JP2017203858A - Radiation-sensitive resin composition for ion implantation and method for manufacturing semiconductor element - Google Patents

Radiation-sensitive resin composition for ion implantation and method for manufacturing semiconductor element Download PDF

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正之 三宅
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiation-sensitive resin composition for ion implantation excellent in DOF performance in ISO-TAP pattern formation.SOLUTION: A radiation-sensitive resin composition for ion implantation contains a polymer component having a first structural unit containing a first acid dissociable group having a bridge bond and a second structural unit containing a second acid dissociable group other than the first acid dissociable group in the same or different polymer, a radiation-sensitive acid generator and a solvent, where a content ratio of the first structural unit with respect to the total of the first structural unit and the second structural unit in the polymer component is 5 mol% or more and 80 mol% or less, and the total content of the component other than the solvent is 2 mass% or more and 6 mass% or less. The polymer component preferably contains a polymer having the first structural unit and the second structural unit or is a mixture having the polymer having the first structural unit and the polymer having the second structural unit.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、イオンインプランテーション用感放射線性樹脂組成物及び半導体素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a radiation-sensitive resin composition for ion implantation and a method for producing a semiconductor element.

リソグラフィーによる微細加工に用いられる化学増幅型のフォトレジスト組成物は、ArFエキシマレーザー光等の遠紫外線、X線等の電磁波、電子線等の荷電粒子線などの露光光の照射により露光部に酸を発生させる。この酸を触媒とする化学反応により、露光部と未露光部との現像液に対する溶解速度に差を生じさせることで、基板上にレジストパターンを形成させることができる(特開昭59−45439号公報、特開昭60−52845号公報及び特開平2−25850号公報参照)。   A chemically amplified photoresist composition used for microfabrication by lithography is used to irradiate exposed portions with exposure light such as far ultraviolet rays such as ArF excimer laser light, electromagnetic waves such as X-rays, and charged particle beams such as electron beams. Is generated. A resist pattern can be formed on the substrate by causing a difference in the dissolution rate of the exposed portion and the unexposed portion in the developer by a chemical reaction using this acid as a catalyst (Japanese Patent Laid-Open No. 59-45439). Gazette, JP-A-60-52845 and JP-A-2-25850).

このようにして形成されたレジストパターンは、基板にイオン注入を行うイオンインプランテーションの際のマスクとして用いられ、イオン注入された無機基板を含む半導体素子を製造に利用されている(特開2004−233656号公報及び特開2005−316136号公報参照)。一方、近年の集積回路素子の構造の複雑化により、ラインアンドスペース(LS)、コンタクトホール(CH)、円柱状の凸部構造のISO−TAP等の多様なパターンを形成する必要性が増えてきており、これらのパターン形成の際に、特に焦点深度(Depth of Focus)に優れることが求められている。しかし、上記従来のイオンインプランテーション用感放射線性樹脂組成物では、ISO−TAP形状のレジストパターンを良好に形成することは難しく、特に、DOF性能に優れるイオンインプランテーション用感放射線性樹脂組成物は知られていない。   The resist pattern formed in this way is used as a mask for ion implantation in which ions are implanted into a substrate, and is used for manufacturing a semiconductor element including an ion-implanted inorganic substrate (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-2004). No. 233656 and JP-A-2005-316136). On the other hand, due to the complexity of the structure of integrated circuit elements in recent years, there is an increasing need to form various patterns such as line and space (LS), contact holes (CH), and cylindrical convex structure ISO-TAP. In forming these patterns, it is particularly required to have excellent depth of focus. However, with the conventional radiation sensitive resin composition for ion implantation, it is difficult to satisfactorily form an ISO-TAP-shaped resist pattern. In particular, the radiation sensitive resin composition for ion implantation having excellent DOF performance is unknown.

特開昭59−45439号公報JP 59-45439 A 特開昭60−52845号公報JP-A-60-52845 特開平2−25850号公報JP-A-2-25850 特開2004−233656号公報JP 2004-233656 A 特開2005−316136号公報JP 2005-316136 A

本発明は以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、ISO−TAPパターン形成におけるDOF性能に優れるイオンインプランテーション用感放射線性樹脂組成物及び半導体素子の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made based on the above circumstances, and an object thereof is to provide a radiation-sensitive resin composition for ion implantation excellent in DOF performance in ISO-TAP pattern formation and a method for manufacturing a semiconductor element. There is.

上記課題を解決するためになされた発明は、同一又は異なる重合体中に、橋状結合を有する第1酸解離性基(以下、酸解離性基(I))ともいう)を含む第1構造単位(以下、「構造単位(I)」ともいう)と、上記酸解離性基(I)以外の第2酸解離性基(以下、「酸解離性基(II)」ともいう)を含む第2構造単位(以下、「構造単位(II)」ともいう)とを有する重合体成分(以下、「[A]重合体成分」ともいう)、感放射線性酸発生体(以下、「[B]酸発生体」ともいう)、及び溶媒(以下、「[C]溶媒」ともいう)を含有し、上記[A]重合体成分における上記構造単位(I)及び構造単位(II)の合計に対する構造単位(I)の含有割合が5モル%以上80モル%以下であり、上記[C]溶媒以外の成分の合計含有量が2質量%以上6質量%以下であるイオンインプランテーション用感放射線性樹脂組成物である。   The invention made in order to solve the above-mentioned problem is a first structure comprising a first acid-dissociable group having a bridge-like bond (hereinafter also referred to as acid-dissociable group (I)) in the same or different polymers. A unit containing a unit (hereinafter also referred to as “structural unit (I)”) and a second acid dissociable group (hereinafter also referred to as “acid dissociable group (II)”) other than the acid dissociable group (I). A polymer component (hereinafter also referred to as “[A] polymer component”) having two structural units (hereinafter also referred to as “structural unit (II)”), a radiation-sensitive acid generator (hereinafter referred to as “[B]”). An acid generator ”) and a solvent (hereinafter also referred to as“ [C] solvent ”), and a structure relative to the sum of the structural unit (I) and the structural unit (II) in the polymer component [A]. The content of the unit (I) is 5 mol% or more and 80 mol% or less, and the total content of components other than the above [C] solvent There is an ion implantation for radiation-sensitive resin composition is 6% less than 2 wt%.

上記課題を解決するためになされた別の発明は、無機基板の表面に膜を形成する工程、上記膜を露光する工程、上記露光された膜を現像する工程、及び上記現像後の膜をマスクとし、上記無機基板にイオン注入する工程を備え、上記膜を当該イオンインプランテーション用感放射線性樹脂組成物により形成する半導体素子の製造方法である。   Another invention made in order to solve the above-described problems includes a step of forming a film on the surface of an inorganic substrate, a step of exposing the film, a step of developing the exposed film, and a mask of the film after development. And a step of ion-implanting the inorganic substrate, wherein the film is formed from the radiation-sensitive resin composition for ion implantation.

ここで、「酸解離性基」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、酸の作用により解離する基をいう。   Here, the “acid-dissociable group” refers to a group that replaces a hydrogen atom of a carboxy group, a hydroxy group, or the like and dissociates by the action of an acid.

本発明のイオンインプランテーション用感放射線性樹脂組成物及び半導体素子の製造方法によれば、優れたDOF性能を発揮してISO−TAPパターンを形成することができ、このような優れたパターンをマスクとすることにより、所望の領域にイオン注入が施された無機基板を含む半導体素子を製造することができる。従って、これらは、半導体製品等の製造などに好適に用いることができ、製品の性能、信頼性、歩留まり等を向上させることができる。   According to the radiation sensitive resin composition for ion implantation of the present invention and the method for manufacturing a semiconductor device, an ISO-TAP pattern can be formed by exhibiting excellent DOF performance, and such an excellent pattern is masked. By doing so, a semiconductor element including an inorganic substrate in which ions are implanted in a desired region can be manufactured. Accordingly, these can be suitably used for the manufacture of semiconductor products and the like, and the performance, reliability, yield, etc. of the products can be improved.

<イオンインプランテーション用感放射線性樹脂組成物>
当該イオンインプランテーション用感放射線性樹脂組成物(以下、単に、「当該感放射線性樹脂組成物」ともいう)は、イオンインプランテーション、すなわち、無機基板等にイオン注入する際のマスクを形成するために好適に用いられる。
<Radiation-sensitive resin composition for ion implantation>
The radiation-sensitive resin composition for ion implantation (hereinafter also simply referred to as “the radiation-sensitive resin composition”) is used to form a mask for ion implantation, that is, ion implantation into an inorganic substrate or the like. Is preferably used.

当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体成分、[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いてもよい。   The radiation sensitive resin composition contains a [A] polymer component, a [B] acid generator, and a [C] solvent. The radiation-sensitive resin composition may contain a [D] acid diffusion controller as a suitable component, and may contain other optional components as long as the effects of the present invention are not impaired.

当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体成分が構造単位(I)と構造単位(II)とを有し、[A]重合体成分における構造単位(I)及び構造単位(II)の合計に対する構造単位(I)の含有割合が5モル%以上80モル%以下であり、上記[C]溶媒以外の成分の合計含有量が2質量%以上6質量%以下であることにより、ISO−TAP形成におけるDOF性能に優れる。当該感放射線性樹脂組成物が上記構成を有することで、上記効果を奏する理由については必ずしも明確ではないが、例えば以下のように推察することができる。すなわち、当該感放射線性樹脂組成物の[C]溶媒以外の成分の合計含有量(以下、「固形分濃度」ともいう)を上記特定範囲とすることにより、当該感放射線性樹脂組成物の塗工性を向上させることができ、レジスト膜の形成性を向上させることができる。加えて、[A]重合体成分における酸解離性基のうち、橋状結合を有するものの割合を上記特定範囲とすることで、現像時の[A]重合体成分の溶解性をより適度なものに調整することができる。これらの結果、当該感放射線性樹脂組成物は、ISO−TAP等の特定形状のパターンを形成する場合に、DOF性能を向上させることができると考えられる。以下、各成分について説明する。   In the radiation-sensitive resin composition, the [A] polymer component has the structural unit (I) and the structural unit (II), and the structural unit (I) and the structural unit (II) in the [A] polymer component. The content ratio of the structural unit (I) with respect to the total of 5 mol% to 80 mol%, and the total content of components other than the above [C] solvent is 2 mass% to 6 mass%. -Excellent DOF performance in TAP formation. The reason why the radiation-sensitive resin composition has the above-described configuration and thus exhibits the above-mentioned effects is not necessarily clear, but can be inferred as follows, for example. That is, by setting the total content of components other than the [C] solvent of the radiation-sensitive resin composition (hereinafter also referred to as “solid content concentration”) within the specific range, the application of the radiation-sensitive resin composition is performed. Workability can be improved and the formability of the resist film can be improved. In addition, by setting the ratio of those having acid-dissociable groups in the polymer component [A] having a bridge-like bond within the specific range, the solubility of the polymer component [A] during development is more appropriate. Can be adjusted. As a result, it is considered that the radiation-sensitive resin composition can improve the DOF performance when a pattern having a specific shape such as ISO-TAP is formed. Hereinafter, each component will be described.

<[A]重合体成分>
[A]重合体成分は、同一又は異なる重合体中に、構造単位(I)と構造単位(II)とを有し、構造単位(I)及び構造単位(II)の合計に対する構造単位(I)の含有割合が5モル%以上80モル%以下である。すなわち、[A]重合体成分は、構造単位(I)及び/又は構造単位(II)を有する重合体からなり、[A]重合体成分全体中の構造単位(I)及び構造単位(II)の合計に対する構造単位(I)の含有割合が上記範囲である。
<[A] Polymer component>
[A] The polymer component has the structural unit (I) and the structural unit (II) in the same or different polymers, and the structural unit (I) with respect to the sum of the structural unit (I) and the structural unit (II). ) Is 5 mol% or more and 80 mol% or less. That is, the [A] polymer component comprises a polymer having the structural unit (I) and / or the structural unit (II), and the structural unit (I) and the structural unit (II) in the entire [A] polymer component. The content ratio of the structural unit (I) with respect to the total of is in the above range.

[A]重合体成分としては、例えば当該感放射線性樹脂組成物におけるベース重合体(以下、「[A1]重合体)」ともいう)、この[A1]重合体よりもフッ素原子の質量含有率が大きい重合体(以下、「[A2]重合体」ともいう)等が挙げられる。「ベース重合体」とは、当該感放射線性樹脂組成物により形成されるレジスト膜の主成分となる重合体をいい、好ましくは、レジスト膜を構成する全重合体に対して、50質量%以上を示す重合体をいう。当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体成分として、通常[A1]重合体を含有する。[A2]重合体は、[A1]重合体よりもフッ素原子の質量含有率が大きいため、その撥水撥油的特徴により、レジスト膜を形成した際にその分布がレジスト膜表層に偏在化する傾向がある。その結果、[A1]重合体に加えて[A2]重合体を含有する感放射線性樹脂組成物によれば、液浸露光時における[B]酸発生体、[D]酸拡散制御体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、[A]重合体成分として[A1]重合体及び[A2]重合体を共に含有する感放射線性樹脂組成物によれば、この[A2]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を所望の範囲に制御でき、バブル欠陥の発生を抑制でき、さらに、レジスト膜と液浸媒体との後退接触角が大きくなり、水滴が残らずに高速でのスキャン露光が可能となるので、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。   [A] As the polymer component, for example, a base polymer in the radiation-sensitive resin composition (hereinafter also referred to as “[A1] polymer”), the mass content of fluorine atoms than the [A1] polymer. Polymer having a large diameter (hereinafter also referred to as “[A2] polymer”) and the like. “Base polymer” refers to a polymer that is a main component of a resist film formed by the radiation-sensitive resin composition, and preferably 50% by mass or more based on the total polymer constituting the resist film. Is a polymer. The radiation-sensitive resin composition usually contains a [A1] polymer as the [A] polymer component. Since the [A2] polymer has a higher mass content of fluorine atoms than the [A1] polymer, its distribution is unevenly distributed in the resist film surface layer when the resist film is formed due to its water and oil repellency characteristics. Tend. As a result, according to the radiation sensitive resin composition containing the [A2] polymer in addition to the [A1] polymer, the [B] acid generator, the [D] acid diffusion controller, etc. at the time of immersion exposure Elution into the immersion medium can be suppressed. Further, according to the radiation sensitive resin composition containing both the [A1] polymer and the [A2] polymer as the [A] polymer component, due to the water repellency characteristics of the [A2] polymer, The advancing contact angle with the immersion medium can be controlled within the desired range, the generation of bubble defects can be suppressed, and the receding contact angle between the resist film and the immersion medium is increased, allowing high-speed scanning without leaving water droplets. Since exposure is possible, a resist film suitable for the immersion exposure method can be formed.

[A2]重合体のフッ素原子の質量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。上記質量含有率の上限としては、60質量%が好ましく、50質量%がより好ましく、40質量%がさらに好ましく、30質量%が特に好ましい。フッ素原子の質量含有率を上記範囲とすることで、[A2]重合体のレジスト膜における偏在化をより適度に調整することができる。なお、重合体のフッ素原子の質量含有率は、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。 [A2] The lower limit of the mass content of fluorine atoms in the polymer is preferably 1% by mass, more preferably 2% by mass, further preferably 4% by mass, and particularly preferably 7% by mass. As an upper limit of the said mass content rate, 60 mass% is preferable, 50 mass% is more preferable, 40 mass% is further more preferable, 30 mass% is especially preferable. By making the mass content rate of a fluorine atom into the said range, uneven distribution in the resist film of [A2] polymer can be adjusted more appropriately. The mass content of fluorine atoms in the polymer can be calculated from the structure of the polymer obtained by 13 C-NMR spectrum measurement.

また、当該感放射線性樹脂組成物における[A]重合体成分の含有態様としては、例えば(i)構造単位(I)と構造単位(II)とを有する重合体を含む形態、(ii)構造単位(I)を有する重合体と構造単位(II)を有する重合体とを含む混合物である形態、(iii)上記(i)及び(ii)の両方の形態等が挙げられる。これらの中で、ISO−TAP形成におけるDOF性能がより向上する観点から、上記(ii)及び(iii)が好ましく、上記(ii)がより好ましい。   Moreover, as a content aspect of the [A] polymer component in the said radiation sensitive resin composition, the form containing the polymer which has (i) structural unit (I) and structural unit (II), for example, (ii) Structure The form which is a mixture containing the polymer having the unit (I) and the polymer having the structural unit (II), (iii) both of the forms (i) and (ii), and the like. Among these, from the viewpoint of further improving the DOF performance in ISO-TAP formation, the above (ii) and (iii) are preferable, and the above (ii) is more preferable.

