JP2017203885A - Radiation-sensitive resin composition, resist pattern forming method, method for producing acid diffusion controller, and method for producing radiation-sensitive resin composition - Google Patents

Radiation-sensitive resin composition, resist pattern forming method, method for producing acid diffusion controller, and method for producing radiation-sensitive resin composition Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiation-sensitive resin composition that can effectively reduce defects.SOLUTION: A radiation-sensitive resin composition contains a polymer having an acid dissociable group, a compound having an anion represented by formula (1), and a solvent. X is selected from -C(=O) Y, -C(=O) OY, -C(=O) NYY', -S(=O)Y, -S(=O)OY, -S(=O)NYY', -C(=O) OC(=O) Y, and -C(=O) N(Y) C(=O) Y'. R, R, R, R, Y and Y' are a hydrogen atom or a C1-C20 monovalent organic group, or a 3-20 membered ring structure in which Y or Y' and R, Y or Y' and R, Y or Y' and R, or Y or Y' and Rbind to each other. Rand Rare a fluorine atom or a C1-C4 monovalent fluorinated hydrocarbon group.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法、酸拡散制御剤の製造方法及び感放射線性樹脂組成物の製造方法に関する。   The present invention relates to a radiation sensitive resin composition, a resist pattern forming method, a method for producing an acid diffusion controller, and a method for producing a radiation sensitive resin composition.

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

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

このような液浸露光法に用いられる感放射線性樹脂組成物としては、レジスト膜から液浸媒体への感放射線性酸発生体等の溶出を抑制し、かつレジスト膜の水切れを良くすることを目的として、撥水性が高いフッ素原子含有重合体を含有するものが提案されている(国際公開第2007/116664号参照)。   The radiation-sensitive resin composition used in such an immersion exposure method is to suppress elution of a radiation-sensitive acid generator from the resist film to the immersion medium, and to improve the drainage of the resist film. As a purpose, one containing a fluorine atom-containing polymer having high water repellency has been proposed (see International Publication No. 2007/116664).

国際公開第2007/116664号International Publication No. 2007/116664

しかしながら、フッ素原子含有重合体は、高い撥水性のために、液浸露光法のみならずEUV露光においても現像残渣の付着によるブロッブ欠陥等の現像欠陥等の発生を招くおそれがある。また、液浸露光法においては、液浸露光時に介在する水(液浸媒体)が保護膜上に残留することに起因して、レジストパターン上に液滴痕が残るウォーターマーク欠陥の発生を抑制することも求められている。しかし、上記従来の感放射線性樹脂組成物では、これらの要求を満たすことはできていない。   However, since the fluorine atom-containing polymer has high water repellency, it may cause development defects such as blob defects due to adhesion of development residues not only in the immersion exposure method but also in EUV exposure. In the immersion exposure method, the occurrence of watermark defects that leave droplet marks on the resist pattern due to the presence of water (immersion medium) remaining on the protective film during immersion exposure is suppressed. It is also sought to do. However, the above conventional radiation-sensitive resin composition cannot satisfy these requirements.

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、現像欠陥抑制性及びウォーターマーク欠陥抑制性に優れる感放射線性樹脂組成物、これを用いたレジストパターン形成方法、酸拡散制御剤の製造方法及び感放射線性樹脂組成物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, the purpose of which is a radiation sensitive resin composition excellent in development defect suppression and watermark defect suppression, a resist pattern forming method using the same, It is providing the manufacturing method of an acid diffusion control agent, and the manufacturing method of a radiation sensitive resin composition.

上記課題を解決するためになされた発明は、酸解離性基を有する第1重合体と、下記式(1)で表されるアニオンを有する第1化合物と、溶媒とを含有する感放射線性樹脂組成物である。

Figure 2017203885
(式(1)中、Xは、−C(=O)Y、−C(=O)OY、−C(GRY、−C(=O)NYY’、−S(=O)Y、−S(=O)OY、−S(=O)NYY’、−C(=O)OC(=O)Y又は−C(=O)N(Y)C(=O)Y’である。Gは、それぞれ独立して酸素原子又は硫黄原子である。R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2つのRが互いに合わせられこれらが結合する−G−C−G−と共に環員数4〜20の環構造を構成する。R、R、R、R、Y及びY’は、それぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1〜20の1価の有機基であるか、又はY若しくはY’とR、Y若しくはY’とR、Y若しくはY’とR又はY若しくはY’とR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の環構造を構成する。但し、R乃至Rが1価の有機基である場合、R乃至Rはフッ素原子を含まない。Rf1及びRf2は、それぞれ独立して、フッ素原子又は炭素数1〜4の1価のフッ素化炭化水素基である。) The invention made in order to solve the above-mentioned problems is a radiation-sensitive resin comprising a first polymer having an acid-dissociable group, a first compound having an anion represented by the following formula (1), and a solvent. It is a composition.
Figure 2017203885
(In formula (1), X, -C (= O) Y, -C (= O) OY, -C (GR X) 2 Y, -C (= O) NYY ', - S (= O) 2 Y, —S (═O) 2 OY, —S (═O) 2 NYY ′, —C (═O) OC (═O) Y or —C (═O) N (Y) C (═O) Y ′, G is each independently an oxygen atom or a sulfur atom, R X is each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or two R x are Together with -G-C-G-, which are combined with each other, form a ring structure having 4 to 20 ring members, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , Y and Y ′ are each independently A hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or Y or Y ′ and R 1 , Y or Y ′ and R 2 , Y or Y ′ and R 3, or Y or Y ′ and R 4 Are To form a ring structure having 3 to 20 ring members together with the carbon atom to which they are bonded, provided that when R 1 to R 4 are monovalent organic groups, R 1 to R 4 are fluorine atoms. R f1 and R f2 are each independently a fluorine atom or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.)

上記課題を解決するためになされた別の発明は、基板の一方の面側に当該感放射線性樹脂組成物を塗工する工程と、上記塗工工程により得られたレジスト膜を露光する工程と、上記露光されたレジスト膜を現像する工程とを備えるレジストパターン形成方法である。   Another invention made to solve the above problems includes a step of coating the radiation-sensitive resin composition on one side of the substrate, and a step of exposing the resist film obtained by the coating step. And a step of developing the exposed resist film.

上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、感放射線性樹脂組成物に用いられる酸拡散制御剤の製造方法であって、下記式(a)で表される化合物と下記式(b)で表される化合物との反応により、下記式(c)で表される化合物を得る工程と、下記式(c)で表される化合物のエステル基の加水分解により、下記式(d)で表される化合物を得る工程と、下記式(d)で表される化合物と下記式(e)で表される塩との反応により、下記式(1’)で表される化合物を得る工程とを備える酸拡散制御剤の製造方法である。

Figure 2017203885
(式(a)〜(e)及び(1’)中、Xは、−C(=O)Y、−C(=O)OY、−C(GRY、−C(=O)NYY’、−S(=O)Y、−S(=O)OY、−S(=O)NYY’、−C(=O)OC(=O)Y又は−C(=O)N(Y)C(=O)Y’である。Gは、それぞれ独立して酸素原子又は硫黄原子である。R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2つのRが互いに合わせられこれらが結合する−G−C−G−と共に環員数4〜20の環構造を構成する。R’、R’、R’、Y及びY’は、それぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1〜20の1価の有機基であるか、又はY若しくはY’とR’、Y若しくはY’とR’又はY若しくはY’とR’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の環構造を構成する。但し、R’、R’及び、R’が1価の有機基である場合、R’、R’及び、R’はフッ素原子を含まない。Rは、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。Rf1及びRf2は、それぞれ独立して、フッ素原子又は炭素数1〜4の1価のフッ素化炭化水素基である。Qは、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である。Zは、1価のカチオンである。Mは、1価のアニオンである。) Yet another invention made to solve the above problems is a method for producing an acid diffusion controller used in a radiation-sensitive resin composition, wherein the compound represented by the following formula (a) and the following formula (b) In the following formula (d), the step of obtaining the compound represented by the following formula (c) by the reaction with the compound represented by formula (c) and the hydrolysis of the ester group of the compound represented by the following formula (c) A step of obtaining a compound represented by the following formula (1 ′) by a reaction of a compound represented by the following formula (d) with a salt represented by the following formula (e): It is a manufacturing method of an acid diffusion control agent provided with this.
Figure 2017203885
(In the formulas (a) to (e) and (1 ′), X represents —C (═O) Y, —C (═O) OY, —C (GR X ) 2 Y, —C (═O). NYY ′, —S (═O) 2 Y, —S (═O) 2 OY, —S (═O) 2 NYY ′, —C (═O) OC (═O) Y or —C (═O) N (Y) C (═O) Y ′, G is each independently an oxygen atom or a sulfur atom, and R X is each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. Or two R x are combined with each other to form a ring structure having 4 to 20 ring members together with —G—C—G—, in which R 1 ′, R 3 ′, R 4 ′, Y and Y ′ is independently a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or Y or Y ′ and R 1 ′, Y or Y ′ and R 3 ′, or Y or Y ′. and R 4 'is, together with each other Which constitutes the ring structure formed ring members 3 to 20 together with the carbon atoms to which they are attached. However, R 1 ', R 3' and, R 4 'when it is a monovalent organic group, R 1' , R 3 ′ and R 4 ′ do not contain a fluorine atom, R 6 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and R f1 and R f2 are each independently a fluorine atom or A monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, Q is a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom, Z + is a monovalent cation, M is a monovalent anion. .)

上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、酸解離性基を有する第1重合体と、下記式(1)で表される化合物と、溶媒とを混合する工程を備える感放射線性樹脂組成物の製造方法である。

Figure 2017203885
(式(1)中、Xは、−C(=O)Y、−C(=O)OY、−C(GRY、−C(=O)NYY’、−S(=O)Y、−S(=O)OY、−S(=O)NYY’、−C(=O)OC(=O)Y又は−C(=O)N(Y)C(=O)Y’である。Gは、それぞれ独立して酸素原子又は硫黄原子である。R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2つのRが互いに合わせられこれらが結合する−G−C−G−と共に環員数4〜20の環構造を構成する。R、R、R、R、Y及びY’は、それぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1〜20の1価の有機基であるか、又はY若しくはY’とR、Y若しくはY’とR、Y若しくはY’とR又はY若しくはY’とR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の環構造を構成する。但し、R乃至Rが1価の有機基である場合、R乃至Rはフッ素原子を含まない。Rf1及びRf2は、それぞれ独立して、フッ素原子又は炭素数1〜4の1価のフッ素化炭化水素基である。) Still another invention made in order to solve the above-mentioned problems is a radiation sensitive method comprising a step of mixing a first polymer having an acid dissociable group, a compound represented by the following formula (1), and a solvent. It is a manufacturing method of a resin composition.
Figure 2017203885
(In formula (1), X, -C (= O) Y, -C (= O) OY, -C (GR X) 2 Y, -C (= O) NYY ', - S (= O) 2 Y, —S (═O) 2 OY, —S (═O) 2 NYY ′, —C (═O) OC (═O) Y or —C (═O) N (Y) C (═O) Y ′, G is each independently an oxygen atom or a sulfur atom, R X is each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or two R x are Together with -G-C-G-, which are combined with each other, form a ring structure having 4 to 20 ring members, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , Y and Y ′ are each independently A hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or Y or Y ′ and R 1 , Y or Y ′ and R 2 , Y or Y ′ and R 3, or Y or Y ′ and R 4 Are To form a ring structure having 3 to 20 ring members together with the carbon atom to which they are bonded, provided that when R 1 to R 4 are monovalent organic groups, R 1 to R 4 are fluorine atoms. R f1 and R f2 are each independently a fluorine atom or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.)

ここで、「有機基」とは、少なくとも1個の炭素原子を含む基をいう。「酸解離性基」とは、カルボキシ基、ヒドロキシ基等の水素原子を置換する基であって、酸の作用により解離する基をいう。また、「環員数」とは、脂環構造、芳香環構造、脂肪族複素環構造又は芳香族複素環構造における環を構成する原子の数をいう。   Here, the “organic group” refers to a group containing at least one carbon atom. The “acid-dissociable group” refers to a group that replaces a hydrogen atom such as a carboxy group or a hydroxy group and dissociates by the action of an acid. The “number of ring members” refers to the number of atoms constituting the ring in the alicyclic structure, aromatic ring structure, aliphatic heterocyclic structure or aromatic heterocyclic structure.

本発明の感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法は、さらなる微細化が進行すると予想される半導体デバイス製造等におけるパターン形成に好適に用いることができる。   The radiation-sensitive resin composition and the resist pattern forming method of the present invention can be suitably used for pattern formation in semiconductor device production or the like where further miniaturization is expected.

<感放射線性樹脂組成物>
当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体、[B]化合物及び[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、放射線の作用によりスルホン酸を発生する[D]化合物、[A]重合体よりもフッ素原子の質量含有率が大きい[E]重合体を含有していてもよい。さらに、当該感放射線性樹脂組成物は、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。当該感放射線性樹脂組成物は、上記構成を有することで、現像欠陥抑制性、ウォーターマーク欠陥抑制性及び保存安定性に優れる。以下、各成分について説明する。
<Radiation sensitive resin composition>
The radiation-sensitive resin composition contains a [A] polymer, a [B] compound, and a [C] solvent. The radiation-sensitive resin composition contains, as a suitable component, an [E] polymer having a mass content of fluorine atoms larger than that of the [D] compound and [A] polymer that generate sulfonic acid by the action of radiation. It may be. Furthermore, the said radiation sensitive resin composition may contain the other arbitrary component in the range which does not impair the effect of this invention. Since the radiation-sensitive resin composition has the above-described configuration, it is excellent in development defect suppression, watermark defect suppression, and storage stability. Hereinafter, each component will be described.

<[A]重合体>
[A]重合体は、構造単位(I)を有する重合体である。当該感放射線性樹脂組成物によれば、放射線の照射により[B]化合物等から生じる酸により露光部の[A]重合体の酸解離性基が解離して、露光部と未露光部とで現像液に対する溶解性に差異が生じ、その結果、レジストパターンを形成することができる。[A]重合体は、通常、当該感放射線性樹脂組成物におけるベース重合体となる。「ベース重合体」とは、レジストパターンを構成する重合体のうちの最も含有率が大きい重合体であって、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上を占める重合体をいう。
<[A] polymer>
[A] The polymer is a polymer having the structural unit (I). According to the said radiation sensitive resin composition, the acid dissociable group of the [A] polymer of an exposed part dissociates with the acid which arises from a [B] compound etc. by irradiation of a radiation, and an exposed part and an unexposed part A difference occurs in solubility in the developer, and as a result, a resist pattern can be formed. [A] The polymer is usually a base polymer in the radiation-sensitive resin composition. The “base polymer” refers to a polymer having the largest content of the polymers constituting the resist pattern, and preferably occupies 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more.

[A]重合体は、構造単位(I)以外にも、ラクトン構造、環状カーボネート構造、スルトン構造若しくはこれらの組み合わせを含む構造単位(以下、「構造単位(II)」ともいう)、フェノール性水酸基を含む構造単位(以下、「構造単位(III)」ともいう)、及び/又はアルコール性水酸基を含む構造単位(以下、「構造単位(IV)」ともいう)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。[A]重合体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。   [A] In addition to the structural unit (I), the polymer is a structural unit containing a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure or a combination thereof (hereinafter also referred to as “structural unit (II)”), a phenolic hydroxyl group And / or a structural unit containing an alcoholic hydroxyl group (hereinafter also referred to as “structural unit (IV)”). Other structural units other than I) to (IV) may be included. [A] The polymer may have one or more of these structural units.

[構造単位(I)]
構造単位(I)は、酸解離性基を含む構造単位である。構造単位(I)としては、例えば下記式(3)で表される構造単位(以下、「構造単位(I)」ともいう)が挙げられる。[A]重合体は、構造単位(I)を1種又は2種以上有していてもよい。以下、構造単位(I)について説明する。
[Structural unit (I)]
The structural unit (I) is a structural unit containing an acid dissociable group. Examples of the structural unit (I) include a structural unit represented by the following formula (3) (hereinafter also referred to as “structural unit (I)”). [A] The polymer may have one or more structural units (I). Hereinafter, the structural unit (I) will be described.

Figure 2017203885
Figure 2017203885

上記式(3)中、RA1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。RA2は、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。RA3及びRA4は、それぞれ独立して炭素数1〜20の1価の炭化水素基、水素原子若しくは炭素数1〜20の1価のオキシ炭化水素基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の環構造を表す。 In said formula (3), R <A1> is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R A2 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R A3 and R A4 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a hydrogen atom, or a monovalent oxyhydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or these groups are It represents a ring structure having 3 to 20 ring members that is formed together with the carbon atoms to which they are bonded.

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

A1としては、構造単位(I)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。 R A1 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, more preferably a methyl group, from the viewpoint of copolymerization of the monomer that gives the structural unit (I).

A2、RA3及びRA4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 A2 , R A3 and R A4 include, for example, a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms and 1 to 3 carbon atoms. Valent alicyclic hydrocarbon group, monovalent aromatic hydrocarbon group 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、n−プロピル基、i−プロピル基等のアルキル基;
エテニル基、プロペニル基、ブテニル基等のアルケニル基;
エチニル基、プロピニル基、ブチニル基等のアルキニル基等が挙げられる。これらの中で、アルキル基が好ましく、炭素数1〜4のアルキル基がより好ましく、メチル基、エチル基及びi−プロピル基がさらに好ましく、エチル基が特に好ましい。
Examples of the monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include alkyl groups such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an i-propyl group;
An alkenyl group such as an ethenyl group, a propenyl group, a butenyl group;
Examples thereof include alkynyl groups such as ethynyl group, propynyl group, and butynyl group. Among these, an alkyl group is preferable, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is more preferable, a methyl group, an ethyl group, and an i-propyl group are further preferable, and an ethyl group is particularly preferable.

炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えば
シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の1価の単環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等の1価の単環の脂環式不飽和炭化水素基;
ノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基、テトラシクロドデカン等の1価の多環の脂環式飽和炭化水素基;
ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基等の1価の多環の脂環式不飽和炭化水素基等が挙げられる。これらの中で1価の単環の脂環式飽和炭化水素基及び1価の多環の脂環式飽和炭化水素基が好ましく、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基及びアダマンチル基がより好ましい。
Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms include monovalent monocyclic alicyclic saturated hydrocarbon groups such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group;
Monovalent monocyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon groups such as a cyclopentenyl group and a cyclohexenyl group;
Monovalent polycyclic alicyclic saturated hydrocarbon groups such as norbornyl group, adamantyl group, tricyclodecyl group, tetracyclododecane;
And monovalent polycyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon groups such as a norbornenyl group and a tricyclodecenyl group. Among these, a monovalent monocyclic alicyclic saturated hydrocarbon group and a monovalent polycyclic saturated alicyclic hydrocarbon group are preferable, and a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, and an adamantyl group are more preferable.

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、メチルナフチル基、アントリル基、メチルアントリル基等のアリール基;
ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、アントリルメチル基等のアラルキル基等が挙げられる。
Examples of the monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms include aryl groups such as phenyl group, tolyl group, xylyl group, mesityl group, naphthyl group, methylnaphthyl group, anthryl group, and methylanthryl group;
Examples include aralkyl groups such as benzyl group, phenethyl group, naphthylmethyl group, and anthrylmethyl group.

