JP6668825B2 - Radiation-sensitive resin composition and method for forming resist pattern - Google Patents

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

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

半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイスの形成には、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、極端紫外線(Extreme Ultraviolet:EUV)等の電磁波、電子線等の荷電粒子線などの放射線の照射により露光部に酸を生成させ、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。   2. Description of the Related Art A resist pattern forming method by photolithography is used for forming various electronic devices such as a semiconductor device and a liquid crystal device. In this method of forming a resist pattern, 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 the exposed portion by irradiation with radiation such as far ultraviolet rays such as ArF excimer laser light, electromagnetic waves such as extreme ultraviolet rays (Extreme Ultraviolet: EUV), and charged particle beams such as electron beams. Then, the catalytic action of the acid causes a difference in the dissolution rate of the exposed part and the unexposed part in the developing solution to form a resist pattern on the substrate.

かかる感放射線性樹脂組成物には、形成されるレジストパターンの解像性が高く、断面形状の矩形性等に優れるだけでなく、Line Width Roughness(LWR)性能、現像欠陥抑制性等に優れると共に、焦点深度に優れ、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 not only has high resolution of a resist pattern to be formed and is excellent not only in rectangular shape in cross-sectional shape but also in Line Width Roughness (LWR) performance, development defect suppressing property and the like. It is required that a high-precision pattern having an excellent depth of focus and a high yield can be obtained. In response to this requirement, various studies have been made on the structure of the polymer contained in the radiation-sensitive resin composition, and 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、レジストパターンが線幅45nm以下のレベルまで微細化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。また、最近では、上述のLWR性能等をさらに高めるために、露光後加熱(Post Exposure Bake:PEB)時の膜収縮抑制性に優れることも求められている。さらに、レジストパターンに対して、MEEF(Mask Error Enhancement Factor)性能等の性能が高いことも求められる。   However, at present, when the resist pattern is miniaturized to a line width of 45 nm or less, the required level of the performance is further increased, and the conventional radiation-sensitive resin composition cannot satisfy these requirements. Not done. Also, recently, in order to further enhance the above-mentioned LWR performance and the like, it is also required to have excellent film shrinkage suppression during post-exposure bake (PEB). Further, the resist pattern is required to have high performance such as MEEF (Mask Error Enhancement Factor) performance.

特開平11−212265号公報JP-A-11-212265 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、以上のような事情に基づいてなされたものであり、LWR性能、解像性、断面形状の矩形性、焦点深度、MEEF性能、現像欠陥抑制性及び膜収縮抑制性(以下、「リソグラフィー性能」ともいう)に優れる感放射線性樹脂組成物及びそれを用いたレジストパターン形成方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made on the basis of the above circumstances, and has LWR performance, resolution, rectangularity of a cross-sectional shape, depth of focus, MEEF performance, development defect suppression property, and film shrinkage suppression property (hereinafter, referred to as “film shrinkage property”). It is an object of the present invention to provide a radiation-sensitive resin composition having excellent lithography performance) and a method for forming a resist pattern using the same.

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る感放射線性樹脂組成物(以下、「感放射線性樹脂組成物(I)」ともいう)は、下記式(1)で表される構造単位(以下、「構造単位(I)」ともいう)を有する第1重合体(以下、「[A]重合体」ともいう)、感放射線性酸発生体(以下、「[B]酸発生体」ともいう)及び溶媒(以下、「[C]溶媒」ともいう)を含有する。

Figure 0006668825
(式(1)中、R、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。Lは、炭素数2〜8のアルキレン鎖であって、上記アルキレン鎖が有する水素原子の一部又は全部を置換基で置換した基又は上記アルキレン鎖の炭素−炭素間に硫黄原子若しくは窒素原子を含む基である。)
The radiation-sensitive resin composition according to one embodiment of the present invention (hereinafter, also referred to as “radiation-sensitive resin composition (I)”) made to solve the above problem is represented by the following formula (1). A first polymer having a structural unit (hereinafter, also referred to as “structural unit (I)”) (hereinafter, also referred to as “[A] polymer”), a radiation-sensitive acid generator (hereinafter, referred to as “[B] acid generating ) And a solvent (hereinafter, also referred to as “[C] solvent”).
Figure 0006668825
(In the formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 5 and R 6 are each independently And is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, L is an alkylene chain having 2 to 8 carbon atoms, and a part or all of the hydrogen atoms of the alkylene chain is a substituent. Or a group containing a sulfur atom or a nitrogen atom between carbon and carbon of the alkylene chain.)

上記課題を解決するためになされた本発明の別の一態様に係る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、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、上記レジスト膜を感放射線性樹脂組成物(I)により形成する。   According to another aspect of the present invention, there is provided a resist pattern forming method for forming a resist film, exposing the resist film, and developing the exposed resist film. And the resist film is formed of the radiation-sensitive resin composition (I).

上記課題を解決するためになされた本発明の別の一態様に係る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、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、有機溶媒を主成分とする現像液で現像する工程を備え、上記レジスト膜を、感放射線性樹脂組成物(以下、「感放射線性樹脂組成物(II)」ともいう)により形成するレジストパターン形成方法であって、感放射線性樹脂組成物(II)が下記式(1’)で表される構造単位(以下、構造単位(I’)ともいう)を有する重合体(以下、「[A’]重合体」ともいう)、感放射線性酸発生体、及び溶媒を含有する。

Figure 0006668825
(式(1’)中、R、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。L’は、炭素数2〜8のアルキレン鎖、上記アルキレン鎖が有する水素原子の一部又は全部を置換基で置換した基又は上記アルキレン鎖の炭素−炭素間に硫黄原子、窒素原子若しくは酸素原子を含む基である。)
A method for forming a resist pattern according to another embodiment of the present invention, which has been made to solve the above problems, includes a step of forming a resist film, a step of exposing the resist film, and a step of exposing the exposed resist film to an organic solvent. A resist pattern forming method in which the resist film is formed with a radiation-sensitive resin composition (hereinafter, also referred to as “radiation-sensitive resin composition (II)”). In addition, the radiation-sensitive resin composition (II) has a polymer having a structural unit represented by the following formula (1 ′) (hereinafter, also referred to as a structural unit (I ′)) (hereinafter referred to as “[A ′] polymer”). ), A radiation-sensitive acid generator, and a solvent.
Figure 0006668825
(In the formula (1 ′), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 5 and R 6 are each Independently, it is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, and L ′ is an alkylene chain having 2 to 8 carbon atoms, or a part or all of the hydrogen atoms of the alkylene chain is a substituent. A substituted group or a group containing a sulfur atom, a nitrogen atom or an oxygen atom between carbon and carbon of the alkylene chain.)

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。「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。「環員数」とは、芳香環構造、芳香族複素環構造、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、多環の環構造の場合は、この多環を構成する原子数をいう。   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. This “hydrocarbon group” may be a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group. The term “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. “Alicyclic hydrocarbon group” refers to a hydrocarbon group containing only an alicyclic structure as a ring structure and not containing an aromatic ring structure, and includes a monocyclic alicyclic hydrocarbon group and a polycyclic alicyclic group. Contains both hydrocarbon groups. However, it is not necessary to be composed of only 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 of only an aromatic ring structure, and a part thereof may include a chain structure or an alicyclic structure. "Number of ring members" refers to the number of atoms constituting an aromatic ring structure, an aromatic heterocyclic structure, an alicyclic structure, and an aliphatic heterocyclic structure. Means the number of atoms to perform.

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、LWR性能、解像性、断面形状の矩形性、焦点深度、MEEF性能、現像欠陥抑制性及び膜収縮抑制性に優れるレジストパターンを形成することができる。従って、当該感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法は、今後さらに微細化が進行すると予想される半導体デバイス製造用に好適に用いることができる。   According to the radiation-sensitive resin composition and the method for forming a resist pattern of the present invention, a resist pattern having excellent LWR performance, resolution, rectangular cross-sectional shape, depth of focus, MEEF performance, development defect suppression properties, and film shrinkage suppression properties Can be formed. Therefore, the radiation-sensitive resin composition and the method for forming a resist pattern can be suitably used for the manufacture of semiconductor devices, which are expected to be further miniaturized in the future.

<感放射線性樹脂組成物(I)>
本発明の一態様に係る感放射線性樹脂組成物(I)は、[A]重合体、[B]酸発生体及び[C]溶媒を含有する。感放射線性樹脂組成物(I)は、好適成分として[D]酸拡散制御体、[A]重合体よりもフッ素原子含有率が大きい重合体(以下、「[E]重合体」ともいう)、[A]重合体よりもフッ素原子含有率が小さく、かつ酸解離性基を有する第2重合体(以下、「[F]重合体」ともいう)及び[G]偏在化促進剤を含有してもよく、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もいてもよい。
<Radiation-sensitive resin composition (I)>
The radiation-sensitive resin composition (I) according to one embodiment of the present invention contains a polymer [A], an acid generator [B], and a solvent [C]. The radiation-sensitive resin composition (I) is preferably [D] an acid diffusion controller as a suitable component, or a polymer having a higher fluorine atom content than the [A] polymer (hereinafter, also referred to as “[E] polymer”). And [A] a second polymer having a lower fluorine atom content than the polymer and having an acid dissociable group (hereinafter, also referred to as “[F] polymer”) and [G] a localization accelerator. And other optional components may be contained as long as the effects of the present invention are not impaired.

感放射線性樹脂組成物(I)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、当該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(I)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。「主成分」とは、最も含有量の多い成分をいう。また、「撥水性重合体添加剤」とは、感放射線性樹脂組成物(I)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。   The radiation-sensitive resin composition (I) may contain only a base polymer as a polymer component, or may contain a water-repellent polymer additive in addition to the base polymer. The “base polymer” refers to a polymer that is a main component of a resist film formed from the radiation-sensitive resin composition (I), and is preferably 50% by mass based on the entire polymer constituting the resist film. It refers to a polymer occupying the above. “Main component” refers to the component with the highest content. The “water-repellent polymer additive” is a polymer that tends to be unevenly distributed on the surface layer of a formed resist film by being contained in the radiation-sensitive resin composition (I). A polymer having a higher hydrophobicity than the polymer serving as the base polymer tends to be unevenly distributed on the surface layer of the resist film, and can function as a water-repellent polymer additive.

感放射線性樹脂組成物(I)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。   The radiation-sensitive resin composition (I) can contain a water-repellent polymer additive, thereby suppressing elution of an acid generator and the like from the resist film, and have a high dynamic contact angle on the surface of the formed resist film. , The surface of the resist film can exhibit excellent drainage characteristics. Accordingly, in the immersion exposure process, high-speed scan exposure can be performed without having to separately form an upper layer film for shielding the resist film surface from the immersion medium.

