基;
エテニル基、プロペニル基、ブテニル基等のアルケニル基;
エチニル基、プロピニル基、ブチニル基等のアルキニル基等が挙げられる。
Examples of the monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 6 , R 7 and R 8 include, for example,
Alkyl groups such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group;
An alkenyl group such as an ethenyl group, a propenyl group, a butenyl group;
Examples thereof include alkynyl groups such as ethynyl group, propynyl group, and butynyl group.

上記R、R及びRで表される炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えば、
シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基;
シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等の単環のシクロアルケニル基;
ノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基等の多環のシクロアルキル基;
ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基等の多環のシクロアルケニル基等が挙げられる。
Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms represented by R 6 , R 7 and R 8 include, for example,
Monocyclic cycloalkyl groups such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group;
A monocyclic cycloalkenyl group such as a cyclopentenyl group and a cyclohexenyl group;
A polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, an adamantyl group and a tricyclodecyl group;
And polycyclic cycloalkenyl groups such as a norbornenyl group and a tricyclodecenyl group.

上記これらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成され表す炭素数3〜20の脂環構造としては、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、シクロヘプタン構造、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、トリシクロデカン構造、テトラシクロドデカン構造等の多環のシクロアルカン構造等が挙げられる。
Examples of the alicyclic structure having 3 to 20 carbon atoms constituted and represented together with the carbon atom to which these groups are combined with each other include, for example,
Monocyclic cycloalkane structures such as cyclopropane structure, cyclobutane structure, cyclopentane structure, cyclohexane structure, cycloheptane structure, cyclooctane structure;
Examples thereof include polycyclic cycloalkane structures such as a norbornane structure, an adamantane structure, a tricyclodecane structure, and a tetracyclododecane structure.

構造単位(II)としては、下記式(3−1)〜(3−5)で表される構造単位(以下、「構造単位(II−1)〜(II−5)」ともいう)が好ましい。   As the structural unit (II), structural units represented by the following formulas (3-1) to (3-5) (hereinafter also referred to as “structural units (II-1) to (II-5)”) are preferable. .

Figure 2015055868
Figure 2015055868

上記式(3−1)〜(3−5)中、R〜Rは、上記式(3)と同義である。R’は、水素原子、炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基又は炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基である。i及びjは、それぞれ独立して、1〜4の整数である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基である。Rは、R6’が結合する炭素原子、及びRが結合する炭素原子とRが結合する炭素原子との間の二重結合を含む炭素数3〜20の4価の脂環式炭化水素基である。 In the above formula (3-1) ~ (3-5), R 5 ~R 8 is as defined in the above formula (3). R 6 ′ is a hydrogen atom, a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms. i and j are each independently an integer of 1 to 4. R X and R Y are each independently a hydrogen atom or a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R Z is a tetravalent alicyclic carbon atom having 3 to 20 carbon atoms including a carbon atom to which R 6 ′ is bonded and a double bond between the carbon atom to which R X is bonded and the carbon atom to which R Y is bonded. It is a hydrogen group.

構造単位(II−1)〜(II−5)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-5) include structural units represented by the following formulas.

Figure 2015055868
Figure 2015055868

Figure 2015055868
Figure 2015055868

上記式中、Rは、上記式(3)と同義である。 In said formula, R < 5 > is synonymous with the said Formula (3).

構造単位(II)としては、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−アルキル−2−アダマンチル(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、2−シクロヘキシルプロパン−2−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位が好ましい。   As structural unit (II), structural unit derived from 1-alkyl-1-cyclopentyl (meth) acrylate, structural unit derived from 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate, 2- (adamantan-1-yl ) A structural unit derived from propan-2-yl (meth) acrylate and a structural unit derived from 2-cyclohexylpropan-2-yl (meth) acrylate are preferred.

[A1]重合体の構造単位(II)の含有割合としては、[A1]重合体を構成する全構造単位に対して、10モル%〜80モル%が好ましく、20モル%〜70モル%がより好ましく、30モル%〜65モル%がさらに好ましい。[A2]重合体の構造単位(II)の含有割合としては、[A2]重合体を構成する全構造単位に対して、30モル%〜90モル%が好ましく、40モル%〜85モル%がより好ましく、50モル%〜80モル%がさらに好ましい。上記含有割合を上記範囲とすることで、当該樹脂組成物の感度及び解像性がより向上し、結果として、リソグラフィー性能が向上する。上記含有割合が上記下限未満だと、当該樹脂組成物のパターン形成性が低下する場合がある。上記含有割合が上記上限を超えると、レジストパターンの基板への密着性が低下する場合がある。   [A1] The content ratio of the structural unit (II) of the polymer is preferably 10 mol% to 80 mol%, and 20 mol% to 70 mol% with respect to all the structural units constituting the [A1] polymer. More preferably, it is more preferably 30 mol% to 65 mol%. [A2] The content ratio of the structural unit (II) of the polymer is preferably 30 mol% to 90 mol%, and 40 mol% to 85 mol% with respect to all the structural units constituting the [A2] polymer. More preferably, 50 mol%-80 mol% are further more preferable. By making the said content rate into the said range, the sensitivity and resolution of the said resin composition improve more, and, as a result, lithography performance improves. When the said content rate is less than the said minimum, the pattern formation property of the said resin composition may fall. When the said content rate exceeds the said upper limit, the adhesiveness to the board | substrate of a resist pattern may fall.

[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種を含む構造単位である。[A]重合体は、構造単位(I)に加えて、構造単位(III)をさらに有することで、現像液への溶解性をさらに調整することができ、その結果、当該樹脂組成物のリソグラフィー性能等を向上させることができる。また、当該樹脂組成物から形成されるレジストパターンと基板との密着性を向上させることができる。
[Structural unit (III)]
The structural unit (III) is a structural unit other than the structural unit (I) and includes at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a cyclic carbonate structure, and a sultone structure. [A] The polymer further includes the structural unit (III) in addition to the structural unit (I), whereby the solubility in the developer can be further adjusted. As a result, the lithography of the resin composition can be performed. Performance and the like can be improved. Moreover, the adhesiveness of the resist pattern formed from the said resin composition and a board | substrate can be improved.

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 2015055868
Figure 2015055868

Figure 2015055868
Figure 2015055868

Figure 2015055868
Figure 2015055868

上記式中、RL1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 L1 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

構造単位(III)としては、これらの中で、ノルボルナンラクトン構造を含む構造単位、γ−ブチロラクトン構造を含む構造単位、エチレンカーボネート構造を含む構造単位、ノルボルナンスルトン構造を含む構造単位が好ましく、ノルボルナンラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、シアノ置換ノルボルナンラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、ノルボルナンラクトン−イルオキシカルボニルメチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、γ−ブチロラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、エチレンカーボネート−イルメチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、ノルボルナンスルトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、ノルボルナンスルトン−イルオキシカルボニルメチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がより好ましい。   Among these, the structural unit (III) is preferably a structural unit containing a norbornane lactone structure, a structural unit containing a γ-butyrolactone structure, a structural unit containing an ethylene carbonate structure, or a structural unit containing a norbornane sultone structure. -Structural unit derived from yl (meth) acrylate, structural unit derived from cyano-substituted norbornanelactone-yl (meth) acrylate, structural unit derived from norbornanelactone-yloxycarbonylmethyl (meth) acrylate, γ-butyrolactone-yl Structural unit derived from (meth) acrylate, structural unit derived from ethylene carbonate-ylmethyl (meth) acrylate, structural unit derived from norbornane sultone-yl (meth) acrylate, norbornane sultone-yl A structural unit derived from oxycarbonylmethyl (meth) acrylate is more preferred.

[A1]重合体の構造単位(III)の含有割合としては、[A1]重合体を構成する全構造単位に対して、0モル%〜70モル%が好ましく、10モル%〜65モル%がより好ましく、25モル%〜55モル%がさらに好ましい。上記含有割合を上記範囲とすることで、当該樹脂組成物から形成されるレジストパターンの基板への密着性をより向上させることができる。上記含有割合が上記下限未満だと、当該樹脂組成物から形成されるレジストパターンの基板への密着性が低下する場合がある。上記含有割合が上記上限を超えると、当該樹脂組成物のパターン形成性が低下する場合がある。   [A1] The content ratio of the structural unit (III) of the polymer is preferably 0 mol% to 70 mol%, and preferably 10 mol% to 65 mol%, based on all structural units constituting the [A1] polymer. More preferably, it is more preferably 25 mol% to 55 mol%. By making the said content rate into the said range, the adhesiveness to the board | substrate of the resist pattern formed from the said resin composition can be improved more. When the said content rate is less than the said minimum, the adhesiveness to the board | substrate of the resist pattern formed from the said resin composition may fall. When the said content rate exceeds the said upper limit, the pattern formation property of the said resin composition may fall.

[構造単位(IV)]
構造単位(IV)は、末端にヒドロキシ基を有しこのヒドロキシ基に隣接する炭素原子が少なくとも1個のフッ素原子又はフッ素化アルキル基を有する基(z)を含む構造単位である。[A]重合体は、構造単位(IV)を有することで、現像液への溶解性をより適度に調整することができ、その結果、当該樹脂組成物のリソグラフィー性能をより向上させることができる。また、EUV露光の場合の当該樹脂組成物の感度を高めることができる。
[Structural unit (IV)]
The structural unit (IV) is a structural unit containing a group (z) having a hydroxy group at the terminal and a carbon atom adjacent to the hydroxy group having at least one fluorine atom or fluorinated alkyl group. [A] By having the structural unit (IV), the polymer can adjust the solubility in the developer more appropriately, and as a result, the lithography performance of the resin composition can be further improved. . Moreover, the sensitivity of the resin composition in the case of EUV exposure can be increased.

上記基(z)としては、例えば、下記式(z−1)で表される基等が挙げられる。   Examples of the group (z) include a group represented by the following formula (z-1).

Figure 2015055868
Figure 2015055868

上記式(z−1)中、Rf4及びRf5は、それぞれ独立して、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数1〜10のフッ素化アルキル基である。但し、Rf4及びRf5はのうちの少なくともいずれかはフッ素化アルキル基である。 In said formula (z-1), Rf4 and Rf5 are respectively independently a C1-C10 alkyl group or a C1-C10 fluorinated alkyl group. However, at least one of R f4 and R f5 is a fluorinated alkyl group.

上記Rf4及びRf5で表される炭素数1〜10のフッ素化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、トリフルオロメチル基、フルオロエチル基、ジフルオロエチル基、トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘキサフルオロプロピル基、ヘプタフルオロプロピル基、ノナフルオロブチル基等が挙げられる。
これらの中で、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基が好ましく、トリフルオロメチル基がより好ましい。
Examples of the fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms represented by R f4 and R f5 include, for example, a fluoromethyl group, a difluoromethyl group, a trifluoromethyl group, a fluoroethyl group, a difluoroethyl group, and a trifluoroethyl group. , Pentafluoroethyl group, hexafluoropropyl group, heptafluoropropyl group, nonafluorobutyl group and the like.
Among these, a trifluoromethyl group and a pentafluoroethyl group are preferable, and a trifluoromethyl group is more preferable.

上記基(z)としては、ヒドロキシ−ジ(トリフルオロメチル)メチル基、ヒドロキシ−ジ(ペンタフルオロエチル)メチル基、ヒドロキシ−メチル−トリフルオロメチルメチル基が好ましく、ヒドロキシ−ジ(トリフルオロメチル)メチル基がより好ましい。   The group (z) is preferably a hydroxy-di (trifluoromethyl) methyl group, a hydroxy-di (pentafluoroethyl) methyl group, or a hydroxy-methyl-trifluoromethylmethyl group, and hydroxy-di (trifluoromethyl). A methyl group is more preferred.

構造単位(IV)としては、例えば、下記式(4−1)〜(4−9)で表される構造単位(以下、「構造単位(IV−1)〜(IV−9)」ともいう)等が挙げられる。   As the structural unit (IV), for example, structural units represented by the following formulas (4-1) to (4-9) (hereinafter also referred to as “structural units (IV-1) to (IV-9)”) Etc.

Figure 2015055868
Figure 2015055868

上記式(4−1)〜(4−9)中、RL3は、それぞれ独立して、水素原子又はメチル基である。 In the above formulas (4-1) to (4-9), R L3 is independently a hydrogen atom or a methyl group.

これらの中で、構造単位(IV−4)、構造単位(IV−6)が好ましい。   Among these, the structural unit (IV-4) and the structural unit (IV-6) are preferable.

[A3]重合体における構造単位(IV)の含有割合としては、[A3]重合体を構成する全構造単位に対して、0モル%〜80モル%が好ましく、20モル%〜70モル%がより好ましく、30モル%〜60モル%がさらに好ましい。
[A3]重合体は構造単位(IV)の含有割合を上記範囲とすることで、現像液への溶解性をさらに適度に調整することができ、その結果、当該樹脂組成物のリソグラフィー性能をさらに向上させることができる。また、EUV露光の場合の当該樹脂組成物の感度をより高めることができる。
[A3] The content ratio of the structural unit (IV) in the polymer is preferably 0 mol% to 80 mol%, and 20 mol% to 70 mol% with respect to all structural units constituting the [A3] polymer. More preferably, it is more preferably 30 mol% to 60 mol%.
[A3] By adjusting the content ratio of the structural unit (IV) in the above range, the polymer can further adjust the solubility in the developer more appropriately. As a result, the lithography performance of the resin composition can be further improved. Can be improved. Moreover, the sensitivity of the resin composition in the case of EUV exposure can be further increased.

[構造単位(V)]
構造単位(V)は、スルホ基を含む構造単位である。[A]重合体は、構造単位(V)を有することで、基板への密着性を高めることができ、例えば、液浸露光用保護膜形成樹脂組成物として好適に用いることができる。
[Structural unit (V)]
The structural unit (V) is a structural unit containing a sulfo group. [A] By having the structural unit (V), the polymer [A] can improve adhesion to the substrate, and can be suitably used, for example, as a protective film-forming resin composition for immersion exposure.

構造単位(V)としては、例えば、下記式(5)で表される構造単位等が挙げられる、   Examples of the structural unit (V) include a structural unit represented by the following formula (5).

Figure 2015055868
Figure 2015055868

上記式(5)中、Rは、水素原子、メチル基、フッ素原子又はトリフルオロメチル基である。Lは、単結合、酸素原子、硫黄原子、炭素数1〜6の2価の直鎖状若しくは分岐状の炭化水素基、炭素数4〜12の2価の脂環式炭化水素基、炭素数6〜12の2価の芳香族炭化水素基又は−C(=O)−X−R−基である。Xは、酸素原子、硫黄原子又はNH基である。Rは、単結合、炭素数1〜6の2価の直鎖状若しくは分岐状の炭化水素基、炭素数4〜12の2価の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜12の2価の芳香族炭化水素基である。 In said formula (5), RG is a hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom, or a trifluoromethyl group. L 2 is a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent linear or branched hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a divalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms, carbon It is a bivalent aromatic hydrocarbon group or a —C (═O) —X 4 —R g — group having a formula 6 to 12. X 4 is an oxygen atom, a sulfur atom or an NH group. R g is a single bond, a divalent linear or branched hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a divalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms, or 2 having 6 to 12 carbon atoms. Valent aromatic hydrocarbon group.

上記L及びRで表される炭素数1〜6の2価の直鎖状若しくは分岐状の炭化水素基としては、飽和炭化水素基が好ましく、例えば、メチレン基、エチレン基、1,3−プロピレン基、1,2−プロピレン基、1,1−プロピレン基、2,2−プロピレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、1−メチル−1,3−プロピレン基、2−メチル−1,3−プロピレン基、2−メチル−1,2−プロピレン基、1−メチル−1,4−ブチレン基、2−メチル−1,4−ブチレン基等が挙げられる。 Examples of the divalent linear or branched hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by L 2 and R g, preferably a saturated hydrocarbon group such as methylene group, ethylene group, 1,3 -Propylene group, 1,2-propylene group, 1,1-propylene group, 2,2-propylene group, tetramethylene group, pentamethylene group, hexamethylene group, 1-methyl-1,3-propylene group, 2- Examples include methyl-1,3-propylene group, 2-methyl-1,2-propylene group, 1-methyl-1,4-butylene group, 2-methyl-1,4-butylene group and the like.

上記L及びRで表される炭素数4〜12の2価の脂環式炭化水素基としては、単環式でも多環式でもよく、多環式においては架橋構造を有していてもよい。単環式炭化水素基としては、例えば、1,3−シクロブチレン基等のシクロブチレン基、1,3−シクロペンチレン基等のシクロペンチレン基、1,4−シクロヘキシレン基等のシクロヘキシレン基、1,5−シクロオクチレン基等のシクロオクチレン基等が挙げられる。多環式炭化水素基としては、例えば、2〜4員環を有する炭化水素基が挙げられ、1,4−ノルボルニレン基、2,5−ノルボルニレン基等のノルボルニレン基、1,5−アダマンチレン基、2,6−アダマンチレン基等のアダマンチレン基等が挙げられる。 The divalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms represented by L 2 and R g may be monocyclic or polycyclic, and has a crosslinked structure in polycyclic. Also good. Examples of the monocyclic hydrocarbon group include cyclobutylene groups such as 1,3-cyclobutylene groups, cyclopentylene groups such as 1,3-cyclopentylene groups, and cyclohexylene groups such as 1,4-cyclohexylene groups. Group, a cyclooctylene group such as a 1,5-cyclooctylene group, and the like. Examples of the polycyclic hydrocarbon group include a hydrocarbon group having a 2- to 4-membered ring, a norbornylene group such as a 1,4-norbornylene group and a 2,5-norbornylene group, and a 1,5-adamantylene group. And adamantylene groups such as 2,6-adamantylene group.

上記L及びRで表される炭素数6〜12の2価の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニレン基、トリレン基等のアリーレン基等が挙げられる。 Examples of the divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms represented by L 2 and R g, for example, a phenylene group, such as an arylene group such as a tolylene group.

上記Lとしては、単結合、炭素数1〜6の2価の直鎖状若しくは分岐状の炭化水素基、炭素数6〜12の2価の芳香族炭化水素、又はRが炭素数1〜6の2価の直鎖状若しくは分岐状の炭化水素基である−C(=O)−NH−RCが好ましく、単結合、メチレン基、フェニレン基、−C(=O)−NH−C(CH−CH−がより好ましい。 As L 2 , a single bond, a divalent linear or branched hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a divalent aromatic hydrocarbon having 6 to 12 carbon atoms, or R g having 1 carbon atom. -C (= O) -NH- RC, which is a divalent linear or branched hydrocarbon group of -6, is preferably a single bond, methylene group, phenylene group, -C (= O) -NH-. C (CH 3 ) 2 —CH 2 — is more preferred.

構造単位(V)としては、例えば、下記式(5−1)〜(5−4)で表される構造単位(以下、「構造単位(V−1)〜(V−4)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (V) include structural units represented by the following formulas (5-1) to (5-4) (hereinafter also referred to as “structural units (V-1) to (V-4)”). Etc.

Figure 2015055868
Figure 2015055868

上記式(5−1)〜(5−4)中、Rは、上記式(5)と同義である。 In the above formulas (5-1) to (5-4), R G has the same meaning as in the above formula (5).

これらの中で、構造単位(V−1)が好ましい。   Of these, the structural unit (V-1) is preferable.

