JP5655579B2 - Radiation sensitive resin composition, pattern forming method, polymer and compound - Google Patents

Radiation sensitive resin composition, pattern forming method, polymer and compound Download PDF

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Description

本発明は、感放射線性樹脂組成物、パターン形成方法、重合体及び化合物に関する。   The present invention relates to a radiation-sensitive resin composition, a pattern formation method, a polymer, and a compound.

半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイスにおける構造の微細化に伴い、リソグラフィー工程でのレジストパターンの微細化が必要である。現在、ArFエキシマレーザーを用いて線幅90nm程度のレジストパターンを形成することができるが、今後はさらに微細なパターン形成が要求される。   With the miniaturization of structures in various electronic devices such as semiconductor devices and liquid crystal devices, it is necessary to refine the resist pattern in the lithography process. Currently, a resist pattern with a line width of about 90 nm can be formed using an ArF excimer laser, but in the future, a finer pattern formation will be required.

このようなパターン形成には、従来から化学増幅型レジスト組成物が広く用いられている。この化学増幅型レジスト組成物は、露光により酸を発生する酸発生剤成分と、この酸の作用により現像液に対する溶解性が変化する樹脂成分とを含有し(特許文献1参照)、露光部と未露光部との溶解速度の差を利用してパターンを形成することができる組成物である。この化学増幅型レジスト組成物は、より精密な線幅制御を行う場合、解像性能、感度等の一般的特性だけでなく、マスク再現性を表す指標であるMEEF(Mask Error Enhancement Factor)性能等の微細形状制御特性等を備えていることも必要とされる。   Conventionally, chemically amplified resist compositions have been widely used for such pattern formation. This chemically amplified resist composition contains an acid generator component that generates an acid upon exposure, and a resin component that changes its solubility in a developer due to the action of this acid (see Patent Document 1), and an exposed portion. It is a composition that can form a pattern by utilizing a difference in dissolution rate from an unexposed portion. This chemically amplified resist composition has not only general characteristics such as resolution performance and sensitivity, but also MEEF (Mask Error Enhancement Factor) performance, which is an index representing mask reproducibility, when performing more precise line width control. It is also necessary to have such a fine shape control characteristic.

かかる化学増幅型レジスト組成物としては、例えば、(1)ラクトン含有(メタ)アクリル系重合体を含む感放射線性樹脂組成物(特許文献2〜4参照)、(2)環状スルホニル構造を有するアクリル酸エステル誘導体を含有する感放射線性樹脂組成物(特許文献5参照)等が知られている。しかし上記(1)の感放射線性樹脂組成物は、解像性能及び焦点深度には優れるものの、MEEF等のリソグラフィー性能、エッチング耐性等が不十分であり、近年のデバイスの微細化に対応できるものではない。また、上記(2)の感放射線性樹脂組成物は、LWR(Line Width Roughness)は改善されるものの、MEEF等のリソグラフィー性能は不十分である。   Examples of such chemically amplified resist compositions include (1) a radiation-sensitive resin composition containing a lactone-containing (meth) acrylic polymer (see Patent Documents 2 to 4), and (2) an acrylic having a cyclic sulfonyl structure. A radiation-sensitive resin composition containing an acid ester derivative (see Patent Document 5) and the like are known. However, the radiation-sensitive resin composition (1) is excellent in resolution performance and depth of focus, but has insufficient lithography performance such as MEEF, etching resistance, etc., and can cope with recent miniaturization of devices. is not. In addition, the radiation sensitive resin composition (2) has an improved LWR (Line Width Roughness), but has insufficient lithography performance such as MEEF.

特開昭59−45439号公報JP 59-45439 A 特開平9−90637号公報JP-A-9-90637 特開平10−274852号公報JP-A-10-274852 特開2000−26446号公報JP 2000-26446 A 特開2009−196944号公報JP 2009-196944 A

本発明は以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、パターン形成性及びエッチング耐性に優れ、かつMEEF性能等のリソグラフィー性能にも優れる感放射線性樹脂組成物、パターン形成方法、これらに好適に用いられる重合体、及び化合物を提供することである。   The present invention has been made on the basis of the circumstances as described above, and the object thereof is a radiation-sensitive resin composition and a pattern forming method that are excellent in pattern formability and etching resistance and excellent in lithography performance such as MEEF performance. It is to provide a polymer and a compound suitably used for these.

上記課題を解決するためになされた発明は、
[A]下記式(1)で表される基Rを含む構造単位(I)を有する重合体(以下、「[A]重合体」ともいう)、及び
[B]感放射線性酸発生体(以下、「[B]酸発生体」ともいう)
を含有する感放射線性樹脂組成物。

Figure 0005655579
(式(1)中、Xは、単結合又は2価の連結基である。Rは、炭素数1〜20の脂肪族鎖状炭化水素基又は炭素数4〜20の脂環式炭化水素基である。Z及びZは、それぞれ独立して、炭素数1〜14の2価の脂肪族炭化水素基であり、Rの結合している炭素原子及び−SO−と共に核原子数4〜30の脂肪族複素環基を形成する。但し、ZとZとが互いに結合していてもよい。上記Z及びZの脂肪族炭化水素基が有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。) The invention made to solve the above problems is
[A] a polymer having a structural unit (I) containing a group R S represented by the following formula (1) (hereinafter also referred to as “[A] polymer”), and [B] a radiation-sensitive acid generator (Hereinafter also referred to as “[B] acid generator”)
A radiation-sensitive resin composition.
Figure 0005655579
(In formula (1), X, .R 2 is a single bond or a divalent linking group, having 1 to 20 carbon atoms linear aliphatic hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon having 4 to 20 carbon atoms Z 1 and Z 2 are each independently a divalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 14 carbon atoms, and a nuclear atom together with the carbon atom to which R 2 is bonded and —SO 2 —. An aliphatic heterocyclic group of 4 to 30 is formed, provided that Z 1 and Z 2 may be bonded to each other, part of the hydrogen atoms possessed by the aliphatic hydrocarbon group of Z 1 and Z 2 Or all may be substituted.)

当該感放射線性樹脂組成物が含有する[A]重合体は、上記式(1)で表される環状スルホニル構造を含む上記特定構造の基Rを有することで、適度な極性を示し、[B]酸発生体等の他の成分との相溶性が向上する。そのため、当該感放射線性樹脂組成物は、パターン形成性、MEEF性能等に優れる。また、当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体が硫黄原子を有することで、エッチング耐性も向上する。さらに、上記構造単位(I)において、エステル基と結合する炭素が3級炭素であるため、上記環状スルホニル構造部分が酸により解離し易い。そのため、このような[A]重合体を含有する当該感放射線性樹脂組成物は、露光部において[B]酸発生体から発生する酸の作用により現像液に対する溶解性を変化させることができ、露光部と未露光部のコントラストが向上し、良好なパターンを形成することができる。 The [A] polymer contained in the radiation-sensitive resin composition has an appropriate polarity by having the group RS of the specific structure including the cyclic sulfonyl structure represented by the formula (1). B] Compatibility with other components such as an acid generator is improved. Therefore, the said radiation sensitive resin composition is excellent in pattern formation property, MEEF performance, etc. Moreover, the said radiation sensitive resin composition also improves etching tolerance because the [A] polymer has a sulfur atom. Furthermore, in the structural unit (I), since the carbon bonded to the ester group is a tertiary carbon, the cyclic sulfonyl structure portion is easily dissociated by an acid. Therefore, the radiation sensitive resin composition containing such a [A] polymer can change the solubility in a developer by the action of an acid generated from the [B] acid generator in the exposed portion, The contrast between the exposed area and the unexposed area is improved, and a good pattern can be formed.

上記構造単位(I)が、下記式(1−1)で表される構造単位(I−1)、下記式(1−2)で表される構造単位(I−2)、及び下記式(1−3)で表される構造単位(I−3)からなる群より選択される少なくとも一種の構造単位であることが好ましい。

Figure 0005655579
(式(1−1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。) The structural unit (I) is a structural unit (I-1) represented by the following formula (1-1), a structural unit (I-2) represented by the following formula (1-2), and the following formula ( It is preferably at least one structural unit selected from the group consisting of the structural unit (I-3) represented by 1-3).
Figure 0005655579
(In Formula (1-1), R 1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.)

このように[A]重合体における重合体主鎖部分が上記式(1−1)〜(1−3)で表される構造であることで、当該感放射線性樹脂組成物は、パターン形成性、エッチング耐性、及びMEEF性能により優れる。   Thus, the said radiation sensitive resin composition is pattern-forming property because the polymer principal chain part in a [A] polymer is a structure represented by said Formula (1-1)-(1-3). Excellent etching resistance and MEEF performance.

上記Z及びZの脂肪族炭化水素基としては、炭素数1〜8の脂肪族鎖状炭化水素基が好ましい。当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体が上記特定構造の基を有することで、パターン形成性、エッチング耐性、及びMEEF性能により優れる。 As said aliphatic hydrocarbon group of Z < 1 > and Z < 2 >, a C1-C8 aliphatic chain hydrocarbon group is preferable. The said radiation sensitive resin composition is excellent by pattern formation property, etching tolerance, and MEEF performance because [A] polymer has the group of the said specific structure.

上記脂肪族複素環基は単環の基であることが好ましい。当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体が単環の上記特定構造の基を有することで、パターン形成性、エッチング耐性、及びMEEF性能をさらに向上させることができる。   The aliphatic heterocyclic group is preferably a monocyclic group. The said radiation sensitive resin composition can further improve pattern formation property, etching tolerance, and MEEF performance because [A] polymer has group of the above-mentioned specific structure of a monocycle.

上記Xの2価の連結基はエステル基を含むとよい。当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体の主鎖と環状スルホニル基との連結基がエステル基を含むことで、パターン形成性、エッチング耐性及びMEEF性能をさらに向上させることができる。   The divalent linking group for X preferably contains an ester group. The said radiation sensitive resin composition can further improve pattern formation property, etching tolerance, and MEEF performance because the connection group of the main chain of a [A] polymer and a cyclic sulfonyl group contains an ester group.

当該感放射線性樹脂組成物は、[C][A]重合体よりフッ素原子含有率が高い重合体(以下、「[C]重合体」ともいう)をさらに含有することが好ましい。当該感放射線性樹脂組成物が撥水性樹脂である[C]重合体を含有すると、レジスト膜を形成した際に、[C]重合体はレジスト膜表面近傍に偏在化する傾向がある。そのため、液浸露光時に酸発生剤や酸拡散制御剤等が液浸媒体に溶出することを抑制でき、パターン形成性、エッチング耐性、及びMEEF性能の向上といった本発明の効果をさらに優れたものとすることができる。また、この[C]重合体の撥水性的特徴により、レジスト膜と液浸媒体との後退接触角が高くなり、水滴が残らずに高速でのスキャン露光が可能となる。   The radiation-sensitive resin composition preferably further contains a polymer having a higher fluorine atom content than the [C] [A] polymer (hereinafter also referred to as “[C] polymer”). When the radiation sensitive resin composition contains a [C] polymer that is a water repellent resin, the [C] polymer tends to be unevenly distributed in the vicinity of the resist film surface when a resist film is formed. Therefore, it is possible to suppress the elution of the acid generator, the acid diffusion control agent, etc. into the immersion medium during the immersion exposure, and further improve the effects of the present invention such as improvement of pattern formability, etching resistance, and MEEF performance. can do. Further, due to the water-repellent characteristics of the [C] polymer, the receding contact angle between the resist film and the immersion medium is increased, and high-speed scanning exposure is possible without leaving water droplets.

本発明のパターン形成方法は、
(1)本発明の感放射線性樹脂組成物を基板上に塗布し、レジスト膜を形成するレジスト膜形成工程、
(2)上記レジスト膜の少なくとも一部に放射線を照射する露光工程、及び
(3)露光された上記レジスト膜を現像する現像工程
を有する。
The pattern forming method of the present invention comprises:
(1) A resist film forming step of applying a radiation sensitive resin composition of the present invention on a substrate to form a resist film;
(2) an exposure step of irradiating at least a part of the resist film with radiation; and (3) a development step of developing the exposed resist film.

当該パターン形成方法によれば、当該感放射線性樹脂組成物が上述のような性能を有するため、良好な微細パターンを形成することができる。   According to the pattern forming method, since the radiation-sensitive resin composition has the performance as described above, a good fine pattern can be formed.

本発明の重合体は、下記式(1)で表される基Rを含む構造単位(I)を有する。

Figure 0005655579
(式(1)中、Xは、単結合又は2価の連結基である。Rは、炭素数1〜20の脂肪族鎖状炭化水素基又は炭素数4〜20の脂環式炭化水素基である。Z及びZは、それぞれ独立して、炭素数1〜14の2価の脂肪族炭化水素基であり、Rの結合している炭素原子及び−SO−と共に核原子数4〜30の脂肪族複素環基を形成する。但し、ZとZとが互いに結合していてもよい。上記Z及びZの脂肪族炭化水素基が有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。) The polymer of the present invention has a structural unit (I) containing a group R S represented by the following formula (1).
Figure 0005655579
(In formula (1), X, .R 2 is a single bond or a divalent linking group, having 1 to 20 carbon atoms linear aliphatic hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon having 4 to 20 carbon atoms Z 1 and Z 2 are each independently a divalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 14 carbon atoms, and a nuclear atom together with the carbon atom to which R 2 is bonded and —SO 2 —. An aliphatic heterocyclic group of 4 to 30 is formed, provided that Z 1 and Z 2 may be bonded to each other, part of the hydrogen atoms possessed by the aliphatic hydrocarbon group of Z 1 and Z 2 Or all may be substituted.)

当該重合体は、環状スルホニル構造を含む上記特定構造の基Rを有する。そのため、当該重合体を含有する感放射線性樹脂組成物は、パターン形成性に優れる。また硫黄原子を含有していることでエッチング耐性にも優れる。さらにMEEF性能等にも優れるため、当該重合体は、リソグラフィー技術に用いられる感放射線性樹脂組成物等に好適に用いられる。 The polymer has a group R S having the specific structure including a cyclic sulfonyl structure. Therefore, the radiation sensitive resin composition containing the said polymer is excellent in pattern formation property. Moreover, it is excellent also in etching resistance by containing a sulfur atom. Furthermore, since it is excellent also in MEEF performance etc., the said polymer is used suitably for the radiation sensitive resin composition etc. which are used for lithography technique.

上記構造単位(I)が、下記式(1−1)で表される構造単位(I−1)、下記式(1−2)で表される構造単位(I−2)、及び下記式(1−3)で表される構造単位(I−3)からなる群より選択される少なくとも一種の構造単位であるとよい。

Figure 0005655579
(式(1−1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。) The structural unit (I) is a structural unit (I-1) represented by the following formula (1-1), a structural unit (I-2) represented by the following formula (1-2), and the following formula ( It may be at least one kind of structural unit selected from the group consisting of the structural unit (I-3) represented by 1-3).
Figure 0005655579
(In Formula (1-1), R 1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.)

[A]重合体における重合体主鎖部分が上記式(1−1)〜(1−3)で表される構造であることで、当該重合体を含有する感放射線性樹脂組成物は、パターン形成性、MEEF性能及びエッチング耐性がさらに向上する。   [A] The polymer main chain portion in the polymer has a structure represented by the above formulas (1-1) to (1-3), so that the radiation-sensitive resin composition containing the polymer has a pattern. Formability, MEEF performance and etching resistance are further improved.

本発明の化合物は、下記式(1)で表される基Rを含む。

Figure 0005655579
(式(1)中、Xは、単結合又は2価の連結基である。Rは、炭素数1〜20の脂肪族鎖状炭化水素基又は炭素数4〜20の脂環式炭化水素基である。Z及びZは、それぞれ独立して、炭素数1〜14の2価の脂肪族炭化水素基であり、Rの結合している炭素原子及び−SO−と共に核原子数4〜30の脂肪族複素環基を形成する。但し、ZとZとが互いに結合していてもよい。上記Z及びZの脂肪族炭化水素基が有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。) The compound of the present invention contains a group R S represented by the following formula (1).
Figure 0005655579
(In formula (1), X, .R 2 is a single bond or a divalent linking group, having 1 to 20 carbon atoms linear aliphatic hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon having 4 to 20 carbon atoms Z 1 and Z 2 are each independently a divalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 14 carbon atoms, and a nuclear atom together with the carbon atom to which R 2 is bonded and —SO 2 —. An aliphatic heterocyclic group of 4 to 30 is formed, provided that Z 1 and Z 2 may be bonded to each other, part of the hydrogen atoms possessed by the aliphatic hydrocarbon group of Z 1 and Z 2 Or all may be substituted.)

当該化合物が、上記式(1)で表される特定構造の基Rを有することで、当該重合体中に構造単位(I)を組み込む単量体として好適に用いることができる。また、当該化合物は、硫黄原子を環構成原子として含有する複素環化合物から簡便に合成することができる。 When the compound has the group R S having the specific structure represented by the above formula (1), it can be suitably used as a monomer for incorporating the structural unit (I) into the polymer. The compound can be easily synthesized from a heterocyclic compound containing a sulfur atom as a ring constituent atom.

本発明の化合物は、下記式(i)で表される。

Figure 0005655579
(式(i)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。) The compound of the present invention is represented by the following formula (i).
Figure 0005655579
(In formula (i), R 1 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.)

当該化合物は、上記式(i)で表される構造を有することで、当該重合体中に構造単位(I)を組み込む単量体としてより好適に用いることができる。   By having the structure represented by the above formula (i), the compound can be more suitably used as a monomer for incorporating the structural unit (I) into the polymer.

ここで、「鎖状炭化水素基」とは、主鎖に環状構造を含まず鎖状構造のみで構成された炭化水素基を意味し、直鎖状炭化水素基及び分岐状炭化水素基の双方を含むものとする。但し、骨格鎖中にヘテロ原子は含まないものとする。
「脂環式炭化水素基」とは、環構造としては脂肪族環状炭化水素の構造のみを含み、芳香環構造を含まない炭化水素基を意味する。但し、骨格鎖中にヘテロ原子は含まないものとする。また、脂肪族環状炭化水素の構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造を含んでいてもよい。
「脂肪族炭化水素基」とは、上記「鎖状炭化水素基」と上記「脂環式炭化水素基」の双方を含む炭化水素基である。
「感放射線性樹脂組成物」の「放射線」とは、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、荷電粒子線等を含む概念である。
「核原子数」とは、炭素環又は複素環の環を形成する原子の総数をいう。
Here, the “chain hydrocarbon group” means a hydrocarbon group composed of only a chain structure without including a cyclic structure in the main chain, and includes both a linear hydrocarbon group and a branched hydrocarbon group. Shall be included. However, a hetero atom is not included in the skeleton chain.
The “alicyclic hydrocarbon group” means a hydrocarbon group that includes only an aliphatic cyclic hydrocarbon structure as a ring structure and does not include an aromatic ring structure. However, a hetero atom is not included in the skeleton chain. Moreover, it does not need to be comprised only by the structure of an aliphatic cyclic hydrocarbon, and the chain structure may be included in the part.
The “aliphatic hydrocarbon group” is a hydrocarbon group including both the “chain hydrocarbon group” and the “alicyclic hydrocarbon group”.
The “radiation” of the “radiation sensitive resin composition” is a concept including visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-rays, charged particle beams and the like.
“Number of nuclear atoms” refers to the total number of atoms forming a carbocyclic or heterocyclic ring.

以上説明したように、本発明の感放射線性樹脂組成物は、環状スルホニル構造を含む特定の構造単位を有する重合体を含有していることから、パターン形成性及びエッチング耐性に優れ、かつMEEF等のリソグラフィー性能にも優れ、その結果、微細なパターン形成に寄与することができる。   As described above, since the radiation-sensitive resin composition of the present invention contains a polymer having a specific structural unit containing a cyclic sulfonyl structure, it is excellent in pattern formability and etching resistance, and MEEF and the like. As a result, it can contribute to fine pattern formation.

パターン形成性の評価に用いるパターン断面形状を示す図である。It is a figure which shows the pattern cross-sectional shape used for evaluation of pattern formation property.

