JP2020204765A - Radiation-sensitive resin composition and resist pattern-forming method - Google Patents

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

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Abstract

To provide: a radiation-sensitive resin composition with high sensitivity, favorable LWR performance and wide process latitude; and a resist pattern-forming method.SOLUTION: A radiation-sensitive resin composition contains a polymer, a radiation-sensitive acid generator, and a compound represented by formula (2) in the figure. The polymer includes a first structural unit including a phenolic hydroxyl group, a second structural unit including a group represented by formula (1) in the figure, and a third structural unit including an acid-labile group.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、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(EUV)(波長13.5nm)等の電磁波、電子線等の荷電粒子線などの放射線の照射により露光部に酸を発生させ、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 micromachining by lithography include far-ultraviolet rays such as ArF excima laser light (wavelength 193 nm) and KrF excima laser light (wavelength 248 nm), and extreme ultraviolet rays (EUV) (wavelength 13.5 nm). An acid is generated in the exposed part by irradiation with radiation such as an electromagnetic wave or a charged particle beam such as an electron beam, and a chemical reaction using this acid as a catalyst causes a difference in the dissolution rate of the exposed part and the unexposed part in the developing solution. , A resist pattern is formed on the substrate.

かかる感放射線性組成物には、極端紫外線、電子線等の露光光に対しても感度が良好であることに加え、線幅の均一性を示すLWR(Line Width Roughness)性能にも優れることが要求される。 In addition to having good sensitivity to exposure light such as extreme ultraviolet rays and electron beams, the radiation-sensitive composition is also excellent in LWR (Line Width Roughness) performance, which indicates uniformity of line width. Required.

これらの要求に対しては、感放射線性樹脂組成物に用いられる重合体やその他の成分の種類、分子構造などが検討され、さらにその組み合わせについても詳細に検討されている(特開2009−244805号公報、特開2004−012510号公報及び特開2017−141373号公報参照)。 In response to these requirements, the types and molecular structures of polymers and other components used in the radiation-sensitive resin composition have been studied, and the combinations thereof have also been studied in detail (Japanese Patent Laid-Open No. 2009-244805). (Refer to JP-A-2004-012510 and JP-A-2017-141373).

特開2009−244805号公報JP-A-2009-244805 特開2004−012510号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-012510 特開2017−141373号公報JP-A-2017-141373

レジストパターンのさらなる微細化に伴い、露光・現像条件のわずかなブレがレジストパターンの形状や欠陥の発生に及ぼす影響もますます大きくなっている。このようなプロセス条件のわずかなブレを吸収できるようなプロセスウィンドウ(プロセス余裕度)の広い感放射線性樹脂組成物も求められている。しかし、上記従来の感放射線性樹脂組成物ではこれらの要求を満たすことはできていない。 With the further miniaturization of the resist pattern, the influence of slight blurring of exposure / development conditions on the shape of the resist pattern and the occurrence of defects is increasing. There is also a demand for a radiation-sensitive resin composition having a wide process window (process margin) capable of absorbing such slight fluctuations in process conditions. However, the above-mentioned conventional radiation-sensitive resin composition cannot satisfy these requirements.

本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、露光光に対する感度が良好であり、LWR性能に優れ、かつプロセスウィンドウが広いレジストパターンを形成することができる感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法を提供することにある。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is a feeling that a resist pattern having good sensitivity to exposure light, excellent LWR performance, and a wide process window can be formed. It is an object of the present invention to provide a radioactive resin composition and a method for forming a resist pattern.

上記課題を解決するためになされた発明は、フェノール性水酸基を含む第1構造単位、下記式(1)で表される基を含む第2構造単位及び酸解離性基を含む第3構造単位を有する重合体(以下、「[A]重合体」ともいう)と、感放射線性酸発生体(以下、「[B]酸発生体」ともいう)と、下記式(2)で表される化合物(以下、「[C]化合物」ともいう)とを含有する感放射線性樹脂組成物である。

Figure 2020204765
(式(1)中、R、R、R、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子又は炭素数1〜10の1価のフッ素化炭化水素基である。但し、R、R、R、R、R及びRのうちの少なくとも1つはフッ素原子又はフッ素化炭化水素基である。Rは、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。*は、上記第2構造単位における上記式(1)で表される基以外の部分との結合部位を示す。)
Figure 2020204765
(式(2)中、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子若しくは炭素数1〜40の1価の有機基であるか、又はこれらの基のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の環構造の一部である。Aは、1価の感放射線性オニウムカチオンである。) The invention made to solve the above problems includes a first structural unit containing a phenolic hydroxyl group, a second structural unit containing a group represented by the following formula (1), and a third structural unit containing an acid dissociable group. A polymer (hereinafter, also referred to as “[A] polymer”), a radiation-sensitive acid generator (hereinafter, also referred to as “[B] acid generator”), and a compound represented by the following formula (2). It is a radiation-sensitive resin composition containing (hereinafter, also referred to as “[C] compound”).
Figure 2020204765
(In formula (1), R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are independently hydrogen atoms, fluorine atoms, chlorine atoms, bromine atoms, iodine atoms or 1 to 1 carbon atoms. It is a monovalent fluorinated hydrocarbon group of 10. However, at least one of R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 is a fluorine atom or a fluorinated hydrocarbon group. RA is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. * Indicates a bonding site with a portion other than the group represented by the above formula (1) in the above second structural unit. )
Figure 2020204765
(In the formula (2), R 7 , R 8 and R 9 are independently hydrogen atoms, fluorine atoms or monovalent organic groups having 1 to 40 carbon atoms, or among these groups. It is a part of a ring structure having 3 to 20 ring members, in which two or more are combined with each other and composed of carbon atoms to which they are bonded. A + is a monovalent radiosensitive onium cation.)

上記課題を解決するためになされた別の発明は、基板に直接又は間接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形成されたレジスト膜を露光する工程と、上記露光工程後の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 directly or indirectly coating the substrate with the radiation-sensitive resin composition, a step of exposing the resist film formed by the coating step, and a step of exposing the resist film formed by the coating step. This is a resist pattern forming method including a step of developing a resist film after the exposure step.

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、露光光に対する感度が良好であり、LWR性能に優れ、かつプロセスウィンドウが広いレジストパターンを形成することができる。したがって、これらは、今後さらに微細化が進行すると予想される半導体デバイスの加工プロセス等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, it is possible to form a resist pattern having good sensitivity to exposure light, excellent LWR performance, and a wide process window. Therefore, these can be suitably used for processing processes of semiconductor devices, which are expected to be further miniaturized in the future.

<感放射線性樹脂組成物>
当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体と[B]酸発生体と[C]化合物とを含有する。当該感放射線性樹脂組成物は、好適成分として溶媒(以下、「[D]有機溶媒」ともいう)を含有していてもよく、また、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。
<Radiation-sensitive resin composition>
The radiation-sensitive resin composition contains a [A] polymer, a [B] acid generator, and a [C] compound. The radiation-sensitive resin composition may contain a solvent (hereinafter, also referred to as “[D] organic solvent”) as a suitable component, and may contain other optional components as long as the effects of the present invention are not impaired. It may be contained.

当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体と[B]酸発生体と[C]化合物とを含有することで、露光光に対する感度が良好であり、LWR性能に優れ、かつプロセスウィンドウが広いレジストパターンを形成することができる。当該感放射線性樹脂組成物が上記構成を備えることで上記効果を奏する理由については必ずしも明確ではないが、例えば以下のように推察することができる。すなわち、当該感放射線性樹脂組成物が含有する[A]重合体は、フェノール性水酸基を含む第1構造単位及び上記式(1)で表される基を含む第2構造単位を有することにより、現像液に対する溶解性が向上する。さらに、当該感放射線性樹脂組成物が[C]化合物を含有することにより、現像液に対する溶解性がさらに向上する。その結果、当該感放射線性樹脂組成物により、露光光に対する感度が良好であり、LWR性能に優れ、かつプロセスウィンドウが広いレジストパターンを形成することができると考えられる。 The radiation-sensitive resin composition contains the [A] polymer, the [B] acid generator, and the [C] compound, so that the sensitivity to exposure light is good, the LWR performance is excellent, and the process window. Can form a wide resist pattern. The reason why the radiation-sensitive resin composition exerts the above-mentioned effect by having the above-mentioned constitution is not always clear, but it can be inferred as follows, for example. That is, the [A] polymer contained in the radiation-sensitive resin composition has a first structural unit containing a phenolic hydroxyl group and a second structural unit containing a group represented by the above formula (1). Solubility in developer is improved. Further, when the radiation-sensitive resin composition contains the [C] compound, the solubility in a developing solution is further improved. As a result, it is considered that the radiation-sensitive resin composition can form a resist pattern having good sensitivity to exposure light, excellent LWR performance, and a wide process window.

以下、当該感放射線性樹脂組成物が含有する各成分について説明する。 Hereinafter, each component contained in the radiation-sensitive resin composition will be described.

<[A]重合体>
[A]重合体は、フェノール性水酸基を含む第1構造単位(以下、単に「第1構造単位」ともいう)、上記式(1)で表される基を含む第2構造単位(以下、単に「第2構造単位」ともいう)及び酸解離性基を含む第3構造単位(以下、単に「第3構造単位」ともいう)を有する。[A]重合体は、上記第1構造単位、第2構造単位及び第3構造単位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、各構造単位を1種又は2種以上有していてもよい。
<[A] Polymer>
The polymer [A] has a first structural unit containing a phenolic hydroxyl group (hereinafter, also simply referred to as “first structural unit”) and a second structural unit containing a group represented by the above formula (1) (hereinafter, simply referred to as “first structural unit”). It has a "second structural unit") and a third structural unit containing an acid-dissociable group (hereinafter, also simply referred to as "third structural unit"). [A] The polymer may have other structural units other than the above-mentioned first structural unit, second structural unit and third structural unit. [A] The polymer may have one or more structural units.

以下、[A]重合体が有する各構造単位について説明する。 Hereinafter, each structural unit of the [A] polymer will be described.

[第1構造単位]
第1構造単位は、フェノール性水酸基を含む構造単位である。「フェノール性水酸基」とは、ベンゼン環に直結するヒドロキシ基に限らず、芳香環に直結するヒドロキシ基全般を指す。[A]重合体が第1構造単位を有することで、レジスト膜の親水性を高めることができ、現像液に対する溶解性を適度に調整することができ、加えて、レジストパターンの基板への密着性を向上させることができる。また、後述す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極端紫外線又は電子線を用いる場合には、露光光に対する感度をより向上させることができる。
[First structural unit]
The first structural unit is a structural unit containing a phenolic hydroxyl group. The "phenolic hydroxyl group" refers not only to the hydroxy group directly connected to the benzene ring but to all the hydroxy groups directly connected to the aromatic ring. [A] When the polymer has the first structural unit, the hydrophilicity of the resist film can be enhanced, the solubility in the developing solution can be appropriately adjusted, and in addition, the resist pattern adheres to the substrate. The sex can be improved. Further, when extreme ultraviolet rays or electron beams are used as the radiation to be irradiated in the exposure step in the resist pattern forming method described later, the sensitivity to the exposure light can be further improved.

第1構造単位としては、例えば下記式(3)で表される構造単位などが挙げられる。 Examples of the first structural unit include a structural unit represented by the following formula (3).

Figure 2020204765
Figure 2020204765

上記式(3)中、R10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。R11は、単結合、−O−、−COO−又は−CONH−である。Arは、環員数6〜20のアレーンから(p+q+1)個の芳香環上の水素原子を除いた基である。pは、0〜10の整数である。pが1の場合、R12は、炭素数1〜20の1価の有機基又はハロゲン原子である。pが2以上の場合、複数のR12は互いに同一又は異なり、炭素数1〜20の1価の有機基若しくはハロゲン原子であるか、又は複数のR12のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素鎖と共に構成される環員数4〜20の環構造の一部である。qは、1〜11の整数である。但し、p+qは11以下である。 In the above formula (3), R 10 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 11 is a single bond, -O-, -COO- or -CONH-. Ar is a group obtained by removing (p + q + 1) hydrogen atoms on an aromatic ring from an array having 6 to 20 ring members. p is an integer from 0 to 10. When p is 1, R 12 is a monovalent organic group or halogen atom having 1 to 20 carbon atoms. When p is 2 or more, the plurality of R 12s are the same or different from each other and are monovalent organic groups or halogen atoms having 1 to 20 carbon atoms, or two or more of the plurality of R 12s are combined with each other. It is a part of a ring structure having 4 to 20 ring members, which is composed of a carbon chain to which these are bonded. q is an integer of 1-11. However, p + q is 11 or less.

10としては、第1構造単位を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子又はメチル基が好ましい。 As R 10 , a hydrogen atom or a methyl group is preferable from the viewpoint of copolymerizability of the monomer giving the first structural unit.

11が−COO−である場合、オキシ酸素原子がArと結合することが好ましく、R11が−CONH−である場合、窒素原子がArと結合することが好ましい。すなわち、**がArとの結合部位を示すとすると、−COO−は、−COO−**であることが好ましく、−CONH−は、−CONH−**であることが好ましい。R11としては、単結合又は−COO−が好ましく、単結合がより好ましい。 When R 11 is -COO-, the oxyoxygen atom is preferably bonded to Ar, and when R 11 is -CONH-, the nitrogen atom is preferably bonded to Ar. That is, if ** indicates a binding site with Ar, -COO- is preferably -COO-**, and -CONH- is preferably -CONH-**. The R 11, a single bond or -COO- is more preferably a single bond.

「環員数」とは、脂環構造、芳香族炭素環構造、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数をいい、多環の場合は、この多環を構成する原子数をいう。 The "number of ring members" refers to the number of atoms constituting the rings of the alicyclic structure, the aromatic carbocyclic structure, the aliphatic heterocyclic structure and the aromatic heterocyclic structure, and in the case of a polycycle, it constitutes this polycycle. The number of atoms.

Arを与える環員数6〜20のアレーンとしては、例えば例えばベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、テトラセン、ピレン等が挙げられる。Arとしては、ベンゼン又はナフタレンが好ましく、ベンゼンがより好ましい。 Examples of the arene having 6 to 20 ring members that give Ar include benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, tetracene, pyrene and the like. As Ar, benzene or naphthalene is preferable, and benzene is more preferable.

「有機基」とは、少なくとも1個の炭素原子を含む基をいう。「炭素数」とは、基を構成する炭素原子数をいう。R12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−炭素間に2価のヘテロ原子含有基を含む基(α)、上記炭化水素基及び上記2価のヘテロ原子含有基を含む基が有する水素原子の一部又は全部を1価のヘテロ原子含有基で置換した基(β)、上記炭化水素基、基(α)又は基(β)と2価のヘテロ原子含有基とを組み合わせた基(γ)などが挙げられる。 "Organic group" means a group containing at least one carbon atom. The "carbon number" means the number of carbon atoms constituting the group. Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 12 include a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms and a divalent heteroatomic group between carbons of the hydrocarbon group. A group containing a group (α), a group (β) in which a part or all of hydrogen atoms contained in the above hydrocarbon group and the above divalent heteroatom-containing group are substituted with a monovalent heteroatom-containing group, the above. Examples thereof include a group (γ) in which a hydrocarbon group, a group (α) or a group (β) and a divalent heteroatom-containing group are combined.