A3及びRA4で表される炭素数1〜20の1価のオキシ炭化水素基としては、例えば例えばRA2、RA3及びRA4として例示した1価の炭化水素基の結合手側の末端に酸素原子が結合した基等が挙げられる。 Examples of the monovalent oxyhydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R A3 and R A4 include, for example, a terminal on the bond side of the monovalent hydrocarbon group exemplified as R A2 , R A3 and R A4. And a group having an oxygen atom bonded thereto.

A3及びRA4が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の脂環構造としては、例えばシクロプロパン構造、シクロブタン構造、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造、ノルボルナン構造、アダマンタン構造等の脂環構造;
オキサシクロペンタン構造、チアシクロペンタン構造、アザシクロペンタン構造等の脂肪族複素環構造等が挙げられる。これらの中で、脂環構造が好ましく、シクロヘキサン構造がより好ましい。
Examples of the alicyclic structure having 3 to 20 carbon atoms constituted by R A3 and R A4 together with the carbon atom to which they are bonded include, for example, cyclopropane structure, cyclobutane structure, cyclopentane structure, cyclohexane structure, norbornane structure, adamantane Alicyclic structures such as structures;
Examples thereof include aliphatic heterocyclic structures such as an oxacyclopentane structure, a thiacyclopentane structure, and an azacyclopentane structure. Among these, an alicyclic structure is preferable and a cyclohexane structure is more preferable.

構造単位(I)としては、例えば下記式(3−1)〜(3−6)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−1)〜(I−6)」ともいう)等が挙げられる。   As the structural unit (I), for example, structural units represented by the following formulas (3-1) to (3-6) (hereinafter also referred to as “structural units (I-1) to (I-6)”) and the like Is mentioned.

Figure 2017203885
Figure 2017203885

上記式(3−1)〜(3−5)中、RA1〜RA4は、上記式(3)と同義である。
上記式(3−1)中、iは、1〜4の整数である。
上記式(3−3)中、jは、1〜4の整数である。
上記式(3−6)中、RA2’、RA3’及びRA4’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。
In the above formulas (3-1) to (3-5), R A1 to R A4 have the same meaning as the above formula (3).
In said formula (3-1), i is an integer of 1-4.
In said formula (3-3), j is an integer of 1-4.
In the above formula (3-6), R A2 ′ , R A3 ′ and R A4 ′ are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.

i及びjとしては、1〜3が好ましく、1及び2がより好ましい。   As i and j, 1-3 are preferable and 1 and 2 are more preferable.

構造単位(I)としては、構造単位(I−1)〜(I−5)が好ましい。   As the structural unit (I), structural units (I-1) to (I-5) are preferable.

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

Figure 2017203885
Figure 2017203885

Figure 2017203885
Figure 2017203885

上記式中、RA1は、上記式(3)と同義である。 In the above formula, R A1 has the same meaning as the above formula (3).

構造単位(I)としては、1−アルキル−単環シクロアルカン−1−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、2−アルキル−多環シクロアルカン−2−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位及び2−(シクロアルカン−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好ましく、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−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、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−エチル−テトラシクロドデカン−2−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、2−(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及び2−(シクロヘキサン−1−イル)プロパン−2−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がより好ましい。   As the structural unit (I), a structural unit derived from 1-alkyl-monocyclic cycloalkane-1-yl (meth) acrylate, a structure derived from 2-alkyl-polycyclic cycloalkane-2-yl (meth) acrylate A structural unit derived from a unit and 2- (cycloalkane-yl) propan-2-yl (meth) acrylate, preferably a structural unit derived from 1-i-propylcyclopentan-1-yl (meth) acrylate, 1- Structural units derived from methylcyclohexane-1-yl (meth) acrylate, structural units derived from 2-ethyl-adamantan-2-yl (meth) acrylate, 2-ethyl-tetracyclododecan-2-yl (meth) acrylate A structural unit derived from 2- (adamantan-1-yl) propan-2-yl (meth) acrylate Structural units and 2- (cyclohexane-1-yl) propan-2-yl (meth) structural units derived from acrylate to come more preferable.

構造単位(I)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、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、75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。構造単位(I)の含有割合を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物のLWR性能等をさらに向上させることができる。   As a minimum of the content rate of structural unit (I), 10 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, 20 mol% is more preferable, 30 mol% is further more preferable, 40 mol% % Is particularly preferred. As an upper limit of the said content rate, 80 mol% is preferable, 75 mol% is more preferable, 70 mol% is further more preferable, 60 mol% is especially preferable. By making the content rate of structural unit (I) into the said range, the LWR performance of the said radiation sensitive resin composition etc. can be improved further.

[構造単位(II)]
構造単位(II)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]重合体は、構造単位(I)に加え、構造単位(II)をさらに有することで現像液への溶解性をより適度に調整することができ、その結果、当該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。また、当該感放射線性樹脂組成物から形成されるレジストパターンと基板との密着性を向上させることができる。
[Structural unit (II)]
The structural unit (II) is a structural unit including a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure, or a combination thereof. [A] In addition to the structural unit (I), the polymer can further adjust the solubility in the developer more appropriately by having the structural unit (II). As a result, the radiation-sensitive resin composition The LWR performance of the product can be further improved. Moreover, the adhesiveness of the resist pattern formed from the said radiation sensitive resin composition and a board | substrate can be improved.

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

Figure 2017203885
Figure 2017203885

Figure 2017203885
Figure 2017203885

Figure 2017203885
Figure 2017203885

Figure 2017203885
Figure 2017203885

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(II)としては、ラクトン構造を有する構造単位、環状カーボネート構造を有する構造単位及びスルトン構造を有する構造単位が好ましく、ラクトン構造含有(メタ)アクリレートに由来する構造単位、環状カーボネート構造含有(メタ)アクリレートに由来する構造単位及びスルトン構造含有(メタ)アクリレートに由来する構造単位がより好ましく、ノルボルナンラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、シアノノルボルナンラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、ノルボルナンラクトン−イルオキシカルボニルメチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、γ−ブチロラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、エチレンカーボネート−イルメチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位及びノルボルナンスルトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がさらに好ましい。   As the structural unit (II), a structural unit having a lactone structure, a structural unit having a cyclic carbonate structure, and a structural unit having a sultone structure are preferable. A structural unit derived from a lactone structure-containing (meth) acrylate, a cyclic carbonate structure-containing ( More preferred are structural units derived from (meth) acrylate and structural units derived from sultone structure-containing (meth) acrylate, derived from norbornanelactone-yl (meth) acrylate, derived from cyanonorbornanelactone-yl (meth) acrylate Structural units derived from norbornanelactone-yloxycarbonylmethyl (meth) acrylate, structural units derived from γ-butyrolactone-yl (meth) acrylate, ethylene carbonate-ylmethyl (meth) acrylate Structural units derived from preparative and norbornane sultone - yl (meth) structural units derived from acrylate are more preferred.

[A]重合体が構造単位(II)を有する場合、構造単位(II)の含有割合の下限としては、[A]重合体におけ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(II)の含有割合を上記範囲とすることで、[A]重合体は現像液への溶解性をさらに適度に調整することができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のLWR性能等をさらに向上させることができる。また、得られるレジストパターンと基板との密着性をさらに向上させることができる。   [A] When the polymer has the structural unit (II), the lower limit of the content ratio of the structural unit (II) is preferably 10 mol%, preferably 20 mol% with respect to the total structural units in the polymer [A]. Is more preferable, 30 mol% is further 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 (II) into the said range, the [A] polymer can adjust the solubility to a developing solution more appropriately, As a result, LWR of the said radiation sensitive resin composition is obtained. The performance and the like can be further improved. In addition, the adhesion between the obtained resist pattern and the substrate can be further improved.

[構造単位(III)]
構造単位(III)は、フェノール性水酸基を含む構造単位である。レジストパターン形成方法における露光工程で照射する放射線として、KrFエキシマレーザー光、EUV、電子線等を用いる場合には、[A]重合体が構造単位(III)を有することで、感度をより高めることができる。
[Structural unit (III)]
The structural unit (III) is a structural unit containing a phenolic hydroxyl group. In the case of using KrF excimer laser light, EUV, electron beam, etc. as the radiation to be irradiated in the exposure process in the resist pattern forming method, the sensitivity is further enhanced by having the structural unit (III) in the polymer [A]. Can do.

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

Figure 2017203885
Figure 2017203885

上記式(4)中、R14は、水素原子又はメチル基である。R15は、炭素数1〜20の1価の有機基である。pは、0〜3の整数である。pが2又は3の場合、複数のR15は同一でも異なっていてもよい。qは、1〜3の整数である。但し、p+qは、5以下である。 In the formula (4), R 14 is a hydrogen atom or a methyl group. R 15 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. p is an integer of 0-3. When p is 2 or 3, the plurality of R 15 may be the same or different. q is an integer of 1 to 3. However, p + q is 5 or less.

上記R14としては、構造単位(III)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子が好ましい。 R 14 is preferably a hydrogen atom from the viewpoint of the copolymerizability of the monomer giving the structural unit (III).

上記R15で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば炭素数1〜20の1価の炭化水素基、この炭化水素基の炭素−炭素間又は結合手側の末端に2価のヘテロ原子含有基を含む基(g)、上記炭化水素基及び基(g)が有する水素原子の一部又は全部をヘテロ原子含有基で置換した基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 15 include, for example, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a carbon-carbon boundary of this hydrocarbon group, or a terminal on the bond side. And a group (g) containing a divalent heteroatom-containing group, a group obtained by substituting part or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group and group (g) with a heteroatom-containing group, and the like.

上記炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、上記RA2、RA3及びRA4で挙げた基と同様の基が挙げられる。 As said C1-C20 monovalent hydrocarbon group, the group similar to the group quoted by said R <A2> , R <A3> and R <A4> is mentioned.

上記ヘテロ原子含有基が有するヘテロ原子としては、例えば塩素原子、臭素原子、フッ素原子等のハロゲン原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ケイ素原子、リン原子等が挙げられる。これらの中で、酸素原子、硫黄原子、窒素原子及びフッ素原子が好ましい。   Examples of the hetero atom contained in the hetero atom-containing group include halogen atoms such as chlorine atom, bromine atom and fluorine atom, oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom, silicon atom and phosphorus atom. Among these, an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom and a fluorine atom are preferable.

上記炭素−炭素間又は結合手側の末端に含まれる2価のヘテロ原子含有基としては、例えば−C(=O)−、−O−、−NR’−、−S−、−C(=S)−、これらを組み合わせた基等があげられる。R’は、水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。なお、これら2価のヘテロ原子含有基が炭素原子を含む場合、R15が有する炭素原子の総数はこれら2価のヘテロ原子含有基に含まれるものも含めて1〜20である。 Examples of the divalent heteroatom-containing group contained between the carbon-carbon or at the terminal on the bond side include -C (= O)-, -O-, -NR'-, -S-, -C (= S) —, a combination of these, and the like. R ′ is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. Incidentally, when these divalent heteroatom-containing group contains carbon atoms, the total number of carbon atoms R 15 has from 1 to 20. including those contained in these divalent heteroatom-containing group.

上記炭化水素基及び基(g)が有する水素原子の一部又は全部と置換されるヘテロ原子含有基としては、例えば、オキソ基(=O)、チオキソ基(=S)、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルファニル基(−SH)、アミノ基、シアノ基、ハロゲン原子等が挙げられる。   Examples of the hetero atom-containing group that is substituted with part or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group and the group (g) include an oxo group (═O), a thioxo group (═S), a hydroxy group, and a carboxy group. , A sulfanyl group (-SH), an amino group, a cyano group, a halogen atom and the like.

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

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

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

Figure 2017203885
Figure 2017203885

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

構造単位(III)としては、構造単位(III−1)及び構造単位(III−2)が好ましく、構造単位(III−1)がより好ましい。   As the structural unit (III), the structural unit (III-1) and the structural unit (III-2) are preferable, and the structural unit (III-1) is more preferable.

[A]重合体が構造単位(III)を有する場合、構造単位(III)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、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、当該感放射線性樹脂組成物は感度をさらに向上させることができる。   [A] When the polymer 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. More preferably, mol% is more preferable, 30 mol% is further more preferable, and 40 mol% is especially 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 said radiation sensitive resin composition can further improve a sensitivity.

なお、構造単位(III)は、ヒドロキシスチレンの−OH基の水素原子をアセチル基等で置換した単量体などを重合した後、得られた重合体を、アミン等の塩基存在下で加水分解反応を行うこと等により形成することができる。   The structural unit (III) is obtained by polymerizing a monomer in which the hydrogen atom of the —OH group of hydroxystyrene is substituted with an acetyl group or the like, and then hydrolyzing the obtained polymer in the presence of a base such as an amine. It can be formed by performing a reaction or the like.

[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]重合体は、構造単位(IV)を有することで、現像液への溶解性をより適度に調製することができ、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。また、レジストパターンの基板への密着性をより高めることができる。
[Structural unit (IV)]
The structural unit (IV) is a structural unit containing an alcoholic hydroxyl group. [A] By having the structural unit (IV), the polymer can adjust the solubility in the developer more appropriately. As a result, the LWR performance of the radiation-sensitive resin composition is further improved. Can be made. In addition, the adhesion of the resist pattern to the substrate can be further improved.

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 2017203885
Figure 2017203885

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が好ましく、3−ヒドロキシアダマンチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がより好ましい。   As the structural unit (IV), a structural unit containing a hydroxyadamantyl group is preferable, and a structural unit derived from 3-hydroxyadamantyl (meth) acrylate is more preferable.

[A]重合体が構造単位(IV)を有する場合、構造単位(IV)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、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(IV)の含有割合を上記範囲とすることで、[A]重合体は現像液への溶解性をさらに適度に調製することができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のLWR性能等をさらに向上することができる。また、レジストパターンの基板への密着性をさらに高めることができる。   [A] When a polymer has a structural unit (IV), as a minimum of the content rate of a structural unit (IV), 10 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, 20 More preferably, mol% is more preferable, 30 mol% is further more preferable, and 40 mol% is especially 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 setting the content ratio of the structural unit (IV) within the above range, the [A] polymer can be further appropriately adjusted in solubility in the developer, and as a result, the LWR of the radiation-sensitive resin composition can be adjusted. The performance and the like can be further improved. In addition, the adhesion of the resist pattern to the substrate can be further enhanced.

[その他の構造単位]
[A]重合体は、上記構造単位(I)〜(IV)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、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]重合体を構成する全構造単位に対して、20モル%が好ましく、10モル%がより好ましい。
[Other structural units]
[A] The polymer may have other structural units in addition to the structural units (I) to (IV). 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, and a non-dissociable monovalent alicyclic hydrocarbon group ( And structural units derived from (meth) acrylic acid esters. 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, and 10 mol% is more preferable.

[A]重合体の含有量の下限としては、当該感放射線性樹脂組成物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]重合体を1種又は2種以上含有していてもよい。   [A] The lower limit of the content of the polymer 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] polymers.

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

上記ラジカル重合開始剤としては、例えば
アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(3−シクロプロピルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(3,4−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 (3-cyclopropyl). Azo radical initiators such as propionitrile), 2,2′-azobis (3,4-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飽和炭化水素;
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 saturated 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が向上し、かつ現像欠陥抑制性がより向上する。   [A] The lower limit of the weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer is preferably 1,000, more preferably 3,000, still more preferably 4,000, 000 is particularly preferred. The upper limit of Mw is preferably 50,000, more preferably 30,000, still more preferably 20,000, and particularly preferably 10,000. [A] By making Mw of a polymer into the said range, the applicability | paintability of the said radiation sensitive resin composition improves, and development defect inhibitory property improves more.

[A]重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算数平均分子量(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がさらに好ましい。   [A] The lower limit of the ratio of Mw to the number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene (Mw / Mn) by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer is usually 1 and preferably 1.1. As an upper limit of the ratio, 5 is preferable, 3 is more preferable, and 2 is more preferable.

<[B]化合物>
[B]化合物は、下記式(1)で表されるアニオンを有する化合物である。[B]化合物は、放射線の作用により下記[D]化合物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酸拡散制御剤としての効果を奏する。当該感放射線性樹脂組成物は、酸拡散制御剤としてのオニウム塩化合物として[B]化合物を用いることで、現像欠陥抑制性、ウォーターマーク欠陥抑制性及び保存安定性に優れるものにすることができる。[B]化合物は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。
<[B] Compound>
[B] The compound is a compound having an anion represented by the following formula (1). The compound [B] exerts an effect as an acid diffusion controlling agent that controls the diffusion phenomenon of the acid generated from the following compound [D] in the resist film by the action of radiation and suppresses an undesirable chemical reaction in the non-exposed region. The radiation-sensitive resin composition can be made excellent in development defect suppression, watermark defect suppression, and storage stability by using the [B] compound as an onium salt compound as an acid diffusion controller. . [B] A compound may be used independently and may use 2 or more types together.

Figure 2017203885
Figure 2017203885

上記式(1)中、Xは、−C(=O)Y、−C(=O)OY、−C(GRY、−C(=O)NYY’、−S(=O)Y、−S(=O)OY、−S(=O)NYY’、−C(=O)OC(=O)Y又は−C(=O)N(Y)C(=O)Y’である。Gは、それぞれ独立して酸素原子又は硫黄原子である。R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2つのRが互いに合わせられこれらが結合する−G−C−G−と共に環員数4〜20の環構造を構成する。R、R、R、R、Y及びY’は、それぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1〜20の1価の有機基であるか、又はY若しくはY’とR、Y若しくはY’とR、Y若しくはY’とR又はY若しくはY’とR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の環構造を構成する。但し、R乃至Rが1価の有機基である場合、R乃至Rはフッ素原子を含まない。Rf1及びRf2は、それぞれ独立して、フッ素原子又は炭素数1〜4の1価のフッ素化炭化水素基である。 The formula (1), X, -C (= O) Y, -C (= O) OY, -C (GR X) 2 Y, -C (= O) NYY ', - S (= O) 2 Y, —S (═O) 2 OY, —S (═O) 2 NYY ′, —C (═O) OC (═O) Y or —C (═O) N (Y) C (═O) Y ′. G is each independently an oxygen atom or a sulfur atom. Each R X is independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or two R x are combined with each other, and together with —G—C—G—, the number of ring members is 4 to 20 Of the ring structure. R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , Y and Y ′ are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or Y or Y ′ and R 1 , Y or Y ′ and R 2 , Y or Y ′ and R 3, or Y or Y ′ and R 4 are combined with each other to constitute a ring structure having 3 to 20 ring members constituted by the carbon atoms to which they are bonded. However, when R 1 to R 4 are monovalent organic groups, R 1 to R 4 do not contain a fluorine atom. R f1 and R f2 are each independently a fluorine atom or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.