感放射線性樹脂組成物(I)が撥水性重合体添加剤を含有する場合、撥水性重合体添加剤の含有量の下限としては、ベース重合体100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、0.3質量部がより好ましく、0.5質量部がさらに好ましい。上記撥水性重合体添加剤の含有量の上限としては、20質量部が好ましく、15質量部がより好ましく、10質量部がさらに好ましい。感放射線性樹脂組成物(I)におけるベース重合体の含有量の下限としては、感放射線性樹脂組成物(I)中の全固形分に対して、70質量%が好ましく、80質量%がより好ましい。   When the radiation-sensitive resin composition (I) contains a water-repellent polymer additive, the lower limit of the content of the water-repellent polymer additive is 0.1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the base polymer. Is preferably 0.3 part by mass, more preferably 0.5 part by mass. The upper limit of the content of the water-repellent polymer additive is preferably 20 parts by mass, more preferably 15 parts by mass, and still more preferably 10 parts by mass. The lower limit of the content of the base polymer in the radiation-sensitive resin composition (I) is preferably 70% by mass, more preferably 80% by mass, based on the total solid content in the radiation-sensitive resin composition (I). preferable.

撥水性重合体添加剤としては、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。   The water-repellent polymer additive is preferably a polymer having a fluorine atom, and more preferably the fluorine atom content is larger than the fluorine atom content of the base polymer. When the fluorine atom content of the water-repellent polymer additive is larger than the fluorine atom content of the base polymer, in the formed resist film, the tendency of the water-repellent polymer additive to be unevenly distributed on its surface layer is increased. In addition, characteristics due to the hydrophobicity of the water-repellent polymer additive, such as high water-repellency of the resist film surface, are more effectively exhibited.

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の下限としては、3質量%が好ましく、6質量%がより好ましく、10質量%がさらに好ましく、15質量%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。 The lower limit of the fluorine atom content of the polymer constituting the water-repellent polymer additive is preferably 3% by mass, more preferably 6% by mass, still more preferably 10% by mass, and particularly preferably 15% by mass. The fluorine atom content (% by mass) can be calculated from the structure of the polymer obtained by 13 C-NMR measurement.

感放射線性樹脂組成物(I)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]重合体を含有する場合、(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別の[A]重合体を含有する場合、(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[E]重合体を含有する場合、(4)ベース重合体としての[F]重合体及び撥水性重合体添加剤としての[A]重合体を含有する場合等が挙げられる。以下、各成分について説明する。   As an embodiment of the polymer component in the radiation-sensitive resin composition (I), (1) when the polymer (A) is contained as the base polymer, (2) the polymer (A) as the base polymer and When another [A] polymer as a water-repellent polymer additive is contained, (3) a [A] polymer as a base polymer and an [E] polymer as a water-repellent polymer additive are contained. In such a case, (4) a case where the composition contains a polymer [F] as a base polymer and a polymer [A] as a water-repellent polymer additive is exemplified. Hereinafter, each component will be described.

<[A]重合体>
[A]重合体は、構造単位(I)を有する重合体である。感放射線性樹脂組成物(I)は、[A]重合体が構造単位(I)を有することで、LWR性能、解像性、断面形状の矩形性、焦点深度、MEEF性能、現像欠陥抑制性及び膜収縮抑制性に優れるレジストパターンを形成することができる。感放射線性樹脂組成物(I)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、Lのアルキレン鎖(以下、「基(L)」ともいう)は、上記式(1)のように、置換基を有することにより嵩高いものとなり、[A]重合体の主鎖は、剛直性が高いものとなる。また、Lのアルキレン鎖が、塩基性が適度に高い硫黄原子又は窒素原子を含むことにより、レジスト膜中の[B]酸発生体から生じる酸と[A]重合体との間の相互作用が適度に大きくなる。これらの結果、[A]重合体は、[B]酸発生体から生じる酸の拡散長を適度に短くすることができ、また、現像液への溶解性等が向上する。そのため、感放射線性樹脂組成物(I)のリソグラフィー性能を向上させることができると考えられる。
<[A] polymer>
[A] The polymer is a polymer having the structural unit (I). The radiation-sensitive resin composition (I) is characterized in that the polymer (A) has the structural unit (I), so that the LWR performance, the resolution, the rectangular shape of the cross-sectional shape, the depth of focus, the MEEF performance, and the development defect suppressing property are obtained. In addition, a resist pattern having excellent film shrinkage suppression properties can be formed. Although the reason why the radiation-sensitive resin composition (I) has the above-described structure to achieve the above-mentioned effects is not necessarily clear, it can be inferred, for example, as follows. That is, the alkylene chain of L (hereinafter also referred to as “group (L)”) becomes bulky by having a substituent as in the above formula (1), and the main chain of the polymer [A] is The rigidity is high. Further, since the alkylene chain of L contains a sulfur atom or a nitrogen atom having a moderately high basicity, the interaction between the acid generated from the acid generator [B] in the resist film and the polymer [A] is prevented. Moderately large. As a result, the polymer [A] can appropriately reduce the diffusion length of the acid generated from the acid generator [B], and the solubility in a developer is improved. Therefore, it is considered that the lithography performance of the radiation-sensitive resin composition (I) can be improved.

感放射線性樹脂組成物(I)におけるベース重合体としての[A]重合体(以下、「[A1]重合体」ともいう)は、構造単位(I)以外にも、酸解離性基を含む構造単位(II)及び極性基を含む構造単位(III)を有することが好ましく、上記構造単位(I)〜(III)以外の他の構造単位を有してもよい。   The polymer [A] as the base polymer in the radiation-sensitive resin composition (I) (hereinafter also referred to as “[A1] polymer”) contains an acid-dissociable group in addition to the structural unit (I). It preferably has a structural unit (II) and a structural unit (III) containing a polar group, and may have a structural unit other than the structural units (I) to (III).

感放射線性樹脂組成物(I)における撥水性重合体添加剤としての[A]重合体(以下、「[A2]重合体」ともいう)は、構造単位(I)以外にも、上記構造単位(II)を有することが好ましく、上記構造単位(III)及び構造単位(I)以外の構造単位であってフッ素原子を含む構造単位(IV)を有してもよく、上記構造単位(I)〜(IV)以外の他の構造単位を有してもよい。   The polymer (A) (hereinafter also referred to as “[A2] polymer)” as a water-repellent polymer additive in the radiation-sensitive resin composition (I) includes the above structural unit in addition to the structural unit (I). (II), and may have a structural unit (IV) containing a fluorine atom, which is a structural unit other than the structural unit (III) and the structural unit (I). It may have a structural unit other than (IV).

[A]重合体は、上記各構造単位を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 may have one or more of the above structural units. Hereinafter, each structural unit will be described.

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

Figure 0006668825
Figure 0006668825

上記式(1)中、R、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。Lは、炭素数2〜8のアルキレン鎖であって、上記アルキレン鎖が有する水素原子の一部又は全部を置換基で置換した基又は上記アルキレン鎖の炭素−炭素間に硫黄原子若しくは窒素原子を含む基である。
In the above formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. L is an alkylene chain having 2 to 8 carbon atoms, a group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkylene chain is substituted with a substituent, or a sulfur atom or a nitrogen atom between carbon and carbon of the alkylene chain. It is a group containing.

上記R、R、R及びRとしては、構造単位(I)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子及びメチル基が好ましく、水素原子がより好ましい。 As R 1 , R 2 , R 3 and R 4 , a hydrogen atom and a methyl group are preferable, and a hydrogen atom is more preferable, from the viewpoint of copolymerizability of a monomer giving the structural unit (I).

上記R及び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、この炭化水素基の炭素−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(a)、上記炭化水素基及び基(a)が有する水素原子の一部又は全部を1価のヘテロ原子含有基で置換した基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 5 and R 6 include a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a carbon-carbon bond or a bond of the hydrocarbon group. A group (a) containing a divalent hetero atom-containing group at the terminal on the side, a group obtained by substituting a part or all of the hydrogen atoms contained in the hydrocarbon group and the group (a) with a monovalent hetero atom-containing group, or the like. No.

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1価の鎖状炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基等が挙げられる。   Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include a monovalent linear hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, and a carbon number having 1 to 20 carbon atoms. And 6-20 monovalent aromatic hydrocarbon groups.

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

上記炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えば
シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、シクロデシル基、シクロドデシル基等のシクロアルキル基;
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、シクロオクテニル基、シクロデセニル基等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、ビシクロ[2.2.2]オクタニル基、テトラシクロドデシル基、トリシクロ[3.3.1.13,7]デカニル基等の多環の脂環式飽和炭化水素基;
ノルボルネニル基、ビシクロ[2.2.2]オクテニル基、トリシクロデセニル基、テトラシクロドデセニル基等の多環の脂環式不飽和炭化水素基などが挙げられる。
Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms include cycloalkyl groups such as cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclooctyl group, cyclodecyl group and cyclododecyl group;
Cycloalkenyl groups such as cyclobutenyl group, cyclopentenyl group, cyclohexenyl group, cyclooctenyl group and cyclodecenyl group;
Polycyclic alicyclic groups such as a norbornyl group, an adamantyl group, a tricyclodecyl group, a bicyclo [2.2.2] octanyl group, a tetracyclododecyl group, a tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] decanyl group A saturated hydrocarbon group;
Examples include a polycyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon group such as a norbornenyl group, a bicyclo [2.2.2] octenyl group, a tricyclodecenyl group, and a tetracyclododecenyl group.

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

上記2価のヘテロ原子含有基としては、例えば−O−、−CO−、−S−、−CS−、−SO−、−NR’−、これらのうちの2つ以上を組み合わせた基等が挙げられる。R’は、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。 As the bivalent hetero atom-containing group, for example -O -, - CO -, - S -, - CS -, - SO 2 -, - NR'-, group formed by combining two or more of these Is mentioned. R ′ is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.

上記1価のヘテロ原子含有基としては、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、アミノ基、スルファニル基(−SH)等が挙げられる。   Examples of the monovalent hetero atom-containing 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, a cyano group, an amino group, a sulfanyl group (—SH), and the like. .