<感放射線性樹脂組成物>
本発明の感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体及び[B]酸発生体を含有する。さらに、[C]重合体を含有することが好ましい。なお、本発明の効果を損なわない限り、任意成分を含有してもよい。以下、各成分について詳述する。
<Radiation sensitive resin composition>
The radiation sensitive resin composition of the present invention contains a [A] polymer and a [B] acid generator. Furthermore, it is preferable to contain a [C] polymer. In addition, you may contain an arbitrary component, unless the effect of this invention is impaired. Hereinafter, each component will be described in detail.

<[A]重合体>
[A]重合体は、上記式(1)で表される基Rを含む構造単位(I)を有している。[A]重合体は、環状スルホニル構造を含む上記特定構造の基を有することで適度な極性を示し、[B]酸発生体等の他の成分との相溶性が向上するため、当該感放射線性樹脂組成物はパターン形成性、MEEF性能等に優れる。また、[A]重合体が硫黄原子を有することで、当該感放射線性樹脂組成物は、エッチング耐性にも優れる。さらに、上記構造単位(I)において、エステル基と結合する炭素が3級炭素であるため、上記環状スルホニル構造部分が酸により解離し易い。そのため、このような[A]重合体を含有する当該感放射線性樹脂組成物は、露光部において[B]酸発生体から発生する酸の作用により現像液に対する溶解性を変化させることができ、露光部と未露光部のコントラストが向上した良好なパターンを形成することができる。
[A]重合体は、構造単位(I)を有し、さらに構造単位(I)以外の「他の構造単位」を有してもよい。以下、各構造単位を詳述する。
<[A] polymer>
[A] The polymer has a structural unit (I) containing a group R S represented by the above formula (1). [A] Since the polymer has a group having the above-mentioned specific structure containing a cyclic sulfonyl structure, the polymer exhibits an appropriate polarity, and [B] compatibility with other components such as an acid generator is improved. Resin composition is excellent in pattern formability, MEEF performance, and the like. Moreover, since the [A] polymer has a sulfur atom, the radiation-sensitive resin composition is also excellent in etching resistance. Furthermore, in the structural unit (I), since the carbon bonded to the ester group is a tertiary carbon, the cyclic sulfonyl structure portion is easily dissociated by an acid. Therefore, the radiation sensitive resin composition containing such a [A] polymer can change the solubility in a developer by the action of an acid generated from the [B] acid generator in the exposed portion, A good pattern in which the contrast between the exposed part and the unexposed part is improved can be formed.
[A] The polymer has the structural unit (I) and may further have “another structural unit” other than the structural unit (I). Hereinafter, each structural unit will be described in detail.

[構造単位(I)]
上記構造単位(I)は、上記式(1)で表される基Rを含む構造単位である。
式(1)中、Xは、単結合又は2価の連結基である。Rは、炭素数1〜20の脂肪族鎖状炭化水素基又は炭素数4〜20の脂環式炭化水素基である。Z及びZは、それぞれ独立して、炭素数1〜14の2価の脂肪族炭化水素基であり、Rの結合している炭素原子及び−SO−と共に核原子数4〜30の脂肪族複素環基を形成する。但し、ZとZとが互いに結合していてもよい。上記Z及びZの脂肪族炭化水素基が有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。
[Structural unit (I)]
The structural unit (I) is a structural unit containing the group R S represented by the formula (1).
In formula (1), X is a single bond or a divalent linking group. R 2 is an aliphatic chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms. Z 1 and Z 2 are each independently a divalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 14 carbon atoms, and together with the carbon atom to which R 2 is bonded and —SO 2 —, the number of nuclear atoms is 4 to 30. An aliphatic heterocyclic group of However, Z 1 and Z 2 may be bonded to each other. Some or all of the hydrogen atoms contained in the aliphatic hydrocarbon groups of Z 1 and Z 2 may be substituted.

上記Xで表される2価の連結基としては、例えば、炭素数1〜30の2価の鎖状炭化水素基、炭素数3〜30の2価の脂肪族環状炭化水素基、炭素数6〜30の2価の芳香族炭化水素基、又はこれらとエーテル基、エステル基、カルボニル基、イミノ基、若しくはアミド基を組み合わせた2価の基等が挙げられる。また、上記2価の連結基は置換基を有していてもよい。   Examples of the divalent linking group represented by X include, for example, a divalent chain hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, a divalent aliphatic cyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms, and 6 carbon atoms. To 30 divalent aromatic hydrocarbon groups, or a divalent group obtained by combining these with an ether group, an ester group, a carbonyl group, an imino group, or an amide group. The divalent linking group may have a substituent.

上記炭素数1〜30の2価の鎖状炭化水素基としては、例えば、
メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基、ブタンジイル基、ペンタンジイル基、ヘキサンジイル基、オクタンジイル基、デカンジイル基、ウンデカンジイル基、ヘキサデカンジイル基、イコサンジイル基等の鎖状飽和炭化水素基;
エテンジイル基、プロペンジイル基、ブテンジイル基、ペンテンジイル基、ヘキセンジイル基、オクテンジイル基、デセンジイル基、ウンデセンジイル基、ヘキサデセンジイル基、イコセンジイル基、エチンジイル基、プロピンジイル基、ブチンジイル基、オクチンジイル基、ブタジエンジイル基、ヘキサジエンジイル基、オクタトリエンジイル基等のアルキンジイル基等の鎖状不飽和炭化水素基等が挙げられる。
Examples of the divalent chain hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms include:
Chain saturated hydrocarbon groups such as methanediyl, ethanediyl, propanediyl, butanediyl, pentanediyl, hexanediyl, octanediyl, decandiyl, undecandiyl, hexadecandiyl, icosanediyl;
Ethenediyl group, propenediyl group, butenediyl group, pentenediyl group, hexenediyl group, octenediyl group, decenediyl group, undecenediyl group, hexadecenediyl group, icosendiyl group, ethynediyl group, propynediyl group, butynediyl group, octanediyl group, butadienediyl group, hexadiene group And chain unsaturated hydrocarbon groups such as alkynediyl groups such as octatrienediyl group.

上記炭素数3〜30の2価の脂肪族環状炭化水素基としては、例えば、
シクロプロパンジイル基、シクロブタンジイル基、シクロペンタンジイル基、シクロヘキサンジイル基、シクロヘプタンジイル基、シクロオクタンジイル基、シクロデカンジイル基、メチルシクロヘキサンジイル基、エチルシクロヘキサンジイル基等の単環式飽和炭化水素基;
シクロブテンジイル基、シクロペンテンジイル基、シクロヘキセンジイル基、シクロヘプテンジイル基、シクロオクテンジイル基、シクロデセンジイル基、シクロペンタジエンジイル基、シクロヘキサジエンジイル基、シクロオクタジエンジイル基、シクロデカジエンジイル基等の単環式不飽和炭化水素基;
ビシクロ[2.2.1]ヘプタンジイル基、ビシクロ[2.2.2]オクタンジイル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジイル基、トリシクロ[3.3.1.13,7]デカンジイル基、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカンジイル基、アダマンタンジイル基等の多環式飽和炭化水素基;
ビシクロ[2.2.1]ヘプテンジイル基、ビシクロ[2.2.2]オクテンジイル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デセンジイル基、トリシクロ[3.3.1.13,7]デセンジイル基、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデセンジイル基等の多環式不飽和炭化水素基等が挙げられる。
Examples of the divalent aliphatic cyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms include:
Monocyclic saturated hydrocarbons such as cyclopropanediyl, cyclobutanediyl, cyclopentanediyl, cyclohexanediyl, cycloheptanediyl, cyclooctanediyl, cyclodecanediyl, methylcyclohexanediyl, ethylcyclohexanediyl Group;
Cyclobutenediyl group, cyclopentenediyl group, cyclohexenediyl group, cycloheptenediyl group, cyclooctenediyl group, cyclodecenediyl group, cyclopentadienediyl group, cyclohexadienediyl group, cyclooctadienediyl group, cyclodecadienediyl group Monocyclic unsaturated hydrocarbon groups such as
Bicyclo [2.2.1] heptanediyl group, bicyclo [2.2.2] octanediyl group, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanediyl group, tricyclo [3.3.1.1 3, 7 ] decandiyl group, tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] a polycyclic saturated hydrocarbon group such as a dodecanediyl group or an adamantanediyl group;
Bicyclo [2.2.1] heptenediyl group, bicyclo [2.2.2] octenediyl group, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decenediyl group, tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] Decenediyl group, tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . And a polycyclic unsaturated hydrocarbon group such as 0 2,7 ] dodecenediyl group.

上記炭素数6〜30の2価の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基、ベンジレン基、フェニレンエチレン基、フェニレンシクロへキシレン基、ナフチレン基等が挙げられる。   Examples of the divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms include a phenylene group, a biphenylene group, a terphenylene group, a benzylene group, a phenyleneethylene group, a phenylenecyclohexylene group, and a naphthylene group.

また、上記2価の連結基の具体例としては、下記式(X−1)〜(X−7)で表される基も挙げることができる。   In addition, specific examples of the divalent linking group include groups represented by the following formulas (X-1) to (X-7).

Figure 0005655579
Figure 0005655579

上記式(X−1)〜(X−7)中、Rx1及びRx2は、それぞれ独立して、炭素数1〜30の2価の鎖状炭化水素基、炭素数3〜30の2価の脂肪族環状炭化水素基、炭素数6〜30の2価の芳香族炭化水素基である。*は上記式(1)のエステル基への結合部位を示す。 In the above formulas (X-1) to (X-7), R x1 and R x2 are each independently a divalent chain hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms and a divalent group having 3 to 30 carbon atoms. An aliphatic cyclic hydrocarbon group, and a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms. * Indicates a binding site to the ester group of the above formula (1).

上記Rx1及びRx2は、炭素数1〜3の2価の鎖状炭化水素基炭素数1〜3であることが好ましい。 The R x1 and R x2 are preferably a C 1-3 divalent chain hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms.

これらのうち、上記Xとしては、単結合及びエステル基を含む2価の基が好ましく、単結合及び上記式(X−7)で表されるエステル基を含む2価の基がより好ましい。なかでも単結合がさらに好ましい。   Among these, as said X, the bivalent group containing a single bond and an ester group is preferable, and the bivalent group containing the ester group represented by a single bond and said Formula (X-7) is more preferable. Of these, a single bond is more preferable.

上記Rで表される炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基としては、例えば、
メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、へキシル基、オクチル基、デシル基、ヘキサデシル基等の鎖状飽和炭化水素基;
エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、オクテニル基、ヘキサデセニル基、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基等の鎖状不飽和炭化水素基が挙げられる。
Examples of the monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 2 include:
Chain saturated hydrocarbon groups such as methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, octyl, decyl, hexadecyl;
Examples thereof include chain unsaturated hydrocarbon groups such as ethenyl group, propenyl group, butenyl group, pentenyl group, hexenyl group, octenyl group, hexadecenyl group, ethynyl group, propynyl group, and butynyl group.

上記Rで表される炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えば、
シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデシル基、メチルシクロヘキシル基、エチルシクロヘキシル基等の単環式飽和炭化水素基;
シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロヘプテニル基、シクロオクテニル基、シクロデセニル基、シクロペンタジエニル基、シクロヘキサジエニル基、シクロオクタジエニル基、シクロデカジエニル基等の単環式不飽和炭化水素基;
ビシクロ[2.2.1]ヘプチル基、ビシクロ[2.2.2]オクチル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デシル基、トリシクロ[3.3.1.13,7]デシル基、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデシル基、アダマンチル基等の多環式飽和炭化水素基;
ビシクロ[2.2.1]ヘプテニル基、ビシクロ[2.2.2]オクテニル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デセニル基、トリシクロ[3.3.1.13,7]デセニル基、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデセニル基等の多環式不飽和炭化水素基等が挙げられる。
Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms represented by R 2 include:
Monocyclic saturated hydrocarbon groups such as cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, cyclodecyl group, methylcyclohexyl group, and ethylcyclohexyl group;
Monocyclic unsaturated carbonization such as cyclobutenyl, cyclopentenyl, cyclohexenyl, cycloheptenyl, cyclooctenyl, cyclodecenyl, cyclopentadienyl, cyclohexadienyl, cyclooctadienyl, cyclodecadienyl A hydrogen group;
Bicyclo [2.2.1] heptyl group, bicyclo [2.2.2] octyl group, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decyl group, tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] Decyl group, tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] a polycyclic saturated hydrocarbon group such as a dodecyl group or an adamantyl group;
Bicyclo [2.2.1] heptenyl group, bicyclo [2.2.2] octenyl group, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decenyl group, tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] Decenyl group, tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . And a polycyclic unsaturated hydrocarbon group such as 0 2,7 ] dodecenyl group.

上記Z及びZが表す炭素数1〜14の2価の脂肪族炭化水素基としては、炭素数1〜14の2価の脂肪族鎖状炭化水素基及び炭素数3〜14の2価の脂環式炭化水素基が挙げられる。 Examples of the divalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 14 carbon atoms represented by Z 1 and Z 2 include a divalent aliphatic chain hydrocarbon group having 1 to 14 carbon atoms and a divalent group having 3 to 14 carbon atoms. Of the alicyclic hydrocarbon group.

上記炭素数1〜14の2価の脂肪族鎖状炭化水素基としては、例えば、
メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基、ブタンジイル基、ペンタンジイル基、ヘキサンジイル基、オクタンジイル基、デカンジイル基等の鎖状飽和炭化水素基;
エテンジイル基、プロペンジイル基、ブテンジイル基、ペンテンジイル基、ヘキセンジイル基、オクテンジイル基、デセンジイル基、エチンジイル基、プロピンジイル基、ブチンジイル基、オクチンジイル基、ブタジエンジイル基、ヘキサジエンジイル基、オクタトリエンジイル基等の鎖状不飽和炭化水素基等が挙げられる。
Examples of the divalent aliphatic chain hydrocarbon group having 1 to 14 carbon atoms include:
Chain saturated hydrocarbon groups such as methanediyl group, ethanediyl group, propanediyl group, butanediyl group, pentanediyl group, hexanediyl group, octanediyl group, decanediyl group;
Ethenediyl group, propenediyl group, butenediyl group, pentenediyl group, hexenediyl group, octenediyl group, decenediyl group, ethynediyl group, propynediyl group, butynediyl group, octynediyl group, butadienediyl group, hexadienediyl group, octatrienediyl group, etc. Saturated hydrocarbon group etc. are mentioned.

上記炭素数3〜14の2価の脂環式炭化水素基としては、例えば、
シクロプロパンジイル基、シクロブタンジイル基、シクロペンタンジイル基、シクロヘキサンジイル基、シクロヘプタンジイル基、シクロオクタンジイル基、シクロデカンジイル基、メチルシクロヘキサンジイル基、エチルシクロヘキサンジイル基等の単環式飽和炭化水素基;
シクロブテンジイル基、シクロペンテンジイル基、シクロヘキセンジイル基、シクロヘプテンジイル基、シクロオクテンジイル基、シクロデセンジイル基、シクロペンタジエンジイル基、シクロヘキサジエンジイル基、シクロオクタジエンジイル基、シクロデカジエンジイル基等の単環式不飽和炭化水素基;
ビシクロ[2.2.1]ヘプタンジイル基、ビシクロ[2.2.2]オクタンジイル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジイル基、トリシクロ[3.3.1.13,7]デカンジイル基、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカンジイル基、アダマンタンジイル基等の多環式飽和炭化水素基;
ビシクロ[2.2.1]ヘプテンジイル基、ビシクロ[2.2.2]オクテンジイル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デセンジイル基、トリシクロ[3.3.1.13,7]デセンジイル基、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデセンジイル基等の多環式不飽和炭化水素基等が挙げられる。
As said C3-C14 bivalent alicyclic hydrocarbon group, for example,
Monocyclic saturated hydrocarbons such as cyclopropanediyl, cyclobutanediyl, cyclopentanediyl, cyclohexanediyl, cycloheptanediyl, cyclooctanediyl, cyclodecanediyl, methylcyclohexanediyl, ethylcyclohexanediyl Group;
Cyclobutenediyl group, cyclopentenediyl group, cyclohexenediyl group, cycloheptenediyl group, cyclooctenediyl group, cyclodecenediyl group, cyclopentadienediyl group, cyclohexadienediyl group, cyclooctadienediyl group, cyclodecadienediyl group Monocyclic unsaturated hydrocarbon groups such as
Bicyclo [2.2.1] heptanediyl group, bicyclo [2.2.2] octanediyl group, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanediyl group, tricyclo [3.3.1.1 3, 7 ] decandiyl group, tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] a polycyclic saturated hydrocarbon group such as a dodecanediyl group or an adamantanediyl group;
Bicyclo [2.2.1] heptenediyl group, bicyclo [2.2.2] octenediyl group, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decenediyl group, tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] Decenediyl group, tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . And a polycyclic unsaturated hydrocarbon group such as 0 2,7 ] dodecenediyl group.

これらのうち、炭素数1〜14の2価の脂肪族鎖状炭化水素基が好ましく、炭素数1〜8の脂肪族鎖状炭化水素基がより好ましい。なかでも、炭素数1〜8の脂肪族鎖状飽和炭化水素基が好ましく、炭素数1又は2の脂肪族鎖状飽和炭化水素基がさらに好ましい。   Among these, a C1-C14 bivalent aliphatic chain hydrocarbon group is preferable, and a C1-C8 aliphatic chain hydrocarbon group is more preferable. Of these, an aliphatic chain saturated hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms is preferable, and an aliphatic chain saturated hydrocarbon group having 1 or 2 carbon atoms is more preferable.

上記核原子数4〜30の2価の脂肪族複素環基としては、単環の脂肪族複素環基でも、多環の脂肪族複素環基でもよい。上記脂肪族複素環基は、上記Z及びZが鎖状炭化水素基であり、かつZとZとが互いに結合していない場合に単環となる。また、上記Z及び/又はZが脂環式炭化水素基である場合には、ZとZとが互いに結合していても、結合していなくても、多環の脂肪族複素環基を形成する。なお、上記脂肪族複素環基としては、単環の基であることが好ましい。
上記核原子数4〜30の2価の脂肪族複素環基のうち、核原子数4〜10の2価の脂肪族複素環基が好ましく、核原子数5又は6の2価の脂肪族複素環基がより好ましい。
The divalent aliphatic heterocyclic group having 4 to 30 nucleus atoms may be a monocyclic aliphatic heterocyclic group or a polycyclic aliphatic heterocyclic group. The aliphatic heterocyclic group is monocyclic when Z 1 and Z 2 are chain hydrocarbon groups and Z 1 and Z 2 are not bonded to each other. In addition, when Z 1 and / or Z 2 is an alicyclic hydrocarbon group, a polycyclic aliphatic complex may be formed regardless of whether Z 1 and Z 2 are bonded to each other. Form a ring group. The aliphatic heterocyclic group is preferably a monocyclic group.
Among the divalent aliphatic heterocyclic groups having 4 to 30 nuclear atoms, divalent aliphatic heterocyclic groups having 4 to 10 nuclear atoms are preferable, and divalent aliphatic heterocyclic groups having 5 or 6 nuclear atoms are preferable. A cyclic group is more preferable.

上記Z及びZが表す脂肪族炭化水素基が有する水素原子の一部又は全部が置換されていてもよい置換基としては、例えば、ハロゲン原子、水酸基、カルボキシル基、ケト基、スルホンアミド基、アミノ基、アミド基、シアノ基等が挙げられる。 Examples of the substituent in which part or all of the hydrogen atoms of the aliphatic hydrocarbon group represented by Z 1 and Z 2 may be substituted include a halogen atom, a hydroxyl group, a carboxyl group, a keto group, and a sulfonamide group. , Amino group, amide group, cyano group and the like.

上記式(1)で表される基Rとしては、例えば、下記式(rs−1)〜(rs−28)で表される基等が挙げられる。 Examples of the group R S represented by the above formula (1) include groups represented by the following formulas (rs-1) to (rs-28).

Figure 0005655579
Figure 0005655579

上記式中、Rは上記式(1)と同義である。 In said formula, R < 2 > is synonymous with the said Formula (1).

これらのうち、パターン形成性、MEEF性能及びエッチング耐性向上の観点から、上記式(rs−1)〜(rs−3)で表される基が好ましい。   Among these, groups represented by the above formulas (rs-1) to (rs-3) are preferable from the viewpoint of pattern formation, MEEF performance, and etching resistance.

