JP2018097125A - Radiation-sensitive resin composition and method for forming resist pattern - Google Patents

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

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiation-sensitive resin composition excellent in LWR performance or the like.SOLUTION: A radiation-sensitive resin composition comprises a first polymer having a first structural unit represented by formula (1) and a first radiation-sensitive acid generator generating sulfonic acid or disulfonylimidic acid. The first radiation-sensitive acid generator comprises an anion having a group including a polycyclic structure and having one or more fluorine atoms. In formula (1), Ris a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms; n is an integer of 0 to 16; and Ris a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, in which when n is 2 or more, each of a plurality of Ris an independent monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or the plurality of Rare bonded to one another to constitute an alicyclic structure having 3 to 20 ring members together with a carbon atom or a carbon chain through which the groups are bonded.SELECTED DRAWING: None

Description

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

リソグラフィーによる微細加工に用いられる感放射線性樹脂組成物は、KrFエキシマレーザー光(波長248nm)、ArFエキシマレーザー光(波長193nm)、極紫外線(EUV:Extreme Ultraviolet、波長13.5nm)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の現像液に対する溶解速度に差を生じさせ、基板上にレジストパターンを形成する。   Radiation sensitive resin compositions used for fine processing by lithography are far ultraviolet rays such as KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), extreme ultraviolet light (EUV: Extreme Ultraviolet, wavelength 13.5 nm). The acid is generated in the exposed part by irradiation with charged particle beams such as electron beams, and the chemical reaction using this acid as a catalyst causes a difference in the dissolution rate in the developer between the exposed part and the unexposed part. A resist pattern is formed thereon.

現在では、より波長の短いレーザー光や電子線の使用及び液浸露光装置等により、レジストパターンの加工技術の微細化が図られている。これに伴い、かかる感放射線性樹脂組成物には、解像性及びレジストパターンの断面形状の矩形性等のリソグラフィー性能に優れることが要求される。この要求に対して、感放射線性樹脂組成物中の重合体の構造について検討されており、種々の極性基を導入することが行われ、ラクトン構造を有するものが知られている(特開2000−26446号公報、特開2000−159758号公報、特開平10−207069号公報及び特開平10−274852号公報参照)。これらの感放射線性樹脂組成物によれば、解像性を向上できるとされている。   At present, miniaturization of the resist pattern processing technique is being attempted by using a laser beam having a shorter wavelength, an electron beam, an immersion exposure apparatus, or the like. Accordingly, the radiation-sensitive resin composition is required to have excellent lithography performance such as resolution and rectangularity of the cross-sectional shape of the resist pattern. In response to this requirement, the structure of the polymer in the radiation-sensitive resin composition has been studied, and various polar groups have been introduced, and those having a lactone structure are known (Japanese Patent Laid-Open No. 2000). No. 26464, JP 2000-159758 A, JP 10-207069 A, and JP 10-274852 A). According to these radiation-sensitive resin compositions, it is said that resolution can be improved.

特開2000−26446号公報JP 2000-26446 A 特開2000−159758号公報JP 2000-159758 A 特開平10−207069号公報JP-A-10-207069 特開平10−274852号公報JP-A-10-274852

しかしながら、レジストパターンの微細化が線幅45nm以下のレベルまで進展している現在にあっては、上記性能の要求レベルはさらに高まり、さらに、LWR(Line Width Roughness)性能、CDU(Critical Dimension Uniformity)性能及びMEEF(Mask Error Enhancement Factor)性能にも優れることが求められている。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足させることはできていない。   However, at present, when the miniaturization of the resist pattern is progressing to a level of 45 nm or less, the required level of the above performance is further increased, and further, LWR (Line Width Roughness) performance, CDU (Critical Dimension Uniformity). There is a demand for excellent performance and MEEF (Mask Error Enhancement Factor) performance. 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、LWR性能、CDU性能及びMEEF性能(以下、「LWR性能等」ともいう。)に優れる感放射線性樹脂組成物の提供を目的とする。   The present invention has been made based on the above circumstances, and an object thereof is to provide a radiation-sensitive resin composition having excellent LWR performance, CDU performance, and MEEF performance (hereinafter also referred to as “LWR performance”). And

上記課題を解決するためになされた発明は、下記式(1)で表される第1構造単位を有する第1重合体(以下、「[A]重合体」ともいう。)と、スルホン酸又はジスルホニルイミド酸を発生する第1感放射線性酸発生体(以下、「[B]感放射線性酸発生体」ともいう。)とを含有し、上記第1感放射線性酸発生体が、多環構造を含む基を有し、かつ1又は複数のフッ素原子を有するアニオンを含む感放射線性樹脂組成物である。

Figure 2018097125
(式(1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。nは、0〜16の整数である。Rは、炭素数1〜20の1価の炭化水素基であり、nが2以上の場合、複数のRは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の炭化水素基であるか、又は複数のRが互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の脂環構造を構成する。) The invention made in order to solve the above problems includes a first polymer having a first structural unit represented by the following formula (1) (hereinafter also referred to as “[A] polymer”), sulfonic acid or A first radiation-sensitive acid generator that generates disulfonylimide acid (hereinafter also referred to as “[B] radiation-sensitive acid generator”). A radiation-sensitive resin composition having a group containing a ring structure and containing an anion having one or more fluorine atoms.
Figure 2018097125
(In Formula (1), R 1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 2 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. N is 0. R 3 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and when n is 2 or more, the plurality of R 3 are each independently a group having 1 to 20 carbon atoms. It is a monovalent hydrocarbon group, or a plurality of R 3 are combined together to form an alicyclic structure having 3 to 20 ring members together with the carbon atom or carbon chain to which these are bonded.

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.

ここで、「多環構造を含む基」における「多環構造」とは、環状の構造を1つの環とした場合に、複数の環を含む構造をいう。多環構造としては、例えば(1)縮合環を含む構造、(2)橋架け環を含む構造、(3)縮合環、橋架け環及び単環のうちのいずれかを複数含む構造が挙げられる。「単環」とは、1つの環のみからなる環をいう。   Here, the “polycyclic structure” in the “group containing a polycyclic structure” refers to a structure containing a plurality of rings when the cyclic structure is a single ring. Examples of the polycyclic structure include (1) a structure including a condensed ring, (2) a structure including a bridged ring, and (3) a structure including any of a condensed ring, a bridged ring, and a single ring. . “Monocycle” refers to a ring consisting of only one ring.

「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。「環員数」とは、脂環構造、芳香環構造、脂肪族複素環構造及び芳香族複素環構造の環を構成する原子の数をいい、縮合環、橋架け環のような多環の場合は、この多環を構成する原子の数の総和をいう。例えばナフタレン構造の環員数は10であり、アダマンタン構造の環員数は10である。   “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. “Number of ring members” means the number of atoms constituting the ring of an alicyclic structure, aromatic ring structure, aliphatic heterocyclic structure and aromatic heterocyclic structure, and in the case of polycyclic rings such as fused rings and bridged rings Refers to the total number of atoms constituting this polycycle. For example, the naphthalene structure has 10 ring members and the adamantane structure has 10 ring members.

また、「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.

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、LWR性能、CDU性能及びMEEF性能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 having excellent LWR performance, CDU performance, and MEEF performance can be formed. Therefore, they can be suitably used for pattern formation in semiconductor device manufacturing 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]重合体及び[B]感放射線性酸発生体(以下、「[B]酸発生体」ともいう。)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、[B]酸発生体以外の感放射線性酸発生体(以下、「[C]感放射線性酸発生体」又は「[C]酸発生体」ともいう。)、[A]重合体よりもフッ素原子の質量含有率が大きい重合体(以下、「[D]重合体」ともいう。)、[E]溶媒及び[F]窒素含有化合物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、LWR性能、CDU性能及びMEEF性能に優れる。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 and a [B] radiation-sensitive acid generator (hereinafter also referred to as “[B] acid generator”). The radiation-sensitive resin composition has, as a suitable component, a radiation-sensitive acid generator other than [B] acid generator (hereinafter referred to as “[C] radiation-sensitive acid generator” or “[C] acid generator”). And [A] a polymer having a larger mass content of fluorine atoms than the polymer (hereinafter also referred to as “[D] polymer”), [E] a solvent, and [F] a nitrogen-containing compound. You may do it. 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. The said radiation sensitive resin composition is excellent in LWR performance, CDU performance, and MEEF performance by having the said structure. Hereinafter, each component will be described.

<[A]重合体>
[A]重合体は、2個のノルボルナン(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン)が1辺を共有するジノルボルナン構造を含む下記式(1)で表される構造単位(I)を有する重合体である。[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 heavy polymer having a structural unit (I) represented by the following formula (1) including a dinorbornane structure in which two norbornanes (bicyclo [2.2.1] heptane) share one side. It is a coalescence. [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、酸解離性基を含む構造単位(以下、「構造単位(II)」ともいう。)、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(III)」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(IV)」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(V)」ともいう。)を有することが好ましく、構造単位(II)〜(V)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 may be a structural unit containing an acid dissociable group (hereinafter also referred to as “structural unit (II)”), a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure, or the like. A structural unit (hereinafter also referred to as “structural unit (III)”), a structural unit containing a phenolic hydroxyl group (hereinafter also referred to as “structural unit (IV)”), and / or an alcoholic hydroxyl group. It is preferable to have a structural unit (hereinafter also referred to as “structural unit (V)”), and may have other structural units other than the structural units (II) to (V). [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)は、下記式(1)で表される構造単位を含む。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]酸発生体等から生じる酸により露光部の構造単位(I)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。
[Structural unit (I)]
The structural unit (I) is a structural unit containing an acid dissociable group. The structural unit (I) includes a structural unit represented by the following formula (1). According to the radiation-sensitive resin composition, the acid-dissociable group of the structural unit (I) of the exposed portion is dissociated by the acid generated from the [B] acid generator or the like by irradiation with radiation, and the exposed portion and the unexposed portion Thus, a difference in solubility in the developer occurs, and as a result, a resist pattern can be formed.

Figure 2018097125
Figure 2018097125

上記式(1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。nは、0〜16の整数である。Rは、炭素数1〜20の1価の炭化水素基であり、nが2以上の場合、複数のRは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の炭化水素基であるか、又は複数のRが互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の脂環構造を構成する。 In said formula (1), R < 1 > is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R 2 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. n is an integer of 0-16. R 3 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and when n is 2 or more, the plurality of R 3 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. Or a plurality of R 3 are combined together to form an alicyclic structure having 3 to 20 ring members together with the carbon atom or carbon chain to which they are bonded.

当該感放射線性樹脂組成物が、上記式(1)で表される構造単位(I)を含む[A]重合体及び[B]感放射線性酸発生体を含有することで、上記効果を奏する理由については必ずしも明確ではないが、例えば以下のように推察することができる。すなわち、[A]重合体は、ジノルボルナン構造を含む構造単位を有するため、バルキーな(かさ高い)構造を有する。また、[B]感放射線性酸発生体も多環構造を含む基を有するため、バルキーな構造を有する。その結果、[A]重合体は、バルキーな構造を有するため溶解コントラストが向上し、[B]感放射線性酸発生体はバルキーな構造を有するため酸の拡散長が適度に短くなり。この2つの相乗効果により、当該感放射線性樹脂組成物のLWR性能、CDU性能等を向上させることができると考えられる。   The radiation-sensitive resin composition contains the [A] polymer containing the structural unit (I) represented by the above formula (1) and the [B] radiation-sensitive acid generator, thereby exhibiting the above effects. The reason is not necessarily clear, but can be inferred as follows, for example. That is, since the [A] polymer has a structural unit containing a dinorbornane structure, it has a bulky (bulky) structure. [B] Since the radiation-sensitive acid generator also has a group containing a polycyclic structure, it has a bulky structure. As a result, the [A] polymer has a bulky structure, so the dissolution contrast is improved, and the [B] radiation-sensitive acid generator has a bulky structure, so that the acid diffusion length is appropriately shortened. It is considered that LWR performance, CDU performance, etc. of the radiation sensitive resin composition can be improved by these two synergistic effects.

上記R及びRで表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基等が挙げられる。 Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 2 and R 3 include a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms and a monovalent hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms. Examples include alicyclic 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, and a methyl group, an ethyl group, and an i-propyl group are further 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 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. 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.

上記R及びRで表される環員数3〜20の脂環構造としては、例えばシクロペンタン構造、シクロヘキサン構造等の脂環式飽和炭化水素構造等が挙げられる。 Examples of the alicyclic structure having 3 to 20 ring members represented by R 2 and R 3 include alicyclic saturated hydrocarbon structures such as a cyclopentane structure and a cyclohexane structure.

上記式(1)におけるRとしては、Rの炭化水素基の炭素数が、3〜20であると好ましく、これらの中で解離のしやすさの観点から、i−プロピル基がより好ましい。 As R 2 in the above formula (1), the hydrocarbon group of R 2 preferably has 3 to 20 carbon atoms, and among these, an i-propyl group is more preferable from the viewpoint of ease of dissociation. .

上記式(1)におけるRとしては、これらの中で[A]重合体の極性をより制御し易い観点から、それぞれ独立して、水素原子が好ましい。 R 3 in the above formula (1) is preferably a hydrogen atom independently from the viewpoint that the polarity of the [A] polymer can be more easily controlled among them.

上記式(1)で表される構造単位(I)としては、具体的にはエンド型の下記式(1−1)〜(1−2)で表される構造単位(以下、構造単位(1−1)〜(1−2)ともいう。)及びエキソ型の下記式(1−3)〜(1−4)で表される構造単位(以下、構造単位(1−3)〜(1−4)ともいう。)が挙げられる。   As the structural unit (I) represented by the above formula (1), specifically, structural units represented by the following end formulas (1-1) to (1-2) (hereinafter referred to as structural unit (1) -1) to (1-2)) and exo-type structural units represented by the following formulas (1-3) to (1-4) (hereinafter, structural units (1-3) to (1- 4))).

Figure 2018097125
Figure 2018097125

式(1−1)〜(1−4)中、R、R及びRは、上記式(1)と同義である。 In the formulas (1-1) to (1-4), R 1 , R 2 and R 3 have the same meaning as the above formula (1).

上記式(1)で表される構造単位(I)としては、LWR性能等向上の観点からこれらの中でエンド型の構造単位(1−1)及び構造単位(1−2)が好ましい。   As the structural unit (I) represented by the above formula (1), an end-type structural unit (1-1) and a structural unit (1-2) are preferable among them from the viewpoint of improving LWR performance and the like.

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

Figure 2018097125
Figure 2018097125

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

上記式(1−1)で表される構造単位(I)としては、LWR性能等向上の観点からこれらの中でエンド型の構造単位(1−a)及び構造単位(1−d)が好ましい。   As the structural unit (I) represented by the above formula (1-1), an end-type structural unit (1-a) and a structural unit (1-d) are preferable among these from the viewpoint of improving LWR performance and the like. .

[A]重合体が構造単位(I)を有する場合、構造単位(I)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、3モル%が好ましく、5モル%がより好ましく、10モル%がさらに好ましい。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%がさらに好ましい。構造単位(I)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 (I), the lower limit of the content ratio of the structural unit (I) is preferably 3 mol% with respect to all the structural units in the polymer [A], and 5 mol%. Is more preferable, and 10 mol% is further more preferable. As an upper limit of the said content rate, 80 mol% is preferable, 75 mol% is more preferable, and 70 mol% is further more preferable. By making the content rate of structural unit (I) 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 concerned 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(II)]
構造単位(II)は、構造単位(I)とは異なる酸解離性基を含む構造単位である。構造単位(II)としては、構造単位(I)とは異なる酸解離性基を含む限り特に限定されない。
[Structural unit (II)]
The structural unit (II) is a structural unit containing an acid dissociable group different from the structural unit (I). The structural unit (II) is not particularly limited as long as it contains an acid dissociable group different from the structural unit (I).