当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体及び[C]溶媒に加えて、[B]化合物を含有することで、現像欠陥抑制性及びウォーターマーク欠陥抑制性に優れる。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、[B]化合物のアニオンは、−COOが結合された炭素原子に2つのフッ素原子が結合されていることで、フッ素原子の疎水性により当該感放射線性樹脂組成物全体の疎水性は維持しつつ、その電子求引性により現像液への溶解性を向上させることができると考えられる。その結果、当該感放射線性樹脂組成物の現像欠陥抑制性及びウォーターマーク欠陥抑制性が向上すると考えられる。さらに、酸拡散制御剤として従来のオニウム塩化合物を含有させると、下記[E]重合体との間の分解反応等による難溶性塩の析出などが不可避となるが、[B]化合物によれば、式(1)の構造に起因する適度に低い求核性のためか、上記析出が抑制され、その結果、当該感放射線性樹脂組成物の保存安定性が向上すること等が考えられる。 The said radiation sensitive resin composition is excellent in development defect inhibitory property and watermark defect inhibitory property by containing a [B] compound in addition to a [A] polymer and a [C] solvent. 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, the anion of the [B] compounds, -COO - by two fluorine atoms bonded carbon atoms are attached, hydrophobicity of the entire radiation-sensitive resin composition by hydrophobic fluorine atom It is considered that the solubility in the developer can be improved by the electron withdrawing property while maintaining. As a result, it is thought that the development defect suppression property and watermark defect suppression property of the said radiation sensitive resin composition improve. Furthermore, when a conventional onium salt compound is contained as an acid diffusion control agent, precipitation of a hardly soluble salt due to a decomposition reaction with the following [E] polymer or the like is unavoidable, but according to the [B] compound, It is conceivable that the precipitation is suppressed due to the reasonably low nucleophilicity resulting from the structure of formula (1), and as a result, the storage stability of the radiation-sensitive resin composition is improved.

上記−C(GRYのRで表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば炭素数1〜20の1価の炭化水素基、この炭化水素基の炭素−炭素間又はG−R間におけるRの結合手側の末端に2価のヘテロ原子含有基を含む基(g)、上記炭化水素基及び基(g)が有する水素原子の一部又は全部をヘテロ原子含有基で置換した基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R X of —C (GR X ) 2 Y include, for example, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms and carbon of the hydrocarbon group. - group containing a divalent heteroatom containing group at the end of the bond side of the R X between atoms or between G-R X (g), a portion of the hydrogen atom of the hydrocarbon group and the group (g) is or Examples include groups in which all are substituted with heteroatom-containing groups.

上記炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基等が挙げられる。
上記鎖状炭化水素基としては、例えば
メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等のアルキル基;
エテニル基、プロペニル基、ブテニル基等のアルケニル基;
エチニル基、プロピニル基、ブチニル基等のアルキニル基等が挙げられる。
Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, and the number of carbon atoms. Examples thereof include 6-20 monovalent aromatic hydrocarbon groups.
Examples of the chain hydrocarbon group include alkyl groups such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, sec-butyl group, and t-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.

上記脂環式炭化水素基としては、例えば
シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基等の1価の単環の脂環式飽和炭化水素基;
シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等の1価の単環の脂環式不飽和炭化水素基;
ノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基等の1価の多環の脂環式飽和炭化水素基;
ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基、テトラシクロドデセニル基等の1価の多環の脂環式不飽和炭化水素等が挙げられる。
Examples of the alicyclic hydrocarbon group include monovalent monocyclic alicyclic saturated hydrocarbon groups such as a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group;
A monovalent monocyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon group such as a cyclobutenyl group, a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group;
Monovalent polycyclic alicyclic saturated hydrocarbon group such as norbornyl group, adamantyl group, tricyclodecyl group, tetracyclododecyl group;
And monovalent polycyclic alicyclic unsaturated hydrocarbons such as a norbornenyl group, a tricyclodecenyl group, and a tetracyclododecenyl group.

上記芳香族炭化水素基としては、例えば
フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基等のアリール基;
ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、ナフチルメチル基等のアラルキル基等が挙げられる。
Examples of the aromatic hydrocarbon group include aryl groups such as a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a naphthyl group, and an anthryl group;
Examples thereof include aralkyl groups such as benzyl group, phenethyl group, phenylpropyl group and naphthylmethyl group.

上記ヘテロ原子含有基が有するヘテロ原子としては、例えば塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ケイ素原子、リン原子等が挙げられる。これらの中で、酸素原子及び硫黄原子が好ましい。   Examples of the hetero atom contained in the hetero atom-containing group include halogen atoms such as chlorine atom and bromine atom, oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom, silicon atom and phosphorus atom. Among these, an oxygen atom and a sulfur atom are preferable.

上記炭化水素基の炭素−炭素間又はG−R間におけるRの結合手側の末端に含まれる2価のヘテロ原子含有基としては、例えば−C(=O)−、−O−、−S−、−C(=S)−、これらを組み合わせた基等があげられる。なお、これら2価のヘテロ原子含有基が炭素原子を含む場合、Rが有する炭素原子の総数はこれら2価のヘテロ原子含有基に含まれるものも含めて1〜20である。 Examples of the divalent hetero atom-containing group contained in the end of the bond side of the R X between atoms or between G-R X, for example, -C (= O) - - the carbon of the hydrocarbon group, - O-, -S-, -C (= S)-, a group obtained by combining these, and the like. In addition, when these bivalent hetero atom containing groups contain a carbon atom, the total number of the carbon atoms which Rx has is 1-20 including what is contained in these divalent hetero atom containing groups.

上記炭化水素基及び基(g)が有する水素原子の一部又は全部と置換されるヘテロ原子含有基としては、例えば、オキソ基(=O)、チオキソ基(=S)、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルファニル基(−SH)等が挙げられる。   Examples of the hetero atom-containing group that is substituted with part or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group and the group (g) include an oxo group (═O), a thioxo group (═S), a hydroxy group, and a carboxy group. , A sulfanyl group (-SH) and the like.

上記2つのRが互いに合わせられこれらが結合する−G−C−G−と共に構成される環員数4〜20の環構造としては、例えば1,3−ジオキサシクロペンタン等の環状アセタール環(環状ケタール環を含む)を有する構造、1−チア−3−オキサシクロペンタン等の−O−C−S−で表される基を含む環を有する構造、1,3−ジチアシクロペンタン等の−S−C−S−で表される基を含む環を有する構造等が挙げられる。 Examples of the ring structure having 4 to 20 ring members constituted with —G—C—G—, in which the two R x are combined with each other, include cyclic acetal rings such as 1,3-dioxacyclopentane ( A structure having a cyclic ketal ring), a structure having a ring containing a group represented by —O—C—S— such as 1-thia-3-oxacyclopentane, and the like, 1,3-dithiacyclopentane, etc. And a structure having a ring containing a group represented by —S—C—S—.

上記R、R、R、R、Y及びY’で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば炭素数1〜20の1価の炭化水素基、この炭化水素基の炭素−炭素間又は結合手側の末端に2価のヘテロ原子含有基を含む基(g)、上記炭化水素基及び基(g)が有する水素原子の一部又は全部をヘテロ原子含有基で置換した基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , Y and Y ′ include, for example, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, A group (g) containing a divalent heteroatom-containing group at the carbon-carbon end or bond-end side of the hydrocarbon group, and a part or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group and group (g) are heteroatoms. And a group substituted with a containing group.

上記炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、上記Rで挙げた基と同様の基が挙げられる。 Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include the same groups as those described above for R X.

上記ヘテロ原子含有基が有するヘテロ原子としては、例えば塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ケイ素原子、リン原子等が挙げられる。これらの中で、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子が好ましい。   Examples of the hetero atom contained in the hetero atom-containing group include halogen atoms such as chlorine atom and bromine atom, oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom, silicon atom and phosphorus atom. Among these, an oxygen atom, a sulfur atom and a nitrogen atom are preferable.

上記炭素−炭素間又は結合手側の末端に含まれる2価のヘテロ原子含有基としては、例えば−C(=O)−、−O−、−NR’−、−S−、−C(=S)−、これらを組み合わせた基等があげられる。R’は、水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。なお、これら2価のヘテロ原子含有基が炭素原子を含む場合、上記R、R、R、R、Y及びY’が有する炭素原子の総数はこれら2価のヘテロ原子含有基に含まれるものも含めて1〜20である。 Examples of the divalent heteroatom-containing group contained between the carbon-carbon or at the terminal on the bond side include -C (= O)-, -O-, -NR'-, -S-, -C (= S) —, a combination of these, and the like. R ′ is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. In addition, when these divalent hetero atom-containing groups contain carbon atoms, the total number of carbon atoms possessed by R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , Y and Y ′ is the number of these divalent hetero atom-containing groups. It is 1-20 including what is contained.

上記炭化水素基及び基(g)が有する水素原子の一部又は全部と置換されるヘテロ原子含有基としては、例えば、オキソ基(=O)、チオキソ基(=S)、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルファニル基(−SH)、アミノ基、シアノ基、ハロゲン原子等が挙げられる。   Examples of the hetero atom-containing group that is substituted with part or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group and the group (g) include an oxo group (═O), a thioxo group (═S), a hydroxy group, and a carboxy group. , A sulfanyl group (-SH), an amino group, a cyano group, a halogen atom and the like.

Y若しくはY’とR、Y若しくはY’とR、Y若しくはY’とR又はY若しくはY’とR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の環構造としては、例えばシクロプロパン構造、シクロブタン構造、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造、ノルボルナン構造、アダマンタン構造等の脂環構造;
オキサシクロペンタン構造、チアシクロペンタン構造、アザシクロペンタン構造等の脂肪族複素環構造等が挙げられる。
Y or Y ′ and R 1 , Y or Y ′ and R 2 , Y or Y ′ and R 3, or Y or Y ′ and R 4 are combined with each other, and the number of ring members is 3 to 20 composed of the carbon atoms to which they are bonded. Examples of the ring structure include alicyclic structures such as a cyclopropane structure, a cyclobutane structure, a cyclopentane structure, a cyclohexane structure, a norbornane structure, and an adamantane structure;
Examples thereof include aliphatic heterocyclic structures such as an oxacyclopentane structure, a thiacyclopentane structure, and an azacyclopentane structure.

上記環構造としては、単環、複環、縮環、橋かけ構造等、どのような形のものであってもよい。また、上記環構造は、置換基を有していてもよい。   The ring structure may have any shape such as a single ring, a multi-ring, a condensed ring, and a bridged structure. The ring structure may have a substituent.

Y若しくはY’とR、Y若しくはY’とR、Y若しくはY’とR又はY若しくはY’とRが互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の環構造としては、例えば下記式で表される環構造が挙げられる。 Y or Y ′ and R 1 , Y or Y ′ and R 2 , Y or Y ′ and R 3, or Y or Y ′ and R 4 are combined with each other, and together with the carbon atom to which they are bonded, 3 to 20 carbon atoms Examples of the ring structure include a ring structure represented by the following formula.

Figure 2017203885
Figure 2017203885

上記環構造としては、これらの中で、上記式(bb−1)で表される環構造、上記式(bb−5)で表される環構造等が好ましい。   Among these, the ring structure is preferably a ring structure represented by the above formula (bb-1), a ring structure represented by the above formula (bb-5), or the like.

上記Rf1及びRf2で表される炭素数1〜4の1価のフッ素化炭化水素基としては、例えば炭素数1〜4のフッ素化アルキル基等が挙げられる。上記Rf1及びRf2で表される炭素数1〜4の1価のフッ素化炭化水素基としては、パーフルオロアルキル基がより好ましく、トリフルオロメチル基がさらに好ましい。 Examples of the monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms represented by R f1 and R f2 include a fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. The monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms represented by R f1 and R f2 is more preferably a perfluoroalkyl group, and more preferably a trifluoromethyl group.

上記Xとしては、当該感放射線性樹脂組成物の保存安定性及び現像欠陥抑制性をより高める観点から、−C(=O)Y、−C(=O)OY、−C(ORY、−S(=O)Y、−S(=O)OY、−S(=O)NYY’、−C(=O)OC(=O)Y又は−C(=O)N(Y)C(=O)Y’であり、R、R、R及びRがそれぞれ独立して水素原子であるか、又はY若しくはY’とR、Y若しくはY’とR、Y若しくはY’とR又はY若しくはY’とR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の脂環構造又は脂肪族複素環構造を表すことがより好ましい。 As the X, from the viewpoint of enhancing the storage stability and developing defect suppression of the radiation-sensitive resin composition, -C (= O) Y, -C (= O) OY, -C (OR X) 2 Y, -S (= O) 2 Y, -S (= O) 2 OY, -S (= O) 2 NYY ', - C (= O) OC (= O) Y or -C (= O) N (Y) C (═O) Y ′ and R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, or Y or Y ′ and R 1 , Y or Y ′ and R 2 , Y or Y ′ and R 3, or Y or Y ′ and R 4 represent an alicyclic structure or an aliphatic heterocyclic structure having 3 to 20 ring members configured together with the carbon atom to which they are bonded. Is more preferable.

上記R、R、R及びRとしては、当該感放射線性樹脂組成物の保存安定性及び現像欠陥抑制性をより高める観点から、水素原子であることがより好ましい。 R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are more preferably a hydrogen atom from the viewpoint of further improving the storage stability and development defect suppression of the radiation-sensitive resin composition.

上記Rf1及びRf2としては、当該感放射線性樹脂組成物の保存安定性及び現像欠陥抑制性をより高める観点から、フッ素原子であることがより好ましい。 As said Rf1 and Rf2 , it is more preferable that it is a fluorine atom from a viewpoint of raising the storage stability and the development defect inhibitory property of the said radiation sensitive resin composition.

[B]化合物としては、下記式(1)で表されるアニオンを含む限り特に限定されず、例えば下記式(2)で表されるアニオンとカチオンとの組み合わせにより形成される化合物等が挙げられる。   [B] The compound is not particularly limited as long as it contains an anion represented by the following formula (1), and examples thereof include a compound formed by a combination of an anion and a cation represented by the following formula (2). .

Figure 2017203885
Figure 2017203885

上記式(2)中、X、R、R、R、R、R、Y、Y’、Rf1及びRf2は、上記式(1)と同義である。Zは、1価のカチオンである。 In the above formula (2), X, R X , R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , Y, Y ′, R f1 and R f2 have the same meanings as in the above formula (1). Z + is a monovalent cation.

上記Zで表される1価のカチオンとしては、例えば、S、I、O、N、P、Cl、Br、F、As、Se、Sn、Sb、Te、Bi等の元素を含むカチオンが挙げられる。元素としてS(イオウ)を含むカチオンとしては、例えば、スルホニウムカチオン、テトラヒドロチオフェニウムカチオン等が挙げられ、元素としてI(ヨウ素)を含むカチオンとしては、ヨードニウムカチオン等が挙げられる。 Examples of the monovalent cation represented by Z + include cations containing elements such as S, I, O, N, P, Cl, Br, F, As, Se, Sn, Sb, Te, and Bi. Can be mentioned. Examples of the cation containing S (sulfur) as an element include a sulfonium cation and a tetrahydrothiophenium cation. Examples of the cation containing I (iodine) as an element include an iodonium cation.

上記スルホニウムカチオンとしては、例えば、下記式(Q−1)で表されるカチオン等が、上記テトラヒドロチオフェニウムカチオンとしては、例えば、下記式(Q−2)で表されるカチオン等が、上記ヨードニウムカチオンとしては、例えば下記式(Q−3)で表されるカチオン等が挙げられる。   Examples of the sulfonium cation include a cation represented by the following formula (Q-1), and examples of the tetrahydrothiophenium cation include a cation represented by the following formula (Q-2). Examples of the iodonium cation include a cation represented by the following formula (Q-3).

Figure 2017203885
Figure 2017203885

上記式(Q−1)中、Rc1、Rc2及びRc3は、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基、−OSO−RP’若しくは−SO−RQ’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。RP’及びRQ’は、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数5〜25の脂環式炭化水素基又は置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基である。k1、k2及びk3は、それぞれ独立して0〜5の整数である。Rc1〜Rc3並びにRP’及びRQ’がそれぞれ複数の場合、複数のRc1〜Rc3並びにRP’及びRQ’はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
上記式(Q−2)中、Rd1は、置換若しくは非置換の炭素数1〜8の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は置換若しくは非置換の炭素数6〜8の芳香族炭化水素基である。k4は0〜7の整数である。Rd1が複数の場合、複数のRd1は同一でも異なっていてもよく、また複数のRd1は、互いに合わせられ構成される環構造を表してもよい。Rd2は、置換若しくは非置換の炭素数1〜7の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は置換若しくは非置換の炭素数6若しくは7の芳香族炭化水素基である。k5は、0〜6の整数である。Rd2が複数の場合、複数のRd2は同一でも異なっていてもよく、複数のRd2は互いに合わせられ構成される環構造を表してもよい。tは、0〜3の整数である。
上記式(Q−3)中、Re1及びRe2は、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基、−OSO−R若しくは−SO−Rであるか、又はこれらの基のうちの2つ以上が互いに合わせられ構成される環構造を表す。R及びRは、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数5〜25の脂環式炭化水素基又は置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基である。k6及びk7は、それぞれ独立して0〜5の整数である。Re1、Re2、R及びRがそれぞれ複数の場合、複数のRe1、Re2、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 (Q-1), R c1 , R c2 and R c3 each independently represent a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, substituted or unsubstituted. aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms, or an -OSO 2 -R P 'or -SO 2 -R Q', or two or more are combined with each other configured ring of these groups Represents. R P ′ and R Q ′ each independently represent a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alicyclic carbon atom having 5 to 25 carbon atoms. A hydrogen group or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms. k1, k2 and k3 are each independently an integer of 0 to 5. R c1 to R c3 and R P 'and R Q' if there are a plurality each of the plurality of R c1 to R c3 and R P 'and R Q' may have respectively the same or different.
In the above formula (Q-2), R d1 represents a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon having 6 to 8 carbon atoms. It is a group. k4 is an integer of 0-7. If R d1 is plural, the plurality of R d1 may be the same or different, and a plurality of R d1 may represent a constructed ring aligned with each other. R d2 is a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 or 7 carbon atoms. k5 is an integer of 0-6. If R d2 is a multiple, the plurality of R d2 may be the same or different, a plurality of R d2 may represent configured ring aligned with each other. t is an integer of 0-3.
In formula (Q-3), R e1 and R e2 each independently represent a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a substituted or unsubstituted carbon number of 6; 12 aromatic hydrocarbon group, or an -OSO 2 -R R or -SO 2 -R S, or two or more are combined with each other configured ring of these groups. R R and R S are each independently a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic hydrocarbon group having 5 to 25 carbon atoms. Or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms. k6 and k7 are each independently an integer of 0 to 5. R e1, R e2, R when R and R S is plural respective plurality of R e1, R e2, R R and R S may have respectively the same or different.

上記Rc1〜Rc3、Rd1、Rd2、Re1及びRe2で表される非置換の直鎖状のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基等が挙げられる。
上記Rc1〜Rc3、Rd1、Rd2、Re1及びRe2で表される非置換の分岐状のアルキル基としては、例えばi−プロピル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等が挙げられる。
上記Rc1〜Rc3、Re1及びRe2で表される非置換の芳香族炭化水素基としては、例えばフェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等が挙げられる。
上記Rd1及びRd2で表される非置換の芳香族炭化水素基としては、例えばフェニル基、トリル基、ベンジル基等が挙げられる。
Examples of the unsubstituted linear alkyl group represented by R c1 to R c3 , R d1 , R d2 , R e1 and R e2 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an n-butyl group. Etc.
Examples of the unsubstituted branched alkyl group represented by R c1 to R c3 , R d1 , R d2 , R e1 and R e2 include i-propyl group, i-butyl group, sec-butyl group, t -A butyl group etc. are mentioned.
Examples of the unsubstituted aromatic hydrocarbon group represented by R c1 to R c3 , R e1 and R e2 include an aryl group such as a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a mesityl group, and a naphthyl group; a benzyl group, Examples include aralkyl groups such as phenethyl group.
Examples of the unsubstituted aromatic hydrocarbon group represented by R d1 and R d2 include a phenyl group, a tolyl group, and a benzyl group.