[A3]重合体における構造単位(V)の含有割合としては、[A3]重合体を構成する全構造単位に対して、0モル%〜20モル%が好ましく、0モル%〜10モル%がより好ましく、0.1モル%〜5モル%がさらに好ましく、0.5モル%〜3モル%が特に好ましい。
[A]重合体の構造単位(V)の含有割合を上記範囲とすることで、当該樹脂組成物から形成される膜と基板との密着性をさらに向上させることができる。
The content ratio of the structural unit (V) in the [A3] polymer is preferably 0 mol% to 20 mol%, and 0 mol% to 10 mol% with respect to all the structural units constituting the [A3] polymer. More preferably, 0.1 mol%-5 mol% are further more preferable, and 0.5 mol%-3 mol% are especially preferable.
[A] By making the content rate of the structural unit (V) of a polymer into the said range, the adhesiveness of the film | membrane formed from the said resin composition and a board | substrate can further be improved.

[構造単位(VI)]
構造単位(VI)は、ヒドロキシ基を含む構造単位である。[A]重合体は、構造単位(VI)を有することで、溶解性をより適度に調製することができる。また、当該樹脂組成物から形成されるレジストパターンの基板への密着性を高めることがでる。
[Structural unit (VI)]
The structural unit (VI) is a structural unit containing a hydroxy group. [A] A polymer can have more moderate solubility by having a structural unit (VI). Moreover, the adhesiveness to the board | substrate of the resist pattern formed from the said resin composition can be improved.

構造単位(VI)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 (VI) include a structural unit represented by the following formula.

Figure 2015055868
Figure 2015055868

上記式中、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。 In the above formula, R B is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

上記ヒドロキシ基を含む構造単位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、30モル%以下が好ましく、20モル%以下が好ましく、3モル%〜15モル%がさらに好ましい。上記含有割合が上記上限を超えると、当該樹脂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 the structural unit containing the said hydroxyl group, 30 mol% or less is preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, 20 mol% or less is preferable and 3 mol%-15 mol% are preferable. Further preferred. When the said content rate exceeds the said upper limit, the pattern formation property of the said resin composition may fall.

[その他の構造単位]
[A]重合体は、上記構造単位(I)〜(VI)以外のその他の構造単位を有していてもよい。上記その他の構造単位の含有割合としては、例えば、構造単位(I)以外の構造単位であって、フッ素原子を含む構造単位等が挙げられる。このフッ素原子を含む構造単位としては、後述する[E]重合体における構造単位(Ea)及び(Eb)等が挙げられる。[A]重合体を構成する全構造単位に対して20モル%以下が好ましく、10モル%以下がより好ましい。
[Other structural units]
[A] The polymer may have other structural units other than the structural units (I) to (VI). As a content rate of the said other structural unit, it is structural units other than structural unit (I), Comprising: The structural unit containing a fluorine atom etc. are mentioned, for example. Examples of the structural unit containing a fluorine atom include structural units (Ea) and (Eb) in the [E] polymer described later. [A] 20 mol% or less is preferable with respect to all the structural units constituting the polymer, 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、各構造単位を与える単量体を、ラジカル重合開始剤等を用い、適当な溶媒中で重合することにより合成できる。
<[A] Polymer Synthesis Method>
[A] The polymer can be synthesized, for example, by polymerizing a monomer giving each structural unit in a suitable solvent using a radical polymerization initiator or the like.

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)、ジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート等のアゾ系ラジカル開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等の過酸化物系ラジカル開始剤等が挙げられる。これらの中で、AIBN、ジメチル2,2’−アゾビスイソブチレートが好ましく、AIBNがより好ましい。これらのラジカル開始剤は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。   Examples of the radical polymerization initiator include azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (2-cyclopropylpropylene). Pionitrile), azo radical initiators such as 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate; benzoyl peroxide, t-butyl hydroperoxide, And peroxide radical initiators such as cumene hydroperoxide. Of these, AIBN and dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate are preferred, and AIBN is more preferred. These radical initiators can be used alone or in combination of two or more.

上記重合に使用される溶媒としては、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、メチルエチルケトン、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。これらの重合に使用される溶媒は、1種単独で又は2種以上を併用してもよい。
As the solvent used for the polymerization, for example,
alkanes such as n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane, 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, methyl ethyl ketone, 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. The solvent used for these polymerizations may be used alone or in combination of two or more.

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

[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)によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)は特に限定されないが、1,000以上50,000以下が好ましく、2,000以上30,000以下がより好ましく、3,000以上20,000以下がさらに好ましく、5,000以上15,000が特に好ましい。[A]重合体のMwを上記範囲とすることで、当該樹脂組成物の塗布性及び現像欠陥抑制性が向上する。[A]重合体のMwが上記下限未満だと、十分な耐熱性を有するレジスト膜が得られない場合がある。[A]重合体のMwが上記上限を超えると、レジスト膜の現像性が低下する場合がある。   [A] The weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer is not particularly limited, but is preferably 1,000 or more and 50,000 or less, more preferably 2,000 or more and 30,000 or less. Preferably, 3,000 or more and 20,000 or less are more preferable, and 5,000 or more and 15,000 are particularly preferable. [A] By making Mw of a polymer into the said range, the applicability | paintability and development defect inhibitory property of the said resin composition improve. [A] If the Mw of the polymer is less than the lower limit, a resist film having sufficient heat resistance may not be obtained. [A] If the Mw of the polymer exceeds the above upper limit, the developability of the resist film may deteriorate.

[A]重合体のGPCによるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)に対するMwの比(Mw/Mn)は、通常、1以上5以下であり、1以上3以下が好ましく、1以上2以下がさらに好ましい。   [A] The ratio (Mw / Mn) of Mw to the number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene by GPC of the polymer is usually from 1 to 5, preferably from 1 to 3, more preferably from 1 to 2. .

本明細書における重合体のMw及びMnは、以下の条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定される値である。
GPCカラム:G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本(以上、東ソー製)
カラム温度:40℃
溶出溶媒:テトラヒドロフラン(和光純薬工業製)
流速:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
Mw and Mn of the polymer in this specification are values measured using gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
GPC column: 2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL (above, manufactured by Tosoh)
Column temperature: 40 ° C
Elution solvent: Tetrahydrofuran (Wako Pure Chemical Industries)
Flow rate: 1.0 mL / min Sample concentration: 1.0% by mass
Sample injection volume: 100 μL
Detector: Differential refractometer Standard material: Monodisperse polystyrene

<[B]溶媒>
当該樹脂組成物は、通常、[B]溶媒を含有する。[B]溶媒は、少なくとも[A]重合体及び所望により含有される[C]酸発生体及び[D]酸拡散制御体等を溶解又は分散可能な溶媒であれば特に限定されない。
<[B] Solvent>
The resin composition usually contains a [B] solvent. [B] The solvent is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving or dispersing at least the [A] polymer and the optionally contained [C] acid generator and [D] acid diffusion controller.

[B]溶媒としては、例えば、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系有機溶媒、アミド系溶媒、エステル系有機溶媒、炭化水素系溶媒等が挙げられる。   [B] Examples of the solvent include alcohol solvents, ether solvents, ketone organic solvents, amide solvents, ester organic 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アルキルエーテル系溶媒;
テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル系溶媒;
ジフェニルエーテル、アニソール(メチルフェニルエーテル)等の芳香環含有エーテル系溶媒等が挙げられる。
As an ether solvent, for example,
Dialkyl ether solvents such as diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether;
Cyclic ether solvents such as tetrahydrofuran and tetrahydropyran;
Aromatic ring-containing ether solvents such as diphenyl ether and anisole (methylphenyl ether) are exemplified.

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、2−ヘプタノン(メチル−n−ペンチルケトン)、エチル−n−ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジ−iso−ブチルケトン、トリメチルノナ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、アセトフェノン等が挙げられる。
Examples of ketone solvents include:
Acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-iso-butyl ketone, 2-heptanone (methyl-n-pentyl ketone), ethyl-n-butyl ketone, methyl-n-hexyl ketone Chain ketone solvents such as di-iso-butyl ketone and trimethylnonanone:
Cyclic ketone solvents such as cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone and methylcyclohexanone:
2,4-pentanedione, acetonylacetone, acetophenone and the like can be mentioned.

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

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i−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−ノニル等の酢酸エステル系溶媒;
エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等の多価アルコール部分エーテルアセテート系溶媒;
ジエチルカーボネート等のカーボネート系溶媒;
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、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、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、フタル酸ジエチルなどが挙げられる。
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, i-pentyl acetate, sec-pentyl acetate, 3-methoxy acetate Acetate solvents such as butyl, methylpentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, benzyl acetate, cyclohexyl acetate, methylcyclohexyl acetate, and n-nonyl acetate;
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 ether Polyhydric alcohol partial ether acetate solvents such as acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol monoethyl ether acetate;
Carbonate solvents such as diethyl carbonate;
Glycol acetate, methoxytriglycol acetate, ethyl propionate, n-butyl propionate, iso-amyl propionate, diethyl oxalate, di-n-butyl oxalate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, methyl lactate, ethyl lactate N-butyl lactate, n-amyl lactate, diethyl malonate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate and the like.

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、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アセテート系溶媒、環状ケトン系溶媒がより好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノンがさらに好ましい。当該樹脂組成物は、[B]溶媒を1種又は2種以上含有していてもよい。   Among these, ester solvents and ketone solvents are preferable, polyhydric alcohol partial ether acetate solvents and cyclic ketone solvents are more preferable, and propylene glycol monomethyl ether acetate and cyclohexanone are further preferable. The resin composition may contain one or more [B] solvents.

<[C]酸発生体>
[C]酸発生体は、露光により酸を発生する物質である。この発生した酸により[A]重合体等が有する酸解離性基が解離してカルボキシ基等が生じ、[A]重合体の有機溶媒を含有する現像液への溶解性が低下するため、当該樹脂組成物から、ネガ型のレジストパターンを形成することができる、当該樹脂組成物における[C]酸発生体の含有形態としては、後述するような低分子化合物の形態(以下、適宜「[C]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酸発生基の形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[C] acid generator>
[C] The acid generator is a substance that generates an acid upon exposure. Since the acid-dissociable group of the [A] polymer or the like is dissociated by the generated acid to generate a carboxy group or the like, and the solubility of the [A] polymer in the developer containing the organic solvent is reduced, As the inclusion form of the [C] acid generator in the resin composition that can form a negative resist pattern from the resin composition, the low molecular compound form (hereinafter referred to as “[C ] Acid generators), in the form of acid generating groups incorporated as part of the polymer, or in both forms.

[C]酸発生剤としては、例えば、オニウム塩化合物、N−スルホニルオキシイミド化合物、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。   [C] Examples of the acid generator include onium salt compounds, N-sulfonyloxyimide compounds, halogen-containing compounds, and diazoketone compounds.

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ネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1−ジフルオロエタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムカンファースルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムカンファースルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムカンファースルホネート、トリフェニルスルホニウム1,1,2,2−テトラフルオロ−6−(1−アダマンタンカルボニロキシ)−ヘキサン−1−スルホネート等が挙げられる。
As the sulfonium salt, for example,
Triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, triphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, 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, triphenylsulfonium camphorsulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium trifluoro Lomethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium Perfluoro-n-octanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium camphor Sulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 4-methyl Emissions aminosulfonylphenyl camphorsulfonate, triphenylsulfonium 1,1,2,2-tetrafluoro-6- (1-adamantanecarbonyloxy) - hexane-1-sulfonate, and the like.

テトラヒドロチオフェニウム塩としては、例えば、
1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(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カンファースルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(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カンファースルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムカンファースルホネート等が挙げられる。
Examples of tetrahydrothiophenium salts include:
1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, (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- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium camphorsulfonate, 1- (6-n-butoxy) Naphthalen-2-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethane Sulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-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- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiophenium camphorsulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (3,5 -Dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiopheny Munonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophene Ni-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium camphorsulfonate Etc.

ヨードニウム塩としては、例えば、
ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムカンファースルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムカンファースルホネート等が挙げられる。
As an iodonium salt, for example,
Diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, diphenyliodonium perfluoro-n-octanesulfonate, diphenyliodonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2, 2-tetrafluoroethanesulfonate, diphenyliodonium camphorsulfonate, 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-tetrafluoroethane sulfonate, bis (4-t- butylphenyl) iodonium camphorsulfonate, and the like.

N−スルホニルオキシイミド化合物としては、例えば、
N−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(ノナフルオロ−n−ブタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(パーフルオロ−n−オクタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−(3−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル)−1,1−ジフルオロエタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(カンファースルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド等を挙げることができる。
As the N-sulfonyloxyimide compound, for example,
N- (trifluoromethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (nonafluoro-n-butanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept -5-ene-2,3-dicarboximide, N- (perfluoro-n-octanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- ( 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboxy imide, N- (2- (3- tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecanyl) -1,1-difluoroethane-sulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept Examples include -5-ene-2,3-dicarboximide, N- (camphorsulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide.

[C]酸発生剤としては、下記式(6)で表される化合物が好ましい。[C]酸発生剤が下記構造を有することで、[A]重合体の各構造単位との相互作用等により、露光により発生する酸のレジスト膜中の拡散長がより適度に短くなると考えられ、その結果、当該樹脂組成物のリソグラフィー性能をより向上させることができる。   [C] The acid generator is preferably a compound represented by the following formula (6). [C] It is considered that the acid generator has the following structure, so that the diffusion length of the acid generated by exposure in the resist film is appropriately shortened by the interaction with each structural unit of the [A] polymer. As a result, the lithography performance of the resin composition can be further improved.

Figure 2015055868
Figure 2015055868

上記式(6)中、Rは、環員数6以上の脂環構造を含む1価の基又は環員数6以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基である。R10は、炭素数1〜10のフッ素化アルカンジイル基である。Xは、1価の放射線分解性オニウムカチオンである。 In the above formula (6), R 9 is a monovalent group containing an alicyclic structure having 6 or more ring members or a monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 6 or more ring members. R 10 is a fluorinated alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms. X + is a monovalent radiolytic onium cation.

における「環員数」とは、脂環構造及び脂肪族複素環構造の環を構成する原子数をいい、多環の脂環構造及び多環の脂肪族複素環構造の場合は、この多環を構成する原子数をいう。 The “number of ring members” in R 9 refers to the number of atoms constituting the ring of the alicyclic structure and the aliphatic heterocyclic structure, and in the case of the polycyclic alicyclic structure and the polycyclic aliphatic heterocyclic structure, The number of atoms that make up the ring.

上記Rで表される環員数6以上の脂環構造を含む1価の基としては、例えば、
シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロドデシル基等の単環のシクロアルキル基;
シクロオクテニル基、シクロデセニル基等の単環のシクロアルケニル基;
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多環のシクロアルキル基;
ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基等の多環のシクロアルケニル基等が挙げられる。
Examples of the monovalent group containing an alicyclic structure having 6 or more ring members represented by R 9 include:
A monocyclic cycloalkyl group such as a cyclooctyl group, a cyclononyl group, a cyclodecyl group, a cyclododecyl group;
A monocyclic cycloalkenyl group such as a cyclooctenyl group and a cyclodecenyl group;
A polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, an adamantyl group, a tricyclodecyl group, a tetracyclododecyl group;
And polycyclic cycloalkenyl groups such as a norbornenyl group and a tricyclodecenyl group.

上記Rで表される環員数6以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基としては、例えば、
ノルボルナンラクトン−イル基等のラクトン構造を含む基;
ノルボルナンスルトン−イル基等のスルトン構造を含む基;
オキサシクロヘプチル基、オキサノルボルニル基等の酸素原子含有複素環基;
アザシクロヘキシル基、アザシクロヘプチル基、ジアザビシクロオクタン−イル基等の窒素原子含有複素環基;
チアシクロヘプチル基、チアノルボルニル基等のイオウ原子含有複素環基等が挙げられる。
Examples of the monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 6 or more ring members represented by R 9 include:
A group containing a lactone structure such as a norbornanelactone-yl group;
A group containing a sultone structure such as a norbornane sultone-yl group;
An oxygen atom-containing heterocyclic group such as an oxacycloheptyl group and an oxanorbornyl group;
A nitrogen atom-containing heterocyclic group such as an azacyclohexyl group, an azacycloheptyl group, a diazabicyclooctane-yl group;
And sulfur atom-containing heterocyclic groups such as a thiacycloheptyl group and a thianorbornyl group.

で表される基の環員数しては、上述の酸の拡散長がさらに適度になる観点から、8以上が好ましく、9〜15がより好ましく、10〜13がさらに好ましい。 The number of ring members of the group represented by R 9 is preferably 8 or more, more preferably 9 to 15 and even more preferably 10 to 13 from the viewpoint that the acid diffusion length described above becomes more appropriate.

としては、これらの中で、環員数9以上の脂環構造を含む1価の基、環員数9以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基が好ましく、アダマンチル基、ヒドロキシアダマンチル基、ノルボルナンラクトン−イル基、5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.3.1.13,8]ウンデカン−イル基がより好ましく、アダマンチル基がさらに好ましい。 R 9 is preferably a monovalent group containing an alicyclic structure having 9 or more ring members, or a monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 9 or more ring members, among which an adamantyl group or a hydroxyadamantyl group , A norbornanelactone-yl group, and a 5-oxo-4-oxatricyclo [4.3.1.1 3,8 ] undecan-yl group are more preferable, and an adamantyl group is more preferable.

上記Rで表される炭素数1〜10のフッ素化アルカンジイル基としては、例えば、メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基等の炭素数1〜10のアルカンジイル基が有する水素原子の1個以上をフッ素原子で置換した基等が挙げられる。
これらの中で、SO 基に隣接する炭素原子にフッ素原子が結合しているフッ素化アルカンジイル基が好ましく、SO 基に隣接する炭素原子に2個のフッ素原子が結合しているフッ素化アルカンジイル基がより好ましく、1,1−ジフルオロメタンジイル基、1,1−ジフルオロエタンジイル基、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−1,2−プロパンジイル基、1,1,2,2−テトラフルオロエタンジイル基、1,1,2,2−テトラフルオロブタンジイル基、1,1,2,2−テトラフルオロヘキサンジイル基がさらに好ましい。
Examples of the fluorinated alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 9 include one hydrogen atom of an alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms such as a methanediyl group, an ethanediyl group, and a propanediyl group. Examples include groups in which the above is substituted with a fluorine atom.
Among these, SO 3 - fluorinated alkane diyl group which has a fluorine atom to carbon atom is bonded to adjacent groups are preferred, SO 3 - 2 fluorine atoms to the carbon atom adjacent to the group is attached More preferred are fluorinated alkanediyl groups, 1,1-difluoromethanediyl group, 1,1-difluoroethanediyl group, 1,1,3,3,3-pentafluoro-1,2-propanediyl group, 1,1 1,2,2-tetrafluoroethanediyl group, 1,1,2,2-tetrafluorobutanediyl group, and 1,1,2,2-tetrafluorohexanediyl group are more preferable.

