JP4661397B2 - Radiation sensitive resin composition - Google Patents

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本発明は感放射線性樹脂組成物に関し、更に詳しくは、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー等の遠紫外線、電子線等の荷電粒子線、シンクロトロン放射線等のX線の如き各種の放射線を使用する微細加工に有用な化学増幅型レジストとして好適に使用することができる感放射線性樹脂組成物に関する。   The present invention relates to a radiation-sensitive resin composition. More specifically, various radiations such as far ultraviolet rays such as KrF excimer laser and ArF excimer laser, charged particle beams such as electron beams, and X-rays such as synchrotron radiation are used. The present invention relates to a radiation-sensitive resin composition that can be suitably used as a chemically amplified resist useful for microfabrication.

集積回路素子の製造に代表される微細加工の分野においては、より高い集積度を得るために、最近では0.10μm以下のレベルでの微細加工が可能なリソグラフィー技術が必要とされている。
そこで、サブクォーターミクロンレベルでの微細加工を可能とするために、より波長の短い放射線の利用が検討されている。このような短波長の放射線としては、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、X線、電子線等を挙げることができるが、これらのうち、特にKrFエキシマレーザー(波長248nm)あるいはArFエキシマレーザー(波長193nm)が注目されている。
このようなエキシマレーザーによる照射に適した感放射線性樹脂組成物として、酸解離性官能基を有する成分と、放射線の照射(以下、「露光」という。)により酸を発生する成分(以下、「酸発生剤」という。)とによる化学増幅効果を利用した組成物(以下、「化学増幅型感放射線性組成物」という。)が数多く提案されている。
上記化学増幅型感放射線性組成物としては、例えば、カルボン酸のt−ブチルエステル基あるいはフェノールのt−ブチルカーボナート基を有する重合体と酸発生剤とを含有する組成物が開示されている(特許文献1)。この組成物は、露光により発生した酸の作用により、重合体中に存在するt−ブチルエステル基あるいはt−ブチルカーボナート基が解離して、該重合体がカルボキシル基あるいはフェノール性水酸基からなる酸性基を有するようになり、その結果、レジスト被膜の露光領域がアルカリ現像液に易溶性となる現象を利用したものである。
In the field of microfabrication represented by the manufacture of integrated circuit elements, in order to obtain a higher degree of integration, recently, a lithography technique capable of microfabrication at a level of 0.10 μm or less is required.
Therefore, in order to enable fine processing at the sub-quarter micron level, use of radiation having a shorter wavelength is being studied. Examples of such short-wavelength radiation include an emission line spectrum of a mercury lamp, far-ultraviolet rays typified by an excimer laser, an X-ray, an electron beam, and the like. ) Or ArF excimer laser (wavelength 193 nm) has been attracting attention.
As a radiation-sensitive resin composition suitable for irradiation with such an excimer laser, a component having an acid-dissociable functional group and a component that generates an acid upon irradiation with radiation (hereinafter referred to as “exposure”) (hereinafter referred to as “ Many compositions (hereinafter referred to as “chemically amplified radiation-sensitive compositions”) utilizing the chemical amplification effect of “acid generator” are proposed.
As the chemically amplified radiation-sensitive composition, for example, a composition containing a polymer having a t-butyl ester group of carboxylic acid or a t-butyl carbonate group of phenol and an acid generator is disclosed. (Patent Document 1). In this composition, the t-butyl ester group or t-butyl carbonate group present in the polymer is dissociated by the action of an acid generated by exposure, and the polymer is an acidic group consisting of a carboxyl group or a phenolic hydroxyl group. As a result, a phenomenon that the exposed region of the resist film becomes easily soluble in an alkali developer is utilized.

ところで、従来の化学増幅型感放射線性組成物の多くは、フェノール系樹脂をベースにするものであるが、このような樹脂を含む場合、放射線として遠紫外線を使用すると、樹脂中の芳香族環に起因して遠紫外線が吸収されるため、露光された遠紫外線がレジスト被膜の下層部まで十分に到達できないという欠点がある。そのため露光量がレジスト被膜の上層部では多く、下層部では少なくなり、現像後のレジストパターンは、上部が細く、下部にいくほど太い台形状になってしまい、十分な解像度が得られない等の問題があった。その上、現像後のレジストパターンが台形状となった場合、次の工程、即ちエッチングやイオンの打ち込み等を行なう際に、所望の寸法精度が達成できず、問題となっていた。しかも、レジストパターン上部の形状が矩形でないと、ドライエッチングによるレジストの消失速度が大きくなってしまい、エッチング条件の制御が困難になる等の問題もあった。   By the way, most of the conventional chemically amplified radiation-sensitive compositions are based on phenolic resins. When such resins are included, if far ultraviolet rays are used as radiation, aromatic rings in the resin are used. Since the far ultraviolet rays are absorbed due to the above, there is a disadvantage that the exposed far ultraviolet rays cannot sufficiently reach the lower layer portion of the resist film. Therefore, the amount of exposure is large in the upper layer part of the resist film and smaller in the lower layer part, and the resist pattern after development becomes thin in the upper part and becomes thicker in the lower part, so that sufficient resolution cannot be obtained. There was a problem. In addition, when the resist pattern after development has a trapezoidal shape, a desired dimensional accuracy cannot be achieved in the next step, that is, etching or ion implantation, which is a problem. In addition, if the shape of the upper portion of the resist pattern is not rectangular, there is a problem that the resist disappearance rate by dry etching increases, and it becomes difficult to control the etching conditions.

一方、レジストパターンの形状は、レジスト被膜の放射線透過率を高めることにより改善することができる。例えば、ポリメチルメタクリレートに代表される(メタ)アクリレート系樹脂は、遠紫外線に対しても透明性が高く、放射線透過率の観点から非常に好ましい樹脂であり、例えばメタクリレート系樹脂を使用した化学増幅型感放射線性樹脂組成物が開示されている(特許文献2)。しかしながら、この組成物は、微細加工性能の点では優れているものの、芳香族環をもたないため、ドライエッチング耐性が低いという欠点があり、この場合も高精度のエッチング加工を行なうことが困難であり、放射線に対する透明性とドライエッチング耐性とを兼ね備えたものとは言えない。   On the other hand, the shape of the resist pattern can be improved by increasing the radiation transmittance of the resist film. For example, (meth) acrylate resins typified by polymethyl methacrylate are highly transparent to far ultraviolet rays and are very preferable from the viewpoint of radiation transmittance. For example, chemical amplification using methacrylate resins A type radiation sensitive resin composition is disclosed (Patent Document 2). However, although this composition is excellent in terms of microfabrication performance, it does not have an aromatic ring and thus has a drawback of low dry etching resistance. In this case as well, it is difficult to perform highly accurate etching. Therefore, it cannot be said that it has both transparency to radiation and dry etching resistance.

また、化学増幅型感放射線性樹脂組成物からなるレジストについて、放射線に対する透明性を損なわず、ドライエッチング耐性を改善する方策の一つとして、組成物中の樹脂成分に、芳香族環に代えて脂肪族環を導入する方法が知られており、例えば脂肪族環を有する(メタ)アクリレート系樹脂を使用した化学増幅型感放射線性樹脂組成物が提案されている(特許文献3)。
しかし、この組成物では、樹脂成分が有する酸解離性官能基として、従来の酸により比較的解離し易い基(例えば、テトラヒドロピラニル基等のアセタール系官能基)や酸により比較的解離し難い基(例えば、t−ブチルエステル基、t−ブチルカーボネート基等のt−ブチル系官能基)が用いられており、前者の酸解離性官能基を有する樹脂成分の場合、レジストの基本物性、特に感度やパターン形状は良好であるが、組成物としての保存安定性に難点があり、また後者の酸解離性官能基を有する樹脂成分では、逆に保存安定性は良好であるが、レジストの基本物性、特に感度やパターン形状が損なわれるという問題がある。更に、この組成物中の樹脂成分には脂肪族環が導入されているため、樹脂自体の疎水性が非常に高くなり、基板に対する接着性が悪くなるという問題があった。
そこで、半導体素子における微細化の進行に対応しうる技術開発の観点から、遠紫外線に代表される短波長の放射線に適応可能な化学増幅型感放射線性組成物において、放射線に対する透明性が高く、しかもレジストとしての基本物性に優れたフッ素化アルキル基をアルファ炭素原子に有する新たな樹脂成分の開発が進められている(特許文献4)。
In addition, for a resist composed of a chemically amplified radiation-sensitive resin composition, as one of the measures for improving dry etching resistance without impairing transparency to radiation, the resin component in the composition is replaced with an aromatic ring. A method for introducing an aliphatic ring is known. For example, a chemically amplified radiation-sensitive resin composition using a (meth) acrylate-based resin having an aliphatic ring has been proposed (Patent Document 3).
However, in this composition, as the acid-dissociable functional group of the resin component, a group that is relatively easily dissociated by a conventional acid (for example, an acetal functional group such as a tetrahydropyranyl group) or an acid is relatively hardly dissociated Group (for example, t-butyl functional group such as t-butyl ester group and t-butyl carbonate group) is used, and in the case of the former resin component having an acid dissociable functional group, the basic physical properties of the resist, particularly Although the sensitivity and pattern shape are good, there are difficulties in storage stability as a composition, and the latter resin component having an acid dissociable functional group, on the contrary, has good storage stability. There is a problem that physical properties, particularly sensitivity and pattern shape are impaired. Furthermore, since an aliphatic ring is introduced into the resin component in the composition, there is a problem that the hydrophobicity of the resin itself becomes very high and the adhesion to the substrate is deteriorated.
Therefore, from the viewpoint of technological development that can cope with the progress of miniaturization in semiconductor elements, in the chemically amplified radiation-sensitive composition that can be applied to short-wavelength radiation typified by far ultraviolet rays, the transparency to radiation is high, In addition, development of a new resin component having a fluorinated alkyl group with excellent basic physical properties as a resist at the alpha carbon atom is underway (Patent Document 4).

しかしながら、放射線に対する透明性に優れた脂肪族環を有する(メタ)アクリレート系樹脂の場合、解離して発生するカルボキシル基はアルカリ可溶性に優れるが、親水性に優れるため、現像液で膨潤し易くなり、ラインエッジラフネス(LER)などが大きくなるという問題がある。   However, in the case of a (meth) acrylate-based resin having an aliphatic ring with excellent transparency to radiation, the carboxyl group generated by dissociation is excellent in alkali solubility, but is excellent in hydrophilicity and therefore easily swells in a developer. There is a problem that the line edge roughness (LER) becomes large.

特公平2−27660号公報JP-B-2-27660 特開平4−226461号公報JP-A-4-226461 特開平7−234511号公報JP-A-7-234511 特開2002−72484号公報JP 2002-72484 A

本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、放射線に対する透明性が高く、しかも感度、解像度、ドライエッチング耐性、現像欠陥が少ない等のレジストとしての基本物性に優れ、特に、LERの小さいパターン形状が良好な感放射線性樹脂組成物の提供を目的とする。   The present invention was made in order to cope with such problems, and is highly transparent to radiation, and excellent in basic physical properties as a resist such as sensitivity, resolution, dry etching resistance, and low development defects. It aims at providing the radiation sensitive resin composition with a favorable pattern shape with small LER.

本発明の感放射線性樹脂組成物は、アルカリ難溶性あるいは不溶性であり、酸の作用によりアルカリ易溶性となる酸解離性基含有樹脂と、酸発生剤とを含有する感放射線性樹脂組成物であって、上記酸解離性基含有樹脂が下記式(1)で表される繰返し単位を含有することを特徴とする。

Figure 0004661397
(式中、R1は水素原子、メチル基、エチル基、炭素数1〜4のヒドロキシアルキル基、または炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基を表し、Aは単結合または2価の有機基を表し、
該2価の有機基は−(CO)−A'−、−(CO)−O−A'−、または、−O−(CO)−A'−であり、A'側が硫黄原子に結合し、
前記A'は置換もしくは非置換の2価の炭化水素基を表し、この2価の炭化水素基は、メチレン基、炭素数2〜8のアルキレン基、炭素数3〜10のシクロアルキレン基、炭素数6〜14のアリーレン基、または、有橋脂環式炭化水素基を表し、ただし前記2価の有機基が−(CO)−O−A'−の場合、このA'には1つの炭素原子に2つの結合手がある2価の有機基を含まず、
前記A'の置換基として、メチレン基および炭素数2〜8のアルキレン基に対する置換基がヒドロキシル基、カルボキシル基、シアノ基、炭素数1〜4のアルコキシル基、炭素数2〜5のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数2〜5のアルコキシカルボニル基、炭素数3〜6のアルコキシカルボニルアルコキシ基、またはハロゲン原子の1個以上あるいは1種以上であり、
炭素数3〜10のシクロアルキレン基、または炭素数6〜14のアリーレン基に対する置換基がヒドロキシル基、カルボキシル基、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のヒドロキシアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシル基、シアノ基、炭素数2〜5のシアノアルキル基、炭素数2〜5のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数2〜5のアルコキシカルボニル基、炭素数3〜6のアルコキシカルボニルアルコキシ基、ハロゲン原子、または炭素数1〜4のアルオロアルキル基の1個以上あるいは1種以上であり、
2は、相互に独立に炭素数1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基または炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基もしくはその置換誘導体を表すか、あるいは何れか2つのR2が相互に結合して、それぞれが結合している炭素原子とともに炭素数4〜20の2価の脂環式炭化水素基もしくはその置換誘導体を形成し、残りの1つのR2が炭素数1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基または炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基もしくはその置換誘導体を表す。)
また、本発明の感放射線性樹脂組成物は、酸拡散制御剤を更に含有することを特徴とする。 The radiation-sensitive resin composition of the present invention is a radiation-sensitive resin composition containing an acid-dissociable group-containing resin that is hardly soluble or insoluble in alkali and easily alkali-soluble by the action of an acid, and an acid generator. The acid-dissociable group-containing resin contains a repeating unit represented by the following formula (1).
Figure 0004661397
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a hydroxyalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and A is a single bond or a divalent organic group. Represents
The divalent organic group is — (CO) —A′—, — (CO) —OA′—, or —O— (CO) —A′—, and the A ′ side is bonded to a sulfur atom. ,
A ′ represents a substituted or unsubstituted divalent hydrocarbon group, and the divalent hydrocarbon group includes a methylene group, an alkylene group having 2 to 8 carbon atoms, a cycloalkylene group having 3 to 10 carbon atoms, and carbon. Represents an arylene group of 6 to 14 or a bridged alicyclic hydrocarbon group, provided that when the divalent organic group is — (CO) —O—A′—, this A ′ has one carbon. Does not contain a divalent organic group with two bonds in the atom,
As the substituent for A ′, a substituent for a methylene group and an alkylene group having 2 to 8 carbon atoms is a hydroxyl group, a carboxyl group, a cyano group, an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an alkylcarbonyloxy having 2 to 5 carbon atoms. A group, an alkoxycarbonyl group having 2 to 5 carbon atoms, an alkoxycarbonylalkoxy group having 3 to 6 carbon atoms, or one or more kinds of halogen atoms,
The substituent for the cycloalkylene group having 3 to 10 carbon atoms or the arylene group having 6 to 14 carbon atoms is a hydroxyl group, a carboxyl group, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a carbon number 1-4 alkoxyl group, cyano group, C2-C5 cyanoalkyl group, C2-C5 alkylcarbonyloxy group, C2-C5 alkoxycarbonyl group, C3-C6 alkoxycarbonylalkoxy One or more or one or more of a group, a halogen atom, or a C 1-4 alkyloalkyl group,
R 2 represents each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms, or a substituted derivative thereof, or Two R 2 are bonded to each other to form a divalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms or a substituted derivative thereof together with the carbon atom to which each R 2 is bonded, and the remaining one R 2 is A linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms, or a substituted derivative thereof is represented. )
Moreover, the radiation sensitive resin composition of this invention is characterized by further containing an acid diffusion control agent.