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

上記Rc1〜Rc3、Rd1、Rd2、Re1及びRe2としては、非置換の直鎖状又は分岐状のアルキル基、フッ素化アルキル基、非置換の1価の芳香族炭化水素基、−OSO−R**、−SO−R**が好ましく、フッ素化アルキル基、非置換の1価の芳香族炭化水素基がより好ましく、フッ素化アルキル基がさらに好ましい。R**は、非置換の1価の脂環式炭化水素基又は非置換の1価の芳香族炭化水素基である。 The above R c1 to R c3 , R d1 , R d2 , R e1 and R e2 include an unsubstituted linear or branched alkyl group, a fluorinated alkyl group, and an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group. , —OSO 2 —R ** and —SO 2 —R ** are preferred, fluorinated alkyl groups and unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon groups are more preferred, and fluorinated alkyl groups are more preferred. R ** is an unsubstituted monovalent alicyclic hydrocarbon group or an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group.

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

上記スルホニウムカチオンとしては、例えば、下記式(i−1)〜(i−21)で表されるカチオン等があげられる。   Examples of the sulfonium cation include cations represented by the following formulas (i-1) to (i-21).

Figure 2017203885
Figure 2017203885

これらの中で、上記式(i−1)で表されるカチオン、上記式(i−21)で表されるカチオンが好ましい。   Among these, a cation represented by the above formula (i-1) and a cation represented by the above formula (i-21) are preferable.

上記テトラヒドロチオフェニウムカチオンとしては、例えば、下記式(i’−1)〜(i’−4)で表されるカチオン等が挙げられる。   Examples of the tetrahydrothiophenium cation include cations represented by the following formulas (i′-1) to (i′-4).

Figure 2017203885
Figure 2017203885

これらの中で、上記式(i’−2)で表されるカチオンが好ましい。   Among these, a cation represented by the above formula (i′-2) is preferable.

上記ヨードニウムカチオンとしては、例えば、下記式(ii−1)〜(ii−25)で表されるカチオン等が挙げられる。   Examples of the iodonium cation include cations represented by the following formulas (ii-1) to (ii-25).

Figure 2017203885
Figure 2017203885

これらの中で、上記式(ii−11)で表されるカチオンが好ましい。   Among these, a cation represented by the above formula (ii-11) is preferable.

[B]化合物としては、例えば下記式(B−1)〜(B−17)で表される化合物(以下、「化合物(B−1)〜化合物(B−17)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the [B] compound include compounds represented by the following formulas (B-1) to (B-17) (hereinafter also referred to as “compound (B-1) to compound (B-17)”). It is done.

Figure 2017203885
Figure 2017203885

Figure 2017203885
Figure 2017203885

[B]化合物としては、これらの中で、化合物(B−1)〜(B−8)が好ましく、化合物(B−6)がより好ましい。   [B] Among these, the compounds (B-1) to (B-8) are preferable, and the compound (B-6) is more preferable.

酸拡散制御剤である[B]化合物の製造方法は、例えば下記式(a)で表される化合物と下記式(b)で表される化合物との反応により、下記式(c)で表される化合物を得る工程と、下記式(c)で表される化合物のエステル基の加水分解により、下記式(d)で表される化合物を得る工程と、下記式(d)で表される化合物と下記式(e)で表される塩との反応により、下記式(1’)で表される化合物を得る工程とを備える。   The production method of the compound [B] which is an acid diffusion controller is represented by the following formula (c) by, for example, a reaction between a compound represented by the following formula (a) and a compound represented by the following formula (b). A step of obtaining a compound represented by the following formula (d) by hydrolysis of an ester group of the compound represented by the following formula (c), and a compound represented by the following formula (d) And a step of obtaining a compound represented by the following formula (1 ′) by reaction with a salt represented by the following formula (e).

[B]化合物としては、上記式(2)において、Rが水素原子であり、Y若しくはY’とR、Y若しくはY’とR又はY若しくはY’とRが、環構造を形成していない場合の下記化合物(1’)については、例えば、下記反応スキームに従い、合成することができる。上記方法により、[B]化合物を簡便かつ収率よく合成することができる。これら以外の[B]化合物についても、公知の方法を用いて合成することができる。 [B] As the compound, in the above formula (2), R 2 is a hydrogen atom, Y or Y ′ and R 1 , Y or Y ′ and R 3 or Y or Y ′ and R 4 have a ring structure. When not formed, the following compound (1 ′) can be synthesized, for example, according to the following reaction scheme. By the said method, a [B] compound is compoundable simply and with a sufficient yield. Other [B] compounds can also be synthesized using known methods.

Figure 2017203885
Figure 2017203885

上記式(a)〜(e)及び(1’)中、Xは、−C(=O)Y、−C(=O)OY、−C(GRY、−C(=O)NYY’、−S(=O)Y、−S(=O)OY、−S(=O)NYY’、−C(=O)OC(=O)Y又は−C(=O)N(Y)C(=O)Y’である。
Gは、それぞれ独立して酸素原子又は硫黄原子である。
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2つのRが互いに合わせられこれらが結合する−G−C−G−と共に環員数4〜20の環構造を構成する。
’、R’、R’、Y及びY’は、それぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1〜20の1価の有機基であるか、又はY若しくはY’とR’、Y若しくはY’とR’又はY若しくはY’とR’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の環構造を構成する。但し、R’、R’及び、R’が1価の有機基である場合、R’、R’及び、R’はフッ素原子を含まない。
は、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。
f1及びRf2は、それぞれ独立して、フッ素原子又は炭素数1〜4の1価のフッ素化炭化水素基である。
Qは、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である。
は、1価のカチオンである。
は、1価のアニオンである。
In the above formulas (a) to (e) and (1 ′), X is —C (═O) Y, —C (═O) OY, —C (GR X ) 2 Y, —C (═O). NYY ′, —S (═O) 2 Y, —S (═O) 2 OY, —S (═O) 2 NYY ′, —C (═O) OC (═O) Y or —C (═O) N (Y) C (= O) Y ′.
G is each independently an oxygen atom or a sulfur atom.
Each R X is independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or two R x are combined with each other, and together with —G—C—G—, the number of ring members is 4 to 20 Of the ring structure.
R 1 ′, R 3 ′, R 4 ′, Y and Y ′ are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or Y or Y ′ and R 1 ′. , Y or Y ′ and R 3 ′, or Y or Y ′ and R 4 ′ constitute a ring structure having 3 to 20 ring members that is formed together with the carbon atom to which they are bonded. However, when R 1 ′, R 3 ′ and R 4 ′ are monovalent organic groups, R 1 ′, R 3 ′ and R 4 ′ do not contain a fluorine atom.
R 6 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.
R f1 and R f2 are each independently a fluorine atom or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.
Q is a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom.
Z + is a monovalent cation.
M is a monovalent anion.

上記R’、R’、R’で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、上記R、R、R、R、Y及びY’で挙げた基と同様の基が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 1 ′, R 3 ′, and R 4 ′ include those described above for R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , Y, and Y ′. Examples thereof include the same groups as those described above.

上記Rで表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、上記RA2、RA3及びRA4で挙げた基と同様の基が挙げられる。 Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 6 include the same groups as those described above for R A2 , R A3 and R A4 .

[B]化合物の含有量の下限としては、[A]重合体100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、0.5質量部がより好ましく、1質量部がさらに好ましい。[B]化合物の含有量の上限としては、[A]重合体100質量部に対して、25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。[B]化合物の含有量が上記下限未満であると、当該感放射線性樹脂組成物の解像性等のリソグラフィー性能が低下する場合がある。[B]化合物の含有量が上記上限を超えると、当該感放射線性樹脂組成物の感度が低下する場合がある。   [B] The lower limit of the content of the compound is preferably 0.1 parts by mass, more preferably 0.5 parts by mass, and even more preferably 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the [A] polymer. [B] The upper limit of the content of the compound is preferably 25 parts by mass, more preferably 20 parts by mass, further preferably 15 parts by mass, and particularly preferably 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer [A]. . When the content of the [B] compound is less than the above lower limit, lithography performance such as resolution of the radiation sensitive resin composition may be deteriorated. If the content of the [B] compound exceeds the above upper limit, the sensitivity of the radiation sensitive resin composition may be lowered.

<[C]溶媒>
当該感放射線性樹脂組成物は、通常[C]溶媒を含有する。[C]溶媒は、少なくとも[B]化合物、[E]重合体、必要に応じて含有される[D]化合物等を溶解又は分散可能な溶媒であれば特に限定されない。
<[C] solvent>
The radiation-sensitive resin composition usually contains a [C] solvent. [C] The solvent is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving or dispersing at least the [B] compound, the [E] polymer, and the [D] compound 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。
As an alcohol solvent, for example,
C1-C18 aliphatic monoalcohol solvents 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(メチルフェニルエーテル)等の芳香環含有エーテル系溶媒などが挙げられる。
As an ether solvent, for example,
Dialkyl ether solvents such as diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, dipentyl ether, diisoamyl ether, dihexyl ether, diheptyl ether;
Cyclic ether solvents such as tetrahydrofuran and tetrahydropyran;
Aromatic ring-containing ether solvents such as diphenyl ether and anisole (methylphenyl ether) are exemplified.

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

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

エステル系溶媒としては、例えば、
酢酸n−ブチル、乳酸エチル等のモノカルボン酸エステル系溶媒;
プロピレングリコールアセテート等の多価アルコールカルボキシレート系溶媒;
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の多価アルコール部分エーテルカルボキシレート系溶媒;
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;
シュウ酸ジエチル等の多価カルボン酸ジエステル系溶媒;
ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカート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;
lactone solvents such as γ-butyrolactone and δ-valerolactone;
Polycarboxylic acid diester solvents such as diethyl oxalate;
Examples thereof include carbonate solvents such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, and propylene cartonate.

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
an aliphatic hydrocarbon solvent having 5 to 12 carbon atoms such as n-pentane and n-hexane;
Examples thereof include aromatic hydrocarbon solvents having 6 to 16 carbon atoms such as toluene and xylene.

これらの中で、[C]溶媒としては、エステル系溶媒、ケトン系溶媒が好ましく、多価アルコール部分エーテルカルボキシレート系溶媒、ラクトン系溶媒、環状ケトン系溶媒がより好ましく、多価アルコール部分アルキルエーテルアセテート、ラクトン系溶媒、環状ケトン系溶媒がさらに好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン、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。   Among these, as the [C] solvent, ester solvents and ketone solvents are preferable, polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvents, lactone solvents, and cyclic ketone solvents are more preferable, and polyhydric alcohol partial alkyl ethers. Acetate, lactone solvents, and cyclic ketone solvents are more preferable, and propylene glycol monomethyl ether acetate, γ-butyrolactone, and cyclohexanone are particularly preferable. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more [C] solvents.

<[D]化合物>
[D]化合物は、放射線の作用によりスルホン酸を発生する物質である。この発生したスルホン酸により[E]重合体、[A]重合体等が有する酸解離性基が解離してカルボキシ基等が生じ、これらの重合体の現像液への溶解性が変化するため、当該感放射線性樹脂組成物から、レジストパターンを形成することができる。
<[D] Compound>
The compound [D] is a substance that generates sulfonic acid by the action of radiation. The generated sulfonic acid dissociates the acid dissociable groups of the [E] polymer, [A] polymer and the like to generate carboxy groups and the like, and the solubility of these polymers in the developer changes. A resist pattern can be formed from the radiation-sensitive resin composition.

[D]化合物としては、例えばオニウム塩化合物、N−スルホニルオキシイミド化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾケトン化合物等が挙げられる。   Examples of the [D] compound include onium salt compounds, N-sulfonyloxyimide compounds, halogen-containing compounds, diazoketone compounds, and the like.

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

[D]化合物の具体例としては、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。   Specific examples of the compound [D] include compounds described in paragraphs [0080] to [0113] of JP2009-134088A.

[D]化合物としては、下記式(vi)で表される化合物が好ましい。[D]化合物を下記式(vi)で表される化合物とすることで、[E]重合体又は[A]重合体が有する極性構造との相互作用等により、放射線の作用により発生する酸のレジスト膜中の拡散長がより適度に短くなると考えられ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のリソグラフィー性能をより向上させることができる。   As the compound [D], a compound represented by the following formula (vi) is preferable. [D] By using the compound represented by the following formula (vi) as the compound, the acid generated by the action of radiation due to the interaction with the polar structure of the [E] polymer or [A] polymer, etc. It is considered that the diffusion length in the resist film is appropriately shortened, and as a result, the lithography performance of the radiation-sensitive resin composition can be further improved.

Figure 2017203885
Figure 2017203885

上記式(vi)中、Rb1は、環員数6以上の脂環構造を含む1価の基又は環員数6以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基である。Rb2は、炭素数1〜10のフッ素化アルカンジイル基である。Tは、1価の放射線分解性オニウムカチオンである。 In the above formula (vi), R b1 is a monovalent group containing an alicyclic structure having 6 or more ring members or a monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 6 or more ring members. R b2 is a fluorinated alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms. T + is a monovalent radiolytic onium cation.

上記Rb1における「環員数」とは、脂環構造及び脂肪族複素環構造の環を構成する原子数をいい、多環の脂環構造及び多環の脂肪族複素環構造の場合は、この多環を構成する原子数をいう。 The “number of ring members” in R b1 refers to the number of atoms constituting the ring of the alicyclic structure and the aliphatic heterocyclic structure. In the case of the polycyclic alicyclic structure and the polycyclic aliphatic heterocyclic structure, The number of atoms that make up a polycycle.

上記Rb1で表される環員数6以上の脂環構造を含む1価の基としては、例えば
シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロドデシル基等の1価の単環の脂環式飽和炭化水素基;
シクロオクテニル基、シクロデセニル基等の1価の単環の脂環式不飽和炭化水素基;
ノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基等の1価の多環の脂環式飽和炭化水素基;
ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基等の1価の多環の脂環式不飽和炭化水素基等が挙げられる。
Examples of the monovalent group containing an alicyclic structure having 6 or more ring members represented by R b1 include monovalent monocyclic alicyclic saturation such as a cyclooctyl group, a cyclononyl group, a cyclodecyl group, and a cyclododecyl group. A hydrocarbon group;
A monovalent monocyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon group such as a cyclooctenyl group and a cyclodecenyl group;
Monovalent polycyclic alicyclic saturated hydrocarbon group such as norbornyl group, adamantyl group, tricyclodecyl group, tetracyclododecyl group;
And monovalent polycyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon groups such as a norbornenyl group and a tricyclodecenyl group.

上記Rb1で表される環員数6以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基としては、例えば
ノルボルナンラクトン−イル基等のラクトン構造を含む基;
ノルボルナンスルトン−イル基等のスルトン構造を含む基;
オキサシクロヘプチル基、オキサノルボルニル基等の酸素原子含有複素環基;
アザシクロヘキシル基、アザシクロヘプチル基、ジアザビシクロオクタン−イル基等の窒素原子含有複素環基;
チアシクロヘプチル基、チアノルボルニル基等のイオウ原子含有複素環基等が挙げられる。
Examples of the monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 6 or more ring members represented by R b1 include a group containing a lactone structure such as a norbornanelactone-yl group;
A group containing a sultone structure such as a norbornane sultone-yl group;
An oxygen atom-containing heterocyclic group such as an oxacycloheptyl group and an oxanorbornyl group;
A nitrogen atom-containing heterocyclic group such as an azacyclohexyl group, an azacycloheptyl group, a diazabicyclooctane-yl group;
And sulfur atom-containing heterocyclic groups such as a thiacycloheptyl group and a thianorbornyl group.

上記Rb1で表される基の環員数としては、上述の酸の拡散長がさらに適度になる観点から、8以上が好ましく、9〜15がより好ましく、10〜13がさらに好ましい。 The number of ring members of the group represented by R b1 is preferably 8 or more, more preferably 9 to 15 and even more preferably 10 to 13 from the viewpoint that the diffusion length of the acid described above becomes more appropriate.

上記Rb1としては、これらの中で、環員数9以上の脂環構造を含む1価の基、環員数9以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基が好ましく、アダマンチル基、ヒドロキシアダマンチル基、ノルボルナンラクトン−イル基、5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.3.1.13,8]ウンデカン−イル基がより好ましく、アダマンチル基がさらに好ましい。 Among these, R b1 is preferably a monovalent group containing an alicyclic structure having 9 or more ring members, or a monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 9 or more ring members, such as an adamantyl group or hydroxyadamantyl group. Group, norbornanelactone-yl group, and 5-oxo-4-oxatricyclo [4.3.1.1 3,8 ] undecan-yl group are more preferable, and an adamantyl group is more preferable.

上記Rb2で表される炭素数1〜10のフッ素化アルカンジイル基としては、例えばメタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基等の炭素数1〜10のアルカンジイル基が有する水素原子の1個以上をフッ素原子で置換した基等が挙げられる。
これらの中で、SO 基に隣接する炭素原子にフッ素原子が結合しているフッ素化アルカンジイル基が好ましく、SO 基に隣接する炭素原子に2個のフッ素原子が結合しているフッ素化アルカンジイル基がより好ましく、1,1−ジフルオロメタンジイル基、1,1−ジフルオロエタンジイル基、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−1,2−プロパンジイル基、1,1,2,2−テトラフルオロエタンジイル基、1,1,2,2−テトラフルオロブタンジイル基、1,1,2,2−テトラフルオロヘキサンジイル基がさらに好ましい。
Examples of the fluorinated alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms represented by R b2 include one or more hydrogen atoms of an alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms such as a methanediyl group, an ethanediyl group, and a propanediyl group. And a group in which is substituted with a fluorine atom.
Among these, SO 3 - fluorinated alkane diyl group which has a fluorine atom to carbon atom is bonded to adjacent groups are preferred, SO 3 - 2 fluorine atoms to the carbon atom adjacent to the group is attached More preferred are fluorinated alkanediyl groups, 1,1-difluoromethanediyl group, 1,1-difluoroethanediyl group, 1,1,3,3,3-pentafluoro-1,2-propanediyl group, 1,1 1,2,2-tetrafluoroethanediyl group, 1,1,2,2-tetrafluorobutanediyl group, and 1,1,2,2-tetrafluorohexanediyl group are more preferable.

上記Tで表される1価の放射線分解性オニウムカチオンとしては、上記[B]化合物の式(2)におけるZとして例示したオニウムカチオンと同様のもの等が挙げられる。 Examples of the monovalent radiolytic onium cation represented by T + include those similar to the onium cation exemplified as Z + in the formula (2) of the compound [B].

[D]化合物としては、例えば、下記式(vi−1)〜(vi−17)で表される化合物(以下、「化合物(vi−1)〜(vi−17)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the compound [D] include compounds represented by the following formulas (vi-1) to (vi-17) (hereinafter also referred to as “compounds (vi-1) to (vi-17)”). It is done.

