JP2016170230A - Radiation-sensitive resin composition and method for forming resist pattern - Google Patents

Radiation-sensitive resin composition and method for forming resist pattern Download PDF

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克聡 錦織
Katsutoshi Nishigori
克聡 錦織
仁視 大▲崎▼
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仁視 大▲崎▼
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Kenji Mochida
憲嗣 望田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiation-sensitive resin composition capable of sufficiently reducing hydrophobicity of a resist film surface after developed and excellent in inhibiting property for development defects, and a method for forming a resist pattern by using the radiation-sensitive resin composition.SOLUTION: A radiation-sensitive resin composition comprises: a polymer having a structural unit having a specific structure and containing a fluorine atom; a polymer having a smaller content percentage of fluorine atoms than that of the above polymer, and showing changes in the solubility with a developer by an action of an acid; a radiation-sensitive acid generator; and a solvent.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、感放射線性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 radiation-sensitive resin composition and a resist pattern forming method.

リソグラフィーによる微細加工に用いられる化学増幅型の感放射線性樹脂組成物は、ArFエキシマレーザー光等の照射により露光部に酸を発生させ、この酸を触媒とする化学反応により露光部と未露光部とで現像液に対する溶解速度に差を生じさせることでレジストパターンを形成させる。   A chemically amplified radiation-sensitive resin composition used for fine processing by lithography generates an acid in an exposed area by irradiation with ArF excimer laser light, etc., and an exposed area and an unexposed area by a chemical reaction using this acid as a catalyst. Thus, a resist pattern is formed by causing a difference in dissolution rate with respect to the developer.

かかるレジストパターンの形成において、さらに微細なレジストパターンを形成する方法として液浸露光法が好適に用いられている。この方法では、露光レンズとレジスト膜との間を空気又は不活性ガスに比して屈折率が大きい液浸露光媒体で満たして露光を行う。この液浸露光法によれば、高い解像性が得られ、レンズの開口数を増大させた場合でも、焦点深度が低下し難いという利点がある。   In the formation of such a resist pattern, an immersion exposure method is suitably used as a method for forming a finer resist pattern. In this method, the exposure lens and the resist film are filled with an immersion exposure medium having a refractive index higher than that of air or an inert gas for exposure. According to this immersion exposure method, there is an advantage that high resolution can be obtained and the depth of focus is hardly lowered even when the numerical aperture of the lens is increased.

このような液浸露光法に用いられる感放射線性樹脂組成物には、レジスト膜から液浸露光媒体への感放射線性酸発生体等の溶出を抑制し、かつレジスト膜の表面の水切れの良さが求められる。かかる感放射線性樹脂組成物としては、酸解離性基を有するベース重合体に加えて、レジスト膜の形成時にその表層に偏在化するフッ素原子含有重合体を含有するものが提案されている(国際公開第2007/116664号参照)。また、レジスト膜表面の疎水性を上げると、現像液やリンス液の表面濡れ性が低下するため、現像時にレジスト表面の未露光部に沈着した現像残渣の除去が不十分となり、ブロッブ(Blob)等の現像欠陥が発生することがある。このような現像欠陥を抑制することを目的として、液浸露光時には疎水性であるが、アルカリ現像時には疎水性が低下するフッ素含有重合体、具体的には、カルボキシ基にフルオロアルキル基を導入したフッ素含有重合体(特開2010−032994号公報参照)や、フェノール性水酸基に疎水性が高いフルオロアシル基を導入したフッ素含有重合体(特開2009−139909号公報参照)が検討されている。   The radiation-sensitive resin composition used in such an immersion exposure method suppresses the elution of a radiation-sensitive acid generator from the resist film to the immersion exposure medium, and has good drainage on the surface of the resist film. Is required. As such a radiation-sensitive resin composition, in addition to a base polymer having an acid-dissociable group, a composition containing a fluorine atom-containing polymer that is unevenly distributed in the surface layer when a resist film is formed has been proposed (international (See Publication No. 2007/116664). In addition, when the hydrophobicity of the resist film surface is increased, the surface wettability of the developer and the rinsing solution is reduced, so that the development residue deposited on the unexposed portion of the resist surface during development becomes insufficient, and the blob (Blob) Development defects such as the above may occur. For the purpose of suppressing such development defects, a fluorine-containing polymer that is hydrophobic during immersion exposure but decreases in hydrophobicity during alkali development, specifically, a fluoroalkyl group was introduced into the carboxy group. Fluorine-containing polymers (see JP 2010-032994) and fluorine-containing polymers in which a highly hydrophobic fluoroacyl group is introduced into a phenolic hydroxyl group (see JP 2009-139909 A) are being studied.

しかし、上記従来の感放射線性樹脂組成物を用いたのでは、現像の際のレジスト膜表面の疎水性の低下の度合いはまだまだ不十分であり、そのため、現像欠陥の発生を十分に抑制できていないという不都合がある。   However, when the conventional radiation-sensitive resin composition is used, the degree of decrease in the hydrophobicity of the resist film surface during development is still insufficient, and therefore the occurrence of development defects can be sufficiently suppressed. There is inconvenience that there is not.

国際公開第2007/116664号International Publication No. 2007/116664 特開2010−032994号公報JP 2010-032994 A 特開2009−139909号公報JP 2009-139909 A

本発明は以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、現像後のレジスト膜表面の疎水性を十分に低下させることができ、ひいては現像欠陥抑制性に優れる感放射線性樹脂組成物、及びこの感放射線性樹脂組成物を用いるレジストパターン形成方法を提供することにある。   The present invention has been made on the basis of the circumstances as described above, and the object thereof is to sufficiently reduce the hydrophobicity of the resist film surface after development, and as a result, a radiation-sensitive resin excellent in development defect suppression. It is in providing the composition and the resist pattern formation method using this radiation sensitive resin composition.

上記課題を解決するためになされた発明は、下記式(1)で表される第1構造単位(以下、「構造単位(I)」ともいう)を有する第1重合体(以下、「[A]重合体」ともいう)、上記[A]重合体よりもフッ素原子の質量含有率が小さく、かつ酸の作用により現像液への溶解性が変化する第2重合体(以下、「[B]重合体」ともいう)、感放射線性酸発生体(以下、「[C]酸発生体」ともいう)、及び溶媒(以下、「[D]溶媒」ともいう)を含有する感放射線性樹脂組成物である。

Figure 2016170230
(式(1)中、X及びXは、それぞれ独立して、炭素数1〜30の1価の有機基である。mは、1〜3の整数である。mが2以上の場合、複数のXは同一でも異なっていてもよい。但し、X及びXのうちの少なくともいずれかは下記式(A)で表される基である。Yは、炭素数1〜5の(m+1)価の鎖状炭化水素基である。)
Figure 2016170230
(式(A)中、Z及びZは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。Lは、単結合、炭素数1〜20の2価の鎖状炭化水素基又は環員数3〜20の2価の脂環式炭化水素基である。Z、Z及びLのうちの2以上は、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の脂環構造を形成していてもよい。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜20の1価の炭化水素基又は炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。RとRとは、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の環構造を形成していてもよい。Rは、炭素数1〜20の1価の炭化水素基又は炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。但し、R、R及びRのうちの少なくともいずれかはフッ素原子を有する。) The invention made in order to solve the above-mentioned problems is a first polymer having a first structural unit represented by the following formula (1) (hereinafter also referred to as “structural unit (I)”) (hereinafter referred to as “[A ] Second polymer (hereinafter referred to as “[B]”), which has a smaller fluorine atom mass content than the above [A] polymer and changes its solubility in a developer due to the action of an acid. A radiation-sensitive resin composition containing a radiation-sensitive acid generator (hereinafter also referred to as “[C] acid generator”) and a solvent (hereinafter also referred to as “[D] solvent”). It is a thing.
Figure 2016170230
(In Formula (1), X 1 and X 2 are each independently a monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms. M is an integer of 1 to 3. When m is 2 or more. A plurality of X 1 may be the same or different, provided that at least one of X 1 and X 2 is a group represented by the following formula (A): Y is a group having 1 to 5 carbon atoms. (M + 1) a valent chain hydrocarbon group.)
Figure 2016170230
(In formula (A), Z 1 and Z 2 are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. L 1 is a single bond, having 1 to 20 carbon atoms. A divalent chain hydrocarbon group or a divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 ring members, two or more of Z 1 , Z 2 and L 1 are combined with each other and bonded together. An alicyclic structure having 3 to 20 ring members and a carbon atom may be formed, and R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, or a monovalent monovalent group having 1 to 20 carbon atoms. A hydrocarbon group or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, R 1 and R 2 are combined with each other, and a ring having 3 to 20 ring members configured together with the carbon atom to which they are bonded; optionally form a structure .R 3 is a monovalent hydrocarbon group or a C 1 -C 20 from 1 to 20 carbon atoms A monovalent fluorinated hydrocarbon group. Provided that at least one of R 1, R 2 and R 3 are a fluorine atom.)

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感放射線性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 in order to solve the above-mentioned problems comprises a step of forming a resist film, a step of exposing the resist film, and a step of developing the exposed resist film, It is the resist pattern formation method formed with a conductive resin composition.

ここで、「有機基」とは、少なくとも1個の炭素原子を含む基をいう。「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。「環員数」とは、環状構造を構成する原子数をいい、多環の場合は、この多環を構成する原子数をいう。   Here, the “organic group” refers to a group containing at least one carbon atom. 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. “Number of ring members” refers to the number of atoms constituting the cyclic structure, and in the case of polycycles, the number of atoms constituting the polycycles.

本発明の感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法によれば、現像後のレジスト膜表面の疎水性を十分に低下させることができ、ひいては現像欠陥の少ない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等の製造プロセスにおいて好適に用いることができる。   According to the radiation-sensitive resin composition and the resist pattern forming method of the present invention, the hydrophobicity of the resist film surface after development can be sufficiently reduced, and a resist pattern with few development defects can be formed. Therefore, these can be suitably used in the manufacturing process of semiconductor devices and the like that are expected to be further miniaturized in the future.

<感放射線性樹脂組成物>
当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体、[B]重合体、[C]酸発生体及び[D]溶媒を含有する。当該感放射線性樹脂組成物は、好適成分として[E]酸拡散制御体及び[F]偏在化促進剤を含有してもよく、本発明の効果を損なわない範囲においてその他の任意成分を含有してもよい。以下、各成分について説明する。
<Radiation sensitive resin composition>
The radiation-sensitive resin composition contains a [A] polymer, a [B] polymer, a [C] acid generator, and a [D] solvent. The radiation-sensitive resin composition may contain [E] acid diffusion controller and [F] uneven distribution accelerator as suitable components, and contains other optional components as long as the effects of the present invention are not impaired. May be. 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。[A]重合体のフッ素原子の質量含有率は、後述する[B]重合体のフッ素原子の質量含有率よりも大きい。そのため、[A]重合体は、レジスト膜形成の際に[B]重合体よりも表層に偏在化する撥水性重合体添加剤として機能し、その結果、露光時、特に液浸露光時にレジスト膜の表面の撥水性を高めることができる。ここで、各重合体のフッ素原子の質量含有率(質量%)は、重合体の構造を13C−NMR分析等によって求め、その構造から算出することができる。
<[A] polymer>
[A] The polymer is a polymer having the structural unit (I). [A] The mass content of fluorine atoms in the polymer is greater than the mass content of fluorine atoms in the polymer [B] described later. Therefore, the [A] polymer functions as a water-repellent polymer additive that is unevenly distributed in the surface layer than the [B] polymer during the formation of the resist film, and as a result, the resist film during exposure, particularly during immersion exposure. The water repellency of the surface can be increased. Here, the mass content (% by mass) of fluorine atoms in each polymer can be calculated from the structure of the polymer obtained by 13 C-NMR analysis or the like.

[A]重合体のフッ素原子の質量含有率の下限としては、3質量%が好ましく、10質量%がより好ましく、15質量%がさらに好ましい。上記質量含有率の上限としては、60質量%が好ましく、50質量%がより好ましく、40質量%がさらに好ましい。   [A] The lower limit of the mass content of fluorine atoms in the polymer is preferably 3% by mass, more preferably 10% by mass, and even more preferably 15% by mass. As an upper limit of the said mass content rate, 60 mass% is preferable, 50 mass% is more preferable, and 40 mass% is further more preferable.

[A]重合体は、構造単位(I)以外にも、構造単位(I)以外のフッ素原子を含む構造単位(II)、構造単位(I)以外の酸解離性基を含む構造単位(III)、ラクトン構造、環状カーボネート構造、スルトン構造又はこれらの組み合わせを含む構造単位(IV)、アルコール性水酸基を含む構造単位(V)及びフェノール性水酸基を含む構造単位(VI)等を有してもよい。[A]重合体は、各構造単位を1種又は2種以上有してもよい。以下、各構造単位について説明する。   [A] In addition to the structural unit (I), the polymer includes a structural unit (II) containing a fluorine atom other than the structural unit (I), and a structural unit (III) containing an acid-dissociable group other than the structural unit (I). ), A lactone structure, a cyclic carbonate structure, a structural unit (IV) containing a sultone structure or a combination thereof, a structural unit (V) containing an alcoholic hydroxyl group, and a structural unit (VI) containing a phenolic hydroxyl group. Good. [A] The polymer may have one or more of each structural unit. Hereinafter, each structural unit will be described.

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

Figure 2016170230
Figure 2016170230

上記式(1)中、X及びXは、それぞれ独立して、炭素数1〜30の1価の有機基である。mは、1〜3の整数である。mが2以上の場合、複数のXは同一でも異なっていてもよい。但し、X及びXのうちの少なくともいずれかは下記式(A)で表される基である。Yは、炭素数1〜5の(m+1)価の鎖状炭化水素基である。 The formula (1), X 1 and X 2 are each independently a monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms. m is an integer of 1-3. When m is 2 or more, the plurality of X 1 may be the same or different. However, at least one of X 1 and X 2 is a group represented by the following formula (A). Y is a (m + 1) -valent chain hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms.

Figure 2016170230
Figure 2016170230

上記式(A)中、Z及びZは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。Lは、単結合、炭素数1〜20の2価の鎖状炭化水素基又は環員数3〜20の2価の脂環式炭化水素基である。Z、Z及びLのうちの2以上は、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の脂環構造を形成していてもよい。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜20の1価の炭化水素基又は炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。RとRとは、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の環構造を形成していてもよい。Rは、炭素数1〜20の1価の炭化水素基又は炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。但し、R、R及びRのうちの少なくともいずれかはフッ素原子を有する。 In the above formula (A), Z 1 and Z 2 are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. L 1 is a single bond, a divalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 ring members. Two or more of Z 1 , Z 2, and L 1 may be combined with each other to form an alicyclic structure having 3 to 20 ring members that is configured together with the carbon atom to which they are bonded. R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R 1 and R 2 may be combined with each other to form a ring structure having 3 to 20 ring members constituted together with the carbon atom to which they are bonded. R 3 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. However, at least one of R 1 , R 2 and R 3 has a fluorine atom.

当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体が構造単位(I)を有することで、現像後のレジスト膜表面の疎水性を十分に低下させることができ、ひいては現像欠陥の少ないレジストパターンを形成することができる。当該感放射線性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、[A]重合体の構造単位(I)は、上記式(A)で表される基(以下、「基(A)」ともいう)を有している。この基(A)において−COO−の近傍のR〜Rのうちの少なくともいずれかがフッ素原子を有するため、Rはアルカリ解離性基となる。加えて、このアルカリ解離性基Rは、上記式(A)における−C(Z)(Z)−L−C(R)(R)−COO−を介することにより、[A]重合体の主鎖から適度に離れているため、アルカリ解離性がより高くなっている。その結果、当該感放射線性樹脂組成物により形成されるレジスト膜は、現像の際に表面の疎水性が大きく低下するため、現像及びその後のリンスを十分に行い易い。従って、当該感放射線性樹脂組成物は、レジストパターンを形成する際の現像欠陥の発生を抑制できると考えられる。ここで「アルカリ解離性基」とは、カルボキシ基の水素原子を置換する基であって、例えば23℃の2.38質量%テトラメチルヒドロキシド水溶液により解離する基をいう。 In the radiation-sensitive resin composition, the [A] polymer has the structural unit (I), so that the hydrophobicity of the resist film surface after development can be sufficiently lowered, and as a result, a resist pattern with few development defects. Can be formed. The reason why the radiation-sensitive resin composition exhibits the above-described effect by having the above-described configuration is not necessarily clear, but can be inferred as follows, for example. That is, the structural unit (I) of the [A] polymer has a group represented by the above formula (A) (hereinafter also referred to as “group (A)”). In this group (A), since at least one of R 1 to R 3 in the vicinity of —COO— has a fluorine atom, R 3 becomes an alkali dissociable group. In addition, the alkali-dissociable group R 3 is bonded via the —C (Z 1 ) (Z 2 ) -L 1 -C (R 1 ) (R 2 ) —COO— in the above formula (A). A] The alkali dissociation property is higher because it is appropriately separated from the main chain of the polymer. As a result, the resist film formed from the radiation-sensitive resin composition has a surface hydrophobicity that is greatly reduced during development, so that development and subsequent rinsing can be performed sufficiently easily. Therefore, it is considered that the radiation-sensitive resin composition can suppress development defects when forming a resist pattern. Here, the “alkali dissociable group” is a group that replaces a hydrogen atom of a carboxy group, and is a group that dissociates with an aqueous 2.38 mass% tetramethyl hydroxide solution at 23 ° C., for example.

上記式(1)におけるX及びXで表される炭素数1〜30の1価の有機基としては、例えば炭素数1〜30の1価の炭化水素基、この炭化水素基の炭素−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(α)、上記炭化水素基及び基(α)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。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms represented by X 1 and X 2 in the above formula (1) include, for example, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, and carbon- A group (α) containing a divalent heteroatom-containing group at the terminal between carbons or at the bond side, a part or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group and group (α) is a monovalent heteroatom-containing group Examples include substituted groups.

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 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 carbon group having 6 to 30 carbon atoms. A hydrogen group etc. are mentioned.

炭素数1〜30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、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブ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などが挙げられる。
Examples of the monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, sec-butyl group, t -An alkyl group such as a butyl 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.

炭素数3〜30の1価の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、シクロオクチル基等の単環のシクロアルキル基;
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、テトラシクロド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 30 carbon atoms include monocyclic cycloalkyl groups such as a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group;
A monocyclic cycloalkenyl group such as a cyclobutenyl group, a cyclopentenyl group, or a cyclohexenyl 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, a tricyclodecenyl group, and a tetracyclododecenyl group.

炭素数6〜30の1価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、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、フェニルプロピル基、ナフチルメチル基等のアラルキル基などが挙げられる。
Examples of the monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms include aryl groups such as a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a naphthyl group, and an anthryl group;
Examples include aralkyl groups such as benzyl group, phenethyl group, phenylpropyl group, naphthylmethyl group, and the like.

2価のヘテロ原子含有基が含む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、リン原子等が挙げられる。これらの中で、酸素原子、硫黄原子及び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 divalent hetero atom-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.