「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. This "hydrocarbon group" may be a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group. The "chain hydrocarbon group" refers to a hydrocarbon group composed only of a chain structure without containing a cyclic structure, and includes both a linear hydrocarbon group and a branched hydrocarbon group. The "alicyclic hydrocarbon group" refers to a hydrocarbon group containing only an alicyclic structure and not an aromatic ring structure as a ring structure, and is a monocyclic alicyclic hydrocarbon group and a polycyclic alicyclic group. Contains both hydrocarbon groups. However, it does not have to be composed only of an alicyclic structure, and a chain structure may be included as a part thereof. The "aromatic hydrocarbon group" refers to a hydrocarbon group containing an aromatic ring structure as a ring structure. However, it does not have to be composed only of an aromatic ring structure, and a chain structure or an alicyclic structure may be included as a part thereof.

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

炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基等のアルキル基、エテニル基、プロペニル基、ブテニル基等のアルケニル基、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基等のアルキニル基などが挙げられる。 Examples of the monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group and an i-propyl group, and an alkenyl group such as an ethenyl group, a propenyl group and a butenyl group. , Ethynyl group, propynyl group, alkynyl group such as butynyl group and the like.

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、ノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基等の脂環式飽和炭化水素基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基、テトラシクロドデセニル基等の脂環式不飽和炭化水素基などが挙げられる。 Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms include an alicyclic saturated hydrocarbon group such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, an adamantyl group, a tricyclodecyl group and a tetracyclododecyl group. Examples thereof include an alicyclic unsaturated hydrocarbon group such as a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group, a norbornenyl group, a tricyclodecenyl group and a tetracyclododecenyl group.

炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基としては、例えばフェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基等のアリール基、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、アントリルメチル基等のアラルキル基などが挙げられる。 Examples of the monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms include an aryl group such as a phenyl group, a tolyl group, a xsilyl group, a naphthyl group and an anthryl group, a benzyl group, a phenethyl group, a naphthylmethyl group and an anthrylmethyl group. Examples include an aralkyl group such as a group.

1価及び2価のヘテロ原子含有基を構成するヘテロ原子としては、例えば酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子、ケイ素原子、ハロゲン原子等が挙げられる。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。 Examples of the heteroatom constituting the monovalent and divalent heteroatom-containing groups include an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a phosphorus atom, a silicon atom, a halogen atom and the like. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom.

2価のヘテロ原子含有基としては、例えば−O−、−CO−、−S−、−CS−、−NR’−、これらのうちの2つ以上を組み合わせた基等が挙げられる。R’は、水素原子又は1価の炭化水素基である。 Examples of the divalent heteroatom-containing group include -O-, -CO-, -S-, -CS-, -NR'-, a group in which two or more of these are combined, and the like. R'is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group.

12としては、1価の炭化水素基が好ましく、アルキル基がより好ましい。 As R 12 , a monovalent hydrocarbon group is preferable, and an alkyl group is more preferable.

複数のR12のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素鎖と共に構成される環員数4〜20の環構造としては、例えばシクロペンタン構造、シクロヘキサン構造、シクロペンテン構造、シクロヘキセン構造等の脂環構造などが挙げられる。 Examples of the ring structure having 4 to 20 ring members, in which two or more of the plurality of R 12s are combined with each other and together with the carbon chain to which they are bonded, include a cyclopentane structure, a cyclohexane structure, a cyclopentene structure, and a cyclohexene structure. An alicyclic structure and the like can be mentioned.

pとしては、0〜2が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。 As p, 0 to 2, 0 or 1, is more preferable, and 0 is even more preferable.

qとしては、1〜3が好ましく、1又は2がより好ましい。 As q, 1 to 3 is preferable, and 1 or 2 is more preferable.

第1構造単位としては、例えば下記式(3−1)〜(3−12)で表される構造単位などが挙げられる。 Examples of the first structural unit include structural units represented by the following formulas (3-1) to (3-12).

Figure 2020204765
Figure 2020204765

上記式(3−1)〜(3−12)中、R10は、上記式(3)と同義である。 In the above formulas (3-1) to (3-12), R 10 has the same meaning as the above formula (3).

第1構造単位としては、上記式(3−1)又は(3−2)で表される構造単位が好ましい。 As the first structural unit, the structural unit represented by the above formula (3-1) or (3-2) is preferable.

[A]重合体における第1構造単位の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、10モル%が好ましく、15モル%がより好ましく、20モル%がさらに好ましく、25モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、70モル%が好ましく、65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。第1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により形成されるレジストパターンの露光光に対する感度及びLWR性能をより向上させることができ、プロセスウィンドウをより拡張させることができる。 The lower limit of the content ratio of the first structural unit in the [A] polymer is preferably 10 mol%, more preferably 15 mol%, and 20 mol% with respect to all the structural units constituting the [A] polymer. More preferably, 25 mol% is particularly preferable. The upper limit of the content ratio is preferably 70 mol%, more preferably 65 mol%, further preferably 60 mol%, and particularly preferably 55 mol%. By setting the content ratio of the first structural unit in the above range, the sensitivity and LWR performance of the resist pattern formed by the radiation-sensitive resin composition to exposure light can be further improved, and the process window can be further expanded. be able to.

[第2構造単位]
第2構造単位は、下記式(1)で表される基を含む構造単位である。
[Second structural unit]
The second structural unit is a structural unit containing a group represented by the following formula (1).

Figure 2020204765
Figure 2020204765

上記式(1)中、R、R、R、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子又は炭素数1〜10の1価のフッ素化炭化水素基である。但し、R、R、R、R、R及びRのうちの少なくとも1つはフッ素原子又はフッ素化炭化水素基である。Rは、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。*は、上記第2構造単位における上記式(1)で表される基以外の部分との結合部位を示す。 In the above formula (1), R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are independently hydrogen atoms, fluorine atoms, chlorine atoms, bromine atoms, iodine atoms or 1 to 1 carbon atoms. It is a monovalent fluorinated hydrocarbon group of 10. However, at least one of R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 is a fluorine atom or a fluorinated hydrocarbon group. RA is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. * Indicates the binding site of the second structural unit with a portion other than the group represented by the above formula (1).

、R、R、R、R及びRで表される炭素数1〜10の1価のフッ素化炭化水素基におけるフッ素原子で置換される炭化水素基としては、例えば上記式(3)のR12として例示した炭化水素基と同様の基などが挙げられる。具体的には、炭素数1〜10の1価のフッ素化炭化水素基としては、炭素数1〜10のフッ素化アルキル基などが挙げられる。 Examples of the hydrocarbon group substituted with a fluorine atom in the monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 include the above. such same groups as the hydrocarbon groups exemplified as R 12 in formula (3) below. Specifically, examples of the monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms include a fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.

で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば上記式(3)のR12として例示した1価の有機基と同様の基などが挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by RA include a group similar to the monovalent organic group exemplified as R 12 of the above formula (3).

、R、R、R、R及びRとしては、フッ素原子又は炭素数1〜10の1価のフッ素化炭化水素基が好ましく、フッ素原子又は炭素数1〜10の1価のフッ素化アルキル基がより好ましく、フッ素原子がさらに好ましい。 As R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 , a fluorine atom or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms is preferable, and a fluorine atom or 1 of 1 to 10 carbon atoms is preferable. Valuable alkyl fluorinated groups are more preferred, and fluorinated atoms are even more preferred.

、R、R、R、R及びRのうちの少なくとも1つはフッ素原子又はフッ素化炭化水素基であり、R、R、R、R、R及びRのうちの少なくとも2つがフッ素原子又はフッ素化炭化水素基であることが好ましく、R、R及びRのうちの少なくとも2つ並びにR、R及びRのうちの少なくとも2つがフッ素原子又はフッ素化炭化水素基であることがより好ましく、R、R、R、R、R及びRがフッ素原子又はフッ素化炭化水素基であることがさらに好ましく、R、R、R、R、R及びRがフッ素原子であることが特に好ましい。 At least one of R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 is a fluorinated atom or fluorinated hydrocarbon group, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and At least two of R 6 are preferably fluorine atoms or fluorinated hydrocarbon groups, at least two of R 1 , R 2 and R 3 and at least two of R 4 , R 5 and R 6. It is more preferable that one is a fluorine atom or a fluorinated hydrocarbon group, and it is further preferable that R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are a fluorine atom or a fluorinated hydrocarbon group, and R 1, R 2, R 3, R 4, and particularly preferably R 5 and R 6 is a fluorine atom.

としては、水素原子が好ましい。 A hydrogen atom is preferable as RA .

第2構造単位としては、下記式(1−1)又は(1−2)で表される構造単位などが挙げられる。 Examples of the second structural unit include structural units represented by the following formulas (1-1) or (1-2).

Figure 2020204765
Figure 2020204765

上記式(1−1)及び(1−2)中、Ra1は、それぞれ独立して、それぞれ独立して、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。Xは、上記式(1)で表される基である。 In the above formulas (1-1) and (1-2), Ra1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group, respectively, independently of each other. X is a group represented by the above formula (1).

上記式(1−1)中、Lは、単結合又は−COO−である。Ra2は、炭素数1〜20の(n+1)価の有機基である。nは、1〜3の整数である。nが2以上の場合、複数のXは互いに同一又は異なる。 In the above formula (1-1), L is a single bond or -COO-. Ra2 is a (n + 1) -valent organic group having 1 to 20 carbon atoms. n is an integer of 1 to 3. When n is 2 or more, a plurality of X's are the same or different from each other.

上記式(1−2)中、Ra3は、炭素数1〜10の2価の炭化水素基である。Ra4は、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。Ra5及びRa6は、それぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1〜10の1価の炭化水素基であるか、又はRa5及びRa6が互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の環構造の一部である。 In the above formula (1-2), Ra3 is a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. Ra4 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R a5 and R a6 are independently hydrogen atoms or monovalent hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms, or are composed of carbon atoms in which R a5 and R a6 are bonded to each other and are bonded to each other. It is a part of a ring structure having 3 to 20 ring members.

a1としては、第2構造単位を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子又はメチル基が好ましい。 As Ra1 , a hydrogen atom or a methyl group is preferable from the viewpoint of copolymerizability of the monomer giving the second structural unit.

Lとしては、−COO−が好ましい。Lが−COO−である場合、オキシ酸素原子がRa2と結合することが好ましい。すなわち、***がRa2との結合部位を示すとすると、−COO−は、−COO−***であることが好ましい。 As L, -COO- is preferable. When L is −COO−, it is preferable that the oxyoxygen atom binds to Ra2 . That is, when *** is to indicate a binding site for R a2, -COO- is, -COO - is preferably ***.

a2としては、例えば上記式(3)のR12として例示した1価の有機基からn個の水素原子を除いた基などが挙げられる。Ra2としては、炭化水素基が好ましく、鎖状炭化水素基又は脂環式炭化水素基がより好ましく、飽和の鎖状炭化水素基又は脂環式飽和炭化水素基がさらに好ましく、脂環式飽和炭化水素基が特に好ましい。 Examples of R a2 include a monovalent organic group exemplified as R 12 of the above formula (3) from which n hydrogen atoms have been removed. As R a2 , a hydrocarbon group is preferable, a chain hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon group is more preferable, a saturated chain hydrocarbon group or an alicyclic saturated hydrocarbon group is more preferable, and an alicyclic saturated hydrocarbon group is more preferable. Hydrocarbon groups are particularly preferred.

nとしては、1又は2が好ましく、1がより好ましい。 As n, 1 or 2 is preferable, and 1 is more preferable.

a3としては、例えば上記式(3)のR12として例示した1価の炭化水素基から1個の水素原子を除いた基などが挙げられる。Ra3としては、鎖状炭化水素基が好ましく、飽和の鎖状炭化水素基がより好ましい。 Examples of R a3 include a monovalent hydrocarbon group exemplified as R 12 of the above formula (3) from which one hydrogen atom has been removed. As Ra3 , a chain hydrocarbon group is preferable, and a saturated chain hydrocarbon group is more preferable.

a4としては、例えば上記式(3)のR12として例示した炭化水素基と同様の基などが挙げられる。Ra4としては、炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基が好ましく、アリール基がより好ましい。 Examples of R a4 include a group similar to the hydrocarbon group exemplified as R 12 of the above formula (3). As R a4 , a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms is preferable, and an aryl group is more preferable.

a5及びRa6で表される炭素数1〜10の1価の炭化水素基としては、例えば上記式(3)のR12として例示した炭化水素基と同様の基などが挙げられる。Ra5及びRa6としては、水素原子が好ましい。 Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R a5 and R a6 include a group similar to the hydrocarbon group exemplified as R 12 in the above formula (3). Hydrogen atoms are preferable as R a5 and R a6 .

a5及びRa6が互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の環構造としては、例えば環員数3〜20の脂環構造などが挙げられる。 Examples of the ring structure having 3 to 20 ring members, in which R a5 and Ra 6 are bonded to each other and formed together with the carbon atom to which they are bonded, include an alicyclic structure having 3 to 20 ring members.

第2構造単位のうち、上記式(1−1)で表される構造単位としては、例えば下記式(1−1−1)〜(1−1−3)で表される構造単位などが挙げられる。 Among the second structural units, examples of the structural unit represented by the above formula (1-1) include structural units represented by the following formulas (1-1-1) to (1-1-3). Be done.

Figure 2020204765
Figure 2020204765

上記式(1−1−1)〜(1−1−3)中、Ra1は、上記式(1−1)と同義である。 In the above formulas (1-1-1) to (1-1-3), Ra1 has the same meaning as the above formula (1-1).

第2構造単位のうち、上記式(1−2)で表される構造単位としては、例えば下記式(1−2−1)で表される構造単位などが挙げられる。 Among the second structural units, examples of the structural unit represented by the above formula (1-2) include a structural unit represented by the following formula (1-2-1).

Figure 2020204765
Figure 2020204765

上記式(1−2−1)中、Ra1は、上記式(1−2)と同義である。 In the above formula (1-2-1), Ra1 has the same meaning as the above formula (1-2).

第2構造単位としては、上記式(1−1−1)又は(1−2−1)で表される構造単位が好ましい。 As the second structural unit, the structural unit represented by the above formula (1-1-1) or (1-2-1) is preferable.

[A]重合体における第2構造単位の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、3モル%が好ましく、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、50モル%が好ましく、45モル%がより好ましく、40モル%がさらに好ましい。第2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により形成されるレジストパターンの露光光に対する感度及びLWR性能をより向上させることができ、プロセスウィンドウをより拡張させることができる。 The lower limit of the content ratio of the second structural unit in the [A] polymer is preferably 3 mol%, more preferably 5 mol%, and 10 mol% with respect to all the structural units constituting the [A] polymer. More preferred. The upper limit of the content ratio is preferably 50 mol%, more preferably 45 mol%, still more preferably 40 mol%. By setting the content ratio of the second structural unit within the above range, the sensitivity and LWR performance of the resist pattern formed by the radiation-sensitive resin composition to exposure light can be further improved, and the process window can be further expanded. be able to.

[第3構造単位]
第3構造単位は、酸解離性基を含む構造単位である。「酸解離性基」とは、カルボキシ基、フェノール性水酸基などの水素原子を置換する基であって、酸の作用により解離する基をいう。[A]重合体が酸解離性基を有する第3構造単位を有することで、露光により[B]酸発生体から発生する酸の作用により露光部において酸解離性基が解離し、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ることにより、レジストパターンを形成することができる。
[Third structural unit]
The third structural unit is a structural unit containing an acid dissociative group. The "acid dissociative group" is a group that replaces a hydrogen atom such as a carboxy group or a phenolic hydroxyl group, and means a group that dissociates by the action of an acid. Since the [A] polymer has a third structural unit having an acid dissociative group, the acid dissociative group is dissociated in the exposed portion by the action of the acid generated from the [B] acid generator by the exposure, and the exposed portion and the exposed portion A resist pattern can be formed due to the difference in solubility in the developing solution between the unexposed portion and the unexposed portion.

