JP2017044874A - 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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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiation-sensitive resin composition excellent in depth of focus, MEEF performance, LWR performance, resolution, rectangularity of a cross-sectional shape and film shrinkage suppressing property.SOLUTION: The radiation-sensitive resin composition comprises a polymer described below, a radiation-sensitive acid generator, and a solvent. The polymer has a first structural unit represented by formula (1) and a second structural unit represented by formula (2) and has a maleimide structural unit represented by formula (1-1) as the first structural unit, in which the content percentage of the first structural unit is 50 mol% or less and the content percentage of the maleimide structural unit is 4 mol% or more.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.

半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイスの形成には、フォトリソグラフィーによるレジストパターン形成方法が用いられている。このレジストパターン形成方法には、例えば基板上にレジストパターンを形成させる感放射線性樹脂組成物等が用いられる。上記感放射線性樹脂組成物は、ArFエキシマレーザー光等の遠紫外線、極端紫外線(Extreme Ultraviolet:EUV)等の電磁波、電子線等の荷電粒子線などの放射線の照射により露光部に酸を生成させ、この酸の触媒作用により露光部と未露光部との現像液に対する溶解速度に差を生じさせ、基板上にレジストパターンを形成させる。   For forming various electronic devices such as semiconductor devices and liquid crystal devices, a resist pattern forming method by photolithography is used. In this resist pattern forming method, for example, a radiation sensitive resin composition for forming a resist pattern on a substrate is used. The radiation-sensitive resin composition generates an acid in an exposed portion by irradiation with radiation such as far ultraviolet rays such as ArF excimer laser light, electromagnetic waves such as extreme ultraviolet (EUV), and charged particle beams such as electron beams. The acid catalysis causes a difference in the dissolution rate of the exposed portion and the unexposed portion with respect to the developer, thereby forming a resist pattern on the substrate.

かかる感放射線性樹脂組成物には、高解像度かつ断面形状の矩形性に優れるレジストパターンを形成できるだけでなく、マスク忠実性を示すMEEF(Mask Error Enhancement Factor)性能、線幅のバラつきを示すLWR(Line Width Roughness)性能、プロセス安定性の向上のためリソグラフィー性能にも優れ、高精度なパターンを高い歩留まりで得られることが求められる。この要求に対しては、感放射線性樹脂組成物に含有される重合体の構造が種々検討されており、ブチロラクトン構造、ノルボルナンラクトン構造等のラクトン構造を有することで、レジストパターンの基板への密着性を高めると共に、これらの性能を向上できることが知られている(特開平11−212265号公報、特開2003−5375号公報及び特開2008−83370号公報参照)。   Such a radiation sensitive resin composition can not only form a resist pattern with high resolution and excellent rectangularity in cross-sectional shape, but also has MEEF (Mask Error Enhancement Factor) performance indicating mask fidelity, and LWR (line width variation). In order to improve Line Width Roughness performance and process stability, it is required to be excellent in lithography performance and to obtain a highly accurate pattern with high yield. In response to this requirement, various structures of the polymer contained in the radiation-sensitive resin composition have been studied. By having a lactone structure such as a butyrolactone structure or a norbornane lactone structure, the resist pattern can be adhered to the substrate. It is known that these properties can be improved while improving the performance (see JP-A-11-212265, JP-A-2003-5375 and JP-A-2008-83370).

しかし、レジストパターンが線幅50nm以下のレベルまで微細化している現在にあっては、上記性能の要求レベルはさらに高まり、上記従来の感放射線性樹脂組成物では、これらの要求を満足させることはできていない。また、最近では、上述の解像性等をさらに高めるために、露光後加熱(Post Exposure Bake:PEB)時の膜収縮抑制性に優れることも求められている。   However, at the present time when the resist pattern is miniaturized to a level of 50 nm or less, the required level of the performance is further increased, and the conventional radiation-sensitive resin composition can satisfy these requirements. Not done. Recently, in order to further improve the above-described resolution and the like, it is also required to have excellent film shrinkage suppression during post-exposure heating (PEB).

特開平11−212265号公報JP 11-212265 A 特開2003−5375号公報JP 2003-5375 A 特開2008−83370号公報JP 2008-83370 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、焦点深度、MEEF性能、LWR性能、解像性、断面形状の矩形性及び膜収縮抑制性に優れる感放射線性樹脂組成物の提供を目的とする。   The present invention has been made based on the above circumstances, and is a radiation-sensitive resin composition that is excellent in depth of focus, MEEF performance, LWR performance, resolution, rectangular cross-sectional shape, and film shrinkage suppression. For the purpose of provision.

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)及び下記式(2)で表される第2構造単位(以下、「構造単位(II)」ともいう)を有する重合体(以下、「[A]重合体」ともいう)、感放射線性酸発生体(以下、「[B]酸発生体」ともいう)、並びに溶媒(以下、「[C]溶媒」ともいう)を含有し、上記[A]重合体が、上記構造単位(I)として下記式(1−1)で表されるマレイミド構造単位(以下、「構造単位(I−1)」ともいう)を有し、上記[A]重合体における上記構造単位(I)の含有割合が50モル%以下、かつ上記[A]重合体における構造単位(I−1)の含有割合が4モル%以上である感放射線性樹脂組成物である。

Figure 2017044874
(式(1)中、R11及びR12は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。R13は、炭素数1〜40の2価の有機基であり、R13と結合している2つの炭素原子と共に環員数3〜40の環構造を形成している。
式(2)中、R21、R22、R23及びR24は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子又は炭素数1〜40の1価の有機基である。
式(1−1)中、Aは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。Lは、環内に−CO−、−O−及び−SO−から選ばれる基をひとつ以上有していてもよい、環員数4以上の1価の環状有機基である。) The invention made in order to solve the above problems includes a first structural unit represented by the following formula (1) (hereinafter also referred to as structural unit (I)) and a second structural unit represented by the following formula (2). (Hereinafter also referred to as “structural unit (II)”) (hereinafter also referred to as “[A] polymer”), radiation-sensitive acid generator (hereinafter also referred to as “[B] acid generator”). ), And a solvent (hereinafter also referred to as “[C] solvent”), and the [A] polymer is a maleimide structural unit represented by the following formula (1-1) as the structural unit (I) ( Hereinafter, it is also referred to as “structural unit (I-1)”, the content of the structural unit (I) in the [A] polymer is 50 mol% or less, and the structural unit in the [A] polymer. It is a radiation sensitive resin composition whose content rate of (I-1) is 4 mol% or more.
Figure 2017044874
(In formula (1), R 11 and R 12 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 13 is a divalent organic group having 1 to 40 carbon atoms. A ring structure having 3 to 40 ring members together with two carbon atoms bonded to R 13 .
In Formula (2), R 21 , R 22 , R 23 and R 24 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom or a monovalent organic group having 1 to 40 carbon atoms.
In formula (1-1), A represents a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. L is a monovalent cyclic organic group having 4 or more ring members, which may have one or more groups selected from —CO—, —O—, and —SO 2 — in the ring. )

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 to solve the above 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 a resist pattern formation method formed with a 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、芳香環構造、芳香族複素環構造、脂環構造及び脂肪族複素環構造の環を構成する原子数をいい、多環の環構造の場合は、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” means the number of atoms constituting the ring of an aromatic ring structure, aromatic heterocyclic structure, alicyclic structure and aliphatic heterocyclic structure. In the case of a polycyclic ring structure, this polycyclic ring The number of atoms to be played.

本発明の感放射線性樹脂組成物によれば、[A]重合体が特定の構造に起因する適度な剛直性を有することにより、焦点深度、MEEF性能、LWR性能、解像性、断面形状の矩形性及び膜収縮抑制性(以下、「リソグラフィー性能」ともいう)に優れるレジストパターンを形成することができる。従って、当該感放射線性樹脂組成物は、今後さらに微細化が進行すると予想される半導体デバイス製造用に好適に用いることができる。   According to the radiation-sensitive resin composition of the present invention, the [A] polymer has appropriate rigidity due to a specific structure, so that the depth of focus, MEEF performance, LWR performance, resolution, cross-sectional shape A resist pattern having excellent rectangularity and film shrinkage suppression (hereinafter also referred to as “lithographic performance”) can be formed. Therefore, the said radiation sensitive resin composition can be used suitably for semiconductor device manufacture for which further refinement | miniaturization is anticipated from now on.

<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]酸発生体及び[C]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[D]酸拡散制御体、[E][A]重合体よりもフッ素原子含有率が大きい重合体及び[F]偏在化促進剤を含有していてもよく、本発明の効果を損なわない範囲において、その他の任意成分を含有してもいてもよい。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] acid generator, and a [C] solvent. The radiation-sensitive resin composition contains [D] acid diffusion controller, [E] polymer having a higher fluorine atom content than [A] polymer, and [F] uneven distribution accelerator as suitable components. In the range which does not impair the effect of this invention, you may contain another arbitrary component. Hereinafter, each component will be described.

<[A]重合体」>
[A]重合体」は、構造単位(I)及び構造単位(II)を有し、構造単位(I)として構造単位(I−1)を有し、[A]重合体における構造単位(I)の含有割合が50モル%以下、かつ[A]重合体における構造単位(I−1)の含有割合が4モル%以上である重合体である。
<[A] Polymer>
The [A] polymer has the structural unit (I) and the structural unit (II), the structural unit (I) has the structural unit (I-1), and the [A] structural unit (I ) Is a polymer having a content ratio of 50 mol% or less and a content ratio of the structural unit (I-1) in the [A] polymer of 4 mol% or more.

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]重合体は、構造単位(I)として構造単位(I−1)を有するため、その主鎖が高い剛直性を有している。また、この構造単位(I−1)では、極性及び嵩高さを有するラクトン環基、スルトン環基又はカーボネート環基が[A]重合体の主鎖から適度に離れている。そのため、[A]重合体は、主鎖の剛直性と併せて程よい柔軟性を備えており、その結果、重合体としての剛直性が適当になっている。[A]重合体は、このような構造単位(I)及び構造単位(I−1)を特定の含有割合で有するため、[B]酸発生体から生じる酸の拡散長を適度に短くすることができると考えられる。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。   The reason why the radiation-sensitive resin composition has the above-described configuration and exhibits the above-mentioned effects is not necessarily clear, but can be inferred as follows, for example. That is, since the [A] polymer has the structural unit (I-1) as the structural unit (I), its main chain has high rigidity. Moreover, in this structural unit (I-1), the lactone ring group, sultone ring group, or carbonate ring group which has polarity and bulkiness is moderately separated from the main chain of the [A] polymer. Therefore, the [A] polymer has moderate flexibility in combination with the rigidity of the main chain, and as a result, the rigidity as the polymer is appropriate. [A] Since the polymer has such a structural unit (I) and structural unit (I-1) in a specific content ratio, [B] the acid diffusion length generated from the acid generator is appropriately shortened. It is thought that you can. As a result, the lithography performance of the radiation sensitive resin composition can be improved.

[A]重合体は、上記構造単位(I)及び構造単位(II)以外にもその他の構造単位を有していてもよい。[A]重合体は、通常、当該感放射線性樹脂組成物におけるベース重合体となる。「ベース重合体」とは、レジストパターンを構成する重合体のうちの主成分となる重合体であって、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上を占める重合体をいう。以下、各構造単位について説明する。   [A] The polymer may have other structural units in addition to the structural unit (I) and the structural unit (II). [A] The polymer is usually a base polymer in the radiation-sensitive resin composition. The “base polymer” refers to a polymer that is a main component of the polymers constituting the resist pattern, and preferably occupies 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more. 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。構造単位(I)においては、[A]重合体の主鎖を構成する2つの互いに隣接している炭素原子が環構造を形成している。
[Structural unit (I)]
The structural unit (I) is a structural unit represented by the following formula (1). In the structural unit (I), two mutually adjacent carbon atoms constituting the main chain of the [A] polymer form a ring structure.

Figure 2017044874
Figure 2017044874

上記式(1)中、R11及びR12は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。R13は、炭素数1〜40の2価の有機基であり、R13と結合している2つの炭素原子と共に環員数3〜40の環構造を形成している。 The formula (1), R 11 and R 12 are each independently a monovalent organic group hydrogen atom or a C 1-20. R 13 is a divalent organic group having 1 to 40 carbon atoms, and forms a ring structure having 3 to 40 ring members together with two carbon atoms bonded to R 13 .

上記R及びRで表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば炭素数1〜20の1価の炭化水素基、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(a)、上記炭化水素基及び基(a)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 20 carbon atoms represented by R 1 and R 2 include a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a carbon-carbon bond or a bond of the hydrocarbon group. A group (a) containing a divalent heteroatom-containing group at the terminal on the side, a group obtained by substituting a part or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group and group (a) with a monovalent heteroatom-containing group, etc. Can be mentioned.

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

上記炭素数1〜20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 20 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, sec-butyl group, alkyl groups such as t-butyl groups;
An alkenyl group such as an ethenyl group, a propenyl group, a butenyl group;
Examples thereof include alkynyl groups such as ethynyl group, propynyl group and butynyl group.

上記炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えば
シクロプロピル基、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などが挙げられる。
Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 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.

上記炭素数6〜20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 20 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.

上記2価のヘテロ原子含有基としては、例えば−O−、−CO−、−S−、−CS−、−SO−、−NR’−、これらのうちの2つ以上を組み合わせた基等が挙げられる。R’は、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。 Examples of the divalent heteroatom-containing group include —O—, —CO—, —S—, —CS—, —SO 2 —, —NR′—, a combination of two or more thereof, and the like. Is mentioned. R ′ is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.

上記1価のヘテロ原子含有基としては、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、アミノ基、スルファニル基(−SH)等が挙げられる。   Examples of the monovalent heteroatom-containing group include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom, hydroxy group, carboxy group, cyano group, amino group, sulfanyl group (-SH) and the like. .

13で表される炭素数1〜40の2価の有機基としては、例えば上記R11及びR12として例示した1価の有機基から1個の水素原子を除いた基が挙げられる。 Examples of the divalent organic group having 1 to 40 carbon atoms represented by R 13, for example, a monovalent group derived by removing one hydrogen atom from an organic group exemplified as the R 11 and R 12 can be mentioned.

上記R13とR13が結合している2つの炭素原子と共に形成される環員数3〜40の環構造としては、例えば
シクロプロパン構造、シクロブタン構造、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造、ノルボルナン構造、アダマンタン構造等の脂環構造;
オキサシクロペンタン構造、アザシクロペンタン構造等の脂肪族複素環構造などが挙げられる。
Examples of the ring structure having 3 to 40 ring members formed together with the two carbon atoms to which R 13 and R 13 are bonded include a cyclopropane structure, a cyclobutane structure, a cyclopentane structure, a cyclohexane structure, a norbornane structure, and an adamantane structure. Alicyclic structures such as
Examples thereof include aliphatic heterocyclic structures such as an oxacyclopentane structure and an azacyclopentane structure.

[A]重合体は、上記構造単位(I)として構造単位(I−1)を有する。構造単位(I−1)は下記式(1−1)で表される。   [A] The polymer has the structural unit (I-1) as the structural unit (I). The structural unit (I-1) is represented by the following formula (1-1).

Figure 2017044874
Figure 2017044874

上記式(1−1)中、Aは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。Lは、環内に−CO−、−O−及び−SO−から選ばれる基をひとつ以上有していてもよい、環員数4以上の1価の環状有機基である。 In said formula (1-1), A is a single bond or a C1-C20 bivalent organic group. L is a monovalent cyclic organic group having 4 or more ring members, which may have one or more groups selected from —CO—, —O—, and —SO 2 — in the ring.

上記Aで表される炭素数1〜20の2価の有機基としては、例えば炭素数1〜20の1価の炭化水素基、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(a)、上記炭化水素基及び基(a)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 divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by A above include, for example, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a carbon-carbon boundary of this hydrocarbon group, or a terminal on the bond side. Examples include a group (a) containing a divalent heteroatom-containing group, a group obtained by substituting part or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group and the group (a) with a monovalent heteroatom-containing group.

上記炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば炭素数1〜20の2価の鎖状炭化水素基、炭素数3〜20の2価の脂環式炭化水素基、炭素数6〜20の2価の芳香族炭化水素基、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(h)、上記炭化水素基及び基(h)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 hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include a divalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, and the number of carbon atoms. A divalent aromatic hydrocarbon group of 6 to 20, a group (h) containing a divalent heteroatom-containing group at a carbon-carbon end or a bond-side end of the hydrocarbon group, the hydrocarbon group and the group ( and a group in which part or all of the hydrogen atoms in h) are substituted with a monovalent heteroatom-containing group.

上記炭素数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、n−プロパンジイル基、i−プロパンジイル基、n−ブタンジイル基、i−ブタンジイル基、sec−ブタンジイル基、t−ブ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、ブチンジイル基等のアルキンジイル基などが挙げられる。
Examples of the divalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include methanediyl group, ethanediyl group, n-propanediyl group, i-propanediyl group, n-butanediyl group, i-butanediyl group, and sec-butanediyl. Group, alkanediyl group such as t-butanediyl group;
Alkenediyl groups such as ethenediyl group, propenediyl group, butenediyl group;
Examples include alkynediyl groups such as ethynediyl group, propynediyl group, and butynediyl group.

上記炭素数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;
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;
ノルボルナンジイル基、アダマンタンジイル基、トリシクロデカンジイル基、テトラシクロドデカンジイル基等の多環のシクロアルカンジイル基;
ノルボルネンジイル基、トリシクロデセンジイル基、テトラシクロド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 carbon atoms include monocyclic cycloalkanediyl groups such as cyclopropanediyl group, cyclobutanediyl group, cyclopentanediyl group, and cyclohexanediyl group;
Monocyclic cycloalkenediyl groups such as cyclopropenediyl group, cyclobutenediyl group, cyclopentenediyl group, cyclohexenediyl group;
A polycyclic cycloalkanediyl group such as a norbornanediyl group, an adamantanediyl group, a tricyclodecanediyl group, a tetracyclododecanediyl group;
Examples thereof include polycyclic cycloalkenediyl groups such as norbornenediyl group, tricyclodecenediyl group, and tetracyclododecenediyl group.

上記炭素数6〜20の2価の芳香族炭化水素基としては、例えば
ベンゼンジイル基、トルエンジイル基、ナフタレンジイル基等のアレーンジイル基;
ベンゼンジイルメタンジイル基、ナフタレンジイルメタンジイル基等のアレーンジイルアルカンジイル基などが挙げられる。
Examples of the divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms include arenediyl groups such as benzenediyl group, toluenediyl group, naphthalenediyl group;
Examples thereof include arenediylalkanediyl groups such as benzenediylmethanediyl group and naphthalenediylmethanediyl group.