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等があげられる。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.

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、ハロゲン原子等が挙げられる。   Examples of the monovalent heteroatom-containing group include a hydroxy group, a carboxy group, a sulfanyl group (—SH), an amino group, a cyano group, and a halogen atom.

及びXとしては、当該感放射線性樹脂組成物の現像欠陥抑制性をより向上する観点から、炭化水素基、フッ素化炭化水素基、ラクトン構造を含む基及び−O−を含む基が好ましく、アルキル基、フッ素化アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、多環のラクトン構造を含む基及びシクロアルキルオキシアルキル基がより好ましく、炭素数1〜5のアルキル基及び炭素数1〜5のフッ素化アルキル基が特に好ましく、メチル基及びトリフルオロエチル基がさらに特に好ましい。 X 1 and X 2 include a hydrocarbon group, a fluorinated hydrocarbon group, a group containing a lactone structure, and a group containing —O— from the viewpoint of further improving the development defect suppression of the radiation-sensitive resin composition. Preferably, an alkyl group, a fluorinated alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, a group containing a polycyclic lactone structure and a cycloalkyloxyalkyl group are more preferable, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms and an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. A fluorinated alkyl group is particularly preferred, and a methyl group and a trifluoroethyl group are particularly preferred.

(基(A))
上記式(1)におけるX及びXのうちの少なくともいずれかは基(A)である。
(Group (A))
At least one of X 1 and X 2 in the above formula (1) is a group (A).

及びZで表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えばX及びXの炭素数1〜30の1価の炭化水素基として例示した基のうち炭素数1〜20のもの等が挙げられる。 Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by Z 1 and Z 2 include carbon among the groups exemplified as the monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms of X 1 and X 2. The thing of number 1-20 etc. are mentioned.

及びZとしては、水素原子及び炭素数1〜10の炭化水素基が好ましく、炭素数1〜5の炭化水素基がより好ましく、炭素数1〜5の鎖状炭化水素基がさらに好ましく、炭素数1〜5のアルキル基が特に好ましく、メチル基、エチル基及びイソプロピル基がさらに特に好ましい。 Z 1 and Z 2 are preferably a hydrogen atom and a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, and still more preferably a chain hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms. And an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is particularly preferable, and a methyl group, an ethyl group, and an isopropyl group are particularly preferable.

で表される炭素数1〜20の2価の鎖状炭化水素基としては、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、ブタンジイル基、ペンタンジイル基等のアルカンジイル基;
エテンジイル基、プロペンジイル基、ブテンジイル基、ペンテンジイル基等のアルケンジイル基;
エチンジイル基、プロピンジイル基、ブチンジイル基、ペンチンジイル基等のアルキンジイル基などが挙げられる。これらの中で、アルカンジイル基が好ましく、エタンジイル基、プロパンジイル基及びペンタンジイル基がより好ましい。
Examples of the divalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by L 1 include alkanediyl groups such as methanediyl group, ethanediyl group, propanediyl group, butanediyl group, and pentanediyl group;
Alkenediyl groups such as ethenediyl group, propenediyl group, butenediyl group, pentenediyl group;
Examples include alkynediyl groups such as ethynediyl group, propynediyl group, butynediyl group, and pentynediyl group. Among these, an alkanediyl group is preferable, and an ethanediyl group, a propanediyl group, and a pentanediyl group are more preferable.

で表される環員数3〜20の2価の脂環式炭化水素基としては、例えば
シクロプロパンジイル基、シクロブタンジイル基、シクロペンタンジイル基、シクロヘキサンジイル基等の単環のシクロアルカンジイル基;
ノルボルナンジイル基、アダマンタンジイル基、トリシクロデサンジイル基、テトラシクロドデサンジイル基等の多環のシクロアルカンジイル基;
シクロプロペンジイル基、シクロブテンジイル基、シクロペンテンジイル基、シクロヘキセンジイル基等の単環のシクロアルケンジイル基;
ノルボルネンジイル基、トリシクロデセンジイル基等の多環のシクロアルケンジイル基などが挙げられる。
Examples of the divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 ring members represented by L 1 include monocyclic cycloalkanediyl such as cyclopropanediyl group, cyclobutanediyl group, cyclopentanediyl group, and cyclohexanediyl group. Group;
Polycyclic cycloalkanediyl groups such as norbornanediyl group, adamantanediyl group, tricyclodesandiyl group, tetracyclododesandiyl group;
Monocyclic cycloalkenediyl groups such as cyclopropenediyl group, cyclobutenediyl group, cyclopentenediyl group, cyclohexenediyl group;
Examples thereof include polycyclic cycloalkenediyl groups such as norbornenediyl group and tricyclodecenediyl group.

としては、単結合及び炭素数1〜20の鎖状炭化水素基が好ましく、単結合及び炭素数1〜6の鎖状炭化水素基がより好ましく、炭素数1〜6のアルカンジイル基がさらに好ましく、プロパンジイル基及びブタンジイル基が特に好ましい。Lを上記のものとすることで、[A]重合体の主鎖に対してアルカリ解離性基Rをより適度に離すことができるため、Rのアルカリ解離性をより向上させ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物の現像欠陥抑制性をより向上させることができる。 L 1 is preferably a single bond and a chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably a single bond and a chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and an alkanediyl group having 1 to 6 carbon atoms. Further preferred are a propanediyl group and a butanediyl group. By making L 1 as described above, the alkali dissociable group R 3 can be more appropriately separated from the main chain of the [A] polymer, so that the alkali dissociation property of R 3 is further improved. As a result, the development defect suppression property of the radiation-sensitive resin composition can be further improved.

、Z及びLのうちの2以上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などが挙げられる。
Two or more of Z 1 , Z 2, and L 1 are combined with each other, and examples of the alicyclic structure having 3 to 20 ring members configured together with the carbon atom to which they are bonded include a cyclopropane structure, a cyclobutane structure, Monocyclic cycloalkane structures such as structures, cyclohexane structures, cycloheptane structures, cyclooctane structures;
Examples thereof include polycyclic cycloalkane structures such as a norbornane structure, an adamantane structure, a tricyclodecane structure, and a tetracyclododecane structure.

及びLは、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の脂環構造を形成していることが好ましく、シクロアルカン構造を形成していることがより好ましく、単環のシクロアルカン構造を形成していることがさらに好ましく、シクロヘキサン構造を形成していることが特に好ましい。Z及びLが上記脂環構造を形成していることで、レジスト膜の露光部における[A]重合体の溶解性をより高めることができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物の現像欠陥抑制性をより向上させることができる。 Z 1 and L 1 are preferably combined with each other and form an alicyclic structure having 3 to 20 ring members constituted with the carbon atom to which they are bonded, and more preferably form a cycloalkane structure. Preferably, it forms a monocyclic cycloalkane structure, more preferably forms a cyclohexane structure. Since Z 1 and L 1 form the alicyclic structure, the solubility of the [A] polymer in the exposed portion of the resist film can be further increased. As a result, the radiation sensitive resin composition Development defect suppression can be further improved.

、R及びRで表される炭素数1〜30の1価の炭化水素基としては、例えばX及びXの炭素数1〜30の1価の炭化水素基として例示した基と同様の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms represented by R 1 , R 2 and R 3 include the groups exemplified as the monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms of X 1 and X 2. And the like groups.

、R及びRで表される炭素数1〜30の1価のフッ素化炭化水素基としては、例えばX及びXの炭素数1〜30の1価の炭化水素基として例示した基の水素原子の一部又は全部をフッ素原子で置換した基等が挙げられる。 Examples of the monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms represented by R 1 , R 2 and R 3 include, for example, monovalent hydrocarbon groups having 1 to 30 carbon atoms of X 1 and X 2. And a group in which some or all of the hydrogen atoms in the group are substituted with fluorine atoms.

とRと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の脂環構造としては、例えば上記Z、Z及びLのうちの2以上が構成する環員数3〜20の脂環構造として例示したものと同様の構造等が挙げられる。 Examples of the alicyclic structure having 3 to 20 ring members formed by combining R 1 and R 2 together with the carbon atom to which they are bonded include, for example, two or more of Z 1 , Z 2 and L 1 described above. Examples thereof include structures similar to those exemplified as the alicyclic structure having 3 to 20 ring members.

及びRとしては、水素原子及びフッ素原子が好ましく、フッ素原子がより好ましい。 R 1 and R 2 are preferably a hydrogen atom and a fluorine atom, and more preferably a fluorine atom.

としては、炭素数1〜30の炭化水素基及び炭素数1〜30のフッ素化炭化水素基が好ましく、炭素数1〜10の1価のフッ素化炭化水素基がより好ましく、炭素数1〜5の1価のフッ素化炭化水素基がさらに好ましく、炭素数1〜5のフッ素化アルキル基が特に好ましく、トリフルオロエチル基及びパーフルオロエチル基が最も好ましい。 R 3 is preferably a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms and a fluorinated hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, more preferably a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and 1 carbon atom. To 5 monovalent fluorinated hydrocarbon groups are more preferred, fluorinated alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms are particularly preferred, and trifluoroethyl groups and perfluoroethyl groups are most preferred.

mとしては、1及び2が好ましく、1がより好ましい。   As m, 1 and 2 are preferable and 1 is more preferable.

Yで表される炭素数1〜5の(m+1)価の鎖状炭化水素基としては、例えば
炭素数1〜5の2価(m=1)の鎖状炭化水素基としてメタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基、ブタンジイル基、ペンタンジイル基;
エテンジイル基、プロペンジイル基、ブテンジイル基、ペンテンジイル基;
エチンジイル基、プロピンジイル基、ブチンジイル基、ペンチンジイル基などが挙げられ、
炭素数1〜5の3価(m=2)の鎖状炭化水素基としてメタントリイル基、エタントリイル基、プロパントリイル基、ブタントリイル基、ペンタントリイル基;
エテントリイル基、プロペントリイル基、ブテントリイル基、ペンテントリイル基;
エチントリイル基、プロピントリイル基、ブチントリイル基、ペンチントリイル基などが挙げられ、
炭素数1〜5の4価(m=3)の鎖状炭化水素基としてメタンテトライル基、エタンテトライル基、プロパンテトライル基、ブタンテトライル基、ペンタンテトライル基;
エテンテトライル基、プロペンテトライル基、ブテンテトライル基、ペンテンテトライル基;
エチンテトライル基、プロピンテトライル基、ブチンテトライル基、ペンチンテトライル基などが挙げられる。
Examples of the (m + 1) -valent chain hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms represented by Y include, for example, a methanediyl group and an ethanediyl group as a divalent (m = 1) chain hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms. , Propanediyl group, butanediyl group, pentanediyl group;
Ethenediyl group, propenediyl group, butenediyl group, pentenediyl group;
Ethynediyl group, propynediyl group, butynediyl group, pentynediyl group, etc.
A methanetriyl group, ethanetriyl group, propanetriyl group, butanetriyl group, pentanetriyl group as a trivalent (m = 2) chain hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms;
Ethenetriyl group, propenetriyl group, butenetriyl group, pentenetriyl group;
Ethyne triyl group, propyne triyl group, butyne triyl group, pentyne triyl group, etc.
A methanetetrayl group, ethanetetrayl group, propanetetrayl group, butanetetrayl group, pentanetetrayl group as a tetravalent (m = 3) chain hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms;
Ethenetetrayl group, propenetetrayl group, butenetetrayl group, pentenetetrayl group;
Examples include ethynetetrayl group, propynetetrayl group, butynetetrayl group, and pentynetetrayl group.

これらの中で、メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基及びブタンジイル基が好ましく、メタンジイル基及びエタンジイル基がより好ましく、メタンジイル基がさらに好ましい。mが1でありYがメタンジイル基であることで、構造単位(I)を与える単量体をイタコン酸又はその誘導体から容易に合成することができる。   Among these, a methanediyl group, an ethanediyl group, a propanediyl group and a butanediyl group are preferable, a methanediyl group and an ethanediyl group are more preferable, and a methanediyl group is more preferable. When m is 1 and Y is a methanediyl group, the monomer giving the structural unit (I) can be easily synthesized from itaconic acid or a derivative thereof.

基(A)は、酸解離性基であることが好ましい。当該感放射線性樹脂組成物は、基(A)が酸解離性基であることで、レジスト膜の露光部における[A]重合体の溶解性をより高めることができ、その結果、現像欠陥抑制性をより向上させることができる。基(A)が酸解離性基となる場合として、例えばZ及びZが共に炭化水素基であり、かつZ及びZが結合する炭素原子が3級である場合等が挙げられる。ここで「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。 The group (A) is preferably an acid dissociable group. In the radiation-sensitive resin composition, since the group (A) is an acid-dissociable group, the solubility of the [A] polymer in the exposed portion of the resist film can be further increased, and as a result, development defects can be suppressed. The sex can be further improved. Examples of the case where the group (A) is an acid dissociable group include a case where both Z 1 and Z 2 are hydrocarbon groups and the carbon atom to which Z 1 and Z 2 are bonded is tertiary. Here, the “acid-dissociable group” refers to a group that substitutes a hydrogen atom of a carboxy group and dissociates by the action of an acid.

上記式(1)におけるXが基(A)であってもよく、Xが基(A)であってもよく、X及びXがそれぞれ基(A)であってもよいが、Xが基(A)であることが好ましい。なお、X及びXが基(A)である場合、2つの基(A)は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。 X 1 in the above formula (1) may be the group (A), X 2 may be the group (A), and X 1 and X 2 may each be the group (A). X 2 is preferably a group (A). When X 1 and X 2 are a group (A), the two groups (A) may be the same or different.

構造単位(I)としては、例えば下記式(1−1)〜(1−19)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−1)〜(I−19)」ともいう)等が挙げられる。   As the structural unit (I), for example, structural units represented by the following formulas (1-1) to (1-19) (hereinafter also referred to as “structural units (I-1) to (I-19)”) and the like Is mentioned.

Figure 2016170230
Figure 2016170230

Figure 2016170230
Figure 2016170230

Figure 2016170230
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これらの中で、当該感放射線性樹脂組成物の現像欠陥抑制性をより向上させる観点から、構造単位(I−1)〜(I−15)が好ましく、構造単位(I−1)〜(I−4)、(I−7)、(I−8)、及び(I−11)〜(1−15)がより好ましい。   Among these, from the viewpoint of further improving the development defect suppression of the radiation-sensitive resin composition, the structural units (I-1) to (I-15) are preferable, and the structural units (I-1) to (I-1) -4), (I-7), (I-8), and (I-11) to (1-15) are more preferable.

構造単位(I)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、70モル%が好ましく、80モル%がより好ましく、90モル%がさらに好ましく、95モル%が特に好ましい。構造単位(I)の含有割合を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物の現像欠陥抑制性をさらに向上させることができる。   As a minimum of the content rate of structural unit (I), 70 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, 80 mol% is more preferable, 90 mol% is further more preferable, and 95 mol % Is particularly preferred. By making the content rate of structural unit (I) into the said range, the development defect inhibitory property of the said radiation sensitive resin composition can further be improved.

また、[A]重合体は、構造単位(I)の含有割合が100モル%であること、すなわち実質的に構造単位(I)を与える単量体のホモポリマーであることが最も好ましい。構造単位(I)によれば、フッ素原子の質量含有率を高めることができるため、[A]重合体が均一性の高い上記ホモポリマーであっても、レジスト膜表面の高い疎水性と、現像の際の疎水性の低下の度合いの大きさとを両立させ易い。その結果、当該感放射線性樹脂組成物の現像欠陥抑制性をさらに向上させることができる。   [A] The polymer is most preferably a monomer homopolymer having a content of the structural unit (I) of 100 mol%, that is, substantially giving the structural unit (I). According to the structural unit (I), since the mass content of fluorine atoms can be increased, even if the polymer [A] is a homopolymer having high uniformity, the resist film surface has high hydrophobicity and development. In this case, it is easy to achieve both the degree of hydrophobicity reduction. As a result, the development defect suppression of the radiation sensitive resin composition can be further improved.

構造単位(I)を与える単量体は、例えば上記式(1)におけるmが1でありYがメタンジイル基である場合、イタコン酸、イタコン酸モノエステル、イタコン酸ジエステル等のイタコン酸誘導体などのエステル化反応、エステル交換反応等により合成することができる。なお、それ以外の構造単位(I)を与える単量体についても、上記同様の方法により、合成することができる。   The monomer that gives the structural unit (I) is, for example, itaconic acid derivatives such as itaconic acid, itaconic acid monoester, itaconic acid diester when m in the above formula (1) is 1 and Y is a methanediyl group. It can be synthesized by esterification reaction, transesterification reaction or the like. Other monomers that give structural unit (I) can also be synthesized by the same method as described above.

[構造単位(II)]
構造単位(II)は、フッ素原子を含み、かつ構造単位(I)とは異なる構造単位である。[A]重合体が構造単位(II)を有することで、フッ素原子の質量含有率をより適度なものに調整することができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物の現像欠陥抑制性をより向上させることができる。
[Structural unit (II)]
The structural unit (II) is a structural unit containing a fluorine atom and different from the structural unit (I). [A] When the polymer has the structural unit (II), the mass content of fluorine atoms can be adjusted to a more appropriate one, and as a result, the development defect suppression of the radiation-sensitive resin composition can be improved. It can be improved further.

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

Figure 2016170230
Figure 2016170230

上記式(2−1)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、炭素数1〜6の1価のフッ素化鎖状炭化水素基又は炭素数4〜20の1価のフッ素化脂環式炭化水素基である。 In the above formula (2-1), R A 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 4 is a monovalent fluorinated chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms or a monovalent fluorinated alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms.

Figure 2016170230
Figure 2016170230

上記式(2−2)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。Rは、炭素数1〜20の(s+1)価の炭化水素基であり、RのR側の末端に酸素原子、硫黄原子、−NR’−(但し、R’は水素原子又は1価の有機基である。)、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、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価の脂環式炭化水素基である。Xは、炭素数1〜20の2価のフッ素化鎖状炭化水素基である。Aは酸素原子、−NR’’−(但し、R’’は水素原子又は1価の有機基である。)、−CO−O−*又は−SO−O−*(*はRに結合する結合手を示す。)である。R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Rは同一でも異なっていてもよく、複数のXは同一でも異なっていてもよく、複数のAは同一でも異なっていてもよく、複数のRは同一でも異なっていてもよい。 In the above formula (2-2), R B is a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R C is a (s + 1) -valent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, terminal oxygen atom of R D side of R C, a sulfur atom, -NR '- (where, R' is or a hydrogen atom 1 And a structure having a carbonyl group, —CO—O— or —CO—NH— bonded thereto. RD is a single bond, a C1-C10 bivalent chain hydrocarbon group, or a C4-C20 bivalent alicyclic hydrocarbon group. X 3 is a divalent chain fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. A is an oxygen atom, —NR ″ — (where R ″ is a hydrogen atom or a monovalent organic group), —CO—O— * or —SO 2 —O— * (* represents R 5) . The bond to be combined is shown.) R 5 is a hydrogen atom or a monovalent organic group. s is an integer of 1 to 3. However, when s is 2 or 3, the plurality of R D may be the same or different, the plurality of X 3 may be the same or different, the plurality of A may be the same or different, R 5 may be the same or different.

