JP6241267B2 - Radiation-sensitive resin composition and resist pattern forming method - Google Patents

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

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

半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイス構造の形成には、フォトリソグラフィーによるレジストパターン形成方法が用いられている。このレジストパターン形成方法には、例えば基板上にレジストパターンを形成させる感放射線性樹脂組成物等が用いられる。上記感放射線性樹脂組成物は、ArFエキシマレーザー光等の遠紫外線、電子線などの放射線の照射により露光部に酸を生成させ、この酸の触媒作用により露光部と未露光部との現像液に対する溶解速度に差を生じさせ、基板上にレジストパターンを形成させるものである。   For forming various electronic device structures such as semiconductor devices and liquid crystal devices, a resist pattern forming method by photolithography is used. In this resist pattern forming method, for example, a radiation sensitive resin composition for forming a resist pattern on a substrate is used. The radiation sensitive resin composition generates an acid in an exposed portion by irradiation with radiation such as deep ultraviolet rays such as ArF excimer laser light or an electron beam, and a developing solution for an exposed portion and an unexposed portion by the catalytic action of the acid. A difference in dissolution rate with respect to is formed, and a resist pattern is formed on the substrate.

かかる感放射線性樹脂組成物には、解像性に優れ、レジストパターンの断面形状の矩形性に優れるだけでなく、LWR(Line Width Roughness)性能、CDU(Critical Dimension Uniformity)性能等に優れると共に、焦点深度、露光余裕度、MEEF(Mask Error Enhancement Factor)性能等にも優れ、高精度なパターンを高い歩留まりで得られることが求められる。この要求に対しては、感放射線性樹脂組成物に含有される重合体の構造が種々検討されており、ブチロラクトン構造、ノルボルナンラクトン構造等のラクトン構造を有することで、レジストパターンの基板への密着性を高めると共に、これらの性能を向上できることが知られている(特開平11−212265号公報、特開2003−5375号公報及び特開2008−83370号公報参照)。   Such a radiation sensitive resin composition is excellent in resolution and not only excellent in the rectangular shape of the cross-sectional shape of the resist pattern, but also in LWR (Line Width Roughness) performance, CDU (Critical Dimension Uniformity) performance, etc. It is required to obtain a high-accuracy pattern with a high yield, with excellent depth of focus, exposure margin, MEEF (Mask Error Enhancement Factor) performance, and the like. In response to this requirement, various structures of the polymer contained in the radiation-sensitive resin composition have been studied. By having a lactone structure such as a butyrolactone structure or a norbornane lactone structure, the resist pattern can be adhered to the substrate. It is known that these properties can be improved while improving the performance (see JP-A-11-212265, JP-A-2003-5375 and JP-A-2008-83370).

しかし、レジストパターンの微細化が線幅45nm以下のレベルまで進展している現在にあっては、上記性能の要求レベルはさらに高まり、上記従来の感放射線性樹脂組成物では、これらの要求を満足させることはできていない。   However, at present, when the miniaturization of the resist pattern has progressed to a level of 45 nm or less, the required level of the performance is further increased, and the conventional radiation-sensitive resin composition satisfies these requirements. I can't make it happen.

特開平11−212265号公報JP 11-212265 A 特開2003−5375号公報JP 2003-5375 A 特開2008−83370号公報JP 2008-83370 A

本発明は上述のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、優れたMEEF性能、焦点深度及び露光余裕度を発揮し、LWR性能、CDU性能、解像性及び断面形状の矩形性に優れるレジストパターンを形成できる感放射線性樹脂組成物を提供することである。   The present invention has been made based on the above-described circumstances, and its purpose is to exhibit excellent MEEF performance, depth of focus and exposure margin, and LWR performance, CDU performance, resolution, and a rectangular shape in cross section. It is providing the radiation sensitive resin composition which can form the resist pattern excellent in property.

上記課題を解決するためになされた発明は、酸解離性基含有重合体(以下、「[A]重合体」ともいう)、及び感放射線性酸発生体(以下、「[B]酸発生体」ともいう)を含有する感放射線性樹脂組成物であって、上記重合体が下記式(1)で表される基(以下、「基(1)」ともいう)を含む第1構造単位(以下、「構造単位(I)」ともいう)を有し、上記感放射線性酸発生体がオニウム塩を含むことを特徴とする。

Figure 0006241267
(式(1)中、Lは、炭素数1〜20の2価の有機基である。Mは、置換若しくは非置換の2価の炭素数1〜20の炭化水素基である。LとMとは互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の単環の脂環構造を形成してもよい。Rは、炭素数1〜20の1価の有機基である。) The invention made to solve the above problems includes an acid-dissociable group-containing polymer (hereinafter also referred to as “[A] polymer”), and a radiation-sensitive acid generator (hereinafter referred to as “[B] acid generator”. A first structural unit comprising a group represented by the following formula (1) (hereinafter also referred to as “group (1)”): (Hereinafter also referred to as “structural unit (I)”), and the radiation-sensitive acid generator contains an onium salt.
Figure 0006241267
(In Formula (1), L is a C1-C20 bivalent organic group. M is a substituted or unsubstituted bivalent C1-C20 hydrocarbon group. L and M And may form a monocyclic alicyclic structure having 3 to 20 ring members composed of carbon atoms bonded to each other, and R 1 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. is there.)

上記課題を解決するためになされた別の発明は、
レジスト膜を形成する工程、上記レジスト膜を露光する工程、及び上記露光されたレジスト膜を現像する工程を備え、上記レジスト膜を当該感放射線性樹脂組成物により形成するレジストパターン形成方法である。
Another invention made to solve the above problems is as follows:
A resist pattern forming method comprising: forming a resist film; exposing the resist film; and developing the exposed resist film; and forming the resist film from the radiation-sensitive resin composition.

上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、
下記式(I)で表される構造単位を有する重合体である。

Figure 0006241267
(式(I)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Lは、炭素数1〜20の2価の有機基である。Mは、置換若しくは非置換の炭素数1〜20の2価の炭化水素基である。LとMとは互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の単環の脂環構造を形成してもよい。Rは、炭素数1〜20の1価の有機基である。) Yet another invention made to solve the above problems is as follows:
It is a polymer having a structural unit represented by the following formula (I).
Figure 0006241267
(In Formula (I), R 5 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. L is a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. M is a substituted or non-substituted group. A substituted divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, L and M are combined with each other to form a monocyclic alicyclic structure having 3 to 20 ring members composed of carbon atoms to which they are bonded. R 1 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms.)

上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、
下記式(i)で表される化合物である。

Figure 0006241267
(式(i)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Lは、炭素数1〜20の2価の有機基である。Mは、置換若しくは非置換の炭素数1〜20の2価の炭化水素基である。LとMとは互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の単環の脂環構造を形成してもよい。Rは、炭素数1〜20の1価の有機基である。) Yet another invention made to solve the above problems is as follows:
It is a compound represented by the following formula (i).
Figure 0006241267
(In formula (i), R 5 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. L is a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. M is a substituted or non-substituted group. A substituted divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, L and M are combined with each other to form a monocyclic alicyclic structure having 3 to 20 ring members composed of carbon atoms to which they are bonded. R 1 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms.)

ここで、「有機基」とは、少なくとも1個の炭素原子を含む基をいう。
また、「炭化水素基」とは、鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基が含まれる。この「炭化水素基」は、飽和炭化水素基でも不飽和炭化水素基でもよい。「鎖状炭化水素基」とは、環状構造を含まず、鎖状構造のみで構成された炭化水素基をいい、直鎖状炭化水素基及び分岐状炭化水素基の両方を含む。「脂環式炭化水素基」とは、環構造としては脂環構造のみを含み、芳香環構造を含まない炭化水素基をいい、単環の脂環式炭化水素基及び多環の脂環式炭化水素基の両方を含む。但し、脂環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造を含んでいてもよい。「芳香族炭化水素基」とは、環構造として芳香環構造を含む炭化水素基をいう。但し、芳香環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造や脂環構造を含んでいてもよい。
Here, the “organic group” refers to a group containing at least one carbon atom.
The “hydrocarbon group” includes a chain hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and an aromatic hydrocarbon group. The “hydrocarbon group” may be a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group. The “chain hydrocarbon group” refers to a hydrocarbon group that does not include a cyclic structure but includes only a chain structure, and includes both a linear hydrocarbon group and a branched hydrocarbon group. The term “alicyclic hydrocarbon group” refers to a hydrocarbon group that includes only an alicyclic structure as a ring structure and does not include an aromatic ring structure, and includes a monocyclic alicyclic hydrocarbon group and a polycyclic alicyclic group. Includes both hydrocarbon groups. However, it is not necessary to be composed only of the alicyclic structure, and a part thereof may include a chain structure. “Aromatic hydrocarbon group” refers to a hydrocarbon group containing an aromatic ring structure as a ring structure. However, it is not necessary to be composed only of an aromatic ring structure, and a part thereof may include a chain structure or an alicyclic structure.

本発明の感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法によれば、優れたMEEF性能、焦点深度及び露光余裕度を発揮し、LWR性能、CDU性能、解像性及び断面形状の矩形性に優れるレジストパターンを形成することができる。本発明の重合体は、当該感放射線性樹脂組成物の重合体成分として好適に用いられる。本発明の化合物は、上記式(i)で表される構造を有するので、当該重合体中に構造単位(I)を組み込む単量体化合物として好適に用いられる。従って、これらは今後ますます微細化が進行すると予想される半導体デバイス製造等におけるパターン形成に好適に用いることができる。   According to the radiation-sensitive resin composition and resist pattern forming method of the present invention, excellent MEEF performance, depth of focus and exposure margin are exhibited, and LWR performance, CDU performance, resolution, and cross-sectional rectangularity are excellent. A resist pattern can be formed. The polymer of this invention is used suitably as a polymer component of the said radiation sensitive resin composition. Since the compound of the present invention has a structure represented by the above formula (i), it is suitably used as a monomer compound that incorporates the structural unit (I) into the polymer. Therefore, these can be suitably used for pattern formation in semiconductor device manufacturing or the like that is expected to be further miniaturized in the future.

<感放射線性樹脂組成物>
当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体及び[B]酸発生体を含有し、LWR性能、CDU性能、解像性及び断面形状の矩形性に優れるレジストパターンを形成することができるレジスト組成物として使用することができる。また、当該感放射線性樹脂組成物は、好適成分として、[C]酸拡散制御体、[D][A]重合体以外の重合体(以下、「[D]重合体」ともいう)及び[E]溶媒を含有していてもよく、本発明の効果を損なわない範囲において、その他の任意成分を含有していてもよい。
<Radiation sensitive resin composition>
The radiation-sensitive resin composition contains a [A] polymer and a [B] acid generator, and can form a resist pattern having excellent LWR performance, CDU performance, resolution, and cross-sectional rectangularity. It can be used as a resist composition. In addition, the radiation-sensitive resin composition has, as suitable components, [C] acid diffusion controller, polymer other than [D] [A] polymer (hereinafter also referred to as “[D] polymer”) and [ E] It may contain a solvent, and may contain other optional components as long as the effects of the present invention are not impaired.

当該感放射線性樹脂組成物は、重合体成分として、ベース重合体のみを含有していてもよく、ベース重合体以外に撥水性重合体添加剤を含有することもできる。「ベース重合体」とは、感放射線性樹脂組成物から形成されるレジスト膜の主成分となる重合体をいい、好ましくは、レジスト膜を構成する全重合体に対して50質量%以上を占める重合体をいう。また、「撥水性重合体添加剤」とは、感放射線性樹脂組成物に含有させることで、形成されるレジスト膜の表層に偏在化する傾向を有する重合体である。ベース重合体となる重合体より疎水性が高い重合体は、レジスト膜表層に偏在化する傾向があり、撥水性重合体添加剤として機能させることができる。当該感放射線性樹脂組成物は、撥水性重合体添加剤を含有することで、レジスト膜からの酸発生体等の溶出を抑制できると共に、形成されたレジスト膜表面が高い動的接触角を示すので、レジスト膜表面は優れた水切れ特性を発揮することができる。これにより液浸露光プロセスにおいて、レジスト膜表面と液浸媒体を遮断するための上層膜を別途形成することを要することなく、高速スキャン露光を可能にすることができる。当該感放射線性樹脂組成物が撥水性添加剤を含有する場合、撥水性重合体添加剤の含有量としては、ベース重合体100質量部に対して、0.1質量部〜20質量部が好ましく、0.3質量部〜15質量部がより好ましく、0.5質量部〜10質量部がさらに好ましい。当該感放射線性樹脂組成物におけるベース重合体の含有量としては、当該感放射線性樹脂組成物中の全固形分に対して、70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、85質量%以上がさらに好ましい。   The radiation-sensitive resin composition may contain only the base polymer as the polymer component, and may contain a water-repellent polymer additive in addition to the base polymer. “Base polymer” refers to a polymer that is a main component of a resist film formed from a radiation-sensitive resin composition, and preferably occupies 50% by mass or more based on the total polymer constituting the resist film. Refers to a polymer. Further, the “water-repellent polymer additive” is a polymer that tends to be unevenly distributed in the surface layer of the resist film to be formed by being contained in the radiation-sensitive resin composition. A polymer having higher hydrophobicity than the polymer serving as the base polymer tends to be unevenly distributed in the resist film surface layer, and can function as a water-repellent polymer additive. By containing the water-repellent polymer additive, the radiation-sensitive resin composition can suppress elution of acid generators and the like from the resist film, and the formed resist film surface exhibits a high dynamic contact angle. Therefore, the resist film surface can exhibit excellent water drainage characteristics. Accordingly, in the immersion exposure process, high-speed scan exposure can be performed without the necessity of separately forming an upper layer film for blocking the resist film surface and the immersion medium. When the said radiation sensitive resin composition contains a water-repellent additive, as content of a water-repellent polymer additive, 0.1 mass part-20 mass parts are preferable with respect to 100 mass parts of base polymers. 0.3 parts by mass to 15 parts by mass is more preferable, and 0.5 parts by mass to 10 parts by mass is more preferable. As content of the base polymer in the said radiation sensitive resin composition, 70 mass% or more is preferable with respect to the total solid in the said radiation sensitive resin composition, 80 mass% or more is more preferable, 85 mass% % Or more is more preferable.

当該感放射線性樹脂組成物において、重合体が撥水性重合体添加剤として良好に機能するには、撥水性重合体添加剤を構成する重合体は、フッ素原子を有する重合体であることが好ましく、また、そのフッ素原子含有率が、ベース重合体のフッ素原子含有率より大きいことがより好ましい。撥水性重合体添加剤のフッ素原子含有率がベース重合体のフッ素原子含有率よりも大きいと、形成されたレジスト膜において、撥水性重合体添加剤がその表層に偏在化する傾向がより高まるため、レジスト膜表面の高い水切れ性等の撥水性重合体添加剤の疎水性に起因する特性が、より効果的に発揮される。撥水性重合体添加剤を構成する重合体のフッ素原子含有率としては、1質量%以上が好ましく、3質量%以上がより好ましく、5質量%以上がさらに好ましく、7質量%以上が特に好ましい。なお、このフッ素原子含有率(質量%)は、13C−NMRの測定により求めた重合体の構造から算出することができる。 In the radiation-sensitive resin composition, in order for the polymer to function well as the water-repellent polymer additive, the polymer constituting the water-repellent polymer additive is preferably a polymer having a fluorine atom. Moreover, it is more preferable that the fluorine atom content is larger than the fluorine atom content of the base polymer. If the fluorine atom content of the water-repellent polymer additive is larger than the fluorine atom content of the base polymer, the tendency of the water-repellent polymer additive to be unevenly distributed on the surface layer is further increased in the formed resist film. In addition, the characteristics resulting from the hydrophobicity of the water-repellent polymer additive such as high water drainage on the resist film surface are more effectively exhibited. The fluorine atom content of the polymer constituting the water-repellent polymer additive is preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, further preferably 5% by mass or more, and particularly preferably 7% by mass or more. In addition, this fluorine atom content rate (mass%) is computable from the structure of the polymer calculated | required by the measurement of < 13 > C-NMR.

当該感放射線性樹脂組成物における重合体成分の態様としては、(1)ベース重合体としての[A]重合体、(2)ベース重合体としての[A]重合体及び撥水性重合体添加剤としての[A]重合体、(3)ベース重合体としての[A]重合体及び撥水性重合体添加剤としての[D]重合体、(4)ベース重合体としての[D]重合体及び撥水性重合体添加剤としての[A]重合体をそれぞれ含有する場合等が挙げられる。
以下、当該感放射線性樹脂組成物の各構成成分について順に説明する。
As an aspect of the polymer component in the radiation sensitive resin composition, (1) [A] polymer as base polymer, (2) [A] polymer and water repellent polymer additive as base polymer [A] polymer as, (3) [A] polymer as base polymer and [D] polymer as water repellent polymer additive, (4) [D] polymer as base polymer, and The case where each contains the [A] polymer as a water-repellent polymer additive is mentioned.
Hereinafter, each structural component of the said radiation sensitive resin composition is demonstrated in order.

<[A]重合体>
[A]重合体は、酸解離性基を含有し、かつ構造単位(I)を有する重合体である。当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体が構造単位(I)を有することで、優れたMEEF性能、焦点深度及び露光余裕度を発揮し、LWR性能、CDU性能、解像性及び断面形状の矩形性に優れるレジストパターンを形成することができる(これらの性能を、以下「リソグラフィー性能」ともいう)。[A]重合体が上記構成を有することで、上記効果を奏する理由については必ずしも明確ではないが、例えば以下のように推察することができる。すなわち、構造単位(I)は、エステル基とカルボニル基を共に有するので、高い極性を有している。そのため、レジスト膜中に[B]酸発生体のオニウム塩をより良好に分散させることができる。また、上述の高い極性により、[A]重合体は、現像液に対する溶解性をより適度なものに調整することができる。さらに、当該感放射線性樹脂組成物は、[B]酸発生体から生じる酸の拡散長をより適度に短くすることできる。これらの結果、当該感放射線性樹脂組成物によれば、形成されるレジストパターンのリソグラフィー性能を向上させることができる。
<[A] polymer>
[A] The polymer is a polymer containing an acid dissociable group and having the structural unit (I). The radiation-sensitive resin composition exhibits excellent MEEF performance, depth of focus, and exposure margin because the [A] polymer has the structural unit (I), and LWR performance, CDU performance, resolution, and It is possible to form a resist pattern with excellent cross-sectional rectangularity (these performances are hereinafter also referred to as “lithographic performances”). [A] The reason why the polymer has the above-described configuration and thus exhibits the above-mentioned effects is not necessarily clear, but can be inferred as follows, for example. That is, since the structural unit (I) has both an ester group and a carbonyl group, it has a high polarity. Therefore, the onium salt of the [B] acid generator can be more favorably dispersed in the resist film. Further, due to the high polarity described above, the [A] polymer can adjust the solubility in the developer to a more appropriate one. Furthermore, the radiation sensitive resin composition can shorten the diffusion length of the acid generated from the [B] acid generator more appropriately. As a result, according to the radiation sensitive resin composition, the lithography performance of the resist pattern to be formed can be improved.

[A]重合体は、構造単位(I)以外にも、構造単位(I)以外の構造単位であって、酸解離性基を含む第2構造単位(以下、「構造単位(II)」ともいう)、ラクトン構造、環状カーボネート構造及びスルトン構造からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む構造単位(III)、極性基を含む構造単位(IV)、フッ素原子含有構造単位(V)を有してもよく、構造単位(I)〜(V)以外のその他の構造単位等を有していてもよい。   [A] In addition to the structural unit (I), the polymer is a structural unit other than the structural unit (I), and is a second structural unit containing an acid dissociable group (hereinafter referred to as “structural unit (II)”). A structural unit (III) containing at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a cyclic carbonate structure and a sultone structure, a structural unit (IV) containing a polar group, and a fluorine atom-containing structural unit (V) It may have other structural units other than the structural units (I) to (V).

[A]重合体における酸解離性基の含有態様としては、(1)構造単位(I)におけるRとして含まれる場合、(2)構造単位(II)に含まれる場合、(3)これらの両方である場合が挙げられる。 [A] The content of the acid dissociable group in the polymer is as follows: (1) When included as R 1 in the structural unit (I), (2) When included in the structural unit (II), (3) The case of both is mentioned.

[A]重合体は、構造単位(I)以外に、構造単位(II)及び構造単位(III)を有することが好ましい。[A]重合体は、各構造単位を1種又は2種以上有していてもよい。以下、各構造単位について説明する。   [A] The polymer preferably has a structural unit (II) and a structural unit (III) in addition to the structural unit (I). [A] The polymer may have one or more of each structural unit. Hereinafter, each structural unit will be described.

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

Figure 0006241267
Figure 0006241267

上記式(1)中、Lは、炭素数1〜20の2価の有機基である。Mは、置換若しくは非置換の炭素数1〜20の2価の炭化水素基である。LとMとは互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の単環の脂環構造を形成してもよい。Rは、炭素数1〜20の1価の有機基である。 In said formula (1), L is a C1-C20 bivalent organic group. M is a substituted or unsubstituted divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. L and M may be combined with each other to form a monocyclic alicyclic structure having 3 to 20 ring members and a carbon atom to which they are bonded. R 1 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms.

上記Lで表される炭素数1〜20の2価の有機基としては、例えば炭素数1〜20の2価の炭化水素基、上記炭化水素基の炭素−炭素間又は結合手側の末端に2価のヘテロ原子含有基を含む基、上記炭化水素基及び上記ヘテロ原子含有基を含む基が有する水素原子の一部又は全部を置換した基等が挙げられる。   Examples of the divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by L include, for example, a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a carbon-carbon boundary of the hydrocarbon group, or a terminal on the bond side. Examples include a group containing a divalent heteroatom-containing group, a group obtained by substituting part or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group and the group containing a heteroatom-containing group.

上記2価の炭化水素基としては、例えば2価の鎖状炭化水素基、2価の脂環式炭化水素基、2価の芳香族炭化水素基等が挙げられる。   Examples of the divalent hydrocarbon group include a divalent chain hydrocarbon group, a divalent alicyclic hydrocarbon group, and a divalent aromatic hydrocarbon group.