本発明の感放射線性樹脂組成物は、アルカリ難溶性あるいは不溶性であり、酸の作用によりアルカリ易溶性となる酸解離性基含有樹脂が式(1)で表される繰返し単位を含有するので、放射線に対する透明性が高いため、解像度が高く、感度、パターン形状に優れ、特にLERが良好である。従って、活性光線、例えばKrFエキシマレーザー(波長248nm)、ArFエキシマレーザー(波長193nm)等に代表される遠紫外線に感応する化学増幅型レジストとして有用であり、今後いっそう微細化が求められる集積回路素子の製造に極めて好適である。   Since the radiation-sensitive resin composition of the present invention contains a repeating unit represented by the formula (1), the acid-dissociable group-containing resin that is hardly soluble or insoluble in alkali and easily soluble in alkali by the action of an acid. Since the transparency to radiation is high, the resolution is high, the sensitivity and the pattern shape are excellent, and the LER is particularly good. Therefore, it is useful as a chemically amplified resist sensitive to far ultraviolet rays typified by actinic rays, for example, KrF excimer laser (wavelength 248 nm), ArF excimer laser (wavelength 193 nm), and the like. It is extremely suitable for the production of

本発明の感放射線性樹脂組成物は、酸の作用により生成する酸性基が−SH基であり、その−SH基を生成する繰返し単位が上記式(1)で表される。
式(1)を構成する置換基R1は、水素原子、メチル基、エチル基、炭素数1〜4のヒドロキシアルキル基、および炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基から選ばれる1種である。炭素数1〜4のヒドロキシアルキル基としては、ヒドロキシメチル基、2−ヒドロキシエチル基等が挙げられる。炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基としては、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基等が挙げられる。これらのうち、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、ヒドロキシメチル基が好ましい。
In the radiation-sensitive resin composition of the present invention, the acidic group generated by the action of an acid is a -SH group, and the repeating unit that generates the -SH group is represented by the above formula (1).
The substituent R 1 constituting the formula (1) is one selected from a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a hydroxyalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. . Examples of the hydroxyalkyl group having 1 to 4 carbon atoms include a hydroxymethyl group and a 2-hydroxyethyl group. Examples of the perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms include a monofluoromethyl group, a difluoromethyl group, and a trifluoromethyl group. Of these, a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, and a hydroxymethyl group are preferable.

式(1)におけるR2の炭素数1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等を挙げることができる。これらのアルキル基のうち、メチル基、エチル基等が好ましい。
また、R2の炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基および何れか2つのR2が相互に結合してそれぞれが結合している炭素原子と共に形成した炭素数4〜20の2価の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン等のシクロアルカン類に由来する基;アダマンタン、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン等の有橋式炭化水素類に由来する基等を挙げることができる。
これらの1価の脂環式炭化水素基および2価の脂環式炭化水素基のうち、シクロペンタン、シクロヘキサン、アダマンタン、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン等に由来する基が好ましい。
また、上記1価または2価の脂環式炭化水素基の置換誘導体における置換基としては、例えば、ヒドロキシル基;カルボキシル基;オキソ基(即ち、=O基);ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシエチル基、1−ヒドロキシプロピル基、2−ヒドロキシプロピル基、3−ヒドロキシプロピル基、2−ヒドロキシブチル基、3−ヒドロキシブチル基、4−ヒドロキシブチル基等の炭素数1〜4のヒドロキシアルキル基;メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、2−メチルプロポキシ基、1−メチルプロポキシ基、t−ブトキシ基等の炭素数1〜4のアルコキシル基;シアノ基;シアノメチル基、2−シアノメチル基、3−シアノプロピル基、4−シアノブチル基等の炭素数2〜5のシアノアルキル基等の置換基を1種以上あるいは1個以上有する基が挙げられる。これらの置換基のうち、ヒドロキシル基、カルボキシル基、ヒドロキシメチル基、シアノ基、シアノメチル基等が好ましい。これら置換基は、各置換誘導体中に1個以上あるいは1種以上存在することができる。
Examples of the linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms of R 2 in the formula (1) include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, 2 -Methylpropyl group, 1-methylpropyl group, t-butyl group and the like can be mentioned. Of these alkyl groups, a methyl group, an ethyl group, and the like are preferable.
In addition, the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms of R 2 and any two R 2 bonded together to form a carbon atom having 4 to 20 carbon atoms formed together with the bonded carbon atoms. Examples of the divalent alicyclic hydrocarbon group include groups derived from cycloalkanes such as cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, and cyclooctane; adamantane, bicyclo [2.2.1] heptane, and tricyclo [ 5.2.1.0 2,6 ] decane, tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . [0 2,7 ] groups derived from bridged hydrocarbons such as dodecane.
Of these monovalent alicyclic hydrocarbon groups and divalent alicyclic hydrocarbon groups, groups derived from cyclopentane, cyclohexane, adamantane, bicyclo [2.2.1] heptane and the like are preferable.
Examples of the substituent in the substituted derivative of the monovalent or divalent alicyclic hydrocarbon group include, for example, hydroxyl group; carboxyl group; oxo group (that is, ═O group); hydroxymethyl group, 1-hydroxyethyl Group, 2-hydroxyethyl group, 1-hydroxypropyl group, 2-hydroxypropyl group, 3-hydroxypropyl group, 2-hydroxybutyl group, 3-hydroxybutyl group, 4-hydroxybutyl group and the like. Hydroxyalkyl group of 1 to 4 carbon atoms such as methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, i-propoxy group, n-butoxy group, 2-methylpropoxy group, 1-methylpropoxy group, t-butoxy group Alkoxyl group; cyano group; carbon such as cyanomethyl group, 2-cyanomethyl group, 3-cyanopropyl group, 4-cyanobutyl group Group having 2 to 5 of substituents such as a cyano group one or more or one or more can be mentioned. Of these substituents, a hydroxyl group, a carboxyl group, a hydroxymethyl group, a cyano group, a cyanomethyl group, and the like are preferable. One or more or one or more of these substituents may be present in each substituted derivative.

具体的な例としてt−ブチル基、1−メチルシクロペンチル基、1−エチルシクロペンチル基、1−メチルシクロヘキシル基、1−エチルシクロヘキシル基、2−メチルアダマンタン−2−イル基、2−エチルアダマンタン−2−イル基、2−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル基、2−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル基、1−メチル−1−(アダマンタン−1−イル)エチル基、1−メチル−1−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル)エチル基等が好ましい。   Specific examples include t-butyl group, 1-methylcyclopentyl group, 1-ethylcyclopentyl group, 1-methylcyclohexyl group, 1-ethylcyclohexyl group, 2-methyladamantan-2-yl group, 2-ethyladamantane-2. -Yl group, 2-methylbicyclo [2.2.1] heptan-2-yl group, 2-ethylbicyclo [2.2.1] heptan-2-yl group, 1-methyl-1- (adamantane-1 -Yl) ethyl group, 1-methyl-1- (bicyclo [2.2.1] heptan-2-yl) ethyl group and the like are preferable.

式(1)において、Aは単結合または2価の有機基を表す。単結合とは、式(1)に表される硫黄原子が直接主鎖の炭素原子に結合している場合である。
2価の有機基としては、好ましくは、−(CO)−A’−、−(CO)−O−A’−、−O−(CO)−A’−を例示でき、A’側が硫黄原子に結合する。
A’としては、例えば、置換もしくは非置換の2価の炭化水素基、A’の主鎖にヘテロ原子を有する2価の基等が挙げられる。
上記2価の炭化水素基としては、例えば、メチレン基;1,1−エチレン基、1,2−エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基等の炭素数2〜8のアルキレン基;1,3−シクロペンチレン基、1,3−シクロヘキシレン基、1,4−シクロヘキシレン基等の炭素数3〜10のシクロアルキレン基;1,3−フェニレン基、1,4−フェニレン基、メチル−1,4−フェニレン基、1,4−フェニレンメチレン基等の炭素数6〜14のアリーレン基、ノルボルニレン基、トリシクロデカニレン基、テトラシクロドデシレン基、アダマンチレン基、メチルアダマンチレン基、エチルアダマンチレン基、n−ブチルアダマンチレン基等の有橋脂環式炭化水素基等を挙げることができる。
なお、本発明において、Aが−(CO)−O−A’−の場合、該A’にはメチレン基および1,1−エチレン基など1つの炭素原子に2つの結合手がある2価の有機基は含まない。
In the formula (1), A represents a single bond or a divalent organic group. A single bond is a case where the sulfur atom represented by formula (1) is directly bonded to the carbon atom of the main chain.
Preferred examples of the divalent organic group include-(CO) -A'-,-(CO) -OA'-, and -O- (CO) -A'-, and the A 'side is a sulfur atom. To join.
Examples of A ′ include a substituted or unsubstituted divalent hydrocarbon group, and a divalent group having a hetero atom in the main chain of A ′.
Examples of the divalent hydrocarbon group include methylene group; carbon number such as 1,1-ethylene group, 1,2-ethylene group, propylene group, trimethylene group, tetramethylene group, pentamethylene group, hexamethylene group, and the like. An alkylene group having 2 to 8 carbon atoms; a cycloalkylene group having 3 to 10 carbon atoms such as a 1,3-cyclopentylene group, a 1,3-cyclohexylene group and a 1,4-cyclohexylene group; a 1,3-phenylene group; An arylene group having 6 to 14 carbon atoms such as 1,4-phenylene group, methyl-1,4-phenylene group, 1,4-phenylenemethylene group, norbornylene group, tricyclodecanylene group, tetracyclododecylene group, Examples thereof include bridged alicyclic hydrocarbon groups such as adamantylene group, methyladamantylene group, ethyladamantylene group, and n-butyladamantylene group. .
In the present invention, when A is — (CO) —OA′—, the A ′ is a divalent divalent having two bonds in one carbon atom such as a methylene group and a 1,1-ethylene group. Does not contain organic groups.

A’で表される2価の炭化水素基に対する置換基のうち、メチレン基およびアルキレン基に対するものとしては、例えば、ヒドロキシル基、カルボキシル基、シアノ基、炭素数1〜4のアルコキシル基、炭素数2〜5のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数2〜5のアルコキシカルボニル基、炭素数3〜6のアルコキシカルボニルアルコキシ基、ハロゲン原子等の1個以上あるいは1種以上を挙げることができる。   Among the substituents for the divalent hydrocarbon group represented by A ′, for the methylene group and the alkylene group, for example, a hydroxyl group, a carboxyl group, a cyano group, an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms, and a carbon number One or more or one or more of a 2 to 5 alkylcarbonyloxy group, a C2 to C5 alkoxycarbonyl group, a C3 to C6 alkoxycarbonylalkoxy group, a halogen atom and the like can be exemplified.

A’で表される2価の炭化水素基に対する置換基のうち、シクロアルキレン基およびアリーレン基に対するものとしては、例えば、ヒドロキシル基、カルボキシル基、オキソ基(=O)、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のヒドロキシアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシル基、シアノ基、炭素数2〜5のシアノアルキル基、炭素数2〜5のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数2〜5のアルコキシカルボニル基、炭素数3〜6のアルコキシカルボニルアルコキシ基、ハロゲン原子、炭素数1〜4のフルオロアルキル基等の1個以上あるいは1種以上を挙げることができる。   Among the substituents for the divalent hydrocarbon group represented by A ′, those for the cycloalkylene group and the arylene group include, for example, a hydroxyl group, a carboxyl group, an oxo group (═O), and those having 1 to 4 carbon atoms. Alkyl group, hydroxyalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms, cyano group, cyanoalkyl group having 2 to 5 carbon atoms, alkylcarbonyloxy group having 2 to 5 carbon atoms, 2 to 2 carbon atoms 1 or more types, such as a 5 alkoxycarbonyl group, a C3-C6 alkoxycarbonylalkoxy group, a halogen atom, a C1-C4 fluoroalkyl group, etc. can be mentioned.

A’で表される主鎖にヘテロ原子を有する2価の基としては、例えば、上記置換もしくは非置換の2価の炭化水素基の一方の結合手が―O−に結合した基、上記置換もしくは非置換の2価の炭化水素基の一方の結合手が―S−に結合した基、−CO−、−COO−、−NR−、−NRCO−等を挙げることができる。ただし、上記窒素原子に結合する各Rは相互に独立に置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基または炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基を示す。   Examples of the divalent group having a hetero atom in the main chain represented by A ′ include a group in which one bond of the above substituted or unsubstituted divalent hydrocarbon group is bonded to —O—, Alternatively, a group in which one bond of an unsubstituted divalent hydrocarbon group is bonded to —S—, —CO—, —COO—, —NR—, —NRCO—, and the like can be given. However, each R bonded to the nitrogen atom is independently a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted monovalent group having 3 to 20 carbon atoms. An alicyclic hydrocarbon group or a linear or branched alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms is shown.

式(1)において、好ましいAの具体例としては、メチレン基、1,2−エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ジフルオロメチレン基、1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基、1,4−フェニレンメチレン基、フルオロ−1,4−フェニレン基、1,1,2,2−テトラフルオロペンタメチレン基等を挙げることができる。   In Formula (1), specific examples of preferable A include a methylene group, 1,2-ethylene group, trimethylene group, tetramethylene group, pentamethylene group, hexamethylene group, difluoromethylene group, 1,4-cyclohexylene group. 1,4-phenylene group, 1,4-phenylenemethylene group, fluoro-1,4-phenylene group, 1,1,2,2-tetrafluoropentamethylene group and the like.

