JP5879719B2 - Radiation sensitive resin composition and pattern forming method - Google Patents

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Description

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

集積回路素子等を製造する微細加工の分野において、より高い集積度を得るためにKrFエキシマレーザー(波長248nm)やArFエキシマレーザー(波長193nm)等に代表される波長のより短い放射線を使用したリソグラフィ技術の開発が行われている。このエキシマレーザー用のフォトレジスト膜形成材料としては、通常、酸解離性基を有する成分と、放射線の照射により酸を発生する酸発生剤とを含有した化学増幅型レジストが用いられている。この化学増幅型レジストによると、上記放射線の照射により露光部に酸が発生し、この酸を触媒とする化学反応により、露光部と未露光部の現像液に対する溶解速度に差が生じパターンを形成させることができる。   In the field of microfabrication for manufacturing integrated circuit elements, etc., lithography using radiation with shorter wavelengths such as KrF excimer laser (wavelength 248 nm) and ArF excimer laser (wavelength 193 nm) in order to obtain a higher degree of integration. Technology is being developed. As a material for forming a photoresist film for excimer laser, a chemically amplified resist containing a component having an acid dissociable group and an acid generator that generates an acid upon irradiation with radiation is generally used. According to this chemically amplified resist, an acid is generated in the exposed area by the irradiation of the radiation, and a chemical reaction using this acid as a catalyst causes a difference in the dissolution rate in the developer between the exposed area and the unexposed area, thereby forming a pattern. Can be made.

かかるArFエキシマレーザー等に対応するリソグラフィ材料としては、例えば、優れた解像性及び焦点深度が得られるものとして、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が知られている(特許文献1〜3参照)。また、かかるリソグラフィ材料として、ポリマー主鎖とラクトン骨格の間にスペーサーを導入した特定のラクトン構造単位を含有する樹脂を用いたレジスト組成物が開発されており、解像力やラインエッジラフネスに加え、粗密依存性、露光マージン等の改良が検討されている(特許文献4〜9参照)。   As a lithographic material corresponding to such an ArF excimer laser, for example, a radiation-sensitive resin composition containing a lactone-containing (meth) acrylic polymer is known as one capable of obtaining excellent resolution and depth of focus. (See Patent Documents 1 to 3). As such lithography materials, a resist composition using a resin containing a specific lactone structural unit in which a spacer is introduced between a polymer main chain and a lactone skeleton has been developed. In addition to resolution and line edge roughness, Improvements such as dependency and exposure margin have been studied (see Patent Documents 4 to 9).

しかしながら、更なるデバイスの微細化が進んでいる近年にあっては、上記従来の組成物では、それらの要求を十分に満たすことはできていない。そこで、ラインアンドスペースパターンでのLWR(Line Width Roughness)及び断面形状、並びにコンタクトホールパターンでの狭ピッチにおけるCDU(Critical Dimention Uniformity)等を改良した感放射線性樹脂組成物、特に線幅45nm以下の液浸プロセスに適合可能な感放射線性樹脂組成物及びそれを用いたパターン形成方法の開発が急務になっている。   However, in recent years when further miniaturization of devices is progressing, the above-mentioned conventional composition cannot sufficiently satisfy these requirements. Accordingly, a radiation-sensitive resin composition having improved LWR (Line Width Roughness) and cross-sectional shape in a line and space pattern, CDU (Critical Dimension Uniformity) in a narrow pitch in a contact hole pattern, particularly a line width of 45 nm or less. There is an urgent need to develop a radiation-sensitive resin composition that can be adapted to an immersion process and a pattern forming method using the same.

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2005−352466号公報JP 2005-352466 A 特開2004−210917号公報JP 2004-210917 A 特開2008−31298号公報JP 2008-31298 A 特開2003−5375号公報JP 2003-5375 A 特開2003−255537号公報JP 2003-255537 A 特開2003−252933号公報JP 2003-252933 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、その目的はラインアンドスペースパターンでのLWR及び断面形状、並びにコンタクトホールパターンでの狭ピッチにおけるCDUに優れ、特に線幅45nm以下の液浸プロセスに適合できる感放射線性樹脂組成物及びそれを用いたパターン形成方法を提供することである。   The present invention has been made based on the above circumstances, and the object thereof is excellent in LWR and cross-sectional shape in a line-and-space pattern, and CDU in a narrow pitch in a contact hole pattern, and particularly in a line width of 45 nm or less. A radiation-sensitive resin composition that can be adapted to an immersion process and a pattern forming method using the same.

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]下記式(2)で表される化合物を含む酸発生体(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である。

Figure 0005879719
(式(1)中、Rは水素原子、メチル基、フッ素原子、又はトリフルオロメチル基である。Aは炭素数1〜4の2価の連結基である。Qは1価のラクトン基又はスルトン基である。上記ラクトン基及びスルトン基の水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。
式(2)中、Xはオニウムカチオンである。Yはフッ素原子を含有しないt+1価の炭化水素基である。Zは水素原子又は1価の有機基である。tは1〜3の整数である。但し、tが2以上の場合、複数のZは同一でも異なっていてもよい。) The invention made to solve the above problems is
[A] a polymer having a structural unit (I) represented by the following formula (1) (hereinafter also referred to as “[A] polymer”), and [B] a compound represented by the following formula (2). Containing acid generator (hereinafter also referred to as “[B] acid generator”)
Is a radiation-sensitive resin composition.
Figure 0005879719
(In Formula (1), R 1 is a hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom, or a trifluoromethyl group. A is a divalent linking group having 1 to 4 carbon atoms. Q is a monovalent lactone group. Or a part or all of hydrogen atoms of the lactone group and sultone group may be substituted.
In the formula (2), X + is an onium cation. Y is a t + 1 valent hydrocarbon group containing no fluorine atom. Z is a hydrogen atom or a monovalent organic group. t is an integer of 1 to 3. However, when t is 2 or more, the plurality of Z may be the same or different. )

当該感放射線性樹脂組成物は、上記特定構造を有する[A]重合体及び[B]酸発生体を含有することで、形成されるレジスト膜のラインアンドスペースパターンでのLWR及び断面形状に優れ、またコンタクトホールパターンでのCDUを満足する。その理由は必ずしも明らかではないが、[A]重合体はラクトン基又はスルトン基と、重合体分子鎖に結合したエステル基との間に、上記式(1)中のAで表される連結基を有しているため適度なスペースが確保され、それにより重合体の剛直性が適度に低下し、現像液等に対する親和性が高まり溶解性が向上すると同時に[B]酸発生体もレジスト膜中に分散し易くなり、結果として、得られるレジスト膜の上記特性が向上すること等が考えられる。   The radiation-sensitive resin composition is excellent in LWR and cross-sectional shape in a line-and-space pattern of a resist film to be formed by containing the [A] polymer and the [B] acid generator having the specific structure. In addition, the CDU in the contact hole pattern is satisfied. The reason is not necessarily clear, but the [A] polymer has a linking group represented by A in the above formula (1) between the lactone group or sultone group and the ester group bonded to the polymer molecular chain. Therefore, an appropriate space is ensured, whereby the rigidity of the polymer is appropriately lowered, the affinity for the developer is increased and the solubility is improved, and at the same time, the [B] acid generator is also present in the resist film. As a result, it can be considered that the above-described characteristics of the resulting resist film are improved.

上記構造単位(I)におけるQが下記式(q−1)で表されることが好ましい。

Figure 0005879719
(式(q−1)中、mは0〜2の整数である。Rはアルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシル基、シアノ基、−COOR、又は−OC(=O)Rであり、このアルキル基の水素原子の一部又は全部はハロゲン原子又はヒドロキシル基で置換されていてもよい。mが2の場合、2つのRは同一でも異なっていてもよい。R及びRはそれぞれ独立して水素原子又はアルキル基である。Rはメチレン基、炭素数2〜5のアルキレン基、酸素原子又は硫黄原子であり、このアルキレン基は炭素鎖中に酸素原子又は硫黄原子を含んでいてもよい。*は上記式(1)中のAに結合する部位を示す。) Q in the structural unit (I) is preferably represented by the following formula (q-1).
Figure 0005879719
(In Formula (q-1), m is an integer of 0 to 2. R 2 is an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, a cyano group, —COOR 4 , or —OC (═O) R 5 , in this case some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group may be substituted with a halogen atom or a hydroxyl group .m is 2, the two R 2 are good .R 4 and R 5 may be the same or different Each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group, and R 3 represents a methylene group, an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms, an oxygen atom or a sulfur atom, and the alkylene group contains an oxygen atom or a sulfur atom in the carbon chain. (* Indicates a site that binds to A in the above formula (1).)

上記Qが上記式(q−1)で表されるラクトン基であると、当該感放射線性樹脂組成物から形成されるレジスト膜は、ラインアンドスペースパターンでのLWR及び断面形状により優れ、またコンタクトホールパターンでのCDUがさらに向上する。   When the Q is a lactone group represented by the formula (q-1), the resist film formed from the radiation-sensitive resin composition is excellent in LWR and cross-sectional shape in a line and space pattern, and contact The CDU in the hole pattern is further improved.

上記構造単位(I)におけるQは下記式(q−2)で表されることが好ましい。

Figure 0005879719
(式(q−2)中、nは0〜2の整数である。Rはアルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシル基、シアノ基、−COOR、又は−OC(=O)Rであり、このアルキル基の水素原子の一部又は全部はハロゲン原子又はヒドロキシル基で置換されていてもよい。nが2の場合、2つのRは同一でも異なっていてもよい。R及びRはそれぞれ独立して水素原子又はアルキル基である。Rはメチレン基、炭素数2〜5のアルキレン基、酸素原子又は硫黄原子であり、上記アルキレン基は炭素鎖中に酸素原子又は硫黄原子を含んでいてもよい。*は上記式(1)中のAに結合する部位を示す。) Q in the structural unit (I) is preferably represented by the following formula (q-2).
Figure 0005879719
(In formula (q-2), n is an integer of 0 to 2. R 6 is an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, a cyano group, —COOR 8 , or —OC (═O) R 9 , A part or all of the hydrogen atoms of this alkyl group may be substituted with a halogen atom or a hydroxyl group, and when n is 2, two R 2 may be the same or different, and R 8 and R 9 are Each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group, and R 7 is a methylene group, an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms, an oxygen atom or a sulfur atom, and the alkylene group contains an oxygen atom or a sulfur atom in the carbon chain. (* Indicates a site that binds to A in the above formula (1).)

上記Qが上記式(q−2)で表されるスルトン基であると、当該感放射線性樹脂組成物から形成されるレジスト膜は、ラインアンドスペースパターンでのLWR及び断面形状により優れ、またコンタクトホールパターンでのCDUがさらに向上する。   When the Q is a sultone group represented by the formula (q-2), the resist film formed from the radiation-sensitive resin composition is excellent in LWR and cross-sectional shape in a line and space pattern, and contact The CDU in the hole pattern is further improved.

上記構造単位(I)におけるAが、−CHCHO−*、又は−CHCOO−*であることが好ましい。
(但し、*は上記ラクトン基又はスルトン基と結合する部位を示す。)
A in the structural unit (I) is preferably —CH 2 CH 2 O— * or —CH 2 COO— *.
(However, * indicates a site that binds to the lactone group or sultone group.)

上記Aが上記特定構造であると、[A]重合体において、ラクトン基又はスルホン基と重合体分子鎖に結合したエステル基との間に適度なスペースができる。それにより重合体の剛直性が好適に低下し、また現像液等に対する親和性がさらに高まって溶解性が向上するため、CDU等の特性がさらに向上すると考えられる。   When the A is the specific structure, in the [A] polymer, an appropriate space is formed between the lactone group or the sulfone group and the ester group bonded to the polymer molecular chain. As a result, the rigidity of the polymer is suitably reduced, and the affinity for the developer and the like is further increased to improve the solubility, so that the properties of CDU and the like are further improved.

[A]重合体は、酸解離性基を含む構造単位(II)をさらに有することが好ましい。このような構造単位(II)を有する[A]重合体を含有する当該感放射線性樹脂組成物から形成されるレジスト膜は、ラインアンドスペースパターンでのLWR及び断面形状により優れ、またコンタクトホールパターンでのCDUがさらに向上する。   [A] The polymer preferably further has a structural unit (II) containing an acid dissociable group. The resist film formed from the radiation-sensitive resin composition containing the [A] polymer having such a structural unit (II) is excellent in LWR and cross-sectional shape in a line and space pattern, and a contact hole pattern The CDU at is further improved.

[B]酸発生体が、下記式(3)で表される化合物をさらに含むことが好ましい。

Figure 0005879719
(X2+はオニウムカチオンである。R10はフッ素原子又は炭素数1〜4の炭化水素基であり、この炭化水素基の水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。Zは水素原子又は1価の有機基である。) [B] It is preferable that the acid generator further includes a compound represented by the following formula (3).
Figure 0005879719
(X 2+ is .R 10 is an onium cation is a fluorine atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, optionally .Z 2 substituted in some or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group It is a hydrogen atom or a monovalent organic group.)