上記鎖状炭化水素基としては、例えばメタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基、ブタンジイル基等のアルカンジイル基;
エテンジイル基、プロペンジイル基、ブテンジイル基等のアルケンジイル基;
エチンジイル基、プロピンジイル基、ブチンジイル基等のアルキンジイル基等が挙げられる。
Examples of the chain hydrocarbon group include alkanediyl groups such as methanediyl group, ethanediyl group, propanediyl group, butanediyl group;
Alkenediyl groups such as ethenediyl group, propenediyl group, butenediyl group;
Examples include alkynediyl groups such as ethynediyl group, propynediyl group, and butynediyl group.

上記脂環式炭化水素基としては、例えば
シクロプロパンジイル基、シクロブタンジイル基、シクロペンタンジイル基、シクロヘキサンジイル基等の単環のシクロアルカンジイル基;
ノルボルナンジイル基、アダマンタンジイル基等の多環のシクロアルカンジイル基;
シクロプロペンジイル基、シクロブテンジイル基、シクロペンテンジイル基、シクロヘキセンジイル基等の単環のシクロアルケンジイル基;
ノルボルネンジイル基等の多環のシクロアルケンジイル基等が挙げられる。
Examples of the alicyclic hydrocarbon group include a monocyclic cycloalkanediyl group such as a cyclopropanediyl group, a cyclobutanediyl group, a cyclopentanediyl group, and a cyclohexanediyl group;
A polycyclic cycloalkanediyl group such as a norbornanediyl group or an adamantanediyl group;
Monocyclic cycloalkenediyl groups such as cyclopropenediyl group, cyclobutenediyl group, cyclopentenediyl group, cyclohexenediyl group;
And polycyclic cycloalkenediyl groups such as norbornenediyl group.

上記芳香族炭化水素基としては、例えば
ベンゼンジイル基、トルエンジイル基等のアレーンジイル基等が挙げられる。
Examples of the aromatic hydrocarbon group include arenediyl groups such as a benzenediyl group and a toluenediyl group.

上記2価のヘテロ原子含有基が有するヘテロ原子としては、例えば酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ケイ素原子、リン原子等が挙げられる。これらの中で、酸素原子、硫黄原子、窒素原子が好ましく、酸素原子がより好ましい。   Examples of the hetero atom contained in the divalent hetero atom-containing group include an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, a silicon atom, and a phosphorus atom. In these, an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom are preferable, and an oxygen atom is more preferable.

上記2価のヘテロ原子含有基としては、例えば−O−、−CO−、−CS−、−NR’−、これらを組み合わせた基等が挙げられる。R’は、水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。   Examples of the divalent heteroatom-containing group include —O—, —CO—, —CS—, —NR′—, and combinations thereof. R ′ is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.

Lとしては、2価の鎖状炭化水素基、2価の脂環式炭化水素基が好ましく、アルカンジイル基、シクロアルカンジイル基がより好ましく、メタンジイル基、シクロヘキサンジイル基がさらに好ましい。   L is preferably a divalent chain hydrocarbon group or a divalent alicyclic hydrocarbon group, more preferably an alkanediyl group or a cycloalkanediyl group, and even more preferably a methanediyl group or a cyclohexanediyl group.

上記Mで表される炭素数1〜20の2価の炭化水素基としては、例えば上記Lで例示した2価の炭化水素基と同様の基等が挙げられる。これらの基が有してもよい置換基としては、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、炭素数1〜20の有機基が挙げられる。炭素数1〜20の有機基としては、例えば上記Lの2価の有機基に、1個の水素原子を加えた基等が挙げられる。   As a C1-C20 bivalent hydrocarbon group represented by said M, the group similar to the bivalent hydrocarbon group illustrated by said L, etc. are mentioned, for example. Examples of the substituent that these groups may have include a hydroxy group, a halogen atom, and an organic group having 1 to 20 carbon atoms. Examples of the organic group having 1 to 20 carbon atoms include a group obtained by adding one hydrogen atom to the L divalent organic group.

Mとしては、置換又は非置換のメタンジイル基が好ましい。Mをこのような基とすることで、2個の−CO−が近接するため、上述の[B]酸発生体の分散性をより向上させることができる。Mとしては、置換メタンジイル基がより好ましい。Mを置換メタンジイル基とすることで、[B]酸発生体の分散性を向上させると共に上述の[B]酸発生体から生じる酸の拡散長をより適度に短くすることができると考えられる。メタンジイル基を置換する置換基としては、メチル基、アセチル基、Mが有する同一の炭素原子に結合するアルカンジイル基が好ましい。   As M, a substituted or unsubstituted methanediyl group is preferable. By using M as such a group, since two —CO— are close to each other, the dispersibility of the above-mentioned [B] acid generator can be further improved. As M, a substituted methanediyl group is more preferable. By making M a substituted methanediyl group, it is considered that the dispersibility of the [B] acid generator can be improved and the diffusion length of the acid generated from the [B] acid generator can be shortened more appropriately. As a substituent which substitutes a methanediyl group, the alkanediyl group couple | bonded with the same carbon atom which a methyl group, an acetyl group, and M have is preferable.

また、Mとしては、置換又は非置換の炭素数2〜20の炭化水素基も好ましい。Mをこのような基とすることで、上述の[A]重合体の現像液に対する溶解性をより向上させることができると共に上述の[B]酸発生体から生じる酸の拡散長をより適度に短くすることができると考えられる。これらの中で、非置換のエタンジイル基及び非置換のフェニレン基が好ましい。   Moreover, as M, a substituted or unsubstituted C2-C20 hydrocarbon group is also preferable. By using M as such a group, the solubility of the above-mentioned [A] polymer in the developer can be further improved, and the diffusion length of the acid generated from the above-mentioned [B] acid generator is more appropriately set. It is thought that it can be shortened. Of these, an unsubstituted ethanediyl group and an unsubstituted phenylene group are preferred.

LとMとが互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の単環の脂環構造としては、例えばシクロプロパン構造、シクロブタン構造、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造等が挙げられる。これらの中で、シクロヘキサン構造が好ましい。LとMがこのような単環の脂環構造を構成することで、上述の[B]酸発生体から生じる酸の拡散長及び上述の[B]酸発生体の分散を適切なものとすることができると考えられる。   Examples of the monocyclic alicyclic structure having 3 to 20 ring members composed of carbon atoms to which L and M are bonded to each other include a cyclopropane structure, a cyclobutane structure, a cyclopentane structure, a cyclohexane structure, and the like. It is done. Among these, a cyclohexane structure is preferable. When L and M constitute such a monocyclic alicyclic structure, the diffusion length of the acid generated from the [B] acid generator and the dispersion of the [B] acid generator are made appropriate. It is considered possible.

上記Rで表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば炭素数1〜20の1価の炭化水素基、上記炭化水素基の炭素−炭素間又は結合手側の末端に上記2価のヘテロ原子含有基を含む基、上記炭化水素基及び上記ヘテロ原子含有基を含む基が有する水素原子の一部又は全部を置換した基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 1 include, for example, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a carbon-carbon boundary of the hydrocarbon group, or a terminal on the bond side. And groups containing a divalent heteroatom-containing group, a group obtained by substituting part or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group and the group containing a heteroatom-containing group.

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

上記鎖状炭化水素基としては、例えば
メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基等のアルキル基;
エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基等のアルケニル基;
エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基等のアルキニル基等が挙げられる。
Examples of the chain hydrocarbon group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, an i-butyl group, a sec-butyl group, a t-butyl group, and a pentyl group. An alkyl group;
Alkenyl groups such as ethenyl group, propenyl group, butenyl group, pentenyl group;
Examples include alkynyl groups such as ethynyl group, propynyl group, butynyl group, and pentynyl group.

上記脂環式炭化水素基としては、例えば
シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基;
ノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基等の多環のシクロアルキル基;
シクロプロペニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等の単環のシクロアルケニル基;
ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基等の多環のシクロアルケニル基等が挙げられる。
Examples of the alicyclic hydrocarbon group include monocyclic cycloalkyl groups such as a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group;
A polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, an adamantyl group, a tricyclodecyl group, a tetracyclododecyl group;
A monocyclic cycloalkenyl group such as a cyclopropenyl group, a cyclobutenyl group, a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group;
And polycyclic cycloalkenyl groups such as a norbornenyl group and a tricyclodecenyl group.

上記芳香族炭化水素基としては、例えば
フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基等のアリール基;
ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、アントリルメチル基等のアラルキル基等が挙げられる。
Examples of the aromatic hydrocarbon group include aryl groups such as a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a naphthyl group, and an anthryl group;
Examples include aralkyl groups such as benzyl group, phenethyl group, naphthylmethyl group, and anthrylmethyl group.

としては、ラクトン構造を有する基、スルトン構造を有する基、環状カーボネート構造を有する基、OHを有する基が好ましい。 R 1 is preferably a group having a lactone structure, a group having a sultone structure, a group having a cyclic carbonate structure, or a group having OH.

また、上記Rとしては、下記式(X)で表される基も好ましい。 Further, as the R 1, preferable groups represented by the following formula (X).

Figure 0006241267
Figure 0006241267

上記式(X)中、Rは、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。R及びRはそれぞれ独立して炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の脂環構造を表す。*は、上記式(1)におけるオキシ基に結合する部位を示す。 In the formula (X), R 2 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R 3 and R 4 are each independently a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, or these groups are It represents an alicyclic structure having 3 to 20 carbon atoms that is configured together with the carbon atoms to which they are bonded. * Shows the site | part couple | bonded with the oxy group in the said Formula (1).

上記式(X)で表される基は酸解離性を有する。基(X)が酸解離性を有すると、露光部において[B]酸発生体より生じる酸の作用により解離して基(1)からカルボキシ基が生じるので、上述の[A]重合体の現像液に対する溶解性をより向上させることができる。   The group represented by the above formula (X) has acid dissociability. When the group (X) has acid dissociation property, it is dissociated by the action of the acid generated from the [B] acid generator in the exposed area to generate a carboxy group from the group (1). The solubility with respect to a liquid can be improved more.

上記Rで表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば上記Rとして例示した炭素数1〜20の1価の炭化水素基と同様の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 2 include the same groups as the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms exemplified as R 1 .

としては、メチル基、エチル基、アダマンチル基が好ましい。 R 2 is preferably a methyl group, an ethyl group, or an adamantyl group.

上記R及びRで表される炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素としては、例えば上記Rで例示した鎖状炭化水素基のうち炭素数1〜10のもの等が挙げられる。 Examples of the monovalent chain hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms represented by R 3 and R 4 include those having 1 to 10 carbon atoms among the chain hydrocarbon groups exemplified for R 1. It is done.

上記R及びRで表される炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えば上記Rで例示した脂環式炭化水素基と同様の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms represented by R 3 and R 4 include the same groups as the alicyclic hydrocarbon group exemplified for R 1 .

及びRが互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の脂環構造としては、例えば
シクロプロパン構造、シクロブタン構造、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造、シクロヘプタン構造、シクロオクタン構造等の単環のシクロアルカン構造;
ノルボルナン構造、アダマンタン構造、トリシクロデカン構造、テトラシクロドデカン構造等の多環のシクロアルカン構造等が挙げられる。
これらの中で、単環のシクロアルカン構造が好ましく、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造がより好ましい。
Examples of the alicyclic structure having 3 to 20 carbon atoms configured together with the carbon atom to which R 3 and R 4 are combined and bonded to each other include a cyclopropane structure, a cyclobutane structure, a cyclopentane structure, a cyclohexane structure, a cycloheptane structure, Monocyclic cycloalkane structures such as cyclooctane structures;
Examples thereof include polycyclic cycloalkane structures such as a norbornane structure, an adamantane structure, a tricyclodecane structure, and a tetracyclododecane structure.
Among these, a monocyclic cycloalkane structure is preferable, and a cyclopentane structure and a cyclohexane structure are more preferable.

上記構造単位(I)としては、例えば下記式(2−1)〜(2−3)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−1)〜(I−3)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (I) include structural units represented by the following formulas (2-1) to (2-3) (hereinafter also referred to as “structural units (I-1) to (I-3)”). Etc.

Figure 0006241267
Figure 0006241267

上記式(2−1)〜(2−3)中、Zは、上記式(1)で表される基である。上記式(2−1)又は(2−2)中、R及びRは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。上記式(2−2)中、Aは、単結合、−O−、−COO−又は−CONH−である。上記式(2−3)中、Rは、水素原子又はメチル基である。R、R及びR10は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基若しくは炭素数1〜20の1価の有機基であるか、又は1若しくは複数のR、1若しくは複数のR及びR10のうちの2つ以上は、互いに合わせられ構成される環員数3〜20の環構造を表す。aは、1〜4の整数である。aが2以上の場合、複数のR及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。Aは、単結合又は2価の有機基である。R10とAとは、互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の環構造を形成してもよい。 In the above formulas (2-1) to (2-3), Z is a group represented by the above formula (1). In the above formula (2-1) or (2-2), R 5 and R 6 are a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. In the above formula (2-2), A 1 is a single bond, —O—, —COO— or —CONH—. In the above formula (2-3), R 7 is a hydrogen atom or a methyl group. R 8 , R 9 and R 10 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxy group or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or one or more R 8 , one or more Two or more of R 9 and R 10 represent a ring structure having 3 to 20 ring members that are combined with each other. a is an integer of 1 to 4. When a is 2 or more, the plurality of R 8 and R 9 may be the same or different. A 2 is a single bond or a divalent organic group. R 10 and A 2 may be combined with each other to form a ring structure having 3 to 20 ring members that is configured together with the carbon atom to which they are bonded.

Zは、上記式(2−1)及び(2−2)において、オキシ基に炭素原子で結合することが好ましい。   Z is preferably bonded to the oxy group with a carbon atom in the above formulas (2-1) and (2-2).

構造単位(I)を与える単量体の共重合性の観点から、
及びRとしては、水素原子、メチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
としては、水素原子が好ましい。
From the viewpoint of copolymerization of the monomer that gives the structural unit (I),
R 5 and R 6 are preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a methyl group.
R 7 is preferably a hydrogen atom.

上記Aで表される2価の有機基としては、例えば上記Lの2価の有機基として例示したものと同様の基等が挙げられる。 Examples of the divalent organic group represented by A 2 include the same groups as those exemplified as the L divalent organic group.

上記R、R及びR10で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば上記Rとして例示した1価の有機基と同様の基等が挙げられる。
及びRとしては、水素原子、アルキル基が好ましく、水素原子がより好ましい。
Examples of the monovalent organic group R 8, R 9 and carbon atoms represented by R 10 1 to 20, for example, such as a monovalent organic group and similar groups exemplified as R 1 above can be mentioned.
R 8 and R 9 are preferably a hydrogen atom or an alkyl group, and more preferably a hydrogen atom.

10としては、1価の炭化水素基が好ましく、1価の鎖状炭化水素基、1価の脂環式炭化水素基がより好ましく、アルキル基、シクロアルキル基がさらに好ましく、メチル基、エチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基が特に好ましい。 R 10 is preferably a monovalent hydrocarbon group, more preferably a monovalent chain hydrocarbon group or a monovalent alicyclic hydrocarbon group, still more preferably an alkyl group or a cycloalkyl group, a methyl group, an ethyl group Group, cyclohexyl group and adamantyl group are particularly preferred.

上記1又は複数のR、1又は複数のR及びR10のうちの2つ以上が互いに合わせられ構成される環員数3〜20の環構造としては、例えばシクロプロパン構造、シクロブタン構造、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造、ノルボルナン構造、アダマンタン構造等の脂環構造;オキサシクロペンタン構造、チアシクロペンタン構造、アザシクロペンタン構造等の脂肪族複素環構造等が挙げられる。 Examples of the ring structure having 3 to 20 ring members formed by combining two or more of the one or more R 8 , one or more R 9 and R 10 with each other include, for example, a cyclopropane structure, a cyclobutane structure, a cyclo Examples thereof include an alicyclic structure such as a pentane structure, a cyclohexane structure, a norbornane structure, and an adamantane structure; an aliphatic heterocyclic structure such as an oxacyclopentane structure, a thiacyclopentane structure, and an azacyclopentane structure.

10とAとが互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の環構造としては、例えば上記1又は複数のR、R及びR10のうちの2つ以上が互いに合わせられ構成される環構造として例示したものと同様の環構造等が挙げられる。 Examples of the ring structure having 3 to 20 ring members constituted by R 10 and A 2 together with the carbon atom to which they are bonded include two of the above-mentioned one or plural R 8 , R 9 and R 10. Examples thereof include ring structures similar to those exemplified as the ring structure constituted by combining the above.

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

上記構造単位(I−1)としては、例えば下記式(2−1−1)又は(2−1−2)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−1−1)又は(I−1−2)」ともいう)が、構造単位(I−2)としては、下記式(2−2−1)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−2−1)」ともいう)が、構造単位(I−3)としては、下記式(2−3−1)〜(2−3−3)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−3−1)〜(I−3−3)」ともいう)等が挙げられる。   As the structural unit (I-1), for example, a structural unit represented by the following formula (2-1-1) or (2-1-2) (hereinafter referred to as “structural unit (I-1-1) or ( I-1-2) ”is a structural unit represented by the following formula (2-2-1) as the structural unit (I-2) (hereinafter referred to as“ structural unit (I-2-1) ”). As the structural unit (I-3) is a structural unit represented by the following formulas (2-3-1) to (2-3-3) (hereinafter referred to as “structural unit (I-3-)”. 1) to (I-3-3) ”).

Figure 0006241267
Figure 0006241267

これらの中で、構造単位(I−1−1)が好ましい。   Of these, the structural unit (I-1-1) is preferable.

上記構造単位(I)としては、下記式(2−1−1−1)〜(2−1−1−10)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−1−1−1)〜(I−1−1−10)」ともいう)が好ましい。   As the structural unit (I), structural units represented by the following formulas (2-1-1-1) to (2-1-1-10) (hereinafter referred to as “structural unit (I-1-1-1)”. ) To (I-1-1-10) ”).

Figure 0006241267
Figure 0006241267

構造単位(I)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、1モル%が好ましく、3モル%がより好ましく、5モル%がさらに好ましく、10モル%が特に好ましい。構造単位(I)の含有割合の上限としては、90モル%が好ましく、70モル%がより好ましく、50モル%がさらに好ましく、30モル%が特に好ましい。構造単位(I)の含有割合を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物のリソグラフィー性能を向上させることができる。   As a minimum of the content rate of structural unit (I), 1 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, 3 mol% is more preferable, 5 mol% is further more preferable, 10 mol % Is particularly preferred. As an upper limit of the content rate of structural unit (I), 90 mol% is preferable, 70 mol% is more preferable, 50 mol% is further more preferable, 30 mol% is especially preferable. By making the content rate of structural unit (I) into the said range, the lithography performance of the said radiation sensitive resin composition can be improved.

構造単位(I)を与える単量体としては、例えば下記式(i)で表される化合物(以下、「化合物(i)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the monomer that gives the structural unit (I) include a compound represented by the following formula (i) (hereinafter also referred to as “compound (i)”).

Figure 0006241267
Figure 0006241267

上記式(i)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Lは、炭素数1〜20の2価の有機基である。Mは、置換若しくは非置換の炭素数1〜20の2価の炭化水素基である。LとMとは互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の単環の脂環構造を形成してもよい。Rは、炭素数1〜20の1価の有機基である。 In the above formula (i), R 5 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. L is a C1-C20 divalent organic group. M is a substituted or unsubstituted divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. L and M may be combined with each other to form a monocyclic alicyclic structure having 3 to 20 ring members and a carbon atom to which they are bonded. R 1 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms.

上記化合物(i)は、例えばRがメチル基、Lがメタンジイル基、Mがプロパン−2,2−ジイル基である場合、下記スキームに従い、簡便かつ収率よく合成することができる。 For example, when R 5 is a methyl group, L is a methanediyl group, and M is a propane-2,2-diyl group, the compound (i) can be easily synthesized according to the following scheme.

Figure 0006241267
Figure 0006241267

上記スキーム中、Rは、上記式(1)と同義である。 In the above scheme, R 1 has the same meaning as in the above formula (1).

上記式(i’−a)で表される化合物とヨードメタンとを、炭酸カリウム等の塩基存在下、アセトン等の溶媒中で反応させることにより上記式(i’−b)で表されるジメチル体を得ることができる。次に、このジメチル体(i’−b)を水酸化リチウム等の塩基存在下で加水分解を行うことにより上記式(i’−c)で表される化合物を得ることができる。
上記得られた化合物(i’−c)とオキサリルクロリド等の塩素化剤をアセトニトリル等の溶媒中で反応させ、さらに上記式(Y)で表されるヒドロキシ化合物とトリエチルアミン等の塩基存在下、アセトニトリル等の溶媒中で反応させることにより、上記式(i’−d)で表されるエステル体を得ることができる。次に、この化合物(i’−d)とピリジニウムトリブロミド等の臭素化剤とをテトラヒドロフラン等の溶媒中で反応させることにより、上記式(i’−e)で表されるブロモ体を得ることができる。さらに、この化合物(i’−e)とメタクリル酸とを、炭酸カリウム等の塩基存在下、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)等の溶媒中で反応させることにより、上記化合物(i’)が生成する。得られる生成物は、溶媒洗浄、カラムクロマトグラフィ、再結晶、蒸留等により精製することにより単離することができる。
The dimethyl compound represented by the above formula (i′-b) is obtained by reacting the compound represented by the above formula (i′-a) with iodomethane in a solvent such as acetone in the presence of a base such as potassium carbonate. Can be obtained. Next, the compound represented by the above formula (i′-c) can be obtained by hydrolyzing the dimethyl compound (i′-b) in the presence of a base such as lithium hydroxide.
The compound (i′-c) obtained above is reacted with a chlorinating agent such as oxalyl chloride in a solvent such as acetonitrile, and further, acetonitrile in the presence of a hydroxy compound represented by the above formula (Y) and a base such as triethylamine. The ester body represented by the above formula (i′-d) can be obtained by reacting in a solvent such as the above. Next, the bromo compound represented by the above formula (i′-e) is obtained by reacting this compound (i′-d) with a brominating agent such as pyridinium tribromide in a solvent such as tetrahydrofuran. Can do. Further, the compound (i′-e) and methacrylic acid are reacted in a solvent such as N, N-dimethylformamide (DMF) in the presence of a base such as potassium carbonate, whereby the compound (i ′) Generate. The resulting product can be isolated by purification by solvent washing, column chromatography, recrystallization, distillation and the like.