で表される炭素数1〜6のフッ素化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。 Examples of the fluorinated chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 4 include trifluoromethyl group, 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 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.

で表される炭素数4〜20のフッ素化脂環式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 fluorinated alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms represented by R 4 include a monofluorocyclopentyl group, a difluorocyclopentyl group, a perfluorocyclopentyl group, a monofluorocyclohexyl group, a difluorocyclopentyl group, and a perfluorocyclohexyl group. Examples thereof include a methyl group, a fluoronorbornyl group, a fluoroadamantyl group, a fluorobornyl group, a fluoroisobornyl group, a fluorotricyclodecyl group, and a fluorotetracyclodecyl group.

構造単位(II)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、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を挙げることができる。   Examples of the monomer that gives the structural unit (II) include trifluoromethyl (meth) acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl (meth) acrylate, perfluoroethyl (meth) acrylate, 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-octafluoropentyl) (meth) acrylic acid ester, perfluorocyclohexylmethyl (meth) acrylate Luric 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 ester, fluorotricyclodecyl (meth) acrylic acid ester, fluoro Mention may be made of tetracyclododecene decyl (meth) acrylate and the like.

[A]重合体が構造単位(II−1)を有する場合、構造単位(II−1)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、40モル%が好ましく、30モル%がより好ましい。   [A] When a polymer has a structural unit (II-1), as a minimum of the content rate of a structural unit (II-1), it is 5 mol% with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer. Is preferable, and 10 mol% is more preferable. On the other hand, as an upper limit of the said content rate, 40 mol% is preferable and 30 mol% is more preferable.

[A]重合体が構造単位(II−2)を有する場合、構造単位(II−2)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、40モル%が好ましく、30モル%がより好ましい。   [A] When a polymer has a structural unit (II-2), as a minimum of the content rate of a structural unit (II-2), it is 5 mol% with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer. Is preferable, and 10 mol% is more preferable. On the other hand, as an upper limit of the said content rate, 40 mol% is preferable and 30 mol% is more preferable.

[A]重合体が構造単位(II)を有する場合、構造単位(II)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、40モル%が好ましく、30モル%がより好ましく、25モル%がさらに好ましい。構造単位(II)の含有割合を上記範囲とすることで、[A]重合体のフッ素原子の質量含有率をさらに適度なものに調整することができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物の現像欠陥抑制性をさらに向上させることができる。   [A] When the polymer has the structural unit (II), the lower limit of the content ratio of the structural unit (II) is preferably 5 mol% with respect to all the structural units constituting the [A] polymer. Mole% is more preferable, and 15 mol% is more preferable. On the other hand, as an upper limit of the said content rate, 40 mol% is preferable, 30 mol% is more preferable, and 25 mol% is further more preferable. By making the content rate of structural unit (II) into the said range, the mass content rate of the fluorine atom of a [A] polymer can be adjusted more appropriately, As a result, the said radiation sensitive resin composition It is possible to further improve the development defect suppression property.

[構造単位(III)]
構造単位(III)は、酸解離性基を含み、かつ構造単位(I)とは異なる構造単位である。[A]重合体が構造単位(III)を有することで、レジスト膜の露光部における[A]重合体の溶解性をより高めることができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物の現像欠陥抑制性をより向上させることができる。
[Structural unit (III)]
The structural unit (III) includes an acid dissociable group and is a structural unit different from the structural unit (I). [A] Since the polymer has the structural unit (III), the solubility of the [A] polymer in the exposed portion of the resist film can be further increased. As a result, the development defect of the radiation-sensitive resin composition Inhibitory property can be further improved.

構造単位(III)としては、例えば下記式(3−1)で表される構造単位(以下、「構造単位(III−1)」ともいう)、下記式(3−2)で表される構造単位(以下、「構造単位(III−2)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (III) include a structural unit represented by the following formula (3-1) (hereinafter also referred to as “structural unit (III-1)”) and a structure represented by the following formula (3-2). A unit (hereinafter also referred to as “structural unit (III-2)”).

Figure 2016170230
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上記式(3−1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数1〜4のフッ素化アルキル基である。Rは、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の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。 In the above formula (3-1), R 6 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a fluorinated alkyl group of 1 to 4 alkyl groups or carbon atoms having 1 to 4 carbon atoms. R 7 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R 8 and R 9 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or these groups are combined with each other, and the number of ring members 3 formed together with the carbon atom to which they are bonded. Represents -20 alicyclic structures.

上記式(3−2)中、R10は、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基である。Lは、単結合、−CCOO−又は−CONH−である。R11は、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。R12及びR13は、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の炭化水素基又は炭素数1〜20の1価のオキシ炭化水素基である。 In the above formula (3-2), R 10 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. L 2 is a single bond, —CCOO— or —CONH—. R 11 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R 12 and R 13 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent oxyhydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.

構造単位(III−1)としては下記式(3−1−1)〜(3−1−4)で表される構造単位(以下、「構造単位(III−1−1)〜(III−1−4)」ともいう)が好ましい。構造単位(III−2)としては、下記式(3−2−1)で表される構造単位(以下、「構造単位(III−2−1)」ともいう)が好ましい。   As the structural unit (III-1), structural units represented by the following formulas (3-1-1) to (3-1-4) (hereinafter referred to as “structural units (III-1-1) to (III-1) -4) ") is preferred. As the structural unit (III-2), a structural unit represented by the following formula (3-2-1) (hereinafter, also referred to as “structural unit (III-2-1)”) is preferable.

Figure 2016170230
Figure 2016170230

上記式(3−1−1)〜(3−1−4)中、R〜Rは、上記式(3−1)と同義である。nは、それぞれ独立して、1〜4の整数である。 In the above formulas (3-1-1) to (3-1-4), R 6 to R 9 have the same meaning as the above formula (3-1). n p is each independently an integer of 1 to 4.

上記式(3−2−1)中、R10〜R13は、上記式(3−2)と同義である。 In the above formula (3-2-1), R 10 to R 13 is as defined in the above formula (3-2).

構造単位(III−1)の具体例としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。   Specific examples of the structural unit (III-1) include a structural unit represented by the following formula.

Figure 2016170230
Figure 2016170230

Figure 2016170230
Figure 2016170230

上記式中、Rは、上記式(3−1)と同義である。 In said formula, R < 6 > is synonymous with said formula (3-1).

構造単位(III−2)の具体例としては下記式で表される構造単位等が挙げられる。   Specific examples of the structural unit (III-2) include structural units represented by the following formulas.

Figure 2016170230
Figure 2016170230

上記式中、R10は、上記式(3−2)と同義である。 In said formula, R < 10 > is synonymous with said formula (3-2).

構造単位(III−1)としては、1−アルキルシクロペンタン−1−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−2−プロピル(メタ)アクリレートに由来する構造単位及び2−アルキルテトラシクロドデカン−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 the structural unit (III-1), structural units derived from 1-alkylcyclopentan-1-yl (meth) acrylate, structural units derived from 2-cyclohexyl-2-propyl (meth) acrylate, and 2-alkyltetra A structural unit derived from cyclododecan-2-yl (meth) acrylate is preferred.

構造単位(III−2)としては、4−t−ブトキシスチレンに由来する構造単位及び4−(1−シクロヘキシルエトキシエトキシ)スチレンに由来する構造単位が好ましい。   As the structural unit (III-2), a structural unit derived from 4-t-butoxystyrene and a structural unit derived from 4- (1-cyclohexylethoxyethoxy) styrene are preferable.

[A]重合体が構造単位(III−1)を有する場合、構造単位(III−1)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、40モル%が好ましく、35モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましく、25モル%が特に好ましい。   [A] When a polymer has a structural unit (III-1), as a minimum of the content rate of a structural unit (III-1), it is 5 mol% with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer. Is preferable, 10 mol% is more preferable, 15 mol% is further more preferable, and 20 mol% is especially preferable. On the other hand, the upper limit of the content is preferably 40 mol%, more preferably 35 mol%, still more preferably 30 mol%, and particularly preferably 25 mol%.

[A]重合体が構造単位(III−2)を有する場合、構造単位(III−2)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、40モル%が好ましく、35モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましく、25モル%が特に好ましい。   [A] When a polymer has a structural unit (III-2), as a minimum of the content rate of a structural unit (III-2), it is 5 mol% with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer. Is preferable, 10 mol% is more preferable, 15 mol% is further more preferable, and 20 mol% is especially preferable. On the other hand, the upper limit of the content is preferably 40 mol%, more preferably 35 mol%, still more preferably 30 mol%, and particularly preferably 25 mol%.

[A]重合体が構造単位(III)を有する場合、構造単位(III)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、40モル%が好ましく、35モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましく、25モル%が特に好ましい。   [A] When the polymer has the structural unit (III), the lower limit of the content ratio of the structural unit (III) is preferably 5 mol% with respect to all the structural units constituting the [A] polymer. More preferably, mol% is more preferable, 15 mol% is further more preferable, and 20 mol% is especially preferable. On the other hand, the upper limit of the content is preferably 40 mol%, more preferably 35 mol%, still more preferably 30 mol%, and particularly preferably 25 mol%.

上記含有割合を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物の現像欠陥抑制性をより向上させることができる。   By making the said content rate into the said range, the development defect inhibitory property of the said radiation sensitive resin composition can be improved more.

[構造単位(IV)]
構造単位(IV)は、ラクトン構造、環状カーボネート構造、スルトン構造又はこれらの組み合わせを含む構造単位である(但し、構造単位(I)に該当するものを除く)。[A]重合体が構造単位(IV)をさらに有することで、現像液への溶解性をより適度なものに調整することができる。
[Structural unit (IV)]
The structural unit (IV) is a structural unit containing a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure, or a combination thereof (except for those corresponding to the structural unit (I)). [A] When the polymer further has the structural unit (IV), the solubility in the developer can be adjusted to a more appropriate level.

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

Figure 2016170230
Figure 2016170230

Figure 2016170230
Figure 2016170230

Figure 2016170230
Figure 2016170230

Figure 2016170230
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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(IV)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、オキシ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、エチレンカーボネート構造を含む構造単位及び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、オキシ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、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(メタ)アクリレートに由来する構造単位及び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がより好ましい。   Among these, the structural unit (IV) includes a structural unit containing a norbornane lactone structure, a structural unit containing an oxynorbornane lactone structure, a γ-butyrolactone structure, a structural unit containing an ethylene carbonate structure, and a structural unit containing a norbornane sultone structure. Is preferred, a structural unit derived from norbornanelactone-yl (meth) acrylate, a structural unit derived from cyanonorbornanelactone-yl (meth) acrylate, a structural unit derived from oxynorbornanelactone-yl (meth) acrylate, butyrolactone-yl A structural unit derived from (meth) acrylate, a structural unit derived from ethylene carbonate-yl (meth) acrylate, and a structural unit derived from norbornane sultone-yl (meth) acrylate are more preferred.

[A]重合体が構造単位(IV)を有する場合、構造単位(IV)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、40モル%が好ましく、35モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましく、25モル%が特に好ましい。構造単位(IV)の含有割合を上記範囲とすることで、[A]重合体の現像液への溶解性をより適度なもの調整することができる。   [A] When a polymer has a structural unit (IV), as a minimum of the content rate of a structural unit (IV), 5 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, 10 More preferably, mol% is more preferable, 15 mol% is further more preferable, and 20 mol% is especially preferable. On the other hand, the upper limit of the content is preferably 40 mol%, more preferably 35 mol%, still more preferably 30 mol%, and particularly preferably 25 mol%. By setting the content ratio of the structural unit (IV) within the above range, it is possible to adjust the solubility of the [A] polymer in the developer more appropriately.

[構造単位(V)]
構造単位(V)は、アルコール性水酸基を有する構造単位である(但し、構造単位(I)に該当するものを除く)。[A]重合体が構造単位(V)をさらに有することで、現像液への溶解性をより適度なものに調整することができる。
[Structural unit (V)]
The structural unit (V) is a structural unit having an alcoholic hydroxyl group (except for those corresponding to the structural unit (I)). [A] When the polymer further has the structural unit (V), the solubility in the developer can be adjusted to a more appropriate level.

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

Figure 2016170230
Figure 2016170230

上記式中、RL2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 L2 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

これらの中で、3−ヒドロキシアダマンタン−1−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位が好ましい。   Of these, structural units derived from 3-hydroxyadamantan-1-yl (meth) acrylate are preferred.

[A]重合体が構造単位(V)を有する場合、構造単位(V)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、3モル%が好ましく、7モル%がより好ましく、10モル%がさらに好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、40モル%が好ましく、30モル%がより好ましく、20モル%がさらに好ましい。構造単位(V)の含有割合を上記範囲とすることで、[A]重合体の現像液への溶解性をさらに適度なものに調整することができる。   [A] When a polymer has a structural unit (V), as a minimum of the content rate of a structural unit (V), 3 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, 7 Mole% is more preferable, and 10 mol% is more preferable. On the other hand, as an upper limit of the said content rate, 40 mol% is preferable, 30 mol% is more preferable, and 20 mol% is further more preferable. By making the content rate of a structural unit (V) into the said range, the solubility to the developing solution of a [A] polymer can be adjusted more appropriately.

[構造単位(VI)]
構造単位(VI)は、フェノール性水酸基を含む構造単位である。[A]重合体が構造単位(VI)をさらに有することで、現像液に対する溶解性をより適度なものに調整することができる。さらに、KrF露光、EUV露光又は電子線露光の場合、当該感放射線性樹脂組成物の感度を高めることができる。
[Structural unit (VI)]
The structural unit (VI) is a structural unit containing a phenolic hydroxyl group. [A] When the polymer further has the structural unit (VI), the solubility in the developer can be adjusted to a more appropriate level. Furthermore, in the case of KrF exposure, EUV exposure, or electron beam exposure, the sensitivity of the radiation sensitive resin composition can be increased.

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

Figure 2016170230
Figure 2016170230

上記式(4)中、R14は、水素原子又はメチル基である。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。R15は、炭素数1〜20の1価の有機基である。vは、0〜2の整数である。wは、0〜9の整数である。wが2以上の場合、複数のR15は同一でも異なっていてもよい。xは、1〜3の整数である。 In the formula (4), R 14 is a hydrogen atom or a methyl group. L 3 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 15 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. v is an integer of 0-2. w is an integer of 0-9. When w is 2 or more, the plurality of R 15 may be the same or different. x is an integer of 1 to 3.

構造単位(VI)としては、例えば下記式(4−1)〜(4−6)で表される構造単位(以下、「構造単位(VI−1)〜(VI−6)」ともいう)等が挙げられる。   As the structural unit (VI), for example, structural units represented by the following formulas (4-1) to (4-6) (hereinafter also referred to as “structural units (VI-1) to (VI-6)”) and the like Is mentioned.

Figure 2016170230
Figure 2016170230

上記式(4−1)〜(4−6)中、R14は、上記式(4)と同義である。 In the above formulas (4-1) to (4-6), R 14 has the same meaning as the above formula (4).

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

[A]重合体が構造単位(VI)を有する場合、構造単位(VI)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、10モル%が好ましく、15モル%がより好ましく、20モル%がさらに好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、40モル%が好ましく、30モル%がより好ましく、25モル%がさらに好ましい。構造単位(VI)の含有割合を上記範囲とすることで、[A]重合体の現像液への溶解性をさらに適度なものに調整することができる。また、KrF露光、EUV露光又は電子線露光の場合の感度をより高めることができる。   [A] When the polymer has a structural unit (VI), the lower limit of the content ratio of the structural unit (VI) is preferably 10 mol% with respect to all the structural units constituting the [A] polymer. Mole% is more preferable, and 20 mol% is more preferable. On the other hand, as an upper limit of the said content rate, 40 mol% is preferable, 30 mol% is more preferable, and 25 mol% is further more preferable. By making the content rate of a structural unit (VI) into the said range, the solubility to the developing solution of a [A] polymer can be adjusted more appropriately. Moreover, the sensitivity in the case of KrF exposure, EUV exposure, or electron beam exposure can be improved more.

[A]重合体は、構造単位(I)〜(VI)以外にもその他の構造単位を有してもよい。その他の構造単位としては、例えば非解離性の脂環式炭化水素基を含む構造単位等が挙げられる。[A]重合体がその他の構造単位を有する場合、その他の構造単位の含有割合の上限としては、30モル%が好ましく、20モル%がより好ましい。   [A] The polymer may have other structural units in addition to the structural units (I) to (VI). Examples of the other structural unit include a structural unit containing a non-dissociable alicyclic hydrocarbon group. [A] When a polymer has another structural unit, as an upper limit of the content rate of another structural unit, 30 mol% is preferable and 20 mol% is more preferable.

[A]重合体の含有量の下限としては、固形分換算で、すなわち当該感放射線性樹脂組成物の全固形分に対して、0.1質量%が好ましく、0.5質量%がより好ましく、1質量%がさらに好ましく、3質量%が特に好ましい。一方、上記含有量の上限としては、20質量%が好ましく、15質量%がより好ましく、10質量%がさらに好ましく、6質量%が特に好ましい。   [A] The lower limit of the content of the polymer is preferably 0.1% by mass, more preferably 0.5% by mass in terms of solid content, that is, with respect to the total solid content of the radiation-sensitive resin composition. 1% by mass is more preferable, and 3% by mass is particularly preferable. On the other hand, the upper limit of the content is preferably 20% by mass, more preferably 15% by mass, further preferably 10% by mass, and particularly preferably 6% by mass.

[A]重合体の含有量の下限としては、後述する[B]重合体100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、1質量部がより好ましく、3質量部がさらに好ましく、4質量部が特に好ましい。一方、上記含有量の上限としては、20質量部が好ましく、15質量部がより好ましく、10質量部がさらに好ましく、6質量部が特に好ましい。   [A] The lower limit of the content of the polymer is preferably 0.1 parts by mass, more preferably 1 part by mass, and further preferably 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer [B] described later. Part by mass is particularly preferred. On the other hand, the upper limit of the content is preferably 20 parts by mass, more preferably 15 parts by mass, further preferably 10 parts by mass, and particularly preferably 6 parts by mass.

[A]重合体の含有量を上記範囲とすることで、[A]重合体のレジスト膜表層への偏在化をより促進することができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物の現像欠陥抑制性をより向上させることができる。   [A] By making content of a polymer into the said range, the uneven distribution of [A] polymer to the resist film surface layer can be accelerated | stimulated, As a result, the development defect of the said radiation sensitive resin composition Inhibitory property can be further improved.

<[A]重合体の合成方法>
[A]重合体は、例えばラジカル重合開始剤等を用い、各構造単位を与える単量体を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 using a radical polymerization initiator or the like and polymerizing monomers giving each structural unit in an appropriate solvent.