構造単位(I)としては、上記式(1−1)で表される構造単位(I−1)、上記式(1−2)で表される構造単位(I−2)、及び上記式(1−3)で表される構造単位(I−3)からなる群より選択される少なくとも一種の構造単位であることが好ましい。   As the structural unit (I), the structural unit (I-1) represented by the above formula (1-1), the structural unit (I-2) represented by the above formula (1-2), and the above formula ( It is preferably at least one structural unit selected from the group consisting of the structural unit (I-3) represented by 1-3).

式(1−1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。式(1−1)、(1−2)及び(1−3)中、Rは、それぞれ独立して、上記式(1)で表される基である。 In formula (1-1), R 1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. In formulas (1-1), (1-2), and (1-3), R S is each independently a group represented by the above formula (1).

上記式(1−1)で表される構造単位(I−1)としては、例えば、下記式(1−1−1)〜(1−1−28)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (I-1) represented by the formula (1-1) include structural units represented by the following formulas (1-1-1) to (1-1-28). .

Figure 0005655579
Figure 0005655579

上記式中、Rは、上記式(1−1)と同義である。Rは、上記式(1)と同義である。 In said formula, R < 1 > is synonymous with the said Formula (1-1). R 2 has the same meaning as in the above formula (1).

上記式(1−2)で表される構造単位(I−2)としては、例えば、下記式(1−2−1)〜(1−2−7)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (I-2) represented by the above formula (1-2) include structural units represented by the following formulas (1-2-1) to (1-2-7). .

Figure 0005655579
Figure 0005655579

上記式中、Rは上記式(1)と同義である。 In said formula, R < 2 > is synonymous with the said Formula (1).

上記式(1−3)で表される構造単位(I−3)としては、例えば、下記式(1−3−1)〜(1−3−7)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (I-3) represented by the above formula (1-3) include structural units represented by the following formulas (1-3-1) to (1-3-7). .

Figure 0005655579
Figure 0005655579

構造単位(I)としては、これらのうち、パターン形成性、MEEF性能及びエッチング耐性向上の観点から、上記式(1−1)で表される構造単位が好ましく、なかでも、上記式(1−1−1)〜(1−1−3)で表される構造単位がより好ましい。   Among these, the structural unit (I) is preferably a structural unit represented by the above formula (1-1) from the viewpoint of pattern formation, MEEF performance, and etching resistance improvement. The structural units represented by 1-1) to (1-1-3) are more preferable.

上記好ましい構造単位としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the preferable structural unit include a structural unit represented by the following formula.

Figure 0005655579
Figure 0005655579

上記式中、Rは上記式(1−1)と同義である。 In said formula, R < 1 > is synonymous with the said Formula (1-1).

上記構造単位(I)を与える単量体としては、下記式(i)〜(iii)で表される化合物を挙げることができる。

Figure 0005655579
Examples of the monomer that gives the structural unit (I) include compounds represented by the following formulas (i) to (iii).
Figure 0005655579

上記式(i)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。上記式(i)〜(iii)中、Rは、上記式(1)で表される基である。 In said formula (i), R < 1 > is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. In the above formulas (i) to (iii), R S is a group represented by the above formula (1).

これらのうち、上記式(i)で表される化合物が好ましく、上記式(i)で表される化合物としては、例えば下記式で表される化合物等が挙げられる。   Among these, the compound represented by the above formula (i) is preferable, and examples of the compound represented by the above formula (i) include a compound represented by the following formula.

Figure 0005655579
Figure 0005655579

上記式(i)で表される化合物の合成は、例えば下記のスキームに従い行うことができる。   The synthesis of the compound represented by the above formula (i) can be performed, for example, according to the following scheme.

Figure 0005655579
Figure 0005655579

上記スキームに示すように、例えば、環状スルフィド化合物を、過酸化水素等の酸化剤により酸化し、環状スルホン化合物を得る。1−ブロモアルカン及びマグネシウムから調製した臭化アルキルマグネシウム(グリニャール試薬)と、環状スルホン化合物とを、ジエチルエーテル等の溶媒中で反応させることにより、1−アルキル−1−ヒドロキシ−環状スルホン化合物が得られる。さらに、有機アミン等の塩基存在下で、塩化メタクリロイル等を反応させることにより、上記式(i)で表される本発明の化合物を得ることができる。   As shown in the above scheme, for example, a cyclic sulfide compound is oxidized with an oxidizing agent such as hydrogen peroxide to obtain a cyclic sulfone compound. An alkylmagnesium bromide (Grignard reagent) prepared from 1-bromoalkane and magnesium is reacted with a cyclic sulfone compound in a solvent such as diethyl ether to obtain a 1-alkyl-1-hydroxy-cyclic sulfone compound. It is done. Furthermore, the compound of this invention represented by the said Formula (i) can be obtained by making methacryloyl chloride etc. react in base presence, such as organic amine.

上記酸化反応に用いられる酸化剤としては、過酸化水素、メタクロロ過安息香酸、t−ブチルヒドロペルオキシド、ペルオキシ硫酸カリウム、過マンガン酸カリウム、過ホウ酸ナトリウム、メタヨウ素酸ナトリウム、クロム酸、二クロム酸ナトリウム、ハロゲン、ヨードベンゼンジクロリド、ヨードベンゼンジアセテート、酸化オスミウム(VIII)、酸化ルテニウム(VIII)、次亜塩素酸ナトリウム、亜塩素酸ナトリウム、酸素ガス、オゾンガス等が挙げられる。これらのうち、過酸化水素、メタクロロ過安息香酸、t−ブチルヒドロペルオキシドが好ましい。なお、遷移金属触媒を用いることができる。遷移金属触媒としては、例えば、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、ケイタングステン酸等のヘテロポリ酸、又はこれらの塩、タングステン酸二ナトリウム、鉄(III)塩、銅(II)塩、ルテニウム(III)塩、酸化セレン(IV)等が挙げられる。これらのうち、タングステン酸二ナトリウムが好ましい。   Examples of the oxidizing agent used in the oxidation reaction include hydrogen peroxide, metachloroperbenzoic acid, t-butyl hydroperoxide, potassium peroxysulfate, potassium permanganate, sodium perborate, sodium metaiodate, chromic acid, and dichrome. Examples thereof include sodium acid, halogen, iodobenzene dichloride, iodobenzene diacetate, osmium oxide (VIII), ruthenium oxide (VIII), sodium hypochlorite, sodium chlorite, oxygen gas, ozone gas and the like. Of these, hydrogen peroxide, metachloroperbenzoic acid, and t-butyl hydroperoxide are preferred. A transition metal catalyst can be used. Examples of the transition metal catalyst include heteropolyacids such as phosphotungstic acid, phosphomolybdic acid and silicotungstic acid, or salts thereof, disodium tungstate, iron (III) salt, copper (II) salt, ruthenium (III). Examples thereof include salts and selenium oxide (IV). Of these, disodium tungstate is preferred.

上記グリニャール試薬はハロゲン化アルキルとマグネシウムとを反応させることによる公知の方法で調製することができる。上記グリニャール反応は無水の不活性な有機溶媒の存在化で行なわれる。不活性な有機溶媒としては、ジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキサン、テトラヒドロピラン、n−ヘキサン、ヘプタン、ノナン、デカン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼンまたはエチルベンゼンなどが挙げられる。   The Grignard reagent can be prepared by a known method by reacting an alkyl halide with magnesium. The Grignard reaction is carried out in the presence of an anhydrous inert organic solvent. Examples of inert organic solvents include diethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, tetrahydrofuran (THF), dioxane, tetrahydropyran, n-hexane, heptane, nonane, decane, cyclohexane, benzene, toluene, xylene, and trimethylbenzene. Or ethylbenzene etc. are mentioned.

グリニャール反応後の不活性有機溶媒中には目的化合物の他に反応によって生成したマグネシウム塩などを含有している。これに水または希酸を加えて水洗すれば無機塩類が除去され、生成した有機化合物が分離される。   The inert organic solvent after the Grignard reaction contains a magnesium salt produced by the reaction in addition to the target compound. If water or a dilute acid is added to this and washed with water, inorganic salts are removed and the produced organic compound is separated.

[A]重合体における構造単位(I)の含有率は、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、5モル%以上80モル%以下が好ましく、5モル%以上40モル%以下がより好ましい。15モル%以上40モル%以下がさらに好ましい。[A]重合体における構造単位(I)の含有率が5モル%未満であると、MEEF性能等のリソグラフィー性能が不十分となるおそれがあり、80モル%を超えると、パターン形成性が低減する場合がある。[A]重合体は構造単位(I)を1種、又は2種以上有してもよい。   [A] The content of the structural unit (I) in the polymer is preferably 5 mol% or more and 80 mol% or less, and preferably 5 mol% or more and 40 mol% or less with respect to all the structural units constituting the [A] polymer. Is more preferable. 15 mol% or more and 40 mol% or less are more preferable. [A] If the content of the structural unit (I) in the polymer is less than 5 mol%, lithography performance such as MEEF performance may be insufficient, and if it exceeds 80 mol%, pattern formability is reduced. There is a case. [A] The polymer may have one or more structural units (I).

[A]重合体は、酸解離性基を含む(a1)構造単位、極性基を含む(a2)構造単位、ラクトン構造又は環状カーボネート構造を有する(a3)構造単位、フッ素原子を有する構造単位としての(a4)構造単位又は(a5)構造単位等の他の構造単位をさらに含むことができる。上記構造単位は1種または2種以上含むことができる。以下、各構造単位を詳述する。   [A] The polymer is an (a1) structural unit containing an acid dissociable group, (a2) a structural unit containing a polar group, (a3) a structural unit having a lactone structure or a cyclic carbonate structure, and a structural unit having a fluorine atom. (A4) structural units or other structural units such as (a5) structural units can be further included. The structural unit can contain one kind or two or more kinds. Hereinafter, each structural unit will be described in detail.

[(a1)構造単位]
(a1)構造単位としては下記式(2)で示される構造単位が挙げられる。
[(A1) Structural unit]
(A1) As a structural unit, the structural unit shown by following formula (2) is mentioned.

Figure 0005655579
Figure 0005655579

上記式(2)中、Ra1は水素原子又はメチル基である。Ra2〜Ra4は、それぞれ独立して、炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数4〜20の脂環式炭化水素基である。但し、Ra3とRa4とは互いに結合して、それらが結合している炭素原子と共に、炭素数4〜20の2価の脂環式炭化水素基を形成していてもよい。 In the above formula (2), R a1 is a hydrogen atom or a methyl group. R a2 to R a4 are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms. However, R a3 and R a4 may be bonded to each other to form a divalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms together with the carbon atom to which they are bonded.

上記炭素数1〜4のアルキル基としては、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る。   Examples of the 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, 1-methylpropyl group, and t-butyl group. Is mentioned.

上記炭素数4〜20の脂環式炭化水素基、又はRa3とRa4が互いに結合して、それらが結合している炭素原子と共に形成する炭素数4〜20の脂環式炭化水素基としては、アダマンタン骨格、ノルボルナン骨格等の有橋式骨格を有する多環の脂環式基;シクロペンタン、シクロヘキサン等のシクロアルカン骨格を有する単環の脂環式基が挙げられる。また、これらの基は、例えば炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基の1種以上で置換されていてもよい。 The alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms, or the alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms formed together with the carbon atom to which R a3 and R a4 are bonded to each other. Includes a polycyclic alicyclic group having a bridged skeleton such as an adamantane skeleton or a norbornane skeleton; and a monocyclic alicyclic group having a cycloalkane skeleton such as cyclopentane or cyclohexane. In addition, these groups may be substituted with one or more linear, branched or cyclic alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, for example.

(a1)構造単位としては、下記式で示される構造単位が好ましい。   (A1) As the structural unit, a structural unit represented by the following formula is preferred.

Figure 0005655579
Figure 0005655579

上記式中、Ra1は上記式(2)と同義である。Ra5は炭素数1〜4のアルキル基である。mは1〜6の整数である。 In the above formula, R a1 has the same meaning as the above formula (2). R a5 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. m is an integer of 1-6.

これらのうち、下記式(2−1)〜(2−20)で示される構造単位がより好ましく、(2−3)、(2−4)、(2−11)及び(2−12)が特に好ましい。   Among these, structural units represented by the following formulas (2-1) to (2-20) are more preferable, and (2-3), (2-4), (2-11) and (2-12) are Particularly preferred.

Figure 0005655579
Figure 0005655579

上記式中、Ra1は上記式(2)と同義である。 In the above formula, R a1 has the same meaning as the above formula (2).

[A]重合体において、(a1)構造単位の含有割合としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、5モル%〜80モル%が好ましく、10モル%〜80モル%がより好ましく、20モル%〜70モル%が特に好ましい。構造単位(a1)の含有割合が80モル%を超えると、レジスト膜の密着性が低下し、パターン倒れやパターン剥れを起こすおそれがある。なお、[A]重合体は(a1)構造単位を1種、又は2種以上を有してもよい。   In the [A] polymer, the content ratio of the (a1) structural unit is preferably 5% by mole to 80% by mole, and preferably 10% by mole to 80% by mole with respect to all the structural units constituting the [A] polymer. Is more preferable, and 20 mol% to 70 mol% is particularly preferable. When the content ratio of the structural unit (a1) exceeds 80 mol%, the adhesion of the resist film is lowered, and pattern collapse or pattern peeling may occur. In addition, the [A] polymer may have 1 type or 2 types or more of (a1) structural units.

(a1)構造単位を与える単量体としては、例えば(メタ)アクリル酸−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−ビシクロ[2.2.2]オクタ−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−7−イルエステル、(メタ)アクリル酸−トリシクロ[3.3.1.13,7]デカ−1−イルエステル、(メタ)アクリル酸−トリシクロ[3.3.1.13,7]デカ−2−イルエステル等が挙げられる。 (A1) Monomers that give structural units include, for example, (meth) acrylic acid-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl ester, (meth) acrylic acid-bicyclo [2.2.2] octa. 2-yl ester, (meth) acrylic acid-tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] dec-7-yl ester, (meth) acrylic acid-tricyclo [3.3.1.1 3,7 Deca-1-yl ester, (meth) acrylic acid-tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] dec-2-yl ester, and the like.

[(a2)構造単位]
[A]重合体は、下記式で示される(a2)極性基を含む構造単位をさらに有することが好ましい。ここでいう「極性基」としては、水酸基、カルボキシル基、ケト基、スルホンアミド基、アミノ基、アミド基、シアノ基が挙げられる。
[(A2) Structural unit]
[A] The polymer preferably further includes (a2) a structural unit containing a polar group represented by the following formula. Examples of the “polar group” herein include a hydroxyl group, a carboxyl group, a keto group, a sulfonamide group, an amino group, an amide group, and a cyano group.

(a2)構造単位としては、例えば下記式で示される構造単位が挙げられる。   (A2) As a structural unit, the structural unit shown, for example by a following formula is mentioned.

Figure 0005655579
Figure 0005655579

上記式中、Ra9は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the above formula, R a9 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

これらのうち、上記式(a2−1)で表される構造単位、及び(a2−3)で表される構造単位が好ましい。   Among these, the structural unit represented by the above formula (a2-1) and the structural unit represented by (a2-3) are preferable.

[A]重合体において、(a2)構造単位の含有割合としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、5モル%〜80モル%が好ましく、8モル%〜40モル%がより好ましい。なお、[A]重合体は(a2)構造単位を1種又は2種以上を有してもよい。   In the [A] polymer, the content ratio of the (a2) structural unit is preferably 5 mol% to 80 mol%, and preferably 8 mol% to 40 mol%, based on all structural units constituting the [A] polymer. Is more preferable. In addition, the [A] polymer may have 1 type (s) or 2 or more types of (a2) structural units.

[(a3)構造単位]
[A]重合体は、(a3)ラクトン構造又は環状カーボネート構造を有する構造単位をさらに含むことができる。(a3)構造単位を有することで、レジスト膜の基板への密着性を向上できる。
[(A3) Structural unit]
[A] The polymer may further include (a3) a structural unit having a lactone structure or a cyclic carbonate structure. (A3) By having the structural unit, the adhesion of the resist film to the substrate can be improved.

(a3)構造単位としては、例えば下記式で示される構造単位が挙げられる。   (A3) As a structural unit, the structural unit shown by a following formula is mentioned, for example.

Figure 0005655579
Figure 0005655579

上記式中、Ra6は水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Ra7は水素原子又はメチル基である。Ra8は水素原子又はメトキシ基である。Za1は単結合又はメチレン基である。Za2はメチレン基又は酸素原子である。a及びbは0又は1である。 In the above formula, R a6 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R a7 is a hydrogen atom or a methyl group. R a8 is a hydrogen atom or a methoxy group. Z a1 is a single bond or a methylene group. Z a2 is a methylene group or an oxygen atom. a and b are 0 or 1;

(a3)構造単位としては、下記式で示される構造単位が好ましい。   (A3) As the structural unit, a structural unit represented by the following formula is preferred.

Figure 0005655579
Figure 0005655579

上記式中、Ra6は水素原子又はメチル基である。 In the above formula, R a6 is a hydrogen atom or a methyl group.

[A]重合体において、(a3)構造単位の含有割合としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、5モル%以上70モル%以下が好ましく、10モル%以上50モル%以下がより好ましい。このような含有率とすることによって、レジストと基板との密着性を向上させることができる。一方、70モル%を超えると、良好なパターンが得られないおそれがある。   In the [A] polymer, the content ratio of the (a3) structural unit is preferably 5 mol% or more and 70 mol% or less, and preferably 10 mol% or more and 50 mol based on all the structural units constituting the [A] polymer. % Or less is more preferable. By setting it as such a content rate, the adhesiveness of a resist and a board | substrate can be improved. On the other hand, when it exceeds 70 mol%, a good pattern may not be obtained.

(a3)構造単位を与える好ましい単量体としては、例えば国際公開2007/116664号パンフレットに記載の単量体が挙げられる。   (A3) As a preferable monomer which gives a structural unit, the monomer as described in international publication 2007/116664 pamphlet is mentioned, for example.

[(a4)構造単位]
(a4)構造単位は下記式(3)で示される構造単位である。
[(A4) Structural unit]
(A4) The structural unit is a structural unit represented by the following formula (3).

Figure 0005655579
Figure 0005655579

上記式(3)中、Ra9は水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Ra10はフッ素原子を有する炭素数1〜6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又はフッ素原子を有する炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基である。但し、上記アルキル基及び脂環式炭化水素基は水素原子の一部又は全部が置換されていてもよい。 In the above formula (3), R a9 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R a10 is a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms having a fluorine atom, or a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms having a fluorine atom. However, the alkyl group and the alicyclic hydrocarbon group may be partially or entirely substituted with hydrogen atoms.

上記炭素数1〜6の直鎖状若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、プロピル基、ブチル基等が挙げられる。   As said C1-C6 linear or branched alkyl group, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group etc. are mentioned, for example.

炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えばシクロペンチル基、シクロペンチルプロピル基、シクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロオクチルメチル基等が挙げられる。   Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms include a cyclopentyl group, a cyclopentylpropyl group, a cyclohexyl group, a cyclohexylmethyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, and a cyclooctylmethyl group.

上記式(3)で表される(a4)構造単位のうち、例えば下記式(3−1)、(3−2)で示される構造単位等が好ましい。   Of the structural unit (a4) represented by the above formula (3), for example, structural units represented by the following formulas (3-1) and (3-2) are preferable.

Figure 0005655579
Figure 0005655579

式(3−1)及び(3−2)中、Ra9は上記式(3)と同義である。 In formulas (3-1) and (3-2), R a9 has the same meaning as formula (3) above.