[B]酸発生体が上記式(3)で表される化合物をさらに含むと、上記特定構造の2種類の酸発生剤を併用することになり、当該感放射線性樹脂組成物から形成されるレジスト膜は、ラインアンドスペースパターンでのLWR及び断面形状により優れ、またコンタクトホールパターンでのCDUをさらに向上することができる。   [B] When the acid generator further contains a compound represented by the above formula (3), two acid generators having the specific structure are used in combination, and the acid generator is formed from the radiation-sensitive resin composition. The resist film is excellent in LWR and cross-sectional shape in a line and space pattern, and can further improve CDU in a contact hole pattern.

当該感放射線性樹脂組成物は[C]フッ素原子を含有する重合体をさらに含有することが好ましい。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、特に液浸露光を行った場合において物質溶出抑制に優れ、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。その結果として当該感放射線性樹脂組成物から形成されるレジスト膜は、ラインアンドスペースパターンでのLWR及び断面形状により優れ、またコンタクトホールパターンでのCDUがさらに向上する。   The radiation-sensitive resin composition preferably further contains a polymer containing [C] fluorine atoms. When the radiation-sensitive composition contains the [C] polymer, the hydrophobicity of the resist film is improved. In particular, when immersion exposure is performed, the material elution is excellent, and the resist film and the immersion liquid The receding contact angle can be sufficiently high, and there are effects such as no water droplets remaining when scanning exposure is performed at high speed. As a result, the resist film formed from the radiation-sensitive resin composition is excellent in the LWR and the cross-sectional shape in the line and space pattern, and the CDU in the contact hole pattern is further improved.

本発明は、
(1)当該感放射線性樹脂組成物を基板上に塗布するレジスト膜形成工程、
(2)上記レジスト膜を露光する露光工程、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を含む。
The present invention
(1) a resist film forming step of applying the radiation sensitive resin composition on a substrate;
(2) an exposure step of exposing the resist film, and (3) a development step of developing the exposed resist film,
Including a pattern forming method.

本発明のパターン形成方法によれば、ラインアンドスペースパターンでのLWR及び断面形状により優れ、またコンタクトホールパターンでのCDUがさらに向上し、リソグラフィ特性に優れる微細なレジストパターンを形成することができる。   According to the pattern forming method of the present invention, it is possible to form a fine resist pattern that is superior in LWR and sectional shape in a line and space pattern, further improves CDU in a contact hole pattern, and has excellent lithography characteristics.

なお、本明細書にいう「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。   The “radiation” of the “radiation-sensitive resin composition” in the present specification is a concept including visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-rays, charged particle beams and the like.

本発明の感放射線性樹脂組成物によれば、ラインアンドスペースパターンでのLWR及び断面形状、コンタクトホールパターンにおける狭ピッチでのCDU等のリソグラフィ特性に優れた微細なレジストパターンを形成することができる。   According to the radiation-sensitive resin composition of the present invention, it is possible to form a fine resist pattern having excellent lithography characteristics such as LWR and cross-sectional shape in a line and space pattern, CDU at a narrow pitch in a contact hole pattern, and the like. .

<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。また、[C]フッ素原子を含有する重合体を好適に含有できる。さらに、本発明の効果を損なわない限り[D]酸拡散制御体、[E]溶媒、その他の任意成分を含有できる。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. Moreover, the polymer containing a [C] fluorine atom can be contained suitably. Furthermore, as long as the effects of the present invention are not impaired, the [D] acid diffusion controller, the [E] solvent, and other optional components can be contained. Hereinafter, each component will be described in detail.

<[A]重合体>
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)で表される構造単位(I)を有する。構造単位(I)はラクトン基又はスルトン基と、重合体分子鎖に結合したエステル基との間に上記Aで表される連結基を有しているため、[A]重合体の剛直性が適度に低下し、溶媒や現像液に対する親和性が高まり、溶解性が向上すると考えられる。また、同時に[B]酸発生体もレジスト膜中に分散し易くなり、結果として、得られるレジスト膜は、ラインアンドスペースパターンでのLWR及び断面形状により優れ、またコンタクトホールパターンでの真CDUがさらに向上すると考えられる。[A]重合体は構造単位(II)をさらに有することが好ましい。また、必要に応じて構造単位(III)、構造単位(IV)を有してもよい。以下それぞれについて詳述する。
<[A] polymer>
[A] polymer which the said radiation sensitive resin composition contains has the structural unit (I) represented by the said Formula (1). Since the structural unit (I) has a linking group represented by A between the lactone group or sultone group and the ester group bonded to the polymer molecular chain, [A] the rigidity of the polymer is It is considered that the solubility is moderately decreased, the affinity for the solvent and the developer is increased, and the solubility is improved. At the same time, the [B] acid generator is easily dispersed in the resist film. As a result, the resulting resist film is superior in LWR and cross-sectional shape in a line and space pattern, and has true CDU in a contact hole pattern. It is thought that it will further improve. [A] The polymer preferably further has the structural unit (II). Moreover, you may have structural unit (III) and structural unit (IV) as needed. Each will be described in detail below.

[構造単位(I)]
構造単位(I)は上記式(1)で表される。上記式(1)中、Rは水素原子、メチル基、フッ素原子又はトリフルオロメチル基である。Aは炭素数1〜4の2価の連結基である。Qは1価のラクトン基又はスルトン基である。上記ラクトン基及びスルトン基の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 represented by the above formula (1). In the above formula (1), R 1 is hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom or a trifluoromethyl group. A is a C1-C4 bivalent coupling group. Q is a monovalent lactone group or sultone group. Some or all of the hydrogen atoms of the lactone group and sultone group may be substituted.

上記式(1)中、Aで表す炭素数1〜4の2価の連結基は、特に限定されるものではないが、下記式(4)で表される基が好ましい。
−R11−R12−O−* ・・・(4)
Although the C1-C4 bivalent coupling group represented by A in said formula (1) is not specifically limited, The group represented by following formula (4) is preferable.
-R 11 -R 12 -O- * ··· ( 4)

上記式(4)中、R11はメチレン基又は炭素数2〜4の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基である。R12は単結合又はカルボニル基である。但し、*は式(1)中のQと結合する部位を示す。 In the formula (4), R 11 is a methylene group or a linear or branched alkylene group having 2 to 4 carbon atoms. R 12 is a single bond or a carbonyl group. However, * shows the site | part couple | bonded with Q in Formula (1).

上記R11としては、例えばメチレン基、エチレン基、プロピレン基等が挙げられる。これらのうち、メチレン基、エチレン基が好ましい。また、上記Aとしては、−CHCHO−*、又は−CHCOO−*が好ましい。 Examples of R 11 include a methylene group, an ethylene group, and a propylene group. Of these, a methylene group and an ethylene group are preferable. As the above-mentioned A, -CH 2 CH 2 O- * , or -CH 2 COO- * are preferred.

上記式(1)中、Qで表すラクトン基とはラクトン環の水素原子の1つを除いた基をいい、さらにラクトン環とは−O−C(O)−で表される構造を含む単環又は多環をいう。また、スルトン基とは、スルトン環の水素原子の1つを除いた基をいい、さらにスルトン環とは環状スルホネート構造を含む環をいう。   In the above formula (1), the lactone group represented by Q is a group obtained by removing one of the hydrogen atoms of the lactone ring, and the lactone ring is a simple substance including a structure represented by —O—C (O) —. Refers to a ring or polycycle. The sultone group refers to a group obtained by removing one hydrogen atom of the sultone ring, and the sultone ring refers to a ring including a cyclic sulfonate structure.

上記Qが表すラクトン基としては、例えば下記式(L−1)〜(L−6)で示される基等が挙げられる。   Examples of the lactone group represented by Q include groups represented by the following formulas (L-1) to (L-6).

Figure 0005879719
Figure 0005879719

上記式(L−1)〜(L−6)中、RLc1はメチレン基、炭素数2〜5のアルキレン基、酸素原子又は硫黄原子である。RLc2は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基である。nLc1は0又は1である。nLc2は0〜3の整数である。*は上記式(1)中、Aに結合する部位を示す。なお、式(L−1)〜(L−6)で表す基は置換基を有していてもよい。 In the above formulas (L-1) to (L-6), R Lc1 is a methylene group, an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms, an oxygen atom, or a sulfur atom. R Lc2 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. n Lc1 is 0 or 1. nLc2 is an integer of 0-3. * Shows the site | part couple | bonded with A in said formula (1). In addition, the group represented by Formula (L-1)-(L-6) may have a substituent.

上記ラクトン基が有してもよい置換基としては、炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシ基等が挙げられる。これらのうち、メチル基又はエチル基が好ましい。また、好ましい態様として、上記ラクトン環を含む1価の有機基がシアノ基以外の置換基で置換されているものを挙げることができる。さらに、別の好ましい態様として、上記ラクトン環を含む1価の有機基が全く置換基を有しないものが挙げられる。   Examples of the substituent that the lactone group may have include a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a linear or branched alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and the like. Of these, a methyl group or an ethyl group is preferable. Moreover, as a preferable aspect, the thing by which the monovalent organic group containing the said lactone ring is substituted by substituents other than a cyano group can be mentioned. Furthermore, another preferred embodiment is one in which the monovalent organic group containing the lactone ring has no substituent.

上記式(L−1)〜(L−6)のうち、(L−1)で表すラクトン基が好ましく、(L−1)で表すラクトン基の中でも上記式(q−1)で表すラクトン基がより好ましい。   Among the above formulas (L-1) to (L-6), a lactone group represented by (L-1) is preferable, and among the lactone groups represented by (L-1), a lactone group represented by the above formula (q-1). Is more preferable.

上記式(q−1)中、mは0〜2の整数である。Rはアルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシル基、シアノ基、−COOR、又は−OC(=O)Rであり、このアルキル基の水素原子の一部又は全部はハロゲン原子又はヒドロキシル基で置換されていてもよい。mが2の場合、2つのRは同でも異なっていてもよい。R及びRはそれぞれ独立して水素原子又はアルキル基である。Rはメチレン基、炭素数2〜5のアルキレン基、酸素原子又は硫黄原子であり、このアルキレン基は炭素鎖中に酸素原子又は硫黄原子を含んでいてもよい。*は上記式(1)中のAに結合する部位を示す。 In said formula (q-1), m is an integer of 0-2. R 2 is an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, a cyano group, —COOR 4 , or —OC (═O) R 5 , and a part or all of the hydrogen atoms of this alkyl group are substituted with a halogen atom or a hydroxyl group May be. When m is 2, two R 2 may be the same or different. R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group. R 3 is a methylene group, an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms, an oxygen atom or a sulfur atom, and this alkylene group may contain an oxygen atom or a sulfur atom in the carbon chain. * Shows the site | part couple | bonded with A in the said Formula (1).

上記Rが表す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。 Examples of the alkyl group represented by R 2 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group.

上記Rが表すアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等が挙げられる。 Examples of the alkoxy group represented by R 2 include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group.

上記Rが表す−COORにおけるR、及び−OC(=O)RにおけるRのアルキル基としては、例えば上記Rが表すアルキル基として例示したものと同じ基等を挙げることができる。 R 4 in -COOR 4 where the R 2 represents, and the alkyl group R 5 in -OC (= O) R 5, for example, be mentioned the same group as those exemplified as the alkyl group above R 2 represents it can.

上記Rが表すアルキレン基としては、例えばエチレン基、プロピレン基、ブチレン基等が挙げられる。 Examples of the alkylene group represented by R 3 include an ethylene group, a propylene group, and a butylene group.

上記式(1)中、Qが表すスルトン基としては、例えば下記式(S−1)〜(S−6)で表す基等が挙げられる。   In the above formula (1), examples of the sultone group represented by Q include groups represented by the following formulas (S-1) to (S-6).

Figure 0005879719
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式(S−1)〜(S−6)中、RSc1はメチレン基、炭素数2〜5のアルキレン基、酸素原子又は硫黄原子である。RSc2は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基である。nSc1は0又は1である。nSc2は0〜3の整数である。*は上記式(1)中、Aに結合する部位を示す。なお、式(S−1)〜(S−6)で示される基は置換基を有していてもよい。 In formulas (S-1) to (S-6), R Sc1 represents a methylene group, an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms, an oxygen atom, or a sulfur atom. R Sc2 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. n Sc1 is 0 or 1. n Sc2 is an integer of 0 to 3. * Shows the site | part couple | bonded with A in said formula (1). In addition, the group shown by Formula (S-1)-(S-6) may have a substituent.