構造単位(II)としては、例えば下記式(3)及び下記式(8)で表される構造単位(以下、「構造単位(II−1)〜(II−2)」ともいう。)が挙げられる。[A]重合体は、構造単位(II)を1種又は2種以上有していてもよい。以下、構造単位(II)について説明する。   Examples of the structural unit (II) include structural units represented by the following formula (3) and the following formula (8) (hereinafter also referred to as “structural units (II-1) to (II-2)”). It is done. [A] The polymer may have one or more structural units (II). Hereinafter, the structural unit (II) will be described.

Figure 2018097125
Figure 2018097125

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3〜11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 each independently represent a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or have 3 to 11 ring members composed of these groups together with the carbon atom to which they are bonded. Represents the ring structure of

上記式(8)中、RA1は、上記式(3)と同義である。Lは、単結合、−COO−又は−CONH−である。Rは、炭素数1〜20の1価の有機基である。cは、0〜4の整数である。cが2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよい。RA5、RA6及びRA7は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20の1価の炭化水素基又は炭素数1〜20の1価のオキシ炭化水素基である。 In said formula (8), R <A1> is synonymous with said formula (3). L p is a single bond, —COO— or —CONH—. R m represents a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. c is an integer of 0-4. When c is 2 or more, the plurality of R m may be the same or different. R A5 , R A6 and R A7 are each independently a hydrogen atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent oxyhydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.

A1としては、構造単位(II)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子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 (II).

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 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. 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3〜11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 11 ring members composed of R A3 and R A4 together with the carbon atom to which they are bonded include a cyclopropane structure, a cyclobutane structure, a cyclopentane structure, a cyclohexane structure, a norbornane structure, and an 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(II)としては、例えば下記式(3−1)〜(3−5)及び(8−1)で表される構造単位(以下、「構造単位(II−1−1)〜(II−1−5)及び(II−2−1)」ともいう。)等が挙げられる。   As the structural unit (II), for example, structural units represented by the following formulas (3-1) to (3-5) and (8-1) (hereinafter referred to as “structural units (II-1-1) to (II) -1-5) and (II-2-1) ").

Figure 2018097125
Figure 2018097125

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(3−5)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。
上記式(8−1)中、RA1、RA5、RA6及びRA7は、上記式(8)と同義である。
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 (3-5), R A2 ′ , R A3 ′ and R A4 ′ each independently represent a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.
In said formula (8-1), R <A1 > , R < A5> , R <A6> and R <A7> are synonymous with said formula (8).

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

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 2018097125
Figure 2018097125

Figure 2018097125
Figure 2018097125

Figure 2018097125
Figure 2018097125

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(II)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 (II), 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 Unit derived from 2-, adamantane-1-yl) propan-2-yl (meth) acrylate A structural unit derived from and 2- (cyclohexane-1-yl) propan-2-yl (meth) structural units derived from acrylate are more preferred.

構造単位(II)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、20モル%がさらに好ましく、30モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、80モル%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(II)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 (II), 5 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, 10 mol% is more preferable, 20 mol% is further more preferable, 30 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 (II) into the said range, the LWR performance of the said radiation sensitive resin composition etc. can be improved further.

[構造単位(III)]
構造単位(III)は、ラクトン構造、環状カーボネート構造、スルトン構造又はこれらの組み合わせを含む構造単位である。[A]重合体は、構造単位(I)及び構造単位(II)に加え、構造単位(III)をさらに有することで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 (III)]
The structural unit (III) is a structural unit including a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure, or a combination thereof. [A] In addition to the structural unit (I) and the structural unit (II), the polymer can further adjust the solubility in the developer more appropriately by further including the structural unit (III). The LWR performance etc. of the said radiation sensitive resin composition can be improved more. 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(III)としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (III) include a structural unit represented by the following formula.

Figure 2018097125
Figure 2018097125

Figure 2018097125
Figure 2018097125

Figure 2018097125
Figure 2018097125

Figure 2018097125
Figure 2018097125

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

構造単位(III)としては、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 (III), 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 and norbornane sultone derived from over bets - yl (meth) structural units derived from acrylate are more preferred.

[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]重合体における全構造単位に対して、10モル%が好ましく、15モル%がより好ましく、20モル%がさらに好ましく、25モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、70モル%がより好ましく、60モル%がさらに好ましく、55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、[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 (III), the lower limit of the content ratio of the structural unit (III) is preferably 10 mol%, preferably 15 mol% with respect to all the structural units in the polymer. Is more preferable, 20 mol% is further more preferable, and 25 mol% is particularly preferable. As an upper limit of the said content rate, 80 mol% is preferable, 70 mol% is more preferable, 60 mol% is further more preferable, 55 mol% is especially preferable. By making the content rate of structural unit (III) 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 concerned 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(IV)]
構造単位(IV)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(IV)を有することで、感度をより高めることができる。
[Structural unit (IV)]
The structural unit (IV) is a structural unit containing a phenolic hydroxyl group. When KrF excimer laser light, EUV, electron beam, or the like is used 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 (IV) in the polymer [A]. Can do.

構造単位(IV)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(IV)」ともいう。)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (IV) include a structural unit represented by the following formula (4) (hereinafter also referred to as “structural unit (IV)”).

Figure 2018097125
Figure 2018097125

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(IV)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 (IV).

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(IV)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(IV−1)〜(IV−4)」ともいう。)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (IV) include structural units represented by the following formulas (4-1) to (4-4) (hereinafter also referred to as “structural units (IV-1) to (IV-4)”). Etc.

Figure 2018097125
Figure 2018097125

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(IV)としては、構造単位(IV−1)及び構造単位(IV−2)が好ましく、構造単位(IV−1)がより好ましい。   As the structural unit (IV), the structural unit (IV-1) and the structural unit (IV-2) are preferable, and the structural unit (IV-1) 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、35モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、90モル%が好ましく、80モル%がより好ましく、75モル%がさらに好ましく、70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、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 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 35 mol% is especially preferable. As an upper limit of the said content rate, 90 mol% is preferable, 80 mol% is more preferable, 75 mol% is further more preferable, 70 mol% is especially preferable. By making the content rate of structural unit (IV) into the said range, the said radiation sensitive resin composition can further improve a sensitivity.

なお、構造単位(IV)は、アセトキシ基等のアシロキシ基を有するスチレン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 (IV) is formed by polymerizing a styrene monomer having an acyloxy group such as an acetoxy group, and then performing a hydrolysis reaction in the presence of a base such as an amine. can do.

[構造単位(V)]
構造単位(V)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(V)を有することで、現像液への溶解性をより適度に調整することができ、その結果、当該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 (V)]
The structural unit (V) is a structural unit containing an alcoholic hydroxyl group. [A] By having the structural unit (V), 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(V)としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (V) include a structural unit represented by the following formula.

Figure 2018097125
Figure 2018097125

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(V)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 (V), 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(V)を有する場合、構造単位(V)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、2モル%が好ましく、5モル%がより好ましく、8モル%がさらに好ましい。上記含有割合の上限としては、70モル%が好ましく、60モル%がより好ましく、55モル%がさらに好ましい。構造単位(V)の含有割合を上記範囲とすることで、[A]重合体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 (V), as a minimum of the content rate of a structural unit (V), 2 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, 5 The mol% is more preferable, and 8 mol% is more preferable. As an upper limit of the said content rate, 70 mol% is preferable, 60 mol% is more preferable, and 55 mol% is further more preferable. By making the content rate of a structural unit (V) into the said range, the [A] polymer can adjust the solubility to a developing solution further moderately, 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 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)〜(V)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 (V). 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、55質量%が好ましく、60質量%がより好ましく、65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[E]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] As a minimum of content of a polymer, 55 mass% is preferred to 60 mass%, and 65 mass% is still more preferred to the total solid of the radiation sensitive resin composition concerned. “Total solid content” refers to the sum of components other than the solvent [E] 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(2−シクロプロピルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート等のアゾ系ラジカル開始剤;
ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等の過酸化物系ラジカル開始剤などが挙げられる。これらの中で、AIBN及びジメチル2,2’−アゾビスイソブチレートが好ましく、AIBNがより好ましい。これらのラジカル重合開始剤は1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
Examples of the radical polymerization initiator include azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (2-cyclopropyl). Azo radical initiators such as propionitrile), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate;
And peroxide radical initiators such as benzoyl peroxide, t-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, and the like. Of these, AIBN and dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate are preferred, and AIBN is more preferred. These radical polymerization initiators can be used alone or in combination of two or more.

重合に使用される溶媒としては、例えば
n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、n−ノナン、n−デカン等の飽和炭化水素;
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 polymerization include saturated hydrocarbons 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 (Mw / Mn) of Mw to the number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene by 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]感放射線性酸発生体>
当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体に加えて、[B]酸発生体を含有する。[B]酸発生体は、露光により酸を発生する物質である。この発生した酸により、[A]重合体等が有する酸解離性基が解離してカルボキシ基、ヒドロキシ基等が生じ、[A]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によりレジストパターンを形成することができる。酸発生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「[B]酸発生剤」という)でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[B] Radiation sensitive acid generator>
The radiation-sensitive resin composition contains a [B] acid generator in addition to the [A] polymer. [B] The acid generator is a substance that generates an acid upon exposure. The generated acid dissociates the acid dissociable group of the [A] polymer and the like to generate a carboxy group, a hydroxy group, and the like, and the solubility of the [A] polymer in the developer changes. A resist pattern can be formed with the radiation resin composition. As the containing form of the acid generator in the radiation sensitive resin composition, in the form of a free compound (hereinafter referred to as “[B] acid generator” as appropriate), or in a form incorporated as a part of the polymer, Both of these forms may be used.

[B]酸発生剤は、スルホン酸又はジスルホニルイミド酸を発生する。[B]酸発生剤は、多環構造を含む基を有し、かつ1又は複数のフッ素原子を有するアニオンを含む。また、[B]酸発生剤のアニオンは−SO−と、この−SO−の硫黄原子に隣接する炭素原子とを有し、この炭素原子に1又は複数のフッ素原子が結合していることが好ましい。 [B] The acid generator generates sulfonic acid or disulfonylimide acid. [B] The acid generator includes a group having a polycyclic structure and an anion having one or more fluorine atoms. [B] The anion of the acid generator has —SO 2 — and a carbon atom adjacent to the sulfur atom of this —SO 2 —, and one or more fluorine atoms are bonded to this carbon atom. It is preferable.

上述したように[B]酸発生剤の多環構造としては、(1)縮合環を含む構造、(2)橋架け環を含む構造、(3)縮合環、橋架け環及び単環のうちのいずれかを複数含む構造が挙げられるが、これらの中で(1)縮合環を含む構造又は(2)橋架け環を含む構造が好ましく、(2)橋架け環を含む構造がより好ましい。   As described above, the polycyclic structure of the [B] acid generator includes (1) a structure containing a condensed ring, (2) a structure containing a bridged ring, (3) a condensed ring, a bridged ring and a single ring. Among them, (1) a structure containing a condensed ring or (2) a structure containing a bridged ring is preferable, and (2) a structure containing a bridged ring is more preferable.

[B]酸発生剤としては、例えばオニウム塩化合物、ジスルホニルイミド塩化合物等が挙げられる。   [B] Examples of the acid generator include onium salt compounds and disulfonylimide salt compounds.

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

[B]酸発生剤としては、下記式(r1)又は下記式(r2)で表される酸発生剤が好ましい。[B]酸発生剤が下記構造を有することで、[A]重合体と構造単位(II)との相互作用等により、露光により発生する酸のレジスト膜中の拡散長がより適度に短くなると考えられ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のLWR性能及び焦点深度をより向上させることができる。   [B] The acid generator is preferably an acid generator represented by the following formula (r1) or the following formula (r2). [B] When the acid generator has the following structure, the diffusion length of the acid generated by exposure in the resist film is appropriately shortened due to the interaction between the polymer and the structural unit (II), etc. As a result, the LWR performance and the depth of focus of the radiation sensitive resin composition can be further improved.

Figure 2018097125
Figure 2018097125

上記式(r1)中、Rp1は、炭素数5〜20の1価の多環構造を含む有機基である。Rp2は、2価の連結基である。Rp3及びRp4は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜20の1価の炭化水素基又は炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。Rp5及びRp6は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20の1価の炭化水素基又はフッ素原子であり、−SO−の硫黄原子に隣接する炭素原子のRp5及びRp6のうちの少なくともいずれかは、フッ素原子である。np1は、0〜10の整数である。np2は、0〜10の整数である。np3は、1〜10の整数である。np1が2以上の場合、複数のRp2は同一でも異なっていてもよい。np2が2以上の場合、複数のRp3は同一でも異なっていてもよく、複数のRp4は同一でも異なっていてもよい。np3が2以上の場合、複数のRp5は同一でも異なっていてもよく、複数のRp6は同一でも異なっていてもよい。Tは、1価の感放射線性オニウムカチオンである。 In the above formula (r1), R p1 is an organic group containing a monovalent polycyclic structure having 5 to 20 carbon atoms. R p2 is a divalent linking group. R p3 and R p4 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R p5 and R p6 are each independently a hydrogen atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a fluorine atom, and R p5 and R of the carbon atom adjacent to the sulfur atom of —SO 2 —. At least one of p6 is a fluorine atom. n p1 is an integer of 0 to 10. n p2 is an integer of 0 to 10. n p3 is an integer of 1 to 10. When n p1 is 2 or more, the plurality of R p2 may be the same or different. When n p2 is 2 or more, the plurality of R p3 may be the same or different, and the plurality of R p4 may be the same or different. When n p3 is 2 or more, the plurality of R p5 may be the same or different, and the plurality of R p6 may be the same or different. T + is a monovalent radiation-sensitive onium cation.

上記式(r2)中、Rp7及びRp8は、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の有機基であり、Rp7及びRp8のうちの少なくともいずれかの−SO−の硫黄原子に隣接する炭素原子に1又は複数のフッ素原子が結合するとともに、Rp7及びRp8のうちの少なくともいずれかが多環構造を含む基を有する。 In the formula (r2), R p7 and R p8 are each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, and at least one of —SO 2 — in R p7 and R p8 One or more fluorine atoms are bonded to a carbon atom adjacent to the sulfur atom, and at least one of R p7 and R p8 has a group containing a polycyclic structure.

上記Rp1、Rp7及びRp8で表される1価の多環構造を含む基としては、例えば、(1)環員数7以上の縮合環を含む構造を有する1価の基、(2)環員数7以上の橋架け環を含む構造を有する1価の基、(3)環員数7以上の縮合環、環員数7以上の橋架け環及び環員数5以上の単環のうちのいずれかを複数含む構造を有する1価の基等が挙げられる。これらの中で環員数7以上の縮合環を含む構造を有する1価の基又は環員数7以上の橋架け環を含む構造を有する1価の基が好ましく、環員数7以上の橋架け環を含む構造を有する1価の基がより好ましい。 Examples of the group containing a monovalent polycyclic structure represented by R p1 , R p7 and R p8 include (1) a monovalent group having a structure containing a condensed ring having 7 or more ring members, (2) One of a monovalent group having a structure including a bridge ring having 7 or more ring members, (3) a condensed ring having 7 or more ring members, a bridge ring having 7 or more ring members, or a single ring having 5 or more ring members And a monovalent group having a structure containing a plurality of. Among these, a monovalent group having a structure containing a condensed ring having 7 or more ring members or a monovalent group having a structure containing a bridged ring having 7 or more ring members is preferable, and a bridged ring having 7 or more ring members is preferable. A monovalent group having a structure to be included is more preferable.