なお、上記化合物(i’)以外の化合物(i)についても、上記同様の方法により、合成することができる。   In addition, compounds (i) other than the compound (i ′) can also be synthesized by the same method as described above.

[構造単位(II)]
構造単位(II)は、構造単位(I)以外の構造単位であって、酸解離性基を含む構造単位である。「酸解離性基」とは、カルボキシ基、フェノール性水酸基等の水素原子を置換する基であって、酸の作用により解離する基をいう。[A]重合体が構造単位(II)を有することで、当該感放射線性樹脂組成物の感度が向上し、結果として、リソグラフィー性能を向上させることができる。
[Structural unit (II)]
The structural unit (II) is a structural unit other than the structural unit (I) and includes an acid dissociable group. The “acid-dissociable group” refers to a group that replaces a hydrogen atom such as a carboxy group or a phenolic hydroxyl group and dissociates by the action of an acid. [A] When the polymer has the structural unit (II), the sensitivity of the radiation-sensitive resin composition is improved, and as a result, the lithography performance can be improved.

構造単位(II)としては、例えば下記式(3−1)で表される構造単位(以下、「構造単位(II−1)」ともいう)、下記式(3−2)で表される構造単位(以下、「構造単位(II−2)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (II) include a structural unit represented by the following formula (3-1) (hereinafter also referred to as “structural unit (II-1)”) and a structure represented by the following formula (3-2). Unit (hereinafter also referred to as “structural unit (II-2)”) and the like.

Figure 0006241267
Figure 0006241267

上記式(3−1)中、R12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。R13は、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。R14及びR15はそれぞれ独立して炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の脂環構造を表す。
上記式(3−2)中、R16は、水素原子又はメチル基である。Lは、単結合、−CCOO−又は−CONH−である。R17、R18及びR19は、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の炭化水素基又は炭素数1〜20の1価のオキシ炭化水素基である。
In the above formula (3-1), R 12 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 13 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R 14 and R 15 are each independently a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, or these groups are It represents an alicyclic structure having 3 to 20 carbon atoms that is configured together with the carbon atoms to which they are bonded.
In said formula (3-2), R < 16 > is a hydrogen atom or a methyl group. L 1 is a single bond, —CCOO— or —CONH—. R 17 , R 18 and R 19 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent oxyhydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.

上記R12としては、構造単位(II)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子、メチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 R 12 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a methyl group, from the viewpoint of copolymerization of the monomer that gives the structural unit (II).

上記R13で表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば上記式(X)で例示した炭素数1〜20の1価の炭化水素基と同様の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 13 include the same groups as the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms exemplified in the above formula (X). It is done.

上記R14及びR15で表される炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基又は炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えばR及びRで例示した炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基又は炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基と同様の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms represented by R 14 and R 15 include, for example, R 3 and R 4 Examples thereof include the same groups as the exemplified monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms.

14及びR15が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の脂環構造としては、例えば
シクロプロパン構造、シクロブタン構造、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造、シクロヘプタン構造、シクロオクタン構造等の単環のシクロアルカン構造;
ノルボルナン構造、アダマンタン構造、トリシクロデカン構造、テトラシクロドデカン構造等の多環のシクロアルカン構造等が挙げられる。
Examples of the alicyclic structure having 3 to 20 carbon atoms constituted by R 14 and R 15 together with the carbon atom to which they are bonded include, for example, a cyclopropane structure, a cyclobutane structure, a cyclopentane structure, a cyclohexane structure, a cycloheptane structure, Monocyclic cycloalkane structures such as cyclooctane structures;
Examples thereof include polycyclic cycloalkane structures such as a norbornane structure, an adamantane structure, a tricyclodecane structure, and a tetracyclododecane structure.

構造単位(II−1)としては下記式(3−1−1)〜(3−1−5)で表される構造単位(以下、「構造単位(II−1−1)〜(II−1−5)」ともいう)が好ましい。
構造単位(II−2)としては下記式(3−2−1)で表される構造単位(以下、「構造単位(II−2−1)」ともいう)が好ましい。
As the structural unit (II-1), structural units represented by the following formulas (3-1-1) to (3-1-5) (hereinafter referred to as “structural units (II-1-1) to (II-1)” −5) ”) is preferred.
As the structural unit (II-2), a structural unit represented by the following formula (3-2-1) (hereinafter, also referred to as “structural unit (II-2-1)”) is preferable.

Figure 0006241267
Figure 0006241267

上記式(3−1−1)〜(3−1−5)中、R12〜R15は、上記式(3−1)と同義である。R13’、R14’及びR15’は、それぞれ独立して、炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基である。npは、それぞれ独立して、1〜4の整数である。
上記式(3−2−1)中、R16〜R19は、上記式(3−2)と同義である。
In the above formulas (3-1-1) to (3-1-5), R 12 to R 15 have the same meanings as the above formula (3-1). R 13 ′ , R 14 ′ and R 15 ′ are each independently a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. np is each independently an integer of 1 to 4.
In said formula (3-2-1), R < 16 > -R < 19 > is synonymous with said formula (3-2).

構造単位(II−1−1)〜(II−1−5)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 units (II-1-1) to (II-1-5) include structural units represented by the following formulas.

Figure 0006241267
Figure 0006241267

Figure 0006241267
Figure 0006241267

上記式中、R12は、上記式(3−1)と同義である。 In said formula, R < 12 > is synonymous with said formula (3-1).

これらの中で、2−アルキル−2−アダマンチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、1−アルキル−1−シクロペンチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、2−(1−アダマンチル)−2−プロピル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、2−アルキル−2−テトラシクロドデカン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、2−(1−シクロヘキシル)−2−プロピル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、t−デカン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、1−アルキル−1−シクロオクチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位が好ましい。   Among these, structural units derived from 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate, structural units derived from 1-alkyl-1-cyclopentyl (meth) acrylate, 2- (1-adamantyl) -2-propyl Structural unit derived from (meth) acrylate, structural unit derived from 2-alkyl-2-tetracyclododecan-yl (meth) acrylate, structure derived from 2- (1-cyclohexyl) -2-propyl (meth) acrylate A unit, a structural unit derived from t-decane-yl (meth) acrylate, and a structural unit derived from 1-alkyl-1-cyclooctyl (meth) acrylate are preferred.

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

Figure 0006241267
Figure 0006241267

上記式中、R16は、上記式(3−2)と同義である。 In the above formula, R 16 has the same meaning as the above formula (3-2).

構造単位(II−2)としては、p−(1−シクロヘキシルエトキシエトキシ)スチレンに由来する構造単位が好ましい。   As the structural unit (II-2), a structural unit derived from p- (1-cyclohexylethoxyethoxy) styrene is preferable.

構造単位(II)の含有割合としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、10モル%〜90モル%が好ましく、20モル%〜80モル%がより好ましく、30モル%〜75モル%がさらに好ましい。構造単位(II)の含有割合を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物の感度をより高めることができ、結果として、リソグラフィー性能をより向上させることができる。   As a content rate of structural unit (II), 10 mol%-90 mol% are preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, 20 mol%-80 mol% are more preferable, 30 mol% More preferred is ˜75 mol%. By making the content rate of structural unit (II) into the said range, the sensitivity of the said radiation sensitive resin composition can be raised more, and, as a result, lithography performance can be improved more.

[構造単位(III)]
構造単位(III)は、ラクトン構造、環状カーボネート構造及びスルトン構造からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む構造単位である(但し、構造単位(I)を除く)。[A]重合体は、構造単位(III)をさらに有することで、現像液への溶解性を適度に調整することができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のリソグラフィー性能をより向上させることができる。また、当該感放射線性樹脂組成物から形成されるレジストパターンと基板との密着性を向上させることができる。
[Structural unit (III)]
The structural unit (III) is a structural unit containing at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a cyclic carbonate structure and a sultone structure (excluding the structural unit (I)). [A] The polymer further has the structural unit (III), so that the solubility in the developer can be appropriately adjusted. As a result, the lithography performance of the radiation-sensitive resin composition is further improved. be able to. Moreover, the adhesiveness of the resist pattern formed from the said radiation sensitive resin composition and a board | substrate can be improved.

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

Figure 0006241267
Figure 0006241267

Figure 0006241267
Figure 0006241267

Figure 0006241267
Figure 0006241267

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

構造単位(III)としては、これらの中で、ラクトン構造を含む構造単位が好ましく、ノルボルナンラクトン構造を含む構造単位、オキシノルボルナンラクトン構造を含む構造単位、γ−ブチロラクトン構造を含む構造単位がより好ましく、ノルボルナンラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、シアノ置換ノルボルナンラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、オキシノルボルナンラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、γ−ブチロラクトン−3−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がさらに好ましい。   Of these, the structural unit (III) is preferably a structural unit containing a lactone structure, more preferably a structural unit containing a norbornane lactone structure, a structural unit containing an oxynorbornane lactone structure, or a structural unit containing a γ-butyrolactone structure. , Structural unit derived from norbornanelactone-yl (meth) acrylate, structural unit derived from cyano-substituted norbornanelactone-yl (meth) acrylate, structural unit derived from oxynorbornanelactone-yl (meth) acrylate, γ-butyrolactone- A structural unit derived from 3-yl (meth) acrylate is more preferable.

構造単位(III)の含有割合としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、0モル%〜80モル%が好ましく、5モル%〜70モル%がより好ましく、20モル%〜60モル%がさらに好ましく、25モル%〜50モル%が特に好ましい。[A]重合体は構造単位(III)の含有割合を上記範囲とすることで、現像液への溶解性をより適度に調整することができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のリソグラフィー性能をより向上させることができる。また、当該感放射線性樹脂組成物から形成されるレジストパターンと基板との密着性をより向上させることができる。   The content ratio of the structural unit (III) is preferably 0 mol% to 80 mol%, more preferably 5 mol% to 70 mol%, more preferably 20 mol%, based on all structural units constituting the [A] polymer. -60 mol% is more preferable, and 25 mol%-50 mol% is especially preferable. [A] When the content of the structural unit (III) is within the above range, the polymer can adjust the solubility in the developer more appropriately. As a result, the lithography of the radiation-sensitive resin composition can be performed. The performance can be further improved. Moreover, the adhesiveness of the resist pattern formed from the said radiation sensitive resin composition and a board | substrate can be improved more.

[構造単位(IV)]
構造単位(IV)は、極性基を含む構造単位である。[A]重合体は、構造単位(IV)をさらに有することで、現像液への溶解性をより適度に調整することができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のリソグラフィー性能を向上させることができる。また、当該感放射線性樹脂組成物から形成されるレジストパターンと基板との密着性を向上させることができる。
[Structural unit (IV)]
The structural unit (IV) is a structural unit containing a polar group. [A] By further having the structural unit (IV), the polymer can adjust the solubility in the developer more appropriately, and as a result, improves the lithography performance of the radiation-sensitive resin composition. be able to. Moreover, the adhesiveness of the resist pattern formed from the said radiation sensitive resin composition and a board | substrate can be improved.

上記極性基としては、例えばヒドロキシ基、オキソ基(=O)、カルボキシ基、ニトロ基、シアノ基、スルホンアミド基等が挙げられる。これらの中で、ヒドロキシ基、ケト基が好ましい。   Examples of the polar group include a hydroxy group, an oxo group (═O), a carboxy group, a nitro group, a cyano group, and a sulfonamide group. Among these, a hydroxy group and a keto group are preferable.

上記極性基を含む構造単位としては、例えば、下記式で表される構造単位等が挙げられる。   As a structural unit containing the said polar group, the structural unit represented by a following formula etc. are mentioned, for example.

Figure 0006241267
Figure 0006241267

上記式中、RL2は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the above formula, R L2 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

[A]重合体における構造単位(IV)の含有割合としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、0モル%〜50モル%が好ましく、0モル%〜30モル%がより好ましく、5モル%〜25モル%がさらに好ましく、10モル%〜20モル%が特に好ましい。   [A] The content of the structural unit (IV) in the polymer is preferably 0 mol% to 50 mol%, and 0 mol% to 30 mol%, based on all structural units constituting the [A] polymer. More preferably, 5 mol% to 25 mol% is more preferable, and 10 mol% to 20 mol% is particularly preferable.

[A]重合体は構造単位(IV)の含有割合を上記範囲とすることで、現像液への溶解性をより適度に調整することができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のリソグラフィー性能をより向上させることができる。また、当該感放射線性樹脂組成物から形成されるレジストパターンと基板との密着性をより向上させることができる。   [A] By setting the content of the structural unit (IV) in the above range, the polymer can adjust the solubility in the developer more appropriately. As a result, the lithography of the radiation-sensitive resin composition can be performed. The performance can be further improved. Moreover, the adhesiveness of the resist pattern formed from the said radiation sensitive resin composition and a board | substrate can be improved more.

[構造単位(V)]
構造単位(V)は、フッ素原子を含む構造単位である。[A]重合体は、構造単位(I)に加え、構造単位(V)をさらに有することで、フッ素原子含有率を調整することができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物から形成されるレジスト膜表面の動的接触角を向上させることができる。
[Structural unit (V)]
The structural unit (V) is a structural unit containing a fluorine atom. [A] The polymer can further have a structural unit (V) in addition to the structural unit (I) to adjust the fluorine atom content, and as a result, the polymer is formed from the radiation-sensitive resin composition. The dynamic contact angle on the resist film surface can be improved.

構造単位(V)としては、例えば下記構造単位(V−1)、構造単位(V−2)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (V) include the following structural unit (V-1) and structural unit (V-2).

[構造単位(V−1)]
構造単位(V−1)は、下記式(4a)で表される構造単位である。
[Structural unit (V-1)]
The structural unit (V-1) is a structural unit represented by the following formula (4a).

Figure 0006241267
Figure 0006241267

上記式(4a)中、Rは、水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Gは、単結合、酸素原子、硫黄原子、−CO−O−、−SO−O−NH−、−CO−NH−又は−O−CO−NH−である。Rは、少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数1〜6の1価の鎖状炭化水素基又は少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数4〜20の1価の脂肪族環状炭化水素基である。 In said formula (4a), RD is a hydrogen atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. G is a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, —CO—O—, —SO 2 —O—NH—, —CO—NH— or —O—CO—NH—. R E is a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms having at least one fluorine atom or a monovalent aliphatic cyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms having at least one fluorine atom. It is.

上記Rで表される少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数1〜6の鎖状炭化水素基としては、例えばトリフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、パーフルオロエチル基、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル基、パーフルオロn−プロピル基、パーフルオロi−プロピル基、パーフルオロn−ブチル基、パーフルオロi−ブチル基、パーフルオロt−ブチル基、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル基、パーフルオロヘキシル基等が挙げられる。 The chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms and having at least one fluorine atom represented by R E, such as trifluoromethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, perfluoroethyl group 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group, 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl group, perfluoro n-propyl group, perfluoro i-propyl group, perfluoro n -Butyl group, perfluoro i-butyl group, perfluoro t-butyl group, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl group, perfluorohexyl group and the like.

上記Rで表される少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数4〜20の脂肪族環状炭化水素基としては、例えばモノフルオロシクロペンチル基、ジフルオロシクロペンチル基、パーフルオロシクロペンチル基、モノフルオロシクロヘキシル基、ジフルオロシクロペンチル基、パーフルオロシクロヘキシルメチル基、フルオロノルボルニル基、フルオロアダマンチル基、フルオロボルニル基、フルオロイソボルニル基、フルオロトリシクロデシル基、フルオロテトラシクロデシル基等が挙げられる。 Examples of the aliphatic cyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms and having at least one fluorine atom represented by R E, for example mono-fluoro cyclopentyl group, difluorocyclopentyl groups, perfluorocyclopentyl group, monofluoromethyl cyclohexyl group, Examples thereof include a difluorocyclopentyl group, a perfluorocyclohexylmethyl group, a fluoronorbornyl group, a fluoroadamantyl group, a fluorobornyl group, a fluoroisobornyl group, a fluorotricyclodecyl group, and a fluorotetracyclodecyl group.

上記構造単位(V−1)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)アクリル酸エステル、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリル酸エステル、2,2,2−トリフルオロエチルオキシカルボニルメチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロエチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロn−プロピル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロi−プロピル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロn−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロi−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロt−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、2−(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル)(メタ)アクリル酸エステル、1−(2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル)(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロシクロヘキシルメチル(メタ)アクリル酸エステル、1−(2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)(メタ)アクリル酸エステル、モノフルオロシクロペンチル(メタ)アクリル酸エステル、ジフルオロシクロペンチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロシクロペンチル(メタ)アクリル酸エステル、モノフルオロシクロヘキシル(メタ)アクリル酸エステル、ジフルオロシクロペンチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロシクロヘキシルメチル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロノルボルニル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロアダマンチル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロボルニル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロイソボルニル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロトリシクロデシル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロテトラシクロデシル(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。   Examples of the monomer that gives the structural unit (V-1) include trifluoromethyl (meth) acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl (meth) acrylate, 2,2,2-trimethyl ester, and the like. Fluoroethyloxycarbonylmethyl (meth) acrylic acid ester, perfluoroethyl (meth) acrylic acid ester, perfluoro n-propyl (meth) acrylic acid ester, perfluoro i-propyl (meth) acrylic acid ester, perfluoro n- Butyl (meth) acrylic acid ester, perfluoro i-butyl (meth) acrylic acid ester, perfluoro t-butyl (meth) acrylic acid ester, 2- (1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl ) (Meth) acrylic acid ester, 1- (2,2,3,3,4,4,5,5-octaful Lopentyl) (meth) acrylic acid ester, perfluorocyclohexylmethyl (meth) acrylic acid ester, 1- (2,2,3,3,3-pentafluoropropyl) (meth) acrylic acid ester, monofluorocyclopentyl (meth) Acrylic acid ester, difluorocyclopentyl (meth) acrylic acid ester, perfluorocyclopentyl (meth) acrylic acid ester, monofluorocyclohexyl (meth) acrylic acid ester, difluorocyclopentyl (meth) acrylic acid ester, perfluorocyclohexylmethyl (meth) acrylic Acid ester, fluoronorbornyl (meth) acrylic acid ester, fluoroadamantyl (meth) acrylic acid ester, fluorobornyl (meth) acrylic acid ester, fluoroisobornyl Meth) acrylic acid esters, fluoro tricyclodecyl (meth) acrylate, fluoro tetracyclododecene decyl (meth) acrylic acid ester.

[A]重合体における構造単位(V−1)の含有割合としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、0モル%〜80モル%が好ましく、0モル%〜50モル%がより好ましく、5モル%〜30モル%がさらに好ましく、8モル%〜20モル%が特に好ましい。   [A] The content ratio of the structural unit (V-1) in the polymer is preferably 0 mol% to 80 mol%, and preferably 0 mol% to 50 mol, based on all structural units constituting the [A] polymer. % Is more preferable, 5 mol% to 30 mol% is further preferable, and 8 mol% to 20 mol% is particularly preferable.

[A]重合体は、構造単位(V−1)の含有割合を上記範囲とすることで、液浸露光時においてレジスト膜表面のより高い動的接触角を発現させることができる。   [A] A polymer can express the higher dynamic contact angle of the resist film surface at the time of immersion exposure by making the content rate of a structural unit (V-1) into the said range.

[構造単位(V−2)]
構造単位(V−2)は、下記式(4b)で表される構造単位である。
[Structural unit (V-2)]
The structural unit (V-2) is a structural unit represented by the following formula (4b).

Figure 0006241267
Figure 0006241267

上記式(4b)中、Rは、水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。R20は、炭素数1〜20の(s+1)価の炭化水素基であり、R20のR21側の末端に酸素原子、硫黄原子、−NR’−、カルボニル基、−CO−O−又は−CO−NH−が結合された構造のものも含む。R’は、水素原子又は1価の有機基である。R21は、単結合、炭素数1〜10の2価の鎖状炭化水素基又は炭素数4〜20の2価の脂肪族環状炭化水素基である。Xは、少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数1〜20の2価の鎖状炭化水素基である。Aは、酸素原子、−NR”−、−CO−O−*又は−SO−O−*である。R”は、水素原子又は1価の有機基である。*は、R22に結合する結合部位を示す。R22は、水素原子又は1価の有機基である。sは、1〜3の整数である。但し、sが2又は3の場合、複数のR21、X、A及びR22はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。 In said formula (4b), R <F> is a hydrogen atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R 20 is a (s + 1) -valent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and an oxygen atom, a sulfur atom, —NR′—, a carbonyl group, —CO—O—, or a terminal at the R 21 side of R 20 Also includes a structure in which —CO—NH— is bonded. R ′ is a hydrogen atom or a monovalent organic group. R 21 is a single bond, a divalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or a divalent aliphatic cyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms. X 2 is a divalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms and having at least one fluorine atom. A 1 is an oxygen atom, —NR ″ —, —CO—O— *, or —SO 2 —O— *. R ″ is a hydrogen atom or a monovalent organic group. * Indicates a binding site that binds to R 22. R 22 is a hydrogen atom or a monovalent organic group. s is an integer of 1 to 3. However, when s is 2 or 3, a plurality of R 21 , X 2 , A 1 and R 22 may be the same or different.

上記R22が水素原子である場合には、[A]重合体のアルカリ現像液に対する溶解性を向上させることができる点で好ましい。 When R 22 is a hydrogen atom, it is preferable in that the solubility of [A] polymer in an alkaline developer can be improved.

上記R22で表される1価の有機基としては、例えば酸解離性基、アルカリ解離性基又は置換基を有していてもよい炭素数1〜30の炭化水素基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group represented by R 22 include an acid dissociable group, an alkali dissociable group, or a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent.

上記構造単位(V−2)としては、例えば下記式(4b−1)〜(4b−3)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (V-2) include structural units represented by the following formulas (4b-1) to (4b-3).