(a4)構造単位を与える単量体としては、例えばトリフルオロメチル(メタ)アクレート、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロn−プロピル(メタ)アクリレート、パーフルオロi−プロピル(メタ)アクリレート、パーフルオロn−ブチル(メタ)アクリレート、パーフルオロi−ブチル(メタ)アクリレート、パーフルオロt−ブチル(メタ)アクリレート、パーフルオロシクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ)プロピル(メタ)アクリレート、1−(2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロ)ペンチル(メタ)アクリレート、1−(2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロ)ヘキシル(メタ)アクリレート、パーフルオロシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、1−(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ)プロピル(メタ)アクリレート、1−(2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロ)ペンタ(メタ)アクリレート、1−(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10−ヘプタデカフルオロ)デシル(メタ)アクリレート、1−(5−トリフルオロメチル−3,3,4,4,5,6,6,6−オクタフルオロ)ヘキシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。   (A4) Examples of monomers that give structural units include trifluoromethyl (meth) acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl (meth) acrylate, perfluoroethyl (meth) acrylate, perfluoro n-propyl ( (Meth) acrylate, perfluoro i-propyl (meth) acrylate, perfluoro n-butyl (meth) acrylate, perfluoro i-butyl (meth) acrylate, perfluoro t-butyl (meth) acrylate, perfluorocyclohexyl (meth) Acrylate, 2- (1,1,1,3,3,3-hexafluoro) propyl (meth) acrylate, 1- (2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoro) pentyl ( (Meth) acrylate, 1- (2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoro) hex (Meth) acrylate, perfluorocyclohexylmethyl (meth) acrylate, 1- (2,2,3,3,3-pentafluoro) propyl (meth) acrylate, 1- (2,2,3,3,4, 4,4-Heptafluoro) penta (meth) acrylate, 1- (3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10- Heptadecafluoro) decyl (meth) acrylate, 1- (5-trifluoromethyl-3,3,4,4,5,6,6,6-octafluoro) hexyl (meth) acrylate and the like.

[A]重合体において、(a4)構造単位の含有率としては[A]重合体を構成する全構造単位に対して、2モル%〜70モル%が好ましく、5モル%〜30モル%がより好ましい。なお[A]重合体は、(a4)構造単位を1種又は2種以上を有してもよい。   In the [A] polymer, the content of the (a4) structural unit is preferably 2 mol% to 70 mol%, and preferably 5 mol% to 30 mol% with respect to all the structural units constituting the [A] polymer. More preferred. The [A] polymer may have (a4) one or more structural units.

[(a5)構造単位]
(a5)構造単位は、下記式(4)で示される構造単位である。
[(A5) Structural unit]
(A5) The structural unit is a structural unit represented by the following formula (4).

Figure 0005655579
Figure 0005655579

式(4)中、Ra11は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Ra12は(k+1)価の連結基である。Xはフッ素原子を有する2価の連結基である。Ra13は水素原子又は1価の有機基である。kは1〜3の整数である。但し、kが2又は3の場合、複数のX及びRa13はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。 In formula (4), R a11 is a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R a12 is a (k + 1) -valent linking group. Xa is a divalent linking group having a fluorine atom. R a13 is a hydrogen atom or a monovalent organic group. k is an integer of 1 to 3. However, when k is 2 or 3, the plurality of X and R a13 may be the same or different.

上記式(4)中、Ra12が示す(k+1)価の連結基としては、例えば炭素数1〜30の直鎖状又は分岐状の炭化水素基、炭素数3〜30の脂環式炭化水素基、炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、又はこれらの基と酸素原子、硫黄原子、エーテル基、エステル基、カルボニル基、イミノ基及びアミド基からなる群より選ばれる1種以上の基とを組み合わせた基が挙げられる。また、上記(k+1)価の連結基は置換基を有していてもよい。 In the above formula (4), the (k + 1) -valent linking group represented by R a12 is, for example, a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon having 3 to 30 carbon atoms. A group, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, or one or more groups selected from the group consisting of these groups and an oxygen atom, a sulfur atom, an ether group, an ester group, a carbonyl group, an imino group, and an amide group And a combination of these. The (k + 1) -valent linking group may have a substituent.

炭素数1〜30の直鎖状又は分岐状の炭化水素基としては、例えばメタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、デカン、イコサン、トリアコンタン等の炭化水素基から(k+1)個の水素原子を除いた基が挙げられる。   Examples of the linear or branched hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms include (k + 1) hydrocarbon groups such as methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, heptane, decane, icosane and triacontane. And a group in which a hydrogen atom is removed.

炭素数3〜30の脂環式炭化水素基としては、例えば
シクロプロパン、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、シクロデカン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等の単環式飽和炭化水素;
シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン、シクロデセン、シクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、シクロオクタジエン、シクロデカジエン等の単環式不飽和炭化水素;
ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、ビシクロ[2.2.2]オクタン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、トリシクロ[3.3.1.13,7]デカン、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン、アダマンタン等の多環式飽和炭化水素;
ビシクロ[2.2.1]ヘプテン、ビシクロ[2.2.2]オクテン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デセン、トリシクロ[3.3.1.13,7]デセン、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデセン等の多環式炭化水素基から(m+1)個の水素原子を除いた基が挙げられる。
Examples of the alicyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms include monocyclic saturated hydrocarbons such as cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, cyclodecane, methylcyclohexane, and ethylcyclohexane;
Monocyclic unsaturated hydrocarbons such as cyclobutene, cyclopentene, cyclohexene, cycloheptene, cyclooctene, cyclodecene, cyclopentadiene, cyclohexadiene, cyclooctadiene, cyclodecadiene;
Bicyclo [2.2.1] heptane, bicyclo [2.2.2] octane, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane, tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] decane, Tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] polycyclic saturated hydrocarbons such as dodecane and adamantane;
Bicyclo [2.2.1] heptene, bicyclo [2.2.2] octene, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decene, tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] decene, Tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . And a group obtained by removing (m + 1) hydrogen atoms from a polycyclic hydrocarbon group such as 0 2,7 ] dodecene.

炭素数6〜30の芳香族炭化水素基としては、例えばベンゼン、ナフタレン、フェナントレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ピレン、ピセン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、メシチレン、クメン等の芳香族炭化水素基から(m+1)個の水素原子を除いた基が挙げられる。   Examples of the aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms include an aromatic hydrocarbon group such as benzene, naphthalene, phenanthrene, anthracene, tetracene, pentacene, pyrene, picene, toluene, xylene, ethylbenzene, mesitylene, cumene, and the like (m + 1 ) Groups from which a single hydrogen atom has been removed.

上記式(4)中、Xが示すフッ素原子を有する2価の連結基としては、フッ素原子を有する炭素数1〜20の2価の直鎖状炭化水素基が挙げられる。Xとしては、例えば下記式(X−1)〜(X−6)で示される構造等が挙げられる。 In the formula (4), the divalent linking group having a fluorine atom represented by X a, include a divalent linear hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms having a fluorine atom. The X a, for example, structures represented by Formulas (X a -1) ~ (X a -6) and the like.

Figure 0005655579
Figure 0005655579

としては、上記式(X−1)及び(X−2)で示される構造が好ましい。 X a is preferably a structure represented by the above formulas (X a -1) and (X a -2).

上記式(4)中、Ra13が示す有機基としては、例えば炭素数1〜30の直鎖状又は分岐状の炭化水素基、炭素数3〜30の脂環式炭化水素基、炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、又はこれらの基と酸素原子、硫黄原子、エーテル基、エステル基、カルボニル基、イミノ基及びアミド基からなる群より選ばれる1種以上の基とを組み合わせた基が挙げられる。 In the above formula (4), examples of the organic group represented by R a13 include, for example, a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms, and 6 carbon atoms. To 30 aromatic hydrocarbon groups, or a combination of these groups and one or more groups selected from the group consisting of oxygen, sulfur, ether, ester, carbonyl, imino and amide groups Is mentioned.

上記(a5)構造単位としては、例えば下記式(4−1)及び(4−2)で示される構造単位が挙げられる。   Examples of the structural unit (a5) include structural units represented by the following formulas (4-1) and (4-2).

Figure 0005655579
Figure 0005655579

上記式(4−1)中、Ra12は炭素数1〜20の2価の直鎖状、分岐状又は環状の飽和若しくは不飽和の炭化水素基である。Ra11、X及びRa13は上記式(4)と同義である。
上記式(4−2)中、Ra11、X、Ra13及びkは上記式(4)と同義である。但し、kが2又は3の場合、複数のX及びRa13はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
In the above formula (4-1), R a12 is a divalent linear, branched or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R a11 , X a and R a13 are as defined in the above formula (4).
In the formula (4-2), R a11, X a, R a13 and k are as defined in the above formula (4). However, when k is 2 or 3, the plurality of X a and R a13 may be the same or different.

上記式(4−1)及び式(4−2)で示される構造単位としては、例えば下記式(4−1−1)、式(4−1−2)及び式(4−2−1)で示される構造単位が挙げられる。   Examples of the structural unit represented by the above formula (4-1) and formula (4-2) include the following formula (4-1-1), formula (4-1-2), and formula (4-2-1). The structural unit shown by these is mentioned.

Figure 0005655579
Figure 0005655579

上記式(4−1−1)、(4−1−2)及び(4−2−1)中、Ra11は上記式(4)と同義である。 In the formulas (4-1-1), (4-1-2), and (4-2-1), R a11 has the same meaning as the formula (4).

(a5)構造単位を与える単量体としては、例えば(メタ)アクリル酸(1,1,1−トリフルオロ−2−トリフルオロメチル−2−ヒドロキシ−3−プロピル)エステル、(メタ)アクリル酸(1,1,1−トリフルオロ−2−トリフルオロメチル−2−ヒドロキシ−4−ブチル)エステル、(メタ)アクリル酸(1,1,1−トリフルオロ−2−トリフルオロメチル−2−ヒドロキシ−5−ペンチル)エステル、(メタ)アクリル酸(1,1,1−トリフルオロ−2−トリフルオロメチル−2−ヒドロキシ−4−ペンチル)エステル、(メタ)アクリル酸2−{[5−(1’,1’,1’−トリフルオロ−2’−トリフルオロメチル−2’−ヒドロキシ)プロピル]ビシクロ[2.2.1]ヘプチル}エステル等が挙げられる。   (A5) Examples of monomers that give structural units include (meth) acrylic acid (1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl-2-hydroxy-3-propyl) ester and (meth) acrylic acid. (1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl-2-hydroxy-4-butyl) ester, (meth) acrylic acid (1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl-2-hydroxy -5-pentyl) ester, (meth) acrylic acid (1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl-2-hydroxy-4-pentyl) ester, (meth) acrylic acid 2-{[5- ( 1 ′, 1 ′, 1′-trifluoro-2′-trifluoromethyl-2′-hydroxy) propyl] bicyclo [2.2.1] heptyl} ester and the like.

[A]重合体において、(a5)構造単位の含有率としては[A]重合体を構成する全構造単位に対して、10モル%〜60モル%が好ましく、20モル%〜40モル%がより好ましい。なお、[A]重合体は、(a5)構造単位を1種、又は2種以上を有してもよい。   In the [A] polymer, the content of the (a5) structural unit is preferably 10% by mole to 60% by mole, and preferably 20% by mole to 40% by mole with respect to all the structural units constituting the [A] polymer. More preferred. In addition, the [A] polymer may have 1 type or 2 types or more of (a5) structural units.

[A]重合体において、上記他の構造単位の含有率としては[A]重合体を構成する全構造単位に対して、通常95モル%以下であり、90モル%以下が好ましく、85モル%以下がより好ましい。   In the [A] polymer, the content of the other structural units is usually 95 mol% or less, preferably 90 mol% or less, and preferably 85 mol%, based on all structural units constituting the [A] polymer. The following is more preferable.

[A]重合体におけるフッ素原子の含有割合としては、後述する[C]重合体よりも低いことが好ましい。本発明の感放射線性樹脂組成物においては、[A]重合体がベース樹脂として用いられることが好ましく、その場合、パターン形成性、MEEF性能等のリソグラフィー性能及びエッチング耐性の向上といった本発明の効果を十分に得ることができる。[A]重合体におけるフッ素原子の含有割合としては、[A]重合体全量を100質量%として、通常50質量%以下であり、好ましくは30質量%以下であり、より好ましくは10質量%以下である。なお、このフッ素原子含有割合は13C−NMRにより測定することができる。また、上記効果を十分に発揮するためには、[A]重合体におけるフッ素原子の含有割合と、[C]重合体におけるフッ素原子の含有割合との差が1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることがより好ましい。 [A] The fluorine atom content in the polymer is preferably lower than that of the polymer [C] described later. In the radiation sensitive resin composition of the present invention, the [A] polymer is preferably used as the base resin. In that case, the effects of the present invention such as improvement of lithography performance such as pattern formability and MEEF performance and etching resistance are achieved. You can get enough. [A] The content ratio of fluorine atoms in the polymer is usually 50% by mass or less, preferably 30% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, based on the total amount of the polymer [A] 100% by mass. It is. In addition, this fluorine atom content rate can be measured by 13 C-NMR. Moreover, in order to fully demonstrate the said effect, it is preferable that the difference of the content rate of the fluorine atom in a [A] polymer and the content rate of the fluorine atom in a [C] polymer is 1 mass% or more. More preferably, it is 3 mass% or more.

[A]重合体は、撥水性樹脂として用いることもできる。その場合、[A]重合体におけるフッ素原子の含有割合としては、[A]重合体全量を100質量%として、通常5質量%以上であり、好ましくは5質量%〜50質量%であり、より好ましくは5質量%〜45質量%である。[A]重合体が撥水性樹脂としても用いられる際には、他にベース樹脂となる重合体を加えてもよい。[A]重合体が撥水性樹脂としても用いられると、形成されたフォトレジスト膜表面の撥水性を高めることができ、液浸露光法によるパターン形成工程において好適に用いることができる。   [A] The polymer can also be used as a water-repellent resin. In that case, the content ratio of the fluorine atom in the [A] polymer is usually 5% by mass or more, preferably 5% by mass to 50% by mass, with the total amount of the [A] polymer being 100% by mass, more preferably Preferably it is 5 mass%-45 mass%. [A] When the polymer is also used as a water-repellent resin, a polymer serving as a base resin may be added. [A] When the polymer is also used as a water repellent resin, the water repellency of the formed photoresist film surface can be increased, and it can be suitably used in a pattern forming step by an immersion exposure method.

<[A]重合体の合成方法>
[A]重合体は、ラジカル重合等の常法に従って合成できる。例えば、
単量体及びラジカル開始剤を含有する溶液を、反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法;
単量体を含有する溶液と、ラジカル開始剤を含有する溶液とを各別に、反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法;
各々の単量体を含有する複数種の溶液と、ラジカル開始剤を含有する溶液とを各別に、反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法等の方法で合成することが好ましい。なお、単量体溶液に対して、単量体溶液を滴下して反応させる場合、滴下される単量体溶液中の単量体量は、重合に用いられる単量体総量に対して30モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、70モル%以上が特に好ましい。
<[A] Polymer Synthesis Method>
[A] The polymer can be synthesized according to a conventional method such as radical polymerization. For example,
A method in which a solution containing a monomer and a radical initiator is dropped into a reaction solvent or a solution containing a monomer to cause a polymerization reaction;
A method in which a solution containing a monomer and a solution containing a radical initiator are separately dropped into a reaction solvent or a solution containing a monomer to cause a polymerization reaction;
A plurality of types of solutions containing each monomer and a solution containing a radical initiator are separately added to a reaction solvent or a solution containing a monomer and synthesized by a method such as a polymerization reaction. It is preferable. In addition, when the monomer solution is dropped and reacted with respect to the monomer solution, the monomer amount in the dropped monomer solution is 30 mol with respect to the total amount of monomers used for polymerization. % Or more is preferable, 50 mol% or more is more preferable, and 70 mol% or more is particularly preferable.

これらの方法における反応温度は開始剤種によって適宜決定すればよい。通常30℃〜180℃であり、40℃〜160℃が好ましく、50℃〜140℃がさらに好ましい。滴下時間は、反応温度、開始剤の種類、反応させる単量体等の条件によって異なるが、通常、30分〜8時間であり、45分〜6時間が好ましく、1時間〜5時間がより好ましい。また、滴下時間を含む全反応時間も、滴下時間と同様に条件により異なるが、通常、30分〜8時間であり、45分〜7時間が好ましく、1時間〜6時間がより好ましい。   What is necessary is just to determine the reaction temperature in these methods suitably with initiator seed | species. Usually, it is 30 to 180 ° C, preferably 40 to 160 ° C, and more preferably 50 to 140 ° C. The dropping time varies depending on the reaction temperature, the type of initiator, the monomer to be reacted, etc., but is usually 30 minutes to 8 hours, preferably 45 minutes to 6 hours, and more preferably 1 hour to 5 hours. . Further, the total reaction time including the dropping time varies depending on the conditions similarly to the dropping time, but is usually 30 minutes to 8 hours, preferably 45 minutes to 7 hours, and more preferably 1 hour to 6 hours.

上記重合に使用されるラジカル開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−シクロプロピルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等が挙げられる。これらの開始剤は単独で又は2種以上を混合して使用できる。   Examples of the radical initiator used in the polymerization include azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (2 -Cyclopropylpropionitrile), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) and the like. These initiators can be used alone or in admixture of two or more.

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

重合反応により得られた樹脂は、再沈殿法により回収することが好ましい。すなわち、重合反応終了後、重合液を再沈溶媒に投入することにより、目的の樹脂を粉体として回収する。再沈溶媒としては、アルコール類やアルカン類等を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。再沈殿法の他に、分液操作やカラム操作、限外ろ過操作等により、単量体、オリゴマー等の低分子成分を除去して、樹脂を回収することもできる。   The resin obtained by the polymerization reaction is preferably recovered by a reprecipitation method. That is, after completion of the polymerization reaction, the target resin is recovered as a powder by introducing the polymerization solution into a reprecipitation solvent. As the reprecipitation solvent, alcohols or alkanes can be used alone or in admixture of two or more. In addition to the reprecipitation method, the resin can be recovered by removing low-molecular components such as monomers and oligomers by a liquid separation operation, a column operation, an ultrafiltration operation, or the like.

[A]重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)は、特に限定されないが、1,000以上500,000以下が好ましく、2,000以上400,000以下がより好ましく、3,000以上300,000以下が特に好ましい。なお、[A]重合体のMwが1,000未満であると、レジストとしたときの耐熱性が低下する傾向がある。一方、[A]重合体のMwが500,000を超えると、レジストとしたときの現像性が低下する傾向がある。   [A] The weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer is not particularly limited, but is preferably 1,000 or more and 500,000 or less, more preferably 2,000 or more and 400,000 or less. Preferably, it is 3,000 or more and 300,000 or less. In addition, when the Mw of the [A] polymer is less than 1,000, the heat resistance when used as a resist tends to decrease. On the other hand, when the Mw of the [A] polymer exceeds 500,000, the developability when used as a resist tends to be lowered.

また、[A]重合体のGPCによるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)に対するMwの比(Mw/Mn)は、通常、1以上5以下であり、1以上3以下が好ましく、1以上2以下がより好ましい。Mw/Mnをこのような範囲とすることで、フォトレジスト膜が解像性能に優れたものとなる。   [A] The ratio (Mw / Mn) of Mw to the number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene by GPC of the polymer is usually from 1 to 5, preferably from 1 to 3, preferably from 1 to 2. More preferred. By setting Mw / Mn in such a range, the photoresist film has excellent resolution performance.

本明細書のMw及びMnは、GPCカラム(東ソー社、G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本)を用い、流量1.0mL/分、溶出溶媒テトラヒドロフラン、カラム温度40℃の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするGPCにより測定した値をいう。   Mw and Mn in this specification are GPC columns (Tosoh Corporation, 2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL), with a flow rate of 1.0 mL / min, elution solvent tetrahydrofuran, and column temperature of 40 ° C. under analysis conditions. The value measured by GPC using monodisperse polystyrene as a standard.

<[B]酸発生体>
[B]酸発生体は、露光により酸を発生し、その酸により[A]重合体中に存在する酸解離性基を解離させる。その結果、露光部が現像液に溶解性となる。当該感放射線性樹脂組成物における[B]酸発生体の含有形態としては、後述するような化合物の形態(以下、「[B]酸発生剤ともいう)でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これら両方の形態でもよい。
<[B] Acid generator>
[B] The acid generator generates an acid upon exposure, and the acid dissociable groups present in the [A] polymer are dissociated by the acid. As a result, the exposed portion becomes soluble in the developer. The content form of the [B] acid generator in the radiation sensitive resin composition is incorporated as part of the polymer even in the form of a compound as described later (hereinafter also referred to as “[B] acid generator”). Both forms may be used.