上記2価のヘテロ原子含有基としては、例えば上記R及びRの1価の有機基に含まれる2価のヘテロ原子含有基として例示した基と同様の基が挙げられる。 Examples of the divalent hetero atom-containing group include the same groups as those exemplified as the divalent hetero atom-containing group contained in the monovalent organic group of R 1 and R 2 .

上記1価のヘテロ原子含有基としては、例えば上記R及びRの1価の有機基に含まれる1価のヘテロ原子含有基として例示した基と同様の基が挙げられる。 The monovalent hetero atom-containing group described above, for example, monovalent same groups as the groups exemplified as the hetero atom-containing group contained in the monovalent organic group of said R 1 and R 2 can be mentioned.

上記Aとしては、[A]重合体の剛直性をより適度に調整しリソグラフィー性能をより向上させる観点からは、単結合又は置換若しくは非置換の炭素数1〜20の2価の炭化水素基が好ましく、単結合又は置換若しくは非置換の炭素数1〜20の2価の鎖状炭化水素基がより好ましく、単結合又は置換若しくは非置換の炭素数1〜20の2価のアルキル基がさらに好ましく、単結合又は置換若しくは非置換の炭素数1〜10の2価のアルキル基が特に好ましく、単結合又は置換若しくは非置換の炭素数1〜5の2価のアルキル基がさらに特に好ましい。   As A, from the viewpoint of adjusting the rigidity of the polymer [A] more appropriately and further improving the lithography performance, a single bond or a substituted or unsubstituted divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms is Preferably, a single bond or a substituted or unsubstituted divalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms is more preferable, and a single bond or a substituted or unsubstituted divalent alkyl group having 1 to 20 carbon atoms is more preferable. A single bond or a substituted or unsubstituted divalent alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is particularly preferable, and a single bond or a substituted or unsubstituted divalent alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is more particularly preferable.

上記Aとしては、[A]重合体の剛直性をより適度に調整することにより、LWR性能及びMEEF性能をより向上させる観点からは、単結合及び−CR1415−(R14及びR15がそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1〜19の1価の有機基である)がさらに特に好ましい。 As the A, [A] by more appropriately adjust the rigidity of the polymer, from the viewpoint of further improving the LWR performance and MEEF performance, a single bond and -CR 14 R 15 - (R 14 and R 15 Are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 19 carbon atoms).

また、上記Aとしては、[A]重合体の剛直性をより適度に調整することにより、焦点深度とMEEF性能とを共に高いレベルで両立させる観点からは、有機基であり、カルボニル基を含むことが好ましい。   Moreover, as said A, it is an organic group and a carbonyl group is included from a viewpoint which balances both a depth of focus and MEEF performance at a high level by adjusting the rigidity of [A] polymer more appropriately. It is preferable.

上記Lとしては、芳香環構造を有さない環状有機基が好ましい。また、上記Lとしては、環内に−CO−、−O−及び−SO−から選ばれる基をひとつ以上有する環状有機基が好ましい。また、上記Lとしては、ラクトン環基、スルトン環基及びカーボネート環基が好ましい。 As said L, the cyclic organic group which does not have an aromatic ring structure is preferable. As the above-mentioned L, -CO in the ring -, - O-and -SO 2 - cyclic organic group having more than one group selected from the preferred. Moreover, as said L, a lactone ring group, a sultone ring group, and a carbonate ring group are preferable.

「ラクトン環基」とは、−O−C(O)−で表される基を含む1つの環(ラクトン環)を構成する炭素原子に結合している1つの水素原子を除いてなる基をいう。上記環構造は、ラクトン環以外に他の環を有していてもよい。ラクトン環基は、ラクトン環を構成する炭素原子に結合している水素原子の一部又は全部を置換する置換基を有していてもよい。また、このラクトン環を1つ目の環として数え、ラクトン環のみの場合は、単環のラクトン環基、さらに他の環を有する場合は、その構造に関わらず多環のラクトン環基という。   The “lactone ring group” is a group formed by removing one hydrogen atom bonded to a carbon atom constituting one ring (lactone ring) including a group represented by —O—C (O) —. Say. The ring structure may have other rings in addition to the lactone ring. The lactone ring group may have a substituent that substitutes part or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms constituting the lactone ring. In addition, this lactone ring is counted as the first ring, and when it is only a lactone ring, it is referred to as a monocyclic lactone ring group, and when it has another ring, it is referred to as a polycyclic lactone ring group regardless of its structure.

上記ラクトン環基としては、例えば
ブチロラクトン環基、バレロラクトン環基等の単環のラクトン環基;
ノルボルナンラクトン環基、5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.3.1.13,8]ウンデカン環基等の多環のラクトン環基などが挙げられる。
Examples of the lactone ring group include monocyclic lactone ring groups such as a butyrolactone ring group and a valerolactone ring group;
And polycyclic lactone ring groups such as norbornane lactone ring group and 5-oxo-4-oxatricyclo [4.3.1.1 3,8 ] undecane ring group.

上記置換基としては、例えば炭化水素基、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、アミノ基、スルファニル基(−SH)等が挙げられる。   Examples of the substituent include a hydrocarbon group, 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, an amino group, and a sulfanyl group (—SH).

「スルトン環基」とは、−O−S(O)−で表される1つの環(スルトン環)を構成する炭素原子に結合している1つの水素原子を除いてなる基をいう。上記環構造は、スルトン環以外に他の環を有していてもよい。スルトン環基は、スルトン環を構成する炭素原子が結合している水素原子の一部又は全部を置換する置換基を有していてもよい。また、このラクトンを1つ目の環として数え、ラクトン環のみの場合は、単環のスルトン環基、さらに他の環を有する場合は、その構造に関わらず多環のスルトン環基という。 The “sultone ring group” refers to a group formed by removing one hydrogen atom bonded to a carbon atom constituting one ring (sultone ring) represented by —O—S (O 2 ) —. The ring structure may have other rings in addition to the sultone ring. The sultone ring group may have a substituent that substitutes part or all of the hydrogen atoms to which the carbon atoms constituting the sultone ring are bonded. In addition, this lactone is counted as the first ring, and when it is only a lactone ring, it is called a monocyclic sultone ring group, and when it has another ring, it is called a polycyclic sultone ring group regardless of its structure.

上記スルトン環基としては、例えば
ブチロスルトン環基、バレロスルトン環基等の単環のスルトン環基;
ノルボルナンスルトン環基等の多環のスルトン環基などが挙げられる。
Examples of the sultone ring group include monocyclic sultone ring groups such as butyrosultone ring group and valerosultone ring group;
And polycyclic sultone ring groups such as norbornane sultone ring group.

ここで、「カーボネート環」とは、−O−C(O)−で表される1つの環(カーボネート環)を構成する炭素原子に結合している1つの水素原子を除いてなる基をいう。上記環構造は、カーボネート環以外に他の環を有していてもよい。カーボネート環を構成する炭素原子が結合している水素原子の一部又は全部を置換する置換基を有していてもよい。また、このカーボネート環を1つ目の環として数え、カーボネート環のみの場合は、単環のカーボネート環基、さらに他の環を有する場合は、その構造に関わらず多環のカーボネート環基という。   Here, the “carbonate ring” means a group formed by removing one hydrogen atom bonded to a carbon atom constituting one ring (carbonate ring) represented by —O—C (O) —. . The ring structure may have other rings in addition to the carbonate ring. You may have a substituent which substitutes a part or all of the hydrogen atom which the carbon atom which comprises a carbonate ring has couple | bonded. Further, this carbonate ring is counted as the first ring, and in the case of only the carbonate ring, it is called a monocyclic carbonate ring group, and in the case of having another ring, it is called a polycyclic carbonate ring group regardless of its structure.

上記カーボネート環基としては、例えば
ブチロカーボネート環基、バレロカーボネート環基等の単環のカーボネート環基;
ノルボルナンカーボネート環基等の多環のカーボネート環基などが挙げられる。
Examples of the carbonate ring group include monocyclic carbonate ring groups such as a butyrocarbonate ring group and a valerocarbonate ring group;
And polycyclic carbonate ring groups such as norbornane carbonate ring group.

構造単位(I−1)としては、例えば下記式(1−1−1)〜(1−1−36)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−1−1)〜(I−1−36)」ともいう。)が挙げられる。   Examples of the structural unit (I-1) include structural units represented by the following formulas (1-1-1) to (1-1-36) (hereinafter referred to as “structural units (I-1-1) to (I -1-36) ")).

Figure 2017044874
Figure 2017044874

Figure 2017044874
Figure 2017044874

Figure 2017044874
Figure 2017044874

構造単位(I−1)としては、構造単位(I−1−1)〜(I−1−17)、(I−1−25)及び(I−1−33)が好ましく、構造単位(I−1−5)、(I−1−7)、(I−1−14)及び(I−1−15)がより好ましい。   As the structural unit (I-1), structural units (I-1-1) to (I-1-17), (I-1-25) and (I-1-33) are preferable. -1-5), (I-1-7), (I-1-14) and (I-1-15) are more preferable.

構造単位(I−1)を与える化合物(以下、「化合物(I−1)」ともいう)は、例えば化合物(I−1)が下記式(1−1’)で表される化合物(以下、「化合物(I−1’)」ともいう)の場合、下記スキームで示されるように、下記式(a)で表される化合物と、下記式(b1)で表される化合物とを炭酸カリウム等の塩基存在下、ジメチルホルムアミド等の溶媒中で脱ハロゲン化水素反応させることにより製造することができる。   The compound that gives the structural unit (I-1) (hereinafter also referred to as “compound (I-1)”) is, for example, a compound (hereinafter referred to as “compound (I-1)”) represented by the following formula (1-1 ′): In the case of “compound (I-1 ′)”, as shown in the following scheme, a compound represented by the following formula (a) and a compound represented by the following formula (b1) are combined with potassium carbonate or the like. In the presence of a base in a solvent such as dimethylformamide.

Figure 2017044874
Figure 2017044874

上記スキーム中、Aは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。Lは、ラクトン環基、スルトン環基又はカーボネート環基である。X’は、ハロゲン原子である。   In the above scheme, A is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. L is a lactone ring group, a sultone ring group, or a carbonate ring group. X 'is a halogen atom.

上記X’で表されるハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。これらのうち、塩素原子及び臭素原子が好ましく、塩素原子がより好ましい。   Examples of the halogen atom represented by X ′ include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Among these, a chlorine atom and a bromine atom are preferable, and a chlorine atom is more preferable.

化合物(I−1)は、例えば化合物(I−1)が下記式(1−1’’)で表される化合物(以下、「化合物(I−1’’)」ともいう)又は下記式(1−1’’’)で表される化合物(以下、「化合物(I−1’’’)」ともいう)の場合、下記スキームで示されるように、下記式(a)で表される化合物と、下記式(b2)又は(b3)で表される化合物とを炭酸カリウム等の塩基存在下、ジクロロメタン等の溶媒中で付加反応させることにより製造することができる。上記反応においては、例えばシクロペンタジエン等によりマレイミド構造の炭素―炭素二重結合を保護して製造することが好ましい。その後、脱保護してマレイミド構造を再生させる。   Compound (I-1) is, for example, a compound (I-1) represented by the following formula (1-1 ″) (hereinafter also referred to as “compound (I-1 ″)”) or the following formula ( In the case of a compound represented by 1-1 ″ ′) (hereinafter also referred to as “compound (I-1 ′ ″)”), as represented by the following scheme, a compound represented by the following formula (a): And a compound represented by the following formula (b2) or (b3) can be produced by addition reaction in a solvent such as dichloromethane in the presence of a base such as potassium carbonate. In the above reaction, it is preferable that the carbon-carbon double bond of the maleimide structure is protected with, for example, cyclopentadiene. Thereafter, the maleimide structure is regenerated by deprotection.

Figure 2017044874
Figure 2017044874

上記スキーム中、A’は、単結合又は炭素数1〜18の2価の有機基である。Lは、ラクトン環基、スルトン環基又はカーボネート環基である。   In the above scheme, A ′ is a single bond or a divalent organic group having 1 to 18 carbon atoms. L is a lactone ring group, a sultone ring group, or a carbonate ring group.

[A]重合体における構造単位(I−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、4モル%であり、7モル%がより好ましく、9モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、49モル%が好ましく、35モル%がより好ましく、25モル%が特に好ましい。   [A] The lower limit of the content of the structural unit (I-1) in the polymer is 4 mol%, more preferably 7 mol%, based on all structural units constituting the [A] polymer. Mole% is particularly preferred. As an upper limit of the said content rate, 49 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, 35 mol% is more preferable, and 25 mol% is especially preferable.

構造単位(I)における構造単位(I−1)の含有割合の下限としては、構造単位(I)を構成する全構造単位に対して、20モル%が好ましく、40モル%がより好ましく、60モル%がさらに好ましく、90モル%が特に好ましい。   The lower limit of the content ratio of the structural unit (I-1) in the structural unit (I) is preferably 20 mol%, more preferably 40 mol%, based on all structural units constituting the structural unit (I). More preferred is mol%, and particularly preferred is 90 mol%.

構造単位(I)としては、構造単位(I−1)以外にも、置換又は非置換のシクロアルケンに由来する構造単位等(例えば置換又は非置換のノルボルネンに由来する構造単位等)の他の構造単位を有していてもよい。構造単位(I)は、上記他の構造単位を実質的に有さないことが好ましい。ここで、上記他の構造単位を「実質的に有さない」とは、非置換のシクロアルケンに由来する構造単位などの含有割合の上限が、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、好ましくは2モル%であり、より好ましくは1モル%であり、さらに好ましくは0.1モル%であり、特に好ましくは0モル%であることをいう。   As the structural unit (I), in addition to the structural unit (I-1), other structural units derived from substituted or unsubstituted cycloalkenes (for example, structural units derived from substituted or unsubstituted norbornene, etc.) You may have a structural unit. The structural unit (I) preferably has substantially no other structural unit. Here, “substantially free” of the other structural unit means that the upper limit of the content ratio of the structural unit derived from the unsubstituted cycloalkene is the total structural unit constituting the polymer [A]. On the other hand, it is preferably 2 mol%, more preferably 1 mol%, still more preferably 0.1 mol%, and particularly preferably 0 mol%.

[A]重合体における構造単位(I)の含有割合の上限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、50モル%であり、40モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましい。[A]重合体における構造単位(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、4モル%が好ましく、9モル%がより好ましく、19モル%がさらに好ましい。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感度をより高めることができ、結果として、焦点深度とMEEF性能とを共に高いレベルで両立させることができる。   [A] The upper limit of the content ratio of the structural unit (I) in the polymer is 50 mol%, more preferably 40 mol%, more preferably 30 mol%, based on all structural units constituting the [A] polymer. Is more preferable. [A] The lower limit of the content ratio of the structural unit (I) in the polymer is preferably 4 mol%, more preferably 9 mol%, and 19 mol% with respect to all the structural units constituting the [A] polymer. Is more preferable. By making the content rate of structural unit (I) into the said range, the sensitivity of the said radiation sensitive resin composition can be improved more, and, as a result, both the depth of focus and MEEF performance can be made compatible at a high level. it can.

[構造単位(II)]
構造単位(II)は、下記式(2)で表される。構造単位(II)においては、[A]重合体の主鎖を構成する2つの互いに隣接している炭素原子が環構造を形成していない。
[Structural unit (II)]
The structural unit (II) is represented by the following formula (2). In the structural unit (II), two adjacent carbon atoms constituting the main chain of the [A] polymer do not form a ring structure.

Figure 2017044874
Figure 2017044874

上記式(2)中、R21、R22、R23及びR24は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子又は炭素数1〜40の1価の有機基である。 In said formula (2), R <21> , R <22> , R <23> and R <24> are respectively independently a hydrogen atom, a fluorine atom, or a C1-C40 monovalent organic group.

上記R21、R22、R23及びR24で表される炭素数1〜40の1価の有機基としては、例えば上記式(1)のR及びRとして例示した1価の有機基と同様の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 40 carbon atoms represented by R 21 , R 22 , R 23 and R 24 include monovalent organic groups exemplified as R 1 and R 2 in the above formula (1). And the like groups.

構造単位(II)は、酸解離性基を有していてもよい。すなわち、上記式(2)におけるR21、R22、R23及びR24の少なくともいずれかは酸解離性基を含む基であってもよい。「酸解離性基」とは、カルボキシ基、フェノール性水酸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。[A]重合体が酸解離性基を有することで、当該感放射線性樹脂組成物の感度をより高めることができ、結果として、リソグラフィー性能をより向上させることができる。 The structural unit (II) may have an acid dissociable group. That is, at least one of R 21 , R 22 , R 23 and R 24 in the above formula (2) may be a group containing an acid dissociable group. The “acid-dissociable group” refers to a group that substitutes a hydrogen atom of a carboxy group or a phenolic hydroxyl group and dissociates by the action of an acid. [A] When the polymer has an acid-dissociable group, the sensitivity of the radiation-sensitive resin composition can be further increased, and as a result, the lithography performance can be further improved.

構造単位(II)は、ラクトン環基、環状カーボネート環基、スルトン環基、極性基又はこれらの組み合わせ(以下、「極性基等)ともいう)を有していてもよい。すなわち、上記式(2)におけるR21、R22、R23及びR24の少なくともいずれかは、上記極性基等を有する基であってもよい。極性基としては、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アミノ基、スルホンアミド基、シアノ基、ニトロ基等が挙げられる。[A]重合体は、極性基等を有することで、現像液への溶解性を適度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リソグラフィー性能をより向上させることができる。また、当該感放射線性樹脂組成物から形成されるレジストパターンと基板との密着性を向上させることができる。 The structural unit (II) may have a lactone ring group, a cyclic carbonate ring group, a sultone ring group, a polar group, or a combination thereof (hereinafter also referred to as “polar group or the like”). At least one of R 21 , R 22 , R 23 and R 24 in 2) may be a group having the above polar group, etc. Examples of the polar group include a hydroxy group, a carboxy group, an amino group, and a sulfonamide group. , A cyano group, a nitro group, etc. [A] Since the polymer has a polar group or the like, the solubility in a developer can be appropriately adjusted, and as a result, the radiation-sensitive resin composition. The lithography performance of the product can be further improved, and the adhesion between the resist pattern formed from the radiation-sensitive resin composition and the substrate can be improved.

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 2017044874
Figure 2017044874

上記式(2−1)中、R31は、水素原子、フッ素原子、メチル基又トリフルオロメチル基である。R32は、水素原子又は炭素数1〜40の1価の有機基である。 In the above formula (2-1), R 31 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 32 is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 40 carbon atoms.