上記ラジカル重合開始剤としては、例えば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などが挙げられる。これらの中で、AIBN、及びジメチル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-cyclopropyl). Azo radical initiators such as propionitrile), 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などが挙げられる。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。
Examples of the solvent used for the polymerization include alkanes such as n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane, and n-decane;
Cycloalkanes such as cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, decalin, norbornane;
Aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, cumene;
Halogenated hydrocarbons such as chlorobutanes, bromohexanes, dichloroethanes, hexamethylene dibromide, chlorobenzene;
Saturated carboxylic acid esters such as ethyl acetate, n-butyl acetate, i-butyl acetate and methyl propionate;
Ketones such as acetone, 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の下限としては、40℃が好ましく、50℃がより好ましい。一方、上記反応温度の上限としては、150℃が好ましく、120℃がより好ましい。また、上記重合における反応時間の下限としては、1時間が好ましく、2時間がより好ましい。一方、上記反応時間の上限としては、48時間が好ましく、24時間がより好ましい。   As a minimum of reaction temperature in the above-mentioned polymerization, 40 ° C is preferred and 50 ° C is more preferred. On the other hand, the upper limit of the reaction temperature is preferably 150 ° C, more preferably 120 ° C. Moreover, as a minimum of the reaction time in the said superposition | polymerization, 1 hour is preferable and 2 hours is more preferable. On the other hand, the upper limit of the reaction time is preferably 48 hours, more preferably 24 hours.

[A]重合体の重量平均分子量(Mw)の下限としては、1,000が好ましく、2,000がより好ましく、4,000がさらに好ましく、7,000が特に好ましい。一方、上記Mwの上限としては、50,000が好ましく、30,000がより好ましく、20,000がさらに好ましく、10,000が特に好ましい。上記Mwを上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物の塗布性を向上させることができ、その結果、現像欠陥抑制性をより向上させることができる。   [A] The lower limit of the weight average molecular weight (Mw) of the polymer is preferably 1,000, more preferably 2,000, still more preferably 4,000, and particularly preferably 7,000. On the other hand, the upper limit of Mw is preferably 50,000, more preferably 30,000, still more preferably 20,000, and particularly preferably 10,000. By making said Mw into the said range, the applicability | paintability of the said radiation sensitive resin composition can be improved, As a result, development defect inhibitory property can be improved more.

[A]重合体の数平均分子量(Mn)の下限としては、1,000が好ましく、2,500がより好ましく、3,500がさらに好ましい。一方、上記Mnの上限としては、40,000が好ましく、20,000がより好ましく、10,000がさらに好ましく、7,000が特に好ましい。   [A] The lower limit of the number average molecular weight (Mn) of the polymer is preferably 1,000, more preferably 2,500, and still more preferably 3,500. On the other hand, the upper limit of Mn is preferably 40,000, more preferably 20,000, still more preferably 10,000, and particularly preferably 7,000.

[A]重合体の数平均分子量(Mn)に対するMwの比(Mw/Mn)の下限としては、通常1であり、1.3が好ましく、1.5がより好ましい。一方、上記Mw/Mnの上限としては、5が好ましく、3がより好ましく、2がさらに好ましい。   [A] The lower limit of the ratio (Mw / Mn) of Mw to the number average molecular weight (Mn) of the polymer is usually 1, preferably 1.3 and more preferably 1.5. On the other hand, the upper limit of the Mw / Mn is preferably 5, more preferably 3, and even more preferably 2.

なお、本明細書におけるMw及びMnは、以下の条件によるGPCにより測定される値である。
GPCカラム:東ソー社の「G2000HXL」2本、「G3000HXL」1本及び「G4000HXL」1本
カラム温度:40℃
溶出溶媒:テトラヒドロフラン(和光純薬工業社)
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
In addition, Mw and Mn in this specification are values measured by GPC under the following conditions.
GPC column: 2 "G2000HXL" from Tosoh Corporation, 1 "G3000HXL" and 1 "G4000HXL" 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]重合体>
[B]重合体は、[A]重合体よりもフッ素原子の質量含有率が小さく、かつ酸の作用により現像液への溶解性が変化する重合体である。[B]重合体は、当該感放射線性樹脂組成物において、通常ベース重合体を構成する。当該感放射線性樹脂組成物は、[B]重合体を1種又は2種以上含有してもよい。ここで「ベース重合体」とは、レジストパターンを構成する主成分となる重合体であり、感放射線性樹脂組成物における全重合体に対して、通常50質量%以上、好ましくは60質量%以上を占める重合体である。
<[B] polymer>
[B] The polymer is a polymer having a smaller fluorine atom mass content than that of the [A] polymer, and its solubility in a developing solution is changed by the action of an acid. [B] The polymer usually constitutes the base polymer in the radiation-sensitive resin composition. The radiation sensitive resin composition may contain one or more [B] polymers. Here, the “base polymer” is a polymer that is a main component constituting the resist pattern, and is usually 50% by mass or more, preferably 60% by mass or more, based on the total polymer in the radiation-sensitive resin composition. Is a polymer.

[B]重合体のフッ素原子の質量含有率の上限としては、5質量%が好ましく、3質量%がより好ましく、2質量%がさらに好ましい。   [B] The upper limit of the mass content of fluorine atoms in the polymer is preferably 5% by mass, more preferably 3% by mass, and even more preferably 2% by mass.

[B]重合体としては、例えば酸解離性基を含む構造単位(以下、「構造単位(A)」ともいう)を有する重合体等が挙げられる。   Examples of the polymer [B] include a polymer having a structural unit containing an acid dissociable group (hereinafter also referred to as “structural unit (A)”).

[B]重合体は、構造単位(A)以外にも、ラクトン構造、環状カーボネート構造、スルトン構造又はこれらの組み合わせを含む構造単位(B)を有してもよく、アルコール性水酸基を含む構造単位(C)、フェノール性水酸基を含む構造単位(D)及び/又は上記構造単位(A)〜(D)以外のその他の構造単位を有してもよい。[B]重合体は、各構造単位を1種又は2種以上有してもよい。   [B] In addition to the structural unit (A), the polymer may have a structural unit (B) containing a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure, or a combination thereof, and a structural unit containing an alcoholic hydroxyl group You may have other structural units other than (C), the structural unit (D) containing a phenolic hydroxyl group, and / or the said structural unit (A)-(D). [B] The polymer may have one or more of each structural unit.

[構造単位(A)]
構造単位(A)は、酸解離性基を含む構造単位である。上記構造単位(A)としては、例えば[A]重合体における構造単位(III)等が挙げられる。
[Structural unit (A)]
The structural unit (A) is a structural unit containing an acid dissociable group. Examples of the structural unit (A) include the structural unit (III) in the [A] polymer.

構造単位(A)としては、[A]重合体における構造単位(III−1)及び(III−2)が好ましく、構造単位(III−1−1)〜(III−1−4)及び(III−2−1)がより好ましく、2−アルキルアダマンタン−2−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、1−アルキルシクロペンタン−1−イル(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−アルキルテトラシクロドデカン−2−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、2−(シクロヘキサン−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、t−デカン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、1−アルキルシクロオクタン−1−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、p−t−ブトキシスチレンに由来する構造単位及びp−2−(シクロヘキシルエトキシ)エトキシスチレンに由来する構造単位が好ましい。   As the structural unit (A), structural units (III-1) and (III-2) in the [A] polymer are preferable, and the structural units (III-1-1) to (III-1-4) and (III) 2-1) is more preferable, a structural unit derived from 2-alkyladamantan-2-yl (meth) acrylate, a structural unit derived from 1-alkylcyclopentan-1-yl (meth) acrylate, 2- (adamantane) -1-yl) propan-2-yl (meth) acrylate-derived structural unit, 2-alkyltetracyclododecan-2-yl (meth) acrylate-derived structural unit, 2- (cyclohexane-1-yl) propane Structural unit derived from 2-yl (meth) acrylate, structural unit derived from t-decane-yl (meth) acrylate, 1-alkylcyclohexane Tan-1-yl (meth) structural units derived from acrylate, p-t-butoxy structural units and p-2-(cyclohexylethoxy) derived from styrene structural units derived from ethoxy styrene is preferred.

[B]重合体が構造単位(A)を有する場合、構造単位(A)の含有割合の下限としては、[B]重合体を構成する全構造単位に対して、20モル%が好ましく、30モル%がより好ましく、40モル%がさらに好ましく、50モル%が特に好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、70モル%がより好ましく、60モル%がさらに好ましい。構造単位(A)の含有割合を上記範囲とすることで、[B]重合体の現像液に対する溶解性をより高めることができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物の現像欠陥抑制性をより向上させることができる。   [B] When the polymer has a structural unit (A), the lower limit of the content ratio of the structural unit (A) is preferably 20 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer. More preferably, mol% is more preferable, 40 mol% is further more preferable, and 50 mol% is especially preferable. On the other hand, as an upper limit of the said content rate, 80 mol% is preferable, 70 mol% is more preferable, and 60 mol% is further more preferable. By making the content rate of a structural unit (A) into the said range, the solubility with respect to the developing solution of a [B] polymer can be improved more, As a result, the development defect inhibitory property of the said radiation sensitive resin composition can be improved. It can be improved further.

[構造単位(B)]
構造単位(B)は、ラクトン構造、環状カーボネート構造、スルトン構造又はこれらの組み合わせを含む構造単位である。上記構造単位(B)としては、例えば[A]重合体における構造単位(IV)等が挙げられる。
[Structural unit (B)]
The structural unit (B) is a structural unit including a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure, or a combination thereof. Examples of the structural unit (B) include the structural unit (IV) in the [A] polymer.

構造単位(B)としては、ラク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構造を含む構造単位、オキシノルボルナンラクトン構造を含む構造単位及びγ−ブチロラクトン構造を含む構造単位がより好ましく、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、オキシ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及びγ−ブチロラクトン−3−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がさらに好ましい。   The structural unit (B) is preferably a structural unit containing a lactone structure, more preferably a structural unit containing a norbornane lactone structure, a structural unit containing an oxynorbornane lactone structure, or a structural unit containing a γ-butyrolactone structure, and norbornane lactone-yl. Structural unit derived from (meth) acrylate, structural unit derived from cyano-substituted norbornanelactone-yl (meth) acrylate, structural unit derived from oxynorbornanelactone-yl (meth) acrylate, and γ-butyrolactone-3-yl (meta More preferred are structural units derived from acrylates.

[B]重合体が構造単位(B)を有する場合、構造単位(B)の含有割合の下限としては、[B]重合体を構成する全構造単位に対して、20モル%が好ましく、30モル%がより好ましく、40モル%がさらに好ましく、50モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、70モル%がより好ましく、60モル%がさらに好ましい。構造単位(B)の含有割合を上記範囲とすることで、[B]重合体の現像液への溶解性をより適度なものに調整することができる。また、レジストパターンと基板との密着性をより高めることができる。   [B] When the polymer has a structural unit (B), the lower limit of the content ratio of the structural unit (B) is preferably 20 mol% with respect to all the structural units constituting the [B] polymer, 30 More preferably, mol% is more preferable, 40 mol% is further more preferable, and 50 mol% is especially preferable. As an upper limit of the said content rate, 80 mol% is preferable, 70 mol% is more preferable, and 60 mol% is further more preferable. By making the content rate of a structural unit (B) into the said range, the solubility to the developing solution of a [B] polymer can be adjusted more appropriately. Further, the adhesion between the resist pattern and the substrate can be further improved.

[構造単位(C)]
構造単位(C)は、アルコール性水酸基を含む構造単位である。上記構造単位(C)としては、例えば[A]重合体における構造単位(V)等が挙げられる。
[Structural unit (C)]
The structural unit (C) is a structural unit containing an alcoholic hydroxyl group. Examples of the structural unit (C) include the structural unit (V) in the [A] polymer.

構造単位(C)としては、3−ヒドロキシアダマンタン−1−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 the structural unit (C), a structural unit derived from 3-hydroxyadamantan-1-yl (meth) acrylate is preferable.

[B]重合体が構造単位(C)を有する場合、構造単位(C)の含有割合の下限としては、[B]重合体を構成する全構造単位に対して、1モル%が好ましく、5モル%がより好ましく、8モル%がさらに好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、30モル%が好ましく、20モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましい。構造単位(C)の含有割合を上記範囲とすることで、[B]重合体の現像液への溶解性をより適度なものに調整することができる。   [B] When the polymer has a structural unit (C), the lower limit of the content ratio of the structural unit (C) is preferably 1 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer [B]. The mol% is more preferable, and 8 mol% is more preferable. On the other hand, as an upper limit of the said content rate, 30 mol% is preferable, 20 mol% is more preferable, and 15 mol% is further more preferable. By making the content rate of a structural unit (C) into the said range, the solubility to the developing solution of a [B] polymer can be adjusted more appropriately.

[構造単位(D)]
構造単位(D)は、フェノール性水酸基を含む構造単位である。上記構造単位(D)としては、例えば[A]重合体における構造単位(VI)等が挙げられる。
[Structural unit (D)]
The structural unit (D) is a structural unit containing a phenolic hydroxyl group. Examples of the structural unit (D) include the structural unit (VI) in the [A] polymer.

構造単位(D)としては、ヒドロキシスチレンに由来する構造単位が好ましい。   As the structural unit (D), a structural unit derived from hydroxystyrene is preferable.

[B]重合体が構造単位(D)を有する場合、構造単位(D)の含有割合の下限としては、[B]重合体を構成する全構造単位に対して、1モル%が好ましく、5モル%がより好ましく、10モル%がさらに好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、60モル%が好ましく、40モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましい。構造単位(D)の含有割合を上記範囲とすることで、[B]重合体の現像液への溶解性をより適度なものに調整することができる。   [B] When a polymer has a structural unit (D), as a minimum of the content rate of a structural unit (D), 1 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [B] polymer, 5 Mole% is more preferable, and 10 mol% is more preferable. On the other hand, the upper limit of the content is preferably 60 mol%, more preferably 40 mol%, and even more preferably 30 mol%. By making the content rate of a structural unit (D) into the said range, the solubility to the developing solution of a [B] polymer can be adjusted more appropriately.

[その他の構造単位]
その他の構造単位としては、例えば非解離性の脂環式炭化水素基を含む構造単位、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、スルホンアミド基等の極性基を含む構造単位などが挙げられる。その他の構造単位の含有割合の上限としては、[B]重合体を構成する全構造単位に対して、30モル%が好ましく、20モル%がより好ましく、10モル%がさらに好ましい。
[Other structural units]
Examples of the other structural unit include a structural unit containing a non-dissociable alicyclic hydrocarbon group, and a structural unit containing a polar group such as a carboxy group, a cyano group, a nitro group, and a sulfonamide group. As an upper limit of the content rate of another structural unit, 30 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [B] polymer, 20 mol% is more preferable, and 10 mol% is further more preferable.

[B]重合体のMwの下限としては、1,500が好ましく、2,500がより好ましく、3,500がさらに好ましく、5,000が特に好ましい。一方、上記Mwの上限としては、50,000が好ましく、30,000がより好ましく、15,000がさらに好ましく、8,000が特に好ましい。上記Mwを上記範囲とすることで、[B]重合体の現像液への溶解性をさらに適度なものに調整することができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物の現像欠陥抑制性をより向上させることができる。   [B] The lower limit of the Mw of the polymer is preferably 1,500, more preferably 2,500, still more preferably 3,500, and particularly preferably 5,000. On the other hand, the upper limit of Mw is preferably 50,000, more preferably 30,000, still more preferably 15,000, and particularly preferably 8,000. By setting the Mw in the above range, the solubility of the [B] polymer in the developer can be further adjusted to an appropriate level. As a result, the development defect suppression of the radiation-sensitive resin composition can be improved. It can be improved further.

[B]重合体のMnの下限としては、1,000が好ましく、2,000がより好ましく、3,000がさらに好ましい。一方、上記Mnの上限としては、35,000が好ましく、20,000がより好ましく、10,000がさらに好ましく、5,000が特に好ましい。   [B] The lower limit of Mn of the polymer is preferably 1,000, more preferably 2,000, and still more preferably 3,000. On the other hand, the upper limit of Mn is preferably 35,000, more preferably 20,000, still more preferably 10,000, and particularly preferably 5,000.

[B]重合体のMw/Mnの下限としては、通常1であり、1.4が好ましい。一方、上記Mw/Mnの上限としては、通常5であり、3が好ましく、2がより好ましく、1.8がさらに好ましい。上記Mw/Mnを上記範囲とすることで、[B]重合体の現像液への溶け残りをより減少させることができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物の現像欠陥抑制性をより向上させることができる。   [B] The lower limit of Mw / Mn of the polymer is usually 1 and preferably 1.4. On the other hand, the upper limit of the Mw / Mn is usually 5, preferably 3, preferably 2 and more preferably 1.8. By setting the Mw / Mn in the above range, it is possible to further reduce the undissolved residue of the [B] polymer in the developer, and as a result, the development defect suppression of the radiation sensitive resin composition is further improved. Can be made.

[B]重合体の含有量の下限としては、当該感放射線性樹脂組成物中の全固形分に対して、70質量%が好ましく、80質量%がより好ましい。一方、[B]重合体の含有量の上限としては、99質量%が好ましく、95質量%がより好ましく、90質量%がさらに好ましい。   [B] The lower limit of the content of the polymer is preferably 70% by mass and more preferably 80% by mass with respect to the total solid content in the radiation-sensitive resin composition. On the other hand, as a maximum of content of [B] polymer, 99 mass% is preferred, 95 mass% is more preferred, and 90 mass% is still more preferred.

<[B]重合体の合成方法>
[B]重合体は、例えば上述の[A]重合体の合成方法と同様の方法等により合成することができる。
<[B] Polymer Synthesis Method>
The [B] polymer can be synthesized, for example, by the same method as the above-described method for synthesizing the [A] polymer.

<[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、[B]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、[B]重合体等の現像液への溶解性が変化するため、当該感放射線性樹脂組成物からレジストパターンを形成することができる。当該感放射線性樹脂組成物における[C]酸発生体の含有形態としては、後述の低分子化合物の形態(以下、「[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形態でも、これらの両方の形態でもよい。当該感放射線性樹脂組成物は、[C]酸発生体を1種又は2種以上含有してもよい。
<[C] acid generator>
[C] The acid generator is a substance that generates an acid upon exposure. The generated acid dissociates the acid-dissociable group of the [A] polymer, [B] polymer, etc. to generate a carboxy group, etc., and the [A] polymer, [B] polymer, etc. into the developer. Since solubility changes, a resist pattern can be formed from the said radiation sensitive resin composition. As the inclusion form of the [C] acid generator in the radiation sensitive resin composition, a low molecular compound form (hereinafter also referred to as “[C] acid generator”) is incorporated as part of the polymer. Or both of these forms. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more [C] acid generators.

[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, diazoketone compounds, and the like.

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

[C]酸発生剤の具体例としては、例えば特開2009−134088号公報の段落[0080]〜[0113]に記載されている化合物等が挙げられる。   [C] Specific examples of the acid generator include compounds described in paragraphs [0080] to [0113] of JP-A-2009-134088.