Figure 2017203885
Figure 2017203885

Figure 2017203885
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[D]化合物としては、これらの中で、オニウム塩化合物が好ましく、スルホニウム塩がより好ましく、化合物(vi−1)〜(vi−3)、化合物(vi−13)〜(vi−17)がさらに好ましい。   Among these, as the compound [D], an onium salt compound is preferable, a sulfonium salt is more preferable, and compounds (vi-1) to (vi-3) and compounds (vi-13) to (vi-17) are preferable. Further preferred.

[D]化合物の含有量の下限としては、[A]重合体100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、0.5質量部がより好ましく、1質量部がさらに好ましく、3質量部が特に好ましい。[D]化合物の上記上限としては、[A]重合体100質量部に対して、40質量部が好ましく、30質量部がより好ましく、25質量部がさらに好ましい。[D]化合物は、1種又は2種以上を用いることができる。   [D] The lower limit of the content of the compound is preferably 0.1 parts by mass, more preferably 0.5 parts by mass, further preferably 1 part by mass, with respect to 100 parts by mass of the polymer [A]. Part is particularly preferred. As said upper limit of a [D] compound, 40 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of [A] polymers, 30 mass parts is more preferable, 25 mass parts is further more preferable. [D] A compound can use 1 type (s) or 2 or more types.

<[E]重合体>
[E]重合体は、フッ素原子を含む重合体である。[E]重合体は、下記構造単位(V)及び構造単位(VI)のうちの少なくともいずれかを有することが好ましい。当該感放射線性樹脂組成物は、[E]重合体を含有することで、レジスト膜を形成した際に、[E]重合体の撥油性的特徴により、その分布がレジスト膜表層に偏在化する傾向があり、液浸露光時における[D]化合物や酸拡散制御剤等が液浸液に溶出することを抑制することができる。また、この[E]重合体の撥水性的特徴により、レジスト膜と液浸液との前進接触角が所望の範囲に制御でき、バブル欠陥の発生を抑制できる。さらに、レジスト膜と液浸液との後退接触角が高くなり、水滴が残らずに高速でのスキャン露光が可能となる。また、電子線露光やEUV露光においても、[E]重合体の撥水性的特徴により、レジスト膜の欠陥抑制性を向上させることができる。このように当該感放射線性樹脂組成物が[E]重合体を含有することにより、液浸露光、電子線露光、EUV露光等に好適なレジスト膜を形成することができる。
<[E] polymer>
[E] A polymer is a polymer containing a fluorine atom. [E] The polymer preferably has at least one of the following structural unit (V) and structural unit (VI). The radiation-sensitive resin composition contains the [E] polymer, so that when the resist film is formed, the distribution is unevenly distributed on the surface of the resist film due to the oil-repellent characteristics of the [E] polymer. There exists a tendency and it can suppress that the [D] compound, an acid diffusion control agent, etc. at the time of immersion exposure elute to an immersion liquid. Further, due to the water-repellent characteristics of the [E] polymer, the advancing contact angle between the resist film and the immersion liquid can be controlled within a desired range, and the occurrence of bubble defects can be suppressed. Furthermore, the receding contact angle between the resist film and the immersion liquid becomes high, and high-speed scanning exposure is possible without leaving water droplets. Moreover, also in electron beam exposure and EUV exposure, the defect suppression property of a resist film can be improved with the water-repellent characteristic of an [E] polymer. Thus, when the said radiation sensitive resin composition contains a [E] polymer, the resist film suitable for liquid immersion exposure, electron beam exposure, EUV exposure, etc. can be formed.

[E]重合体としては、当該感放射線性樹脂組成物中の[A]重合体よりも、フッ素原子の合計質量含有率が大きいことが好ましい。[E]重合体は、[A]重合体よりもフッ素原子の合計質量含有率が大きいことで上述の偏在化の度合いがより高くなり、得られるレジスト膜表面の撥水性及び溶出抑制性等の特性をより向上させることができる。   [E] The polymer preferably has a larger total mass content of fluorine atoms than the [A] polymer in the radiation-sensitive resin composition. The [E] polymer has a higher total mass content of fluorine atoms than the [A] polymer, so that the degree of uneven distribution described above becomes higher, and the resulting resist film surface has water repellency and elution suppression, etc. The characteristics can be further improved.

[E]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。上記合計質量含有率の上限としては、60質量%が好ましく、40質量%がより好ましく、30質量%がさらに好ましい。重合体のフッ素原子の質量含有率は、13C−NMRスペクトル測定等により重合体の構造を求め、その構造から算出することができる。 [E] The lower limit of the 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. The upper limit of the total mass content is preferably 60% by mass, more preferably 40% by mass, and still more preferably 30% by mass. 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 or the like.

[E]重合体は、アルカリ解離性基を有することが好ましい。[E]重合体がアルカリ解離性基を有すると、レジスト膜表面をアルカリ現像時に疎水性から親水性に効果的に変えることができ、当該感放射線性樹脂組成物の現像欠陥抑制性が向上する。[E]重合体がアルカリ解離性基を有すると、従来用いられているオニウム塩化合物とのイオン交換等が起こり易く、感放射線性樹脂組成物の保存安定性及び現像欠陥抑制性がより低下する。しかし、当該感放射線性樹脂組成物は、オニウム塩化合物として上記特定の[B]化合物を用いるので、[E]重合体がアルカリ解離性基を有する場合でも、保存安定性及び現像欠陥抑制性を優れたものにすることができる。「アルカリ解離性基」とは、カルボキシ基、ヒドロキシ基等が有する水素原子を置換する基であって、アルカリ水溶液(例えば、23℃の2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液)中で解離する基をいう。   [E] The polymer preferably has an alkali dissociable group. [E] When the polymer has an alkali-dissociable group, the resist film surface can be effectively changed from hydrophobic to hydrophilic during alkali development, and the development defect suppression of the radiation-sensitive resin composition is improved. . [E] When the polymer has an alkali-dissociable group, ion exchange with a conventionally used onium salt compound is likely to occur, and the storage stability and development defect suppression of the radiation-sensitive resin composition are further reduced. . However, since the radiation sensitive resin composition uses the specific [B] compound as the onium salt compound, even when the [E] polymer has an alkali dissociable group, it has storage stability and development defect suppression. It can be excellent. An “alkali dissociable group” is a group that replaces a hydrogen atom of a carboxy group, a hydroxy group, etc., and dissociates in an alkaline aqueous solution (for example, an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide solution at 23 ° C.). Group.

[E]重合体におけるフッ素原子の含有形態は特に限定されず、主鎖、側鎖及び末端のいずれに結合するものでもよいが、フッ素原子を含む構造単位(以下、「構造単位(V)」ともいう)を有することが好ましい。[E]重合体は、構造単位(V)及び構造単位(VI)のうちの少なくともいずれか以外にも、当該感放射線性樹脂組成物の現像欠陥抑制性向上の観点から、酸解離性基を含む構造単位(後述する[A]重合体における構造単位(I))を有することが好ましい。   [E] The fluorine atom content in the polymer is not particularly limited, and may be bonded to any of the main chain, the side chain, and the terminal, but is a structural unit containing a fluorine atom (hereinafter referred to as “structural unit (V)”). It is preferable to have (also called). [E] In addition to at least one of the structural unit (V) and the structural unit (VI), the polymer contains an acid-dissociable group from the viewpoint of improving development defect suppression of the radiation-sensitive resin composition. It is preferable to have a structural unit (a structural unit (I) in the polymer [A] described later).

[構造単位(V)]
構造単位(V)は、下記式(5)で表される構造単位(以下、「構造単位(V−1)」ともいう)である。[E]重合体は構造単位(V)を有することでフッ素原子含有率を調整することができる。
[Structural unit (V)]
The structural unit (V) is a structural unit represented by the following formula (5) (hereinafter also referred to as “structural unit (V-1)”). [E] A polymer can adjust a fluorine atom content rate by having a structural unit (V).

Figure 2017203885
Figure 2017203885

上記式(5)中、R51は、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数2〜10のアルコキシアルキル基である。Wは、炭素数1〜20の2価の有機基である。R52は、炭素数1〜20の1価の炭化水素基又は炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。但し、W及びR52のうちの少なくともいずれかはフッ素原子を含む基である。 In said formula (5), R51 is a hydrogen atom, a C1-C10 alkyl group, or a C2-C10 alkoxyalkyl group. W is a C1-C20 divalent organic group. R 52 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. However, at least one of W and R 52 is a group containing a fluorine atom.

上記R51で表される炭素数1〜10のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基等が挙げられる。 Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 51, a methyl group, an ethyl group, n- propyl group, and n- butyl.

上記R51で表される炭素数2〜10のアルコキシアルキル基としては、例えばメトキシメチル基、メトキシエチル基、メトキシプロピル基、メトキシブチル基、エトキシメチル基、エトキシエチル基、エトキシプロピル基、エトキシブチル基等が挙げられる。 Examples of the alkoxyalkyl group having 2 to 10 carbon atoms represented by R 51 include a methoxymethyl group, a methoxyethyl group, a methoxypropyl group, a methoxybutyl group, an ethoxymethyl group, an ethoxyethyl group, an ethoxypropyl group, and an ethoxybutyl group. Groups and the like.

上記W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(4)のR15として例示した炭素数1〜20の1価の有機基から1個の水素原子を除いた基等が挙げられる。 Examples of the divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by W include, for example, one hydrogen atom from the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms exemplified as R 15 in the above formula (4). Excluded groups and the like.

上記R52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 52 include a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms and a monovalent alicyclic group having 3 to 20 carbon atoms. Examples include hydrocarbon groups and monovalent aromatic hydrocarbon groups having 6 to 20 carbon atoms.

炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基としては、例えば
メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基等のアルキル基;
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, an n-propyl group, and an i-propyl group;
An alkenyl group such as an ethenyl group, a propenyl group, a butenyl group;
Examples thereof include alkynyl groups such as ethynyl group, propynyl group and butynyl group.

炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えば
シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の1価の単環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等の1価の単環の脂環式不飽和炭化水素基;
ノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基等の1価の多環の脂環式飽和炭化水素基;
ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基等の1価の多環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 monocyclic alicyclic saturated hydrocarbon groups such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group;
Monovalent monocyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon groups such as a cyclopentenyl group and a cyclohexenyl group;
Monovalent polycyclic alicyclic saturated hydrocarbon groups such as a norbornyl group, an adamantyl group, a tricyclodecyl group;
And monovalent polycyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon groups such as a norbornenyl group and a tricyclodecenyl 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、ナフチル基、アントリル基等のアリール基;
ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、アントリルメチル基等のアラルキル基などが挙げられる。
Examples of the monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms include aryl groups such as a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a naphthyl group, and an anthryl group;
Examples thereof include aralkyl groups such as benzyl group, phenethyl group, naphthylmethyl group and anthrylmethyl group.

上記R52で表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、鎖状炭化水素基及び脂環式炭化水素基が好ましい。 The monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 52 is preferably a chain hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon group.

上記R52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。上記R52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、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 fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 52 include a fluorinated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. The monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 52 is preferably a fluorine atom or a fluorinated alkyl group, more preferably a fluorine atom or a perfluoroalkyl group, and a fluorine atom or trifluoro group. More preferred is a methyl group.

また、アルカリ解離性基としての効果をより向上させる観点から、W及びR52のうちの少なくともいずれかはフッ素原子を含む基であることが好ましい。 Further, from the viewpoint of further improving the effect as an alkali dissociable group, it is preferable that at least one of W and R 52 is a group containing a fluorine atom.

[E]重合体が構造単位(V)を有する場合、構造単位(V)の含有割合の上限としては、[E]重合体における全構造単位に対して、100モル%が好ましく、95モル%がより好ましく、90モル%がさらに好ましい。このような含有割合にすることによって、[E]重合体のフッ素原子含有率をより適度に調整することができる。   [E] When a polymer has a structural unit (V), as an upper limit of the content rate of a structural unit (V), 100 mol% is preferable with respect to all the structural units in a [E] polymer, and 95 mol% Is more preferable, and 90 mol% is still more preferable. By setting it as such a content rate, the fluorine atom content rate of an [E] polymer can be adjusted more appropriately.

[構造単位(VI)]
構造単位(VI)は、下記式(6)で表される構造単位(以下、「構造単位(VI)」ともいう)である。[E]重合体は構造単位(VI)を有することでフッ素原子含有率を調整することができる。
[Structural unit (VI)]
The structural unit (VI) is a structural unit represented by the following formula (6) (hereinafter also referred to as “structural unit (VI)”). [E] A polymer can adjust fluorine atom content rate by having a structural unit (VI).

Figure 2017203885
Figure 2017203885

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

上記Rとしては、構造単位(VI)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。 R h is preferably a hydrogen atom and a methyl group, more preferably a methyl group, from the viewpoint of the copolymerizability of the monomer giving the structural unit (VI).

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

上記Rで表される炭素数1〜6の1価のフッ素化鎖状炭化水素基としては、例えば、トリフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、パーフルオロエチル基、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル基、パーフルオロn−プロピル基、パーフルオロi−プロピル基、パーフルオロn−ブチル基、パーフルオロi−ブチル基、パーフルオロt−ブチル基、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル基、パーフルオロヘキシル基等が挙げられる。 Examples of the monovalent fluorinated chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R k include, for example, a trifluoromethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, a perfluoroethyl group, 2 , 2,3,3,3-pentafluoropropyl group, 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl group, perfluoro n-propyl group, perfluoro i-propyl group, perfluoro n-butyl Group, perfluoro i-butyl group, perfluoro t-butyl group, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl group, perfluorohexyl group and the like.

上記Rで表される炭素数4〜20の1価のフッ素化脂環式炭化水素基としては、例えばモノフルオロシクロペンチル基、ジフルオロシクロペンチル基、パーフルオロシクロペンチル基、モノフルオロシクロヘキシル基、ジフルオロシクロペンチル基、パーフルオロシクロヘキシルメチル基、フルオロノルボルニル基、フルオロアダマンチル基、フルオロボルニル基、フルオロイソボルニル基、フルオロトリシクロデシル基、フルオロテトラシクロデシル基等が挙げられる。 Examples of the monovalent fluorinated alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms represented by R k include a monofluorocyclopentyl group, a difluorocyclopentyl group, a perfluorocyclopentyl group, a monofluorocyclohexyl group, and a difluorocyclopentyl group. Perfluorocyclohexylmethyl group, fluoronorbornyl group, fluoroadamantyl group, fluorobornyl group, fluoroisobornyl group, fluorotricyclodecyl group, fluorotetracyclodecyl group and the like.

上記Rとしては、これらの中で、フッ素化鎖状炭化水素基が好ましく、2,2,2−トリフルオロエチル基、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、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル基がさらに好ましい。 Among these, R k is preferably a fluorinated chain hydrocarbon group, such as 2,2,2-trifluoroethyl group, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propyl. The group is more preferable, and the 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propyl group is more preferable.

[E]重合体が構造単位(VI)を有する場合、構造単位(VI)の含有割合の上限としては、[E]重合体における全構造単位に対して、100モル%が好ましく、95モル%がより好ましく、90モル%がさらに好ましい。このような含有割合にすることによって、[E]重合体のフッ素原子含有率をより適度に調整することができる。   [E] When the polymer has a structural unit (VI), the upper limit of the content ratio of the structural unit (VI) is preferably 100 mol%, and 95 mol% with respect to all the structural units in the [E] polymer. Is more preferable, and 90 mol% is still more preferable. By setting it as such a content rate, the fluorine atom content rate of an [E] polymer can be adjusted more appropriately.

[E]重合体の含有量の下限としては、後述する[A]重合体100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、0.2質量部がより好ましく、0.5質量部がさらに好ましく、1質量部が特に好ましい。[E]重合体の含有量の上限としては、[A]重合体100質量部に対して、30質量部が好ましく、20質量部がより好ましく、15質量部がさらに好ましく、10質量部が特に好ましい。   [E] The lower limit of the content of the polymer is preferably 0.1 parts by mass, more preferably 0.2 parts by mass, and 0.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer [A] described later. More preferred is 1 part by mass. [E] The upper limit of the content of the polymer is preferably 30 parts by mass, more preferably 20 parts by mass, further preferably 15 parts by mass, and particularly preferably 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer [A]. preferable.

<[E]重合体の合成方法>
[E]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。
<[E] Polymer Synthesis Method>
[E] The polymer can be synthesized, for example, by polymerizing monomers giving each structural unit in a suitable solvent using a radical polymerization initiator or the like.

上記ラジカル重合開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(3−シクロプロピルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(3,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート等のアゾ系ラジカル開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等の過酸化物系ラジカル開始剤等が挙げられる。これらの中で、AIBN、ジメチル2,2’−アゾビスイソブチレートが好ましく、AIBNがより好ましい。これらのラジカル開始剤は1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。   Examples of the radical polymerization initiator include azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (3-cyclopropylpropylene). Pionitrile), 2,2′-azobis (3,4-dimethylvaleronitrile), azo radical initiators such as dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate; benzoyl peroxide, t-butyl hydroperoxide, And peroxide radical initiators such as cumene hydroperoxide. Of these, AIBN and dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate are preferred, and AIBN is more preferred. These radical initiators can be used alone or in combination of two or more.

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

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

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

[E]重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)に対するMwの比(Mw/Mn)は、通常、1以上5以下であり、1以上3以下が好ましく、1以上2以下がさらに好ましい。   [E] The ratio (Mw / Mn) of Mw to polystyrene-equivalent number average molecular weight (Mn) by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer is usually 1 to 5, preferably 1 to 3. 1 or more and 2 or less are more preferable.

<その他の任意成分>
当該感放射線性樹脂組成物は、上記[A]〜[E]成分以外のその他の任意成分を含有していてもよい。上記その他の任意成分としては、例えば、[B]化合物以外の他の酸拡散制御体、界面活性剤、脂環式骨格含有化合物、増感剤等が挙げられる。これらのその他の任意成分は、それぞれ1種又は2種以上を併用してもよい。
<Other optional components>
The said radiation sensitive resin composition may contain other arbitrary components other than said [A]-[E] component. As said other arbitrary components, other acid diffusion control bodies other than a [B] compound, surfactant, an alicyclic skeleton containing compound, a sensitizer, etc. are mentioned, for example. Each of these other optional components may be used alone or in combination of two or more.

[他の酸拡散制御体]
当該感放射線性樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲において、[B]化合物以外の他の酸拡散制御体を含有してもよい。他の酸拡散制御体は、放射線の作用により[D]化合物から生じる酸のレジスト膜中における拡散現象を制御する。その結果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、得られる感放射線性樹脂組成物の貯蔵安定性がさらに向上する。またレジストとしての解像度がさらに向上すると共に、露光から現像処理までの引き置き時間の変動によるレジストパターンの線幅変化を抑えることができ、プロセス安定性に優れた感放射線性樹脂組成物が得られる。他の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、遊離の化合物の形態(以下、適宜「他の酸拡散制御剤」と称する)でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
[Other acid diffusion controllers]
The radiation-sensitive resin composition may contain an acid diffusion controller other than the [B] compound as long as the effects of the present invention are not impaired. The other acid diffusion controller controls the diffusion phenomenon of the acid generated from the [D] compound in the resist film by the action of radiation. As a result, there is an effect of suppressing an undesirable chemical reaction in the non-exposed region. Moreover, the storage stability of the obtained radiation sensitive resin composition further improves. Further, the resolution as a resist is further improved, and a change in the line width of the resist pattern due to a change 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. . As the inclusion form of the other acid diffusion controller in the radiation sensitive resin composition, a form of a free compound (hereinafter referred to as “other acid diffusion controller” as appropriate) is incorporated as a part of the polymer. Either of these forms may be used.