式(1)で表される繰返し単位を生成する単量体として、式(2)で表される単量体が好ましい。

Figure 0004661397
式(2)において、R1、R2、およびA’は式(1)におけるR1、R2、およびA’と同一である。
好ましい単量体の例を以下に示す。
Figure 0004661397
Figure 0004661397
As a monomer which produces | generates the repeating unit represented by Formula (1), the monomer represented by Formula (2) is preferable.
Figure 0004661397
In the formula (2), R 1, R 2, and A 'are R 1, R 2, and A in the formula (1)' is the same as.
Examples of preferred monomers are shown below.
Figure 0004661397
Figure 0004661397

式(2)で表される単量体は、例えば、カルボキシル基を有するチオール化合物を出発物質として、以下の合成法により合成することができる。

Figure 0004661397
The monomer represented by the formula (2) can be synthesized by the following synthesis method using, for example, a thiol compound having a carboxyl group as a starting material.
Figure 0004661397

本発明の酸解離性基含有樹脂は、式(1)で表される繰り返し単位を含む樹脂である。また、本発明の樹脂は、従来公知の酸解離性基を有する繰り返し単位を共重合させることが好ましい。
上記従来公知の酸解離性基とは、例えば、フェノール性水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基等の酸性基中の水素原子を置換した基であり、酸の存在下で解離する基を意味する。
このような酸解離性基としては、例えば、置換メチル基、1−置換エチル基、1−置換−n−プロピル基、1−分岐アルキル基、アルコキシカルボニル基、環式酸解離性基等が挙げられる。
The acid-dissociable group-containing resin of the present invention is a resin containing a repeating unit represented by the formula (1). The resin of the present invention is preferably copolymerized with a conventionally known repeating unit having an acid dissociable group.
The conventionally known acid-dissociable group is a group in which a hydrogen atom in an acidic group such as a phenolic hydroxyl group, a carboxyl group, or a sulfonic acid group is substituted, and means a group that dissociates in the presence of an acid.
Examples of such an acid dissociable group include a substituted methyl group, a 1-substituted ethyl group, a 1-substituted-n-propyl group, a 1-branched alkyl group, an alkoxycarbonyl group, and a cyclic acid dissociable group. It is done.

また、式(3)で表される基を酸解離性基として用いることができる。

Figure 0004661397
式(3)において、R3は相互に独立に炭素数1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基または炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基もしくはその置換誘導体を表すか、あるいは何れか2つのR3が相互に結合して、それぞれが結合している炭素原子とともに炭素数4〜20の2価の脂環式炭化水素基もしくはその置換誘導体を形成し、残りの1つのR3が炭素数1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基または炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基もしくはその置換誘導体を表す。 Moreover, the group represented by Formula (3) can be used as an acid dissociable group.
Figure 0004661397
In Formula (3), R 3 independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms, or a substituted derivative thereof. Or any two R 3 's bonded to each other to form a divalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms or a substituted derivative thereof together with the carbon atoms to which each is bonded, One R 3 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms, or a substituted derivative thereof.

3の炭素数1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等を挙げることができる。これらのアルキル基のうち、メチル基、エチル基等が好ましい。
また、R3の炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基および何れか2つのR3が相互に結合してそれぞれが結合している炭素原子と共に形成した炭素数4〜20の2価の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン等のシクロアルカン類に由来する基;アダマンタン、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン等の有橋式炭化水素類に由来する基等を挙げることができる。
これらの1価の脂環式炭化水素基および2価の脂環式炭化水素基のうち、シクロペンタン、シクロヘキサン、アダマンタン、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン等に由来する基が好ましい。
また、上記1価または2価の脂環式炭化水素基の置換誘導体における置換基としては、例えば、上記R3の2価の直鎖状もしくは分岐状の炭化水素基および2価の脂環式炭化水素に対する置換基について例示したものと同様の置換基を挙げることができる。
これらの置換基のうち、ヒドロキシル基、カルボキシル基、ヒドロキシメチル基、シアノ基、シアノメチル基等が好ましい。これら置換基は、各置換誘導体中に1個以上あるいは1種以上存在することができる。
Examples of the linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms of R 3 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, a 2-methylpropyl group, Examples thereof include 1-methylpropyl group and t-butyl group. Of these alkyl groups, a methyl group, an ethyl group, and the like are preferable.
In addition, the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms of R 3 and any two R 3 bonded together to form a carbon atom having 4 to 20 carbon atoms formed together with the bonded carbon atoms. Examples of the divalent alicyclic hydrocarbon group include groups derived from cycloalkanes such as cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, and cyclooctane; adamantane, bicyclo [2.2.1] heptane, and tricyclo [ 5.2.1.0 2,6 ] decane, tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . [0 2,7 ] groups derived from bridged hydrocarbons such as dodecane.
Of these monovalent alicyclic hydrocarbon groups and divalent alicyclic hydrocarbon groups, groups derived from cyclopentane, cyclohexane, adamantane, bicyclo [2.2.1] heptane and the like are preferable.
Examples of the substituent in the substituted derivative of the monovalent or divalent alicyclic hydrocarbon group include, for example, the divalent linear or branched hydrocarbon group of R 3 and a divalent alicyclic group. The substituent similar to what was illustrated about the substituent with respect to a hydrocarbon can be mentioned.
Of these substituents, a hydroxyl group, a carboxyl group, a hydroxymethyl group, a cyano group, a cyanomethyl group, and the like are preferable. One or more or one or more of these substituents may be present in each substituted derivative.

式(3)において、−C(R33に相当する構造としては、例えば、t−ブチル基、2−メチル−2−ブチル基、2−エチル−2−ブチル基、3−メチル−3−ブチル基、3−エチル−3−ブチル基、3−メチル−3−ペンチル基等のトリアルキルメチル基;
1−メチルシクロペンチル基、1−エチルシクロペンチル基、1−n−プロピルシクロペンチル基、1−メチルシクロヘキシル基、1−エチルシクロヘキシル基、1−n−プロピルシクロヘキシル基等の1−アルキルシクロアルキル基;
2−メチルアダマンタン−2−イル基、2−メチル−3−ヒドロキシアダマンタン−2−イル基、2−エチルアダマンタン−2−イル基、2−エチル−3−ヒドロキシアダマンタン−2−イル基、2−n−プロピルアダマンタン−2−イル基、2−n−ブチルアダマンタン−2−イル基、2−メトキシメチルアダマンタン−2−イル基、2−メトキシメチル−3−ヒドロキシアダマンタン−2−イル基、2−エトキシメチルアダマンタン−2−イル基、2−n−プロポキシメチルアダマンタン−2−イル基、2−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル基、2−メチル−5−ヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル基、2−メチル−6−ヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル基、2−メチル−5−シアノビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル基、2−メチル−6−シアノビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル基、2−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル基、2−エチル−5−ヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル基、2−エチル−6−ヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル基、4−メチルテトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]−4−イル基、4−メチル−9−ヒドロキシテトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン−4−イル基、4−メチル−10−ヒドロキシテトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン−4−イル基、4−メチル−9−シアノテトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン−4−イル基、4−メチル−10−シアノテトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン−4−イル基、4−エチルテトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン−4−イル基、4−エチル−9−ヒドロキシテトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン−4−イル基、4−エチル−10−ヒドロキシテトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン−4−イル基、8−メチルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル基、8−メチル−4−ヒドロキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル基、8−メチル−4−シアノトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル基、8−エチルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル基、8−エチル−4−ヒドロキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル基等のアルキル置換有橋式炭化水素基;
In the formula (3), examples of the structure corresponding to —C (R 3 ) 3 include t-butyl group, 2-methyl-2-butyl group, 2-ethyl-2-butyl group, and 3-methyl-3. -Trialkylmethyl groups such as butyl group, 3-ethyl-3-butyl group, 3-methyl-3-pentyl group;
1-alkylcyclopentyl group, 1-ethylcyclopentyl group, 1-n-propylcyclopentyl group, 1-alkylcyclohexyl group such as 1-methylcyclohexyl group, 1-ethylcyclohexyl group, 1-n-propylcyclohexyl group;
2-methyladamantan-2-yl group, 2-methyl-3-hydroxyadamantan-2-yl group, 2-ethyladamantan-2-yl group, 2-ethyl-3-hydroxyadamantan-2-yl group, 2- n-propyladamantan-2-yl group, 2-n-butyladamantan-2-yl group, 2-methoxymethyladamantan-2-yl group, 2-methoxymethyl-3-hydroxyadamantan-2-yl group, 2- Ethoxymethyladamantan-2-yl group, 2-n-propoxymethyladamantan-2-yl group, 2-methylbicyclo [2.2.1] heptan-2-yl group, 2-methyl-5-hydroxybicyclo [2] 2.1] heptan-2-yl group, 2-methyl-6-hydroxybicyclo [2.2.1] heptan-2-yl group, 2-methyl-5- Anobicyclo [2.2.1] heptan-2-yl group, 2-methyl-6-cyanobicyclo [2.2.1] heptan-2-yl group, 2-ethylbicyclo [2.2.1] heptane- 2-yl group, 2-ethyl-5-hydroxybicyclo [2.2.1] heptan-2-yl group, 2-ethyl-6-hydroxybicyclo [2.2.1] heptan-2-yl group, 4 -Methyltetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] -4-yl group, 4-methyl-9-hydroxytetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] dodecan-4-yl group, 4-methyl-10-hydroxytetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] dodecan-4-yl group, 4-methyl-9-cyanotetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] dodecan-4-yl group, 4-methyl-10-cyanotetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] dodecan-4-yl group, 4-ethyltetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] dodecan-4-yl group, 4-ethyl-9-hydroxytetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] dodecan-4-yl group, 4-ethyl-10-hydroxytetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] dodecan-4-yl group, 8-methyltricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decan-8-yl group, 8-methyl-4-hydroxytricyclo [5.2. 1.0 2,6 ] decan-8-yl group, 8-methyl-4-cyanotricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decan-8-yl group, 8-ethyltricyclo [5. 2.1.0 2,6 ] Decan-8-yl group, 8-ethyl-4-hydroxytricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decan-8-yl group, etc. A hydrocarbon group;

1−メチル−1−シクロペンチルエチル基、1−メチル−1−(2−ヒドロキシシクロペンチル)エチル基、1−メチル−1−(3−ヒドロキシシクロペンチル)エチル基、1−メチル−1−シクロヘキシルエチル基、1−メチル−1−(3−ヒドロキシシクロヘキシル)エチル基、1−メチル−1−(4−ヒドロキシシクロヘキシル)エチル基、1−メチル−1−シクロへプチルエチル基、1−メチル−1−(3−ヒドロキシシクロへプチル)エチル基、1−メチル−1−(4−ヒドロキシシクロへプチル)エチル基等のジアルキル・シクロアルキルメチル基;1−メチル−1−(アダマンタン−1−イル)エチル基、1−メチル−1−(3−ヒドロキシアダマンタン−1−イル)エチル基、1−メチル−1−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル)エチル基、1−メチル−1−(5−ヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル)エチル基、1−メチル−1−(6−ヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル)エチル基、1−メチル−1−(テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン−4−イル)エチル基、1−メチル−1−(9−ヒドロキシテトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン−4−イル)エチル基、1−メチル−1−(10−ヒドロキシテトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン−4−イル)エチル基、1−メチル−1−(トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル)エチル基、1−メチル−1−(4−ヒドロキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル)エチル基等のアルキル置換・有橋式炭化水素基置換メチル基; 1,1−ジシクロペンチルエチル基、1,1−ジ(2−ヒドロキシシクロペンチル)エチル基、1,1−ジ(3−ヒドロキシシクロペンチル)エチル基、1,1−ジシクロヘキシルエチル基、1,1−ジ(3−ヒドロキシシクロヘキシル)エチル基、1,1−ジ(4−ヒドロキシシクロヘキシル)エチル基、1,1−ジシクロへプチルエチル基、1,1−ジ(3−ヒドロキシシクロへプチル)エチル基、1,1−ジ(4−ヒドロキシシクロへプチル)エチル基等のアルキル・ジシクロアルキルメチル基; 1,1−ジ(アダマンタン−1−イル)エチル基、1,1−ジ(3−ヒドロキシアダマンタン−1−イル)エチル基、1,1−ジ(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル)エチル基、1,1−ジ(5−ヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル)エチル基、1,1−ジ(6−ヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル)エチル基、1,1−ジ(テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン−4−イル)エチル基、1,1−ジ(9−ヒドロキシテトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン−4−イル)エチル基、1,1−ジ(10−ヒドロキシテトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン−4−イル)エチル基、1,1−ジ(トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル)エチル基、1,1−ジ(4−ヒドロキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル)エチル基等のアルキル置換・ジ(有橋式炭化水素基)置換メチル基等を挙げることができる。 1-methyl-1-cyclopentylethyl group, 1-methyl-1- (2-hydroxycyclopentyl) ethyl group, 1-methyl-1- (3-hydroxycyclopentyl) ethyl group, 1-methyl-1-cyclohexylethyl group, 1-methyl-1- (3-hydroxycyclohexyl) ethyl group, 1-methyl-1- (4-hydroxycyclohexyl) ethyl group, 1-methyl-1-cycloheptylethyl group, 1-methyl-1- (3- Dialkyl-cycloalkylmethyl groups such as hydroxycycloheptyl) ethyl group, 1-methyl-1- (4-hydroxycycloheptyl) ethyl group; 1-methyl-1- (adamantan-1-yl) ethyl group, 1 -Methyl-1- (3-hydroxyadamantan-1-yl) ethyl group, 1-methyl-1- (bicyclo [2.2.1] Tan-2-yl) ethyl group, 1-methyl-1- (5-hydroxybicyclo [2.2.1] heptan-2-yl) ethyl group, 1-methyl-1- (6-hydroxybicyclo [2. 2.1] Heptan-2-yl) ethyl group, 1-methyl-1- (tetracyclo [6.2.1.1 3,6 .0 2,7 ] dodecan-4-yl) ethyl group, 1-methyl -1- (9-hydroxy tetracyclo [6.2.1.1 3,6 .0 2,7] dodecane-4-yl) ethyl group, 1-methyl-1- (10-hydroxy-tetracyclo [6. 2.1.1 3,6 .0 2,7 ] dodecan-4-yl) ethyl group, 1-methyl-1- (tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decan-8-yl) ethyl group, 1-methyl-1- (4-hydroxy-tricyclo [5.2.1.0 2,6] decan-8-yl) Al or ethyl group A substituted or bridged hydrocarbon group-substituted methyl group; 1,1-dicyclopentylethyl group, 1,1-di (2-hydroxycyclopentyl) ethyl group, 1,1-di (3-hydroxycyclopentyl) ethyl group, 1,1-dicyclohexylethyl group, 1,1-di (3-hydroxycyclohexyl) ethyl group, 1,1-di (4-hydroxycyclohexyl) ethyl group, 1,1-dicycloheptylethyl group, 1,1-di Alkyl-dicycloalkylmethyl groups such as (3-hydroxycycloheptyl) ethyl group and 1,1-di (4-hydroxycycloheptyl) ethyl group; 1,1-di (adamantan-1-yl) ethyl group 1,1-di (3-hydroxyadamantan-1-yl) ethyl group, 1,1-di (bicyclo [2.2.1] heptan-2-yl) ethyl group, 1-di (5-hydroxybicyclo [2.2.1] heptan-2-yl) ethyl group, 1,1-di (6-hydroxybicyclo [2.2.1] heptan-2-yl) ethyl group, 1,1-di (tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] dodecan-4-yl) ethyl group, 1,1-di (9-hydroxytetracyclo [6.2.1.1 3,6 .0 2,7 ] dodecan-4-yl) ethyl group 1,1-di (10-hydroxytetracyclo [6.2.1.1 3,6 .0 2,7 ] dodecan-4-yl) ethyl group, 1,1-di (tricyclo [5.2. 1.0 2,6 ] decan-8-yl) ethyl group, alkyl such as 1,1-di (4-hydroxytricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decan-8-yl) ethyl group Substitution / di (bridged hydrocarbon group) substitution methyl group etc. can be mentioned.