[A]重合体成分は、構造単位(I)及び/又は構造単位(II)を有する重合体中に、ラクトン構造、環状カーボネート構造、スルトン構造又はこれらの組み合わせを含む構造単位(III)、及び/又はアルコール性水酸基を含む構造単位(IV)を有することが好ましく、構造単位(I)〜(IV)以外のその他の構造単位を有していてもよい。[A2]重合体は、構造単位(I)及び/又は構造単位(II)を有する重合体中に、通常、フッ素原子を含む構造単位(F)を有する。[A]重合体成分は、これらの構造単位を1種又は2種以上有していてもよい。以下、各構造単位について説明する。   [A] The polymer component includes a structural unit (III) containing a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure, or a combination thereof in a polymer having the structural unit (I) and / or the structural unit (II), and It is preferable to have a structural unit (IV) containing an alcoholic hydroxyl group and may have other structural units other than the structural units (I) to (IV). [A2] The polymer usually has a structural unit (F) containing a fluorine atom in the polymer having the structural unit (I) and / or the structural unit (II). [A] The polymer component may have one or more of these structural units. Hereinafter, each structural unit will be described.

[構造単位(I)]
構造単位(I)は、酸解離性基(I)を含む構造単位である。
[Structural unit (I)]
The structural unit (I) is a structural unit containing an acid dissociable group (I).

(酸解離性基(I))
酸解離性基(I)は、橋状結合を有する酸解離性基である。「橋状結合」とは、例えばショウノウ分子におけるように、脂環を構成する隣接しない炭素原子間にまたがる形の結合をいう。
(Acid-dissociable group (I))
The acid dissociable group (I) is an acid dissociable group having a bridge bond. “Bridge-like bond” refers to a bond in a form straddling non-adjacent carbon atoms constituting an alicyclic ring, for example, in a camphor molecule.

橋状結合としては、例えば置換又は非置換の炭素数1若しくは2の2価の鎖状炭化水素基等が挙げられる。炭素数1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等が挙げられる。炭素数2の鎖状炭化水素基としては、例えばエタンジイル基、エテンジイル基等が挙げられる。鎖状炭化水素基の置換基としては、例えばメチル基、エチル基等のアルキル基、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、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、アミノ基等が挙げられる。これらの中で、アルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。   Examples of the bridge-like bond include a substituted or unsubstituted divalent chain hydrocarbon group having 1 or 2 carbon atoms. Examples of the divalent chain hydrocarbon group having 1 carbon atom include a methanediyl group. Examples of the chain hydrocarbon group having 2 carbon atoms include an ethanediyl group and an ethenediyl group. Examples of the substituent of the chain hydrocarbon group include alkyl groups such as methyl group and ethyl group, halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom, cyano group, hydroxy group, nitro group and amino group. Is mentioned. Among these, an alkyl group is preferable and a methyl group is more preferable.

橋状結合を含む環としては、例えばノルボルナン環、アダマンタン環、トリシクロデカン環、テトラシクロドデカン環等が挙げられる。これらの中で、アダマンタン環が好ましい。   Examples of the ring containing a bridge-like bond include a norbornane ring, an adamantane ring, a tricyclodecane ring, a tetracyclododecane ring, and the like. Of these, an adamantane ring is preferred.

酸解離性基(I)としては、例えば下記式(1−1)で表される酸解離性基(以下、「酸解離性基(I−1)」ともいう)、下記式(1−2)で表される酸解離性基(以下、「酸解離性基(II−1)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the acid dissociable group (I) include an acid dissociable group represented by the following formula (1-1) (hereinafter also referred to as “acid dissociable group (I-1)”), ) Or the like (hereinafter also referred to as “acid-dissociable group (II-1)”).

Figure 2017203858
Figure 2017203858

上記式(1−1)中、Rは、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の3価の鎖状炭化水素基又は炭素数3〜20の3価の脂環式炭化水素基である。Rは、置換若しくは非置換の炭素数1若しくは2の2価の鎖状炭化水素基である。*は、構造単位(I)における酸解離性基(I−1)以外の部分への結合部位を示す。
上記式(1−2)中、R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。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。R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の3価の鎖状炭化水素基又は炭素数3〜20の3価の脂環式炭化水素基である。R10は、置換若しくは非置換の炭素数1若しくは2の2価の鎖状炭化水素基である。RとRとは互いに合わせられ、Rが結合する炭素原子、R、R及びR10と共に環員数5〜20の脂環構造を形成していてもよい。*は、上記構造単位(I)における酸解離性基(I−2)以外の部分への結合部位を示す。
In the above formula (1-1), R 1 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R 2 and R 3 are each independently a trivalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a trivalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms. R 4 is a substituted or unsubstituted divalent chain hydrocarbon group having 1 or 2 carbon atoms. * 1 represents a binding site to a moiety other than the acid dissociable group (I-1) in the structural unit (I).
In the above formula (1-2), R 5 and R 6 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R 7 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R 8 and R 9 are each independently a trivalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a trivalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms. R 10 is a substituted or unsubstituted divalent chain hydrocarbon group having 1 or 2 carbon atoms. R 7 and R 8 may be combined with each other to form an alicyclic structure having 5 to 20 ring members together with the carbon atom to which R 7 is bonded, R 8 , R 9 and R 10 . * 2 represents a binding site to a moiety other than the acid dissociable group (I-2) in the structural unit (I).

酸解離性基(I−1)及び酸解離性基(I−2)は、通常、構造単位(I)におけるヒドロキシ基又はカルボキシ基に由来するオキシ酸素原子に結合している。これにより、これらの基は、酸の作用により解離して、ヒドロキシ基又はカルボキシ基を生じる。   The acid dissociable group (I-1) and the acid dissociable group (I-2) are usually bonded to an oxyoxygen atom derived from a hydroxy group or a carboxy group in the structural unit (I). As a result, these groups are dissociated by the action of an acid to produce a hydroxy group or a carboxy group.

、R、R及びRで表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば炭素数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 R 1 , R 5 , R 6 and R 7 include, for example, a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms and 3 to 3 carbon atoms. 20 monovalent alicyclic hydrocarbon groups, monovalent aromatic hydrocarbon groups having 6 to 20 carbon atoms, and the like.

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、プロピル基、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 alkyl groups such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group;
An alkenyl group such as an ethenyl group, a propenyl group, a butenyl group;
Examples thereof include alkynyl groups such as ethynyl group, propynyl group and butynyl group.

炭素数3〜20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、シクロオクチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等の1価の脂環式飽和炭化水素基;
シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、ノルボルネニル基等の1価の脂環式不飽和炭化水素基などが挙げられる。
Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms include monovalent alicyclic saturated hydrocarbon groups such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclooctyl group, a norbornyl group, and an adamantyl group;
And monovalent alicyclic unsaturated hydrocarbon groups such as a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group, and a norbornenyl group.

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、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、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 phenyl group, tolyl group, xylyl group, mesityl group, and naphthyl group;
Examples thereof include aralkyl groups such as benzyl group, phenethyl group, and naphthylmethyl group.

としては、鎖状炭化水素基が好ましく、アルキル基がより好ましく、炭素数1〜4のアルキル基がさらに好ましく、メチル基、エチル基、及びi−プロピル基が特に好ましい。 R 1 is preferably a chain hydrocarbon group, more preferably an alkyl group, still more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and particularly preferably a methyl group, an ethyl group, and an i-propyl group.

及びRとしては、鎖状炭化水素基が好ましく、アルキル基がより好ましく、炭素数1〜3のアルキル基がさらに好ましく、メチル基が特に好ましい。 R 5 and R 6 are preferably a chain hydrocarbon group, more preferably an alkyl group, still more preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and particularly preferably a methyl group.

としては、鎖状炭化水素基が好ましく、アルキル基がより好ましく、炭素数1〜5のアルキル基がさらに好ましく、メチル基及びエチル基が特に好ましい。 R 7 is preferably a chain hydrocarbon group, more preferably an alkyl group, still more preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and particularly preferably a methyl group and an ethyl group.

、R、R及びRで表される炭素数1〜20の3価の鎖状炭化水素基としては、例えば上記R、R、R及びRで表される1価の鎖状炭化水素基から2個の水素原子を除いた基等が挙げられる。 Examples of the trivalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 2 , R 3 , R 8 and R 9 include 1 represented by the above R 1 , R 5 , R 6 and R 7. And groups obtained by removing two hydrogen atoms from a valent chain hydrocarbon group.

、R、R及びRで表される炭素数3〜20の3価の脂環式炭化水素基としては、例えば上記R、R、R及びRで表される1価の脂環式炭化水素基から2個の水素原子を除いた基等が挙げられる。 Examples of the trivalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms represented by R 2 , R 3 , R 8 and R 9 include those represented by the above R 1 , R 5 , R 6 and R 7. And a group obtained by removing two hydrogen atoms from a monovalent alicyclic hydrocarbon group.

としては、アルカントリイル基及び3価の脂環式飽和炭化水素基が好ましく、3価の脂環式飽和炭化水素基がより好ましく、シクロヘキサントリイル基がさらに好ましい。 R 2 is preferably an alkanetriyl group and a trivalent alicyclic saturated hydrocarbon group, more preferably a trivalent alicyclic saturated hydrocarbon group, and even more preferably a cyclohexanetriyl group.

としては、アルカントリイル基が好ましく、エタントリイル基がより好ましい。 R 3 is preferably an alkanetriyl group, more preferably an ethanetriyl group.

としては、アルカントリイル基が好ましく、ペンタントリイル基がより好ましい。 R 8 is preferably an alkanetriyl group, and more preferably a pentanetriyl group.

としては、アルカントリイル基が好ましく、エタントリイル基がより好ましい。 R 9 is preferably an alkanetriyl group, more preferably an ethanetriyl group.

及びR10で表される炭素数1又は2の2価の鎖状炭化水素基としては、メタンジイル基、1,2−エタンジイル基、1,2−エテンジイル基等が挙げられる。 Examples of the divalent chain hydrocarbon group having 1 or 2 carbon atoms represented by R 4 and R 10 include a methanediyl group, a 1,2-ethanediyl group, and a 1,2-ethenediyl group.

上記炭素数1又は2の2価の鎖状炭化水素基が有する置換基としては、例えばアルキル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、ニトロ基、シアノ基等が挙げられる。   Examples of the substituent of the divalent chain hydrocarbon group having 1 or 2 carbon atoms include an alkyl group, a halogen atom, a hydroxy group, a nitro group, and a cyano group.

としては、メタンジイル基が好ましい。 R 4 is preferably a methanediyl group.

10としては、メタンジイル基が好ましい。 R 10 is preferably a methanediyl group.

とRとが互いに合わせられRが結合する炭素原子、R、R及びR10と共に形成される環員数5〜20の脂環構造としては、例えばノルボルナン環構造、アダマンタン環構造、トリシクロデカン環構造、テトラシクロドデカン環構造等が挙げられる。これらの中で、アダマンタン環構造が好ましい。 Examples of the alicyclic structure having 5 to 20 ring members formed together with the carbon atom to which R 7 and R 8 are combined and R 7 is bonded, and R 8 , R 9 and R 10 include, for example, a norbornane ring structure and an adamantane ring structure , Tricyclodecane ring structure, tetracyclododecane ring structure and the like. Of these, an adamantane ring structure is preferred.

酸解離性基(I)としては、例えば下記式で表される基等が挙げられる。   Examples of the acid dissociable group (I) include a group represented by the following formula.

Figure 2017203858
Figure 2017203858

Figure 2017203858
Figure 2017203858

上記式中、*及び*は、それぞれ独立して、構造単位(I)における酸解離性基(I)以外の部分への結合部位を示す。 In the above formula, * 1 and * 2 each independently represent a bonding site to a moiety other than the acid dissociable group (I) in the structural unit (I).

これらの中で、アダマンタン環を有する基が好ましく、2−アルキルアダマンタン−2−イル基及び(アダマンタン−1−イル)アルカン−イル基がより好ましく、2−メチルアダマンタン−1−イル基、2−エチルアダマンタン−2−イル基、2−i−プロピルアダマンタン−2−イル基及び2−(アダマンタン−1−イル)プロパン−2−イル基がさらに好ましく、2−i−プロピルアダマンタン−2−イル基が特に好ましい。   Among these, a group having an adamantane ring is preferable, a 2-alkyladamantan-2-yl group and a (adamantan-1-yl) alkane-yl group are more preferable, a 2-methyladamantan-1-yl group, 2- More preferred are an ethyladamantan-2-yl group, a 2-i-propyladamantan-2-yl group, and a 2- (adamantan-1-yl) propan-2-yl group, and a 2-i-propyladamantan-2-yl group. Is particularly preferred.

構造単位(I)としては例えば下記式(3−1)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (I) include a structural unit represented by the following formula (3-1).

Figure 2017203858
Figure 2017203858

上記式(3−1)中、R14は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Zは、上記酸解離性基(I)である。 In the formula (3-1), R 14 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. Z 1 is the acid dissociable group (I).

構造単位(I)としては、2−アルキルアダマンタン−2−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位及び(アダマンタン−1−イル)アルカン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位が好ましく、2−メチルアダマンタン−2−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、2−エチルアダマンタン−2−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、2−i−プロピルアダマンタン−2−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位及び2−(アダマンタン−1−イル)プロパン−2−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がより好ましく、2−i−プロピルアダマンタン−2−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位が特に好ましい。   As the structural unit (I), a structural unit derived from 2-alkyladamantan-2-yl (meth) acrylate and a structural unit derived from (adamantan-1-yl) alkane-yl (meth) acrylate are preferable. Structural unit derived from methyladamantan-2-yl (meth) acrylate, structural unit derived from 2-ethyladamantan-2-yl (meth) acrylate, derived from 2-i-propyladamantan-2-yl (meth) acrylate And a structural unit derived from 2- (adamantan-1-yl) propan-2-yl (meth) acrylate is more preferred, and a structural unit derived from 2-i-propyladamantan-2-yl (meth) acrylate Is particularly preferred.

構造単位(I)の含有割合の下限としては、[A]重合体成分を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、20モル%がさらに好ましく、30モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、80モル%好ましく、70モル%がより好ましく、60モル%がさらに好ましく、55モル%が特に好ましい。   As a minimum of the content rate of structural unit (I), 5 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer component, 10 mol% is more preferable, 20 mol% is further more preferable, 30 Mole% is particularly preferred. As an upper limit of the said content rate, 80 mol% is preferable, 70 mol% is more preferable, 60 mol% is further more preferable, 55 mol% is especially preferable.

[構造単位(II)]
構造単位(II)は、酸解離性基(II)を含む構造単位である。
[Structural unit (II)]
The structural unit (II) is a structural unit containing an acid dissociable group (II).

(酸解離性基(II))
酸解離性基(II)は、酸解離性基(I)以外の酸解離性基である。酸解離性基(II)としては、例えば下記式(2)で表される酸解離性基等が挙げられる。
(Acid-dissociable group (II))
The acid dissociable group (II) is an acid dissociable group other than the acid dissociable group (I). Examples of the acid dissociable group (II) include an acid dissociable group represented by the following formula (2).

Figure 2017203858
Figure 2017203858

上記式(2)中、R11は、炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基又は炭素数3〜20の1価の単環の脂環式炭化水素基である。R12及びR13は、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜10の1価の単環の脂環式炭化水素基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜10の単環の脂環構造を表す。*は、上記第2構造単位における上記式(2)で表される基以外の部分への結合部位を示す。 In the above formula (2), R 11 represents a monovalent chain hydrocarbon group or a monovalent alicyclic hydrocarbon group having a single ring having 3 to 20 carbon atoms having 1 to 20 carbon atoms. R 12 and R 13 are each independently a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent monocyclic alicyclic hydrocarbon group having 3 to 10 carbon atoms, or It represents a monocyclic alicyclic structure having 3 to 10 ring members composed of carbon atoms to which these groups are combined with each other. * 3 represents a binding site to a moiety other than the group represented by the formula (2) in the second structural unit.

11、R12及びR13で表される炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基としては、例えば上記R、R、R及びRで表される炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基として例示したものと同様の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 11 , R 12 and R 13 include, for example, 1 to 1 carbon atoms represented by the above R 1 , R 5 , R 6 and R 7 . Examples thereof include the same groups as those exemplified as the 20 monovalent chain hydrocarbon group.

11、R12及びR13で表される炭素数3〜20の1価の単環の脂環式炭化水素基としては、例えば上記R、R、R及びRで表される炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基として例示したもののうち、単環である基等が挙げられる。 Examples of the monovalent monocyclic alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms represented by R 11 , R 12 and R 13 include those represented by the above R 1 , R 5 , R 6 and R 7. Among those exemplified as the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, a monocyclic group and the like can be given.

12及びR13の基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜10の単環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、シクロデカン構造等の単環の飽和脂環構造;
シクロプロペン構造、シクロブテン構造、シクロペンテン構造、シクロヘキセン構造、シクロヘプテン構造、シクロオクテン構造、シクロデセン構造等の単環の不飽和脂環構造などが挙げられる。
Examples of the monocyclic alicyclic structure having 3 to 10 ring members constituted by the carbon atoms to which the groups of R 12 and R 13 are combined and bonded to each other include, for example, a cyclopropane structure, a cyclobutane structure, a cyclopentane structure, and a cyclohexane structure Monocyclic saturated alicyclic structures such as cycloheptane structure, cyclooctane structure, cyclodecane structure;
And monocyclic unsaturated alicyclic structures such as a cyclopropene structure, a cyclobutene structure, a cyclopentene structure, a cyclohexene structure, a cycloheptene structure, a cyclooctene structure, and a cyclodecene structure.