上記Xで表される1価の放射線分解性オニウムカチオンは、放射線の照射により分解するカチオンである。露光部では、この放射線分解性オニウムカチオンの分解により生成するプロトンと、スルホネートアニオンとからスルホン酸を生じる。上記Xで表される1価の放射線分解性オニウムカチオンとしては、例えば、S、I、O、N、P、Cl、Br、F、As、Se、Sn、Sb、Te、Bi等の元素を含む放射線分解性オニウムカチオンが挙げられる。元素としてS(イオウ)を含むカチオンとしては、例えば、スルホニウムカチオン、テトラヒドロチオフェニウムカチオン等が挙げられ、元素としてI(ヨウ素)を含むカチオンとしては、ヨードニウムカチオン等が挙げられる。これらの中で、下記式(X−1)で表されるスルホニウムカチオン、下記式(X−2)で表されるテトラヒドロチオフェニウムカチオン、下記式(X−3)で表されるヨードニウムカチオンが好ましい。 The monovalent radiolytic onium cation represented by X + is a cation that decomposes upon irradiation with radiation. In the exposed portion, sulfonic acid is generated from protons generated by the decomposition of the radiolytic onium cation and the sulfonate anion. Examples of the monovalent radiolytic onium cation represented by X + include elements such as S, I, O, N, P, Cl, Br, F, As, Se, Sn, Sb, Te, and Bi. And radiation-decomposable onium cations. Examples of the cation containing S (sulfur) as an element include a sulfonium cation and a tetrahydrothiophenium cation. Examples of the cation containing I (iodine) as an element include an iodonium cation. Among these, a sulfonium cation represented by the following formula (X-1), a tetrahydrothiophenium cation represented by the following formula (X-2), and an iodonium cation represented by the following formula (X-3) preferable.

Figure 2015055868
Figure 2015055868

上記式(X−1)中、Ra1、Ra2及びRa3は、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基、−OSO−R若しくは−SO−Rであるか、又はこれらの基のうちの2つ以上が互いに合わせられ構成される環構造を表す。R及びRは、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数5〜25の脂環式炭化水素基又は置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基である。k1、k2及びk3は、それぞれ独立して0〜5の整数である。Ra1〜Ra3並びにR及びRがそれぞれ複数の場合、複数のRa1〜Ra3並びにR及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
上記式(X−2)中、Rb1は、置換若しくは非置換の炭素数1〜8の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は置換若しくは非置換の炭素数6〜8の芳香族炭化水素基である。k4は0〜7の整数である。Rb1が複数の場合、複数のRb1は同一でも異なっていてもよく、また、複数のRb1は、互いに合わせられ構成される環構造を表してもよい。Rb2は、置換若しくは非置換の炭素数1〜7の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は置換若しくは非置換の炭素数6若しくは7の芳香族炭化水素基である。k5は、0〜6の整数である。Rb2が複数の場合、複数のRb2は同一でも異なっていてもよく、また、複数のRb2は互いに合わせられ構成される環構造を表してもよい。qは、0〜3の整数である。
上記式(X−3)中、Rc1及びRc2は、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基、−OSO−R若しくは−SO−Rであるか、又はこれらの基のうちの2つ以上が互いに合わせられ構成される環構造を表す。R及びRは、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数5〜25の脂環式炭化水素基又は置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基である。k6及びk7は、それぞれ独立して0〜5の整数である。Rc1、Rc2、R及びRがそれぞれ複数の場合、複数のRc1、Rc2、R及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
In the above formula (X-1), R a1 , R a2 and R a3 are each independently a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, substituted or unsubstituted. aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms, a or a -OSO 2 -R P or -SO 2 -R Q, or two or more are combined with each other configured ring of these groups . R P and R Q are each independently a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic hydrocarbon group having 5 to 25 carbon atoms. Or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms. k1, k2 and k3 are each independently an integer of 0 to 5. R a1 to R a3 and when R P and R Q are a plurality each of the plurality of R a1 to R a3 and R P and R Q may be the same as or different from each other.
In the above formula (X-2), R b1 represents a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon having 6 to 8 carbon atoms. It is a group. k4 is an integer of 0-7. If R b1 is plural, the plurality of R b1 may be the same or different, and plural R b1 may represent a constructed ring aligned with each other. R b2 is a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 or 7 carbon atoms. k5 is an integer of 0-6. If R b2 is plural, the plurality of R b2 may be the same or different, and plural R b2 may represent a keyed configured ring structure. q is an integer of 0-3.
In the above formula (X-3), R c1 and R c2 each independently represent a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a substituted or unsubstituted carbon number of 6 12 aromatic hydrocarbon group, or an -OSO 2 -R R or -SO 2 -R S, or two or more are combined with each other configured ring of these groups. R R and R S are each independently a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic hydrocarbon group having 5 to 25 carbon atoms. Or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms. k6 and k7 are each independently an integer of 0 to 5. R c1, R c2, R when R and R S is plural respective plurality of R c1, R c2, R R and R S may have respectively the same or different.

上記Ra1〜Ra3、Rb1、Rb2、Rc1及びRc2で表される非置換の直鎖状のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基等が挙げられる。
上記Ra1〜Ra3、Rb1、Rb2、Rc1及びRc2で表される非置換の分岐状のアルキル基としては、例えば、i−プロピル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等が挙げられる。
上記Ra1〜Ra3、Rc1及びRc2で表される非置換の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等が挙げられる。
上記Rb1及びRb2で表される非置換の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、トリル基、ベンジル基等が挙げられる。
Examples of the unsubstituted linear alkyl group represented by R a1 to R a3 , R b1 , R b2 , R c1 and R c2 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and n-butyl. Groups and the like.
Examples of the unsubstituted branched alkyl group represented by R a1 to R a3 , R b1 , R b2 , R c1 and R c2 include an i-propyl group, an i-butyl group, a sec-butyl group, Examples include t-butyl group.
Examples of the unsubstituted aromatic hydrocarbon group represented by R a1 to R a3 , R c1, and R c2 include aryl groups such as phenyl group, tolyl group, xylyl group, mesityl group, and naphthyl group; benzyl group And aralkyl groups such as a phenethyl group.
Examples of the unsubstituted aromatic hydrocarbon group represented by R b1 and R b2 include a phenyl group, a tolyl group, and a benzyl group.

上記アルキル基及び芳香族炭化水素基が有する水素原子を置換していてもよい置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基、アシル基、アシロキシ基等が挙げられる。
これらの中で、ハロゲン原子が好ましく、フッ素原子がより好ましい。
Examples of the substituent that may substitute the hydrogen atom of the alkyl group and aromatic hydrocarbon group include a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, a hydroxy group, a carboxy group, and a cyano group. Group, nitro group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, alkoxycarbonyloxy group, acyl group, acyloxy group and the like.
Among these, a halogen atom is preferable and a fluorine atom is more preferable.

上記Ra1〜Ra3、Rb1、Rb2、Rc1及びRc2としては、非置換の直鎖状又は分岐状のアルキル基、フッ素化アルキル基、非置換の1価の芳香族炭化水素基、−OSO−R”、−SO−R”が好ましく、フッ素化アルキル基、非置換の1価の芳香族炭化水素基がより好ましく、フッ素化アルキル基がさらに好ましい。R”は、非置換の1価の脂環式炭化水素基又は非置換の1価の芳香族炭化水素基である。 R a1 to R a3 , R b1 , R b2 , R c1 and R c2 include an unsubstituted linear or branched alkyl group, a fluorinated alkyl group, and an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group. , —OSO 2 —R ″ and —SO 2 —R ″ are preferred, fluorinated alkyl groups, unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon groups are more preferred, and fluorinated alkyl groups are more preferred. R ″ is an unsubstituted monovalent alicyclic hydrocarbon group or an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group.

上記式(X−1)におけるk1、k2及びk3としては、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。
上記式(X−2)におけるk4としては、0〜2の整数が好ましく、0又は1がより好ましく、1がさらに好ましい。k5としては、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。
上記式(X−3)におけるk6及びk7としては、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。
As k1, k2, and k3 in the formula (X-1), integers of 0 to 2 are preferable, 0 or 1 is more preferable, and 0 is more preferable.
As k4 in the formula (X-2), an integer of 0 to 2 is preferable, 0 or 1 is more preferable, and 1 is more preferable. k5 is preferably an integer of 0 to 2, more preferably 0 or 1, and still more preferably 0.
As k6 and k7 in the formula (X-3), an integer of 0 to 2 is preferable, 0 or 1 is more preferable, and 0 is more preferable.

上記式(3)で表される酸発生剤としては、例えば、下記式(6−1)〜(6−13)で表される化合物(以下、「化合物(6−1)〜(6−13)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the acid generator represented by the above formula (3) include compounds represented by the following formulas (6-1) to (6-13) (hereinafter, “compounds (6-1) to (6-13)”. ) ")) And the like.

Figure 2015055868
Figure 2015055868

[C]酸発生剤としては、これらの中でも、オニウム塩化合物が好ましく、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、化合物(6−1)、化合物(6−2)、化合物(6−12)、化合物(6−13)がさらに好ましい。   [C] Among these, the acid generator is preferably an onium salt compound, more preferably a sulfonium salt or a tetrahydrothiophenium salt, and a compound (6-1), a compound (6-2), or a compound (6-12). ) And the compound (6-13) are more preferable.

[C]酸発生体の含有量としては、[C]酸発生体が[C]酸発生剤の場合、当該樹脂組成物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い。[B]酸発生剤の含有量を上記範囲とすることで、当該樹脂組成物の感度及び現像性が向上する。[B]酸発生体は、1種又は2種以上を用いることができる。   The content of the [C] acid generator is as follows. When the [C] acid generator is a [C] acid generator, from the viewpoint of ensuring the sensitivity and developability of the resin composition, [A] 100 mass of the polymer. 0.1 parts by mass or more and 30 parts by mass or less are preferable, 0.5 parts by mass or more and 20 parts by mass or less are more preferable, and 1 part by mass or more and 15 parts by mass or less are more preferable. [B] By making content of an acid generator into the said range, the sensitivity and developability of the said resin composition improve. [B] 1 type (s) or 2 or more types can be used for an acid generator.

<[D]酸拡散制御体>
当該樹脂組成物は、必要に応じて、[D]酸拡散制御体を含有してもよい。
[D]酸拡散制御体は、露光により[C]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、非露光領域における好ましくない化学反応を抑制する効果を奏し、得られる樹脂組成物の貯蔵安定性がさらに向上し、またレジストとしての解像度がさらに向上すると共に、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、プロセス安定性に優れた樹脂組成物が得られる。[D]酸拡散制御体の当該樹脂組成物における含有形態としては、遊離の化合物(以下、適宜「[D]酸拡散制御剤」という)の形態でも、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。
<[D] Acid diffusion controller>
The resin composition may contain a [D] acid diffusion controller as necessary.
[D] The acid diffusion controller has the effect of controlling the diffusion phenomenon in the resist film of the acid generated from the [C] acid generator by exposure, and suppressing the undesired chemical reaction in the non-exposed region. The storage stability of the product is further improved, the resolution as a resist is further improved, and the change in the line width of the resist pattern due to fluctuations in the holding time from exposure to development processing can be suppressed, resulting in excellent process stability. A resin composition is obtained. [D] The content of the acid diffusion controller in the resin composition may be a free compound (hereinafter referred to as “[D] acid diffusion controller” as appropriate) or a form incorporated as part of the polymer. However, both forms may be used.

[D]酸拡散制御剤としては、例えば、下記式(7)で表される化合物(以下、「含窒素化合物(I)」ともいう)、同一分子内に窒素原子を2個有する化合物(以下、「含窒素化合物(II)」ともいう)、窒素原子を3個有する化合物(以下、「含窒素化合物(III)」ともいう)、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。   [D] Examples of the acid diffusion controller include a compound represented by the following formula (7) (hereinafter also referred to as “nitrogen-containing compound (I)”), a compound having two nitrogen atoms in the same molecule (hereinafter referred to as “nitrogen-containing compound (I)”). , “Nitrogen-containing compound (II)”, compounds having three nitrogen atoms (hereinafter also referred to as “nitrogen-containing compound (III)”), amide group-containing compounds, urea compounds, nitrogen-containing heterocyclic compounds, etc. Can be mentioned.

Figure 2015055868
Figure 2015055868

上記式(7)中、R11、R12及びR13は、それぞれ独立して、水素原子、置換されていてもよい直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、アリール基又はアラルキル基である。 In the above formula (7), R 11 , R 12 and R 13 are each independently a hydrogen atom, an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group, aryl group or aralkyl group. .

含窒素化合物(I)としては、例えば、n−ヘキシルアミン等のモノアルキルアミン類;ジ−n−ブチルアミン等のジアルキルアミン類;トリエチルアミン等のトリアルキルアミン類;アニリン等の芳香族アミン類等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing compound (I) include monoalkylamines such as n-hexylamine; dialkylamines such as di-n-butylamine; trialkylamines such as triethylamine; aromatic amines such as aniline. Can be mentioned.

含窒素化合物(II)としては、例えば、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等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing compound (II) include ethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, and the like.

含窒素化合物(III)としては、例えば、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン等のポリアミン化合物;ジメチルアミノエチルアクリルアミド等の重合体等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing compound (III) include polyamine compounds such as polyethyleneimine and polyallylamine; and polymers such as dimethylaminoethylacrylamide.

アミド基含有化合物としては、例えば、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−メチルピロリドン等が挙げられる。   Examples of the amide group-containing compound include formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, propionamide, benzamide, pyrrolidone, N-methylpyrrolidone and the like. Can be mentioned.

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、トリブチルチオウレア等が挙げられる。   Examples of the urea compound include urea, methylurea, 1,1-dimethylurea, 1,3-dimethylurea, 1,1,3,3-tetramethylurea, 1,3-diphenylurea, tributylthiourea and the like. .

含窒素複素環化合物としては、例えば、ピリジン、2−メチルピリジン等のピリジン類;N−プロピルモルホリン、N−(ウンデシルカルボニルオキシエチル)モルホリン等のモルホリン類;ピラジン、ピラゾール等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing heterocyclic compound include pyridines such as pyridine and 2-methylpyridine; morpholines such as N-propylmorpholine and N- (undecylcarbonyloxyethyl) morpholine; pyrazine and pyrazole.

また、上記含窒素有機化合物として、酸解離性基を有する化合物を用いることもできる。このような酸解離性基を有する含窒素有機化合物としては、例えば、N−t−ブトキシカルボニルピペリジン、N−t−ブトキシカルボニルイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニル−2−フェニルベンズイミダゾール、N−(t−ブトキシカルボニル)ジ−n−オクチルアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジエタノールアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジシクロヘキシルアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジフェニルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン、N−t−アミルオキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン等が挙げられる。   Moreover, the compound which has an acid dissociable group can also be used as said nitrogen-containing organic compound. Examples of the nitrogen-containing organic compound having such an acid dissociable group include Nt-butoxycarbonylpiperidine, Nt-butoxycarbonylimidazole, Nt-butoxycarbonylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonyl- 2-phenylbenzimidazole, N- (t-butoxycarbonyl) di-n-octylamine, N- (t-butoxycarbonyl) diethanolamine, N- (t-butoxycarbonyl) dicyclohexylamine, N- (t-butoxycarbonyl) Examples thereof include diphenylamine, Nt-butoxycarbonyl-4-hydroxypiperidine, Nt-amyloxycarbonyl-4-hydroxypiperidine and the like.

また、[D]酸拡散制御剤として、露光により感光し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(8−1)で表されるスルホニウム塩化合物、下記式(8−2)で表されるヨードニウム塩化合物等が挙げられる。   Further, as the [D] acid diffusion control agent, a photodisintegratable base that is exposed to light and generates a weak acid by exposure can also be used. 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 (8-1), an iodonium salt compound represented by the following formula (8-2), and the like.

Figure 2015055868
Figure 2015055868

上記式(8−1)及び式(8−2)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、ヒドロキシ基又はハロゲン原子である。E及びQは、それぞれ独立して、OH、Rβ−COO、Rβ−SO 又は下記式(5−3)で表されるアニオンである。但し、Rβは、アルキル基、アリール基又はアラルキル基である。 In the above formulas (8-1) and (8-2), R 14 to R 18 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxy group, or a halogen atom. E and Q are each independently an anion represented by OH , R β —COO , R β —SO 3 or the following formula (5-3). However, R ( beta) is an alkyl group, an aryl group, or an aralkyl group.

Figure 2015055868
Figure 2015055868

上記式(8−3)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ル基である。uは、0〜2の整数である。 In the above formula (8-3), 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 by a fluorine atom, or carbon atoms 1 It is a -12 linear or branched alkoxyl group. u is an integer of 0-2.

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。   As said photodegradable base, the compound etc. which are represented by a following formula are mentioned, for example.

Figure 2015055868
Figure 2015055868

上記光崩壊性塩基としては、これらの中で、スルホニウム塩が好ましく、トリアリールスルホニウム塩がより好ましく、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さらに好ましく、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特に好ましい。   Of these, the photodegradable base is preferably a sulfonium salt, more preferably a triarylsulfonium salt, further preferably triphenylsulfonium salicylate, triphenylsulfonium 10-camphor sulfonate, and triphenylsulfonium 10-camphor. Sulfonate is particularly preferred.

[D]酸拡散制御体の含有量としては、[D]酸拡散制御体が[D]酸拡散制御剤である場合、[A]重合体100質量部に対して、0〜20質量部が好ましく、0.1質量部〜15質量部がより好ましく、0.3質量部〜10質量部がさらに好ましい。[D]酸拡散制御剤の含有量が上記上限を超えると、当該樹脂組成物の感度が低下する場合がある。   [D] The content of the acid diffusion controller is 0 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer [A] when the [D] acid diffusion controller is a [D] acid diffusion controller. Preferably, 0.1 mass part-15 mass parts are more preferable, and 0.3 mass part-10 mass parts are further more preferable. [D] When the content of the acid diffusion controller exceeds the above upper limit, the sensitivity of the resin composition may decrease.

<[E]重合体>
[E]重合体は、[A]重合体以外のフッ素原子含有重合体である。
<[E] polymer>
[E] The polymer is a fluorine atom-containing polymer other than the [A] polymer.

[E]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、2質量%〜60質量%がより好ましく、4質量%〜40質量%がさらに好ましく、7質量%〜30質量%が特に好ましい。[E]重合体のフッ素原子含有率が上記下限未満だと、レジスト膜表面の疎水性が低下する場合がある。なお重合体のフッ素原子含有率(質量%)は、13C−NMRスペクトル測定により重合体の構造を求め、その構造から算出することができる。 [E] The fluorine atom content of the polymer is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass to 60% by mass, further preferably 4% by mass to 40% by mass, and 7% by mass to 30% by mass. Particularly preferred. [E] When the fluorine atom content of the polymer is less than the lower limit, the hydrophobicity of the resist film surface may be lowered. In addition, the fluorine atom content rate (mass%) of a polymer can obtain | require the structure of a polymer by < 13 > C-NMR spectrum measurement, and can calculate it from the structure.

[E]重合体としては、下記構造単位(E1)及び構造単位(E2)からなる群より選ばれる少なくとも1種を有することが好ましい。[E]重合体は、構造単位(E1)及び構造単位(E1)をそれぞれ1種又は2種以上有していてもよい。   [E] The polymer preferably has at least one selected from the group consisting of the following structural unit (E1) and structural unit (E2). [E] The polymer may have one or more structural units (E1) and structural units (E1).