これらの−C(R33に相当する構造のうち、特に、t−ブチル基、1−メチルシクロペンチル基、1−エチルシクロペンチル基、1−メチルシクロヘキシル基、1−エチルシクロヘキシル基、2−メチルアダマンタン−2−イル基、2−エチルアダマンタン−2−イル基、2−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル基、2−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル基、1−メチル−1−(アダマンタン−1−イル)エチル基、1−メチル−1−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル)エチル基等が好ましい。 Among these structures corresponding to —C (R 3 ) 3 , in particular, t-butyl group, 1-methylcyclopentyl group, 1-ethylcyclopentyl group, 1-methylcyclohexyl group, 1-ethylcyclohexyl group, 2-methyl Adamantane-2-yl group, 2-ethyladamantan-2-yl group, 2-methylbicyclo [2.2.1] heptan-2-yl group, 2-ethylbicyclo [2.2.1] heptane-2- An yl group, a 1-methyl-1- (adamantan-1-yl) ethyl group, a 1-methyl-1- (bicyclo [2.2.1] heptan-2-yl) ethyl group and the like are preferable.

本発明の酸解離性基含有樹脂において酸解離性基を有する繰返し単位は、式(2)で表される単量体に、上記酸解離性基を側鎖に有するアクリル酸誘導体等を単量体として用いて重合させることにより重合体中に導入できる。
本発明に好適なアクリル酸誘導体の単量体を以下に式(3−1)〜式(3−6)として例示する。

Figure 0004661397
上記各式においてR4は水素原子、メチル基、エチル基、炭素数1〜4のヒドロキシアルキル基、または炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基を表し、特に水素原子、メチル基、またはトリフルオロメチル基が好ましい。 In the acid-dissociable group-containing resin of the present invention, the repeating unit having an acid-dissociable group is a monomer of the acrylic acid derivative having the acid-dissociable group in the side chain in the monomer represented by the formula (2). The polymer can be introduced into the polymer by polymerization.
The monomer of an acrylic acid derivative suitable for this invention is illustrated as a formula (3-1)-a formula (3-6) below.
Figure 0004661397
In the above formulas, R 4 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a hydroxyalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, particularly a hydrogen atom, a methyl group, or trifluoro A methyl group is preferred.

本発明の酸解離性基含有樹脂は酸解離性基を有する繰返し単位とともに下記式(4)で表されるラクトンユニット含有繰り返し単位を含むことができる。

Figure 0004661397
上記式においてR5は、水素原子、メチル基、またはトリフルオロメチル基を表し、R6は置換基を表す。
ラクトン骨格として5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.2.1.03,7]ノナンを有する脂環式炭化水素基を側鎖の一部に有する。またこのラクトン骨格は、R6で表される、炭素数1〜4の直鎖状または分岐状のアルキル基、アルコキシ基、またはフッ素化アルキル基で置換されていてもよい。
炭素数1〜4の直鎖状または分岐状のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等が挙げられ、炭素数1〜4の直鎖状または分岐状のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、2−メチルプロポキシ基、1−メチルプロポキシ基、t−ブトキシ基等が挙げられる。炭素数1〜4の直鎖状あるいは分岐状のフッ素化アルキル基としては、上記アルキル基の水素の一部または全部をフッ素原子で置換した基が挙げられる。
上記ラクトンユニット含有繰り返し単位は、該ラクトンユニットを側鎖に有するアクリル酸誘導体を単量体として用いて重合させることにより重合体中に導入できる。 The acid-dissociable group-containing resin of the present invention can contain a lactone unit-containing repeating unit represented by the following formula (4) together with a repeating unit having an acid-dissociable group.
Figure 0004661397
In the above formula, R 5 represents a hydrogen atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group, and R 6 represents a substituent.
It has an alicyclic hydrocarbon group having 5-oxo-4-oxatricyclo [4.2.1.0 3,7 ] nonane as a lactone skeleton in a part of the side chain. The lactone skeleton may be substituted with a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group, or a fluorinated alkyl group represented by R 6 .
Examples of the linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, 2-methylpropyl group, and 1-methyl group. Examples thereof include a propyl group and a t-butyl group. Examples of the linear or branched alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an i-propoxy group, and an n-butoxy group. , 2-methylpropoxy group, 1-methylpropoxy group, t-butoxy group and the like. Examples of the linear or branched fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms include groups in which part or all of the hydrogen atoms in the alkyl group have been substituted with fluorine atoms.
The said lactone unit containing repeating unit can be introduce | transduced in a polymer by making it polymerize using the acrylic acid derivative which has this lactone unit in a side chain as a monomer.

本発明の酸解離性基含有樹脂は、さらに、他の繰り返し単位として、下記式(5)で表される単位を含有することができる。酸解離性基含有樹脂が式(5)で表される繰り返し単位を含有することにより、本願発明の感放射線性樹脂組成物から得られるレジストのドライエッチング耐性がさらに向上して、特に、ドライエッチング後のレジスト表面の平滑性に極めて優れたものとなり、また露光により発生した酸が適度に拡散するため、解像度もさらに改善されることとなる。

Figure 0004661397
式(5)において、R7は水素原子またはメチル基を表し、pは1〜3の整数である。繰り返し単位(5)は、(メタ)アクリル酸ヒドロキシ置換−1−アダマンチルに由来する繰り返し単位である。 The acid-dissociable group-containing resin of the present invention can further contain a unit represented by the following formula (5) as another repeating unit. When the acid-dissociable group-containing resin contains the repeating unit represented by the formula (5), the dry etching resistance of the resist obtained from the radiation-sensitive resin composition of the present invention is further improved. The smoothness of the subsequent resist surface becomes extremely excellent, and the acid generated by exposure diffuses moderately, so that the resolution is further improved.
Figure 0004661397
In Formula (5), R 7 represents a hydrogen atom or a methyl group, and p is an integer of 1 to 3. The repeating unit (5) is a repeating unit derived from hydroxy-substituted-1-adamantyl (meth) acrylate.

式(5)で表される繰り返し単位としては、特に、下記式(5−1)で表される単位が好ましい。

Figure 0004661397
式(5)において、R7は水素原子またはメチル基である。 As the repeating unit represented by the formula (5), a unit represented by the following formula (5-1) is particularly preferable.
Figure 0004661397
In the formula (5), R 7 is a hydrogen atom or a methyl group.

本発明の酸解離性基含有樹脂は、酸解離性基を有する繰返し単位(以下、繰返し単位Iという)とともに、ラクトンユニット含有繰り返し単位(以下、繰返し単位IIという)、および/または、(メタ)アクリル酸ヒドロキシ置換−1−アダマンチルに由来する繰り返し単位(以下、繰返し単位IIIという)を含むことが好ましく、その割合は、重合体全体に対して、繰返し単位Iが5〜80モル%、好ましくは10〜70モル%、繰返し単位IIが5〜60モル%、好ましくは10〜55モル%、繰返し単位IIIが0〜50モル%、好ましくは5〜40モル%である。
繰返し単位Iが5モル%未満であると、解像度不足であり、80モル%をこえると耐エッチング不足である。繰返し単位IIが5モル%未満であると、解像度不足であり、60モル%をこえると溶剤に対して溶解性が低下する。繰返し単位IIIが50モル%をこえると解像度不足である。
また、繰返し単位Iは、式(1)で表される酸解離性基を有する繰返し単位(以下、繰返し単位Iaという)単独でもよい。好ましくは、繰返し単位Iaと、上述した従来公知の酸解離性基を有する繰返し単位(以下、繰返し単位Ibという)との割合(モル比)が、繰返し単位Ia/繰返し単位Ib=(1〜100)/(0〜99)、特に好ましくは繰返し単位Ia/繰返し単位Ib=(10〜75)/(25〜90)である。
The acid-dissociable group-containing resin of the present invention includes a repeating unit having an acid-dissociable group (hereinafter referred to as repeating unit I), a lactone unit-containing repeating unit (hereinafter referred to as repeating unit II), and / or (meth). It is preferable to include a repeating unit derived from hydroxy-substituted -1-adamantyl acrylate (hereinafter referred to as repeating unit III), and the ratio of the repeating unit I is 5 to 80 mol% with respect to the whole polymer, preferably 10 to 70 mol%, repeating unit II is 5 to 60 mol%, preferably 10 to 55 mol%, and repeating unit III is 0 to 50 mol%, preferably 5 to 40 mol%.
When the repeating unit I is less than 5 mol%, the resolution is insufficient, and when it exceeds 80 mol%, the etching resistance is insufficient. If the repeating unit II is less than 5 mol%, the resolution is insufficient, and if it exceeds 60 mol%, the solubility in the solvent decreases. When the repeating unit III exceeds 50 mol%, the resolution is insufficient.
The repeating unit I may be a repeating unit having an acid dissociable group represented by the formula (1) (hereinafter referred to as repeating unit Ia) alone. Preferably, the ratio (molar ratio) between the repeating unit Ia and the above-mentioned conventionally known repeating unit having an acid dissociable group (hereinafter referred to as repeating unit Ib) is the repeating unit Ia / repeating unit Ib = (1 to 100). ) / (0 to 99), particularly preferably repeating unit Ia / repeating unit Ib = (10 to 75) / (25 to 90).

本発明の酸解離性基含有樹脂は、使用する放射線の種類に応じて種々選定することができる。例えば、上記繰返し単位I、繰返し単位II、繰返し単位IIIを含有する樹脂は、ArFエキシマレーザーを用いる感放射線性樹脂組成物に好適な酸解離性基含有樹脂として使用することができる。またこの樹脂は、KrFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、電子線等の他の放射線を用いる感放射線性樹脂組成物にも好適に使用することができる。 The acid-dissociable group-containing resin of the present invention can be variously selected according to the type of radiation used. For example, the resin containing the repeating unit I, the repeating unit II, and the repeating unit III can be used as an acid-dissociable group-containing resin suitable for a radiation-sensitive resin composition using an ArF excimer laser. The resin may be suitably used in KrF excimer laser, F 2 excimer laser radiation-sensitive resin composition using other radiation such as electron beams.

本発明の酸解離性基含有樹脂は通常、ラジカル重合により製造することができる。また、必要に応じてラジカル重合開始剤に加えて連鎖移動剤を用いることができる。
本発明で使用できるラジカル重合開始剤は、熱重合開始剤、レドックス重合開始剤、光重合開始剤が挙げられる。例えばパーオキシドやアゾ化合物等の重合開始剤が挙げられる。特に限定しないが、具体的なラジカル重合開始剤としては、t−ブチルハイドロパーオキサイド、t−ブチルパーベンゾエート、ベンゾイルパーオキサイド、2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、1,1'−アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)、ジメチル−2,2'−アゾビスイソブチレート(MAIB)等が挙げられる。
The acid-dissociable group-containing resin of the present invention can be usually produced by radical polymerization. In addition to the radical polymerization initiator, a chain transfer agent can be used as necessary.
Examples of the radical polymerization initiator that can be used in the present invention include a thermal polymerization initiator, a redox polymerization initiator, and a photopolymerization initiator. Examples thereof include polymerization initiators such as peroxides and azo compounds. Although not particularly limited, specific radical polymerization initiators include t-butyl hydroperoxide, t-butyl perbenzoate, benzoyl peroxide, 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2, Examples include 2′-azobisisobutyronitrile (AIBN), 1,1′-azobis (cyclohexanecarbonitrile), dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (MAIB), and the like.

重合操作については通常のバッチ重合、滴下重合などの方法で合成できる。例えば、必要な単量体量を有機溶媒に溶解させ、ラジカル重合開始剤の存在下で重合することにより酸解離性基含有樹脂が得られる。
重合溶媒は単量体、ラジカル重合開始剤を溶解できる有機溶剤が用いられる。有機溶剤としてケトン系溶剤、エーテル系溶剤、非プロトン系極性溶剤、エステル系溶剤、芳香族系溶剤、線状または環状脂肪族系溶剤が挙げられる。ケトン系溶剤としては、メチルエチルケトン、アセトンなどが挙げられる。エーテル系溶剤としてはアルコキシアルキルエーテル、例えば、メトキシメチルエーテル、エチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどが挙げられる。非プロトン系極性溶剤はジメチルホルムアミド、ジメチルスルホオキサイドなどが挙げられる。エステル系溶剤は酢酸アルキル、例えば酢酸エチル、酢酸メチルなどが挙げられる。芳香族系溶剤はアルキルアリール溶剤、例えばトルエン、キシレン、およびハロゲン化芳香族溶剤、例えばクロロベンゼンなどが挙げられる。脂肪族系溶剤はヘキサン、シクロヘキサンなどが挙げられる。
重合温度は20〜120℃、好ましくは50〜110℃、さらに好ましくは60〜100℃である。通常の大気雰囲気でも重合できる場合もあるが、窒素やアルゴンなどの不活性ガス雰囲気下での重合が好ましい。重合体の分子量は、単量体量、重合開始剤量、連鎖移動剤量とを制御することで調整できる。
重合時間は一般に0.5〜144時間、好ましくは1〜72時間、より好ましくは2〜24時間である。
The polymerization operation can be synthesized by a usual method such as batch polymerization or dropping polymerization. For example, an acid-dissociable group-containing resin can be obtained by dissolving a necessary monomer amount in an organic solvent and polymerizing in the presence of a radical polymerization initiator.
As the polymerization solvent, an organic solvent capable of dissolving the monomer and the radical polymerization initiator is used. Examples of the organic solvent include ketone solvents, ether solvents, aprotic polar solvents, ester solvents, aromatic solvents, and linear or cyclic aliphatic solvents. Examples of the ketone solvent include methyl ethyl ketone and acetone. Examples of ether solvents include alkoxyalkyl ethers such as methoxymethyl ether, ethyl ether, tetrahydrofuran, and 1,4-dioxane. Examples of the aprotic polar solvent include dimethylformamide and dimethyl sulfoxide. Examples of ester solvents include alkyl acetates such as ethyl acetate and methyl acetate. Aromatic solvents include alkylaryl solvents such as toluene, xylene, and halogenated aromatic solvents such as chlorobenzene. Examples of the aliphatic solvent include hexane and cyclohexane.
The polymerization temperature is 20 to 120 ° C, preferably 50 to 110 ° C, more preferably 60 to 100 ° C. Although polymerization may be performed even in a normal air atmosphere, polymerization in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon is preferable. The molecular weight of the polymer can be adjusted by controlling the monomer amount, the polymerization initiator amount, and the chain transfer agent amount.
The polymerization time is generally 0.5 to 144 hours, preferably 1 to 72 hours, more preferably 2 to 24 hours.