酸解離性基(II)としては、例えば下記式で表される基等が挙げられる。   Examples of the acid dissociable group (II) include a group represented by the following formula.

Figure 2017203858
Figure 2017203858

Figure 2017203858
Figure 2017203858

上記式中、*は、構造単位(II)における酸解離性基(II)以外の部分への結合部位を示す。 In the above formula, * 3 represents a binding site to a moiety other than the acid dissociable group (II) in the structural unit (II).

酸解離性基(II)としては、1−アルキル置換の単環の1価の脂環式飽和炭化水素基が好ましく、1−アルキルシクロペンタン−1−イル基、1−アルキルシクロヘキサン−1−イル基及び1−アルキルシクロオクタン−1−イル基が好ましく、1−メチルシクロペンタン−1−イル基、1−エチルシクロペンタン−1−イル基、1−i−プロピルシクロペンタン−1−イル基、1−t−ブチルシクロペンタン−1−イル基、1−メチルシクロヘキサン−1−イル基、1−エチルシクロヘキサン−1−イル基、1−i−プロピルシクロヘキサン−1−イル基及び1−エチルシクロオクタン−1−イル基がより好ましい。   The acid-dissociable group (II) is preferably a 1-alkyl-substituted monocyclic monovalent alicyclic saturated hydrocarbon group, such as a 1-alkylcyclopentan-1-yl group or 1-alkylcyclohexane-1-yl. Group and 1-alkylcyclooctan-1-yl group are preferable, 1-methylcyclopentan-1-yl group, 1-ethylcyclopentan-1-yl group, 1-i-propylcyclopentan-1-yl group, 1-t-butylcyclopentan-1-yl group, 1-methylcyclohexane-1-yl group, 1-ethylcyclohexane-1-yl group, 1-i-propylcyclohexane-1-yl group and 1-ethylcyclooctane A -1-yl group is more preferred.

構造単位(II)としては、例えば下記式(3−2)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (II) include a structural unit represented by the following formula (3-2).

Figure 2017203858
Figure 2017203858

上記式(3−2)中、R15は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Zは、上記酸解離性基(II)である。 In the formula (3-2), R 15 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. Z 2 is the acid dissociable group (II).

構造単位(II)としては、1−アルキル置換の単環の1価の脂環式飽和炭化水素基の(メタ)アクリレートに由来する構造単位が好ましく、1−アルキルシクロペンタン−1−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、1−アルキルシクロヘキサン−1−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位及び1−アルキルシクロオクタン−1−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がより好ましく、1−メチルシクロペンタン−1−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、1−エチルシクロペンタン−1−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、1−i−プロピルシクロペンタン−1−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、1−t−ブチルシクロペンタン−1−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、1−メチルシクロヘキサン−1−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、1−エチルシクロヘキサン−1−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、1−i−プロピルシクロヘキサン−1−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位及び1−エチルシクロオクタン−1−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がさらに好ましい。   As the structural unit (II), a structural unit derived from a (meth) acrylate of a monocyclic monovalent alicyclic saturated hydrocarbon group having 1-alkyl substitution is preferable, and 1-alkylcyclopentan-1-yl (meta ) A structural unit derived from acrylate, a structural unit derived from 1-alkylcyclohexane-1-yl (meth) acrylate, and a structural unit derived from 1-alkylcyclooctane-1-yl (meth) acrylate are more preferred, Structural units derived from methylcyclopentan-1-yl (meth) acrylate, structural units derived from 1-ethylcyclopentan-1-yl (meth) acrylate, 1-i-propylcyclopentan-1-yl (meth) Structural unit derived from acrylate, derived from 1-t-butylcyclopentan-1-yl (meth) acrylate Structural unit, structural unit derived from 1-methylcyclohexane-1-yl (meth) acrylate, structural unit derived from 1-ethylcyclohexane-1-yl (meth) acrylate, 1-i-propylcyclohexane-1-yl ( More preferred are structural units derived from (meth) acrylates and structural units derived from 1-ethylcyclooctane-1-yl (meth) acrylate.

構造単位(II)の含有割合の下限としては、[A]重合体成分を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、20モル%がさらに好ましく、30モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、80モル%好ましく、70モル%がより好ましく、60モル%がさらに好ましく、55モル%が特に好ましい。   As a minimum of the content rate of structural unit (II), 5 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer component, 10 mol% is more preferable, 20 mol% is further more preferable, 30 Mole% is particularly preferred. As an upper limit of the said content rate, 80 mol% is preferable, 70 mol% is more preferable, 60 mol% is further more preferable, 55 mol% is especially preferable.

[A]重合体成分における構造単位(I)及び構造単位(II)の合計に対する構造単位(I)の含有割合の下限としては、5モル%であり、7モル%が好ましく、9モル%がより好ましく、10モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、80モル%であり、76モル%が好ましく、72モル%がより好ましく、70モル%がさらに好ましく、60モル%が特に好ましい。上記含有割合を上記範囲とすることで、ISO−TAPパターン形成におけるDOF性能がより向上する。   [A] The lower limit of the content ratio of the structural unit (I) to the total of the structural unit (I) and the structural unit (II) in the polymer component is 5 mol%, preferably 7 mol%, preferably 9 mol%. More preferably, 10 mol% is further more preferable, and 20 mol% is especially preferable. As an upper limit of the said content rate, it is 80 mol%, 76 mol% is preferable, 72 mol% is more preferable, 70 mol% is further more preferable, 60 mol% is especially preferable. By making the said content rate into the said range, the DOF performance in ISO-TAP pattern formation improves more.

当該感放射線性樹脂組成物が、[A]重合体成分として[A2]重合体を含有すると、[A2]重合体は構造単位(I)及び/又は構造単位(II)を有するので、当該感放射線性樹脂組成物の欠陥抑制性をより向上させることができる。   When the radiation sensitive resin composition contains the [A2] polymer as the [A] polymer component, the [A2] polymer has the structural unit (I) and / or the structural unit (II). Defect suppression of the radiation resin composition can be further improved.

当該感放射線性樹脂組成物が、[A]重合体成分として[A2]重合体を含有する場合、[A2]重合体における構造単位(I)及び構造単位(II)の合計含有割合の下限としては、[A2]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、50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。[A2]重合体における構造単位(I)及び構造単位(II)の合計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欠陥抑制性をさらに向上させることができる。   When the radiation sensitive resin composition contains the [A2] polymer as the [A] polymer component, the lower limit of the total content ratio of the structural unit (I) and the structural unit (II) in the [A2] polymer Is preferably 10 mol%, more preferably 20 mol%, still more preferably 50 mol%, based on all structural units constituting the [A2] polymer. 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. [A2] By setting the total content ratio of the structural unit (I) and the structural unit (II) in the polymer within the above range, the defect suppression property of the radiation-sensitive resin composition can be further improved.

[構造単位(III)]
構造単位(III)は、ラクトン構造、環状カーボネート構造、スルトン構造又はこれらの組み合わせを含む構造単位である。[A]重合体成分は、構造単位(I)及び構造単位(II)に加え、構造単位(III)をさらに有することで、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と基板との密着性を向上させることができる。
[Structural unit (III)]
The structural unit (III) is a structural unit including a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure, or a combination thereof. [A] The polymer component further includes the structural unit (III) in addition to the structural unit (I) and the structural unit (II), so that the resist pattern formed from the radiation-sensitive resin composition and the substrate Adhesion can be improved.

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

Figure 2017203858
Figure 2017203858

Figure 2017203858
Figure 2017203858

Figure 2017203858
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Figure 2017203858
Figure 2017203858

上記式中、RL1は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the above formula, R L1 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

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

[A]重合体成分が構造単位(III)を有する場合、構造単位(III)の含有割合の下限としては、[A]重合体成分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%がさらに好ましく、40モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、70モル%がより好ましく、65モル%がさらに好ましく、60モル%が特に好ましい。構造単位(III)の含有割合を上記範囲とすることで、レジストパターンと基板との密着性をより高めることができる。   [A] When the polymer component has the structural unit (III), the lower limit of the content ratio of the structural unit (III) is preferably 10 mol% with respect to all the structural units constituting the [A] polymer component. , 20 mol% is more preferable, 30 mol% is more preferable, and 40 mol% is particularly preferable. As an upper limit of the said content rate, 80 mol% is preferable, 70 mol% is more preferable, 65 mol% is further more preferable, 60 mol% is especially preferable. By making the content rate of structural unit (III) into the said range, the adhesiveness of a resist pattern and a board | substrate can be improved more.

[構造単位(IV)]
構造単位(IV)は、アルコール性水酸基を含む構造単位である。[A]重合体成分は、構造単位(IV)を有することで、現像液への溶解性を調整することができる。
[Structural unit (IV)]
The structural unit (IV) is a structural unit containing an alcoholic hydroxyl group. [A] A polymer component can adjust the solubility to a developing solution by having structural unit (IV).

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

Figure 2017203858
Figure 2017203858

上記式中、RL2は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the above formula, R L2 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

構造単位(IV)としては、ヒドロキシアダマンチル基を含む構造単位及びヒドロキシエトキシアダマンチル基を含む構造単位が好ましく、3−ヒドロキシアダマンタン−1−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位及び3−(ヒドロキシエトキシ)アダマンタン−1−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がより好ましい。   As the structural unit (IV), a structural unit containing a hydroxyadamantyl group and a structural unit containing a hydroxyethoxyadamantyl group are preferable, and a structural unit derived from 3-hydroxyadamantan-1-yl (meth) acrylate and 3- (hydroxyethoxy) ) A structural unit derived from adamantane-1-yl (meth) acrylate is more preferred.

[A]重合体成分が構造単位(IV)を有する場合、構造単位(IV)の含有割合の下限としては、[A]重合体成分を構成する全構造単位に対して、1モル%が好ましく、2モル%がより好ましく、3モル%がさらに好ましく、5モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、30モル%が好ましく、20モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましく、10モル%が特に好ましい。構造単位(IV)の含有割合を上記範囲とすることで、[A]重合体成分は現像液への溶解性をより調整することができる。   [A] When the polymer component has a structural unit (IV), the lower limit of the content ratio of the structural unit (IV) is preferably 1 mol% with respect to all the structural units constituting the [A] polymer component. 2 mol% is more preferable, 3 mol% is further more preferable, and 5 mol% is especially preferable. As an upper limit of the said content rate, 30 mol% is preferable, 20 mol% is more preferable, 15 mol% is further more preferable, and 10 mol% is especially preferable. By making the content rate of structural unit (IV) into the said range, the [A] polymer component can adjust the solubility to a developing solution more.

[構造単位(F)]
[A]重合体成分中の特に[A2]重合体におけるフッ素原子の含有形態としては、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(F)」ともいう)を有することが好ましい。
[Structural unit (F)]
[A] The fluorine atom contained in the polymer component, particularly in the [A2] polymer, may be bonded to any of the main chain, side chain, and terminal, but is a structural unit containing a fluorine atom (hereinafter referred to as “ It is preferable to have a structural unit (F) ”.

構造単位(F)としては、下記式(f−1)で表される構造単位(以下、「構造単位(F−1)」ともいう)及び下記式(f−2)で表される構造単位(以下、「構造単位(F−2)」ともいう)が好ましい。構造単位(F)は、構造単位(F−1)及び構造単位(F−2)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 (F), a structural unit represented by the following formula (f-1) (hereinafter also referred to as “structural unit (F-1)”) and a structural unit represented by the following formula (f-2) (Hereinafter also referred to as “structural unit (F-2)”) is preferable. The structural unit (F) may have one or more structural units (F-1) and structural units (F-2).

[構造単位(F−1)]
構造単位(F−1)は、下記式(f−1)で表される構造単位である。[A2]重合体は構造単位(F−1)を有することでフッ素原子の質量含有率を調整することができる。
[Structural unit (F-1)]
The structural unit (F-1) is a structural unit represented by the following formula (f-1). [A2] The polymer can have a structural unit (F-1) to adjust the mass content of fluorine atoms.

Figure 2017203858
Figure 2017203858

上記式(f−1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Gは、単結合、酸素原子、硫黄原子、−COO−、−SOONH−、−CONH−又は−OCONH−である。Rは、炭素数1〜6の1価のフッ素化鎖状炭化水素基又は炭素数4〜20の1価のフッ素化脂環式炭化水素基である。 In the above formula (f-1), R A is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. G is a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, —COO—, —SO 2 ONH—, —CONH— or —OCONH—. R B is a monovalent fluorine-cycloaliphatic hydrocarbon group having a monovalent fluorinated chain hydrocarbon group or a 4 to 20 carbon atoms having 1 to 6 carbon atoms.

としては、構造単位(F−1)を与える単量体の共重合性の観点から、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。 RA is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a methyl group, from the viewpoint of the copolymerizability of the monomer that provides the structural unit (F-1).

Gとしては、−COO−、−SOONH−、−CONH−及び−OCONH−が好ましく、−COO−がより好ましい。 As G, —COO—, —SO 2 ONH—, —CONH— and —OCONH— are preferable, and —COO— is more preferable.

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。 The monovalent fluorinated chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R B, such as trifluoromethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, perfluoroethyl group, 2,2 , 3,3,3-pentafluoropropyl group, 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl group, perfluoro n-propyl group, perfluoro i-propyl group, perfluoro n-butyl group, Examples include 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 B, 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.

としては、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及び1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル基がより好ましく、2,2,2−トリフルオロエチル基がさらに好ましい。 The R B, preferably a fluorinated chain hydrocarbon group, a 2,2,2-trifluoroethyl group and 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propyl group is more preferred, 2 2,2-trifluoroethyl group is more preferable.

[A2]重合体が構造単位(F−1)を有する場合、構造単位(F−1)の含有割合の下限としては、[A2]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、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(F−1)の含有割合を上記範囲とすることで、[A2]重合体のフッ素原子の質量含有率をさらに適度に調整することができる。   [A2] When a polymer has a structural unit (F-1), as a minimum of the content rate of a structural unit (F-1), it is 10 mol% with respect to all the structural units which comprise a [A2] polymer. Is preferable, and 20 mol% is more preferable. As an upper limit of the said content rate, 90 mol% is preferable, 70 mol% is more preferable, and 50 mol% is further more preferable. By making the content rate of a structural unit (F-1) into the said range, the mass content rate of the fluorine atom of a [A2] polymer can be adjusted further appropriately.

[構造単位(F−2)]
構造単位(F−2)は、下記式(f−2)で表される構造単位である。[A2]重合体は構造単位(F−2)を有することで、フッ素原子の質量含有率を調整すると共に、アルカリ現像前後において、レジスト膜表面を撥水性から親水性へ変化させることができる。
[Structural unit (F-2)]
The structural unit (F-2) is a structural unit represented by the following formula (f-2). [A2] Since the polymer has the structural unit (F-2), the mass content of fluorine atoms can be adjusted, and the resist film surface can be changed from water-repellent to hydrophilic before and after alkali development.

Figure 2017203858
Figure 2017203858

上記式(f−2)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、炭素数1〜20の(s+1)価の炭化水素基、又はこの炭化水素基のR側の末端に酸素原子、硫黄原子、−NR’−、カルボニル基、−COO−若しくは−CONH−が結合された構造である。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。R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”−、−COO−*又は−SOO−*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、Rに結合する部位を示す。Rは、水素原子又は炭素数1〜30の1価の有機基である。sは、1〜3の整数である。但し、sが1の場合、Rは単結合であってもよい。sが2又は3の場合、複数のR、W、A及びR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、Rは、フッ素原子を含む基である。 In the above formula (f-2), R C represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R D is an (s + 1) -valent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or an oxygen atom, a sulfur atom, —NR′—, a carbonyl group, —COO—, or — at the terminal on the R E side of this hydrocarbon group. It is a structure in which CONH- is bonded. R ′ is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R E 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 ″ —, —COO— *, or —SO 2 O— *. R ″ is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. * Indicates a site binding to R F. R F is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms. s is an integer of 1 to 3. However, when s is 1, RD may be a single bond. When s is 2 or 3, a plurality of R E , W 1 , A 1 and R F may be the same or different. When W 1 is a single bond, R F is a group containing a fluorine atom.

としては、構造単位(F−2)を与える単量体の共重合性等の観点から、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。 As R C , a hydrogen atom and a methyl group are preferable, and a methyl group is more preferable from the viewpoint of copolymerizability of the monomer that gives the structural unit (F-2).

で表される炭素数1〜20の(s+1)価の炭化水素基としては、例えば上記式(2)のR〜Rとして例示した炭素数1〜20の1価の炭化水素基からs個の水素原子を除いた基等が挙げられる。 Examples of the (s + 1) -valent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by RD include, for example, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms exemplified as R 6 to R 8 in the above formula (2). A group obtained by removing s hydrogen atoms from

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

としては、s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 RD , when s 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, Bonds, methanediyl groups and propanediyl groups are particularly preferred.