[構造単位(E1)]
構造単位(E1)は、下記式(9a)で表される構造単位である。[E]重合体は、構造単位(E1)を有することでフッ素原子含有率を調整することができる。
[Structural unit (E1)]
The structural unit (E1) is a structural unit represented by the following formula (9a). [E] A polymer can adjust a fluorine atom content rate by having a structural unit (E1).

Figure 2015055868
Figure 2015055868

上記式(9a)中、Rは、水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Gは、単結合、酸素原子、硫黄原子、−CO−O−、−SO−O−NH−、−CO−NH−又は−O−CO−NH−である。Rは、少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数1〜6の1価の鎖状炭化水素基又は少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数4〜20の1価の脂肪族環状炭化水素基である。 In said formula (9a), RD is a hydrogen atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. G is a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, —CO—O—, —SO 2 —O—NH—, —CO—NH— or —O—CO—NH—. R E is a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms having at least one fluorine atom or a monovalent aliphatic cyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms having at least one fluorine atom. It is.

上記R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の鎖状炭化水素基としては、例えば、トリフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、パーフルオロエチル基、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル基、パーフルオロn−プロピル基、パーフルオロi−プロピル基、パーフルオロn−ブチル基、パーフルオロi−ブチル基、パーフルオロt−ブチル基、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル基、パーフルオロヘキシル基等が挙げられる。 The chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms and having at least one fluorine atom represented by R E, for example, a trifluoromethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, perfluoroethyl Group, 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group, 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl group, perfluoro n-propyl group, perfluoro i-propyl group, perfluoro Examples include n-butyl group, perfluoro i-butyl group, perfluoro t-butyl group, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl group, perfluorohexyl group and the like.

上記R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の脂肪族環状炭化水素基としては、例えば、モノ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、パーフルオロシクロペンチル基、モノフルオロシクロヘキシル基、ジフルオロシクロペンチル基、パーフルオロシクロヘキシルメチル基、フルオロノルボルニル基、フルオロアダマンチル基、フルオロボルニル基、フルオロイソボルニル基、フルオロトリシクロデシル基、フルオロテトラシクロデシル基等が挙げられる。 Examples of the aliphatic cyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms and having at least one fluorine atom represented by R E, for example, monofluoromethyl cyclopentyl group, difluorocyclopentyl groups, perfluorocyclopentyl group, monofluoromethyl cyclohexyl , Difluorocyclopentyl group, perfluorocyclohexylmethyl group, fluoronorbornyl group, fluoroadamantyl group, fluorobornyl group, fluoroisobornyl group, fluorotricyclodecyl group, fluorotetracyclodecyl group and the like.

上記構造単位(E1)を与える単量体としては、例えば、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、2,2,2−トリフルオロエチルオキシカルボニルメチル(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、モノフルオロシクロペンチル(メタ)アクリル酸エステル、ジフルオロシクロペンチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロシクロペンチル(メタ)アクリル酸エステル、モノフルオロシクロヘキシル(メタ)アクリル酸エステル、ジフルオロシクロペンチル(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、フルオロノルボルニル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロアダマンチル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロボルニル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロイソボルニル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロトリシクロデシル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロテトラシクロデシル(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。
これらの中で、2,2,2−トリフルオロエチルオキシカルボニルメチル(メタ)アクリル酸エステルが好ましい。
Examples of the monomer that gives the structural unit (E1) include trifluoromethyl (meth) acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl (meth) acrylate, and 2,2,2-trifluoro. Ethyloxycarbonylmethyl (meth) acrylic acid ester, 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) acrylic acid ester, 2- (1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl) (Meth) acrylic acid ester, 1- (2,2,3,3,4,4,5,5-octaful Lopentyl) (meth) acrylic acid ester, perfluorocyclohexylmethyl (meth) acrylic acid ester, 1- (2,2,3,3,3-pentafluoropropyl) (meth) acrylic acid ester, monofluorocyclopentyl (meth) Acrylic acid ester, difluorocyclopentyl (meth) acrylic acid ester, perfluorocyclopentyl (meth) acrylic acid ester, monofluorocyclohexyl (meth) acrylic acid ester, difluorocyclopentyl (meth) acrylic acid ester, perfluorocyclohexylmethyl (meth) acrylic Acid ester, fluoronorbornyl (meth) acrylic acid ester, fluoroadamantyl (meth) acrylic acid ester, fluorobornyl (meth) acrylic acid ester, fluoroisobornyl Meth) acrylic acid esters, fluoro tricyclodecyl (meth) acrylate, fluoro tetracyclododecene decyl (meth) acrylic acid ester.
Among these, 2,2,2-trifluoroethyloxycarbonylmethyl (meth) acrylic acid ester is preferable.

構造単位(E1)の含有割合としては、[E]重合体を構成する全構造単位に対して、5モル%〜95モル%が好ましく、10モル%〜90モル%がより好ましく、30モル%〜85モル%がさらに好ましい。このような含有割合にすることによって液浸露光時においてレジスト膜表面のより高い動的接触角を発現させることができる。   As a content rate of a structural unit (E1), 5 mol%-95 mol% are preferable with respect to all the structural units which comprise a [E] polymer, 10 mol%-90 mol% are more preferable, 30 mol% More preferred is ~ 85 mol%. By setting such a content ratio, a higher dynamic contact angle on the resist film surface can be expressed at the time of immersion exposure.

[構造単位(E2)]
構造単位(E2)は、下記式(9b)で表される構造単位である。[E]重合体は、構造単位(E2)を有することで疎水性が上がるため、当該樹脂組成物から形成されたレジスト膜表面の動的接触角をさらに向上させることができる。
[Structural unit (E2)]
The structural unit (E2) is a structural unit represented by the following formula (9b). Since the [E] polymer has the structural unit (E2) and becomes hydrophobic, the dynamic contact angle of the resist film surface formed from the resin composition can be further improved.

Figure 2015055868
Figure 2015055868

上記式(9b)中、Rは、水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。R20は、炭素数1〜20の(s+1)価の炭化水素基であり、R20のR21側の末端に酸素原子、硫黄原子、−NR’−、カルボニル基、−CO−O−又は−CO−NH−が結合された構造のものも含む。R’は、水素原子又は1価の有機基である。R20は、単結合、炭素数1〜10の2価の鎖状炭化水素基又は炭素数4〜20の2価の脂肪族環状炭化水素基である。Xは、少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数1〜20の2価の鎖状炭化水素基である。Aは、酸素原子、−NR”−、−CO−O−*又は−SO−O−*である。R”は、水素原子又は1価の有機基である。*は、R20に結合する結合部位を示す。R22は、水素原子又は1価の有機基である。sは、1〜3の整数である。但し、sが2又は3の場合、複数のR21、X、A及びR22はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。 In said formula (9b), R < F > is a hydrogen atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R 20 is a (s + 1) -valent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and an oxygen atom, a sulfur atom, —NR′—, a carbonyl group, —CO—O—, or a terminal at the R 21 side of R 20 Also includes a structure in which —CO—NH— is bonded. R ′ is a hydrogen atom or a monovalent organic group. R 20 is a single bond, a divalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or a divalent aliphatic cyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms. X 2 is a divalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms and having at least one fluorine atom. A 1 is an oxygen atom, —NR ″ —, —CO—O— *, or —SO 2 —O— *. R ″ is a hydrogen atom or a monovalent organic group. * Indicates a binding site that binds to R 20. R 22 is a hydrogen atom or a monovalent organic group. s is an integer of 1 to 3. However, when s is 2 or 3, a plurality of R 21 , X 2 , A 1 and R 22 may be the same or different.

上記R22が水素原子である場合には、[E]重合体のアルカリ現像液に対する溶解性を向上させることができる点で好ましい。 When R 22 is a hydrogen atom, it is preferable in that the solubility of the [E] polymer in an alkaline developer can be improved.

上記R22で表される1価の有機基としては、例えば、酸解離性基、アルカリ解離性基又は置換基を有していてもよい炭素数1〜30の炭化水素基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group represented by R 22 include an acid-dissociable group, an alkali-dissociable group, or a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent.

上記構造単位(E2)としては、例えば、下記式(9b−1)〜(9b−3)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (E2) include structural units represented by the following formulas (9b-1) to (9b-3).

Figure 2015055868
Figure 2015055868

上記式(9b−1)〜(9b−3)中、R20’は、炭素数1〜20の2価の直鎖状、分岐状若しくは環状の飽和若しくは不飽和の炭化水素基である。R、X、R22及びsは、上記式(9b)と同義である。sが2又は3である場合、複数のX及びR22はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。 In the above formulas (9b-1) to (9b-3), R 20 ′ is a divalent linear, branched or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R F , X 2 , R 22 and s are as defined in the above formula (9b). When s is 2 or 3, the plurality of X 2 and R 22 may be the same or different.

上記構造単位(9b)の含有割合としては、[E]重合体を構成する全構造単位に対して、0モル%〜90モル%が好ましく、5モル%〜85モル%がより好ましく、10モル%〜80モル%がさらに好ましい。このような含有割合にすることによって、当該樹脂組成物から形成されたレジスト膜表面は、アルカリ現像において動的接触角の低下度を向上させることができる。   As a content rate of the said structural unit (9b), 0 mol%-90 mol% are preferable with respect to all the structural units which comprise a [E] polymer, 5 mol%-85 mol% are more preferable, 10 mol % To 80 mol% is more preferable. By setting it as such a content rate, the resist film surface formed from the said resin composition can improve the fall degree of a dynamic contact angle in alkali image development.

[他の構造単位]
また、[E]重合体は、上記構造単位以外にも、例えば、アルカリ可溶性基を含む構造単位、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、脂環式基を含む構造単位等の他の構造単位を有していてもよい。上記アルカリ可溶性基としては、例えば、カルボキシ基、スルホンアミド基、スルホ基等が挙げられる。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種の構造を有する構造単位としては、上述した[A]重合体における構造単位(III)等が挙げられる。
[Other structural units]
In addition to the above structural unit, the [E] polymer includes, for example, a structural unit containing at least one structure selected from the group consisting of a structural unit containing an alkali-soluble group, a lactone structure, a cyclic carbonate structure, and a sultone structure. And may have other structural units such as a structural unit containing an alicyclic group. As said alkali-soluble group, a carboxy group, a sulfonamide group, a sulfo group etc. are mentioned, for example. Examples of the structural unit having at least one structure selected from the group consisting of a lactone structure, a cyclic carbonate structure, and a sultone structure include the structural unit (III) in the above-described [A] polymer.

上記他の構造単位の含有割合としては、[E]重合体を構成する全構造単位に対して、通常、30モル%以下であり、20モル%以下が好ましい。上記他の構造単位の含有割合が上記上限を超えると、当該樹脂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 said other structural unit, it is 30 mol% or less normally with respect to all the structural units which comprise a [E] polymer, and 20 mol% or less is preferable. If the content ratio of the other structural unit exceeds the upper limit, the pattern forming property of the resin composition may be deteriorated.

当該樹脂組成物における[E]重合体の含有量としては、[A]重合体の100質量部に対して、0〜20質量部が好ましく、0.5質量部〜15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。[E]重合体の含有量が上記上限を超えると、当該樹脂組成物のパターン形成性が低下する場合がある。   As content of the [E] polymer in the said resin composition, 0-20 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of [A] polymer, 0.5 mass part-15 mass parts are more preferable, 1 mass part-10 mass parts are further more preferable. [E] When the content of the polymer exceeds the above upper limit, the pattern forming property of the resin composition may be lowered.

<[F]重合体>
[F]重合体は、[A]重合体よりフッ素原子含有率が小さく、酸解離性基を含む構造単位を有する重合体である。当該樹脂組成物は、[A]重合体が撥水性重合体添加剤として用いられている場合([A2]重合体)に、ベース重合体として[F]重合体を含有することが好ましい。[F]重合体としては、[A]重合体における構造単位(II)及び構造単位(III)を有するものが好ましく、構造単位(IV)〜(VI)を有していてもよい。
<[F] polymer>
The [F] polymer is a polymer having a structural unit containing an acid dissociable group having a fluorine atom content smaller than that of the [A] polymer. The resin composition preferably contains a [F] polymer as a base polymer when the [A] polymer is used as a water-repellent polymer additive ([A2] polymer). As [F] polymer, what has structural unit (II) and structural unit (III) in [A] polymer is preferable, and you may have structural unit (IV)-(VI).

上記構造単位(II)の含有割合としては、[F]重合体を構成する全構造単位に対して、20モル%〜80モル%が好ましく、30モル%〜70モル%がより好ましい。
上記構造単位(III)の含有割合としては、[F]重合体を構成する全構造単位に対して、20モル%〜70モル%が好ましく、30モル%〜60モル%がより好ましい。
上記構造単位(IV)〜(VI)の含有割合としてはそれぞれ、[F]重合体を構成する全構造単位に対して、0モル%〜40モル%が好ましく、10モル〜30モル%がより好ましい。
As a content rate of the said structural unit (II), 20 mol%-80 mol% are preferable with respect to all the structural units which comprise a [F] polymer, and 30 mol%-70 mol% are more preferable.
As a content rate of the said structural unit (III), 20 mol%-70 mol% are preferable with respect to all the structural units which comprise a [F] polymer, and 30 mol%-60 mol% are more preferable.
The content ratio of the structural units (IV) to (VI) is preferably 0 mol% to 40 mol%, more preferably 10 mol to 30 mol%, based on all the structural units constituting the [F] polymer. preferable.

[F]重合体のMwとしては、1,000以上50,000以下が好ましく、2,000以上30,000以下がより好ましく、3,000以上20,000以下がさらに好ましく、5,000以上15,000が特に好ましい。   [F] The Mw of the polymer is preferably 1,000 or more and 50,000 or less, more preferably 2,000 or more and 30,000 or less, further preferably 3,000 or more and 20,000 or less, and 5,000 or more and 15 or less. Is particularly preferred.

[F]重合体のMw/Mnとしては、通常、1以上5以下であり、1以上3以下が好ましく、1以上2以下がさらに好ましい。   [F] The Mw / Mn of the polymer is usually 1 or more and 5 or less, preferably 1 or more and 3 or less, and more preferably 1 or more and 2 or less.

<その他の任意成分>
当該樹脂組成物は、上記[A]〜[F]成分以外にも、その他の任意成分を含有していてもよい。上記その他の任意成分としては、例えば、偏在化促進剤、界面活性剤、脂環式骨格含有化合物、増感剤等が挙げられる。これらのその他の任意成分は、それぞれ1種又は2種以上を併用してもよい。
<Other optional components>
The resin composition may contain other optional components in addition to the components [A] to [F]. Examples of the other optional components include uneven distribution accelerators, surfactants, alicyclic skeleton-containing compounds, and sensitizers. Each of these other optional components may be used alone or in combination of two or more.

[偏在化促進剤]
偏在化促進剤は、樹脂組成物(A)が[A]重合体及び/又は[E]重合体として撥水性重合体添加剤を含有する場合等に、この撥水性重合体添加剤を、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。当該樹脂組成物にこの偏在化促進剤を含有させることで、上記撥水性重合体添加剤の添加量を従来よりも少なくすることができる。従って、解像性、LWR性能及び欠陥抑制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。
[Uneven distribution promoter]
When the resin composition (A) contains a water-repellent polymer additive as the [A] polymer and / or [E] polymer, the uneven distribution accelerator is more suitable for this water-repellent polymer additive. It has the effect of efficiently segregating on the resist film surface. By adding this uneven distribution promoter to the resin composition, the amount of the water-repellent polymer additive 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 impairing the resolution, LWR performance, and defect suppression, or to perform immersion exposure at a higher speed by high-speed scanning. As a result, it is possible to improve the hydrophobicity of the resist film surface that suppresses immersion-derived defects such as watermark defects. 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が挙げられる。
上記カーボネート化合物としては、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が挙げられる。
上記ニトリル化合物としては、例えばスクシノニトリル等が挙げられる。
上記多価アルコールとしては、例えばグリセリン等が挙げられる。
Examples of the lactone compound include γ-butyrolactone, valerolactone, mevalonic lactone, norbornane lactone, and the like.
Examples of the carbonate compound include propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, and the like.
Examples of the nitrile compound include succinonitrile.
Examples of the polyhydric alcohol include glycerin.

偏在化促進剤の含有量としては、当該樹脂組成物における重合体の総量100質量部に対して、10質量部〜500質量部が好ましく、15質量部〜300質量部がより好ましく、20質量部〜200質量部がさらに好ましく、25質量部〜100質量部が特に好ましい。   The content of the uneven distribution accelerator is preferably 10 parts by weight to 500 parts by weight, more preferably 15 parts by weight to 300 parts by weight, and 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total amount of the polymer in the resin composition. -200 mass parts is further more preferable, and 25 mass parts-100 mass parts is especially preferable.

(界面活性剤)
界面活性剤は、塗布性、ストリエーション、現像性等を改良する効果を奏する。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;市販品としては、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、DIC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。当該樹脂組成物における界面活性剤の含有量としては、[A]重合体100質量部に対して通常2質量部以下である。
(Surfactant)
Surfactants have the effect of improving coatability, striation, developability, and the like. Examples of the surfactant include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene n-octylphenyl ether, polyoxyethylene n-nonylphenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol diacrylate. Nonionic surfactants such as stearate; commercially available products include 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), MegaFuck F171, F173 (above, manufactured by DIC), Florard FC430, FC431 (above, Sumitomo 3M) Manufactured by Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC-101, SC-102, SC-103, SC-104, SC-105, SC-106 (above, manufactured by Asahi Glass Industrial Co., Ltd.) Can be mentioned. As content of surfactant in the said resin composition, it is 2 mass parts or less normally with respect to 100 mass parts of [A] polymers.

(脂環式骨格含有化合物)
脂環式骨格含有化合物は、ドライエッチング耐性、パターン形状、基板との接着性等を改善する効果を奏する。
(Alicyclic skeleton-containing compound)
The alicyclic skeleton-containing compound has an effect of improving dry etching resistance, pattern shape, adhesion to the substrate, and the like.

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。当該樹脂組成物における脂環式骨格含有化合物の含有量としては、[A]重合体100質量部に対して通常5質量部以下である。
Examples of the alicyclic skeleton-containing compound include:
Adamantane derivatives such as 1-adamantanecarboxylic acid, 2-adamantanone, 1-adamantanecarboxylate 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. As content of the alicyclic frame | skeleton containing compound in the said resin composition, it is 5 mass parts or less normally with respect to 100 mass parts of [A] polymers.

(増感剤)
増感剤は、[C]酸発生剤等からの酸の生成量を増加する作用を示すものであり、当該樹脂組成物の「みかけの感度」を向上させる効果を奏する。
(Sensitizer)
The sensitizer exhibits an action of increasing the amount of acid generated from the [C] acid generator or the like, and has an effect of improving the “apparent sensitivity” of the resin 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。これらの増感剤は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。当該樹脂組成物における増感剤の含有量としては、[A]重合体100質量部に対して通常2質量部以下である。   Examples of the sensitizer include carbazoles, acetophenones, benzophenones, naphthalenes, phenols, biacetyl, eosin, rose bengal, pyrenes, anthracenes, phenothiazines, and the like. These sensitizers may be used alone or in combination of two or more. As content of the sensitizer in the said resin composition, it is 2 mass parts or less normally with respect to 100 mass parts of [A] polymers.