上記環員数7以上の縮合環としては、例えば、
トリシクロデカン、テトラシクロドデカン、トリシクロデセン、ジノルボルナン等の縮合環炭化水素構造;
オキサスピロデカン等の多環の脂肪族複素環構造
ナフタレン、フェナントレン、アントラセン等の多環の芳香環構造;
ベンゾピラン、インドール等の多環の芳香族複素環構造などが挙げられる。
Examples of the condensed ring having 7 or more ring members include:
Condensed ring hydrocarbon structures such as tricyclodecane, tetracyclododecane, tricyclodecene, dinorbornane;
Polycyclic aliphatic heterocyclic structures such as oxaspirodecane polycyclic aromatic ring structures such as naphthalene, phenanthrene, anthracene;
Examples thereof include polycyclic aromatic heterocyclic structures such as benzopyran and indole.

上記環員数7以上の橋架け環としては、例えば、
ノルボルナン、アダマンタン、ノルボルネン等の橋かけ環炭化水素構造;
ノルボルナンラクトン、ノルボルナンスルトン、オキサノルボルナン、ジアザビシクロオクタン、チアノルボルナン等の多環の脂肪族複素環構造などが挙げられる。
As a bridge ring having 7 or more ring members, for example,
Bridged ring hydrocarbon structures such as norbornane, adamantane, norbornene;
Examples thereof include polycyclic aliphatic heterocyclic structures such as norbornane lactone, norbornane sultone, oxanorbornane, diazabicyclooctane, and thianorbornane.

上記環員数5以上の単環としては、例えば
シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン、シクロデカン、シクロドデカン、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン、シクロデセン等の単環の脂環式炭化水素構造;
ヘキサノラクトン、ヘキサノスルトン、オキサシクロヘプタン、環状アセタール、アザシクロヘキサン、チアシクロヘキサン等の単環の脂肪族複素環構造;
ベンゼン等の単環の芳香環構造;
フラン、ピラン、ピリジン、ピリミジン等の単環の芳香族複素環構造などが挙げられる。
Examples of the monocyclic ring having 5 or more ring members include monocyclic alicyclic hydrocarbons such as cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, cyclononane, cyclodecane, cyclododecane, cyclopentene, cyclohexene, cycloheptene, cyclooctene, and cyclodecene. Construction;
Monocyclic aliphatic heterocyclic structures such as hexanolactone, hexanosultone, oxacycloheptane, cyclic acetal, azacyclohexane and thiacyclohexane;
Monocyclic aromatic ring structures such as benzene;
And monocyclic aromatic heterocyclic structures such as furan, pyran, pyridine, and pyrimidine.

p1、Rp7及びRp8の多環構造を構成する環構造の環員数の下限としては、6が好ましく、7がより好ましく、8がさらに好ましく、9が特に好ましい。一方、上記環員数の上限としては、15が好ましく、14がより好ましく、13がさらに好ましく、12が特に好ましい。上記環員数を上記範囲とすることで、上述の酸の拡散長をさらに適度に短くすることができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のLWR性能等をより向上させることができる。 As a minimum of the number of ring members of the ring structure which constitutes the polycyclic structure of R p1 , R p7 and R p8 , 6 is preferable, 7 is more preferable, 8 is further preferable, and 9 is particularly preferable. On the other hand, the upper limit of the number of ring members is preferably 15, more preferably 14, still more preferably 13, and particularly preferably 12. By setting the number of ring members in the above range, the acid diffusion length can be further appropriately shortened, and as a result, the LWR performance and the like of the radiation-sensitive resin composition can be further improved.

p1、Rp7及びRp8で表される多環構造を含む基を構成する縮合環、橋架け環又は単環の構造としては、Z−1、Z−2、Z−3及びZ−4が好ましく、Z−1及びZ−2がより好ましい。 The condensed ring, bridged ring or monocyclic structure constituting the group containing a polycyclic structure represented by R p1 , R p7 and R p8 includes Z-1, Z-2, Z-3 and Z-4. Are preferred, and Z-1 and Z-2 are more preferred.

Figure 2018097125
Figure 2018097125

また、Rp1、Rp7及びRp8の多環構造が有する水素原子の一部又は全部は、置換基で置換されていてもよい。上記置換基としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基、アシル基、アシロキシ基、その他のヘテロ原子含有基などが挙げられる。 Moreover, one part or all part of the hydrogen atom which the polycyclic structure of R < p1> , R <p7> and R <p8> has may be substituted by the substituent. Examples of the substituent include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom, hydroxy group, carboxy group, cyano group, nitro group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, alkoxycarbonyloxy group, acyl group, Examples include an acyloxy group and other heteroatom-containing groups.

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

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

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

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

p3としては、1〜5の整数が好ましく、1〜4の整数がより好ましく、1〜3の整数がさらに好ましく、1及び2が特に好ましい。 As np3 , the integer of 1-5 is preferable, the integer of 1-4 is more preferable, the integer of 1-3 is more preferable, and 1 and 2 are especially preferable.

上記Rp7及びRp8で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、上記式(4)のR15として例示したものと同様の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R p7 and R p8 include the same groups as those exemplified as R 15 in the above formula (4).

で表される1価の感放射線性オニウムカチオンは、露光光及び/又は電子線の照射により分解するカチオンである。スルホネートアニオンと感放射線性オニウムカチオンからなる酸発生剤を例にとると、露光部では、この感放射線性オニウムカチオンの分解により生成されるプロトンと、上記スルホネートアニオンとからスルホン酸が生成される。
上記Tで表される1価の感放射線性オニウムカチオンとしては、例えば下記式(r−a)で表されるカチオン(以下、「カチオン(r−a)」ともいう。)、下記式(r−b)で表されるカチオン(以下、「カチオン(r−b)」ともいう。)、下記式(r−c)で表されるカチオン(以下、「カチオン(r−c)」ともいう。)等が挙げられる。
The monovalent radiation-sensitive onium cation represented by T + is a cation that is decomposed by exposure light and / or electron beam irradiation. Taking an acid generator composed of a sulfonate anion and a radiation-sensitive onium cation as an example, in the exposed portion, a sulfonic acid is generated from protons generated by the decomposition of the radiation-sensitive onium cation and the sulfonate anion.
Examples of the monovalent radiation-sensitive onium cation represented by T + include a cation represented by the following formula (r-a) (hereinafter also referred to as “cation (r-a)”), and the following formula ( cation represented by rb) (hereinafter also referred to as “cation (rb)”) and cation represented by the following formula (rc) (hereinafter also referred to as “cation (rc)”). Etc.).

Figure 2018097125
Figure 2018097125

上記式(r−a)中、RB3及びRB4は、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の有機基である。RB5は、炭素数1〜20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基又はハロゲン原子である。b3は、それぞれ独立して0〜5の整数である。RB5が複数の場合、複数のRB5は同一でも異なっていてもよく、また、複数のRB5は、互いに合わせられ環構造を構成してもよい。nbbは、0〜3の整数である。 In the above formula (r-a), R B3 and R B4 are each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R B5 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom. b3 is an integer of 0-5 each independently. If R B5 is plural, the plurality of R B5 may be the same or different, and the plurality of R B5, may constitute a keyed ring structure. n bb is an integer of 0 to 3.

上記RB3、RB4及びRB5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1価の基(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1価の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R B3 , R B4, and R B5 include, for example, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and a carbon-carbon gap of the hydrocarbon group. Alternatively, a monovalent group (g) containing a divalent heteroatom-containing group at the terminal end on the bond side, a part or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group and group (g) were substituted with a heteroatom-containing group. And monovalent groups.

B3及びRB4としては、炭素数1〜20の1価の非置換の炭化水素基又は水素原子が置換基により置換された炭化水素基が好ましく、炭素数6〜18の1価の非置換の芳香族炭化水素基又は水素原子が置換基により置換された芳香族炭化水素基がより好ましく、フェニル基がさらに好ましい。 R B3 and R B4 are preferably a monovalent unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a hydrocarbon group in which a hydrogen atom is substituted with a substituent, and a monovalent unsubstituted group having 6 to 18 carbon atoms. Are more preferable, and an aromatic hydrocarbon group in which a hydrogen atom is substituted with a substituent is more preferable, and a phenyl group is more preferable.

上記RB3及びRB4として表される炭素数1〜20の1価の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、置換又は非置換の炭素数1〜20の1価の炭化水素基、−OSO−R、−SO−R、−OR、−COOR、−O−CO−R、−O−Rkk−COOR、−Rkk−CO−R及び−S−Rが好ましい。Rは、炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。Rkkは、単結合又は炭素数1〜10の2価の炭化水素基である。 Examples of the substituent which may be substituted for the hydrogen atom contained in the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented as R B3 and R B4 above are substituted or unsubstituted 1 to 1 carbon atoms having 1 to 20 carbon atoms. valent hydrocarbon group, -OSO 2 -R k, -SO 2 -R k, -OR k, -COOR k, -O-CO-R k, -O-R kk -COOR k, -R kk -CO -R k and -S-R k are preferred. R k is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R kk is a single bond or a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.

B5としては、置換又は非置換の炭素数1〜20の1価の炭化水素基、−OSO−R、−SO−R、−OR、−COOR、−O−CO−R、−O−Rkk−COOR、−Rkk−CO−R及び−S−Rが好ましい。Rは、炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。Rkkは、単結合又は炭素数1〜10の2価の炭化水素基である。 As R B5 , a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, —OSO 2 —R k , —SO 2 —R k , —OR k , —COOR k , —O—CO— R k , —O—R kk —COOR k , —R kk —CO—R k and —S—R k are preferred. R k is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R kk is a single bond or a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.

上記式(r−b)中、RB6及びRB7は、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基又はハロゲン原子である。b4は、0〜7の整数である。RB6が複数の場合、複数のRB6は同一でも異なっていてもよく、また、複数のRB6は、互いに合わせられ環構造を構成してもよい。b5は、0〜6の整数である。RB7が複数の場合、複数のRB7は同一でも異なっていてもよく、また、複数のRB7は、互いに合わせられ環構造を構成してもよい。nb2は、0〜3の整数である。RB8は、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。nb1は、0〜2の整数である。 In the above formula (rb), R B6 and R B7 are each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom. b4 is an integer of 0-7. If R B6 is plural, the plurality of R B6 may be the same or different, and plural R B6 may constitute The combined ring structure. b5 is an integer of 0-6. If R B7 is plural, R B7 may be the same or different, and plural R B7 may constitute The combined ring structure. n b2 is an integer of 0 to 3. R B8 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. n b1 is an integer of 0-2.

上記RB6及びRB7としては、置換又は非置換の炭素数1〜20の1価の炭化水素基、−OR、−COOR、−O−CO−R、−O−Rkk−COOR及び−Rkk−CO−Rが好ましい。Rは、炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。Rkkは、単結合又は炭素数1〜10の2価の炭化水素基である。 R B6 and R B7 include a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, —OR k , —COOR k , —O—CO—R k , —O—R kk —COOR. k and -R kk -CO-R k are preferred. R k is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R kk is a single bond or a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.

上記式(r−c)中、RB9及びRB10は、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基又はハロゲン原子である。b6及びb7は、それぞれ独立して0〜5の整数である。RB9が複数の場合、複数のRB9は同一でも異なっていてもよく、また、複数のRB9は、互いに合わせられ環構造を構成してもよい。RB10が複数の場合、複数のRB10は同一でも異なっていてもよく、また、複数のRB10は、互いに合わせられ環構造を構成してもよい。 In the above formula (rc), R B9 and R B10 are each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom. b6 and b7 are each independently an integer of 0 to 5. If R B9 is plural, plural R B9 may be the same or different, and plural R B9 may constitute The combined ring structure. If R B10 is plural, R B10 may be the same or different, and plural R B10 may constitute a keyed ring structure.

上記RB9及びRB10としては、置換又は非置換の炭素数1〜20の1価の炭化水素基、−OSO−R、−SO−R、−OR、−COOR、−O−R−、−O−CO−R、−O−Rkk−COOR、−Rkk−CO−R、−S−R及び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が好ましい。Rは、炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。Rkkは、単結合又は炭素数1〜10の2価の炭化水素基である。 As R B9 and R B10 , a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, —OSO 2 —R k , —SO 2 —R k , —OR k , —COOR k , — Two or more of O—R k —, —O—CO—R k , —O—R kk —COOR k , —R kk —CO—R k , —S—R k and these groups are combined with each other. The ring structure constituted is preferable. R k is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R kk is a single bond or a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.

B5、RB6、RB7、RB9及びRB10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
メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基等の直鎖状のアルキル基;
i−プロピル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等の分岐状のアルキル基;
フェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、ナフチル基等のアリール基;
ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等が挙げられる。
Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R B5 , R B6 , R B7 , R B9, and R B10 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an n-butyl group. A linear alkyl group of
branched alkyl groups such as i-propyl group, i-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group;
Aryl groups such as phenyl group, tolyl group, xylyl group, mesityl group, naphthyl group;
Examples include aralkyl groups such as benzyl group and phenethyl group.

B8で表される2価の有機基としては、例えば上記式(r−a)のRB3、RB4及びRB5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 represented by R B8 include one hydrogen from the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms exemplified as R B3 , R B4 and R B5 in the above formula (r−a). Examples include groups other than atoms.

上記RB5、RB6、RB7、RB9及びRB10で表される炭化水素基が有する水素原子を置換していてもよい置換基としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基、アシル基、アシロキシ基等が挙げられる。これらの中で、ハロゲン原子が好ましく、フッ素原子がより好ましい。 Examples of the substituent that may substitute the hydrogen atom of the hydrocarbon group represented by R B5 , R B6 , R B7 , R B9, and R B10 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. And a halogen atom such as hydroxy group, carboxy group, cyano group, nitro group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, alkoxycarbonyloxy group, acyl group, and acyloxy group. Among these, a halogen atom is preferable and a fluorine atom is more preferable.

B5、RB6、RB7、RB9及びRB10としては、非置換の直鎖状又は分岐状の1価のアルキル基、1価のフッ素化アルキル基、非置換の1価の芳香族炭化水素基、−OSO−R及び−SO−Rが好ましく、フッ素化アルキル基及び非置換の1価の芳香族炭化水素基がより好ましく、フッ素化アルキル基がさらに好ましい。 R B5 , R B6 , R B7 , R B9 and R B10 include an unsubstituted linear or branched monovalent alkyl group, a monovalent fluorinated alkyl group, and an unsubstituted monovalent aromatic carbonization. A hydrogen group, —OSO 2 —R k and —SO 2 —R k are preferred, a fluorinated alkyl group and an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group are more preferred, and a fluorinated alkyl group is more preferred.

式(r−a)におけるb3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。nbbとしては、0及び1が好ましく、0がより好ましい。式(r−b)におけるb4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。b5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。nb2としては、2及び3が好ましく、2がより好ましい。nb1としては、0及び1が好ましく、0がより好ましい。式(r−c)におけるb6及びb7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 b3 in Formula (r-a), an integer of 0 to 2 is preferable, 0 and 1 are more preferable, and 0 is more preferable. As n bb , 0 and 1 are preferable, and 0 is more preferable. As b4 in the formula (rb), an integer of 0 to 2 is preferable, 0 and 1 are more preferable, and 0 is more preferable. As b5, the integer of 0-2 is preferable, 0 and 1 are more preferable, and 0 is still more preferable. As nb2 , 2 and 3 are preferable and 2 is more preferable. As nb1 , 0 and 1 are preferable and 0 is more preferable. As b6 and b7 in Formula (rc), an integer of 0 to 2 is preferable, 0 and 1 are more preferable, and 0 is more preferable.

としては、これらの中で、カチオン(r−a)及びカチオン(r−b)が好ましく、トリフェニルスルホニウムカチオン及び1−[2−(4−シクロヘキシルフェニルカルボニル)プロパン−2−イル]テトラヒドロチオフェニウムカチオンがより好ましい。 Of these, cation (r−a) and cation (r−b) are preferable as T + , and triphenylsulfonium cation and 1- [2- (4-cyclohexylphenylcarbonyl) propan-2-yl] tetrahydro A thiophenium cation is more preferred.