上記スルトン基が有してもよい置換基としては、上記ラクトン基が有してもよい置換基として例示したものと同様の基を挙げることができる。   Examples of the substituent that the sultone group may have include the same groups as those exemplified as the substituent that the lactone group may have.

上記式(S−1)〜(S−6)のうち、(S−1)で表すスルトン基が好ましく、(S−1)で表すスルトン基の中でも上記式(q−2)で表すスルトン基がより好ましい。   Of the above formulas (S-1) to (S-6), the sultone group represented by (S-1) is preferable, and the sultone group represented by the above formula (q-2) among the sultone groups represented by (S-1). Is more preferable.

式(q−2)中、nは0〜2の整数である。Rはアルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシル基、シアノ基、−COOR、又は−OC(=O)Rであり、このアルキル基の水素原子の一部又は全部はハロゲン原子又はヒドロキシル基で置換されていてもよい。nが2の場合、2つのRは同一でも異なっていてもよい。R及びRはそれぞれ独立して水素原子又はアルキル基である。Rはメチレン基、炭素数2〜5のアルキレン基、酸素原子又は硫黄原子であり、上記アルキレン基は炭素鎖中に酸素原子又は硫黄原子を含んでいてもよい。*は上記式(1)中のAに結合する部位を示す。 In formula (q-2), n is an integer of 0-2. R 6 is an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, a cyano group, —COOR 8 , or —OC (═O) R 9 , and a part or all of the hydrogen atoms of this alkyl group are substituted with a halogen atom or a hydroxyl group. May be. When n is 2, two R 2 may be the same or different. R 8 and R 9 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group. R 7 is a methylene group, an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms, an oxygen atom or a sulfur atom, and the alkylene group may contain an oxygen atom or a sulfur atom in the carbon chain. * Shows the site | part couple | bonded with A in the said Formula (1).

上記Rが表す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。 Examples of the alkyl group represented by R 6 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group.

上記Rが表すアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等が挙げられる。 Examples of the alkoxy group represented by R 6 include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group.

上記Rが表す−COORにおけるR、及び−OC(=O)RにおけるRのアルキル基としては、上記Rが表すアルキル基として例示したものと同様の基を挙げることができる。 The alkyl group R 9 in the R 8 in -COOR 8 in which R 6 represents, and -OC (= O) R 9, may include the same groups as those exemplified as the alkyl group above R 2 represents .

上記Rが表すアルキレン基としては、上記Rが表すアルキレン基として例示したものと同じものを挙げることができる。 Examples of the alkylene group represented by R 7 include the same groups as those exemplified as the alkylene group represented by R 7 .

構造単位(I)としては、例えば下記式で表す構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (I) include structural units represented by the following formulas.

Figure 0005879719
Figure 0005879719

上記式中、RL1及びRS1は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the above formula, R L1 and R S1 are a hydrogen atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group.

これらのうち、(1−1)、(1−2)、(1−5)で表す構造単位が好ましい。   Of these, structural units represented by (1-1), (1-2), and (1-5) are preferred.

構造単位(I)の含有率として、[A]重合体を構成する全構造単位に対して5モル%〜70モル%が好ましく、10モル%〜60モル%がより好ましい。なお、[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。   As content rate of structural unit (I), 5 mol%-70 mol% are preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, and 10 mol%-60 mol% are more preferable. In addition, the [A] polymer may have 1 type, or 2 or more types of structural units (I).

[構造単位(II)]
[A]重合体は酸解離性基を含む構造単位(II)をさらに有することが好ましい。構造単位(II)は、下記式(5)で表される。
[Structural unit (II)]
[A] The polymer preferably further has a structural unit (II) containing an acid dissociable group. The structural unit (II) is represented by the following formula (5).

Figure 0005879719
Figure 0005879719

上記式(5)中、R13は水素原子、メチル基、フッ素原子又はトリフルオロメチル基である。Rは酸解離性基である。 In the above formula (5), R 13 is a hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom or a trifluoromethyl group. R p is an acid dissociable group.

で示される酸解離性基としては下記式(6)で表される基が好ましい。 The acid dissociable group represented by R p is preferably a group represented by the following formula (6).

Figure 0005879719
Figure 0005879719

上記式(6)中、Rp1は炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基である。Rp2及びRp3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。なお、Rp2及びRp3は相互に結合してそれぞれが結合している炭素原子と共に炭素数4〜20の2価の脂環式炭化水素基を形成してもよい。 In said formula (6), R <p1> is a C1-C4 alkyl group or a C4-C20 monovalent alicyclic hydrocarbon group. R p2 and R p3 are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms. R p2 and R p3 may be bonded to each other to form a divalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms together with the carbon atoms to which R p2 and R p3 are bonded.

上記Rp1、Rp2及びRp3が表す炭素数1〜4のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等が挙げられる。 Examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms represented by R p1 , R p2 and R p3 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, a 2-methylpropyl group, Examples include 1-methylpropyl group and t-butyl group.

上記Rp1、Rp2及びRp3が表す炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えば
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。
Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms represented by R p1 , R p2 and R p3 include a polycyclic alicyclic group having a bridged skeleton such as an adamantane skeleton and a norbornane skeleton. ;
And monocyclic alicyclic groups having a cycloalkane skeleton such as cyclopentane and 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.

で示される酸解離性基としては、Rp1が炭素数1〜4のアルキル基であり、Rp2及びRp3が相互に結合してそれぞれが結合している炭素原子とともにアダマンタン骨格又はシクロアルカン骨格を有する2価の基を形成することが好ましい。 The acid dissociable group represented by R p, R p1 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, adamantane skeleton, or a cycloalkyl together with the carbon atom to which R p2 and R p3 are attached respectively bonded to each other It is preferable to form a divalent group having an alkane skeleton.

構造単位(II)としては、例えば下記式(2−1)〜(2−4)で表す構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (II) include structural units represented by the following formulas (2-1) to (2-4).

Figure 0005879719
Figure 0005879719

上記式(2−1)〜(2−4)中、R13は上記式(5)と同義である。Rp1、Rp2及びRp3は上記式(6)と同義である。nは1〜3の整数である。 In the above formulas (2-1) to (2-4), R 13 has the same meaning as the above formula (5). R p1 , R p2 and R p3 are as defined in the above formula (6). n p is an integer of 1 to 3.

上記式(5)又は(2−1)〜(2−4)が表す構造単位としては、例えば下記式が表す構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit represented by the formula (5) or (2-1) to (2-4) include a structural unit represented by the following formula.

Figure 0005879719
Figure 0005879719
Figure 0005879719
Figure 0005879719

上記式中、R13は上記式(5)と同義である。 In said formula, R < 13 > is synonymous with the said Formula (5).

構造単位(II)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20モル%〜60モル%が好ましい。なお、[A]重合体は構造単位(II)を1種、又は2種以上有してもよい。   As a content rate of structural unit (II), 20 mol%-60 mol% are preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer. In addition, the [A] polymer may have 1 type, or 2 or more types of structural units (II).

[構造単位(III)]
[A]重合体は、ラクトン基又はスルトン基を有する構造単位(III)をさらに含むことができる。[A]重合体がラクトン基又はスルトン基を有する構造単位(III)をさらに含むことで、レジスト膜と基板との密着性等、レジスト基本特性をより向上できる。また、レジスト被膜の現像液への可溶性を高めることができる。なお、構造単位(III)には、上記式(1)で表される構造単位は含まれないものとする。
[Structural unit (III)]
[A] The polymer may further contain a structural unit (III) having a lactone group or a sultone group. [A] When the polymer further includes a structural unit (III) having a lactone group or a sultone group, basic resist characteristics such as adhesion between the resist film and the substrate can be further improved. Further, the solubility of the resist film in the developer can be increased. The structural unit (III) does not include the structural unit represented by the above formula (1).

[A]重合体は、上記式(1)で表される構造単位(I)と共に、下記式(7)で表される構造単位(III−2)を有することがより好ましい。上記式(1)で表される構造単位(I)はラクトン環を含む有機基とエステル基との間に上記Aで表される基を有する。一方、構造単位(III−2)はエステル基にラクトン基が直接結合している。[A]重合体がこれらの構造単位を両方含むと、両者のラクトン骨格部分が重合体鎖の周辺に分散して配置されるため、空間確保されると共に、重合体の剛直性が適度に低下する。その結果[A]重合体と現像液との親和性が向上し、現像液に対する溶解度が高まる。また上記と同様の理由により、例えば酸発生剤等から発生する酸と酸解離性基との反応等も促進される。これらの結果として、得られるパターンの解像性が上がると考えられる。なお、[A]重合体は上記式(1)で表される構造単位(I)及び構造単位(III−2)を有する際は、それぞれが含有するラクトン骨格を有する基が同一構造の基であることが好ましい。そうすることで、得られるレジスト膜のラインアンドスペースパターンでのLWR及び断面形状により優れ、またコンタクトホールパターンでの真円性CDUがさらに向上する。また、合成が容易であるという利点もある。   [A] It is more preferable that the polymer has a structural unit (III-2) represented by the following formula (7) together with the structural unit (I) represented by the above formula (1). The structural unit (I) represented by the above formula (1) has a group represented by the above A between an organic group containing a lactone ring and an ester group. On the other hand, in the structural unit (III-2), a lactone group is directly bonded to an ester group. [A] When the polymer contains both of these structural units, both lactone skeleton parts are dispersed and arranged around the polymer chain, so that space is secured and the rigidity of the polymer is moderately reduced. To do. As a result, the affinity between the polymer [A] and the developer is improved, and the solubility in the developer is increased. For the same reason as described above, for example, a reaction between an acid generated from an acid generator or the like and an acid dissociable group is also promoted. As a result, it is considered that the resolution of the obtained pattern is improved. In addition, when the [A] polymer has the structural unit (I) and the structural unit (III-2) represented by the above formula (1), the groups each having a lactone skeleton are groups having the same structure. Preferably there is. By doing so, it is excellent in the LWR and the cross-sectional shape in the line and space pattern of the resist film obtained, and the roundness CDU in the contact hole pattern is further improved. There is also an advantage that synthesis is easy.

Figure 0005879719
Figure 0005879719

上記式(7)中、RLS1は水素原子、メチル基、フッ素原子又はトリフルオロメチル基である。Wはラクトン基又はスルトン基である。上記ラクトン基の水素原子の一部又は全部が置換基で置換されていてもよい。 In the above formula (7), R LS1 is a hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom or a trifluoromethyl group. W is a lactone group or a sultone group. A part or all of the hydrogen atoms of the lactone group may be substituted with a substituent.

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

Figure 0005879719
Figure 0005879719

Figure 0005879719
Figure 0005879719

上記式中、RLS1は上記式(7)と同義である。 In the above formula, R LS1 has the same meaning as in the above formula (7).

構造単位(III)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1モル%〜60モル%が好ましく、5モル%〜40モル%がより好ましい。構造単位(III)の含有割合が1モル%未満であると、レジスト膜と基板との密着性等を向上できないおそれがある。一方、構造単位(III)の含有割合が60モル%を超えるとパターン形成性が低下するおそれがある。なお、[A]重合体は構造単位(III)を1種、又は2種以上有していてもよい。   As content rate of structural unit (III), 1 mol%-60 mol% are preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, and 5 mol%-40 mol% are more preferable. If the content of the structural unit (III) is less than 1 mol%, the adhesion between the resist film and the substrate may not be improved. On the other hand, when the content ratio of the structural unit (III) exceeds 60 mol%, the pattern formability may be lowered. In addition, the [A] polymer may have 1 type, or 2 or more types of structural units (III).

[構造単位(IV)]
[A]重合体は、下記式で示される水酸基を含む構造単位(以下、「構造単位(IV)」と称することがある)等をさらに有していてもよい。構造単位(IV)としては、構造単位中に水酸基を有する限り、特に限定されない。構造単位中の水酸基の数は1個でもよく、2個以上であってもよい。また、構造単位中の水酸基の位置も特に限定されない。構造単位(IV)としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。
[Structural unit (IV)]
[A] The polymer may further have a structural unit containing a hydroxyl group represented by the following formula (hereinafter sometimes referred to as “structural unit (IV)”). The structural unit (IV) is not particularly limited as long as the structural unit has a hydroxyl group. The number of hydroxyl groups in the structural unit may be one or two or more. Further, the position of the hydroxyl group in the structural unit is not particularly limited. Examples of the structural unit (IV) include a structural unit represented by the following formula.

Figure 0005879719
Figure 0005879719

上記式中、R14は、水素原子、メチル基、フッ素原子又はトリフルオロメチル基である。 In the above formula, R 14 is a hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom or a trifluoromethyl group.