[B]酸発生剤としては、スルホニウム塩やヨードニウム塩等のオニウム塩化合物、有機ハロゲン化合物、ジスルホン類やジアゾメタンスルホン類等のスルホン化合物を挙げることができる。これらのうち、[B]酸発生体の好適な具体例としては、例えば、特開2009−134088号公報の段落[0080]〜[0113]に記載されている化合物などを挙げることができる。   [B] Examples of the acid generator include onium salt compounds such as sulfonium salts and iodonium salts, organic halogen compounds, and sulfone compounds such as disulfones and diazomethane sulfones. Among these, preferable specific examples of the [B] acid generator include, for example, compounds described in paragraphs [0080] to [0113] of JP-A-2009-134088.

[B]酸発生剤としては、具体的には、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ノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロ−n−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)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、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ノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、シクロヘキシル・2−オキソシクロヘキシル・メチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジシクロヘキシル・2−オキソシクロヘキシルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、2−オキソシクロヘキシルジメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−ヒドロキシ−1−ナフチルジメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、   [B] Specific examples of the acid generator include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, diphenyliodonium perfluoro-n-octanesulfonate, and bis (4-t-butylphenyl) iodonium. Trifluoromethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium perfluoro-n-octanesulfonate, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium Nonafluoro-n-butanesulfonate, triphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, cyclohexyl 2-oxocyclohexyl Le methyl trifluoromethanesulfonate, dicyclohexyl-2-oxo-cyclohexyl trifluoromethane sulfonate, 2-oxo-cyclohexyl dimethyl sulfonium trifluoromethane sulfonate, 4-hydroxy-1-naphthyl dimethyl sulfonium trifluoromethane sulfonate,

4−ヒドロキシ−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−ヒドロキシ−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−ヒドロキシ−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(1−ナフチルアセトメチル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(1−ナフチルアセトメチル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(1−ナフチルアセトメチル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、   4-hydroxy-1-naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 4-hydroxy-1-naphthyltetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-hydroxy-1-naphthyltetrahydrothiophenium perfluoro-n- Octanesulfonate, 1- (1-naphthylacetomethyl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (1-naphthylacetomethyl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (1-naphthylacetomethyl) Tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- 3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium nonafluoro -n- butane sulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium perfluoro -n- octane sulfonate,

トリフルオロメタンスルホニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボジイミド、ノナフルオロ−n−ブタンスルホニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボジイミド、パーフルオロ−n−オクタンスルホニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボジイミド、N−ヒドロキシスクシイミドトリフルオロメタンスルホネート、N−ヒドロキシスクシイミドノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、N−ヒドロキシスクシイミドパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1,8−ナフタレンジカルボン酸イミドトリフルオロメタンスルホネートが好ましい。   Trifluoromethanesulfonylbicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarbodiimide, nonafluoro-n-butanesulfonylbicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarbodiimide , Perfluoro-n-octanesulfonylbicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarbodiimide, N-hydroxysuccinimide trifluoromethanesulfonate, N-hydroxysuccinimide nonafluoro-n- Butanesulfonate, N-hydroxysuccinimide perfluoro-n-octanesulfonate, and 1,8-naphthalenedicarboxylic acid imide trifluoromethanesulfonate are preferred.

これらの[B]酸発生剤は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。[B]酸発生体の使用量としては、レジストとしての感度および現像性を確保する観点から、[A]重合体100質量部に対して、通常、0.1質量部以上20質量部以下、好ましくは0.5質量部以上15質量部以下である。この場合、[B]酸発生剤の使用量が0.1質量部未満では、感度および現像性が低下する傾向があり、一方15質量部を超えると、放射線に対する透明性が低下し、所望のレジストパターンを得られ難くなるおそれがある。   These [B] acid generators may be used alone or in combination of two or more. [B] The amount of the acid generator used is usually 0.1 parts by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polymer [A] from the viewpoint of ensuring sensitivity and developability as a resist. Preferably they are 0.5 mass part or more and 15 mass parts or less. In this case, if the amount of the [B] acid generator used is less than 0.1 parts by mass, the sensitivity and developability tend to decrease. On the other hand, if it exceeds 15 parts by mass, the transparency to radiation decreases, and the desired There is a risk that it may be difficult to obtain a resist pattern.

<[C]重合体>
当該感放射線性樹脂組成物は、好適成分として[C][A]重合体よりフッ素原子含有率が高い重合体をさらに含有できる。当該感放射線性組成物が[C]重合体を含有することで、レジスト膜の疎水性が向上し液浸露光を行った場合においても物質溶出抑制性に優れ、また、レジスト膜と液浸液との後退接触角を十分に高くでき、高速でスキャン露光した場合に水滴が残らない等の効果を奏する為、当該感放射線性組成物の液浸露光用としての有用性が高まる。
<[C] polymer>
The said radiation sensitive resin composition can further contain the polymer whose fluorine atom content rate is higher than a [C] [A] polymer as a suitable component. When the radiation-sensitive composition contains a [C] polymer, the hydrophobicity of the resist film is improved, and even when immersion exposure is performed, the substance elution suppression is excellent, and the resist film and the immersion liquid The receding contact angle can be sufficiently high, and when the scan exposure is performed at a high speed, water droplets do not remain, and the usefulness of the radiation-sensitive composition for immersion exposure is enhanced.

[C]重合体の態様としては、例えば
主鎖にフッ素化アルキル基が結合した構造;
側鎖にフッ素化アルキル基が結合した構造;
主鎖と側鎖とにフッ素化アルキル基が結合した構造が挙げられる。
[C] As an aspect of the polymer, for example, a structure in which a fluorinated alkyl group is bonded to the main chain;
A structure in which a fluorinated alkyl group is bonded to the side chain;
Examples include a structure in which a fluorinated alkyl group is bonded to the main chain and the side chain.

主鎖にフッ素化アルキル基が結合した構造を与える単量体としては、例えばα−トリフルオロメチルアクリレート化合物、β−トリフルオロメチルアクリレート化合物、α,β−トリフルオロメチルアクリレート化合物、1種類以上のビニル部位の水素がトリフルオロメチル基等のフッ素化アルキル基で置換された化合物等が挙げられる。   As a monomer that gives a structure in which a fluorinated alkyl group is bonded to the main chain, for example, an α-trifluoromethyl acrylate compound, a β-trifluoromethyl acrylate compound, an α, β-trifluoromethyl acrylate compound, one or more types Examples thereof include compounds in which the hydrogen at the vinyl moiety is substituted with a fluorinated alkyl group such as a trifluoromethyl group.

側鎖にフッ素化アルキル基が結合した構造を与える単量体としては、例えばノルボルネン等の脂環式オレフィン化合物の側鎖がフッ素化アルキル基やその誘導体であるもの、アクリル酸又はメタクリル酸の側鎖がフッ素化アルキル基やその誘導体のエステル化合物、1種類以上のオレフィンの側鎖(二重結合を含まない部位)がフッ素化アルキル基やその誘導体であるもの等が挙げられる。   Monomers that give a structure in which a fluorinated alkyl group is bonded to the side chain include, for example, those in which the side chain of an alicyclic olefin compound such as norbornene is a fluorinated alkyl group or a derivative thereof, acrylic acid or methacrylic acid side Examples thereof include ester compounds in which the chain is a fluorinated alkyl group or a derivative thereof, and one or more olefin side chains (sites not including a double bond) being a fluorinated alkyl group or a derivative thereof.

主鎖と側鎖とにフッ素化アルキル基が結合した構造を与える単量体としては、例えばα−トリフルオロメチルアクリル酸、β−トリフルオロメチルアクリル酸、α,β−トリフルオロメチルアクリル酸等の側鎖がフッ素化アルキル基やその誘導体のエステル化合物、1種類以上のビニル部位の水素がトリフルオロメチル基等のフッ素化アルキル基で置換された化合物の側鎖をフッ素化アルキル基やその誘導体で置換したもの、1種類以上の脂環式オレフィン化合物の二重結合に結合している水素をトリフルオロメチル基等のフッ素化アルキル基で置換し、かつ側鎖がフッ素化アルキル基やその誘導体であるもの等が挙げられる。なお、脂環式オレフィン化合物とは、環の一部が二重結合である化合物を示す。   Examples of the monomer that gives a structure in which a fluorinated alkyl group is bonded to the main chain and the side chain include α-trifluoromethylacrylic acid, β-trifluoromethylacrylic acid, α, β-trifluoromethylacrylic acid, and the like. Is a fluorinated alkyl group or its derivative ester compound. One or more vinyl moiety hydrogens are substituted with a fluorinated alkyl group such as a trifluoromethyl group. The hydrogen bonded to the double bond of one or more alicyclic olefin compounds is replaced with a fluorinated alkyl group such as a trifluoromethyl group, and the side chain is a fluorinated alkyl group or a derivative thereof. And the like. In addition, an alicyclic olefin compound shows the compound in which a part of ring is a double bond.

[C]重合体は、フッ素原子を有する(c1)構造単位及び/又は(c2)構造単位を有することが好ましく、酸解離性基を有する(c3)構造単位、ラクトン構造又は環状カーボネート構造を有する(c4)構造単位等の他の構造単位を有してもよい。   [C] The polymer preferably has (c1) structural unit and / or (c2) structural unit having a fluorine atom, and has (c3) structural unit, lactone structure or cyclic carbonate structure having an acid dissociable group. (C4) You may have other structural units, such as a structural unit.

(c1)構造単位としては、[A]重合体における(a4)構造単位として挙げたものと同様の構造単位を挙げることができる。(c2)構造単位としては、[A]重合体における(a5)構造単位として挙げたものと同様の構造単位を挙げることができる。また、(c3)構造単位としては、[A]重合体における(a1)構造単位として挙げたものと同様の構造単位を挙げることができる。(c4)構造単位としては、[A]重合体における(a3)構造単位として挙げたものと同様の構造単位を挙げることができる。   Examples of the structural unit (c1) include the same structural units as those cited as the structural unit (a4) in the [A] polymer. Examples of the structural unit (c2) include the same structural units as those exemplified as the structural unit (a5) in the [A] polymer. Moreover, as the structural unit (c3), the same structural units as those exemplified as the structural unit (a1) in the [A] polymer can be exemplified. Examples of the structural unit (c4) include the same structural units as those exemplified as the structural unit (a3) in the [A] polymer.

[C]重合体において、(c1)構造単位の含有割合としては、[C]重合体を構成する全構造単位に対して、5モル%〜80モル%が好ましく、10モル%〜80モル%がより好ましく、20モル%〜70モル%が特に好ましい。(c1)構造単位の含有割合が80モル%を超えると、レジスト膜の密着性が低下し、パターン倒れやパターン剥れを起こすおそれがある。なお、[C]重合体は(c1)構造単位を1種、又は2種以上を有してもよい。   In the [C] polymer, the content ratio of the (c1) structural unit is preferably 5 mol% to 80 mol% with respect to all the structural units constituting the [C] polymer, and is 10 mol% to 80 mol%. Is more preferable, and 20 mol% to 70 mol% is particularly preferable. (C1) When the content ratio of the structural unit exceeds 80 mol%, the adhesiveness of the resist film is lowered, and pattern collapse or pattern peeling may occur. In addition, the [C] polymer may have 1 type or 2 types or more of (c1) structural units.

[C]重合体において、(c2)構造単位の含有割合としては、[C]重合体を構成する全構造単位に対して、20モル%〜90モル%が好ましく、30モル%〜85モル%がより好ましい。なお、[C]重合体は(c2)構造単位を1種又は2種以上を有してもよい。   In the [C] polymer, the content ratio of the (c2) structural unit is preferably 20 mol% to 90 mol%, preferably 30 mol% to 85 mol%, based on all structural units constituting the [C] polymer. Is more preferable. In addition, the [C] polymer may have 1 type (s) or 2 or more types of (c2) structural units.

[C]重合体において、(c3)構造単位の含有割合としては、[C]重合体を構成する全構造単位に対して、5モル%〜40モル%が好ましく、10モル%〜30モル%がより好ましい。   In the [C] polymer, the content ratio of the (c3) structural unit is preferably 5 mol% to 40 mol% with respect to all the structural units constituting the [C] polymer, and is 10 mol% to 30 mol%. Is more preferable.

[C]重合体において、(c4)構造単位の含有割合としては、[C]重合体を構成する全構造単位に対して、0モル%〜70モル%が好ましく、10モル%〜40モル%がより好ましい。このような含有率とすることによって、レジストと基板との密着性を向上させることができる。一方、70モル%を超えると、良好なパターンが得られないおそれがある。   In the [C] polymer, the content ratio of the (c4) structural unit is preferably 0 mol% to 70 mol%, preferably 10 mol% to 40 mol%, based on all structural units constituting the [C] polymer. Is more preferable. By setting it as such a content rate, the adhesiveness of a resist and a board | substrate can be improved. On the other hand, when it exceeds 70 mol%, a good pattern may not be obtained.

<[C]重合体の合成方法>
[C]重合体は、例えば所定の各構造単位に対応する単量体を、ラジカル重合開始剤を使用し、適当な溶媒中で重合することにより製造できる。
<[C] Polymer Synthesis Method>
[C] The polymer can be produced, for example, by polymerizing a monomer corresponding to each predetermined structural unit in a suitable solvent using a radical polymerization initiator.

上記重合に使用されるラジカル重合開始剤及び溶媒としては、例えば[A]重合体の合成方法で挙げたものと同様の溶媒が挙げられる。   Examples of the radical polymerization initiator and solvent used for the polymerization include the same solvents as those mentioned in the method for synthesizing [A] polymer.

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

[C]重合体のGPC法によるMwとしては、1,000〜100,000が好ましく、1,000〜50,000がより好ましく、1,000〜30,000が特に好ましい。[C]重合体のMwを上記範囲とすることで、これを含有する当該感放射線性樹脂組成物はリソグラフィー性能に優れる。   [C] The Mw of the polymer by the GPC method is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 1,000 to 50,000, and particularly preferably 1,000 to 30,000. [C] By making Mw of a polymer into the said range, the said radiation sensitive resin composition containing this is excellent in lithography performance.

[C]重合体のMwとMnとの比(Mw/Mn)としては、通常1〜3であり、好ましくは1〜2である。   [C] The ratio (Mw / Mn) between Mw and Mn of the polymer is usually 1 to 3, preferably 1 to 2.

<[D]含窒素化合物>
当該感放射線性樹脂組成物は、さらに[D]含窒素化合物を含有していることが好ましい。[D]含窒素化合物は、露光により[B]酸発生体から生じる酸のレジスト被膜中における拡散現象を制御し、非露光領域における好ましくない化学反応を抑制する効果を奏し、レジストとしての解像度がより向上するとともに、得られる感放射線性樹脂組成物の貯蔵安定性が向上する。[D]含窒素化合物の当該感放射線性樹脂組成物における含有形態としては、遊離の化合物の形態でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[D] Nitrogen-containing compound>
The radiation sensitive resin composition preferably further contains a [D] nitrogen-containing compound. [D] The nitrogen-containing compound controls the diffusion phenomenon of the acid generated from the [B] acid generator upon exposure in the resist film, and suppresses an undesirable chemical reaction in the non-exposed region, and has a resolution as a resist. While improving further, the storage stability of the obtained radiation sensitive resin composition improves. [D] The inclusion form of the nitrogen-containing compound in the radiation-sensitive resin composition may be a free compound form, a form incorporated as part of a polymer, or both forms.

[D]含窒素化合物としては、例えば下記式で表される。   [D] The nitrogen-containing compound is represented by the following formula, for example.

Figure 0005655579
Figure 0005655579

上記式中、Rd1〜Rd5はそれぞれ独立して、水素原子、又は直鎖状、分岐状、環状の炭素数1〜20のアルキル基、アリール基、若しくはアラルキル基である。但し、これらの基は置換基を有していてもよい。また、Rd1とRd2とがそれぞれが結合する窒素原子と共に、及び/又はRd3とRd4とがそれぞれが結合する炭素原子と共に、互いに結合して、炭素数4〜20の2価の飽和若しくは不飽和の炭化水素基又はその誘導体を形成してもよい。 In the above formula, R d1 to R d5 are each independently a hydrogen atom, or a linear, branched, or cyclic C 1-20 alkyl group, aryl group, or aralkyl group. However, these groups may have a substituent. In addition, R d1 and R d2 are bonded to each other with a nitrogen atom to which R d1 and R d2 are bonded and / or R d3 and R d4 are bonded to each other with a carbon atom to which R d3 and R d4 are bonded. Alternatively, an unsaturated hydrocarbon group or a derivative thereof may be formed.

上記式で表される[D]含窒素化合物としては、例えばN−t−ブトキシカルボニルジ−n−オクチルアミン、N−t−アミロキシカルボニルジ−n−オクチルアミン、N−t−ブトキシカルボニルジ−n−ノニルアミン、N−t−アミロキシカルボニルジ−n−ノニルアミン、N−t−ブトキシカルボニルジ−n−デシルアミン、N−t−アミロキシカルボニルジ−n−デシルアミン、N−t−ブトキシカルボニルジシクロヘキシルアミン、N−t−アミロ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−1−アダマンチルアミン、N−t−アミロキシカルボニル−1−アダマンチルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−2−アダマンチルアミン、N−t−アミロキシカルボニル−2−アダマンチルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−N−メチル−1−アダマンチルアミン、N−t−アミロキシカルボニル−N−メチル−1−アダマンチルアミン、(S)−(−)−1−(t−ブトキシカルボニル)−2−ピロリジンメタノール、(S)−(−)−1−(t−アミロキシカルボニル)−2−ピロリジンメタノール、(R)−(+)−1−(t−ブトキシカルボニル)−2−ピロリジンメタノール、(R)−(+)−1−(t−アミロキシカルボニル)−2−ピロリジンメタノール、N−t−ブトキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン、N−t−アミロキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン、N−t−ブトキシカルボニルピロリジン、N−t−アミロキシカルボニルピロリジン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニルピペラジン、N,N’−ジ−t−アミロキシカルボニルピペラジン、N,N−ジ−t−ブトキシカルボニル−1−アダマンチルアミン、N,N−ジ−t−アミロキシカルボニル−1−アダマンチルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、N−t−アミロキシカルボニル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニルヘキサメチレンジアミン、N,N’−ジ−t−アミロキシカルボニルヘキサメチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラ−t−ブトキシカルボニルヘキサメチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラ−t−アミロキシカルボニルヘキサメチレンジアミン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,7−ジアミノヘプタン、N,N’−ジ−t−アミロキシカルボニル−1,7−ジアミノヘプタン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,8−ジアミノオクタン、N,N’−ジ−t−アミロキシカルボニル−1,8−ジアミノオクタン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,9−ジアミノノナン、N,N’−ジ−t−アミロキシカルボニル−1,9−ジアミノノナン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,10−ジアミノデカン、N,N’−ジ−t−アミロキシカルボニル−1,10−ジアミノデカン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,12−ジアミノドデカン、N,N’−ジ−t−アミロキシカルボニル−1,12−ジアミノドデカン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、N,N’−ジ−t−アミロキシカルボニル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、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ベンズイミダゾール、N−t−アミロキシカルボニル−2−メチ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−アミロキシカルボニル−2−フェニルベンズイミダゾール等のN−t−アルキルアルコキシカルボニル基含有アミノ化合物等が挙げられる。   Examples of the [D] nitrogen-containing compound represented by the above formula include Nt-butoxycarbonyldi-n-octylamine, Nt-amyloxycarbonyldi-n-octylamine, and Nt-butoxycarbonyldi- -N-nonylamine, Nt-amyloxycarbonyldi-n-nonylamine, Nt-butoxycarbonyldi-n-decylamine, Nt-amyloxycarbonyldi-n-decylamine, Nt-butoxycarbonyldicyclohexyl Amine, Nt-amyloxycarbonyldicyclohexylamine, Nt-butoxycarbonyl-1-adamantylamine, Nt-amyloxycarbonyl-1-adamantylamine, Nt-butoxycarbonyl-2-adamantylamine, N -T-amyloxycarbonyl-2-adamantylamine, N- -Butoxycarbonyl-N-methyl-1-adamantylamine, Nt-amyloxycarbonyl-N-methyl-1-adamantylamine, (S)-(-)-1- (t-butoxycarbonyl) -2-pyrrolidine Methanol, (S)-(−)-1- (t-amyloxycarbonyl) -2-pyrrolidinemethanol, (R)-(+)-1- (t-butoxycarbonyl) -2-pyrrolidinemethanol, (R) -(+)-1- (t-amyloxycarbonyl) -2-pyrrolidinemethanol, Nt-butoxycarbonyl-4-hydroxypiperidine, Nt-amyloxycarbonyl-4-hydroxypiperidine, Nt-butoxy Carbonylpyrrolidine, Nt-amyloxycarbonylpyrrolidine, N, N′-di-t-butoxycarbonylpiperazine, N, '-Di-t-amyloxycarbonylpiperazine, N, N-di-t-butoxycarbonyl-1-adamantylamine, N, N-di-t-amyloxycarbonyl-1-adamantylamine, Nt-butoxycarbonyl -4,4'-diaminodiphenylmethane, Nt-amyloxycarbonyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, N, N'-di-t-butoxycarbonylhexamethylenediamine, N, N'-di-t-ami Roxycarbonylhexamethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetra-t-butoxycarbonylhexamethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetra-t-amyloxycarbonylhexamethylenediamine, N, N '-Di-t-butoxycarbonyl-1,7-diaminoheptane, N, N'-di-t-amyloxycarbo Nyl-1,7-diaminoheptane, N, N′-di-t-butoxycarbonyl-1,8-diaminooctane, N, N′-di-t-amyloxycarbonyl-1,8-diaminooctane, N, N′-di-t-butoxycarbonyl-1,9-diaminononane, N, N′-di-t-amyloxycarbonyl-1,9-diaminononane, N, N′-di-t-butoxycarbonyl-1,10 -Diaminodecane, N, N'-di-t-amyloxycarbonyl-1,10-diaminodecane, N, N'-di-t-butoxycarbonyl-1,12-diaminododecane, N, N'-di- t-amyloxycarbonyl-1,12-diaminododecane, N, N′-di-t-butoxycarbonyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, N, N′-di-t-amyloxycarbonyl- , 4′-diaminodiphenylmethane, Nt-butoxycarbonylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonylbenzimidazole, Nt-amyloxycarbonyl-2-methylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonyl-2-phenylbenz Examples thereof include Nt-alkylalkoxycarbonyl group-containing amino compounds such as imidazole and Nt-amyloxycarbonyl-2-phenylbenzimidazole.