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(2’)のLの炭素数1〜20の2価の有機基として例示したものと同様の基等が挙げられる。 Divalent organic groups, for example a divalent exemplified those same groups as organic groups of formula (2 ') carbon atoms of L 1 to 20 having 1 to 20 carbon atoms represented by R E Etc.

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 E 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.

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 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.

としては、酸素原子、−COO−*、−SOO−*が好ましく、−COO−*がより好ましい。 The A 1, an oxygen atom, -COO - *, - SO 2 O- * are preferable, -COO- * is more preferable.

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。Rとしては、これらの中で、アルカリ解離性基が好ましい。R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欠陥抑制性がさらに向上する。 The monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms represented by R F, for example, an alkali dissociative group, the acid-dissociable group, and the like hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms. Of these, as R F , an alkali dissociable group is preferable. By the R F and alkali-labile group, upon alkali development, the resist film surface it is possible to effectively alter the hydrophilicity of hydrophobic, defect suppression of the radiation-sensitive resin composition is further improved.

がアルカリ解離性基である場合、R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 F is an alkali-dissociable group, R F is preferably a group represented by the following formulas (iii) to (v) (hereinafter also referred to as “groups (iii) to (v)”).

Figure 2017203858
Figure 2017203858

上記式(iii)中、R5a及びR5b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構成される環員数3〜20の脂環構造を表す。 In the above formula (iii), R 5a and R 5b are each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or these groups are combined with each other to form a carbon atom to which they are bonded. Represents an alicyclic structure having 3 to 20 ring members.

Figure 2017203858
Figure 2017203858

上記式(iv)中、R5c及びR5d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 5c and R 5d 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 2017203858
Figure 2017203858

上記式(v)中、R5e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 the above formula (v), R 5e is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.

炭素数1〜20の1価の有機基及び上記炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、上記式(I)のRとして例示したものと同様の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms and the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include groups similar to those exemplified as R 2 in the above formula (I).

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。   As the monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, for example, part or all of the hydrogen atoms of the group exemplified as the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms are substituted with fluorine atoms. And the like.

基(iii)としては下記式(iii−1)〜(iii−4)で表される基(以下、「基(iii−1)〜(iii−4)」ともいう)が、基(iv)としては下記式(iv−1)で表される基(以下、「基(iv−1)」ともいう)が、基(v)としては下記式(v−1)〜(v−5)で表される基(以下、「基(v−1)〜(v−5)」ともいう)が好ましい。   As the group (iii), groups represented by the following formulas (iii-1) to (iii-4) (hereinafter also referred to as “groups (iii-1) to (iii-4)”) are represented by the group (iv) Is a group represented by the following formula (iv-1) (hereinafter also referred to as “group (iv-1)”), and the group (v) is represented by the following formulas (v-1) to (v-5): The groups represented (hereinafter also referred to as “groups (v-1) to (v-5)”) are preferable.

Figure 2017203858
Figure 2017203858

これらの中で、基(v−3)及び基(v−5)が好ましい。   Among these, group (v-3) and group (v-5) are preferable.

また、Rが水素原子であると、[A2]重合体のアルカリ現像液に対する親和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、上記親和性がさらに向上する。 Moreover, it is preferable that RF is a hydrogen atom because the affinity of the [A2] polymer for an alkaline developer is improved. In this case, when A 1 is an oxygen atom and W 1 is a 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2,2-methanediyl group, the affinity is further improved.

[A2]重合体が構造単位(F−2)を有する場合、構造単位(F−2)の含有割合の下限としては、[A2]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、40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、85モル%がより好ましく、80モル%がさらに好ましい。構造単位(F−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たレジスト膜表面をアルカリ現像前後で撥水性から親水性へより適切に変えることができる。   [A2] When the polymer has a structural unit (F-2), the lower limit of the content ratio of the structural unit (F-2) is 10 mol% with respect to all the structural units constituting the [A2] polymer. Is preferable, 20 mol% is more preferable, and 40 mol% is further more preferable. As an upper limit of the said content rate, 90 mol% is preferable, 85 mol% is more preferable, and 80 mol% is further more preferable. By setting the content ratio of the structural unit (F-2) in the above range, the surface of the resist film formed from the radiation-sensitive resin composition can be more appropriately changed from water repellency to hydrophilicity before and after alkali development. .

構造単位(F)の含有割合の下限としては、[A2]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、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 a structural unit (F), 10 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [A2] 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, 85 mol% is more preferable, and 80 mol% is further more preferable.

[A2]重合体は、アルカリ解離性基を有することが好ましい。[A2]重合体がアルカリ解離性基を有すると、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欠陥抑制性がより向上する。「アルカリ解離性基」とは、カルボキシ基、ヒドロキシ基等の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。   [A2] The polymer preferably has an alkali dissociable group. [A2] When the polymer has an alkali-dissociable group, the resist film surface can be effectively changed from hydrophobic to hydrophilic during alkali development, and defect suppression of the radiation-sensitive resin composition is further improved. . The “alkali dissociable group” is a group that replaces a hydrogen atom such as a carboxy group or a hydroxy group, and is a group that dissociates in an alkaline aqueous solution (eg, 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23 ° C.). Say.

当該感放射線性樹脂組成物が[A1]重合体に加えて[A2]重合体を含有する場合、[A2]重合体の含有量の下限としては、[A1]重合体100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、0.5質量部がより好ましく、1質量部がさらに好ましく、2質量部が特に好ましい。上記含有量の上限としては、30質量部が好ましく、20質量部がより好ましく、15質量部がさらに好ましく、10質量部が特に好ましい。当該感放射線性樹脂組成物は[A1]重合体及び[A2]重合体を1種又は2種以上含有していてもよい。   When the radiation sensitive resin composition contains the [A2] polymer in addition to the [A1] polymer, the lower limit of the content of the [A2] polymer is 100 parts by mass of the [A1] polymer. 0.1 parts by mass is preferable, 0.5 parts by mass is more preferable, 1 part by mass is further preferable, and 2 parts by mass is particularly preferable. As an upper limit of the said content, 30 mass parts is preferable, 20 mass parts is more preferable, 15 mass parts is further more preferable, and 10 mass parts is especially preferable. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more [A1] polymers and [A2] polymers.

[その他の構造単位]
[A]重合体成分は、上記構造単位(I)〜(IV)及び構造単位(F)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、例えばケトン性カルボニル基、シアノ基、カルボキシ基、ニトロ基、アミノ基又はこれらの組み合わせを含む構造単位、フェノール性水酸基を含む構造単位、非解離性の1価の脂環式炭化水素基を含む(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位等が挙げられる。その他の構造単位の含有割合の上限としては、[A]重合体成分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 component may have other structural units in addition to the structural units (I) to (IV) and the structural unit (F). Examples of the other structural unit include a structural unit containing a ketonic carbonyl group, a cyano group, a carboxy group, a nitro group, an amino group or a combination thereof, a structural unit containing a phenolic hydroxyl group, and a non-dissociative monovalent fat. Examples include a structural unit derived from a (meth) acrylic acid ester containing a cyclic hydrocarbon group. As an upper limit of the content rate of another structural unit, 20 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer component, and 10 mol% is more preferable.

[A]重合体成分の含有量の下限としては、当該感放射線性樹脂組成物の全固形分に対して、70質量%が好ましく、80質量%がより好ましく、85質量%がさらに好ましい。「全固形分」とは、当該感放射線性樹脂組成物中の[C]溶媒以外の成分の総和をいう。当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体成分を1種又は2種以上含有していてもよい。[A1]重合体の含有量の好適範囲は上記[A]重合体成分の含有量と同様である。   [A] The lower limit of the content of the polymer component is preferably 70% by mass, more preferably 80% by mass, and still more preferably 85% by mass with respect to the total solid content of the radiation-sensitive resin composition. “Total solid content” refers to the sum of components other than the solvent [C] in the radiation-sensitive resin composition. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more [A] polymer components. [A1] The preferred range of the content of the polymer is the same as the content of the above [A] polymer component.

<[A]重合体成分の合成方法>
[A]重合体成分を構成する各重合体は、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 component synthesis method>
[A] Each polymer constituting the polymer component 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。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。これらのラジカル重合開始剤は1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
Examples of the radical polymerization initiator include azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (2-cyclopropyl). Azo radical initiators such as propionitrile), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate;
And peroxide radical initiators such as benzoyl peroxide, t-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, and the like. Of these, AIBN and dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate are preferred, and AIBN is more preferred. These radical polymerization initiators can be used alone or in combination of two or more.

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;
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、ノルボルナン等の脂環式炭化水素;
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;
クロロブタン、ブロモヘキサン、ジクロロエタン、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;
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;
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;
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;
メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、4−メチル−2−ペンタノール等のアルコールなどが挙げられる。これらの重合に使用される溶媒は、1種単独で又は2種以上を併用してもよい。
Examples of the solvent used for the polymerization include alkanes such as n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane, and n-decane;
Cycloaliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, decalin, norbornane;
Aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, cumene;
Halogenated hydrocarbons such as chlorobutane, bromohexane, dichloroethane, hexamethylene dibromide, chlorobenzene;
Saturated carboxylic acid esters such as ethyl acetate, n-butyl acetate, i-butyl acetate, methyl propionate;
Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, 4-methyl-2-pentanone, 2-heptanone;
Ethers such as tetrahydrofuran, dimethoxyethanes, diethoxyethanes;
Examples include alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, and 4-methyl-2-pentanol. The solvent used for these polymerizations may be used alone or in combination of two or more.

重合における反応温度の下限としては、40℃が好ましく、50℃がより好ましい。上記反応温度の上限としては、150℃が好ましく、120℃がより好ましい。重合における反応時間の下限としては、1時間が好ましく、2時間がより好ましい。上記反応時間の上限としては、48時間が好ましく、24時間がより好ましい。   As a minimum of reaction temperature in superposition | polymerization, 40 degreeC is preferable and 50 degreeC is more preferable. As an upper limit of the said reaction temperature, 150 degreeC is preferable and 120 degreeC is more preferable. As a minimum of reaction time in superposition | polymerization, 1 hour is preferable and 2 hours is more preferable. The upper limit of the reaction time is preferably 48 hours, more preferably 24 hours.

[A]重合体成分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)の下限としては、1,000が好ましく、3,000がより好ましく、4,000がさらに好ましく、5,000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、10,000が特に好ましい。[A]重合体成分の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工性を向上させることができ、その結果、ISO−TAPパターン形成におけるDOF性能をより向上させることができる。   [A] As a minimum of polystyrene conversion weight average molecular weight (Mw) by gel permeation chromatography (GPC) of a polymer component, 1,000 is preferred, 3,000 is more preferred, 4,000 is still more preferred, and 5 Is particularly preferred. The upper limit of Mw is preferably 50,000, more preferably 30,000, still more preferably 20,000, and particularly preferably 10,000. [A] By making Mw of a polymer component into the said range, the coating property of the said radiation sensitive resin composition can be improved, As a result, DOF performance in ISO-TAP pattern formation is improved more. Can do.

[A]重合体成分のGPCによるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)に対するMwの比(Mw/Mn)の下限としては、通常、1であり、1.1が好ましい。上記比の上限としては、5が好ましく、3がより好ましく、2がさらに好ましく、1.5が特に好ましい。   [A] The lower limit of the Mw ratio (Mw / Mn) to the number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene by GPC of the polymer component is usually 1 and preferably 1.1. As an upper limit of the ratio, 5 is preferable, 3 is more preferable, 2 is more preferable, and 1.5 is particularly preferable.

[A1]重合体及び[A2]重合体のMw及びMw/Mnの好ましい範囲は、上記[A]重合体成分のMw及びMw/Mnの好ましい範囲と同様である。   The preferable ranges of Mw and Mw / Mn of the [A1] polymer and [A2] polymer are the same as the preferable ranges of Mw and Mw / Mn of the [A] polymer component.

本明細書における重合体成分又は重合体のMw及びMnは、以下の条件によるGPCを用いて測定される値である。
GPCカラム:例えば東ソー社の「G2000HXL」2本、「G3000HXL」1本及び「G4000HXL」1本
カラム温度:40℃
溶出溶媒:テトラヒドロフラン
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 component or polymer in the present specification are values measured using GPC under the following conditions.
GPC column: For example, two “G2000HXL”, one “G3000HXL” and one “G4000HXL” manufactured by Tosoh Corporation 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]重合体成分等が有する酸解離性基(I)及び酸解離性基(II)が解離してカルボキシ基、ヒドロキシ基等が生じ、[A]重合体成分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、低分子化合物の形態(以下、適宜「[B]酸発生剤」ともいう)でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[B] Acid generator>
[B] The acid generator is a substance that generates an acid upon exposure. The generated acid causes the acid dissociable group (I) and the acid dissociable group (II) of the [A] polymer component to dissociate to produce a carboxy group, a hydroxy group, etc., and develop the [A] polymer component. Since the solubility in the liquid changes, a resist pattern can be formed from the radiation-sensitive resin composition. In the radiation sensitive resin composition, the [B] acid generator is incorporated as a part of the polymer even in the form of a low molecular compound (hereinafter also referred to as “[B] acid generator” as appropriate). Either of these forms may be used.

[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、スルホンイミド化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾケトン化合物等が挙げられる。   [B] Examples of the acid generator include onium salt compounds, N-sulfonyloxyimide compounds, sulfonimide compounds, halogen-containing compounds, and diazoketone compounds.

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

[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]酸発生体から発生する酸としては、例えばスルホン酸、イミド酸、アミド酸、メチド酸、ホスフィン酸、カルボン酸等が挙げられる。これらの中で、スルホン酸、イミド酸、アミド酸及びメチド酸が好ましい。   [B] Examples of the acid generated from the acid generator include sulfonic acid, imidic acid, amide acid, methide acid, phosphinic acid, and carboxylic acid. Of these, sulfonic acid, imidic acid, amic acid and methide acid are preferred.

[B]酸発生剤としては、例えば下記式(4)で表される化合物(以下、「[B1]酸発生剤」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the [B] acid generator include a compound represented by the following formula (4) (hereinafter also referred to as “[B1] acid generator”).

Figure 2017203858
Figure 2017203858

上記式(4)中、Aは、1価のスルホン酸アニオン、1価のイミド酸アニオン、1価のアミド酸アニオン又は1価のメチド酸アニオンである。Z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), A represents a monovalent sulfonate anion, a monovalent imido acid anion, a monovalent amidate anion, or a monovalent methide acid anion. Z + is a monovalent radiation-sensitive onium cation.

[B1]酸発生剤は、上記式(4)におけるAがスルホン酸アニオンの場合(以下、「[B1a]」酸発生剤)ともいう)、スルホン酸が発生する。Aがイミド酸アニオンの場合(以下、「[B1b]酸発生剤」ともいう)、イミド酸が発生する。Aがアミド酸アニオンの場合(以下、「[B1c]酸発生剤」ともいう)、アミド酸が発生する。Aがメチド酸アニオンの場合(以下、「[B1d]酸発生剤」ともいう)、メチド酸が発生する。 [B1] acid generator, A in the above formula (4) - if the sulfonate anion (hereinafter, "[B1a]" acid generator) also called), a sulfonic acid is generated. A - is the case of the imide anion (hereinafter, also referred to as "[B1b] acid generator"), imide acid produced. A - is the case of the amide anion (hereinafter, also referred to as "[B1c] acid generator"), an amide acid occurs. A - is the case of the methide anion (hereinafter, also referred to as "[B1d] acid generator"), methide acid is generated.

[B1a]酸発生剤としては、例えば下記式(4−1)で表される化合物(以下、「化合物(4−1)」ともいう)等が挙げられる。[B1]酸発生剤が下記構造を有することで、[A]重合体成分の構造単位(I)及び構造単位(II)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LWR性能等をより向上させることができる。   [B1a] Examples of the acid generator include a compound represented by the following formula (4-1) (hereinafter also referred to as “compound (4-1)”). [B1] Since the acid generator has the following structure, [A] Diffusion of acid generated by exposure in the resist film due to the interaction between the structural unit (I) and the structural unit (II) of the polymer component The length is considered to be appropriately shortened, and as a result, the LWR performance and the like of the radiation-sensitive resin composition can be further improved.