構造単位(IV)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1モル%〜50モル%が好ましく、5モル%〜30モル%がより好ましい。なお、[A]重合体は構造単位(IV)を1種、又は2種以上有していてもよい。   As a content rate of structural unit (IV), 1 mol%-50 mol% are preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, and 5 mol%-30 mol% are more preferable. In addition, the [A] polymer may have 1 type, or 2 or more types of structural units (IV).

[A]重合体は、上記構造単位(I)〜(IV)以外に、その他の構造単位を有することができる。例えば、カーボネート構造を有する構造単位等が挙げられる。   [A] The polymer may have other structural units in addition to the structural units (I) to (IV). For example, the structural unit etc. which have a carbonate structure are mentioned.

<[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。合成方法としては、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. As a synthesis method, 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 method such as a method in which 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 to cause a polymerization reaction 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.

重合溶媒としては、重合を阻害する溶媒(重合禁止効果を有するニトロベンゼン、連鎖移動効果を有するメルカプト化合物等)以外の溶媒であって、その単量体を溶解可能な溶媒であれば限定されない。重合溶媒としては、例えば、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、エステル・ラクトン系溶媒、ニトリル系溶媒及びその混合溶媒等を挙げることができる。これらの溶媒は、単独又は2種以上を併用できる。   The polymerization solvent is not limited as long as it is a solvent other than a solvent that inhibits polymerization (nitrobenzene having a polymerization inhibiting effect, mercapto compound having a chain transfer effect, etc.) and can dissolve the monomer. Examples of the polymerization solvent include alcohol solvents, ketone solvents, amide solvents, ester / lactone solvents, nitrile solvents, and mixed solvents thereof. These solvents can 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100,000以下が好ましく、2,000以上50,000以下がより好ましく、3,000以上10,000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、[B]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 100,000 or less, more preferably 2,000 or more and 50,000 or less. Preferably, it is 3,000 or more and 10,000 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 [B] 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1.0ミリリットル/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 Corp., 2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL) under the analysis conditions of a flow rate of 1.0 ml / min, elution solvent tetrahydrofuran, and column temperature of 40 ° C. 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する。その酸により[A]重合体中に存在する酸解離性基が解離し、その結果[A]重合体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、適宜「[B]酸発生剤」と称することがある)でも、カチオン、アニオン又はその両方が重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[B] Acid generator>
[B] The acid generator generates an acid upon exposure. The acid dissociates the acid dissociable group present in the [A] polymer, and as a result, the [A] polymer becomes soluble in the developer. The contained form of the [B] acid generator in the radiation-sensitive resin composition is a cation or anion even in the form of a compound as described later (hereinafter sometimes referred to as “[B] acid generator” as appropriate). Or both may be incorporated as part of the polymer, or both.

[B]酸発生体は、上記式(2)で表される化合物を含む。   [B] The acid generator includes a compound represented by the above formula (2).

上記式(2)中、Xはオニウムカチオンである。Yはフッ素原子を含有しないt+1価の炭素水素基である。Zは水素原子又は1価の有機基である。tは1〜3の整数である。但し、tが2以上の場合、複数のZは同一でも異なっていてもよい。 In the above formula (2), X + is an onium cation. Y is a t + 1 valent carbon hydrogen group containing no fluorine atom. Z is a hydrogen atom or a monovalent organic group. t is an integer of 1 to 3. However, when t is 2 or more, the plurality of Z may be the same or different.

上記式(2)中、Xが表すオニウムカチオンとしては、例えばスルホニウムカチオン、アンモニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、ヨードニウムカチオン、ピリジニウムカチオン等が挙げられる。これらのカチオンのうち、スルホニウムカチオンが好ましく、好ましい具体例としては下記式で表されるものが挙げられる。 In the above formula (2), examples of the onium cation represented by X + include a sulfonium cation, an ammonium cation, a phosphonium cation, an iodonium cation, and a pyridinium cation. Of these cations, sulfonium cations are preferred, and preferred specific examples include those represented by the following formula.

Figure 0005879719
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上記式(2)中、Yが表すt+1価の炭化水素基としては、直鎖状、分岐状又は環状のt+1価の脂肪族炭化水素基、t+1価の芳香族炭化水素基等が挙げられる。   In the above formula (2), examples of the t + 1 valent hydrocarbon group represented by Y include a linear, branched or cyclic t + 1 valent aliphatic hydrocarbon group, a t + 1 valent aromatic hydrocarbon group, and the like.

上記t+1価の脂肪族炭化水素基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、シクロブチレン基、シクロヘキシレン基等が挙げられる。これらのうち、エチレン基が好ましい。   Examples of the t + 1 valent aliphatic hydrocarbon group include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a cyclobutylene group, and a cyclohexylene group. Of these, an ethylene group is preferred.

上記t+1価の芳香族炭化水素基としては、例えばベンゼン環、ナフタレン環、フェナントレン環、アントラセン環等からt+1個の水素原子を除いた基等が挙げられる。   Examples of the t + 1 valent aromatic hydrocarbon group include groups obtained by removing t + 1 hydrogen atoms from a benzene ring, naphthalene ring, phenanthrene ring, anthracene ring, and the like.

上記式(2)中、Zが表す1価の有機基としては、例えばアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基等、及びアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基等と、カルボキシル基、エーテル基、アミド基等と組み合わせてなる基等が挙げられる。   In the above formula (2), examples of the monovalent organic group represented by Z include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group and the like, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group and the like, and a carboxyl group. And a group formed in combination with a group, an ether group, an amide group, and the like.

上記式(2)で表される化合物におけるアニオンとしては、例えば下記式で表されるアニオン等が挙げられる。   Examples of the anion in the compound represented by the above formula (2) include an anion represented by the following formula.

Figure 0005879719
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Figure 0005879719
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Figure 0005879719
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[B]酸発生体は、上記式(3)で表される化合物をさらに含むことが好ましい。   [B] The acid generator preferably further contains a compound represented by the above formula (3).

上記式(3)中、Xはオニウムカチオンである。R10はフッ素原子又は炭素数1〜4の炭化水素基である。上記炭化水素基の水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。Zは水素原子又は1価の有機基である。 In the formula (3), X 2 is an onium cation. R 10 is a fluorine atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. Some or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group may be substituted. Z 2 is a hydrogen atom or a monovalent organic group.

上記式(3)中、Xが表すオニウムカチオンとしては、上記Xが表すオニウムカチオンとして例示したものと同等のオニウムカチオンを挙げることができる。これらのうち、スルホニウムカチオンが好ましく、トリフェニルスルホニウムカチオンがより好ましい。 In the above formula (3), examples of the onium cation represented by X 2 include onium cations equivalent to those exemplified as the onium cation represented by X. Of these, a sulfonium cation is preferable, and a triphenylsulfonium cation is more preferable.

上記式(3)中、R10が表す炭素数1〜4の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、ブチル基が挙げられる。 In the above formula (3), the hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms represented by R 10, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group.

上記式(3)中、Zが表す1価の有機基としては、上記Zが表す1価の有機基として例示したものと同様の基を挙げることができる。 In the above formula (3), examples of the monovalent organic group represented by Z 2 include the same groups as those exemplified as the monovalent organic group represented by Z.

上記式(3)で表されるスルホニウム塩としては、例えば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、トリフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジ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、4−シクロヘキシルフェニルジ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、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム1,1,2,2−テトラフルオロ−6−(1−アダマンタンカルボニロキシ)−ヘキサン−1−スルホネート等が挙げられる。これらのうち、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、トリフェニルホスホニウム1,1,2,2−テトラフルオロ−6−(1−アダマンタンカルボニロキシ)−ヘキサン−1−スルホネートが好ましい。中でも、下記式で表されるトリフェニルスルホニウム1,1,2,2−テトラフルオロ−6−(1−アダマンタンカルボニロキシ)−ヘキサン−1−スルホネートがより好ましい。   Examples of the sulfonium salt represented by the above formula (3) include triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, triphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, triphenylsulfonium 2-bicyclohexane. [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium 2-bicyclo 2.2.1] Hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, triphenylsulfonium 1,1,2,2-tetrafluoro-6- (1-adamantane carbonyloxy)- Examples include hexane-1-sulfonate. Among these, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, triphenylphosphonium 1,1,2,2-tetrafluoro-6- (1-adamantanecarbonyloxy) -hexane-1 -Sulfonate is preferred. Of these, triphenylsulfonium 1,1,2,2-tetrafluoro-6- (1-adamantanecarbonyloxy) -hexane-1-sulfonate represented by the following formula is more preferable.

Figure 0005879719
Figure 0005879719

また、[B]酸発生体としては、上記以外の化合物を含むことができる。例えばスルホンイミド化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾケトン化合物等が挙げられる。   [B] The acid generator may contain compounds other than those described above. For example, sulfonimide compounds, halogen-containing compounds, diazoketone compounds and the like can be mentioned.

スルホンイミド化合物としては、例えばN−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(ノナフルオロ−n−ブタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(パーフルオロ−n−オクタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−(3−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル)−1,1−ジフルオロエタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(カンファースルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド等を挙げることができる。これらのスルホンイミド化合物のうち、N−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミドが好ましい。 Examples of the sulfonimide compound include N- (trifluoromethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (nonafluoro-n-butanesulfonyloxy) bicyclo [ 2.2.1] Hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (perfluoro-n-octanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3- Dicarboximide, N- (2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene 2,3-dicarboximide, N- (2- (3- tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecanyl) -1,1-difluoroethane-sulfonyl Oxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (camphorsulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-di Carboximide etc. can be mentioned. Of these sulfonimide compounds, N- (trifluoromethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide is 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]酸発生体が酸発生剤である場合の使用量としては、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5質量部以上18質量部以下である。また、上記式(2)で表される化合物としては、[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1質量部以上18質量部以下である。上記式(3)で表される化合物としては、[A]重合体100質量部に対して、通常、1質量部以上20質量部以下、好ましくは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20質量部を超えると、放射線に対する透明性が低下して、所望のレジストパターンを得られ難くなる傾向がある。   These [B] acid generators may be used alone or in combination of two or more. [B] The amount used when the acid generator is an acid generator is usually 0.1 mass with respect to 100 parts by mass of the polymer [A] from the viewpoint of ensuring sensitivity and developability as a resist. Part to 20 parts by mass, preferably 5 parts to 18 parts by mass. Moreover, as a compound represented by said Formula (2), it is 0.1 mass part or more and 20 mass parts or less normally with respect to 100 mass parts of [A] polymers, Preferably it is 1 mass part or more and 18 mass parts or less. It is. As a compound represented by the said Formula (3), it is 1 to 20 mass parts normally with respect to 100 mass parts of [A] polymers, Preferably it is 5 to 15 mass parts. 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 the amount exceeds 20 parts by mass, the transparency to radiation decreases, which is desired. It tends to be difficult to obtain a resist pattern.

<[C]フッ素原子を含有する重合体>
当該感放射線性樹脂組成物は、好適成分として[C]フッ素原子を含有する重合体(以下、「[C]重合体」ともいう)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。なお、[C]重合体には、重合体[A]は含まれないものとする。
<[C] Polymer containing fluorine atom>
The radiation-sensitive resin composition can further contain a polymer containing [C] fluorine atom (hereinafter, also referred to as “[C] 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, it is excellent in suppression of substance elution, and the resist film and the immersion liquid The receding contact angle can be made sufficiently high, and when the scan exposure is performed at a high speed, there are effects such as no water droplets remaining, so that the usefulness of the radiation sensitive composition for immersion exposure is enhanced. The [C] polymer does not include the polymer [A].

[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] Examples of the polymer include, 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、下記式(8)で示される(c1)構造単位及び/又は式(9)で示される(c2)構造単位を有することが好ましく、また(c1)構造単位及び(c2)構造単位以外の「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。   [C] The polymer preferably has (c1) structural unit represented by the following formula (8) and / or (c2) structural unit represented by formula (9), and (c1) structural unit and (c2) ) You may have "other structural units" other than a structural unit. Hereinafter, each structural unit will be described in detail.

[(c1)構造単位]
(c1)構造単位は下記式(8)で示される構造単位である。
[(C1) Structural unit]
(C1) The structural unit is a structural unit represented by the following formula (8).

Figure 0005879719
Figure 0005879719

上記式(8)中、R15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。R16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 (8), R 15 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 16 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, in the alkyl group and alicyclic hydrocarbon group, part or all of the hydrogen atoms may be substituted.

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.

(c1)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。   (C1) Monomers that give structural units include, for example, 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.

(c1)構造単位としては、例えば下記式(8−1)及び(8−2)で示される構造単位が挙げられる。   Examples of the structural unit (c1) include structural units represented by the following formulas (8-1) and (8-2).

Figure 0005879719
Figure 0005879719

式(8−1)及び(8−2)中、R15は上記式(8)と同義である。 In the formulas (8-1) and (8-2), R 15 has the same meaning as the formula (8).