上記R及びRで表される1価の有機基としては、例えば酸解離性基も挙げられる。酸解離性基とは、露光によって[B]酸発生体から発生した酸により解離して、カルボキシル基等の極性基を生じる基である。R及びRのうち少なくとも一方が酸解離性基であることが好ましい。上記R及びRの少なくとも一方を酸解離性基とすると、[A]重合体の溶解性をより適度に調節することができ、その結果、感放射線性樹脂組成物(I)の焦点深度、LWR性能等をより高めることができる。 Examples of the monovalent organic group represented by R 5 and R 6 include an acid dissociable group. The acid dissociable group is a group that dissociates with an acid generated from the acid generator [B] upon exposure to produce a polar group such as a carboxyl group. Preferably, at least one of R 5 and R 6 is an acid dissociable group. When at least one of R 5 and R 6 is an acid dissociable group, the solubility of the polymer [A] can be more appropriately adjusted, and as a result, the depth of focus of the radiation-sensitive resin composition (I) can be adjusted. , LWR performance and the like can be further improved.

上記酸解離性基としては、例えば下記式(a−1)で表される基等が挙げられる。   Examples of the acid dissociable group include a group represented by the following formula (a-1).

Figure 0006668825
Figure 0006668825

上記式(a−1)中、RA2は、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。RA3及びRA4は、それぞれ独立して炭素数1〜20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環員数3〜20の脂環構造を表す。 In the above formula (a-1), RA2 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R A3 and R A4 are each independently a monovalent linear hydrocarbon group having 1 to 20 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 ring members which is combined with a carbon atom to which they are bonded.

上記RA2で表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば
メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、n−ペンチル基、n−へキシル基等のアルキル基;
エテニル基、プロペニル基、ブテニル基等のアルケニル基;
エチニル基、プロピニル基、ブチニル基等のアルキニル基などの鎖状炭化水素基;
シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、シクロデシル基、シクロドデシル基等のシクロアルキル基;
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、シクロオクテニル基、シクロデセニル基等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、ビシクロ[2.2.2]オクタニル基、テトラシクロドデシル基、トリシクロ[3.3.1.13,7]デカニル基等の多環の脂環式飽和炭化水素基;
ノルボルネニル基、ビシクロ[2.2.2]オクテニル基、トリシクロデセニル基、テトラシクロドデセニル基等の多環の脂環式不飽和炭化水素基等の脂環式炭化水素基;
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、ナフチルメチル基等のアラルキル基などの芳香族炭化水素基などが挙げられる。
Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R A2, for example a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, n- butyl group, isobutyl group, sec- butyl group, n- Alkyl groups such as pentyl group and n-hexyl group;
Alkenyl groups such as an ethenyl group, a propenyl group and a butenyl group;
A chain hydrocarbon group such as an alkynyl group such as an ethynyl group, a propynyl group, and a butynyl group;
Cycloalkyl groups such as cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclooctyl group, cyclodecyl group and cyclododecyl group;
Cycloalkenyl groups such as cyclobutenyl group, cyclopentenyl group, cyclohexenyl group, cyclooctenyl group and cyclodecenyl group;
Polycyclic alicyclic groups such as a norbornyl group, an adamantyl group, a tricyclodecyl group, a bicyclo [2.2.2] octanyl group, a tetracyclododecyl group, a tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] decanyl group A saturated hydrocarbon group;
An alicyclic hydrocarbon group such as a polycyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon group such as a norbornenyl group, a bicyclo [2.2.2] octenyl group, a tricyclodecenyl group, and a tetracyclododecenyl group;
Aryl groups such as phenyl, tolyl, xylyl, naphthyl and anthryl groups;
And aromatic hydrocarbon groups such as aralkyl groups such as benzyl group, phenethyl group and naphthylmethyl group.

上記RA2としては、アルキル基、シクロアルキル基、多環の脂環式飽和炭化水素基及びフェニル基が好ましく、メチル基、エチル基、イソプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基及びアダマンチル基がさらに好ましい。 As R A2 , an alkyl group, a cycloalkyl group, a polycyclic alicyclic saturated hydrocarbon group and a phenyl group are preferable, and a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclooctyl group, and an adamantyl group are preferred. Is more preferred.

上記RA3及びRA4で表される炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基としては、例えば上記RA2の1価の炭化水素基として例示した鎖状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 20 carbon atoms represented by R A3 and R A4 include the same groups as the chain hydrocarbon groups exemplified as the monovalent hydrocarbon group of R A2. And the like.

上記RA3及びRA4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RA2の1価の炭化水素基として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 A3 and R A4 include the same as the alicyclic hydrocarbon group exemplified as the monovalent hydrocarbon group of R A2. And the like.

上記RA3及びRA4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環員数3〜20の脂環構造としては、例えば
シクロプロパン構造、シクロブタン構造、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造、シクロオクタン構造、シクロデカン構造等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脂環式飽和炭化水素構造などが挙げられる。
Examples of the alicyclic structure having 3 to 20 ring members in which the groups of R A3 and R A4 are combined with each other and formed with a carbon atom to which they are bonded include, for example, a cyclopropane structure, a cyclobutane structure, a cyclopentane structure, a cyclohexane structure, and a cyclohexane structure. Cycloalkane structures such as octane structure and cyclodecane structure;
Examples include a polycyclic alicyclic saturated hydrocarbon structure such as a norbornane structure, an adamantane structure, a tricyclodecane structure, and a tetracyclododecane structure.

上記RA3及びRA4としては、アルキル基が好ましく、メチル基及びエチル基がより好ましい。また、上記RA3及びRA4としては、RA3及びRA4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脂環構造が好ましく、このような脂環構造としては、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造、シクロオクタン構造及びアダマンタン構造が好ましい。 As R A3 and R A4 , an alkyl group is preferable, and a methyl group and an ethyl group are more preferable. Further, as R A3 and R A4 , an alicyclic structure composed of R A3 and R A4 combined with each other and a carbon atom to which they are bonded is preferable, and such alicyclic structures include cyclopentane structure and cyclohexane. The structure, cyclooctane structure and adamantane structure are preferred.

上記式(a−1)で表される基としては、具体的には下記式(a−1−a)〜(a−1−d)で表される基(以下、「基(I−1−a)〜(I−1−d)」ともいう)等が挙げられる。   As the group represented by the formula (a-1), specifically, groups represented by the following formulas (a-1-a) to (a-1-d) (hereinafter referred to as “group (I-1) -A) to (I-1-d)).

Figure 0006668825
Figure 0006668825

上記式(a−1−a)〜(a−1−d)中、RA2〜RA4は、上記式(a−1)と同義である。nは、1〜4の整数である。 In the above formulas (a-1-a) to (a-1-d), R A2 to R A4 have the same meaning as in the above formula (a-1). n a is an integer of 1 to 4.

上記nとしては、1、2及び4が好ましく、1がより好ましい。 As the n a, preferably 1, 2 and 4, more preferably 1.

上記基(I−1−a)〜(I−1−d)」としては、具体的には下記式で表される基等が挙げられる。   Specific examples of the groups (I-1-a) to (I-1-d) "include groups represented by the following formulas.

Figure 0006668825
Figure 0006668825

Figure 0006668825
Figure 0006668825

上記式中、それぞれの*は結合手である。   In the above formula, each * is a bond.

また、上記R及びRで表される1価の有機基としては、R及びRのうち少なくとも一方が極性基を含む基であることも好ましい。上記R及びRの少なくとも一方を極性基を含む基とすると、[A]重合体の溶解性をより適度に調節することができ、その結果、感放射線性樹脂組成物(I)のリソグラフィー性能をより高めることができる。 The monovalent organic group represented by R 5 and R 6, it is also preferable that at least one of R 5 and R 6 is a group containing a polar group. When at least one of R 5 and R 6 is a group containing a polar group, the solubility of the polymer (A) can be more appropriately adjusted, and as a result, the lithography of the radiation-sensitive resin composition (I) can be performed. The performance can be further improved.

上記極性基を含む基における極性基としては、ラクトン構造含有基、環状カーボネート構造含有基、スルトン構造含有基、フェノール性水酸基、アルコール性水酸基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、スルホンアミド基、これらの組み合わせ等が挙げられる。   Examples of the polar group in the group containing a polar group include a lactone structure-containing group, a cyclic carbonate structure-containing group, a sultone structure-containing group, a phenolic hydroxyl group, an alcoholic hydroxyl group, a carboxy group, a cyano group, a nitro group, and a sulfonamide group. And the like.

上記ラクトン構造含有基としては、例えば下記式で表される基等が挙げられる。   Examples of the lactone structure-containing group include a group represented by the following formula.

Figure 0006668825
Figure 0006668825

Figure 0006668825
Figure 0006668825

上記式中、それぞれの*は結合手である。   In the above formula, each * is a bond.

上記環状カーボネート構造含有基としては、例えば下記式で表される基等が挙げられる。   Examples of the cyclic carbonate structure-containing group include a group represented by the following formula.

Figure 0006668825
Figure 0006668825

上記式中、それぞれの*は結合手である。   In the above formula, each * is a bond.

上記スルトン構造含有基としては、例えば下記式で表される基等が挙げられる。   Examples of the sultone structure-containing group include a group represented by the following formula.

Figure 0006668825
Figure 0006668825

上記式中、それぞれの*は結合手である。   In the above formula, each * is a bond.

上記フェノール性水酸基を含む基としては、例えば下記式(f−1)〜(f−5)で表される基等(以下、「基(III−1)〜(III−5)」ともいう。)が挙げられる。   Examples of the group containing a phenolic hydroxyl group include, for example, groups represented by the following formulas (f-1) to (f-5) (hereinafter, also referred to as “groups (III-1) to (III-5)”). ).

Figure 0006668825
Figure 0006668825

上記式(f−1)〜(f−5)中、それぞれの*は結合手である。   In the above formulas (f-1) to (f-5), each * represents a bond.

これらの中で、基(III−1)及び(III−2)が好ましく、基(III−1)がより好ましい。   Of these, groups (III-1) and (III-2) are preferred, and group (III-1) is more preferred.

上記アルコール性水酸基、シアノ基、ニトロ基、スルホンアミド基を含む基としては、例えば下記式で表される基等が挙げられる。   Examples of the group containing an alcoholic hydroxyl group, a cyano group, a nitro group, and a sulfonamide group include, for example, groups represented by the following formulas.

Figure 0006668825
Figure 0006668825

上記式中、それぞれの*は結合手である。   In the above formula, each * is a bond.