第3構造単位としては、例えば下記式(4−1A)、(4−1B)、(4−2A)又は(4−2B)で表される構造単位などが挙げられる。なお、下記式(4−1A)〜(4−2B)において、カルボキシ基又はフェノール性水酸基に由来するオキシ酸素原子に結合する−CR又は−CR(OR)が酸解離性基である。 Examples of the third structural unit include structural units represented by the following formulas (4-1A), (4-1B), (4-2A), or (4-2B). In Formula (4-1A) ~ (4-2B), -CR X R Y R Z or -CR U R V binding to oxy oxygen atom derived from a carboxy group or a phenolic hydroxy group (OR W) is It is an acid dissociative group.

Figure 2020204765
Figure 2020204765

上記式(4−1A)、(4−1B)、(4−1C)、(4−2A)及び(4−2B)中、Rは、それぞれ独立して、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 formulas (4-1A), (4-1B), (4-1C), (4-2A) and (4-2B), RT is independently a hydrogen atom, a fluorine atom and a methyl group. Alternatively, it is a trifluoromethyl group.

上記式(4−1A)及び(4−1B)中、Rは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の炭化水素基であるか、又はR及びRが互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の脂環構造の一部である。 In the formula (4-1A) and (4-1B), R X is independently a monovalent hydrocarbon group having a hydrogen atom or a C 1-20. RY and R Z are independently monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms, or the number of rings composed of carbon atoms in which RY and R Z are combined with each other and bonded to each other. It is part of the alicyclic structure of 3-20.

上記式(4−1C)中、Rは、水素原子である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。Rは、R、R及びRがそれぞれ結合する炭素原子と共に環員数4〜20の不飽和脂環構造を構成する炭素数1〜20の2価の炭化水素基である。 In the above formula (4-1C), RC is a hydrogen atom. R D and R E are each independently a monovalent hydrocarbon group having a hydrogen atom or a C 1-20. R F is a divalent hydrocarbon group R C, carbon atoms constituting the unsaturated alicyclic structure ring members 4 to 20 together with the carbon atom to which R D and R E are respectively coupled to 20.

上記式(4−2A)及び(4−2B)中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1〜20の1価の炭化水素基であり、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、R及びRが互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の脂環構造の一部であるか、又はR及びRが互いに合わせられRが結合する炭素原子及びRが結合する酸素原子と共に構成される環員数5〜20の脂肪族複素環構造の一部である。 In the formula (4-2A) and (4-2B), R U and R V are each independently a monovalent hydrocarbon group having a hydrogen atom or a carbon number of 1 to 20, R W are each independently, or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, the alicyclic structure composed ring members 3 to 20 together with the carbon atom to which R U and R V are combined they are bound to each other one either a part, or R U and R W are carbon atoms and R W that keyed R U, bonded to each other is part of the aliphatic heterocyclic structure consisting ring members 5 to 20 together with the oxygen atom bonded ..

としては、第3構造単位を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子又はメチル基が好ましい。 As the RT , a hydrogen atom or a methyl group is preferable from the viewpoint of copolymerizability of the monomer giving the third structural unit.

、R、R、R、R、R、R及びRで表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば上記式(3)のR12として例示した炭化水素基と同様の基などが挙げられる。 R X, R Y, R Z , R D, R E, R U, the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R V and R W, for example, the above formula (3) R Examples thereof include a group similar to the hydrocarbon group exemplified as No. 12 .

で表される炭素数1〜20の2価の炭化水素基としては、例えば上記式(3)のR12として例示した1価の炭化水素基から1個の水素原子を除いた基等が挙げられる。 Examples of the divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R F, for example, the formula monovalent hydrocarbon group obtained by removing one hydrogen atom from the groups exemplified as R 12 in (3) or the like Can be mentioned.

及びR又はR及びRが互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の脂環構造としては、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等の単環の飽和脂環構造、ノルボルナン構造、アダマンタン構造、トリシクロデカン構造、テトラシクロドデカン構造等の多環の飽和脂環構造、シクロプロペン構造、シクロブテン構造、シクロペンテン構造、シクロヘキセン構造等の単環の不飽和脂環構造、ノルボルネン構造、トリシクロデセン構造、テトラシクロドデセン構造等の多環の不飽和脂環構造などが挙げられる。 R Y and R Z or R U and The alicyclic structure formed ring members 3 to 20 together with the carbon atom to which R V is combined they are bound together, for example, cyclopropane structure, a cyclobutane structure, a cyclopentane structure, a cyclohexane Monocyclic saturated alicyclic structure, norbornene structure, adamantan structure, tricyclodecane structure, tetracyclododecane structure and other polycyclic saturated alicyclic structure, cyclopropene structure, cyclobutene structure, cyclopentene structure, cyclohexene structure, etc. Examples thereof include a monocyclic unsaturated alicyclic structure, a norbornene structure, a tricyclodecene structure, a tetracyclododecene structure, and other polycyclic unsaturated alicyclic structures.

及びRが互いに合わせられRが結合する炭素原子及びRが結合する酸素原子と共に構成される環員数5〜20の脂肪族複素環構造としては、例えばオキサシクロブタン構造、オキサシクロペンタン構造、オキサシクロヘキサン構造等の飽和酸素含有複素環構造、オキサシクロブテン構造、オキサシクロペンテン構造、オキサシクロヘキセン構造等の不飽和酸素含有複素環構造などが挙げられる。 R U and the aliphatic heterocyclic structure consisting ring members 5 to 20 together with the oxygen atom to which R W is combined with each other, R U, carbon atoms bonded and R W are attached, for example, oxacyclobutane structure, oxacyclopentane Examples thereof include a structure, a saturated oxygen-containing heterocyclic structure such as an oxacyclohexane structure, an oxacyclobutane structure, an oxacyclopentene structure, and an unsaturated oxygen-containing heterocyclic structure such as an oxacyclohexene structure.

がR、R及びRがそれぞれ結合する炭素原子と共に構成する環員数4〜20の不飽和脂環構造としては、例えばシクロブテン構造、シクロペンテン構造、シクロヘキセン構造、ノルボルネン構造等の不飽和脂環構造などが挙げられる。 R F is R C, the unsaturated alicyclic structure ring members 4-20 which constitute together with the carbon atom to which R D and R E are respectively coupled, for example cyclobutene structure, cyclopentene structure, cyclohexene structure, unsaturated such as norbornene structure An alicyclic structure and the like can be mentioned.

としては、炭化水素基が好ましく、鎖状炭化水素基又は芳香族炭化水素基がより好ましく、アルキル基又はアリール基がさらに好ましい。 The R X, preferably a hydrocarbon group, more preferably a chain hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group, more preferably an alkyl group or an aryl group.

及びRとしては、炭化水素基が好ましく、鎖状炭化水素基又は脂環式炭化水素基がより好ましく、アルキル基又は脂環式飽和炭化水素基がさらに好ましい。 As RY and R Z , a hydrocarbon group is preferable, a chain hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon group is more preferable, and an alkyl group or an alicyclic saturated hydrocarbon group is further preferable.

としては、水素原子又は炭化水素基が好ましく、水素原子がより好ましい。 The R U, preferably a hydrogen atom or a hydrocarbon group, more preferably a hydrogen atom.

及びRとしては、炭化水素基が好ましく、鎖状炭化水素基がより好ましい。 The R V and R W, preferably a hydrocarbon group, is a chain hydrocarbon group is more preferable.

第3構造単位としては、上記式(4−1A)で表される構造単位が好ましい。 As the third structural unit, the structural unit represented by the above formula (4-1A) is preferable.

[A]重合体における第3構造単位の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましい。上記含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、70モル%がより好ましく、60モル%がさらに好ましい。第3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により形成されるレジストパターンの露光光に対する感度及びLWR性能をより向上させることができ、プロセスウィンドウをより拡張させることができる。 The lower limit of the content ratio of the third structural unit in the [A] polymer is preferably 5 mol%, more preferably 10 mol%, and 15 mol% with respect to all the structural units constituting the [A] polymer. More preferred. The upper limit of the content ratio is preferably 80 mol%, more preferably 70 mol%, and even more preferably 60 mol%. By setting the content ratio of the third structural unit within the above range, the sensitivity and LWR performance of the resist pattern formed by the radiation-sensitive resin composition to exposure light can be further improved, and the process window can be further expanded. be able to.

[その他の構造単位]
その他の構造単位としては、例えばラクトン構造、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、第2構造単位以外のアルコール性水酸基を含む構造単位、ベンジル(メタ)アクリレートに由来する構造単位などが挙げられる。[A]重合体は、これらのその他の構造単位をさらに有することで現像液への溶解性をより一層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により形成されるレジストパターンの露光光に対する感度及びLWR性能をより一層向上させることができ、プロセスウィンドウをより一層拡張させることができる。また、レジストパターンと基板との密着性をより一層向上させることもできる。
[Other structural units]
Other structural units include, for example, a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure or a structural unit containing a combination thereof, a structural unit containing an alcoholic hydroxyl group other than the second structural unit, and a structural unit derived from benzyl (meth) acrylate. And so on. By further having these other structural units, the polymer [A] can further appropriately adjust the solubility in the developing solution, and as a result, the resist formed by the radiation-sensitive resin composition. The sensitivity of the pattern to the exposure light and the LWR performance can be further improved, and the process window can be further expanded. Further, the adhesion between the resist pattern and the substrate can be further improved.

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としては、例えば下記式で表される構造単位などが挙げられる。 Examples of the structural unit containing the lactone structure, the cyclic carbonate structure, the sultone structure, or a combination thereof include a structural unit represented by the following formula.

Figure 2020204765
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Figure 2020204765
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Figure 2020204765
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Figure 2020204765
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上記式中、RL1は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the above formula, RL1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

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としては、ラクトン構造を含む構造単位が好ましく、ノルボルナンラクトン構造を含む構造単位がより好ましく、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がさらに好ましい。 As the structural unit containing a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure or a combination thereof, a structural unit containing a lactone structure is preferable, a structural unit containing a norbornane lactone structure is more preferable, and it is derived from norbornane lactone-yl (meth) acrylate. The structural unit to be used is more preferable.

第2構造単位以外のアルコール性水酸基を含む構造単位としては、例えば下記式で表される構造単位などが挙げられる。 Examples of the structural unit containing an alcoholic hydroxyl group other than the second structural unit include a structural unit represented by the following formula.

Figure 2020204765
Figure 2020204765

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, RL2 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

[A]重合体がその他の構造単位を有する場合、その他の構造単位の含有割合の下限としては、[A]重合体における全構造単位に対して、1モル%が好ましく、5モル%がより好ましい。上記含有割合の上限としては、30モル%が好ましく、20モル%がより好ましい。 When the polymer [A] has other structural units, the lower limit of the content ratio of the other structural units is preferably 1 mol%, more preferably 5 mol%, based on all the structural units in the [A] polymer. preferable. The upper limit of the content ratio is preferably 30 mol%, more preferably 20 mol%.

[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、2,000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、11,000が好ましく、10,000がより好ましく、9,000がさらに好ましく、8,000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を向上させることができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物により形成されるレジストパターンの露光光に対する感度及びLWR性能をより向上させることができ、プロセスウィンドウをより拡張させることができる。 [A] As the lower limit of the polystyrene-equivalent weight average molecular weight (Mw) by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer, 2,000 is preferable, 3,000 is more preferable, 4,000 is further preferable, and 5, 000 is particularly preferable. As the upper limit of the Mw, 11,000 is preferable, 10,000 is more preferable, 9,000 is further preferable, and 8,000 is particularly preferable. By setting the Mw of the polymer in the above range, the coatability of the radiation-sensitive resin composition can be improved, and as a result, the resist pattern formed by the radiation-sensitive resin composition can be improved. The sensitivity to exposure light and LWR performance can be further improved, and the process window can be further expanded.

[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)の上限としては、2.50が好ましく、2.00がより好ましく、1.75がさらに好ましい。上記比の下限としては、通常1.00であり、1.10が好ましく、1.20がより好ましい。[A]重合体のMw/Mnを上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物の塗工性をより向上させることができる。 [A] The upper limit of the ratio (Mw / Mn) of Mw to the polystyrene-equivalent number average molecular weight (Mn) of the polymer by GPC is preferably 2.50, more preferably 2.00, and even more preferably 1.75. The lower limit of the ratio is usually 1.00, preferably 1.10, and more preferably 1.20. By setting the Mw / Mn of the polymer in the above range, the coatability of the radiation-sensitive resin composition can be further improved.

本明細書における重合体のMw及びMnは、以下の条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される値である。
GPCカラム:東ソー(株)の「G2000HXL」2本、「G3000HXL」1本及び「G4000HXL」1本
溶出溶媒 :テトラヒドロフラン
流量 :1.0mL/分
試料濃度 :1.0質量%
試料注入量 :100μL
カラム温度 :40℃
検出器 :示差屈折計
標準物質 :単分散ポリスチレン
The Mw and Mn of the polymer in the present specification are values measured by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
GPC column: 2 "G2000HXL", 1 "G3000HXL" and 1 "G4000HXL" from Toso Co., Ltd. Elution solvent: Tetrahydrofuran Flow rate: 1.0 mL / min Sample concentration: 1.0% by mass
Sample injection volume: 100 μL
Column temperature: 40 ° C
Detector: Differential refractometer Standard material: Monodisperse polystyrene

当該感放射線性樹脂組成物における[A]重合体の含有割合の下限としては、[D]有機溶媒以外の全成分に対して、50質量%が好ましく、60質量%がより好ましく、70質量%がさらに好ましく、80質量%が特に好ましい。 The lower limit of the content ratio of the [A] polymer in the radiation-sensitive resin composition is preferably 50% by mass, more preferably 60% by mass, and 70% by mass with respect to all the components other than the [D] organic solvent. Is more preferable, and 80% by mass is particularly preferable.

[A]重合体は、例えば各構造単位を与える単量体を公知の方法で重合することにより合成することができる。 The polymer [A] can be synthesized, for example, by polymerizing a monomer giving each structural unit by a known method.

<[B]酸発生体>
[B]酸発生体は、放射線の照射により酸を発生する物質である。放射線としては、例えば可視光線、紫外線、遠紫外線、極端紫外線(EUV)、X線、γ線等の電磁波、電子線、α線等の荷電粒子線などが挙げられる。放射線の照射(露光)により[B]酸発生体から発生した酸により[A]重合体が有する第3構造単位に含まれる酸解離性基が解離してカルボキシ基が生じ、露光部と未露光部との間で[A]重合体の現像液に対する溶解性に差異が生じることにより、レジストパターンを形成することができる。当該感放射線性樹脂組成物における[B]酸発生体の含有形態としては、低分子化合物の形態(以下、「[B]酸発生剤」ともいう)、[A]重合体の一部として組み込まれた形態、又はこれらの両方の形態が挙げられる。
<[B] Acid generator>
[B] The acid generator is a substance that generates acid by irradiation with radiation. Examples of radiation include visible light, ultraviolet rays, far ultraviolet rays, extreme ultraviolet rays (EUV), electromagnetic waves such as X-rays and γ-rays, and charged particle beams such as electron beams and α-rays. The acid generated from the [B] acid generator by irradiation (exposure) of radiation dissociates the acid dissociative group contained in the third structural unit of the [A] polymer to generate a carboxy group, which is unexposed with the exposed portion. A resist pattern can be formed by causing a difference in the solubility of the [A] polymer in the developing solution. The radiation-sensitive resin composition contains the [B] acid generator in the form of a low molecular weight compound (hereinafter, also referred to as “[B] acid generator”) and incorporated as a part of the [A] polymer. Or both of these forms.