Figure 2017203858
Figure 2017203858

上記式(4−1)中、Rp1は、環員数6以上の環構造を含む1価の基である。Rp2は、2価の連結基である。Rp3及びRp4は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜20の1価の炭化水素基又は炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。Rp5及びRp6は、それぞれ独立して、フッ素原子又は炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。np1は、0〜10の整数である。np2は、0〜10の整数である。np3は、0〜10の整数である。但し、np1+np2+np3は、1以上30以下である。np1が2以上の場合、複数のRp2は同一でも異なっていてもよい。np2が2以上の場合、複数のRp3は同一でも異なっていてもよく、複数のRp4は同一でも異なっていてもよい。np3が2以上の場合、複数のRp5は同一でも異なっていてもよく、複数のRp6は同一でも異なっていてもよい。Zは、上記式(3)と同義である。 In the above formula (4-1), R p1 is a monovalent group containing a ring structure having 6 or more ring members. R p2 is a divalent linking group. R p3 and R p4 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R p5 and R p6 are each independently a fluorine atom or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. n p1 is an integer of 0 to 10. n p2 is an integer of 0 to 10. n p3 is an integer of 0 to 10. However, n p1 + n p2 + n p3 is 1 or more and 30 or less. When n p1 is 2 or more, the plurality of R p2 may be the same or different. When n p2 is 2 or more, the plurality of R p3 may be the same or different, and the plurality of R p4 may be the same or different. When n p3 is 2 or more, the plurality of R p5 may be the same or different, and the plurality of R p6 may be the same or different. Z + has the same meaning as in the above formula (3).

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

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

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

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

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

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

p1の環構造が有する水素原子の一部又は全部は、置換基で置換されていてもよい。上記置換基としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基、アシル基、アシロキシ基等が挙げられる。これらの中でヒドロキシ基が好ましい。 A part or all of the hydrogen atoms contained in the ring structure of R p1 may be substituted with a substituent. Examples of the substituent include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom, hydroxy group, carboxy group, cyano group, nitro group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, alkoxycarbonyloxy group, acyl group, Examples include an acyloxy group. Of these, a hydroxy group is preferred.

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

p2で表される2価の連結基としては、例えばカルボニル基、エーテル基、カルボニルオキシ基、スルフィド基、チオカルボニル基、スルホニル基、2価の炭化水素基等が挙げられる。これらの中で、カルボニルオキシ基、スルホニル基、アルカンジイル基及び2価の脂環式飽和炭化水素基が好ましく、カルボニルオキシ基及び2価の脂環式飽和炭化水素基がより好ましく、カルボニルオキシ基及びノルボルナンジイル基がさらに好ましく、カルボニルオキシ基が特に好ましい。 Examples of the divalent linking group represented by R p2 include a carbonyl group, an ether group, a carbonyloxy group, a sulfide group, a thiocarbonyl group, a sulfonyl group, and a divalent hydrocarbon group. Among these, a carbonyloxy group, a sulfonyl group, an alkanediyl group and a divalent alicyclic saturated hydrocarbon group are preferable, a carbonyloxy group and a divalent alicyclic saturated hydrocarbon group are more preferable, and a carbonyloxy group And a norbornanediyl group are more preferable, and a carbonyloxy group is particularly preferable.

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

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

p1としては、0〜5の整数が好ましく、0〜3の整数がより好ましく、0〜2の整数がさらに好ましく、0及び1が特に好ましい。 The n p1, preferably an integer of 0 to 5, more preferably an integer of 0 to 3, more preferably an integer of 0 to 2, 0 and 1 are particularly preferred.

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

p3の下限としては、1が好ましく、2がより好ましい。np3を1以上とすることで、化合物(4−1)から生じる酸の強さを高めることができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のLWR性能等をより向上させることができる。np3の上限としては、4が好ましく、3がより好ましく、2がさらに好ましい。 As a minimum of np3 , 1 is preferable and 2 is more preferable. By setting n p3 to 1 or more, the strength of the acid generated from the compound (4-1) can be increased, and as a result, the LWR performance and the like of the radiation-sensitive resin composition can be further improved. The upper limit of n p3 is preferably 4, more preferably 3, and even more preferably 2.

p1+np2+np3の下限としては、2が好ましく、4がより好ましい。np1+np2+np3の上限としては、20が好ましく、10がより好ましい。 The lower limit of n p1 + n p2 + n p3 is preferably 2 and more preferably 4. The upper limit of n p1 + n p2 + n p3 is preferably 20, and more preferably 10.

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、例えば下記式(Z−1)〜(Z−3)で表されるカチオン(以下、「カチオン(Z−1)〜(Z−3)」ともいう)等が挙げられる。 Examples of the monovalent radiation-sensitive onium cation represented by Z + include cations represented by the following formulas (Z-1) to (Z-3) (hereinafter referred to as “cations (Z-1) to (Z−)”. 3) ")) and the like.

Figure 2017203858
Figure 2017203858

上記式(Z−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のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数5〜25の脂環式炭化水素基又は置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基である。k1、k2及びk3は、それぞれ独立して0〜5の整数である。Ra1〜Ra3並びにR及びRがそれぞれ複数の場合、複数のRa1〜Ra3並びにR及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。 In the formula (Z-1), R a1 , R a2 and R a3 each independently represent a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic group having 6 to 12 carbon atoms. family hydrocarbon group, two or more are combined with each other configured ring structure of either a -OSO 2 -R P or -SO 2 -R Q, or their groups. R P and R Q are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alicyclic hydrocarbon group having 5 to 25 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted carbon. It is an aromatic hydrocarbon group of formula 6-12. k1, k2 and k3 are each independently an integer of 0 to 5. R a1 to R a3 and when R P and R Q are a plurality each of the plurality of R a1 to R a3 and R P and R Q may be the same as or different from each other.

上記式(Z−2)中、Ra4は、置換若しくは非置換の炭素数1〜8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。Ra4が複数の場合、複数のRa4は同一でも異なっていてもよく、また、複数のRa4は、互いに合わせられ構成される環構造を表してもよい。Ra5は、置換若しくは非置換の炭素数1〜7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。Ra5が複数の場合、複数のRa5は同一でも異なっていてもよく、また、複数のRa5は互いに合わせられ構成される環構造を表してもよい。rは、0〜3の整数である。Ra6は、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。tは、0〜2の整数である。 In the above formula (Z-2), R a4 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 8 carbon atoms. k4 is an integer of 0 to 7. If R a4 is plural, the plurality of R a4 may be the same or different, and plural R a4 may represent a constructed ring aligned with each other. R a5 is a substituted or unsubstituted 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 a5 is plural, the plurality of R a5 may be the same or different, and plural R a5 may represent a keyed configured ring structure. r is an integer of 0-3. R a6 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. t is an integer of 0-2.

上記式(Z−3)中、Ra7及びRa8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。Ra7、Ra8、R及びRがそれぞれ複数の場合、複数のRa7、Ra8、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 (Z-3), R a7 and R a8 are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon having 6 to 12 carbon atoms. 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 alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alicyclic hydrocarbon group having 5 to 25 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted carbon. It is an aromatic hydrocarbon group of formula 6-12. k6 and k7 are each independently an integer of 0 to 5. R a7, R a8, R when R and R S is plural respective plurality of R a7, R a8, R R and R S may be the same as or different from each other.

a1〜Ra3、Ra4、Ra5、Ra7及びRa8で表されるアルキル基としては、例えば
メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基等の直鎖状アルキル基;
i−プロピル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等の分岐状アルキル基などが挙げられる。
Examples of the alkyl group represented by R a1 to R a3 , R a4 , R a5 , R a7 and R a8 include linear alkyl groups such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an n-butyl group;
Examples thereof include branched alkyl groups such as i-propyl group, i-butyl group, sec-butyl group and t-butyl group.

a1〜Ra3、Ra4及びRa5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 R a1 to R a3 , R a4 and R a5 include aryl groups such as a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a mesityl group, and a naphthyl group;
Examples include aralkyl groups such as benzyl group and phenethyl group.

a4及びRa5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 a4 and R a5 include a phenyl group, a tolyl group, and a benzyl group.

a6で表される2価の有機基としては、例えば上記式(a−3)のR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。 Examples of the divalent organic group represented by R a6 include a group obtained by removing one hydrogen atom from the monovalent organic group represented by R 4 in the above formula (a-3).

アルキル基及び芳香族炭化水素基が有する水素原子を置換する置換基としては、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 for substituting the hydrogen atom of the alkyl group and aromatic hydrocarbon group include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom, hydroxy group, carboxy group, cyano group, nitro group, alkoxy Group, alkoxycarbonyl group, alkoxycarbonyloxy group, acyl group, acyloxy group and the like. Among these, a halogen atom is preferable and a fluorine atom is more preferable.

a1〜Ra3、Ra4、Ra5、Ra7及びRa8としては、非置換のアルキル基、フッ素化アルキル基、非置換の1価の芳香族炭化水素基、−OSO−R”及び−SO−R”が好ましく、フッ素化アルキル基及び非置換の1価の芳香族炭化水素基がより好ましく、フッ素化アルキル基がさらに好ましい。R”は、非置換の1価の脂環式炭化水素基又は非置換の1価の芳香族炭化水素基である。 R a1 to R a3 , R a4 , R a5 , R a7 and R a8 include an unsubstituted alkyl group, a fluorinated alkyl group, an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group, —OSO 2 —R ″ and —SO 2 —R ″ is preferable, a fluorinated alkyl group and an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group are more preferable, and a fluorinated alkyl group is further preferable. R ″ is an unsubstituted monovalent alicyclic hydrocarbon group or an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group.

式(Z−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及び1がより好ましく、0がさらに好ましい。式(Z−2)におけるk4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、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及び1がより好ましく、0がさらに好ましい。rとしては、2及び3が好ましく、2がより好ましい。tとしては、0及び1が好ましく、0がより好ましい。式(Z−3)におけるk6及びk7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 k1, k2, and k3 in Formula (Z-1), integers of 0 to 2 are preferable, 0 and 1 are more preferable, and 0 is more preferable. As k4 in Formula (Z-2), an integer of 0 to 2 is preferable, 0 and 1 are more preferable, and 1 is more preferable. k5 is preferably an integer of 0 to 2, more preferably 0 and 1, and still more preferably 0. As r, 2 and 3 are preferable, and 2 is more preferable. As t, 0 and 1 are preferable, and 0 is more preferable. As k6 and k7 in Formula (Z-3), an integer of 0 to 2 is preferable, 0 and 1 are more preferable, and 0 is more preferable.

としては、これらの中で、カチオン(Z−1)及びカチオン(Z−2)が好ましく、トリフェニルスルホニウムカチオン及び4−ブトキシナフタレン−1−イルテトラヒドロチオフェニウムカチオンがより好ましい。 Among these, cation (Z-1) and cation (Z-2) are preferable as Z + , and triphenylsulfonium cation and 4-butoxynaphthalen-1-yltetrahydrothiophenium cation are more preferable.

[B1a]酸発生剤としては、例えば下記式(4−1−1)〜(4−1−19)で表される化合物(以下、「化合物(4−1−1)〜(4−1−19)」ともいう)等が挙げられる。[B1b]酸発生剤としては、例えば下記式(4−2−1)〜(4−2−3)で表される化合物(以下、「化合物(4−2−1)〜(4−2−3)」ともいう)等が挙げられる。[B1c]酸発生剤としては、例えば下記式(4−3−1)、式(4−3−2)で表される化合物(以下、「化合物(4−3−1)、(4−3−2)」ともいう)等が挙げられる。[B1d]酸発生剤としては、例えば下記式(4−4−1)、式(4−4−2)で表される化合物(以下、「化合物(4−4−1)、(4−4−2)」ともいう)等が挙げられる。   [B1a] Examples of the acid generator include compounds represented by the following formulas (4-1-1) to (4-1-19) (hereinafter referred to as “compounds (4-1-1) to (4-1-1)”. 19) ")) and the like. [B1b] Examples of the acid generator include compounds represented by the following formulas (4-2-1) to (4-2-3) (hereinafter referred to as “compounds (4-2-1) to (4-2-2)”. 3) ")) and the like. [B1c] Examples of the acid generator include compounds represented by the following formula (4-3-1) and formula (4-3-2) (hereinafter referred to as “compound (4-3-1), (4-3)”. -2) "). [B1d] Examples of the acid generator include compounds represented by the following formula (4-4-1) and formula (4-4-2) (hereinafter referred to as “compound (4-4-1), (4-4)”. -2) ").

Figure 2017203858
Figure 2017203858

Figure 2017203858
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上記式(4−1−1)〜(4−1−19)、(4−2−1)〜(4−2−3)、(4−3−1)、(4−3−2)、(4−4−1)及び(4−4−2)中、Zは、1価のオニウムカチオンである。 The above formulas (4-1-1) to (4-1-19), (4-2-1) to (4-2-3), (4-3-1), (4-3-2), In (4-4-1) and (4-4-2), Z + is a monovalent onium cation.

[B1]酸発生剤としては、[B1a]酸発生剤及び[B1b]酸発生剤が好ましく、化合物(4−1−1)、(4−1−3)、(4−1−13)及び(4−1−16)〜(4−1−19)並びに化合物(4−2−1)がより好ましい。   [B1] As the acid generator, [B1a] acid generator and [B1b] acid generator are preferable, and the compounds (4-1-1), (4-1-3), (4-1-13) and (4-1-16) to (4-1-19) and the compound (4-2-1) are more preferable.

[B1]酸発生剤としては、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、トリフェニルスルホニウム塩及び4−ブトキシナフタレン−1−イルテトラヒドロチオフェニウム塩がさらに好ましい。   [B1] As the acid generator, onium salt compounds are preferable, sulfonium salts and tetrahydrothiophenium salts are more preferable, and triphenylsulfonium salts and 4-butoxynaphthalen-1-yltetrahydrothiophenium salts are more preferable.

また、[B]酸発生体としては、下記式(4−1’)で表される構造単位を有する重合体等の酸発生体の構造が重合体の一部として組み込まれた重合体も好ましい。   [B] The acid generator is also preferably a polymer in which the structure of an acid generator such as a polymer having a structural unit represented by the following formula (4-1 ′) is incorporated as a part of the polymer. .

Figure 2017203858
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上記式(4−1’)中、Rp7は、水素原子又はメチル基である。Lは、単結合又は、−COO−又は2価のカルボニルオキシ炭化水素基である。Rp8は、炭素数1〜10のフッ素化アルカンジイル基である。Zは、上記式(4)と同義である。 In the above formula (4-1 ′), R p7 represents a hydrogen atom or a methyl group. L 4 is a single bond or —COO— or a divalent carbonyloxy hydrocarbon group. R p8 is a fluorinated alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms. Z + is synonymous with the above formula (4).

p7としては、上記式(4−1’)で表される構造単位を与える単量体の共重合性の観点から、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。 As R p7 , a hydrogen atom and a methyl group are preferable, and a methyl group is more preferable, from the viewpoint of copolymerization of the monomer that gives the structural unit represented by the above formula (4-1 ′).

としては、2価のカルボニルオキシ炭化水素基が好ましく、カルボニルオキシアルカンジイル基及びカルボニルアルカンジイルアレーンジイル基がより好ましい。 L 4 is preferably a divalent carbonyloxy hydrocarbon group, more preferably a carbonyloxyalkanediyl group or a carbonylalkanediylarenediyl group.

p8としては、炭素数1〜4のフッ素化アルカンジイル基が好ましく、炭素数1〜4のパーフルオロアルカンジイル基がより好ましく、ヘキサフルオロプロパンジイル基がさらに好ましい。 R p8 is preferably a fluorinated alkanediyl group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably a perfluoroalkanediyl group having 1 to 4 carbon atoms, and still more preferably a hexafluoropropanediyl group.

[B]酸発生体が[B]酸発生剤の場合、[B]酸発生剤の含有量の下限としては、[A]重合体成分100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、0.5質量部がより好ましく、1質量部がさらに好ましく、2質量部が特に好ましく、3質量部がさらに特に好ましく、5質量部が最も好ましい。上記含有量の上限としては、50質量部が好ましく、40質量部がより好ましく、30質量部がさらに好ましく、20質量部が特に好ましい。   [B] When the acid generator is a [B] acid generator, the lower limit of the content of the [B] acid generator is preferably 0.1 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the [A] polymer component. 0.5 parts by mass is more preferable, 1 part by mass is further preferable, 2 parts by mass is particularly preferable, 3 parts by mass is further particularly preferable, and 5 parts by mass is most preferable. As an upper limit of the said content, 50 mass parts is preferable, 40 mass parts is more preferable, 30 mass parts is further more preferable, 20 mass parts is especially preferable.

また、[B]酸発生剤の含有量の下限としては、固形分換算、すなわち当該感放射線性樹脂組成物の全固形分に対して、0.1質量%が好ましく、0.5質量%がより好ましく、1質量%がさらに好ましく、2質量%が特に好ましく、3質量%がさらに特に好ましく、5質量%が最も好ましい。上記含有量の上限としては、50質量%が好ましく、40質量%がより好ましく、30質量%がさらに好ましく、20質量%が特に好ましい。   Moreover, as a minimum of content of [B] acid generator, 0.1 mass% is preferable with respect to solid content conversion, ie, the total solid of the said radiation sensitive resin composition, 0.5 mass% is preferable. More preferably, 1% by mass is further preferable, 2% by mass is particularly preferable, 3% by mass is further particularly preferable, and 5% by mass is most preferable. As an upper limit of the said content, 50 mass% is preferable, 40 mass% is more preferable, 30 mass% is further more preferable, 20 mass% is especially preferable.