上記式(r1)で表される酸発生剤としては例えば下記式(r1−1)〜(r1−16)で表される化合物(以下、「化合物(r1−1)〜(r1−16)」ともいう。)等が挙げられる。   Examples of the acid generator represented by the above formula (r1) include compounds represented by the following formulas (r1-1) to (r1-16) (hereinafter, “compounds (r1-1) to (r1-16)”). Or the like)).

Figure 2018097125
Figure 2018097125

上記式(r1−1)〜(r1−16)中、Tは、1価の感放射線性オニウムカチオンである。 In the above formulas (r1-1) to (r1-16), T + is a monovalent radiation-sensitive onium cation.

上記式(r2)で表される酸発生剤としては例えば下記式(r2−1)で表される化合物(以下、「化合物(r2−1)」ともいう。)等が挙げられる。   Examples of the acid generator represented by the above formula (r2) include a compound represented by the following formula (r2-1) (hereinafter also referred to as “compound (r2-1)”).

Figure 2018097125
Figure 2018097125

上記式(r2−1)中、Tは、1価の感放射線性オニウムカチオンである。 In the above formula (r2-1), T + is a monovalent radiation-sensitive onium cation.

[B]酸発生剤としては、化合物(r1−1)、(r1−4)、(r1−8)及び(r1−13)が好ましい。   [B] As the acid generator, compounds (r1-1), (r1-4), (r1-8) and (r1-13) are preferable.

[B]酸発生剤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。上記含有量の上限としては、35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。[B]酸発生剤の含有量を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物の感度及び現像性が向上し、その結果、LWR性能及び焦点深度を向上させることができる。[B]酸発生剤は、1種又は2種以上を用いることができる。   [B] The lower limit of the content of the acid generator is preferably 0.1 parts by weight, more preferably 0.5 parts by weight, and even more preferably 1 part by weight with respect to 100 parts by weight of the [A] polymer. As an upper limit of the said content, 35 mass parts is preferable, 30 mass parts is more preferable, and 25 mass parts is further more preferable. [B] By making content of an acid generator into the said range, the sensitivity and developability of the said radiation sensitive resin composition improve, As a result, LWR performance and depth of focus can be improved. [B] 1 type (s) or 2 or more types can be used for an acid generator.

<[C]感放射線性酸発生体>
当該感放射線性樹脂組成物は、必要に応じて[C]感放射線性酸発生体を含有してもよい。[C]感放射線性酸発生体においては、発生する酸の酸性度が上記[B]感放射線性酸発生体が発生する酸の酸性度よりも低い。[C]感放射線性酸発生体は、露光により弱酸を発生する。[A]重合体に含まれる酸解離性基が[C]感放射線性酸発生体から発生する弱酸によっても解離するものである場合、[B]感放射線性酸発生体と[C]感放射線性酸発生体を併用することで、どちらか一方のみを使用した場合に比べてレジスト膜中において発生する酸の濃度分布を適切に調整することができ、LWR、CDUを向上させることができる。一方、[A]重合体に含まれる酸解離性基が[C]感放射線性酸発生体から発生する弱酸によって解離しないものである場合、[C]感放射線性酸発生体は[B]感放射線性酸発生体から発生する酸を捕捉し、露光により下記[B]酸発生体から生じる酸のレジスト膜中における拡散現象を制御する。この際、露光領域においては[C]感放射線発生体も放射線の作用により弱酸を発生するため、[B]感放射線性酸発生体から生じた酸を捕捉することはなく[A]重合体に含まれる酸解離性基の解離を阻害しない。この結果、[C]酸発生体は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。[C]感放射線性酸発生体の当該感放射線性樹脂組成物における含有形態としては、遊離の化合物(以下、適宜「[C]酸発生剤」という)の形態でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[C] Radiation sensitive acid generator>
The said radiation sensitive resin composition may contain a [C] radiation sensitive acid generator as needed. [C] In the radiation sensitive acid generator, the acidity of the acid generated is lower than the acidity of the acid generated by the [B] radiation sensitive acid generator. [C] The radiation-sensitive acid generator generates a weak acid upon exposure. [A] When the acid dissociable group contained in the polymer is also dissociated by the weak acid generated from the [C] radiation sensitive acid generator, [B] the radiation sensitive acid generator and [C] radiation sensitive By using the acidic acid generator in combination, the concentration distribution of the acid generated in the resist film can be appropriately adjusted as compared with the case where only one of them is used, and LWR and CDU can be improved. On the other hand, when the acid dissociable group contained in the [A] polymer is not dissociated by the weak acid generated from the [C] radiation sensitive acid generator, the [C] radiation sensitive acid generator is [B] sensitive. The acid generated from the radioactive acid generator is captured, and the diffusion phenomenon of the acid generated from the following [B] acid generator in the resist film by exposure is controlled. At this time, the [C] radiation-sensitive generator also generates a weak acid by the action of radiation in the exposed region, so that [B] the acid generated from the radiation-sensitive acid generator is not captured and the [A] polymer is formed. It does not inhibit the dissociation of the acid dissociable groups contained. As a result, the [C] acid generator has an effect as an acid diffusion control agent that suppresses an undesirable chemical reaction in the non-exposed region. [C] The content of the radiation-sensitive acid generator in the radiation-sensitive resin composition may be a free compound (hereinafter, referred to as “[C] acid generator” as appropriate) as a part of the polymer. Either the built-in form or both forms may be used.

[C]感放射線性酸発生体としては、例えば露光により分解して酸拡散制御性を失うオニウム塩化合物等が挙げられる。オニウム塩化合物としては、例えば下記式(6−1)で表されるスルホニウム塩化合物、下記式(6−2)で表されるヨードニウム塩化合物等が挙げられる。   [C] Examples of the radiation sensitive acid generator include an onium salt compound which decomposes by exposure and loses acid diffusion controllability. Examples of the onium salt compound include a sulfonium salt compound represented by the following formula (6-1), an iodonium salt compound represented by the following formula (6-2), and the like.

Figure 2018097125
Figure 2018097125

上記式(6−1)中、R23及びR24は、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の有機基である。R30は、炭素数1〜20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基又はハロゲン原子である。b8は、それぞれ独立して0〜5の整数である。R30が複数の場合、複数のR30は同一でも異なっていてもよく、また、複数のR30は、互いに合わせられ環構造を構成してもよい。nb3は、0〜3の整数である。 In the above formula (6-1), R 23 and R 24 are each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 30 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom. b8 is an integer of 0-5 each independently. If R 30 is plural, plural R 30 may be the same or different, and plural R 30 may constitute a keyed ring structure. n b3 is an integer of 0 to 3.

上記R23、R24及びR30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 23 , R 24 and R 30 include, for example, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and a carbon-carbon gap of the hydrocarbon group. Or a group (g) containing a divalent heteroatom-containing group at the terminal end of the bond, a group in which part or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group and group (g) are substituted with a heteroatom-containing group, etc. Can be mentioned.

23及びR24としては、炭素数1〜20の1価の非置換の炭化水素基又は水素原子が置換基により置換された炭化水素基が好ましく、炭素数6〜18の1価の非置換の芳香族炭化水素基又は水素原子が置換基により置換された芳香族炭化水素基がより好ましく、フェニル基がさらに好ましい。 R 23 and R 24 are preferably a monovalent unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a hydrocarbon group in which a hydrogen atom is substituted with a substituent, and a monovalent unsubstituted group having 6 to 18 carbon atoms. Are more preferable, and an aromatic hydrocarbon group in which a hydrogen atom is substituted with a substituent is more preferable, and a phenyl group is more preferable.

上記R23及びR24として表される炭素数1〜20の1価の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、置換又は非置換の炭素数1〜20の1価の炭化水素基、−OSO−R、−SO−R、−OR、−COOR、−O−CO−R、−O−Rqq−COOR、−Rqq−CO−R及び−S−Rが好ましい。Rは、炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。Rqqは、単結合又は炭素数1〜10の2価の炭化水素基である。 Examples of the substituent which may be substituted for the hydrogen atom contained in the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented as R 23 and R 24 are substituted or unsubstituted 1 to 1 carbon atoms having 1 to 20 carbon atoms. valent hydrocarbon group, -OSO 2 -R q, -SO 2 -R q, -OR q, -COOR q, -O-CO-R q, -O-R qq -COOR q, -R qq -CO -R q and -S-R q are preferred. R q is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R qq is a single bond or a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.

30としては、置換又は非置換の炭素数1〜20の1価の炭化水素基、−OSO−R、−SO−R、−OR、−COOR、−O−CO−R、−O−Rqq−COOR、−Rqq−CO−R及び−S−Rが好ましい。Rは、炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。Rqqは、単結合又は炭素数1〜10の2価の炭化水素基である。 R 30 is a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, —OSO 2 —R q , —SO 2 —R q , —OR q , —COOR q , —O—CO—. R q, -O-R qq -COOR q, -R qq -CO-R q and -S-R q are preferred. R q is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R qq is a single bond or a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.

上記式(6−2)中、R26〜R27は、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基又はハロゲン原子である。 In said formula (6-2), R < 26 > -R < 27 > is respectively independently a C1-C20 monovalent organic group, a hydroxyl group, a nitro group, or a halogen atom.

上記R26及びR27としては、置換又は非置換の炭素数1〜20の1価の炭化水素基、−OSO−R、−SO−R、−OR、−COOR、−O−C−R、−O−Rqq−COOR、−Rqq−CO−R、−S−R及び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が好ましい。Rは、炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。Rqqは、単結合又は炭素数1〜10の2価の炭化水素基である。 R 26 and R 27 are a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, —OSO 2 —R q , —SO 2 —R q , —OR q , —COOR q , — A ring structure in which two or more of these groups are combined with each other: O—C—R q , —O—R qq —COOR q , —R qq —CO—R q , —S—R q preferable. R q is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R qq is a single bond or a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.

上記R30、R26及びR27で表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、上記式(r−a)のRB5として例示したものと同様の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 30 , R 26 and R 27 include the same groups as those exemplified as R B5 in the above formula (r−a). .

上記R30、R26及びR27で表される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、上記式(r−a)のRB5として例示したものと同様の基等が挙げられる。 Examples of the substituent that may substitute the hydrogen atom of the hydrocarbon group represented by R 30 , R 26, and R 27 are the same as those exemplified as R B5 in the above formula (r−a). Etc.

上記R30、R26及びR27B9及びRB10としては、非置換の直鎖状又は分岐状の1価のアルキル基、1価のフッ素化アルキル基、非置換の1価の芳香族炭化水素基、−OSO−R及び−SO−Rが好ましく、フッ素化アルキル基及び非置換の1価の芳香族炭化水素基がより好ましく、フッ素化アルキル基がさらに好ましい。 R 30 , R 26 and R 27 R B9 and R B10 include an unsubstituted linear or branched monovalent alkyl group, a monovalent fluorinated alkyl group, and an unsubstituted monovalent aromatic carbonization. A hydrogen group, —OSO 2 —R q and —SO 2 —R q are preferred, a fluorinated alkyl group and an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group are more preferred, and a fluorinated alkyl group is more preferred.

上記式(6−1)及び(6−2)中、E及びQは、それぞれ独立して、OH、Rβ−COO、Rγ−SO 又は下記式(6−3)で表されるアニオンである。Rβは、アルキル基、アリール基又はアラルキル基である。Rγは、アルキル基又はアラルキル基である。 In the above formulas (6-1) and (6-2), E and Q are each independently OH , R β —COO , R γ —SO 3 or the following formula (6-3) An anion represented by is an alkyl group, an aryl group, or an aralkyl group. R γ is an alkyl group or an aralkyl group.

Figure 2018097125
Figure 2018097125

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

[C]感放射線性酸発生体としては、例えば下記式で表される化合物等が挙げられる。   [C] Examples of the radiation sensitive acid generator include compounds represented by the following formulas.

Figure 2018097125
Figure 2018097125

[C]感放射線性酸発生体としては、これらの中で、スルホン酸塩が好ましく、トリアリールスルホン酸塩がより好ましく、トリフェニルスルホニウムサリチレート及びトリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネートがさらに好ましい。   [C] Among these, the radiation-sensitive acid generator is preferably a sulfonate, more preferably a triarylsulfonate, and even more preferably triphenylsulfonium salicylate and triphenylsulfonium 10-camphorsulfonate.

当該感放射線性樹脂組成物が[C]感放射線性酸発生体を含む場合、[C]感放射線性酸発生体の含有量の下限としては、[A]重合体100質量部に対して、0.01質量部が好ましく、0.1質量部がより好ましく、0.5質量部がさらに好ましい。上記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、10質量部がさらに好ましい。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。   When the said radiation sensitive resin composition contains a [C] radiation sensitive acid generator, as a minimum of content of a [C] radiation sensitive acid generator, with respect to 100 mass parts of [A] polymers, 0.01 mass part is preferable, 0.1 mass part is more preferable, and 0.5 mass part is further more preferable. The upper limit of the content is preferably 30 parts by mass, more preferably 20 parts by mass, and still more preferably 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the [A] polymer. When the content of the other acid diffusion controller exceeds the upper limit, the sensitivity of the radiation sensitive resin composition may be lowered.

<[D]重合体>
[D]重合体は、[A]重合体よりもフッ素原子の質量含有率が大きい重合体である。
ベース重合体となる重合体より疎水性が高い重合体は、レジスト膜表層に偏在化する傾向があり、[D]重合体は[A]重合体よりもフッ素原子の質量含有率が大きいため、この疎水性に起因する特性により、レジスト膜表層に偏在化する傾向がある。その結果、当該感放射線性樹脂組成物によれば、液浸露光時における酸発生剤、酸拡散制御剤等が液浸媒体に溶出することを抑制することができる。また、当該感放射線性樹脂組成物によれば、この[D]重合体の疎水性に起因する特性により、レジスト膜と液浸媒体との前進接触角を所望の範囲に制御でき、バブル欠陥の発生を抑制できる。さらに、当該感放射線性樹脂組成物によれば、レジスト膜と液浸媒体との後退接触角が大きくなり、水滴が残らずに高速でのスキャン露光が可能となる。当該感放射線性樹脂組成物は、このように[D]重合体を含有することにより、液浸露光法に好適なレジスト膜を形成することができる。
<[D] Polymer>
[D] The polymer is a polymer having a larger mass content of fluorine atoms than the [A] polymer.
A polymer having a higher hydrophobicity than a polymer serving as a base polymer tends to be unevenly distributed in the resist film surface layer, and the [D] polymer has a higher mass content of fluorine atoms than the [A] polymer. Due to the characteristics resulting from the hydrophobicity, there is a tendency to be unevenly distributed on the surface of the resist film. As a result, according to the radiation sensitive resin composition, it is possible to suppress the elution of the acid generator, the acid diffusion control agent, and the like during the immersion exposure into the immersion medium. In addition, according to the radiation sensitive resin composition, the advancing contact angle between the resist film and the immersion medium can be controlled within a desired range due to the properties resulting from the hydrophobicity of the [D] polymer, and bubble defects can be controlled. Generation can be suppressed. Furthermore, according to the radiation-sensitive resin composition, the receding contact angle between the resist film and the immersion medium is increased, and high-speed scanning exposure is possible without leaving water droplets. The radiation-sensitive resin composition can form a resist film suitable for the immersion exposure method by containing the [D] polymer as described above.

[D]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、3質量%がさらに好ましい。上記質量含有率の上限としては、60質量%が好ましく、50質量%がより好ましく、40質量%がさらに好ましい。フッ素原子の質量含有率を上記範囲とすることで、[D]重合体のレジスト膜における偏在化をより適度に調整することができる。なお、重合体のフッ素原子の質量含有率は、13C−NMRスペクトル測定により重合体の構造を求め、その構造から算出することができる。 [D] The lower limit of the mass content of fluorine atoms in the polymer is preferably 1% by mass, more preferably 2% by mass, and even more preferably 3% by mass. As an upper limit of the said mass content rate, 60 mass% is preferable, 50 mass% is more preferable, and 40 mass% is further more preferable. By making the mass content rate of a fluorine atom into the said range, [D] uneven distribution in the resist film of a polymer can be adjusted more appropriately. The mass content of fluorine atoms in the polymer can be calculated from the structure of the polymer obtained by 13 C-NMR spectrum measurement.