酸が酸解離性基を解離させる温度の下限としては、80℃が好ましく、90℃がより好ましく、100℃がさらに好ましい。上記温度の上限としては、130℃が好ましく、120℃がより好ましく、110℃がさらに好ましい。酸が酸解離性基を解離させる時間の下限としては10秒が好ましく、1分がより好ましい。上記時間の上限としては、10分が好ましく、2分がより好ましい。 The lower limit of the temperature at which the acid dissociates the acid dissociative group is preferably 80 ° C., more preferably 90 ° C., and even more preferably 100 ° C. The upper limit of the temperature is preferably 130 ° C, more preferably 120 ° C, and even more preferably 110 ° C. The lower limit of the time for the acid to dissociate the acid dissociative group is preferably 10 seconds, more preferably 1 minute. The upper limit of the time is preferably 10 minutes, more preferably 2 minutes.

[B]酸発生体から発生する酸としては、例えばスルホン酸、イミド酸などが挙げられる。 [B] Examples of the acid generated from the acid generator include sulfonic acid and imidic acid.

[B]酸発生剤としては、例えばオニウム塩化合物、N−スルホニルオキシイミド化合物、スルホンイミド化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾケトン化合物などが挙げられる。 [B] Examples of the acid generator include onium salt compounds, N-sulfonyloxyimide compounds, sulfonimide compounds, halogen-containing compounds, diazoketone compounds and the like.

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

[B]酸発生剤の具体例としては、例えば特開2009−134088号公報の段落[0080]〜[0113]に記載されている化合物などが挙げられる。 Specific examples of the [B] acid generator include compounds described in paragraphs [0080] to [0113] of JP-A-2009-134808.

放射線の照射によりスルホン酸を発生する[B]酸発生剤としては、例えば下記式(5)で表される化合物(以下、「化合物(5)」ともいう)などが挙げられる。[B]酸発生剤が下記構造を有することで、[A]重合体との相互作用等により、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により形成されるレジストパターンの露光光に対する感度及びLWR性能をより向上させることができ、プロセスウィンドウをより拡張させることができる。 Examples of the [B] acid generator that generates sulfonic acid by irradiation with radiation include a compound represented by the following formula (5) (hereinafter, also referred to as “compound (5)”). It is considered that when the [B] acid generator has the following structure, the diffusion length of the generated acid in the resist film is more appropriately shortened due to the interaction with the [A] polymer and the like, and as a result, the feeling is concerned. The sensitivity and LWR performance of the resist pattern formed by the radioactive resin composition to the exposure light can be further improved, and the process window can be further expanded.

Figure 2020204765
Figure 2020204765

上記式(5)中、Rp1は、環員数5以上の環構造を含む1価の基である。Rp2は、2価の連結基である。Rp3及びRp4は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜20の1価の炭化水素基又は炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。Rp5及びRp6は、それぞれ独立して、フッ素原子又は炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。np1は、0〜10の整数である。np2は、0〜10の整数である。np3は、0〜10の整数である。但し、np1+np2+np3は、1以上30以下である。np1が2以上の場合、複数のRp2は互いに同一又は異なる。np2が2以上の場合、複数のRp3は互いに同一又は異なり、複数のRp4は互いに同一又は異なる。np3が2以上の場合、複数のRp5は互いに同一又は異なり、複数のRp6は互いに同一又は異なる。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 (5), R p1 is a monovalent group containing a ring structure having 5 or more ring members. R p2 is a divalent linking group. R p3 and R p4 are independently hydrogen atoms, fluorine atoms, monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms, or monovalent fluorinated hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms. R p5 and R p6 are independently fluorine atoms or monovalent fluorinated hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms. n p1 is an integer from 0 to 10. n p2 is an integer from 0 to 10. n p3 is an integer from 0 to 10. However, n p1 + n p2 + n p3 is 1 or more and 30 or less. When n p1 is 2 or more, a plurality of R p2s are the same or different from each other. If n p2 is 2 or more, the plurality of R p3 equal to or different from each other, a plurality of R p4 are the same or different from each other. If n p3 is 2 or more, the plurality of R p5 equal to or different from each other, a plurality of R p6 are the same or different from each other. T + is a monovalent radiation-sensitive onium cation.

p1で表される環員数5以上の環構造を含む1価の基としては、例えば環員数5以上の脂環構造を含む1価の基、環員数5以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基、環員数5以上の芳香族炭素環構造を含む1価の基、環員数5以上の芳香族複素環構造を含む1価の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent group including a ring structure having 5 or more ring members represented by R p1 include a monovalent group including an alicyclic structure having 5 or more ring members and an aliphatic heterocyclic structure having 5 or more ring members. Examples thereof include a monovalent group, a monovalent group containing an aromatic carbocyclic ring structure having 5 or more ring members, and a monovalent group containing an aromatic heterocyclic structure having 5 or more ring members.

環員数5以上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、シクロヘプタン構造、シクロオクタン構造、シクロノナン構造、シクロデカン構造、シクロドデカン構造等の単環の飽和脂環構造、シクロペンテン構造、シクロヘキセン構造、シクロヘプテン構造、シクロオクテン構造、シクロデセン構造等の単環の不飽和脂環構造、ノルボルナン構造、アダマンタン構造、トリシクロデカン構造、テトラシクロドデカン構造等の多環の飽和脂環構造、ノルボルネン構造、トリシクロデセン構造等の多環の不飽和脂環構造などが挙げられる。 Examples of the alicyclic structure having 5 or more ring members include a monocyclic saturated alicyclic structure such as a cyclopentane structure, a cyclohexane structure, a cycloheptane structure, a cyclooctane structure, a cyclononane structure, a cyclodecane structure, and a cyclododecane structure, a cyclopentene structure, and a cyclohexene structure. Structure, cycloheptene structure, cyclooctene structure, monocyclic unsaturated alicyclic structure such as cyclodecene structure, norbornane structure, adamantan structure, tricyclodecane structure, polycyclic saturated alicyclic structure such as tetracyclododecan structure, norbornene structure, Examples thereof include a polycyclic unsaturated alicyclic structure such as a tricyclodecene structure.

環員数5以上の脂肪族複素環構造としては、例えばヘキサノラクトン構造、ノルボルナンラクトン構造等のラクトン構造、ヘキサノスルトン構造、ノルボルナンスルトン構造等のスルトン構造、オキサシクロヘプタン構造、オキサノルボルナン構造等の酸素原子含有複素環構造、アザシクロヘキサン構造、ジアザビシクロオクタン構造等の窒素原子含有複素環構造、チアシクロヘキサン構造、チアノルボルナン構造等の硫黄原子含有複素環構造などが挙げられる。 Examples of the aliphatic heterocyclic structure having 5 or more ring members include a lactone structure such as a hexanolactone structure and a norbornane lactone structure, a sulton structure such as a hexanosulton structure and a norbornane sulton structure, an oxacycloheptane structure, and an oxanorbornane structure. Examples thereof include a nitrogen atom-containing heterocyclic structure such as an oxygen atom-containing heterocyclic structure, an azacyclohexane structure and a diazabicyclooctane structure, and a sulfur atom-containing heterocyclic structure such as a thiacyclohexane structure and a thianorbornane structure.

環員数5以上の芳香族炭素環構造としては、例えばベンゼン構造、ナフタレン構造、フェナントレン構造、アントラセン構造などが挙げられる。 Examples of the aromatic carbocyclic ring structure having 5 or more ring members include a benzene structure, a naphthalene structure, a phenanthrene structure, an anthracene structure and the like.

環員数5以上の芳香族複素環構造としては、例えばフラン構造、ピラン構造、ベンゾフラン構造、ベンゾピラン構造等の酸素原子含有複素環構造、ピリジン構造、ピリミジン構造、インドール構造等の窒素原子含有複素環構造などが挙げられる。 Examples of the aromatic heterocyclic structure having 5 or more ring members include an oxygen atom-containing heterocyclic structure such as a furan structure, a pyran structure, a benzofuran structure, and a benzopyran structure, and a nitrogen atom-containing heterocyclic structure such as a pyridine structure, a pyrimidine structure, and an indole structure. And so on.

p1の環構造の環員数の下限としては、6が好ましく、8がより好ましく、9がさらに好ましく、10が特に好ましい。上記環員数の上限としては、15が好ましく、14がより好ましく、13がさらに好ましく、12が特に好ましい。上記環員数を上記範囲とすることで上述の酸の拡散長をさらに適度に短くすることができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物により形成されるレジストパターンの露光光に対する感度及びLWR性能をより向上させることができ、プロセスウィンドウをより拡張させることができる。 As the lower limit of the number of ring members of the ring structure of R p1 , 6 is preferable, 8 is more preferable, 9 is further preferable, and 10 is particularly preferable. As the upper limit of the number of ring members, 15 is preferable, 14 is more preferable, 13 is further preferable, and 12 is particularly preferable. By setting the number of ring members in the above range, the diffusion length of the above-mentioned acid can be further appropriately shortened, and as a result, the sensitivity and LWR performance of the resist pattern formed by the radiation-sensitive resin composition to exposure light. Can be improved and the process window can be expanded further.

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

p1としては、環員数5以上の脂環構造を含む1価の基又は環員数5以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基が好ましく、多環の飽和脂環構造を含む1価の基、酸素原子含有複素環構造を含む1価の基又は窒素原子含有複素環構造含む1価の基がより好ましく、アダマンチル基、ノルボルナンスルトン−イル基又はアザシクロヘキサン−イル基がさらに好ましい。 As R p1 , a monovalent group containing an alicyclic structure having 5 or more ring members or a monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 5 or more ring members is preferable, and a monovalent group containing a polycyclic saturated alicyclic structure is preferable. , A monovalent group containing an oxygen atom-containing heterocyclic structure or a monovalent group containing a nitrogen atom-containing heterocyclic structure is more preferable, and an adamantyl group, a norbornane sulton-yl group or an azacyclohexane-yl group is further preferable.

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

p3及びRp4で表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば炭素数1〜20のアルキル基等が挙げられる。Rp3及びRp4で表される炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基としては、例えば炭素数1〜20のフッ素化アルキル基等が挙げられる。Rp3及びRp4としては、水素原子、フッ素原子又はフッ素化アルキル基が好ましく、フッ素原子又はパーフルオロアルキル基がより好ましく、フッ素原子又は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. As R p3 and R p4 , a hydrogen atom, a fluorine atom or a fluorinated alkyl group is preferable, a fluorine atom or a perfluoroalkyl group is more preferable, and a fluorine atom or a trifluoromethyl group is further preferable.

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

p1としては、0〜5が好ましく、0〜2がより好ましく、0又は1がさらに好ましい。 As n p1 , 0 to 5 is preferable, 0 to 2 is more preferable, and 0 or 1 is further preferable.

p2としては、0〜5が好ましく、0〜2がより好ましく、0又は1がさらに好ましい。 The n p2 is preferably 0 to 5, more preferably 0 to 2, and even more preferably 0 or 1.

p3の下限としては、1が好ましく、2がより好ましい。np3を1以上とすることで、上記化合物(5)から生じる酸の強さを高めることができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物により形成されるレジストパターンの露光光に対する感度及びLWR性能をより向上させることができ、プロセスウィンドウをより拡張させることができる。np3の上限としては、4が好ましく、3がより好ましく、2がさらに好ましい。 As the lower limit of n p3 , 1 is preferable, and 2 is more preferable. By setting n p3 to 1 or more, the strength of the acid generated from the compound (5) can be increased, and as a result, the sensitivity of the resist pattern formed by the radiation-sensitive resin composition to the exposure light and the LWR The performance can be further improved and the process window can be further expanded. As the upper limit of n p3 , 4 is preferable, 3 is more preferable, and 2 is further preferable.

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

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)などが挙げられる。 Examples of the monovalent radiation-sensitive onium cation represented by T + include a cation represented by the following formula (ra) (hereinafter, also referred to as “cation (ra)”) and the following formula (r−a). The cation represented by b) (hereinafter, also referred to as “cation (rb)”), the cation represented by the following formula (rc) (hereinafter, also referred to as “cation (rc)”), etc. Can be mentioned.

Figure 2020204765
Figure 2020204765

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。b3は、0〜11の整数である。b3が1の場合、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が2以上の場合、複数のRB5は、互いに同一又は異なり、炭素数1〜20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基若しくはハロゲン原子であるか、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鎖と共に構成される環員数4〜20の環構造の一部を表す。nbbは、0〜3の整数である。 In the above formula (ra), R B3 and R B4 are independently monovalent organic groups having 1 to 20 carbon atoms. b3 is an integer from 0 to 11. When b3 is 1, RB5 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group or a halogen atom. When b3 is 2 or more, the plurality of RB5s are the same or different from each other and are monovalent organic groups having 1 to 20 carbon atoms, hydroxy groups, nitro groups or halogen atoms, or these groups are combined with each other. It represents a part of a ring structure having 4 to 20 ring members, which is composed of a carbon chain to which these are bonded. n bb is an integer from 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、例えば上記式(3)のR12として例示した有機基と同様の基などが挙げられる。 The monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R B3, R B4 and R B5, for example, the same groups as exemplified organic groups as R 12 in the formula (3) below.

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、置換又は非置換のフェニル基がさらに好ましく、非置換のフェニル基が特に好ましい。 As R B3 and R B4 , monovalent unsubstituted hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms or hydrocarbon groups in which hydrogen atoms are substituted with substituents are preferable, and monovalent unsubstituted hydrocarbon groups having 6 to 18 carbon atoms are preferred. The aromatic hydrocarbon group or the aromatic hydrocarbon group in which the hydrogen atom is substituted with a substituent is more preferable, the substituted or unsubstituted phenyl group is further preferable, and the unsubstituted phenyl group is particularly 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、置換若しくは非置換の炭素数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又は−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。 The substituent which may substitute the hydrogen atom of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by RB3 and RB4 is 1 of 1 to 20 of substituted or unsubstituted carbon atoms. Hydrocarbon groups of valence, -OSO 2- R k , -SO 2- R k , -OR k , -COOR k , -O-CO-R k , -OR kk- COOR k , -R kk- CO -R k or -S-R k 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としては、置換若しくは非置換の炭素数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又は−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。 R B5 is 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 , -OR kk- COOR k , -R kk- CO-R k or -SR 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、b4は、0〜9の整数である。b4が1の場合、RB6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。b4が2以上の場合、複数のRB6は、互いに同一又は異なり、炭素数1〜20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基若しくはハロゲン原子であるか、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鎖と共に構成される環員数4〜20の環構造の一部を表す。b5は、0〜10の整数である。b5が1の場合、RB7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。b5が2以上の場合、複数のRB7は、互いに同一又は異なり、炭素数1〜20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基若しくはハロゲン原子であるか、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若しくは炭素鎖と共に構成される環員数3〜20の環構造の一部を表す。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 equation (rb), b4 is an integer from 0 to 9. When b4 is 1, RB6 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group or a halogen atom. When b4 is 2 or more, the plurality of RB6s are the same or different from each other and are monovalent organic groups having 1 to 20 carbon atoms, hydroxy groups, nitro groups or halogen atoms, or these groups are combined with each other. It represents a part of a ring structure having 4 to 20 ring members, which is composed of a carbon chain to which these are bonded. b5 is an integer from 0 to 10. When b5 is 1, RB7 is a monovalent organic group, a hydroxy group, a nitro group or a halogen atom having 1 to 20 carbon atoms. When b5 is 2 or more, the plurality of RB7s are the same or different from each other and are monovalent organic groups having 1 to 20 carbon atoms, hydroxy groups, nitro groups or halogen atoms, or these groups are combined with each other. It represents a part of a ring structure having 3 to 20 ring members, which is composed of a carbon atom or a carbon chain to which these are bonded. n b2 is an integer from 0 to 3. RB8 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. n b1 is an integer of 0 to 2.