上記式(2−2)中、R41は、水素原子又はメチル基である。Xは、ヒドロキシ基、ハロゲン原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。nは、0〜5の整数である。nが2以上の場合、複数のXは同一でも異なっていてもよい。 In said formula (2-2), R41 is a hydrogen atom or a methyl group. X is a hydroxy group, a halogen atom, or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. n is an integer of 0-5. When n is 2 or more, the plurality of Xs may be the same or different.

31としては、構造単位(II−1)を与える単重合体の共重合性の観点から、水素原子又はメチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 R 31 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a methyl group, from the viewpoint of the copolymerizability of the homopolymer that gives the structural unit (II-1).

上記R32で表される炭素数1〜40の1価の有機基としては、例えば上記式(1)のR及びRとして例示した1価の有機基と同様の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 40 carbon atoms represented by R 32 include groups similar to the monovalent organic groups exemplified as R 1 and R 2 in the above formula (1).

上記R41としては、構造単位(II−2)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子が好ましい。 R 41 is preferably a hydrogen atom from the viewpoint of copolymerizability of the monomer that gives the structural unit (II-2).

上記Xで表されるハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。   Examples of the halogen atom represented by X include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.

上記Xで表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば上記式(1)のR及びRとして例示した1価の有機基と同様の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by X include groups similar to the monovalent organic groups exemplified as R 1 and R 2 in the above formula (1).

構造単位(II−1)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(II−1−1)」ともいう)が挙げられる。構造単位(II−1)としては、上記式(2−1)におけるR32が酸解離性基を含む基である構造単位があげられる。また、構造単位(II−1)としては、例えばラクトン環基、環状カーボネート環基、スルトン環基及び極性基又はこれらの組み合わせを含む構造単位(以下、「構造単位(II−1−2)」ともいう)が挙げられる。構造単位(II−1)としては、上記式(2−1)におけるR32が極性基等を含む基である構造単位等が挙げられる。 Examples of the structural unit (II-1) include a structural unit containing an acid dissociable group (hereinafter, also referred to as “structural unit (II-1-1)”). Examples of the structural unit (II-1) include structural units in which R 32 in the above formula (2-1) is a group containing an acid dissociable group. Further, as the structural unit (II-1), for example, a structural unit containing a lactone ring group, a cyclic carbonate ring group, a sultone ring group and a polar group or a combination thereof (hereinafter referred to as “structural unit (II-1-2)”). Also called). Examples of the structural unit (II-1) include structural units in which R 32 in the above formula (2-1) is a group containing a polar group or the like.

構造単位(II−1−1)としては、例えば下記式(2−1−1)で表される構造単位が挙げられる。   Examples of the structural unit (II-1-1) include a structural unit represented by the following formula (2-1-1).

Figure 2017044874
Figure 2017044874

上記式(2−1−1)中、R31は、上記式(2−1)と同義である。R32aは、炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基又は炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基である。R32b及びR32cはそれぞれ独立して炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される、炭素数3〜20の脂環構造を表す。 In the above formula (2-1-1), R 31 is as defined in the above formula (2-1). R 32a is a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms. R 32b and R 32c are each independently a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, or these groups are It represents an alicyclic structure having 3 to 20 carbon atoms, which is formed together with the carbon atoms to which they are bonded.

上記R32a、R32b及びR32cで表される炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基としては、例えば
メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基等のアルキル基;
エテニル基、プロペニル基、ブテニル基等のアルケニル基;
エチニル基、プロピニル基、ブチニル基等のアルキニル基などが挙げられる。
Examples of the monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 32a , R 32b, and R 32c include alkyl groups such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an i-propyl group. ;
An alkenyl group such as an ethenyl group, a propenyl group, a butenyl group;
Examples thereof include alkynyl groups such as ethynyl group, propynyl group and butynyl group.

上記R32a、R32b及びR32cで表される炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えば
シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基;
ノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基等の多環のシクロアルキル基;
シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等の単環のシクロアルケニル基;
ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基等の多環のシクロアルケニル基などが挙げられる。
Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms represented by R 32a , R 32b and R 32c include monocyclic cycloalkyl groups such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group;
A polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, an adamantyl group and a tricyclodecyl group;
A monocyclic cycloalkenyl group such as a cyclopentenyl group and a cyclohexenyl group;
Examples thereof include polycyclic cycloalkenyl groups such as norbornenyl group and tricyclodecenyl group.

上記R32b及びR32cの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の脂環構造としては、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。
Examples of the alicyclic structure having 3 to 20 carbon atoms constituted by the carbon atoms to which the groups of R 32b and R 32c are combined and bonded to each other include, for example, a cyclopropane structure, a cyclobutane structure, a cyclopentane structure, a cyclohexane structure, a cyclo Monocyclic cycloalkane structures such as heptane structure and cyclooctane structure;
Examples thereof include polycyclic cycloalkane structures such as a norbornane structure, an adamantane structure, a tricyclodecane structure, and a tetracyclododecane structure.

構造単位(II−1−1)としては、下記式(2−1−1−1)〜(2−1−1−6)で表される構造単位(以下、「構造単位(II−1−1−1)〜(II−1−1−6)」ともいう)が好ましい。   As the structural unit (II-1-1), structural units represented by the following formulas (2-1-1-1) to (2-1-1-6) (hereinafter referred to as “structural unit (II-1-1)”). 1-1) to (II-1-1-6) ”).

Figure 2017044874
Figure 2017044874

上記式(2−1−1−1)〜(2−1−1−3)中、R31、R32a、R32b及びR32cは、上記式(2−1−1)と同義である。R32a’、R32b’及びR32c’は、それぞれ独立して、炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基である。nは、それぞれ独立して、1〜4の整数である。 In the above formulas (2-1-1-1) to (2-1-1-3), R 31 , R 32a , R 32b and R 32c have the same meaning as the above formula (2-1-1). R 32a ′ , R 32b ′ and R 32c ′ are each independently a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. n p is each independently an integer of 1 to 4.

構造単位(II−1−1−1)〜(II−1−1−6)としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural units (II-1-1-1) to (II-1-1-6) include structural units represented by the following formulas.

Figure 2017044874
Figure 2017044874

Figure 2017044874
Figure 2017044874

上記式中、R31は、上記式(2−1)と同義である。 In the above formula, R 31 has the same meaning as the above formula (2-1).

上記R31としては、構造単位(II−1−2)を与える単量体の共重合性の観点からは、水素原子及びメチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 R 31 is preferably a hydrogen atom and a methyl group, more preferably a methyl group, from the viewpoint of copolymerization of the monomer that gives the structural unit (II-1-2).

これらの中で、1−アルキルシクロアルキル(メタ)アクリレートに由来する構造単位及びシクロアルキルジアルキル(メタ)アクリレートに由来する構造単位が好ましい。   Among these, a structural unit derived from 1-alkylcycloalkyl (meth) acrylate and a structural unit derived from cycloalkyldialkyl (meth) acrylate are preferable.

[A]重合体が上記構造単位(II−1−1)を有する場合、上記構造単位(II−1−1)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、10モル%が好ましく、20モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましい。上記含有割合の上限としては、90モル%が好ましく、80モル%がより好ましく、75モル%がさらに好ましい。構造単位(II−1−1)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感度をより高めることができ、結果として、リソグラフィー性能をより向上させることができる。   [A] When the polymer has the structural unit (II-1-1), the lower limit of the content ratio of the structural unit (II-1-1) is [A] all structural units constituting the polymer. On the other hand, 10 mol% is preferable, 20 mol% is more preferable, and 30 mol% is further more preferable. As an upper limit of the said content rate, 90 mol% is preferable, 80 mol% is more preferable, and 75 mol% is further more preferable. By making the content rate of structural unit (II-1-1) into the said range, the sensitivity of the said radiation sensitive resin composition can be raised more, and, as a result, lithography performance can be improved more.

構造単位(II−1−2)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 (II-1-2) include a structural unit represented by the following formula.

Figure 2017044874
Figure 2017044874

Figure 2017044874
Figure 2017044874

Figure 2017044874
Figure 2017044874

Figure 2017044874
Figure 2017044874

上記式中、R31は、上記式(2−1)と同義である。 In the above formula, R 31 has the same meaning as the above formula (2-1).

上記R31としては、構造単位(II−1−2)を与える単量体の共重合性の観点からは、水素原子及びメチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 R 31 is preferably a hydrogen atom and a methyl group, more preferably a methyl group, from the viewpoint of copolymerization of the monomer that gives the structural unit (II-1-2).

構造単位(II−1−2)としては、これらの中で、ノルボルナンラクトン環基を含む構造単位、オキサノルボルナンラクトン環基を含む構造単位、γ−ブチロラクトン環基を含む構造単位、ノルボルナンスルトン環基を含む構造単位、エチレンカーボネート環基を含む構造単位及び3−ヒドロキシアダマンチル基を含む構造単位が好ましい。   Among these, as the structural unit (II-1-2), a structural unit containing a norbornane lactone ring group, a structural unit containing an oxanorbornane lactone ring group, a structural unit containing a γ-butyrolactone ring group, and a norbornane sultone ring group , A structural unit containing an ethylene carbonate cyclic group, and a structural unit containing a 3-hydroxyadamantyl group are preferred.

[A]重合体が構造単位(II−1−2)を有する場合、構造単位(II−1−2)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、1モル%が好ましく、5モル%がより好ましい。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(II−1−2)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から形成されるレジストパターンの基板への密着性をより向上させることができる。   [A] When a polymer has a structural unit (II-1-2), as a minimum of the content rate of a structural unit (II-1-2), with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer. 1 mol% is preferable and 5 mol% is more 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 structural unit (II-1-2) into the said range, the adhesiveness to the board | substrate of the resist pattern formed from the said radiation sensitive resin composition can be improved more.

構造単位(II−2)としては、酸解離性基を含む構造単位(以下、「構造単位(II−2−1)」ともいう)、すなわち、上記式(2−2)におけるXが酸解離性基を含む基である構造単位、フェノール性水酸基を含む構造単位(以下、「構造単位(II−2−2)」ともいう)、すなわち、上記式(2−2)におけるXがフェノール性水酸基である構造単位等が挙げられる。   As the structural unit (II-2), a structural unit containing an acid-dissociable group (hereinafter, also referred to as “structural unit (II-2-1)”), that is, X in the above formula (2-2) is acid-dissociated. A structural unit which is a group containing a functional group, a structural unit containing a phenolic hydroxyl group (hereinafter also referred to as “structural unit (II-2-2)”), that is, X in the above formula (2-2) is a phenolic hydroxyl group The structural unit etc. which are are mentioned.

構造単位(II−2−1)としては、例えば下記式(2−2−1)で表される構造単位が挙げられる。   Examples of the structural unit (II-2-1) include a structural unit represented by the following formula (2-2-1).

Figure 2017044874
Figure 2017044874

上記式(2−2−1)中、R41は、上記式(2−2)と同義である。RXaは、水素原子又は炭素数1〜20の価の炭化水素基である。RXb及びRXc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 (2-2-1), R 41 is as defined in the above formula (2-2). R Xa is a hydrogen atom or a C 1-20 valent hydrocarbon group. R Xb and R Xc are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent oxyhydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.

上記RXa、RXb及びRXc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1価の鎖状炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基等が挙げられる。 Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by the above R Xa , R Xb and R Xc include, for example, a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms and 3 to 20 carbon atoms. Examples thereof include a monovalent alicyclic hydrocarbon group and a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms.

上記炭素数1〜20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等が挙げられる。
Examples of the monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, sec-butyl group, alkyl groups such as t-butyl groups;
An alkenyl group such as an ethenyl group, a propenyl group, a butenyl group;
Examples thereof include alkynyl groups such as ethynyl group, propynyl group, and butynyl group.

上記炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えば
シクロプロピル基、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 20 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.

上記炭素数6〜20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等が挙げられる。
Examples of the monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms include aryl groups such as a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a naphthyl group, and an anthryl group;
Examples thereof include aralkyl groups such as benzyl group, phenethyl group, phenylpropyl group and naphthylmethyl group.

上記2価のヘテロ原子含有基としては、例えば上記R及びRの1価の有機基に含まれる2価のヘテロ原子含有基として例示した基と同様の基が挙げられる。 Examples of the divalent hetero atom-containing group include the same groups as those exemplified as the divalent hetero atom-containing group contained in the monovalent organic group of R 1 and R 2 .

上記1価のヘテロ原子含有基としては、例えば上記R及びRの1価の有機基に含まれる1価のヘテロ原子含有基として例示した基と同様の基が挙げられる。 The monovalent hetero atom-containing group described above, for example, monovalent same groups as the groups exemplified as the hetero atom-containing group contained in the monovalent organic group of said R 1 and R 2 can be mentioned.

Xa、RXb及びRXcとしては、1価の鎖状炭化水素基が好ましく、アルキル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。 R Xa , R Xb and R Xc are preferably monovalent chain hydrocarbon groups, more preferably alkyl groups, and even more preferably methyl groups.

上記RXa、RXb及びRXcで表される炭素数1〜20の1価のオキシ炭化水素基としては、例えば上記RXa、RXb及びRXcで表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基として例示したものの結合手側の末端に酸素原子を含むもの等が挙げられる。 Examples of the monovalent oxyhydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by the above R Xa , R Xb and R Xc include 1 to 1 carbon atoms represented by the above R Xa , R Xb and R Xc. Examples of the valent hydrocarbon group include those containing an oxygen atom at the terminal on the bond side.

構造単位(II−2−1)として、具体的には、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 (II-2-1) include a structural unit represented by the following formula.

Figure 2017044874
Figure 2017044874

上記式中、R41は、上記式(2−2)と同義である。 In the above formula, R 41 is as defined in the above formula (2-2).

[A]重合体が構造単位(II−2−1)を有する場合、[A]重合体における構造単位(II−2−1)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、10モル%が好ましく、20モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましい。上記含有割合の上限としては、90モル%が好ましく、80モル%がより好ましく、75モル%がさらに好ましい。構造単位(II−2−1)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感度をより高めることができ、結果として、結果として、リソグラフィー性能をより向上させることができる。   [A] When the polymer has the structural unit (II-2-1), the lower limit of the content ratio of the structural unit (II-2-1) in the [A] polymer constitutes the [A] polymer. 10 mol% is preferable with respect to all the structural units, 20 mol% is more preferable, and 30 mol% is further more preferable. As an upper limit of the said content rate, 90 mol% is preferable, 80 mol% is more preferable, and 75 mol% is further more preferable. By making the content rate of structural unit (II-2-1) into the said range, the sensitivity of the said radiation sensitive resin composition can be raised more, and, as a result, lithography performance can be improved more as a result. it can.

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

Figure 2017044874
Figure 2017044874

上記式(2−2−2)中、R41は、上記式(2−2)と同義である。RXdは、炭素数1〜20の1価の有機基である。rは、0〜3の整数である。rが2又は3の場合、複数のRXdは同一でも異なっていてもよい。sは、1〜3の整数である。但し、r+sは、5以下である。 In the above formula (2-2-2), R 41 is as defined in the above formula (2-2). R Xd is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. r is an integer of 0-3. When r is 2 or 3, the plurality of R Xd may be the same or different. s is an integer of 1 to 3. However, r + s is 5 or less.

上記R41としては、構造単位(II−2−2)を与える単量体の共重合性の観点からは、メチル基が好ましい。 R 41 is preferably a methyl group from the viewpoint of the copolymerizability of the monomer giving the structural unit (II-2-2).

上記RXdで表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば上記式(1)のR及びRとして例示した1価の有機基と同様の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R Xd include the same groups as the monovalent organic groups exemplified as R 1 and R 2 in the above formula (1).

これらの中で、1価の鎖状炭化水素基が好ましく、アルキル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。   Among these, a monovalent chain hydrocarbon group is preferable, an alkyl group is more preferable, and a methyl group is more preferable.

上記rとしては、0〜2の整数が好ましく、0及び1がより好ましく、0がさらに好ましい。   As said r, the integer of 0-2 is preferable, 0 and 1 are more preferable, and 0 is further more preferable.

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

上記構造単位(II―2−2)として、具体的には、例えば下記式(2−2−2−1)〜(2−2−2−5)で表される構造単位(以下、「構造単位(II―2−2−1)〜(II―2−2−5)ともいう」)等が挙げられる。   Specific examples of the structural unit (II-2-2) include structural units represented by the following formulas (2-2-2-1) to (2-2-2-5) (hereinafter referred to as “structure”). Units (II-2-2-1) to (II-2-2-5) ”) and the like.

Figure 2017044874
Figure 2017044874

[A]構造単位が構造単位(II−2−2)を有する場合、構造単位(II−2−2)としては、これらの中で、フェノール構造を含む構造単位が好ましい。   [A] When the structural unit has the structural unit (II-2-2), the structural unit (II-2-2) is preferably a structural unit containing a phenol structure.

[A]重合体が構造単位(II−2−2)を有する場合、構造単位(II−2−2)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、1モル%が好ましく、5モル%がより好ましい。上記構造単位(II−2−2)の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(II−2−2)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から形成されるレジストパターンの基板への密着性をより向上させることができる。   [A] When the polymer has a structural unit (II-2-2), the lower limit of the content ratio of the structural unit (II-2-2) is based on the total structural units constituting the [A] polymer. 1 mol% is preferable and 5 mol% is more preferable. As an upper limit of the content rate of the said structural unit (II-2-2), 80 mol% is preferable, 70 mol% is more preferable, and 60 mol% is further more preferable. By making the content rate of structural unit (II-2-2) into the said range, the adhesiveness to the board | substrate of the resist pattern formed from the said radiation sensitive resin composition can be improved more.

[その他の構造単位]
[A]重合体は、上記構造単位(I)及び(II)以外にもその他の構造単位を有してもよい。上記その他の構造単位としては、例えばメチレン基を有する環状化合物に由来する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、[A]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、10モル%がより好ましい。
[Other structural units]
[A] The polymer may have other structural units in addition to the structural units (I) and (II). Examples of the other structural unit include a structural unit derived from a cyclic compound having a methylene group. [A] When the polymer has other structural units, the upper limit of the content ratio of the other structural units is preferably 20 mol% with respect to all the structural units constituting the [A] polymer, and is preferably 10 mol%. Is more preferable.