[D]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(f)」ともいう。)を有することが好ましい。[D]重合体は、構造単位(f)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を有することが好ましい。酸解離性基を含む構造単位としては、例えば、[A]重合体における構造単位(II)等が挙げられる。   [D] The fluorine atom content in the polymer is not particularly limited, and may be bonded to any of the main chain, side chain, and terminal, but is a structural unit containing a fluorine atom (hereinafter, “structural unit (f)”) It is also preferable to have a. [D] In addition to the structural unit (f), the polymer preferably has a structural unit containing an acid-dissociable group from the viewpoint of improving development defect suppression of the radiation-sensitive resin composition. Examples of the structural unit containing an acid dissociable group include the structural unit (II) in the [A] polymer.

また、[D]重合体は、アルカリ解離性基を有することが好ましい。[D]重合体がアルカリ解離性基を有すると、アルカリ現像時にレジスト膜表面を疎水性から親水性に効果的に変えることができ、当該感放射線性樹脂組成物の現像欠陥抑制性がより向上する。「アルカリ解離性基」とは、カルボキシ基、ヒドロキシ基等の水素原子を置換する基であって、アルカリ水溶液(例えば、23℃の2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液)中で解離する基をいう。   [D] The polymer preferably has an alkali dissociable group. [D] 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 further improved. To do. The “alkali dissociable group” is a group that replaces a hydrogen atom such as a carboxy group or a hydroxy group, and dissociates in an alkaline aqueous solution (for example, an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide solution at 23 ° C.). Refers to the group.

構造単位(f)としては、下記式(f−1)で表される構造単位(以下、「構造単位(f−1)」ともいう。)及び下記式(f−2)で表される構造単位(以下、「構造単位(f−2)」ともいう。)が好ましい。構造単位(f)は、構造単位(f−1)及び構造単位(f−2)をそれぞれ1種又は2種以上有していてもよい。   As the structural unit (f), a structural unit represented by the following formula (f-1) (hereinafter also referred to as “structural unit (f-1)”) and a structure represented by the following formula (f-2) A unit (hereinafter also referred to as “structural unit (f-2)”) is preferred. The structural unit (f) may have one or more structural units (f-1) and structural units (f-2).

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

Figure 2018097125
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上記式(f−1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Gは、単結合、酸素原子、硫黄原子、−COO−、−SONH−、−CONH−又は−OCONH−である。Rは、炭素数1〜6の1価のフッ素化鎖状炭化水素基又は炭素数4〜20の1価のフッ素化脂環式炭化水素基である。 In said formula (f-1), RJ is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. G is a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, —COO—, —SO 2 NH—, —CONH— or —OCONH—. R K is a monovalent fluorine-cycloaliphatic hydrocarbon group having a monovalent fluorinated chain hydrocarbon group or a 4 to 20 carbon atoms having 1 to 6 carbon atoms.

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

上記Gとしては、−COO−、−SONH−、−CONH−及び−OCONH−が好ましく、−COO−がより好ましい。 As the G, -COO -, - SO 2 NH -, - CONH- and -OCONH- are preferred, -COO- is more preferable.

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、一部又は全部の水素原子がフッ素原子により置換された炭素数1〜6の直鎖又は分岐鎖アルキル基が挙げられる。 Examples of the monovalent fluorinated chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R K, some or all of the hydrogen atoms is a linear or branched having 1 to 6 carbon atoms which is substituted by fluorine atoms A chain alkyl group.

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、一部又は全部の水素原子がフッ素原子により置換された炭素数4〜20の単環又は多環の炭化水素基が挙げられる。 The monovalent fluorine-cycloaliphatic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms represented by R K, monocyclic been 4 to 20 carbon atoms substituted some or all of the hydrogen atoms by fluorine atoms or A polycyclic hydrocarbon group is mentioned.

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

[D]重合体が構造単位(f−1)を有する場合、構造単位(f−1)の含有割合の下限としては、[D]重合体を構成する全構造単位に対して、10モル%が好ましく、20モル%がより好ましい。上記含有割合の上限としては、100モル%が好ましく、90モル%がより好ましい。構造単位(f−1)の含有割合を上記範囲とすることで、[D]重合体のフッ素原子の質量含有率をさらに適度に調整することができる。   [D] When a polymer has a structural unit (f-1), as a minimum of the content rate of a structural unit (f-1), it is 10 mol% with respect to all the structural units which comprise a [D] polymer. Is preferable, and 20 mol% is more preferable. As an upper limit of the said content rate, 100 mol% is preferable and 90 mol% is more preferable. By making the content rate of a structural unit (f-1) into the said range, the mass content rate of the fluorine atom of a [D] polymer can be adjusted further appropriately.

[構造単位(f−2)]
構造単位(f−2)は、下記式(f−2)で表される。[D]重合体は構造単位(f−2)を有することで、アルカリ現像液への溶解性が向上し、現像欠陥の発生を抑制することができる。
[Structural unit (f-2)]
The structural unit (f-2) is represented by the following formula (f-2). [D] Since the polymer has the structural unit (f-2), the solubility in an alkaline developer is improved, and the occurrence of development defects can be suppressed.

Figure 2018097125
Figure 2018097125

構造単位(f−2)は、(x)アルカリ可溶性基を有する場合と、(y)アルカリの作用により解離してアルカリ現像液への溶解性が増大する基(以下、単に「アルカリ解離性基」とも言う。)を有する場合の2つに大別される。(x)、(y)双方に共通して、上記式(f−2)中、Rは水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは単結合、炭素数1〜20の(s+1)価の炭化水素基、この炭化水素基のR側の末端に酸素原子、硫黄原子、−NRdd−、カルボニル基、−COO−若しくは−CONH−が結合された構造、又はこの炭化水素基が有する水素原子の一部がヘテロ原子を有する有機基により置換された構造である。Rddは、水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。sは、1〜3の整数である。但しsが1の場合、Rが単結合である場合はない。 The structural unit (f-2) includes (x) an alkali-soluble group, and (y) a group (hereinafter simply referred to as an “alkali-dissociable group” which dissociates due to the action of an alkali and increases the solubility in an alkali developer. It is also divided into two cases. Common to both (x) and (y), in formula (f-2), R C represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R D is a single bond, a (s + 1) -valent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, an oxygen atom, a sulfur atom, —NR dd —, a carbonyl group, —COO—, or a terminal on the R E side of this hydrocarbon group It is a structure in which —CONH— is bonded, or a structure in which a part of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group is substituted with an organic group having a hetero atom. R dd is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. s is an integer of 1 to 3. However, when s is 1, RD is not a single bond.

構造単位(f−2)が(x)アルカリ可溶性基を有する場合、Rは水素原子であり、Aは酸素原子、−COO−*又は−SOO−*である。*はRに結合する部位を示す。Wは単結合、炭素数1〜20の炭化水素基又は2価のフッ素化炭化水素基である。Aが酸素原子である場合、WはAが結合する炭素原子にフッ素原子又はフルオロアルキル基を有するフッ素化炭化水素基である。Rは単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。sが2又は3の場合、複数のR、W、A及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。構造単位(f−2)が(x)アルカリ可溶性基を有することで、アルカリ現像液に対する親和性を高め、現像欠陥を抑制することができる。(x)アルカリ可溶性基を有する構造単位(f−2)としては、Aが酸素原子でありWが1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2,2−プロパンジイル基である場合が特に好ましい。 When the structural unit (f-2) has (x) an alkali-soluble group, R F is a hydrogen atom, and A 1 is an oxygen atom, —COO— * or —SO 2 O— *. * Indicates a site that binds to R F. W 1 is a single bond, a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a divalent fluorinated hydrocarbon group. When A 1 is an oxygen atom, W 1 is a fluorinated hydrocarbon group having a fluorine atom or a fluoroalkyl group on the carbon atom to which A 1 is bonded. R E is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. When s is 2 or 3, a plurality of R E , W 1 , A 1 and R F may be the same or different. When the structural unit (f-2) has (x) an alkali-soluble group, the affinity for an alkali developer can be increased and development defects can be suppressed. (X) As the structural unit (f-2) having an alkali-soluble group, A 1 is an oxygen atom and W 1 is a 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2,2-propanediyl group. Is particularly preferred.

構造単位(f−2)が(y)アルカリ解離性基を有する場合、Rは炭素数1〜30の1価の有機基であり、Aは酸素原子、−NRaa−、−COO−*又は−SOO−*である。Raaは水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。*はRに結合する部位を示す。Wは単結合又は炭素数1〜20の2価のフッ素化炭化水素基である。Rは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。Aが−COO−*又は−SOO−*である場合、W又はRはAと結合する炭素原子又はこれに隣接する炭素原子上にフッ素原子を有する。Aが酸素原子である場合、W、Rは単結合であり、Rは炭素数1〜20の炭化水素基のR側の末端にカルボニル基が結合された構造であり、Rはフッ素原子を有する有機基である。sが2又は3の場合、複数のR、W、A及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。構造単位(f−2)が(y)アルカリ解離性基を有することにより、アルカリ現像工程においてレジスト膜表面が疎水性から親水性へと変化する。この結果、現像液に対する親和性を大幅に高め、より効率的に現像欠陥を抑制することができる。(y)アルカリ解離性基を有する構造単位(f−2)としては、Aが−COO−*であり、R若しくはW又はこれら両方がフッ素原子を有するものが特に好ましい。 When the structural unit (f-2) has (y) an alkali dissociable group, R F is a monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms, A 1 is an oxygen atom, —NR aa —, —COO—. * or -SO 2 O- *. R aa is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. * Indicates a site that binds to R F. W 1 is a single bond or a divalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R E is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. When A 1 is —COO— * or —SO 2 O— *, W 1 or R F has a fluorine atom on the carbon atom bonded to A 1 or the carbon atom adjacent thereto. When A 1 is an oxygen atom, W 1 and R E are single bonds, R D is a structure in which a carbonyl group is bonded to a terminal on the R E side of a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, F is an organic group having a fluorine atom. When s is 2 or 3, a plurality of R E , W 1 , A 1 and R F may be the same or different. When the structural unit (f-2) has (y) an alkali-dissociable group, the resist film surface changes from hydrophobic to hydrophilic in the alkali development step. As a result, the affinity for the developer can be greatly increased and development defects can be more efficiently suppressed. (Y) As the structural unit (f-2) having an alkali dissociable group, it is particularly preferable that A 1 is —COO— *, and R F or W 1 or both have a fluorine atom.

としては、構造単位(f−2)を与える単量体の共重合性等の観点から、水素原子及びメチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 As R C , a hydrogen atom and a methyl group are preferable, and a methyl group is more preferable from the viewpoint of the copolymerizability of the monomer giving the structural unit (f-2).

が2価の有機基である場合、ラクトン構造を有する基が好ましく、多環のラクトン構造を有する基がより好ましく、ノルボルナンラクトン構造を有する基がより好ましい。 When R E is a divalent organic group, a group having a lactone structure is preferable, a group having a polycyclic lactone structure is more preferable, and a group having a norbornane lactone structure is more preferable.

[D]重合体が構造単位(f−2)を有する場合、構造単位(f−2)の含有割合の下限としては、[D]重合体を構成する全構造単位に対して、0モル%が好ましく、5モル%がより好ましい。上記含有割合の上限としては、50モル%が好ましく、40モル%がより好ましい。構造単位(f−2)の含有割合を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物から形成されたレジスト膜表面をアルカリ現像前後で撥水性から親水性へより適切に変えることができる。   [D] When a polymer has a structural unit (f-2), as a minimum of the content rate of a structural unit (f-2), it is 0 mol% with respect to all the structural units which comprise a [D] polymer. Is preferable, and 5 mol% is more preferable. As an upper limit of the said content rate, 50 mol% is preferable and 40 mol% is more preferable. By setting the content ratio of the structural unit (f-2) in the above range, the surface of the resist film formed from the radiation-sensitive resin composition can be more appropriately changed from water repellency to hydrophilicity before and after alkali development. .

構造単位(f)の含有割合の下限としては、[D]重合体を構成する全構造単位に対して、10モル%が好ましく、20モル%がより好ましく、25モル%がさらに好ましい。上記含有割合の上限としては、100モル%が好ましく、90モル%がより好ましく、80モル%がさらに好ましい。   As a minimum of the content rate of a structural unit (f), 10 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [D] polymer, 20 mol% is more preferable, and 25 mol% is further more preferable. As an upper limit of the said content rate, 100 mol% is preferable, 90 mol% is more preferable, and 80 mol% is further more preferable.

[D]重合体における酸解離性基を含む構造単位の下限としては、[D]重合体を構成する全構造単位に対して、10モル%が好ましく、20モル%がより好ましく、25モル%がさらに好ましい。上記含有割合の上限としては、90モル%が好ましく、80モル%がより好ましく、75モル%がさらに好ましい。酸解離性基を含む構造単位の含有割合を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物の現像欠陥抑制性をさらに向上させることができる。   [D] The lower limit of the structural unit containing an acid dissociable group in the polymer is preferably 10 mol%, more preferably 20 mol%, and more preferably 25 mol% with respect to all structural units constituting the [D] polymer. Is more preferable. As an upper limit of the said content rate, 90 mol% is preferable, 80 mol% is more preferable, and 75 mol% is further more preferable. By making the content rate of the structural unit containing an acid dissociable group into the said range, the development defect inhibitory property of the said radiation sensitive resin composition can further be improved.

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

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

[D]重合体のGPCによる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。[D]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及び現像欠陥抑制性が向上する。   [D] The lower limit of Mw by GPC of the polymer is preferably 1,000, more preferably 3,000, still more preferably 4,000, and particularly preferably 5,000. The upper limit of Mw is preferably 50,000, more preferably 30,000, still more preferably 20,000, and particularly preferably 10,000. [D] 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.

[D]重合体のGPCによるMnに対するMwの比(Mw/Mn)の下限としては、通常1であり、1.2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。   [D] The lower limit of the ratio of Mw to Mn (Mw / Mn) by GPC of the polymer is usually 1 and preferably 1.2. As an upper limit of the ratio, 5 is preferable, 3 is more preferable, and 2 is more preferable.

<[E]溶媒>
当該感放射線性樹脂組成物は、通常[E]溶媒を含有する。[E]溶媒は、少なくとも[A]重合体及び[B]酸発生体並びに必要に応じて含有される[C]酸発生体、[D]重合体、[F]窒素含有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。
<[E] solvent>
The radiation-sensitive resin composition usually contains an [E] solvent. [E] The solvent dissolves at least the [A] polymer and the [B] acid generator and the [C] acid generator, [D] polymer, [F] nitrogen-containing compound, etc. contained as necessary. There is no particular limitation as long as it is a dispersible solvent.

[E]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。   [E] 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;
プロピレングリコール等の炭素数2〜18の多価アルコール系溶媒;
プロピレングリコールモノメチルエーテル等の炭素数3〜19の多価アルコール部分エーテル系溶媒などが挙げられる。
Examples of the alcohol solvent include aliphatic monoalcohol solvents having 1 to 18 carbon atoms such as 4-methyl-2-pentanol and n-hexanol;
An alicyclic monoalcohol solvent having 3 to 18 carbon atoms such as cyclohexanol;
A C2-C18 polyhydric alcohol solvent such as propylene glycol;
Examples thereof include C3-C19 polyhydric alcohol partial ether solvents such as propylene glycol monomethyl ether.