上記RB6及びRB7としては、置換若しくは非置換の炭素数1〜20の1価の炭化水素基、−OR、−COOR、−O−CO−R、−O−Rkk−COOR又は−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。 As the R B6 and R B7, 1 monovalent hydrocarbon group substituted or unsubstituted C 1~20, -OR k, -COOR k, -O-CO-R k, -O-R kk -COOR k or −R kk −CO—R k is 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、b6は、0〜5の整数である。b6が1の場合、RB9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。b6が2以上の場合、複数のRB9は、互いに同一又は異なり、炭素数1〜20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基若しくはハロゲン原子であるか、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鎖と共に構成される環員数4〜20の環構造の一部を表す。b7は、0〜5の整数である。b7が1の場合、RB10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。b7が2以上の場合、複数のRB10は、互いに同一又は異なり、炭素数1〜20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基若しくはハロゲン原子であるか、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鎖と共に構成される環員数4〜20の環構造の一部を表す。 In the above equation (rc), b6 is an integer from 0 to 5. When b6 is 1, RB9 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group or a halogen atom. When b6 is 2 or more, the plurality of RB9s are the same or different from each other and are monovalent organic groups having 1 to 20 carbon atoms, hydroxy groups, nitro groups or halogen atoms, or these groups are combined with each other. It represents a part of a ring structure having 4 to 20 ring members, which is composed of a carbon chain to which these are bonded. b7 is an integer from 0 to 5. When b7 is 1, RB10 is a monovalent organic group, a hydroxy group, a nitro group or a halogen atom having 1 to 20 carbon atoms. When b7 is 2 or more, the plurality of RB10s are the same or different from each other and are monovalent organic groups having 1 to 20 carbon atoms, hydroxy groups, nitro groups or halogen atoms, or these groups are combined with each other. It represents a part of a ring structure having 4 to 20 ring members, which is composed of a carbon chain to which these are bonded.

上記RB9及びRB10としては、置換若しくは非置換の炭素数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、−S−R又はこれらの基のうちの2つ以上が互いに合わせられ構成される環構造が好ましい。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 R B9 and R B10, 1 monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms substituted or unsubstituted, -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, is -S-R k, or two or more are combined with each other configured ring of these groups 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などが挙げられる。 Examples of monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms represented by R B5 , R B6 , R B7 , R B9 and R B10 include methyl group, ethyl group, n-propyl group and n-butyl group. Linear alkyl group, i-propyl group, i-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group and other branched alkyl groups, phenyl group, trill group, xsilyl group, mesityl group, naphthyl group, etc. Examples thereof include an aryl group such as an aryl group, a benzyl group, and a 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。 As the divalent organic group represented by R B8 , for example, one hydrogen from a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms exemplified as R B3 , R B4 and R B5 of the above formula (ra). Examples include groups excluding 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。 Said R B5, as the R B6, R B7, R B9 and R B10 represented by carbonization substituted optionally may substituent hydrogen atoms hydrogen group has, for example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom Halogen atoms such as, hydroxy group, carboxy group, cyano group, nitro group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, alkoxycarbonyloxy group, acyl group, acyloxy group and the like can be mentioned. Of these, a halogen atom is preferable, and a fluorine atom is more preferable.

B5、RB6、RB7、RB9及びRB10としては、非置換の直鎖状若しくは分岐状の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又は−SO−Rが好ましく、フッ素化アルキル基又は非置換の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 hydrocarbon. A hydrogen group, −OSO 2- R k or −SO 2- R k is preferred, a fluorinated alkyl group or an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group is more preferred, and a fluorinated alkyl group is even more preferred.

式(r−a)におけるb3としては、0〜2が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。nbbとしては、0又は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が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。b5としては、0〜2が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。nb2としては、2又は3が好ましく、2がより好ましい。nb1としては、0又は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が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。 As b3 in the formula (ra), 0 to 2 is preferable, 0 or 1 is more preferable, and 0 is further preferable. As n bb , 0 or 1 is preferable, and 0 is more preferable. As b4 in the formula (rb), 0 to 2 is preferable, 0 or 1 is more preferable, and 0 is further preferable. The b5 is preferably 0 to 2, more preferably 0 or 1, and even more preferably 0. As n b2 , 2 or 3 is preferable, and 2 is more preferable. As n b1 , 0 or 1 is preferable, and 0 is more preferable. The b6 and b7 in the formula (rc) are preferably 0 to 2, more preferably 0 or 1, and even more preferably 0.

としては、これらの中で、カチオン(r−a)が好ましく、トリフェニルスルホニウムカチオンがより好ましい。 Among these, as T + , a cation (ra) is preferable, and a triphenylsulfonium cation is more preferable.

[B]酸発生剤としては、スルホン酸を発生する酸発生剤として、例えば下記式(5−1)〜(5−5)で表される化合物(以下、「化合物(5−1)〜(5−5)」ともいう)などが挙げられる。 [B] As the acid generator, as an acid generator that generates sulfonic acid, for example, compounds represented by the following formulas (5-1) to (5-5) (hereinafter, "Compounds (5-1) to (5-5)". 5-5) ”) and the like.

Figure 2020204765
Figure 2020204765

上記式(5−1)〜(5−5)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 (5-1) to (5-5), T + is a monovalent radiation-sensitive onium cation.

[B]酸発生体が[B]酸発生剤である場合、当該感放射線性樹脂組成物における[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、1質量部がより好ましく、5質量部がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、70質量部が好ましく、50質量部がより好ましく、40質量部がさらに好ましく、30質量部が特に好ましい。[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により形成されるレジストパターンの露光光に対する感度及びLWR性能をより一層向上させることができ、プロセスウィンドウをより一層拡張させることができる。 When the [B] acid generator is a [B] acid generator, the lower limit of the content of the [B] acid generator in the radiation-sensitive resin composition is 100 parts by mass of the [A] polymer. , 0.1 part by mass is preferable, 1 part by mass is more preferable, and 5 parts by mass is further preferable. The upper limit of the content is preferably 70 parts by mass, more preferably 50 parts by mass, further preferably 40 parts by mass, and particularly preferably 30 parts by mass. [B] By setting the content of the acid generator in the above range, the sensitivity and LWR performance of the resist pattern formed by the radiation-sensitive resin composition to exposure light can be further improved, and the process window can be opened. It can be further expanded.

<[C]化合物>
[C]化合物は、下記式(2)で表される化合物である。[C]化合物は、酸拡散制御剤として作用する。酸拡散制御剤は、露光により[B]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制御する効果を奏する。当該感放射線性樹脂組成物は[C]化合物を含有することにより、露光光に対する感度が良好であり、LWR性能に優れ、かつプロセスウィンドウが広いレジストパターンを形成することができる。
<[C] compound>
The compound [C] is a compound represented by the following formula (2). The compound [C] acts as an acid diffusion control agent. The acid diffusion control agent has the effect of controlling the diffusion phenomenon of the acid generated from the [B] acid generator or the like in the resist film by exposure and controlling an unfavorable chemical reaction in the non-exposed region. By containing the [C] compound, the radiation-sensitive resin composition can form a resist pattern having good sensitivity to exposure light, excellent LWR performance, and a wide process window.

Figure 2020204765
Figure 2020204765

上記式(2)中、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子若しくは炭素数1〜40の1価の有機基であるか、又はこれらの基のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の環構造の一部である。Aは、1価の感放射線性オニウムカチオンである。 In the above formula (2), R 7 , R 8 and R 9 are independently hydrogen atoms, fluorine atoms or monovalent organic groups having 1 to 40 carbon atoms, or among these groups. It is part of a ring structure having 3 to 20 ring members, in which two or more are combined with each other and composed of carbon atoms to which they are bonded. A + is a monovalent radiation-sensitive onium cation.

、R及びRで表される炭素数1〜40の1価の有機基としては、例えば上記式(3)のR12として例示した1価の有機基と同様の基などが挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 40 carbon atoms represented by R 7 , R 8 and R 9 include a group similar to the monovalent organic group exemplified as R 12 in the above formula (3). Be done.

、R及びRのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の環構造としては、例えば環員数3〜20の脂環構造、環員数4〜20の脂肪族複素環構造、環員数6〜20の芳香族炭素環構造、環員数6〜20の芳香族複素環構造などが挙げられる。 A ring structure having 3 to 20 ring members, in which two or more of R 7 , R 8 and R 9 are combined with each other and composed of carbon atoms to which they are bonded, is, for example, an alicyclic structure having 3 to 20 ring members. Examples thereof include an aliphatic heterocyclic structure having 4 to 20 ring members, an aromatic carbocyclic structure having 6 to 20 ring members, and an aromatic heterocyclic structure having 6 to 20 ring members.

環員数3〜20の脂環構造、環員数4〜20の脂肪族複素環構造、環員数6〜20の芳香族炭素環構造及び環員数6〜20の芳香族複素環構造としては、例えば上記式(5)のRp1としてそれぞれ例示した脂肪族複素環構造、脂肪族複素環構造、芳香族炭素環構造及び芳香族複素環構造と同様の環構造などが挙げられる。 Examples of the alicyclic structure having 3 to 20 ring members, the aliphatic heterocyclic structure having 4 to 20 ring members, the aromatic carbocyclic structure having 6 to 20 ring members, and the aromatic heterocyclic structure having 6 to 20 ring members are described above. Examples of R p1 of the formula (5) include an aliphatic heterocyclic structure, an aliphatic heterocyclic structure, an aromatic carbocyclic structure, and a ring structure similar to the aromatic heterocyclic structure.

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、例えば上記式(5)のTとして例示した1価の感放射線性オニウムカチオンなどが挙げられる。 Examples of the monovalent radiation-sensitive onium cation represented by A + include the monovalent radiation-sensitive onium cation exemplified as T + in the above formula (5).

、R及びRとしては、これらのうち少なくとも1つがフッ素原子であることが好ましく、これらのうち2つがフッ素原子であることがより好ましく、R及びRがフッ素原子であることがさらに好ましい。 As R 7 , R 8 and R 9 , it is preferable that at least one of them is a fluorine atom, more preferably two of them are fluorine atoms, and R 7 and R 9 are fluorine atoms. Is even more preferable.

としては、炭素数1〜40の1価の有機基が好ましい。なかでも、フッ素原子以外のヘテロ原子を含む炭素数1〜40の1価の有機基がより好ましい。フッ素原子以外のヘテロ原子としては、例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子が挙げられ、酸素原子が好ましい。Rはエステル構造、ケトン構造及び水酸基から選ばれる少なくとも1種を含む炭素数1〜40の1価の有機基であることが更に好ましい。またRは、環構造を有する炭素数1〜40の1価の有機基であることも好ましい。このような環構造としては脂環構造、芳香族炭素環構造、脂肪族複素環構造、芳香族複素環構造が挙げられ、具体的な環構造は前記と同様である。中でも環構造としては脂環構造が好ましく、シクロアルキル環、アダマンタン環がより好ましい。あるいはRは、フッ素原子を含まない炭素数1〜40の1価の有機基であることも好ましい。R及びRがフッ素原子であり、且つRがこのような態様であることが特に好ましい。 The R 8, preferably a monovalent organic group having 1 to 40 carbon atoms. Among them, a monovalent organic group having 1 to 40 carbon atoms containing a hetero atom other than a fluorine atom is more preferable. Examples of the hetero atom other than the fluorine atom include a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom, and an oxygen atom is preferable. It is more preferable that R 8 is a monovalent organic group having 1 to 40 carbon atoms containing at least one selected from an ester structure, a ketone structure and a hydroxyl group. Further, it is also preferable that R 8 is a monovalent organic group having a ring structure and having 1 to 40 carbon atoms. Examples of such a ring structure include an alicyclic structure, an aromatic carbocyclic structure, an aliphatic heterocyclic structure, and an aromatic heterocyclic structure, and the specific ring structure is the same as described above. Among them, the alicyclic structure is preferable as the ring structure, and the cycloalkyl ring and the adamantane ring are more preferable. Alternatively, R 8 is preferably a monovalent organic group having 1 to 40 carbon atoms and does not contain a fluorine atom. It is particularly preferable that R 7 and R 9 are fluorine atoms and R 8 is in such an embodiment.

としては、上記カチオン(r−a)、上記カチオン式(r−b)又は上記カチオン(r−c)が好ましく、上記カチオン(r−a)又は上記カチオン(r−b)がより好ましく、上記カチオン(r−a)がさらに好ましく、トリフェニルスルホニウムカチオンが特に好ましい。 As A + , the above cation (ra), the above cation formula (rb) or the above cation (rc) is preferable, and the above cation (ra) or the above cation (rb) is more preferable. , The above cation (ra) is more preferable, and the triphenylsulfonium cation is particularly preferable.

[C]化合物としては、例えば下記式(2−1)〜(2−15)で表される化合物(以下、「化合物(2−1)〜(2−15)」ともいう)などが挙げられる。 Examples of the [C] compound include compounds represented by the following formulas (2-1) to (2-15) (hereinafter, also referred to as "compounds (2-1) to (2-15)"). ..

Figure 2020204765
Figure 2020204765

上記式(2−1)〜(2−15)中、Aは、上記式(2)と同義である。 In the above formulas (2-1) to (2-15), A + has the same meaning as the above formula (2).

[C]化合物としては、上記化合物(2−1)〜(2−7)が好ましい。 As the [C] compound, the above compounds (2-1) to (2-7) are preferable.

当該感放射線性樹脂組成物における[C]化合物の含有割合の下限としては、[B]酸発生剤100モル%に対して、1モル%が好ましく、5モル%がより好ましく、10モル%がさらに好ましい。上記含有割合の上限としては、200モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、50モル%がさらに好ましい。[C]化合物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により形成されるレジストパターンの露光光に対する感度及びLWR性能をより向上させることができ、プロセスウィンドウをより拡張させることができる。 The lower limit of the content ratio of the [C] compound in the radiation-sensitive resin composition is preferably 1 mol%, more preferably 5 mol%, and 10 mol% with respect to 100 mol% of the [B] acid generator. More preferred. The upper limit of the content ratio is preferably 200 mol%, more preferably 10 mol%, still more preferably 50 mol%. By setting the content ratio of the [C] compound in the above range, the sensitivity and LWR performance of the resist pattern formed by the radiation-sensitive resin composition to exposure light can be further improved, and the process window can be further expanded. be able to.

<[D]有機溶媒>
当該感放射線性樹脂組成物は、通常[D]有機溶媒を含有する。[D]有機溶媒は、少なくとも[A]重合体、[B]酸発生体、[C]化合物及び所望により含有される任意成分を溶解又は分散可能な溶媒であれば特に限定されない。
<[D] Organic solvent>
The radiation-sensitive resin composition usually contains [D] an organic solvent. The [D] organic solvent is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving or dispersing at least the [A] polymer, the [B] acid generator, the [C] compound and any component contained if desired.