(基(L))
基(L)は、炭素数2〜8のアルキレン鎖であって、上記アルキレン鎖が有する水素原子の一部又は全部を置換基で置換した基又は上記アルキレン鎖の炭素−炭素間に硫黄原子若しくは窒素原子を含む基である。
(Group (L))
The group (L) is an alkylene chain having 2 to 8 carbon atoms, a group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkylene chain is substituted with a substituent, or a sulfur atom or a carbon atom between the carbon atoms of the alkylene chain or It is a group containing a nitrogen atom.

上記Lで表されるアルキレン鎖が有する水素原子を置換する置換基としては、例えばアルキレン鎖が有する水素原子の1つを置換する置換基としてフッ素原子、ニトロ基、炭素数1〜10の1価の有機基等が挙げられ、アルキレン鎖が有する水素原子の2つを1つの基で置換する置換基として炭素数1〜10の2価の有機基等が挙げられる。   Examples of the substituent that replaces a hydrogen atom of the alkylene chain represented by L include a fluorine atom, a nitro group, and a monovalent group having 1 to 10 carbon atoms that replace one of the hydrogen atoms of the alkylene chain. And a divalent organic group having 1 to 10 carbon atoms as a substituent for substituting two hydrogen atoms of the alkylene chain with one group.

上記炭素数1〜10の有機基としては、上記R及びRで表される炭素数1〜20の1価の有機基として例示した基のうち炭素数1〜10の有機基、上記R及びRで表される炭素数1〜20の1価の有機基として例示した基から1個の水素原子を除いた基のうち炭素数1〜10の2価の有機基等が挙げられる。上記置換基が炭素数1〜10の2価の有機基の場合、アルキレン鎖が有する水素原子の1つを2価の有機基の一方の結合手が置換し、アルキレン鎖が有する水素原子の他の1つを他方の結合手が置換する。 Examples of the organic group having 1 to 10 carbon atoms include the organic groups having 1 to 10 carbon atoms among the groups exemplified as the monovalent organic groups having 1 to 20 carbon atoms represented by R 5 and R 6 , Among the groups obtained by removing one hydrogen atom from the groups exemplified as monovalent organic groups having 1 to 20 carbon atoms represented by 5 and R 6 , divalent organic groups having 1 to 10 carbon atoms and the like can be mentioned. . When the substituent is a divalent organic group having 1 to 10 carbon atoms, one of the hydrogen atoms of the alkylene chain is substituted by one bond of the divalent organic group, and Is replaced by the other bond.

上記Lで表されるアルキレン鎖が有する水素原子を置換する置換基としては、[B]酸発生体から生じる酸と[A]重合体との間の相互作用をより適度に調整して焦点深度及びLWR性能等を向上させる観点から、フッ素原子、ニトロ基、1価の鎖状炭化水素基、鎖状炭化水素基の炭素−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1価の基、脂環式炭化水素基の炭素−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1価の基、2価の鎖状炭化水素基及び鎖状炭化水素基の炭素−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2価の基が好ましく、アルキル基、アルキル基の炭素−炭素間又は結合手側の末端に−CO−、−SO−、−SOO−を含む基、脂環式炭化水素基の炭素−炭素間又は結合手側の末端に−COO−を含む基及びアルキレン基の炭素−炭素間又は結合手側の末端に−O−、−CO−、−COO−を含む基がより好ましく、フッ素原子、ニトロ基、アルキル基、アルキル基の炭素−炭素間又は結合手側の末端に−SO−を含む基及びアルキレン基の炭素−炭素間又は結合手側の末端にO−を含む基がさらに好ましい。 The substituent that substitutes for the hydrogen atom of the alkylene chain represented by L includes a [B] interaction between the acid generated from the acid generator and the [A] polymer in a more appropriate manner to control the depth of focus. And from the viewpoint of improving the LWR performance and the like, a fluorine atom, a nitro group, a monovalent chain hydrocarbon group, a carbon-carbon of the chain hydrocarbon group or a divalent hetero atom-containing group at the terminal of the bond side. Monovalent group, monovalent group containing a divalent heteroatom-containing group at the carbon-carbon end of the alicyclic hydrocarbon group or at the end of the bond side, a divalent chain hydrocarbon group and a chain carbon atom A divalent group containing a divalent heteroatom-containing group at the carbon-carbon end of the hydrogen group or at the end of the bond is preferably an alkyl group, -CO- at the end of the alkyl group between the carbon and carbon or at the end of the bond. , -SO 2 -, - SO 2 O-group containing a carbon alicyclic hydrocarbon group - carbon-carbon or A group containing -COO- at the terminal of the bond side and a group containing -O-, -CO-, -COO- between carbon-carbon of the alkylene group or at the terminal of the bond side are more preferable, and a fluorine atom, a nitro group , alkyl group, carbon atoms in the alkyl group - group and carbon alkylene group containing - - -SO 2 at the terminal carbon-carbon or a bond side groups containing O- at the end of the carbon-carbon or a bond side is more preferable.

上記Lで表されるアルキレン鎖の炭素−炭素間に含まれる硫黄原子としては、例えば−S−の硫黄原子、−SO−、−SO−、−SONH−等に含まれる硫黄原子などが挙げられる。 The sulfur atoms contained in the carbon-carbon, for example -S- sulfur atom, -SO - - alkylene chain carbons represented by L, - SO 2 -, - sulfur atom contained in SO 2 NH-, etc., etc. Is mentioned.

上記Lで表されるアルキレン鎖の炭素−炭素間に含まれる硫黄原子としては、レジスト膜中の[B]酸発生体から生じる酸と[A]重合体との間の相互作用をより適度に調整し、リソグラフィー性能を向上させる観点から、−S−の硫黄原子、−SO−及び−SO−に含まれる硫黄原子が好ましい。 As the sulfur atom contained between the carbon and carbon of the alkylene chain represented by L, the interaction between the acid generated from the [B] acid generator in the resist film and the [A] polymer can be more appropriately determined. adjusted, from the viewpoint of improving the lithographic performance, sulfur atoms -S-, -SO- and -SO 2 - sulfur atom contained in the preferred.

上記Lで表されるアルキレン鎖の炭素−炭素間に含まれる窒素原子としては、例えば−NR−、−NO−、−NHCO−、−SONH−、−N−等に含まれる窒素原子などが挙げられる。上記Rは、水素原子又は炭素数1〜10の1価の有機基である。上記R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜10の1価の有機基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する窒素原子と共に環員数3〜20の環構造を構成していてもよい。 Examples of the nitrogen atoms contained in the carbon-carbon, such as -NR 7 - - carbon of the alkylene chain represented by L, - NO -, - NHCO -, - SO 2 NH -, - N + R 8 R 9 - , etc. And the like. R 7 is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 10 carbon atoms. R 8 and R 9 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 10 carbon atoms, or a group having 3 to 3 ring members together with a nitrogen atom to which these groups are combined and bonded to each other. It may comprise 20 ring structures.

上記R及びRで表される炭素数1〜10の1価の有機基としては、例えば上記R及びRで表される炭素数1〜20の1価の有機基として例示した基のうち炭素数1〜10の有機基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 8 and R 9 include the groups exemplified as the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 5 and R 6. And an organic group having 1 to 10 carbon atoms.

上記R及びRが結合する窒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
アザシクロプロパン構造、アザシクロブタン構造、アザシクロペンタン構造(ピロリジン構造)、アザシクロヘキサン構造(ピペリジン構造)、アザシクロヘプタン構造、アザシクロオクタン構造、アザシクロデカン構造等の単環のアザシクロアルカン構造;
アザビシクロ[2.2.1]ヘプタン構造、アザビシクロ[2.2.2]オクタン構造、アザビシクロ[4.4.0]デカン構造、アザトリシクロ[3.3.1.13,7]デカン構造等の多環のアザシクロアルカン構造;
アザオキサシクロプロパン構造、アザオキサシクロヘキサン構造(モルホリン構造を含む)、アザオキサシクロオクタン構造等のアザオキサシクロアルカン構造;
アザシクロプロペン構造、アザシクロブテン構造、アザシクロペンテン構造、アザシクロヘキセン構造、アザシクロヘプテン構造、アザシクロオクテン構造、アザシクロデセン構造等の単環のアザシクロアルケン構造;
アザビシクロ[2.2.1]ヘプテン構造、アザビシクロ[2.2.2]オクテン構造、アザビシクロ[4.4.0]デセン構造等の多環のアザシクロアルケン構造などが挙げられる。
Examples of the ring structure having 3 to 20 ring members formed together with the nitrogen atom to which R 8 and R 9 are bonded include, for example, an azacyclopropane structure, an azacyclobutane structure, an azacyclopentane structure (pyrrolidine structure), and an azacyclohexane structure (piperidine Monocyclic azacycloalkane structure such as azacycloheptane structure, azacyclooctane structure, and azacyclodecane structure;
Azabicyclo [2.2.1] heptane structure, azabicyclo [2.2.2] octane structure, azabicyclo [4.4.0] decane structure, azatricyclo [3.3.1.1 3,7 ] decane structure, etc. Polycyclic azacycloalkane structure;
Azaoxacycloalkane structures such as an azaoxacyclopropane structure, an azaoxacyclohexane structure (including a morpholine structure), and an azaoxacyclooctane structure;
Monocyclic azacycloalkene structures such as azacyclopropene structure, azacyclobutene structure, azacyclopentene structure, azacyclohexene structure, azacycloheptene structure, azacyclooctene structure, and azacyclodecene structure;
Examples include polycyclic azacycloalkene structures such as an azabicyclo [2.2.1] heptene structure, an azabicyclo [2.2.2] octene structure, and an azabicyclo [4.4.0] decene structure.

基(L)の鎖長としては、構造単位(I)を与える単量体の重合性の観点から、2〜5の整数が好ましく、2〜4の整数がより好ましい。   The chain length of the group (L) is preferably an integer of 2 to 5 and more preferably an integer of 2 to 4 from the viewpoint of the polymerizability of the monomer giving the structural unit (I).

上記アルキレン鎖の炭素−炭素間に硫黄原子又は窒素原子を含む基としては、例えば下記式(L)で表される基が挙げられる。   Examples of the group containing a sulfur atom or a nitrogen atom between carbon and carbon of the alkylene chain include a group represented by the following formula (L).

Figure 0006668825
Figure 0006668825

上記式(L)中、Xは、硫黄原子又は−(CH−及び−(CH−の少なくとも一方と連結する硫黄原子若しくは窒素原子を含む2価の連結基である。但し、Xはアルキレン鎖を含まない。m及びnは、それぞれ独立して1〜8の整数である。但し、m及びnは、2≦m+n≦8を満たす。 In the above formula (L), X is a sulfur atom or - a divalent linking group containing a sulfur atom or a nitrogen atom linked to at least one - (CH 2) m - and - (CH 2) n. However, X does not include an alkylene chain. m and n are each independently an integer of 1 to 8. However, m and n satisfy 2 ≦ m + n ≦ 8.