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

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

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

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

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

[E]溶媒としては、エステル系溶媒及びケトン系溶媒が好ましく、多価アルコール部分エーテルカルボキシレート系溶媒及び環状ケトン系溶媒がより好ましく、多価アルコール部分アルキルエーテルアセテート及びシクロアルカノンがさらに好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及びシクロヘキサノンが特に好ましい。当該感放射線性樹脂組成物は、[E]溶媒を1種又は2種以上含有していてもよい。   [E] As the solvent, ester solvents and ketone solvents are preferable, polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvents and cyclic ketone solvents are more preferable, polyhydric alcohol partial alkyl ether acetates and cycloalkanones are more preferable, Propylene glycol monomethyl ether acetate and cyclohexanone are particularly preferred. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more [E] solvents.

<[F]窒素含有化合物>
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、[F]窒素含有化合物を含有してもよい。[F]窒素含有化合物は、露光により[D]他の酸発生体等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。また、感放射線性樹脂組成物の貯蔵安定性が向上すると共に、レジストとしての解像度がより向上する。さらに、露光から現像処理までの引き置き時間の変動によるレジストパターンの線幅変化を抑えることができ、プロセス安定性に優れた感放射線性樹脂組成物が得られる。
<[F] Nitrogen-containing compound>
The said radiation sensitive resin composition may contain a [F] nitrogen-containing compound in the range which does not impair the effect of this invention. [F] The nitrogen-containing compound serves as an acid diffusion control agent that controls the diffusion phenomenon in the resist film of the acid generated from [D] other acid generators and the like by exposure, and suppresses an undesirable chemical reaction in the non-exposed region. There is an effect. Further, the storage stability of the radiation sensitive resin composition is improved, and the resolution as a resist is further improved. Furthermore, a change in the line width of the resist pattern due to fluctuations in the holding time from exposure to development processing can be suppressed, and a radiation-sensitive resin composition excellent in process stability can be obtained.

[F]窒素含有化合物としては、例えば下記式(5)で表される化合物(以下、「含窒素化合物(I)」ともいう。)、同一分子内に窒素原子を2個有する化合物(以下、「含窒素化合物(II)」ともいう。)、窒素原子を3個有する化合物(以下、「含窒素化合物(III)」ともいう。)、アミド基含有化合物、ウレア化合物、含窒素複素環化合物等が挙げられる。   [F] Examples of the nitrogen-containing compound include a compound represented by the following formula (5) (hereinafter also referred to as “nitrogen-containing compound (I)”), a compound having two nitrogen atoms in the same molecule (hereinafter referred to as “nitrogen-containing compound (I)”). Also referred to as “nitrogen-containing compound (II)”), compounds having three nitrogen atoms (hereinafter also referred to as “nitrogen-containing compound (III)”), amide group-containing compounds, urea compounds, nitrogen-containing heterocyclic compounds, etc. Is mentioned.

Figure 2018097125
Figure 2018097125

上記式(5)中、R20、R21及びR22は、それぞれ独立して、水素原子、置換若しくは非置換のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基である。 In the above formula (5), R 20 , R 21 and R 22 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or an aralkyl group.

含窒素化合物(I)としては、例えばn−ヘキシルアミン等のモノアルキルアミン類;ジ−n−ブチルアミン等のジアルキルアミン類;トリエチルアミン等のトリアルキルアミン類;アニリン、2,6−ジi−プロピル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; aniline and 2,6-dii-propyl And aromatic amines such as aniline.

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

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

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

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

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

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

当該感放射線性樹脂組成物が[F]窒素含有化合物として[F]窒素含有化合物を含有する場合、[F]窒素含有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、0.3質量部がより好ましく、1質量部がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、15質量部が好ましく、10質量部がより好ましく、5質量部がさらに好ましい。   When the said radiation sensitive resin composition contains a [F] nitrogen-containing compound as a [F] nitrogen-containing compound, as a minimum of content of a [F] nitrogen-containing compound, with respect to 100 mass parts of [A] polymers. 0.1 parts by mass is preferable, 0.3 parts by mass is more preferable, and 1 part by mass is more preferable. As an upper limit of the said content, 15 mass parts is preferable, 10 mass parts is more preferable, and 5 mass parts is further 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]〜[F]成分以外のその他の任意成分を含有していてもよい。その他の任意成分としては、例えば界面活性剤、脂環式骨格含有化合物、増感剤、偏在化促進剤等が挙げられる。これらのその他の任意成分は、それぞれ1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<Other optional components>
The said radiation sensitive resin composition may contain other arbitrary components other than the said [A]-[F] component. Examples of other optional components include surfactants, alicyclic skeleton-containing compounds, sensitizers, uneven distribution accelerators, and the like. Each of these other optional components may be used alone or in combination of two or more.

[界面活性剤]
界面活性剤は、塗工性、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。界面活性剤の含有量の上限としては、[A]重合体100質量部に対して、2質量部が好ましく、1質量部がより好ましい。
[Surfactant]
Surfactants have the effect of improving coatability, striation, developability, and the like. Examples of the surfactant include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene n-octylphenyl ether, polyoxyethylene n-nonylphenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol dilaurate. 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. EF352, DIC's "Megafuck F171", "F173, Sumitomo 3M's" Florard FC430 "," FC431 ", Asahi Glass Industry's" Asahi Guard AG710 "," Surflon S-382 "," SC " -101 "," SC-102 "," SC-103 "," SC-104 "," SC-105 "," SC-106 ", and the like. The upper limit of the content of the surfactant is preferably 2 parts by mass and more preferably 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the [A] polymer.

[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、[B]酸発生体からの酸の生成量を増加する作用を示すものであり、当該感放射線性樹脂組成物の「みかけの感度」を向上させる効果を奏する。
[Sensitizer]
A sensitizer exhibits the effect | action which increases the production amount of the acid from a [B] acid generator, and there exists an effect which improves the "apparent sensitivity" of the said radiation sensitive resin composition.

増感剤としては、例えばカルバゾール類、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ナフタレン類、フェノール類、ビアセチル、エオシン、ローズベンガル、ピレン類、アントラセン類、フェノチアジン類等が挙げられる。これらの増感剤は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。増感剤の含有量の上限としては、[A]重合体100質量部に対して、2質量部が好ましく、1質量部がより好ましい。   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 an upper limit of content of a sensitizer, 2 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of [A] polymer, and 1 mass part is more preferable.

[偏在化促進剤]
偏在化促進剤は、当該感放射線性樹脂組成物が[D]重合体を含有する場合等に、[D]重合体を、より効率的にレジスト膜表面に偏在化させる成分である。当該感放射線性樹脂組成物が偏在化促進剤を含有することで、[D]重合体をレジスト膜表面により効果的に偏在化させることができ、結果として[D]重合体の使用量を少なくすることができる。偏在化促進剤としては、例えばラクトン化合物、カーボネート化合物、ニトリル化合物、多価アルコール等が挙げられる。偏在化促進剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
[Uneven distribution promoter]
The uneven distribution promoter is a component that makes the [D] polymer more unevenly distributed on the resist film surface when the radiation-sensitive resin composition contains the [D] polymer. When the radiation-sensitive resin composition contains an uneven distribution accelerator, the [D] polymer can be unevenly distributed more effectively on the resist film surface, and as a result, the amount of the [D] polymer used is reduced. can do. Examples of the uneven distribution promoter include lactone compounds, carbonate compounds, nitrile compounds, polyhydric alcohols, and the like. You may use an uneven distribution promoter individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

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

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

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

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

これらの中で、ラクトン化合物が好ましく、γ−ブチロラクトンがより好ましい。   Of these, lactone compounds are preferred, and γ-butyrolactone is more preferred.

当該感放射線性樹脂組成物が偏在化促進剤を含有する場合、偏在化促進剤の含有量の下限としては、[A]重合体100質量部に対して、5質量部が好ましく、10質量がより好ましく、20質量部がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、[A]重合体100質量部に対して、300質量部が好ましく、100質量部がより好ましく、70質量部がさらに好ましい。   When the radiation sensitive resin composition contains an uneven distribution accelerator, the lower limit of the content of the uneven distribution accelerator is preferably 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer [A]. More preferred is 20 parts by mass. The upper limit of the content is preferably 300 parts by mass, more preferably 100 parts by mass, and still more preferably 70 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the [A] polymer.

<感放射線性樹脂組成物の調製方法>
当該感放射線性樹脂組成物は、例えば[A]重合体及び[B]酸発生体並びに必要に応じて含有される[C]感放射線性酸発生体、[D]重合体、[E]溶媒、[F]窒素含有化合物、その他の任意成分を所定の割合で混合し、好ましくは、得られた混合液を、例えば孔径0.2μm程度のフィルター等でろ過することで調製することができる。当該感放射線性樹脂組成物の固形分濃度の下限としては、0.1質量%が好ましく、0.5質量部がより好ましく、1質量%がさらに好ましい。上記固形分濃度の上限としては、50質量%が好ましく、30質量%がより好ましく、20質量%がさらに好ましい。
<Method for preparing radiation-sensitive resin composition>
The radiation-sensitive resin composition includes, for example, a [A] polymer and a [B] acid generator, and a [C] radiation-sensitive acid generator, a [D] polymer, and an [E] solvent that are contained as necessary. , [F] a nitrogen-containing compound and other optional components are mixed at a predetermined ratio, and preferably, the obtained mixed solution can be prepared by filtering with a filter having a pore size of about 0.2 μm, for example. As a minimum of solid content concentration of the radiation sensitive resin composition, 0.1 mass% is preferred, 0.5 mass part is more preferred, and 1 mass% is still more preferred. As an upper limit of the said solid content concentration, 50 mass% is preferable, 30 mass% is more preferable, and 20 mass% is further more preferable.

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.

<レジストパターン形成方法>
当該レジストパターン形成方法は、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。)、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。)、及び上記露光されたレジスト膜を現像する工程(以下、「現像工程」ともいう。)を備える。
<Resist pattern formation method>
The resist pattern forming method includes a step of coating the radiation-sensitive resin composition on one surface side of a substrate (hereinafter, also referred to as “coating step”), and a resist film obtained by the coating step. A step of exposing (hereinafter also referred to as “exposure step”) and a step of developing the exposed resist film (hereinafter also referred to as “development step”).

当該レジストパターン形成方法によれば、上述した当該感放射線性樹脂組成物を用いているので、LWR性能、解像性、断面形状の矩形性、焦点深度、MEEF性能、現像欠陥抑制性及びPEB後の膜収縮抑制性に優れるレジストパターンを形成することができる。   According to the resist pattern forming method, since the radiation-sensitive resin composition described above is used, LWR performance, resolution, rectangular shape of a cross-sectional shape, depth of focus, MEEF performance, development defect suppression, and after PEB It is possible to form a resist pattern excellent in the film shrinkage inhibiting property.

[塗工工程]
本工程で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。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工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工方法としては、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等が挙げられる。当該感放射線性樹脂組成物を塗工する際には、形成されるレジスト膜が所望の厚みとなるように、塗工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工した後、溶媒を揮発させるためにプレベーク(以下、「PB」ともいう。)を行ってもよい。PBの温度の下限としては、30℃が好ましく、50℃がより好ましい。上記温度の上限としては、200℃が好ましく、150℃がより好ましい。PBの時間の下限としては、10秒が好ましく、30秒がより好ましい。上記時間の上限としては、600秒が好ましく、300秒がより好ましい。レジスト膜の平均厚みの下限としては、10nmが好ましく、20nmがより好ましく、50nmがさらに好ましい。上記平均厚みの上限としては、1,000nmが好ましく、200nmがより好ましく、150nmがさらに好ましい。
[Coating process]
In this step, the radiation sensitive resin composition is applied to one side of the substrate. 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, well-known methods, such as a spin coat method, etc. are mentioned. When the radiation sensitive resin composition is applied, the amount of the radiation sensitive resin composition to be applied is adjusted so that the resist film to be formed has a desired thickness. In addition, after coating the said radiation sensitive resin composition on a board | substrate, in order to volatilize a solvent, you may pre-bake (henceforth "PB"). As a minimum of the temperature of PB, 30 degreeC is preferable and 50 degreeC is more preferable. As an upper limit of the said temperature, 200 degreeC is preferable and 150 degreeC is more preferable. The lower limit of the PB time is preferably 10 seconds, and more preferably 30 seconds. The upper limit of the time is preferably 600 seconds, and more preferably 300 seconds. As a minimum of the average thickness of a resist film, 10 nm is preferred, 20 nm is more preferred, and 50 nm is still more preferred. The upper limit of the average thickness is preferably 1,000 nm, more preferably 200 nm, and even more preferably 150 nm.

[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、水等の液浸露光液を介し、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ことにより行う。
[Exposure process]
In this step, the resist film obtained by the coating step is exposed. In some cases, this exposure is performed by irradiating with radiation through a mask having a predetermined pattern through an immersion exposure liquid such as water.

液浸露光液としては、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。この液浸露光液を介した状態、すなわち、レンズとレジスト膜との間に液浸露光液を満たした状態で、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。   As the immersion exposure liquid, a liquid having a refractive index larger than that of air is usually used. Specific examples include pure water, long-chain or cyclic aliphatic compounds, and the like. In this state through the immersion exposure liquid, that is, in a state where the immersion exposure liquid is filled between the lens and the resist film, the exposure apparatus irradiates radiation, and the resist film is formed through a mask having a predetermined pattern. Exposure.

上記放射線としては、使用される感放射線性酸発生剤の種類に応じて、可視光線、紫外線、ArFエキシマレーザー光(波長193nm)、KrFエキシマレーザー光(波長248nm)等の遠紫外線、極端紫外線(Extreme Ultraviolet(EUV)、13.5nm)、X線等の電磁波、電子線、α線等の荷電粒子線等から適宜選定されて使用されるが、これらの中でも、ArFエキシマレーザー光、KrFエキシマレーザー光、EUV、X線及び電子線が好ましく、ArFエキシマレーザー光、EUV及び電子線がより好ましい。なお、露光量等の露光条件は、当該感放射線性樹脂組成物の配合組成、添加剤の種類等に応じて適宜選定することができる。   Examples of the radiation include far ultraviolet rays such as visible light, ultraviolet rays, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), and extreme ultraviolet rays (depending on the type of radiation-sensitive acid generator used). Extreme Ultraviolet (EUV), 13.5 nm), electromagnetic waves such as X-rays, charged particle beams such as electron beams and α-rays, etc., are appropriately selected and used. Among these, ArF excimer laser light, KrF excimer laser Light, EUV, X-ray and electron beam are preferable, and ArF excimer laser light, EUV and electron beam are more preferable. In addition, exposure conditions, such as exposure amount, can be suitably selected according to the compounding composition of the said radiation sensitive resin composition, the kind of additive, etc.

露光後のレジスト膜に対し、加熱処理(以下、「露光後加熱(ポストエクスポージャーベーク、PEB)」ともいう。)を行うことが好ましい。このPEBにより、[A]重合体等の酸解離性基の解離反応を円滑に進行させることができる。PEBの加熱条件は、感放射線性樹脂組成物の配合組成によって適宜調整されるが、PEBの温度の下限としては、30℃が好ましく、50℃がより好ましく、70℃がさらに好ましい。上記温度の上限としては、200℃が好ましく、150℃がより好ましく、120℃がさらに好ましい。PEBの時間の下限としては、10秒が好ましく、30秒がより好ましい。上記時間の上限としては、600秒が好ましく、300秒がより好ましい。当該レジストパターン形成方法においては、上述の当該感放射線性樹脂組成物を用いるので、PEB後の膜収縮抑制性に優れたものとなる。   It is preferable to perform heat treatment (hereinafter also referred to as “post-exposure baking (post-exposure baking, PEB)”) on the resist film after exposure. By this PEB, the dissociation reaction of an acid dissociable group such as the [A] polymer can be smoothly advanced. The heating conditions for PEB are appropriately adjusted depending on the composition of the radiation sensitive resin composition, but the lower limit of the temperature of PEB is preferably 30 ° C, more preferably 50 ° C, and even more preferably 70 ° C. As an upper limit of the said temperature, 200 degreeC is preferable, 150 degreeC is more preferable, and 120 degreeC is further more preferable. The lower limit of the PEB time is preferably 10 seconds, more preferably 30 seconds. The upper limit of the time is preferably 600 seconds, and more preferably 300 seconds. In the resist pattern forming method, since the radiation-sensitive resin composition is used, the film shrinkage suppression property after PEB is excellent.