[C]酸発生剤としては、下記式(5)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、[B]重合体の構造単位(A)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、当該感放射線性樹脂組成物のリソグラフィー性能を向上させることができる。   [C] The acid generator is preferably a compound represented by the following formula (5). [C] When the acid generator has the following structure, the diffusion length of the acid generated by exposure in the resist film is appropriately shortened by the interaction with the structural unit (A) of the polymer [B]. As a result, the lithography performance of the radiation sensitive resin composition can be improved.

Figure 2016170230
Figure 2016170230

上記式(5)中、Rp1は、環員数6以上の環構造を含む1価の基である。Rp2は、2価の連結基である。Rp3及びRp4は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜20の1価の炭化水素基又は炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。Rp5及びRp6は、それぞれ独立して、フッ素原子又は炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。np1は、0〜10の整数である。np2は、0〜10の整数である。np3は、1〜10の整数である。np1が2以上の場合、複数のRp2は同一でも異なっていてもよい。np2が2以上の場合、複数のRp3は同一でも異なっていてもよく、複数のRp4は同一でも異なっていてもよい。np3が2以上の場合、複数のRp5は同一でも異なっていてもよく、複数のRp6は同一でも異なっていてもよい。Xは、1価の感放射線性オニウムカチオンである。 In the above formula (5), R p1 is a monovalent group containing a ring structure having 6 or more ring members. R p2 is a divalent linking group. R p3 and R p4 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R p5 and R p6 are each independently a fluorine atom or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. n p1 is an integer of 0 to 10. n p2 is an integer of 0 to 10. n p3 is an integer of 1 to 10. When n p1 is 2 or more, the plurality of R p2 may be the same or different. When n p2 is 2 or more, the plurality of R p3 may be the same or different, and the plurality of R p4 may be the same or different. When n p3 is 2 or more, the plurality of R p5 may be the same or different, and the plurality of R p6 may be the same or different. X + is a monovalent radiation-sensitive onium cation.

p1で表される環員数6以上の環構造を含む1価の基としては、例えば環員数6以上の脂環構造を含む1価の基、環員数6以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基、環員数6以上の芳香環構造を含む1価の基、環員数6以上の芳香族複素環構造を含む1価の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent group including a ring structure having 6 or more ring members represented by R p1 include a monovalent group including an alicyclic structure having 6 or more ring members and an aliphatic heterocyclic structure having 6 or more ring members. A monovalent group, a monovalent group containing an aromatic ring structure having 6 or more ring members, a monovalent group containing an aromatic heterocyclic structure having 6 or more ring members, and the like.

上記環員数6以上の脂環構造としては、例えば
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、シクロノナン構造、シクロデカン構造、シクロドデカン構造等の単環のシクロアルカン構造;
シクロヘキセン構造、シクロヘプテン構造、シクロオクテン構造、シクロデセン構造等の単環のシクロアルケン構造;
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;
ノルボルネン構造、トリシクロデセン構造等の多環のシクロアルケン構造などが挙げられる。
Examples of the alicyclic structure having 6 or more ring members include monocyclic cycloalkane structures such as a cyclohexane structure, a cycloheptane structure, a cyclooctane structure, a cyclononane structure, a cyclodecane structure, and a cyclododecane structure;
Monocyclic cycloalkene structures such as cyclohexene structure, cycloheptene structure, cyclooctene structure, cyclodecene structure;
Polycyclic cycloalkane structures such as norbornane structure, adamantane structure, tricyclodecane structure and tetracyclododecane structure;
Examples thereof include polycyclic cycloalkene structures such as a norbornene structure and a tricyclodecene structure.

上記環員数6以上の脂肪族複素環構造としては、例えば
ヘキサノラクトン構造、ノルボルナンラクトン構造等のラクトン構造;
ヘキサノスルトン構造、ノルボルナンスルトン構造等のスルトン構造;
オキサシクロヘプタン構造、オキサノルボルナン構造等の酸素原子含有複素環構造;
アザシクロヘキサン構造、ジアザビシクロオクタン構造等の窒素原子含有複素環構造;
チアシクロヘキサン構造、チアノルボルナン構造のイオウ原子含有複素環構造などが挙げられる。
Examples of the aliphatic heterocyclic structure having 6 or more ring members include lactone structures such as a hexanolactone structure and a norbornane lactone structure;
Sultone structures such as hexanosultone structure and norbornane sultone structure;
An oxygen atom-containing heterocyclic structure such as an oxacycloheptane structure or an oxanorbornane structure;
Nitrogen atom-containing heterocyclic structures such as azacyclohexane structure and diazabicyclooctane structure;
Examples thereof include a sulfur atom-containing heterocyclic structure having a thiacyclohexane structure and a thianorbornane structure.

上記環員数6以上の芳香環構造としては、例えばベンゼン構造、ナフタレン構造、フェナントレン構造、アントラセン構造等が挙げられる。   Examples of the aromatic ring structure having 6 or more ring members include a benzene structure, a naphthalene structure, a phenanthrene structure, and an anthracene structure.

上記環員数6以上の芳香族複素環構造としては、例えばフラン構造、ピラン構造、ベンゾピラン構造等の酸素原子含有複素環構造、ピリジン構造、ピリミジン構造、インドール構造等の窒素原子含有複素環構造などが挙げられる。   Examples of the aromatic heterocyclic structure having 6 or more ring members include oxygen atom-containing heterocyclic structures such as furan structure, pyran structure and benzopyran structure, nitrogen atom-containing heterocyclic structures such as pyridine structure, pyrimidine structure and indole structure. Can be mentioned.

p1の環構造の環員数の下限としては、7が好ましく、8がより好ましく、9がさらに好ましく、10が特に好ましい。一方、上記環員数の上限としては、15が好ましく、14がより好ましく、13がさらに好ましく、12が特に好ましい。上記環員数を上記範囲とすることで、上述の酸の拡散長をさらに適度に短くすることができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のリソグラフィー性能をさらに高めることができる。 The lower limit of the number of ring members of the ring structure of R p1 is preferably 7, more preferably 8, more preferably 9, and particularly preferably 10. On the other hand, the upper limit of the number of ring members is preferably 15, more preferably 14, still more preferably 13, and particularly preferably 12. By setting the number of ring members in the above range, the above-mentioned acid diffusion length can be further appropriately shortened, and as a result, the lithography performance of the radiation-sensitive resin composition can be further enhanced.

p1の環構造が有する水素原子の一部又は全部は、置換基で置換されていてもよい。上記置換基としては、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、これらの中でヒドロキシ基が好ましい。 A part or all of the hydrogen atoms contained in the ring structure of R p1 may be substituted with a substituent. Examples of the substituent include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom, hydroxy group, carboxy group, cyano group, nitro group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, alkoxycarbonyloxy group, acyl group, An acyloxy group etc. are mentioned, Among these, a hydroxy group is preferable.

p1としては、これらの中で、環員数6以上の脂環構造を含む1価の基及び環員数6以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基が好ましく、環員数9以上の脂環構造を含む1価の基及び環員数9以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基がより好ましく、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、ノルボルナンスルトン−イル基及び5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.3.1.13,8]ウンデカン−イル基がさらに好ましく、アダマンチル基が特に好ましい。 Among these, R p1 is preferably a monovalent group containing an alicyclic structure having 6 or more ring members and a monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 6 or more ring members, and an alicyclic group having 9 or more ring members. A monovalent group containing a ring structure and a monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 9 or more ring members are more preferable, and an adamantyl group, a hydroxyadamantyl group, a norbornanelactone-yl group, a norbornane sultone-yl group, and 5- An oxo-4-oxatricyclo [4.3.1.1 3,8 ] undecan-yl group is more preferred, and an adamantyl group is particularly preferred.

p2で表される2価の連結基としては、例えばカルボニル基、エーテル基、カルボニルオキシ基、スルフィド基、チオカルボニル基、スルホニル基、2価の炭化水素基等が挙げられる。Rp2で表される2価の連結基としては、カルボニルオキシ基、スルホニル基、アルカンジイル基及びシクロアルカンジイル基が好ましく、カルボニルオキシ基及びシクロアルカンジイル基がより好ましく、カルボニルオキシ基及びノルボルナンジイル基がさらに好ましく、カルボニルオキシ基が特に好ましい。 Examples of the divalent linking group represented by R p2 include a carbonyl group, an ether group, a carbonyloxy group, a sulfide group, a thiocarbonyl group, a sulfonyl group, and a divalent hydrocarbon group. The divalent linking group represented by R p2 is preferably a carbonyloxy group, a sulfonyl group, an alkanediyl group and a cycloalkanediyl group, more preferably a carbonyloxy group and a cycloalkanediyl group, a carbonyloxy group and a norbornanediyl group. A group is more preferred, and a carbonyloxy group is particularly preferred.

p3及びRp4で表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば炭素数1〜20のアルキル基等が挙げられる。Rp3及びRp4で表される炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基としては、例えば炭素数1〜20のフッ素化アルキル基等が挙げられる。Rp3及びRp4としては、水素原子、フッ素原子及びフッ素化アルキル基が好ましく、フッ素原子及びパーフルオロアルキル基がより好ましく、フッ素原子及びトリフルオロメチル基がさらに好ましい。 Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R p3 and R p4 include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. Examples of the monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R p3 and R p4 include a fluorinated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. R p3 and R p4 are preferably a hydrogen atom, a fluorine atom and a fluorinated alkyl group, more preferably a fluorine atom and a perfluoroalkyl group, and still more preferably a fluorine atom and a trifluoromethyl group.

p5及びRp6で表される炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基としては、例えば炭素数1〜20のフッ素化アルキル基等が挙げられる。Rp5及びRp6としては、フッ素原子及びフッ素化アルキル基が好ましく、フッ素原子及びパーフルオロアルキル基がより好ましく、フッ素原子及びトリフルオロメチル基がさらに好ましく、フッ素原子が特に好ましい。 Examples of the monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R p5 and R p6 include a fluorinated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. R p5 and R p6 are preferably a fluorine atom and a fluorinated alkyl group, more preferably a fluorine atom and a perfluoroalkyl group, still more preferably a fluorine atom and a trifluoromethyl group, and particularly preferably a fluorine atom.

p1としては、0〜5の整数が好ましく、0〜2の整数がより好ましく、1及び2がさらに好ましい。 The n p1, preferably an integer of 0 to 5, more preferably an integer of 0 to 2, 1 and 2 are more preferred.

p2としては、0〜5の整数が好ましく、0〜2の整数がより好ましく、0及び1がさらに好ましい。 The n p2, preferably an integer of 0 to 5, more preferably an integer of 0 to 2, 0, and 1 is more preferable.

p3としては、1〜5の整数が好ましく、1〜3の整数がより好ましく、1及び2がさらに好ましく、1が特に好ましい。 As np3 , the integer of 1-5 is preferable, the integer of 1-3 is more preferable, 1 and 2 are further more preferable, and 1 is especially preferable.

で表される1価の感放射線性オニウムカチオンは、露光光の照射により分解するカチオンである。露光部では、この感放射線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価の感放射線性オニウムカチオンとしては、例えばイオウ原子を有するスルホニウムカチオン、ヨウ素原子を有する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)で表されるカチオン、下記式(X−2)で表されるカチオン及び下記式(X−3)で表されるカチオンが好ましい。 The monovalent radiation-sensitive onium cation represented by X + is a cation that decomposes upon exposure to exposure light. In the exposed portion, sulfonic acid is generated from protons generated by the decomposition of the radiation-sensitive onium cation and sulfonate anions. Examples of the monovalent radiation-sensitive onium cation represented by X + include a sulfonium cation having a sulfur atom and an iodonium cation having an iodine atom. Among these, a cation represented by the following formula (X-1), a cation represented by the following formula (X-2), and a cation represented by the following formula (X-3) are preferable.

Figure 2016170230
Figure 2016170230

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以上が互いに合わせられ、これらが結合する炭素原子若しくは炭素−炭素結合間に−S−を含んでもよい炭素鎖と共に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。 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, or an -OSO 2 -R P or -SO 2 -R Q, or two or more are combined with each other of these groups, or a carbon atom they are attached The ring structure comprised with the carbon chain which may contain -S- between carbon-carbon bonds is represented. 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, if a plurality R P and R Q are each plurality of R a1 to R a3 and R P and R Q may each be the same or different.

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、これらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に構成される環構造を形成していてもよい。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、これらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に構成される環構造を形成していてもよい。qは、0〜3の整数である。 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 is keyed, to form a ring structure composed together with the carbon atom or carbon chain thereof are bonded to each other It may be. 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 are keyed, to form a ring structure composed together with the carbon atom or carbon chain thereof are bonded to each other It may be. q is an integer of 0-3.

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以上が互いに合わせられ、これらが結合する炭素原子若しくは炭素−炭素結合間に−S−を含んでもよい炭素鎖と共に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-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 of these groups, a carbon atom or carbon they are bonded - carbon The ring structure comprised with the carbon chain which may contain -S- between bonds is represented. 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.

a1〜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。 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 an n-butyl group. Is mentioned.

a1〜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。 Examples of the unsubstituted branched alkyl group represented by R a1 to R a3 , R b1 , R b2 , R c1 and R c2 include i-propyl group, i-butyl group, sec-butyl group, t- A butyl group etc. are mentioned.

a1〜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。 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 phenethyl group And an aralkyl group such as a group.

b1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 aromatic hydrocarbon group represented by R b1 and R b2 include a phenyl group, a tolyl group, and a benzyl group.

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 the 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, a cyano group, and a nitro group. 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.

a1〜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及び−SO−Rが好ましく、フッ素化アルキル基及び非置換の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, an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group, -OSO 2 -R T and -SO 2 -R T, more preferably a monovalent aromatic hydrocarbon group having a fluorinated alkyl group and unsubstituted, more preferably a fluorinated alkyl group. R T 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。   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.

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。   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.

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 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.

としては、上記式(X−1)で表されるカチオンが好ましく、トリフェニルスルホニウムカチオンがより好ましい。 X + is preferably a cation represented by the above formula (X-1), more preferably a triphenylsulfonium cation.

上記式(5)で表される酸発生剤としては、例えば下記式(5−1)〜(5−13)で表される化合物(以下「化合物(5−1)〜(5−13)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the acid generator represented by the above formula (5) include compounds represented by the following formulas (5-1) to (5-13) (hereinafter “compounds (5-1) to (5-13)”. Also).

Figure 2016170230
Figure 2016170230

上記式(5−1)〜(5−13)中、Xは、上記式(5)と同義である。 In the above formulas (5-1) to (5-13), X + has the same meaning as in the above formula (5).

[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、スルホニウム塩及びテトラヒドロチオフェニウム塩がより好ましく、化合物(5−1)、化合物(5−2)、化合物(5−12)及び化合物(5−13)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 and a tetrahydrothiophenium salt, and the compound (5-1), the compound (5-2), and the compound (5-12). And compound (5-13) are more preferable.

[C]酸発生体が[C]酸発生剤の場合、[C]酸発生剤の含有量の下限としては、[B]重合体100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、0.5質量部がより好ましく、1質量部がさらに好ましく、3質量部が特に好ましい。一方、上記含有量の上限としては、30質量部が好ましく、20質量部がより好ましく、10質量部がさらに好ましく、7質量部が特に好ましい。[C]酸発生剤の含有量を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物の感度をより適度に高めることができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物の現像欠陥抑制性をさらに高めることができる。   When the [C] acid generator is a [C] acid generator, the lower limit of the content of the [C] acid generator is preferably 0.1 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the [B] polymer, 0.5 mass parts is more preferable, 1 mass part is further more preferable, and 3 mass parts is especially preferable. On the other hand, the upper limit of the content is preferably 30 parts by mass, more preferably 20 parts by mass, further preferably 10 parts by mass, and particularly preferably 7 parts by mass. [C] By making content of an acid generator into the said range, the sensitivity of the said radiation sensitive resin composition can be raised more appropriately, As a result, the development defect inhibitory property of the said radiation sensitive resin composition Can be further enhanced.

<[D]溶媒>
[D]溶媒は、少なくとも[A]重合体、[B]重合体及び[C]酸発生体並びに所望により含有される[E]酸拡散制御体及び[F]偏在化促進剤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。当該樹脂組成物は、[D]溶媒を1種又は2種以上含有してもよい。
<[D] solvent>
[D] Solvent dissolves at least [A] polymer, [B] polymer and [C] acid generator, and optionally contained [E] acid diffusion controller and [F] uneven distribution accelerator. There is no particular limitation as long as it is a dispersible solvent. The resin composition may contain one or more [D] solvents.

[D]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。   [D] 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
4−メチル−2−ペンタノール、n−ヘキサノール等の炭素数1〜18の脂肪族モノアルコール系溶媒;
シクロヘキサノール等の炭素数3〜18の脂環式モノアルコール系溶媒;
1,2−プロピレングリコール等の炭素数2〜18の多価アルコール系溶媒;
プロピレングリコールモノメチルエーテル等の炭素数3〜19の多価アルコール部分エーテル系溶媒などが挙げられる。
Examples of the alcohol solvent include aliphatic monoalcohol solvents having 1 to 18 carbon atoms such as 4-methyl-2-pentanol and n-hexanol;
An alicyclic monoalcohol solvent having 3 to 18 carbon atoms such as cyclohexanol;
A C2-C18 polyhydric alcohol solvent such as 1,2-propylene glycol;
Examples thereof include C3-C19 polyhydric alcohol partial ether solvents such as propylene glycol monomethyl ether.

エーテル系溶媒としては、例えば
ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジペンチルエーテル、ジイソアミルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジヘプ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、アニソール等の芳香環含有エーテル系溶媒などが挙げられる。
Examples of ether solvents include dialkyl ether solvents such as diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, dipentyl ether, diisoamyl ether, dihexyl ether, and diheptyl ether;
Cyclic ether solvents such as tetrahydrofuran and tetrahydropyran;
And aromatic ring-containing ether solvents such as diphenyl ether and anisole.

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、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、アセトフェノンなどが挙げられる。
Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-iso-butyl ketone, 2-heptanone, 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などが挙げられる。
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n−ブチル、乳酸エチル等のモノカルボン酸エステル系溶媒;
プロピレングリコールアセテート等の多価アルコールカルボキシレート系溶媒;
プロピレングリコールモノメ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カルボキシレート系溶媒;
シュウ酸ジエチル等の多価カルボン酸ジエステル系溶媒;
ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等のカーボネート系溶媒などが挙げられる。
Examples of ester solvents include monocarboxylic acid ester solvents such as n-butyl acetate and ethyl lactate;
Polyhydric alcohol carboxylate solvents such as propylene glycol acetate;
Polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvents such as propylene glycol monomethyl ether acetate;
Polycarboxylic acid diester solvents such as diethyl oxalate;
Examples thereof include carbonate solvents such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate.

炭化水素系溶媒としては、例えば
n−ペンタン、n−ヘキサン等の炭素数5〜12の脂肪族炭化水素系溶媒;
トルエン、キシレン等の炭素数6〜16の芳香族炭化水素系溶媒などが挙げられる。
Examples of the hydrocarbon solvent include aliphatic hydrocarbon solvents having 5 to 12 carbon atoms such as n-pentane and n-hexane;
Examples thereof include aromatic hydrocarbon solvents having 6 to 16 carbon atoms such as toluene and xylene.