<樹脂組成物の調製方法>
当該樹脂組成物は、例えば、[A]重合体、必要に応じて含有される任意成分及び[B]溶媒を所定の割合で混合することにより調製できる。当該樹脂組成物は、混合後に、例えば、孔径0.2μm程度のフィルター等でろ過することが好ましい。当該樹脂組成物の固形分濃度としては、通常0.1質量%〜50質量%であり、0.5質量%〜30質量%が好ましく、1質量%〜20質量%がより好ましい。
<Method for preparing resin composition>
The resin composition can be prepared, for example, by mixing a [A] polymer, an optional component contained as necessary, and a [B] solvent at a predetermined ratio. The resin composition is preferably filtered, for example, with a filter having a pore size of about 0.2 μm after mixing. As solid content concentration of the said resin composition, it is 0.1 mass%-50 mass% normally, 0.5 mass%-30 mass% are preferable, and 1 mass%-20 mass% are more preferable.

<レジストパターン形成方法>
上記樹脂組成物(A)を用いる当該レジストパターン形成方法(以下、「レジストパターン形成方法(A)」ともいう)は、
レジスト膜を形成する工程(以下、「レジスト膜形成工程」ともいう)、
上記レジスト膜を露光する工程(以下、「露光工程」ともいう)、及び
上記露光されたレジスト膜を現像する工程(以下、「現像工程」ともいう)
を備え、
上記レジスト膜を当該樹脂組成物により形成する。
<Resist pattern formation method>
The resist pattern forming method using the resin composition (A) (hereinafter also referred to as “resist pattern forming method (A)”)
A step of forming a resist film (hereinafter also referred to as a “resist film forming step”),
A step of exposing the resist film (hereinafter also referred to as “exposure step”), and a step of developing the exposed resist film (hereinafter also referred to as “development step”).
With
The resist film is formed from the resin composition.

また、上記樹脂組成物(B)を用いる当該レジストパターン形成方法(以下、「レジストパターン形成方法(B)」ともいう)は、
レジスト膜を形成する工程(以下、「レジスト膜形成工程」ともいう)、
上記レジスト膜上に保護膜を積層する工程(以下、「保護膜積層工程」ともいう)、
上記保護膜が積層されたレジスト膜を液浸露光する工程(以下、「液浸露光工程」ともいう)、及び
上記液浸露光されたレジスト膜を現像する工程(以下、「現像工程」ともいう)
を備え、
上記保護膜を当該樹脂組成物により形成する。
Further, the resist pattern forming method using the resin composition (B) (hereinafter also referred to as “resist pattern forming method (B)”)
A step of forming a resist film (hereinafter also referred to as a “resist film forming step”),
A step of laminating a protective film on the resist film (hereinafter also referred to as “protective film laminating step”),
A step of immersion exposure of the resist film on which the protective film is laminated (hereinafter also referred to as “immersion exposure step”), and a step of developing the resist film subjected to immersion exposure (hereinafter also referred to as “development step”). )
With
The protective film is formed from the resin composition.

当該レジストパターン形成方法によれば、上述の当該樹脂組成物を用いているので、優れた焦点深度、露光余裕度及びMEEF性能を発揮しつつ、LWR及びCDUが小さく、解像度が高く、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。以下、各レジストパターン形成方法の各工程について説明する。   According to the resist pattern forming method, since the resin composition described above is used, LWR and CDU are small, resolution is high, and the cross-sectional shape is excellent while exhibiting excellent depth of focus, exposure margin, and MEEF performance. A resist pattern having excellent rectangularity can be formed. Hereinafter, each process of each resist pattern formation method is demonstrated.

<レジストパターン形成方法(A)>
[レジスト膜形成工程]
本工程では、当該樹脂組成物によりレジスト膜を形成する。この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、二酸化シリコン、アルミニウムで被覆されたウェハ等の従来公知のもの等が挙げられる。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。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。塗布した後に、必要に応じて、塗膜中の溶媒を揮発させるため、プレベーク(PB)を行ってもよい。PB温度としては、通常60℃〜140℃であり、80℃〜120℃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。形成されるレジスト膜の膜厚としては、10nm〜1,000nmが好ましく、10nm〜500nmがより好ましい。
<Resist pattern formation method (A)>
[Resist film forming step]
In this step, a resist film is formed from the resin composition. Examples of the substrate on which the resist film is formed include conventionally known ones such as a silicon wafer, silicon dioxide, and a wafer coated with aluminum. 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. Examples of the application method include spin coating (spin coating), cast coating, roll coating, and the like. After application, pre-baking (PB) may be performed as needed to volatilize the solvent in the coating film. As PB temperature, it is 60 to 140 degreeC normally, and 80 to 120 degreeC is preferable. The PB time is usually 5 seconds to 600 seconds, and preferably 10 seconds to 300 seconds. The thickness of the resist film to be formed is preferably 10 nm to 1,000 nm, and more preferably 10 nm to 500 nm.

[露光工程]
本工程では、レジスト膜形成工程で形成されたレジスト膜に、フォトマスクを介するなどして(場合によっては、水等の液浸媒体を介して)露光光を照射し、露光する。露光光としては、目的とするパターンの線幅に応じて、例えば、可視光線、紫外線、遠紫外線、極端紫外線(EUV)、X線、γ線等の電磁波;電子線、α線等の荷電粒子線などが挙げられる。これらの中でも、遠紫外線、EUV、電子線が好ましく、ArFエキシマレーザー光(波長193nm)、KrFエキシマレーザー光(波長248nm)、EUV、電子線がより好ましく、ArFエキシマレーザー光、EUV、電子線がさらに好ましい。
[Exposure process]
In this step, exposure is performed by irradiating the resist film formed in the resist film forming step with exposure light through a photomask or the like (in some cases through an immersion medium such as water). As the exposure light, depending on the line width of the target pattern, for example, visible rays, ultraviolet rays, far ultraviolet rays, extreme ultraviolet rays (EUV), electromagnetic waves such as X-rays and γ rays; charged particles such as electron rays and α rays Examples include lines. Among these, far ultraviolet rays, EUV, and electron beams are preferable, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), EUV, and electron beams are more preferable, and ArF excimer laser light, EUV, and electron beams are preferable. Further preferred.

露光を液浸露光により行う場合、用いる液浸液としては、例えば、水、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わず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膜を溶解させず、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。   When exposure is performed by immersion exposure, examples of the immersion liquid to be used 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 reduces 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 film 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.

上記露光の後、ポストエクスポージャーベーク(PEB)を行い、レジスト膜の露光された部分において、露光により[C]酸発生体から発生した酸による[A]重合体等が有する酸解離性基の解離を促進させることが好ましい。このPEBによって、露光部と未露光部とで現像液に対する溶解性に差が生じる。PEB温度としては、通常50℃〜180℃であり、80℃〜130℃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。   After the exposure, post-exposure baking (PEB) is performed, and in the exposed portion of the resist film, dissociation of the acid-dissociable group of the [A] polymer or the like by the acid generated from the [C] acid generator by exposure. Is preferably promoted. This PEB causes a difference in solubility in the developer between the exposed area and the unexposed area. As PEB temperature, it is 50 to 180 degreeC normally, and 80 to 130 degreeC is preferable. The PEB time is usually 5 seconds to 600 seconds, and preferably 10 seconds to 300 seconds.

[現像工程]
本工程では、上記露光工程で露光されたレジスト膜を現像する。これにより、所定のレジストパターンを形成することができる。現像後は、水又はアルコール等のリンス液で洗浄し、乾燥することが一般的である。
[Development process]
In this step, the resist film exposed in the exposure step is developed. Thereby, a predetermined resist pattern can be formed. After development, it is common to wash with water or a rinse solution such as alcohol and then dry.

上記現像に用いる現像液としては、
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、1,5−ジアザビシクロ−[4.3.0]−5−ノネン等のアルカリ性化合物の少なくとも1種を溶解したアルカリ水溶液等が挙げられる。これらの中でも、TMAH水溶液が好ましく、2.38質量%TMAH水溶液がより好ましい。
また、有機溶媒現像の場合、炭化水素系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒等の有機溶媒、又は有機溶媒を含有する溶媒が挙げられる。上記有機溶媒としては、例えば、上述の樹脂組成物の[B]溶媒として列挙した溶媒の1種又は2種以上等が挙げられる。これらの中でも、エステル系溶媒、ケトン系溶媒が好ましい。エステル系溶媒としては、酢酸エステル系溶媒が好ましく、酢酸n−ブチルがより好ましい。ケトン系溶媒としては、鎖状ケトンが好ましく、2−ヘプタノンがより好ましい。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く、99質量%以上が特に好ましい。現像液中の有機溶媒以外の成分としては、例えば、水、シリコンオイル等が挙げられる。
As a developer used for the above development,
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, 1,5-diazabicyclo- [4 .3.0] -5 aqueous solution in which at least one alkaline compound such as 5-nonene is dissolved. Among these, a TMAH aqueous solution is preferable, and a 2.38 mass% TMAH aqueous solution is more preferable.
In the case of organic solvent development, organic solvents such as hydrocarbon solvents, ether solvents, ester solvents, ketone solvents, alcohol solvents, etc., or solvents containing organic solvents can be mentioned. As said organic solvent, 1 type, 2 or more types, etc. of the solvent enumerated as [B] solvent of the above-mentioned resin composition are mentioned, for example. Among these, ester solvents and ketone solvents are preferable. As the ester solvent, an acetate solvent is preferable, and n-butyl acetate is more preferable. As the ketone solvent, a chain ketone is preferable, and 2-heptanone is more preferable. 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, 99 mass% or more is especially preferable. Examples of components other than the organic solvent in the developer include water and silicone oil.

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 development 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 application nozzle at a constant speed on a substrate rotating at a constant speed (dynamic dispensing method) ) And the like.

<レジストパターン形成方法(B)>
[レジスト膜形成工程]
本工程では、レジスト膜を形成する。このレジスト膜は、例えば、酸解離性基を含む構造単位を有する重合体及び感放射線性酸発生体を含有する感放射線性樹脂組成物等により形成される。このレジスト膜を形成する方法としては、上記「レジストパターン形成方法(A)におけるレジスト膜形成工程の場合と同様の方法が挙げられる。
<Resist pattern formation method (B)>
[Resist film forming step]
In this step, a resist film is formed. This resist film is formed by, for example, a radiation-sensitive resin composition containing a polymer having a structural unit containing an acid-dissociable group and a radiation-sensitive acid generator. Examples of the method for forming this resist film include the same method as in the resist film forming step in the above “resist pattern forming method (A)”.

[保護膜積層工程]
本工程では、上記レジスト膜形成工程で形成したレジスト膜上に保護膜を積層する。樹脂組成物(B)の塗布方法としては、上記レジストパターン形成方法(A)のレジスト膜形成工程における樹脂組成物(A)の塗布方法と同様の方法が挙げられる。本工程においては、樹脂組成物(B)を塗布した後、プレベーク(PB)を行うことが好ましい。レジスト膜上に保護膜を形成することによって、液浸液とレジスト膜とが直接接触しなくなるため、液浸液がレジスト膜に浸透することに起因してレジスト膜のリソグラフィ性能が低下したり、レジスト膜から液浸液に溶出した成分によって投影露光装置のレンズが汚染されたりすることが効果的に抑制される。
[Protective film lamination process]
In this step, a protective film is laminated on the resist film formed in the resist film forming step. Examples of the method for applying the resin composition (B) include the same method as the method for applying the resin composition (A) in the resist film forming step of the resist pattern forming method (A). In this step, it is preferable to perform pre-baking (PB) after applying the resin composition (B). By forming a protective film on the resist film, the immersion liquid and the resist film are not in direct contact with each other, so that the lithography performance of the resist film is reduced due to the immersion liquid penetrating the resist film, Contamination of the lens of the projection exposure apparatus due to components eluted from the resist film into the immersion liquid is effectively suppressed.

形成する保護膜の厚さは、λ/4m(λ:放射線の波長、m:保護膜の屈折率)の奇数倍にできる限り近づけることが好ましい。このようにすることで、レジスト膜の上側界面における反射抑制効果を大きくすることができる。   The thickness of the protective film to be formed is preferably as close as possible to an odd multiple of λ / 4m (λ: wavelength of radiation, m: refractive index of the protective film). By doing in this way, the reflection suppression effect in the upper interface of a resist film can be enlarged.

[液浸露光工程]
本工程では、上記保護膜積層工程で形成した保護膜が積層されたレジスト膜を液浸露光する。この液浸露光は、上記積層された保護膜上に液浸液を配置し、この液浸液を介して露光することにより行う。
[Immersion exposure process]
In this step, the resist film on which the protective film formed in the protective film laminating step is laminated is subjected to immersion exposure. This immersion exposure is performed by placing an immersion liquid on the laminated protective film and exposing through the immersion liquid.

上記液浸液、用いる露光光及び液浸露光する方法としては、上記レジストパターン形成方法(A)における露光工程の液浸露光の場合と同様のもの等が挙げられる。   Examples of the immersion liquid, the exposure light used, and the immersion exposure method include those similar to the immersion exposure in the exposure step of the resist pattern forming method (A).

上記液浸露光後、得られるレジストパターンの解像度、パターン形状、現像性等を向上させるために、ポストエクスポージャーベーク(PEB)を行うことが好ましい。PEB温度としては、使用される感放射線性樹脂組成物や樹脂組成物(B)の種類等によって適宜設定することができるが、通常、30℃〜200℃であり、50℃〜150℃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。   After the immersion exposure, post-exposure baking (PEB) is preferably performed in order to improve the resolution, pattern shape, developability, and the like of the resulting resist pattern. Although it can set suitably as a PEB temperature according to the kind etc. of the radiation sensitive resin composition and resin composition (B) to be used, it is 30 to 200 degreeC normally, and 50 to 150 degreeC is preferable. . The PEB time is usually 5 seconds to 600 seconds, and preferably 10 seconds to 300 seconds.

[現像工程]
本工程では、上記液浸露光工程で液浸露光されたレジスト膜を現像する。これにより、所定のレジストパターンを形成することができる。本工程を行う方法としては、上述のレジストパターン形成方法(A)の現像工程と同様の方法等が挙げられる。
[Development process]
In this step, the resist film subjected to the immersion exposure in the immersion exposure step is developed. Thereby, a predetermined resist pattern can be formed. Examples of the method for performing this step include the same methods as those in the development step of the above-described resist pattern forming method (A).

以下、本発明の実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に制限されるものではない。なお、実施例及び比較例における各測定は、下記の方法により行った。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, each measurement in an Example and a comparative example was performed with the following method.

[重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)]
GPCカラム(東ソー社の「G2000HXL」2本、「G3000HXL」1本、「G4000HXL」1本)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℃、検出器:示差屈折計の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするGPC(Gel Permeation Chromatography)により測定した。また、分散度(Mw/Mn)は、Mw及びMnの測定結果より算出した。
[Weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn)]
Using GPC columns (two "G2000HXL", one "G3000HXL", one "G4000HXL" from Tosoh Corporation), flow rate: 1.0 mL / min, elution solvent: tetrahydrofuran, sample concentration: 1.0 mass%, sample Injection amount: 100 μL, column temperature: 40 ° C., detector: measured by GPC (Gel Permeation Chromatography) using monodisperse polystyrene as a standard under the analysis conditions of a differential refractometer. The degree of dispersion (Mw / Mn) was calculated from the measurement results of Mw and Mn.

13C−NMR分析]
核磁気共鳴装置(日本電子社の「JNM−ECX400」)を用い、測定溶媒として重クロロホルムを使用して、各重合体における各構造単位の含有割合(モル%)を求める分析を行った。
[ 13 C-NMR analysis]
Using a nuclear magnetic resonance apparatus (“JNM-ECX400” manufactured by JEOL Ltd.), deuterated chloroform was used as a measurement solvent, and analysis for determining the content ratio (mol%) of each structural unit in each polymer was performed.

<化合物の合成>
[合成例1](化合物(M−1)の合成)
下記式(M−a)で表される化合物と下記式(M−b)で表されるブロモ体をトリエチルアミン存在下、溶媒中で反応させ下記式(M−c)で表される化合物を得た。化合物(M−c)と下記式(M−d)で表されるブロモ体とを亜鉛の存在下で反応させ化合物(M−1)を合成した。次に、カラムクロマトグラフで精製することにより下記式(M−1)で表される化合物を得た。
<Synthesis of compounds>
[Synthesis Example 1] (Synthesis of Compound (M-1))
A compound represented by the following formula (Mc) is reacted with a bromo compound represented by the following formula (Mb) in the presence of triethylamine in a solvent to obtain a compound represented by the following formula (Mc). It was. The compound (Mc) and the bromo compound represented by the following formula (Md) were reacted in the presence of zinc to synthesize the compound (M-1). Next, the compound represented by the following formula (M-1) was obtained by purification with a column chromatograph.

Figure 2015055868
Figure 2015055868

[合成例2〜21](化合物(M−2)〜(M−21)の合成)
前駆体を適宜選択し、合成例1と同様の操作を行うことによって、下記式(M−2)〜(M−21)で表される化合物を合成した。
[Synthesis Examples 2 to 21] (Synthesis of Compounds (M-2) to (M-21))
By appropriately selecting a precursor and performing the same operation as in Synthesis Example 1, compounds represented by the following formulas (M-2) to (M-21) were synthesized.

Figure 2015055868
Figure 2015055868

Figure 2015055868
Figure 2015055868

<重合体の合成>
[[A]重合体、[E]重合体、[F]重合体及び[H]重合体の合成]
[A]重合体として、ベース重合体として用いられる[A1]重合体、撥水性重合体添加剤として用いられる[A2]重合体、及び液浸露光用保護膜形成組成物として用いられる[A3]重合体、撥水性重合体添加剤として用いられる[E]重合体、ベース重合体として用いられる[F]重合体、並びに液浸露光用保護膜形成組成物として用いられる[H]重合体をそれぞれ合成した。
上記合成した化合物(M−2)〜(M−21)以外の重合体の合成で用いた単量体を以下に示す。
<Synthesis of polymer>
[Synthesis of [A] polymer, [E] polymer, [F] polymer and [H] polymer]
[A] As a polymer, [A1] used as a base polymer, [A2] used as a water-repellent polymer additive, and used as a protective film forming composition for immersion exposure [A3] [E] polymer used as a polymer, water-repellent polymer additive, [F] polymer used as a base polymer, and [H] polymer used as a protective film forming composition for immersion exposure Synthesized.
The monomers used in the synthesis of polymers other than the synthesized compounds (M-2) to (M-21) are shown below.