また、感放射線性樹脂組成物の潜在能力を最大限に引き出すため、例えば特公平6−12452号公報、特開昭59−93448号公報等に開示されているように、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、例えば特開平5−188598号公報等に開示されているように、レジスト膜上に保護膜を設けることもできる。   In order to maximize the potential of the radiation-sensitive resin composition, for example, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-12452, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-93448, etc., on the substrate to be used. An organic or inorganic antireflection film can also be formed. In order to prevent the influence of basic impurities contained in the ambient atmosphere, a protective film can be provided on the resist film as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-188598.

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

アルカリ現像液としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、けい酸ナトリウム、メタけい酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、エチルジメチルアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、ピロール、ピペリジン、コリン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン等のアルカリ性化合物の少なくとも1種を溶解したアルカリ水溶液等が挙げられる。これらの中で、TMAH水溶液が好ましく、2.38質量%TMAH水溶液がより好ましい。   Examples of the alkali developer include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine, methyldiethylamine. , Ethyldimethylamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene, 1,5-diazabicyclo [4.3. 0.0] -5-nonene, and an alkaline aqueous solution in which at least one of alkaline compounds is dissolved. In these, a TMAH aqueous solution is preferable and a 2.38 mass% TMAH aqueous solution is more preferable.

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

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

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)の測定]
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。
[Measurement of 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 injection volume: 100 μL
Column temperature: 40 ° C
Detector: Differential refractometer Standard material: Monodisperse polystyrene

H−NMR分析及び13C−NMR分析]
日本電子社の「JNM−Delta400」を用い、各重合体における各構造単位の含有割合(モル%)を求める分析を行った。
[ 1 H-NMR analysis and 13 C-NMR analysis]
The analysis which calculated | required the content rate (mol%) of each structural unit in each polymer was performed using "JNM-Delta400" of JEOL.

<[A]重合体及び[D]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 [D] polymer>
The monomers used in the synthesis of each polymer in each example and comparative example are shown below.

立体的にバルキーな構造からなる大保護基を有する化合物としてM−2、M−4、M−6、M−7、M−8、M−11、M−12、M−13及びM−14を用い、小さい構造からなる小保護基を有する化合物としてM−1及びM−3を用い、極性基を有する化合物としてM−5、M−9及びM−10を用いた。なお以下の合成例においては特に断りのない限り、質量部は使用した単量体の合計質量を100質量部とした場合の値を意味し、モル%は使用した単量体の合計モル数を100モル%とした場合の値を意味する。   M-2, M-4, M-6, M-7, M-8, M-11, M-12, M-13 and M-14 are compounds having a large protective group having a sterically bulky structure. M-1 and M-3 were used as compounds having a small protective group having a small structure, and M-5, M-9 and M-10 were used as compounds having a polar group. In the following synthesis examples, unless otherwise specified, parts by mass means a value when the total mass of the monomers used is 100 parts by mass, and mol% indicates the total number of moles of the monomers used. It means the value when it is 100 mol%.

Figure 2018097125
Figure 2018097125

[合成例1](重合体(A−1)の合成)
単量体としての化合物(M−1)、化合物(M−2)及び化合物(M−5)を、モル比率が25/25/50となるよう2−ブタノン(200質量部)に溶解した。ここに開始剤としてAIBN(5モル%)を添加し、単量体溶液を調製した。反応容器に2−ブタノン(100質量部)を入れ、30分窒素パージした。反応容器内を80℃とし、攪拌しながら、上記単量体溶液を3時間かけて滴下した。滴下開始を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、重合溶液を水冷して30℃以下に冷却した。冷却した重合溶液をメタノール(2000質量部)中に投入し、析出した白色粉末をろ別した。ろ別した白色粉末をメタノールで2回洗浄した後、ろ別し、50℃で17時間乾燥させて白色粉末状の重合体(A−1)を良好な収率で得た。重合体(A−1)のMwは6,300であり、Mw/Mnは1.39であった。13C−NMR分析の結果、(M−1)、(M−2)、(M−5)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ25.0モル%、24.3モル%、及び50.7モル%であった。
[Synthesis Example 1] (Synthesis of polymer (A-1))
Compound (M-1), compound (M-2), and compound (M-5) as monomers were dissolved in 2-butanone (200 parts by mass) so that the molar ratio was 25/25/50. Here, AIBN (5 mol%) was added as an initiator to prepare a monomer solution. 2-butanone (100 parts by mass) was placed in the reaction vessel and purged with nitrogen for 30 minutes. The monomer solution was added dropwise over 3 hours while stirring in a reaction vessel at 80 ° C. The dripping start was set as the polymerization reaction start time, and the polymerization reaction was carried out for 6 hours. After completion of the polymerization reaction, the polymerization solution was cooled with water and cooled to 30 ° C. or lower. The cooled polymerization solution was put into methanol (2000 parts by mass), and the precipitated white powder was filtered off. The filtered white powder was washed twice with methanol, filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powdery polymer (A-1) in good yield. Mw of the polymer (A-1) was 6,300, and Mw / Mn was 1.39. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of each structural unit derived from (M-1), (M-2), and (M-5) was 25.0 mol%, 24.3 mol%, and It was 50.7 mol%.

[合成例2〜7及び合成例9〜11](重合体(A−2)〜重合体(A−7)及び重合体(A−9)〜重合体(A−11)の合成)
モノマーを適宜選択し、合成例1と同様の操作を行うことによって、重合体(A−2)〜重合体(A−7)及び重合体(A−9)〜重合体(A−11)を合成した。
[Synthesis Examples 2 to 7 and Synthesis Examples 9 to 11] (Synthesis of Polymer (A-2) to Polymer (A-7) and Polymer (A-9) to Polymer (A-11))
A monomer is appropriately selected, and the same operation as in Synthesis Example 1 is performed to obtain a polymer (A-2) to a polymer (A-7) and a polymer (A-9) to a polymer (A-11). Synthesized.

[合成例8](重合体(A−8)の合成)
単量体としての化合物(M−2)及び化合物(M−10)を、モル比率が50/50となるよう、プロピレングリコールモノメチルエーテル(100質量部)に溶解した。ここに開始剤としてAIBN(6モル%)を、連鎖移動剤としてt−ドデシルメルカプタン(開始剤100質量部に対して38質量部)を加えて単量体溶液を調製した。この単量体溶液を窒素雰囲気下、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n−ヘキサン(1000質量部)中に滴下して、重合体を凝固精製した。上記重合体に、再度プロピレングリコールモノメチルエーテル(150質量部)を加えた。更に、メタノール(150質量部)、トリエチルアミン(化合物(M−10)の使用量に対し1.5モル当量)及び水(化合物(M−10)の使用量に対し1.5モル当量)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、得られた重合体をアセトン(150質量部)に溶解した。これを水(2000質量部)中に滴下して凝固させ、生成した白色粉末をろ別した。50℃で17時間乾燥させて白色粉末状の重合体(A−8)を良好な収率で得た。重合体(A−8)のMwは6,300であり、Mw/Mnは1.90であった。13C−NMR分析の結果、(M−2)及び(M−10)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ49.3モル%及び50.7モル%であった。
[Synthesis Example 8] (Synthesis of polymer (A-8))
The compound (M-2) and the compound (M-10) as monomers were dissolved in propylene glycol monomethyl ether (100 parts by mass) so that the molar ratio was 50/50. A monomer solution was prepared by adding AIBN (6 mol%) as an initiator and t-dodecyl mercaptan (38 parts by mass relative to 100 parts by mass of the initiator) as a chain transfer agent. This monomer solution was copolymerized under a nitrogen atmosphere while maintaining the reaction temperature at 70 ° C. for 16 hours. After the completion of the polymerization reaction, the polymerization solution was dropped into n-hexane (1000 parts by mass) to solidify and purify the polymer. To the polymer, propylene glycol monomethyl ether (150 parts by mass) was added again. Further, methanol (150 parts by mass), triethylamine (1.5 molar equivalents relative to the amount of compound (M-10) used) and water (1.5 molar equivalents relative to the amount of compound (M-10) used) were added. Then, 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 polymer was dissolved in acetone (150 parts by mass). This was dropped into water (2000 parts by mass) to solidify, and the produced white powder was filtered off. It was dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powdery polymer (A-8) in a good yield. Mw of the polymer (A-8) was 6,300, and Mw / Mn was 1.90. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of each structural unit derived from (M-2) and (M-10) was 49.3 mol% and 50.7 mol%, respectively.

[合成例12](重合体(A−12)の合成)
モノマーを選択し、合成例8と同様の操作を行うことによって、重合体(A−12)を合成した。
[Synthesis Example 12] (Synthesis of Polymer (A-12))
A monomer was selected and the same operation as in Synthesis Example 8 was performed to synthesize a polymer (A-12).

[合成例13](重合体(D−1)の合成)
単量体としての化合物(M−1)及び化合物(M−9)をモル比率が70/30となるよう、2−ブタノン(200質量部)に溶解した。ここに開始剤としてAIBN(全単量体に対して5モル%)を添加して単量体溶液を調製した。反応容器に2−ブタノン(100質量部)を入れ、30分窒素パージした。反応容器内を80℃とし、攪拌しながら上記単量体溶液を3時間かけて滴下した。滴下開始を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、重合溶液を水冷して30℃以下に冷却した。溶媒をアセトニトリル(400質量部)に置換した後、ヘキサン(100質量部)を加えて撹拌しアセトニトリル層を回収する作業を3回繰り返した。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、重合体(D−1)の溶液を良好な収率で得た。重合体(D−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、(M−1)、(M−9)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ71.1モル%、28.9モル%であった。
[Synthesis Example 13] (Synthesis of Polymer (D-1))
The compound (M-1) and the compound (M-9) as monomers were dissolved in 2-butanone (200 parts by mass) so that the molar ratio was 70/30. AIBN (5 mol% with respect to all monomers) was added here as an initiator to prepare a monomer solution. 2-butanone (100 parts by mass) was placed in the reaction vessel and purged with nitrogen for 30 minutes. The inside of the reaction vessel was set to 80 ° C., and the monomer solution was added dropwise over 3 hours with stirring. The dripping start was set as the polymerization reaction start time, and the polymerization reaction was carried out for 6 hours. After completion of the polymerization reaction, the polymerization solution was cooled with water and cooled to 30 ° C. or lower. After replacing the solvent with acetonitrile (400 parts by mass), the operation of adding hexane (100 parts by mass) and stirring to recover the acetonitrile layer was repeated three times. By replacing the solvent with propylene glycol monomethyl ether acetate, a solution of the polymer (D-1) was obtained in good yield. Mw of the polymer (D-1) was 7,300, and Mw / Mn was 2.00. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratios of structural units derived from (M-1) and (M-9) were 71.1 mol% and 28.9 mol%, respectively.

得られた重合体の各構造単位の含有割合、収率、Mw及びMw/Mnの値を表1に合わせて示す。なお、以下の表中の「−」は、該当する成分を用いなかったことを示す。   The content ratio, yield, Mw, and Mw / Mn of each structural unit of the obtained polymer are shown in Table 1. In the following table, “-” indicates that the corresponding component was not used.

Figure 2018097125
*M−10に由来するp−ヒドロキシスチレン構造単位を示す
Figure 2018097125
* Indicates p-hydroxystyrene structural unit derived from M-10

<感放射線性樹脂組成物の調製>
感放射線性樹脂組成物を構成する[A]重合体及び[D]重合体以外の成分について示す。
<Preparation of radiation-sensitive resin composition>
It shows about components other than the [A] polymer and the [D] polymer which comprise a radiation sensitive resin composition.

[[B]酸発生剤]
[B]酸発生剤として下記式(B−1)〜(B−7)で表される化合物を用いた。
[[B] acid generator]
[B] Compounds represented by the following formulas (B-1) to (B-7) were used as acid generators.

Figure 2018097125
Figure 2018097125

[[C]酸発生剤(酸拡散制御剤)]
[C]酸発生剤として下記式(C−1)〜(C−2)で表される化合物を用いた。
C−1:トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネート
C−2:トリフェニルスルホニウムサリチレート
[[C] acid generator (acid diffusion controller)]
[C] Compounds represented by the following formulas (C-1) to (C-2) were used as acid generators.
C-1: Triphenylsulfonium 10-camphorsulfonate C-2: Triphenylsulfonium salicylate

Figure 2018097125
Figure 2018097125

[[E]溶媒]
[E]溶媒として下記(E−1)〜(E−4)を用いた。
E−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
E−2:シクロヘキサノン
E−3:γ−ブチロラクトン
E−4:乳酸エチル
[[E] solvent]
[E] The following (E-1) to (E-4) were used as solvents.
E-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate E-2: Cyclohexanone E-3: γ-Butyrolactone E-4: Ethyl lactate

[[F]窒素含有化合物]
[F]窒素含有化合物として下記式(F−1)で表される化合物を用いた。
F−1:N−(n−ウンデカン−1−イルカルボニルオキシエチル)モルホリン
[[F] Nitrogen-containing compound]
[F] A compound represented by the following formula (F-1) was used as the nitrogen-containing compound.
F-1: N- (n-undecan-1-ylcarbonyloxyethyl) morpholine

Figure 2018097125
Figure 2018097125

[実施例1]
[A]重合体としての(A−1)100質量部、[B]酸発生剤としての(B−2)10質量部、[C]酸拡散制御剤としての(C−1)7質量部、[D]重合体としての(D−1)3質量部、[E]溶媒としての(E−1)2,240質量部、(E−2)960質量部及び(E−3)30質量部を混合し、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過することにより、感放射線性樹脂組成物(J−1)を調製した。
[Example 1]
[A] 100 parts by mass of (A-1) as a polymer, [B] 10 parts by mass of (B-2) as an acid generator, [C] 7 parts by mass of (C-1) as an acid diffusion controller [D] 3 parts by mass as a polymer, (E-1) 2,240 parts by mass, (E-2) 960 parts by mass and (E-3) 30 parts by mass as a solvent. The radiation sensitive resin composition (J-1) was prepared by mixing parts and filtering with a membrane filter having a pore size of 0.2 μm.

[実施例2〜14及び比較例1〜4]
下記表2に示す種類及び含有量の各成分を用いた以外は実施例1と同様にして、感放射線性樹脂組成物(J−2)〜(J−14)及び(K−1)〜(K−4)を調製した。
[Examples 2 to 14 and Comparative Examples 1 to 4]
The radiation sensitive resin compositions (J-2) to (J-14) and (K-1) to (K-1) to (K) were used in the same manner as in Example 1 except that the components having the types and contents shown in Table 2 below were used. K-4) was prepared.