これらの中で、エステル系溶媒及びケトン系溶媒が好ましく、多価アルコール部分エーテルカルボキシレート系溶媒及び環状ケトン系溶媒がより好ましく、多価アルコール部分アルキルエーテルアセテート及びシクロアルカノンがさらに好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及びシクロヘキサノンが特に好ましい。   Among these, ester solvents and ketone solvents are preferable, polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvents and cyclic ketone solvents are more preferable, polyhydric alcohol partial alkyl ether acetates and cycloalkanones are more preferable, and propylene glycol. Monomethyl ether acetate and cyclohexanone are particularly preferred.

<[E]酸拡散制御体>
当該感放射線性樹脂組成物は、必要に応じて、[E]酸拡散制御体を含有してもよい。[E]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、非露光部における好ましくない化学反応を抑制する効果を奏する。また、当該感放射線性樹脂組成物は、[E]酸拡散制御体を含有することで、貯蔵安定性が向上する。さらに、当該感放射線性樹脂組成物は、[E]酸拡散制御体を含有することで、レジストパターン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が抑えられることによりプロセス安定性が向上する。[E]酸拡散制御体の当該感放射線性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、「[E]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。当該感放射線性樹脂組成物は、[E]酸拡散制御体を1種又は2種以上を含有してもよい。
<[E] Acid diffusion controller>
The said radiation sensitive resin composition may contain an [E] acid diffusion control body as needed. [E] The acid diffusion controller controls the diffusion phenomenon in the resist film of the acid generated from the [C] acid generator by exposure, and has an effect of suppressing an undesirable chemical reaction in the non-exposed portion. Moreover, the said radiation sensitive resin composition improves storage stability by containing an [E] acid diffusion control body. Further, the radiation-sensitive resin composition contains [E] an acid diffusion controller, whereby the resolution of the resist pattern is further improved, and the resist pattern line due to fluctuations in the holding time from exposure to development processing. Process stability is improved by suppressing the width change. [E] The content of the acid diffusion controller in the radiation-sensitive resin composition is incorporated as a part of the polymer even in the form of a free compound (hereinafter referred to as “[E] acid diffusion controller”). Either of these forms may be used. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more [E] acid diffusion controllers.

[E]酸拡散制御剤としては、例えば下記式(6)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。   [E] Examples of the acid diffusion controller include a compound represented by the following formula (6) (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. It is done.

Figure 2016170230
Figure 2016170230

上記式(6)中、R18、R19及びR20は、それぞれ独立して、水素原子、置換若しくは非置換のアルキル基、置換若しくは非置換のシクロアルキル基、置換若しくは非置換のアリール基又は置換若しくは非置換のアラルキル基である。 In the above formula (6), R 18 , R 19 and R 20 each independently represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, or A substituted or unsubstituted 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などが挙げられる。   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. It is done.

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などが挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing compound (III) include polyamine compounds such as polyethyleneimine and polyallylamine; 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. It is done.

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、ピラゾールなどが挙げられる。   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) diphenylamine Nt-butoxycarbonyl-4-hydroxypiperidine, Nt-amyloxycarbonyl-4-hydroxypiperidine and the like.

また、[E]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(7−1)で表されるスルホニウム塩化合物、下記式(7−2)で表されるヨードニウム塩化合物等が挙げられる。   In addition, as the [E] acid diffusion control agent, a photodisintegratable base that is exposed to light and generates a weak acid upon exposure can also be used. Examples of the photodegradable base include an onium salt compound that loses acid diffusion controllability by being decomposed by exposure. Examples of the onium salt compound include a sulfonium salt compound represented by the following formula (7-1), an iodonium salt compound represented by the following formula (7-2), and the like.

Figure 2016170230
Figure 2016170230

上記式(7−1)及び式(7−2)中、R21〜R25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、Rα−COO、Rα−SO 又は下記式(7−3)で表されるアニオンである。Rα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 formula (7-1) and formula (7-2), R 21 to R 25 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 OH , R α —COO , R α —SO 3 or an anion represented by the following formula (7-3). R α is an alkyl group, an aryl group, or an aralkyl group.

Figure 2016170230
Figure 2016170230

上記式(7−3)中、R26は、炭素数1〜12のアルキル基若しくはフッ素化アルキル基又は炭素数1〜12のアルコキシ基若しくはフッ素化アルコキシ基である。uは、0〜2の整数である。uが2の場合、複数のR26は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。 In the formula (7-3), R 26 is an alkyl group or a fluorinated alkyl group or an alkoxy group or a fluorinated alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms having 1 to 12 carbon atoms. u is an integer of 0-2. When u is 2, the plurality of R 26 may be the same or different.

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

Figure 2016170230
Figure 2016170230

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及び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い。   Of these, the photodegradable base is preferably a sulfonium salt, more preferably a triarylsulfonium salt, and even more preferably triphenylsulfonium salicylate and triphenylsulfonium 10-camphorsulfonate.

当該感放射線性樹脂組成物が[E]酸拡散制御剤を含有する場合、[E]酸拡散制御剤の含有量の下限としては、[B]重合体100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、1質量部がより好ましく、5質量部がさらに好ましい。一方、上記含有量の上限としては、20質量部が好ましく、15質量部がより好ましく、10質量部がさらに好ましい。[E]酸拡散制御剤の含有量を上記範囲とすることで、当該感放射線性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。   When the said radiation sensitive resin composition contains an [E] acid diffusion control agent, as a minimum of content of [E] acid diffusion control agent, it is 0.1 with respect to 100 mass parts of [B] polymers. Part by mass is preferable, 1 part by mass is more preferable, and 5 parts by mass is more preferable. On the other hand, as an upper limit of the said content, 20 mass parts is preferable, 15 mass parts is more preferable, and 10 mass parts is further more preferable. [E] By making content of an acid diffusion control agent into the said range, the lithography performance of the said radiation sensitive resin composition can be improved more.

<[F]偏在化促進剤>
[F]偏在化促進剤は、フッ素原子含有重合体である[A]重合体をより効率的にレジスト膜表面に偏在化させる効果を有するものである。当該感放射線性樹脂組成物にこの[F]偏在化促進剤を含有させることで、[A]重合体の含有量を従来よりも少なくすることができる。従って、当該感放射線性樹脂組成物のリソグラフィー性能を維持しつつ、レジスト膜表面の疎水性を向上させることによりレジスト膜から液浸媒体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できる。このような[F]偏在化促進剤として用いることができるものとしては、例えば比誘電率が30以上200以下、かつ1気圧における沸点が100℃以上の低分子化合物が挙げられる。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。当該感放射線性樹脂組成物は、[F]偏在化促進剤を1種又は2種以上含有してもよい。
<[F] Localization promoter>
[F] The uneven distribution accelerator has an effect of more efficiently unevenly distributing the [A] polymer, which is a fluorine atom-containing polymer, on the resist film surface. By containing the [F] uneven distribution accelerator in the radiation sensitive resin composition, the content of the [A] polymer can be reduced as compared with the conventional case. Therefore, while maintaining the lithography performance of the radiation-sensitive resin composition, the elution of components from the resist film to the immersion medium can be further suppressed by improving the hydrophobicity of the resist film surface, or the immersion can be performed by high-speed scanning. Exposure can be performed at a higher speed, and as a result, immersion-derived defects such as watermark defects can be suppressed. Examples of the [F] uneven distribution promoter include low molecular compounds having a relative dielectric constant of 30 to 200 and a boiling point of 100 ° C. at 1 atm. Specific examples of such compounds include lactone compounds, carbonate compounds, nitrile compounds, and polyhydric alcohols. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more [F] uneven distribution accelerators.

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。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。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。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.

[F]偏在化促進剤の含有量の下限としては、当該感放射線性樹脂組成物における重合体の総量100質量部に対して、10質量部が好ましく、15質量部がより好ましく、20質量部がさらに好ましく、25質量部がさらに好ましい。一方、上記含有量の上限としては、500質量部が好ましく、300質量部がより好ましく、200質量部がさらに好ましく、100質量部が特に好ましい。   [F] The lower limit of the content of the uneven distribution accelerator is preferably 10 parts by weight, more preferably 15 parts by weight, and 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total amount of the polymer in the radiation-sensitive resin composition. Is more preferable, and 25 parts by mass is more preferable. On the other hand, the upper limit of the content is preferably 500 parts by mass, more preferably 300 parts by mass, further preferably 200 parts by mass, and particularly preferably 100 parts by mass.

<その他の任意成分>
当該感放射線性樹脂組成物は、上記[A]〜[F]成分以外にも、その他の任意成分を含有してもよい。上記その他の任意成分としては、例えば[A]重合体及び[B]重合体以外の重合体、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 radiation-sensitive resin composition may contain other optional components in addition to the components [A] to [F]. As said other arbitrary component, polymers other than [A] polymer and [B] polymer, surfactant, an alicyclic skeleton containing compound, a sensitizer, etc. are mentioned, for example. Each of these other optional components may be used alone or in combination of two or more.

(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(信越化学工業社)、ポリフローNo.75、同No.95(以上、共栄社化学社)、エフトップEF301、同EF303、同EF352(以上、トーケムプロダクツ社)、メガファックF171、同F173(以上、DIC社)、フロラードFC430、同FC431(以上、住友スリーエム社)、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、旭硝子社)等が挙げられる。上記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 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow No. 75, no. 95 (above, Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), F-top EF301, EF303, EF352 (above, Tochem Products), MegaFuck F171, F173 (above, DIC), Florard FC430, FC431 (above, Sumitomo 3M) Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC-101, SC-102, SC-103, SC-104, SC-105, SC-106 (above, Asahi Glass) It is done. As content of the said surfactant, 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]ノナンなどが挙げられる。上記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, and 1-adamantanecarboxylic acid t-butyl;
Deoxycholic acid esters such as t-butyl deoxycholate, t-butoxycarbonylmethyl deoxycholic acid, 2-ethoxyethyl deoxycholic acid;
Lithocholic acid esters such as t-butyl lithocholic acid, t-butoxycarbonylmethyl lithocholic acid, 2-ethoxyethyl lithocholic acid;
3- [2-Hydroxy-2,2-bis (trifluoromethyl) ethyl] tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecane, 2-hydroxy-9-methoxycarbonyl-5-oxo-4-oxa-tricyclo [4.2.1.0 3,7 ] nonane, and the like. As content of the said alicyclic skeleton containing compound, 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]酸発生体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 and 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。上記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. As content of the said sensitizer, it is 2 mass parts or less normally with respect to 100 mass parts of [A] polymers.

<感放射線性樹脂組成物の調製方法>
当該感放射線性樹脂組成物は、例えば[A]重合体、[B]重合体、[C]酸発生体及び[D]溶媒、並びに必要に応じて含有される任意成分を所定の割合で混合し、好ましくは、得られる混合物を例えば孔径0.2μm程度のメンブレンフィルター等でろ過することにより調製することができる。当該感放射線性樹脂組成物の固形分濃度の下限としては、0.1質量%が好ましく、0.5質量%がより好ましく、1.5質量%がさらに好ましく、3質量%が特に好ましい。一方、上記固形分濃度の上限としては、50質量%が好ましく、30質量%がより好ましく、15質量%がさらに好ましく、6質量%が特に好ましい。
<Method for preparing radiation-sensitive resin composition>
For example, the radiation-sensitive resin composition is a mixture of [A] polymer, [B] polymer, [C] acid generator and [D] solvent, and optional components contained as necessary. Preferably, the resultant mixture can be prepared by filtering through a membrane filter having a pore size of about 0.2 μm, for example. As a minimum of solid content concentration of the radiation sensitive resin composition, 0.1 mass% is preferred, 0.5 mass% is more preferred, 1.5 mass% is still more preferred, and 3 mass% is especially preferred. On the other hand, the upper limit of the solid content concentration is preferably 50% by mass, more preferably 30% by mass, further preferably 15% by mass, and particularly preferably 6% by mass.

<レジストパターン形成方法>
本発明のレジストパターン形成方法は、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)を備える。
<Resist pattern formation method>
The resist pattern forming method of the present invention includes a step of forming a resist film (hereinafter also referred to as “resist film forming step”), a step of exposing the resist film (hereinafter also referred to as “exposure step”), and the exposure. And a step of developing the resist film (hereinafter also referred to as “developing step”).

[レジスト膜形成工程]
本工程では、当該感放射線性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などが挙げられる。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公知の方法により有機系又は無機系の反射防止膜(下層反射防止膜)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、ソフトベーク(SB)を行うことが好ましい。SBの温度の下限としては、60℃が好ましく、80℃がより好ましい。一方、SBの温度の上限としては、140℃が好ましく、120℃が好ましい。また、SBの時間の下限としては、5秒が好ましく、10秒がより好ましい。一方、SBの時間の上限としては、600秒が好ましく、300秒がより好ましい。さらに、形成されるレジスト膜の平均厚さの下限としては、5nmが好ましく、10nmがより好ましい。一方、上記平均厚さの上限としては、1,000nmが好ましく、500nmがより好ましい。
[Resist film forming step]
In this step, a resist film is formed from the radiation sensitive 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, an organic or inorganic antireflection film (lower antireflection film) is formed on the substrate by a known method disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 6-12452 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-93448. May be. Examples of the coating method include spin coating (spin coating), cast coating, and roll coating. After application, it is preferable to perform soft baking (SB) to volatilize the solvent in the coating film as necessary. As a minimum of the temperature of SB, 60 degreeC is preferable and 80 degreeC is more preferable. On the other hand, the upper limit of the temperature of SB is preferably 140 ° C., more preferably 120 ° C. Further, the lower limit of the SB time is preferably 5 seconds, and more preferably 10 seconds. On the other hand, the upper limit of the SB time is preferably 600 seconds, and more preferably 300 seconds. Furthermore, as a minimum of the average thickness of the resist film formed, 5 nm is preferable and 10 nm is more preferable. On the other hand, the upper limit of the average thickness is preferably 1,000 nm, and more preferably 500 nm.

[露光工程]
本工程では、上記レジスト膜形成工程で形成されたレジスト膜に、フォトマスク等を介して露光光を照射することにより露光する。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、遠紫外線が好ましく、ArFエキシマレーザー光(波長193nm)及びKrFエキシマレーザー光(波長248nm)がより好ましく、ArFエキシマレーザー光がさらに好ましい。
[Exposure process]
In this step, the resist film formed in the resist film forming step is exposed by irradiating exposure light through a photomask or the like. As the exposure light, electromagnetic waves such as visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, extreme ultraviolet light (EUV), X-rays and γ rays; charged particle beams such as electron beams and α rays, depending on the line width of the target pattern. Etc. Among these, far ultraviolet rays are preferable, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) are more preferable, and ArF excimer laser light is more preferable.

上記露光は、液浸媒体を介して行うことが好ましい。すなわち、上記露光は、液浸露光が好ましい。液浸媒体としては、例えば水、フッ素系不活性液体等が挙げられる。液浸媒体は、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。使用する水としては蒸留水が好ましい。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よい。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。   The exposure is preferably performed through an immersion medium. That is, the exposure is preferably immersion exposure. Examples of the immersion medium include water and a fluorine-based inert liquid. The immersion medium 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. The water used is preferably distilled water. When water is used, an additive that decreases the surface tension of water and increases the surface activity may be added in a small proportion. This additive is preferably one that does not dissolve the resist film on the wafer and can ignore the influence on the optical coating on the lower surface of the lens.

液浸媒体として水を用いる場合、形成されたレジスト膜の表面の水との後退接触角の下限としては、75°が好ましく、78°がより好ましく、81°がさらに好ましく、85°が特に好ましく、90°がさらに特に好ましい。一方、上記後退接触角の上限としては、通常100°である。後退接触角を上記範囲とすることで、液浸露光において、より高速にスキャンを行うことが可能になる。   When water is used as the immersion medium, the lower limit of the receding contact angle with water on the surface of the formed resist film is preferably 75 °, more preferably 78 °, still more preferably 81 °, and particularly preferably 85 °. 90 ° is even more particularly preferred. On the other hand, the upper limit of the receding contact angle is usually 100 °. By setting the receding contact angle within the above range, scanning can be performed at higher speed in the immersion exposure.

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[B]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の差を増加できる。PEBの温度の下限としては、50℃が好ましく、80℃がより好ましい。一方、PEBの温度の上限としては、180℃が好ましく、130℃がより好ましい。また、PEBの時間の下限としては、5秒が好ましく、10秒がより好ましい。一方、PEBの時間の上限としては、600秒が好ましく、300秒がより好ましい。   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 [B] polymer or the like by the acid generated from the [C] acid generator by exposure. Is preferably promoted. This PEB can increase the difference in solubility in the developer between the exposed area and the unexposed area. As a minimum of the temperature of PEB, 50 degreeC is preferable and 80 degreeC is more preferable. On the other hand, as an upper limit of the temperature of PEB, 180 degreeC is preferable and 130 degreeC is more preferable. Further, the lower limit of the PEB time is preferably 5 seconds, and more preferably 10 seconds. On the other hand, the upper limit of the PEB time is preferably 600 seconds, and more preferably 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、アルコール等のリンス液で洗浄してから、乾燥させることが一般的である。現像の方法としては、アルカリ現像でも有機溶媒現像でもよいが、アルカリ現像が好ましい。アルカリ現像の場合、重合体の酸解離性基の解離をより促進させることが好ましいため、本発明の利益がより大きくなる。
[Development process]
In this step, the resist film exposed in the exposure step is developed. Thereby, a predetermined resist pattern can be formed. In general, after development, the substrate is washed with a rinse solution such as water or alcohol and then dried. The development method may be alkali development or organic solvent development, but alkali development is preferred. In the case of alkali development, since it is preferable to further promote dissociation of the acid dissociable group of the polymer, the benefits of the present invention are further increased.

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。   As the developer used for the 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, Examples include alkaline aqueous solutions in which at least one alkaline compound such as 1,5-diazabicyclo- [4.3.0] -5-nonene is dissolved. Among these, a TMAH aqueous solution is preferable, and a 2.38 mass% TMAH aqueous solution is more preferable.

また、上記現像液としては、有機溶媒現像の場合、例えば炭化水素系溶媒、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、例えば上述の当該感放射線性樹脂組成物の[D]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、エステル系溶媒及び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の下限としては、80質量%が好ましく、90質量%がより好ましく、95質量%がさらに好ましく、99質量%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。   In the case of organic solvent development, examples of the developer include organic solvents such as hydrocarbon solvents, ether solvents, ester solvents, ketone solvents, alcohol solvents, or solvents containing organic solvents. . As said organic solvent, the 1 type (s) or 2 or more types of the solvent enumerated as the [D] solvent of the said radiation sensitive resin composition mentioned above 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 a minimum of content of the organic solvent in a developing solution, 80 mass% is preferred, 90 mass% is more preferred, 95 mass% is still more preferred, and 99 mass% is especially preferred. 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 developing method, for example, a method in which a substrate is immersed in a tank filled with a developer for a certain period of time (dip method), a method in which the developer is raised on the surface of the substrate by surface tension and is left stationary for a certain time (paddle method) ), A method of spraying the developer on the substrate surface (spray method), a method of continuously applying the developer while scanning the developer coating nozzle on the substrate rotating at a constant speed (dynamic dispensing method) Etc.