他の酸拡散制御剤としては、例えば下記式(vii)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(III)」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(IV)」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。   Other acid diffusion control agents include, for example, a compound represented by the following formula (vii) (hereinafter also referred to as “nitrogen-containing compound (I)”), a compound having two nitrogen atoms in the same molecule (hereinafter, “ Nitrogen-containing compound (III) ”, compounds having three nitrogen atoms (hereinafter also referred to as“ nitrogen-containing compound (IV) ”), amide group-containing compounds, urea compounds, nitrogen-containing heterocyclic compounds, and the like. .

Figure 2017203885
Figure 2017203885

上記式(vii)中、Rf4、Rf5及びRf6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 (vii), R f4 , R f5 and R f6 are each independently a hydrogen atom, an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group, aryl group or aralkyl group. .

含窒素化合物(I)としては、例えばn−ヘキシルアミン等のモノアルキルアミン類;ジ−n−ブチルアミン等のジアルキルアミン類;トリエチルアミン、トリn−ペンチルアミン等のトリアルキルアミン類;アニリン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 and tri-n-pentylamine; and fragrances such as aniline Group amines and the like.

含窒素化合物(III)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 (III) include ethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, and the like.

含窒素化合物(IV)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 (IV) include polyamine compounds such as polyethyleneimine and polyallylamine; and polymers such as dimethylaminoethylacrylamide.

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

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

含窒素複素環化合物としては、例えばピリジン、2−メチルピリジン等のピリジン類;N−プロピルモルホリン、N−(ウンデカン−1−イルカルボニルオキシエチル)モルホリン等のモルホリン類;ピラジン、ピラゾール等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing heterocyclic compound include pyridines such as pyridine and 2-methylpyridine; morpholines such as N-propylmorpholine and N- (undecan-1-ylcarbonyloxyethyl) morpholine; pyrazine, pyrazole and the like. .

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

また、他の酸拡散制御体として、放射線の作用により弱酸を発生する光崩壊性塩基を用いることもできる。光崩壊性塩基としては、例えば放射線の作用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(但し、[B]化合物に該当するものを除く)。   Further, as another acid diffusion controller, a photodegradable base that generates a weak acid by the action of radiation can also be used. Examples of the photodegradable base include onium salt compounds that lose acid diffusion controllability by being decomposed by the action of radiation (except for those corresponding to the [B] compound).

上記他の酸拡散制御体の含有量としては、上記他の酸拡散制御体が他の酸拡散制御剤の場合、[A]重合体100質量部に対して、0質量部〜20質量部が好ましく、0.1質量部〜15質量部がより好ましく、0.3質量部〜10質量部がさらに好ましく、0.5質量部〜5質量部が特に好ましい。他の酸拡散制御体の含有量が上記上限を超えると、当該感放射線性樹脂組成物の感度が低下する場合がある。   As content of the said other acid diffusion control body, when the said other acid diffusion control body is another acid diffusion control agent, it is 0 mass part-20 mass parts with respect to 100 mass parts of [A] polymers. Preferably, 0.1 mass part-15 mass parts are more preferable, 0.3 mass part-10 mass parts are more preferable, 0.5 mass part-5 mass parts are especially preferable. When the content of the other acid diffusion controller exceeds the upper limit, the sensitivity of the radiation sensitive resin composition may be lowered.

[界面活性剤]
界面活性剤は、塗布性、ストリエーション、現像性等を改良する効果を奏する。界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンn−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のノニオン系界面活性剤;市販品としては、信越化学工業社の「KP341」、共栄社化学社の「ポリフローNo.75」、「同No.95」、トーケムプロダクツ社の「エフトップEF301」、「同EF303」、「同EF352」、DIC社の「メガファックF171」、「同F173、住友スリーエム社の「フロラードFC430」、「同FC431」、旭硝子工業社の「アサヒガードAG710」、「サーフロンS−382」、「同SC−101」、「同SC−102」、「同SC−103」、「同SC−104」、「同SC−105」、「同SC−106」等が挙げられる。当該感放射線性樹脂組成物における界面活性剤の含有量としては、[A]重合体100質量部に対して通常2質量部以下である。
[Surfactant]
Surfactants have the effect of improving coatability, striation, developability, and the like. Examples of the surfactant include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene n-octylphenyl ether, polyoxyethylene n-nonylphenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol diacrylate. Nonionic surfactants such as stearate; commercially available products include “KP341” from Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., “Polyflow No.75” and “No.95” from Kyoeisha Chemical Co., Ltd., “F-Top” from Tochem Products EF301, EF303, EF352, DIC's "MegaFuck F171", "F173", Sumitomo 3M's "Florard FC430", "FC431", Asahi Glass Industry's "Asahi Guard AG71""SurflonS-382","SC-101","SC-102","SC-103","SC-104","SC-105","SC-106" Etc. As content of surfactant in the said radiation sensitive resin composition, it is 2 mass parts or less normally with respect to 100 mass parts of [A] polymers.

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

[増感剤]
増感剤は、[D]化合物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]
The sensitizer exhibits an action of increasing the amount of acid generated from the [D] compound and the like, and has an effect of improving the “apparent sensitivity” of the radiation-sensitive resin composition.

増感剤としては、例えばカルバゾール類、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ナフタレン類、フェノール類、ビアセチル、エオシン、ローズベンガル、ピレン類、アントラセン類、フェノチアジン類等が挙げられる。これらの増感剤は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。当該感放射線性樹脂組成物における増感剤の含有量としては、[A]重合体100質量部に対して通常2質量部以下である。   Examples of the sensitizer include carbazoles, acetophenones, benzophenones, naphthalenes, phenols, biacetyl, eosin, rose bengal, pyrenes, anthracenes, phenothiazines and the like. These sensitizers may be used alone or in combination of two or more. As content of the sensitizer in the said radiation sensitive resin composition, it is 2 mass parts or less normally with respect to 100 mass parts of [A] polymers.

<感放射線性樹脂組成物の製造方法>
当該感放射線性樹脂組成物の製造方法は、例えば[A]重合体、[B]化合物、[C]溶媒、[D]化合物、必要に応じて含有される[E]重合体等を所定の割合で混合する工程を備える。当該感放射線性樹脂組成物は、混合後に、例えば孔径0.2μm程度のフィルター等でろ過することが好ましい。当該感放射線性樹脂組成物の全固形分濃度としては、通常0.1質量%〜50質量%であり、0.5質量%〜30質量%が好ましく、1質量%〜20質量%がより好ましい。
<Method for producing radiation-sensitive resin composition>
The method for producing the radiation-sensitive resin composition includes, for example, [A] polymer, [B] compound, [C] solvent, [D] compound, and [E] polymer contained as necessary. Mixing at a rate. The radiation-sensitive resin composition is preferably filtered after mixing with, for example, a filter having a pore size of about 0.2 μm. The total solid content concentration of the radiation-sensitive resin composition is usually 0.1% by mass to 50% by mass, preferably 0.5% by mass to 30% by mass, and more preferably 1% by mass to 20% by mass. .

当該感放射線性樹脂組成物は、アルカリ現像液を用いるポジ型パターン形成用にも、有機溶媒を含有する現像液を用いるネガ型パターン形成用にも用いることができる。これらのうち、有機溶媒を含有する現像液を用いるネガ型パターン形成に用いる場合、当該感放射線性樹脂組成物は、より高い解像性を発揮することができる。   The radiation-sensitive resin composition can be used for forming a positive pattern using an alkaline developer and for forming a negative pattern using a developer containing an organic solvent. Among these, when used for forming a negative pattern using a developer containing an organic solvent, the radiation-sensitive resin composition can exhibit higher resolution.

<レジストパターンの形成方法>
当該レジストパターンの形成方法は、基板の一方の面側に当該感放射線性樹脂組成物を塗工する工程(以下、「塗工工程」ともいう)と、上記塗工工程により得られたレジスト膜を露光する工程(以下、「露光工程」ともいう)と、上記露光されたレジスト膜を現像する工程(以下、「現像工程」ともいう)とを備える。
<Method for forming resist pattern>
The resist pattern forming method includes a step of coating the radiation-sensitive resin composition on one surface side of the substrate (hereinafter also referred to as “coating step”), and a resist film obtained by the coating step. And a step of developing the exposed resist film (hereinafter also referred to as “developing step”).

[塗工工程]
本工程では、当該感放射線性樹脂組成物によりレジスト膜を形成する。
[Coating process]
In this step, a resist film is formed from the radiation sensitive resin composition.

上記レジスト膜を形成する基板としては、例えばシリコンウェハ、アルミニウムで被覆したウェハ等が挙げられる。この基板上に当該感放射線性樹脂組成物を塗布することによりレジスト膜が形成される。当該感放射線性樹脂組成物の塗布方法としては、特に限定されないが、例えばスピンコート法等の公知の方法により塗布することができる。当該感放射線性樹脂組成物を塗布する際には、形成されるレジスト膜が所望の膜厚となるように、塗布する当該感放射線性樹脂組成物の量を調整する。なお当該感放射線性樹脂組成物を基板上に塗布した後、溶媒を揮発させるためにソフトベーク(以下、「SB」ともいう)を行ってもよい。ソフトベークの温度としては、通常30℃〜200℃であり、50℃〜150℃が好ましい。   Examples of the substrate on which the resist film is formed include a silicon wafer and a wafer coated with aluminum. A resist film is formed by applying the radiation sensitive resin composition on the substrate. Although it does not specifically limit as a coating method of the said radiation sensitive resin composition, For example, it can apply | coat by well-known methods, such as a spin coat method. When applying the radiation-sensitive resin composition, the amount of the radiation-sensitive resin composition to be applied is adjusted so that the formed resist film has a desired thickness. In addition, after apply | coating the said radiation sensitive resin composition on a board | substrate, in order to volatilize a solvent, you may perform soft baking (henceforth "SB"). The soft baking temperature is usually 30 ° C to 200 ° C, preferably 50 ° C to 150 ° C.

[露光工程]
本工程では、上記塗工工程により得られたレジスト膜を露光する。この露光は、場合によっては、水等の液浸媒体を介し、所定のパターンを有するマスクを介して放射線を照射する液浸露光により行う。
[Exposure process]
In this step, the resist film obtained by the coating step is exposed. In some cases, this exposure is performed by immersion exposure in which radiation is irradiated through a mask having a predetermined pattern through an immersion medium such as water.

液浸露光の場合、上記レジスト膜上に液浸媒体を配置し、この液浸媒体を介して放射線を上記レジスト膜に照射することにより行う。上記液浸媒体としては、通常、空気より屈折率の大きい液体を使用する。具体的には、例えば純水、長鎖又は環状の脂肪族化合物等が挙げられる。この液浸媒体を介した状態、すなわち、レンズとレジスト膜との間に液浸媒体を満たした状態で、露光装置から放射線を照射し、所定のパターンを有するマスクを介してレジスト膜を露光する。   In the case of immersion exposure, an immersion medium is disposed on the resist film, and the resist film is irradiated with radiation through the immersion medium. As the immersion medium, a liquid having a higher refractive index than air is usually used. Specific examples include pure water, long-chain or cyclic aliphatic compounds, and the like. In a state through this immersion medium, that is, in a state in which the immersion medium is filled between the lens and the resist film, the exposure apparatus irradiates radiation and exposes the resist film through a mask having a predetermined pattern. .

上記放射線としては、例えば可視光線、紫外線、遠紫外線、真空紫外線(極端紫外線(EUV);波長13.5nm)、X線、γ線等の電磁波;電子線、α線等の荷電粒子線などが挙げられる。液浸露光の場合、ArFエキシマレーザー光(波長193nm)及びKrFエキシマレーザー光(波長248nm)に代表される遠紫外線が好ましく、ArFエキシマレーザー光(波長193nm)がより好ましい。   Examples of the radiation include visible rays, ultraviolet rays, far ultraviolet rays, vacuum ultraviolet rays (extreme ultraviolet rays (EUV); wavelength 13.5 nm), electromagnetic waves such as X-rays and γ rays, and charged particle beams such as electron rays and α rays. Can be mentioned. In the case of immersion exposure, far ultraviolet rays represented by ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) are preferable, and ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is more preferable.

また、露光後にポストエクスポージャーベーク(PEB)を行ってもよい。PEBの温度の下限としては、通常50℃であり、80℃が好ましい。PEBの温度の上限としては、通常180℃であり、130℃が好ましい。PEBの時間の下限としては、通常5秒であり、10秒が好ましい。PEBの時間の上限としては、通常600秒であり、300秒が好ましい。   Moreover, you may perform post-exposure baking (PEB) after exposure. As a minimum of the temperature of PEB, it is 50 degreeC normally and 80 degreeC is preferable. The upper limit of the PEB temperature is usually 180 ° C, preferably 130 ° C. The lower limit of the PEB time is usually 5 seconds, and preferably 10 seconds. The upper limit of the PEB time is usually 600 seconds, and preferably 300 seconds.

本発明においては、感放射線性組成物の潜在能力を最大限に引き出すため、例えば使用される基板上に有機系又は無機系の反射防止膜を形成しておくこともできる。また、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、例えば塗膜上に保護膜を設けることもできる。また、液浸露光を行う場合は、液浸媒体と膜との直接的な接触を避けるため、例えば膜上に液浸用保護膜を設けてもよい。   In the present invention, in order to maximize the potential of the radiation-sensitive composition, for example, an organic or inorganic antireflection film can be formed on the substrate to be used. Moreover, in order to prevent the influence of the basic impurity etc. which are contained in environmental atmosphere, a protective film can also be provided, for example on a coating film. When immersion exposure is performed, an immersion protective film may be provided on the film, for example, in order to avoid direct contact between the immersion medium and the film.

[現像工程]
本工程では、上記露光工程で露光されたレジスト膜を現像する。これにより、レジストパターンが形成される。
[Development process]
In this step, the resist film exposed in the exposure step is developed. Thereby, a resist pattern is formed.

上記現像に用いる現像液としては、アルカリ現像液として、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、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性水溶液が好ましい。なお、この現像液には、例えばメタノール、エタノール等のアルコール類等の水溶性有機溶媒、界面活性剤を適量添加することもできる。   Examples of the developer used for the development include alkali developers such as 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, pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo- [5.4.0] -7-undecene, 1,5 An alkaline aqueous solution in which at least one alkaline compound such as diazabicyclo- [4.3.0] -5-nonene is dissolved is preferable. An appropriate amount of a water-soluble organic solvent such as alcohols such as methanol and ethanol and a surfactant can be added to the developer.

また、上記現像液としては、有機溶媒を含有する現像液を用いることもできる。上記有機溶媒としては、例えば、当該感放射線性樹脂組成物の[C]溶媒として例示した有機溶媒の1種又は2種以上が挙げられる。   Further, as the developer, a developer containing an organic solvent can be used. As said organic solvent, the 1 type (s) or 2 or more types of the organic solvent illustrated as the [C] solvent of the said radiation sensitive resin composition is mentioned, for example.

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

[重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)及び分散度(Mw/Mn)]
重合体のMw及びMnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により東ソー社製のGPCカラム(「G2000HXL」2本、「G3000HXL」1本、「G4000HXL」1本)を使用し、以下の条件により測定した。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), number average molecular weight (Mn) and dispersity (Mw / Mn)]
Mw and Mn of the polymer are obtained by gel permeation chromatography (GPC) using Tosoh GPC columns ("G2000HXL", "G3000HXL", "G4000HXL") under the following conditions. It was measured. The degree of dispersion (Mw / Mn) was calculated from the measurement results of Mw and Mn.

溶出溶媒:テトラヒドロフラン
流量:1.0mL/分
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
標準物質:単分散ポリスチレン
Elution solvent: Tetrahydrofuran Flow rate: 1.0 mL / min Sample concentration: 1.0% by mass
Sample injection volume: 100 μL
Column temperature: 40 ° C
Detector: Differential refractometer Standard material: Monodisperse polystyrene

13C−NMR分析]
重合体の各構造単位含有割合を求めるための13C−NMR分析は、核磁気共鳴装置(日本電子社の「JNM−ECX400」)を使用し、測定溶媒として重クロロホルムを使用して測定した。
[ 13 C-NMR analysis]
The 13 C-NMR analysis for determining the content ratio of each structural unit of the polymer was measured using a nuclear magnetic resonance apparatus (“JNM-ECX400” manufactured by JEOL Ltd.) and using deuterated chloroform as a measurement solvent.

<[A]重合体及び[E]重合体の合成>
各実施例及び比較例における各重合体の合成で用いた単量体を以下に示す。
<Synthesis of [A] polymer and [E] polymer>
The monomers used in the synthesis of each polymer in each example and comparative example are shown below.

Figure 2017203885
Figure 2017203885

なお、上記化合物のうち(M−1)〜(M−7)及び(M−16)は構造単位(I)を、(M−8)〜(M−9)及び(M−11)〜(M−14)は構造単位(II)を、(M−15)は構造単位(III)を、(M−10)は構造単位(IV)を、(M−17)は構造単位(VI)を、化合物(M−18)は構造単位(V)をそれぞれ与える。   Among the above compounds, (M-1) to (M-7) and (M-16) represent the structural unit (I) as (M-8) to (M-9) and (M-11) to (M M-14) represents the structural unit (II), (M-15) represents the structural unit (III), (M-10) represents the structural unit (IV), and (M-17) represents the structural unit (VI). Compound (M-18) gives the structural unit (V), respectively.

[合成例1](重合体(A−1)の合成)
下記表1に示すように、化合物(M−1)9.38g(50モル%)及び化合物(M−8)10.62g(50モル%)を2−ブタノン40gに溶解させ、さらに重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル0.785g(全モノマーに対して5モル%)を溶解させ、単量体溶液を調製した。次に、2−ブタノン20gを入れた200mL三口フラスコを窒素雰囲気下で撹拌しながら80℃に加熱し、調製した単量体溶液を3時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに3時間、80℃で加熱することにより重合反応を行った。重合反応終了後、反応溶液を室温に冷却し、メタノール300g中に投入して析出した固体を濾別した。濾別した固体をメタノール60mLで2回洗浄し、濾別した後、減圧下、50℃で15時間乾燥させ、重合体(A−1)を合成した(収量15.8g、収率78.9%)。重合体(A−1)のMwは6,100であり、Mw/Mnは1.41であった。13C−NMR分析の結果、化合物(M−1)及び化合物(M−8)に由来する構造単位の含有割合は、それぞれ49.8モル%及び50.2モル%であった。
[Synthesis Example 1] (Synthesis of polymer (A-1))
As shown in Table 1 below, 9.38 g (50 mol%) of compound (M-1) and 10.62 g (50 mol%) of compound (M-8) were dissolved in 40 g of 2-butanone, and further a polymerization initiator. As a solution, 0.785 g of azobisisobutyronitrile (5 mol% based on the total monomers) was dissolved to prepare a monomer solution. Next, a 200 mL three-necked flask containing 20 g of 2-butanone was heated to 80 ° C. with stirring in a nitrogen atmosphere, and the prepared monomer solution was added dropwise over 3 hours. After completion of the dropwise addition, the polymerization reaction was carried out by heating at 80 ° C. for 3 hours. After completion of the polymerization reaction, the reaction solution was cooled to room temperature, poured into 300 g of methanol, and the precipitated solid was separated by filtration. The solid separated by filtration was washed twice with 60 mL of methanol, filtered, and then dried under reduced pressure at 50 ° C. for 15 hours to synthesize polymer (A-1) (yield 15.8 g, yield 78.9). %). Mw of the polymer (A-1) was 6,100, and Mw / Mn was 1.41. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratios of the structural units derived from the compound (M-1) and the compound (M-8) were 49.8 mol% and 50.2 mol%, respectively.