[D]有機溶媒としては、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。 [D] Examples of the organic solvent include alcohol solvents, ether solvents, ketone solvents, amide solvents, ester solvents, hydrocarbon solvents and the like.

アルコール系溶媒としては、例えば4−メチル−2−ペンタノール、n−ヘキサノール等の炭素数1〜18の脂肪族モノアルコール系溶媒、シクロヘキサノール等の炭素数3〜18の脂環式モノアルコール系溶媒、1,2−プロピレングリコール等の炭素数2〜18の多価アルコール系溶媒、プロピレングリコール−1−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 an aliphatic monoalcohol solvent having 1 to 18 carbon atoms such as 4-methyl-2-pentanol and n-hexanol, and an alicyclic monoalcohol solvent having 3 to 18 carbon atoms such as cyclohexanol. Examples thereof include a solvent, a polyhydric alcohol solvent having 2 to 18 carbon atoms such as 1,2-propylene glycol, and a polyhydric alcohol partial ether solvent having 3 to 19 carbon atoms such as propylene glycol-1-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 the ether-based solvent include dialkyl ether-based solvents such as diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, dipentyl ether, diisoamyl ether, dihexyl ether and diheptyl ether, cyclic ether-based solvents such as tetrahydrofuran and tetrahydropyran, and diphenyl ethers. Examples thereof include an aromatic ring-containing ether-based solvent such as anisole.

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

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, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, and N. Examples thereof include chain amide solvents such as −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、γ−ブチロラクトン、バレロラクトン等のラクトン系溶媒、酢酸プロピレングリコール等の多価アルコールカルボキシレート系溶媒、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル等の多価アルコール部分エーテルカルボキシレート系溶媒、シュウ酸ジエチル等の多価カルボン酸ジエステル系溶媒、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等のカーボネート系溶媒などが挙げられる。 Examples of the ester solvent include a monocarboxylic acid ester solvent such as n-butyl acetate and ethyl lactate, a lactone solvent such as γ-butyrolactone and valerolactone, a polyhydric alcohol carboxylate solvent such as propylene glycol acetate, and propylene acetate. Examples thereof include a polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvent such as glycol monomethyl ether, a polycarboxylic acid diester solvent such as diethyl oxalate, and a carbonate solvent such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate.

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

[D]有機溶媒としては、アルコール系溶媒又はエステル系溶媒が好ましく、炭素数3〜19の多価アルコール部分エーテル系溶媒又は多価アルコール部分エーテルカルボキシレート系溶媒がより好ましく、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル又は酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテルがさらに好ましい。[D]有機溶媒は、1種又は2種以上を含有することができる。 [D] As the organic solvent, an alcohol solvent or an ester solvent is preferable, a polyhydric alcohol partial ether solvent having 3 to 19 carbon atoms or a polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvent is more preferable, and propylene glycol-1- More preferably, monomethyl ether or propylene glycol monomethyl ether acetate. [D] The organic solvent may contain one kind or two or more kinds.

当該感放射線性樹脂組成物が[D]有機溶媒を含有する場合、[D]有機溶媒の含有割合の下限としては、当該感放射線性樹脂組成物に含有される全成分に対して、50質量%が好ましく、60質量%がより好ましく、70質量%がさらに好ましく、80質量%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、99.9質量%が好ましく、99.5質量%が好ましく、99.0質量%がさらに好ましい。 When the radiation-sensitive resin composition contains the [D] organic solvent, the lower limit of the content ratio of the [D] organic solvent is 50% by mass with respect to all the components contained in the radiation-sensitive resin composition. % Is preferable, 60% by mass is more preferable, 70% by mass is further preferable, and 80% by mass is particularly preferable. The upper limit of the content ratio is preferably 99.9% by mass, preferably 99.5% by mass, and even more preferably 99.0% by mass.

<その他の任意成分>
その他の任意成分としては、例えば[C]化合物以外の他の酸拡散制御体、界面活性剤などが挙げられる。当該感放射線性樹脂組成物は、その他の任意成分をそれぞれ1種又は2種以上含有していてもよい。
<Other optional ingredients>
Examples of other optional components include acid diffusion controllers other than the [C] compound, surfactants, and the like. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more other optional components, respectively.

[[C]化合物以外の他の酸拡散制御体]
当該感放射線性樹脂組成物における[C]化合物以外の他の酸拡散制御体の含有形態としては、低分子化合物(以下、「他の酸拡散制御剤」ともいう)の形態、[A]重合体等の重合体の一部として組み込まれた形態、又はこれらの両方の形態が挙げられる。
[Acid diffusion control bodies other than [C] compound]
Examples of the contained form of the acid diffusion control body other than the [C] compound in the radiation-sensitive resin composition include the form of a low molecular weight compound (hereinafter, also referred to as “another acid diffusion control agent”) and [A] heavy weight. Examples include forms incorporated as part of a polymer such as coalescing, or both forms.

他の酸拡散制御剤としては、窒素原子含有化合物、露光により感光し弱酸を発生する光崩壊性塩基(但し、[C]化合物に該当するものを除く)などが挙げられる。 Examples of other acid diffusion control agents include nitrogen atom-containing compounds, photodisintegrating bases that are exposed to exposure to generate weak acids (excluding those corresponding to the [C] compound), and the like.

窒素原子含有化合物としては、例えばトリペンチルアミン、トリオクチルアミン等のアミン化合物、ホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド基含有化合物、尿素、1,1−ジメチルウレア等のウレア化合物、ピリジン、N−(ウンデシルカルボニルオキシエチル)モルホリン、N−t−ペンチルオキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン等の含窒素複素環化合物などが挙げられる。 Examples of the nitrogen atom-containing compound include amine compounds such as trypentylamine and trioctylamine, amide group-containing compounds such as formamide and N, N-dimethylacetamide, urea compounds such as urea and 1,1-dimethylurea, and pyridine. Examples thereof include nitrogen-containing heterocyclic compounds such as N- (undecylcarbonyloxyethyl) morpholine and Nt-pentyloxycarbonyl-4-hydroxypiperidin.

光崩壊性塩基としては、例えば露光により分解するオニウムカチオンと弱酸のアニオンとを含む化合物(但し、[C]化合物に該当するものを除く)などが挙げられる。 Examples of the photodisintegrating base include compounds containing an onium cation and a weak acid anion that are decomposed by exposure (excluding those corresponding to the [C] compound).

当該感放射線性樹脂組成物が他の酸拡散制御剤を含有する場合、当該感放射線性樹脂組成物における他の酸拡散制御剤の含有割合の下限としては、[B]酸発生剤100モル%に対して、1モル%が好ましく、5モル%がより好ましく、10モル%がさらに好ましい。上記含有割合の上限としては、200モル%が好ましく、100モル%がより好ましく、50モル%がさらに好ましい。 When the radiation-sensitive resin composition contains another acid diffusion control agent, the lower limit of the content ratio of the other acid diffusion control agent in the radiation-sensitive resin composition is [B] 100 mol% of the acid generator. On the other hand, 1 mol% is preferable, 5 mol% is more preferable, and 10 mol% is further preferable. The upper limit of the content ratio is preferably 200 mol%, more preferably 100 mol%, still more preferably 50 mol%.

[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などが挙げられる。市販品としては、KP341(信越化学工業(株))、ポリフローNo.75、同No.95(以上、共栄社化学(株))、エフトップEF301、同EF303、同EF352(以上、トーケムプロダクツ(株))、メガファックF171、同F173(以上、DIC(株))、フロラードFC430、同FC431(以上、住友スリーエム(株))、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(以上、旭硝子工業(株))などが挙げられる。
[Surfactant]
Surfactants have the effect of improving coatability, striation, developability and the like. Examples of the surfactant include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene n-octylphenyl ether, polyoxyethylene n-nonylphenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, and polyethylene glycol di. Nonionic surfactants such as stearate can be mentioned. Commercially available products include KP341 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow No. 75, No. 95 (above, Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), Ftop EF301, EF303, EF352 (above, Tochem Products Co., Ltd.), Megafuck F171, F173 (above, DIC Corporation), Florard FC430, same FC431 (Sumitomo 3M Ltd.), Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC-101, SC-102, SC-103, SC-104, SC-105, SC-106 ( As mentioned above, Asahi Glass Industry Co., Ltd. and the like can be mentioned.

当該感放射線性樹脂組成物が界面活性剤を含有する場合、当該感放射線性樹脂組成物における界面活性剤の含有量の上限としては、[A]重合体100質量部に対して、2質量部が好ましい。上記含有量の下限としては、例えば0.1質量部である。 When the radiation-sensitive resin composition contains a surfactant, the upper limit of the content of the surfactant in the radiation-sensitive resin composition is 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer [A]. Is preferable. The lower limit of the content is, for example, 0.1 parts by mass.

<感放射線性樹脂組成物の調製方法>
当該感放射線性樹脂組成物は、例えば[A]重合体、[B]酸発生体、[C]化合物及び必要に応じて、[D]有機溶媒及びその他の任意成分などを所定の割合で混合し、好ましくは得られた混合物を孔径0.2μm以下のメンブランフィルターでろ過することにより調製することができる。
<Method for preparing radiation-sensitive resin composition>
The radiation-sensitive resin composition is, for example, a mixture of [A] polymer, [B] acid generator, [C] compound and, if necessary, [D] organic solvent and other optional components in a predetermined ratio. However, it can be preferably prepared by filtering the obtained mixture with a polymer filter having a pore size of 0.2 μm or less.

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、有機溶媒含有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。 The radiation-sensitive resin composition can be used for forming a positive pattern using an alkaline developer and for forming a negative pattern using an organic solvent-containing developer.

当該感放射線性樹脂組成物は、後述す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(露光光)による露光用である。露光光の中でも極端紫外線(EUV)又は電子線は比較的高いエネルギーを有するが、当該感放射線性樹脂組成物によれば、露光光として極端紫外線又は電子線を用いた場合であっても、露光光に対する感度が良好であり、LWR性能に優れ、かつプロセスウィンドウが広いレジストパターンを形成することができる。したがって、当該感放射線性樹脂組成物は、極端紫外線露光用又は電子線露光用として特に好適に用いることができる。 The radiation-sensitive resin composition is for exposure with radiation (exposure light) irradiated in the exposure step in the resist pattern forming method described later. Extreme ultraviolet (EUV) or electron beam has a relatively high energy among the exposure light, but according to the radiation-sensitive resin composition, exposure even when extreme ultraviolet or electron beam is used as the exposure light. It has good sensitivity to light, has excellent LWR performance, and can form a resist pattern with a wide process window. Therefore, the radiation-sensitive resin composition can be particularly preferably used for extreme ultraviolet exposure or electron beam exposure.

<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、基板に直接又は間接に当該感放射線性樹脂組成物を塗工する工程(以下、「塗工工程」ともいう)と、上記塗工工程により形成されたレジスト膜を露光する工程(以下、「露光工程」ともいう)と、上記露光されたレジスト膜を現像する工程(以下、「現像工程」ともいう)とを備える。
<Resist pattern formation method>
The resist pattern forming method includes a step of directly or indirectly coating the radiation-sensitive resin composition on a substrate (hereinafter, also referred to as a “coating step”) and exposing a resist film formed by the coating step. A step of developing the exposed resist film (hereinafter, also referred to as “exposure step”) and a step of developing the exposed resist film (hereinafter, also referred to as “development step”) are provided.

当該レジストパターン形成方法によれば、塗工工程において当該感放射線性樹脂組成物を用いることにより、露光光に対する感度が良好であり、LWR性能に優れ、かつプロセスウィンドウが広い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, by using the radiation-sensitive resin composition in the coating process, a resist pattern having good sensitivity to exposure light, excellent LWR performance, and a wide process window can be formed. Can be done.

以下、当該レジストパターン形成方法が備える各工程について説明する。 Hereinafter, each step included in the resist pattern forming method will be described.

[塗工工程]
本工程では、基板に直接又は間接に当該感放射線性樹脂組成物を塗工する。これによりレジスト膜が形成される。基板としては、例えばシリコンウエハ、二酸化シリコン、アルミニウムで被覆されたウェハ等の従来公知のもの等が挙げられる。また、下層膜として、例えば特公平6−12452号公報や特開昭59−93448号公報等に開示されている有機系又は無機系の反射防止膜を基板上に形成してもよい。塗工方法としては、例えば回転塗工(スピンコーティング)、流延塗工、ロール塗工等が挙げられる。塗工した後に、必要に応じて、塗膜中の溶媒を揮発させるため、プレベーク(PB)を行ってもよい。PBの温度の下限としては、60℃が好ましく、80℃がより好ましい。上記温度の上限としては、150℃が好ましく、140℃がより好ましい。PBの時間の下限としては、5秒が好ましく、10秒がより好ましい。上記時間の下限としては、600秒が好ましく、300秒がより好ましい。形成されるレジスト膜の平均厚みの下限としては、10nmが好ましく、20nmがより好ましい。上記平均厚みの上限としては、1,000nmが好ましく、500nmがより好ましい。
[Coating process]
In this step, the radiation-sensitive resin composition is directly or indirectly applied to the substrate. As a result, a resist film is formed. Examples of the substrate include conventionally known wafers such as silicon wafers, silicon dioxide, and wafers coated with aluminum. Further, as the underlayer film, for example, an organic or inorganic antireflection film disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-12452 and JP-A-59-93448 may be formed on the substrate. Examples of the coating method include rotary coating (spin coating), cast coating, roll coating and the like. After coating, if necessary, prebaking (PB) may be performed to volatilize the solvent in the coating film. As the lower limit of the temperature of PB, 60 ° C. is preferable, and 80 ° C. is more preferable. The upper limit of the temperature is preferably 150 ° C., more preferably 140 ° C. As the lower limit of the PB time, 5 seconds is preferable, and 10 seconds is more preferable. As the lower limit of the time, 600 seconds is preferable, and 300 seconds is more preferable. The lower limit of the average thickness of the resist film formed is preferably 10 nm, more preferably 20 nm. The upper limit of the average thickness is preferably 1,000 nm, more preferably 500 nm.

[露光工程]
本工程では、上記塗工工程により形成されたレジスト膜を露光する。この露光は、フォトマスクを介して(場合によっては、水等の液浸媒体を介して)露光光を照射することにより行う。露光光としては、目的とするパターンの線幅等に応じて、例えば可視光線、紫外線、遠紫外線、極端紫外線(EUV)、X線、γ線等の電磁波;電子線、α線等の荷電粒子線などが挙げられる。これらの中でも、遠紫外線、EUV又は電子線が好ましく、ArFエキシマレーザー光(波長193nm)、KrFエキシマレーザー光(波長248nm)、EUV又は電子線がより好ましく、ArFエキシマレーザー光、EUV又は電子線がさらに好ましく、EUV又は電子線が特に好ましい。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、露光光の種類等に応じて適宜選定することができる。
[Exposure process]
In this step, the resist film formed by the above coating step is exposed. This exposure is performed by irradiating the exposure light through a photomask (in some cases, through an immersion medium such as water). The exposure light includes electromagnetic waves such as visible light, ultraviolet rays, far ultraviolet rays, extreme ultraviolet rays (EUV), X-rays, and γ-rays; charged particles such as electron beams and α-rays, depending on the line width of the target pattern. Examples include lines. Among these, far ultraviolet rays, EUV or electron beams are preferable, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), EUV or electron beams are more preferable, and ArF excimer laser light, EUV or electron beams are preferable. More preferably, EUV or electron beam is particularly preferable. The exposure conditions such as the exposure amount can be appropriately selected according to the compounding composition of the radiation-sensitive resin composition, the type of additive, the type of exposure light, and the like.