上記Xで表される硫黄原子を含む2価の連結基としては、例えば−S−、上記Lで表されるアルキレン鎖の炭素−炭素間に含まれる硫黄原子を構成する基として例示した基と同様の基等が挙げられる。   Examples of the divalent linking group containing a sulfur atom represented by X include -S-, a group exemplified as a group constituting a sulfur atom contained between carbon and carbon of the alkylene chain represented by L. Similar groups and the like can be mentioned.

これらの中で、レジスト膜中の[B]酸発生体から生じる酸と[A]重合体との間の相互作用をより適度に調整し、リソグラフィー性能を向上させる観点から、−S−、−SO−及び−SO−が好ましい。 Among them, from the viewpoint of more appropriately adjusting the interaction between the acid generated from the [B] acid generator in the resist film and the [A] polymer, and improving the lithography performance, -S-,- SO- and -SO 2 - are preferred.

上記Xで表される窒素原子を含む2価の連結基としては、例えば上記Lで表されるアルキレン鎖の炭素−炭素間に含まれる窒素原子を構成する基として例示した基と同様の基等が挙げられる。   Examples of the divalent linking group containing a nitrogen atom represented by X include the same groups as the groups exemplified as the group constituting the nitrogen atom contained between carbon and carbon of the alkylene chain represented by L Is mentioned.

これらの中で、レジスト膜中の[B]酸発生体から生じる酸と[A]重合体との間の相互作用をより適度に調整し、リソグラフィー性能を向上させる観点から、−NR−及び−N−が好ましい。 Among them, from the viewpoint of more appropriately adjusting the interaction between the acid generated from the acid generator [B] in the resist film and the polymer [A] and improving the lithography performance, -NR 7 -and -N + R 8 R 9 - it is preferred.

上記m及びnは、1〜3の整数であって2≦m+n≦4を満たすことが好ましく、1又は2であって2≦m+n≦3を満たすことがより好ましい。   The above m and n are integers of 1 to 3 and preferably satisfy 2 ≦ m + n ≦ 4, more preferably 1 or 2 and more preferably satisfy 2 ≦ m + n ≦ 3.

構造単位(I)としては、例えば下記式(A−1)〜(A−36)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−1)〜(I−36)」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 (A-1) to (A-36) (hereinafter, also referred to as “structural units (I-1) to (I-36)”) and the like. Is mentioned.

Figure 0006668825
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Figure 0006668825
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構造単位(I)としては、構造単位(I−1)〜(I−12)、(I−15)〜(I−17)、(I−20)〜(I−23)、(I−25)〜(I−32)及び(I−34)〜(I−36)が好ましい。   As the structural unit (I), the structural units (I-1) to (I-12), (I-15) to (I-17), (I-20) to (I-23), and (I-25) ) To (I-32) and (I-34) to (I-36).

[A1]重合体の構造単位(I)の含有割合の下限としては、[A1]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、8モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。上記構造単位(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、40モル%が特に好ましい。[A2]重合体の構造単位(I)の含有割合の下限としては、[A2]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、5モル%がより好ましく、10モル%がさらに好ましく、50モル%が特に好ましい。上記構造単位(I)の含有割合の上限としては、95モル%が好ましく、90モル%がより好ましく、85モル%がさらに好ましく、80モル%が特に好ましい。[A]重合体の構造単位(I)の含有割合を上記範囲とすることで、感放射線性樹脂組成物(I)のリソグラフィー性能を向上させることができる。   [A1] The lower limit of the content of the structural unit (I) in the polymer is preferably 1 mol%, more preferably 3 mol%, and more preferably 8 mol%, based on all the structural units constituting the polymer [A1]. Is more preferable, and 20 mol% is particularly preferable. The upper limit of the content ratio of the structural unit (I) is preferably 90 mol%, more preferably 70 mol%, further preferably 50 mol%, and particularly preferably 40 mol%. [A2] The lower limit of the content of the structural unit (I) in the polymer is preferably 1 mol%, more preferably 5 mol%, and more preferably 10 mol%, based on all the structural units constituting the polymer [A2]. Is more preferable, and 50 mol% is particularly preferable. The upper limit of the content ratio of the structural unit (I) is preferably 95 mol%, more preferably 90 mol%, further preferably 85 mol%, and particularly preferably 80 mol%. [A] The lithography performance of the radiation-sensitive resin composition (I) can be improved by setting the content of the structural unit (I) of the polymer in the above range.

[A1]重合体の構造単位(I)の含有割合としては、[A1]重合体を構成する全構造単位に対して、100モル%であってもよい。[A1]重合体の構造単位(I)の含有割合を上記範囲とすることで、[A1]重合体を均一なものとすることができ、感放射線性樹脂組成物(I)のリソグラフィー性能をより向上させることができる。   [A1] The content ratio of the structural unit (I) of the polymer may be 100 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer [A1]. [A1] By setting the content of the structural unit (I) of the polymer in the above range, the [A1] polymer can be made uniform, and the lithographic performance of the radiation-sensitive resin composition (I) can be improved. It can be further 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 providing the structural unit (I) include a compound represented by the following formula (i) (hereinafter, also referred to as “compound (i)”).

Figure 0006668825
Figure 0006668825

上記式(i)中、R、R、R、R、R、R及びLは、上記式(1)と同義である。 In the above formula (i), R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and L have the same meanings as in the above formula (1).

上記化合物(i)は、例えばRがR、RがR、RがR、Lが−CHC(CN)CH−である下記式(i’)で表される化合物(以下、「化合物(i’)」ともいう)の場合、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。 The compound (i) is represented, for example, by the following formula (i ′) wherein R 3 is R 1 , R 4 is R 2 , R 6 is R 5 , and L is —CH 2 C (CN) 2 CH 2 —. Compound (hereinafter, also referred to as “compound (i ′)”) can be synthesized simply and in good yield according to the following scheme.

Figure 0006668825
Figure 0006668825

上記スキーム中、R、R、R及びLは、上記式(1)と同義である。 In the above scheme, R 1 , R 2 , R 5 and L have the same meanings as in the above formula (1).

上記式(i’−a)で表される化合物と、上記式(i’−b)で表される化合物とを、炭酸カルシウム等の塩基存在下、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、上記化合物(i’)が生成する。この生成物を、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。   By reacting the compound represented by the formula (i'-a) with the compound represented by the formula (i'-b) in a solvent such as tetrahydrofuran in the presence of a base such as calcium carbonate, The compound (i ') is produced. This product can be isolated by purification by washing with a solvent, column chromatography, recrystallization, distillation, or the like.

[構造単位(II)]
構造単位(II)は酸解離性基を含む(但し、構造単位(I)に該当するものを除く)。構造単位(II)としては、例えば下記式(a−1)及び(a−2)で表される構造単位(以下、「構造単位(II−1)及び(II−2)」ともいう)が好ましい。下記式(a−1)及び(a−2)中、−CRA2A3A4及び−CRA6A7A8で表される基は酸解離性基である。
[Structural unit (II)]
The structural unit (II) contains an acid-dissociable group (however, excluding those corresponding to the structural unit (I)). Examples of the structural unit (II) include structural units represented by the following formulas (a-1) and (a-2) (hereinafter, also referred to as “structural units (II-1) and (II-2)”). preferable. In the following formulas (a-1) and (a-2), the groups represented by -CR A2 R A3 R A4 and -CR A6 R A7 R A8 are acid dissociable groups.

Figure 0006668825
Figure 0006668825

上記式(a−1)中、RA1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。RA2は、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。RA3及びRA4は、それぞれ独立して炭素数1〜20の1価の炭化水素基であるか、又は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環員数3〜20の環構造を表す。
式(a−2)中、RA5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。RA6は、水素原子又は炭素数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。RA7及びRA8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。Lは、単結合、−O−、−COO−又は−CONH−である。
In the above formula (a-1), R A1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. RA2 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R A3 and R A4 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or 3 to 20 ring members formed by combining these groups together with a carbon atom to which they are bonded. Represents a ring structure.
In the formula (a-2), RA5 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. RA6 is a hydrogen atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a monovalent oxyhydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. RA7 and RA8 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent oxyhydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. L A is a single bond, -O -, - COO- or -CONH-.

ここで、「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。   Here, the “number of ring members” refers to the number of atoms constituting a ring having 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. Refers to the number of atoms constituting a ring.

上記RA2、RA3、RA4、RA6、RA7及びRA8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で表される1価の炭化水素基として例示した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 A2 , R A3 , R A4 , R A6 , R A7, and R A8 include the monovalent hydrocarbon represented by R 2. Examples of the group include the same groups as those exemplified above.

上記RA2としては、アルキル基、シクロアルキル基及びアリール基がより好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、アダマンチル基及びフェニル基がさらに好ましい。 As R A2 , an alkyl group, a cycloalkyl group and an aryl group are more preferred, and a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclooctyl group, an adamantyl group and a phenyl group are even more preferred.

上記RA3及びRA4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、シクロオクタン構造、シクロデカン構造等のシクロアルカン構造;
シクロペンテン構造、シクロペンタジエン構造等の脂環式不飽和炭化水素構造;
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脂環式炭化水素構造等の脂環構造;
これらの脂環構造の環を形成する炭素原子が有する水素原子の2つを置換する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芳香族炭化水素基を形成している環構造などが挙げられる。
Examples of the ring structure having 3 to 20 ring members in which the groups of R A3 and R A4 are combined with each other and formed together with the carbon atom to which they are bonded include, for example, cyclopropane structure, cyclobutane structure, cyclopentane structure, cyclohexane structure, cyclooctane Structure, cycloalkane structure such as cyclodecane structure;
Alicyclic unsaturated hydrocarbon structures such as cyclopentene structure and cyclopentadiene structure;
An alicyclic structure such as a polycyclic alicyclic hydrocarbon structure such as a norbornane structure, an adamantane structure, a tricyclodecane structure, or a tetracyclododecane structure;
Groups in which two of the hydrogen atoms of the carbon atoms forming the ring of these alicyclic structures are combined with each other to form an aromatic hydrocarbon group together with the carbon atoms to which they are bonded, and the like. .