Figure 0006241267
Figure 0006241267

上記式(4b−1)〜(4b−3)中、R20’は、炭素数1〜20の2価の直鎖状、分岐状若しくは環状の飽和若しくは不飽和の炭化水素基である。R、X、R22及びsは、上記式(4b)と同義である。sが2又は3である場合、複数のX及びR22はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。 In the above formulas (4b-1) to (4b-3), R 20 ′ is a C 1-20 divalent linear, branched or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group. R F , X 2 , R 22 and s are as defined in the above formula (4b). When s is 2 or 3, the plurality of X 2 and R 22 may be the same or different.

[A]重合体における構造単位(V−2)の含有割合としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、0モル%〜80モル%が好ましく、0モル%〜60モル%がより好ましく、5モル%〜40モル%がさらに好ましい。
[A]重合体は構造単位(V−2)の含有割合を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物から形成されたレジスト膜表面は、アルカリ現像において動的接触角の低下度をより向上させることができる。
[A] The content ratio of the structural unit (V-2) in the polymer is preferably 0% by mole to 80% by mole, and preferably 0% by mole to 60% by mole with respect to all the structural units constituting the [A] polymer. % Is more preferable, and 5 mol% to 40 mol% is more preferable.
[A] The polymer has the content ratio of the structural unit (V-2) within the above range, so that the resist film surface formed from the radiation-sensitive resin composition has a reduced degree of dynamic contact angle in alkali development. Can be further improved.

(その他の構造単位)
[構造単位(VI)]
構造単位(VI)は、末端にヒドロキシ基を有しこのヒドロキシ基に隣接する炭素原子が少なくとも1個のフッ素原子又はフッ素化アルキル基を有する基(z)を含む構造単位である(但し、構造単位(I)及び構造単位(V)を除く)。[A]重合体は、構造単位(VI)を有することで、現像液への溶解性をより適度に調整することができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のリソグラフィー性能をより向上させることができる。また、EUV露光の場合の当該感放射線性樹脂組成物の感度を高めることができる。
(Other structural units)
[Structural unit (VI)]
The structural unit (VI) is a structural unit containing a group (z) having a hydroxy group at the terminal and a carbon atom adjacent to the hydroxy group having at least one fluorine atom or fluorinated alkyl group (provided that the structure Except unit (I) and structural unit (V)). [A] By having the structural unit (VI), the polymer can adjust the solubility in the developer more appropriately, and as a result, the lithography performance of the radiation-sensitive resin composition is further improved. be able to. Moreover, the sensitivity of the radiation sensitive resin composition in the case of EUV exposure can be increased.

上記基(z)としては、例えば下記式(z−1)で表される基等が挙げられる。   Examples of the group (z) include a group represented by the following formula (z-1).

Figure 0006241267
Figure 0006241267

上記式(z−1)中、Rf1及びRf2は、それぞれ独立して、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数1〜10のフッ素化アルキル基である。但し、Rf1及びRf2はのうちの少なくともいずれかはフッ素化アルキル基である。 In said formula (z-1), Rf1 and Rf2 are respectively independently a C1-C10 alkyl group or a C1-C10 fluorinated alkyl group. However, at least one of R f1 and R f2 is a fluorinated alkyl group.

上記Rf1及びRf2で表される炭素数1〜10のフッ素化アルキル基としては、例えばフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、フルオロエチル基、ジフルオロエチル基、トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘキサフルオロプロピル基、ヘプタフルオロプロピル基、ノナフルオロブチル基等が挙げられる。
これらの中で、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基が好ましく、トリフルオロメチル基がより好ましい。
Examples of the fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms represented by R f1 and R f2 include a fluoromethyl group, a difluoromethyl group, a trifluoromethyl group, a fluoroethyl group, a difluoroethyl group, a trifluoroethyl group, Examples include a pentafluoroethyl group, a hexafluoropropyl group, a heptafluoropropyl group, and a nonafluorobutyl group.
Among these, a trifluoromethyl group and a pentafluoroethyl group are preferable, and a trifluoromethyl group is more preferable.

上記基(z)としては、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−ヒドロキシプロピル基、ヒドロキシ−ジ(ペンタフルオロエチル)メチル基、1,1,1,トリフルオロ−2−ヒドロキシプロピル基が好ましく、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−ヒドロキシプロピル基がより好ましい。   Examples of the group (z) include 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-hydroxypropyl group, hydroxy-di (pentafluoroethyl) methyl group, 1,1,1, trifluoro-2. -A hydroxypropyl group is preferable and a 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-hydroxypropyl group is more preferable.

構造単位(VI)としては、例えば下記式(5−1)〜(5−9)で表される構造単位(以下、「構造単位(VI−1)〜(VI−9)」ともいう)等が挙げられる。   As the structural unit (VI), for example, structural units represented by the following formulas (5-1) to (5-9) (hereinafter also referred to as “structural units (VI-1) to (VI-9)”) and the like Is mentioned.

Figure 0006241267
Figure 0006241267

上記式(5−1)〜(5−9)中、RL3は、それぞれ独立して、水素原子又はメチル基である。 In the above formulas (5-1) to (5-9), R L3 is each independently a hydrogen atom or a methyl group.

[A]重合体における構造単位(VI)の含有割合としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、0モル%〜80モル%が好ましく、20モル%〜70モル%がより好ましく、30モル%〜60モル%がさらに好ましい。[A]重合体は構造単位(VI)の含有割合を上記範囲とすることで、現像液への溶解性をさらに適度に調整することができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のリソグラフィー性能をさらに向上させることができる。また、EUV露光の場合の当該感放射線性樹脂組成物の感度をより高めることができる。   [A] The content ratio of the structural unit (VI) in the polymer is preferably from 0 mol% to 80 mol%, and from 20 mol% to 70 mol%, based on all structural units constituting the [A] polymer. More preferably, it is more preferably 30 mol% to 60 mol%. [A] By setting the content ratio of the structural unit (VI) in the above range, the polymer can further adjust the solubility in the developer more appropriately. As a result, the lithography of the radiation-sensitive resin composition can be performed. The performance can be further improved. Moreover, the sensitivity of the said radiation sensitive resin composition in the case of EUV exposure can be improved more.

[A]重合体は、上記構造単位(I)〜(VI)以外のその他の構造単位を有していてもよい。上記その他の構造単位としては、例えば非解離性の脂環式炭化水素基を含む構造単位等が挙げられる。上記その他の構造単位の含有割合としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して20モル%以下が好ましく、10モル%以下がより好ましい。   [A] The polymer may have other structural units other than the structural units (I) to (VI). Examples of the other structural unit include a structural unit containing a non-dissociable alicyclic hydrocarbon group. As a content rate of the said other structural unit, 20 mol% or less is preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, and 10 mol% or less is more preferable.

当該感放射線性樹脂組成物における[A]重合体の含有量としては、当該感放射線性樹脂組成物中の全固形分に対して、70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、85質量%以上がさらに好ましい。   As content of the [A] polymer in the said radiation sensitive resin composition, 70 mass% or more is preferable with respect to the total solid in the said radiation sensitive resin composition, 80 mass% or more is more preferable, 85 mass% or more is more preferable.

当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体を1種又は2種以上含有していてもよい。   The radiation sensitive resin composition may contain one or more [A] polymers.

<[A]重合体の合成方法>
[A]重合体は、例えば各構造単位を与える単量体を、ラジカル重合開始剤等を用い、適当な溶媒中で重合することにより合成できる。
<[A] Polymer Synthesis Method>
[A] The polymer can be synthesized, for example, by polymerizing monomers that give each structural unit in a suitable solvent using a radical polymerization initiator or the like.

上記ラジカル重合開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−シクロプロピルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート等のアゾ系ラジカル開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等の過酸化物系ラジカル開始剤等が挙げられる。これらの中で、AIBN、ジメチル2,2’−アゾビスイソブチレートが好ましく、AIBNがより好ましい。これらのラジカル開始剤は、1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。   Examples of the radical polymerization initiator include azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (2-cyclopropylpropylene). Pionitrile), azo radical initiators such as 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate; benzoyl peroxide, t-butyl hydroperoxide, And peroxide radical initiators such as cumene hydroperoxide. Of these, AIBN and dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate are preferred, and AIBN is more preferred. These radical initiators can be used alone or in combination of two or more.

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、メチルエチルケトン、4−メチル−2−ペンタノン、2−ヘプタノン等のケトン類;
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、1種単独で又は2種以上を併用してもよい。
Examples of the solvent used for 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, methyl ethyl ketone, 4-methyl-2-pentanone, 2-heptanone;
Ethers such as tetrahydrofuran, dimethoxyethanes, diethoxyethanes;
Examples include alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, and 4-methyl-2-pentanol. 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℃であり、50℃〜120℃が好ましい。反応時間としては、通常1時間〜48時間であり、1時間〜24時間が好ましい。   As reaction temperature in the said superposition | polymerization, it is 40 to 150 degreeC normally, and 50 to 120 degreeC is preferable. The reaction time is usually 1 hour to 48 hours, preferably 1 hour to 24 hours.

[A]重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)は特に限定されないが、1,000以上50,000以下が好ましく、2,000以上30,000以下がより好ましく、3,000以上20,000以下がさらに好ましく、5,000以上15,000が特に好ましい。[A]重合体のMwを上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物の塗布性及び現像欠陥抑制性が向上する。[A]重合体のMwが上記下限未満だと、十分な耐熱性を有するレジスト膜が得られない場合がある。[A]重合体のMwが上記上限を超えると、レジスト膜の現像性が低下する場合がある。   [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 50,000 or less, more preferably 2,000 or more and 30,000 or less. Preferably, 3,000 or more and 20,000 or less are more preferable, and 5,000 or more and 15,000 are particularly preferable. [A] By making Mw of a polymer into the said range, the applicability | paintability and development defect inhibitory property of the said radiation sensitive resin composition improve. [A] If the Mw of the polymer is less than the lower limit, a resist film having sufficient heat resistance may not be obtained. [A] If the Mw of the polymer exceeds the above upper limit, the developability of the resist film may deteriorate.

[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以下がさらに好ましい。   [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, more preferably from 1 to 2. .

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

<[B]酸発生体>
[B]酸発生体は、オニウム塩を含み、露光により酸を発生する物質である。この発生した酸により[A]重合体等が有する酸解離性基が解離してカルボキシ基等が生じ、[A]重合体の現像液への溶解性が変化するため、当該感放射線性樹脂組成物からレジストパターンを形成することができる。また、[B]酸発生体は、オニウム塩を含むことで、高い極性の構造単位(I)を有する[A]重合体との親和性を向上させることができると考えられ、レジスト膜中での分散性が高まる。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、後述するような低分子化合物の形態(以下、適宜「[B]酸発生剤」ともいう)でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[B] Acid generator>
[B] The acid generator is a substance that contains an onium salt and generates an acid upon exposure. The acid-dissociable group of the [A] polymer or the like is dissociated by the generated acid to generate a carboxy group or the like, and the solubility of the [A] polymer in the developer changes. A resist pattern can be formed from the object. In addition, it is considered that the [B] acid generator can improve the affinity with the [A] polymer having the highly polar structural unit (I) by containing an onium salt, and in the resist film Increased dispersibility. The contained form of the [B] acid generator in the radiation-sensitive resin composition may be a low molecular compound form (hereinafter also referred to as “[B] acid generator” as appropriate), as described later. It may be a form incorporated as a part or both of these forms.

[B]酸発生剤としては、下記式(7)で表される化合物が好ましい。[B]酸発生剤が下記構造を有することで、[A]重合体の構造単位(I)との相互作用等により、露光により発生する酸のレジスト膜中の拡散長がより適度に短くなると考えられ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のリソグラフィー性能を向上させることができる。   [B] The acid generator is preferably a compound represented by the following formula (7). [B] When the acid generator has the following structure, the diffusion length of the acid generated by exposure in the resist film is appropriately shortened by the interaction with the structural unit (I) of the polymer [A]. As a result, the lithography performance of the radiation sensitive resin composition can be improved.

Figure 0006241267
Figure 0006241267

上記式(7)中、R23は、環員数6以上の脂環構造を含む1価の基又は環員数6以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基である。R24は、炭素数1〜10のフッ素化アルカンジイル基である。Xは、1価の感放射線性オニウムカチオンである。 In the above formula (7), R 23 is a monovalent group containing an alicyclic structure having 6 or more ring members or a monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 6 or more ring members. R 24 is a fluorinated alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms. X + is a monovalent radiation-sensitive onium cation.

23における「環員数」とは、脂環構造及び脂肪族複素環構造の環を構成する原子数をいい、多環の脂環構造及び多環の脂肪族複素環構造の場合は、この多環を構成する原子数をいう。 The “number of ring members” in R 23 refers to the number of atoms constituting the ring of an alicyclic structure and an aliphatic heterocyclic structure, and in the case of a polycyclic alicyclic structure and a polycyclic aliphatic heterocyclic structure, The number of atoms that make up the ring.

上記R23で表される環員数6以上の脂環構造を含む1価の基としては、例えば
シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロドデシル基等の単環のシクロアルキル基;
シクロヘキセニル基、シクロヘプテニル基、シクロオクテニル基、シクロデセニル基等の単環のシクロアルケニル基;
ノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基等の多環のシクロアルキル基;
ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基等の多環のシクロアルケニル基等が挙げられる。
Examples of the monovalent group including an alicyclic structure having 6 or more ring members represented by R 23 include monocyclic groups such as a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, a cyclononyl group, a cyclodecyl group, and a cyclododecyl group. A cycloalkyl group;
A monocyclic cycloalkenyl group such as a cyclohexenyl group, a cycloheptenyl group, a cyclooctenyl group, a cyclodecenyl group;
A polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, an adamantyl group, a tricyclodecyl group, a tetracyclododecyl group;
And polycyclic cycloalkenyl groups such as a norbornenyl group and a tricyclodecenyl group.

上記R23で表される環員数6以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基としては、例えば
ノルボルナンラクトン−イル基等のラクトン構造を含む基;
ノルボルナンスルトン−イル基等のスルトン構造を含む基;
オキサシクロヘプチル基、オキサノルボルニル基等の酸素原子含有複素環基;
アザシクロヘプチル基、ジアザビシクロオクタン−イル基等の窒素原子含有複素環基;
チアシクロヘプチル基、チアノルボルニル基等のイオウ原子含有複素環基等が挙げられる。
Examples of the monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 6 or more ring members represented by R 23 include a group containing a lactone structure such as a norbornanelactone-yl group;
A group containing a sultone structure such as a norbornane sultone-yl group;
An oxygen atom-containing heterocyclic group such as an oxacycloheptyl group and an oxanorbornyl group;
Nitrogen atom-containing heterocyclic groups such as azacycloheptyl group and diazabicyclooctane-yl group;
And sulfur atom-containing heterocyclic groups such as a thiacycloheptyl group and a thianorbornyl group.

23で表される基の環員数としては、上述の酸の拡散長がさらに適度になる観点から、8以上が好ましく、9〜15がより好ましく、10〜13がさらに好ましい。 The number of ring members of the group represented by R 23 is preferably 8 or more, more preferably 9 to 15 and even more preferably 10 to 13 from the viewpoint that the diffusion length of the acid described above becomes more appropriate.

23としては、これらの中で、環員数9以上の脂環構造を含む1価の基、環員数9以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基が好ましく、アダマンチル基、ヒドロキシアダマンチル基、ノルボルナンラクトン−イル基、5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.3.1.13,8]ウンデカン−イル基がより好ましく、アダマンチル基がさらに好ましい。 R 23 is preferably a monovalent group containing an alicyclic structure having 9 or more ring members, or a monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 9 or more ring members, such as an adamantyl group or a hydroxyadamantyl group. , A norbornanelactone-yl group, and a 5-oxo-4-oxatricyclo [4.3.1.1 3,8 ] undecan-yl group are more preferable, and an adamantyl group is more preferable.

上記R24で表される炭素数1〜10のフッ素化アルカンジイル基としては、例えばメタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基等の炭素数1〜10のアルカンジイル基が有する水素原子の1個以上をフッ素原子で置換した基等が挙げられる。
これらの中で、SO 基に隣接する炭素原子にフッ素原子が結合しているフッ素化アルカンジイル基が好ましく、SO 基に隣接する炭素原子に2個のフッ素原子が結合しているフッ素化アルカンジイル基がより好ましく、1,1−ジフルオロメタンジイル基、1,1−ジフルオロエタンジイル基、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−1,2−プロパンジイル基、1,1,2,2−テトラフルオロエタンジイル基、1,1,2,2−テトラフルオロブタンジイル基、1,1,2,2−テトラフルオロヘキサンジイル基がさらに好ましい。
Examples of the fluorinated alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 24 include one or more hydrogen atoms of an alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms such as a methanediyl group, an ethanediyl group, and a propanediyl group. And a group in which is substituted with a fluorine atom.
Among these, SO 3 - fluorinated alkane diyl group which has a fluorine atom to carbon atom is bonded to adjacent groups are preferred, SO 3 - 2 fluorine atoms to the carbon atom adjacent to the group is attached More preferred are fluorinated alkanediyl groups, 1,1-difluoromethanediyl group, 1,1-difluoroethanediyl group, 1,1,3,3,3-pentafluoro-1,2-propanediyl group, 1,1 1,2,2-tetrafluoroethanediyl group, 1,1,2,2-tetrafluorobutanediyl group, and 1,1,2,2-tetrafluorohexanediyl group are more preferable.

上記Xで表される1価の感放射線性オニウムカチオンは、放射線の照射により分解するカチオンである。露光部では、この感放射線性オニウムカチオンの分解により生成するプロトンと、スルホネートアニオンとからスルホン酸を生じる。上記Xで表される1価の感放射線性オニウムカチオンとしては、例えば、S、I、O、N、P、Cl、Br、F、As、Se、Sn、Sb、Te、Bi等の元素を含む感放射線性オニウムカチオンが挙げられる。元素としてS(イオウ)を含むカチオンとしては、例えば、スルホニウムカチオン、テトラヒドロチオフェニウムカチオン等が挙げられ、元素としてI(ヨウ素)を含むカチオンとしては、例えば、ヨードニウムカチオン等が挙げられる。これらの中で、下記式(X−1)で表されるスルホニウムカチオン、下記式(X−2)で表されるテトラヒドロチオフェニウムカチオン、下記式(X−3)で表されるヨードニウムカチオンが好ましい。 The monovalent radiation-sensitive onium cation represented by X + is a cation that decomposes upon irradiation with radiation. In the exposed portion, sulfonic acid is generated from protons generated by the decomposition of the radiation-sensitive onium cation and sulfonate anions. Examples of the monovalent radiation-sensitive onium cation represented by X + include elements such as S, I, O, N, P, Cl, Br, F, As, Se, Sn, Sb, Te, and Bi. And radiation sensitive onium cations. Examples of the cation containing S (sulfur) as an element include a sulfonium cation and a tetrahydrothiophenium cation. Examples of the cation containing I (iodine) as an element include an iodonium cation. Among these, a sulfonium cation represented by the following formula (X-1), a tetrahydrothiophenium cation represented by the following formula (X-2), and an iodonium cation represented by the following formula (X-3) preferable.

Figure 0006241267
Figure 0006241267

上記式(X−1)中、Ra1、Ra2及びRa3は、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基、−OSO−R若しくは−SO−Rであるか、又はこれらの基のうちの2つ以上が互いに合わせられ構成される環構造を表す。R及びRは、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数5〜25の脂環式炭化水素基又は置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基である。k1、k2及びk3は、それぞれ独立して0〜5の整数である。Ra1〜Ra3並びにR及びRがそれぞれ複数の場合、複数のRa1〜Ra3並びにR及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
上記式(X−2)中、Rb1は、置換若しくは非置換の炭素数1〜8の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は置換若しくは非置換の炭素数6〜8の芳香族炭化水素基である。k4は0〜7の整数である。Rb1が複数の場合、複数のRb1は同一でも異なっていてもよく、また、複数のRb1は、互いに合わせられ構成される環構造を表してもよい。Rb2は、置換若しくは非置換の炭素数1〜7の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は置換若しくは非置換の炭素数6若しくは7の芳香族炭化水素基である。k5は、0〜6の整数である。Rb2が複数の場合、複数のRb2は同一でも異なっていてもよく、また、複数のRb2は互いに合わせられ構成される環構造を表してもよい。qは、0〜3の整数である。
上記式(X−3)中、Rc1及びRc2は、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基、−OSO−R若しくは−SO−Rであるか、又はこれらの基のうちの2つ以上が互いに合わせられ構成される環構造を表す。R及びRは、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数5〜25の脂環式炭化水素基又は置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基である。k6及びk7は、それぞれ独立して0〜5の整数である。Rc1、Rc2、R及びRがそれぞれ複数の場合、複数のRc1、Rc2、R及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
In the above formula (X-1), R a1 , R a2 and R a3 are each independently a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, substituted or unsubstituted. aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms, a or a -OSO 2 -R P or -SO 2 -R Q, or two or more are combined with each other configured ring of these groups . R P and R Q are each independently a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic hydrocarbon group having 5 to 25 carbon atoms. Or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms. k1, k2 and k3 are each independently an integer of 0 to 5. R a1 to R a3 and when R P and R Q are a plurality each of the plurality of R a1 to R a3 and R P and R Q may be the same as or different from each other.
In the above formula (X-2), R b1 represents a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon having 6 to 8 carbon atoms. It is a group. k4 is an integer of 0-7. If R b1 is plural, the plurality of R b1 may be the same or different, and plural R b1 may represent a constructed ring aligned with each other. R b2 is a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 or 7 carbon atoms. k5 is an integer of 0-6. If R b2 is plural, the plurality of R b2 may be the same or different, and plural R b2 may represent a keyed configured ring structure. q is an integer of 0-3.
In the above formula (X-3), R c1 and R c2 each independently represent a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a substituted or unsubstituted carbon number of 6 12 aromatic hydrocarbon group, or an -OSO 2 -R R or -SO 2 -R S, or two or more are combined with each other configured ring of these groups. R R and R S are each independently a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic hydrocarbon group having 5 to 25 carbon atoms. Or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms. k6 and k7 are each independently an integer of 0 to 5. R c1, R c2, R when R and R S is plural respective plurality of R c1, R c2, R R and R S may have respectively the same or different.