また、窒素含有化合物としては、上記式で表される窒素含有化合物以外にも、例えば、3級アミン化合物、4級アンモニウムヒドロキシド化合物、光崩壊性塩基化合物、その他含窒素複素環化合物等が挙げられる。   In addition to the nitrogen-containing compound represented by the above formula, examples of the nitrogen-containing compound include a tertiary amine compound, a quaternary ammonium hydroxide compound, a photodegradable base compound, and other nitrogen-containing heterocyclic compounds. It is done.

3級アミン化合物としては、例えば
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、シクロヘキシルジメチルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、トリシクロヘキシルアミン等のトリ(シクロ)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、2,6−ジメチルアニリン、2,6−ジイソプロピルアニリン等の芳香族アミン類;
トリエタノールアミン、N,N−ジ(ヒドロキシエチル)アニリン等のアルカノールアミン類;
N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、1,3−ビス[1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル]ベンゼンテトラメチレンジアミン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、ビス(2−ジエチルアミノエチル)エーテル等が挙げられる。
Examples of tertiary amine compounds include triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-hexylamine, tri-n-heptylamine, tri-n-octylamine. , Tri (cyclo) alkylamines such as cyclohexyldimethylamine, dicyclohexylmethylamine, and tricyclohexylamine;
Fragrances such as aniline, N-methylaniline, N, N-dimethylaniline, 2-methylaniline, 3-methylaniline, 4-methylaniline, 4-nitroaniline, 2,6-dimethylaniline, 2,6-diisopropylaniline Group amines;
Alkanolamines such as triethanolamine and N, N-di (hydroxyethyl) aniline;
N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetrakis (2-hydroxypropyl) ethylenediamine, 1,3-bis [1- (4-aminophenyl) -1- Methylethyl] benzenetetramethylenediamine, bis (2-dimethylaminoethyl) ether, bis (2-diethylaminoethyl) ether and the like.

4級アンモニウムヒドロキシド化合物としては、例えばテトラ−n−プロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラ−n−ブチルアンモニウムヒドロキシド等が挙げられる。   Examples of the quaternary ammonium hydroxide compound include tetra-n-propylammonium hydroxide and tetra-n-butylammonium hydroxide.

[D]含窒素化合物の含有割合としては、[B]重合体100質量部に対して、10質量部以下が好ましく、8質量部以下がより好ましい。使用量が10質量部を超えると、レジストとしての感度が低下する傾向にある。   [D] As a content rate of a nitrogen-containing compound, 10 mass parts or less are preferable with respect to 100 mass parts of [B] polymers, and 8 mass parts or less are more preferable. When the amount used exceeds 10 parts by mass, the sensitivity as a resist tends to decrease.

<[E]溶媒>
当該感放射線性樹脂組成物は、通常、[E]溶媒を含有する。[E]溶媒としては、例えばアルコール系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒及びその混合溶媒等が挙げられる。
<[E] solvent>
The radiation-sensitive resin composition usually contains an [E] solvent. [E] Examples of the solvent include alcohol solvents, ketone solvents, amide solvents, ether solvents, ester solvents, and mixed solvents thereof.

アルコール系溶媒としては、例えば
メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール、iso−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、n−ペンタノール、iso−ペンタノール、2−メチルブタノール、sec−ペンタノール、tert−ペンタノール、3−メトキシブタノール、n−ヘキサノール、2−メチルペンタノール、sec−ヘキサノール、2−エチルブタノール、sec−ヘプタノール、3−ヘプタノール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、sec−オクタノール、n−ノニルアルコール、2,6−ジメチル−4−ヘプタノール、n−デカノール、sec−ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec−テトラデシルアルコール、sec−ヘプタデシルアルコール、フルフリルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、ジアセトンアルコール等のモノアルコール系溶媒;
エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、2,4−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2,4−ヘプタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等の多価アルコール系溶媒;
エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノ−2−エチルブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、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プロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル等の多価アルコール部分エーテル系溶媒等が挙げられる。
Examples of alcohol solvents include methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, iso-butanol, sec-butanol, tert-butanol, n-pentanol, iso-pentanol, 2-methylbutanol, sec-pentanol, tert-pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, sec-heptanol, 3-heptanol, n-octanol, 2-ethylhexanol , Sec-octanol, n-nonyl alcohol, 2,6-dimethyl-4-heptanol, n-decanol, sec-undecyl alcohol, trimethylnonyl alcohol, sec-tetradecyl alcohol, sec -Monoalcohol solvents such as heptadecyl alcohol, furfuryl alcohol, phenol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, 3,3,5-trimethylcyclohexanol, benzyl alcohol, diacetone alcohol;
Ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 2,4-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,5-hexanediol, 2,4-heptanediol, 2 -Polyhydric alcohol solvents such as ethyl-1,3-hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol;
Ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol mono-2-ethylbutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl Ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol Monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, polyhydric alcohol partial ether solvents such as dipropylene glycol monopropyl ether.

ケトン系溶媒としては、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル−iso−ブチルケトン、メチル−n−ペンチルケトン、エチル−n−ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジ−iso−ブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、メチルシクロヘキサノン、2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン、ジアセトンアルコール、アセトフェノン等のケトン系溶媒が挙げられる。   Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-iso-butyl ketone, methyl-n-pentyl ketone, ethyl-n-butyl ketone, methyl-n- Ketones such as hexyl ketone, di-iso-butyl ketone, trimethylnonanone, cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone, methylcyclohexanone, 2,4-pentanedione, acetonylacetone, diacetone alcohol, acetophenone A solvent is mentioned.

アミド系溶媒としては、例えばN,N’−ジメチルイミダゾリジノン、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド、N−メチルピロリドン等が挙げられる。   Examples of the amide solvents include N, N′-dimethylimidazolidinone, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpropionamide, N-methylpyrrolidone and the like can be mentioned.

エステル系溶媒としては、例えばジエチルカーボネート、プロピレンカーボネート、酢酸メチル、酢酸エチル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、酢酸n−プロピル、酢酸iso−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸iso−ブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸n−ペンチル、酢酸sec−ペンチル、酢酸3−メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2−エチルブチル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸n−ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノプロピルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノブチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリグリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸iso−アミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ−n−ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−ブチル、乳酸n−アミル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル等が挙げられる。   Examples of the ester solvents include diethyl carbonate, propylene carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, n-propyl acetate, iso-propyl acetate, n-butyl acetate, iso-butyl acetate, sec sec -Butyl, n-pentyl acetate, sec-pentyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methyl pentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, benzyl acetate, cyclohexyl acetate, methyl cyclohexyl acetate, n-nonyl acetate, acetoacetic acid Methyl, ethyl acetoacetate, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol acetate Cole mono-n-butyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol monoethyl ether acetate, diacetic acid Glycol, methoxytriglycol acetate, ethyl propionate, n-butyl propionate, iso-amyl propionate, diethyl oxalate, di-n-butyl oxalate, methyl lactate, ethyl lactate, n-butyl lactate, n-amyl lactate , Diethyl malonate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate and the like.

その他の溶媒としては、例えば
n−ペンタン、iso−ペンタン、n−ヘキサン、iso−ヘキサン、n−ヘプタン、iso−ヘプタン、2,2,4−トリメチルペンタン、n−オクタン、iso−オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;
ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、メチルエチルベンゼン、n−プロピルベンゼン、iso−プロピルベンゼン、ジエチルベンゼン、iso−ブチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジ−iso−プロピルベンセン、n−アミルナフタレン等の芳香族炭化水素系溶媒;
ジクロロメタン、クロロホルム、フロン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等の含ハロゲン溶媒等が挙げられる。
Examples of other solvents include n-pentane, iso-pentane, n-hexane, iso-hexane, n-heptane, iso-heptane, 2,2,4-trimethylpentane, n-octane, iso-octane, cyclohexane, Aliphatic hydrocarbon solvents such as methylcyclohexane;
Fragrances such as benzene, toluene, xylene, mesitylene, ethylbenzene, trimethylbenzene, methylethylbenzene, n-propylbenzene, iso-propylbenzene, diethylbenzene, iso-butylbenzene, triethylbenzene, di-iso-propylbenzene and n-amylnaphthalene Group hydrocarbon solvents;
And halogen-containing solvents such as dichloromethane, chloroform, chlorofluorocarbon, chlorobenzene, and dichlorobenzene.

これらの溶媒のうち、酢酸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メチルエーテル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノンが好ましい。   Of these solvents, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, ethyl lactate, γ-butyrolactone, and cyclohexanone are preferable.

<その他の任意成分>
当該感放射線性樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、[F]偏在化促進剤、脂環式骨格化合物、界面活性剤、増感剤等を含有できる。以下、これらのその他の任意成分について詳述する。これらのその他の任意成分は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。また、その他の任意成分の配合量は、その目的に応じて適宜決定することができる。
<Other optional components>
The said radiation sensitive resin composition can contain a [F] uneven distribution promoter, an alicyclic skeleton compound, surfactant, a sensitizer, etc. in the range which does not impair the effect of this invention. Hereinafter, these other optional components will be described in detail. These other optional components can be used alone or in admixture of two or more. Moreover, the compounding quantity of another arbitrary component can be suitably determined according to the objective.

[[F]偏在化促進剤]
当該感放射線性樹脂組成物は、液浸露光法を使用しレジストパターンを形成する場合等に、[F]偏在化促進剤を配合することができる。[F]偏在化促進剤を配合することで、[C]重合体をさらに表層近傍に偏在化させることができる。[F]偏在化促進剤としては、例えばγ−ブチロラクトン、プロピレンカーボネート等が挙げられる。
[[F] uneven distribution promoter]
The radiation-sensitive resin composition can be blended with an [F] uneven distribution accelerator when a resist pattern is formed using an immersion exposure method. By blending [F] an uneven distribution promoter, the [C] polymer can be further unevenly distributed in the vicinity of the surface layer. [F] Examples of the uneven distribution promoter include γ-butyrolactone and propylene carbonate.

[脂環式骨格化合物]
脂環式骨格化合物は、ドライエッチング耐性、パターン形状、基板との接着性等をさらに改善する作用を示す成分である。脂環式骨格化合物としては、例えば1−アダマンタンカルボン酸、2−アダマンタノン、1−アダマンタンカルボン酸t−ブチル等のアダマンタン誘導体類;デオキシコール酸t−ブチル、デオキシコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、デオキシコール酸2−エトキシエチル等のデオキシコール酸エステル類;リトコール酸t−ブチル、リトコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、リトコール酸2−エトキシエチル等のリトコール酸エステル類;3−[2−ヒドロキシ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)エチル]テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン、2−ヒドロキシ−9−メトキシカルボニル−5−オキソ−4−オキサ−トリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン等が挙げられる。
[Alicyclic skeleton compound]
An alicyclic skeleton compound is a component that exhibits an action of further improving dry etching resistance, pattern shape, adhesion to a substrate, and the like. Examples of the alicyclic skeleton compound include adamantane derivatives such as 1-adamantanecarboxylic acid, 2-adamantanone, and 1-adamantanecarboxylic acid t-butyl; deoxycholic acid t-butyl, deoxycholic acid t-butoxycarbonylmethyl, Deoxycholic acid esters such as 2-ethoxyethyl deoxycholic acid; Lithocholic acid esters such as tert-butyl lithocholic acid, t-butoxycarbonylmethyl lithocholic acid, 2-ethoxyethyl lithocholic acid; 3- [2-hydroxy-2 , 2-bis (trifluoromethyl) ethyl] tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecane, 2-hydroxy-9-methoxycarbonyl-5-oxo-4-oxa-tricyclo [4.2.1.0 3,7 ] nonane, and the like.

[界面活性剤]
界面活性剤は塗布性、ストリエーション、現像性等を改良する作用を示す成分である。界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンn−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のノニオン系界面活性剤の他、以下商品名として、KP341(信越化学工業社)、ポリフローNo.75、同No.95(以上、共栄社化学社)、エフトップEF301、同EF303、同EF352(以上、トーケムプロダクツ社)、メガファックF171、同F173(以上、大日本インキ化学工業社)、フロラードFC430、同FC431(以上、住友スリーエム社)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(以上、旭硝子社)等が挙げられる。
[Surfactant]
Surfactants are components that have the effect of improving coatability, striation, developability, and the like. Examples of the surfactant include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene n-octylphenyl ether, polyoxyethylene n-nonylphenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol diacrylate. In addition to nonionic surfactants such as stearate, the following trade names are KP341 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow No. 75, no. 95 (above, Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), F-Top EF301, EF303, EF352 (above, Tochem Products), MegaFuck F171, F173 (above, Dainippon Ink and Chemicals), Florard FC430, FC431 ( Sumitomo 3M), Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC-101, SC-102, SC-103, SC-104, SC-105, SC-106 (above, Asahi Glass Co., Ltd.) ) And the like.

[増感剤]
増感剤は、放射線のエネルギーを吸収して、そのエネルギーを[A]化合物に伝達しそれにより酸の生成量を増加する作用を示すものであり、当該感放射線性樹脂組成物の「みかけの感度」を向上させる効果を有する。増感剤としては、例えばカルバゾール類、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ナフタレン類、フェノール類、ビアセチル、エオシン、ローズベンガル、ピレン類、アントラセン類、フェノチアジン類等が挙げられる。
[Sensitizer]
The sensitizer absorbs the energy of radiation and transmits the energy to the compound [A], thereby increasing the amount of acid produced. The “sensitivity of the radiation-sensitive resin composition” It has the effect of improving “sensitivity”. Examples of the sensitizer include carbazoles, acetophenones, benzophenones, naphthalenes, phenols, biacetyl, eosin, rose bengal, pyrenes, anthracenes, phenothiazines and the like.

<感放射線性組成物の調製>
当該感放射線性樹脂組成物は、例えば上記[E]溶媒中で、上記[A]重合体及び[B]酸発生体、好適成分である[C]重合体、必要に応じて加えられるその他の任意成分を所定の割合で混合することにより調製できる。当該感放射線性樹脂組成物は、通常、その使用に際して、全固形分濃度が1質量%〜50質量%、好ましくは2質量%〜25質量%となるように[E]溶媒に溶解した後、例えば孔径0.2μm程度のフィルターでろ過することによって調製される。
<Preparation of radiation-sensitive composition>
The radiation-sensitive resin composition is, for example, the above-mentioned [A] polymer and [B] acid generator, [C] polymer which is a suitable component in the above-mentioned [E] solvent, and other added as necessary. It can be prepared by mixing arbitrary components at a predetermined ratio. The radiation-sensitive resin composition is usually dissolved in an [E] solvent so that the total solid content concentration is 1% by mass to 50% by mass, preferably 2% by mass to 25% by mass, in use. For example, it is prepared by filtering with a filter having a pore size of about 0.2 μm.

<レジストパターンの形成方法>
本発明のパターン形成方法は、
当該感放射線性樹脂組成物を基板上に塗布し、レジスト膜を形成するレジスト膜形成工程(以下、「(i)工程」ともいう)、
上記レジスト膜の少なくとも一部に放射線を照射する露光する工程(以下、「(ii)工程」ともいう)、及び
上記露光されたレジスト膜を現像する現像工程(以下、「(iii)工程」ともいう)
を含む。以下、各工程を詳述する。
<Method for forming resist pattern>
The pattern forming method of the present invention comprises:
A resist film forming step (hereinafter also referred to as “(i) step”) in which the radiation-sensitive resin composition is applied onto a substrate to form a resist film;
An exposure step of irradiating at least a part of the resist film (hereinafter also referred to as “(ii) step”) and a development step of developing the exposed resist film (hereinafter referred to as “(iii) step”) Say)
including. Hereinafter, each process is explained in full detail.

[(i)工程]
本工程では、感放射線性樹脂組成物又はこれを溶剤に溶解させて得られた組成物溶液を、回転塗布、流延塗布、ロール塗布等の塗布手段によって、シリコンウエハー、二酸化シリコン、下層反射防止膜で被覆されたウエハー等の基板上に所定の膜厚となるように塗布し、次いでプレベークすることにより塗膜中の溶媒を揮発させることにより、レジスト膜を形成する。なお、上記下層反射防止膜は、例えば下層反射防止膜形成剤を用いて、上記基板表面に形成することができる。
[(I) Step]
In this step, the radiation-sensitive resin composition or a composition solution obtained by dissolving this in a solvent is applied to silicon wafer, silicon dioxide, lower layer antireflection by coating means such as spin coating, cast coating, roll coating, etc. A resist film is formed by applying a predetermined film thickness on a substrate such as a wafer covered with a film, and then pre-baking to volatilize the solvent in the coating film. The lower antireflection film can be formed on the substrate surface using, for example, a lower antireflection film forming agent.

[(ii)工程]
本工程では、工程(i)で形成されたレジスト膜に(場合によっては、水等の液浸媒体を介して)、放射線を照射し露光させる。なお、この際所定のパターンを有するマスクを通して放射線を照射する。放射線としては、目的とするパターンの線幅に応じて、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、荷電粒子線等から適宜選択して照射する。ArFエキシマレーザー(波長193nm)、KrFエキシマレーザー(波長248nm)に代表される遠紫外線が好ましく、ArFエキシマレーザーがより好ましい。次いで、露光されたフォトレジスト膜をポストエクスポージャーベーク(PEB)することで、レジスト膜の露光された部分において[B]酸発生体から発生した酸が重合体が脱保護される。PEBは、通常50℃〜180℃の範囲で適宜選択して実施される。
[Step (ii)]
In this step, the resist film formed in the step (i) is exposed by irradiation with radiation (in some cases, through an immersion medium such as water). At this time, radiation is irradiated through a mask having a predetermined pattern. As the radiation, irradiation is performed by appropriately selecting from visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-rays, charged particle beams and the like according to the line width of the target pattern. Far ultraviolet rays represented by ArF excimer laser (wavelength 193 nm) and KrF excimer laser (wavelength 248 nm) are preferable, and ArF excimer laser is more preferable. Next, the exposed photoresist film is subjected to post-exposure baking (PEB), so that the polymer generated from the [B] acid generator in the exposed portion of the resist film is deprotected. PEB is normally selected and carried out in the range of 50 ° C to 180 ° C.