(c1)構造単位の含有率としては[C]重合体を構成する全構造単位に対して、10モル%〜70モル%が好ましく、20モル%〜50モル%がより好ましい。なお[B]重合体は、(c1)構造単位を1種又は2種以上有してもよい。   (C1) The content of the structural unit is preferably 10 mol% to 70 mol%, more preferably 20 mol% to 50 mol%, based on all the structural units constituting the [C] polymer. [B] The polymer may have (c1) one or more structural units.

[(c2)構造単位]
(c2)構造単位は、下記式(9)で示される構造単位である。
[(C2) Structural unit]
(C2) The structural unit is a structural unit represented by the following formula (9).

Figure 0005879719
Figure 0005879719

上記式(9)中、R17は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。R18は(k+1)価の連結基である。Vはフッ素原子を有する2価の連結基である。R19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V及びR19はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。 In the above formula (9), R 17 is a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 18 is a (k + 1) -valent linking group. V is a divalent linking group having a fluorine atom. R 19 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 V and R 19 may be the same or different.

上記式(9)中、R18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 (9), examples of the (k + 1) -valent linking group represented by R 18 include a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms and 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(9)中、V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。Vとしては、例えば下記式(V−1)〜(V−6)で示される構造等が挙げられる。   In said formula (9), as a bivalent coupling group which has a fluorine atom which V shows, a C1-C20 bivalent linear hydrocarbon group which has a fluorine atom is mentioned. Examples of V include structures represented by the following formulas (V-1) to (V-6).

Figure 0005879719
Figure 0005879719

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

上記式(9)中、R19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 (9), examples of the organic group represented by R 19 include 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(c2)構造単位としては、例えば下記式(9−1)及び(9−2)で示される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (c2) include structural units represented by the following formulas (9-1) and (9-2).

Figure 0005879719
Figure 0005879719

上記式(9−1)中、R18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。R17、V及びR19は上記式(9)と同義である。
式(9−2)中、R17、V、R19及びkは上記式(9)と同義である。但し、kが2又は3の場合、複数のV及びR19はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
In the formula (9-1), R 18 is a divalent linear, branched or cyclic hydrocarbon group of saturated or unsaturated having 1 to 20 carbon atoms. R 17 , V and R 19 are as defined in the above formula (9).
In the formula (9-2), R 17 , V, R 19 and k are as defined in the above formula (9). However, when k is 2 or 3, the plurality of V and R 19 may be the same or different.

上記式(9−1)及び式(9−2)で示される構造単位としては、例えば下記式(9−1−1)、式(9−1−2)及び式(9−2−1)で示される構造単位等が挙げられる。   As the structural unit represented by the above formula (9-1) and formula (9-2), for example, the following formula (9-1-1), formula (9-1-2) and formula (9-2-1) The structural unit etc. which are shown are mentioned.

Figure 0005879719
Figure 0005879719

上記式(9−1−1)、(9−1−2)及び(9−2−1)中、R17は上記式(9)と同義である。 In the formulas (9-1-1), (9-1-2), and (9-2-1), R 17 has the same meaning as the formula (9).

(c2)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。   (C2) Monomers that give structural units include, for example, (meth) acrylic acid (1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl-2-hydroxy-3-propyl) ester, (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.

(c2)構造単位の含有率としては[C]重合体を構成する全構造単位に対して、20モル%〜80モル%が好ましく、30モル%〜70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。   (C2) The content of the structural unit is preferably 20 mol% to 80 mol%, more preferably 30 mol% to 70 mol%, based on all the structural units constituting the [C] polymer. In addition, a [C] polymer may have 1 type, or 2 or more types of (c2) structural units.

[C]重合体において、他の構造単位の含有率としては[C]重合体を構成する全構造単位に対して、通常90モル%以下であり、20モル%〜80モル%が好ましく、30モル%〜70モル%がより好ましい。なお、[C]重合体は、他の構造単位を1種、又は2種以上を有してもよい。   In the [C] polymer, the content of other structural units is usually 90 mol% or less, preferably 20 mol% to 80 mol%, based on all the structural units constituting the [C] polymer, 30 More preferred is mol% to 70 mol%. In addition, the [C] polymer may have 1 type, or 2 or more types of other structural units.

[C]重合体の配合量としては、[A]重合体100質量部に対して、0.1質量部〜20質量部が好ましく、1質量部〜10質量部がより好ましく、1質量部〜7.5質量部が特に好ましい。0.1質量部未満であると、[C]重合体を含有させる効果が十分ではない場合がある。一方、20質量部を超えると、レジスト表面の撥水性が高くなりすぎて現像不良が起こる場合がある。   [C] As a compounding quantity of a polymer, 0.1 mass part-20 mass parts are preferable with respect to 100 mass parts of [A] polymers, 1 mass part-10 mass parts are more preferable, and 1 mass part- 7.5 parts by mass is particularly preferable. If it is less than 0.1 part by mass, the effect of containing the [C] polymer may not be sufficient. On the other hand, when the amount exceeds 20 parts by mass, the water repellency of the resist surface becomes too high and development failure may occur.

[C]重合体におけるフッ素原子の含有割合としては、[A]重合体よりも大きいことが好ましい。[C]重合体におけるフッ素原子の含有割合としては、[C]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。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。[C]重合体におけるフッ素原子含有割合が[A]重合体よりも大きいものであると、[C]重合体及び[A]重合体を含有する感放射線性樹脂組成物によって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、液浸露光時に上層膜を別途形成する必要がなくなる。上記の効果を十分に発揮するためには、上記[C]重合体におけるフッ素原子の含有割合と、上記[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、5質量%以上であることがより好ましい。 [C] The fluorine atom content in the polymer is preferably larger than that of the polymer [A]. The content ratio of fluorine atoms in the [C] polymer is usually 5% by mass or more, preferably 5% by mass to 50% by mass, more preferably 5%, based on 100% by mass of the total amount of the [C] polymer. It is mass%-45 mass%. In addition, this fluorine atom content rate can be measured by 13 C-NMR. [C] A photoresist formed of a radiation-sensitive resin composition containing the [C] polymer and the [A] polymer when the fluorine atom content in the polymer is larger than that of the [A] polymer. The water repellency of the film surface can be increased, and there is no need to separately form an upper layer film during immersion exposure. In order to sufficiently exhibit the above effect, the difference between the fluorine atom content in the [C] polymer and the fluorine atom content in the [C] polymer is 1% by mass or more. Preferably, it is 5 mass% or more.

<[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溶媒としては、例えば
n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、n−ノナン、n−デカン等のアルカン類;
シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、デカリン、ノルボルナン等のシクロアルカン類;
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;
酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、プロピオン酸メチル等の飽和カルボン酸エステル類;
アセトン、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;
テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン類、ジエトキシエタン類等のエーテル類;
メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、4−メチル−2−ペンタノール等のアルコール類等が挙げられる。これらの溶媒は、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 alkanes such as n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane, and 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;
Saturated carboxylic acid esters such as ethyl acetate, n-butyl acetate, i-butyl acetate and methyl propionate;
Ketones such as acetone, 2-butanone, 4-methyl-2-pentanone, 2-heptanone;
Ethers such as tetrahydrofuran, dimethoxyethanes, diethoxyethanes;
Examples include alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, and 4-methyl-2-pentanol. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

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

[C]重合体のMwとしては、1,000〜50,000が好ましく、2,000〜20,000がより好ましく、3,000〜10,000が特に好ましい。[C]重合体のMwが1,000未満の場合、十分な後退接触角を得ることができない。一方、Mwが50,000を超えると、レジストとした際の現像性が低下する傾向にある。   [C] The Mw of the polymer is preferably 1,000 to 50,000, more preferably 2,000 to 20,000, and particularly preferably 3,000 to 10,000. [C] When the Mw of the polymer is less than 1,000, a sufficient receding contact angle cannot be obtained. On the other hand, when Mw exceeds 50,000, the developability of the resist tends to decrease.

[C]重合体のMwとGPC法によるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)としては、1〜5が好ましく、1〜4がより好ましい。   [C] The ratio (Mw / Mn) between the polymer Mw and the polystyrene-equivalent number average molecular weight (Mn) by the GPC method is preferably 1 to 5, and more preferably 1 to 4.

<[D]酸拡散制御体>
[D]酸拡散制御体は、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、未露光領域における好ましくない化学反応を抑制する効果を奏する。また、当該感放射線性樹脂組成物が[D]酸拡散制御体を含有することで、当該感放射線性樹脂組成物の貯蔵安定性がさらに向上し、またレジストとしての解像度がより向上すると共に、露光から現像処理までの引き置き時間の変動によるレジストパターンの線幅変化を抑えることができる。さらに、プロセス安定性にも優れる。酸拡散制御体の当該感放射線性樹脂組成物における含有形態としては、遊離の化合物の形態(以下、適宜「[D]酸拡散制御剤」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、これらの両方の形態でもよい。
<[D] Acid diffusion controller>
[D] The acid diffusion controller controls the diffusion phenomenon of the acid generated from the [B] acid generator upon exposure in the resist film, and has the effect of suppressing undesirable chemical reactions in the unexposed areas. Moreover, while the radiation sensitive resin composition contains the [D] acid diffusion controller, the storage stability of the radiation sensitive resin composition is further improved, and the resolution as a resist is further improved. It is possible to suppress a change in the line width of the resist pattern due to a change in the holding time from exposure to development processing. Furthermore, the process stability is also excellent. The content of the acid diffusion controller in the radiation-sensitive resin composition was incorporated as part of the polymer even in the form of a free compound (hereinafter also referred to as “[D] acid diffusion controller” as appropriate). It may be in the form or both forms.

[D]酸拡散制御剤としては、例えばアミン化合物、アミド基含有化合物、ウレア化合物、含窒素複素環化合物等が挙げられる。   [D] Examples of the acid diffusion controller include amine compounds, amide group-containing compounds, urea compounds, nitrogen-containing heterocyclic compounds, and the like.

アミン化合物としては、例えばモノ(シクロ)アルキルアミン類;ジ(シクロ)アルキルアミン類;トリ(シクロ)アルキルアミン類;置換アルキルアニリン又はその誘導体;エチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノジフェニルアミン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−(4−アミノフェニル)プロパン、2−(4−アミノフェニル)−2−(3−ヒドロキシフェニル)プロパン、2−(4−アミノフェニル)−2−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,4−ビス(1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル)ベンゼン、1,3−ビス(1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル)ベンゼン、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、1−(2−ヒドロキシエチル)−2−イミダゾリジノン、2−キノキサリノール、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、N,N,N’,N’’N’’−ペンタメチルジエチレントリアミン等が挙げられる。   Examples of the amine compound include mono (cyclo) alkylamines; di (cyclo) alkylamines; tri (cyclo) alkylamines; substituted alkylanilines or derivatives thereof; ethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetra Methylethylenediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminobenzophenone, 4,4′-diaminodiphenylamine, 2,2-bis (4 -Aminophenyl) propane, 2- (3-aminophenyl) -2- (4-aminophenyl) propane, 2- (4-aminophenyl) -2- (3-hydroxyphenyl) propane, 2- (4-amino) Phenyl) -2- (4-hydroxyphenyl) propane, 1, -Bis (1- (4-aminophenyl) -1-methylethyl) benzene, 1,3-bis (1- (4-aminophenyl) -1-methylethyl) benzene, bis (2-dimethylaminoethyl) ether Bis (2-diethylaminoethyl) ether, 1- (2-hydroxyethyl) -2-imidazolidinone, 2-quinoxalinol, N, N, N ′, N′-tetrakis (2-hydroxypropyl) ethylenediamine, N, N, N ′, N ″ N ″ -pentamethyldiethylenetriamine and the like.

アミド基含有化合物としては、例えばN−t−ブトキシカルボニル基含有アミノ化合物、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド、ピロリドン、N−メチルピロリドン、N−アセチル−1−アダマンチルアミン、イソシアヌル酸トリス(2−ヒドロキシエチル)等が挙げられる。   Examples of amide group-containing compounds include Nt-butoxycarbonyl group-containing amino compounds, formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, propionamide, Examples thereof include benzamide, pyrrolidone, N-methylpyrrolidone, N-acetyl-1-adamantylamine, and isocyanuric acid tris (2-hydroxyethyl).

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

含窒素複素環化合物としては、例えばイミダゾール類;ピリジン類;ピペラジン類;ピラジン、ピラゾール、ピリダジン、キノザリン、プリン、ピロリジン、ピペリジン、ピペリジンエタノール、3−ピペリジノ−1,2−プロパンジオール、モルホリン、4−メチルモルホリン、1−(4−モルホリニル)エタノール、4−アセチルモルホリン、3−(N−モルホリノ)−1,2−プロパンジオール、1,4−ジメチルピペラジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing heterocyclic compound include imidazoles; pyridines; piperazines; pyrazine, pyrazole, pyridazine, quinosaline, purine, pyrrolidine, piperidine, piperidine ethanol, 3-piperidino-1,2-propanediol, morpholine, 4- Methylmorpholine, 1- (4-morpholinyl) ethanol, 4-acetylmorpholine, 3- (N-morpholino) -1,2-propanediol, 1,4-dimethylpiperazine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2 ] Octane etc. are mentioned.