[合成例2〜7](重合体(A−2)〜(A−7)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、下記表1に示す重合体(A−2)〜(A−7)を合成した。
[Synthesis Examples 2 to 7] (Synthesis of polymers (A-2) to (A-7))
Polymers (A-2) to (A-7) shown in Table 1 below are obtained by performing the same operations as in Synthesis Example 1 except that the types and amounts of monomers shown in Table 1 are used. Synthesized.

[合成例8](重合体(A−8)の合成)
下記表1に示すように、化合物(M−1)54.76g(50モル%)、化合物(M−15)45.24g(50モル%)、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル4.58g(全モノマーに対して5モル%)、及びt−ドデシルメルカプタン1、14gをプロピレングリコールモノメチルエーテル100gに溶解させた後、窒素雰囲気下、反応温度を70℃に保持して、16時間共重合させた。重合反応終了後、重合溶液を1,000gのn−ヘキサン中に滴下して凝固精製した後、得られた固体に、再度プロピレングリコールモノメチルエーテル150gを加え、さらにメタノール150g、トリエチルアミン34g及び水6gを加えて、沸点にて還流させながら、8時間加水分解反応を行った。反応終了後、溶媒及びトリエチルアミンを減圧留去し、得られた固体をアセトン150gに溶解させた後、2,000gの水中に滴下して凝固させ、生成した固体をろ過し、50℃で17時間乾燥させて白色粉末状の重合体(A−8)を得た(収量63.8g、収率72.3%)。重合体(A−8)のMwは6400であり、Mw/Mnは1.72であった。13C−NMR分析の結果、化合物(M−1)及び化合物(M−15)に由来する構造単位の含有割合は、それぞれ51.2モル%及び48.8モル%であった。
[Synthesis Example 8] (Synthesis of polymer (A-8))
As shown in Table 1 below, 54.76 g (50 mol%) of the compound (M-1), 45.24 g (50 mol%) of the compound (M-15), and azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator. 58 g (5 mol% based on the total monomers) and t-dodecyl mercaptan 1 and 14 g were dissolved in 100 g of propylene glycol monomethyl ether, and the reaction temperature was maintained at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere for 16 hours. I let you. After completion of the polymerization reaction, the polymerization solution was dropped into 1,000 g of n-hexane for coagulation purification, and 150 g of propylene glycol monomethyl ether was added again to the obtained solid, and further 150 g of methanol, 34 g of triethylamine and 6 g of water were added. In addition, the hydrolysis reaction was carried out for 8 hours while refluxing at the boiling point. After completion of the reaction, the solvent and triethylamine were distilled off under reduced pressure, and the resulting solid was dissolved in 150 g of acetone, then dropped into 2,000 g of water to solidify, and the resulting solid was filtered and filtered at 50 ° C. for 17 hours. By drying, a white powdery polymer (A-8) was obtained (yield 63.8 g, yield 72.3%). Mw of the polymer (A-8) was 6400, and Mw / Mn was 1.72. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratios of the structural units derived from the compound (M-1) and the compound (M-15) were 51.2 mol% and 48.8 mol%, respectively.

Figure 2017203885
Figure 2017203885

[合成例9](重合体(E−1)の合成)
下記表2に示すように、化合物(M−16)5.16g(20モル%)及び化合物(M−17)11.46g(40モル%)、化合物(M−18)13.38g(40モル%)を2−ブタノン20gに溶解させ、さらに重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル1.16g(全モノマーに対して5モル%)を溶解させ、単量体溶液を調製した。次に、2−ブタノン10gを入れた100mL三口フラスコを窒素雰囲気下で撹拌しながら80℃に加熱し、調製した単量体溶液を3時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに3時間、80℃で加熱することにより重合反応を行った。重合反応終了後、反応溶液を室温に冷却した。反応溶液を分液漏斗に移液した後、45gのn−ヘキサンで上記反応溶液を均一に希釈し、180gのメタノールを投入して混合した。次いで9gの蒸留水を投入し、さらに攪拌して30分静置した。次いで、下層を回収し、溶媒をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに置換することで、固形分である重合体(E−1)を含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た(収率72.0%)。重合体(E−1)のMwは7,300であり、Mw/Mnは2.00であった。13C−NMR分析の結果、化合物(M−16)及び化合物(M−17)、化合物(M−18)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ20.1モル%及び38.9モル%、41.0モル%であった。
[Synthesis Example 9] (Synthesis of Polymer (E-1))
As shown in Table 2 below, 5.16 g (20 mol%) of the compound (M-16) and 11.46 g (40 mol%) of the compound (M-17), 13.38 g (40 mol) of the compound (M-18) %) Was dissolved in 20 g of 2-butanone, and 1.16 g of azobisisobutyronitrile (5 mol% based on the total monomers) was further dissolved as a polymerization initiator to prepare a monomer solution. Next, a 100 mL three-necked flask containing 10 g of 2-butanone was heated to 80 ° C. with stirring in a nitrogen atmosphere, and the prepared monomer solution was added dropwise over 3 hours. After completion of the dropwise addition, the polymerization reaction was carried out by heating at 80 ° C. for 3 hours. After completion of the polymerization reaction, the reaction solution was cooled to room temperature. After the reaction solution was transferred to a separatory funnel, the reaction solution was uniformly diluted with 45 g of n-hexane, and 180 g of methanol was added and mixed. Next, 9 g of distilled water was added, and the mixture was further stirred and allowed to stand for 30 minutes. Next, the lower layer was recovered, and the solvent was replaced with propylene glycol monomethyl ether acetate to obtain a propylene glycol monomethyl ether acetate solution containing the polymer (E-1) as a solid content (yield 72.0%). . Mw of the polymer (E-1) was 7,300, and Mw / Mn was 2.00. As a result of 13 C-NMR analysis, the content of each structural unit derived from the compound (M-16), the compound (M-17) and the compound (M-18) was 20.1 mol% and 38.9 mol, respectively. %, 41.0 mol%.

Figure 2017203885
Figure 2017203885

<[B]化合物の合成>
[合成例10](化合物(B−1)の合成)
200mLの丸底フラスコに2−シクロヘキセン−1−オン3.30g(34mmol)、ブロモジフルオロ酢酸エチル12.64g(62.3mmol)、銅粉末4.64g(74mmol)、テトラヒドロフラン40mLを加え、窒素雰囲気下で50℃で加熱撹拌した。テトラメチルエチレンジアミン2.03g(17.5mmol)、酢酸1.89g(34.3mmol)の順に滴下した。滴下終了後、還流条件にて8時間撹拌した。飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止させた後、酢酸エチルを加え、有機層を飽和塩化アンモニウム水溶液で2回洗浄した。溶媒を留去した後、カラムクロマトグラフィで精製することにより、中間体(B’−1)を7.17g(収率95%)で得た。
<Synthesis of [B] Compound>
[Synthesis Example 10] (Synthesis of Compound (B-1))
To a 200 mL round bottom flask, add 3.30 g (34 mmol) of 2-cyclohexen-1-one, 12.64 g (62.3 mmol) of ethyl bromodifluoroacetate, 4.64 g (74 mmol) of copper powder, and 40 mL of tetrahydrofuran. And stirred at 50 ° C. Tetramethylethylenediamine (2.03 g, 17.5 mmol) and acetic acid (1.89 g, 34.3 mmol) were added dropwise in this order. After completion of dropping, the mixture was stirred for 8 hours under reflux conditions. Saturated aqueous ammonium chloride was added to stop the reaction, ethyl acetate was added, and the organic layer was washed twice with saturated aqueous ammonium chloride. After the solvent was distilled off, the residue was purified by column chromatography to obtain 7.17 g of intermediate (B′-1) (yield 95%).

次に、200mLの丸底フラスコに中間体(B’−1)7.17g(32.6mmmol)、THF50mLを加え室温で撹拌した。そこへ、水酸化リチウム0.94g(39.1mmol)を17.9gの水に溶解させた水溶液を滴下した。滴下終了後、室温で2時間撹拌した。そこへトリフェニルスルホニウムクロリド9.74g(32.6mmol)、ジクロロメタン240mL、水120mLを加え室温で10時間撹拌した。有機層を回収した後、水で3回洗浄した。溶媒を留去した後、カラムクロマトグラフィで精製することにより、化合物(B−1)を5.46g(収率35%)で得た。   Next, 7.17 g (32.6 mmol) of the intermediate (B′-1) and 50 mL of THF were added to a 200 mL round bottom flask and stirred at room temperature. Thereto, an aqueous solution in which 0.94 g (39.1 mmol) of lithium hydroxide was dissolved in 17.9 g of water was dropped. After completion of dropping, the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. Triphenylsulfonium chloride 9.74g (32.6mmol), dichloromethane 240mL, and water 120mL were added there, and it stirred at room temperature for 10 hours. The organic layer was collected and washed 3 times with water. After the solvent was distilled off, the residue was purified by column chromatography to obtain 5.46 g (yield 35%) of compound (B-1).

Figure 2017203885
Figure 2017203885

[合成例2〜13](化合物(B−2)〜(B−4)及び(B−7)〜(B−13)の合成)
前駆体を適宜選択し、合成例1と同様の操作を行うことによって、下記式(B−2)〜(B−4)及び(B−7)〜(B−13)で表される化合物を合成した。
[Synthesis Examples 2 to 13] (Synthesis of Compounds (B-2) to (B-4) and (B-7) to (B-13))
A compound represented by the following formulas (B-2) to (B-4) and (B-7) to (B-13) is selected by appropriately selecting a precursor and performing the same operation as in Synthesis Example 1. Synthesized.

[合成例5](化合物(B−5)の合成)
200mLの丸底フラスコに、合成例1と同様の操作で得た化合物(B−2)8.82g(45.4mmol)、ピナコール10.73g(90.8mmol)、パラトルエンスルホン酸一水和物0.86g(4.54mmol)、トルエン250mLを加え、還流条件で12時間撹拌した。室温まで冷却後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で2回洗浄した。溶媒を留去した後、カラムクロマトグラフィで精製することにより、中間体(B”−5)を3.61g(収率27%)で得た。次に、合成例1で記載した中間体(B’−1)から化合物(B−1)を得る方法と同様の操作により下記式化合物(B−5)で表される化合物を合成した。
[Synthesis Example 5] (Synthesis of Compound (B-5))
In a 200 mL round bottom flask, 8.82 g (45.4 mmol) of compound (B-2) obtained in the same manner as in Synthesis Example 1, 10.73 g (90.8 mmol) of pinacol, paratoluenesulfonic acid monohydrate 0.86 g (4.54 mmol) and 250 mL of toluene were added, and the mixture was stirred for 12 hours under reflux conditions. After cooling to room temperature, it was washed twice with a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution. After the solvent was distilled off, the residue was purified by column chromatography to obtain 3.61 g of intermediate (B ″ -5) (yield 27%). Next, intermediate (B) described in Synthesis Example 1 was obtained. A compound represented by the following formula compound (B-5) was synthesized by the same operation as the method for obtaining the compound (B-1) from '-1).

Figure 2017203885
Figure 2017203885

[合成例6](化合物(B−6)の合成)
合成例5と同様の操作を行うことにより下記式(B−6)で表される化合物を合成した。
[Synthesis Example 6] (Synthesis of Compound (B-6))
The compound represented by the following formula (B-6) was synthesized by performing the same operation as in Synthesis Example 5.

Figure 2017203885
Figure 2017203885

Figure 2017203885
Figure 2017203885

<感放射線性樹脂組成物の調製>
下記実施例及び比較例の感放射線性樹脂組成物の調製に用いた他の酸拡散制御剤、[C]溶媒及び[D]化合物を以下に示す。
<Preparation of radiation-sensitive resin composition>
Other acid diffusion control agents, [C] solvents and [D] compounds used in the preparation of the radiation sensitive resin compositions of the following Examples and Comparative Examples are shown below.

[他の酸拡散制御剤]
他の酸拡散制御剤として光崩壊性塩基である(BB−1)〜(BB−2)で表される化合物を用いた。
[Other acid diffusion control agents]
As other acid diffusion control agents, compounds represented by (BB-1) to (BB-2) which are photodegradable bases were used.

Figure 2017203885
Figure 2017203885

[[C]溶媒]
C−1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
C−2:シクロヘキサノン
C−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]化合物]
[D]化合物として下記(D−1)〜(D−6)で表される化合物を用いた。
[[D] Compound]
[D] Compounds represented by the following (D-1) to (D-6) were used.

Figure 2017203885
Figure 2017203885

<レジストパターンの形成(1)>(ArF露光、アルカリ現像)
[実施例1]
重合体(A−1)100質量部、化合物(D−1)7.9質量部、化合物(B−1)1.6質量部、重合体(E−1)3.0質量部、溶媒(C−1)2,240質量部、溶媒(C−2)960質量部及び溶媒(C−3)30質量部を混合し、得られた混合溶液を孔径0.20μmのフィルターでろ過することにより実施例1の感放射線性樹脂組成物を調製した。
<Formation of resist pattern (1)> (ArF exposure, alkali development)
[Example 1]
100 parts by mass of polymer (A-1), 7.9 parts by mass of compound (D-1), 1.6 parts by mass of compound (B-1), 3.0 parts by mass of polymer (E-1), solvent ( C-1) By mixing 2,240 parts by mass, 960 parts by mass of solvent (C-2) and 30 parts by mass of solvent (C-3), and filtering the resulting mixed solution with a filter having a pore size of 0.20 μm. The radiation sensitive resin composition of Example 1 was prepared.

[実施例2〜24及び比較例1〜2]
下記表3に示す種類及び配合量の各成分を用いた以外は、実施例1と同様に操作して、実施例2〜24及び比較例1〜2の感放射線性樹脂組成物を調製した。
[Examples 2 to 24 and Comparative Examples 1 and 2]
Except having used each component of the kind and compounding quantity which are shown in following Table 3, it operated similarly to Example 1 and prepared the radiation sensitive resin composition of Examples 2-24 and Comparative Examples 1-2.

Figure 2017203885
Figure 2017203885

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

<レジストパターン(1)(ArF露光、アルカリ現像)の評価>
実施例1〜24及び比較例1〜2(ArF露光、アルカリ現像)それぞれについて形成したレジストパターンについて、下記方法に従って測定することにより、各感放射線性樹脂組成物を評価した。なお、レジストパターンの測長には走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社の「CG−4100」)を用いた。
<Evaluation of resist pattern (1) (ArF exposure, alkali development)>
Each radiation sensitive resin composition was evaluated by measuring the resist patterns formed for Examples 1 to 24 and Comparative Examples 1 to 2 (ArF exposure, alkali development) according to the following methods. A scanning electron microscope (Hitachi High-Technologies “CG-4100”) was used for measuring the resist pattern.

[現像欠陥抑制性]
上記最適露光量において解像されるレジストパターンにおいて、欠陥数を、欠陥検査装置(KLA−Tencor社の「KLA2810」)を用いて測定した。欠陥抑制性は、単位面積当たりの欠陥の数が少ないほど良好である。
[Development defect suppression]
In the resist pattern resolved at the optimum exposure amount, the number of defects was measured using a defect inspection apparatus (“KLA2810” manufactured by KLA-Tencor). The defect suppression is better as the number of defects per unit area is smaller.

[WM(ウォーターマーク)欠陥抑制性]
上記手法と同様に、平均厚み90nmのレジスト膜を形成した。次に、このレジスト膜を、ArFエキシマレーザー液浸露光装置(ASML社の「XT1900i」)を用い、NA=1.3、ダイポール(シグマ0.977/0.782)の光学条件、568nm/sのスキャンスピードで露光した。続いて、露光後のPIR(ポストイマージョンリンス)時に60秒間静置した後、90℃で60秒間PEBを行った。その後、アルカリ現像液としての2.38質量%TMAH水溶液を用いてアルカリ現像し、水で洗浄し、乾燥してポジ型のWM欠陥評価用レジストパターンを形成した。このレジストパターン形成の際、ターゲット寸法が40nmの1対1ラインアンドスペースのマスクを介して形成したパターンが、線幅40nmの1対1ラインアンドスペースに形成される場合の露光量を最適露光量とした。
[WM (water mark) defect suppression]
Similar to the above method, a resist film having an average thickness of 90 nm was formed. Next, this resist film was subjected to an optical condition of NA = 1.3, dipole (Sigma 0.977 / 0.782), 568 nm / s using an ArF excimer laser immersion exposure apparatus (“XT1900i” manufactured by ASML). Exposure at a scan speed of. Then, after leaving still for 60 seconds at the time of PIR (post-immersion rinse) after exposure, PEB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. Thereafter, the resist was developed with an alkali using an aqueous 2.38 mass% TMAH solution as an alkali developer, washed with water, and dried to form a positive resist pattern for WM defect evaluation. When this resist pattern is formed, the exposure amount when the pattern formed through a one-to-one line and space mask with a target dimension of 40 nm is formed into a one-to-one line and space with a line width of 40 nm is the optimum exposure amount. It was.

次に、上記最適露光量において解像されるレジストパターンにおいて、欠陥数を、欠陥検査装置(KLA−Tencor社の「KLA2810」)を用いて測定した。欠陥の中でも、ミッシングタイプの欠陥をWM欠陥としてカウントした。欠陥抑制性は、単位面積当たりの欠陥の数が少ないほど良好である。   Next, the number of defects in the resist pattern resolved at the optimum exposure amount was measured using a defect inspection apparatus (“KLA2810” manufactured by KLA-Tencor). Among the defects, missing type defects were counted as WM defects. The defect suppression is better as the number of defects per unit area is smaller.

[保存安定性(1)]
上記調製直後の感放射線性樹脂組成物及び調製後3か月間25℃で保管した後の感放射線性樹脂組成物について、40nmの1対1ラインアンドスペースのマスクを介して形成したパターンが線幅40nmの1対1ラインアンドスペースに形成される場合の露光量(最適露光量)をそれぞれ測定し、調製直後の感放射線性樹脂組成物の最適露光量をEa、調製後3か月保管した後の感放射線性樹脂組成物の最適露光量をEbとした。そして、(Ea−Eb)×100/Eaを算出して、保存安定性の指標とした。保存安定性は、(Ea−Eb)×100/Eaが−1.00以上1.00以下である場合は良好、−1.00未満又は1.00を超える場合は不良と評価することができる。
[Storage stability (1)]
About the radiation-sensitive resin composition immediately after the preparation and the radiation-sensitive resin composition after being stored at 25 ° C. for 3 months after the preparation, the pattern formed through a 40 nm one-to-one line and space mask has a line width After measuring the exposure amount (optimal exposure amount) when formed in a 40 nm one-to-one line and space, and storing the optimal exposure amount of the radiation-sensitive resin composition immediately after preparation as Ea, and 3 months after preparation The optimum exposure amount of the radiation sensitive resin composition was defined as Eb. Then, (Ea−Eb) × 100 / Ea was calculated and used as an index of storage stability. The storage stability can be evaluated as good when (Ea−Eb) × 100 / Ea is −1.00 or more and 1.00 or less, and poor when it is less than −1.00 or exceeds 1.00. .