Figure 2015055868
Figure 2015055868

Figure 2015055868
Figure 2015055868

Figure 2015055868
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[[A1]重合体及び[F]重合体の合成]
[合成例1]
上記化合物(M−1)3.05g(10モル%)、化合物(MP−1)9.21g(55モル%)及び化合物(ML−2)7.74g(35モル%)を2−ブタノン40gに溶解し、ラジカル重合開始剤としてのAIBN0.82g(化合物の合計に対して5モル%)を添加して単量体溶液を調製した。次いで、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、重合溶液を水冷して30℃以下に冷却した。400gのメタノール中に冷却した重合溶液を投入し、析出した白色粉末をろ別した。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(A1−1)を合成した(収率74%)。重合体(A1−1)のMwは7,300、Mw/Mnは1.53、低分子量成分の含有率は0.04質量%であった。また、13C−NMR分析の結果、(M−1)、(MP−1)及び(ML−2)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ9.5モル%、55.1モル%及び35.4モル%であった。
[Synthesis of [A1] polymer and [F] polymer]
[Synthesis Example 1]
The above compound (M-1) 3.05 g (10 mol%), compound (MP-1) 9.21 g (55 mol%) and compound (ML-2) 7.74 g (35 mol%) were converted into 2-butanone 40 g. A monomer solution was prepared by adding 0.82 g of AIBN (5 mol% based on the total amount of compounds) as a radical polymerization initiator. Next, 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 solution was cooled with water and cooled to 30 ° C. or lower. The polymerization solution cooled in 400 g of methanol was added, and the precipitated white powder was separated by filtration. The filtered white powder was washed twice with 80 g of methanol, filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours to synthesize a white powdery polymer (A1-1) (yield 74%). Mw of the polymer (A1-1) was 7,300, Mw / Mn was 1.53, and the content of the low molecular weight component was 0.04% by mass. Moreover, as a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of each structural unit derived from (M-1), (MP-1) and (ML-2) was 9.5 mol% and 55.1 mol%, respectively. And 35.4 mol%.

[合成例2〜36]
下記表1に示す種類及び使用量の単量体を用いた以外は、合成例1と同様の操作を行うことによって、重合体(A1−2)〜(A1−35)及び(F−1)を合成した。表1の「−」は、該当する単量体を用いなかったことを示す。用いる単量体の合計質量は20gとした。
[Synthesis Examples 2-36]
Polymers (A1-2) to (A1-35) and (F-1) are obtained by performing the same operations as in Synthesis Example 1 except that the types and amounts of monomers shown in Table 1 below are used. Was synthesized. “-” In Table 1 indicates that the corresponding monomer was not used. The total mass of the monomers used was 20 g.

Figure 2015055868
Figure 2015055868

[[A2]重合体及び[E]重合体の合成]
[合成例37]
上記化合物(M−1)41.86g(30モル%)及び化合物(MP−2)58.14g(70モル%)を、100gの2−ブタノンに溶解し、さらにラジカル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3.05gを溶解させて単量体溶液を調製した。次いで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、重合溶液を水冷して30℃以下に冷却した。反応溶液を2L分液漏斗に移液した後、150gのn−ヘキサンで上記重合溶液を均一に希釈し、600gのメタノールを投入して混合した。次いで30gの蒸留水を投入し、さらに攪拌して30分静置した。その後、下層を回収し、固形分である重合体(A2−1)を含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た(収率64%)。重合体(A2−1)のMwは7,000、Mw/Mnは1.99、低分子量成分の含有量は0.05質量%であった。また、13C−NMR分析の結果、(M−1)及び(MP−2)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ29.9モル%及び70.1モル%であった。
[Synthesis of [A2] polymer and [E] polymer]
[Synthesis Example 37]
41.86 g (30 mol%) of the compound (M-1) and 58.14 g (70 mol%) of the compound (MP-2) are dissolved in 100 g of 2-butanone, and dimethyl 2 as a radical polymerization initiator is further dissolved. A monomer solution was prepared by dissolving 3.05 g of 2,2′-azobisisobutyrate. Next, a 1,000 mL three-necked flask containing 100 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, and then heated to 80 ° C. with stirring, and the monomer solution prepared above 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 solution was cooled with water and cooled to 30 ° C. or lower. The reaction solution was transferred to a 2 L separatory funnel, and then the polymerization solution was uniformly diluted with 150 g of n-hexane, and 600 g of methanol was added and mixed. Next, 30 g of distilled water was added, and the mixture was further stirred and allowed to stand for 30 minutes. Thereafter, the lower layer was recovered to obtain a propylene glycol monomethyl ether acetate solution containing the polymer (A2-1) as a solid content (yield 64%). Mw of the polymer (A2-1) was 7,000, Mw / Mn was 1.99, and the content of the low molecular weight component was 0.05% by mass. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of each structural unit derived from (M-1) and (MP-2) was 29.9 mol% and 70.1 mol%, respectively.

[合成例38〜52]
下記表2に示す種類及び使用量の単量体を用いた以外は、合成例37と同様の操作を行うことによって、重合体(A2−2)〜(A2−15)及び(E−1)を合成した。表2の「−」は、該当する単量体を用いなかったことを示す。用いる単量体の合計質量は100gとした。
[Synthesis Examples 38 to 52]
Polymers (A2-2) to (A2-15) and (E-1) are obtained by performing the same operations as in Synthesis Example 37 except that the types and amounts of monomers shown in Table 2 below are used. Was synthesized. “-” In Table 2 indicates that the corresponding monomer was not used. The total mass of the monomers used was 100 g.

Figure 2015055868
Figure 2015055868

[[A3]重合体及び[H]重合体の合成]
[合成例53](重合体(A3−1)の合成)
上記化合物(M−1)45.80g(50モル%)及び化合物(MF−3)54.20g(50モル%)を、100gの2−ブタノンに溶解し、ラジカル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2.46gをさらに溶解させて単量体溶液を調製した。次いで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、重合溶液を水冷して30℃以下に冷却した。反応溶液を2L分液漏斗に移液した後、150gのn−ヘキサンで上記重合溶液を均一に希釈し、600gのメタノールを投入して混合した。
次いで30gの蒸留水を投入し、さらに攪拌して30分静置した。その後、下層を回収し、固形分である重合体(A3−1)を含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た(収率74%)。重合体(A3−1)のMwは9,900、Mw/Mnは1.72、低分子量成分の含有量は0.05質量%であった。また、13C−NMR分析の結果、(M−1)及び(MF−3)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ50.2モル%及び49.8モル%であった。
[Synthesis of [A3] polymer and [H] polymer]
[Synthesis Example 53] (Synthesis of Polymer (A3-1))
45.80 g (50 mol%) of the compound (M-1) and 54.20 g (50 mol%) of the compound (MF-3) are dissolved in 100 g of 2-butanone, and dimethyl 2, as a radical polymerization initiator, is dissolved. A monomer solution was prepared by further dissolving 2.46 g of 2′-azobisisobutyrate. Next, a 1,000 mL three-necked flask containing 100 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, and then heated to 80 ° C. with stirring, and the monomer solution prepared above 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 solution was cooled with water and cooled to 30 ° C. or lower. The reaction solution was transferred to a 2 L separatory funnel, and then the polymerization solution was uniformly diluted with 150 g of n-hexane, and 600 g of methanol was added and mixed.
Next, 30 g of distilled water was added, and the mixture was further stirred and allowed to stand for 30 minutes. Thereafter, the lower layer was recovered to obtain a propylene glycol monomethyl ether acetate solution containing a polymer (A3-1) as a solid content (yield 74%). Mw of the polymer (A3-1) was 9,900, Mw / Mn was 1.72, and the content of the low molecular weight component was 0.05% by mass. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of each structural unit derived from (M-1) and (MF-3) was 50.2 mol% and 49.8 mol%, respectively.

[合成例54〜75]
下記表3に示す種類及び使用量の各単量体を用いた以外は、合成例1と同様の操作を行うことによって、重合体(A3−2)〜(A3−21)並びに(H−1)及び(H−2)を合成した。表3の「−」は、該当する単量体を用いなかったことを示す。用いる単量体の合計質量は100gとした。
[Synthesis Examples 54 to 75]
Polymers (A3-2) to (A3-21) and (H-1) were prepared by carrying out the same operations as in Synthesis Example 1 except that the types and amounts used of the monomers shown in Table 3 below were used. ) And (H-2) were synthesized. “-” In Table 3 indicates that the corresponding monomer was not used. The total mass of the monomers used was 100 g.

Figure 2015055868
Figure 2015055868

<樹脂組成物の調製>
樹脂組成物の調製に用いた[B]溶媒、[C]酸発生剤、[D]酸拡散制御剤及び[G]偏在化促進剤を以下に示す。
<Preparation of resin composition>
[B] Solvent, [C] acid generator, [D] acid diffusion controller and [G] uneven distribution accelerator used for the preparation of the resin composition are shown below.

[[B]溶媒]
B−1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
B−2:シクロヘキサノン
B−3:4−メチル−2−ペンタノール
B−4:ジイソアミルエーテル
[[B] solvent]
B-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate B-2: Cyclohexanone B-3: 4-Methyl-2-pentanol B-4: Diisoamyl ether

[[C]酸発生剤]
各構造式を以下に示す。
C−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
C−2:トリフェニルスルホニウムノルボルナンスルトン−2−イルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート
C−3:トリフェニルスルホニウム3−(ピペリジン−1−イルスルホニル)−1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロプロパン−1−スルホネート
C−4: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ネート
[[C] acid generator]
Each structural formula is shown below.
C-1: Triphenylsulfonium 2- (adamantan-1-ylcarbonyloxy) -1,1,3,3,3-pentafluoropropane-1-sulfonate C-2: Triphenylsulfonium norbornane sultone-2-yloxy Carbonyl difluoromethanesulfonate C-3: Triphenylsulfonium 3- (piperidin-1-ylsulfonyl) -1,1,2,2,3,3-hexafluoropropane-1-sulfonate C-4: Triphenylsulfonium adamantane- 1-yloxycarbonyldifluoromethanesulfonate

Figure 2015055868
Figure 2015055868

[[D]酸拡散制御剤]
各構造式を以下に示す。
D−1:トリフェニルスルホニウムサリチレート
D−2:トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネート
D−3:N−(n−ウンデカン−1−イルカルボニルオキシエチル)モルホリン
D−4:2,6−ジi−プロピルアニリン
D−5:トリn−ペンチルアミン
[[D] acid diffusion controller]
Each structural formula is shown below.
D-1: Triphenylsulfonium salicylate D-2: Triphenylsulfonium 10-camphorsulfonate D-3: N- (n-undecan-1-ylcarbonyloxyethyl) morpholine D-4: 2,6-dii -Propylaniline D-5: Tri-n-pentylamine

Figure 2015055868
Figure 2015055868

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

[樹脂組成物(A)の調製]
(樹脂組成物(J1):[A1]重合体をベース重合体及び[A2]重合体を撥水性重合体添加剤として含有するArF露光用樹脂組成物(A)の調製
[実施例1]
[A]重合体としての(A1−1)100質量部、[B]溶媒としての(B−1)2,240質量部及び(B−2)960質量部、[C]酸発生剤としての(C−1)8.5質量部、[D]酸拡散制御剤としての(D−1)2.3質量部、[E]重合体としての(E−1)3質量部、並びに[G]偏在化促進剤としての(G−1)30質量部を混合し、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過することにより樹脂組成物(J1−1)を調製した。
[Preparation of Resin Composition (A)]
(Resin Composition (J1): Preparation of ArF Exposure Resin Composition (A) Containing [A1] Polymer as Base Polymer and [A2] Polymer as Water-Repellent Polymer Additive [Example 1]
[A] (A1-1) 100 parts by mass as a polymer, [B] (B-1) 2,240 parts by mass and (B-2) 960 parts by mass as a solvent, [C] as an acid generator (C-1) 8.5 parts by mass, [D] 2.3 parts by mass (D-1) as an acid diffusion controller, (E-1) 3 parts by mass as a polymer, and [G A resin composition (J1-1) was prepared by mixing 30 parts by mass of (G-1) as an uneven distribution accelerator and filtering with a membrane filter having a pore size of 0.2 μm.

[実施例2〜37及び比較例1]
下記表4に示す種類及び配合量の各成分を用いた以外は、実施例1と同様に操作して、樹脂組成物(J1−2)〜(J1−37)及び(CJ−1)を調製した。
[Examples 2 to 37 and Comparative Example 1]
Resin compositions (J1-2) to (J1-37) and (CJ-1) were prepared in the same manner as in Example 1 except that the components of the types and blending amounts shown in Table 4 below were used. did.

Figure 2015055868
Figure 2015055868

(樹脂組成物(J2):[A1]重合体をベース重合体として含有するEUV、電子線露光用樹脂組成物(A)の調製)
[実施例38]
[A1]重合体としての(A1−1)100質量部、[B]溶媒としての(B−1)4,280質量部及び(B−2)1,830質量部、[C]酸発生剤としての(C−1)20質量部並びに[D]酸拡散制御剤としての(D−1)3.6質量部を混合し孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過することにより樹脂組成物(J2−1)を調製した。
(Resin composition (J2): Preparation of resin composition (A) for EUV and electron beam exposure containing [A1] polymer as a base polymer)
[Example 38]
[A1] 100 parts by mass of (A1-1) as a polymer, (B-1) 4,280 parts by mass and (B-2) 1,830 parts by mass of [B] solvent, [C] acid generator (C-1) 20 parts by mass and [D] acid diffusion controller (D-1) 3.6 parts by mass are mixed and filtered through a membrane filter having a pore size of 0.2 μm to obtain a resin composition (J2 -1) was prepared.

[実施例39〜76及び比較例2]
下記表5に示す種類及び配合量の各成分を用いた以外は、実施例38と同様に操作して、樹脂組成物(J2−2)〜(J2−39)及び(CJ−2)を調製した。
[Examples 39 to 76 and Comparative Example 2]
Resin compositions (J2-2) to (J2-39) and (CJ-2) were prepared in the same manner as in Example 38 except that the components of the types and blending amounts shown in Table 5 below were used. did.

Figure 2015055868
Figure 2015055868

[樹脂組成物(B)(液浸露光用保護膜形成樹脂組成物)の調製]
(樹脂組成物(J3):[A3]重合体を含有する樹脂組成物(B)の調製)
[実施例77]
[A3]重合体としての(A3−1)50質量部、[H]重合体としての(H−2)50質量部、並びに[B]溶媒としての(B−3)1,000質量部及び(B−4)4,000質量部を配合し、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過することにより樹脂組成物(J3−1)を調製した。
[Preparation of Resin Composition (B) (Protective Film-Forming Resin Composition for Immersion Exposure)]
(Resin Composition (J3): Preparation of Resin Composition (B) Containing [A3] Polymer)
[Example 77]
[A3] 50 parts by mass of (A3-1) as a polymer, 50 parts by mass of (H-2) as a [H] polymer, and (B-3) 1,000 parts by mass of a solvent as a solvent. (B-4) A resin composition (J3-1) was prepared by blending 4,000 parts by mass and filtering through a membrane filter having a pore size of 0.2 μm.

[実施例78〜99及び比較例3]
下記表6に示す種類及び配合量の各成分を用いた以外は、実施例77と同様に操作して、樹脂組成物(J3−2)〜(J3−23)及び(CJ−3)を調製した。
[Examples 78 to 99 and Comparative Example 3]
Resin compositions (J3-2) to (J3-23) and (CJ-3) were prepared in the same manner as in Example 77 except that the components of the types and blending amounts shown in Table 6 below were used. did.

(樹脂組成物(B)(液浸露光用保護膜形成樹脂組成物)を用いる場合の感放射線性樹脂組成物の調製)
[合成例76]
[F]重合体としての(F−1)100質量部、[B]溶媒としての(B−1)2,240質量部及び(B−2)960質量部、[C]酸発生剤としての(C−1)8.5質量部、[D]酸拡散制御剤としての(D−1)2.3質量部並びに[G]偏在化促進剤としての(G−1)30質量部を配合し、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過することにより感放射線性樹脂組成物(a)を調製した。
(Preparation of radiation-sensitive resin composition in the case of using resin composition (B) (protective film-forming resin composition for immersion exposure))
[Synthesis Example 76]
[F] 100 parts by mass of (F-1) as a polymer, [B-1] 2,240 parts by mass and (B-2) 960 parts by mass of a solvent, [C] as an acid generator (C-1) 8.5 parts by mass, [D] 2.3 parts by mass of (D-1) acid diffusion controller and [G] 30 parts by mass of (G-1) as an uneven distribution promoter And the radiation sensitive resin composition (a) was prepared by filtering with a membrane filter with the hole diameter of 0.2 micrometer.

Figure 2015055868
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<レジストパターンの形成>
(樹脂組成物(A)を用いるArF露光による場合)
[レジストパターンの形成(1)]
12インチのシリコンウエハー表面に、スピンコーター(東京エレクトロン社の「CLEAN TRACK ACT12」)を使用して、下層反射防止膜形成用組成物(ブルワーサイエンス社の「ARC66」)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上記調製した樹脂組成物(A)を塗布し、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(NIKON社の「NSR−S610C」)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、90℃で60秒間PEBを行った。その後、アルカリ現像液としての2.38質量%TMAH水溶液を用いてアルカリ現像し、水で洗浄し、乾燥してポジ型のレジストパターンを形成した。このレジストパターン形成の際、ターゲット寸法が40nmの1対1ラインアンドスペースのマスクを介して形成した線幅が、線幅40nmの1対1ラインアンドスペースに形成される露光量を最適露光量とした。
<Formation of resist pattern>
(In the case of ArF exposure using the resin composition (A))
[Formation of resist pattern (1)]
A 12-inch silicon wafer surface was coated with a composition for forming a lower antireflection film (“ARC66” from Brewer Science Co., Ltd.) using a spin coater (“CLEAN TRACK ACT12” from Tokyo Electron), and then 205 ° C. Was heated for 60 seconds to form a lower antireflection film having a thickness of 105 nm. On the lower antireflection film, the resin composition (A) prepared above was applied using the spin coater, and PB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. Then, it cooled at 23 degreeC for 30 second, and formed the resist film with a film thickness of 90 nm. Next, this resist film was subjected to 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). , Exposed through a 40 nm line and space (1L1S) mask pattern. After the exposure, PEB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. Thereafter, the resist was alkali-developed using a 2.38 mass% TMAH aqueous solution as an alkali developer, washed with water, and dried to form a positive resist pattern. When this resist pattern is formed, the line width formed through a one-to-one line and space mask having a target dimension of 40 nm is defined as an optimum exposure amount. did.

[レジストパターンの形成(2)]
上記[レジストパターンの形成(1)]においてTMAH水溶液の代わりに酢酸n−ブチルを用いて有機溶媒現像し、かつ水での洗浄を行わなかった以外は、上記[レジストパターンの形成(1)]と同様に操作して、ネガ型のレジストパターンを形成した。
[Formation of resist pattern (2)]
[Resist pattern formation (1)], except that in [Resist pattern formation (1)], organic solvent development was performed using n-butyl acetate instead of TMAH aqueous solution, and washing with water was not performed. In the same manner as described above, a negative resist pattern was formed.

(樹脂組成物(A)を用いる電子線露光の場合)
[レジストパターンの形成(3)]
8インチのシリコンウエハー表面にスピンコーター(東京エレクトロン社の「CLEAN TRACK ACT8」)を使用して、上記調製した樹脂組成物(A)を塗布し、90℃で60秒間PBを行った。その後、23℃で30秒間冷却し、膜厚50nmのレジスト膜を形成した。次に、このレジスト膜に、簡易型の電子線描画装置(日立製作所社の「HL800D」、出力:50KeV、電流密度:5.0A/cm)を用いて電子線を照射した。照射後、120℃で60秒間PEBを行った。その後、アルカリ現像液として2.38質量%のTMAH水溶液を用いて23℃で30秒間現像し、水で洗浄し、乾燥してポジ型のレジストパターンを形成した。
(In the case of electron beam exposure using the resin composition (A))
[Formation of resist pattern (3)]
The resin composition (A) prepared above was applied onto an 8-inch silicon wafer surface using a spin coater (“CLEAN TRACK ACT8” manufactured by Tokyo Electron), and PB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. Then, it cooled at 23 degreeC for 30 second, and formed the resist film with a film thickness of 50 nm. Next, the resist film was irradiated with an electron beam by using a simple electron beam drawing apparatus (“HL800D” manufactured by Hitachi, Ltd., output: 50 KeV, current density: 5.0 A / cm 2 ). After irradiation, PEB was performed at 120 ° C. for 60 seconds. Thereafter, development was performed at 23 ° C. for 30 seconds using a 2.38 mass% TMAH aqueous solution as an alkali developer, washed with water, and dried to form a positive resist pattern.