<[A]重合体の合成方法>
[A]重合体は、例えば各構造単位を与える単量体を、ラジカル重合開始剤等を用い、適当な溶媒中で重合することにより合成できる。
<[A] Polymer Synthesis Method>
[A] The polymer can be synthesized, for example, by polymerizing monomers that give each structural unit in a suitable solvent using a radical polymerization initiator or the like.

上記ラジカル重合開始剤としては、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。
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;
And peroxide radical initiators such as benzoyl peroxide, t-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, and the like.

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。   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、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール類;
アミド系溶媒としては、例えば
N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド等の鎖状アミド類、N−メチルピロリドン、N,N’−ジメチルイミダゾリジノン等の環状アミド類等のアミド類などが挙げられる。
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;
Alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 4-methyl-2-pentanol, propylene glycol monomethyl ether;
Examples of amide solvents include chain amides such as N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, and N-methylpropionamide. And amides such as cyclic amides such as N-methylpyrrolidone and N, N′-dimethylimidazolidinone.

これらの中で、ケトン類、エーテル類及びアミド類が好ましい。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。   Of these, ketones, ethers and amides are preferred. 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、通常40℃であり、50℃が好ましい。上記反応温度の上限としては、通常150℃であり、120℃が好ましい。反応時間の下限としては、通常1時間である。上記反応時間の上限としては、通常48時間であり、24時間が好ましい。   As a minimum of reaction temperature in the above-mentioned polymerization, it is usually 40 ° C and 50 ° C is preferred. The upper limit of the reaction temperature is usually 150 ° C, preferably 120 ° C. The lower limit of the reaction time is usually 1 hour. The upper limit of the reaction time is usually 48 hours, preferably 24 hours.

[A]重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)の下限は、1,000が好ましく、2,000がより好ましく、2,500がさらに好ましく、3,000が特に好ましい。上記Mwの上限は、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、15,000が特に好ましい。[A]重合体のMwを上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物の塗布性及び現像欠陥抑制性が向上する。[A]重合体のMwが上記下限未満であると、十分な耐熱性を有するレジスト膜が得られない場合がある。   [A] The lower limit of the weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer is preferably 1,000, more preferably 2,000, still more preferably 2,500, and 3,000. Is particularly preferred. The upper limit of Mw is preferably 50,000, more preferably 30,000, still more preferably 20,000, and particularly preferably 15,000. [A] By making Mw of a polymer into the said range, the applicability | paintability and development defect inhibitory property of the said radiation sensitive resin composition improve. [A] If the Mw of the polymer is less than the lower limit, a resist film having sufficient heat resistance may not be obtained.

[A]重合体のGPCによるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)に対するMwの比(Mw/Mn)の下限は、通常1であり、1.1が好ましい。上記Mw/Mnの上限は、通常5であり、3が好ましく、2がよりに好ましい。   [A] The lower limit of the ratio (Mw / Mn) of Mw to the number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene by GPC of the polymer is usually 1, and 1.1 is preferable. The upper limit of the Mw / Mn is usually 5, preferably 3 and more preferably 2.

本明細書における重合体のMw及びMnは、以下の条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定される値である。
GPCカラム:東ソー社の「G2000HXL」2本、「G3000HXL」1本、「G4000HXL」1本
カラム温度:40℃
溶出溶媒:テトラヒドロフラン
流速:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
Mw and Mn of the polymer in this specification are values measured using gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
GPC column: 2 "G2000HXL" from Tosoh Corporation, 1 "G3000HXL", 1 "G4000HXL" Column temperature: 40 ° C
Elution solvent: Tetrahydrofuran 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]酸発生体>
[B]酸発生体は、露光により酸を発生する物質である。この発生した酸により[A]重合体等が有する酸解離性基が解離してカルボキシ基等が生じ、これらの重合体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[B]酸発生体の含有形態としては、後述するような低分子化合物の形態(以下、適宜「[B]酸発生剤」と称する)でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[B] Acid generator>
[B] The acid generator is a substance that generates an acid upon exposure. Since the acid-dissociable group of the [A] polymer or the like is dissociated by the generated acid to generate a carboxy group or the like, and the solubility of these polymers in the developer changes, the radiation-sensitive resin composition Thus, a resist pattern can be formed. The content form of the [B] acid generator in the radiation-sensitive resin composition may be a low molecular compound form (hereinafter referred to as “[B] acid generator” as appropriate), as described later. It may be a form incorporated as a part or both of these forms.

[B]酸発生剤としては、例えばオニウム塩化合物、N−スルホニル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。   [B] 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.

[B]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。   [B] Specific examples of the acid generator include compounds described in paragraphs [0080] to [0113] of JP-A-2009-134088.

[B]酸発生剤としては、下記式(4)で表される化合物が好ましい。[B]酸発生剤を下記式(4)で表される化合物とすることで、[A]重合体が有する極性構造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等をより向上させることができる。   [B] The acid generator is preferably a compound represented by the following formula (4). [B] By making the acid generator a compound represented by the following formula (4), the diffusion length of acid generated by exposure in the resist film due to the interaction with the polar structure of the [A] polymer, etc. As a result, the lithography performance and the like of the radiation sensitive resin composition can be further improved.

Figure 2017044874
Figure 2017044874

上記式(4)中、Ra1は、環員数6以上の脂環構造を含む1価の基又は環員数6以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基である。Ra2は、炭素数1〜10のフッ素化アルカンジイル基である。Mは、1価の感放射線性オニウムカチオンである。 In the above formula (4), R a1 is a monovalent group containing an alicyclic structure having 6 or more ring members or a monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 6 or more ring members. R a2 is a fluorinated alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms. M + is a monovalent radiation-sensitive onium cation.

上記Ra1で表される環員数6以上の脂環構造を含む1価の基としては、例えば
シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロドデシル基等の単環のシクロアルキル基;
ノルボルニル基、アダマンチル基、ヒドロキシアダマンチル基、アダマンチルメチル基、アダマンチルオキシカルボニル基、アダマンチルカルボニルオキシ基、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基等の多環のシクロアルキル基;
シクロオクテニル基、シクロデセニル基等の単環のシクロアルケニル基;
ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基等の多環のシクロアルケニル基等が挙げられる。
Examples of the monovalent group including an alicyclic structure having 6 or more ring members represented by R a1 include monocyclic cycloalkyl groups such as a cyclooctyl group, a cyclononyl group, a cyclodecyl group, and a cyclododecyl group;
A polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, an adamantyl group, a hydroxyadamantyl group, an adamantylmethyl group, an adamantyloxycarbonyl group, an adamantylcarbonyloxy group, a tricyclodecyl group, a tetracyclododecyl group;
A monocyclic cycloalkenyl group such as a cyclooctenyl group and a cyclodecenyl group;
And polycyclic cycloalkenyl groups such as a norbornenyl group and a tricyclodecenyl group.

上記Ra1で表される環員数6以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基としては、例えば
ノルボルナンラクトン−イル基、5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.3.1.13,8]ウンデカン−イル基等のラクトン構造を含む基;
ノルボルナンスルトン−イル基、ノルボルナンスルトンオキシカルボニル−イル基等のスルトン構造を含む基;
オキサシクロヘプチル基、オキサノルボルニル基等の酸素原子含有複素環基;
アザシクロヘキシル基、アザシクロヘキシルスルホニル基、アザシクロヘプチル基、ジアザビシクロオクタン−イル基等の窒素原子含有複素環基;
チアシクロヘプチル基、チアノルボルニル基等の硫黄原子含有複素環基などが挙げられる。
Examples of the monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 6 or more ring members represented by R a1 include a norbornanelactone-yl group, 5-oxo-4-oxatricyclo [4.3.1.1, and the like. 3,8 ] groups containing a lactone structure such as an undecan-yl group;
A group containing a sultone structure such as a norbornane sultone-yl group and a norbornane sultone oxycarbonyl-yl group;
An oxygen atom-containing heterocyclic group such as an oxacycloheptyl group and an oxanorbornyl group;
A nitrogen atom-containing heterocyclic group such as an azacyclohexyl group, an azacyclohexylsulfonyl group, an azacycloheptyl group, a diazabicyclooctane-yl group;
And sulfur atom-containing heterocyclic groups such as a thiacycloheptyl group and a thianorbornyl group.

上記Ra1で表される基の環員数の下限としては、8が好ましく、9がより好ましく、10がさらに好ましい。上記環員数の上限としては、15が好ましく、13がより好ましい。上記範囲とすることで、上述の酸の拡散長がさらに適度になり、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向上させることができる。 The lower limit of the number of ring members of the group represented by R a1 is preferably 8, more preferably 9, and even more preferably 10. As an upper limit of the number of ring members, 15 is preferable, and 13 is more preferable. By setting it as the said range, the diffusion length of the above-mentioned acid becomes more moderate, and as a result, the lithography performance of the said radiation sensitive resin composition can further be improved.

上記Ra1としては、これらの中で、多環のシクロアルキル基、スルトン構造を含む基及び窒素原子含有複素環基が好ましく、アダマンチル基、ノルボルナンスルトン−イル基及びアザシクロヘキシル基がより好ましい。 Of these, R a1 is preferably a polycyclic cycloalkyl group, a group containing a sultone structure, or a nitrogen atom-containing heterocyclic group, more preferably an adamantyl group, a norbornane sultone-yl group, or an azacyclohexyl group.

上記Ra2で表される炭素数1〜10のフッ素化アルカンジイル基としては、例えばメタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基等の炭素数1〜10のアルカンジイル基が有する水素原子の1個以上をフッ素原子で置換した基等が挙げられる。これらの中で、SO 基に隣接する炭素原子にフッ素原子が結合しているフッ素化アルカンジイル基が好ましく、SO 基に隣接する炭素原子に2個のフッ素原子が結合しているフッ素化アルカンジイル基がより好ましく、1,1−ジフルオロメタンジイル基、1,1−ジフルオロエタンジイル基、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−1,2−プロパンジイル基、1,1,2,2−テトラフルオロエタンジイル基、1,1,2,2−テトラフルオロブタンジイル基及び1,1,2,2−テトラフルオロヘキサンジイル基がさらに好ましい。 Examples of the fluorinated alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms represented by R a2 include one or more hydrogen atoms of an alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms such as a methanediyl group, an ethanediyl group, and a propanediyl group. And a group in which is substituted with a fluorine atom. Among these, SO 3 - fluorinated alkane diyl group which has a fluorine atom to carbon atom is bonded to adjacent groups are preferred, SO 3 - 2 fluorine atoms to the carbon atom adjacent to the group is attached More preferred are fluorinated alkanediyl groups, 1,1-difluoromethanediyl group, 1,1-difluoroethanediyl group, 1,1,3,3,3-pentafluoro-1,2-propanediyl group, 1,1 1,2,2-tetrafluoroethanediyl group, 1,1,2,2-tetrafluorobutanediyl group and 1,1,2,2-tetrafluorohexanediyl group are more preferable.

上記Mで表される1価の感放射線性オニウムカチオンは、放射線の照射により分解するカチオンである。露光部では、この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M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、例えばスルホニウムカチオン、テトラヒドロチオフェニウムカチオン、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 M + is a cation that decomposes upon irradiation with radiation. In the exposed portion, sulfonic acid is generated from protons generated by the decomposition of the radiation-sensitive onium cation and sulfonate anions. Examples of the monovalent radiation-sensitive onium cation represented by M + include a sulfonium cation, a tetrahydrothiophenium cation, and an iodonium cation. 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 2017044874
Figure 2017044874

上記式(X−1)中、Ra1、Ra2及びRa3は、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基、−OSO−R若しくは−SO−Rであるか、又はこれらの基のうちの2つ以上が互いに合わせられ構成される環構造を表す。R及びRは、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数5〜25の脂環式炭化水素基又は置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基である。k1、k2及びk3は、それぞれ独立して0〜5の整数である。Ra1、Ra2及びRa3並びにR及びRがそれぞれ複数の場合、複数のRa1、Ra2及び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, a or a -OSO 2 -R P or -SO 2 -R Q, or two or more are combined with each other configured ring of these groups . R P and R Q are each independently a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic hydrocarbon group having 5 to 25 carbon atoms. Or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms. k1, k2 and k3 are each independently an integer of 0 to 5. Which R a1, R a2 and a R a3 and when R P and R Q are a plurality each of a plurality of which R a1, R a2 and a R a3 and R P and R Q may be the same as or different from each other.

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

上記Ra1、Ra2、Ra3、Rb1、Rb2、Rc1及びRc2で表される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 linear alkyl group represented by R a1 , R a2 , 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. Etc.

上記Ra1、Ra2、Ra3、Rb1、Rb2、Rc1及びRc2で表される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 branched alkyl group represented by R a1 , R a2 , 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.

上記Ra1、Ra2、Ra3、Rc1及びRc2で表される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などが挙げられる。 Examples of the aromatic hydrocarbon group represented by the above R a1 , R a2 , R a3 , R c1 and R c2 include aryl groups such as phenyl group, tolyl group, xylyl group, xylyl group, mesityl group and naphthyl group; benzyl group, And aralkyl groups such as phenethyl group.

上記Rb1及びRb2で表される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 aromatic hydrocarbon group represented by R b1 and R b2 include a phenyl group, a tolyl group, and a benzyl group.

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

上記Ra1、Ra2、Ra3、Rb1、Rb2、Rc1及びRc2としては、直鎖状又は分岐状のアルキル基、フッ素化アルキル基、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。 As R a1 , R a2 , R a3 , R b1 , R b2 , R c1 and R c2 , a linear or branched alkyl group, a fluorinated alkyl group, a valent aromatic hydrocarbon group, —OSO 2 —R ″ and —SO 2 —R ″ are preferred, fluorinated alkyl groups and monovalent aromatic hydrocarbon groups are more preferred, and fluorinated alkyl groups are more preferred. R ″ is an unsubstituted monovalent alicyclic hydrocarbon group or an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group.

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

上記M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。 As said M <+> , the cation represented by the said Formula (X-1) is preferable, and a triphenylsulfonium cation is more preferable.

上記式(4)で表される酸発生剤としては、例えば、下記式(4−1)〜(4−15)で表される化合物(以下、「化合物(4−1)〜(4−15)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the acid generator represented by the above formula (4) include compounds represented by the following formulas (4-1) to (4-15) (hereinafter referred to as “compounds (4-1) to (4-15). ) ")) And the like.

Figure 2017044874
Figure 2017044874

上記式(4−1)〜(4−15)中、Mは、上記式(4)と同義である。 In the formulas (4-1) to (4-15), M + has the same meaning as the formula (4).

[B]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(4−1)、化合物(4−2)、化合物(4−12)及び化合物(4−13)がさらに好ましい。   [B] Among these, the acid generator is preferably an onium salt compound, more preferably a sulfonium salt and a tetrahydrothiophenium salt, and the compound (4-1), the compound (4-2), and the compound (4-12). And compound (4-13) are more preferable.

[B]酸発生体の含有量の下限としては、[B]酸発生体が[B]酸発生剤の場合、当該感放射線性樹脂組成物の感度を向上させる観点からは、[A]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い。上記[B]酸発生体の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、15質量部がさらに好ましい。当該感放射線性樹脂組成物は、[B]酸発生体を1種又は2種以上を含有していてもよい。   [B] As a lower limit of the content of the acid generator, when the [B] acid generator is a [B] acid generator, from the viewpoint of improving the sensitivity of the radiation-sensitive resin composition, [A] 0.1 mass part is preferable with respect to 100 mass parts of unification, 0.5 mass part is more preferable, and 1 mass part is further more preferable. As an upper limit of content of the said [B] acid generator, 30 mass parts is preferable, 20 mass parts is more preferable, and 15 mass parts is further more preferable. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more [B] acid generators.

<[C]溶媒>
当該感放射線性樹脂組成物は、[C]溶媒を含有する。[C]溶媒は[A]重合体及び[B]酸発生体、並びに必要に応じて含有される[D]酸拡散制御体、[E]重合体及びその他の任意成分を溶解又は分散することができるものであれば特に限定されない。[C]溶媒としては、例えばアルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、エステル系溶媒、化水素系溶媒等が挙げられる。
<[C] solvent>
The said radiation sensitive resin composition contains a [C] solvent. [C] The solvent dissolves or disperses the [A] polymer and the [B] acid generator, and the [D] acid diffusion controller, the [E] polymer and other optional components contained as necessary. If it can do, it will not specifically limit. [C] Examples of the solvent include alcohol solvents, ether solvents, ketone solvents, amide solvents, ester solvents, hydrogenated 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3〜18の多価アルコール系溶媒;
プロピレングリコールモノエ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 polyhydric alcohol solvent having 3 to 18 carbon atoms such as 1,2-propylene glycol;
Examples thereof include C3-C19 polyhydric alcohol partial ether solvents such as propylene glycol monoethyl ether.

エーテル系溶媒としては、例えば
ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル等のジ脂肪族エーテル系溶媒;
アニソール、ジフェニルエーテル等の含芳香環エーテル系溶媒;
テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル系溶媒などが挙げられる。
Examples of ether solvents include dialiphatic ether solvents such as diethyl ether, dipropyl ether, and dibutyl ether;
Aromatic ring ether solvents such as anisole and diphenyl ether;
Examples thereof include cyclic ether solvents such as tetrahydrofuran and dioxane.

ケトン系溶媒としては、例えば
アセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル−iso−ブチルケトン、メチル−n−アミルケトン、エチル−n−ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジ−iso−ブチルケトン、トリメチルノナノン、アセトフェノン等の鎖状ケトン系溶媒;
シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、メチルシクロヘキサノン等の環状ケトン系溶媒;
2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン等のジケトン系溶媒などが挙げられる。
Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-iso-butyl ketone, methyl-n-amyl ketone, ethyl-n-butyl ketone, methyl-n-hexyl. Chain ketone solvents such as ketone, di-iso-butyl ketone, trimethylnonanone, acetophenone;
Cyclic ketone solvents such as cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone, methylcyclohexanone;
And diketone solvents such as 2,4-pentanedione and acetonylacetone.

アミド系溶媒としては、例えば
N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド等の鎖状アミド系溶媒;
N−メチルピロリドン、N,N’−ジメチルイミダゾリジノン等の環状アミド系溶媒などが挙げられる。
Examples of amide solvents include chain amides such as N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, and N-methylpropionamide. System solvents;
Examples thereof include cyclic amide solvents such as N-methylpyrrolidone and N, N′-dimethylimidazolidinone.

エステル系溶媒としては、例えば
酢酸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;
γ−ブチロラクトン、バレロラクトン等のラクトン系溶媒;
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;
lactone solvents such as γ-butyrolactone and valerolactone;
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.