上記露光の後、ポストエクスポージャーベーク(PEB)を行い、レジスト膜の露光された部分において、露光により[B]酸発生体等から発生した酸による[A]重合体が有する酸解離性基の解離を促進させることが好ましい。このPEBによって、露光部と未露光部とで現像液に対する溶解性の差異を増大させることができる。PEBの温度の下限としては、50℃が好ましく、80℃がより好ましく、90℃がさらに好ましい。上記温度の上限としては、180℃が好ましく、130℃がより好ましい。PEBの時間の下限としては、5秒が好ましく、10秒がより好ましく、30秒がさらに好ましい。上記時間の上限としては、600秒が好ましく、300秒がより好ましく、100秒がさらに好ましい。 After the above exposure, post-exposure baking (PEB) is performed, and in the exposed portion of the resist film, the acid dissociative group of the [A] polymer is dissociated by the acid generated from the [B] acid generator or the like by the exposure. It is preferable to promote. With this PEB, it is possible to increase the difference in solubility in the developing solution between the exposed portion and the unexposed portion. As the lower limit of the temperature of PEB, 50 ° C. is preferable, 80 ° C. is more preferable, and 90 ° C. is further preferable. The upper limit of the temperature is preferably 180 ° C., more preferably 130 ° C. As the lower limit of the PEB time, 5 seconds is preferable, 10 seconds is more preferable, and 30 seconds is further preferable. The upper limit of the time is preferably 600 seconds, more preferably 300 seconds, and even more preferably 100 seconds.

[現像工程]
本工程では、上記露光されたレジスト膜を現像する。これにより、所定のレジストパターンを形成することができる。現像後は、水又はアルコール等のリンス液で洗浄し、乾燥することが一般的である。現像工程における現像方法は、アルカリ現像であっても、有機溶媒現像であってもよい。
[Development process]
In this step, the exposed resist film is developed. As a result, a predetermined resist pattern can be formed. After development, it is generally washed with a rinse solution such as water or alcohol and dried. The developing method in the developing step may be alkaline development or organic solvent development.

アルカリ現像の場合、現像に用いる現像液としては、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。 In the case of alkaline development, the developing solution used for development includes, for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-. Propylamine, triethylamine, methyldiethylamine, ethyldimethylamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo- [5.4.0] -7-undecene, 1 , 5-Diazabicyclo- [4.3.0] -5-Nonene and other alkaline compounds dissolved in at least one alkaline aqueous solution. Among these, the TMAH aqueous solution is preferable, and the 2.38 mass% TMAH aqueous solution is more preferable.

有機溶媒現像の場合、現像液としては、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、上記有機溶媒を含有する溶媒等が挙げられる。上記有機溶媒としては、例えば上述の感放射線性樹脂組成物の[D]有機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、エステル系溶媒又はケトン系溶媒が好ましい。エステル系溶媒としては、酢酸エステル系溶媒が好ましく、酢酸n−ブチルがより好ましい。ケトン系溶媒としては、鎖状ケトンが好ましく、2−ヘプタノンがより好ましい。現像液中の有機溶媒の含有量の下限としては、80質量%が好ましく、90質量%がより好ましく、95質量%がさらに好ましく、99質量%が特に好ましい。現像液中の有機溶媒以外の成分としては、例えば水、シリコーンオイル等が挙げられる。 In the case of organic solvent development, examples of the developing solution include organic solvents such as hydrocarbon solvents, ether solvents, ester solvents, ketone solvents and alcohol solvents, and solvents containing the above organic solvents. Examples of the organic solvent include one or more of the solvents exemplified as the [D] organic solvent of the above-mentioned radiation-sensitive resin composition. Among these, an ester solvent or a ketone solvent is preferable. As the ester solvent, an acetic acid ester 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 developing solution is preferably 80% by mass, more preferably 90% by mass, further preferably 95% by mass, and particularly preferably 99% by mass. Examples of the components other than the organic solvent in the developing solution include water, silicone oil and the like.

現像方法としては、例えば現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液塗出ノズルをスキャンしながら現像液を塗出し続ける方法(ダイナミックディスペンス法)等が挙げられる。 Examples of the developing method include a method of immersing the substrate in a tank filled with a developing solution for a certain period of time (dip method), and a method of developing by raising the developing solution on the surface of the substrate by surface tension and allowing it to stand still for a certain period of time (paddle method). ), A method of spraying the developer on the surface of the substrate (spray method), a method of continuing to apply the developer on the substrate rotating at a constant speed while scanning the developer dispensing nozzle at a constant speed (dynamic discharge method). And so on.

当該レジストパターン形成方法により形成されるパターンとしては、例えばラインアンドスペースパターン、ホールパターン等が挙げられる。 Examples of the pattern formed by the resist pattern forming method include a line-and-space pattern and a hole pattern.

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。 Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples. The measurement method of various physical property values is shown below.

[重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)及び分散度(Mw/Mn)]
重合体のMw及びMnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、東ソー(株)のGPCカラム(「G2000HXL」2本、「G3000HXL」1本、及び「G4000HXL」1本)を使用し、以下の条件により測定した。また、分散度(Mw/Mn)は、Mw及びMnの測定結果より算出した。
[Weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn) and dispersity (Mw / Mn)]
For the Mw and Mn of the polymer, a GPC column (2 "G2000HXL", 1 "G3000HXL", and 1 "G4000HXL") of Tosoh Corporation was used by gel permeation chromatography (GPC). It was measured according to the conditions of. The dispersity (Mw / Mn) was calculated from the measurement results of Mw and Mn.

溶出溶媒 :テトラヒドロフラン
流量 :1.0mL/分
試料濃度 :1.0質量%
試料注入量:100μL
カラム温度:40℃
検出器 :示差屈折計
標準物質 :単分散ポリスチレン
Elution solvent: Tetrahydrofuran Flow rate: 1.0 mL / min Sample concentration: 1.0% by mass
Sample injection volume: 100 μL
Column temperature: 40 ° C
Detector: Differential refractometer Standard material: Monodisperse polystyrene

[重合体の各構造単位の含有割合]
重合体の各構造単位の含有割合は、核磁気共鳴装置(日本電子(株)の「JNM−Delta400」)を用いた13C−NMR分析により行った。
[Content ratio of each structural unit of polymer]
The content ratio of each structural unit of the polymer was determined by 13 C-NMR analysis using a nuclear magnetic resonance apparatus (“JNM-Delta 400” of JEOL Ltd.).

<[A]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。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。
<[A] Synthesis of polymer>
The monomers used in the synthesis of each polymer in each Example and Comparative Example are shown below. In the following synthesis examples, unless otherwise specified, parts by mass mean a value when the total mass of the monomers used is 100 parts by mass, and mol% is the total number of moles of the monomers used. Means the value when is 100 mol%.

Figure 2020204765
Figure 2020204765

[合成例1]重合体(A−1)の合成
単量体(M−1)、単量体(M−3)及び単量体(M−10)をモル比率が40/40/20(モル%)となるようプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル(200質量部)に溶解し、開始剤としてAIBN(6モル%)を添加し、単量体溶液を調製した。空の反応容器にプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル(100質量部)を入れ、攪拌しながら85℃に加熱した。次に、上記単量体溶液を3時間かけて反応容器に滴下し、さらに85℃で3時間加熱し、上記単量体溶液の滴下開始を重合反応の開始時間として、重合反応を合計6時間実施した。重合反応終了後、重合溶液を室温まで冷却した。冷却した上記重合溶液をヘキサン(重合溶液100質量部に対して500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ヘキサン(重合溶液100質量部に対して100質量部)で2回洗浄した後、ろ別し、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル(300質量部)に溶解した。次に、メタノール(500質量部)、トリエチルアミン(50質量部)及び超純水(10質量部)を加え、攪拌しながら70℃で6時間加水分解反応を実施した。加水分解反応終了後、残溶媒を留去し、得られた固体をアセトン(100質量部)に溶解させた。この溶液を500質量部の水に滴下して樹脂を凝固させ、得られた固体をろ別し、50℃で12時間乾燥させて白色粉末状の重合体(A−1)を得た。重合体(A−1)のMwは5600であり、Mw/Mnは1.62であった。また、13C−NMR分析の結果、(M−1)、(M−3)及び(M−10)に由来する各構造単位の含有割合はそれぞれ42.3モル%、39.8モル%及び17.9モル%であった。
[Synthesis Example 1] Synthesis of Polymer (A-1) Monomer (M-1), Monomer (M-3) and Monomer (M-10) in molar ratio of 40/40/20 ( It was dissolved in propylene glycol-1-monomethyl ether (200 parts by mass) so as to have a molar%), and AIBN (6 mol%) was added as an initiator to prepare a monomer solution. Propylene glycol-1-monomethyl ether (100 parts by mass) was placed in an empty reaction vessel and heated to 85 ° C. with stirring. Next, the monomer solution was added dropwise to the reaction vessel over 3 hours, and the mixture was further heated at 85 ° C. for 3 hours. The polymerization reaction was carried out for a total of 6 hours with the start of the dropping of the monomer solution as the start time of the polymerization reaction. Carried out. After completion of the polymerization reaction, the polymerization solution was cooled to room temperature. The cooled polymerization solution was put into hexane (500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymerization solution), and the precipitated white powder was filtered off. The filtered white powder was washed twice with hexane (100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymerization solution), filtered, and dissolved in propylene glycol-1-monomethyl ether (300 parts by mass). Next, methanol (500 parts by mass), triethylamine (50 parts by mass) and ultrapure water (10 parts by mass) were added, and a hydrolysis reaction was carried out at 70 ° C. for 6 hours with stirring. After completion of the hydrolysis reaction, the residual solvent was distilled off, and the obtained solid was dissolved in acetone (100 parts by mass). This solution was added dropwise to 500 parts by mass of water to solidify the resin, the obtained solid was filtered off, and dried at 50 ° C. for 12 hours to obtain a white powdery polymer (A-1). The Mw of the polymer (A-1) was 5600, and the Mw / Mn was 1.62. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratios of the structural units derived from (M-1), (M-3) and (M-10) were 42.3 mol%, 39.8 mol% and 39.8 mol%, respectively. It was 17.9 mol%.

[合成例2〜8]重合体(A−2)〜(A−8)の合成
下記表1に示す種類及び配合割合の単量体を用いたこと以外は合成例1と同様にして、重合体(A−2)〜(A−8)を合成した。得られた重合体の各構造単位の含有割合及び物性値(Mw及びMw/Mn)を下記表1に合わせて示す。なお、下記表1における「−」は、該当する単量体を使用しなかったことを示す。
[Synthesis Examples 2 to 8] Synthesis of Polymers (A-2) to (A-8) The weight is the same as that of Synthesis Example 1 except that the monomers of the types and blending ratios shown in Table 1 below are used. Combined (A-2) to (A-8) were synthesized. The content ratio and physical property values (Mw and Mw / Mn) of each structural unit of the obtained polymer are shown in Table 1 below. In addition, "-" in Table 1 below indicates that the corresponding monomer was not used.

[合成例9]重合体(A−9)の合成
下記表1に示す種類及び配合割合の単量体を用いて、特開2009−244805号公報に記載の「ポリマー(B−3−1)」の合成方法と同様の方法により重合体(A−9)を合成した。得られた重合体の各構造単位の含有割合及び物性値(Mw及びMw/Mn)を下記表1に合わせて示す。
[Synthesis Example 9] Synthesis of Polymer (A-9) “Polymer (B-3-1)” described in JP-A-2009-244805, using the monomers of the types and blending ratios shown in Table 1 below. The polymer (A-9) was synthesized by the same method as the synthesis method of. The content ratio and physical property values (Mw and Mw / Mn) of each structural unit of the obtained polymer are shown in Table 1 below.

Figure 2020204765
Figure 2020204765

<感放射線性樹脂組成物の調製>
感放射線性樹脂組成物の調製に用いた[A]重合体以外の成分を以下に示す。なお、以下の実施例及び比較例においては特に断りのない限り、質量部は使用した重合体の質量を100質量部とした場合の値を意味し、モル%は使用した[B]酸発生剤のモル数を100モル%とした場合の値を意味する。
<Preparation of radiation-sensitive resin composition>
The components other than the [A] polymer used for preparing the radiation-sensitive resin composition are shown below. In the following Examples and Comparative Examples, unless otherwise specified, parts by mass mean a value when the mass of the polymer used is 100 parts by mass, and mol% means the used [B] acid generator. It means a value when the number of moles of is 100 mol%.

[[B]酸発生剤]
B−1〜B−4:下記式(B−1)〜(B−4)で表される化合物
[[B] Acid generator]
B-1 to B-4: Compounds represented by the following formulas (B-1) to (B-4)

Figure 2020204765
Figure 2020204765

[[C]酸拡散制御剤]
C−1〜C−9:下記式(C−1)〜(C−9)で表される化合物
[[C] Acid diffusion control agent]
C-1 to C-9: Compounds represented by the following formulas (C-1) to (C-9)

Figure 2020204765
Figure 2020204765

[[D]有機溶媒]
D−1:酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル
D−2:プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル
[[D] Organic solvent]
D-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate D-2: Propylene glycol-1-monomethyl ether

[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−1)20質量部、[C]酸拡散制御剤としての(C−1)を20モル%、[D]有機溶媒としての(D−1)4800質量部及び(D−2)2000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(R−1)を調製した。
[Example 1]
[A] 100 parts by mass of (A-1) as a polymer, 20 parts by mass of (B-1) as an acid generator, and 20 mol of (C-1) as an [C] acid diffusion control agent. %, [D] 4800 parts by mass of (D-1) and 2000 parts by mass of (D-2) as an organic solvent are mixed and filtered through a polymer filter having a pore size of 0.2 μm to obtain a radiation-sensitive resin composition ( R-1) was prepared.

[実施例2〜14及び比較例1〜3]
下記表2に示す種類及び含有量の各成分を用いたこと以外は実施例1と同様にして、感放射線性樹脂組成物(R−2)〜(R−14)及び(CR−1)〜(CR−3)を調製した。
[Examples 2 to 14 and Comparative Examples 1 to 3]
Radiation-sensitive resin compositions (R-2) to (R-14) and (CR-1) to the same as in Example 1 except that each component of the type and content shown in Table 2 below was used. (CR-3) was prepared.