[(iii)工程]
本工程は、露光されたレジスト膜を、現像液で現像することにより、所定のフォトレジストパターンを形成する。現像後は、水で洗浄し、乾燥することが一般的である。現像液としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、エチルジメチルアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、ピロール、ピペリジン、コリン、1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−[4.3.0]−5−ノネン等のアルカリ性化合物の少なくとも1種を溶解したアルカリ水溶液が好ましい。
[(Iii) Step]
In this step, a predetermined photoresist pattern is formed by developing the exposed resist film with a developer. After development, it is common to wash with water and dry. As the developer, for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine, methyldiethylamine, ethyl Dimethylamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo- [5.4.0] -7-undecene, 1,5-diazabicyclo- [4.3.0] An aqueous alkaline solution in which at least one alkaline compound such as -5-nonene is dissolved is preferable.

また、液浸露光を行う場合は、(ii)工程の前に、液浸液とレジスト膜との直接の接触を保護するために、液浸液不溶性の液浸用保護膜をレジスト膜上に設けてもよい。液浸用保護膜としては、(iii)工程の前に溶剤により剥離する溶剤剥離型保護膜(例えば、特開2006−227632号公報参照)、(ii)工程の現像と同時に剥離する現像液剥離型保護膜(例えば、WO2005−069076号公報、WO2006−035790号公報参照)のいずれを用いてもよい。但し、スループットの観点からは、現像液剥離型液浸用保護膜を用いることが好ましい。   When performing immersion exposure, before the step (ii), in order to protect the direct contact between the immersion liquid and the resist film, an immersion liquid insoluble immersion protective film is formed on the resist film. It may be provided. Examples of the immersion protective film include a solvent peeling type protective film that is peeled off by a solvent before the step (iii) (see, for example, JP-A-2006-227632), and (ii) a developer peeling that peels off simultaneously with the development in the step. Any of the mold protective films (for example, refer to WO2005-069096 and WO2006-035790) may be used. However, from the viewpoint of throughput, it is preferable to use a developer peeling type immersion protective film.

このようにして得られるレジストパターンは、パターン形状に優れるため、本発明のパターン形成方法は、リソグラフィー技術を応用した微細加工に好適である。   Since the resist pattern obtained in this way is excellent in pattern shape, the pattern forming method of the present invention is suitable for fine processing using a lithography technique.

<重合体>
本発明の重合体は、上記式(1)で表される構造単位(I)を有する。当該重合体は、環状スルホニル構造を含む上記特定構造を有することで適度な極性を示し、感放射線性樹脂組成物の成分として用いた場合に、他の成分との相溶性が向上するため、上記感放射線性樹脂組成物のパターン形成性、MEEF性能等を向上させることができる。また、当該重合体が硫黄原子を有することで、感放射線性樹脂組成物のエッチング耐性も向上させることができる。さらに、上記構造単位(I)において、エステル基と結合する炭素が3級炭素であるため、上記環状スルホニル構造部分が酸により解離し易い。そのため、当該重合体を含有する感放射線性樹脂組成物は、露光部において酸発生体から発生する酸の作用により現像液に対する溶解性を変化させることができ、露光部と未露光部のコントラストが向上し、良好なパターンを形成することができる。
なお、当該重合体については、感放射線性樹脂組成物が含有する[A]重合体として、すでに詳細に説明しているため、ここでの説明は省略する。
<Polymer>
The polymer of the present invention has the structural unit (I) represented by the above formula (1). The polymer has an appropriate polarity by having the specific structure containing a cyclic sulfonyl structure, and when used as a component of the radiation-sensitive resin composition, the compatibility with other components is improved. The pattern formability, MEEF performance, etc. of the radiation sensitive resin composition can be improved. Moreover, the etching tolerance of a radiation sensitive resin composition can also be improved because the said polymer has a sulfur atom. Furthermore, in the structural unit (I), since the carbon bonded to the ester group is a tertiary carbon, the cyclic sulfonyl structure portion is easily dissociated by an acid. Therefore, the radiation-sensitive resin composition containing the polymer can change the solubility in the developer due to the action of the acid generated from the acid generator in the exposed portion, and the contrast between the exposed portion and the unexposed portion can be changed. And a good pattern can be formed.
In addition, about the said polymer, since it has already demonstrated in detail as [A] polymer which a radiation sensitive resin composition contains, description here is abbreviate | omitted.

<化合物>
本発明の化合物は、上記式(i)で表される。当該化合物は、上記特定構造を有することで、当該重合体中に構造単位(I)を組み込む単量体として好適に用いることができる。また、当該化合物は、硫黄原子を環構成原子として含有する複素環化合物から簡便に合成することができる。
なお、当該化合物については、当該感放射線性樹脂組成物が含有する[A]重合体が有する構造単位(I)を与える単量体化合物として、すでに詳細に説明しているため、ここでの説明は省略する。
<Compound>
The compound of the present invention is represented by the above formula (i). By having the specific structure, the compound can be suitably used as a monomer for incorporating the structural unit (I) into the polymer. The compound can be easily synthesized from a heterocyclic compound containing a sulfur atom as a ring constituent atom.
The compound has already been described in detail as the monomer compound that gives the structural unit (I) of the [A] polymer contained in the radiation-sensitive resin composition. Is omitted.

以下に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

重合体のMw及びMnは、GPCカラム(東ソー社、G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本)を用い、以下の条件により測定した。
カラム温度:40℃
溶出溶媒:テトラヒドロフラン(和光純薬工業社)
流速:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
Mw and Mn of the polymer were measured under the following conditions using GPC columns (Tosoh Corporation, 2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL).
Column temperature: 40 ° C
Elution solvent: Tetrahydrofuran (Wako Pure Chemical Industries)
Flow rate: 1.0 mL / min Sample concentration: 1.0 mass%
Sample injection volume: 100 μL
Detector: Differential refractometer Standard material: Monodisperse polystyrene

H−NMR分析及び13C−NMR分析は、核磁気共鳴装置(日本電子社、JNM−EX270)を使用し測定した。 1 H-NMR analysis and 13 C-NMR analysis were measured using a nuclear magnetic resonance apparatus (JEOL Ltd., JNM-EX270).

<化合物の合成>
[実施例1](M−1)の合成
攪拌機及び滴下ロートを設置した1L反応器内に、ジヒドロ−3(2H)−チオフェノン1,1−ジオキサイド26.8g(200mmol)とジエチルエーテル200mLを仕込み、窒素下、滴下ロートから、臭化メチルマグネシウムのジエチルエーテル2M溶液100mL(200mmol)を滴下した後、20℃で16時間、攪拌下に反応させた。反応後、反応器内を0℃に冷却しながら、トリエチルアミン24.5g(242mmol)及び塩化メタクリロイル25.3g(242mmol)の混合物を滴下ロートから滴下した後、20℃で2時間、攪拌下に反応させた。得られた懸濁液を減圧ろ過し、ろ液を減圧濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=50/1)で精製することにより、下記式(M−1)で表される化合物17.9gを得た(収率41%)。
<Synthesis of compounds>
[Example 1] Synthesis of (M-1) In a 1 L reactor equipped with a stirrer and a dropping funnel, 26.8 g (200 mmol) of dihydro-3 (2H) -thiophenone 1,1-dioxide and 200 mL of diethyl ether were added. First, 100 mL (200 mmol) of a 2M solution of methylmagnesium bromide in diethyl ether was added dropwise from a dropping funnel under nitrogen, and the mixture was reacted at 20 ° C. with stirring for 16 hours. After the reaction, while cooling the inside of the reactor to 0 ° C., a mixture of 24.5 g (242 mmol) of triethylamine and 25.3 g (242 mmol) of methacryloyl chloride was dropped from the dropping funnel, and then reacted at 20 ° C. with stirring for 2 hours. I let you. The obtained suspension was filtered under reduced pressure, the filtrate was concentrated under reduced pressure, and the resulting residue was purified by silica gel column chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 50/1) to give the following formula (M -1) 17.9g of compound (yield 41%) was obtained.

H−NMRデータを以下に示す。
H−NMR(CDCl)δ:1.37(s、3H)、 1.89(s、3H)、2.16−2.23(m、2H)、2.43−2.77(m、2H)、3.08−3.22(m、2H)、5.46(s、1H)、6.00(s、1H、CH)
1 H-NMR data is shown below.
1 H-NMR (CDCl 3 ) δ: 1.37 (s, 3H), 1.89 (s, 3H), 2.16-2.23 (m, 2H), 2.43-2.77 (m 2H), 3.08-3.22 (m, 2H), 5.46 (s, 1H), 6.00 (s, 1H, CH)

Figure 0005655579
Figure 0005655579

[実施例2](M−2)の合成
実施例1において、出発物質としてジヒドロ−3(2H)−チオフェノン1,1−ジオキサイド26.8gの代わりに、1,1−ジオキソテトラヒドロチオピラン−4−オン29.6gを用いた以外は、実施例1と同様にして、下記式(M−2)で表される化合物21.4gを得た(トータル収率46%)。
Example 2 Synthesis of (M-2) In Example 1, instead of 26.8 g of dihydro-3 (2H) -thiophenone 1,1-dioxide as a starting material, 1,1-dioxotetrahydrothiopyran Except for using 29.6 g of -4-one, 21.4 g of a compound represented by the following formula (M-2) was obtained in the same manner as in Example 1 (total yield 46%).

H−NMRデータを以下に示す。
H−NMR(CDCl)δ:0.91(t、3H)、1.50−1.71(m、2H)、 1.90(s、3H)、1.96−2.01(m、2H)、2.11−2.21(m、2H)、2.78−2.97(m、2H)、3.11−3.31(m、2H)、5.46(s、1H)、6.00(s、1H、CH)
1 H-NMR data is shown below.
1 H-NMR (CDCl 3 ) δ: 0.91 (t, 3H), 1.50-1.71 (m, 2H), 1.90 (s, 3H), 1.96-2.01 (m 2H), 2.11-2.21 (m, 2H), 2.78-2.97 (m, 2H), 3.11-3.31 (m, 2H), 5.46 (s, 1H) ), 6.00 (s, 1H, CH)

Figure 0005655579
Figure 0005655579

[実施例3](M−3)の合成
実施例1において、出発物質として臭化メチルマグネシウムのジエチルエーテル2M溶液100mLの代わりに、臭化エチルマグネシウムのジエチルエーテル2M溶液100mLを用いた以外は、実施例1と同様にして、下記式(M−3)で表される化合物19.5gを得た(トータル収率42%)。
[Example 3] Synthesis of (M-3) In Example 1, 100 mL of ethylmagnesium bromide in diethyl ether 2M was used instead of 100 mL of methylmagnesium bromide in diethyl ether 2M as a starting material. In the same manner as in Example 1, 19.5 g of a compound represented by the following formula (M-3) was obtained (total yield 42%).

H−NMRデータを以下に示す。
H−NMR(CDCl)δ:0.89(t、3H)、1.49−1.68(m、2H)、 1.91(s、3H)、2.14−2.28(m、2H)、2.45−2.72(m、2H)、3.01−3.20(m、2H)、5.43(s、1H)、6.01(s、1H、CH)
1 H-NMR data is shown below.
1 H-NMR (CDCl 3 ) δ: 0.89 (t, 3H), 1.49-1.68 (m, 2H), 1.91 (s, 3H), 2.14-2.28 (m) 2H), 2.45-2.72 (m, 2H), 3.01-3.20 (m, 2H), 5.43 (s, 1H), 6.01 (s, 1H, CH)

Figure 0005655579
Figure 0005655579

[実施例4](M−4)の合成
実施例1において、出発物質としてジヒドロ−3(2H)−チオフェノン1,1−ジオキサイド26.8gの代わりに、1,1−ジオキソテトラヒドロチオピラン−4−オン29.6gを用い、臭化メチルマグネシウムのジエチルエーテル2M溶液100mLの代わりに、臭化エチルマグネシウムのジエチルエーテル2M溶液100mLを用いた以外は、実施例1と同様にして、下記式(M−4)で表される化合物20.2gを得た(トータル収率41%)。
Example 4 Synthesis of (M-4) In Example 1, 1,1-dioxotetrahydrothiopyran instead of 26.8 g of dihydro-3 (2H) -thiophenone 1,1-dioxide as starting material In the same manner as in Example 1, except that 29.6 g of -4-one was used and 100 mL of a 2M solution of ethyl magnesium bromide in diethyl ether was used instead of 100 mL of a 2M solution of methyl magnesium bromide in diethyl ether, the following formula 20.2 g of a compound represented by (M-4) was obtained (total yield 41%).

H−NMRデータを以下に示す。
H−NMR(CDCl)δ:0.88(t、3H)、1.48−1.68(m、2H)、 1.49−1.70(m、2H)、 1.88(s、3H)、1.92−2.00(m、2H)、2.12−2.38(m、2H)、2.76−2.92(m、2H)、3.12−3.34(m、2H)、5.48(s、1H)、6.03(s、1H、CH)
1 H-NMR data is shown below.
1 H-NMR (CDCl 3 ) δ: 0.88 (t, 3H), 1.48-1.68 (m, 2H), 1.49-1.70 (m, 2H), 1.88 (s) 3H), 1.92-2.00 (m, 2H), 2.12-2.38 (m, 2H), 2.76-2.92 (m, 2H), 3.12-3.34 (M, 2H), 5.48 (s, 1H), 6.03 (s, 1H, CH)

Figure 0005655579
Figure 0005655579

[実施例5](M−5)の合成
実施例1において、出発物質として臭化メチルマグネシウムのジエチルエーテル2M溶液100mLの代わりに、臭化イソプロピルマグネシウムのジエチルエーテル2M溶液100mLを用いた以外は、実施例1と同様にして、下記式(M−5)で表される化合物17.7gを得た(トータル収率36%)
Example 5 Synthesis of (M-5) In Example 1, 100 mL of isopropylmagnesium bromide in diethyl ether 2M was used instead of 100 mL of methylmagnesium bromide in diethyl ether 2M as a starting material. In the same manner as in Example 1, 17.7 g of a compound represented by the following formula (M-5) was obtained (total yield: 36%).

H−NMRデータを以下に示す。
H−NMR(CDCl)δ:0.88−0.94(m、6H)、1.50−1.67(m、2H)、 1.90(s、3H)、2.12−2.34(m、2H)、2.37−2.75(m、3H)、2.99−3.21(m、2H)、5.44(s、1H)、6.02(s、1H、CH)
1 H-NMR data is shown below.
1 H-NMR (CDCl 3 ) δ: 0.88-0.94 (m, 6H), 1.50-1.67 (m, 2H), 1.90 (s, 3H), 2.12-2 .34 (m, 2H), 2.37-2.75 (m, 3H), 2.99-3.21 (m, 2H), 5.44 (s, 1H), 6.02 (s, 1H) , CH)

Figure 0005655579
Figure 0005655579

[実施例6](M−6)の合成
実施例1において、出発物質としてジヒドロ−3(2H)−チオフェノン1,1−ジオキサイド26.8gの代わりに、1,1−ジオキソテトラヒドロチオピラン−4−オン29.6gを用い、臭化メチルマグネシウムのジエチルエーテル2M溶液100mLの代わりに、臭化イソプロピルマグネシウムのジエチルエーテル2M溶液100mLを用いた以外は、実施例1と同様にして、下記式(M−6)で表される化合物18.7gを得た(トータル収率36%)。
Example 6 Synthesis of (M-6) In Example 1, 1,1-dioxotetrahydrothiopyran instead of 26.8 g of dihydro-3 (2H) -thiophenone 1,1-dioxide as starting material In the same manner as in Example 1, except that 29.6 g of -4-one was used and 100 mL of 2M solution of isopropylmagnesium bromide in diethyl ether was used instead of 100 mL of 2M solution of methylmagnesium bromide in diethyl ether, the following formula 18.7 g of a compound represented by (M-6) was obtained (total yield 36%).

H−NMRデータを以下に示す。
H−NMR(CDCl)δ:0.88−0.93(m、6H)、1.47−1.69(m、2H)、 1.42−1.75(m、2H)、 1.85(s、3H)、1.88−2.10(m、2H)、2.12−2.58(m、3H)、2.76−2.92(m、2H)、3.12−3.34(m、2H)、5.48(s、1H)、6.03(s、1H、CH)
1 H-NMR data is shown below.
1 H-NMR (CDCl 3 ) δ: 0.88-0.93 (m, 6H), 1.47-1.69 (m, 2H), 1.42-1.75 (m, 2H), 1 .85 (s, 3H), 1.88-2.10 (m, 2H), 2.12-2.58 (m, 3H), 2.76-2.92 (m, 2H), 3.12 -3.34 (m, 2H), 5.48 (s, 1H), 6.03 (s, 1H, CH)

Figure 0005655579
Figure 0005655579

[実施例7](M−7)の合成
実施例1において、出発物質としてジヒドロ−3(2H)−チオフェノン1,1−ジオキサイド26.8gの代わりに、2−メチル‐3−オキソテトラヒドロチオフェン5,5−ジオキサイド29.6gを用いた以外は、実施例1と同様にして、下記式(M−7)で表される化合物21.4gを得た(トータル収率46%)。
[Example 7] Synthesis of (M-7) In Example 1, instead of 26.8 g of dihydro-3 (2H) -thiophenone 1,1-dioxide as a starting material, 2-methyl-3-oxotetrahydrothiophene 21.4 g of a compound represented by the following formula (M-7) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 29.6 g of 5,5-dioxide was used (total yield 46%).

H−NMRデータを以下に示す。
H−NMR(CDCl)δ:0.88(t、3H)、1.32−1.71(m、5H)、 1.90(s、3H)、2.11−2.31(m、2H)、2.41−2.70(m、2H)、3.25−3.42(m、1H)、5.44(s、1H)、6.03(s、1H、CH)
1 H-NMR data is shown below.
1 H-NMR (CDCl 3 ) δ: 0.88 (t, 3H), 1.32-1.71 (m, 5H), 1.90 (s, 3H), 2.11-2.31 (m 2H), 2.41-2.70 (m, 2H), 3.25-3.42 (m, 1H), 5.44 (s, 1H), 6.03 (s, 1H, CH)

Figure 0005655579
Figure 0005655579

<[A]重合体の合成>
[A]重合体及び後述する[C]重合体の合成に使用した単量体は上記式(M−1)〜(M−7)及び下記式(M−8)〜(M−14)で示される。
[実施例8]
化合物(M−1)19.2g(20モル%)、化合物(M−10)30.9g(30モル%)、化合物(M−11)10.9g(10モル%)、化合物(M−12)39.0g(40モル%)を200gの2−ブタノンに溶解し、AIBN3.61gを添加して単量体溶液を調製した。100gの2−ブタノンを入れた1,000mLの三口フラスコを30分窒素パージした後、撹拌しながら80℃に加熱し、調製した単量体溶液を滴下漏斗にて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、重合溶液を水冷して30℃以下に冷却した。2,000gのメタノール中に冷却した重合溶液を投入し、析出した白色粉末をろ別した。ろ別した白色粉末を400gのメタノールで2回洗浄した後、ろ別し、50℃で17時間乾燥させて白色粉末状の重合体(A−1)を得た(81.6g、収率82%)。得られた重合体(A−1)のMwは5,000であり、Mw/Mnは1.38であった。また、13C−NMR分析の結果、化合物(M−1)由来の構造単位:化合物(M−1)由来の構造単位:化合物(M−1)由来の構造単位:化合物(M−1)由来の構造単位の含有比率は、17.3:30.8:10.6:41.3(モル%)であった。
<[A] Synthesis of polymer>
Monomers used for the synthesis of the [A] polymer and the [C] polymer described below are the above formulas (M-1) to (M-7) and the following formulas (M-8) to (M-14). Indicated.
[Example 8]
Compound (M-1) 19.2 g (20 mol%), Compound (M-10) 30.9 g (30 mol%), Compound (M-11) 10.9 g (10 mol%), Compound (M-12) ) 39.0 g (40 mol%) was dissolved in 200 g of 2-butanone, and 3.61 g of AIBN was added to prepare a monomer solution. A 1,000 mL three-necked flask containing 100 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, then heated to 80 ° C. with stirring, and the prepared monomer solution was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel. The dripping start was set as the polymerization reaction start time, and the polymerization reaction was carried out for 6 hours. After completion of the polymerization reaction, the polymerization solution was cooled with water and cooled to 30 ° C. or lower. The cooled polymerization solution was put into 2,000 g of methanol, and the precipitated white powder was filtered off. The filtered white powder was washed twice with 400 g of methanol, filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powdery polymer (A-1) (81.6 g, yield 82). %). Mw of the obtained polymer (A-1) was 5,000, and Mw / Mn was 1.38. As a result of 13 C-NMR analysis, the structural unit derived from the compound (M-1): the structural unit derived from the compound (M-1): the structural unit derived from the compound (M-1): derived from the compound (M-1) The content ratio of the structural units was 17.3: 30.8: 10.6: 41.3 (mol%).