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い。[C]溶媒は、1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。   Among these, ester solvents and ketone solvents are preferable, and polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvents and cyclic ketone solvents are more preferable. [C] A solvent can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

<[D]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、[D]酸拡散制御体を含有してもよい。
[D]酸拡散制御体は、露光により[B]酸発生体から生じる酸のレジスト膜中における拡散現象を制御し、非露光領域における好ましくない化学反応を抑制する効果を奏し、得られる感放射線性樹脂組成物の貯蔵安定性がさらに向上し、またレジストとしての解像度がさらに向上すると共に、露光から現像処理までの引き置き時間の変動によるレジストパターンの線幅変化を抑えることができ、プロセス安定性に優れた感放射線性樹脂組成物が得られる。[D]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、適宜「[D]酸拡散制御剤」という)の形態でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[D] Acid diffusion controller>
The said radiation sensitive resin composition may contain a [D] acid diffusion control body as needed.
[D] The acid diffusion control body controls the diffusion phenomenon in the resist film of the acid generated from the [B] acid generator upon exposure, and has the effect of suppressing an undesirable chemical reaction in the non-exposed region, and the resulting radiation sensitive The storage stability of the photosensitive resin composition is further improved, the resolution of the resist is further improved, and the change in the line width of the resist pattern due to fluctuations in the holding time from exposure to development processing can be suppressed, thereby stabilizing the process. A radiation-sensitive resin composition having excellent properties can be obtained. [D] 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 “[D] acid diffusion controller” as appropriate). Or both of these forms.

[D]酸拡散制御剤としては、例えば下記式(5)で表される化合物(以下、「含窒素化合物(I)」ともいう)、同一分子内に窒素原子を2個有する化合物(以下、「含窒素化合物(II)」ともいう)、窒素原子を3個有する化合物(以下、「含窒素化合物(III)」ともいう)、アミド基含有化合物、ウレア化合物、含窒素複素環化合物等が挙げられる。   [D] As the acid diffusion controller, for example, a compound represented by the following formula (5) (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 2017044874
Figure 2017044874

上記式(5)中、R51、R52及びR53は、それぞれ独立して、水素原子、置換されていてもよい直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、アリール基又はアラルキル基である。 In the above formula (5), R 51 , R 52 and R 53 are each independently a hydrogen atom, an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group, an aryl group or an 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、トリn−ペンチルアミン等のトリアルキルアミン類;アニリン、2,6−ジi−プロピル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 and tri-n-pentylamine; aniline, 2, And aromatic amines such as 6-di-propylaniline.

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−(ウンデカン−1−イルカルボニルオキシエチル)モルホリン等のモルホリン類;ピラジン、ピラゾール等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing heterocyclic compound include pyridines such as pyridine and 2-methylpyridine; morpholines such as N-propylmorpholine and N- (undecan-1-ylcarbonyloxyethyl) morpholine; pyrazine, pyrazole and the like. .

これらの中でも、含窒素化合物(I)及び含窒素複素環化合物が好ましく、トリアルキルアミン類、芳香族アミン類及びモルホリン類がより好ましく、トリn−ペンチルアミン、2,6−ジi−プロピルアニリン及びN−(n−ウンデカン−1−イルカルボニルオキシエチル)モルホリンがさらに好ましい。   Among these, nitrogen-containing compounds (I) and nitrogen-containing heterocyclic compounds are preferable, trialkylamines, aromatic amines and morpholines are more preferable, tri-n-pentylamine, 2,6-dii-propylaniline. And N- (n-undecan-1-ylcarbonyloxyethyl) morpholine is more preferred.

また、[D]酸拡散制御剤として、として、酸解離性基を有する含窒素有機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。   [D] As an acid diffusion controller, a nitrogen-containing organic compound having an acid-dissociable group can also be used. 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、[D]酸拡散制御剤として、露光により感光し弱酸を発生する光崩壊性塩基を用いることもできる。光崩壊性塩基としては、例えば露光により分解して酸拡散制御性を失うオニウム塩化合物等が挙げられる。オニウム塩化合物としては、例えば下記式(6−1)で表されるスルホニウム塩化合物、下記式(6−2)で表されるヨードニウム塩化合物等が挙げられる。   Further, as the [D] acid diffusion control agent, a photodisintegratable base that is exposed to light and generates a weak acid by exposure can also be used. Examples of the photodegradable base include an onium salt compound that 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 (6-1), an iodonium salt compound represented by the following formula (6-2), and the like.

Figure 2017044874
Figure 2017044874

上記式(6−1)及び式(6−2)中、R61、R62、R63、R64及びR65は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基又はハロゲン原子である。E及びQは、それぞれ独立して、OH、Rβ−COO、Rβ−SO 又は下記式(6−3)で表されるアニオンである。但し、Rβは、アルキル基、アリール基又はアラルキル基である。 In the above formulas (6-1) and (6-2), R 61 , R 62 , R 63 , R 64 and R 65 are each independently a hydrogen atom, alkyl group, alkoxy group, hydroxy group or halogen. Is an atom. E and Q are each independently an anion represented by OH , R β —COO , R β —SO 3 or the following formula (6-3). However, R ( beta) is an alkyl group, an aryl group, or an aralkyl group.

Figure 2017044874
Figure 2017044874

上記式(6−3)中、R66は、水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシル基である。uは、0〜2の整数である。 In the above formula (6-3), R 66 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms in which part or all of the hydrogen atoms may be substituted with fluorine atoms, or 1 carbon atom. It is a -12 linear or branched alkoxyl group. u is an integer of 0-2.

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

Figure 2017044874
Figure 2017044874

上記光崩壊性塩基としては、これらの中で、スルホニウム塩が好ましく、トリアリールスルホニウム塩がより好ましく、トリフェニルスルホニウムサリチレート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[D]酸拡散制御体を含有する場合、[D]酸拡散制御体の含有量の下限としては、[D]酸拡散制御体が[D]酸拡散制御剤である場合、後述する[E]重合体100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、0.3質量部がより好ましい。上記含有量の上限としては、90質量部が好ましく、85質量部がより好ましく、80質量部がさらに好ましい。[D]酸拡散制御体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向上させることができる。[D]酸拡散制御体の含有量が上記上限を超えると、当該感放射線性樹脂組成物の感度が低下する場合がある。当該感放射線性樹脂組成物は、[D]酸拡散制御体を1種又は2種以上含有していてもよい。   When the radiation sensitive resin composition contains a [D] acid diffusion controller, the lower limit of the content of the [D] acid diffusion controller is that the [D] acid diffusion controller is a [D] acid diffusion controller. In this case, 0.1 part by mass is preferable and 0.3 part by mass is more preferable with respect to 100 parts by mass of the [E] polymer described later. As an upper limit of the said content, 90 mass parts is preferable, 85 mass parts is more preferable, and 80 mass parts is further more preferable. [D] By making content of an acid diffusion control body into the said range, the lithography performance of the said radiation sensitive resin composition can be improved. [D] When the content of the acid diffusion controller exceeds the above upper limit, the sensitivity of the radiation-sensitive resin composition may decrease. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more [D] acid diffusion controllers.

<[E]重合体>
[E]重合体は、[A]重合体よりもフッ素原子含有率が大きい重合体である。当該感放射線性組成物が、[E]重合体を含有することで、レジスト膜を形成した際に、膜中の[E]重合体の撥油性的特徴により、その分布がレジスト膜表面近傍で偏在化する傾向があり、液浸露光時における酸発生剤や酸拡散制御剤等が液浸媒体に溶出することを抑制することができる。また、この[E]重合体の撥水性的特徴により、レジスト膜と液浸媒体との前進接触角が所望の範囲に制御でき、バブル欠陥の発生を抑制できる。さらに、レジスト膜と液浸媒体との後退接触角が高くなり、水滴が残らずに高速でのスキャン露光が可能となる。このように当該感放射線性樹脂組成物が[E]重合体を含有することにより、液浸露光法に好適なレジスト膜を形成することができる。
<[E] polymer>
The [E] polymer is a polymer having a higher fluorine atom content than the [A] polymer. When the radiation-sensitive composition contains the [E] polymer, when the resist film is formed, the distribution is near the resist film surface due to the oil-repellent characteristics of the [E] polymer in the film. There is a tendency to be unevenly distributed, and it is possible to prevent the acid generator, the acid diffusion controller, and the like from being eluted into the immersion medium during immersion exposure. Further, due to the water-repellent characteristics of the [E] polymer, the advancing contact angle between the resist film and the immersion medium can be controlled within a desired range, and the occurrence of bubble defects can be suppressed. Furthermore, the receding contact angle between the resist film and the immersion medium is increased, and high-speed scanning exposure is possible without leaving water droplets. Thus, when the said radiation sensitive resin composition contains an [E] polymer, the resist film suitable for an immersion exposure method can be formed.

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

[E]重合体におけるフッ素原子の含有形態は特に限定されず、主鎖、側鎖及び末端のいずれに結合するものでもよいが、フッ素原子を含む構造単位(以下、「構造単位(VII)」ともいう)を有することが好ましい。   [E] The fluorine atom content in the polymer is not particularly limited and may be bonded to any of the main chain, the side chain, and the terminal, but is a structural unit containing a fluorine atom (hereinafter referred to as “structural unit (VII)”). It is preferable to have (also called).

[E]重合体は、アルカリ解離性基を有することが好ましい。[E]重合体がアルカリ解離性基を有すると、レジスト膜表面をアルカリ現像時に疎水性から親水性に効果的に変えることができ、当該感放射線性樹脂組成物の現像欠陥抑制性が向上する。「アルカリ解離性基」とは、カルボキシ基、ヒドロキシ基等が有する水素原子を置換する基であって、アルカリ水溶液(例えば23℃の2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液)中で解離する基をいう。   [E] The polymer preferably has an alkali dissociable group. [E] When the polymer has an alkali-dissociable group, the resist film surface can be effectively changed from hydrophobic to hydrophilic during alkali development, and the development defect suppression of the radiation-sensitive resin composition is improved. . The “alkali dissociable group” is a group that replaces a hydrogen atom of a carboxy group, a hydroxy group, etc., and dissociates in an alkaline aqueous solution (for example, a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23 ° C.). Refers to the group.

上記構造単位(VII)としては、下記式(7a)で表される構造単位(以下、「構造単位(VIIa)」ともいう)、下記式(7b)で表される構造単位(以下、「構造単位(VIIb)」ともいう)又はこれらの組み合わせが好ましい。構造単位(VII)は、構造単位(VIIa)及び構造単位(VIIb)をそれぞれ1種又は2種以上有していてもよい。   As the structural unit (VII), a structural unit represented by the following formula (7a) (hereinafter also referred to as “structural unit (VIIa)”), a structural unit represented by the following formula (7b) (hereinafter referred to as “structure”). Unit (VIIb) ”) or combinations thereof are preferred. The structural unit (VII) may have one or more structural units (VIIa) and structural units (VIIb).

[構造単位(VIIa)]
構造単位(VIIa)は、下記式(7a)で表される構造単位である。[E]重合体は構造単位(VIIa)を有することでフッ素原子含有率を調整することができる。
[Structural unit (VIIa)]
The structural unit (VIIa) is a structural unit represented by the following formula (7a). [E] A polymer can adjust a fluorine atom content rate by having a structural unit (VIIa).

Figure 2017044874
Figure 2017044874

上記式(7a)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 said formula (7a), Rd is a hydrogen atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. G is a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, —CO—O—, —SO 2 —O—NH—, —CO—NH— or —O—CO—NH—. R e is a monovalent fluorinated chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms or a monovalent fluorinated alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms.

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

上記Gとしては、−CO−O−、−SO−O−NH−、−CO−NH−及び−O−CO−NH−が好ましく、−CO−O−がより好ましい。 As the G, -CO-O -, - SO 2 -O-NH -, - CO-NH- and -O-CO-NH- are preferred, -CO-O-are more preferred.

上記Rで表される炭素数1〜6の1価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 monovalent fluorinated chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R e, for example, a trifluoromethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, perfluoroethyl group, 2 , 2,3,3,3-pentafluoropropyl group, 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl group, perfluoro n-propyl group, perfluoro i-propyl group, perfluoro n-butyl Group, perfluoro i-butyl group, perfluoro t-butyl group, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl group, perfluorohexyl group and the like.

上記Rで表される炭素数4〜20の1価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。 The monovalent fluorine-cycloaliphatic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms represented by R e, for example monofluoromethyl cyclopentyl group, difluorocyclopentyl groups, perfluorocyclopentyl group, monofluoromethyl cyclohexyl group, difluorocyclopentyl groups Perfluorocyclohexylmethyl group, fluoronorbornyl group, fluoroadamantyl group, fluorobornyl group, fluoroisobornyl group, fluorotricyclodecyl group, fluorotetracyclodecyl group and the like.

上記Rとしては、これらの中で、フッ素化鎖状炭化水素基が好ましく、2,2,2−トリフルオロエチル基がより好ましい。 Among these, as R e , a fluorinated chain hydrocarbon group is preferable, and a 2,2,2-trifluoroethyl group is more preferable.

[E]重合体が構造単位(VIIa)を有する場合、上記構造単位(VIIa)の含有割合の下限としては、[E]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、5モル%がより好ましい。上記含有割合の上限としては、[E]重合体を構成する全構造単位に対して、90モル%が好ましく、70モル%がより好ましく、50モル%がさらに好ましい。構造単位(VIIa)の含有割合を上記範囲とすることで、[E]重合体のフッ素原子含有率をより適度に調整することができる。   [E] When the polymer has a structural unit (VIIa), the lower limit of the content ratio of the structural unit (VIIa) is preferably 3 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer. 5 mol% is more preferable. As an upper limit of the said content rate, 90 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [E] polymer, 70 mol% is more preferable, and 50 mol% is further more preferable. By making the content rate of a structural unit (VIIa) into the said range, the fluorine atom content rate of a [E] polymer can be adjusted more appropriately.

[構造単位(VIIb)]
構造単位(VIIb)は、下記式(7b)で表される構造単位である。[E]重合体は構造単位(VIIb)を有することで、フッ素原子含有率を調整すると共に、アルカリ現像前後における撥水性及び親水性を変化させることができる。
[Structural unit (VIIb)]
The structural unit (VIIb) is a structural unit represented by the following formula (7b). [E] By having the structural unit (VIIb), the polymer can adjust the fluorine atom content and change water repellency and hydrophilicity before and after alkali development.

Figure 2017044874
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上記式(7b)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。R71は、炭素数1〜20の(v+1)価の炭化水素基、又はこの炭化水素基のR72側の末端に酸素原子、硫黄原子、−NR’−、カルボニル基、−CO−O−若しくは−CO−NH−が結合された構造のものである。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。R72は、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。Wは、単結合又は炭素数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”−、−CO−O−*又は−SO−O−*である。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。*は、R73に結合する部位を示す。R73は、水素原子又は炭素数1〜30の1価の有機基である。vは、1〜3の整数である。但し、vが1の場合、R71は単結合であってもよい。vが2又は3の場合、複数のR72、W、A及びR73はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。Wが単結合の場合、R73は、フッ素原子を含む基である。 In said formula (7b), Rf is a hydrogen atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R 71 is a (v + 1) valent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or an oxygen atom, a sulfur atom, —NR′—, a carbonyl group, —CO—O— at the R 72 side end of this hydrocarbon group. Alternatively, it has a structure in which —CO—NH— is bonded. R ′ is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R 72 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. W 1 is a single bond or a divalent fluorinated chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. A 1 is an oxygen atom, —NR ″ —, —CO—O— *, or —SO 2 —O— *. R ″ is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. . * Shows the site | part couple | bonded with R73. R 73 is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms. v is an integer of 1 to 3. However, when v is 1, R 71 may be a single bond. When v is 2 or 3, the plurality of R 72 , W 1 , A 1 and R 73 may be the same or different. When W 1 is a single bond, R 73 is a group containing a fluorine atom.

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

上記R71で表される炭素数1〜20の(v+1)価の炭化水素基としては、例えば上記式(1)におけるRとして例示した1価の炭化水素基からv個の水素原子を除いた基等が挙げられる。上記vとしては、1又は2が好ましく、1がより好ましい。 Examples of the (v + 1) -valent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 71 include, for example, removing v hydrogen atoms from the monovalent hydrocarbon group exemplified as R 2 in the above formula (1). And the like. The v is preferably 1 or 2, and more preferably 1.

上記R71としては、vが1の場合、単結合及び2価の炭化水素基が好ましく、単結合及びアルカンジイル基がより好ましく、単結合及び炭素数1〜4のアルカンジイル基がさらに好ましく、単結合、メタンジイル基及びプロパンジイル基が特に好ましい。 As R 71 , when v is 1, a single bond and a divalent hydrocarbon group are preferable, a single bond and an alkanediyl group are more preferable, a single bond and an alkanediyl group having 1 to 4 carbon atoms are more preferable, Single bonds, methanediyl groups and propanediyl groups are particularly preferred.

上記R72で表される炭素数1〜20の2価の有機基としては、例えば上記式(1−1)〜(2−4)におけるLとして例示した炭素数1〜20の1価の有機基から、1個の水素原子を除いた基等が挙げられる。 Monovalent organic Examples of the divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 72, for example, the formula (1-1) to (2-4) carbon atoms exemplified as L in 20 Examples include a group obtained by removing one hydrogen atom from a group.

上記R72としては、単結合及びラクトン構造を有する基が好ましく、単結合及び多環のラクトン構造を有する基がより好ましく、単結合及びノルボルナンラクトン構造を有する基がより好ましい。 R 72 is preferably a group having a single bond and a lactone structure, more preferably a group having a single bond and a polycyclic lactone structure, and more preferably a group having a single bond and a norbornane lactone structure.

上記Wで表される炭素数1〜20の2価のフッ素化鎖状炭化水素基としては、例えば
フルオロメタンジイル基、ジフルオロメタンジイル基、フルオロエタンジイル基、ジフルオロエタンジイル基、テトラフルオロエタンジイル基、ヘキサフルオロプロパンジイル基、オクタフルオロブタンジイル基等のフッ素化アルカンジイル基;
フルオロエテンジイル基、ジフルオロエテンジイル基等のフッ素化アルケンジイル基などが挙げられる。
これらの中で、フッ素化アルカンジイル基が好ましく、ジフルオロメタンジイル基がより好ましい。
Examples of the divalent fluorinated chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by W 1 include a fluoromethanediyl group, a difluoromethanediyl group, a fluoroethanediyl group, a difluoroethanediyl group, and a tetrafluoroethanediyl group. Fluorinated alkanediyl groups such as a group, hexafluoropropanediyl group, octafluorobutanediyl group;
Examples thereof include fluorinated alkenediyl groups such as a fluoroethenediyl group and a difluoroethenediyl group.
Among these, a fluorinated alkanediyl group is preferable, and a difluoromethanediyl group is more preferable.