本発明の酸解離性基含有樹脂は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算重量平均分子量(以下、「Mw」ともいう)が2000〜100,000、好ましくは2000〜60,000、特に好ましくは2000〜40,000である。Mwと、GPCで測定したポリスチレン換算数平均分子量(以下、「Mn」ともいう)との比(Mw/Mn)は、通常、1〜5である。
本発明の酸解離性基含有樹脂は、アルカリ不溶性またはアルカリ難溶性であって酸の作用によりアルカリ易溶性となる感放射線性樹脂組成物を構成する樹脂成分として使用することができる。
The acid-dissociable group-containing resin of the present invention has a polystyrene-reduced weight average molecular weight (hereinafter also referred to as “Mw”) measured by gel permeation chromatography (GPC) of 2000 to 100,000, preferably 2000 to 60,000. Especially preferably, it is 2000-40,000. The ratio (Mw / Mn) between Mw and the polystyrene-equivalent number average molecular weight (hereinafter also referred to as “Mn”) measured by GPC is usually 1 to 5.
The acid-dissociable group-containing resin of the present invention can be used as a resin component constituting a radiation-sensitive resin composition that is insoluble in alkali or hardly soluble in alkali and easily soluble in alkali by the action of an acid.

上記酸解離性基含有樹脂とともに使用できる感放射線性酸発生剤(以下、「酸発生剤」という)としては、従来公知の酸発生剤が使用できる。これらの中でもスルホンイミド化合物、オニウム塩化合物が好ましい酸発生剤として挙げられる。
スルホンイミド化合物は、例えば、下記式(6)で表される。

Figure 0004661397
上記式(5)において、R9は1価の有機基を表し、R8は2価の有機基を表す。
1価の有機基としては、置換もしくは非置換の直鎖または分岐アルキル基、置換もしくは非置換の環式アルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、パーフルオロアルキル基等が、2価の有機基としては、置換もしくは非置換のアルキレン基、置換もしくは非置換のアルケニレン基、置換もしくは非置換のフェニレン基等が挙げられる。 As the radiation-sensitive acid generator (hereinafter referred to as “acid generator”) that can be used together with the acid-dissociable group-containing resin, a conventionally known acid generator can be used. Of these, sulfonimide compounds and onium salt compounds are preferable acid generators.
A sulfonimide compound is represented by the following formula (6), for example.
Figure 0004661397
In the above formula (5), R 9 represents a monovalent organic group, and R 8 represents a divalent organic group.
Examples of the monovalent organic group include a divalent organic group such as a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group, a substituted or unsubstituted cyclic alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, and a perfluoroalkyl group. Examples thereof include a substituted or unsubstituted alkylene group, a substituted or unsubstituted alkenylene group, a substituted or unsubstituted phenylene group, and the like.

スルホンイミド化合物の具体例としては、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(10−カンファースルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(10−カンファースルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(10−カンファースルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(p−トルエンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(p−トルエンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(4−トリフルオロメチルベンゼンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(4−トリフルオロメチルベンゼンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(パーフルオロベンゼンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(パーフルオロベンゼンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(ノナフルオロブチルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(ノナフルオロブチルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(パーフルオロオクタンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(パーフルオロオクタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(ベンゼンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(ベンゼンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(ベンゼンスルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−{(5−メチル−5−カルボキシメタンビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−イル)スルホニルオキシ}スクシンイミド等が挙げられる。   Specific examples of the sulfonimide compound include N- (trifluoromethylsulfonyloxy) succinimide, N- (trifluoromethylsulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide. N- (10-camphorsulfonyloxy) succinimide, N- (10-camphorsulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (10-camphorsulfonyl) Oxy) -7-oxabicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (p-toluenesulfonyloxy) succinimide, N- (p-toluenesulfonyloxy) bicyclo [ 2.2.1] Hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (4-trifluoromethylbenzene) Sulfonyloxy) succinimide, N- (4-trifluoromethylbenzenesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (perfluorobenzenesulfonyloxy) succinimide, N -(Perfluorobenzenesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (nonafluorobutylsulfonyloxy) succinimide, N- (nonafluorobutylsulfonyloxy) Bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (perfluorooctanesulfonyloxy) succinimide, N- (perfluorooctanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] Hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (benzene Sulfonyloxy) succinimide, N- (benzenesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (benzenesulfonyloxy) -7-oxabicyclo [2.2. 1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N-{(5-methyl-5-carboxymethanebicyclo [2.2.1] hept-2-yl) sulfonyloxy} succinimide and the like. .

上記スルホンイミドの中で、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(10−カンファースルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(p−トルエンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(ノナフルオロブチルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(ベンゼンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−{(5−メチル−5−カルボキシメタンビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−イル)スルホニルオキシ}スクシンイミドが好ましい。   Among the sulfonamides, N- (trifluoromethylsulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (10-camphorsulfonyloxy) succinimide, N -(P-toluenesulfonyloxy) succinimide, N- (nonafluorobutylsulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (benzenesulfonyloxy) bicyclo [ 2.2.1] Hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N-{(5-methyl-5-carboxymethanebicyclo [2.2.1] hept-2-yl) sulfonyloxy} succinimide Is preferred.

オニウム塩化合物としては、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、アンモニウム塩、ピリジニウム塩等が挙げられる。
オニウム塩化合物としては、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロブタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロオクタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムp−トルエンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム10−カンファースルホネート、4−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロベンゼンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロオクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムp−トルエンスルホネート、ジフェニルヨードニウムベンゼンスルホネート、ジフェニルヨードニウム10−カンファースルホネート、ジフェニルヨードニウム4−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロベンゼンスルホネート、ビス(p−フルオロフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(p−フルオロフェニル)ヨードニウムノナフルオロメタンスルホネート、ビス(p−フルオロフェニル)ヨードニウムカンファースルホネート、(p−フルオロフェニル)(フェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、
Examples of the onium salt compounds include iodonium salts, sulfonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, ammonium salts, pyridinium salts, and the like.
Examples of the onium salt compound include bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluorobutanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium perfluorooctanesulfonate, Bis (4-t-butylphenyl) iodonium p-toluenesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium 10-camphorsulfonate, 4-trifluoromethylbenzenesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium perfluoro Benzene sulfonate, diphenyliodonium nonafluorobutanesulfonate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium perfluorooctanesulfone Diphenyliodonium p-toluenesulfonate, diphenyliodoniumbenzenesulfonate, diphenyliodonium10-camphorsulfonate, diphenyliodonium4-trifluoromethylbenzenesulfonate, diphenyliodonium perfluorobenzenesulfonate, bis (p-fluorophenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate Bis (p-fluorophenyl) iodonium nonafluoromethanesulfonate, bis (p-fluorophenyl) iodonium camphorsulfonate, (p-fluorophenyl) (phenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate,

トリフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロオクタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムp−トルエンスルホネート、トリフェニルスルホニウムベンゼンスルホネート、トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネート、トリフェニルスルホニウム4−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロベンゼンスルホネート、4−ヒドロキシフェニル・ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリ(p−メトキシフェニル)スルホニウムノナフルオロブタンスルホネート、トリ(p−メトキシフェニル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリ(p−メトキシフェニル)スルホニウムパーフルオロオクタンスルホネート、トリ(p−メトキシフェニル)スルホニウムp−トルエンスルホネート、トリ(p−メトキシフェニル)スルホニウムベンゼンスルホネート、トリ(p−メトキシフェニル)スルホニウム10−カンファースルホネート、トリス(p−フルオロフェニル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリス(p−フルオロフェニル)スルホニウムp−トルエンスルホネート、(p−フルオロフェニル)ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート等が挙げられる。   Triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium perfluorooctanesulfonate, triphenylsulfonium p-toluenesulfonate, triphenylsulfoniumbenzenesulfonate, triphenylsulfonium 10-camphorsulfonate, triphenylsulfonium 4- Trifluoromethylbenzenesulfonate, triphenylsulfonium perfluorobenzenesulfonate, 4-hydroxyphenyl diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, tri (p-methoxyphenyl) sulfonium nonafluorobutanesulfonate, tri (p-methoxyphenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate Tri (p-methoxyphenyl) sulfonium perfluorooctane sulfonate, tri (p-methoxyphenyl) sulfonium p-toluenesulfonate, tri (p-methoxyphenyl) sulfonium benzenesulfonate, tri (p-methoxyphenyl) sulfonium 10-camphorsulfonate, Examples include tris (p-fluorophenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, tris (p-fluorophenyl) sulfonium p-toluenesulfonate, (p-fluorophenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, and the like.

本発明において、酸発生剤の使用量は、樹脂成分100重量部に対して、好ましくは0.1〜20重量部、さらに好ましくは0.5〜15重量部である。また本発明において酸発生剤は2種以上を混合して用いることができる。   In this invention, the usage-amount of an acid generator becomes like this. Preferably it is 0.1-20 weight part with respect to 100 weight part of resin components, More preferably, it is 0.5-15 weight part. In the present invention, two or more acid generators can be mixed and used.

本発明の感放射線性樹脂組成物には、酸拡散制御剤、その他の添加剤を配合できる。
酸拡散制御剤は、露光により酸発生剤から生じた酸のレジスト被膜中における拡散現象を制御し、非露光領域での好ましくない化学反応を抑制する作用を有する。このような酸拡散制御剤を使用することにより、組成物の貯蔵安定性が向上し、またレジストとして解像度が向上するとともに、PEDの変動によるレジストパターンの線幅変化を抑えることができ、プロセス安定性に極めて優れたものとなる。
酸拡散制御剤としては、レジストパターンの形成工程中の露光や加熱処理により塩基性が変化しない含窒素有機化合物が好ましい。
このような含窒素有機化合物としては、例えば、下記式(7)で表される化合物(以下、「含窒素化合物(I)」という。)、アミド基含有化合物、含窒素複素環化合物等が挙げられる。

Figure 0004661397
式中、R10は、相互に同一でも異なってもよく、水素原子、アルキル基、アリール基またはアラルキル基を表す(アルキル基、アリール基、アラルキル基等の水素原子が、例えば、ヒドロキシ基など、官能基で置換されている場合を含む)。 The radiation-sensitive resin composition of the present invention can contain an acid diffusion controller and other additives.
The acid diffusion control agent controls the diffusion phenomenon in the resist film of the acid generated from the acid generator by exposure, and has an action of suppressing an undesirable chemical reaction in the non-exposed region. By using such an acid diffusion control agent, the storage stability of the composition is improved, the resolution of the resist is improved, and the change of the line width of the resist pattern due to the fluctuation of PED can be suppressed, thereby stabilizing the process. It is extremely excellent in properties.
As the acid diffusion controller, a nitrogen-containing organic compound whose basicity does not change by exposure or heat treatment in the resist pattern forming step is preferable.
Examples of such nitrogen-containing organic compounds include compounds represented by the following formula (7) (hereinafter referred to as “nitrogen-containing compound (I)”), amide group-containing compounds, nitrogen-containing heterocyclic compounds, and the like. It is done.
Figure 0004661397
In the formula, R 10 may be the same as or different from each other, and represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group or an aralkyl group (the hydrogen atom such as an alkyl group, an aryl group or an aralkyl group is, for example, a hydroxy group, Including the case where it is substituted with a functional group).

含窒素化合物(I)としては、例えば、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、n−デシルアミン等のモノアルキルアミン類;ジ−n−ブチルアミン、ジ−n−ペンチルアミン、ジ−n−ヘキシルアミン、ジ−n−ヘプチルアミン、ジ−n−オクチルアミン、ジ−n−ノニルアミン、ジ−n−デシルアミン等のジアルキルアミン類;トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−ヘキシルアミン、トリ−n−ヘプチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、トリ−n−ノニルアミン、トリ−n−デシルアミン等のトリアルキルアミン類;アニリン、N−メチルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、2−メチルアニリン、3−メチルアニリン、4−メチルアニリン、4−ニトロアニリン、ジフェニルアミン、トリフェニルアミン、1−ナフチルアミン等の芳香族アミン類等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing compound (I) include monoalkylamines such as n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, n-decylamine; di-n-butylamine, di-n- Dialkylamines such as pentylamine, di-n-hexylamine, di-n-heptylamine, di-n-octylamine, di-n-nonylamine, di-n-decylamine; triethylamine, tri-n-propylamine, Trialkylamines such as tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-hexylamine, tri-n-heptylamine, tri-n-octylamine, tri-n-nonylamine, tri-n-decylamine Aniline, N-methylaniline, N, N-dimethylaniline, 2-methylaniline, 3-methyl Examples thereof include aromatic amines such as ruaniline, 4-methylaniline, 4-nitroaniline, diphenylamine, triphenylamine, and 1-naphthylamine.