また、[D]酸拡散制御剤として、露光により感光し弱酸を発生する光崩壊性塩基を用いることもできる。光崩壊性塩基の一例として、露光により分解して酸拡散制御性を失うオニウム塩化合物がある。オニウム塩化合物としては、例えば下記式(10)で示されるスルホニウム塩化合物、下記式(11)で表されるヨードニウム塩化合物が挙げられる。   Further, as the [D] acid diffusion control agent, a photodisintegratable base that is exposed to light and generates a weak acid by exposure can also be used. As an example of the photodegradable base, there is an onium salt compound that is decomposed by exposure and loses acid diffusion controllability. Examples of the onium salt compound include a sulfonium salt compound represented by the following formula (10) and an iodonium salt compound represented by the following formula (11).

Figure 0005879719
Figure 0005879719

上記式(10)及び式(11)中、R20〜R24はそれぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシル基、ヒドロキシル基又はハロゲン原子である。また、式(10)及び式(11)中、GはOH、R25−COO又はR25−SO である。但し、R25はアルキル基、アリール基、アルカリール基又は下記式(12)で示されるアニオンである。 In the above formula (10) and formula (11), R 20 to R 24 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxyl group, a hydroxyl group or a halogen atom. In the formula (10) and equation (11), G - is OH -, R 25 -COO - or R 25 -SO 3 - is. However, R 25 is an alkyl group, an aryl group, an alkaryl group, or an anion represented by the following formula (12).

Figure 0005879719
Figure 0005879719

上記式(12)中、R26は水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシル基である。uは1又は2である。 In the above formula (12), R 26 is a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms in which part or all of the hydrogen atoms may be substituted with fluorine atoms, or C 1 to 12 carbon atoms. It is a linear or branched alkoxyl group. u is 1 or 2.

これらの[D]酸拡散抑制剤は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。[D]酸拡散制御剤の含有量としては、[A]重合体100質量部に対して、10質量部未満が好ましい。合計使用量が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。   These [D] acid diffusion inhibitors may be used alone or in combination of two or more. [D] The content of the acid diffusion controller is preferably less than 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the [A] polymer. When the total 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溶媒を含有する。溶媒は少なくとも上記の[A]重合体及び[B]酸発生体、必要に応じて加えられる[C]重合体、[D]酸拡散制御体及びその他の任意成分を溶解できれば特に限定されない。[E]溶媒としては、例えば、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、エステル系溶媒及びその混合溶媒等が挙げられる。
[[E] solvent]
The radiation sensitive resin composition usually contains a solvent. The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve at least the [A] polymer and [B] acid generator, the [C] polymer, [D] acid diffusion controller and other optional components added as necessary. [E] Examples of the solvent include alcohol solvents, ether solvents, ketone solvents, amide 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、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトンが好ましい。   Of these solvents, propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, and γ-butyrolactone are preferred.

<その他の任意成分>
当該感放射線性樹脂組成物は、必須成分である[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[D]酸核酸制御剤及び[E」溶媒に加え、本発明の効果を損なわない範囲で、その他の任意成分として界面活性剤、脂環式骨格含有化合物、増感剤等を含有できる。
<Other optional components>
The radiation-sensitive resin composition includes an essential component [A] polymer and [B] acid generator, a suitable component [C] polymer, an optionally added [D] acid nucleic acid control agent, and In addition to the solvent [E], a surfactant, an alicyclic skeleton-containing compound, a sensitizer and the like can be contained as other optional components as long as the effects of the present invention are not impaired.

[界面活性剤]
界面活性剤は、塗布性、ストリエーション、現像性等を改良する効果を奏する。界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンn−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のノニオン系界面活性剤の他、以下商品名で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、旭硝子工業社)等が挙げられる。これらの界面活性剤は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。
[Surfactant]
Surfactants have the effect of improving coatability, striation, developability, and the like. Examples of the surfactant include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene n-octylphenyl ether, polyoxyethylene n-nonylphenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol 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 Industry) Company). These surfactants may be used alone or in combination of two or more.

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

脂環式骨格含有化合物としては、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。これらの脂環式骨格含有化合物は単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。
Examples of the alicyclic skeleton-containing compound include adamantane derivatives such as 1-adamantanecarboxylic acid, 2-adamantanone, and 1-adamantanecarboxylic acid t-butyl;
Deoxycholic acid esters such as t-butyl deoxycholate, t-butoxycarbonylmethyl deoxycholic acid, 2-ethoxyethyl deoxycholic acid;
Lithocholic acid esters such as t-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. These alicyclic skeleton containing compounds may be used independently and may use 2 or more types together.

[増感剤]
増感剤は、[B]酸発生体の生成量を増加する作用を示すものであり、当該組成物の「みかけの感度」を向上させる効果を奏する。
[Sensitizer]
The sensitizer exhibits the effect of increasing the amount of [B] acid generators produced, and has the effect of improving the “apparent sensitivity” of the composition.

増感剤としては、例えばカルバゾール類、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ナフタレン類、フェノール類、ビアセチル、エオシン、ローズベンガル、ピレン類、アントラセン類、フェノチアジン類等が挙げられる。これらの増感剤は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。   Examples of the sensitizer include carbazoles, acetophenones, benzophenones, naphthalenes, phenols, biacetyl, eosin, rose bengal, pyrenes, anthracenes, phenothiazines and the like. These sensitizers may be used alone or in combination of two or more.

<感放射線性樹脂組成物の調製>
当該組成物は、[A]重合体、[B]酸発生体、[C]重合体、[D]酸拡散制御体、[E]溶媒、及び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。また、当該感放射線性樹脂組成物は、適当な有機溶媒に溶解又は分散させた状態に調製され使用され得る。
<Preparation of radiation-sensitive resin composition>
In the composition, [A] polymer, [B] acid generator, [C] polymer, [D] acid diffusion controller, [E] solvent, and other optional components are mixed at a predetermined ratio. Can be prepared. Moreover, the said radiation sensitive resin composition can be prepared and used in the state melt | dissolved or disperse | distributed to the appropriate organic solvent.

<パターン形成方法>
本発明は、(1)感放射線性樹脂組成物を基板上に塗布するレジスト膜形成工程(以下、「(1)工程」ともいう)、(2)上記レジスト膜を露光する露光工程(以下、「(2)工程」ともいう)、及び(3)露光された上記レジスト膜を現像する工程(以下、「(3)工程」ともいう)を含むパターンの形成方法である。以下、各工程を詳述する。
<Pattern formation method>
The present invention includes (1) a resist film forming step of applying a radiation-sensitive resin composition on a substrate (hereinafter also referred to as “(1) step”), and (2) an exposure step of exposing the resist film (hereinafter referred to as “step”). (3) a pattern forming method including a step of developing the exposed resist film (hereinafter also referred to as “(3) step”). Hereinafter, each process is explained in full detail.

[(1)工程]
本工程では、本発明に用いられる組成物を基板上に塗布し、レジスト膜を形成する。基板としては、例えばシリコンウェハ、アルミニウムで被覆されたウェハ等の従来公知の基板を使用できる。また、例えば特公平6−12452号公報や特開昭59−93448号公報等に開示されている有機系又は無機系の反射防止膜を基板上に形成してもよい。
[(1) Process]
In this step, the composition used in the present invention is applied onto a substrate to form a resist film. As the substrate, for example, a conventionally known substrate such as a silicon wafer or a wafer coated with aluminum can be used. Further, for example, an organic or inorganic antireflection film disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-12452, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-93448, or the like may be formed on the substrate.

塗布方法としては、例えば回転塗布(スピンコーティング)、流延塗布、ロール塗布等が挙げられる。なお、形成されるレジスト膜の膜厚としては、通常0.01μm〜1μmであり、0.01μm〜0.5μmが好ましい。   Examples of the coating method include spin coating (spin coating), cast coating, and roll coating. In addition, as a film thickness of the resist film formed, it is 0.01 micrometer-1 micrometer normally, and 0.01 micrometer-0.5 micrometer are preferable.

当該組成物を塗布した後、必要に応じてプレベーク(PB)によって塗膜中の溶媒を揮発させてもよい。PBの加熱条件としては、当該組成物の配合組成によって適宜選択されるが、通常30℃〜200℃程度であり、50℃〜150℃が好ましい。   After apply | coating the said composition, you may volatilize the solvent in a coating film by prebaking (PB) as needed. The heating conditions for PB are appropriately selected depending on the composition of the composition, but are usually about 30 ° C to 200 ° C, preferably 50 ° C to 150 ° C.

環境雰囲気中に含まれる塩基性不純物等の影響を防止するために、例えば特開平5−188598号公報等に開示されている保護膜をレジスト層上に設けることもできる。さらに、レジスト層からの酸発生剤等の流出を防止するために、例えば特開2005−352384号公報等に開示されている液浸用保護膜をレジスト層上に設けることもできる。なお、これらの技術は併用できる。   In order to prevent the influence of basic impurities contained in the environmental atmosphere, a protective film disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-188598 can be provided on the resist layer. Furthermore, in order to prevent the acid generator and the like from flowing out of the resist layer, a liquid immersion protective film disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-352384 can be provided on the resist layer. These techniques can be used in combination.

[(2)工程]
本工程では、(1)工程で形成したレジスト膜の所望の領域に特定パターンのマスク、及び必要に応じて液浸液を介して縮小投影することにより露光を行う。例えば、所望の領域にアイソラインパターンマスクを介して縮小投影露光を行うことにより、アイソトレンチパターンを形成できる。また、露光は所望のパターンとマスクパターンによって2回以上行ってもよい。2回以上露光を行う場合、露光は連続して行うことが好ましい。複数回露光する場合、例えば所望の領域にラインアンドスペースパターンマスクを介して第1の縮小投影露光を行い、続けて第1の露光を行った露光部に対してラインが交差するように第2の縮小投影露光を行う。第1の露光部と第2の露光部とは直交することが好ましい。直交することにより、露光部で囲まれた未露光部において真円状のコンタクトホールパターンが形成しやすくなる。なお、露光の際に用いられる液浸液としては水やフッ素系不活性液体等が挙げられる。液浸液は、露光波長に対して透明であり、かつ膜上に投影される光学像の歪みを最小限に留めるよう屈折率の温度係数ができる限り小さい液体が好ましいが、特に露光光源がArFエキシマレーザー光(波長193nm)である場合、上述の観点に加えて、入手の容易さ、取り扱いのし易さといった点から水を用いるのが好ましい。水を用いる場合、水の表面張力を減少させるとともに、界面活性力を増大させる添加剤を僅かな割合で添加しても良い。この添加剤は、ウェハ上のレジスト層を溶解させず、かつレンズの下面の光学コートに対する影響が無視できるものが好ましい。使用する水としては蒸留水が好ましい。
[(2) Process]
In this step, exposure is performed by reducing and projecting onto a desired region of the resist film formed in the step (1) through a mask having a specific pattern and, if necessary, an immersion liquid. For example, an isotrench pattern can be formed by performing reduced projection exposure on a desired region through an isoline pattern mask. Moreover, you may perform exposure twice or more with a desired pattern and a mask pattern. When performing exposure twice or more, it is preferable to perform exposure continuously. In the case of performing multiple exposures, for example, a first reduced projection exposure is performed on a desired area via a line and space pattern mask, and then the second is so that the line intersects the exposed portion where the first exposure has been performed. Reduced projection exposure is performed. The first exposure part and the second exposure part are preferably orthogonal. By being orthogonal, it becomes easy to form a perfect circular contact hole pattern in the unexposed area surrounded by the exposed area. Examples of the immersion liquid used for exposure include water and a fluorine-based inert liquid. The immersion liquid is preferably a liquid that is transparent to the exposure wavelength and has a refractive index temperature coefficient that is as small as possible so as to minimize distortion of the optical image projected onto the film. In the case of excimer laser light (wavelength 193 nm), it is preferable to use water from the viewpoints of availability and easy handling in addition to the above-described viewpoints. When water is used, an additive that decreases the surface tension of water and increases the surface activity may be added in a small proportion. This additive is preferably one that does not dissolve the resist layer on the wafer and can ignore the influence on the optical coating on the lower surface of the lens. The water used is preferably distilled water.