上記Aとしては、酸素原子、−CO−O−*及び−SO−O−*が好ましく、−CO−O−*がより好ましい。 As the A 1, an oxygen atom, -CO-O- * and -SO 2 -O- * are preferred, -CO-O- * is more preferable.

上記R73で表される炭素数1〜30の1価の有機基としては、例えばアルカリ解離性基、酸解離性基、炭素数1〜30の炭化水素基等が挙げられる。上記R73としては、これらの中で、アルカリ解離性基が好ましい。上記R73をアルカリ解離性基とすることで、アルカリ現像時に、レジスト膜表面を疎水性から親水性により効果的に変えることができ、当該感放射線性樹脂組成物の現像欠陥抑制性がよりに向上する。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms represented by R 73 include an alkali dissociable group, an acid dissociable group, and a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms. Of these, R 73 is preferably an alkali dissociable group. By using R 73 as an alkali dissociable group, the resist film surface can be effectively changed from hydrophobic to hydrophilic during alkali development, and the development defect suppression of the radiation-sensitive resin composition is further improved. improves.

上記R73がアルカリ解離性基である場合、上記R73としては、下記式(iii)〜(v)で表される基(以下、「基(iii)〜(v)」ともいう)が好ましい。 When R 73 is an alkali-dissociable group, R 73 is preferably a group represented by the following formulas (iii) to (v) (hereinafter also referred to as “groups (iii) to (v)”). .

Figure 2017044874
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上記式(iii)中、R3a及びR3bは、それぞれ独立して炭素数1〜20の1価の有機基であるか、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形成される環員数3〜20の脂環構造を表す。 In the above formula (iii), R 3a and R 3b are each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or these groups are combined with each other and formed together with the carbon atom to which they are bonded. Represents an alicyclic structure having 3 to 20 ring members.

Figure 2017044874
Figure 2017044874

上記式(iv)中、R3c及びR3dは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の有機基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する窒素原子と共に構成される環員数3〜20の複素環構造を表す。 In the above formula (iv), R 3c and R 3d are each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or these groups are combined with each other to form a nitrogen atom to which they are bonded. Represents a heterocyclic structure having 3 to 20 ring members.

Figure 2017044874
Figure 2017044874

上記式(v)中、R3e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。 In said formula (v), R <3e> is a C1-C20 monovalent hydrocarbon group or a C1-C20 monovalent fluorinated hydrocarbon group.

上記R3a、R3b、R3c及びR3dで表される炭素数1〜20の1価の有機基及び上記R3eで表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、上記式(1)のRとして例示した1価の炭化水素基と同様の基等が挙げられる。 As the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 3a , R 3b , R 3c and R 3d and the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 3e , Examples thereof include the same groups as the monovalent hydrocarbon group exemplified as R 2 in the above formula (1).

上記R3e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、例えば上記炭素数1〜20の1価の炭化水素基として例示した基が有する水素原子の一部又は全部が、フッ素原子で置換された基等が挙げられる。 Examples of the monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 3e include a part of hydrogen atoms included in the group exemplified as the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or Examples include groups that are all substituted with fluorine atoms.

具体的には、上記基(iii)としては、例えば下記式(iii−1)〜(iii−4)で表される基が、上記基(iv)としては、例えば下記式(iv−1)で表される基が、上記基(v)としては、例えば下記式(v−1)〜(v−5)で表される基が挙げられる。   Specifically, examples of the group (iii) include groups represented by the following formulas (iii-1) to (iii-4), and examples of the group (iv) include the following formula (iv-1). Examples of the group (v) represented by formula (v) include groups represented by the following formulas (v-1) to (v-5).

Figure 2017044874
Figure 2017044874

また、R73が水素原子であると、[E]有重合体のアルカリ現像液に対する溶解性が向上するため好ましい。この場合、Aが酸素原子かつWが1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2,2−メタンジイル基であると、上記溶解性がさらに向上する。 R 73 is preferably a hydrogen atom, because the solubility of the [E] polymer in an alkaline developer is improved. In this case, if A 1 is an oxygen atom and W 1 is a 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2,2-methanediyl group, the solubility is further improved.

[E]重合体が構造単位(VIIb)を有する場合、上記構造単位(VIIb)の含有割合の下限としては、[E]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、20モル%がより好ましい。上記含有割合の上限としては、[E]重合体を構成する全構造単位に対して、90モル%が好ましく、85モル%がより好ましく、80モル%がさらに好ましい。このような含有割合にすることによって、当該感放射線性樹脂組成物から形成されたレジスト膜表面のアルカリ現像前後の撥水性及び親水性等をより適度に調整することができる。   [E] When the polymer has a structural unit (VIIb), the lower limit of the content ratio of the structural unit (VIIb) is preferably 10 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer. 20 mol% is more preferable. As an upper limit of the said content rate, 90 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [E] polymer, 85 mol% is more preferable, and 80 mol% is further more preferable. By setting it as such a content rate, the water repellency before and behind alkali development of the resist film surface formed from the said radiation sensitive resin composition, hydrophilicity, etc. can be adjusted more appropriately.

上記構造単位(VII)の含有割合の下限としては、[E]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、20モル%がより好ましく、25モル%がさらに好ましい。上記含有割合の上限としては、[E]重合体を構成する全構造単位に対して、90モル%が好ましく、85モル%がより好ましく、80モル%がさらに好ましい。   As a minimum of the content rate of the said structural unit (VII), 10 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [E] polymer, 20 mol% is more preferable, and 25 mol% is further more preferable. As an upper limit of the said content rate, 90 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [E] polymer, 85 mol% is more preferable, and 80 mol% is further more preferable.

[E]重合体は、構造単位(VII)以外にも、当該感放射線性樹脂組成物の現像欠陥抑制性向上の観点からは、酸解離性基を含む構造単位を有することが好ましい。酸解離性基を含む構造単位としては、例えば[A]重合体における構造単位(II−1−1)等が挙げられる。   [E] In addition to the structural unit (VII), the polymer preferably has a structural unit containing an acid-dissociable group from the viewpoint of improving the development defect suppression of the radiation-sensitive resin composition. Examples of the structural unit containing an acid dissociable group include the structural unit (II-1-1) in the [A] polymer.

[E]重合体における酸解離性基を含む構造単位の含有割合の下限としては、[E]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。上記構造単位の含有割合の上限としては、[E]重合体を構成する全構造単位に対して、85モル%が好ましく、80モル%がより好ましく、75モル%がさらに好ましい。[E]重合体における酸解離性基を含む構造単位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。   [E] The lower limit of the content ratio of the structural unit containing an acid dissociable group in the polymer is preferably 10 mol%, more preferably 15 mol%, based on all structural units constituting the polymer [E]. 20 mol% is more preferable. As an upper limit of the content rate of the said structural unit, 85 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [E] polymer, 80 mol% is more preferable, and 75 mol% is further more preferable. [E] By making the content rate of the structural unit containing an acid dissociable group in a polymer into the said range, the development defect inhibitory property of the said radiation sensitive resin composition can further be improved.

当該感放射線性樹脂組成物が[E]重合体を含有する場合、[E]重合体の含有量の下限としては、[A]重合体100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、0.2質量部がより好ましく、0.5質量部がさらに好ましく、1質量部が特に好ましい。[E]重合体の含有量の上限としては、[A]重合体100質量部に対して、30質量部が好ましく、20質量部がより好ましく、15質量部がさらに好ましく、10質量部が特に好ましい。   When the said radiation sensitive resin composition contains a [E] polymer, as a minimum of content of a [E] polymer, 0.1 mass part is preferable with respect to 100 mass parts of [A] polymers. 0.2 parts by mass is more preferable, 0.5 parts by mass is further preferable, and 1 part by mass is particularly preferable. [E] The upper limit of the content of the polymer is preferably 30 parts by mass, more preferably 20 parts by mass, further preferably 15 parts by mass, and particularly preferably 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer [A]. preferable.

[E]重合体は、上述した[A]重合体と同様の方法で合成することができる。   The [E] polymer can be synthesized by the same method as the above-described [A] polymer.

[E]重合体のMwの下限としては、1,000が好ましく、2,000がより好ましく、2,500がさらに好ましく、3,000が特に好ましい。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、15,000が特に好ましい。[E]重合体の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及び現像欠陥抑制性が向上する。   [E] As a minimum of Mw of a polymer, 1,000 is preferred, 2,000 is more preferred, 2,500 is still more preferred, and 3,000 is especially preferred. The upper limit of Mw is preferably 50,000, more preferably 30,000, still more preferably 20,000, and particularly preferably 15,000. [E] By making Mw of a polymer into the said range, the applicability | paintability and development defect inhibitory property of the said radiation sensitive resin composition improve.

[E]重合体のGPCによるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)に対するMwの比(Mw/Mn)の下限は、通常1であり、1.1が好ましい。上記Mw/Mnの上限は、通常5であり、3が好ましく、2がさらに好ましい。   [E] The lower limit of the ratio (Mw / Mn) of Mw to the number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene by GPC of the polymer is usually 1, and 1.1 is preferable. The upper limit of Mw / Mn is usually 5, preferably 3 and more preferably 2.

<[F]偏在化促進剤>
[F]偏在化促進剤は、当該感放射線性樹脂組成物が[F]重合体等の撥水性重合体添加剤を含有する場合等に、この撥水性重合体添加剤を、より効率的にレジスト膜表面に偏析させる効果を有するものである。当該感放射線性樹脂組成物に[F]偏在化促進剤を含有させることで、上記撥水性重合体添加剤の添加量を従来よりも少なくすることができる。従って、LWR性能等を損なうことなく、レジスト膜から液浸液への成分の溶出をさらに抑制し、高速スキャンにより液浸露光をより高速に行うことが可能になり、結果としてウォーターマーク欠陥等の液浸由来欠陥を抑制するレジスト膜表面の疎水性を向上させることができる。このような[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、比誘電率が30以上200以下で、1気圧における沸点が100℃以上の低分子化合物を挙げることができる。このような化合物としては、具体的には、ラクトン化合物、カーボネート化合物、ニトリル化合物、多価アルコール等が挙げられる。
<[F] Localization promoter>
The [F] uneven distribution accelerator is more effective when the radiation sensitive resin composition contains a water repellent polymer additive such as a [F] polymer. It has the effect of segregating on the resist film surface. By adding the [F] uneven distribution accelerator to the radiation-sensitive resin composition, the amount of the water-repellent polymer additive added can be made smaller than before. Therefore, it is possible to further suppress the elution of components from the resist film to the immersion liquid without impairing the LWR performance, etc., and to perform immersion exposure at a higher speed by high-speed scanning, resulting in a watermark defect or the like. It is possible to improve the hydrophobicity of the resist film surface that suppresses immersion-derived defects. Examples of such [F] uneven distribution promoters 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.

上記ラクトン化合物としては、例えばγ−ブチロラクトン、バレロラクトン、メバロニックラクトン、ノルボルナンラクトン等が挙げられる。   Examples of the lactone compound include γ-butyrolactone, valerolactone, mevalonic lactone, and norbornane lactone.

上記カーボネート化合物としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート等が挙げられる。   Examples of the carbonate compound include propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, and the like.

上記ニトリル化合物としては、例えばスクシノニトリル等が挙げられる。   Examples of the nitrile compound include succinonitrile.

上記多価アルコールとしては、例えばグリセリン等が挙げられる。   Examples of the polyhydric alcohol include glycerin.

当該感放射線性樹脂組成物が[F]偏在化促進剤を含有する場合、[F]偏在化促進剤の含有量の下限としては、[A]重合体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質量部が特に好ましい。上記[F]偏在化促進剤の含有量の上限としては、[A]重合体100質量部に対して、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。   When the said radiation sensitive resin composition contains [F] uneven distribution accelerator, as a minimum of content of [F] uneven distribution accelerator, it is 10 mass parts with respect to 100 mass parts of [A] polymers. Is more preferable, 15 parts by mass is more preferable, 20 parts by mass is further preferable, and 25 parts by mass is particularly preferable. As an upper limit of content of the said [F] uneven distribution promoter, 500 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of [A] polymers, 300 mass parts is more preferable, 200 mass parts is further more preferable, 100 mass Part is particularly preferred.

<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いてもよい。上記その他の任意成分としては、例えば界面活性剤、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 said radiation sensitive resin composition may contain other arbitrary components other than the said [A]-[F] component. Examples of the other optional components include surfactants, alicyclic skeleton-containing compounds, and sensitizers. 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、信越化学工業社の「KP341」、共栄社化学社の「ポリフローNo.75、同No.95」、トーケムプロダクツ社の「エフトップEF301、同EF303、同EF352」、DIC社の「メガファックF171、同F173」、住友スリーエム社の「フロラードFC430、同FC431」、旭硝子工業社の「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」等が挙げられる。当該感放射線性樹脂組成物が界面活性剤を含有する場合、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 such as “KP341” from Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., “Polyflow No. 75, No. 95” from Kyoeisha Chemical Co., Ltd., “F-top EF301,” from Tochem Products, Inc. EF303 and EF352 ", DIC's" MegaFuck F171 and F173 ", Sumitomo 3M's" Florard FC430 and FC431 ", Asahi Glass Industry's" Asahi Guard AG710, Surflon S- " 82, SC-101, SC-102, the SC-103, the SC-104, the SC-105, the SC-106 ", and the like. When the said radiation sensitive resin composition contains surfactant, as surfactant content, it is 2 mass parts or less normally with respect to 100 mass parts of [A] polymers.

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

脂環式骨格含有化合物としては、例えば
1−アダマンタンカルボン酸、2−アダマンタノン、1−アダマンタンカルボン酸t−ブチル等のアダマンタン誘導体類;
デオキシコール酸t−ブチル、デオキシコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、デオキシコール酸2−エトキシエチル等のデオキシコール酸エステル類;
リトコール酸t−ブチル、リトコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、リトコール酸2−エトキシエチル等のリトコール酸エステル類;
3−〔2−ヒドロキシ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)エチル〕テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン、2−ヒドロキシ−9−メトキシカルボニル−5−オキソ−4−オキサ−トリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン等が挙げられる。当該感放射線性樹脂組成物が脂環式骨格含有化合物を含有する場合、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. When the said radiation sensitive resin composition contains an alicyclic skeleton containing compound, as content of an 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、[B]酸発生剤等からの酸の生成量を増加する作用を示すものであり、当該感放射線性樹脂組成物の「みかけの感度」を向上させる効果を奏する。
(Sensitizer)
A sensitizer exhibits the effect | action which increases the production amount of the acid from [B] acid generator etc., and there exists an effect which improves the "apparent sensitivity" of the said radiation sensitive resin composition.

増感剤としては、例えばカルバゾール類、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ナフタレン類、フェノール類、ビアセチル、エオシン、ローズベンガル、ピレン類、アントラセン類、フェノチアジン類等が挙げられる。これらの増感剤は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。当該感放射線性樹脂組成物が増感剤を含有する場合、増感剤の含有量としては、[A]重合体100質量部に対して通常2質量部以下である。   Examples of the sensitizer include carbazoles, acetophenones, benzophenones, naphthalenes, phenols, biacetyl, eosin, rose bengal, pyrenes, anthracenes, phenothiazines and the like. These sensitizers may be used alone or in combination of two or more. When the said radiation sensitive resin composition contains a sensitizer, as content of a 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]酸発生体、[C]溶媒、必要に応じて[D]酸拡散制御体、[E]重合体、[F]偏在化促進剤及びその他の意成分を所定の割合で混合し、好ましくは孔径0.2μm程度のメンブレンフィルター等で濾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質量%がさらに好ましく、1.5質量%が特に好ましい。当該感放射線性樹脂組成物の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、20質量%がさらに好ましく、10質量%が特に好ましい。「当該感放射線性樹脂組成物の固形分濃度」とは、全成分の総和に対する溶媒以外の成分の総和の質量%をいう。
<Method for preparing radiation-sensitive resin composition>
The radiation sensitive resin composition includes, for example, [A] polymer, [B] acid generator, [C] solvent, [D] acid diffusion controller, [E] polymer, and [F] uneven distribution as necessary. It can be prepared by mixing the crystallization accelerator and other intentional components in a predetermined ratio, and preferably filtering through a membrane filter having a pore diameter of about 0.2 μm. 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 mass% is still more preferred, and 1.5 mass% is especially preferred. The upper limit of the solid content concentration of the radiation-sensitive resin composition is preferably 50% by mass, more preferably 30% by mass, still more preferably 20% by mass, and particularly preferably 10% by mass. The “solid content concentration of the radiation-sensitive resin composition” refers to the mass% of the sum of components other than the solvent with respect to the sum of all components.

<レジストパターン形成方法>
当該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。上記レジスト膜を上述した当該感放射線性樹脂組成物により形成する。
<Resist pattern formation method>
The resist pattern forming method 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 exposed resist film. A development step (hereinafter also referred to as “development step”) is provided. The resist film is formed from the radiation-sensitive resin composition described above.

当該レジストパターン形成方法によれば、上述の当該感放射線性樹脂組成物を用いているので、焦点深度、MEEF性能、LWR性能、解像性、断面形状の矩形性及び膜収縮抑制性に優れるレジストパターンを形成することができる。以下、レジストパターン形成方法の各工程について説明する。   According to the resist pattern forming method, since the radiation sensitive resin composition described above is used, the resist having excellent depth of focus, MEEF performance, LWR performance, resolution, rectangular cross-sectional shape, and film shrinkage suppression A pattern can be formed. Hereinafter, each step of the resist pattern forming method will be described.

[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等が挙げられる。また、例えば特公平6−12452号公報や特開昭59−93448号公報等に開示されている有機系又は無機系の反射防止膜を基板上に形成してもよい。塗布方法としては、例えば回転塗布(スピンコーティング)、流延塗布、ロール塗布等が挙げられる。塗布した後に、必要に応じて、塗膜中の溶媒を揮発させるため、プレベーク(PB)を行ってもよい。PB温度の下限としては、通常60℃であり、80℃が好ましい。PB温度の上限としては、通常140℃であり、120℃が好ましい。PB時間の下限としては、通常5秒であり、10秒が好ましい。PB時間の上限としては、通常600秒であり、300秒が好ましい。形成されるレジスト膜の膜厚の下限としては、10nmが好ましく、20nmがより好ましい。上記レジスト膜の膜厚の上限としては、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, for example, an organic or inorganic antireflection film disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-12452, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-93448, or the like may be formed on the substrate. Examples of the coating method include spin coating (spin coating), cast coating, and roll coating. After application, pre-baking (PB) may be performed as needed to volatilize the solvent in the coating film. As a minimum of PB temperature, it is usually 60 ° C and 80 ° C is preferred. As an upper limit of PB temperature, it is 140 degreeC normally and 120 degreeC is preferable. The lower limit of the PB time is usually 5 seconds, and preferably 10 seconds. The upper limit of the PB time is usually 600 seconds, and preferably 300 seconds. As a minimum of the film thickness of the resist film formed, 10 nm is preferable and 20 nm is more preferable. The upper limit of the thickness of the resist film is preferably 1,000 nm and more preferably 500 nm.