上記Ra1〜Ra3、Rb1、Rb2、Rc1及びRc2で表される非置換の直鎖状のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基等が挙げられる。
上記Ra1〜Ra3、Rb1、Rb2、Rc1及びRc2で表される非置換の分岐状のアルキル基としては、例えばi−プロピル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等が挙げられる。
上記Ra1〜Ra3、Rc1及びRc2で表される非置換の芳香族炭化水素基としては、例えばフェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等が挙げられる。
上記Rb1及びRb2で表される非置換の芳香族炭化水素基としては、例えばフェニル基、トリル基、ベンジル基等が挙げられる。
Examples of the unsubstituted linear alkyl group represented by R a1 to R a3 , R b1 , R b2 , R c1 and R c2 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an n-butyl group. Etc.
Examples of the unsubstituted branched alkyl group represented by R a1 to R a3 , R b1 , R b2 , R c1 and R c2 include i-propyl group, i-butyl group, sec-butyl group, t -A butyl group etc. are mentioned.
Examples of the unsubstituted aromatic hydrocarbon group represented by R a1 to R a3 , R c1, and R c2 include aryl groups such as a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a mesityl group, and a naphthyl group; a benzyl group, Examples include aralkyl groups such as phenethyl group.
Examples of the unsubstituted aromatic hydrocarbon group represented by R b1 and R b2 include a phenyl group, a tolyl group, and a benzyl group.

上記アルキル基及び芳香族炭化水素基が有する水素原子を置換していてもよい置換基としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基、アシル基、アシロキシ基等が挙げられる。
これらの中で、ハロゲン原子が好ましく、フッ素原子がより好ましい。
Examples of the substituent that may be substituted for the hydrogen atom of the alkyl group and aromatic hydrocarbon group include a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, a hydroxy group, a carboxy group, and a cyano group. Nitro group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, alkoxycarbonyloxy group, acyl group, acyloxy group and the like.
Among these, a halogen atom is preferable and a fluorine atom is more preferable.

上記Ra1〜Ra3、Rb1、Rb2、Rc1及びRc2としては、非置換の直鎖状又は分岐状のアルキル基、フッ素化アルキル基、非置換の1価の芳香族炭化水素基、−OSO−R”、−SO−R”が好ましく、フッ素化アルキル基、非置換の1価の芳香族炭化水素基がより好ましく、フッ素化アルキル基がさらに好ましい。R”は、非置換の1価の脂環式炭化水素基又は非置換の1価の芳香族炭化水素基である。 R a1 to R a3 , R b1 , R b2 , R c1 and R c2 include an unsubstituted linear or branched alkyl group, a fluorinated alkyl group, and an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group. , —OSO 2 —R ″ and —SO 2 —R ″ are preferred, fluorinated alkyl groups, unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon groups are more preferred, and fluorinated alkyl groups are more preferred. R ″ is an unsubstituted monovalent alicyclic hydrocarbon group or an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group.

上記式(X−1)におけるk1、k2及びk3としては、0〜2の整数が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。
上記式(X−2)におけるk4としては、0〜2の整数が好ましく、0又は1がより好ましく、1がさらに好ましい。k5としては、0〜2の整数が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。
上記式(X−3)におけるk6及びk7としては、0〜2の整数が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。
As k1, k2, and k3 in the formula (X-1), integers of 0 to 2 are preferable, 0 or 1 is more preferable, and 0 is more preferable.
As k4 in the formula (X-2), an integer of 0 to 2 is preferable, 0 or 1 is more preferable, and 1 is more preferable. k5 is preferably an integer of 0 to 2, more preferably 0 or 1, and still more preferably 0.
As k6 and k7 in the formula (X-3), an integer of 0 to 2 is preferable, 0 or 1 is more preferable, and 0 is more preferable.

上記Xとしては、上記式(X−1)で表される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。 As said X <+> , the cation represented by the said Formula (X-1) is preferable, and a triphenylsulfonium cation is more preferable.

上記式(7)で表される酸発生剤としては、例えば、下記式(7−1)〜(7−13)で表される化合物(以下、「化合物(7−1)〜(7−13)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the acid generator represented by the above formula (7) include compounds represented by the following formulas (7-1) to (7-13) (hereinafter referred to as “compounds (7-1) to (7-13). ) ")) And the like.

Figure 0006241267
Figure 0006241267

上記式(7−1)〜(7−13)中、Xは、上記式(7)と同義である。 In the above formulas (7-1) to (7-13), X + has the same meaning as in the above formula (7).

[B]酸発生剤としては、これらの中でも、スルホニウム塩、テトラヒドロチオフェニウム塩が好ましく、化合物(7−1)、化合物(7−2)、化合物(7−12)、化合物(7−13)がより好ましい。   [B] Among these, the acid generator is preferably a sulfonium salt or a tetrahydrothiophenium salt. The compound (7-1), the compound (7-2), the compound (7-12), and the compound (7-13) are preferred. ) Is more preferable.

また、[B]酸発生体としては、下記式(7−14)で表される構造単位を有する重合体等の上記式(7)の構造が重合体の一部として組み込まれた重合体も好ましい。   In addition, as the [B] acid generator, a polymer in which the structure of the above formula (7), such as a polymer having a structural unit represented by the following formula (7-14), is incorporated as a part of the polymer is also available. preferable.

Figure 0006241267
Figure 0006241267

上記式(7−14)中、R’は、水素原子又はメチル基である。Xは、上記式(7)と同義である。 In said formula (7-14), R 'is a hydrogen atom or a methyl group. X + is synonymous with the above formula (7).

[B]酸発生体の含有量としては、[B]酸発生体が[B]酸発生剤の場合、当該感放射線性樹脂組成物の感度を確保する観点から、[A]重合体100質量部に対して、0.1質量部以上30質量部以下が好ましく、0.5質量部以上20質量部以下がより好ましく、1質量部以上15質量部以下がさらに好ましい。[B]酸発生剤の含有量を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物の感度が向上する。当該感放射線性樹脂組成物は、[B]酸発生体を1種又は2種以上を含有していてもよい。   [B] As content of the acid generator, when the [B] acid generator is a [B] acid generator, from the viewpoint of securing the sensitivity of the radiation-sensitive resin composition, [A] 100 mass of the polymer. 0.1 parts by mass or more and 30 parts by mass or less are preferable, 0.5 parts by mass or more and 20 parts by mass or less are more preferable, and 1 part by mass or more and 15 parts by mass or less are more preferable. [B] By making content of an acid generator into the said range, the sensitivity of the said radiation sensitive resin composition improves. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more [B] acid generators.

<[C]酸拡散制御体>
当該感放射線性樹脂組成物は、必要に応じて、[C]酸拡散制御体を含有してもよい。
[C]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膜中における拡散現象を制御し、非露光領域における好ましくない化学反応を抑制する効果を奏し、得られる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さらに向上すると共に、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、プロセス安定性に優れた感放射線性樹脂組成物が得られる。[C]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(以下、適宜「[C]酸拡散制御剤」という)の形態でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[C] Acid diffusion controller>
The said radiation sensitive resin composition may contain a [C] acid diffusion control body as needed.
[C] The acid diffusion control body controls the diffusion phenomenon in the resist film of the acid generated from the [B] acid generator by exposure, has the effect of suppressing undesirable chemical reactions in the non-exposed areas, and the radiation sensitivity obtained The storage stability of the photosensitive resin composition is further improved, the resolution of the resist is further improved, and the change in the line width of the resist pattern due to fluctuations in the holding time from exposure to development processing can be suppressed, thereby stabilizing the process. A radiation-sensitive resin composition having excellent properties can be obtained. [C] The content of the acid diffusion controller in the radiation-sensitive resin composition is incorporated as a part of the polymer even in the form of a free compound (hereinafter referred to as “[C] acid diffusion controller” as appropriate). Or both of these forms.

[C]酸拡散制御剤としては、例えば下記式(8)で表される化合物(以下、「含窒素化合物(I)」ともいう)、同一分子内に窒素原子を2個有する化合物(以下、「含窒素化合物(II)」ともいう)、窒素原子を3個有する化合物(以下、「含窒素化合物(III)」ともいう)、アミド基含有化合物、ウレア化合物、含窒素複素環化合物等が挙げられる。   [C] As the acid diffusion controller, for example, a compound represented by the following formula (8) (hereinafter also referred to as “nitrogen-containing compound (I)”), a compound having two nitrogen atoms in the same molecule (hereinafter referred to as “nitrogen-containing compound (I)”) "Nitrogen-containing compound (II)"), compounds having three nitrogen atoms (hereinafter also referred to as "nitrogen-containing compound (III)"), amide group-containing compounds, urea compounds, nitrogen-containing heterocyclic compounds, etc. It is done.

Figure 0006241267
Figure 0006241267

上記式(8)中、R25、R26及びR27は、それぞれ独立して、水素原子、置換されていてもよい直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、アリール基又はアラルキル基である。 In the above formula (8), R 25 , R 26 and R 27 are each independently a hydrogen atom, an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group, aryl group or aralkyl group. .

含窒素化合物(I)としては、例えばn−ヘキシルアミン等のモノアルキルアミン類;ジ−n−ブチルアミン等のジアルキルアミン類;トリエチルアミン等のトリアルキルアミン類;アニリン等の芳香族アミン類等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing compound (I) include monoalkylamines such as n-hexylamine; dialkylamines such as di-n-butylamine; trialkylamines such as triethylamine; aromatic amines such as aniline. It is done.

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

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

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

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

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

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

また、[C]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。光崩壊性塩基としては、例えば露光により分解して酸拡散制御性を失うオニウム塩化合物等が挙げられる。オニウム塩化合物としては、例えば下記式(9−1)で表されるスルホニウム塩化合物、下記式(9−2)で表されるヨードニウム塩化合物等が挙げられる。   Further, as the [C] acid diffusion control agent, a photodegradable base that is exposed to light and generates a weak acid by exposure can also be used. Examples of the photodegradable base include an onium salt compound that loses acid diffusion controllability by being decomposed by exposure. Examples of the onium salt compound include a sulfonium salt compound represented by the following formula (9-1), an iodonium salt compound represented by the following formula (9-2), and the like.

Figure 0006241267
Figure 0006241267

上記式(9−1)及び式(9−2)中、R28〜R32は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基又はハロゲン原子である。E及びQは、それぞれ独立して、OH、Rβ−COO、Rβ−SO 又は下記式(9−3)で表されるアニオンである。但し、Rβは、アルキル基、アリール基又はアラルキル基である。 In the above formula (9-1) and formula (9-2), R 28 to R 32 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxy group, or a halogen atom. E and Q are each independently an anion represented by OH , R β —COO , R β —SO 3 or the following formula (9-3). However, R ( beta) is an alkyl group, an aryl group, or an aralkyl group.

Figure 0006241267
Figure 0006241267

上記式(9−3)中、R33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、0〜2の整数である。 In the above formula (9-3), R 33 represents 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 1 carbon atom. It is a -12 linear or branched alkoxyl group. u is an integer of 0-2.

上記光崩壊性塩基としては、例えば下記式で表される化合物等が挙げられる。   Examples of the photodegradable base include compounds represented by the following formulas.

Figure 0006241267
Figure 0006241267

上記光崩壊性塩基としては、これらの中で、スルホニウム塩が好ましく、トリアリールスルホニウム塩がより好ましく、トリフェニルスルホニウム2.4.6.トリイソプロピルフェニルスルホネート、トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネートがさらに好ましい。   Of these, the photodegradable base is preferably a sulfonium salt, more preferably a triarylsulfonium salt, and triphenylsulfonium 2.4.6. Triisopropyl phenyl sulfonate and triphenyl sulfonium 10-camphor sulfonate are more preferable.

[C]酸拡散制御体の含有量としては、[C]酸拡散制御体が[C]酸拡散制御剤である場合、[A]重合体100質量部に対して、0〜20質量部が好ましく、0.1質量部〜15質量部がより好ましく、0.3質量部〜10質量部がさらに好ましい。[C]酸拡散制御剤の含有量を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物のリソグラフィー性能を向上させることができる。[C]酸拡散制御剤の含有量が上記上限を超えると、当該感放射線性樹脂組成物の感度が低下する場合がある。当該感放射線性樹脂組成物は、[C]酸拡散制御体を1種又は2種以上含有していてもよい。   [C] The content of the acid diffusion controller is 0 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer [A] when the [C] acid diffusion controller is a [C] acid diffusion controller. Preferably, 0.1 mass part-15 mass parts are more preferable, and 0.3 mass part-10 mass parts are further more preferable. [C] By making content of an acid diffusion control agent into the said range, the lithography performance of the said radiation sensitive resin composition can be improved. [C] When the content of the acid diffusion controller exceeds the upper limit, the sensitivity of the radiation-sensitive resin composition may be lowered. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more [C] acid diffusion controllers.

<[D]重合体>
[D]重合体は、[A]重合体以外の重合体である。[D]重合体としては、撥水性重合体添加剤として用いられる(D−1)フッ素原子含有重合体(以下、「(D−1)フッ素原子含有重合体」ともいう)、ベース重合体として用いられ酸解離性基を含む構造単位を有する重合体(以下、「(D−2)重合体」ともいう)が挙げられる。
<[D] Polymer>
[D] The polymer is a polymer other than the [A] polymer. [D] As a polymer, (D-1) a fluorine atom-containing polymer (hereinafter also referred to as “(D-1) fluorine atom-containing polymer”) used as a water-repellent polymer additive, as a base polymer And a polymer having a structural unit containing an acid-dissociable group (hereinafter, also referred to as “(D-2) polymer”).

((D−1)フッ素原子含有重合体)
当該感放射線性組成物は、(D−1)フッ素原子含有重合体を含有することで、レジスト膜を形成した際に、膜中の(D−1)フッ素原子含有重合体の撥油性的特徴により、その分布がレジスト膜表面近傍で偏在化する傾向があり、液浸露光時における酸発生剤や酸拡散制御剤等が液浸媒体に溶出することを抑制することができる。また、この(D−1)フッ素原子含有重合体の撥水性的特徴により、レジスト膜と液浸媒体との前進接触角が所望の範囲に制御でき、バブル欠陥の発生を抑制できる。さらに、レジスト膜と液浸媒体との後退接触角が高くなり、水滴が残らずに高速でのスキャン露光が可能となる。このように当該感放射線性樹脂組成物が(D−1)フッ素原子含有重合体を含有することにより、液浸露光法に好適なレジスト膜を形成することができる。
((D-1) Fluorine atom-containing polymer)
The radiation-sensitive composition contains (D-1) a fluorine atom-containing polymer, so that when the resist film is formed, the oil-repellent characteristics of the (D-1) fluorine atom-containing polymer in the film. Therefore, the distribution tends to be unevenly distributed in the vicinity of the resist film surface, and it is possible to suppress the acid generator, the acid diffusion controller, and the like from being eluted into the immersion medium during the immersion exposure. Further, due to the water repellency characteristics of the (D-1) fluorine atom-containing polymer, the advancing contact angle between the resist film and the immersion medium can be controlled within a desired range, and the occurrence of bubble defects can be suppressed. Furthermore, the receding contact angle between the resist film and the immersion medium is increased, and high-speed scanning exposure is possible without leaving water droplets. Thus, when the said radiation sensitive resin composition contains (D-1) fluorine atom containing polymer, the resist film suitable for an immersion exposure method can be formed.

(D−1)フッ素原子含有重合体としては、フッ素原子を有する重合体である限り、特に限定されないが、当該感放射線性樹脂組成物中の[A]重合体よりも、フッ素原子含有率(質量%)が大きいことが好ましい。[A]重合体よりもフッ素原子含有率が大きいことで、上述の偏在化の度合いがより高くなり、得られるレジスト膜の撥水性及び溶出抑制性等の特性が向上する。   (D-1) The fluorine atom-containing polymer is not particularly limited as long as it is a polymer having a fluorine atom, but the fluorine atom content rate ([A] polymer in the radiation sensitive resin composition ( (Mass%) is preferably large. [A] When the fluorine atom content is higher than that of the polymer, the degree of uneven distribution described above becomes higher, and the properties such as water repellency and elution suppression of the resulting resist film are improved.

(D−1)フッ素原子含有重合体のフッ素原子含有率としては、1質量%以上が好ましく、2質量%〜60質量%がより好ましく、4質量%〜40質量%がさらに好ましく、7質量%〜30質量%が特に好ましい。(D−1)フッ素原子含有重合体のフッ素原子含有率が上記下限未満だと、レジスト膜表面の疎水性が低下する場合がある。なお重合体のフッ素原子含有率(質量%)は、13C−NMRスペクトル測定により重合体の構造を求め、その構造から算出することができる。 (D-1) The fluorine atom content of the fluorine atom-containing polymer is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass to 60% by mass, further preferably 4% by mass to 40% by mass, and 7% by mass. -30 mass% is particularly preferred. (D-1) If the fluorine atom content of the fluorine atom-containing polymer is less than the lower limit, the hydrophobicity of the resist film surface may be lowered. The fluorine atom content (% by mass) of the polymer can be calculated from the structure of the polymer obtained by 13 C-NMR spectrum measurement.

(D−1)フッ素原子含有重合体は、上述した[A]重合体におけるフッ素原子含有構造単位(V)を有することが好ましい。(D−1)フッ素原子含有重合体は、構造単位(V)を1種又は2種以上有していてもよい。   (D-1) The fluorine atom-containing polymer preferably has the fluorine atom-containing structural unit (V) in the above-described [A] polymer. (D-1) The fluorine atom-containing polymer may have one or more structural units (V).

(D−1)フッ素原子含有重合体における構造単位(V)の含有割合としては、(D−1)フッ素原子含有重合体を構成する全構造単位に対して、0モル%〜90モル%が好ましく、5モル%〜85モル%がより好ましく、10モル%〜80モル%がさらに好ましい。このような含有割合にすることによって、当該感放射線性樹脂組成物から形成されたレジスト膜表面は、アルカリ現像において動的接触角の低下度を向上させることができる。   (D-1) As a content rate of the structural unit (V) in a fluorine atom containing polymer, (D-1) 0 mol%-90 mol% with respect to all the structural units which comprise a fluorine atom containing polymer. Preferably, 5 mol%-85 mol% are more preferable, and 10 mol%-80 mol% are further more preferable. By setting it as such a content rate, the resist film surface formed from the said radiation sensitive resin composition can improve the fall degree of a dynamic contact angle in alkali image development.

(D−1)フッ素原子含有重合体は、さらに酸解離性基を含む構造単位を有してもよい。(D−1)フッ素原子含有重合体が酸解離性基を含む構造単位を有することで、得られるレジストパターンの形状がより良好になる。この酸解離性基を含む構造単位としては、上述した[A]重合体における構造単位(II)等が挙げられる。   (D-1) The fluorine atom-containing polymer may further have a structural unit containing an acid dissociable group. (D-1) Since the fluorine atom-containing polymer has a structural unit containing an acid dissociable group, the shape of the resulting resist pattern becomes better. Examples of the structural unit containing an acid dissociable group include the structural unit (II) in the above-described [A] polymer.

上記酸解離性基を含む構造単位の含有割合としては、(D−1)フッ素原子含有重合体を構成する全構造単位に対し、5モル%〜90モル%が好ましく、10モル%〜70モル%がより好ましく、15モル%〜60モル%がさらに好ましく、15モル%〜50モル%が特に好ましい。酸解離性基を含む構造単位の含有割合が上記下限未満だと、レジストパターンにおける現像欠陥の発生を十分に抑制できない場合がある。酸解離性基を含む構造単位の含有割合が上記上限を超えると、得られるレジスト膜表面の疎水性が低下する場合がある。   As a content rate of the structural unit containing the said acid dissociable group, 5 mol%-90 mol% are preferable with respect to all the structural units which comprise a (D-1) fluorine atom containing polymer, 10 mol%-70 mol. % Is more preferable, 15 mol% to 60 mol% is more preferable, and 15 mol% to 50 mol% is particularly preferable. When the content ratio of the structural unit containing an acid dissociable group is less than the above lower limit, development defects in the resist pattern may not be sufficiently suppressed. When the content ratio of the structural unit containing an acid dissociable group exceeds the above upper limit, the hydrophobicity of the resulting resist film surface may be lowered.

[他の構造単位]
また、(D−1)フッ素原子含有重合体は、上記構造単位以外にも、例えばアルカリ可溶性基を含む構造単位、ラクトン構造、環状カーボネート構造及びスルトン構造からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を含む構造単位、脂環式基を含む構造単位等の他の構造単位を有していてもよい。上記アルカリ可溶性基としては、例えばカルボキシ基、スルホンアミド基、スルホ基等が挙げられる。
[Other structural units]
Further, (D-1) the fluorine atom-containing polymer has at least one structure selected from the group consisting of, for example, a structural unit containing an alkali-soluble group, a lactone structure, a cyclic carbonate structure, and a sultone structure in addition to the above structural unit. And other structural units such as a structural unit containing alicyclic group. Examples of the alkali-soluble group include a carboxy group, a sulfonamido group, and a sulfo group.

上記他の構造単位の含有割合としては、(D−1)フッ素原子含有重合体を構成する全構造単位に対して、通常、30モル%以下であり、20モル%以下が好ましい。上記他の構造単位の含有割合が上記上限を超えると、当該感放射線性樹脂組成物のパターン形成性が低下する場合がある。   As a content rate of said other structural unit, it is 30 mol% or less normally with respect to all the structural units which comprise a (D-1) fluorine atom containing polymer, and 20 mol% or less is preferable. When the content rate of said other structural unit exceeds the said upper limit, the pattern formation property of the said radiation sensitive resin composition may fall.

当該感放射線性樹脂組成物における(D−1)フッ素原子含有重合体の含有量としては、[A]重合体の100質量部に対して、0〜20質量部が好ましく、0.5質量部〜15質量部がより好ましく、1質量部〜10質量部がさらに好ましい。(D−1)フッ素原子含有重合体の含有量が上記上限を超えると、当該感放射線性樹脂組成物のパターン形成性が低下する場合がある。   As content of the (D-1) fluorine atom containing polymer in the said radiation sensitive resin composition, 0-20 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of [A] polymer, 0.5 mass part -15 mass parts is more preferable, and 1 mass part-10 mass parts is further more preferable. (D-1) When content of a fluorine atom containing polymer exceeds the said upper limit, the pattern formability of the said radiation sensitive resin composition may fall.