[B]酸発生剤の含有量を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物の感度及び現像性が向上し、その結果、ISO−TAP形成におけるDOF性能をより向上させることができる。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] By making content of an acid generator into the said range, the sensitivity and developability of the said radiation sensitive resin composition improve, As a result, the DOF performance in ISO-TAP formation can be improved more. . The radiation-sensitive resin composition may contain one or more [B] acid generators.

<[C]溶媒>
[C]溶媒は、少なくとも[A]重合体成分、[B]酸発生体及び必要に応じて含有されるその他の任意成分を溶解又は分散可能な溶媒であれば特に限定されない。
<[C] solvent>
[C] The solvent is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving or dispersing at least the [A] polymer component, the [B] acid generator, and other optional components contained as necessary.

[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、炭化水素系溶媒等が挙げられる。   [C] Examples of the solvent include alcohol solvents, ether solvents, ketone solvents, amide solvents, ester solvents, hydrocarbon solvents, and the like.

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

エーテル系溶媒としては、例えば
ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジペンチルエーテル、ジイソアミルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジヘプチルエーテル等のジアルキルエーテル系溶媒;
テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル系溶媒;
ジフェニルエーテル、アニソール等の芳香環含有エーテル系溶媒などが挙げられる。
Examples of ether solvents include dialkyl ether solvents such as diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, dipentyl ether, diisoamyl ether, dihexyl ether, and diheptyl ether;
Cyclic ether solvents such as tetrahydrofuran and tetrahydropyran;
And aromatic ring-containing ether solvents such as diphenyl ether and anisole.

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

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

エステル系溶媒としては、例えば
酢酸n−ブチル、乳酸エチル等のモノカルボン酸エステル系溶媒;
酢酸プロピレングリコール等の多価アルコールカルボキシレート系溶媒;
酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル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;
γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン等のラクトン系溶媒;
ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒などが挙げられる。
Examples of ester solvents include monocarboxylic acid ester solvents such as n-butyl acetate and ethyl lactate;
Polyhydric alcohol carboxylate solvents such as propylene glycol acetate;
Polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvents such as propylene glycol monomethyl ether acetate;
Polycarboxylic acid diester solvents such as diethyl oxalate;
lactone solvents such as γ-butyrolactone and δ-valerolactone;
Examples thereof include carbonate solvents such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, and propylene carbonate.

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

[C]溶媒としては、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、ラクトン系溶媒及び環状ケトン系溶媒がより好ましく、多価アルコール部分アルキルエーテル酢酸エステル、ブチロラクトン及びシクロアルカノンがさらに好ましく、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル、γ−ブチロラクトン及びシクロヘキサノンが特に好ましい。当該感放射線性樹脂組成物は、[C]溶媒を1種又は2種以上含有していてもよい。   [C] As the solvent, ester solvents and ketone solvents are preferable, polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvents, lactone solvents and cyclic ketone solvents are more preferable, polyhydric alcohol partial alkyl ether acetates, butyrolactones and Cycloalkanones are more preferred, with propylene glycol monomethyl ether acetate, γ-butyrolactone and cyclohexanone being particularly preferred. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more [C] solvents.

<[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する。また、感放射線性樹脂組成物の貯蔵安定性が向上すると共に、レジストとしての解像度がより向上する。さらに、露光から現像処理までの引き置き時間の変動によるレジストパターンの線幅変化を抑えることができ、プロセス安定性に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 controller controls the diffusion phenomenon in the resist film of the acid generated from the [B] acid generator by exposure, and has an effect of suppressing an undesirable chemical reaction in the non-exposed region. Further, the storage stability of the radiation sensitive resin composition is improved, and the resolution as a resist is further improved. Furthermore, a change in the line width of the resist pattern due to fluctuations in the holding time from exposure to development processing can be suppressed, and a radiation-sensitive resin composition excellent in process stability 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 2017203858
Figure 2017203858

上記式(5)中、R20、R21及びR22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 20 , R 21 and R 22 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;トリエチルアミン等のトリアルキルアミン類;アニリン等の芳香族アミン類等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing compound (I) include monoalkylamines such as n-hexylamine; dialkylamines such as di-n-butylamine; trialkylamines such as triethylamine; aromatic amines such as aniline. It is done.

含窒素化合物(II)としては、例えばエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing compound (II) include ethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, and the like.

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

アミド基含有化合物としては、例えばホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド、ピロリドン、N−メチルピロリドン等が挙げられる。   Examples of the amide group-containing compound include formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, propionamide, benzamide, pyrrolidone, N-methylpyrrolidone and the like. It is done.

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

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

含窒素有機化合物として、酸解離性基を有する化合物を用いることもできる。このような酸解離性基を有する含窒素有機化合物としては、例えばN−t−ブトキシカルボニルピペリジン、N−t−ブトキシカルボニルイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニル−2−フェニルベンズイミダゾール、N−(t−ブトキシカルボニル)ジ−n−オクチルアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジエタノールアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジシクロヘキシルアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジフェニルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン、N−t−アミルオキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン等が挙げられる。   As the nitrogen-containing organic compound, a 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 2017203858
Figure 2017203858

上記式(6−1)及び式(6−2)中、R23〜R27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 23 to R 27 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxy group, or a halogen atom. E and Q are each independently an anion represented by OH , R β —COO , R β —SO 3 or the following formula (6-3). However, R ( beta) is an alkyl group, an aryl group, or an aralkyl group.

Figure 2017203858
Figure 2017203858

上記式(6−3)中、R28は、炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のフッ素化アルキル基又は炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシ基である。uは、0〜2の整数である。uが2の場合、2つのR28は同一でも異なっていてもよい。 In the above formula (6-3), R 28 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a linear or branched fluorinated alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or 1 carbon atom. -12 linear or branched alkoxy groups. u is an integer of 0-2. When u is 2, two R 28 may be the same or different.

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 2017203858
Figure 2017203858

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]酸拡散制御体として[D]酸拡散制御剤を含有するである場合、[D]酸拡散制御剤の含有量の下限としては、[A]重合体成分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く、1質量部がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、20質量部が好ましく、10質量部がより好ましく、5質量部がさらに好ましい。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種以上を含有していてもよい。   When the radiation sensitive resin composition contains a [D] acid diffusion controller as the [D] acid diffusion controller, the lower limit of the content of the [D] acid diffusion controller is the [A] polymer. 0.1 mass part is preferable with respect to 100 mass parts of components, 0.3 mass part is more preferable, and 1 mass part is further more preferable. As an upper limit of the said content, 20 mass parts is preferable, 10 mass parts is more preferable, and 5 mass parts is further more preferable. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more [D] acid diffusion controllers.

<その他の任意成分>
当該感放射線性樹脂組成物は、上記[A]〜[D]成分以外のその他の任意成分を含有していてもよい。その他の任意成分としては、上記[A1]重合体及び[A2]重合体以外の他の重合体、界面活性剤、脂環式骨格含有化合物、増感剤等が挙げられる。これらのその他の任意成分は、それぞれ1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<Other optional components>
The said radiation sensitive resin composition may contain other arbitrary components other than said [A]-[D] component. Examples of other optional components include polymers other than the above [A1] polymer and [A2] polymer, surfactants, alicyclic skeleton-containing compounds, and sensitizers. Each of these other optional components may be used alone or in combination of two or more.

[他の重合体]
他の重合体は、上記[A1]重合体及び[A2]重合体以外の重合体である。他の重合体としては、例えば上記[A2]重合体以外の重合体であって、上記[A1]重合体よりもフッ素原子の質量含有率が大きい重合体等が挙げられ、このような重合体としては、例えば上記構造単位(F−1)及び/又は(F−2)を有し、かつ上記構造単位(I)及び構造単位(II)を有さない重合体等が挙げられる。このような重合体を含有する感放射線性樹脂組成物は、液浸露光に好適に用いることができる。
[Other polymers]
The other polymer is a polymer other than the above [A1] polymer and [A2] polymer. Examples of the other polymer include a polymer other than the above-mentioned [A2] polymer and a polymer having a larger mass content of fluorine atoms than the above-mentioned [A1] polymer. Examples thereof include a polymer having the structural unit (F-1) and / or (F-2) and not having the structural unit (I) and the structural unit (II). The radiation sensitive resin composition containing such a polymer can be suitably used for immersion exposure.

[界面活性剤]
界面活性剤は、塗布性、ストリエーション、現像性等を改良する効果を奏する。界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンn−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のノニオン系界面活性剤;市販品としては、KP341(信越化学工業社)、ポリフローNo.75、同No.95(以上、共栄社化学社)、エフトップEF301、同EF303、同EF352(以上、トーケムプロダクツ社)、メガファックF171、同F173(以上、DIC社)、フロラードFC430、同FC431(以上、住友スリーエム社)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(以上、旭硝子工業社)等が挙げられる。界面活性剤の含有量の上限としては、[A]重合体成分100質量部に対して、2質量部が好ましい。
[Surfactant]
Surfactants have the effect of improving coatability, striation, developability, and the like. Examples of the surfactant include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene n-octylphenyl ether, polyoxyethylene n-nonylphenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol diacrylate. Nonionic surfactants such as stearate; commercially available products include KP341 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow No. 75, no. 95 (above, Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), F-top EF301, EF303, EF352 (above, Tochem Products), MegaFuck F171, F173 (above, DIC), Florard FC430, FC431 (above, Sumitomo 3M) Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC-101, SC-102, SC-103, SC-104, SC-105, SC-106 (above, Asahi Glass Industrial Co., Ltd.) Can be mentioned. As an upper limit of content of surfactant, 2 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of [A] polymer components.

[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における脂環式骨格含有化合物の含有量の上限としては、[A]重合体成分100質量部に対して、5質量部が好ましい。
Examples of the alicyclic skeleton-containing compound include adamantane derivatives such as 1-adamantanecarboxylic acid, 2-adamantanone, and 1-adamantanecarboxylic acid t-butyl;
Deoxycholic acid esters such as t-butyl deoxycholate, t-butoxycarbonylmethyl deoxycholic acid, 2-ethoxyethyl deoxycholic acid;
Lithocholic acid esters such as t-butyl lithocholic acid, t-butoxycarbonylmethyl lithocholic acid, 2-ethoxyethyl lithocholic acid;
3- [2-Hydroxy-2,2-bis (trifluoromethyl) ethyl] tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecane, 2-hydroxy-9-methoxycarbonyl-5-oxo-4-oxa-tricyclo [4.2.1.0 3,7 ] nonane, and the like. As an upper limit of content of an alicyclic frame | skeleton containing compound in the said radiation sensitive resin composition, 5 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of [A] polymer components.

[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。当該感放射線性樹脂組成物における増感剤の含有量の上限としては、[A]重合体成分100質量部に対して、2質量部が好ましい。   Examples of the sensitizer include carbazoles, acetophenones, benzophenones, naphthalenes, phenols, biacetyl, eosin, rose bengal, pyrenes, anthracenes, phenothiazines and the like. As an upper limit of content of the sensitizer in the said radiation sensitive resin composition, 2 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of [A] polymer components.

<感放射線性樹脂組成物の調製>
当該感放射線性樹脂組成物は、例えば[A]重合体成分、[B]酸発生体、[C]溶媒及び必要に応じて含有される[D]酸拡散制御体等を所定の割合で混合し、好ましくは、得られた混合物を、例えば孔径0.2μm程度のフィルター等でろ過することにより調製することができる。
<Preparation of radiation-sensitive resin composition>
The radiation sensitive resin composition includes, for example, [A] a polymer component, [B] acid generator, [C] solvent, and [D] acid diffusion controller contained as necessary at a predetermined ratio. Preferably, the mixture obtained can be prepared by filtering with a filter having a pore size of about 0.2 μm, for example.

当該感放射線性樹脂組成物の固形分濃度([C]溶媒以外の成分の総和)の下限としては、2質量%であり、2.5質量%が好ましく、3質量%がより好ましく、3.5質量%がさらに好ましい。上記固形分濃度の上限としては、6質量%であり、5.5質量%が好ましく、5質量%がより好ましく、4.5質量%がさらに好ましい。当該感放射線性樹脂組成物の固形分濃度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工性がより向上し、その結果、ISO−TAPパターン形成におけるDOF性能がより向上する。   2. The lower limit of the solid content concentration of the radiation-sensitive resin composition (total of components other than [C] solvent) is 2% by mass, preferably 2.5% by mass, more preferably 3% by mass. 5 mass% is more preferable. The upper limit of the solid content concentration is 6% by mass, preferably 5.5% by mass, more preferably 5% by mass, and still more preferably 4.5% by mass. By setting the solid content concentration of the radiation-sensitive resin composition in the above range, the coating property of the radiation-sensitive resin composition is further improved, and as a result, the DOF performance in ISO-TAP pattern formation is further improved. .

<半導体素子の製造方法>
当該半導体素子の製造方法は、無機基板の表面に膜を形成する工程(以下、「膜形成工程」ともいう)、上記膜を露光する工程(以下、「露光工程」ともいう)、上記露光された膜を現像する工程(以下、「現像工程」ともいう)、及び上記現像後の膜をマスクとし、上記無機基板にイオン注入する工程(以下、「イオン注入工程」ともいう)を備える。当該半導体素子の製造方法は、上記膜を当該イオンインプランテーション用感放射線性樹脂組成物により形成する。以下、各工程について説明する。
<Method for Manufacturing Semiconductor Device>
The semiconductor element manufacturing method includes a step of forming a film on the surface of an inorganic substrate (hereinafter also referred to as “film forming step”), a step of exposing the film (hereinafter also referred to as “exposure step”), and the exposure. And a step of developing the film (hereinafter also referred to as “developing step”) and a step of ion-implanting the inorganic substrate using the developed film as a mask (hereinafter also referred to as “ion implantation step”). In the method of manufacturing the semiconductor element, the film is formed from the radiation-sensitive resin composition for ion implantation. Hereinafter, each step will be described.

[膜形成工程]
本工程では、無機基板の表面に膜を形成する。上記無機基板の材料としては、例えばシリコン、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン等が挙げられる。また、これらの基板をアルミニウム等で被覆したもの等も用いることができる。これらの中で、シリコン、酸化シリコン、窒化シリコンが好ましい。
[Film formation process]
In this step, a film is formed on the surface of the inorganic substrate. Examples of the material for the inorganic substrate include silicon, silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride. Moreover, what coat | covered these board | substrates with aluminum etc. can be used. Of these, silicon, silicon oxide, and silicon nitride are preferable.

塗布方法としては、例えば回転塗布(スピンコーティング)、流延塗布、ロール塗布等が挙げられる。なお、形成されるレジスト膜の平均厚みの下限としては、50nmが好ましく、70nmがより好ましく、90nmがさらに好ましく、100nmが特に好ましい。上記平均厚みの上限としては、5,000nmが好ましく、1,000nmがより好ましく、500nmがさらに好ましく、200nmが特に好ましい。   Examples of the coating method include spin coating (spin coating), cast coating, and roll coating. In addition, as a minimum of the average thickness of the resist film formed, 50 nm is preferable, 70 nm is more preferable, 90 nm is further more preferable, 100 nm is especially preferable. The upper limit of the average thickness is preferably 5,000 nm, more preferably 1,000 nm, still more preferably 500 nm, and particularly preferably 200 nm.

当該感放射線性樹脂組成物を塗布した後、必要に応じてプレベーク(PB)によって塗膜中の溶媒を揮発させてもよい。PBの温度としては、当該感放射線性樹脂組成物の配合組成によって適宜選択されるが、PBの温度の下限としては、30℃が好ましく、50℃がより好ましく、80℃がさらに好ましい。上記温度の上限としては、200℃が好ましく、170℃がより好ましく、150℃がさらに好ましい。PBの時間の下限としては、5秒が好ましく、10秒がより好ましい。上記時間の上限としては、600秒が好ましく、300秒がより好ましい。   After apply | coating the said radiation sensitive resin composition, you may volatilize the solvent in a coating film by prebaking (PB) as needed. The temperature of PB is appropriately selected depending on the composition of the radiation sensitive resin composition, but the lower limit of the temperature of PB is preferably 30 ° C, more preferably 50 ° C, and further preferably 80 ° C. As an upper limit of the said temperature, 200 degreeC is preferable, 170 degreeC is more preferable, and 150 degreeC is further more preferable. The lower limit of the PB time is preferably 5 seconds, and more preferably 10 seconds. The upper limit of the time is preferably 600 seconds, and more preferably 300 seconds.

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

[露光工程]
本工程では、上記レジスト膜形成工程で形成したレジスト膜を露光する。この露光は、特定パターン、好ましくは、ISO−TAPパターン形成用のマスクを介することにより、所望の領域に対して行う。この場合、縮小投影露光を行ってもよい。
[Exposure process]
In this step, the resist film formed in the resist film forming step is exposed. This exposure is performed on a desired region through a mask for forming a specific pattern, preferably an ISO-TAP pattern. In this case, reduction projection exposure may be performed.