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

露光を液浸露光により行う場合、用いる液浸液としては、例えば水、フッ素系不活性液体等が挙げられる。液浸液は、露光波長に対して透明であり、かつ膜上に投影される光学像の歪みを最小限に留めるよう屈折率の温度係数ができる限り小さい液体が好ましいが、特に露光光源がArFエキシマレーザー光(波長193nm)である場合、上述の観点に加えて、入手の容易さ、取り扱いのし易さといった点から水を用いるのが好ましい。水を用いる場合、水の表面張力を減少させるとともに、界面活性力を増大させる添加剤をわずかな割合で添加しても良い。この添加剤は、ウェハ上のレジスト膜を溶解させず、かつレンズの下面の光学コートに対する影響が無視できるものが好ましい。使用する水としては蒸留水が好ましい。   When the exposure is performed by immersion exposure, examples of the immersion liquid to be used include water and a fluorine-based inert liquid. The immersion liquid is preferably a liquid that is transparent to the exposure wavelength and has a refractive index temperature coefficient that is as small as possible so as to minimize distortion of the optical image projected onto the film. In the case of excimer laser light (wavelength 193 nm), it is preferable to use water from the viewpoints of availability and easy handling in addition to the above-described viewpoints. When water is used, an additive that reduces the surface tension of water and increases the surface activity may be added in a small proportion. This additive is preferably one that does not dissolve the resist film on the wafer and can ignore the influence on the optical coating on the lower surface of the lens. The water used is preferably distilled water.

上記露光の後、ポストエクスポージャーベーク(PEB)を行い、レジスト膜の露光された部分において、露光により[B]酸発生体から発生した酸による[A]重合体等が有する酸解離性基の解離を促進させることが好ましい。このPEBによって、露光部と未露光部とで現像液に対する溶解性により差が生じる。PEB温度の下限としては、通常50℃であり、80℃が好ましい。PEB温度の上限としては、通常180℃であり、130℃が好ましい。PEB時間の下限としては、通常5秒であり、10秒が好ましい。PEB時間の上限としては、通常600秒であり、300秒が好ましい。   After the exposure, post-exposure baking (PEB) is performed, and in the exposed part of the resist film, the acid-dissociable group of the [A] polymer and the like by the acid generated from the [B] acid generator by exposure is dissociated. Is preferably promoted. This PEB causes a difference in solubility in the developer between the exposed part and the unexposed part. As a minimum of PEB temperature, it is 50 ° C usually and 80 ° C is preferred. The upper limit of the PEB temperature is usually 180 ° C, preferably 130 ° C. The lower limit of the PEB time is usually 5 seconds, and preferably 10 seconds. The upper limit of the PEB time is usually 600 seconds, and 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、水又はアルコール等のリンス液で洗浄し、乾燥することが一般的である。現像工程における現像方法としては、アルカリ現像でも有機溶媒現像よい。
[Development process]
In this step, the resist film exposed in the exposure step is developed. Thereby, a predetermined resist pattern can be formed. After development, it is common to wash with water or a rinse solution such as alcohol and then dry. As a developing method in the developing step, alkali development or organic solvent development may be used.

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.

また、現像液としては、有機溶媒現像の場合、炭化水素系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒等の有機溶媒、又は有機溶媒を含有する溶媒が挙げられる。上記有機溶媒としては、例えば上述の樹脂組成物の[B]溶媒として列挙した溶媒の1種又は2種以上等が挙げられる。これらの中でも、エステル系溶媒が好ましく、酢酸n−ブチルがより好ましい。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。   Examples of the developing solution include organic solvents such as hydrocarbon solvents, ether solvents, ester solvents, ketone solvents, alcohol solvents, and solvents containing organic solvents in the case of organic solvent development. As said organic solvent, the 1 type (s) or 2 or more types of the solvent enumerated as the [B] solvent of the above-mentioned resin composition are mentioned, for example. Among these, ester solvents are preferable, and n-butyl acetate 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、本発明の実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例及び比較例における各測定は、下記の方法により行った。   Examples Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, each measurement in an Example and a comparative example was performed with the following method.

[重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)]
GPCカラム(東ソー社の「、G2000HXL」2本、「G3000HXL」1本、「G4000HXL」1本)を用い、流量:1.0mL/分、溶出溶媒:テトラヒドロフラン、試料濃度:1.0質量%、試料注入量:100μL、カラム温度:40℃、検出器:示差屈折計の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定した。また、分散度(Mw/Mn)は、Mw及びMnの測定結果より算出した。
[Weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn)]
Using GPC columns (Toso's “G2000HXL”, “G3000HXL”, “G4000HXL”), flow rate: 1.0 mL / min, elution solvent: tetrahydrofuran, sample concentration: 1.0% by mass, Sample injection amount: 100 μL, column temperature: 40 ° C., detector: measured by gel permeation chromatography (GPC) using monodisperse polystyrene as a standard under the analysis conditions of a differential refractometer. The degree of dispersion (Mw / Mn) was calculated from the measurement results of Mw and Mn.

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

<化合物の合成>
[合成例1](化合物(M−1)の合成)
500mLの丸底フラスコにα−メチレン−γ−ブチロラクトン10.8g(110mmol)、下記式(m−1)で表される化合物20.0g(121mmol)、炭酸カリウム20.0g(145mmol)及びジメチルホルムアミド200gを加え、60℃で10時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、セライトろ過で不溶物を除去し、溶媒を留去した。ジクロロメタンに溶解させた後、水洗を2回行った。無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、溶媒を留去することで下記式(m−2)で表される粗体を23.3g(粗収率81%)得た。なお、これ以上の精製は行わずに次の反応に使用した。
<Synthesis of compounds>
[Synthesis Example 1] (Synthesis of Compound (M-1))
In a 500 mL round bottom flask, 10.8 g (110 mmol) of α-methylene-γ-butyrolactone, 20.0 g (121 mmol) of a compound represented by the following formula (m-1), 20.0 g (145 mmol) of potassium carbonate and dimethylformamide 200 g was added and stirred with heating at 60 ° C. for 10 hours. After cooling to room temperature, insolubles were removed by Celite filtration, and the solvent was distilled off. After dissolving in dichloromethane, washing with water was performed twice. By drying over anhydrous sodium sulfate and distilling off the solvent, 23.3 g (crude yield 81%) of a crude product represented by the following formula (m-2) was obtained. Note that this was used in the next reaction without further purification.

500mLの丸底フラスコに下記式(m−2)で表される粗体23.3g及びジメチルホルムアミド200gを加え120℃で8時間加熱撹拌した。溶媒を留去した後、カラムクロマトグラフィで精製することで下記式(M−1)で表される化合物14.8g(2段階全収率69%)を得た。   To a 500 mL round bottom flask, 23.3 g of a crude product represented by the following formula (m-2) and 200 g of dimethylformamide were added, and the mixture was heated and stirred at 120 ° C. for 8 hours. After distilling off the solvent, the residue was purified by column chromatography to obtain 14.8 g of a compound represented by the following formula (M-1) (two-stage total yield 69%).

Figure 2017044874
Figure 2017044874

[合成例2〜19](化合物(M−2)〜(M−19)の合成)
前駆体を適宜選択し、合成例1と同様の操作を行うことによって、下記式(M−2)〜(M−19)で表される化合物を合成した。
[Synthesis Examples 2 to 19] (Synthesis of Compounds (M-2) to (M-19))
By appropriately selecting a precursor and performing the same operation as in Synthesis Example 1, compounds represented by the following formulas (M-2) to (M-19) were synthesized.

Figure 2017044874
Figure 2017044874

<重合体の合成>
上記合成した化合物(m−1)〜(m−19)以外の[A]重合体及び[E]重合体の合成で用いた単量体を以下に示す。
<Synthesis of polymer>
The monomers used in the synthesis of the [A] polymer and [E] polymer other than the synthesized compounds (m-1) to (m-19) are shown below.

Figure 2017044874
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[[A]重合体の合成]
[合成例20]([A]重合体(A−1)の合成)
上記化合物(M’−2)9.50g(50mmol)、上記化合物(M’−1)8.61g(40mmol)、上記化合物(M−1)1.89g(10mmol)を2−ブタノン40gに溶解し、ラジカル重合開始剤としてのAIBN0.79g(単量体の合計に対して5mmol)を添加して単量体溶液を調製した。次いで20gの2−ブタノンを入れた100mLの三口フラスコを30分窒素パージした後、攪拌しながら80℃に加熱し、上記調製した単量体溶液を滴下漏斗にて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、重合溶液を水冷して30℃以下に冷却した。400gのメタノール中に冷却した重合溶液を投入し、析出した白色粉末をろ別した。ろ別した白色粉末を80gのメタノールで2回洗浄した後、ろ別し、50℃で17時間乾燥させて白色粉末状の重合体(A−1)を合成した(15.7g、収率79%)。重合体(A−1)のMwは7,300であり、Mw/Mnは1.54であった。13C−NMR分析の結果、(M’−2)、(M’−1)、(M−1)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ50.1モル%、40.2モル%、9.7モル%であった。
[[A] Synthesis of polymer]
[Synthesis Example 20] (Synthesis of [A] polymer (A-1))
9.50 g (50 mmol) of the above compound (M′-2), 8.61 g (40 mmol) of the above compound (M′-1), and 1.89 g (10 mmol) of the above compound (M-1) are dissolved in 40 g of 2-butanone. Then, 0.79 g of AIBN (5 mmol with respect to the total amount of monomers) as a radical polymerization initiator was added to prepare a monomer solution. Next, a 100 mL three-necked flask containing 20 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, and then heated to 80 ° C. with stirring, and the prepared monomer solution was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel. The dripping start was set as the polymerization reaction start time, and the polymerization reaction was carried out for 6 hours. After completion of the polymerization reaction, the polymerization solution was cooled with water and cooled to 30 ° C. or lower. The polymerization solution cooled in 400 g of methanol was added, and the precipitated white powder was separated by filtration. The filtered white powder was washed twice with 80 g of methanol, filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours to synthesize a white powdery polymer (A-1) (15.7 g, yield 79). %). Mw of the polymer (A-1) was 7,300, and Mw / Mn was 1.54. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of each structural unit derived from (M′-2), (M′-1), and (M-1) was 50.1 mol% and 40.2 mol%, respectively. 9.7 mol%.

[合成例58](重合体(A−39)の合成)
上記化合物(M’−3)45.27g(50mmol)、上記化合物(M’−2)43.83g(40mmol)、上記化合物(M−1))10.90g(10mmol)、ラジカル重合開始剤としてAIBN4.58g(単量体の合計対して5mmol)並びにt−ドデシルメルカプタン1.14gを、プロピレングリコールモノメチルエーテル100gに溶解した後、窒素雰囲気下、反応温度を70℃に保持して、16時間共重合させた。重合反応終了後、重合溶液を1,000gのn−ヘキサン中に滴下して、重合体を凝固精製した。次いで上記重合体に、再度プロピレングリコールモノメチルエーテル150gを加えた後、更に、メタノール150g、トリエチルアミン34g及び水6gを加えて、沸点にて還流させながら、8時間加水分解反応を行った。反応終了後、溶剤及びトリエチルアミンを減圧留去し、得られた重合体をアセトン150gに溶解した後、2,000gの水中に滴下して凝固させ、生成した白色粉末をろ過し、50℃で17時間乾燥させて白色粉末状の重合体(A−39)を得た(62.1g、収率70%)。重合体(A−39)のMwは7,200であり、Mw/Mnは1.88であった。13C−NMR分析の結果、p−ヒドロキシスチレン、(M’−2)及び(M−1)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ50.2モル%、40.1モル%及び9.7モル%であった。
[Synthesis Example 58] (Synthesis of Polymer (A-39))
45.27 g (50 mmol) of the compound (M′-3), 43.83 g (40 mmol) of the compound (M′-2), 10.90 g (10 mmol) of the compound (M-1), and a radical polymerization initiator. After 4.58 g of AIBN (5 mmol with respect to the total amount of monomers) and 1.14 g of t-dodecyl mercaptan were dissolved in 100 g of propylene glycol monomethyl ether, the reaction temperature was maintained at 70 ° C. under a nitrogen atmosphere, Polymerized. After completion of the polymerization reaction, the polymer solution was dropped into 1,000 g of n-hexane to solidify and purify the polymer. Next, 150 g of propylene glycol monomethyl ether was added to the polymer again, and then 150 g of methanol, 34 g of triethylamine and 6 g of water were further added, and a hydrolysis reaction was performed for 8 hours while refluxing at the boiling point. After completion of the reaction, the solvent and triethylamine were distilled off under reduced pressure, and the resulting polymer was dissolved in 150 g of acetone, then dropped into 2,000 g of water to solidify, and the resulting white powder was filtered and filtered at 50 ° C. It was made to dry for a time and the white powdery polymer (A-39) was obtained (62.1g, 70% of yield). Mw of the polymer (A-39) was 7,200, and Mw / Mn was 1.88. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of each structural unit derived from p-hydroxystyrene, (M′-2) and (M-1) was 50.2 mol%, 40.1 mol% and 9 respectively. 0.7 mol%.

[合成例21〜57、59及び60](重合体(A−2)〜(A−38)並びに重合体(CA−1)及び(CA−2)の合成)
下記表1、表2又は表3に示す種類及び含有量の各成分を用いた以外は合成例20と同様にして、重合体(A−2)〜(A−38)、(CA−1)及び(CA−2)を合成した。なお、表2及び表3中の「−」は該当する成分を用いなかったことを示す。
[Synthesis Examples 21 to 57, 59 and 60] (Synthesis of Polymers (A-2) to (A-38) and Polymers (CA-1) and (CA-2))
Polymers (A-2) to (A-38), (CA-1) in the same manner as in Synthesis Example 20 except that the components of the types and contents shown in Table 1, Table 2 or Table 3 below were used. And (CA-2) were synthesized. In Tables 2 and 3, “-” indicates that the corresponding component was not used.

Figure 2017044874
Figure 2017044874

Figure 2017044874
Figure 2017044874

Figure 2017044874
Figure 2017044874

[[E]重合体の合成]
[合成例61](重合体(E−1)の合成)
上記化合物(M’−12)71.67g(70mmol)及び上記化合物(M’−13)28.33g(30mmol)を、100gの2−ブタノンに溶解し、ラジカル重合開始剤としてのジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート6.47g(単量体の合計に対して5mmol)を溶解させて単量体溶液を調製した。次いで100gの2−ブタノンを入れた1,000mLの三口フラスコを30分窒素パージした後、攪拌しながら80℃に加熱し、上記調製した単量体溶液を滴下漏斗にて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、重合溶液を水冷して30℃以下に冷却した。反応溶液を2L分液漏斗に移液した後、150gのn−ヘキサンで上記重合溶液を均一に希釈し、600gのメタノールを投入して混合した。次いで30gの蒸留水を投入し、さらに攪拌して30分静置した。その後、下層を回収し、固形分である重合体(E−1)を含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た(収率60%)。重合体(E−1)のMwは7,200であり、Mw/Mnは2.00であった。13C−NMR分析の結果、(M’−12)及びに由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ71.1モル%及び28.9モル%であった。
[[E] Synthesis of polymer]
[Synthesis Example 61] (Synthesis of Polymer (E-1))
71.67 g (70 mmol) of the above compound (M′-12) and 28.33 g (30 mmol) of the above compound (M′-13) were dissolved in 100 g of 2-butanone, and dimethyl 2,2 as a radical polymerization initiator was dissolved. A monomer solution was prepared by dissolving 6.47 g of '-azobisisobutyrate (5 mmol with respect to the total amount of monomers). Next, a 1,000 mL three-necked flask containing 100 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, and then heated to 80 ° C. with stirring, and the monomer solution prepared above was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel. . The dripping start was set as the polymerization reaction start time, and the polymerization reaction was carried out for 6 hours. After completion of the polymerization reaction, the polymerization solution was cooled with water and cooled to 30 ° C. or lower. The reaction solution was transferred to a 2 L separatory funnel, and then the polymerization solution was uniformly diluted with 150 g of n-hexane, and 600 g of methanol was added and mixed. Next, 30 g of distilled water was added, and the mixture was further stirred and allowed to stand for 30 minutes. Thereafter, the lower layer was recovered to obtain a propylene glycol monomethyl ether acetate solution containing the polymer (E-1) as a solid content (yield 60%). Mw of the polymer (E-1) was 7,200, and Mw / Mn was 2.00. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of each structural unit derived from (M′-12) was 71.1 mol% and 28.9 mol%, respectively.

<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[B]酸発生体、[D]酸拡散制御体、[C]溶媒及び[F]偏在化促進剤を以下に示す。
<Preparation of radiation-sensitive resin composition>
The [B] acid generator, [D] acid diffusion controller, [C] solvent and [F] uneven distribution accelerator used for the preparation of the radiation sensitive resin composition are shown below.

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

Figure 2017044874
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[[C]溶媒]
C−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
C−2:シクロヘキサノン
[[C] solvent]
C-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate C-2: Cyclohexanone

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

Figure 2017044874
Figure 2017044874

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

[ArF露光用感放射線性樹脂組成物の調製]
[実施例1]
[A]重合体としての(A−1)100質量部、[B]酸発生体としての(B−1)8.5質量部、[D]酸拡散制御体としての(D−1)2.3質量部、[E]重合体としての(E−1)3質量部、[C]溶媒としての(C−1)2,240質量部及び(E−2)960質量部、並びに[F]偏在化促進剤としての(F−1)30質量部を配合し、得られた配合物を孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過することにより感放射線性樹脂組成物(J−1)を調製した。
[Preparation of radiation-sensitive resin composition for ArF exposure]
[Example 1]
[A] 100 parts by mass of (A-1) as a polymer, [B] 8.5 parts by mass of (B-1) as an acid generator, [D] (D-1) 2 as an acid diffusion controller 3 parts by weight, (E-1) 3 parts by weight as a polymer, (C-1) 2,240 parts by weight and (E-2) 960 parts by weight as a solvent, and [F] The radiation sensitive resin composition (J-1) was prepared by blending 30 parts by mass of (F-1) as an uneven distribution promoter and filtering the resulting blend through a membrane filter having a pore size of 0.2 μm. did.