アミド基含有化合物としては、例えば、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,
N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド、ピロリドン、N−メチルピロリドン等が挙げられる。
含窒素複素環化合物としては、例えば、イミダゾール、ベンズイミダゾール、4−メチルイミダゾール、4−メチル−2−フェニルイミダゾール、2−フェニルベンズイミダゾール等のイミダゾール類;ピリジン、2−メチルピリジン、4−メチルピリジン、2−エチルピリジン、4−エチルピリジン、2−フェニルピリジン、4−フェニルピリジン、N−メチル−4−フェニルピリジン、ニコチン、ニコチン酸、ニコチン酸アミド、キノリン、8−オキシキノリン、アクリジン等のピリジン類のほか、ピラジン、ピラゾール、ピリダジン、キノザリン、プリン、ピロリジン、ピペリジン、モルホリン、4−メチルモルホリン、ピペラジン、1,4−ジメチルピペラジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等が挙げられる。
Examples of the amide group-containing compound include formamide, N-methylformamide, N,
N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, propionamide, benzamide, pyrrolidone, N-methylpyrrolidone and the like can be mentioned.
Examples of the nitrogen-containing heterocyclic compound include imidazoles such as imidazole, benzimidazole, 4-methylimidazole, 4-methyl-2-phenylimidazole, 2-phenylbenzimidazole; pyridine, 2-methylpyridine, 4-methylpyridine. Pyridine such as 2-ethylpyridine, 4-ethylpyridine, 2-phenylpyridine, 4-phenylpyridine, N-methyl-4-phenylpyridine, nicotine, nicotinic acid, nicotinamide, quinoline, 8-oxyquinoline, acridine In addition to the above, pyrazine, pyrazole, pyridazine, quinosaline, purine, pyrrolidine, piperidine, morpholine, 4-methylmorpholine, piperazine, 1,4-dimethylpiperazine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, etc. It is done.

また酸拡散制御剤として、酸解離性基を持つ塩基前駆体を用いることもできる。具体的にはN−(t−ブトキシカルボニル)ピペリジン、N−(t−ブトキシカルボニル)イミダゾール、N−(t−ブトキシカルボニル)ベンズイミダゾール、N−(t−ブトキシカルボニル)2−フェニルベンズイミダゾール、N−(t−ブトキシカルボニル)ジオクチルアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジエタノールアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジシクロヘキシルアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジフェニルアミン等が挙げられる。   A base precursor having an acid dissociable group can also be used as the acid diffusion controller. Specifically, N- (t-butoxycarbonyl) piperidine, N- (t-butoxycarbonyl) imidazole, N- (t-butoxycarbonyl) benzimidazole, N- (t-butoxycarbonyl) 2-phenylbenzimidazole, N -(T-Butoxycarbonyl) dioctylamine, N- (t-butoxycarbonyl) diethanolamine, N- (t-butoxycarbonyl) dicyclohexylamine, N- (t-butoxycarbonyl) diphenylamine and the like can be mentioned.

これらの含窒素有機化合物のうち、含窒素化合物(I)、含窒素複素環化合物等が好ましい。また、含窒素化合物(I)の中では、トリアルキルアミン類が特に好ましく、含窒素複素環化合物の中では、イミダゾール類が特に好ましい。
酸拡散制御剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
酸拡散制御剤の配合量は、樹脂100重量部に対して、15重量部以下、好ましくは0.001〜10重量部、さらに好ましくは0.005〜5重量部である。この場合、酸拡散制御剤の配合量が15重量部をこえると、レジストとしての感度や露光部の現像性が低下する傾向がある。なお、酸拡散制御剤の配合量が0.001重量部未満では、プロセス条件によっては、レジストとしてのパターン形状や寸法忠実度が低下するおそれがある。
Of these nitrogen-containing organic compounds, nitrogen-containing compounds (I) and nitrogen-containing heterocyclic compounds are preferred. Further, among the nitrogen-containing compounds (I), trialkylamines are particularly preferable, and among the nitrogen-containing heterocyclic compounds, imidazoles are particularly preferable.
The acid diffusion control agents can be used alone or in admixture of two or more.
The compounding amount of the acid diffusion controller is 15 parts by weight or less, preferably 0.001 to 10 parts by weight, and more preferably 0.005 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin. In this case, when the compounding amount of the acid diffusion controller exceeds 15 parts by weight, the sensitivity as a resist and the developability of the exposed part tend to be lowered. If the blending amount of the acid diffusion controller is less than 0.001 part by weight, the pattern shape and dimensional fidelity as a resist may be lowered depending on the process conditions.

本発明の感放射線性樹脂組成物には、組成物の塗布性やストリエーション、レジストとしての現像性等を改良する作用を示す界面活性剤を配合することができる。
このような界面活性剤としては、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オクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル、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を挙げることができ、また市販品としては、例えば、エフトップEF301、EF303,EF352((株)トーケムプロダクツ製)、メガファックス F171、F173(大日本インキ化学工業(株)製)、フロラードFC430、FC431(住友スリーエム(株)製)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭硝子(株)製)、KP341(信越化学工業(株)製)、ポリフローNo.75、No.95(共栄社化学(株)製)等が挙げられる。
界面活性剤の配合量は、酸解離性基含有樹脂100重量部に対して、好ましくは2重量部以下である。
また、その他の増感剤を配合することができる。好ましい増感剤の例としては、カルバゾール類、ベンゾフェノン類、ローズベンガル類、アントラセン類等が挙げられる。
増感剤の配合量は、酸解離性基含有樹脂100重量部に対して、好ましくは50重量部以下である。
In the radiation sensitive resin composition of the present invention, a surfactant exhibiting an effect of improving the coating property and striation of the composition, the developing property as a resist, and the like can be blended.
Examples of such surfactants include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octylphenol ether, polyoxyethylene nonylphenol ether, polyethylene glycol dilaurate, and polyethylene glycol distearate. Examples of commercially available products include F-top EF301, EF303, and EF352 (manufactured by Tochem Products), Megafax F171 and F173 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), Florad FC430, FC431 (manufactured by Sumitomo 3M Limited), Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC1 06 (Asahi Glass Co., Ltd.), KP341 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow No. 75, No. 95 (Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) and the like.
The compounding amount of the surfactant is preferably 2 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the acid dissociable group-containing resin.
Further, other sensitizers can be blended. Examples of preferred sensitizers include carbazoles, benzophenones, rose bengals, anthracenes and the like.
The blending amount of the sensitizer is preferably 50 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the acid dissociable group-containing resin.

本発明の感放射線性樹脂組成物は、その使用に際して、全固形分の濃度が、例えば0.1〜50重量%、好ましくは1〜40重量%になるように、溶剤に均一に溶解したのち、例えば孔径200nm程度のフィルターでろ過することにより、組成物溶液として調製される。
上記組成物溶液の調製に使用される溶剤としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート等のエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類;プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル等のプロピレングリコールジアルキルエーテル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−プロピル、乳酸i−プロピル等の乳酸エステル類;ぎ酸n−アミル、ぎ酸i−アミル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、酢酸n−アミル、酢酸i−アミル、プロピオン酸i−プロピル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸i−ブチル等の脂肪族カルボン酸エステル類;ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチル酪酸メチル、メトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、3−メチル−3−メトキシブチルブチレート、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル等の他のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、シクロヘキサノン等のケトン類;N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類;γ−ブチロラクトン等のラクトン類が挙げられる。
The radiation-sensitive resin composition of the present invention is used after being uniformly dissolved in a solvent so that the total solid content is, for example, 0.1 to 50% by weight, preferably 1 to 40% by weight. For example, it is prepared as a composition solution by filtering with a filter having a pore diameter of about 200 nm.
Examples of the solvent used for the preparation of the composition solution include ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol mono-n-propyl ether acetate, ethylene glycol mono-n-butyl ether acetate and the like. Glycol monoalkyl ether acetates; propylene glycol monoalkyl ethers such as propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol mono-n-propyl ether, propylene glycol mono-n-butyl ether; propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl Ether, propylene glycol di-n-propyl ether, propylene Propylene glycol dialkyl ethers such as recall di-n-butyl ether; propylene glycol monoalkyl such as propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol mono-n-propyl ether acetate, propylene glycol mono-n-butyl ether acetate Ether acetates; lactate esters such as methyl lactate, ethyl lactate, n-propyl lactate, i-propyl lactate; n-amyl formate, i-amyl formate, ethyl acetate, n-propyl acetate, i-propyl acetate, Aliphatic carboxylates such as n-butyl acetate, i-butyl acetate, n-amyl acetate, i-amyl acetate, i-propyl propionate, n-butyl propionate and i-butyl propionate Ethyl hydroxyacetate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutyrate, ethyl methoxyacetate, ethyl ethoxyacetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, Methyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutylpropionate, 3-methyl-3-methoxybutyl Other esters such as butyrate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene; methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl butyl ketone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4 Ketones such as heptanone and cyclohexanone; amides such as N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone; lactones such as γ-butyrolactone Can be mentioned.

これらの溶剤のうち、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、2−ヘプタノン、乳酸エステル類、2−ヒドロキシプロピオン酸エステル類、3−アルコキシプロピオン酸エステル類等が、塗布時の膜面内均一性が良好となるの点で好ましい。
これらの溶剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
Among these solvents, propylene glycol monoalkyl ether acetates, 2-heptanone, lactic acid esters, 2-hydroxypropionic acid esters, 3-alkoxypropionic acid esters, etc. have good in-plane uniformity during coating. Is preferable in that.
These solvents can be used alone or in admixture of two or more.

本発明の感放射線性樹脂組成物からレジストパターンを形成する際には、前述したようにして調製された組成物溶液を、回転塗布、流延塗布、ロール塗布等の適宜の塗布手段によって、例えば、シリコンウエハー、アルミニウムで被覆されたウエハー等の基板上に塗布することにより、レジスト被膜を形成し、場合により予め70℃〜160℃程度の温度で加熱処理(以下、「PB」という)を行なった後、所定のマスクパターンを介して露光する。その際に使用される放射線として、酸発生剤の種類に応じ、例えば、F2エキシマレーザー(波長157nm)、ArFエキシマレーザー(波長193nm)やKrFエキシマレーザー(波長248nm)等の遠紫外線、シンクロトロン放射線等のX線、電子線等の荷電粒子線を適宜選択し使用する。また、露光量等の露光条件は、感放射線性樹脂組成物の配合組成、各添加剤の種類等に応じて、適宜選定される。本発明においては、KrFエキシマレーザー(波長248nm)等の遠紫外線が好適に用いられる。 When forming a resist pattern from the radiation-sensitive resin composition of the present invention, the composition solution prepared as described above is applied by appropriate coating means such as spin coating, cast coating, roll coating, etc. A resist film is formed by coating on a substrate such as a silicon wafer or a wafer coated with aluminum, and a heat treatment (hereinafter referred to as “PB”) is performed at a temperature of about 70 ° C. to 160 ° C. in some cases. After that, exposure is performed through a predetermined mask pattern. The radiation used in this case depends on the type of the acid generator, for example, far ultraviolet rays such as F 2 excimer laser (wavelength 157 nm), ArF excimer laser (wavelength 193 nm), KrF excimer laser (wavelength 248 nm), and synchrotron. X-rays such as radiation, and charged particle beams such as electron beams are appropriately selected and used. Moreover, exposure conditions, such as exposure amount, are suitably selected according to the compounding composition of a radiation sensitive resin composition, the kind of each additive, etc. In the present invention, far ultraviolet rays such as KrF excimer laser (wavelength 248 nm) are preferably used.

本発明においては、高精度の微細パターンを安定して形成するために、露光後に、70℃〜160℃の温度で30秒以上加熱処理(以下、「PEB」という)を行なうことが好ましい。この場合、露光後ベークの温度が70℃未満では、基板の種類による感度のばらつきが広がるおそれがある。
その後、アルカリ現像液で10℃〜50℃、10秒〜200秒、好ましくは15℃〜30℃、15秒〜100秒、特に好ましくは20℃〜25℃、15秒〜90秒の条件で現像することにより所定のレジストパターンを形成させる。
アルカリ現像液としては、例えば、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド類などのアルカリ性化合物を、通常、1重量%〜10重量%、好ましくは1重量%〜5重量%、特に好ましくは1〜3重量%の濃度となるよう溶解したアルカリ性水溶液が使用される。
また、上記アルカリ性水溶液からなる現像液には、例えばメタノール、エタノール等の水溶性有機溶剤や界面活性剤を適宜添加することもできる。なお、レジストパターンの形成に際しては、環境雰囲気中に含まれる塩基性不純物等の影響を防止するため、レジスト被膜上に保護膜を設けることもできる。
In the present invention, in order to stably form a high-precision fine pattern, it is preferable to perform heat treatment (hereinafter referred to as “PEB”) for 30 seconds or more at a temperature of 70 ° C. to 160 ° C. after exposure. In this case, if the post-exposure baking temperature is less than 70 ° C., there is a possibility that the variation in sensitivity depending on the type of the substrate is widened.
Thereafter, development is performed with an alkali developer at 10 ° C. to 50 ° C., 10 seconds to 200 seconds, preferably 15 ° C. to 30 ° C., 15 seconds to 100 seconds, particularly preferably 20 ° C. to 25 ° C., 15 seconds to 90 seconds. As a result, a predetermined resist pattern is formed.
As the alkaline developer, for example, an alkaline compound such as tetraalkylammonium hydroxide is usually used at a concentration of 1% by weight to 10% by weight, preferably 1% by weight to 5% by weight, particularly preferably 1 to 3% by weight. An alkaline aqueous solution dissolved so as to be used is used.
In addition, a water-soluble organic solvent such as methanol or ethanol or a surfactant can be appropriately added to the developer composed of the alkaline aqueous solution. In forming the resist pattern, a protective film can be provided on the resist film in order to prevent the influence of basic impurities contained in the environmental atmosphere.