上記RA3及びRA4としては、アルキル基、これらの基が互いに合わせられ構成されるシクロアルカン構造、ノルボルナン構造及びアダマンタン構造が好ましく、メチル基、エチル基、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造及びアダマンタン構造がより好ましい。 As R A3 and R A4 , an alkyl group, a cycloalkane structure formed by combining these groups, a norbornane structure and an adamantane structure are preferable, and a methyl group, an ethyl group, a cyclopentane structure, a cyclohexane structure and an adamantane structure are preferable. More preferred.

上記RA6、RA7及びRA8で表される炭素数1〜20の1価のオキシ炭化水素基としては、例えば上記RA2、RA6、RA7及びRA8の炭素数1〜20の1価の炭化水素基として例示したものの炭素−炭素間に酸素原子を含むもの等が挙げられる。 Examples of the monovalent oxyhydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R A6 , R A7 and R A8 include, for example, one of 1 to 20 carbon atoms represented by R A2 , R A6 , R A7 and R A8. Examples of the monovalent hydrocarbon group include those having an oxygen atom between carbon and carbon.

A6、RA7及びRA8としては、鎖状炭化水素基及び酸素原子を含む脂環式炭化水素基が好ましい。 As R A6 , R A7, and R A8 , a chain hydrocarbon group and an alicyclic hydrocarbon group containing an oxygen atom are preferable.

上記Lとしては、単結合及び−COO−が好ましく、単結合がより好ましい。 As the L A, a single bond and -COO- is more preferably a single bond.

上記RA1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及びメチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
上記RA5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及びメチル基が好ましく、水素原子がより好ましい。
As R A1 , a hydrogen atom and a methyl group are preferable, and a methyl group is more preferable, from the viewpoint of copolymerizability of a monomer giving the structural unit (II).
As R A5 , a hydrogen atom and a methyl group are preferable, and a hydrogen atom is more preferable, from the viewpoint of copolymerizability of a monomer giving the structural unit (II).

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

Figure 0006668825
Figure 0006668825

上記式(a−1−a)〜(a−1−d)中、RA1〜RA4は、上記式(a−1)と同義である。nは、1〜4の整数である。上記式(a−2−a)中、RA5〜RA8は、上記式(a−2)と同義である。 In the above formulas (a-1-a) to (a-1-d), R A1 to R A4 have the same meaning as in the above formula (a-1). n a is an integer of 1 to 4. In the formula (a-2-a), R A5 ~R A8 is as defined in the above formula (a-2).

としては、1、2及び4が好ましく、1がより好ましい。 The n a, preferably 1, 2 and 4, more preferably 1.

構造単位(II)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) include a structural unit represented by the following formula.

Figure 0006668825
Figure 0006668825

Figure 0006668825
Figure 0006668825

上記式中、RA1は、上記式(a−1)と同義である。 In the above formula, RA1 has the same meaning as in the above formula (a-1).

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 a structural unit represented by the following formula.

Figure 0006668825
Figure 0006668825

上記式中、RA5は上記式(a−2)と同義である。 In the above formula, RA5 has the same meaning as in the above formula (a-2).

構造単位(II)としては、構造単位(II−1−b)及び(II−1−d)が好ましい。   As the structural unit (II), the structural units (II-1-b) and (II-1-d) are preferable.

[A1]重合体が構造単位(II)を有する場合、[A1]重合体を構成する全構造単位に対する構造単位(II)の含有割合の下限としては、10モル%が好ましく、20モル%がより好ましく、25モル%がさらに好ましく、30モル%が特に好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、75モル%がより好ましく、70モル%がさらに好ましい。[A2]重合体を構成する全構造単位に対する構造単位(II)の含有割合の下限としては、5モル%が好ましく、15モル%がより好ましく、20モル%がさらに好ましく、25モル%が特に好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、95モル%が好ましく、92モル%がより好ましく、86モル%がさらに好ましく、80モル%が特に好ましい。[A]重合体を構成する全構造単位に対する構造単位(II)の含有割合を上記範囲とすることで、感放射線性樹脂組成物(I)の露光部と未露光部の現像液への溶解コントラストを十分に確保することができ、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。   [A1] When the polymer has the structural unit (II), the lower limit of the content ratio of the structural unit (II) to all the structural units constituting the polymer [A1] is preferably 10 mol%, and 20 mol% is preferable. More preferably, 25 mol% is still more preferable, and 30 mol% is particularly preferable. On the other hand, the upper limit of the content ratio is preferably 80 mol%, more preferably 75 mol%, and still more preferably 70 mol%. [A2] The lower limit of the content of the structural unit (II) with respect to all the structural units constituting the polymer is preferably 5 mol%, more preferably 15 mol%, further preferably 20 mol%, and particularly preferably 25 mol%. preferable. On the other hand, the upper limit of the content ratio is preferably 95 mol%, more preferably 92 mol%, further preferably 86 mol%, and particularly preferably 80 mol%. [A] By dissolving the exposed and unexposed portions of the radiation-sensitive resin composition (I) in a developer by setting the content of the structural unit (II) to the above range with respect to all the structural units constituting the polymer. Contrast can be sufficiently ensured, and as a result, lithography performance can be further improved.

[構造単位(III)]
構造単位(III)は、極性基を含む構造単位である(但し、構造単位(I)に該当するものを除く)。[A]重合体は、構造単位(III)をさらに有することで、極性が適度なものとなる。その結果、感放射線性樹脂組成物(I)は、より断面形状の矩形性に優れたパターンを形成することができる。
[Structural unit (III)]
The structural unit (III) is a structural unit containing a polar group (however, excluding those corresponding to the structural unit (I)). [A] The polymer has an appropriate polarity by further having the structural unit (III). As a result, the radiation-sensitive resin composition (I) can form a pattern having a more excellent rectangular shape in cross-sectional shape.

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 0006668825
Figure 0006668825

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。Rは、極性基を含む基である。上記極性基を含む基としては、R及びRで例示した極性基を含む基と同様の基等が挙げられる。 In the above formula, R L1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R y is a group containing a polar group. Examples of the group containing a polar group include the same groups as the groups containing a polar group exemplified for R 5 and R 6 .

上記RL1としては、構造単位(III)を与える単量体の共重合性の観点から水素原子及びメチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 The above RL1 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, more preferably a methyl group, from the viewpoint of copolymerizability of a monomer giving the structural unit (III).

構造単位(III)としては、これらの中で、ノルボルナンラクトン構造を含む構造単位、オキサ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、エチレンカーボネート構造を含む構造単位、ノルボルナンスルトン構造を含む構造単位、ヒドロキシアダマンタン構造を含む構造単位及びフェノール基を含む構造単位が好ましく、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、オキサ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、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、エチレンカーボネート−イルメチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、ノルボルナンスルトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位に由来する構造単位及びビニルフェノールに由来する構造単位がより好ましい。   Examples of the structural unit (III) include a structural unit containing a norbornane lactone structure, a structural unit containing an oxanorbornane lactone structure, a structural unit containing a γ-butyrolactone structure, a structural unit containing an ethylene carbonate structure, and a norbornane sultone structure. A structural unit containing a hydroxyadamantane structure and a structural unit containing a phenol group are preferable, and a structural unit derived from norbornanelactone-yl (meth) acrylate and a structural unit derived from oxanorbornanelactone-yl (meth) acrylate A structural unit derived from cyano-substituted norbornane lactone-yl (meth) acrylate, a structural unit derived from butyrolactone-3-yl (meth) acrylate, and a structural unit derived from ethylene carbonate-ylmethyl (meth) acrylate Structural units, norbornane sultone - yl (meth) structural units derived from structural units and vinyl phenol derived from structural units derived from acrylate are more preferred.

[A]重合体が構造単位(III)を有する場合、[A]重合体を構成する全構造単位に対する構造単位(III)の含有割合の下限としては、1モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、20モル%がさらに好ましく、25モル%が特に好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、75モル%が好ましく、70モル%がより好ましく、65モル%がさらに好ましく、60モル%が特に好ましい。上記含有割合を上記範囲とすることで、感放射線性樹脂組成物(I)から形成されるレジストパターンの基板への密着性をより向上させることができる。上記含有割合が上記下限未満だと、感放射線性樹脂組成物(I)から形成されるレジストパターンの基板への密着性が低下する場合がある。上記含有割合が上記上限を超えると、感放射線性樹脂組成物(I)のパターン形成性が低下する場合がある。   [A] When the polymer has the structural unit (III), the lower limit of the content ratio of the structural unit (III) to all the structural units constituting the polymer [A] is preferably 1 mol%, and more preferably 10 mol%. More preferably, 20 mol% is further preferable, and 25 mol% is particularly preferable. On the other hand, the upper limit of the content ratio is preferably 75 mol%, more preferably 70 mol%, further preferably 65 mol%, and particularly preferably 60 mol%. When the content is in the above range, the adhesion of the resist pattern formed from the radiation-sensitive resin composition (I) to the substrate can be further improved. If the content is less than the lower limit, the adhesion of the resist pattern formed from the radiation-sensitive resin composition (I) to the substrate may be reduced. If the content exceeds the upper limit, the pattern-forming property of the radiation-sensitive resin composition (I) may be reduced.

[構造単位(IV)]
構造単位(IV)は、上記構造単位(I)以外の構造単位であって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(IV)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、感放射線性樹脂組成物(I)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 (IV)]
The structural unit (IV) is a structural unit other than the structural unit (I) and includes a fluorine atom. [A] The polymer can have a fluorine atom content adjusted by further having the structural unit (IV) in addition to the structural unit (I). As a result, the radiation-sensitive resin composition (I) is obtained. The dynamic contact angle of the surface of the resist film formed from the film can be improved.

上記構造単位(IV)としては、下記式(ff1)で表される構造単位(以下、「構造単位(IVa)」ともいう)、下記式(ff2)で表される構造単位(以下、「構造単位(IVb)」ともいう)及びこれらの組み合わせが好ましい。構造単位(IV)は、構造単位(IVa)及び構造単位(IVb)をそれぞれ1種又は2種以上有していてもよい。   As the structural unit (IV), a structural unit represented by the following formula (ff1) (hereinafter, also referred to as “structural unit (IVa)”) and a structural unit represented by the following formula (ff2) (hereinafter, “structure”) Unit (IVb) ”) and combinations thereof. The structural unit (IV) may have one or more structural units (IVa) and (IVb), respectively.

[構造単位(IVa)]
構造単位(IVa)は、下記式(ff1)で表される構造単位である。[A]重合体は構造単位(IVa)を有することでフッ素原子含有率を調整することができる。
[Structural unit (IVa)]
The structural unit (IVa) is a structural unit represented by the following formula (ff1). [A] The polymer can adjust the fluorine atom content by having the structural unit (IVa).