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。各種物性値の測定方法を以下に示す。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples. The measuring method of various physical property values is shown below.

[Mw及びMn]
重合体のMw及びMnは、GPCにより、下記条件で測定した。
GPCカラム:東ソー社の「G2000HXL」2本、「G3000HXL」1本、及び「G4000HXL」1本
カラム温度:40℃
溶出溶媒:テトラヒドロフラン(和光純薬工業社)
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]
Mw and Mn of the polymer were measured by GPC under the following conditions.
GPC column: 2 “G2000HXL”, 1 “G3000HXL”, and 1 “G4000HXL” manufactured by Tosoh Corporation 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

13C−NMR分析]
13C−NMR分析は、核磁気共鳴装置(日本電子社の「JNM−ECX400」)を使用し、測定溶媒として重クロロホルムを用いて行った。
[ 13 C-NMR analysis]
13 C-NMR analysis was performed using a nuclear magnetic resonance apparatus (“JNM-ECX400” manufactured by JEOL Ltd.) and deuterated chloroform as a measurement solvent.

<化合物の合成>
下記スキームに従い、化合物を合成した。
<Synthesis of compounds>
The compound was synthesized according to the following scheme.

[合成例1](化合物(Z−1)の合成)
1,000mLの丸底フラスコに銅粉34.95g(0.55mol)、ブロモジフルオロ酢酸エチル91.35g(0.45mol)、エチルビニルケトン21.03g(0.25mol)、及びテトラヒドロフラン300gを加え、60℃で加熱した。続いて、テトラメチルエチレンジアミン14.6g(0.125mol)、及び酢酸13.5g(0.225mol)を加え、8時間加熱還流した。室温まで冷却した後、塩化アンモニウム水溶液を加え、酢酸エチルで反応物を抽出した。セライトろ過によって不溶物を除去し、得られた溶液を溶媒留去し、下記式(z−1)で表される粗生成物(z−1)56.0gを得た。上記粗生成物は、これ以上の精製を行わずに次の反応に用いた。
[Synthesis Example 1] (Synthesis of Compound (Z-1))
To a 1,000 mL round bottom flask was added 34.95 g (0.55 mol) of copper powder, 91.35 g (0.45 mol) of ethyl bromodifluoroacetate, 21.03 g (0.25 mol) of ethyl vinyl ketone, and 300 g of tetrahydrofuran. Heated at 60 ° C. Subsequently, 14.6 g (0.125 mol) of tetramethylethylenediamine and 13.5 g (0.225 mol) of acetic acid were added, and the mixture was heated to reflux for 8 hours. After cooling to room temperature, an aqueous ammonium chloride solution was added, and the reaction product was extracted with ethyl acetate. Insoluble matters were removed by Celite filtration, and the obtained solution was evaporated to obtain 56.0 g of a crude product (z-1) represented by the following formula (z-1). The crude product was used in the next reaction without further purification.

次に、300mLの丸底フラスコに上記得られた粗生成物(z−1)20.0g(96mmol)とアセトニトリル50mLとを加え、水浴にて撹拌した。攪拌した溶液へ、水酸化リチウム2.42g(101mmol)を含む5質量%水溶液をゆっくりと滴下した。滴下終了後、室温で10時間撹拌した。濃塩酸をpHが2以下になるまで加えた後、ジクロロメタンで反応物を抽出した。溶媒を留去することで、下記式(z−2)で表される粗生成物(z−2)13.84gを得た。上記粗生成物は、これ以上の精製を行わずに次の反応に用いた。   Next, 20.0 g (96 mmol) of the crude product (z-1) obtained above and 50 mL of acetonitrile were added to a 300 mL round bottom flask and stirred in a water bath. A 5 mass% aqueous solution containing 2.42 g (101 mmol) of lithium hydroxide was slowly added dropwise to the stirred solution. After completion of dropping, the mixture was stirred at room temperature for 10 hours. Concentrated hydrochloric acid was added until the pH was 2 or less, and then the reaction product was extracted with dichloromethane. By distilling off the solvent, 13.84 g of a crude product (z-2) represented by the following formula (z-2) was obtained. The crude product was used in the next reaction without further purification.

次に、300mLの丸底フラスコに上記得られた粗生成物(z−2)15.00g(84mmol)とTHF75mLとを加え、氷浴にて撹拌した。攪拌した溶液へ、MeMgBr溶液(1.0MのTHF溶液)168mL(168mmol)をゆっくりと滴下した。滴下終了後、室温で5時間撹拌した。その後、希塩酸で反応を停止させ、酢酸で反応物を抽出した。溶媒を留去することで、下記式(z−3)で表される粗生成物(z−3)9.81gを得た。上記粗生成物は、これ以上の精製を行わずに次の反応に用いた。   Next, 15.00 g (84 mmol) of the crude product (z-2) obtained above and 75 mL of THF were added to a 300 mL round bottom flask and stirred in an ice bath. To the stirred solution, 168 mL (168 mmol) of MeMgBr solution (1.0 M THF solution) was slowly added dropwise. After completion of dropping, the mixture was stirred at room temperature for 5 hours. Thereafter, the reaction was stopped with dilute hydrochloric acid, and the reaction product was extracted with acetic acid. By distilling off the solvent, 9.81 g of a crude product (z-3) represented by the following formula (z-3) was obtained. The crude product was used in the next reaction without further purification.

200mLの丸底フラスコに、上記得られた粗生成物(z−3)9.00g(46mmol)、トルエン50mL及びジメチルホルムアミド0.3gを加え、氷浴にて冷却撹拌した。攪拌した溶液へ、オキサリルクロリド6.98g(55mmol)をゆっくりと滴下した。滴下終了後、0℃で15分撹拌した後、室温で3時間撹拌した。溶媒と過剰のオキサリルクロリドとを留去した後、トルエンを25mL加え、これを溶液(I)とした。   To the 200 mL round bottom flask, 9.00 g (46 mmol) of the crude product (z-3) obtained above, 50 mL of toluene and 0.3 g of dimethylformamide were added, and the mixture was cooled and stirred in an ice bath. 6.98 g (55 mmol) of oxalyl chloride was slowly added dropwise to the stirred solution. After completion of dropping, the mixture was stirred at 0 ° C. for 15 minutes and then stirred at room temperature for 3 hours. After distilling off the solvent and excess oxalyl chloride, 25 mL of toluene was added to obtain Solution (I).

300mLの丸底フラスコにトリフルオロエタノール5.50g(55mmol)、トリエチルアミン5.60g(55mmol)及びトルエン25gを加え、氷浴にて冷却撹拌した。攪拌した溶液へ、上記調製した溶液(I)をゆっくりと滴下した。滴下終了後、0℃で1時間撹拌した後、室温で8時間撹拌した。溶媒を留去した後、酢酸エチルを加え、セライトろ過で不溶物を除去した。得られた溶液を3回水洗した後、溶媒を留去した。カラムクロマトグラフィで精製することにより、下記式(z−4)で表されるエステル体(z−4)13.77g(収率90%)を得た。   To a 300 mL round bottom flask were added 5.50 g (55 mmol) of trifluoroethanol, 5.60 g (55 mmol) of triethylamine and 25 g of toluene, and the mixture was cooled and stirred in an ice bath. The prepared solution (I) was slowly added dropwise to the stirred solution. After completion of dropping, the mixture was stirred at 0 ° C. for 1 hour, and then stirred at room temperature for 8 hours. After the solvent was distilled off, ethyl acetate was added, and insoluble matters were removed by Celite filtration. The obtained solution was washed with water three times, and then the solvent was distilled off. By purification by column chromatography, 13.77 g (yield 90%) of an ester form (z-4) represented by the following formula (z-4) was obtained.

200mLの丸底フラスコに、イタコン酸モノメチル5.77g(40mmol)、トルエン40mL及びジメチルホルムアミド0.2gを加え、氷浴にて冷却撹拌した。撹拌した溶液へ、オキサリルクロリド6.09g(48mmol)をゆっくりと滴下した。滴下終了後、0℃で15分撹拌した後、室温で3時間撹拌した。溶媒と過剰のオキサリルクロリドを留去した後、トルエンを20mL加え、これを溶液(II)とした。   To a 200 mL round bottom flask were added 5.77 g (40 mmol) of monomethyl itaconate, 40 mL of toluene and 0.2 g of dimethylformamide, and the mixture was cooled and stirred in an ice bath. To the stirred solution, 6.09 g (48 mmol) of oxalyl chloride was slowly added dropwise. After completion of dropping, the mixture was stirred at 0 ° C. for 15 minutes and then stirred at room temperature for 3 hours. After distilling off the solvent and excess oxalyl chloride, 20 mL of toluene was added to obtain a solution (II).

300mLの丸底フラスコにエステル体(z−4)13.35g(48mmol)、トリエチルアミン4.85g(48mmol)及びトルエン25gを加え、氷浴にて冷却撹拌した。撹拌した溶液へ、上記調製した溶液(II)をゆっくりと滴下した。滴下終了後、0℃で1時間撹拌した後、室温で8時間撹拌した。溶媒を留去した後、酢酸エチルを加え、セライトろ過で不溶物を除去した。得られた溶液を3回水洗した後、溶媒を留去した。カラムクロマトグラフィで精製することにより、下記式(Z−1)で表されるエステル体である化合物(Z−1)15.52g(収率80%)を得た。   To a 300 mL round bottom flask, 13.35 g (48 mmol) of ester (z-4), 4.85 g (48 mmol) of triethylamine and 25 g of toluene were added, and the mixture was cooled and stirred in an ice bath. The prepared solution (II) was slowly added dropwise to the stirred solution. After completion of dropping, the mixture was stirred at 0 ° C. for 1 hour, and then stirred at room temperature for 8 hours. After the solvent was distilled off, ethyl acetate was added, and insoluble matters were removed by Celite filtration. The obtained solution was washed with water three times, and then the solvent was distilled off. By purifying by column chromatography, 15.52 g (yield 80%) of a compound (Z-1) which is an ester represented by the following formula (Z-1) was obtained.

Figure 2016170230
Figure 2016170230

[合成例2〜12](化合物(Z−2)〜(Z−12)の合成)
対応する試薬を変更した以外は合成例1と同様の方法により、下記式に示す化合物(Z−2)〜(Z−12)を合成した。
[Synthesis Examples 2 to 12] (Synthesis of Compounds (Z-2) to (Z-12))
Compounds (Z-2) to (Z-12) represented by the following formulas were synthesized by the same method as in Synthesis Example 1 except that the corresponding reagents were changed.

Figure 2016170230
Figure 2016170230

Figure 2016170230
Figure 2016170230

<重合体の合成>
化合物(Z−1)〜(Z−12)以外に、[A]重合体(撥水性重合体添加剤)及び[B]重合体(ベース重合体)の合成に用いた単量体である化合物(M−1)〜(M−11)及び(ci−1)〜(ci−2)を下記式に示す。
<Synthesis of polymer>
In addition to the compounds (Z-1) to (Z-12), a compound which is a monomer used for the synthesis of [A] polymer (water repellent polymer additive) and [B] polymer (base polymer) (M-1) to (M-11) and (ci-1) to (ci-2) are shown in the following formula.

Figure 2016170230
Figure 2016170230

なお、化合物(Z−1)〜(Z−12)は、それぞれ[A]重合体の構造単位(I)を与える。化合物(M−1)〜(M−7)は、それぞれ[A]重合体の構造単位(III)又は[B]重合体の構造単位(A)を与える。化合物(M−8)〜(M−11)は、それぞれ[B]重合体の構造単位(B)を与える。   In addition, each of the compounds (Z-1) to (Z-12) gives the structural unit (I) of the [A] polymer. Compounds (M-1) to (M-7) give the structural unit (III) of the [A] polymer or the structural unit (A) of the [B] polymer, respectively. Compounds (M-8) to (M-11) each give a structural unit (B) of the [B] polymer.

[合成例13](重合体(A−1)の合成)
化合物(Z−1)26.75g(80モル%)及び化合物(M−2)3.25g(20モル%)を30g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0.28g(1.71mmol)を溶解させて単量体溶液を調製した。次に、30gの2−ブタノンを入れた300mLの三口フラスコを30分窒素パージした後、攪拌しながら80℃に加熱し、上記調製した単量体溶液を滴下漏斗にて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、重合反応液を水冷により30℃以下に冷却した。上記冷却した重合反応液を2L分液漏斗に移液した後、450gのn−ヘキサンと90gのアセトニトリルとを投入して混合し、30分間静置した。その後、下層を回収し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートへ溶媒置換を行うことにより、重合体(A−1)の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とした(収率80%)。重合体(A−1)のMwは9,100、Mw/Mnは1.72であった。13C−NMR分析の結果、化合物(Z−1)及び化合物(M−2)に由来する構造単位の含有割合は、それぞれ77.1モル%及び22.9モル%であった。
[Synthesis Example 13] (Synthesis of Polymer (A-1))
26.75 g (80 mol%) of the compound (Z-1) and 3.25 g (20 mol%) of the compound (M-2) were dissolved in 30 g of 2-butanone, and further dimethyl 2, as a radical polymerization initiator. A monomer solution was prepared by dissolving 0.28 g (1.71 mmol) of 2′-azobisisobutyrate. Next, a 300 mL three-necked flask containing 30 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, 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 reaction solution was cooled to 30 ° C. or less by water cooling. After the cooled polymerization reaction liquid was transferred to a 2 L separatory funnel, 450 g of n-hexane and 90 g of acetonitrile were added and mixed, and allowed to stand for 30 minutes. Thereafter, the lower layer was recovered and solvent substitution into propylene glycol monomethyl ether acetate was performed to obtain a propylene glycol monomethyl ether acetate solution of polymer (A-1) (yield 80%). Mw of the polymer (A-1) was 9,100, and Mw / Mn was 1.72. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratios of the structural units derived from the compound (Z-1) and the compound (M-2) were 77.1 mol% and 22.9 mol%, respectively.

[合成例14〜31及び比較合成例1〜2](重合体(A−2)〜(A−19)及び(a−1)〜(a−2)の合成)
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13と同様にして、重合体(A−2)〜(A−19)及び(a−1)〜(a−2)を得た。なお、表1中の「−」は、該当する単量体を用いなかったことを示す。また、使用する単量体の合計質量は30gとした。下記表1に、これらの重合体の各構造単位の含有割合(モル%)、収率(%)、Mw及びMw/Mnを合わせて示す。
[Synthesis Examples 14 to 31 and Comparative Synthesis Examples 1 and 2] (Synthesis of Polymers (A-2) to (A-19) and (a-1) to (a-2))
Polymers (A-2) to (A-19) and (a-1) to (a-) were used in the same manner as in Synthesis Example 13 except that the types and amounts of monomers shown in Table 1 were used. 2) was obtained. In Table 1, “-” indicates that the corresponding monomer was not used. The total mass of the monomers used was 30 g. Table 1 below shows the content (mol%), yield (%), Mw, and Mw / Mn of each structural unit of these polymers.

Figure 2016170230
Figure 2016170230

[合成例34](重合体(B−3)の合成)
化合物(M−6)51.0g(55モル%)及び化合物(M−9)49.0g(45モル%)を2−ブタノン150gに溶解し、さらに、ラジカル重合開始剤としてのAIBN3.62g(化合物(M−6)及び(M−9)の合計モル数に対して5モル%)を溶解させて単量体溶液を調製した。次に、50gの2−ブタノンを入れた100mLの三口フラスコを30分窒素パージした後、攪拌しながら80℃に加熱し、上記調製した単量体溶液を滴下漏斗にて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、重合反応液を水冷により30℃以下に冷却した。1,500gのメタノール中に、上記冷却した重合反応液を投入し、析出した白色粉末をろ別した。ろ別した白色粉末を300g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(B−3)を81g得た(収率81%)。重合体(B−3)のMwは6,900、Mw/Mnは1.55であった。また、13C−NMR分析の結果、化合物(M−6)及び(M−9)に由来する構造単位の含有割合は、それぞれ53.3モル%及び46.7モル%であった。
[Synthesis Example 34] (Synthesis of Polymer (B-3))
Compound (M-6) 51.0 g (55 mol%) and compound (M-9) 49.0 g (45 mol%) were dissolved in 150 g of 2-butanone, and 3.62 g of AIBN as a radical polymerization initiator ( A monomer solution was prepared by dissolving 5 mol% of the total number of moles of the compounds (M-6) and (M-9). Next, a 100 mL three-necked flask containing 50 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, then heated to 80 ° C. with stirring, and the prepared monomer solution was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel. . The dripping start was set as the polymerization reaction start time, and the polymerization reaction was carried out for 6 hours. After completion of the polymerization reaction, the polymerization reaction solution was cooled to 30 ° C. or less by water cooling. The cooled polymerization reaction solution was put into 1,500 g of methanol, and the precipitated white powder was filtered off. The filtered white powder was washed twice with 300 g of methanol, filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain 81 g of a white powdery polymer (B-3) (yield 81%). Mw of the polymer (B-3) was 6,900, and Mw / Mn was 1.55. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratios of structural units derived from the compounds (M-6) and (M-9) were 53.3 mol% and 46.7 mol%, respectively.

[合成例32及び33](重合体(B−1)及び(B−2)の合成)
下記表2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34と同様にして、重合体(B−1)及び(B−2)を合成した。なお、使用する単量体の合計質量は100gとした。下記表2に、これらの重合体の各構造単位の含有割合、収率(%)、Mw及びMw/Mnを合わせて示す。
[Synthesis Examples 32 and 33] (Synthesis of Polymers (B-1) and (B-2))
Polymers (B-1) and (B-2) were synthesized in the same manner as in Synthesis Example 34, except that each type and amount of each monomer shown in Table 2 were used. The total mass of the monomers used was 100 g. Table 2 below shows the content, yield (%), Mw, and Mw / Mn of each structural unit of these polymers.

Figure 2016170230
Figure 2016170230

<感放射線性樹脂組成物の調製>
感放射線性樹脂組成物の調製に用いた各成分を以下に示す。
<Preparation of radiation-sensitive resin composition>
Each component used for preparation of a radiation sensitive resin composition is shown below.