露光に使用される放射線としては、[B]酸発生体の種類に応じて適宜選択されるが、例えば紫外線、遠紫外線、X線、荷電粒子線等が挙げられる。これらのうち、ArFエキシマレーザーや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。露光量等の露光条件は、当該組成物の配合組成や添加剤の種類等に応じて適宜選択される。本発明のパターン形成方法においては、露光工程を複数回有してもよく複数回の露光は同じ光源を用いても、異なる光源を用いても良いが、1回目の露光にはArFエキシマレーザー光を用いることが好ましい。   The radiation used for the exposure is appropriately selected according to the type of the [B] acid generator, and examples thereof include ultraviolet rays, far ultraviolet rays, X-rays, and charged particle beams. Among these, far ultraviolet rays represented by ArF excimer laser and KrF excimer laser (wavelength 248 nm) are preferable, and ArF excimer laser is more preferable. The exposure conditions such as the exposure amount are appropriately selected according to the composition of the composition, the type of additive, and the like. In the pattern forming method of the present invention, the exposure process may be performed a plurality of times, and the plurality of exposures may be performed using the same light source or different light sources, but ArF excimer laser light is used for the first exposure. Is preferably used.

また、露光後にポストエクスポージャーベーク(PEB)を行なうことが好ましい。PEBを行なうことにより、当該組成物中の酸解離性基の解離反応を円滑に進行できる。PEBの加熱条件としては、通常30℃〜200℃であり、50℃〜170℃が好ましい。   In addition, post exposure baking (PEB) is preferably performed after exposure. By performing PEB, the dissociation reaction of the acid dissociable group in the composition can proceed smoothly. As a heating condition of PEB, it is 30 degreeC-200 degreeC normally, and 50 degreeC-170 degreeC is preferable.

[(3)工程]
次に露光後の塗膜を現像することにより、不要な部分(放射線の非照射部分)を除去して所定のパターンを形成する。現像工程に使用される現像液としては、アルカリ性の水溶液が好ましい。アルカリとしては、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、アンモニア等の無機アルカリ;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の4級アンモニウム塩等が挙げられる。
また、このようなアルカリ水溶液には、メタノール、エタノール等の水溶性有機溶媒や界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。アルカリ水溶液におけるアルカリの濃度は、適当な現像性を得る観点から、0.1質量%以上5質量%以下が好ましい。現像方法としては、例えば、液盛り法、ディッピング法、揺動浸漬法、シャワー法等の適宜の方法を利用できる。現像時間は、当該組成物の組成によって異なるが、好ましくは10秒〜180秒間程度である。このような現像処理に続いて、例えば流水洗浄を30秒〜90秒間行った後、例えば圧縮空気や圧縮窒素で風乾させることによって、所望のパターンを形成できる。
[(3) Process]
Next, the exposed coating film is developed to remove unnecessary portions (non-irradiated portions of radiation) and form a predetermined pattern. As the developer used in the development step, an alkaline aqueous solution is preferable. Examples of the alkali include inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and ammonia; quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium hydroxide and tetraethylammonium hydroxide. It is done.
In addition, an appropriate amount of a water-soluble organic solvent such as methanol or ethanol or a surfactant can be added to such an alkaline aqueous solution. The concentration of alkali in the aqueous alkali solution is preferably from 0.1% by mass to 5% by mass from the viewpoint of obtaining appropriate developability. As a developing method, for example, an appropriate method such as a liquid piling method, a dipping method, a rocking dipping method, a shower method, or the like can be used. The development time varies depending on the composition of the composition, but is preferably about 10 seconds to 180 seconds. Subsequent to such development processing, for example, washing with running water is performed for 30 seconds to 90 seconds, and then a desired pattern can be formed by, for example, air drying with compressed air or compressed nitrogen.

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

このようにして得られるレジストパターンは、解像性に優れ、リソグラフィ技術を応用した微細加工に好適である。   The resist pattern thus obtained has excellent resolution and is suitable for fine processing using a lithography technique.

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

[重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)]
東ソー社製のGPCカラム(G2000HXL2本、G3000HXL1本、G4000HXL1本)を使用し、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ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定した。また、分散度(Mw/Mn)は、Mw及びMnの測定結果より算出した。
[Weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn)]
Using GPC columns (2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL) manufactured by Tosoh Corporation, flow rate: 1.0 mL / min, elution solvent: tetrahydrofuran, column temperature: 40 ° C., with monodisperse polystyrene as standard Measured by gel permeation chromatography (GPC). The degree of dispersion (Mw / Mn) was calculated from the measurement results of Mw and Mn.

[低分子量成分の残存割合(%)]
ジーエルサイエンス社製のInertsil ODS−25μmカラム(4.6mmφ×250mm)を使用し、流量:1.0mL/分、溶出溶媒:アクリロニトリル/0.1%リン酸水溶液の分析条件で、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により測定した。なお、低分子量成分とは、モノマーを主成分とする成分をいい、より具体的には分子量1,000未満の成分、好ましくはトリマーの分子量以下の成分をいう。
[Remaining ratio of low molecular weight component (%)]
Using an Inertsil ODS-25 μm column (4.6 mmφ × 250 mm) manufactured by GL Sciences, high-performance liquid chromatography under analysis conditions of flow rate: 1.0 mL / min, elution solvent: acrylonitrile / 0.1% phosphoric acid aqueous solution (HPLC). In addition, a low molecular weight component means the component which has a monomer as a main component, More specifically, it is a component below the molecular weight of a molecular weight below 1000, Preferably it means the component below the molecular weight of a trimer.

13C−NMR分析]
日本電子社製の商品名「JNM−EX400」を使用し、測定溶媒としてDMSOを使用して分析を行った。
[ 13 C-NMR analysis]
The analysis was conducted using the trade name “JNM-EX400” manufactured by JEOL Ltd. and using DMSO as a measurement solvent.

<[A]重合体の合成> <[A] Synthesis of polymer>

[合成例1]
化合物(M−2)12.4g(50モル%)、及び化合物(M−13)17.6g(50モル%)を60gの2−ブタノンに溶解し、AIBN1.03g(5モル%)を添加して単量体溶液を調製した。30g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。600g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120g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(18.9g、収率63%)。得られた樹脂(A−1)のMwは6,900であり、Mw/Mnは1.50であり、低分子量成分の残存割合は0.05%であった。また、13C−NMR分析の結果、化合物(M−2)由来の繰り返し単位:化合物(M−13)由来の繰り返し単位の含有比率が48.2:51.8(モル%)の共重合体であった。本合成例1で用いた配合処方を表2に示す。また、得られた共重合体のMw、Mw/Mn、収率、および共重合体中の各単量体に由来する繰り返し単位の割合の測定結果を表3に示す。
[Synthesis Example 1]
12.4 g (50 mol%) of compound (M-2) and 17.6 g (50 mol%) of compound (M-13) are dissolved in 60 g of 2-butanone, and 1.03 g (5 mol%) of AIBN is added. Thus, a monomer solution was prepared. A 1000 mL three-necked flask containing 30 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 600 g of methanol, and the precipitated white powder was filtered off. The filtered white powder was washed twice with 120 g of methanol, filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powdery polymer (A-1) (18.9 g, yield 63). %). Mw of the obtained resin (A-1) was 6,900, Mw / Mn was 1.50, and the residual ratio of the low molecular weight component was 0.05%. Further, as a result of 13 C-NMR analysis, a copolymer in which the content ratio of the repeating unit derived from the compound (M-2) to the repeating unit derived from the compound (M-13) is 48.2: 51.8 (mol%). Met. Table 2 shows the formulation used in Synthesis Example 1. In addition, Table 3 shows the measurement results of Mw, Mw / Mn, yield of the obtained copolymer, and the ratio of the repeating unit derived from each monomer in the copolymer.

[合成例2〜14]
表1に示す種類の単量体を所定量配合したこと以外は、合成例1と同様の方法によって重合体(A−2)〜(A−13)及び(a−1)を調製した。また、得られた重合体のMw、Mw/Mn、収率、および共重合体の各単量体に由来する繰り返し単位の割合の測定結果を表1に合わせて示す。なお、使用した単量体の構造は下記式で示される。
[Synthesis Examples 2 to 14]
Polymers (A-2) to (A-13) and (a-1) were prepared in the same manner as in Synthesis Example 1 except that a predetermined amount of the types of monomers shown in Table 1 were blended. Moreover, the measurement result of the ratio of the repeating unit derived from each monomer of Mw, Mw / Mn, a yield, and a copolymer of the obtained polymer is shown according to Table 1. In addition, the structure of the used monomer is shown by the following formula.

Figure 0005879719
Figure 0005879719

Figure 0005879719
Figure 0005879719

<[C]重合体の合成>
[合成例15]
化合物(M−7)11.2g(40モル%)、及び化合物(M−18)18.8g(60モル%)を30gの2−ブタノンに溶解し、AIBN1.44g(7モル%)を添加して単量体溶液を調製した。30g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度15時間で真空乾燥することにより、白色の粉末状の重合体(C−1)を18g得た。Mwは3,700であり、Mw/Mnは1.40であった。また、13C−NMR分析の結果、化合物(M−7)由来の繰り返し単位:化合物(M−18)由来の繰り返し単位の含有比率が、39.5:60.5(モル%)の共重合体であった。なお、使用した単量体の化学式は下記に示す。
<Synthesis of [C] polymer>
[Synthesis Example 15]
11.2 g (40 mol%) of compound (M-7) and 18.8 g (60 mol%) of compound (M-18) are dissolved in 30 g of 2-butanone, and 1.44 g (7 mol%) of AIBN is added. Thus, a monomer solution was prepared. A 1000 mL three-necked flask containing 30 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 collected solid was vacuum-dried at 60 ° C. for 15 hours to obtain 18 g of white powdery polymer (C-1). Mw was 3,700 and Mw / Mn was 1.40. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of the repeating unit derived from the compound (M-7): the repeating unit derived from the compound (M-18) was 39.5: 60.5 (mol%). It was a coalescence. The chemical formula of the monomer used is shown below.

<感放射線性樹脂組成物の調製>
感放射線性樹脂組成物の調製で使用した[B]酸発生剤、[D]酸拡散制御体及び[E]溶媒は下記の通りである。
<Preparation of radiation-sensitive resin composition>
The [B] acid generator, [D] acid diffusion controller and [E] solvent used in the preparation of the radiation sensitive resin composition are as follows.

<[B]酸発生剤>
B−1:4−シクロへキシルスルホニルフェニルスルホニウム 1,2−ジ(シクロへキシルオキシカルボニル)エタン−1−スルホネート
B−2:トリフェニルスルホニウム1,1,2,2−テトラフルオロ−6−(1−アダマンタンカルボニロキシ)−ヘキサン−1−スルホネート
<[B] Acid generator>
B-1: 4-cyclohexylsulfonylphenylsulfonium 1,2-di (cyclohexyloxycarbonyl) ethane-1-sulfonate B-2: triphenylsulfonium 1,1,2,2-tetrafluoro-6- ( 1-adamantanecarbonyloxy) -hexane-1-sulfonate

Figure 0005879719
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<[D]酸拡散制御体>
D−1:N−t−ブトキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン
<[D] Acid diffusion controller>
D-1: Nt-butoxycarbonyl-4-hydroxypiperidine

Figure 0005879719
Figure 0005879719

<[E]溶媒>
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
<[E] solvent>
E-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate E-2: Cyclohexanone E-3: γ-butyrolactone

[実施例1]
合成例1で得られた重合体(A−1)100質量部、合成例15で得られた重合体(C−1)3質量部、酸発生剤(B−1)3.6質量部、酸発生剤(B−2)8.4質量部、酸拡散制御剤(D−1)1質量部、及び溶剤(E−1)1633質量部、(E−2)700質量部、(E−3)30質量部を混合し、得られた混合溶液を孔径0.20μmのフィルターでろ過して感放射線性樹脂組成物を調製した。この感放射線性樹脂組成物を組成物(J−1)とした。
[Example 1]
100 parts by mass of the polymer (A-1) obtained in Synthesis Example 1, 3 parts by mass of the polymer (C-1) obtained in Synthesis Example 15, 3.6 parts by mass of the acid generator (B-1), 8.4 parts by mass of acid generator (B-2), 1 part by mass of acid diffusion controller (D-1), 1633 parts by mass of solvent (E-1), 700 parts by mass of (E-2), (E- 3) 30 parts by mass was mixed, and the resulting mixed solution was filtered with a filter having a pore size of 0.20 μm to prepare a radiation sensitive resin composition. This radiation-sensitive resin composition was designated as composition (J-1).

[実施例2〜14、比較例1〜3]
表2に示す配合処方にしたこと以外は、実施例1と同様にして各感放射線性樹脂組成物の組成物(J−2)〜(J−14)及び(j−1)〜(j−3)を調製した。
[Examples 2-14, Comparative Examples 1-3]
The compositions (J-2) to (J-14) and (j-1) to (j-) of the respective radiation-sensitive resin compositions were made in the same manner as in Example 1 except that the formulation shown in Table 2 was used. 3) was prepared.