[実施例9〜18、比較例1〜2]
表1に記載の単量体を所定量配合した以外は、実施例8と同様に操作して重合体(A−2)〜(A−8)及び(a−1)〜(a−2)を得た。また、得られた各重合体のMw、Mw/Mn、収率(%)及び各重合体における各単量体に由来する構造単位の含有率を合わせて表1に示す。
[Examples 9-18, Comparative Examples 1-2]
The polymers (A-2) to (A-8) and (a-1) to (a-2) were operated in the same manner as in Example 8 except that a predetermined amount of the monomers listed in Table 1 were blended. Got. In addition, Table 1 shows the Mw, Mw / Mn, yield (%), and the content of the structural unit derived from each monomer in each polymer.

Figure 0005655579
Figure 0005655579

Figure 0005655579
Figure 0005655579

<[C]重合体の合成>
[合成例1]
化合物(M−9)17.4g(20モル%)、化合物(M−16)83.6g(80モル%)を100gの2−ブタノンに溶解し、AIBN3.43gを添加して単量体溶液を調製した。100gの2−ブタノンを入れた1000mLの三口フラスコを30分窒素パージした後、撹拌しながら80℃に加熱し、調製した単量体溶液を滴下漏斗にて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、重合溶液を水冷して30℃以下に冷却した。その重合溶液をエバポレーターにて重合溶液の重量が150gになるまで減圧濃縮した。その後、760gのメタノール及び40gの水の混合液中に濃縮液を投入し、スライム状の白色固体を析出させた。デカンテーションにて液体部を取り除き、回収した固体を60℃15時間で真空乾燥することにより、白色の粉体である重合体(C−1)を61.3g得た(収率61%)。Mwは3,500であり、Mw/Mnは1.66であった。また、13C−NMR分析の結果、化合物(M−9)由来の構造単位:化合物(M−16)由来の構造単位の含有比率が19.6:80.4(モル%)であった。
<Synthesis of [C] polymer>
[Synthesis Example 1]
Compound (M-9) 17.4 g (20 mol%) and compound (M-16) 83.6 g (80 mol%) were dissolved in 100 g of 2-butanone, and AIBN 3.43 g was added to the monomer solution. Was prepared. A 1000 mL three-necked flask containing 100 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, then heated to 80 ° C. with stirring, and the prepared monomer solution was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel. The dripping start was set as the polymerization reaction start time, and the polymerization reaction was carried out for 6 hours. After completion of the polymerization reaction, the polymerization solution was cooled with water and cooled to 30 ° C. or lower. The polymerization solution was concentrated under reduced pressure using an evaporator until the weight of the polymerization solution reached 150 g. Thereafter, the concentrated solution was poured into a mixed solution of 760 g of methanol and 40 g of water to precipitate a slime-like white solid. The liquid part was removed by decantation, and the recovered solid was vacuum-dried at 60 ° C. for 15 hours to obtain 61.3 g of polymer (C-1) as a white powder (yield 61%). Mw was 3,500 and Mw / Mn was 1.66. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of the structural unit derived from the compound (M-9): the structural unit derived from the compound (M-16) was 19.6: 80.4 (mol%).

[合成例2]
化合物(M−16)の代わりに、化合物(M−17)80モル%を用いた以外は合成例1と同様にして、白色の粉体である重合体(C−2)を得た。Mwは3,500であり、Mw/Mnは1.63であった。また、13C−NMR分析の結果、化合物(M−9)由来の構造単位:化合物(M−17)由来の構造単位の含有比率が20.3:79.7(モル%)であった。
[Synthesis Example 2]
A polymer (C-2), which is a white powder, was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 80 mol% of the compound (M-17) was used instead of the compound (M-16). Mw was 3,500 and Mw / Mn was 1.63. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of the structural unit derived from the compound (M-9) to the structural unit derived from the compound (M-17) was 20.3: 79.7 (mol%).

<感放射線性樹脂組成物の調製>
当該感放射線性樹脂組成物の調製で使用した[B]酸発生体、酸拡散制御剤及び溶媒は、下記のとおりである。
<Preparation of radiation-sensitive resin composition>
The [B] acid generator, acid diffusion controller and solvent used in the preparation of the radiation sensitive resin composition are as follows.

<[B]酸発生体>
下記式(B−1)で表される化合物
<[B] Acid generator>
Compound represented by the following formula (B-1)

Figure 0005655579
Figure 0005655579

<酸拡散制御剤>
下記式(D−1)で表される化合物。
<Acid diffusion control agent>
A compound represented by the following formula (D-1).

Figure 0005655579
Figure 0005655579

<溶媒>
以下、実施例及び比較例で用いた溶媒を示す。
(E−1)酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル
(E−2)シクロヘキサノン
(E−3)γ−ブチロラクトン
<Solvent>
Hereinafter, the solvents used in Examples and Comparative Examples are shown.
(E-1) Acetic acid propylene glycol monomethyl ether (E-2) Cyclohexanone (E-3) γ-butyrolactone

[実施例19]
実施例8で得られた重合体(A−1)100質量部、合成例1で得られた重合体(C−1)5質量部、酸発生体(B−1)9.9質量部、酸拡散制御剤(D−1)1.2質量部、及び溶媒(E−1)2,590質量部、(E−2)1,110質量部、(E−3)200質量部を混合し、得られた混合溶液を孔径0.20μmのフィルターでろ過して感放射線性樹脂組成物を調製した。
[Example 19]
100 parts by mass of the polymer (A-1) obtained in Example 8, 5 parts by mass of the polymer (C-1) obtained in Synthesis Example 1, 9.9 parts by mass of the acid generator (B-1), 1.2 parts by mass of the acid diffusion controller (D-1), 2,590 parts by mass of the solvent (E-1), 1,110 parts by mass of (E-2), and 200 parts by mass of (E-3) were mixed. The obtained mixed solution was filtered through a filter having a pore size of 0.20 μm to prepare a radiation sensitive resin composition.

[実施例20〜31、比較例3〜4]
[A]成分、[B]酸発生体、[C]重合体について、表2に示す配合処方にしたこと以外は、実施例16と同様の操作を行い各感放射線性樹脂組成物を調製した。
[Examples 20 to 31, Comparative Examples 3 to 4]
About the [A] component, the [B] acid generator, and the [C] polymer, except having set it as the mixing | blending prescription shown in Table 2, operation similar to Example 16 was performed and each radiation sensitive resin composition was prepared. .

Figure 0005655579
Figure 0005655579

<評価>
下記評価結果は表2に合わせて示す。
<Evaluation>
The following evaluation results are shown in Table 2.

[レジストパターンの形成]
下層反射防止膜(ARC66、日産化学製)を形成した12インチシリコンウェハ上に、上記感放射線性樹脂組成物をそれぞれ塗布して、100度で60秒間プレベーク(PB)を行い、膜厚75nmの塗膜を形成した。次に、この塗膜にArFエキシマレーザー液浸露光装置(NSR S610C、NIKON製)を用い、NA=1.3、ratio=0.800、Annularの条件により、マスクパターンを介して露光した。露光後、95℃で60秒間PEBを行った。その後、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液により現像し、水洗し、乾燥して、ポジ型のレジストパターンを形成した。
[Formation of resist pattern]
Each of the above-mentioned radiation-sensitive resin compositions was applied onto a 12-inch silicon wafer on which a lower antireflection film (ARC66, manufactured by Nissan Chemical Industries) was formed, and pre-baked (PB) at 100 degrees for 60 seconds, A coating film was formed. Next, this coating film was exposed through a mask pattern using an ArF excimer laser immersion exposure apparatus (NSR S610C, manufactured by NIKON) under the conditions of NA = 1.3, ratio = 0.800, and annular. After exposure, PEB was performed at 95 ° C. for 60 seconds. Thereafter, the resist film was developed with a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, washed with water, and dried to form a positive resist pattern.

上記のように形成したレジストパターンについて、以下のように各種物性を評価した。   Various physical properties of the resist pattern formed as described above were evaluated as follows.

[パターン形成性]
半導体用反射防止コート材(商品名「ARC66」、日産化学社製)を用いて、下層反射防止膜を形成した12インチシリコンウェハ上に、上述のように調製した感放射線性樹脂組成物を用いて、膜厚110nmの被膜を形成し、120℃で60秒間ソフトベーク(SB)を行った。次に、この被膜を、ArFエキシマレーザー液浸露光装置(商品名「NSR S610C」、NIKON社製)を用い、NA=1.3、iNA=1.27、ratio=0.800、DipoleX openAngle=35deg.の条件により、ターゲットサイズが幅45nmのラインアンドスペース(1L1S)のマスクパターンを介して露光した。露光後、80℃で60秒間ポストエクスポージャーベーク(PEB)を行った。その後、現像液として、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用い、クリーントラック(商品名:「LITHIUS Pro−i」東京エレクトロン社製)の現像装置により、GPノズルによる現像を10秒間実施した後、15秒間水洗し、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、幅45nmのラインアンドスペースを形成する露光量を最適露光量とした。この最適露光量にて形成したパターンの断面形状を、走査型電子顕微鏡(商品名:「S−4800」、日立ハイテクノロジーズ社製)にて観察し、図1に示すように、基板1上に形成されたパターン2の上部の線幅をL1、下部の線幅をL2としたとき、(L1−L2)/L1が−0.15〜+0.15の範囲になる場合を「良好」、(L1−L2)/L1が−0.15より小さい場合、または+0.15より大きい場合を「不良」として評価した。
[Pattern formability]
Using a radiation-sensitive resin composition prepared as described above on a 12-inch silicon wafer on which a lower-layer antireflection film is formed using an antireflection coating material for semiconductor (trade name “ARC66”, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) Then, a film having a thickness of 110 nm was formed, and soft baking (SB) was performed at 120 ° C. for 60 seconds. Next, this film was coated with an ArF excimer laser immersion exposure apparatus (trade name “NSR S610C”, manufactured by NIKON) using NA = 1.3, iNA = 1.27, ratio = 0.800, DipoleX openAngle = 35 deg. Under the conditions, exposure was performed through a mask pattern of a line and space (1L1S) having a target size of 45 nm in width. After exposure, post-exposure baking (PEB) was performed at 80 ° C. for 60 seconds. Thereafter, a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution was used as a developer, and development with a GP nozzle was performed for 10 seconds with a developing device of a clean track (trade name: “LITIUS Pro-i” manufactured by Tokyo Electron Ltd.). After the implementation, it was washed with water for 15 seconds and dried to form a positive resist pattern. At this time, the exposure amount for forming a line and space having a width of 45 nm was determined as the optimum exposure amount. The cross-sectional shape of the pattern formed with this optimum exposure dose was observed with a scanning electron microscope (trade name: “S-4800”, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), and as shown in FIG. When the upper line width of the formed pattern 2 is L1 and the lower line width is L2, (L1−L2) / L1 is in the range of −0.15 to +0.15. The case where L1-L2) / L1 was smaller than −0.15 or larger than +0.15 was evaluated as “bad”.

[MEEF性能]
ターゲットサイズが50nm1L/1Sのマスクパターンを介して露光し、線幅50nmのラインアンドスペース(LS)パターンが形成される露光量を最適露光量とした。次いで、最適露光量にてライン幅のターゲットサイズを43nm、44nm、45nm、46nm、47nmとするマスクパターンをそれぞれ用い、ピッチ100nmのLSパターンを形成し、レジスト膜に形成されたライン幅を測長SEM(日立製、CG4000)にて測定した。このとき、ターゲットサイズ(nm)を横軸に、各マスクパターンを用いてレジスト膜に形成されたライン幅(nm)を縦軸にプロットしたときの直線の傾きをMEEFとして算出した。その値が1に近いほどマスク再現性が良好であると判断し、MEEFの値が低い程、マスク作成コストを低減できる。
[MEEF performance]
The exposure amount at which a line-and-space (LS) pattern having a line width of 50 nm is formed by exposing through a mask pattern having a target size of 50 nm 1 L / 1S was defined as the optimum exposure amount. Next, an LS pattern with a pitch of 100 nm is formed using a mask pattern with an optimum exposure amount and a line width target size of 43 nm, 44 nm, 45 nm, 46 nm, and 47 nm, and the line width formed on the resist film is measured. Measurement was performed with SEM (Hitachi, CG4000). At this time, the slope of the straight line when the target size (nm) was plotted on the horizontal axis and the line width (nm) formed on the resist film using each mask pattern was plotted on the vertical axis was calculated as MEEF. It is determined that the mask reproducibility is better as the value is closer to 1, and the mask creation cost can be reduced as the MEEF value is lower.

[エッチング耐性]
直径12インチのシリコンウェハー上に、実施例及び比較例の各組成物をスピンコートした後、ホットプレート内にて100℃で60秒間加熱し、膜厚0.3μmのレジスト膜を形成し、このレジスト膜をエッチングシステム(東京エレクトロン社、Telius)を用い、下記のエッチング条件で評価を実施した。
CFガス流量: 150sccm
チャンバー圧力: 100mTorr
パワー: 300W(upper)/300W(bottom)
時間: 40sec
温度: 60℃
そして、エッチング処理前後の膜厚を測定して、エッチングレートを算出し、下記の基準でエッチング耐性を評価した。
「○」:エッチングレートが60nm/min未満の場合
「△」:エッチングレートが60以上120nm/min未満の場合
「×」:エッチングレートが120nm/min以上の場合
[Etching resistance]
After spin-coating the compositions of Examples and Comparative Examples on a silicon wafer having a diameter of 12 inches, it was heated in a hot plate at 100 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 0.3 μm. The resist film was evaluated using the etching system (Tokyo Electron, Telius) under the following etching conditions.
CF 4 gas flow rate: 150sccm
Chamber pressure: 100 mTorr
Power: 300W (upper) / 300W (bottom)
Time: 40sec
Temperature: 60 ° C
And the film thickness before and behind an etching process was measured, the etching rate was computed, and the etching tolerance was evaluated on the following reference | standard.
“◯”: When the etching rate is less than 60 nm / min “Δ”: When the etching rate is 60 or more and less than 120 nm / min “X”: When the etching rate is 120 nm / min or more

表2に示す通り、本発明の感放射線性樹脂組成物は、パターン形成性、エッチング耐性及びMEEF性能に優れることがわかった。本発明の感放射線性樹脂組成物を用いると、良好な微細パターンを形成することができる。   As shown in Table 2, it was found that the radiation sensitive resin composition of the present invention was excellent in pattern formability, etching resistance and MEEF performance. When the radiation sensitive resin composition of the present invention is used, a good fine pattern can be formed.

本発明の感放射線性樹脂組成物は、半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイスのリソグラフィー工程におけるレジストパターンの形成において好適に用いられる。   The radiation sensitive resin composition of this invention is used suitably in formation of the resist pattern in the lithography process of various electronic devices, such as a semiconductor device and a liquid crystal device.

1 基板
2 パターン
1 substrate 2 pattern

Claims (12)

[A]下記式(1)で表される基Rを含む構造単位(I)を有する重合体、及び
[B]感放射線性酸発生体
を含有する感放射線性樹脂組成物。
Figure 0005655579
(式(1)中、Xは、単結合又は2価の連結基である。Rは、炭素数1〜20の脂肪族鎖状炭化水素基又は炭素数4〜20の脂環式炭化水素基である。Z及びZは、それぞれ独立して、炭素数1〜14の2価の脂肪族炭化水素基であり、Rの結合している炭素原子及び−SO−と共に核原子数4〜30の脂肪族複素環基を形成する。但し、ZとZとが互いに結合していてもよい。上記Z及びZの脂肪族炭化水素基が有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。)
[A] A polymer having a structural unit (I) containing a group R S represented by the following formula (1), and [B] a radiation-sensitive resin composition containing a radiation-sensitive acid generator.
Figure 0005655579
(In formula (1), X, .R 2 is a single bond or a divalent linking group, having 1 to 20 carbon atoms linear aliphatic hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon having 4 to 20 carbon atoms Z 1 and Z 2 are each independently a divalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 14 carbon atoms, and a nuclear atom together with the carbon atom to which R 2 is bonded and —SO 2 —. An aliphatic heterocyclic group of 4 to 30 is formed, provided that Z 1 and Z 2 may be bonded to each other, part of the hydrogen atoms possessed by the aliphatic hydrocarbon group of Z 1 and Z 2 Or all may be substituted.)
上記構造単位(I)が、下記式(1−1)で表される構造単位(I−1)、下記式(1−2)で表される構造単位(I−2)、及び下記式(1−3)で表される構造単位(I−3)からなる群より選択される少なくとも一種の構造単位である請求項1に記載の感放射線性樹脂組成物。
Figure 0005655579
(式(1−1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。)
The structural unit (I) is a structural unit (I-1) represented by the following formula (1-1), a structural unit (I-2) represented by the following formula (1-2), and the following formula ( The radiation-sensitive resin composition according to claim 1, which is at least one structural unit selected from the group consisting of the structural unit (I-3) represented by 1-3).
Figure 0005655579
(In Formula (1-1), R 1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.)
上記Z及びZの脂肪族炭化水素基が、炭素数1〜8の脂肪族鎖状炭化水素基である請求項1又は請求項2に記載の感放射線性樹脂組成物。 The radiation-sensitive resin composition according to claim 1 or 2, wherein the aliphatic hydrocarbon group of Z 1 and Z 2 is an aliphatic chain hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms. 上記脂肪族複素環基が、単環の基である請求項1、請求項2又は請求項3に記載の感放射線性樹脂組成物。   The radiation-sensitive resin composition according to claim 1, wherein the aliphatic heterocyclic group is a monocyclic group. 上記Xの2価の連結基が、エステル基を含む請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物。   The radiation-sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the divalent linking group of X includes an ester group. [C][A]重合体よりフッ素原子含有率が高い重合体
をさらに含有する請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物。
[C] The radiation sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 5, further comprising a polymer having a higher fluorine atom content than the polymer [A].
[A]重合体が、下記式(2)で表される構造単位をさらに有する請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物。[A] The radiation sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the polymer further has a structural unit represented by the following formula (2).
Figure 0005655579
Figure 0005655579
(式(2)中、R(In formula (2), R a1a1 は、水素原子又はメチル基である。RIs a hydrogen atom or a methyl group. R a2a2 〜R~ R a4a4 は、それぞれ独立して、炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数4〜20の脂環式炭化水素基である。但し、RAre each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms. However, R a3a3 とRAnd R a4a4 とは互いに結合して、それらが結合している炭素原子と共に、炭素数4〜20の2価の脂環式炭化水素基を形成していてもよい。)And may be bonded to each other to form a divalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms together with the carbon atom to which they are bonded. )
[A]重合体が、ラクトン構造又は環状カーボネート構造を有する構造単位をさらに含む請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物。[A] The radiation sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 7, wherein the polymer further comprises a structural unit having a lactone structure or a cyclic carbonate structure. [A]重合体における構造単位(I)の含有率が、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、5モル%以上40モル%以下である請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物。The content of the structural unit (I) in the [A] polymer is 5 mol% or more and 40 mol% or less with respect to all the structural units constituting the [A] polymer. The radiation sensitive resin composition of Claim 1. [D]含窒素化合物[D] Nitrogen-containing compound
をさらに含有する請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物。The radiation sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 9, further comprising:
[E]溶媒[E] Solvent
をさらに含有する請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物。The radiation sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 10, further comprising:
(1)請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物を基板上に塗布し、レジスト膜を形成するレジスト膜形成工程、
(2)上記レジスト膜の少なくとも一部に放射線を照射する露光工程、及び
(3)露光された上記レジスト膜を現像する現像工程
を有するパターン形成方法。
(1) A resist film forming step of forming a resist film by applying the radiation-sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 11 on a substrate,
(2) A pattern forming method including an exposure step of irradiating at least a part of the resist film, and (3) a developing step of developing the exposed resist film.
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