単量体(E1−1)の合成

Figure 0004661397
3−メルカプトプロピオン酸127gを反応フラスコ内に入れ、窒素置換を行なった。そして、p−トルエンスルホン酸を1.1g加え、窒素雰囲気下、氷浴中でイソブテン500gをバブリングさせ1時間攪拌した。その後、室温で2時間攪拌した。その後、5%NaHCO3水溶液200mlを加え、1時間攪拌後、500ml酢酸エチルで抽出し、その酢酸エチル層に蒸留水300mlを加えて振とうさせ、静置した後、水層を除去した。そして、残った酢酸エチル溶液を無水硫酸マグネシウムで乾燥させてろ過した。その後、エバポレーターを用いて乾燥後の上記酢酸エチル溶液から酢酸エチルを留去し、化合物(a−1)を得た。
続いて、リチウムアルミニウムハイドライド91gをテトラヒドロフラン1.5 lに溶かし、この溶液を反応フラスコ内に加え、0℃で攪拌し、化合物(a−1)をテトラヒドロフラン300mlに溶かした溶液を滴下した。その後、80℃で1時間加熱攪拌し、冷却後、飽和炭酸カリウム30mlを加え、析出した塩を濾過した。濾液を酢酸エチルで抽出し、その酢酸エチル層を5%NaHCO3水溶液200mlで洗浄し、蒸留水300mlを加えて振とうさせ、静置した後、水層を除去した。そして、残った酢酸エチル溶液を無水硫酸マグネシウムで乾燥させてろ過した。その後、エバポレーターを用いて乾燥後の上記酢酸エチル溶液から酢酸エチルを留去し、化合物(a−2)を得た。
続いて、得られた化合物(a−2)124gをテトラヒドロフラン1 lに溶かし、この溶液を反応フラスコ内に加え、トリエチルアミン229g、メタクリル酸クロライド118gを加え、0℃で1時間攪拌し、その後、水を1 l加え、エバポレーターを用いて反応溶液からテトラヒドロフランを留去し、その後酢酸エチルで抽出し、その酢酸エチル層を5%NaHCO3水溶液200mlで洗浄し、蒸留水300mlを加えて振とうさせ、静置した後、水層を除去した。そして、残った酢酸エチル溶液を無水硫酸マグネシウムで乾燥させてろ過した。その後、エバポレーターを用いて乾燥後の上記酢酸エチル溶液から酢酸エチルを留去し、減圧蒸留を行ない、式(2−2)で表される単量体を得た。以下、この単量体をE1−1という。 Synthesis of monomer (E1-1)
Figure 0004661397
127 g of 3-mercaptopropionic acid was placed in the reaction flask and purged with nitrogen. Then, 1.1 g of p-toluenesulfonic acid was added, and 500 g of isobutene was bubbled in an ice bath under a nitrogen atmosphere and stirred for 1 hour. Then, it stirred at room temperature for 2 hours. Thereafter, 200 ml of 5% NaHCO 3 aqueous solution was added, stirred for 1 hour, extracted with 500 ml of ethyl acetate, 300 ml of distilled water was added to the ethyl acetate layer, shaken, allowed to stand, and then the aqueous layer was removed. The remaining ethyl acetate solution was dried over anhydrous magnesium sulfate and filtered. Then, ethyl acetate was distilled off from the ethyl acetate solution after drying using an evaporator to obtain compound (a-1).
Subsequently, 91 g of lithium aluminum hydride was dissolved in 1.5 l of tetrahydrofuran, this solution was added to the reaction flask, stirred at 0 ° C., and a solution of compound (a-1) dissolved in 300 ml of tetrahydrofuran was added dropwise. Thereafter, the mixture was heated and stirred at 80 ° C. for 1 hour, cooled, 30 ml of saturated potassium carbonate was added, and the precipitated salt was filtered. The filtrate was extracted with ethyl acetate, and the ethyl acetate layer was washed with 200 ml of 5% NaHCO 3 aqueous solution, added with 300 ml of distilled water, shaken and allowed to stand, and then the aqueous layer was removed. The remaining ethyl acetate solution was dried over anhydrous magnesium sulfate and filtered. Then, ethyl acetate was distilled off from the ethyl acetate solution after drying using an evaporator to obtain compound (a-2).
Subsequently, 124 g of the obtained compound (a-2) was dissolved in 1 l of tetrahydrofuran, this solution was added to the reaction flask, 229 g of triethylamine and 118 g of methacrylic acid chloride were added, and the mixture was stirred at 0 ° C. for 1 hour. 1 l was added, and the tetrahydrofuran was distilled off from the reaction solution using an evaporator, followed by extraction with ethyl acetate. The ethyl acetate layer was washed with 200 ml of 5% NaHCO 3 aqueous solution, and 300 ml of distilled water was added and shaken. After standing, the aqueous layer was removed. The remaining ethyl acetate solution was dried over anhydrous magnesium sulfate and filtered. Then, ethyl acetate was distilled off from the ethyl acetate solution after drying using an evaporator, and vacuum distillation was performed to obtain a monomer represented by the formula (2-2). Hereinafter, this monomer is referred to as E1-1.

得られた単量体(E1−1)のNMR、質量分析データは以下の通りである。   NMR and mass spectrometry data of the obtained monomer (E1-1) are as follows.

1HNMR σppm(CD3Cl):1.25(9H、s、CH3×3)、1.94(3H、s、CH3)、1.95〜2.05(2H、m、CH2)、2.61〜2.71(2H、m、CH2)、4.23(2H、t、J=6.3Hz、CH2)、5.56(1H、s、CH2)、6.10(1H、s、CH2
MS(FAB)m/z 216(M+)
質量分析は日本電子(株)製「JMS−AX505W型質量分析計」を用いて、下記の条件で分子量分析を行なった。得られた結果は216の親イオンピークであり、式(2−1)で表される単量体であることが確認された。
エミッター電流 :5mA(使用ガス:Xe)
加速電圧 :3.0kV
10N MULTI:1.3
イオン化法 :高速原子衝撃法(FAB)
検出イオン :カチオン(+)
測定質量範囲 :20〜1500m/z
スキャン :30sec
分解能 :1500
マトリックス :3−ニトロベンジルアルコール
1 HNMR σ ppm (CD 3 Cl): 1.25 (9H, s, CH 3 × 3), 1.94 (3H, s, CH 3 ), 1.95 to 2.05 (2H, m, CH 2 ) , 2.61~2.71 (2H, m, CH 2), 4.23 (2H, t, J = 6.3Hz, CH 2), 5.56 (1H, s, CH 2), 6.10 (1H, s, CH 2)
MS (FAB) m / z 216 (M +)
Mass spectrometry was carried out using a “JMS-AX505W type mass spectrometer” manufactured by JEOL Ltd. under the following conditions. The obtained result was a parent ion peak of 216, and it was confirmed to be a monomer represented by the formula (2-1).
Emitter current: 5 mA (used gas: Xe)
Acceleration voltage: 3.0 kV
10N MULTI: 1.3
Ionization method: Fast atom bombardment method (FAB)
Detection ion: Cation (+)
Measurement mass range: 20-1500 m / z
Scan: 30 sec
Resolution: 1500
Matrix: 3-nitrobenzyl alcohol

参考例1:酸解離性基含有樹脂の合成

Figure 0004661397
化合物(E1−1)2.68g(14モル%)、化合物(E1−2)7.47g(36モル%)、化合物(E1−3)9.84g(50モル%)を2−ブタノン60gに溶かし、さらにジメチル2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)1.01gを投入した単量体溶液を準備し、30gの2−ブタノンを投入した100mlの三口フラスコを30分窒素パージする。窒素パージの後、反応釜を攪拌しながら80℃に加熱し、事前に準備した上記単量体溶液を滴下漏斗を用いて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合終了後、重合溶液は水冷することにより30℃以下に冷却し、2000gのメタノールへ投入し、析出した白色粉末をろ別する。
ろ別された白色粉末を2度400gのメタノールにてスラリー上で洗浄した後、ろ別し、50℃にて17時間乾燥し、白色粉末の重合体を得た(16g、収率80%)。この重合体はMwが7,200であり、13C-NMR分析の結果、化合物(E1−1)、化合物(E1−2)、化合物(E1−3)で表される繰り返し単位、各繰り返し単位の含有率が13.2:35.8:51.0(モル%)の共重合体であった。この共重合体を樹脂(A−1)とする。 Reference Example 1: Synthesis of acid-dissociable group-containing resin
Figure 0004661397
2.68 g (14 mol%) of compound (E1-1), 7.47 g (36 mol%) of compound (E1-2), and 9.84 g (50 mol%) of compound (E1-3) were converted to 60 g of 2-butanone. Dissolve and prepare a monomer solution charged with 1.01 g of dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate), and purge a 100 ml three-necked flask charged with 30 g of 2-butanone with nitrogen for 30 minutes. . After purging with nitrogen, the reaction kettle was heated to 80 ° C. with stirring, and the monomer solution prepared in advance was added dropwise using a dropping funnel over 3 hours. The polymerization start was carried out for 6 hours with the start of dropping as the polymerization start time. After completion of the polymerization, the polymerization solution is cooled with water to 30 ° C. or less, put into 2000 g of methanol, and the precipitated white powder is filtered off.
The filtered white powder was washed twice with 400 g of methanol on the slurry, filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powder polymer (16 g, yield 80%). . This polymer has Mw of 7,200, and as a result of 13 C-NMR analysis, the repeating unit represented by compound (E1-1), compound (E1-2), compound (E1-3), and each repeating unit Was a copolymer having a content of 13.2: 35.8: 51.0 (mol%). This copolymer is referred to as “resin (A-1)”.

参考例2:酸解離性基含有樹脂の合成

Figure 0004661397
化合物(E2−1、参考例1のE1−1と同一化合物)13.89g(70モル%)、化合物(E2−2)6.11g(30モル%)を2−ブタノン30gに溶かし、さらにジメチル2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)1.20gを投入した単量体溶液を準備し、10gの2−ブタノンを投入した100mlの三口フラスコを30分窒素パージする。窒素パージの後、反応釜を攪拌しながら80℃に加熱し、事前に準備した上記単量体溶液を滴下漏斗を用いて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合終了後、重合溶液は水冷することにより30℃以下に冷却し、200gのメタノールへ投入し、析出した白色粉末をろ別する。
ろ別された白色粉末を2度400gのメタノールにてスラリー上で洗浄した後、ろ別し、50℃にて17時間乾燥し、白色粉末の重合体を得た(8g、収率80%)。この重合体はMwが7,500であり、13C-NMR分析の結果、化合物(E2−1)、化合物(E2−2)で表される繰り返し単位、各繰り返し単位の含有率が68.9:31.1(モル%)の共重合体であった。この共重合体を樹脂(A−2)とする。 Reference example 2: Synthesis of acid-dissociable group-containing resin
Figure 0004661397
13.89 g (70 mol%) of the compound (E2-1, the same compound as E1-1 of Reference Example 1) and 6.11 g (30 mol%) of the compound (E2-2) were dissolved in 30 g of 2-butanone, and further dimethyl A monomer solution charged with 1.20 g of 2,2′-azobis (2-methylpropionate) is prepared, and a 100 ml three-necked flask charged with 10 g of 2-butanone is purged with nitrogen for 30 minutes. After purging with nitrogen, the reaction kettle was heated to 80 ° C. with stirring, and the monomer solution prepared in advance was added dropwise using a dropping funnel over 3 hours. The polymerization start was carried out for 6 hours with the start of dropping as the polymerization start time. After completion of the polymerization, the polymerization solution is cooled with water to 30 ° C. or lower, poured into 200 g of methanol, and the precipitated white powder is filtered off.
The filtered white powder was washed twice with 400 g of methanol on the slurry, filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powder polymer (8 g, yield 80%). . This polymer has Mw of 7,500, and as a result of 13 C-NMR analysis, the repeating unit represented by compound (E2-1) and compound (E2-2), and the content of each repeating unit is 68.9. : 31.1 (mol%) copolymer. This copolymer is referred to as “resin (A-2)”.

参考例3:酸解離性基含有樹脂の合成

Figure 0004661397
化合物(E3−1)7.09g(40モル%)、化合物(E3−2、参考例1のE1−1と同一化合物)2.10g(10モル%)、化合物(E3−3)10.81g(50モル%)を2−ブタノン60gに溶かし、さらにジメチル2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)1.01gを投入した単量体溶液を準備し、30gの2−ブタノンを投入した100mlの三口フラスコを30分窒素パージする。窒素パージの後、反応釜を攪拌しながら80℃に加熱し、事前に準備した上記単量体溶液を滴下漏斗を用いて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合終了後、重合溶液は水冷することにより30℃以下に冷却し、2000gのメタノールへ投入し、析出した白色粉末をろ別する。
ろ別された白色粉末を2度400gのメタノールにてスラリー上で洗浄した後、ろ別し、50℃にて17時間乾燥し、白色粉末の重合体を得た(16g、収率80%)。この重合体はMwが7,200であり、13C-NMR分析の結果、化合物(E3−1)、化合物(E3−2)、化合物(E3−3)で表される繰り返し単位、各繰り返し単位の含有率が43.2:9.8:47.0(モル%)の共重合体であった。この共重合体を樹脂(A−3)とする。 Reference Example 3: Synthesis of acid-dissociable group-containing resin
Figure 0004661397
Compound (E3-1) 7.09 g (40 mol%), Compound (E3-2, the same compound as E1-1 in Reference Example 1) 2.10 g (10 mol%), Compound (E3-3) 10.81 g (50 mol%) was dissolved in 2-butanone 60 g, and a monomer solution containing 1.01 g of dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) was prepared, and 30 g of 2-butanone was added. The 100 ml three-necked flask is purged with nitrogen for 30 minutes. After purging with nitrogen, the reaction kettle was heated to 80 ° C. with stirring, and the monomer solution prepared in advance was added dropwise using a dropping funnel over 3 hours. The polymerization start was carried out for 6 hours with the start of dropping as the polymerization start time. After completion of the polymerization, the polymerization solution is cooled with water to 30 ° C. or less, put into 2000 g of methanol, and the precipitated white powder is filtered off.
The filtered white powder was washed twice with 400 g of methanol on the slurry, filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powder polymer (16 g, yield 80%). . This polymer has Mw of 7,200, and as a result of 13 C-NMR analysis, the repeating unit represented by compound (E3-1), compound (E3-2), compound (E3-3), and each repeating unit Was a copolymer having a content of 43.2: 9.8: 47.0 (mol%). This copolymer is referred to as “resin (A-3)”.

参考例4:酸解離性基含有樹脂の合成

Figure 0004661397
化合物(E4−1)9.58g(45モル%)、化合物(E4−2、参考例1のE1−1と同一化合物)1.85g(10モル%)、化合物(E4−3)8.57g(45モル%)を2−ブタノン60gに溶かし、さらにジメチル2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)1.01gを投入した単量体溶液を準備し、30gの2−ブタノンを投入した100mlの三口フラスコを30分窒素パージする。窒素パージの後、反応釜を攪拌しながら80℃に加熱し、事前に準備した上記単量体溶液を滴下漏斗を用いて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合終了後、重合溶液は水冷することにより30℃以下に冷却し、2000gのメタノールへ投入し、析出した白色粉末をろ別する。
ろ別された白色粉末を2度400gのメタノールにてスラリー上で洗浄した後、ろ別し、50℃にて17時間乾燥し、白色粉末の重合体を得た(16g、収率80%)。この重合体はMwが7,500であり、13C-NMR分析の結果、化合物(E3−1)、化合物(E3−2)、化合物(E3−3)で表される繰り返し単位、各繰り返し単位の含有率が41.8:10.5:47.7(モル%)の共重合体であった。この共重合体を樹脂(A−4)とする。 Reference Example 4: Synthesis of acid-dissociable group-containing resin
Figure 0004661397
Compound (E4-1) 9.58 g (45 mol%), Compound (E4-2, the same compound as E1-1 in Reference Example 1) 1.85 g (10 mol%), Compound (E4-3) 8.57 g (45 mol%) was dissolved in 2-butanone 60 g, and a monomer solution containing 1.01 g of dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) was prepared, and 30 g of 2-butanone was added. The 100 ml three-necked flask is purged with nitrogen for 30 minutes. After purging with nitrogen, the reaction kettle was heated to 80 ° C. with stirring, and the monomer solution prepared in advance was added dropwise using a dropping funnel over 3 hours. The polymerization start was carried out for 6 hours with the start of dropping as the polymerization start time. After completion of the polymerization, the polymerization solution is cooled with water to 30 ° C. or less, put into 2000 g of methanol, and the precipitated white powder is filtered off.
The filtered white powder was washed twice with 400 g of methanol on the slurry, filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powder polymer (16 g, yield 80%). . This polymer has Mw of 7,500, and as a result of 13 C-NMR analysis, the repeating unit represented by compound (E3-1), compound (E3-2), compound (E3-3), and each repeating unit Was a copolymer having a content of 41.8: 10.5: 47.7 (mol%). This copolymer is referred to as “resin (A-4)”.