Figure 2018097125
Figure 2018097125

<レジストパターンの形成(1):ArFエキシマレーザー液浸露光、有機溶媒現像>
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膜厚105nmの下層反射防止膜を形成した。この下層反射防止膜上に、上記スピンコーターを使用して各感放射線性樹脂組成物を塗布し、100℃で50秒間PAB(Post applied baking;塗布後ベーク)を行った。その後23℃で30秒間冷却し、膜厚90nmのレジスト膜を形成した。次に、この塗膜を、ArFエキシマレーザー液浸露光装置(ASML社の「TWINSCAN XT−1900i」)を用い、NA=1.35、Annular(σ=0.8/0.6)の光学条件にて、58nmホール96nmピッチのレジストパターン形成用のマスクパターンを介して露光した。露光後、90℃で50秒間PEBを行った。その後、酢酸n−ブチルを用い、23℃で10秒間パドル現像を行い、2,000rpm、15秒間振り切りでスピンドライすることにより、48nmホール96nmピッチ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、ホールパターンのサイズが48nmとなる露光量を最適露光量(Eop)とした。
<Formation of resist pattern (1): ArF excimer laser immersion exposure, organic solvent development>
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 a thickness of 105 nm. On the lower antireflection film, each radiation sensitive resin composition was applied using the spin coater, and PAB (Post applied baking) was performed at 100 ° C. for 50 seconds. Thereafter, it was cooled at 23 ° C. for 30 seconds to form a resist film having a thickness of 90 nm. Next, using ArF excimer laser immersion exposure apparatus (“TWINSCAN XT-1900i” manufactured by ASML), this coating film was subjected to optical conditions of NA = 1.35 and Annular (σ = 0.8 / 0.6). Then, exposure was performed through a mask pattern for forming a resist pattern having a 58 nm hole and a 96 nm pitch. After the exposure, PEB was performed at 90 ° C. for 50 seconds. Thereafter, paddle development was performed for 10 seconds at 23 ° C. using n-butyl acetate, and spin drying was performed by shaking off at 2,000 rpm for 15 seconds to form a resist pattern having 48 nm holes and 96 nm pitches. When this resist pattern was formed, the exposure amount at which the hole pattern size was 48 nm was determined as the optimum exposure amount (Eop).

<レジストパターンの形成(2):ArFエキシマレーザー液浸露光、アルカリ現像>
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膜厚105nmの下層反射防止膜を形成した。この下層反射防止膜上に、上記スピンコーターを使用して各感放射線性樹脂組成物を塗布し、100℃で50秒間PABを行った。その後23℃で30秒間冷却し、膜厚90nmのレジスト膜を形成した。次に、この塗膜を、ArFエキシマレーザー液浸露光装置(ASML社の「TWINSCAN XT−1900i」)を用い、NA=1.35、Dipole35X(σ=0.97/0.77)の光学条件にて、38nmラインアンドスペース(1L/1S)のレジストパターン形成用のマスクパターンを介して露光した。露光後、90℃で50秒間PEBを行った。その後、2.38質量%TMAH水溶液を用い、23℃で30秒間パドル現像を行い、次に、超純水を用いて7秒間リンスし、その後、2,000rpm、15秒間振り切りでスピンドライすることにより、40nmラインアンドスペース(1L/1S)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ラインアンドスペースのパターン形成用のマスクパターンを介して形成した線幅が40nmのラインを形成する露光量を最適露光量(Eop)とした。
<Formation of resist pattern (2): ArF excimer laser immersion exposure, alkali development>
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 a thickness of 105 nm. Each radiation sensitive resin composition was applied onto the lower antireflection film using the spin coater, and PAB was performed at 100 ° C. for 50 seconds. Thereafter, it was cooled at 23 ° C. for 30 seconds to form a resist film having a thickness of 90 nm. Next, this coating film was subjected to an optical condition of NA = 1.35, Dipole 35X (σ = 0.97 / 0.77) using an ArF excimer laser immersion exposure apparatus (“TWINSCAN XT-1900i” manufactured by ASML). Then, it was exposed through a mask pattern for forming a resist pattern of 38 nm line and space (1L / 1S). After the exposure, PEB was performed at 90 ° C. for 50 seconds. Then, perform paddle development for 30 seconds at 23 ° C. using an aqueous 2.38 mass% TMAH solution, then rinse for 7 seconds using ultrapure water, and then spin dry at 2,000 rpm for 15 seconds. As a result, a 40 nm line and space (1L / 1S) resist pattern was formed. When this resist pattern was formed, the exposure amount for forming a line with a line width of 40 nm formed through a mask pattern for pattern formation with a target dimension of 40 nm line and space was defined as the optimum exposure amount (Eop).

<評価>
上記形成したレジストパターンについて、下記方法に従って測定することにより、各感放射線性樹脂組成物の評価を行った。評価結果を下記表3に示す。なお、レジストパターンの測長には走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社の「CG−5000」)を用いた。
<Evaluation>
About the formed resist pattern, each radiation sensitive resin composition was evaluated by measuring according to the following method. The evaluation results are shown in Table 3 below. A scanning electron microscope (Hitachi High-Technologies “CG-5000”) was used for measuring the resist pattern.

[CDU性能]
レジストパターンの形成(1)で求めたEopと同じ露光量を照射して形成したホールパターンを、上記走査型電子顕微鏡を用い、パターン上部から観察した。一辺400nm四方の範囲でホール径を16点測定してその平均値を求め、その平均値を任意のポイントで計500点測定し、その測定値の分布から3シグマ値を求め、これをCDU性能(nm)とした。CDU性能は、その値が小さいほど、長周期でのホール径のばらつきが小さく良好である。CDU性能は、5.0nm以下の場合は「良好」と、5.0を超える場合は「不良」と評価できる。
[CDU performance]
The hole pattern formed by irradiating with the same exposure as Eop obtained in the formation of the resist pattern (1) was observed from above the pattern using the scanning electron microscope. The hole diameter is measured at 16 points in a 400nm square area, and the average value is obtained. The average value is measured at a total of 500 points, and the 3 sigma value is obtained from the distribution of the measured values. (Nm). The smaller the value of the CDU performance, the better the variation in hole diameter over a long period. The CDU performance can be evaluated as “good” when it is 5.0 nm or less, and “bad” when it exceeds 5.0 nm.

[MEEF]
レジストパターンの形成(1)で求めたEopと同じ露光量を照射して形成したホールパターンを、上記走査型電子顕微鏡を用い、パターン上部から観察した。一辺400nm四方の範囲でホール径を16点測定してその平均値を求め、その平均値を任意のポイントで計100点測定し、平均のホール径を算出した。同様の測定をマスクサイズが1nm刻みで異なる5条件にて実施し、マスク変化量に対するホール径変化量をMEEF性能(nm)とした。MEEF性能は、その値が小さいほど、マスク忠実性があり良好である。MEEF性能は、3.9nm以下の場合は「良好」と、3.9を超える場合は「不良」と評価できる。
[MEEF]
The hole pattern formed by irradiating with the same exposure as Eop obtained in the formation of the resist pattern (1) was observed from above the pattern using the scanning electron microscope. The hole diameter was measured at 16 points in a 400 nm square side to determine the average value, and the average value was measured at 100 arbitrary points to calculate the average hole diameter. The same measurement was performed under five conditions with different mask sizes in increments of 1 nm, and the hole diameter change amount relative to the mask change amount was defined as MEEF performance (nm). The smaller the value of MEEF performance, the better the mask fidelity. The MEEF performance can be evaluated as “good” when it is 3.9 nm or less, and “bad” when it exceeds 3.9 nm.

[LWR性能]
レジストパターンの形成(2)で求めたEopと同じ露光量を照射して形成したラインアンドスペースパターンを、上記走査型電子顕微鏡を用い、パターン上部から観察した。線幅のばらつきを計500点測定し、その測定値の分布から3シグマ値を求め、これをLWR性能(nm)とした。LWR性能は、その値が小さいほど、ラインのがたつきが小さく良好である。LWR性能は、3.9nm以下の場合は「良好」と、3.9を超える場合は「不良」と評価できる。
[LWR performance]
The line and space pattern formed by irradiating with the same exposure amount as Eop obtained in the formation of the resist pattern (2) was observed from above the pattern using the scanning electron microscope. A total of 500 line width variations were measured, and a 3-sigma value was determined from the distribution of the measured values, and this was defined as LWR performance (nm). The smaller the value of the LWR performance, the smaller the line play and the better. The LWR performance can be evaluated as “good” when it is 3.9 nm or less and “bad” when it exceeds 3.9 nm.

Figure 2018097125
Figure 2018097125

[実施例15]
[A]重合体としての(A−8)100質量部、[B]酸発生剤としての(B−2)20質量部、[C]酸発生剤としての(C−3)2.5質量部、[E]溶媒としての(E−1)4280質量部、(E−4)1830質量部を混合し、0.2μmのメンブランフィルターでろ過することにより、感放射線性樹脂組成物(J−15)を調製した。
[Example 15]
[A] 100 parts by mass as a polymer (A-8), [B] 20 parts by mass as an acid generator (B-2), [C] 2.5 parts by mass as an acid generator (C-3) Part, (E-1) 4280 parts by mass as solvent and (E-4) 1830 parts by mass are mixed and filtered through a 0.2 μm membrane filter to produce a radiation sensitive resin composition (J- 15) was prepared.

[実施例16〜17及び比較例5〜6]
下記表4に示す種類及び含有量の各成分を用いた以外は実施例15と同様にして、感放射線性樹脂組成物(J−16)〜(J−17)及び(K−5)〜(K−6)を調製した。
[Examples 16 to 17 and Comparative Examples 5 to 6]
The radiation sensitive resin compositions (J-16) to (J-17) and (K-5) to (K) are used in the same manner as in Example 15 except that the components having the types and contents shown in Table 4 below are used. K-6) was prepared.

Figure 2018097125
Figure 2018097125

<レジストパターンの形成(3):電子線露光、アルカリ現像>
8インチのシリコンウェハ表面にスピンコーター(CLEAN TRACK ACT8、東京エレクトロン製)を使用して、上記表4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、膜厚50nmのレジスト膜を形成した。次に、このレジスト膜に、簡易型の電子線描画装置(日立製作所製、型式「HL800D」、出力:50KeV、電流密度:5.0A/cm)を用いて電子線を照射した。照射後、120℃で60秒間PEBを行った。その後、アルカリ現像液として2.38質量%のTMAH水溶液を用いて23℃で30秒間現像し、水で洗浄し、乾燥して100nmホール200nmピッチのポジ型レジストパターンを形成した。
<Formation of resist pattern (3): electron beam exposure, alkali development>
Using a spin coater (CLEAN TRACK ACT8, manufactured by Tokyo Electron) on the surface of an 8-inch silicon wafer, each radiation sensitive resin composition described in Table 4 was applied, and PB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. Then, it cooled at 23 degreeC for 30 second, and formed the resist film with a film thickness of 50 nm. Next, the resist film was irradiated with an electron beam using a simple electron beam drawing apparatus (manufactured by Hitachi, model “HL800D”, output: 50 KeV, current density: 5.0 A / cm 2 ). After irradiation, PEB was performed at 120 ° C. for 60 seconds. Thereafter, development was performed at 23 ° C. for 30 seconds using a 2.38 mass% TMAH aqueous solution as an alkaline developer, washed with water, and dried to form a positive resist pattern having 100 nm holes and 200 nm pitches.

<評価>
感放射線性樹脂組成物について、上記方法に従い、最適露光量(Eop)を照射して形成したレジストパターンのCDU性能を評価した。レジストパターンの測長には、走査型電子顕微鏡(S−9380、日立ハイテクノロジーズ製)を用いた。結果を下記表5に示す。
<Evaluation>
About the radiation sensitive resin composition, according to the said method, CDU performance of the resist pattern formed by irradiating the optimal exposure amount (Eop) was evaluated. For measuring the resist pattern, a scanning electron microscope (S-9380, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) was used. The results are shown in Table 5 below.

Figure 2018097125
Figure 2018097125

上記表3の結果においては、当該感放射線性樹脂組成物は、ArF露光において、有機溶媒現像におけるCDU性能及びMEEF性能並びにアルカリ現像におけるLWR性能のいずれの場合も良好であることが示された。特に、実施例1、実施例2及び実施例9〜11のエンド型のジノルボルナン構造においてi−プロピル基を有する重合体を含有する実施例は優れた結果が得られた。
また、表5の結果においては、当該感放射線性樹脂組成物が、電子線露光におけるアルカリ現像の場合もCDU性能が良好であった。一方、比較例の感放射線性樹脂組成物は、CDU性能が実施例のものに対して劣っていることが示された。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いる。従って、本実施例の結果からEUV露光の場合においても、優れたCDU性能及び限界解像度を示すと推測される。
In the results of Table 3 above, it was shown that the radiation-sensitive resin composition was good in all cases of CDU performance and MEEF performance in organic solvent development and LWR performance in alkali development in ArF exposure. In particular, the examples containing the polymers having i-propyl groups in the end-type dinorbornane structures of Examples 1, 2 and 9 to 11 gave excellent results.
Moreover, in the result of Table 5, the CDU performance was also favorable when the radiation sensitive resin composition was subjected to alkali development in electron beam exposure. On the other hand, it was shown that the radiation sensitive resin composition of the comparative example is inferior in CDU performance to that of the example. In general, it is known that electron beam exposure shows the same tendency as in EUV exposure. Therefore, from the results of this example, it is presumed that excellent CDU performance and limit resolution are exhibited even in the case of EUV exposure.

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、LWR性能、CDU性能及びMEEF性能に優れるレジストパターンを形成することができる。本発明の化合物は、当該重合体の原料単量体として好適に用いることができる。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 having excellent LWR performance, CDU performance, and MEEF performance can be formed. The compound of the present invention can be suitably used as a raw material monomer for the polymer. Therefore, they can be suitably used for pattern formation in semiconductor device manufacturing or the like where further miniaturization is expected.

Claims (6)

下記式(1)で表される第1構造単位を有する第1重合体と、
スルホン酸又はジスルホニルイミド酸を発生する第1感放射線性酸発生体と
を含有し、
上記第1感放射線性酸発生体が、多環構造を含む基を有し、かつ1又は複数のフッ素原子を有するアニオンを含む感放射線性樹脂組成物。
Figure 2018097125
(式(1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。nは、0〜16の整数である。Rは、炭素数1〜20の1価の炭化水素基であり、nが2以上の場合、複数のRは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の炭化水素基であるか、又は複数のRが互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の脂環構造を構成する。)
A first polymer having a first structural unit represented by the following formula (1);
A first radiation-sensitive acid generator that generates sulfonic acid or disulfonylimide acid,
A radiation-sensitive resin composition in which the first radiation-sensitive acid generator includes a group having a polycyclic structure and an anion having one or more fluorine atoms.
Figure 2018097125
(In Formula (1), R 1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 2 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. N is 0. R 3 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and when n is 2 or more, the plurality of R 3 are each independently a group having 1 to 20 carbon atoms. It is a monovalent hydrocarbon group, or a plurality of R 3 are combined together to form an alicyclic structure having 3 to 20 ring members together with the carbon atom or carbon chain to which these are bonded.
上記式(1)のRの炭化水素基の炭素数が、3〜20である請求項1に記載の感放射線性樹脂組成物。 The radiation-sensitive resin composition according to claim 1, wherein the hydrocarbon group of R 2 in the above formula (1) has 3 to 20 carbon atoms. 上記第1感放射線性酸発生体以外の第2感放射線性酸発生体をさらに含有し、
上記第2感放射線性酸発生体が発生する酸の酸性度が上記第1感放射線性酸発生体が発生する酸の酸性度よりも低い請求項1又は請求項2に記載の感放射線性樹脂組成物。
Further containing a second radiation sensitive acid generator other than the first radiation sensitive acid generator,
The radiation sensitive resin according to claim 1 or 2, wherein the acidity of the acid generated by the second radiation sensitive acid generator is lower than the acidity of the acid generated by the first radiation sensitive acid generator. Composition.
上記第1構造単位が、下記式(1−1)又は下記式(1−2)で表される請求項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。
Figure 2018097125
(上記式(1−1)及び(1−2)中、R、R、R及びnは、上記式(1)と同義である。)
The radiation-sensitive resin composition according to claim 1, wherein the first structural unit is represented by the following formula (1-1) or the following formula (1-2).
Figure 2018097125
(In the above formulas (1-1) and (1-2), R 1 , R 2 , R 3 and n are as defined in the above formula (1).)
上記第1重合体よりもフッ素原子の質量含有率が大きい第2重合体をさらに含有する請求項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。   The radiation sensitive resin composition of any one of Claims 1-4 which further contains the 2nd polymer with a mass content rate of a fluorine atom larger than the said 1st polymer. 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る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 step;
And a step of developing the exposed resist film.
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