(樹脂組成物(B)を用いるArF露光の場合)
[レジストパターンの形成(4)]
12インチのシリコンウエハー表面に、スピンコーター(東京エレクトロン社の「CLEAN TRACK ACT12」)を使用して、下層反射防止膜形成用組成物(ブルワーサイエンス社の「ARC66」)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上記調製した感放射線性樹脂組成物(a)を塗布し、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、このレジスト膜上に上記調製した樹脂組成物(B)を塗布し、90℃で60秒間PBを行うことにより膜厚30nmのレジスト上層膜を形成した。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(NIKON社の「NSR−S610C」)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、90℃で60秒間PEBを行った。その後、アルカリ現像液として2.38質量%のTMAH水溶液を用いてアルカリ現像し、水で洗浄し、乾燥してポジ型のレジストパターンを形成した。このレジストパターン形成の際、ターゲット寸法が40nmの1対1ラインアンドスペースのマスクを介して形成した線幅が、線幅40nmの1対1ラインアンドスペースに形成される露光量を最適露光量とした。
(In the case of ArF exposure using the resin composition (B))
[Formation of resist pattern (4)]
A 12-inch silicon wafer surface was coated with a composition for forming a lower antireflection film (“ARC66” from Brewer Science Co., Ltd.) using a spin coater (“CLEAN TRACK ACT12” from Tokyo Electron), and then 205 ° C. Was heated for 60 seconds to form a lower antireflection film having a thickness of 105 nm. On the lower antireflection film, the prepared radiation sensitive resin composition (a) was applied using the spin coater, and PB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. Then, it cooled at 23 degreeC for 30 second, and formed the resist film with a film thickness of 90 nm. Next, the resin composition (B) prepared above was applied onto the resist film, and PB was performed at 90 ° C. for 60 seconds to form a resist upper film having a thickness of 30 nm. Next, this resist film was subjected to 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). , Exposed through a 40 nm line and space (1L1S) mask pattern. After the exposure, PEB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. Thereafter, alkali development was performed using a 2.38% by mass TMAH aqueous solution as an alkali developer, washed with water, and dried to form a positive resist pattern. When this resist pattern is formed, the line width formed through a one-to-one line and space mask having a target dimension of 40 nm is defined as an optimum exposure amount. did.

<評価>
上記樹脂組成物を用いて形成したレジストパターンについて、下記方法により測定を行うことにより、樹脂組成物についてのLWR性能、CDU性能、解像性、断面形状の矩形性、焦点深度、露光余裕度及びMEEF性能を評価した。また、樹脂組成物(B)は上記に加えて、組成物安定性、上層膜除去性、溶出量、剥がれ耐性、ブロッブ欠陥、ブリッジ欠陥についても評価した。評価結果を表7〜9に示す。上記レジストパターンの測長には、走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社の「S−9380」)を用いた。なお、LWR性能、CDU性能、解像性、焦点深度、露光余裕度及びMEEF性能における判定基準となる比較例は実施例1〜37については比較例1、実施例38〜76については比較例2、実施例77〜99については比較例3である。
<Evaluation>
About the resist pattern formed using the said resin composition, by measuring by the following method, LWR performance about a resin composition, CDU performance, resolution, rectangularity of a cross-sectional shape, depth of focus, exposure margin, and MEEF performance was evaluated. In addition to the above, the resin composition (B) was also evaluated for composition stability, upper layer removability, elution amount, peeling resistance, blob defect, and bridge defect. The evaluation results are shown in Tables 7-9. A scanning electron microscope (Hitachi High-Technologies “S-9380”) was used for measuring the resist pattern. In addition, the comparative example used as the criterion in LWR performance, CDU performance, resolution, depth of focus, exposure margin, and MEEF performance is Comparative Example 1 for Examples 1 to 37, and Comparative Example 2 for Examples 38 to 76. Examples 77 to 99 are Comparative Example 3.

[LWR性能]
上記Eopの露光量を照射して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ラインのガタつきが小さく良いことを示す。LWR性能は、その値を比較例のものと比べたとき、10%以上の向上(LWR性能の値が90%以下)があった場合は「良好」と、10%未満の向上(LWR性能の値が90%超)の場合は「不良」と評価した。
[LWR performance]
The resist pattern formed by irradiating the exposure amount of Eop 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 indicates that the smaller the value, the smaller the backlash of the line. When the LWR performance is 10% or more (LWR performance is 90% or less) when compared with the comparative example, the LWR performance is “good” and less than 10% (LWR performance is improved). When the value was over 90%), it was evaluated as “bad”.

[CDU性能]
上記Eopの露光量を照射して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てパターン上部から観察した。400nmの範囲で線幅を20点測定してその平均値を求め、その平均値を任意のポイントで計500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CDU性能とした。CDU性能は、その値が小さいほど長周期での線幅のバラつきが小さく良いことを示す。CDU性能は、その値を比較例のものと比べたとき、10%以上の向上(CDU性能の値が90%以下)があった場合は「良好」と、10%未満の向上(CDU性能の値が90%超)の場合は「不良」と評価した。
[CDU performance]
The resist pattern formed by irradiating the exposure amount of Eop was observed from above the pattern using the scanning electron microscope. The line width is measured at 20 points in the range of 400 nm, the average value is obtained, the average value is measured at a total of 500 points, and the 3 sigma value is obtained from the distribution of the measured values, which is taken as the CDU performance. . The CDU performance indicates that the smaller the value, the smaller the line width variation in a long cycle. When the CDU performance is improved by 10% or more (the CDU performance value is 90% or less) when the value is compared with that of the comparative example, the improvement is less than 10% (the CDU performance is improved). When the value was over 90%), it was evaluated as “bad”.

[解像性]
上記Eopの露光量を照射して解像される最小のレジストパターンの寸法を測定し、この測定値を解像性とした。解像性は、その値が小さいほどより微細なパターンを形成でき良いことを示す。解像性は、その値を比較例のものと比べたとき、10%以上の向上(解像性の値が90%以下)があった場合は「良好」と、10%未満の向上(解像性の値が90%超)の場合は「不良」と評価した。
[Resolution]
The dimension of the minimum resist pattern resolved by irradiating the exposure amount of Eop was measured, and this measured value was defined as the resolution. The resolution indicates that the smaller the value, the better the pattern can be formed. When the resolution is 10% or more when the value is compared with that of the comparative example (resolution value is 90% or less), “good” and less than 10% (solution) In the case of an image quality value of more than 90%, it was evaluated as “bad”.

[断面形状の矩形性]
上記Eopの露光量を照射し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高さ方向での中間での線幅Lb及びレジストパターンの上部での線幅Laを測定した。断面形状の矩形性は、その値が1に近いほど、レジストパターンがより矩形であり良いことを示す。断面形状の矩形性は、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 by irradiating the exposure amount of Eop was observed, and the line width Lb in the middle in the height direction of the resist pattern and the line width La in the upper part of the resist pattern were measured. The rectangularity of the cross-sectional shape indicates that the closer the value is to 1, the more the resist pattern may be rectangular. The rectangularity of the cross-sectional shape is “good” when 0.9 ≦ (La / Lb) ≦ 1.1, and (La / Lb) <0.9 or 1.1 <(La / Lb). The case was evaluated as “bad”.

[焦点深度]
上記Eopの露光量を照射し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観測し、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測定し、この測定値を焦点深度とした。焦点深度は、その値が大きいほど、焦点の位置が変動した際に得られるパターンの寸法の変動が小さく、デバイス作製時の歩留まりを高くすることができる。焦点深度は、その値を比較例のものと比べたとき10%以上の向上(焦点深度が110%以上)があった場合は「良好」と、10%未満の向上(焦点深度が110%未満)の場合は「不良」と評価した。
[Depth of focus]
In the resist pattern resolved by irradiating the exposure amount of Eop, the dimension when the focus is changed in the depth direction is observed, and the pattern dimension is 90% to 110% of the reference without any bridge or residue. The depth of entry in the depth direction was measured, and this measured value was defined as the depth of focus. The larger the value of the focal depth, the smaller the variation in the dimension of the pattern obtained when the focal position varies, and the higher the yield during device fabrication. Depth of focus is 10% or better when the value is compared with that of the comparative example (depth of focus is 110% or more), and better than 10% (depth of focus is less than 110%). ) Was evaluated as “bad”.

[露光余裕度]
上記Eopを含む露光量の範囲において、露光量を1mJ/cmごとに変えて、それぞれレジストパターンを形成し、上記走査型電子顕微鏡を用いて、それぞれの線幅を測定した。得られた線幅と露光量の関係から、線幅が44nmとなる露光量E(44)、及び線幅が36nmとなる露光量E(36)を求め、露光余裕度=(E(36)−E(44))×100/(最適露光量)の式から露光余裕度(%)を算出した。露光余裕度は、その値が大きいほど、露光量が変動した際に得られるパターンの寸法の変動が小さく、デバイス作製時の歩留まりを高くすることができる。露光余裕度は、その値を比較例のものと比べたとき、10%以上の向上(露光余裕度の値が110%以上)があった場合は「良好」と、10%未満の向上(露光余裕度の値が110%未満)の場合は「不良」と評価した。
[Exposure margin]
In the range of the exposure amount including the Eop, the exposure amount was changed every 1 mJ / cm 2 to form resist patterns, respectively, and the respective line widths were measured using the scanning electron microscope. From the relationship between the obtained line width and exposure amount, an exposure amount E (44) at which the line width becomes 44 nm and an exposure amount E (36) at which the line width becomes 36 nm are obtained, and exposure margin = (E (36) The exposure margin (%) was calculated from the equation: −E (44)) × 100 / (optimum exposure amount). The larger the value of the exposure margin, the smaller the variation in the dimension of the pattern obtained when the exposure amount fluctuates, and the higher the yield during device fabrication. When the exposure margin is 10% or more when the value is compared with that of the comparative example (exposure margin is 110% or more), it is “good” and less than 10% (exposure). When the margin value was less than 110%, it was evaluated as “bad”.

[MEEF性能]
上記Eopの露光量を照射して解像されるレジストパターンにおいて、線幅が51nm、53nm、55nm、57nm、59nmとなるマスクパターンを用いて形成されたレジストパターンの線幅を縦軸に、マスクパターンのサイズを横軸にプロットしたときの直線の傾きを算出し、これをMEEF性能とした。MEEF性能は、その値が1に近いほどマスク再現性が良好であることを示す。MEEF性能は、その値を比較例のものと比べたとき、10%以上の向上(MEEF性能の値が90%以下)があった場合は「良好」と、10%未満の向上(MEEF性能の値が90%超)の場合は「不良」と評価した。
[MEEF performance]
In the resist pattern that is resolved by irradiating with the exposure amount of Eop, the line width of the resist pattern formed by using the mask pattern having the line widths of 51 nm, 53 nm, 55 nm, 57 nm, and 59 nm is plotted on the vertical axis. The slope of the straight line when the pattern size was plotted on the horizontal axis was calculated, and this was taken as the MEEF performance. The MEEF performance indicates that the closer the value is to 1, the better the mask reproducibility. When the MEEF performance is 10% or more when the value is compared with that of the comparative example (MEEF performance value is 90% or less), the MEEF performance is less than 10% (MEEF performance is improved). When the value was over 90%), it was evaluated as “bad”.

[組成物安定性]
液浸露光用保護膜形成樹脂組成物の経時的な白濁化の有無について評価した。液浸露光用保護膜形成樹脂組成物を30分間攪拌した後、目視で白濁の有無を観察した。組成物安定性は、白濁が認められない場合は「良好」と、白濁が認められる場合は「不良」と評価した。
[Composition stability]
The presence or absence of white turbidity of the protective film-forming resin composition for immersion exposure over time was evaluated. After stirring the protective film-forming resin composition for immersion exposure for 30 minutes, the presence or absence of cloudiness was visually observed. The composition stability was evaluated as “good” when no white turbidity was observed, and “bad” when white turbidity was observed.

[保護膜除去性]
液浸露光用保護膜のアルカリ現像液による除去性について評価した。塗布/現像装置(東京エレクトロン社の「CLEAN TRACK ACT8」)にて8インチシリコンウエハ上に、液浸露光用保護膜形成組成物をスピンコートし、90℃で60秒間PBを行い、膜厚90nmの液浸露光用保護膜を形成した。膜厚は膜厚測定装置(大日本スクリーン社の「ラムダエースVM90」)を用いて測定した。この液浸露光用保護膜を上記塗布/現像装置にて、現像液として2.38質量%TMAH水溶液を用いて60秒間パドル現像を行い、振り切りによりスピンドライした後、ウエハ表面を観察した。このとき保護膜除去性は、残渣が認められなければ「良好」と、残渣が観察されれば「不良」と評価した。
[Protective film removal]
The removability of the protective film for immersion exposure with an alkaline developer was evaluated. A coating film forming composition for immersion exposure is spin-coated on an 8-inch silicon wafer with a coating / developing apparatus (“CLEAN TRACK ACT8” manufactured by Tokyo Electron Ltd.), PB is performed at 90 ° C. for 60 seconds, and the film thickness is 90 nm. A protective film for immersion exposure was formed. The film thickness was measured using a film thickness measuring device ("Lambda Ace VM90" manufactured by Dainippon Screen). This immersion exposure protective film was subjected to paddle development for 60 seconds using a 2.38 mass% TMAH aqueous solution as a developer in the coating / developing apparatus, spin-dried by shaking, and the wafer surface was observed. At this time, the protective film removability was evaluated as “good” when no residue was observed and “bad” when the residue was observed.

[溶出量]
液浸露光用保護膜を形成したレジスト膜からのレジスト膜成分の溶出量について評価した。上記塗布/現像装置にてヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理(100℃で60秒間)を行った8インチシリコンウエハ上の中心部に、厚み1.0mm、1辺30cmの正方形で中央部が直径11.3cmの円形状にくり抜かれたシリコンゴムシート(クレハエラストマー社)を乗せた。次いで、シリコンゴム中央部のくり抜き部に10mLホールピペットを用いて超純水10mLを満たした。
[Elution volume]
The elution amount of the resist film component from the resist film on which the protective film for immersion exposure was formed was evaluated. At the center of an 8-inch silicon wafer that has been subjected to hexamethyldisilazane (HMDS) treatment (100 ° C. for 60 seconds) with the above coating / development apparatus, the center is a square with a thickness of 1.0 mm and a side of 30 cm. A silicon rubber sheet (Kureha Elastomer Co., Ltd.) cut into a 11.3 cm circular shape was placed. Next, 10 mL of ultrapure water was filled in the hollowed out portion at the center of the silicon rubber using a 10 mL hole pipette.

一方、予め、下層反射防止膜、レジスト膜及び保護膜を形成した、上記の8インチシリコンウエハとは別の8インチシリコンウエハを準備し、その8インチシリコンウエハを、上層膜がシリコンゴムシート側に位置するように、すなわち、液浸露光用保護膜と超純水とを接触させつつ、超純水が漏れないように載せた。   On the other hand, an 8-inch silicon wafer different from the 8-inch silicon wafer, in which a lower antireflection film, a resist film, and a protective film are formed in advance, is prepared, and the upper-layer film is on the silicon rubber sheet side. In other words, the substrate was placed so that the ultrapure water did not leak while contacting the protective film for immersion exposure and the ultrapure water.

なお、下層反射防止膜、レジスト膜及び保護膜は、8インチシリコンウエハ上に次のように形成した。まず、下層反射防止膜用組成物(ブルワー・サイエンス社の「ARC29A」)を、「CLEAN TRACK ACT8」を用いて膜厚77nmの塗膜を形成するように塗布した。次いで、上記調製した感放射線性樹脂組成物(a)を、上記CLEAN TRACK ACT8を用いて下層反射防止膜上にスピンコートし、115℃で60秒間でベークすることにより膜厚205nmのレジスト膜を形成した。その後、レジスト膜上に、調製した液浸露光用保護膜形成組成物を塗布して保護膜を形成した。   The lower antireflection film, resist film, and protective film were formed on an 8-inch silicon wafer as follows. First, a composition for an underlayer antireflection film (“ARC29A” from Brewer Science Co., Ltd.) was applied using “CLEAN TRACK ACT8” so as to form a coating film having a thickness of 77 nm. Next, the prepared radiation sensitive resin composition (a) is spin-coated on the lower antireflection film using the CLEAN TRACK ACT8 and baked at 115 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 205 nm. Formed. Then, the prepared protective film forming composition for immersion exposure was applied onto the resist film to form a protective film.

液浸露光用保護膜を載せた後、その状態のまま10秒間保った。その後、上記別の8インチシリコンウェハを取り除き、超純水をガラス注射器にて回収し、これを分析用サンプルとした。なお、実験終了後の超純水の回収率は95%以上であった。   After placing the protective film for immersion exposure, it was kept in that state for 10 seconds. Thereafter, the other 8-inch silicon wafer was removed, and ultrapure water was collected with a glass syringe, which was used as a sample for analysis. Note that the recovery rate of ultrapure water after the experiment was 95% or more.

次いで、上記回収した超純水中の感放射線性酸発生剤のアニオン部のピーク強度を、LC−MS液体クロマトグラフ質量分析計(LC部:SERIES1100 AGILENT社、MS部:Mariner Perseptive Biosystems,Inc.社)を用いて下記の測定条件により測定した。その際、上記の感放射線性樹脂組成物(a)に用いている感放射線性酸発生剤の1ppb、10ppb、100ppb水溶液のピーク強度を、下記の測定条件で測定して検量線を作成し、この検量線を用いて上記ピーク強度から溶出量を算出した。また、同様にして、酸拡散制御剤の1ppb、10ppb、100ppb水溶液の各ピーク強度を下記測定条件で測定して検量線を作成し、この検量線を用いて上記ピーク強度から酸拡散制御剤の溶出量を算出した。溶出抑制性は、その溶出量が5.0×10−12mol/cm以下であった場合には「良好」と、5.0×10−12mol/cmよりも大きかった場合に「不良」とした。 Subsequently, the peak intensity of the anion part of the radiation-sensitive acid generator in the recovered ultrapure water was measured using an LC-MS liquid chromatograph mass spectrometer (LC part: SERIES1100 AGILENT, MS part: Mariner Perceptive Biosystems, Inc.). Was measured under the following measurement conditions. At that time, create a calibration curve by measuring the peak intensity of the 1 ppb, 10 ppb, and 100 ppb aqueous solutions of the radiation sensitive acid generator used in the above radiation sensitive resin composition (a) under the following measurement conditions. Using this calibration curve, the elution amount was calculated from the peak intensity. Similarly, each peak intensity of the 1 ppb, 10 ppb, and 100 ppb aqueous solutions of the acid diffusion control agent is measured under the following measurement conditions to create a calibration curve, and the calibration curve is used to calculate the acid diffusion control agent from the peak intensity. The amount of elution was calculated. The elution suppression property is “good” when the elution amount is 5.0 × 10 −12 mol / cm 2 or less, and “elution suppression” when the elution amount is larger than 5.0 × 10 −12 mol / cm 2. “Bad”.