Figure 0005879719
Figure 0005879719

<コンタクトホールパターンの評価>
上記実施例1〜14及び比較例1〜3の感放射線性樹脂組成物について、ArFエキシマレーザーを光源として、以下のようにして評価を行った。結果は下記表3に示す。
<Evaluation of contact hole pattern>
The radiation sensitive resin compositions of Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 3 were evaluated as follows using an ArF excimer laser as a light source. The results are shown in Table 3 below.

[最適露光量(Eop)の測定]
まず、下層反射防止膜(「ARC66」、日産化学社製)を形成した12インチシリコンウェハ上に、感放射線性樹脂組成物によって、膜厚110nmの被膜を形成し、100度で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(「NSR S610C」、NIKON社製)を用い、NA=1.3、iNA=1.27、ratio=0.800、Crosspole(Blade angle35度)の条件により、65nmHole110nmPitchのパターン形成用のマスクパターン(6%ハーフトーン)を介して露光した。露光後、各感放射線性樹脂組成物について表7に記載の温度で60秒間ポストベーク(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。このとき、65nmHole110nmPitchのパターン形成用のマスクパターンを介して露光した部分が直径57nmのホールを形成する露光量を最適露光量(Eop)とした。なお、測長には走査型電子顕微鏡(「CG−4000」、日立ハイテクノロジーズ社製)を用いた。
[Measurement of optimal exposure (Eop)]
First, a film having a thickness of 110 nm is formed from a radiation-sensitive resin composition on a 12-inch silicon wafer on which an underlayer antireflection film (“ARC66”, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) is formed, and soft baking is performed at 100 degrees for 60 seconds. (SB) was performed. Next, this film was coated with an ArF excimer laser immersion exposure apparatus (“NSR S610C”, manufactured by NIKON) using NA = 1.3, iNA = 1.27, ratio = 0.800, Crosssole (Blade angle 35 degrees). ) Through a mask pattern for pattern formation of 65 nm Hole 110 nm Pitch (6% halftone). After the exposure, each radiation-sensitive resin composition was post-baked (PEB) at the temperature shown in Table 7 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. At this time, the exposure amount at which the portion exposed through the 65 nm Hole 110 nm Pitch pattern forming mask pattern forms a hole with a diameter of 57 nm was defined as the optimum exposure amount (Eop). A scanning electron microscope (“CG-4000”, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) was used for length measurement.

[Critical Dimention Uniformity(CDU)の評価]
上記Eopにて形成された直径57nmのホールパターンを計30個測長し、計30個の測長値の平均偏差を算出し、3倍した値をCDUとした。このCDUの値が小さいものほど真円性が良好であると評価することが出来る。
[Evaluation of Critical Dimension Uniformity (CDU)]
A total of 30 hole patterns with a diameter of 57 nm formed by Eop were measured, the average deviation of the total 30 measured values was calculated, and the value obtained by multiplying by 3 was defined as CDU. It can be evaluated that the smaller the CDU value, the better the roundness.

<ライン&スペースパターンの評価>
上記実施例1〜14及び比較例1〜3の感放射線性樹脂組成物について、ArFエキシマレーザーを光源として、以下のようにして各種評価を行った。結果は下記表3に示す。
<Evaluation of line & space pattern>
About the radiation sensitive resin composition of the said Examples 1-14 and Comparative Examples 1-3, various evaluation was performed as follows using an ArF excimer laser as a light source. The results are shown in Table 3 below.

[最適露光量(Eop)の測定]
まず、下層反射防止膜(「ARC66」、日産化学社製)を形成した12インチシリコンウェハ上に、感放射線性樹脂組成物によって、膜厚110nmの被膜を形成し、100度で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(「NSR S610C」、NIKON社製)を用い、NA=1.3、iNA=1.27、ratio=0.800、DipoleX(Blade Angle35度)、偏光の条件により、45nmLine90nmPitchのパターン形成用のマスクパターン(6%ハーフトーン)を介して露光した。露光後、各感放射線性樹脂組成物について表7に記載の温度で60秒間ポストベーク(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。このとき、45nmLine90nmPitchのパターン形成用のマスクパターンを介して露光したLineが45nmを形成する露光量を最適露光量(Eop)とした。なお、測長には走査型電子顕微鏡(「CG−4000」、日立ハイテクノロジーズ社製)を用いた。
[Measurement of optimal exposure (Eop)]
First, a film having a thickness of 110 nm is formed from a radiation-sensitive resin composition on a 12-inch silicon wafer on which an underlayer antireflection film (“ARC66”, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) is formed, and soft baking is performed at 100 degrees for 60 seconds. (SB) was performed. Next, this film was coated with an ArF excimer laser immersion exposure apparatus (“NSR S610C”, manufactured by NIKON) using NA = 1.3, iNA = 1.27, ratio = 0.800, DipoleX (Blade Angle 35 degrees). ), Exposure was performed through a mask pattern (6% halftone) for 45 nm Line 90 nm Pitch pattern formation depending on the polarization conditions. After the exposure, each radiation-sensitive resin composition was post-baked (PEB) at the temperature shown in Table 7 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. At this time, the exposure amount at which the Line exposed through the mask pattern for pattern formation of 45 nm Line 90 nm Pitch forms 45 nm was defined as the optimum exposure amount (Eop). A scanning electron microscope (“CG-4000”, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) was used for length measurement.

[Line Width Roughness(LWR)の評価]
上記Eopにて形成された線幅45nmのLineをパターン上部から観察し、任意の10点ポイントで線幅を測定した。線幅の測定値の3シグマ値(ばらつき)をLWRとした。この値は小さいものほど好ましい。
[Evaluation of Line Width Roughness (LWR)]
A line having a line width of 45 nm formed by the above Eop was observed from the upper part of the pattern, and the line width was measured at arbitrary 10 points. The 3 sigma value (variation) of the measured line width was defined as LWR. A smaller value is more preferable.

[断面形状の評価]
上記Eopにて形成された45nmLine90nmPitchのLineパターンの断面形状を、日立ハイテクノロジーズ社製の「S−4800」にて観察し、T−top形状(すなわち、矩形以外の形状)を示していた場合を「不良」と評価し、矩形の形状を示していた場合を「良好」と評価した。
[Evaluation of cross-sectional shape]
The case where the cross-sectional shape of the 45 nm Line 90 nm Pitch Line pattern formed by the above Eop was observed with “S-4800” manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation and showed a T-top shape (ie, a shape other than a rectangle). The case where it was evaluated as “bad” and showed a rectangular shape was evaluated as “good”.

Figure 0005879719
Figure 0005879719

表3に示すように、当該感放射線性樹脂組成物を用いることにより、コンタクトホールパターンにおいては優れたCDUが得られた。また、ラインアンドスペースパターンにおいても、LWR及び断面形状が比較例と比べて良好な結果となった。   As shown in Table 3, an excellent CDU was obtained in the contact hole pattern by using the radiation sensitive resin composition. Moreover, also in the line and space pattern, the LWR and the cross-sectional shape were favorable compared to the comparative example.

本発明の感放射線性樹脂組成物によれば、ラインアンドスペースパターンでのLWR及び断面形状、コンタクトホールパターンにおける狭ピッチでのCDU等のリソグラフィ特性に優れた微細なレジストパターンを形成することができる。近年における更なるデバイスの微細化に対応した要求に十分応えることが可能である。   According to the radiation-sensitive resin composition of the present invention, it is possible to form a fine resist pattern having excellent lithography characteristics such as LWR and cross-sectional shape in a line and space pattern, CDU at a narrow pitch in a contact hole pattern, and the like. . It is possible to sufficiently meet the demands corresponding to the further miniaturization of devices in recent years.

Claims (7)

[A]下記式(1)で表される構造単位(I)と下記式(7−1)〜(7−11)のいずれかで表される構造単位(III−2)とを有する重合体、並びに
[B]下記式(2)で表される化合物及び下記式(3)で表される化合物を含む酸発生体
を含有する感放射線性樹脂組成物。
Figure 0005879719
(式(1)中、Rは水素原子、メチル基、フッ素原子又はトリフルオロメチル基である。Qは1価のラクトン基である。上記ラクトン基の水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。Aは−CHCHO−*、又は−CHCOO−*である。但し、*はラクトン基と結合する部位を示す。
式(2)中、X はオニウムカチオンである。Yはフッ素原子を含有しない直鎖状、分岐状又は環状のt+1価の脂肪族炭化水素基である。Zは水素原子又は1価の有機基である。tは1〜3の整数である。但し、tが2以上の場合、複数のZは同一でも異なっていてもよい。
式(3)中、X2+は1価のオニウムカチオンである。R10はフッ素原子又は炭素数1〜4の炭化水素基であり、この炭化水素基の水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。Zは水素原子又は1価の有機基である。)
Figure 0005879719
(式(7−1)〜(7−11)中、RLS1は水素原子、メチル基、フッ素原子又はトリフルオロメチル基である。)
[A] A polymer having a structural unit (I) represented by the following formula (1) and a structural unit (III-2) represented by any of the following formulas (7-1) to (7-11) And [B] a radiation sensitive resin composition containing an acid generator containing a compound represented by the following formula (2) and a compound represented by the following formula (3).
Figure 0005879719
(In Formula (1), R 1 is a hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom or a trifluoromethyl group. Q is a monovalent lactone group. Some or all of the hydrogen atoms of the lactone group are substituted. A is —CH 2 CH 2 O— * or —CH 2 COO— *, where * represents a site bonded to a lactone group.
In the formula (2), X + is an onium cation. Y is a linear, branched or cyclic t + 1 valent aliphatic hydrocarbon group containing no fluorine atom. Z is a hydrogen atom or a monovalent organic group. t is an integer of 1 to 3. However, when t is 2 or more, the plurality of Z may be the same or different.
In formula (3), X 2+ is a monovalent onium cation. R 10 is a fluorine atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and part or all of the hydrogen atoms of this hydrocarbon group may be substituted. Z 2 is a hydrogen atom or a monovalent organic group. )
Figure 0005879719
(In formulas (7-1) to (7-11), RLS1 is a hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom, or a trifluoromethyl group.)
上記構造単位(I)におけるQが下記式(q−1)で表される請求項1に記載の感放射線性樹脂組成物。
Figure 0005879719
(式(q−1)中、mは0〜2の整数である。Rはアルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシル基、シアノ基、−COOR、又は−OC(=O)Rであり、このアルキル基の水素原子の一部又は全部はハロゲン原子又はヒドロキシル基で置換されていてもよい。mが2の場合、2つのRは同一でも異なっていてもよい。R及びRはそれぞれ独立して水素原子又はアルキル基である。Rはメチレン基、炭素数2〜5のアルキレン基、酸素原子又は硫黄原子であり、このアルキレン基は炭素鎖中に酸素原子又は硫黄原子を含んでいてもよい。*は上記式(1)中のAに結合する部位を示す。)
The radiation sensitive resin composition according to claim 1, wherein Q in the structural unit (I) is represented by the following formula (q-1).
Figure 0005879719
(In Formula (q-1), m is an integer of 0 to 2. R 2 is an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, a cyano group, —COOR 4 , or —OC (═O) R 5 , in this case some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group may be substituted with a halogen atom or a hydroxyl group .m is 2, the two R 2 are good .R 4 and R 5 may be the same or different Each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group, and R 3 represents a methylene group, an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms, an oxygen atom or a sulfur atom, and the alkylene group contains an oxygen atom or a sulfur atom in the carbon chain. (* Indicates a site that binds to A in the above formula (1).)
[A]重合体が、酸解離性基を含む構造単位(II)をさらに有する請求項1又は請求項2に記載の感放射線性樹脂組成物。   [A] The radiation sensitive resin composition according to claim 1 or 2, wherein the polymer further has a structural unit (II) containing an acid dissociable group. [C]フッ素原子を含有する重合体をさらに含有する請求項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。   [C] The radiation sensitive resin composition according to claim 1, 2 or 3, further comprising a polymer containing a fluorine atom. [D]酸拡散制御体をさらに含有する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物。   [D] The radiation sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 4, further comprising an acid diffusion controller. 上記構造単位(I)の含有割合が、[A]重合体を構成する全構造単位に対して10モル%以上60モル%以下である請求項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。   The content rate of the said structural unit (I) is 10 mol% or more and 60 mol% or less with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, The any one of Claims 1-5. Radiation sensitive resin composition. (1)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を基板上に塗布するレジスト膜形成工程、
(2)上記レジスト膜を露光する露光工程、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 applying the radiation-sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 6 on a substrate,
(2) An exposure step of exposing the resist film, and (3) a pattern forming method including a developing step of developing the exposed resist film.
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