<(D−2)重合体>
当該感放射線性樹脂組成物は、例えば[A]重合体が撥水性重合体添加剤として用いられている場合に、ベース重合体として(D−2)重合体を含有することが好ましい。
<(D-2) Polymer>
For example, when the [A] polymer is used as a water-repellent polymer additive, the radiation-sensitive resin composition preferably contains (D-2) a polymer as a base polymer.

(D−2)重合体としては、例えば[A]重合体において、構造単位(II)〜(V)及びその他の構造単位を有するもの等が挙げられる。   Examples of the (D-2) polymer include those having the structural units (II) to (V) and other structural units in the [A] polymer.

<[E]溶媒>
当該感放射線性樹脂組成物は、通常[E]溶媒を含有する。[E]溶媒は、少なくとも[A]重合体、[B]酸発生体及び所望により含有される[C]酸拡散制御体、[D]重合体等を溶解又は分散可能な溶媒であれば特に限定されない。当該感放射線性樹脂組成物は、[E]溶媒を1種又は2種以上含有していてもよい。
<[E] solvent>
The radiation-sensitive resin composition usually contains an [E] solvent. [E] The solvent is particularly a solvent that can dissolve or disperse at least the [A] polymer, the [B] acid generator and the optionally contained [C] acid diffusion controller, [D] polymer, and the like. It is not limited. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more [E] solvents.

[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、ケトン系有機溶媒、アミド系溶媒、エステル系有機溶媒、炭化水素系溶媒等が挙げられる。   [E] Examples of the solvent include alcohol solvents, ether solvents, ketone organic solvents, amide solvents, ester organic solvents, hydrocarbon solvents, and the like.

アルコール系溶媒としては、例えば
4−メチル−2−ペンタノール、n−ヘキサノール等の炭素数1〜18の脂肪族モノアルコール系溶媒;
シクロヘキサノール等の炭素数3〜18の脂環式モノアルコール系溶媒;
1,2−プロピレングリコール等の炭素数2〜18の多価アルコール系溶媒;
プロピレングリコールモノメチルエーテル等の炭素数3〜19の多価アルコール部分エーテル系溶媒等が挙げられる。
Examples of the alcohol solvent include aliphatic monoalcohol solvents having 1 to 18 carbon atoms such as 4-methyl-2-pentanol and n-hexanol;
An alicyclic monoalcohol solvent having 3 to 18 carbon atoms such as cyclohexanol;
A C2-C18 polyhydric alcohol solvent such as 1,2-propylene glycol;
Examples include C3-C19 polyhydric alcohol partial ether solvents such as propylene glycol monomethyl ether.

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

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

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

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

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

これらの中で、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒が好ましく、多価アルコール部分エーテルアセテート系溶媒、ラクトン系溶媒、環状ケトン系溶媒、多価アルコール部分エーテル系溶媒がより好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノンがさらに好ましい。   Among these, ester solvents, ketone solvents, and alcohol solvents are preferable, polyhydric alcohol partial ether acetate solvents, lactone solvents, cyclic ketone solvents, and polyhydric alcohol partial ether solvents are more preferable. More preferred are monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, γ-butyrolactone, and cyclohexanone.

<その他の任意成分>
当該感放射線性樹脂組成物は、上記[A]〜[E]成分以外にも、その他の任意成分を含有していてもよい。上記その他の任意成分としては、例えば偏在化促進剤、界面活性剤、脂環式骨格含有化合物、増感剤等が挙げられる。これらのその他の任意成分は、それぞれ1種又は2種以上を併用してもよい。
<Other optional components>
The said radiation sensitive resin composition may contain other arbitrary components other than said [A]-[E] component. Examples of the other optional components include uneven distribution accelerators, surfactants, alicyclic skeleton-containing compounds, and sensitizers. Each of these other optional components may be used alone or in combination of two or more.

[偏在化促進剤]
偏在化促進剤は、当該感放射線性樹脂組成物が(D−1)フッ素原子含有重合体として撥水性重合体添加剤を含有する場合等に、この撥水性重合体添加剤を、より効率的にレジスト膜表面に偏析させる効果を有するものである。当該感放射線性樹脂組成物にこの偏在化促進剤を含有させることで、上記撥水性重合体添加剤の添加量を従来よりも少なくすることができる。従って、解像性、LWR性能及び欠陥抑制性を損なうことなく、レジスト膜から液浸液への成分の溶出をさらに抑制したり、高速スキャンにより液浸露光をより高速に行うことが可能になり、結果としてウォーターマーク欠陥等の液浸由来欠陥を抑制するレジスト膜表面の疎水性を向上させることができる。このような偏在化促進剤として用いることができるものとしては、比誘電率が30以上200以下で、1気圧における沸点が100℃以上の低分子化合物を挙げることができる。このような化合物としては、具体的には、ラクトン化合物、カーボネート化合物、ニトリル化合物、多価アルコール等が挙げられる。
[Uneven distribution promoter]
When the radiation sensitive resin composition contains a water-repellent polymer additive as the (D-1) fluorine atom-containing polymer, the uneven distribution accelerator is more efficient for this water-repellent polymer additive. It has the effect of segregating on the resist film surface. By adding this uneven distribution accelerator to the radiation sensitive resin composition, the amount of the water-repellent polymer additive added can be reduced as compared with the conventional case. Therefore, it is possible to further suppress the elution of components from the resist film to the immersion liquid without impairing the resolution, LWR performance, and defect suppression, or to perform immersion exposure at a higher speed by high-speed scanning. As a result, it is possible to improve the hydrophobicity of the resist film surface that suppresses immersion-derived defects such as watermark defects. Examples of such an uneven distribution promoter include low molecular compounds having a relative dielectric constant of 30 or more and 200 or less and a boiling point at 1 atm of 100 ° C. or more. Specific examples of such compounds include lactone compounds, carbonate compounds, nitrile compounds, and polyhydric alcohols.

上記ラクトン化合物としては、例えばγ−ブチロラクトン、バレロラクトン、メバロニックラクトン、ノルボルナンラクトン等が挙げられる。
上記カーボネート化合物としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート等が挙げられる。
上記ニトリル化合物としては、例えばスクシノニトリル等が挙げられる。
上記多価アルコールとしては、例えばグリセリン等が挙げられる。
Examples of the lactone compound include γ-butyrolactone, valerolactone, mevalonic lactone, and norbornane lactone.
Examples of the carbonate compound include propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, and the like.
Examples of the nitrile compound include succinonitrile.
Examples of the polyhydric alcohol include glycerin.

偏在化促進剤の含有量としては、当該感放射線性樹脂組成物における重合体の総量100質量部に対して、10質量部〜500質量部が好ましく、15質量部〜300質量部がより好ましく、20質量部〜200質量部がさらに好ましく、25質量部〜100質量部が特に好ましい。   The content of the uneven distribution accelerator is preferably 10 parts by mass to 500 parts by mass, more preferably 15 parts by mass to 300 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the polymer in the radiation sensitive resin composition. 20 mass parts-200 mass parts are further more preferable, and 25 mass parts-100 mass parts are especially preferable.

(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;市販品としては、KP341(信越化学工業製)、ポリフローNo.75、同No.95(以上、共栄社化学製)、エフトップEF301、同EF303、同EF352(以上、トーケムプロダクツ製)、メガファックF171、同F173(以上、DIC製)、フロラードFC430、同FC431(以上、住友スリーエム製)、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、旭硝子工業製)等が挙げられる。当該感放射線性樹脂組成物における界面活性剤の含有量としては、[A]重合体100質量部に対して通常2質量部以下である。
(Surfactant)
Surfactants have the effect of improving coatability, striation, developability, and the like. Examples of the surfactant include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene n-octylphenyl ether, polyoxyethylene n-nonylphenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol diacrylate. Nonionic surfactants such as stearate; commercially available products include KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow No. 75, no. 95 (above, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), F-top EF301, EF303, EF352 (above, manufactured by Tochem Products), MegaFuck F171, F173 (above, manufactured by DIC), Florard FC430, FC431 (above, Sumitomo 3M) Manufactured by Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC-101, SC-102, SC-103, SC-104, SC-105, SC-106 (above, manufactured by Asahi Glass Industrial Co., Ltd.) Can be mentioned. As content of surfactant in the said radiation sensitive resin composition, it is 2 mass parts or less normally with respect to 100 mass parts of [A] polymers.

(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。当該感放射線性樹脂組成物における脂環式骨格含有化合物の含有量としては、[A]重合体100質量部に対して通常5質量部以下である。
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. As content of the alicyclic skeleton containing compound in the said radiation sensitive resin composition, it is 5 mass parts or less normally with respect to 100 mass parts of [A] polymers.

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

増感剤としては、例えばカルバゾール類、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ナフタレン類、フェノール類、ビアセチル、エオシン、ローズベンガル、ピレン類、アントラセン類、フェノチアジン類等が挙げられる。これらの増感剤は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。当該感放射線性樹脂組成物における増感剤の含有量としては、[A]重合体100質量部に対して通常2質量部以下である。   Examples of the sensitizer include carbazoles, acetophenones, benzophenones, naphthalenes, phenols, biacetyl, eosin, rose bengal, pyrenes, anthracenes, phenothiazines and the like. These sensitizers may be used alone or in combination of two or more. As content of the sensitizer in the said radiation sensitive resin composition, it is 2 mass parts or less normally with respect to 100 mass parts of [A] polymers.

<感放射線性樹脂組成物の調製方法>
当該感放射線性樹脂組成物は、例えば[A]重合体、[B]酸発生体、必要に応じて含有される任意成分及び[E]溶媒を所定の割合で混合することにより調製できる。当該感放射線性樹脂組成物は、混合後に、例えば、孔径0.2μm程度のフィルター等でろ過することが好ましい。当該感放射線性樹脂組成物の固形分濃度としては、0.1質量%〜50質量%が好ましく、0.5質量%〜30質量%がより好ましく、1質量%〜20質量%がさらに好ましく、1.5質量%〜10質量%が特に好ましい。
<Method for preparing radiation-sensitive resin composition>
The said radiation sensitive resin composition can be prepared by mixing a [A] polymer, a [B] acid generator, the arbitrary component contained as needed, and a [E] solvent in a predetermined ratio, for example. The radiation-sensitive resin composition is preferably filtered after mixing with, for example, a filter having a pore size of about 0.2 μm. As solid content concentration of the said radiation sensitive resin composition, 0.1 mass%-50 mass% are preferable, 0.5 mass%-30 mass% are more preferable, 1 mass%-20 mass% are more preferable, 1.5 mass%-10 mass% are especially preferable.

<レジストパターン形成方法>
当該レジストパターン形成方法は、レジスト膜を形成する工程(以下、「レジスト膜形成工程」ともいう)、上記レジスト膜を露光する工程(以下、「露光工程」ともいう)、及び上記露光されたレジスト膜を現像する工程(以下、「現像工程」ともいう)
を備え、上記レジスト膜を当該感放射線性樹脂組成物により形成する。
<Resist pattern formation method>
The resist pattern forming method includes a step of forming a resist film (hereinafter also referred to as “resist film forming step”), a step of exposing the resist film (hereinafter also referred to as “exposure step”), and the exposed resist. Process of developing the film (hereinafter also referred to as “development process”)
The resist film is formed from the radiation-sensitive resin composition.

当該レジストパターン形成方法によれば、上述の当該感放射線性樹脂組成物を用いているので、優れたMEEF性能、焦点深度及び露光余裕度を発揮しつつ、LWR及びCDUが小さく、解像度が高く、断面形状の矩形性に優れるレジストパターンを形成することができる。以下、レジストパターン形成方法の各工程について説明する。   According to the resist pattern forming method, since the radiation sensitive resin composition described above is used, while exhibiting excellent MEEF performance, depth of focus, and exposure margin, LWR and CDU are small, resolution is high, It is possible to form a resist pattern that is excellent in rectangular shape in cross section. Hereinafter, each step of the resist pattern forming method will be described.

[レジスト膜形成工程]
本工程では、当該感放射線性樹脂組成物によりレジスト膜を形成する。この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、二酸化シリコン、アルミニウムで被覆されたウェハ等の従来公知のもの等が挙げられる。また、例えば特公平6−12452号公報や特開昭59−93448号公報等に開示されている有機系又は無機系の反射防止膜を基板上に形成してもよい。塗布方法としては、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。塗布した後に、必要に応じて、塗膜中の溶媒を揮発させるため、プレベーク(PB)を行ってもよい。PB温度としては、通常60℃〜140℃であり、80℃〜120℃が好ましい。PB時間としては、通常5秒〜600秒であり、10秒〜300秒が好ましい。形成されるレジスト膜の膜厚としては、10nm〜1,000nmが好ましく、10nm〜500nmがより好ましい。
[Resist film forming step]
In this step, a resist film is formed from the radiation sensitive resin composition. Examples of the substrate on which the resist film is formed include conventionally known ones such as a silicon wafer, silicon dioxide, and a wafer coated with aluminum. 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. Examples of the coating method include spin coating (spin coating), cast coating, and roll coating. After application, pre-baking (PB) may be performed as needed to volatilize the solvent in the coating film. As PB temperature, it is 60 to 140 degreeC normally, and 80 to 120 degreeC is preferable. The PB time is usually 5 seconds to 600 seconds, and preferably 10 seconds to 300 seconds. The thickness of the resist film to be formed is preferably 10 nm to 1,000 nm, and more preferably 10 nm to 500 nm.

[露光工程]
本工程では、レジスト膜形成工程で形成されたレジスト膜に、フォトマスクを介するなどして(場合によっては、水等の液浸媒体を介して)放射線を照射し、露光する。放射線としては、目的とするパターンの線幅に応じて、例えば可視光線、紫外線、遠紫外線、極端紫外線(EUV)、X線、γ線等の電磁波;電子線、α線等の荷電粒子線等が挙げられる。これらの中でも、遠紫外線、EUV、電子線が好ましく、ArFエキシマレーザー光(波長193nm)、KrFエキシマレーザー光(波長248nm)、EUV、電子線がより好ましく、ArFエキシマレーザー光、EUV、電子線がさらに好ましい。
[Exposure process]
In this step, the resist film formed in the resist film forming step is exposed by irradiation with radiation through a photomask or the like (in some cases through an immersion medium such as water). Examples of radiation include electromagnetic waves such as visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, extreme ultraviolet light (EUV), X-rays, and γ rays, and charged particle beams such as electron beams and α rays, depending on the line width of the target pattern. Is mentioned. Among these, far ultraviolet rays, EUV, and electron beams are preferable, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), EUV, and electron beams are more preferable, and ArF excimer laser light, EUV, and electron beams are preferable. Further preferred.

露光を液浸露光により行う場合、用いる液浸液としては、例えば水、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わず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膜を溶解させず、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。   When the exposure is performed by immersion exposure, examples of the immersion liquid to be used 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 reduces 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 film 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.

上記露光の後、ポストエクスポージャーベーク(PEB)を行い、レジスト膜の露光された部分において、露光により[B]酸発生体から発生した酸による[A]重合体等が有する酸解離性基の解離を促進させることが好ましい。このPEBによって、露光部と未露光部とで現像液に対する溶解性に差が生じる。PEB温度としては、通常50℃〜180℃であり、80℃〜130℃が好ましい。PEB時間としては、通常5秒〜600秒であり、10秒〜300秒が好ましい。   After the exposure, post-exposure baking (PEB) is performed, and in the exposed part of the resist film, the acid-dissociable group of the [A] polymer and the like by the acid generated from the [B] acid generator by exposure is dissociated. Is preferably promoted. This PEB causes a difference in solubility in the developer between the exposed area and the unexposed area. As PEB temperature, it is 50 to 180 degreeC normally, and 80 to 130 degreeC is preferable. The PEB time is usually 5 seconds to 600 seconds, and preferably 10 seconds to 300 seconds.

[現像工程]
本工程では、上記露光工程で露光されたレジスト膜を現像する。これにより、所定のレジストパターンを形成することができる。現像後は、水又はアルコール等のリンス液で洗浄し、乾燥することが一般的である。
[Development process]
In this step, the resist film exposed in the exposure step is developed. Thereby, a predetermined resist pattern can be formed. After development, it is common to wash with water or a rinse solution such as alcohol and then dry.

上記現像に用いる現像液としては、
アルカリ現像の場合、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、けい酸ナトリウム、メタけい酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、エチルジメチルアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、ピロール、ピペリジン、コリン、1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−[4.3.0]−5−ノネン等のアルカリ性化合物の少なくとも1種を溶解したアルカリ水溶液等が挙げられる。これらの中でも、TMAH水溶液が好ましく、2.38質量%TMAH水溶液がより好ましい。
また、有機溶媒現像の場合、炭化水素系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒等の有機溶媒、又は有機溶媒を含有する溶媒が挙げられる。上記有機溶媒としては、例えば上述の樹脂組成物の[B]溶媒として列挙した溶媒の1種又は2種以上等が挙げられる。これらの中でも、エステル系溶媒、ケトン系溶媒が好ましい。エステル系溶媒としては、酢酸エステル系溶媒が好ましく、酢酸n−ブチルがより好ましい。ケトン系溶媒としては、鎖状ケトンが好ましく、2−ヘプタノンがより好ましい。現像液中の有機溶媒の含有量としては、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上がさらに好ましく、99質量%以上が特に好ましい。現像液中の有機溶媒以外の成分としては、例えば水、シリコンオイル等が挙げられる。
As a developer used for the above development,
In the case of alkaline development, for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine, methyldiethylamine, Ethyldimethylamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo- [5.4.0] -7-undecene, 1,5-diazabicyclo- [4. 3.0] -5 aqueous solution in which at least one alkaline compound such as 5-nonene is dissolved. Among these, a TMAH aqueous solution is preferable, and a 2.38 mass% TMAH aqueous solution is more preferable.
In the case of organic solvent development, organic solvents such as hydrocarbon solvents, ether solvents, ester solvents, ketone solvents, alcohol solvents, etc., or solvents containing organic solvents can be mentioned. As said organic solvent, the 1 type (s) or 2 or more types of the solvent enumerated as the [B] solvent of the above-mentioned resin composition are mentioned, for example. Among these, ester solvents and ketone solvents are preferable. As the ester solvent, an acetate solvent is preferable, and n-butyl acetate is more preferable. As a ketone solvent, a chain ketone is preferable and 2-heptanone is more preferable. As content of the organic solvent in a developing solution, 80 mass% or more is preferable, 90 mass% or more is more preferable, 95 mass% or more is further more preferable, 99 mass% or more is especially preferable. Examples of components other than the organic solvent in the developer include water and silicone oil.

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.

<重合体>
本発明の重合体は、上記式(I)で表される構造単位を有する。
当該重合体は、上述の当該感放射線性樹脂組成物の重合体成分として好適に用いることができる。
当該重合体については、当該感放射線性樹脂組成物における[A]重合体として上述している。
<Polymer>
The polymer of the present invention has a structural unit represented by the above formula (I).
The said polymer can be used suitably as a polymer component of the said radiation sensitive resin composition mentioned above.
The polymer is described above as the [A] polymer in the radiation-sensitive resin composition.

<化合物>
本発明の化合物は、上記式(i)で表される。
当該化合物は、上記式(i)で表される構造を有するので、当該重合体中に構造単位(I)を組み込む単量体化合物として好適に用いられる。
当該化合物については、当該感放射線性樹脂組成物の[A]重合体における構造単位(I)を与える単量体として上述している。
<Compound>
The compound of the present invention is represented by the above formula (i).
Since the compound has a structure represented by the above formula (i), it is suitably used as a monomer compound in which the structural unit (I) is incorporated into the polymer.
The compound is described above as a monomer that gives the structural unit (I) in the [A] polymer of the radiation-sensitive resin composition.

以下、実施例に基づき本発明をさらに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。実施例における各物性測定は、下記方法により行った。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples. Each physical property measurement in the examples was performed by the following methods.

[重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)]
GPCカラム(東ソー社の「G2000HXL」2本、「G3000HXL」1本、「G4000HXL」1本)を用い、流量:1.0mL/分、溶出溶媒:テトラヒドロフラン(和光純薬工業社)、試料濃度:1.0質量%、試料注入量:100μL、カラム温度:40℃、検出器:示差屈折計の分析条件で、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 (two "G2000HXL", one "G3000HXL", one "G4000HXL" from Tosoh Corporation), flow rate: 1.0 mL / min, elution solvent: tetrahydrofuran (Wako Pure Chemical Industries), sample concentration: Measurement was performed by gel permeation chromatography (GPC) using monodisperse polystyrene as a standard under the analysis conditions of 1.0 mass%, sample injection amount: 100 μL, column temperature: 40 ° C., detector: differential refractometer. The degree of dispersion (Mw / Mn) was calculated from the measurement results of Mw and Mn.

13C−NMR分析]
核磁気共鳴装置(日本電子社の「JNM−ECX400」)を用い、測定溶媒として重クロロホルムを使用して、各重合体における各構造単位の含有割合(モル%)を求める分析を行った。
[ 13 C-NMR analysis]
Using a nuclear magnetic resonance apparatus (“JNM-ECX400” manufactured by JEOL Ltd.), deuterated chloroform was used as a measurement solvent, and analysis for determining the content ratio (mol%) of each structural unit in each polymer was performed.

<化合物の合成>
[実施例1](化合物(Z−1)の合成)
1,000mLの丸底フラスコに炭酸カリウム133g(961mmol)、アセト酢酸エチル50.0g(384mmol)、ヨードメタン182g(1.15mol)及びアセトン250gを加え、60℃で15時間撹拌した。室温まで冷却した後、セライトろ過によって不溶物を除去した。得られた溶液を溶媒留去した後、カラムクロマトグラフィで精製することにより、下記式(z−1)で表されるジメチル体51.4g(収率85%)を得た。
<Synthesis of compounds>
[Example 1] (Synthesis of Compound (Z-1))
To a 1,000 mL round bottom flask were added potassium carbonate 133 g (961 mmol), ethyl acetoacetate 50.0 g (384 mmol), iodomethane 182 g (1.15 mol) and acetone 250 g, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 15 hours. After cooling to room temperature, insolubles were removed by celite filtration. After distilling off the obtained solution, the residue was purified by column chromatography to obtain 51.4 g (yield 85%) of a dimethyl compound represented by the following formula (z-1).