[[C]酸発生剤]
各構造式を下記に示す。
C−1:トリフェニルスルホニウム3−ヒドロキシアダマンタン−1−イルメチルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート
C−2:トリフェニルスルホニウムアダマンタン−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−3:4−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3−ヒドロキシアダマンタン−1−イルメチルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート
C−4:トリフェニルスルホニウム2−(アダマンタン−1−イル)−1,1−ジフルオロエタンスルホネート
[[C] acid generator]
Each structural formula is shown below.
C-1: Triphenylsulfonium 3-hydroxyadamantan-1-ylmethyloxycarbonyldifluoromethanesulfonate C-2: Triphenylsulfonium adamantane-1-ylcarbonyloxy-1,1,3,3,3-pentafluoropropane- 1-sulfonate C-3: 4-butoxynaphthalen-1-yltetrahydrothiophenium 3-hydroxyadamantan-1-ylmethyloxycarbonyldifluoromethanesulfonate C-4: triphenylsulfonium 2- (adamantan-1-yl)- 1,1-difluoroethanesulfonate

Figure 2016170230
Figure 2016170230

[[D]溶媒]
D−1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
D−2:シクロヘキサノン
D−3:γ−ブチロラクトン
[[D] solvent]
D-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate D-2: Cyclohexanone D-3: γ-Butyrolactone

[[E]酸拡散制御剤]
各構造式を下記に示す。
E−1:トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネート
E−2: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
E−3:N−(t−アミルオキシカルボニル)−4−ヒドロキシピペリジン
[[E] acid diffusion controller]
Each structural formula is shown below.
E-1: Triphenylsulfonium 10-camphorsulfonate E-2: N- (undecan-1-ylcarbonyloxyethyl) morpholine E-3: N- (t-amyloxycarbonyl) -4-hydroxypiperidine

Figure 2016170230
Figure 2016170230

[実施例1](感放射線性樹脂組成物(J−1)の調製)
[A]重合体としての重合体(A−1)5質量部と、[B]重合体としての重合体(B−1)100質量部と、[C]酸発生剤としての(C−1)5.1質量部と、[D]溶媒としての(D−1)1,980質量部、(D−2)850質量部及び(D−3)100質量部と、[E]酸拡散制御剤としての(E−1)7.9質量部とを混合し、得られた混合液を孔径0.2μmのメンブランフィルターで濾過し、感放射線性樹脂組成物(J−1)を調製した。
[Example 1] (Preparation of radiation-sensitive resin composition (J-1))
[A] 5 parts by mass of the polymer (A-1) as a polymer, 100 parts by mass of the polymer (B-1) as a [B] polymer, and [C] (C-1 as an acid generator) ) 5.1 parts by mass, (D-1) 1,980 parts by mass as [D] solvent, (D-2) 850 parts by mass and (D-3) 100 parts by mass, and [E] acid diffusion control 7.9 parts by mass of (E-1) as an agent was mixed, and the obtained mixed solution was filtered through a membrane filter having a pore size of 0.2 μm to prepare a radiation sensitive resin composition (J-1).

[実施例2〜23及び比較例1〜2](感放射線性樹脂組成物(J−2)〜(J−23)及び(CJ−1)〜(CJ−2)の調製)
下記表3に示す種類及び含有量の各成分を用いた以外は実施例1と同様にして感放射線性樹脂組成物(J−2)〜(J−23)及び(CJ−1)〜(CJ−2)を調製した。
[Examples 2 to 23 and Comparative Examples 1 and 2] (Preparation of radiation-sensitive resin compositions (J-2) to (J-23) and (CJ-1) to (CJ-2))
The radiation-sensitive resin compositions (J-2) to (J-23) and (CJ-1) to (CJ) were the same as in Example 1 except that the types and contents shown in Table 3 were used. -2) was prepared.

Figure 2016170230
Figure 2016170230

<感放射線性樹脂組成物(J−1)〜(J−23)及び(CJ−1)〜(CJ−2)の評価>
上記調製した感放射線性樹脂組成物(J−1)〜(J−23)及び(CJ−1)〜(CJ−2)について、以下のようにレジスト膜及びレジストパターンを形成し、後退接触角及び現像欠陥抑制性の評価を行った。評価結果を下記表4に示す。
<Evaluation of Radiation Sensitive Resin Compositions (J-1) to (J-23) and (CJ-1) to (CJ-2)>
About the prepared radiation sensitive resin compositions (J-1) to (J-23) and (CJ-1) to (CJ-2), a resist film and a resist pattern are formed as follows, and a receding contact angle is formed. In addition, evaluation of development defect suppression was performed. The evaluation results are shown in Table 4 below.

[SB後の後退接触角]
8インチのシリコンウエハ上に感放射線性樹脂組成物(J−1)をスピンコートし、110℃で60秒間SBを行うことにより平均厚さ110nmのレジスト膜を形成した。
[Backward contact angle after SB]
A radiation sensitive resin composition (J-1) was spin-coated on an 8-inch silicon wafer, and SB was performed at 110 ° C. for 60 seconds to form a resist film having an average thickness of 110 nm.

温度23℃、相対湿度45%、1気圧の条件下で、後退接触角測定装置(KRUSS社の「DSA−10」)を用いて後退接触角(°)を測定した。この測定では、まず、針をアセトン及びイソプロピルアルコールで洗浄し、次いで、針に水を注入し、後退接触角測定装置のウエハステージ上に測定対象としての上記レジスト膜を形成したシリコンウエハをセットした。その後、レジスト膜表面と針の先端との距離が1mm以下になるようにステージの高さを調整し、針から水を排出してウエハ上に20μLの水滴を形成した後、この水滴を針によって10μL/分の速度で180秒間吸引すると共に、接触角を1秒毎に測定した。接触角が安定した時点から合計20点の接触角を測定し、その平均値を「SB後の後退接触角(°)」とした。このSB後の後退接触角は、数値が大きいほど表面の撥水性に優れてよいことを示し、75°以上の場合を「A(良好)」と、75°未満の場合を「B(不良)」と評価できる。   The receding contact angle (°) was measured using a receding contact angle measuring device (“DSA-10” manufactured by KRUSS) under the conditions of a temperature of 23 ° C., a relative humidity of 45%, and 1 atm. In this measurement, first, the needle was washed with acetone and isopropyl alcohol, then water was injected into the needle, and the silicon wafer on which the resist film was formed as a measurement target was set on the wafer stage of the receding contact angle measurement device. . Thereafter, the height of the stage is adjusted so that the distance between the resist film surface and the tip of the needle is 1 mm or less, and water is discharged from the needle to form a 20 μL water droplet on the wafer. While suctioning at a rate of 10 μL / min for 180 seconds, the contact angle was measured every second. A total of 20 contact angles were measured from the time when the contact angle was stabilized, and the average value was defined as “retreat contact angle after SB (°)”. The receding contact angle after SB indicates that the larger the value, the better the water repellency of the surface. The case of 75 ° or more is “A (good)” and the case of less than 75 ° is “B (bad). Can be evaluated.

[現像後の後退接触角]
8インチのシリコンウエハ上に感放射線性樹脂組成物(J−1)をスピンコートし、110℃で60秒間SBを行うことで平均厚さ110nmのレジスト膜を形成した。その後、現像装置(東京エレクトロン社の「クリーントラックACT8」)を用い、2.38質量%TMAH水溶液で30秒間現像した。その後、純水で15秒間リンスし、2,000rpmで振り切り乾燥させた。この現像後のレジスト膜の後退接触角を上述の「SB後の後退接触角」と同様に後退接触角測定装置を用いて測定し、「現像後の後退接触角(°)」とした。この現像後の後退接触角は、数値が小さいほど表面の濡れ性に優れてよいことを示し、10°未満の場合を「A(良好)」と、10°以上の場合を「B(不良)」と評価できる。
[Backward contact angle after development]
A radiation-sensitive resin composition (J-1) was spin-coated on an 8-inch silicon wafer, and SB was performed at 110 ° C. for 60 seconds to form a resist film having an average thickness of 110 nm. Thereafter, development was performed with a 2.38 mass% TMAH aqueous solution for 30 seconds using a developing device (“Clean Track ACT8” manufactured by Tokyo Electron Ltd.). Thereafter, it was rinsed with pure water for 15 seconds, shaken off at 2,000 rpm, and dried. The receding contact angle of the resist film after development was measured using the receding contact angle measuring device in the same manner as the above-mentioned “receding contact angle after SB”, and was defined as “backing contact angle after development (°)”. The receding contact angle after development indicates that the smaller the numerical value, the better the surface wettability, indicating that “A (good)” when the angle is less than 10 ° and “B (bad) when the angle is 10 ° or more. Can be evaluated.

感放射線性樹脂組成物(J−1)の代わりに感放射線性樹脂組成物(J−2)〜(J−23)及び(CJ−1)〜(CJ−2)を用い、同様にSB後及び現像後の後退接触角を測定した。   In place of the radiation-sensitive resin composition (J-1), the radiation-sensitive resin compositions (J-2) to (J-23) and (CJ-1) to (CJ-2) are used, and similarly after SB And the receding contact angle after development was measured.

[現像欠陥抑制性(Blob欠陥)]
下層反射防止膜形成用組成物(日産化学社の「ARC66」)により下層反射防止膜を形成した12インチシリコンウェハ上に、感放射線性樹脂組成物(J−1)により塗膜を形成し、120℃で50秒間SBを行い、平均厚さ110nmのレジスト膜を形成した。次に、このレジスト膜について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、ratio=0.800、Dipoleの条件により、ターゲットサイズが平均幅38nmのラインアンドスペース(1L/1S)形成用のマスクパターンを介して露光した。露光後、95℃で50秒間PEBを行った。その後、現像装置(東京エレクトロン社の「クリーントラック ACT8」)のGPノズルによって2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液により10秒間現像した。その後、15秒間純水によりリンスし、2,000rpmで液振り切り乾燥させて、ポジ型のレジストパターンを形成した。このとき、平均幅38nmの1L/1Sを形成する露光量を最適露光量とした。この最適露光量にてウェハ全面に平均線幅38nmの1L/1Sを形成し、これを欠陥検査用ウェハとした。なお、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「CC−4000」)を用いた。欠陥検査装置(KLA−Tencor社の「KLA2810」)を用い、この欠陥検査用ウェハ上の欠陥数を測定した。測定においては、レジスト膜の溶け残りが観察された箇所をBlob欠陥とし、このBlob欠陥の数を測定した。検出されたBlob欠陥が100個以下場合を「A(良好)」とし、100個を超え200個以下の場合を「B(やや良好)」とし、200個を超えた場合を「C(不良)」と評価した。
[Development Defect Suppression (Blob Defect)]
A coating film is formed with a radiation sensitive resin composition (J-1) on a 12-inch silicon wafer on which an underlayer antireflection film is formed with a composition for forming an underlayer antireflection film (“ARC66” of Nissan Chemical Co., Ltd.) SB was performed at 120 ° C. for 50 seconds to form a resist film having an average thickness of 110 nm. Next, for this resist film, an ArF excimer laser immersion exposure apparatus (“NSR-S610C” manufactured by NIKON) was used, and the target size had an average width of 38 nm under the conditions of NA = 1.3, ratio = 0.800, Dipole. The film was exposed through a mask pattern for forming a line and space (1L / 1S). After exposure, PEB was performed at 95 ° C. for 50 seconds. Then, it developed for 10 second with 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution with the GP nozzle of the image development apparatus ("Clean track ACT8" of Tokyo Electron). Thereafter, rinsing was performed with pure water for 15 seconds, and the liquid was spun off and dried at 2,000 rpm to form a positive resist pattern. At this time, the exposure amount for forming 1 L / 1S having an average width of 38 nm was determined as the optimum exposure amount. With this optimum exposure amount, 1 L / 1S having an average line width of 38 nm was formed on the entire surface of the wafer, and this was used as a wafer for defect inspection. A scanning electron microscope (Hitachi High-Technologies “CC-4000”) was used for length measurement. The number of defects on the defect inspection wafer was measured using a defect inspection apparatus (“KLA2810” manufactured by KLA-Tencor). In the measurement, the location where the unmelted residue of the resist film was observed was defined as a blob defect, and the number of blob defects was measured. The case where the number of detected blob defects is 100 or less is “A (good)”, the case where the number is more than 100 and 200 or less is “B (slightly good)”, and the case where the number exceeds 200 is “C (bad)” ".

[現像欠陥抑制性(ブリッジ欠陥)]
上述のBlob欠陥の評価と同様の操作により、欠陥検査用ウェハを用意し、欠陥検査装置(KLA−Tencor社の「KLA2810」)を用いて欠陥数を測定した。測定においては、ブリッジ欠陥を対象とし、レジストパターンが形成される際に検出されたブリッジ欠陥が10個以下の場合を「A(良好)」、10個を超え50個以下の場合を「B(やや良好)」、50個を超えた場合を「C(不良)」と評価した。
[Development defect suppression (bridge defect)]
A wafer for defect inspection was prepared by the same operation as the evaluation of the blob defect described above, and the number of defects was measured using a defect inspection apparatus (“KLA2810” from KLA-Tencor). In the measurement, a bridge defect is targeted, and “A (good)” when the number of bridge defects detected when a resist pattern is formed is 10 or less, and “B ( Slightly good) ”, and the case of exceeding 50 was evaluated as“ C (defect) ”.

感放射線性樹脂組成物(J−1)の代わりに感放射線性樹脂組成物(J−2)〜(J−23)及び(CJ−1)〜(CJ−2)を用い、同様に操作してBlob欠陥及びブリッジ欠陥の数を測定した。   Using the radiation sensitive resin compositions (J-2) to (J-23) and (CJ-1) to (CJ-2) in place of the radiation sensitive resin composition (J-1), the same operation is performed. The number of blob defects and bridge defects was measured.

Figure 2016170230
Figure 2016170230

表4の結果から明らかなように、実施例の感放射線性樹脂組成物では、SB後及び現像後のいずれにおいても後退接触角が良好であり、かつ現像欠陥抑制性が良好であった。このことから、実施例の感放射線性樹脂組成物は、レジストパターンの形成、特に液浸露光によるレジストパターンの形成に好適に用いることができると判断される。一方、比較例の感放射線性樹脂組成物では、SB後の後退接触角は良好であったが、現像後の後退接触角が不良であった。また、比較例では、現像後の後退接触角が不良であるためか、現像欠陥抑制性が不良であった。   As is clear from the results in Table 4, the radiation-sensitive resin compositions of the examples had good receding contact angles and good development defect suppression properties both after SB and after development. From this, it is judged that the radiation sensitive resin composition of an Example can be used suitably for formation of a resist pattern, especially the formation of the resist pattern by immersion exposure. On the other hand, in the radiation sensitive resin composition of the comparative example, the receding contact angle after SB was good, but the receding contact angle after development was poor. Further, in the comparative example, the development defect suppression property was poor because the receding contact angle after development was poor.

本発明の感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法によれば、現像後のレジスト膜表面の疎水性を十分に低下させることができ、ひいては現像欠陥の少ない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等の製造プロセスにおいて好適に用いることができる。   According to the radiation-sensitive resin composition and the resist pattern forming method of the present invention, the hydrophobicity of the resist film surface after development can be sufficiently reduced, and a resist pattern with few development defects can be formed. Therefore, these can be suitably used in the manufacturing process of semiconductor devices and the like that are expected to be further miniaturized in the future.

Claims (8)

下記式(1)で表される第1構造単位を有する第1重合体、
上記第1重合体よりもフッ素原子の質量含有率が小さく、かつ酸の作用により現像液への溶解性が変化する第2重合体、
感放射線性酸発生体、及び
溶媒
を含有する感放射線性樹脂組成物。
Figure 2016170230
(式(1)中、X及びXは、それぞれ独立して、炭素数1〜30の1価の有機基である。mは、1〜3の整数である。mが2以上の場合、複数のXは同一でも異なっていてもよい。但し、X及びXのうちの少なくともいずれかは下記式(A)で表される基である。Yは、炭素数1〜5の(m+1)価の鎖状炭化水素基である。)
Figure 2016170230
(式(A)中、Z及びZは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。Lは、単結合、炭素数1〜20の2価の鎖状炭化水素基又は環員数3〜20の2価の脂環式炭化水素基である。Z、Z及びLのうちの2以上は、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の脂環構造を形成していてもよい。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜20の1価の炭化水素基又は炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。RとRとは、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の環構造を形成していてもよい。Rは、炭素数1〜20の1価の炭化水素基又は炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。但し、R、R及びRのうちの少なくともいずれかはフッ素原子を有する。)
A first polymer having a first structural unit represented by the following formula (1):
A second polymer having a smaller mass content of fluorine atoms than that of the first polymer and the solubility in a developing solution being changed by the action of an acid;
A radiation-sensitive resin composition comprising a radiation-sensitive acid generator and a solvent.
Figure 2016170230
(In Formula (1), X 1 and X 2 are each independently a monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms. M is an integer of 1 to 3. When m is 2 or more. A plurality of X 1 may be the same or different, provided that at least one of X 1 and X 2 is a group represented by the following formula (A): Y is a group having 1 to 5 carbon atoms. (M + 1) a valent chain hydrocarbon group.)
Figure 2016170230
(In formula (A), Z 1 and Z 2 are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. L 1 is a single bond, having 1 to 20 carbon atoms. A divalent chain hydrocarbon group or a divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 ring members, two or more of Z 1 , Z 2 and L 1 are combined with each other and bonded together. An alicyclic structure having 3 to 20 ring members and a carbon atom may be formed, and R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, or a monovalent monovalent group having 1 to 20 carbon atoms. A hydrocarbon group or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, R 1 and R 2 are combined with each other, and a ring having 3 to 20 ring members configured together with the carbon atom to which they are bonded; optionally form a structure .R 3 is a monovalent hydrocarbon group or a C 1 -C 20 from 1 to 20 carbon atoms A monovalent fluorinated hydrocarbon group. Provided that at least one of R 1, R 2 and R 3 are a fluorine atom.)
上記式(A)におけるZ及びL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の脂環構造を形成している請求項1に記載の感放射線性樹脂組成物。 The radiation sensitive property according to claim 1, wherein Z 1 and L 1 in the above formula (A) are combined with each other to form an alicyclic structure having 3 to 20 ring members composed of carbon atoms to which they are bonded. Resin composition. 上記式(A)で表される基が酸解離性基である請求項1又は請求項2に記載の感放射線性樹脂組成物。   The radiation-sensitive resin composition according to claim 1 or 2, wherein the group represented by the formula (A) is an acid-dissociable group. 上記式(1)におけるmが1であり、Yがメタンジイル基である請求項1、請求項2又は請求項3に記載の感放射線性樹脂組成物。   The radiation sensitive resin composition according to claim 1, wherein m in the formula (1) is 1 and Y is a methanediyl group. 上記第1重合体を構成する全構造単位に対する上記第1構造単位の含有割合が50モル%以上である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物。   The radiation sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 4, wherein a content ratio of the first structural unit with respect to all structural units constituting the first polymer is 50 mol% or more. 上記第1重合体を構成する全構造単位に対する上記第1構造単位の含有割合が100モル%である請求項5に記載の感放射線性樹脂組成物。   The radiation-sensitive resin composition according to claim 5, wherein a content ratio of the first structural unit with respect to all structural units constituting the first polymer is 100 mol%. 上記第1重合体の含有量が、固形分換算で0.1質量%以上20質量%以下である請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物。   The radiation sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the content of the first polymer is 0.1% by mass or more and 20% by mass or less in terms of solid content. 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7のいずれか1項に記載の感放射線性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 radiation sensitive resin composition of any one of Claims 1-7.
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