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

露光に使用される露光光としては、種々の電磁波又は荷電粒子線を用いることができ、[B]酸発生体の種類に応じて適宜選択されるが、電磁波としては、例えば紫外線、遠紫外線、可視光線、X線、γ線等が挙げられ、荷電粒子線としては、電子線、α線等が挙げられる。これらのうち、電磁波が好ましく、遠赤外線がより好ましく、ArFエキシマレーザー光及びKrFエキシマレーザー光(波長248nm)がさらに好ましく、ArFエキシマレーザー光がさらに好ましい。露光量等の露光条件は、感放射線性樹脂組成物の配合組成や添加剤の種類等に応じて適宜選択される。   As exposure light used for exposure, various electromagnetic waves or charged particle beams can be used, and [B] is appropriately selected according to the type of acid generator. Examples of electromagnetic waves include ultraviolet rays, far ultraviolet rays, Visible light, X-rays, γ-rays and the like can be mentioned, and examples of charged particle beams include electron beams and α-rays. Among these, electromagnetic waves are preferable, far infrared rays are more preferable, ArF excimer laser light and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) are further preferable, and ArF excimer laser light is further preferable. The exposure conditions such as the exposure amount are appropriately selected according to the blending composition of the radiation-sensitive resin composition, the type of additive, and the like.

また、露光後にポストエクスポージャーベーク(PEB)を行なうことが好ましい。PEBを行なうことにより、感放射線性樹脂組成物の[A]重合体成分中の酸解離性基(I)及び酸解離性基(II)の解離反応を円滑に進行させることができる。PEBの温度の下限としては、30℃が好ましく、50℃がより好ましく、80℃がさらに好ましい。上記温度の上限としては、200℃が好ましく、170℃がより好ましく、130℃がさらに好ましい。PEBの時間の下限としては、5秒が好ましく、10秒がより好ましい。上記時間の上限としては、600秒が好ましく、300秒がより好ましい。   In addition, post exposure baking (PEB) is preferably performed after exposure. By performing PEB, the dissociation reaction of the acid dissociable group (I) and the acid dissociable group (II) in the [A] polymer component of the radiation-sensitive resin composition can smoothly proceed. As a minimum of the temperature of PEB, 30 ° C is preferred, 50 ° C is more preferred, and 80 ° C is still more preferred. As an upper limit of the said temperature, 200 degreeC is preferable, 170 degreeC is more preferable, and 130 degreeC is further more preferable. The lower limit of the PEB time is preferably 5 seconds, and more preferably 10 seconds. The upper limit of the time is preferably 600 seconds, and more preferably 300 seconds.

[現像工程]
本工程では、上記露光された膜を現像する。この現像に用いる現像液としては、例えばアルカリ水溶液(アルカリ現像液)、有機溶媒を含有する液(有機溶媒現像液)等が挙げられる。これにより、所定のレジストパターンが形成される。
[Development process]
In this step, the exposed film is developed. Examples of the developer used for the development include an aqueous alkali solution (alkaline developer) and a solution containing an organic solvent (organic solvent developer). Thereby, a predetermined resist pattern is formed.

アルカリ現像液としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、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、TMAH水溶液が好ましく、2.38質量%TMAH水溶液がより好ましい。   Examples of the alkali developer include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine, methyldiethylamine. , Ethyldimethylamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene, 1,5-diazabicyclo [4.3. 0.0] -5-nonene, and an alkaline aqueous solution in which at least one of alkaline compounds is dissolved. In these, a TMAH aqueous solution is preferable and a 2.38 mass% TMAH aqueous solution is more preferable.

有機溶媒現像液としては、例えば炭化水素系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒等の有機溶媒、又は有機溶媒を含有する液が挙げられる。有機溶媒としては、例えば上述の感放射線性樹脂組成物の[C]溶媒として例示した溶媒の1種又は2種以上等が挙げられる。これらの中でも、エステル系溶媒及びケトン系溶媒が好ましい。エステル系溶媒としては、酢酸エステル系溶媒が好ましく、酢酸n−ブチルがより好ましい。ケトン系溶媒としては、鎖状ケトンが好ましく、2−ヘプタノンがより好ましい。有機溶媒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。有機溶媒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 organic solvent developer include organic solvents such as hydrocarbon solvents, ether solvents, ester solvents, ketone solvents, alcohol solvents, and liquids containing organic solvents. Examples of the organic solvent include one or more of the solvents exemplified as the [C] solvent of the above-described radiation-sensitive resin composition. Among these, ester solvents and ketone solvents are preferable. As the ester solvent, an acetate solvent is preferable, and n-butyl acetate is more preferable. As the ketone solvent, a chain ketone is preferable, and 2-heptanone is more preferable. The lower limit of the content of the organic solvent in the organic solvent developer is preferably 80% by mass, more preferably 90% by mass, further preferably 95% by mass, and particularly preferably 99% by mass. Examples of components other than the organic solvent in the organic solvent developer include water and silicone oil.

これらの現像液は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、現像後は、水等で洗浄し、乾燥することが一般的である。   These developers may be used alone or in combination of two or more. In general, after development, the substrate is washed with water or the like and dried.

現像液としては、アルカリ現像液が好ましく、TMAH水溶液がより好ましく、2.38質量%TMAH水溶液がさらに好ましい。   The developer is preferably an alkali developer, more preferably a TMAH aqueous solution, and even more preferably a 2.38 mass% TMAH aqueous solution.

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.

[イオン注入工程]
本工程では、上記現像後の膜(レジストパターン)をマスクとし、上記無機基板にイオン注入する。このイオン注入は、公知のイオン注入装置を用いて、公知の方法により行うことができる。
[Ion implantation process]
In this step, ions are implanted into the inorganic substrate using the developed film (resist pattern) as a mask. This ion implantation can be performed by a known method using a known ion implantation apparatus.

上述の各工程により、イオン注入基板を得ることができる。当該半導体素子の製造方法によれば、ISO−TAPパターン形成のDOF性能に優れる感放射線性樹脂組成物を用いることにより、優れたレジストパターンを形成することができ、このような優れたレジストパターンをマスクとすることにより、所望の領域にイオンが注入された無機基板を得ることができる。   An ion-implanted substrate can be obtained by the above-described steps. According to the method for manufacturing a semiconductor element, an excellent resist pattern can be formed by using a radiation-sensitive resin composition having excellent DOF performance for ISO-TAP pattern formation. By using the mask, an inorganic substrate in which ions are implanted in a desired region can be obtained.

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

[重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)]
東ソー製GPCカラム(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 Tosoh GPC columns (G2000HXL: 2, G3000HXL: 1, G4000HXL: 1), flow rate: 1.0 mL / min, elution solvent: tetrahydrofuran, sample concentration: 1.0 mass%, sample injection amount: 100 μL Column temperature: 40 ° C., detector: measured by 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]
日本電子製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]
JNM-ECX400 manufactured by JEOL Ltd. was used and deuterated chloroform was used as a measurement solvent, and an analysis for determining the content ratio (mol%) of each structural unit in each polymer was performed.

<[A]重合体成分の合成>
[[A1]重合体の合成]
[A1]重合体の合成に用いた単量体を以下に示す。
<[A] Synthesis of polymer component>
[[A1] Synthesis of polymer]
[A1] Monomers used for polymer synthesis are shown below.

Figure 2017203858
Figure 2017203858

[合成例1](重合体(A1−1)の合成)
上記化合物(M−1)9.47g(50モル%)及び化合物(M−15)10.30g(50モル%)を2−ブタノン40gに溶解し、ラジカル重合開始剤としてのAIBN0.79g(全単量体に対して5モル%)を添加して単量体溶液を調製した。次いで20gの2−ブタノンを入れた100mLの三口フラスコを30分窒素パージした後、攪拌しながら80℃に加熱し、上記調製した単量体溶液を滴下漏斗にて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、重合反応液を水冷して30℃以下に冷却した。400gのメタノール中に冷却した重合反応液を投入し、析出した白色粉末をろ別した。ろ別した白色粉末を80gのメタノールで2回洗浄した後、ろ別し、50℃で17時間乾燥させて白色粉末状の重合体(A1−1)を合成した(15.8g、収率80%)。重合体(A1−1)のMwは7,400、Mw/Mnは1.53であった。また、13C−NMR分析の結果、(M−1)及び(M−15)に由来する構造単位の含有割合は、50.1モル%及び49.9モル%であった。
[Synthesis Example 1] (Synthesis of Polymer (A1-1))
9.47 g (50 mol%) of the compound (M-1) and 10.30 g (50 mol%) of the compound (M-15) are dissolved in 40 g of 2-butanone, and 0.79 g of AIBN as a radical polymerization initiator (total A monomer solution was prepared by adding 5 mol%) to the monomer. 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 reaction solution was cooled with water and cooled to 30 ° C. or lower. The cooled polymerization reaction liquid was put into 400 g of methanol, and the precipitated white powder was separated by filtration. The filtered white powder was washed twice with 80 g of methanol, filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours to synthesize a white powdery polymer (A1-1) (15.8 g, yield 80). %). Mw of the polymer (A1-1) was 7,400, and Mw / Mn was 1.53. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratios of structural units derived from (M-1) and (M-15) were 50.1 mol% and 49.9 mol%.

[合成例2〜54](重合体(A1−2)〜(A1−54)の合成)
下記表1に示す種類及び使用量の単量体を用いた以外は、合成例1と同様の操作を行うことによって、重合体(A1−2)〜(A1−54)を合成した。
[Synthesis Examples 2 to 54] (Synthesis of Polymers (A1-2) to (A1-54))
Polymers (A1-2) to (A1-54) were synthesized by performing the same operations as in Synthesis Example 1 except that the types and amounts of monomers shown in Table 1 were used.

Figure 2017203858
Figure 2017203858

Figure 2017203858
Figure 2017203858

[[A2]重合体の合成]
[A2]重合体の合成に用いた単量体を以下に示す。
[[A2] Synthesis of polymer]
[A2] Monomers used for polymer synthesis are shown below.

Figure 2017203858
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[合成例55](重合体(A2−1)の合成)
上記化合物(M−A)60モル%、化合物(M−G)25モル%、化合物(M−H)15モル%及びラジカル重合開始剤としてのAIBNを50gの2−ブタノンに溶解した単量体溶液を調製した。仕込みの単量体の合計量は50gとした。なお、各単量体のモル%は単量体全量に対するモル%を表し、ラジカル重合開始剤の使用量は、単量体とラジカル重合開始剤の合計に対して、5モル%とした。次に、温度計及び滴下漏斗を備えた500mLの三つ口フラスコに2−ブタノン50gを加え、30分間窒素パージを行った。その後、フラスコ内をマグネティックスターラーで攪拌しながら、80℃になるように加熱した。次いで、上記単量体溶液をフラスコ内に滴下漏斗を用いて3時間かけて滴下した。滴下後3時間熟成させ、その後、30℃以下になるまで冷却して重合反応液を得た。それから、重合反応液を2L分液漏斗に移液した後、150gのn−ヘキサンでその重合反応液を均一に希釈し、600gのメタノールを投入して混合した。次いで、30gの蒸留水を投入した後、攪拌して30分静置した。その後、下層を回収し、重合体(A2−1)の酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル溶液を得た。この重合体(A2−1)は、Mwが6,000、Mw/Mnが1.7であった。また、13C−NMR分析の結果、(M−A)、(M−G)及び(M−H)に由来する各構造単位の含有割合は、58.8モル%、23.4モル%及び17.8モル%であった。
[Synthesis Example 55] (Synthesis of Polymer (A2-1))
Monomer prepared by dissolving 60 mol% of the above compound (M-A), 25 mol% of the compound (MG), 15 mol% of the compound (MH) and AIBN as a radical polymerization initiator in 50 g of 2-butanone. A solution was prepared. The total amount of charged monomers was 50 g. In addition, mol% of each monomer represents mol% with respect to the whole monomer amount, and the usage-amount of the radical polymerization initiator was 5 mol% with respect to the sum total of a monomer and a radical polymerization initiator. Next, 50 g of 2-butanone was added to a 500 mL three-necked flask equipped with a thermometer and a dropping funnel, and a nitrogen purge was performed for 30 minutes. Then, it heated so that it might become 80 degreeC, stirring the inside of a flask with a magnetic stirrer. Next, the monomer solution was dropped into the flask over 3 hours using a dropping funnel. After dropping, the mixture was aged for 3 hours, and then cooled to 30 ° C. or lower to obtain a polymerization reaction solution. Then, after transferring the polymerization reaction liquid to a 2 L separatory funnel, the polymerization reaction liquid 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 stirred and allowed to stand for 30 minutes. Thereafter, the lower layer was recovered to obtain a propylene glycol monomethyl ether solution of the polymer (A2-1). This polymer (A2-1) had Mw of 6,000 and Mw / Mn of 1.7. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of each structural unit derived from (MA), (MG) and (MH) was 58.8 mol%, 23.4 mol% and It was 17.8 mol%.

[合成例56〜67](重合体(A2−2)〜(A2−13)の合成)
合成例55において、下記表3に示す種類及び使用量の単量体を用いた以外は合成例55と同様にして、重合体(A2−2)〜(A2−13)を合成した。得られた各重合体について、各単量体に由来する構造単位の含有割合、重量平均分子量(Mw)及び分散度(Mw/Mn)の測定値を表3に合わせて示す。
[Synthesis Examples 56 to 67] (Synthesis of Polymers (A2-2) to (A2-13))
In Synthesis Example 55, polymers (A2-2) to (A2-13) were synthesized in the same manner as in Synthesis Example 55 except that the types and amounts of monomers shown in Table 3 below were used. About each obtained polymer, the measured value of the content rate of the structural unit derived from each monomer, a weight average molecular weight (Mw), and dispersion degree (Mw / Mn) is shown according to Table 3.

Figure 2017203858
Figure 2017203858

<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]酸発生剤、[C]溶媒及び[D]酸拡散制御剤について以下に示す。
<Preparation of radiation-sensitive resin composition>
The [B] acid generator, [C] solvent and [D] acid diffusion controller used for the preparation of the radiation sensitive resin composition are shown below.

[[B]酸発生剤]
各構造式を以下に示す。
B−1:4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−ブタンスルホネート
B−2:トリフェニルスルホニウム2−(アダマンタン−1−イル)−1,1−ジフルオロエタン−1−スルホネート
B−3: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−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−5:4−(((アダマンタン‐1−イルオキシ)メトキシ)−3,5−ジメチルフェニル)ジ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ナート
B−6:トリフェニルスルホニウム4,4,5,5,6,6−ヘキサフルオロ−1,3,2−ジチアジナン−2−イド−1,1,3,3−テトラオキシド
B−7:1−(ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロ−1H−チオフェン−1−イウム4−(アダマンタン−1−カルボニルオキシ)−1,1,2−トリフルオロブタンスルホネート
[[B] acid generator]
Each structural formula is shown below.
B-1: 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium perfluoro-n-butanesulfonate B-2: triphenylsulfonium 2- (adamantan-1-yl) -1,1-difluoroethane-1-sulfonate B-3: triphenylsulfonium 2- (adamantan-1-ylcarbonyloxy) -1,1,3,3,3-pentafluoropropane-1-sulfonate B-4: triphenylsulfonium adamantane-1-yloxycarbonyldifluoromethanesulfonate B-5: 4-(((Adamantane-1-yloxy) methoxy) -3,5-dimethylphenyl) diphenylsulfonium norbornane sultone-2-yloxycarbonyldifluoromethanesulfonate B-6: Triphenylsulfonium 4,4,5 , 6,6-hexafluoro-1,3,2-dithiazinane-2-id-1,1,3,3-tetraoxide B-7: 1- (butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydro-1H-thiophene- 1-ium 4- (adamantane-1-carbonyloxy) -1,1,2-trifluorobutanesulfonate

Figure 2017203858
Figure 2017203858

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

[[D]酸拡散制御剤]
各構造式を以下に示す。
D−1:トリフェニルスルホニウムサリチレート
D−2:トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネート
D−3:N−(n−ウンデカン−1−イルカルボニルオキシエチル)モルホリン
D−4:2,6−ジi−プロピルアニリン
D−5:トリn−ペンチルアミン
D−6:2−フェニルベンズイミダゾール
D−7:tert−ペンチル−4−ヒドロキシピペリジン−1−カルボキシレート
[[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 D-6: 2-phenylbenzimidazole D-7: tert-pentyl-4-hydroxypiperidine-1-carboxylate

Figure 2017203858
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[ドライ露光用感放射線性樹脂組成物の調製]
[実施例1]
[A]重合体成分としての(A1−31)100質量部、[B]酸発生剤としての(B−1)8.5質量部、[C]溶媒としての(C−1)1,800質量部、(C−2)770質量部及び(C−3)30質量部並びに[D]酸拡散制御剤としての(D−1)3.5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ドライ露光用感放射線性樹脂組成物(J−1)を調製した。
[Preparation of radiation-sensitive resin composition for dry exposure]
[Example 1]
[A] 100 parts by mass of (A1-31) as a polymer component, [B] 8.5 parts by mass of (B-1) as an acid generator, [C] 1,800 as a solvent (C-1) A membrane having a pore size of 0.2 μm, blended with mass parts, (C-2) 770 parts by mass and (C-3) 30 parts by mass, and [D] 3.5 parts by mass of (D-1) as an acid diffusion controller. A radiation sensitive resin composition for dry exposure (J-1) was prepared by filtering with a filter.