(測定条件)
使用カラム;(資生堂社の「CAPCELL PAK MG」1本)
流量;0.2mL/分
溶出溶媒:水/メタノール(3/7)に0.1質量%のギ酸を添加したもの
カラム温度;35℃
(Measurement condition)
Column used: (Shiseido's “CAPCELL PAK MG”)
Flow rate: 0.2 mL / min Elution solvent: Water / methanol (3/7) with 0.1% by weight of formic acid Column temperature: 35 ° C.

[剥がれ耐性]
液浸露光用保護膜の基板からの剥がれ難さを評価した。基板として、HMDS処理をしていない8インチシリコンウェハを用いた。上記基板上に、液浸露光用保護膜形成樹脂組成物を上記塗布/現像装置にて、スピンコートした後に90℃で60秒間PBを行い、膜厚30nmの塗膜(レジスト上層膜)を形成した。その後、上記塗布/現像装置にて純水によるリンスを60秒間行い、振り切りによる乾燥を行った。剥がれ耐性は、目視により、リンス後にウェハ全面で液浸露光用保護膜の剥がれが認められた場合は「不良」と、エッジ部でのみ剥がれが認められた場合は「良好」と評価した。
[Peeling resistance]
The difficulty of peeling off the protective film for immersion exposure from the substrate was evaluated. As the substrate, an 8-inch silicon wafer not subjected to HMDS treatment was used. A coating film (resist upper layer film) with a film thickness of 30 nm is formed on the substrate by spin-coating the protective film-forming resin composition for immersion exposure using the coating / developing apparatus and performing PB at 90 ° C. for 60 seconds. did. Thereafter, rinsing with pure water was performed for 60 seconds in the coating / developing apparatus, followed by drying by shaking. The peel resistance was evaluated as “bad” by visual observation when peeling of the protective film for immersion exposure was observed on the entire wafer surface after rinsing, and “good” when peeling was observed only at the edge portion.

[ブロッブ欠陥]
液浸露光用保護膜を形成したレジスト膜を現像して得られるレジストパターンにおけるブロッブ欠陥の発生数を測定した。塗布/現像装置(東京エレクトロン社の「Lithius Pro−i」)を用いて、100℃で60秒間、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理を行った12インチシリコンウエハを用意した。この12インチシリコンウエハ上に、感放射線性樹脂組成物(a)をスピンコートし、ホットプレート上で100℃で60秒間PBを行い、膜厚100nmのレジスト膜を形成した。このレジスト膜上に、調製した液浸露光用保護膜形成樹脂組成物をスピンコートし、90℃で60秒間又は110℃で60秒間PBを行って膜厚30nmの塗膜(保護膜)を形成した。その後、パターンが形成されていない擦りガラスを介して露光を行った。この露光後の8インチシリコンウエハを用いて、以下の手順にて、ブロッブ欠陥の評価を行った。
[Blob defect]
The number of occurrences of blob defects in the resist pattern obtained by developing the resist film on which the protective film for immersion exposure was developed was measured. A 12-inch silicon wafer subjected to hexamethyldisilazane (HMDS) treatment at 100 ° C. for 60 seconds was prepared using a coating / developing apparatus (“Lithius Pro-i” manufactured by Tokyo Electron Ltd.). The 12-inch silicon wafer was spin-coated with the radiation sensitive resin composition (a), and PB was performed on a hot plate at 100 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 100 nm. The prepared protective film-forming resin composition for immersion exposure is spin-coated on this resist film, and PB is applied at 90 ° C. for 60 seconds or 110 ° C. for 60 seconds to form a coating film (protective film) having a thickness of 30 nm. did. Then, it exposed through the frosted glass in which the pattern is not formed. Using the exposed 8-inch silicon wafer, blob defects were evaluated in the following procedure.

まず、上記露光後の8インチシリコンウエハの上層膜上に「CLEAN TRACK ACT8」のリンスノズルから超純水を60秒間吐出させ、4,000rpmで15秒間振り切りによりスピンドライを行った。次に、「CLEAN TRACK ACT8」のLDノズルによってパドル現像を30秒間行い、保護膜を除去した。なお、このパドル現像では、現像液として2.38%TMAH水溶液を使用した。現像後、保護膜の溶け残りの程度を、欠陥検査装置(KLAテンコール社の「KLA2351」)を用いて、ブロッブ欠陥を測定とした。検出されたブロッブ欠陥が200個以下の場合を「良好」と、200個を超えた場合を「不良」と評価した。   First, ultra-pure water was discharged from the rinse nozzle of “CLEAN TRACK ACT8” for 60 seconds on the upper layer film of the above-described 8-inch silicon wafer, and spin drying was performed by shaking off at 4,000 rpm for 15 seconds. Next, paddle development was performed for 30 seconds using an LD nozzle of “CLEAN TRACK ACT8” to remove the protective film. In this paddle development, a 2.38% TMAH aqueous solution was used as a developer. After development, the degree of undissolved portion of the protective film was measured for blob defects using a defect inspection device (“KLA2351” from KLA Tencor). The case where the number of detected blob defects was 200 or less was evaluated as “good”, and the case where the number exceeded 200 was evaluated as “bad”.

[ブリッジ欠陥]
液浸露光用保護膜を形成したレジスト膜を現像して得られるレジストパターンにおけるブリッジ欠陥の発生数を測定した。12インチシリコンウエハ表面に、下層反射防止膜(日産化学社の「ARC66」)を塗布/現像装置(東京エレクトロン社の「Lithius Pro−i」)を使用してスピンコートした後、PBを行うことにより膜厚105nmの塗膜を形成した。次いで、「CLEAN TRACK ACT12」を使用して感放射線性樹脂組成物(a)をスピンコートし、100℃で60秒間PBした後、23℃で30秒間冷却することにより膜厚100nmのレジスト被膜を形成した。その後、形成したレジスト膜上に、液浸露光用保護膜形成樹脂組成物を塗布して保護膜を形成した。
[Bridge defect]
The number of occurrences of bridge defects in the resist pattern obtained by developing the resist film formed with the protective film for immersion exposure was measured. Apply spin coating on the surface of a 12-inch silicon wafer using an anti-reflection coating ("ARC66" manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) using a coating / developing device ("Lithius Pro-i" manufactured by Tokyo Electron), followed by PB Thus, a coating film having a film thickness of 105 nm was formed. Next, a radiation sensitive resin composition (a) was spin-coated using “CLEAN TRACK ACT12”, PB was applied at 100 ° C. for 60 seconds, and then cooled at 23 ° C. for 30 seconds to form a resist film having a thickness of 100 nm. Formed. Then, the protective film formation resin composition for immersion exposure was apply | coated on the formed resist film, and the protective film was formed.

次に、ArF液浸露光装置(NIKON社の「S610C」)を使用し、NA:1.30、Crosspoleの光学条件にて、45nmライン/90nmピッチのパターンを投影するためのマスクを介して露光した(以下、マスクによって投影されるパターンの寸法をそのマスクの「パターン寸法」ともいう。例えば、パターン寸法が40nmライン/84nmピッチのマスクとは40nmライン/84nmピッチのパターンを投影するためのマスクのことを指す)。「Lithius Pro−i」のホットプレート上で100℃で60秒間PEBを行い、23℃で30秒間冷却を行った後、現像カップのGPノズルにて、2.38%TMAH水溶液を現像液として10秒間パドル現像し、超純水でリンスした。2,000rpm、15秒間振り切りでスピンドライすることにより、レジストパターンが形成された基板を得た。このとき、パターン寸法が45nmライン/90nmピッチのマスクにおいて、45nmライン/90nmピッチ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。45nm/90nmピッチのレジストパターンが形成される際、ブリッジ欠陥が認められなかった場合は「良好」と、認められた場合は「不良」と評価した。   Next, using an ArF immersion exposure apparatus (“S610C” manufactured by NIKON), exposure is performed through a mask for projecting a pattern of 45 nm line / 90 nm pitch under the optical conditions of NA: 1.30 and Crosspore. (Hereinafter, the dimension of the pattern projected by the mask is also referred to as the “pattern dimension” of the mask. For example, a mask having a pattern dimension of 40 nm line / 84 nm pitch is a mask for projecting a pattern of 40 nm line / 84 nm pitch. ). After performing PEB on a hot plate of “Lithius Pro-i” at 100 ° C. for 60 seconds and cooling at 23 ° C. for 30 seconds, a 2.38% TMAH aqueous solution was used as a developer at a GP nozzle of the developing cup. Paddle development was performed for 2 seconds, followed by rinsing with ultrapure water. The substrate on which the resist pattern was formed was obtained by spin-drying by shaking off at 2,000 rpm for 15 seconds. At this time, the exposure amount at which a resist pattern having a 45 nm line / 90 nm pitch was formed in a mask having a pattern dimension of 45 nm line / 90 nm pitch was determined as the optimum exposure amount. When a resist pattern having a pitch of 45 nm / 90 nm was formed, it was evaluated as “good” when no bridge defect was observed, and “bad” when it was recognized.

Figure 2015055868
Figure 2015055868

Figure 2015055868
Figure 2015055868

Figure 2015055868
Figure 2015055868

表7の結果から明らかなように、実施例の樹脂組成物(A)は、感放射線性樹脂組成物として用いることで、ArF露光場合、かつアルカリ現像及び有機溶媒現像の場合とも、LWR性能、CDU性能、解像性、断面形状の矩形性、焦点深度、露光余裕度及びMEEF性能に優れている。表8の結果から明らかなように、実施例の樹脂組成物(A)は、感放射線性樹脂組成物として用いることで、電子線露光、かつアルカリ現像の場合、LWR性能、CDU性能、解像性、断面形状の矩形性、焦点深度及び露光余裕度に優れている。また、表9の結果から明らかなように、実施例の樹脂組成物(B)は、液浸露光用保護膜形成樹脂組成物として用いることで、ArF露光かつアルカリ現像の場合、優れた焦点深度、露光余裕度及びMEEF性能を発揮しつつ、形成されるレジストパターンが、LWR性能、CDU性能及び解像性、断面形状の矩形性に優れ、また、組成物安定性、上層膜除去性、溶出量、剥がれ耐性、ブロッブ欠陥、ブリッジ欠陥にも優れている。なお、一般的に、電子線露光によればEUV露光の場合と同様の傾向が得られることが知られており、従って、実施例の樹脂組成物によれば、EUV露光の場合においても、リソグラフィー性能に優れることが推測される。なお、表7〜9中「−」は判定基準であることを表す。   As is clear from the results in Table 7, the resin compositions (A) of the examples were used as a radiation-sensitive resin composition, so that the LWR performance was obtained in both ArF exposure and alkali development and organic solvent development. It is excellent in CDU performance, resolution, rectangularity in cross-sectional shape, depth of focus, exposure margin and MEEF performance. As is clear from the results in Table 8, the resin compositions (A) of the examples are used as a radiation-sensitive resin composition, and in the case of electron beam exposure and alkali development, LWR performance, CDU performance, and resolution. , Rectangularity of the cross-sectional shape, depth of focus and exposure margin. Further, as is clear from the results in Table 9, the resin compositions (B) of the examples were used as protective film-forming resin compositions for immersion exposure, so that excellent depth of focus was obtained in the case of ArF exposure and alkali development. In addition, while exhibiting exposure margin and MEEF performance, the resist pattern formed is excellent in LWR performance, CDU performance and resolution, rectangular shape of the cross-sectional shape, composition stability, upper layer film removability, elution Excellent in quantity, peeling resistance, blob defects and bridge defects. In general, it is known that the same tendency as in the case of EUV exposure can be obtained by electron beam exposure. Therefore, according to the resin compositions of the examples, lithography is possible even in the case of EUV exposure. It is estimated that the performance is excellent. In Tables 7 to 9, “-” represents a criterion.

本発明の樹脂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、露光余裕度及びMEEF性能を発揮して、LWR及びCDUが小さく、解像度が高くかつ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、これらは、今後ますます微細化が進行すると予想される半導体デバイス製造等におけるパターン形成に好適に用いることができる。   According to the resin composition and resist pattern forming method of the present invention, a resist pattern that exhibits excellent depth of focus, exposure margin, and MEEF performance, has low LWR and CDU, high resolution, and excellent cross-sectional rectangularity. Can be formed. Therefore, these can be suitably used for pattern formation in semiconductor device manufacturing or the like, where miniaturization is expected to progress further in the future.

Claims (11)

フォトリソグラフィーによるレジストパターン形成方法に用いられる樹脂組成物であって、
下記式(1)で表される基及び下記式(2)で表される基からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む第1構造単位を有する第1重合体、及び
有機溶媒
を含有することを特徴とする樹脂組成物。
Figure 2015055868
(式(1)及び(2)中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。これらの基が互いに合わせられ構成される環構造を形成してもよい。Rは、それぞれ独立して、炭素数1〜30の1価の有機基である。Rf2及びRf3は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数1〜10のフッ素化アルキル基である。1又は複数のRf2及びRf3並びにRのうちの2つ以上は、互いに合わせられ構成される環員数4〜30の環構造を形成してもよい。但し、Rf1、Rf2及びRf3のうちの少なくとも1つはフッ素原子又はフッ素化アルキル基である。m及びnは、それぞれ独立して、1〜3の整数である。R、R、Rf2及びRf3がそれぞれ複数の場合、複数のR、R、Rf2及びRf3はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。*は、上記構造単位の他の部分に結合する部位を示す。
式(1)中、Rf1は、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数5〜20のシクロアルキル基、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基又は炭素数1〜10のフッ素化アルキル基である。1又は複数のR及びR並びにRf1のうちの2つ以上は、互いに合わせられ構成される環員数3〜30の環構造を形成してもよい。)
A resin composition used in a resist pattern forming method by photolithography,
A first polymer having a first structural unit containing at least one selected from the group consisting of a group represented by the following formula (1) and a group represented by the following formula (2), and an organic solvent A resin composition characterized by the above.
Figure 2015055868
(In Formulas (1) and (2), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. These groups are combined with each other. R 3 is each independently a monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms, and R f2 and R f3 are each independently a hydrogen atom, fluorine atom, two or more of .1 or R f2 and R f3 and R 3 is an alkyl group or a fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms having 1 to 10 carbon atoms is constructed aligned with one another A ring structure having 4 to 30 ring members, provided that at least one of R f1 , R f2 and R f3 is a fluorine atom or a fluorinated alkyl group, and m and n are each independently And R 1 , R 2 , R When there are a plurality of f2 and Rf3 , the plurality of R 1 , R 2 , R f2 and R f3 may be the same or different from each other, and * represents a site bonded to the other part of the structural unit.
In formula (1), R f1 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 5 to 20 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, or a fluorinated alkyl having 1 to 10 carbon atoms. It is a group. Two or more of one or more of R 1 and R 2 and R f1 may form a ring structure having 3 to 30 ring members that are combined with each other. )
上記第1構造単位が、下記式(1−1)、式(1−2)及び式(1−3)からなる群より選ばれる少なくとも1種で表される請求項1に記載の樹脂組成物。
Figure 2015055868
(式(1−1)、(1−2)及び(1−3)中、Zは、上記式(1)又は(2)で表される基である。Rは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。)
The resin composition according to claim 1, wherein the first structural unit is represented by at least one selected from the group consisting of the following formula (1-1), formula (1-2), and formula (1-3). .
Figure 2015055868
(In the formula (1-1), (1-2) and (1-3), Z is, .R 4 is a group represented by the formula (1) or (2) are each independently It is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.)
上記式(1)又は(2)におけるRf2及びRf3のうち−COO−に隣接する炭素原子に結合するものの少なくとも一方が、フッ素原子又は炭素数1〜10のパーフルオロアルキル基である請求項1又は請求項2に記載の樹脂組成物。 At least one of those bonded to the carbon atom adjacent to -COO- among R f2 and R f3 in the formula (1) or (2) is a fluorine atom or a C 1-10 perfluoroalkyl group. The resin composition according to claim 1 or 2. 上記式(1)又は(2)におけるRf2及びRf3のうち−COHに隣接する炭素原子に結合するもの並びにRf1のうちの少なくとも1つが、フッ素原子又は炭素数1〜10のパーフルオロアルキル基である請求項1又は請求項2に記載の樹脂組成物。 Of R f2 and R f3 in the above formula (1) or (2), those bonded to the carbon atom adjacent to —COH, and at least one of R f1 is a fluorine atom or a C 1-10 perfluoroalkyl The resin composition according to claim 1, which is a group. 上記式(1)又は(2)におけるRf2及びRf3のうち−COO−に隣接する炭素原子に結合するものが、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基である請求項1又は請求項2に記載の樹脂組成物。 In the formula (1) or (2), among R f2 and R f3 , those bonded to the carbon atom adjacent to —COO— are a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. 2. The resin composition according to 2. 感放射線性樹脂組成物として用いられ、
感放射線性酸発生体をさらに含有する請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
Used as a radiation sensitive resin composition,
The resin composition according to any one of claims 1 to 5, further comprising a radiation-sensitive acid generator.
上記第1重合体が、下記式(p)で表される酸解離性基を含む第2構造単位をさらに有する請求項6に記載の樹脂組成物。
Figure 2015055868
(式(p)中、Rp1は、水素原子又は炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基である。Rp2及びRp3は、それぞれ独立して炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の脂環構造を表す。)
The resin composition according to claim 6, wherein the first polymer further has a second structural unit containing an acid dissociable group represented by the following formula (p).
Figure 2015055868
(In formula (p), R p1 is a hydrogen atom or a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R p2 and R p3 are each independently a monovalent group having 1 to 10 carbon atoms. A chain hydrocarbon group or a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, or a group having 3 to 20 ring members composed of these groups together with the carbon atoms to which they are bonded. Represents an alicyclic structure.)
上記第1重合体よりもフッ素原子含有率が小さく、酸解離性基を含む構造単位を有する第2重合体
をさらに含有する請求項6又は請求項7に記載の樹脂組成物。
The resin composition according to claim 6 or 7, further comprising a second polymer having a structural unit containing an acid dissociable group and having a fluorine atom content smaller than that of the first polymer.
液浸露光用保護膜形成組成物として用いられる請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の樹脂組成物。   The resin composition according to any one of claims 1 to 5, which is used as a protective film forming composition for immersion exposure. レジスト膜を形成する工程、
上記レジスト膜を露光する工程、及び
上記露光されたレジスト膜を現像する工程
を備え、
上記レジスト膜を請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の樹脂組成物により形成するレジストパターン形成方法。
Forming a resist film;
A step of exposing the resist film, and a step of developing the exposed resist film,
The resist pattern formation method which forms the said resist film with the resin composition of any one of Claims 1-8.
レジスト膜を形成する工程、
上記レジスト膜上に保護膜を積層する工程、
上記保護膜が積層されたレジスト膜を液浸露光する工程、及び
上記液浸露光されたレジスト膜を現像する工程
を備え、
上記保護膜を請求項9に記載の樹脂組成物により形成するレジストパターン形成方法。
Forming a resist film;
Laminating a protective film on the resist film,
A step of immersion exposure of the resist film on which the protective film is laminated, and a step of developing the resist film subjected to the immersion exposure,
A method for forming a resist pattern, wherein the protective film is formed from the resin composition according to claim 9.
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