次に、300mLの丸底フラスコに上記得られた(z−1)20.0g(126mmol)とテトラヒドロフラン50mLを加え水浴にて撹拌した。そこへ、水酸化リチウム3.17g(132mmol)の5質量%水溶液をゆっくりと滴下した。滴下終了後、室温で10時間撹拌した。濃塩酸をpHが2以下になるまで加えた後、ジクロロメタンで抽出した。溶媒を留去することで、下記式(z−2)で表される粗生成物15.1gを得た。本品はこれ以上の精製を行わずに次の反応に用いた。   Next, 20.0 g (126 mmol) of (z-1) obtained above and 50 mL of tetrahydrofuran were added to a 300 mL round bottom flask and stirred in a water bath. There, the 5 mass% aqueous solution of 3.17 g (132 mmol) of lithium hydroxide was dripped slowly. After completion of dropping, the mixture was stirred at room temperature for 10 hours. Concentrated hydrochloric acid was added until the pH was 2 or less, and the mixture was extracted with dichloromethane. By distilling off the solvent, 15.1 g of a crude product represented by the following formula (z-2) was obtained. This product was used in the next reaction without further purification.

200mLの丸底フラスコに、上記得られた(z−2)15.1g(116mmol)、アセトニトリル50mL及びジメチルホルムアミド0.5gを加え、氷浴にて冷却撹拌した。そこへ、オキサリルクロリド19.1g(151mmol)をゆっくりと滴下した。滴下終了後、0℃で15分撹拌した後、室温で3時間撹拌した。溶媒と過剰のオキサリルクロリドを留去した後、アセトニトリルを30mL加え溶液とした(以下、「溶液(I)」ともいう)。   To the 200 mL round bottom flask, 15.1 g (116 mmol) of (z-2) obtained above, 50 mL of acetonitrile and 0.5 g of dimethylformamide were added, and the mixture was cooled and stirred in an ice bath. To this, 19.1 g (151 mmol) of oxalyl chloride was slowly added dropwise. After completion of dropping, the mixture was stirred at 0 ° C. for 15 minutes and then stirred at room temperature for 3 hours. After distilling off the solvent and excess oxalyl chloride, 30 mL of acetonitrile was added to form a solution (hereinafter also referred to as “solution (I)”).

300mLの丸底フラスコに2−ヒドロキシ−4−オキサトリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン−5−オン14.9g(96.7mmol)、トリエチルアミン17.6g(174mmol)及びアセトニトリル100gを加え、氷浴にて冷却撹拌した。そこへ、上記調製した溶液(I)をゆっくりと滴下した。滴下終了後、0℃で1時間撹拌した後、室温で8時間撹拌した。溶媒を留去した後、酢酸エチルを加えセライトろ過で不溶物を除去した。得られた溶液を3回水洗した後、溶媒を留去した。カラムクロマトグラフィで精製することにより、下記式(z−3)で表されるエステル体20.1g(収率78%)を得た。   In a 300 mL round bottom flask, 14.9 g (96.7 mmol) 2-hydroxy-4-oxatricyclo [4.2.1.03,7] nonan-5-one, 17.6 g (174 mmol) triethylamine and 100 g acetonitrile. And cooled and stirred in an ice bath. The solution (I) prepared above was slowly added dropwise thereto. After completion of dropping, the mixture was stirred at 0 ° C. for 1 hour, and then stirred at room temperature for 8 hours. After the solvent was distilled off, ethyl acetate was added and insoluble matters were removed by Celite filtration. The obtained solution was washed with water three times, and then the solvent was distilled off. By purification by column chromatography, 20.1 g (yield 78%) of an ester compound represented by the following formula (z-3) was obtained.

300mLの丸底フラスコに上記得られた(z−3)15.0g(56.3mmol)とテトラヒドロフラン100gとを加え、室温で撹拌した。そこへ、ピリジニウムトリブロミド18.9g(59.1mmol)を固体のまま少しずつ加えた。添加終了後、室温で1時間撹拌した。溶媒を留去した後、酢酸エチルを加え、ろ過にて不溶物を除去した。得られた溶液を3回水洗した後、溶媒を留去した。カラムクロマトグラフィで精製することにより下記式(z−4)で表されるブロモ体15.5g(収率80%)を得た。   To a 300 mL round bottom flask, 15.0 g (56.3 mmol) of (z-3) obtained above and 100 g of tetrahydrofuran were added and stirred at room temperature. Thereto, 18.9 g (59.1 mmol) of pyridinium tribromide was added little by little as a solid. After completion of the addition, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. After the solvent was distilled off, ethyl acetate was added and insoluble matters were removed by filtration. The obtained solution was washed with water three times, and then the solvent was distilled off. By purification by column chromatography, 15.5 g (yield 80%) of a bromo compound represented by the following formula (z-4) was obtained.

300mLの丸底フラスコにメタクリル酸4.49g(52.2mmol)、DMF40mL、炭酸カリウム9.02g(65.2mmol)及びヨウ化カリウム2.89g(17.4mmol)を加え、室温で30分撹拌した。そこへ、上記得られた(z−4)15.0(43.5mmol)を15mLのDMFに溶解させた溶液をゆっくりと滴下した。滴下終了後、45℃にて4時間撹拌した。反応終了後、酢酸エチルを加え、ろ過により塩を除去した。得られた溶液を水洗した後、溶媒を留去した。カラムクロマトグラフィで精製することにより、下記式(Z−1)で表される化合物11.4g(収率75%)を得た。   To a 300 mL round bottom flask were added 4.49 g (52.2 mmol) of methacrylic acid, 40 mL of DMF, 9.02 g (65.2 mmol) of potassium carbonate and 2.89 g (17.4 mmol) of potassium iodide, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. . A solution prepared by dissolving (z-4) 15.0 (43.5 mmol) obtained above in 15 mL of DMF was slowly added dropwise thereto. After completion of dropping, the mixture was stirred at 45 ° C. for 4 hours. After completion of the reaction, ethyl acetate was added and the salt was removed by filtration. The obtained solution was washed with water, and then the solvent was distilled off. By purification by column chromatography, 11.4 g (yield 75%) of a compound represented by the following formula (Z-1) was obtained.

Figure 0006241267
Figure 0006241267

[実施例2〜10](化合物(Z−2)〜(Z−10)の合成)
前駆体を適宜選択し、実施例1と同様の操作を行うことによって、下記式(Z−2)〜(Z−10)で表される化合物を合成した。
[Examples 2 to 10] (Synthesis of compounds (Z-2) to (Z-10))
By appropriately selecting a precursor and performing the same operation as in Example 1, compounds represented by the following formulas (Z-2) to (Z-10) were synthesized.

Figure 0006241267
Figure 0006241267

<重合体の合成>
<[A]重合体及び(D−1)フッ素原子含有重合体の合成>
[A]重合体、及び(D−1)フッ素原子含有重合体の合成に用いた単量体を以下に示す。
<Synthesis of polymer>
<Synthesis of [A] polymer and (D-1) fluorine atom-containing polymer>
The monomers used for the synthesis of [A] polymer and (D-1) fluorine atom-containing polymer are shown below.

Figure 0006241267
Figure 0006241267

なお、上記化合物(M−1)、(M−5)〜(M−7)、(M−9)、(M−12)、(M−13)は構造単位(II)を、上記化合物(M−2)、(M−8)、(M−10)は構造単位(III)を、上記化合物(M−3)は構造単位(IV)を、上記化合物(M−15)は構造単位(V)を、上記化合物(M−4)はその他の構造単位をそれぞれ与える。化合物(M−14)により、[A]重合体中に[B]酸発生剤の構造を有する構造単位が組み込まれる。上記化合物(M−16)は下記の合成例において構造単位(I)の代わりに用いる単量体である。   The compounds (M-1), (M-5) to (M-7), (M-9), (M-12), and (M-13) represent the structural unit (II) and the compound ( M-2), (M-8), and (M-10) represent the structural unit (III), the compound (M-3) represents the structural unit (IV), and the compound (M-15) represents the structural unit ( As for V), the above compound (M-4) gives each other structural unit. Compound (M-14) incorporates a structural unit having the structure of [B] acid generator in [A] polymer. The compound (M-16) is a monomer used in place of the structural unit (I) in the following synthesis examples.

[実施例11](重合体(A−1)の合成)
化合物(M−1)7.15g(35モル%)、化合物(M−2)5.19g(35モル%)、化合物(M−3)3.09g(15モル%)及び化合物(Z−1)4.58g(15モル%)を2−ブタノン40gに溶解し、ラジカル重合開始剤としてAIBN0.72g(全単量体に対して5モル%)を添加して単量体溶液を調製した。次いで20gの2−ブタノンを入れた100mLの三口フラスコを30分窒素パージした後、攪拌しながら80℃に加熱し、上記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。400g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80g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)を合成した(15.2g、収率76%)。重合体(A−1)のMwは7,300であり、Mw/Mnは1.53であった。また、13C−NMR分析の結果、(M−1)、(M−2)、(M−3)及び(Z−1)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ34.3モル%、35.1モル%、14.6モル%、及び16.0モル%であった。
[Example 11] (Synthesis of polymer (A-1))
7.15 g (35 mol%) of compound (M-1), 5.19 g (35 mol%) of compound (M-2), 3.09 g (15 mol%) of compound (M-3) and compound (Z-1) ) 4.58 g (15 mol%) was dissolved in 40 g of 2-butanone, and 0.72 g of AIBN (5 mol% based on the total monomers) was added as a radical polymerization initiator to prepare a monomer solution. Next, a 100 mL three-necked flask containing 20 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, and 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 cooled in 400 g of methanol was added, and the precipitated white powder was separated by filtration. The filtered white powder was washed twice with 80 g of methanol, filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours to synthesize a white powder polymer (A-1) (15.2 g, yield 76). %). Mw of the polymer (A-1) was 7,300, and Mw / Mn was 1.53. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of each structural unit derived from (M-1), (M-2), (M-3) and (Z-1) was 34.3 mol%, respectively. 35.1 mol%, 14.6 mol%, and 16.0 mol%.

[実施例12〜24、26及び27、合成例1〜5、並びに合成例7及び8]
(重合体(A−2)〜(A−14)、重合体(A−16)及び(A−17)、重合体(a−1)〜(a−5)、並びに重合体(a−7)及び(a−8)の合成)
下記表1に示す種類及び使用量の単量体を用いた以外は、実施例11と同様に操作して、各重合体を合成した。表1中の「−」は、該当する単量体を用いなかったことを示す。
[Examples 12 to 24, 26 and 27, Synthesis Examples 1 to 5, and Synthesis Examples 7 and 8]
(Polymers (A-2) to (A-14), Polymers (A-16) and (A-17), Polymers (a-1) to (a-5), and Polymer (a-7) ) And (a-8))
Each polymer was synthesized in the same manner as in Example 11 except that the types and amounts of monomers shown in Table 1 were used. “-” In Table 1 indicates that the corresponding monomer was not used.

[実施例25](重合体(A−15)の合成)
化合物(M−4)40.10g(50モル%)、化合物(M−5)42.98g(35モル%)、化合物(Z−2)16.93g(15モル%)、ラジカル重合開始剤としてAIBN4.06g(全単量体に対して5モル%)、及びt−ドデシルメルカプタン1gをプロピレングリコールモノメチルエーテル100gに溶解した後、窒素雰囲気下、反応温度を70℃に保持して、16時間共重合させた。重合反応終了後、重合溶液を1,000gのn−ヘキサン中に滴下して、重合体を凝固精製した。次いで上記重合体に、再度プロピレングリコールモノメチルエーテル150gを加えた後、さらにメタノール150g、トリエチルアミン34g及び水6gを加えて、沸点にて還流させながら、8時間加水分解反応を行った。加水分解反応終了後、溶媒及びトリエチルアミンを減圧留去し、得られた重合体をアセトン150gに溶解した後、2,000gの水中に滴下して凝固させ、生成した白色粉末をろ過し、50℃で17時間乾燥させて白色粉末状の重合体(A−15)を得た(65.7g、収率77%)。重合体(A−15)のMwは7,500であり、Mw/Mnは1.90であった。13C−NMR分析の結果、p−ヒドロキシスチレン、(M−5)及び(Z−2)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ50.3モル%、34.6モル%及び15.1モル%であった。
[Example 25] (Synthesis of polymer (A-15))
Compound (M-4) 40.10 g (50 mol%), compound (M-5) 42.98 g (35 mol%), compound (Z-2) 16.93 g (15 mol%), radical polymerization initiator After 4.06 g of AIBN (5 mol% based on the total monomers) and 1 g of t-dodecyl mercaptan were dissolved in 100 g of propylene glycol monomethyl ether, the reaction temperature was maintained at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere, Polymerized. After completion of the polymerization reaction, the polymer solution was dropped into 1,000 g of n-hexane to solidify and purify the polymer. Next, 150 g of propylene glycol monomethyl ether was added to the polymer again, and then 150 g of methanol, 34 g of triethylamine, and 6 g of water were further added, and a hydrolysis reaction was performed for 8 hours while refluxing at the boiling point. After completion of the hydrolysis reaction, the solvent and triethylamine were distilled off under reduced pressure, and the resulting polymer was dissolved in 150 g of acetone, then dropped into 2,000 g of water to solidify, and the resulting white powder was filtered, And dried for 17 hours to obtain a white powdery polymer (A-15) (65.7 g, yield 77%). Mw of the polymer (A-15) was 7,500, and Mw / Mn was 1.90. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of each structural unit derived from p-hydroxystyrene, (M-5) and (Z-2) was 50.3 mol%, 34.6 mol% and 15. It was 1 mol%.

[合成例6](重合体(a−6)の合成)
下記表1に示す種類及び使用量の単量体を用いた以外は、実施例25と同様に操作して、重合体(a−6)を合成した。
[Synthesis Example 6] (Synthesis of polymer (a-6))
The polymer (a-6) was synthesized in the same manner as in Example 25 except that the types and amounts of monomers shown in Table 1 were used.

Figure 0006241267
Figure 0006241267

[合成例9](重合体(D−1)の合成)
化合物(M−15)82.2g(70モル%)及び化合物(M−12)17.8g(30モル%)を2−ブタノン200gに溶解し、ラジカル重合開始剤としてAIBN0.46g(全単量体に対して1モル%)を添加して単量体溶液を調製した。次いで100gの2−ブタノンを入れた500mLの三口フラスコを30分窒素パージした後、攪拌しながら80℃に加熱し、上記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。アセトニトリル400gに溶媒を置換した後、ヘキサン100gを加えて撹拌しアセトニトリル層を回収する操作を3回繰り返した。溶媒をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに置換することで、重合体(D−1)を60.1g含む溶液を得た(収率60%)。重合体(D−1)のMwは15,000であり、Mw/Mnは1.90であった。13C−NMR分析の結果、(M−15)、(M−12)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ70.3モル%及び29.7モル%であった。
[Synthesis Example 9] (Synthesis of Polymer (D-1))
Compound (M-15) 82.2 g (70 mol%) and compound (M-12) 17.8 g (30 mol%) were dissolved in 200 g of 2-butanone, and AIBN 0.46 g (total single amount) as a radical polymerization initiator. The monomer solution was prepared by adding 1 mol% to the body. Next, a 500 mL three-necked flask containing 100 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, and 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. After replacing the solvent with 400 g of acetonitrile, the operation of adding 100 g of hexane and stirring to recover the acetonitrile layer was repeated three times. By replacing the solvent with propylene glycol monomethyl ether acetate, a solution containing 60.1 g of the polymer (D-1) was obtained (yield 60%). Mw of the polymer (D-1) was 15,000, and Mw / Mn was 1.90. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of each structural unit derived from (M-15) and (M-12) was 70.3 mol% and 29.7 mol%, respectively.

<感放射線性樹脂組成物の調製>
各感放射線性樹脂組成物の調製に用いた各成分を以下に示す。
<Preparation of radiation-sensitive resin composition>
Each component used for preparation of each radiation sensitive resin composition is shown below.

[[B]酸発生剤]
各構造式を以下に示す。
B−1:トリフェニルスルホニウム2−(アダマンタン−1−イルカルボニルオキシ)−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパン−1−スルホネート
B−2:ノルボルナンスルトン−2−イルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート
B−3:トリフェニルスルホニウム3−(ピペリジン−1−イルスルホニル)−1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロプロパン−1−スルホネート
B−4:トリフェニルスルホニウムアダマンタン−1−イルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート
B−5:N−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)−1,8−ナフタルイミド
[[B] acid generator]
Each structural formula is shown below.
B-1: Triphenylsulfonium 2- (adamantan-1-ylcarbonyloxy) -1,1,3,3,3-pentafluoropropane-1-sulfonate B-2: Norbornanesulton-2-yloxycarbonyldifluoromethane Sulfonate B-3: Triphenylsulfonium 3- (piperidin-1-ylsulfonyl) -1,1,2,2,3,3-hexafluoropropane-1-sulfonate B-4: Triphenylsulfonium adamantane-1-yl Oxycarbonyldifluoromethanesulfonate B-5: N- (trifluoromethanesulfonyloxy) -1,8-naphthalimide

Figure 0006241267
Figure 0006241267

[[C]酸拡散制御剤]
各構造式を以下に示す。
C−1:トリフェニルスルホニウム2.4.6.トリイソプロピルフェニルスルホネート
C−2:トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネート
C−3:N−(n−ウンデカン−1−イルカルボニルオキシエチル)モルホリン
C−4:トリn−ペンチルアミン
[[C] acid diffusion controller]
Each structural formula is shown below.
C-1: Triphenylsulfonium 2.4.6. Triisopropylphenylsulfonate C-2: Triphenylsulfonium 10-camphorsulfonate C-3: N- (n-undecan-1-ylcarbonyloxyethyl) morpholine C-4: Tri-n-pentylamine

Figure 0006241267
Figure 0006241267

[[E]溶媒]
E−1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
E−2:シクロヘキサノン
[[E] solvent]
E-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate E-2: Cyclohexanone

[[F]偏在化促進剤]
F−1:γ−ブチロラクトン
[[F] uneven distribution promoter]
F-1: γ-butyrolactone

[実施例28]
[A]重合体としての(A−1)100質量部、[B]酸発生剤としての(B−1)8.5質量部、[C]酸拡散制御剤としての(C−1)2.3質量部、(D−1)フッ素原子含有重合体としての(D−1−1)3質量部、[E]溶媒としての(E−1)2,240質量部及び(E−2)960質量部、並びに[F]偏在化促進剤としての(F−1)30質量部を混合し、得られた混合液を孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過することにより感放射線性樹脂組成物(J−1)を調製した。
[Example 28]
[A] 100 parts by mass of (A-1) as a polymer, [B] 8.5 parts by mass of (B-1) as an acid generator, [C] (C-1) 2 as an acid diffusion controller .3 parts by mass, (D-1) 3 parts by mass of (D-1-1) as a fluorine atom-containing polymer, (E-1) 2,240 parts by mass as (E) solvent, and (E-2) 960 parts by mass and [F] 30 parts by mass of (F-1) as an uneven distribution accelerator were mixed, and the resulting mixture was filtered through a membrane filter having a pore size of 0.2 μm to thereby prepare a radiation-sensitive resin composition. (J-1) was prepared.

[実施例29〜41及び比較例1〜6]
下記表2に示す種類及び含有量の各成分を用いた以外は、実施例28と同様に操作して、各感放射線性樹脂組成物を調製した。
[Examples 29 to 41 and Comparative Examples 1 to 6]
Each radiation-sensitive resin composition was prepared in the same manner as in Example 28 except that the components having the types and contents shown in Table 2 were used.

Figure 0006241267
Figure 0006241267

[実施例42]
[A]重合体としての(A−1)100質量部、[B]酸発生剤としての(B−1)20質量部、[C]酸拡散制御剤としての(C−1)3.6質量部、並びに[E]溶媒としての(E−1)4,280質量部及び(E−2)1,830質量部を混合し、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過することにより感放射線性樹脂組成物(J−15)を調製した。
[Example 42]
[A] 100 parts by mass of (A-1) as a polymer, [B] 20 parts by mass of (B-1) as an acid generator, [C] (C-1) 3.6 as an acid diffusion controller Radiation sensitivity is obtained by mixing 4 parts by mass and (E-1) 4,280 parts by mass and (E-2) 1,830 parts by mass as [E] solvent and filtering through a membrane filter having a pore size of 0.2 μm. A resin composition (J-15) was prepared.

[実施例43〜58及び比較例7〜15]
下記表3に示す種類及び含有量の各成分を用いた以外は、実施例42と同様に操作して、各感放射線性樹脂組成物を調製した。
[Examples 43 to 58 and Comparative Examples 7 to 15]
Each radiation-sensitive resin composition was prepared in the same manner as in Example 42 except that the components having the types and contents shown in Table 3 were used.

Figure 0006241267
Figure 0006241267

<レジストパターンの形成>
[レジストパターンの形成(1)]
12インチのシリコンウエハー表面に、スピンコーター(東京エレクトロン社の「CLEAN TRACK ACT12」)を使用して、下層反射防止膜形成用組成物(ブルワーサイエンス社の「ARC66」)を塗布した後、205℃で60秒間加熱することにより膜厚105nmの下層反射防止膜を形成した。この下層反射防止膜上に、上記スピンコーターを使用して表2に記載した各感放射線性樹脂組成物を塗布し、90℃で60秒間PBを行った。その後、23℃で30秒間冷却し、膜厚90nmのレジスト膜を形成した。次に、このレジスト膜を、ArFエキシマレーザー液浸露光装置(NIKON社の「NSR−S610C」)を用い、NA=1.3、ダイポール(シグマ0.977/0.782)の光学条件にて、40nmラインアンドスペース(1L1S)マスクパターンを介して露光した。露光後、90℃で60秒間PEBを行った。その後、アルカリ現像液としての2.38質量%のTMAH水溶液を用いてアルカリ現像し、水で洗浄し、乾燥してポジ型のレジストパターンを形成した。このレジストパターン形成の際、ターゲット寸法が40nmの1対1ラインアンドスペースのマスクを介して形成した線幅が、線幅40nmの1対1ラインアンドスペースに形成される露光量を最適露光量(Eop)とした。
<Formation of resist pattern>
[Formation of resist pattern (1)]
A 12-inch silicon wafer surface was coated with a composition for forming a lower antireflection film (“ARC66” from Brewer Science Co., Ltd.) using a spin coater (“CLEAN TRACK ACT12” from Tokyo Electron), and then 205 ° C. Was heated for 60 seconds to form a lower antireflection film having a thickness of 105 nm. On this lower antireflection film, each of the radiation sensitive resin compositions described in Table 2 was applied using the above spin coater, and PB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. Then, it cooled at 23 degreeC for 30 second, and formed the resist film with a film thickness of 90 nm. Next, this resist film was subjected to an optical condition of NA = 1.3 and dipole (Sigma 0.977 / 0.782) using an ArF excimer laser immersion exposure apparatus (“NSR-S610C” manufactured by NIKON). , Exposed through a 40 nm line and space (1L1S) mask pattern. After the exposure, PEB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. Thereafter, the resist was alkali-developed using a 2.38 mass% TMAH aqueous solution as an alkali developer, washed with water, and dried to form a positive resist pattern. When forming the resist pattern, the exposure amount formed in a one-to-one line and space with a line width of 40 nm and a line width formed through a one-to-one line and space mask with a target dimension of 40 nm is an optimum exposure amount ( Eop).