[実施例2〜24及び比較例1〜30]
下記表2に示す種類及び含有量の各成分を用いた以外は、実施例1と同様に操作して各ドライ露光用感放射線性樹脂組成物(J−2)〜(J−54)を調製した。
[Examples 2 to 24 and Comparative Examples 1 to 30]
Except having used each component of the kind and content shown in following Table 2, it operated similarly to Example 1 and prepared each radiation sensitive resin composition (J-2)-(J-54) for dry exposure. did.

Figure 2017203858
Figure 2017203858

<レジストパターンの形成>
基板として、ウエハ表面に日産化学工業社の「ARC29」を用いて平均厚み77nmの膜を形成したシリコンウエハを用いた。上記調製した感放射線性樹脂組成物を、基板上に東京エレクトロン社の「クリーントラックACT8」を用いてスピンコートにより塗布し、ホットプレート上にて、120℃で60秒間PBを行って平均厚み120nmのレジスト膜を形成した。形成したレジスト膜に、ArFエキシマレーザー露光装置(ニコン社の「S306C」、開口数0.78)を用いて、マスクパターンを介して露光した。次に105℃で60秒間PEBを行った後、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液により、23℃で4秒現像し、水洗し、乾燥して、ポジ型のレジストパターンを形成した。このとき、マスクにおける直径110nmのISO−TAPパターンがレジストパターンにおける直径110nmのサイズになる露光量を最適露光量とした。
<Formation of resist pattern>
As the substrate, a silicon wafer was used in which a film having an average thickness of 77 nm was formed on the wafer surface using “ARC29” of Nissan Chemical Industries. The prepared radiation-sensitive resin composition was applied onto a substrate by spin coating using “Clean Track ACT8” manufactured by Tokyo Electron, and subjected to PB on a hot plate at 120 ° C. for 60 seconds to obtain an average thickness of 120 nm. The resist film was formed. The formed resist film was exposed through a mask pattern using an ArF excimer laser exposure apparatus (Nikon Corporation “S306C”, numerical aperture 0.78). Next, PEB was performed at 105 ° C. for 60 seconds, and then developed with a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23 ° C. for 4 seconds, washed with water, and dried to form a positive resist pattern. . At this time, the exposure amount at which the ISO-TAP pattern with a diameter of 110 nm in the mask becomes a size with a diameter of 110 nm in the resist pattern was determined as the optimum exposure amount.

<評価>
下記方法に従い、DOF性能を評価した。評価結果を下記表5に示す。
[DOF性能]
走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社の「S−9380」)を用い、最適露光量において形成された直径が110nmであるISO−TAPパターンにおいて、焦点深度性能(DOF性能)を評価し、パターンの直径が110nm±10%となる焦点深度幅(nm)を測定し、これをDOF性能とした。DOF性能は、100nm以上の場合は「良好」と、100nm未満の場合は「不良」とした。
<Evaluation>
The DOF performance was evaluated according to the following method. The evaluation results are shown in Table 5 below.
[DOF performance]
Using a scanning electron microscope ("S-9380" from Hitachi High-Technologies Corporation), the depth of focus performance (DOF performance) was evaluated in an ISO-TAP pattern with a diameter of 110 nm formed at the optimum exposure dose. The depth of focus (nm) at which the diameter was 110 nm ± 10% was measured, and this was taken as DOF performance. The DOF performance was “good” when the thickness was 100 nm or more, and “bad” when the thickness was less than 100 nm.

Figure 2017203858
Figure 2017203858

[液浸露光用感放射線性樹脂組成物の調製]
[実施例25]
[A]重合体成分としての(A1−31)100質量部及び[A2]重合体としての(A2−1)3.0質量部、[B]酸発生剤としての(B−1)8.5質量部、[C]溶媒としての(C−1)1,800質量部、(C−2)770質量部及び(C−3)30質量部並びに[D]酸拡散制御剤としての(D−1)3.5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液浸露光用感放射線性樹脂組成物(K−1)を調製した。
[Preparation of radiation-sensitive resin composition for immersion exposure]
[Example 25]
[A] 100 parts by mass of (A1-31) as a polymer component, 3.0 parts by mass of (A2-1) as a [A2] polymer, [B] (B-1) as an acid generator 5 parts by mass, (C-1) 1,800 parts by mass as [C] solvent, (C-2) 770 parts by mass and (C-3) 30 parts by mass and [D] (D -1) A radiation-sensitive resin composition for immersion exposure (K-1) was prepared by blending 3.5 parts by mass and filtering through a membrane filter having a pore size of 0.2 μm.

[実施例26〜48及び比較例31〜60]
下記表6に示す種類及び配合量の各成分を用いた以外は、実施例25と同様に操作して、液浸露光用感放射線性樹脂組成物(K−2)〜(K−54)を調製した。
[Examples 26 to 48 and Comparative Examples 31 to 60]
Except having used each component of the kind and compounding quantity which are shown in following Table 6, it operated similarly to Example 25 and carried out the radiation sensitive resin composition (K-2)-(K-54) for immersion exposure. Prepared.

Figure 2017203858
Figure 2017203858

<レジストパターンの形成>
基板として、ウエハ表面に日産化学工業社の「ARC66」を用い、平均厚み105nmの膜を形成したシリコンウエハを用いた。上記調製した液浸露光用感放射線性樹脂組成物を、基板上に東京エレクトロン社の「クリーントラックACT12」を用いてスピンコートにより塗布し、ホットプレート上にて、120℃で60秒間PBを行って平均厚み120nmのレジスト膜を形成した。形成したレジスト膜に、ArFエキシマレーザー露光装置(ニコン社の「XT1900i」、開口数1.35)を用いて、マスクパターンを介して露光した。次に、105℃で60秒間PEBを行った後、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液により、23℃で40秒現像し、水洗し、乾燥して、ポジ型のレジストパターンを形成した。このとき、マスクにおける直径90nmのISO−TAPパターンが、レジストパターンにおいて直径90nmのサイズになる露光量を最適露光量とした。
<Formation of resist pattern>
As the substrate, a silicon wafer having an average thickness of 105 nm formed using “ARC66” of Nissan Chemical Industries, Ltd. on the wafer surface was used. The prepared radiation sensitive resin composition for immersion exposure is applied on a substrate by spin coating using “Clean Track ACT12” of Tokyo Electron, and PB is performed on a hot plate at 120 ° C. for 60 seconds. Thus, a resist film having an average thickness of 120 nm was formed. The formed resist film was exposed through a mask pattern using an ArF excimer laser exposure apparatus (Nikon “XT1900i”, numerical aperture 1.35). Next, PEB is performed at 105 ° C. for 60 seconds, and then developed with a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23 ° C. for 40 seconds, washed with water, and dried to form a positive resist pattern. did. At this time, the exposure amount at which the ISO-TAP pattern with a diameter of 90 nm in the mask becomes a size with a diameter of 90 nm in the resist pattern was determined as the optimum exposure amount.

<評価>
下記方法に従い、DOF性能を評価した。評価結果を下記表7に示す。
[DOF性能]
走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社の「CG−5000」)を用い、最適露光量において形成された直径が90nmであるISO−TAPパターンにおいて、パターンの直径が90nm±10%となる焦点深度幅(nm)を測定し、これをDOF性能とした。DOF性能は100nm以上の場合は「良好」と、100nm未満の場合は「不良」とした。
<Evaluation>
The DOF performance was evaluated according to the following method. The evaluation results are shown in Table 7 below.
[DOF performance]
Using an scanning electron microscope (“CG-5000” from Hitachi High-Technologies Corporation), an ISO-TAP pattern with a diameter of 90 nm formed at an optimum exposure dose, the depth of focus at which the pattern diameter is 90 nm ± 10% (Nm) was measured and this was designated as DOF performance. The DOF performance was “good” when the thickness was 100 nm or more, and “bad” when the thickness was less than 100 nm.

Figure 2017203858
Figure 2017203858

表5及び表7の結果から明らかなように、実施例の感放射線性樹脂組成物は、ドライ露光及び液浸露光のいずれの場合においても、ISO−TAPパターンのDOF性能が良好であったのに対し、比較例の感放射線性樹脂組成物では、不良であった。   As is clear from the results of Tables 5 and 7, the radiation-sensitive resin compositions of the examples had good ISO-TAP pattern DOF performance in both dry exposure and immersion exposure. On the other hand, the radiation-sensitive resin composition of the comparative example was defective.

本発明のイオンインプランテーション用感放射線性樹脂組成物及び半導体素子の製造方法によれば、優れたDOF性能を発揮してISO−TAPパターンを形成することができ、このような優れたパターンをマスクとすることにより、所望の領域にイオン注入が施された無機基板を含む半導体素子を製造することができる。従って、これらは、半導体製品等の製造などに好適に用いることができ、製品の性能、信頼性、歩留まり等を向上させることができる。
According to the radiation sensitive resin composition for ion implantation of the present invention and the method for manufacturing a semiconductor device, an ISO-TAP pattern can be formed by exhibiting excellent DOF performance, and such an excellent pattern is masked. By doing so, a semiconductor element including an inorganic substrate in which ions are implanted in a desired region can be manufactured. Accordingly, these can be suitably used for the manufacture of semiconductor products and the like, and the performance, reliability, yield, etc. of the products can be improved.

Claims (10)

同一又は異なる重合体中に、橋状結合を有する第1酸解離性基を含む第1構造単位と、上記第1酸解離性基以外の第2酸解離性基を含む第2構造単位とを有する重合体成分、
感放射線性酸発生体、及び
溶媒
を含有し、
上記重合体成分における上記第1構造単位及び第2構造単位の合計に対する第1構造単位の含有割合が5モル%以上80モル%以下であり、
上記溶媒以外の成分の合計含有量が2質量%以上6質量%以下であるイオンインプランテーション用感放射線性樹脂組成物。
In the same or different polymers, a first structural unit containing a first acid-dissociable group having a bridge-like bond and a second structural unit containing a second acid-dissociable group other than the first acid-dissociable group A polymer component having,
Containing a radiation-sensitive acid generator and a solvent,
The content ratio of the first structural unit to the total of the first structural unit and the second structural unit in the polymer component is 5 mol% or more and 80 mol% or less,
The radiation sensitive resin composition for ion implantation whose total content of components other than the said solvent is 2 mass% or more and 6 mass% or less.
上記重合体成分が、上記第1構造単位と上記第2構造単位とを有する重合体を含む請求項1に記載のイオンインプランテーション用感放射線性樹脂組成物。   The radiation sensitive resin composition for ion implantation according to claim 1, wherein the polymer component includes a polymer having the first structural unit and the second structural unit. 上記重合体成分が、上記第1構造単位を有する重合体と上記第2構造単位を有する重合体とを含む混合物である請求項1に記載のイオンインプランテーション用感放射線性樹脂組成物。   The radiation sensitive resin composition for ion implantation according to claim 1, wherein the polymer component is a mixture containing a polymer having the first structural unit and a polymer having the second structural unit. 上記第1酸解離性基が下記式(1−1)で表される基、下記式(1−2)で表される基又はこれらの組み合わせである請求項1、請求項2又は請求項3に記載のイオンインプランテーション用感放射線性樹脂組成物。
Figure 2017203858
(式(1−1)中、Rは、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の3価の鎖状炭化水素基又は炭素数3〜20の3価の脂環式炭化水素基である。Rは、置換若しくは非置換の炭素数1若しくは2の2価の鎖状炭化水素基である。*は、上記第1構造単位における上記式(1−1)で表される基以外の部分への結合部位を示す。
式(1−2)中、R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。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。R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の3価の鎖状炭化水素基又は炭素数3〜20の3価の脂環式炭化水素基である。R10は、置換若しくは非置換の炭素数1若しくは2の2価の鎖状炭化水素基である。RとRとは互いに合わせられ、Rが結合する炭素原子、R、R及びR10と共に環員数5〜20の脂環構造を形成していてもよい。*は、上記第1構造単位における上記式(1−2)で表される基以外の部分への結合部位を示す。)
The first acid dissociable group is a group represented by the following formula (1-1), a group represented by the following formula (1-2), or a combination thereof. The radiation sensitive resin composition for ion implantation as described in 2.
Figure 2017203858
(In Formula (1-1), R 1 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R 2 and R 3 are each independently a trivalent chain having 1 to 20 carbon atoms. Or a trivalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, and R 4 is a substituted or unsubstituted divalent chain hydrocarbon group having 1 or 2 carbon atoms. 1 represents a binding site to a moiety other than the group represented by the formula (1-1) in the first structural unit.
In formula (1-2), R 5 and R 6 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R 7 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R 8 and R 9 are each independently a trivalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a trivalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms. R 10 is a substituted or unsubstituted divalent chain hydrocarbon group having 1 or 2 carbon atoms. R 7 and R 8 may be combined with each other to form an alicyclic structure having 5 to 20 ring members together with the carbon atom to which R 7 is bonded, R 8 , R 9 and R 10 . * 2 represents a binding site to a moiety other than the group represented by the formula (1-2) in the first structural unit. )
上記第2酸解離性基が下記式(2)で表される請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のイオンインプランテーション用感放射線性樹脂組成物。
Figure 2017203858
(式(2)中、R11は、炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基又は炭素数3〜20の1価の単環の脂環式炭化水素基である。R12及びR13は、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜10の1価の単環の脂環式炭化水素基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜10の単環の脂環構造を表す。*は、上記第2構造単位における上記式(2)で表される基以外の部分への結合部位を示す。)
The radiation sensitive resin composition for ion implantation according to any one of claims 1 to 4, wherein the second acid dissociable group is represented by the following formula (2).
Figure 2017203858
(In formula (2), R 11 is a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent monocyclic alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms. R 12 and R 13 is each independently a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent monocyclic alicyclic hydrocarbon group having 3 to 10 carbon atoms, or these groups. Represents a monocyclic alicyclic structure having 3 to 10 ring members composed of carbon atoms to which these are bonded to each other, and * 3 is other than the group represented by the formula (2) in the second structural unit The binding site to the part of is shown.)
上記第1酸解離性基が、ノルボルナン環、アダマンタン環、トリシクロデカン環又はテトラシクロドデカン環を含む請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のイオンインプランテーション用感放射線性樹脂組成物。   The radiation sensitive resin composition for ion implantation according to any one of claims 1 to 5, wherein the first acid dissociable group includes a norbornane ring, an adamantane ring, a tricyclodecane ring or a tetracyclododecane ring. object. 上記重合体成分を構成する全構造単位に対する上記第1構造単位及び第2構造単位の合計含有割合が、30モル%以上70モル%以下である請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のイオンインプランテーション用感放射線性樹脂組成物。   The total content of the first structural unit and the second structural unit with respect to all the structural units constituting the polymer component is 30 mol% or more and 70 mol% or less, according to any one of claims 1 to 6. The radiation sensitive resin composition for ion implantation as described. 上記第1構造単位が下記式(3−1)で表され、上記第2構造単位が下記式(3−2)で表される請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のイオンインプランテーション用感放射線性樹脂組成物。
Figure 2017203858
(式(3−1)中、R14は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Zは、上記第1酸解離性基である。
式(3−2)中、R15は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Zは、上記第2酸解離性基である。)
The ion according to any one of claims 1 to 7, wherein the first structural unit is represented by the following formula (3-1), and the second structural unit is represented by the following formula (3-2). Radiation sensitive resin composition for implantation.
Figure 2017203858
(In Formula (3-1), R 14 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. Z 1 represents the first acid dissociable group.
In formula (3-2), R 15 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. Z 2 is the second acid dissociable group. )
上記重合体成分が、ラクトン構造、環状カーボネート構造、スルトン構造又はこれらの組み合わせを含む第3構造単位をさらに有する請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のイオンインプランテーション用感放射線性樹脂組成物。   The radiation sensitivity for ion implantation according to any one of claims 1 to 8, wherein the polymer component further has a third structural unit including a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure, or a combination thereof. Resin composition. 無機基板の表面に膜を形成する工程、
上記膜を露光する工程、
上記露光された膜を現像する工程、及び
上記現像後の膜をマスクとし、上記無機基板にイオン注入する工程
を備え、
上記膜を請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のイオンインプランテーション用感放射線性樹脂組成物により形成する半導体素子の製造方法。
Forming a film on the surface of the inorganic substrate;
Exposing the film,
A step of developing the exposed film, and a step of ion-implanting the inorganic substrate using the developed film as a mask,
The manufacturing method of the semiconductor element which forms the said film | membrane with the radiation sensitive resin composition for ion implantation of any one of Claims 1-9.
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