[実施例2〜42並びに比較例1及び2]
下記表4、表5又は表6に示す種類及び配合量の各成分を用いた以外は、実施例1と同様に操作して、各感放射線性樹脂組成物を調製した。
[Examples 2 to 42 and Comparative Examples 1 and 2]
Each radiation-sensitive resin composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the components of the types and blending amounts shown in Table 4, Table 5 or Table 6 were used.

Figure 2017044874
Figure 2017044874

Figure 2017044874
Figure 2017044874

Figure 2017044874
Figure 2017044874

<レジストパターンの形成(1)>
12インチのシリコンウエハー表面に、スピンコーター(東京エレクトロン社の「CLEAN TRACK ACT12」)を使用して、下層反射防止膜形成用組成物(ブルワーサイエンス社の「ARC66」)を塗布した後、205℃で60秒間加熱することにより膜厚105nmの下層反射防止膜を形成した。この下層反射防止膜上に、上記スピンコーターを使用して上記調製した各感放射線性樹脂組成物を塗布し、90℃で60秒間PBを行った。その後、23℃で30秒間冷却し、膜厚90nmのレジスト膜を形成した。次に、このレジスト膜を、ArFエキシマレーザー液浸露光装置(NIKON社の「NSR−S610C」)を用い、NA=1.3、ダイポール(シグマ0.977/0.782)の光学条件にて、40nmラインアンドスペース(1L1S)マスクパターンを介して露光した。露光後、90℃で60秒間PEBを行った。その後、アルカリ現像液としての2.38質量%のTMAH水溶液を用いてアルカリ現像し、水で洗浄し、乾燥してポジ型のレジストパターンを形成した。このレジストパターン形成の際、ターゲット寸法が40nmの1対1ラインアンドスペースのマスクを介して形成した線幅が、線幅40nmの1対1ラインアンドスペースに形成される露光量を最適露光量とした。
<Formation of resist pattern (1)>
A 12-inch silicon wafer surface was coated with a composition for forming a lower antireflection film (“ARC66” from Brewer Science Co., Ltd.) using a spin coater (“CLEAN TRACK ACT12” from Tokyo Electron), and then 205 ° C. Was heated for 60 seconds to form a lower antireflection film having a thickness of 105 nm. On the lower antireflection film, each of the prepared radiation sensitive resin compositions was applied using the spin coater, and PB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. Then, it cooled at 23 degreeC for 30 second, and formed the resist film with a film thickness of 90 nm. Next, this resist film was subjected to an optical condition of NA = 1.3 and dipole (Sigma 0.977 / 0.782) using an ArF excimer laser immersion exposure apparatus (“NSR-S610C” manufactured by NIKON). , Exposed through a 40 nm line and space (1L1S) mask pattern. After the exposure, PEB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. Thereafter, the resist was alkali-developed using a 2.38 mass% TMAH aqueous solution as an alkali developer, washed with water, and dried to form a positive resist pattern. When this resist pattern is formed, the line width formed through a one-to-one line and space mask having a target dimension of 40 nm is defined as an optimum exposure amount. did.

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

<評価>
上記形成したレジストパターンについて下記方法に従って測定することにより、各感放射線性樹脂組成物を評価した。評価結果を下記表7に示す。なお、レジストパターンの測長には走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社の「CG−4100」)を用いた。
<Evaluation>
Each radiation-sensitive resin composition was evaluated by measuring the formed resist pattern according to the following method. The evaluation results are shown in Table 7 below. A scanning electron microscope (Hitachi High-Technologies “CG-4100”) was used for measuring the resist pattern.

[LWR性能]
レジストパターンを、上記走査型電子顕微鏡を用い、パターン上部から観察した。線幅を任意のポイントで計50点測定し、その測定値の分布から3シグマ値を求め、これをLWR性能(nm)とした。LWR性能は、4.2nm以下の場合は「良好」と、4.2nmを超える場合は「不良」と評価できる。
[LWR performance]
The resist pattern was observed from above the pattern using the scanning electron microscope. A total of 50 line widths were measured at arbitrary points, and a 3-sigma value was obtained from the distribution of the measured values, and this was defined as LWR performance (nm). The LWR performance can be evaluated as “good” when the thickness is 4.2 nm or less and “bad” when the thickness exceeds 4.2 nm.

[解像性]
上記最適露光量において解像される最小のレジストパターンの寸法を測定し、この測定結果を解像性(nm)とした。測定値は、33nm以下の場合は「良好」と、33nmを超える場合は「不良」と評価できる。
[Resolution]
The dimension of the minimum resist pattern that can be resolved at the optimum exposure dose is measured, and the measurement result is defined as resolution (nm). The measured value can be evaluated as “good” when it is 33 nm or less, and “bad” when it exceeds 33 nm.

[断面形状の矩形性]
上記最適露光量において解像されるレジストパターンの断面形状を観察し、レジストパターンの中間での線幅Lb及び膜の上部での線幅Laを測定しLa/Lbを算出し、断面形状の矩形性の指標とした。断面形状の矩形性は、0.9≦La/Lb≦1.1である場合は「良好」と、上記範囲外である場合は「不良」と評価できる。
[Rectangularity of the cross-sectional shape]
Observe the cross-sectional shape of the resist pattern resolved at the optimum exposure amount, measure the line width Lb in the middle of the resist pattern and the line width La at the top of the film, calculate La / Lb, and calculate the cross-sectional rectangle It was used as an index of sex. The rectangularity of the cross-sectional shape can be evaluated as “good” when 0.9 ≦ La / Lb ≦ 1.1, and “bad” when outside the above range.

[焦点深度]
上記最適露光量において解像されるレジストパターンにおいて、深さ方向にフォーカスを変化させた際の寸法を観測し、ブリッジや残渣が無いままパターン寸法が基準の90%〜110%に入る深さ方向の余裕度を測定し、この測定結果を焦点深度(nm)とした。焦点深度は、25nm以下の場合は「良好」と、25nmを超える場合は「不良」と評価できる。
[Depth of focus]
In the resist pattern resolved at the above optimum exposure amount, the dimension when the focus is changed in the depth direction is observed, and the depth direction in which the pattern dimension falls within 90% to 110% of the standard without any bridge or residue. Was measured, and the measurement result was defined as the depth of focus (nm). When the depth of focus is 25 nm or less, it can be evaluated as “good”, and when it exceeds 25 nm, it can be evaluated as “bad”.

[MEEF性能]
上上記最適露光量において、5種類のマスクサイズ(38.0nmLine/80nmPitch、39.0nmLine/80nmPitch、40.0nmLine/80nmPitch、41.0nmLine/80nmPitch、42.0nmLine/80nmPitch)で解像されるレジストパターンの線幅を測定した。横軸をマスクサイズ、縦軸を各マスクサイズで形成された線幅として、得られた測定値をプロットし、最小二乗法により算出した近似直線の傾きを求め、この傾きをMEEF性能とした。MEEF性能は、5.5nm以下の場合は「良好」と、5.5nmを超える場合は「不良」と評価できる。
[MEEF performance]
Above, the resist pattern resolved with five types of mask sizes (38.0 nmLine / 80 nmPitch, 39.0 nmLine / 80 nmPitch, 40.0 nmLine / 80 nmPitch, 41.0 nmLine / 80 nmPitch, 42.0 nmLine / 80 nmPitch) at the above optimum exposure dose. The line width of was measured. The obtained measurement values were plotted with the horizontal axis as the mask size and the vertical axis as the line width formed with each mask size, and the slope of the approximate straight line calculated by the least square method was obtained, and this slope was defined as MEEF performance. The MEEF performance can be evaluated as “good” when it is 5.5 nm or less, and “bad” when it exceeds 5.5 nm.

Figure 2017044874
Figure 2017044874

[膜収縮抑制性]
12インチのシリコンウエハー表面に、スピンコーター(東京エレクトロン社の「CLEAN TRACK ACT12」)を使用して、下層反射防止膜形成用組成物(ブルワーサイエンス社の「ARC66」)を塗布した後、205℃で60秒間加熱することにより膜厚105nmの下層反射防止膜を形成した。この下層反射防止膜上に、上記スピンコーターを使用して上記調製した各感放射線性樹脂組成物を塗布し、90℃で60秒間PBを行った。その後、23℃で30秒間冷却し、平均膜厚90nmのレジスト膜を形成した。次に、このレジスト膜を、ArFエキシマレーザー液浸露光装置(NIKON社の「NSR−S610C」)を用い、70mJで全面露光を行った後に膜厚測定を実施し平均膜厚Aを求めた。続いて、90℃で60秒間のPEBを実施した後に、再度膜厚測定を実施し平均膜厚Bを求めた。このとき、100×(A−B)/A (%)を求め、これをPEBによる膜収縮率とした。結果を下記表8に示す。膜収縮抑制性は、20%以下の場合は「良好」と、20%を超える場合は「不良」と評価できる。
[Membrane shrinkage suppression]
A 12-inch silicon wafer surface was coated with a composition for forming a lower antireflection film (“ARC66” from Brewer Science Co., Ltd.) using a spin coater (“CLEAN TRACK ACT12” from Tokyo Electron), and then 205 ° C. Was heated for 60 seconds to form a lower antireflection film having a thickness of 105 nm. On the lower antireflection film, each of the prepared radiation sensitive resin compositions was applied using the spin coater, and PB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. Then, it cooled at 23 degreeC for 30 second, and formed the resist film with an average film thickness of 90 nm. Next, this resist film was exposed at 70 mJ on the entire surface using an ArF excimer laser immersion exposure apparatus (“NSR-S610C” manufactured by NIKON), and then the film thickness was measured to obtain the average film thickness A. Subsequently, after carrying out PEB at 90 ° C. for 60 seconds, the film thickness was measured again to obtain the average film thickness B. At this time, 100 * (AB) / A (%) was calculated | required and this was made into the film contraction rate by PEB. The results are shown in Table 8 below. The film shrinkage inhibiting property can be evaluated as “good” when it is 20% or less, and “bad” when it exceeds 20%.

Figure 2017044874
Figure 2017044874

[電子線露光用感放射線性樹脂組成物の調製]
[実施例43]
[A]重合体としての(A−1)100質量部、[B]酸発生体としての(B−1)20質量部、[D]酸拡散制御体としての(D−1)3.6質量部、[C]溶媒としての(E−1)4280質量部及び(E−2)1830質量部を配合し、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過することにより感放射線性樹脂組成物(J−43)を調製した。
[Preparation of radiation-sensitive resin composition for electron beam exposure]
[Example 43]
[A] 100 parts by mass of (A-1) as a polymer, [B] 20 parts by mass of (B-1) as an acid generator, [D] (D-1) 3.6 as an acid diffusion controller (E-1) 4280 parts by mass and (E-2) 1830 parts by mass as a [C] solvent are blended, and the mixture is filtered through a membrane filter having a pore size of 0.2 μm to give a radiation-sensitive resin composition (J -43) was prepared.

[実施例44〜46並びに比較例3及び4]
下記表9に示す種類及び配合量の各成分を用いた以外は、実施例43と同様に操作して、各感放射線性樹脂組成物を調製した。
[Examples 44 to 46 and Comparative Examples 3 and 4]
Each radiation-sensitive resin composition was prepared in the same manner as in Example 43 except that the components of the types and blending amounts shown in Table 9 below were used.

Figure 2017044874
Figure 2017044874

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

<レジストパターンの形成(4)>
上記TMAH水溶液の代わりに酢酸n−ブチルを用いて有機溶媒現像し、かつ水での洗浄を行わなかった以外は、上記レジストパターンの形成(3)と同様に操作して、ネガ型のレジストパターンを形成した。
<Formation of resist pattern (4)>
A negative resist pattern was prepared in the same manner as in the above resist pattern formation (3) except that n-butyl acetate was used instead of the TMAH aqueous solution and the organic solvent was developed. Formed.

<評価>
上記各感放射線性樹脂組成物を用いて形成したレジストパターンについて、上記実施例1〜42と同様の評価を実施した。結果を下記表10に示す。この場合、LWR性能は、5nm以下の場合は「良好」と、5nmを超える場合は「不良」と評価できる。
<Evaluation>
About the resist pattern formed using each said radiation sensitive resin composition, evaluation similar to the said Examples 1-42 was implemented. The results are shown in Table 10 below. In this case, the LWR performance can be evaluated as “good” when it is 5 nm or less and “bad” when it exceeds 5 nm.

Figure 2017044874
Figure 2017044874

表8、表9及び表10の結果からわかるように、実施例の感放射線性樹脂組成物によれば、ArF露光及び電子線露光のいずれにおいても、また、アルカリ溶媒及び有機溶媒のいずれにおいても焦点深度、MEEF性能、LWR性能、解像性、断面形状の矩形性及び膜収縮抑制性(以下、「リソグラフィー性能」ともいう)に優れる。なお、電子線露光とEUV露光とでは、得られるレジストパターンの性能に相関があることが知られている。従って、実施例の感放射線性樹脂組成は、EUV露光においても優れたリソグラフィー性能を発揮すると推測される。   As can be seen from the results of Table 8, Table 9, and Table 10, according to the radiation-sensitive resin compositions of the examples, both in ArF exposure and electron beam exposure, and in any of alkaline solvents and organic solvents. It is excellent in depth of focus, MEEF performance, LWR performance, resolution, rectangular shape of a cross-sectional shape, and film shrinkage suppression (hereinafter also referred to as “lithography performance”). It is known that there is a correlation between the performance of the resist pattern obtained between electron beam exposure and EUV exposure. Therefore, it is presumed that the radiation-sensitive resin compositions of the examples exhibit excellent lithography performance even in EUV exposure.

本発明の感放射線性樹脂組成物によれば、[A]重合体が特定構造に起因する適度な剛直性を有することにより、焦点深度、MEEF性能、LWR性能、解像性、断面形状の矩形性及び膜収縮抑制性に優れるレジストパターンを形成することができる。従って、これらは、今後さらに微細化が進行すると予想される半導体デバイス製造用に好適に用いることができる。   According to the radiation sensitive resin composition of the present invention, the [A] polymer has an appropriate rigidity due to the specific structure, so that the focal depth, the MEEF performance, the LWR performance, the resolution, and the cross-sectional rectangle are rectangular. It is possible to form a resist pattern having excellent properties and film shrinkage suppression properties. Accordingly, these can be suitably used for manufacturing semiconductor devices that are expected to be further miniaturized in the future.

Claims (8)

下記式(1)で表される第1構造単位及び下記式(2)で表される第2構造単位を有する重合体、
感放射線性酸発生体、並びに
溶媒
を含有し、
上記重合体が、上記第1構造単位として下記式(1−1)で表されるマレイミド構造単位を有し、
上記重合体における上記第1構造単位の含有割合が50モル%以下、かつ上記重合体における上記マレイミド構造単位の含有割合が4モル%以上である感放射線性樹脂組成物。
Figure 2017044874
(式(1)中、R11及びR12は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。R13は、炭素数1〜40の2価の有機基であり、R13と結合している2つの炭素原子と共に環員数3〜40の環構造を形成している。
式(2)中、R21、R22、R23及びR24は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子又は炭素数1〜40の1価の有機基である。
式(1−1)中、Aは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。Lは、環内に−CO−、−O−及び−SO−から選ばれる基をひとつ以上有していてもよい、環員数4以上の1価の環状有機基である。)
A polymer having a first structural unit represented by the following formula (1) and a second structural unit represented by the following formula (2);
Containing a radiation sensitive acid generator, and a solvent,
The polymer has a maleimide structural unit represented by the following formula (1-1) as the first structural unit,
The radiation sensitive resin composition whose content rate of the said 1st structural unit in the said polymer is 50 mol% or less, and whose content rate of the said maleimide structural unit in the said polymer is 4 mol% or more.
Figure 2017044874
(In formula (1), R 11 and R 12 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 13 is a divalent organic group having 1 to 40 carbon atoms. A ring structure having 3 to 40 ring members together with two carbon atoms bonded to R 13 .
In Formula (2), R 21 , R 22 , R 23 and R 24 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom or a monovalent organic group having 1 to 40 carbon atoms.
In formula (1-1), A represents a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. L is a monovalent cyclic organic group having 4 or more ring members, which may have one or more groups selected from —CO—, —O—, and —SO 2 — in the ring. )
上記式(1−1)におけるAが単結合又は置換若しくは非置換の炭素数1〜20の2価の炭化水素基である請求項1に記載の感放射線性樹脂組成物。   The radiation sensitive resin composition according to claim 1, wherein A in the formula (1-1) is a single bond or a substituted or unsubstituted divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. 上記式(1−1)におけるAが単結合又は−CR1415−であり、R14及びR15がそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1〜19の1価の有機基である請求項1又は請求項2に記載の感放射線性樹脂組成物。 A in the above formula (1-1) is a single bond or —CR 14 R 15 —, and R 14 and R 15 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 19 carbon atoms. The radiation sensitive resin composition of Claim 1 or Claim 2. 上記式(1−1)におけるAが有機基であり、この有機基がカルボニル基を含む請求項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 A in the formula (1-1) is an organic group, and the organic group contains a carbonyl group. 上記第1構造単位における上記マレイミド構造単位の含有割合が20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 maleimide structural unit in the first structural unit is 20 mol% or more. 上記第2構造単位が酸解離性基を含む請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物。   The radiation sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the second structural unit includes an acid dissociable group. 上記第2構造単位が、下記式(2−1)又は(2−2)で表される請求項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。
Figure 2017044874
(式(2−1)中、R31は、水素原子、フッ素原子、メチル基又トリフルオロメチル基である。R32は、水素原子又は炭素数1〜40の1価の有機基である。
式(2−2)中、R41は、水素原子又はメチル基である。Xは、ヒドロキシ基、ハロゲン原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。nは、0〜5の整数である。nが2以上の場合、複数のXは同一でも異なっていてもよい。)
The radiation sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the second structural unit is represented by the following formula (2-1) or (2-2).
Figure 2017044874
(In formula (2-1), R 31 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 32 is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 40 carbon atoms.
In formula (2-2), R 41 represents a hydrogen atom or a methyl group. X is a hydroxy group, a halogen atom, or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. n is an integer of 0-5. When n is 2 or more, the plurality of Xs may be the same or different. )
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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