[レジストパターンの形成(2)]
上記[レジストパターンの形成(1)]において、TMAH水溶液の代わりに酢酸n−ブチルを用いて有機溶媒現像し、かつ水での洗浄を行わなかった以外は、上記[レジストパターンの形成(1)]と同様に操作して、ネガ型のレジストパターンを形成した。
[Formation of resist pattern (2)]
In [Formation of resist pattern (1)], except that organic solvent development was performed using n-butyl acetate instead of the TMAH aqueous solution and washing with water was not performed, [Formation of resist pattern (1)] The negative resist pattern was formed in the same manner as described above.

[レジストパターンの形成(3)]
8インチのシリコンウエハー表面にスピンコーター(東京エレクトロン社の「CLEAN TRACK ACT8」)を使用して、表3に記載した各感放射線性樹脂組成物を塗布し、90℃で60秒間PBを行った。その後、23℃で30秒間冷却し、膜厚50nmのレジスト膜を形成した。次に、このレジスト膜に、簡易型の電子線描画装置(日立製作所社の「HL800D」、出力:50KeV、電流密度:5.0A/cm)を用いて電子線を照射した。照射後、120℃で60秒間PEBを行った。その後、アルカリ現像液として2.38質量%のTMAH水溶液を用いて23℃で30秒間現像し、水で洗浄し、乾燥してポジ型のレジストパターンを形成した。
[Formation of resist pattern (3)]
Using a spin coater (“CLEAN TRACK ACT8” manufactured by Tokyo Electron Ltd.) on the surface of an 8-inch silicon wafer, each radiation sensitive resin composition described in Table 3 was applied, and PB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. . Then, it cooled at 23 degreeC for 30 second, and formed the resist film with a film thickness of 50 nm. Next, the resist film was irradiated with an electron beam by using a simple electron beam drawing apparatus (“HL800D” manufactured by Hitachi, Ltd., output: 50 KeV, current density: 5.0 A / cm 2 ). After irradiation, PEB was performed at 120 ° C. for 60 seconds. Thereafter, development was performed at 23 ° C. for 30 seconds using a 2.38 mass% TMAH aqueous solution as an alkali developer, washed with water, and dried to form a positive resist pattern.

[レジストパターンの形成(4)]
上記TMAH水溶液の代わりに酢酸n−ブチルを用いて有機溶媒現像し、かつ水での洗浄を行わなかった以外は、上記レジストパターンの形成(3)と同様に操作して、ネガ型のレジストパターンを形成した。
[Formation of resist pattern (4)]
A negative resist pattern was prepared in the same manner as in the above resist pattern formation (3) except that n-butyl acetate was used instead of the TMAH aqueous solution and the organic solvent was developed. Formed.

<評価>
上記感放射線性樹脂組成物を用いて形成したレジストパターンについて、下記方法により測定を行うことにより、感放射線性樹脂組成物についてのLWR性能、MEEF性能、CDU性能、解像性、断面形状の矩形性、焦点深度及び露光余裕度を評価した。評価結果を、表4及び表5に示す。なお、レジストパターンの測長には走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社の「CG−4100」)を用いた。
<Evaluation>
About the resist pattern formed using the said radiation sensitive resin composition, it measures by the following method, LWR performance about a radiation sensitive resin composition, MEEF performance, CDU performance, resolution, rectangle of a cross-sectional shape , Depth of focus and exposure margin were evaluated. The evaluation results are shown in Tables 4 and 5. A scanning electron microscope (Hitachi High-Technologies “CG-4100”) was used for measuring the resist pattern.

また、LWR性能、MEEF性能、CDU性能、解像性、焦点深度及び露光余裕度における判定基準となる比較例は、実施例28については、比較例1、比較例2及び比較例6、実施例29〜38については比較例1、実施例39については比較例3、実施例40については比較例4、実施例41については比較例5、実施例42については比較例7、比較例8及び比較例15、実施例43〜52については比較例7、実施例53については比較例9、実施例54については比較例10、実施例55については比較例11、実施例56については比較例12、実施例57については比較例13、実施例58については比較例14である。   In addition, the comparative example which is a determination criterion in the LWR performance, the MEEF performance, the CDU performance, the resolution, the depth of focus, and the exposure margin is the comparative example 1, the comparative example 2 and the comparative example 6, and the working example. Comparative Examples 1 to 29-38, Comparative Example 3 to Example 39, Comparative Example 4 to Example 40, Comparative Example 5 to Example 41, Comparative Example 7 to Example 42, Comparative Example 8, Comparative Example 8 and Comparative Example Comparative Example 7 for Example 15 and Examples 43-52, Comparative Example 9 for Example 53, Comparative Example 10 for Example 54, Comparative Example 11 for Example 55, Comparative Example 12 for Example 56, Example 57 is Comparative Example 13 and Example 58 is Comparative Example 14.

[LWR性能]
上記Eopの露光量を照射して形成したレジストパターンを、上記走査型電子顕微鏡を用いてパターン上部から観察した。線幅を任意のポイントで計50点測定し、その測定値の分布から3シグマ値を求め、これをLWR性能とした。LWR性能は、その値が小さいほどラインのガタつきが小さく良いことを示す。LWR性能は、その値を比較例のものと比べたとき、10%以上の向上(LWR性能の値が90%以下)があった場合は「良好」と、10%未満の向上(LWR性能の値が90%超)の場合は「不良」と評価した。
[LWR performance]
The resist pattern formed by irradiating the exposure amount of Eop was observed from above the pattern using the scanning electron microscope. A total of 50 line widths were measured at arbitrary points, and a 3-sigma value was obtained from the distribution of the measured values, and this was defined as LWR performance. The LWR performance indicates that the smaller the value, the smaller the backlash of the line. When the LWR performance is 10% or more (LWR performance is 90% or less) when compared with the comparative example, the LWR performance is “good” and less than 10% (LWR performance is improved). When the value was over 90%), it was evaluated as “bad”.

[CDU性能]
上記Eopの露光量を照射して形成したレジストパターンを、上記走査型電子顕微鏡を用いてパターン上部から観察した。400nmの範囲で線幅を20点測定してその平均値を求め、その平均値を任意のポイントで計500点測定し、その測定値の分布から3シグマ値を求め、これをCDU性能とした。CDU性能は、その値が小さいほど長周期での線幅のバラつきが小さく良いことを示す。CDU性能は、その値を比較例のものと比べたとき、10%以上の向上(CDU性能の値が90%以下)があった場合は「良好」と、10%未満の向上(CDU性能の値が90%超)の場合は「不良」と評価した。
[CDU performance]
The resist pattern formed by irradiating the exposure amount of Eop was observed from above the pattern using the scanning electron microscope. The line width is measured at 20 points in the range of 400 nm, the average value is obtained, the average value is measured at a total of 500 points, and the 3 sigma value is obtained from the distribution of the measured values, which is taken as the CDU performance. . The CDU performance indicates that the smaller the value, the smaller the line width variation in a long cycle. When the CDU performance is improved by 10% or more (the CDU performance value is 90% or less) when the value is compared with that of the comparative example, the improvement is less than 10% (the CDU performance is improved). When the value was over 90%), it was evaluated as “bad”.

[解像性]
上記Eopの露光量を照射して解像される最小のレジストパターンの寸法を測定し、この測定値を解像性とした。解像性は、その値が小さいほどより微細なパターンを形成でき良いことを示す。解像性は、その値を比較例のものと比べたとき、10%以上の向上(解像性の値が90%以下)があった場合は「良好」と、10%未満の向上(解像性の値が90%超)の場合は「不良」と評価した。
[Resolution]
The dimension of the minimum resist pattern resolved by irradiating the exposure amount of Eop was measured, and this measured value was defined as the resolution. The resolution indicates that the smaller the value, the better the pattern can be formed. When the resolution is 10% or more when the value is compared with that of the comparative example (resolution value is 90% or less), “good” and less than 10% (solution) In the case of an image quality value of more than 90%, it was evaluated as “bad”.

[断面形状の矩形性]
上記Eopの露光量を照射して解像されるレジストパターンの断面形状を観察し、レジストパターンの高さ方向での中間での線幅Lb及びレジストパターンの上部での線幅Laを測定した。断面形状の矩形性は、その値が1に近いほど、レジストパターンがより矩形であり良いことを示す。断面形状の矩形性は、0.9≦(La/Lb)≦1.1である場合は「良好」と、(La/Lb)<0.9又は1.1<(La/Lb)である場合は「不良」と評価した。
[Rectangularity of cross-sectional shape]
The cross-sectional shape of the resist pattern resolved by irradiating the exposure amount of Eop was observed, and the line width Lb in the middle in the height direction of the resist pattern and the line width La in the upper part of the resist pattern were measured. The rectangularity of the cross-sectional shape indicates that the closer the value is to 1, the more the resist pattern may be rectangular. The rectangularity of the cross-sectional shape is “good” when 0.9 ≦ (La / Lb) ≦ 1.1, and (La / Lb) <0.9 or 1.1 <(La / Lb). The case was evaluated as “bad”.

[MEEF性能]
上記Eopの露光量を照射して解像されるレジストパターンにおいて、線幅が51nm、53nm、55nm、57nm、59nmとなるマスクパターンを用いて形成されたレジストパターンの線幅を縦軸に、マスクパターンのサイズを横軸にプロットしたときの直線の傾きを算出し、これをMEEF性能とした。MEEF性能は、その値が1に近いほどマスク再現性が良好であることを示す。MEEF性能は、その値を比較例のものと比べたとき、10%以上の向上(MEEF性能の値が90%以下)があった場合は「良好」と、10%未満の向上(MEEF性能の値が90%超)の場合は「不良」と評価した。
[MEEF performance]
In the resist pattern that is resolved by irradiating with the exposure amount of Eop, the line width of the resist pattern formed by using the mask pattern having the line widths of 51 nm, 53 nm, 55 nm, 57 nm, and 59 nm is plotted on the vertical axis. The slope of the straight line when the pattern size was plotted on the horizontal axis was calculated, and this was taken as the MEEF performance. The MEEF performance indicates that the closer the value is to 1, the better the mask reproducibility. When the MEEF performance is 10% or more when the value is compared with that of the comparative example (MEEF performance value is 90% or less), the MEEF performance is less than 10% (MEEF performance is improved). When the value was over 90%), it was evaluated as “bad”.

[焦点深度]
上記Eopの露光量を照射して解像されるレジストパターンにおいて、深さ方向にフォーカスを変化させた際の寸法を観測し、ブリッジや残渣が無いままパターン寸法が基準の90%〜110%に入る深さ方向の余裕度を測定し、この測定値を焦点深度とした。焦点深度は、その値が大きいほど、焦点の位置が変動した際に得られるパターンの寸法の変動が小さく、デバイス作製時の歩留まりを高くすることができる。焦点深度は、その値を比較例のものと比べたとき10%以上の向上(焦点深度が110%以上)があった場合は「良好」と、10%未満の向上(焦点深度が110%未満)の場合は「不良」と評価した。
[Depth of focus]
In the resist pattern resolved by irradiating the exposure amount of Eop, the dimension when the focus is changed in the depth direction is observed, and the pattern dimension is 90% to 110% of the reference without any bridge or residue. The depth of entry in the depth direction was measured, and this measured value was defined as the depth of focus. The larger the value of the focal depth, the smaller the variation in the dimension of the pattern obtained when the focal position varies, and the higher the yield during device fabrication. Depth of focus is 10% or better when the value is compared with that of the comparative example (depth of focus is 110% or more), and better than 10% (depth of focus is less than 110%). ) Was evaluated as “bad”.

[露光余裕度]
上記Eopを含む露光量の範囲において、露光量を1mJ/cmごとに変えて、それぞれレジストパターンを形成し、上記走査型電子顕微鏡を用いて、それぞれの線幅を測定した。得られた線幅と露光量の関係から、線幅が44nmとなる露光量E(44)、及び線幅が36nmとなる露光量E(36)を求め、露光余裕度=(E(36)−E(44))×100/(最適露光量)の式から露光余裕度(%)を算出した。露光余裕度は、その値が大きいほど、露光量が変動した際に得られるパターンの寸法の変動が小さく、デバイス作製時の歩留まりを高くすることができる。露光余裕度は、その値を比較例のものと比べたとき、10%以上の向上(露光余裕度の値が110%以上)があった場合は「良好」と、10%未満の向上(露光余裕度の値が110%未満)の場合は「不良」と評価した。
[Exposure margin]
In the range of the exposure amount including the Eop, the exposure amount was changed every 1 mJ / cm 2 to form resist patterns, respectively, and the respective line widths were measured using the scanning electron microscope. From the relationship between the obtained line width and exposure amount, an exposure amount E (44) at which the line width becomes 44 nm and an exposure amount E (36) at which the line width becomes 36 nm are obtained, and exposure margin = (E (36) The exposure margin (%) was calculated from the equation: −E (44)) × 100 / (optimum exposure amount). The larger the value of the exposure margin, the smaller the variation in the dimension of the pattern obtained when the exposure amount fluctuates, and the higher the yield during device fabrication. When the exposure margin is 10% or more when the value is compared with that of the comparative example (exposure margin is 110% or more), it is “good” and less than 10% (exposure). When the margin value was less than 110%, it was evaluated as “bad”.

Figure 0006241267
Figure 0006241267

Figure 0006241267
Figure 0006241267

表4及び表5の結果から、実施例の感放射線性樹脂組成物は、ArF露光及び電子線露光の場合において、アルカリ現像の場合及び有機溶媒現像の場合とも、LWR性能、CDU性能、解像性、断面形状の矩形性、焦点深度、露光余裕度及びMEEF性能に優れていることが示された。一方、比較例の感放射線性樹脂組成物は、上記性能が実施例のものに対していずれも劣っていることも示された。なお、一般的に、電子線露光によればEUV露光の場合と同様の傾向を示すことが知られており、従って、EUV露光の場合においても、実施例の感放射線性樹脂組成物によれば、LWR性能等に優れることが推測される。   From the results of Tables 4 and 5, the radiation-sensitive resin compositions of the examples show the LWR performance, CDU performance, resolution in the case of ArF exposure and electron beam exposure, in the case of alkali development and in the case of organic solvent development. It was shown that it is excellent in the property, rectangularity of the cross-sectional shape, depth of focus, exposure margin, and MEEF performance. On the other hand, it was also shown that the radiation sensitive resin compositions of the comparative examples were inferior in performance to the examples. In general, it is known that the electron beam exposure shows the same tendency as in the case of EUV exposure. Therefore, even in the case of EUV exposure, according to the radiation-sensitive resin composition of the examples. It is estimated that the LWR performance is excellent.

本発明の感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法によれば、優れたMEEF性能、焦点深度及び露光余裕度を発揮し、LWR性能、CDU性能、解像性及び断面形状の矩形性に優れるレジストパターンを形成することができる。本発明の重合体は、当該感放射線性樹脂組成物の重合体成分として好適に用いられる。本発明の化合物は、上記式(i)で表される構造を有するので、当該重合体中に構造単位(I)を組み込む単量体化合物として好適に用いられる。従って、これらは今後ますます微細化が進行すると予想される半導体デバイス製造等におけるパターン形成に好適に用いることができる。   According to the radiation-sensitive resin composition and resist pattern forming method of the present invention, excellent MEEF performance, depth of focus and exposure margin are exhibited, and LWR performance, CDU performance, resolution, and cross-sectional rectangularity are excellent. A resist pattern can be formed. The polymer of this invention is used suitably as a polymer component of the said radiation sensitive resin composition. Since the compound of the present invention has a structure represented by the above formula (i), it is suitably used as a monomer compound that incorporates the structural unit (I) into the polymer. Therefore, these can be suitably used for pattern formation in semiconductor device manufacturing or the like that is expected to be further miniaturized in the future.

Claims (7)

酸解離性基含有重合体、及び
感放射線性酸発生体
を含有する感放射線性樹脂組成物であって、
上記重合体が下記式(1)で表される基を含む第1構造単位を有し、
上記感放射線性酸発生体が下記式(7)で表される化合物を含むことを特徴とする感放射線性樹脂組成物。
Figure 0006241267
(式(1)中、Lは、炭素数1〜20の2価の有機基である。Mは、置換又は非置換のメタンジイル基である。LとMとは互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の単環の脂環構造を形成してもよい。Rは、炭素数1〜20の1価の有機基である。)
Figure 0006241267
(式(7)中、R 23 は、環員数6以上の脂環構造を含む1価の基又は環員数6以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基である。R 24 は、炭素数1〜10のフッ素化アルカンジイル基である。X は、1価の感放射線性オニウムカチオンである。)
A radiation-sensitive resin composition comprising an acid-dissociable group-containing polymer and a radiation-sensitive acid generator,
The polymer has a first structural unit containing a group represented by the following formula (1),
The radiation sensitive resin composition, wherein the radiation sensitive acid generator contains a compound represented by the following formula (7) .
Figure 0006241267
(In the formula (1), L is a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. M is a substituted or unsubstituted methanediyl group . L and M are combined with each other and bonded to each other. A monocyclic alicyclic structure having 3 to 20 ring members constituted with atoms may be formed, and R 1 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms.
Figure 0006241267
(In Formula (7), R 23 is a monovalent group containing an alicyclic structure having 6 or more ring members or a monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 6 or more ring members. R 24 is carbon. (It is a fluorinated alkanediyl group having a number of 1 to 10. X + is a monovalent radiation-sensitive onium cation.)
上記式(1)におけるRが、ラクトン構造を有する基、スルトン構造を有する基、環状カーボネート構造を有する基及びOHを有する基からなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載の感放射線性樹脂組成物。 The R 1 in the formula (1) is at least one selected from the group consisting of a group having a lactone structure, a group having a sultone structure, a group having a cyclic carbonate structure, and a group having OH. Radiation sensitive resin composition. 上記式(1)におけるRが下記式(X)で表される請求項1に記載の感放射線性樹脂組成物。
Figure 0006241267
(式(X)中、Rは、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。R及びRはそれぞれ独立して炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の脂環構造を表す。*は、上記式(1)におけるオキシ基に結合する部位を示す。)
The radiation sensitive resin composition according to claim 1, wherein R 1 in the formula (1) is represented by the following formula (X).
Figure 0006241267
(In Formula (X), R 2 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R 3 and R 4 are each independently a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. Or it is a C3-C20 monovalent alicyclic hydrocarbon group, or these groups are mutually match | combined and the C3-C20 alicyclic structure comprised with the carbon atom which these couple | bond together is represented. * Indicates a site bonded to the oxy group in the above formula (1).)
上記式(1)におけるLがメタンジイル基である請求項1、請求項2又は請求項3に記載の感放射線性樹脂組成物。 The radiation-sensitive resin composition according to claim 1 , wherein L in the formula (1) is a methanediyl group. 上記第1構造単位が下記式(2−1)、(2−2)及び(2−3)のいずれかで表される請求項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。
Figure 0006241267
(式(2−1)〜(2−3)中、Zは、上記式(1)で表される基である。
式(2−1)又は(2−2)中、R及びRは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
式(2−2)中、Aは、単結合、−O−、−COO−又は−CONH−である。
式(2−3)中、Rは、水素原子又はメチル基である。R、R及びR10は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基若しくは炭素数1〜20の1価の有機基であるか、又は1若しくは複数のR、1若しくは複数のR及びR10のうちの2つ以上が、互いに合わせられ構成される環員数3〜20の環構造を表す。aは、1〜4の整数である。aが2以上の場合、複数のR及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。Aは、単結合又は2価の有機基である。R10とAとは、互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の環構造を形成してもよい。)
The radiation sensitivity according to any one of claims 1 to 4 , wherein the first structural unit is represented by any one of the following formulas (2-1), (2-2), and (2-3). Resin composition.
Figure 0006241267
(In the formulas (2-1) to (2-3), Z is a group represented by the above formula (1).
In formula (2-1) or (2-2), R 5 and R 6 are a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
In Formula (2-2), A 1 is a single bond, —O—, —COO—, or —CONH—.
In formula (2-3), R 7 represents a hydrogen atom or a methyl group. R 8 , R 9 and R 10 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxy group or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or one or more R 8 , one or more Two or more of R 9 and R 10 represent a ring structure having 3 to 20 ring members constituted by being combined with each other. a is an integer of 1 to 4. When a is 2 or more, the plurality of R 8 and R 9 may be the same or different. A 2 is a single bond or a divalent organic group. R 10 and A 2 may be combined with each other to form a ring structure having 3 to 20 ring members that is configured together with the carbon atom to which they are bonded. )
上記重合体が、上記第1構造単位以外の構造単位であって酸解離性基を含む第2構造単位をさらに有する請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物。 The radiation sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 5 , wherein the polymer further includes a second structural unit which is a structural unit other than the first structural unit and includes an acid dissociable group. object. レジスト膜を形成する工程、
上記レジスト膜を露光する工程、及び
上記露光されたレジスト膜を現像する工程
を備え、
上記レジスト膜を請求項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により形成するレジストパターン形成方法。
Forming a resist film;
A step of exposing the resist film, and a step of developing the exposed resist film,
The resist pattern formation method which forms the said resist film with the radiation sensitive resin composition of any one of Claims 1-6 .
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