Figure 0006668825
Figure 0006668825

上記式(ff1)中、RF1は、水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。LF1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。RF2は、炭素数1〜6の1価のフッ素化鎖状炭化水素基又は炭素数4〜20の1価のフッ素化脂環式炭化水素基である。 In the above formula (ff1), R F1 is a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. L F1 represents a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, -CO-O -, - SO 2 -O-NH -, - is CO-NH- or -O-CO-NH-. R F2 is a monovalent fluorinated chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms or a monovalent fluorinated alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms.

上記RF1としては、構造単位(IVa)を与える単量体の共重合性等の観点から、水素原子及びメチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 R F1 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a methyl group, from the viewpoint of copolymerizability of a monomer giving the structural unit (IVa).

上記LF1としては、−CO−O−、−SO−O−NH−、−CO−NH−及び−O−CO−NH−が好ましく、−CO−O−がより好ましい。 As the L F1, -CO-O -, - SO 2 -O-NH -, - CO-NH- and -O-CO-NH- are preferred, -CO-O-it is more preferred.

上記RF2で表される炭素数1〜6の1価のフッ素化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。 Examples of the monovalent fluorinated chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R F2 include a trifluoromethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, a perfluoroethyl group, 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 , A perfluoro i-butyl group, a perfluoro t-butyl group, a 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl group, a perfluorohexyl group and the like.

上記RF2で表される炭素数4〜20の1価のフッ素化脂環式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 monovalent fluorinated alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms represented by R F2 include a monofluorocyclopentyl group, a difluorocyclopentyl group, a perfluorocyclopentyl group, a monofluorocyclohexyl group, and a difluorocyclopentyl group. , Perfluorocyclohexylmethyl group, fluoronorbornyl group, fluoroadamantyl group, fluorobornyl group, fluoroisobornyl group, fluorotricyclodecyl group, fluorotetracyclodecyl group and the like.

上記RF2としては、これらの中で、フッ素化鎖状炭化水素基が好ましく、2,2,2−トリフルオロエチル基及び1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル基がより好ましい。 Among the above, R F2 is preferably a fluorinated chain hydrocarbon group, such as a 2,2,2-trifluoroethyl group and a 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propyl group. Groups are more preferred.

[A2]重合体が構造単位(IVa)を含有する場合、[A2]重合体を構成する全構造単位に対する上記構造単位(IVa)の含有割合の下限としては、3モル%がより好ましく、5モル%がさらに好ましい。一方、上記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%がさらに好ましい。[A]重合体は、構造単位(IVa)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。   [A2] When the polymer contains the structural unit (IVa), the lower limit of the content ratio of the structural unit (IVa) to all the structural units constituting the polymer [A2] is more preferably 3 mol%, and more preferably 5 mol%. Mole% is more preferred. On the other hand, the upper limit of the content ratio is preferably 90 mol%, more preferably 70 mol%, and still more preferably 50 mol%. [A] The polymer can exhibit a higher dynamic contact angle on the resist film surface during immersion exposure by setting the content of the structural unit (IVa) in the above range.

[構造単位(IVb)]
構造単位(IVb)は、下記式(ff2)で表される構造単位である。[A]重合体は構造単位(IVb)を有することで、フッ素原子含有率を調整すると共に、アルカリ現像前後における撥水性及び親水性を変化させることができる。
[Structural unit (IVb)]
The structural unit (IVb) is a structural unit represented by the following formula (ff2). [A] By having the structural unit (IVb), the polymer can adjust the fluorine atom content and change the water repellency and hydrophilicity before and after alkali development.

Figure 0006668825
Figure 0006668825

上記式(ff2)中、RF3は、水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。RF4は、単結合、炭素数1〜20の(u+1)価の炭化水素基又はこの炭化水素基のRF5側の末端に酸素原子、硫黄原子、−NRFF1−、カルボニル基、−CO−O−若しくは−CO−NH−が結合された構造のものである。RFF1は、水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。RF5は、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。LF2は、単結合又は炭素数1〜20の2価のフッ素化鎖状炭化水素基である。LF3は、酸素原子、−NRFF2−、−CO−O−*又は−SO−O−*である。RFF2は、水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。*は、RF6に結合する部位を示す。RF6は、水素原子又は炭素数1〜30の1価の有機基である。uは、1〜3の整数である。但し、uが1の場合、RF4は単結合であってもよい。uが2又は3の場合、複数のRF5、LF2、LF3及びRF6はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。LF2が単結合の場合、RF6は、フッ素原子を含む基である。 In the above formula (ff2), R F3 is a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R F4 is a single bond, (u + 1) -valent hydrocarbon group or an oxygen atom at the terminal of R F5 side of the hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a sulfur atom, -NR FF1 -, carbonyl group, -CO- It has a structure in which O- or -CO-NH- is bonded. R FF1 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R F5 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. LF2 is a single bond or a divalent fluorinated chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. L F3 represents an oxygen atom, -NR FF2 -, - it is a CO-O- * f or -SO 2 -O- * f. R FF2 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. * F shows the site | part which couple | bonds with RF6 . RF6 is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms. u is an integer of 1 to 3. However, when u is 1, R F4 may be a single bond. When u is 2 or 3, a plurality of R F5 , L F2 , L F3 and R F6 may be the same or different. When L F2 is a single bond, R F6 is a group containing a fluorine atom.

上記RF3としては、構造単位(IVb)を与える単量体の共重合性等の観点から、水素原子及びメチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 R F3 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a methyl group, from the viewpoint of copolymerizability of the monomer giving the structural unit (IVb).

上記RF4で表される炭素数1〜20の(u+1)価の炭化水素基としては、例えば上記式(a−1)におけるRA2として例示した1価の炭化水素基からu個の水素原子を除いた基等が挙げられる。 Examples of the (u + 1) -valent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R F4 include u hydrogen atoms from the monovalent hydrocarbon group exemplified as R A2 in the formula (a-1). And the like excluding.

上記uとしては、1及び2が好ましく、1がより好ましい。   As u, 1 and 2 are preferable, and 1 is more preferable.

上記RF4としては、uが1の場合、単結合及び2価の炭化水素基が好ましく、単結合及びアルカンジイル基がより好ましく、単結合及び炭素数1〜4のアルカンジイル基がさらに好ましく、単結合、メタンジイル基及びプロパンジイル基が特に好ましい。 As the above R F4 , when u is 1, a single bond and a divalent hydrocarbon group are preferable, a single bond and an alkanediyl group are more preferable, and a single bond and an alkanediyl group having 1 to 4 carbon atoms are further preferable. A single bond, a methanediyl group and a propanediyl group are particularly preferred.

上記RF5で表される炭素数1〜20の2価の有機基としては、例えば上記式(a−1)におけるRA2として例示した炭素数1〜20の1価の有機基から、1個の水素原子を除いた基等が挙げられる。 As the divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R F5 , for example, one of the monovalent organic groups having 1 to 20 carbon atoms exemplified as R A2 in the formula (a-1) may be used. And the like, excluding the hydrogen atom.

上記RF5としては、単結合及びラクトン構造を有する基が好ましく、単結合及び多環のラクトン構造を有する基がより好ましく、単結合及びノルボルナンラクトン構造を有する基がより好ましい。 R F5 is preferably a group having a single bond and a lactone structure, more preferably a group having a single bond and a polycyclic lactone structure, and more preferably a group having a single bond and a norbornane lactone structure.

上記LF2で表される炭素数1〜20の2価のフッ素化鎖状炭化水素基としては、例えば
フルオロメタンジイル基、ジフルオロメタンジイル基、フルオロエタンジイル基、ジフルオロエタンジイル基、テトラフルオロエタンジイル基、ヘキサフルオロプロパンジイル基、オクタフルオロブタンジイル基等のフッ素化アルカンジイル基;
フルオロエテンジイル基、ジフルオロエテンジイル基等のフッ素化アルケンジイル基などが挙げられる。これらの中で、フッ素化アルカンジイル基が好ましく、ジフルオロメタンジイル基がより好ましい。
The divalent chain fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by L F2, such as fluoro methane diyl group, difluoromethane diyl group, fluoro-ethanediyl group, difluoroethane diyl group, tetrafluoroethane diyl Fluorinated alkanediyl groups such as a group, hexafluoropropanediyl group, octafluorobutanediyl group;
And fluorinated alkenediyl groups such as a fluoroethenediyl group and a difluoroethenediyl group. Among these, a fluorinated alkanediyl group is preferred, and a difluoromethanediyl group is more preferred.

上記LF3としては、酸素原子、−CO−O−*及び−SO−O−*が好ましく、−CO−O−*がより好ましい。 As the L F3, oxygen atom, preferably -CO-O- * f and -SO 2 -O- * f, -CO- O- * f is more preferable.

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。 The monovalent organic group represented by R 22, for example, an acid-dissociable group, a hydrocarbon group or the like of an alkali dissociable group or a substituent 1 to 30 carbon atoms which may have a like.

上記構造単位(IVb)としては、例えば下記式(ff2−1)〜(ff2−3)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (IVb) include structural units represented by the following formulas (ff2-1) to (ff2-3).

Figure 0006668825
Figure 0006668825

上記式(ff2−1)〜(ff2b−3)中、RF4’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。RF3、LF2、RF6及びuは、上記式(ff2)と同義である。uが2又は3である場合、複数のLF2及びRF6はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。 In the above formulas (ff2-1) to (ff2b-3), R F4 ′ is a divalent linear, branched or cyclic, saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R F3 , L F2 , R F6 and u have the same meaning as in the above formula (ff2). When u is 2 or 3, a plurality of L F2 and R F6 may be the same or different.

[A2]重合体が構造単位(IVb)を含有する場合、[A2]重合体を構成する全構造単位に対する上記構造単位(IVb)の含有割合の下限としては、5モル%が好ましい。上記構造単位(IVb)の含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、60モル%がより好ましく、40モル%がさらに好ましい。[A]重合体は構造単位(IVb)の含有割合を上記範囲とすることで、感放射線性樹脂組成物(I)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。   When the polymer [A2] contains the structural unit (IVb), the lower limit of the content ratio of the structural unit (IVb) to all the structural units constituting the polymer [A2] is preferably 5 mol%. The upper limit of the content ratio of the structural unit (IVb) is preferably 80 mol%, more preferably 60 mol%, and still more preferably 40 mol%. [A] By adjusting the content of the structural unit (IVb) in the polymer in the above range, the surface of the resist film formed from the radiation-sensitive resin composition (I) has a reduced dynamic contact angle in alkali development. Can be further improved.