[保存安定性(2)]
上記フォトレジスト組成物の実施例(J−1)〜(J−24)および比較例(JJ−1)〜(JJ−2)を35℃で3ヶ月保管したのち、溶液の濁り具合を目視にて確認した。
[Storage stability (2)]
After storing Examples (J-1) to (J-24) and Comparative Examples (JJ-1) to (JJ-2) of the above photoresist compositions at 35 ° C. for 3 months, the turbidity of the solution was visually observed. Confirmed.

実施例1〜24及び比較例1〜2から形成したレジストパターン(1)(ArF露光、アルカリ現像)の評価結果を下記表4に示す。   The evaluation results of the resist pattern (1) (ArF exposure, alkali development) formed from Examples 1 to 24 and Comparative Examples 1 to 2 are shown in Table 4 below.

Figure 2017203885
Figure 2017203885

<レジストパターンの形成(3)>(電子線露光、アルカリ現像)
[実施例25]
重合体(A−8)100質量部、化合物(D−3)20質量部、化合物(B−1)3.2質量部、溶媒(C−1)4,280質量部及び溶媒(C−2)1,830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実施例25の感放射線性樹脂組成物を調製した。
<Resist pattern formation (3)> (electron beam exposure, alkali development)
[Example 25]
100 parts by mass of polymer (A-8), 20 parts by mass of compound (D-3), 3.2 parts by mass of compound (B-1), 4,280 parts by mass of solvent (C-1) and solvent (C-2) ) 1,830 parts by mass were blended and filtered through a membrane filter having a pore size of 0.2 μm to prepare a radiation sensitive resin composition of Example 25.

[実施例26〜28及び比較例3〜4]
下記表5に示す種類及び配合量の各成分を用いた以外は、実施例25と同様に操作して、実施例26〜28及び比較例3〜4の感放射線性樹脂組成物を調製した。
[Examples 26 to 28 and Comparative Examples 3 to 4]
Except having used each component of the kind and compounding quantity which are shown in following Table 5, it operated similarly to Example 25 and prepared the radiation sensitive resin composition of Examples 26-28 and Comparative Examples 3-4.

Figure 2017203885
Figure 2017203885

次に、8インチのシリコンウェハ表面にスピンコーター(東京エレクトロン社の「CLEAN TRACK ACT8」)を使用して上記表5に記載の各感放射線性樹脂組成物を塗布し、90℃で60秒間PBを行った。その後、23℃で30秒間冷却し、平均厚み50nmのレジスト膜を形成した。次に、このレジスト膜に、簡易型の電子線描画装置(日立製作所社の「HL800D」、出力:50KeV、電流密度:5.0A/cm)を用いて電子線を照射した。照射後、120℃で60秒間PEBを行った。その後、アルカリ現像液としての2.38質量%TMAH水溶液を用いて23℃で30秒間現像し、水で洗浄し、乾燥してポジ型のレジストパターンを形成した。 Next, each radiation sensitive resin composition described in Table 5 above was applied to the surface of an 8-inch silicon wafer using a spin coater (“CLEAN TRACK ACT8” manufactured by Tokyo Electron Ltd.), and PB was applied at 90 ° C. for 60 seconds. Went. Then, it cooled at 23 degreeC for 30 second, and formed the resist film with an average thickness of 50 nm. Next, the resist film was irradiated with an electron beam by using a simple electron beam drawing apparatus (“HL800D” manufactured by Hitachi, Ltd., output: 50 KeV, current density: 5.0 A / cm 2 ). After irradiation, PEB was performed at 120 ° C. for 60 seconds. Thereafter, development was performed at 23 ° C. for 30 seconds using a 2.38 mass% TMAH aqueous solution as an alkali developer, washed with water, and dried to form a positive resist pattern.

<レジストパターン(3)(電子線露光、アルカリ現像)の評価>
実施例25〜28及び比較例3〜4(電子線露光、アルカリ現像)それぞれについて形成したレジストパターンについて、下記方法に従って測定することにより、上記ArF露光の場合と同様の手法で、現像欠陥抑制性および保存安定性(1)の評価を実施した。また、上記同様、保存安定性(2)の評価として、感放射線性樹脂組成物(J−30)〜(J−33)及び(JJ−3)〜(JJ−4)を35℃で3ヶ月保管したのち、溶液の濁り具合を目視にて確認した。
<Evaluation of resist pattern (3) (electron beam exposure, alkali development)>
About the resist pattern formed about each of Examples 25-28 and Comparative Examples 3-4 (electron beam exposure, alkali development), by measuring according to the following method, by the same method as the case of the ArF exposure, the development defect suppression property And storage stability (1) was evaluated. Similarly to the above, as the evaluation of storage stability (2), the radiation-sensitive resin compositions (J-30) to (J-33) and (JJ-3) to (JJ-4) were treated at 35 ° C. for 3 months. After storage, the turbidity of the solution was visually confirmed.

実施例25〜28及び比較例3〜4から形成したレジストパターン(3)(電子線露光、アルカリ現像)の評価結果を下記表6に示す。   The evaluation results of the resist pattern (3) (electron beam exposure, alkali development) formed from Examples 25 to 28 and Comparative Examples 3 to 4 are shown in Table 6 below.

Figure 2017203885
Figure 2017203885

表4及び表6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、ArF露光においては、現像欠陥抑制性、WM欠陥抑制性、常温3ヶ月保存後の最適露光量に基づく保存安定性(1)及び35℃下3ヶ月保存後の白濁度に基づく保存安定性(2)の全ての評価項目に優れていた。また、実施例の感放射線性樹脂組成物は、電子線露光においては、現像欠陥抑制性及び上記保存安定性(1)、(2)の全ての評価項目に優れていた。   As is clear from the results in Tables 4 and 6, the radiation-sensitive resin compositions of the examples are based on the optimum exposure dose after storage at room temperature for 3 months in ArF exposure. It was excellent in all the evaluation items of storage stability (1) and storage stability (2) based on white turbidity after storage at 35 ° C. for 3 months. Moreover, the radiation sensitive resin composition of an Example was excellent in all the evaluation items of development defect inhibitory property and the said storage stability (1), (2) in electron beam exposure.

一方、ArF露光においてフッ素原子を含まない比較例1では、全ての項目において劣り、特にWM欠陥抑制性及び保存安定性が非常に劣っていた。また、6つのフッ素原子を含む比較例2では、WM欠陥抑制性及び保存安定性(2)は優れていたが、現像欠陥抑制性及び保存安定性(1)は非常に劣っていた。電子線露光においてフッ素原子を含まない比較例3では、現像欠陥抑制性は優れていたが、保存安定性(1)及び(2)は非常に劣っていた。また、6つのフッ素原子を含む比較例4においては、保存安定性(2)は優れていたが、現像欠陥抑制性が非常に劣っていた。一般的に、電子線露光によれば、EUV露光の場合と同様の傾向を示すことが知られており、従って、実施例の感放射線性樹脂組成物によれば、EUV露光の場合においても、現像欠陥抑制性、ウォーターマーク欠陥抑制性及び保存安定性等に優れると推測される。   On the other hand, in Comparative Example 1 which does not contain a fluorine atom in ArF exposure, it was inferior in all items, and in particular, WM defect suppression and storage stability were very inferior. In Comparative Example 2 containing 6 fluorine atoms, the WM defect suppression and storage stability (2) were excellent, but the development defect suppression and storage stability (1) were very poor. In Comparative Example 3 containing no fluorine atom in electron beam exposure, the development defect suppression was excellent, but the storage stability (1) and (2) was very poor. Further, in Comparative Example 4 containing 6 fluorine atoms, the storage stability (2) was excellent, but the development defect suppression property was very inferior. Generally, according to electron beam exposure, it is known to show the same tendency as in the case of EUV exposure. Therefore, according to the radiation-sensitive resin composition of the example, even in the case of EUV exposure, It is presumed to be excellent in development defect suppression, watermark defect suppression, storage stability, and the like.

本発明の感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法によれば、現像欠陥抑制性、ウォーターマーク欠陥抑制性、及び保存安定性に優れるレジストパターンを形成することができる。従って、これらは、さらなる微細化が進行すると予想される半導体デバイス製造等におけるパターン形成に好適に用いることができる。   According to the radiation sensitive resin composition and the resist pattern forming method of the present invention, a resist pattern excellent in development defect suppression, watermark defect suppression, and storage stability can be formed. Therefore, they can be suitably used for pattern formation in semiconductor device manufacturing or the like where further miniaturization is expected.

Claims (8)

酸解離性基を有する第1重合体と、
下記式(1)で表されるアニオンを有する第1化合物と、
溶媒と
を含有する感放射線性樹脂組成物。
Figure 2017203885
(式(1)中、Xは、−C(=O)Y、−C(=O)OY、−C(GRY、−C(=O)NYY’、−S(=O)Y、−S(=O)OY、−S(=O)NYY’、−C(=O)OC(=O)Y又は−C(=O)N(Y)C(=O)Y’である。Gは、それぞれ独立して酸素原子又は硫黄原子である。R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2つのRが互いに合わせられこれらが結合する−G−C−G−と共に環員数4〜20の環構造を構成する。R、R、R、R、Y及びY’は、それぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1〜20の1価の有機基であるか、又はY若しくはY’とR、Y若しくはY’とR、Y若しくはY’とR又はY若しくはY’とR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の環構造を構成する。但し、R乃至Rが1価の有機基である場合、R乃至Rはフッ素原子を含まない。Rf1及びRf2は、それぞれ独立して、フッ素原子又は炭素数1〜4の1価のフッ素化炭化水素基である。)
A first polymer having an acid dissociable group;
A first compound having an anion represented by the following formula (1);
A radiation-sensitive resin composition containing a solvent.
Figure 2017203885
(In formula (1), X, -C (= O) Y, -C (= O) OY, -C (GR X) 2 Y, -C (= O) NYY ', - S (= O) 2 Y, —S (═O) 2 OY, —S (═O) 2 NYY ′, —C (═O) OC (═O) Y or —C (═O) N (Y) C (═O) Y ′, G is each independently an oxygen atom or a sulfur atom, R X is each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or two R x are Together with -G-C-G-, which are combined with each other, form a ring structure having 4 to 20 ring members, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , Y and Y ′ are each independently A hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or Y or Y ′ and R 1 , Y or Y ′ and R 2 , Y or Y ′ and R 3, or Y or Y ′ and R 4 Are To form a ring structure having 3 to 20 ring members together with the carbon atom to which they are bonded, provided that when R 1 to R 4 are monovalent organic groups, R 1 to R 4 are fluorine atoms. R f1 and R f2 are each independently a fluorine atom or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.)
放射線の作用によりスルホン酸を発生する第2化合物をさらに含有し、
上記第1化合物が下記式(2)で表される請求項1に記載の感放射線性樹脂組成物。
Figure 2017203885
(式(2)中、X、R、R、R、R、R、Y、Y’、Rf1及びRf2は、上記式(1)と同義である。Zは、1価のカチオンである。)
A second compound that generates sulfonic acid by the action of radiation;
The radiation sensitive resin composition according to claim 1, wherein the first compound is represented by the following formula (2).
Figure 2017203885
(In the formula (2), X, R X , R 1, R 2, R 3, R 4, Y, Y ', R f1 and R f2 are .Z + is as defined in the above formula (1), It is a monovalent cation.)
上記式(1)及び上記式(2)におけるXが、−C(=O)Y、−C(=O)OY、−C(GRY、−S(=O)Y、−S(=O)OY、−S(=O)NYY’、−C(=O)OC(=O)Y又は−C(=O)N(Y)C(=O)Y’であり、R、R、R及びRがそれぞれ独立して水素原子であるか、又はY若しくはY’とR、Y若しくはY’とR、Y若しくはY’とR又はY若しくはY’とR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の脂環構造又は脂肪族複素環構造を表す請求項1又は請求項2に記載の感放射線性樹脂組成物。 The formula (1) and the above formula X is in (2), -C (= O ) Y, -C (= O) OY, -C (GR X) 2 Y, -S (= O) 2 Y, - S (= O) 2 OY, —S (═O) 2 NYY ′, —C (═O) OC (═O) Y or —C (═O) N (Y) C (═O) Y ′. , R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, or Y or Y ′ and R 1 , Y or Y ′ and R 2 , Y or Y ′ and R 3 or Y or The radiation-sensitive property according to claim 1 or 2, wherein Y 'and R 4 represent an alicyclic structure or an aliphatic heterocyclic structure having 3 to 20 ring members constituted together with a carbon atom to which they are combined and bonded to each other. Resin composition. 上記式(1)及び上記式(2)におけるRf1及びRf2が、フッ素原子である請求項1、請求項2又は請求項3に記載の感放射線性樹脂組成物。 The radiation sensitive resin composition according to claim 1, 2 or 3, wherein R f1 and R f2 in the formula (1) and the formula (2) are fluorine atoms. 上記第1重合体が、下記式(3)で表される構造単位を有する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物。
Figure 2017203885
(式(3)中、RA1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。RA2は、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。RA3及びRA4は、それぞれ独立して炭素数1〜20の1価の炭化水素基、水素原子若しくは炭素数1〜20の1価のオキシ炭化水素基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の環構造を表す。)
The radiation sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the first polymer has a structural unit represented by the following formula (3).
Figure 2017203885
(In Formula (3), R A1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R A2 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R A3 and R A4 is each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a hydrogen atom or a monovalent oxyhydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or these groups are combined with each other. (Represents a ring structure having 3 to 20 ring members and a carbon atom to be bonded.)
基板の一方の面側に請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物を塗工する工程と、
上記塗工工程により得られたレジスト膜を露光する工程と、
上記露光されたレジスト膜を現像する工程と
を備えるレジストパターン形成方法。
A step of applying the radiation-sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 5 on one surface side of the substrate;
Exposing the resist film obtained by the coating process;
And a step of developing the exposed resist film.
感放射線性樹脂組成物に用いられる酸拡散制御剤の製造方法であって、
下記式(a)で表される化合物と下記式(b)で表される化合物との反応により、下記式(c)で表される化合物を得る工程と、
下記式(c)で表される化合物のエステル基の加水分解により、下記式(d)で表される化合物を得る工程と、
下記式(d)で表される化合物と下記式(e)で表される塩との反応により、下記式(1’)で表される化合物を得る工程と
を備える酸拡散制御剤の製造方法。
Figure 2017203885
(式(a)〜(e)及び(1’)中、Xは、−C(=O)Y、−C(=O)OY、−C(GRY、−C(=O)NYY’、−S(=O)Y、−S(=O)OY、−S(=O)NYY’、−C(=O)OC(=O)Y又は−C(=O)N(Y)C(=O)Y’である。Gは、それぞれ独立して酸素原子又は硫黄原子である。R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2つのRが互いに合わせられこれらが結合する−G−C−G−と共に環員数4〜20の環構造を構成する。R’、R’、R’、Y及びY’は、それぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1〜20の1価の有機基であるか、又はY若しくはY’とR’、Y若しくはY’とR’又はY若しくはY’とR’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の環構造を構成する。但し、R’、R’及び、R’が1価の有機基である場合、R’、R’及び、R’はフッ素原子を含まない。Rは、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。Rf1及びRf2は、それぞれ独立して、フッ素原子又は炭素数1〜4の1価のフッ素化炭化水素基である。Qは、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である。Zは、1価のカチオンである。Mは、1価のアニオンである。)
A method for producing an acid diffusion controller used in a radiation sensitive resin composition,
A step of obtaining a compound represented by the following formula (c) by a reaction of a compound represented by the following formula (a) and a compound represented by the following formula (b);
A step of obtaining a compound represented by the following formula (d) by hydrolysis of an ester group of the compound represented by the following formula (c);
The process of obtaining the compound represented by a following formula (1 ') by reaction with the salt represented by the following formula (d) and the compound represented by a following formula (d). .
Figure 2017203885
(In the formulas (a) to (e) and (1 ′), X represents —C (═O) Y, —C (═O) OY, —C (GR X ) 2 Y, —C (═O). NYY ′, —S (═O) 2 Y, —S (═O) 2 OY, —S (═O) 2 NYY ′, —C (═O) OC (═O) Y or —C (═O) N (Y) C (═O) Y ′, G is each independently an oxygen atom or a sulfur atom, and R X is each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. Or two R x are combined with each other to form a ring structure having 4 to 20 ring members together with —G—C—G—, in which R 1 ′, R 3 ′, R 4 ′, Y and Y ′ is independently a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or Y or Y ′ and R 1 ′, Y or Y ′ and R 3 ′, or Y or Y ′. and R 4 'is, together with each other Which constitutes the ring structure formed ring members 3 to 20 together with the carbon atoms to which they are attached. However, R 1 ', R 3' and, R 4 'when it is a monovalent organic group, R 1' , R 3 ′ and R 4 ′ do not contain a fluorine atom, R 6 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and R f1 and R f2 are each independently a fluorine atom or A monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, Q is a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom, Z + is a monovalent cation, M is a monovalent anion. .)
酸解離性基を有する第1重合体と、
下記式(1)で表される化合物と、
溶媒と
を混合する工程を備える感放射線性樹脂組成物の製造方法。
Figure 2017203885
(式(1)中、Xは、−C(=O)Y、−C(=O)OY、−C(GRY、−C(=O)NYY’、−S(=O)Y、−S(=O)OY、−S(=O)NYY’、−C(=O)OC(=O)Y又は−C(=O)N(Y)C(=O)Y’である。Gは、それぞれ独立して酸素原子又は硫黄原子である。R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2つのRが互いに合わせられこれらが結合する−G−C−G−と共に環員数4〜20の環構造を構成する。R、R、R、R、Y及びY’は、それぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1〜20の1価の有機基であるか、又はY若しくはY’とR、Y若しくはY’とR、Y若しくはY’とR又はY若しくはY’とR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の環構造を構成する。但し、R乃至Rが1価の有機基である場合、R乃至Rはフッ素原子を含まない。Rf1及びRf2は、それぞれ独立して、フッ素原子又は炭素数1〜4の1価のフッ素化炭化水素基である。)
A first polymer having an acid dissociable group;
A compound represented by the following formula (1);
The manufacturing method of a radiation sensitive resin composition provided with the process of mixing with a solvent.
Figure 2017203885
(In formula (1), X, -C (= O) Y, -C (= O) OY, -C (GR X) 2 Y, -C (= O) NYY ', - S (= O) 2 Y, —S (═O) 2 OY, —S (═O) 2 NYY ′, —C (═O) OC (═O) Y or —C (═O) N (Y) C (═O) Y ′, G is each independently an oxygen atom or a sulfur atom, R X is each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or two R x are Together with -G-C-G-, which are combined with each other, form a ring structure having 4 to 20 ring members, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , Y and Y ′ are each independently A hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or Y or Y ′ and R 1 , Y or Y ′ and R 2 , Y or Y ′ and R 3, or Y or Y ′ and R 4 Are To form a ring structure having 3 to 20 ring members together with the carbon atom to which they are bonded, provided that when R 1 to R 4 are monovalent organic groups, R 1 to R 4 are fluorine atoms. R f1 and R f2 are each independently a fluorine atom or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.)
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