参考例5:酸解離性基含有樹脂の合成

Figure 0004661397
化合物(F1−1)24.31g(50モル%)、化合物(F1−2)7.75g(15モル%)、化合物(F1−3)17.94g(35モル%)を2−ブタノン150gに溶かし、さらにジメチル2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)1.01g単量体溶液を準備し、100gの2−ブタノンを投入した1000mlの三口フラスコを30分窒素パージする。窒素パージの後、反応釜を攪拌しながら80℃に加熱し、事前に準備した上記単量体溶液を滴下漏斗を用いて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合終了後、重合溶液は水冷することにより30℃以下に冷却し、2000gのメタノールへ投入し、析出した白色粉末をろ別する。
ろ別された白色粉末を2度400gのメタノールにてスラリー上で洗浄した後、ろ別し、50℃にて17時間乾燥し、白色粉末の重合体を得た(38g、収率88%)。この重合体はMwが8,200であり、13C-NMR分析の結果、化合物(F1−1)、化合物(F1−2)、化合物(F1−3)で表される繰り返し単位、各繰り返し単位の含有率が52.1:13.6:34.3(モル%)の共重合体であった。この共重合体を樹脂(A'−1)とする。 Reference Example 5: Synthesis of acid-dissociable group-containing resin
Figure 0004661397
Compound (F1-1) 24.31 g (50 mol%), compound (F1-2) 7.75 g (15 mol%), compound (F1-3) 17.94 g (35 mol%) into 2-butanone 150 g Dissolve and prepare a 1.01 g monomer solution of dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate), and purge a 1000 ml three-necked flask charged with 100 g of 2-butanone with nitrogen for 30 minutes. After purging with nitrogen, the reaction kettle was heated to 80 ° C. with stirring, and the monomer solution prepared in advance was added dropwise using a dropping funnel over 3 hours. The polymerization start was carried out for 6 hours with the start of dropping as the polymerization start time. After completion of the polymerization, the polymerization solution is cooled with water to 30 ° C. or less, put into 2000 g of methanol, and the precipitated white powder is filtered off.
The filtered white powder was washed twice with 400 g of methanol on the slurry, filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powder polymer (38 g, yield 88%). . This polymer has Mw of 8,200, and as a result of 13 C-NMR analysis, the repeating unit represented by compound (F1-1), compound (F1-2), compound (F1-3), and each repeating unit Was a copolymer having a content of 52.1: 13.6: 34.3 (mol%). This copolymer is referred to as “resin (A′-1)”.

実施例1〜実施例4、比較例1
上記参考例1〜参考例5で得られた各樹脂と、以下に示す酸発生剤と、他の成分とを表1に示す割合で混合して均一溶液としたのち、孔径200nmのメンブランフィルターでろ過して、各感放射線性樹脂組成物溶液を得た。
得られた感放射線性樹脂組成物溶液を表2に示す条件にて露光して各種評価を行なった。評価結果を表2に示す。ここで、部は、特記しない限り重量基準である。
酸発生剤(B)
B−1:トリフェニルスルホニウム・ノナフルオロ−n−ブタンスルホネート
酸拡散制御剤(C)
C−1:2−フェニルベンズイミダゾール
溶剤(D)
D−1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
D−2:シクロヘキサノン
Examples 1 to 4 and Comparative Example 1
Each resin obtained in Reference Example 1 to Reference Example 5, the acid generator shown below, and other components were mixed at a ratio shown in Table 1 to obtain a uniform solution, and then a membrane filter having a pore size of 200 nm. It filtered and each radiation sensitive resin composition solution was obtained.
The obtained radiation-sensitive resin composition solution was exposed under the conditions shown in Table 2 and subjected to various evaluations. The evaluation results are shown in Table 2. Here, the part is based on weight unless otherwise specified.
Acid generator (B)
B-1: Triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate acid diffusion controller (C)
C-1: 2-Phenylbenzimidazole solvent (D)
D-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate D-2: Cyclohexanone

ここで、各レジストの評価は下記の要領で実施した。
(1)感度:
ArF光源にて露光を行なう場合、ウエハー表面に膜厚770オングストロームのARC29((Brewer Science)社製)膜を形成したシリコンウエハー(ARC29)を用い、各組成物溶液を、基板上にスピンコートにより塗布し、ホットプレート上にて、表2に示す条件でPBを行なって形成した膜厚200nmのレジスト被膜に、ニコン製ArFエキシマレーザー露光装置(開口数0.75)を用い、マスクパターンを介して露光した。その後、表2に示す条件でPEBを行なったのち、2.38重量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液により、25℃で60秒間現像し、水洗し、乾燥して、ポジ型のレジストパターンを形成した。このとき、線幅100nmのライン・アンド・スペースパターン(1L1S)を1対1の線幅に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とした。
(2)解像度:
最適露光量で解像される最小のライン・アンド・スペースパターンの寸法を解像度とした。
(3)パターンプロファイル:
線幅 100nmのライン・アンド・スペースパターン(1L1S)の方形状断面の下辺寸法L1と上下辺寸法L2とを走査型電子顕微鏡により測定し、0.85≦L2/L1≦1を満足し、かつパターンプロファイルが裾を引いていない場合を、パターンプロファイルが"良好"であるとした。
(4)ラインエッジラフネス(LER):
設計線幅100nmのライン・アンド・スペースパターン(1L1S)のラインパターンを走査型電子顕微鏡にて観察した。図1にパターンの模式図を示す(凹凸は実際よりも誇張されている)。図1(a)は平面図を、図1(b)はシリコンウエハー1上に形成されたパターン2の断面図をそれぞれ示す。
各実施例および比較例において観察された形状について、該ラインパターンの横側面2aに沿って生じた凹凸の最も著しい箇所における線幅と設計線幅100nmとの差△CDを測定した。該測定をn=10で行ない、その測定ばらつきを3σで評価した。
Here, each resist was evaluated in the following manner.
(1) Sensitivity:
When performing exposure using an ArF light source, a silicon wafer (ARC29) having an ARC29 film (manufactured by Brewer Science) with a film thickness of 770 angstroms formed on the wafer surface is used, and each composition solution is spin-coated on the substrate. A Nikon ArF excimer laser exposure apparatus (numerical aperture of 0.75) is applied to a resist film having a film thickness of 200 nm formed by applying and PB on a hot plate under the conditions shown in Table 2 through a mask pattern. And exposed. Thereafter, PEB is performed under the conditions shown in Table 2, and then developed with a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 25 ° C. for 60 seconds, washed with water, and dried to form a positive resist pattern. did. At this time, the exposure amount for forming a line-and-space pattern (1L1S) having a line width of 100 nm with a one-to-one line width was defined as the optimum exposure amount, and this optimum exposure amount was defined as the sensitivity.
(2) Resolution:
The dimension of the smallest line and space pattern that can be resolved at the optimum exposure dose was taken as the resolution.
(3) Pattern profile:
The bottom side dimension L1 and the top and bottom side dimension L2 of the square cross section of the line and space pattern (1L1S) having a line width of 100 nm are measured with a scanning electron microscope, and 0.85 ≦ L2 / L1 ≦ 1 is satisfied, and The case where the pattern profile did not have a tail was regarded as “good”.
(4) Line edge roughness (LER):
A line pattern of a line and space pattern (1L1S) having a designed line width of 100 nm was observed with a scanning electron microscope. FIG. 1 shows a schematic diagram of the pattern (unevenness is exaggerated more than actual). 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view of a pattern 2 formed on the silicon wafer 1.
For the shapes observed in each of the examples and comparative examples, the difference ΔCD between the line width at the most marked portion of the unevenness generated along the lateral surface 2a of the line pattern and the designed line width of 100 nm was measured. The measurement was performed at n = 10, and the measurement variation was evaluated at 3σ.

Figure 0004661397
Figure 0004661397
Figure 0004661397
Figure 0004661397

表2の各実施例に示すように、レジスト基本性能である解像度、パターンプロファイル、ラインエッジラフネス(LER)特性に優れた感放射線性樹脂組成物が得られる。   As shown in each example of Table 2, a radiation-sensitive resin composition excellent in resolution, pattern profile, and line edge roughness (LER) characteristics which are resist basic performances can be obtained.

本発明の感放射線性樹脂組成物は、ラインエッジラフネス(LER)特性に優れているので、これからさらに微細化が進行すると予想される半導体デバイス製造用の化学増幅型レジストとして極めて有用である。   Since the radiation-sensitive resin composition of the present invention is excellent in line edge roughness (LER) characteristics, it is extremely useful as a chemically amplified resist for semiconductor device production, which is expected to be further refined from now on.

LER測定用ラインパターンの模式図である。It is a schematic diagram of the line pattern for LER measurement.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 レジストパターン
1 Substrate 2 Resist pattern

Claims (3)

アルカリ難溶性あるいは不溶性であり、酸の作用によりアルカリ易溶性となる酸解離性基含有樹脂と、酸発生剤とを含有する感放射線性樹脂組成物であって、
前記酸解離性基含有樹脂は、酸の作用により生成する酸性基が−SH基である下記式(1)で表される繰返し単位を含有することを特徴とする感放射線性樹脂組成物。
Figure 0004661397
(式中、R1は水素原子、メチル基、エチル基、炭素数1〜4のヒドロキシアルキル基、または炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基を表し、Aは単結合または2価の有機基を表し、
該2価の有機基は−(CO)−A'−、−(CO)−O−A'−、または、−O−(CO)−A'−であり、A'側が硫黄原子に結合し、
前記A'は置換もしくは非置換の2価の炭化水素基を表し、この2価の炭化水素基は、メチレン基、炭素数2〜8のアルキレン基、炭素数3〜10のシクロアルキレン基、炭素数6〜14のアリーレン基、または、有橋脂環式炭化水素基を表し、ただし前記2価の有機基が−(CO)−O−A'−の場合、このA'には1つの炭素原子に2つの結合手がある2価の有機基を含まず、
前記A'の置換基として、メチレン基および前記炭素数2〜8のアルキレン基に対する置換基がヒドロキシル基、カルボキシル基、シアノ基、炭素数1〜4のアルコキシル基、炭素数2〜5のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数2〜5のアルコキシカルボニル基、炭素数3〜6のアルコキシカルボニルアルコキシ基、またはハロゲン原子の1個以上あるいは1種以上であり、
炭素数3〜10のシクロアルキレン基、または炭素数6〜14のアリーレン基に対する置換基がヒドロキシル基、カルボキシル基、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のヒドロキシアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシル基、シアノ基、炭素数2〜5のシアノアルキル基、炭素数2〜5のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数2〜5のアルコキシカルボニル基、炭素数3〜6のアルコキシカルボニルアルコキシ基、ハロゲン原子、または炭素数1〜4のアルオロアルキル基の1個以上あるいは1種以上であり、
2は、相互に独立に炭素数1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基または炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基もしくはその置換誘導体を表すか、あるいは何れか2つのR2が相互に結合して、それぞれが結合している炭素原子とともに炭素数4〜20の2価の脂環式炭化水素基もしくはその置換誘導体を形成し、残りの1つのR2が炭素数1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基または炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基もしくはその置換誘導体を表す。)
A radiation-sensitive resin composition containing an acid-dissociable group-containing resin that is hardly soluble or insoluble in alkali and becomes alkali-soluble by the action of an acid, and an acid generator,
The said acid dissociable group containing resin contains the repeating unit represented by following formula (1) whose acidic group produced | generated by the effect | action of an acid is -SH group, The radiation sensitive resin composition characterized by the above-mentioned.
Figure 0004661397
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a hydroxyalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and A is a single bond or a divalent organic group. Represents
The divalent organic group is — (CO) —A′—, — (CO) —OA′—, or —O— (CO) —A′—, and the A ′ side is bonded to a sulfur atom. ,
A ′ represents a substituted or unsubstituted divalent hydrocarbon group, and the divalent hydrocarbon group includes a methylene group, an alkylene group having 2 to 8 carbon atoms, a cycloalkylene group having 3 to 10 carbon atoms, and carbon. Represents an arylene group of 6 to 14 or a bridged alicyclic hydrocarbon group, provided that when the divalent organic group is — (CO) —O—A′—, this A ′ has one carbon. Does not contain a divalent organic group with two bonds in the atom,
As the substituent for A ′, the substituent for the methylene group and the alkylene group having 2 to 8 carbon atoms is a hydroxyl group, a carboxyl group, a cyano group, an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an alkylcarbonyl having 2 to 5 carbon atoms. An oxy group, an alkoxycarbonyl group having 2 to 5 carbon atoms, an alkoxycarbonylalkoxy group having 3 to 6 carbon atoms, or one or more halogen atoms,
The substituent for the cycloalkylene group having 3 to 10 carbon atoms or the arylene group having 6 to 14 carbon atoms is a hydroxyl group, a carboxyl group, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a carbon number 1-4 alkoxyl group, cyano group, C2-C5 cyanoalkyl group, C2-C5 alkylcarbonyloxy group, C2-C5 alkoxycarbonyl group, C3-C6 alkoxycarbonylalkoxy One or more or one or more of a group, a halogen atom, or a C 1-4 alkyloalkyl group,
R 2 represents each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms, or a substituted derivative thereof, or Two R 2 are bonded to each other to form a divalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms or a substituted derivative thereof together with the carbon atom to which each R 2 is bonded, and the remaining one R 2 is A linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms, or a substituted derivative thereof is represented. )
前記式(1)におけるAが、−(CO)−O−A'−で表されることを特徴とする請求項1記載の感放射線性樹脂組成物。   The radiation sensitive resin composition according to claim 1, wherein A in the formula (1) is represented by-(CO) -OA'-. 酸拡散制御剤を更に含有することを特徴とする請求項1記載の感放射線性樹脂組成物。   The radiation sensitive resin composition according to claim 1, further comprising an acid diffusion controller.
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