Figure 2020204765
Figure 2020204765

<レジストパターンの形成(EUV露光、アルカリ現像)>
平均厚さ20nmの下層膜(ブルワーサイエンス社の「AL412」)が形成された12インチのシリコンウエハの下層膜上に上記調製した感放射線性樹脂組成物をスピンコーター(東京エレクトロン(株)の「CLEAN TRACK ACT12」)を用いて塗布し、130℃で60秒間ソフトベーク(SB)を行った。その後、23℃で30秒間冷却することにより、平均厚さ50nmのレジスト膜を形成した。次に、このレジスト膜に対し、EUV露光装置(ASML社の「NEX3300」)を用い、NA=0.33、照明条件:Conventional s=0.89、マスク:imecDEFECT32FFR02にて露光した。露光後、アルカリ現像液として2.38質量%のTMAH溶液を用い、23℃で30秒間現像し、ポジ型のレジストパターン(32nmラインアンドスペースパターン)を形成した。
<Formation of resist pattern (EUV exposure, alkaline development)>
The above-prepared radiation-sensitive resin composition was applied to the underlayer film of a 12-inch silicon wafer on which an underlayer film with an average thickness of 20 nm (“AL412” from Brewer Science Co., Ltd.) was formed. It was applied using CLEAN TRACK ACT12 ”) and soft-baked (SB) was performed at 130 ° C. for 60 seconds. Then, by cooling at 23 ° C. for 30 seconds, a resist film having an average thickness of 50 nm was formed. Next, this resist film was exposed to this resist film using an EUV exposure apparatus (“NEX3300” manufactured by ASML) with NA = 0.33, illumination conditions: Conventional s = 0.89, and mask: imageDEFECT32FFR02. After the exposure, a 2.38 mass% TMAH solution was used as an alkaline developer and developed at 23 ° C. for 30 seconds to form a positive resist pattern (32 nm line and space pattern).

<評価>
上記形成したレジストパターンについて、感度、LWR性能及びプロセスウィンドウを下記方法に従って評価した。レジストパターンの測長には、走査型電子顕微鏡(日立ハイテクテクノロジー(株)の「CG−4100」)を用いた。評価結果を下記表3に示す。なお、下記表3における「−」は、比較例2において、未露光部までもアルカリ現像液に溶解したことによりレジストパターンが形成されず、各種評価を行うことができなかったことを示す。
<Evaluation>
The sensitivity, LWR performance and process window of the formed resist pattern were evaluated according to the following methods. A scanning electron microscope (“CG-4100” of Hitachi High-Tech Technology Corporation) was used to measure the length of the resist pattern. The evaluation results are shown in Table 3 below. In addition, "-" in Table 3 below indicates that in Comparative Example 2, even the unexposed portion was dissolved in the alkaline developer, so that the resist pattern was not formed and various evaluations could not be performed.

[感度]
上記レジストパターンの形成において、32nmラインアンドスペースパターンを形成する露光量を最適露光量とし、この最適露光量を感度(mJ/cm)とした。感度は、30mJ/cm以下の場合は「良好」と、30mJ/cmを超える場合は「不良」と評価できる。
[sensitivity]
In the formation of the resist pattern, the exposure amount for forming the 32 nm line-and-space pattern was defined as the optimum exposure amount, and this optimum exposure amount was defined as the sensitivity (mJ / cm 2 ). The sensitivity can be evaluated as "good" when it is 30 mJ / cm 2 or less, and as "poor" when it exceeds 30 mJ / cm 2 .

[LWR性能]
上記走査型電子顕微鏡を用いて上記形成したレジストパターンをレジスタパターンの上部から観察した。線幅を任意箇所で計50点測定し、その測定値の分布から3シグマ値を求め、この3シグマ値をLWR(nm)とした。LWRは、その値が小さいほどラインのがたつきが小さく、良好であることを示す。LWR性能は、4.0nm以下の場合は「良好」と、4.0nmを超える場合は「不良」と評価できる。
[LWR performance]
The resist pattern formed above was observed from above the register pattern using the scanning electron microscope. A total of 50 points of line width were measured at arbitrary points, 3 sigma values were obtained from the distribution of the measured values, and these 3 sigma values were defined as LWR (nm). The LWR indicates that the smaller the value, the smaller the rattling of the line and the better. The LWR performance can be evaluated as "good" when it is 4.0 nm or less and "bad" when it exceeds 4.0 nm.

[プロセスウィンドウ]
「プロセスウィンドウ」とは、ブリッジ欠陥や倒れのないパターンを形成できるレジスト寸法の範囲を意味する。32nmラインアンドスペースパターン(1L/1S)を形成するマスクを用いて、低露光量から高露光量までのパターンを形成した。一般的に、低露光量の場合にはパターン間におけるブリッジ形成などの欠陥が見られ、高露光量の場合にはパターン倒壊などの欠陥が見られる。これらの欠陥が見られないレジスト寸法の最大値と最小値との差を「CD(Critical Demension)マージン」とした。CDマージンは、その値が大きいほどプロセスウィンドウが広く、良好であることを示す。CDマージンが30nm以上の場合は「良好」と、30nm未満の場合は「不良」と評価できる。
[Process window]
"Process window" means the range of resist dimensions that can form a pattern that is free of bridge defects and tilt. Using a mask to form a 32 nm line-and-space pattern (1L / 1S), patterns from low to high exposures were formed. Generally, in the case of low exposure, defects such as bridge formation between patterns are observed, and in the case of high exposure, defects such as pattern collapse are observed. The difference between the maximum value and the minimum value of the resist dimensions in which these defects are not observed is defined as a "CD (Critical Demension) margin". The larger the value of the CD margin, the wider the process window and the better. When the CD margin is 30 nm or more, it can be evaluated as “good”, and when it is less than 30 nm, it can be evaluated as “bad”.

Figure 2020204765
Figure 2020204765

表3の結果から明らかなように、実施例の感放射線性樹脂組成物は比較例の感放射線性樹脂組成物と比較して、感度、LWR性能及びCDマージンがいずれも良好であった。 As is clear from the results in Table 3, the radiation-sensitive resin compositions of Examples were superior in sensitivity, LWR performance, and CD margin as compared with the radiation-sensitive resin compositions of Comparative Examples.

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、露光光に対する感度が良好であり、LWR性能に優れ、かつプロセスウィンドウが広いレジストパターンを形成することができる。したがって、これらは、今後さらに微細化が進行すると予想される半導体デバイスの加工プロセス等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, it is possible to form a resist pattern having good sensitivity to exposure light, excellent LWR performance, and a wide process window. Therefore, these can be suitably used for processing processes of semiconductor devices, which are expected to be further miniaturized in the future.

Claims (8)

フェノール性水酸基を含む第1構造単位、下記式(1)で表される基を含む第2構造単位及び酸解離性基を含む第3構造単位を有する重合体と、
感放射線性酸発生体と、
下記式(2)で表される化合物と
を含有する感放射線性樹脂組成物。
Figure 2020204765
(式(1)中、R、R、R、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子又は炭素数1〜10の1価のフッ素化炭化水素基である。但し、R、R、R、R、R及びRのうちの少なくとも1つはフッ素原子又はフッ素化炭化水素基である。Rは、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。*は、上記第2構造単位における上記式(1)で表される基以外の部分との結合部位を示す。)
Figure 2020204765
(式(2)中、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子若しくは炭素数1〜40の1価の有機基であるか、又はこれらの基のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の環構造の一部である。Aは、1価の感放射線性オニウムカチオンである。)
A polymer having a first structural unit containing a phenolic hydroxyl group, a second structural unit containing a group represented by the following formula (1), and a third structural unit containing an acid dissociable group,
Radiation-sensitive acid generators and
A radiation-sensitive resin composition containing a compound represented by the following formula (2).
Figure 2020204765
(In formula (1), R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are independently hydrogen atoms, fluorine atoms, chlorine atoms, bromine atoms, iodine atoms or 1 to 1 carbon atoms. It is a monovalent fluorinated hydrocarbon group of 10. However, at least one of R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 is a fluorine atom or a fluorinated hydrocarbon group. RA is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. * Indicates a bonding site with a portion other than the group represented by the above formula (1) in the above second structural unit. )
Figure 2020204765
(In the formula (2), R 7 , R 8 and R 9 are independently hydrogen atoms, fluorine atoms or monovalent organic groups having 1 to 40 carbon atoms, or among these groups. It is a part of a ring structure having 3 to 20 ring members, in which two or more are combined with each other and composed of carbon atoms to which they are bonded. A + is a monovalent radiosensitive onium cation.)
上記式(2)におけるR、R及びRのうちの少なくとも1つがフッ素原子である請求項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 at least one of R 7 , R 8 and R 9 in the above formula (2) is a fluorine atom. 上記式(2)におけるR及びRがフッ素原子であり、
がフッ素原子以外のヘテロ原子を含む炭素数1〜40の1価の有機基、エステル構造、ケトン構造及び水酸基から選ばれる少なくとも1種を含む炭素数1〜40の1価の有機基、又はフッ素原子を含まない炭素数1〜40の1価の有機基である、請求項2に記載の感放射線性樹脂組成物。
R 7 and R 9 in the above formula (2) are fluorine atoms.
A monovalent organic group having 1 to 40 carbon atoms R 8 contains a heteroatom other than a fluorine atom, an ester structure, a monovalent organic group having 1 to 40 carbon atoms containing at least one selected from the ketone structure and a hydroxyl group, The radiation-sensitive resin composition according to claim 2, which is a monovalent organic group having 1 to 40 carbon atoms and does not contain a fluorine atom.
上記重合体における上記第3構造単位の含有割合が上記重合体を構成する全構造単位に対して30モル%以上80モル%以下である請求項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 content ratio of the third structural unit in the polymer is 30 mol% or more and 80 mol% or less with respect to all the structural units constituting the polymer. 上記第1構造単位が下記式(3)で表される請求項1に記載の感放射線性樹脂組成物。
Figure 2020204765
(式(3)中、R10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。R11は、単結合、−O−、−COO−又は−CONH−である。Arは、環員数6〜20のアレーンから(p+q+1)個の芳香環上の水素原子を除いた基である。pは、0〜10の整数である。pが1の場合、R12は、炭素数1〜20の1価の有機基又はハロゲン原子である。pが2以上の場合、複数のR12は互いに同一又は異なり、炭素数1〜20の1価の有機基若しくはハロゲン原子であるか、又は複数のR12のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素鎖と共に構成される環員数4〜20の環構造の一部である。qは、1〜11の整数である。但し、p+qは11以下である。)
The radiation-sensitive resin composition according to claim 1, wherein the first structural unit is represented by the following formula (3).
Figure 2020204765
(In formula (3), R 10 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 11 is a single bond, −O−, −COO− or −CONH−. Ar is , A group having 6 to 20 ring members minus (p + q + 1) hydrogen atoms on the aromatic ring. P is an integer of 0 to 10. When p is 1, R 12 is the number of carbon atoms. It is a monovalent organic group or halogen atom of 1 to 20. When p is 2 or more, the plurality of R 12s are the same or different from each other, and are monovalent organic groups or halogen atoms having 1 to 20 carbon atoms. or two or more are combined with each other is part of the ring structure formed ring members 4-20 together with the carbon chain to which they are attached .q of the plurality of R 12 is an integer of 1 to 11. However, p + q is 11 or less.)
上記第3構造単位が下記式(4−1A)、式(4−1B)、式(4−1C)、式(4−2A)又は式(4−2B)で表される請求項1に記載の感放射線性樹脂組成物。
Figure 2020204765
(式(4−1A)、(4−1B)、(4−1C)、(4−2A)及び(4−2B)中、Rは、それぞれ独立して、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。
式(4−1A)及び(4−1B)中、Rは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の炭化水素基であるか、又はRとRとが互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の脂環構造の一部である。
式(4−1C)中、Rは、水素原子である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。Rは、R、R及びRがそれぞれ結合する炭素原子と共に環員数4〜20の不飽和脂環構造を構成する炭素数1〜20の2価の炭化水素基である。
式(4−2A)及び(4−2B)中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1〜20の1価の炭化水素基であり、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、R及びRが互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の脂環構造の一部であるか、又はR及びRが互いに合わせられRが結合する炭素原子及びRが結合する酸素原子と共に構成される環員数5〜20の脂肪族複素環構造の一部である。)
The third structural unit according to claim 1, wherein the third structural unit is represented by the following formula (4-1A), formula (4-1B), formula (4-1C), formula (4-2A) or formula (4-2B). Radiation-sensitive resin composition.
Figure 2020204765
(In formulas (4-1A), (4-1B), (4-1C), (4-2A) and (4-2B), RT is independently a hydrogen atom, a fluorine atom and a methyl group. Alternatively, it is a trifluoromethyl group.
Wherein (4-1A) and (4-1B), R X is independently a monovalent hydrocarbon group having a hydrogen atom or a C 1-20. Each of RY and R Z is independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a ring formed by combining RY and R Z with carbon atoms to which they are bonded. It is a part of the alicyclic structure having 3 to 20 members.
In formula (4-1C), RC is a hydrogen atom. R D and R E are each independently a monovalent hydrocarbon group having a hydrogen atom or a C 1-20. R F is a divalent hydrocarbon group R C, carbon atoms constituting the unsaturated alicyclic structure ring members 4 to 20 together with the carbon atom to which R D and R E are respectively coupled to 20.
Wherein (4-2A) and (4-2B), R U and R V are each independently a monovalent hydrocarbon group having a hydrogen atom or a carbon number of 1 to 20, R W are each independently to either a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a part of the alicyclic structure formed ring members 3 to 20 together with the carbon atom to which R U and R V are combined they are bound to each other or it is, or is part of R U and R W aliphatic heterocyclic structure consisting ring members 5 to 20 together with the oxygen atom is bonded carbon atoms and R W that keyed R U, bonded to each other. )
極端紫外線露光用又は電子線露光用である請求項1に記載の感放射線性樹脂組成物。 The radiation-sensitive resin composition according to claim 1, which is for extreme ultraviolet exposure or electron beam exposure. 基板に直接又は間接に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形成されたレジスト膜を露光する工程と、
上記露光工程後のレジスト膜を現像する工程と
を備え、
上記感放射線性樹脂組成物が、
フェノール性水酸基を含む第1構造単位、下記式(1)で表される基を含む第2構造単位及び酸解離性基を含む第3構造単位を有する重合体と、
感放射線性酸発生体と、
下記式(2)で表される化合物と
を含有するレジストパターン形成方法。
Figure 2020204765
(式(1)中、R、R、R、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子又は炭素数1〜10の1価のフッ素化炭化水素基である。但し、R、R、R、R、R及びRのうちの少なくとも1つはフッ素原子又はフッ素化炭化水素基である。Rは、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。*は、上記第2構造単位における上記式(1)で表される基以外の部分との結合部位を示す。)
Figure 2020204765
(式(2)中、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子若しくは炭素数1〜40の1価の有機基であるか、又はこれらの基のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の環構造の一部である。Aは、1価の感放射線性オニウムカチオンである。)

The process of directly or indirectly applying the radiation-sensitive resin composition to the substrate,
The process of exposing the resist film formed by the above coating process and
The process of developing the resist film after the above exposure step is provided.
The radiation-sensitive resin composition is
A polymer having a first structural unit containing a phenolic hydroxyl group, a second structural unit containing a group represented by the following formula (1), and a third structural unit containing an acid dissociable group,
Radiation-sensitive acid generators and
A resist pattern forming method containing a compound represented by the following formula (2).
Figure 2020204765
(In formula (1), R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are independently hydrogen atoms, fluorine atoms, chlorine atoms, bromine atoms, iodine atoms or 1 to 1 carbon atoms. It is a monovalent fluorinated hydrocarbon group of 10. However, at least one of R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 is a fluorine atom or a fluorinated hydrocarbon group. RA is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. * Indicates a bonding site with a portion other than the group represented by the above formula (1) in the above second structural unit. )
Figure 2020204765
(In the formula (2), R 7 , R 8 and R 9 are independently hydrogen atoms, fluorine atoms or monovalent organic groups having 1 to 40 carbon atoms, or among these groups. It is a part of a ring structure having 3 to 20 ring members, in which two or more are combined with each other and composed of carbon atoms to which they are bonded. A + is a monovalent radiosensitive onium cation.)

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