[他の構造単位]
[A]重合体は、上記構造単位(I)〜(IV)以外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。上記他の構造単位の含有割合の上限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して20モル%が好ましく、10モル%がより好ましい。
[Other structural units]
[A] The polymer may have a structural unit other than the structural units (I) to (IV). Examples of the other structural unit include a structural unit containing a non-dissociable alicyclic hydrocarbon group. The upper limit of the content ratio of the other structural units is preferably 20 mol%, more preferably 10 mol%, based on all the structural units constituting the polymer [A].

感放射線性樹脂組成物(I)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 (I) 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] Method for synthesizing polymer>
[A] The polymer can be synthesized, for example, by polymerizing a monomer giving 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、例えば
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などが挙げられる。
Examples of the radical polymerization initiator include azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), and 2,2′-azobis (2-cyclopropyl) Azo radical initiators such as propionitrile), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate;
Peroxide-based radical initiators such as benzoyl peroxide, t-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide and the like can be mentioned.

これらの中で、AIBN及びジメチル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。   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、ノルボルナン等の脂環式炭化水素類;
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、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール類;
アミド系溶媒としては、例えば
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類、N−メチルピロリドン、N,N’−ジメチルイミダゾリジノン等の環状アミド類等のアミド類などが挙げられる。
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;
Alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, decalin, norbornane;
Aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene and cumene;
Halogenated hydrocarbons such as chlorobutanes, bromohexanes, dichloroethanes, hexamethylene dibromide, and chlorobenzene;
Saturated carboxylic 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 and 2-heptanone;
Ethers such as tetrahydrofuran, dimethoxyethanes and diethoxyethanes;
Alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 4-methyl-2-pentanol and propylene glycol monomethyl ether;
Examples of the amide solvent include linear amides such as N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpropionamide, and the like. And amides such as cyclic amides such as N-methylpyrrolidone and N, N'-dimethylimidazolidinone.

これらの中で、ケトン類、アルコール系溶媒及びエーテル類が好ましい。これらの重合に使用される溶媒は、1種単独で又は2種以上を併用してもよい。   Among these, ketones, alcohol solvents and ethers are preferred. The solvents used in these polymerizations may be used alone or in combination of two or more.

上記重合における反応温度の下限としては、通常40℃であり、50℃が好ましい。上記反応温度の上限としては、通常150℃であり、120℃が好ましい。反応時間の下限としては、通常1時間である。上記反応時間の上限としては、通常48時間であり、24時間が好ましい。   The lower limit of the reaction temperature in the above polymerization is usually 40 ° C, preferably 50 ° C. The upper limit of the reaction temperature is usually 150 ° C, preferably 120 ° C. The lower limit of the reaction time is usually one hour. The upper limit of the reaction time is usually 48 hours, and preferably 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)の下限は、1,000が好ましく、2,000がより好ましく、2,500がさらに好ましく、3,000が特に好ましい。上記Mwの上限は、50,000が好ましく、30,000がより好ましく、20,000がさらに好ましく、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、感放射線性樹脂組成物(I)の塗布性及び現像欠陥抑制性が向上する。[A]重合体のMwが上記下限未満であると、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] The lower limit of the weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer is preferably 1,000, more preferably 2,000, still more preferably 2,500, and 3,000. Is particularly preferred. The upper limit of Mw is preferably 50,000, more preferably 30,000, still more preferably 20,000, and particularly preferably 15,000. [A] When the Mw of the polymer is in the above range, the coating property and the development defect suppressing property of the radiation-sensitive resin composition (I) are improved. [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]重合体のGPCによるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)に対するMwの比(Mw/Mn)の下限は、通常1であり、1.1が好ましい。上記Mw/Mnの上限は、通常5であり、3が好ましく、2.5がよりに好ましい。   [A] The lower limit of the ratio of Mw (Mw / Mn) to the number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene by GPC of the polymer is usually 1, and preferably 1.1. The upper limit of Mw / Mn is usually 5, preferably 3 and more preferably 2.5.

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
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
The Mw and Mn of the polymer in the present specification are values measured using gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
GPC column: 2 “G2000HXL”, 1 “G3000HXL”, 1 “G4000HXL” from Tosoh Column temperature: 40 ° C.
Elution solvent: tetrahydrofuran Flow rate: 1.0 mL / min Sample concentration: 1.0% by mass
Sample injection volume: 100 μL
Detector: Differential refractometer Standard substance: Monodisperse polystyrene

<[B]酸発生体>
[B]酸発生体は、放射線照射により酸を発生する物質である。その酸の作用により[A]重合体の酸解離性基が解離してカルボキシ基等の極性基が生じ、その結果、[A]重合体のエッチングレートが変化する。[B]酸発生体の含有形態としては、後述するような化合物の形態(以下、適宜「[B]酸発生剤」と称する)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 generates an acid upon irradiation with radiation. The acid dissociable group of the polymer [A] is dissociated by the action of the acid to generate a polar group such as a carboxy group, and as a result, the etching rate of the polymer [A] changes. [B] The acid generator may be contained in any of the following compound forms (hereinafter referred to as "[B] acid generator" as appropriate) or in a form incorporated as a part of the polymer. Both forms may be used.

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

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

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

[B]酸発生体は下記式(b)で表される化合物を含むことが好ましい。[B]酸発生体が下記構造を有する化合物を含むことで、パターンの断面形状の矩形性をより向上させることができる。   [B] The acid generator preferably contains a compound represented by the following formula (b). [B] When the acid generator contains a compound having the following structure, the rectangularity of the cross-sectional shape of the pattern can be further improved.

Figure 0006668825
Figure 0006668825

上記式(b)中、RB1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。RB2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 (b), R B1 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. RB2 is a fluorinated alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms. X + is a monovalent radiation-sensitive onium cation.

上記RB1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脂環式飽和炭化水素基;
ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基等の多環の脂環式不飽和炭化水素基などが挙げられる。
Examples of the monovalent group such as cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, cyclononyl group, cyclodecyl group, cycloalkyl groups such as cyclododecyl containing ring members 6 or more alicyclic structure represented by R B1 ;
Cycloalkenyl groups such as cyclohexenyl group, cycloheptenyl group, cyclooctenyl group, cyclodecenyl group;
Polycyclic alicyclic saturated hydrocarbon groups such as a norbornyl group, an adamantyl group, a tricyclodecyl group, and a tetracyclododecyl group;
And polycyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon groups such as a norbornenyl group and a tricyclodecenyl group.

上記RB1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含有基;
ノルボルナンスルトン−イル基等のスルトン構造含有基;
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構造含有基;
アザシクロヘキシル基、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構造含有基;
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構造含有基などが挙げられる。
Examples of the monovalent group including ring members 6 or more aliphatic heterocyclic structure represented by R B1, for example, norbornane lactone - yl lactone structure-containing group such as a group;
A sultone structure-containing group such as a norbornane sultone-yl group;
An oxygen atom-containing heterocyclic structure-containing group such as an oxacycloheptyl group or an oxanorbornyl group;
A nitrogen-containing heterocyclic structure-containing group such as an azacyclohexyl group, an azacycloheptyl group or a diazabicyclooctane-yl group;
Examples thereof include a sulfur atom-containing heterocyclic structure-containing group such as a thiacycloheptyl group and a thianorbornyl group.

B1で表される基の環員数の下限としては、上述の酸の拡散長がさらに適度になる観点から8が好ましく、9がより好ましく、10がさらに好ましい。一方、上記環員数の上限としては、15が好ましく、13がより好ましい。 The lower limit of the number of ring members of the group represented by R B1 is preferably 8, more preferably 9, and still more preferably 10, from the viewpoint that the above-mentioned acid diffusion length becomes more appropriate. On the other hand, the upper limit of the number of ring members is preferably 15 and more preferably 13.

B1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価の基及び環員数6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、アダマンタン−1−イルオキシカルボニル基、ノルボルナンスルトン−2−イルオキシカルボニル基及びピペリジン−1−イルスルホニル基がより好ましい。 As R B1 , among these, a monovalent group containing an alicyclic structure having 9 or more ring members and a monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 6 or more ring members are preferable, and an adamantyl group and a hydroxyadamantyl group are preferred. Norbornane lactone-yl group, 5-oxo-4-oxatricyclo [4.3.1.1 3,8 ] undecane-yl group, adamantane-1-yloxycarbonyl group, norbornane sultone-2-yloxycarbonyl Groups and piperidin-1-ylsulfonyl groups are more preferred.

上記RB2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。 Fluorinated alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms represented by R B2, for example methylene bridge, ethanediyl group, one or more hydrogen atom of the alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms such as propane-diyl group With a fluorine atom.

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、1,1,2−トリフルオロブタンジイル基及び1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロプロパンジイル基がさらに好ましい。 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 Fluorinated alkanediyl groups are more preferred, 1,1-difluoromethanediyl group, 1,1-difluoroethanediyl group, 1,1,3,3,3-pentafluoro-1,2-propanediyl group, 1,1 , 2,2-tetrafluoroethanediyl, 1,1,2,2-tetrafluorobutanediyl, 1,1,2,2-tetrafluorohexanediyl, 1,1,2-trifluorobutanediyl And 1,1,2,2,3,3-hexafluoropropanediyl groups are more preferred.

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、露光光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、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(b−a)で表されるスルホニウムカチオン、下記式(b−b)で表されるテトラヒドロチオフェニウムカチオン及び下記式(b−c)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 is decomposed by irradiation with exposure light. In the exposed portion, a sulfonic acid is generated from a proton generated by the decomposition of the radiation-sensitive onium cation and a sulfonate anion. 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, and examples of the cation containing I (iodine) as an element include an iodonium cation. Among these, a sulfonium cation represented by the following formula (ba), a tetrahydrothiophenium cation represented by the following formula (bb) and an iodonium cation represented by the following formula (bc) preferable.

Figure 0006668825
Figure 0006668825

上記式(b−a)中、RB3、RB4及びRB5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−RBB1若しくは−SO−RBB2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。RBB1及びRBB2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。b1、b2及びb3は、それぞれ独立して0〜5の整数である。RB3〜RB5並びにRBB1及びRBB2がそれぞれ複数の場合、複数のRB3〜RB5並びにRBB1及びRBB2はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。 In the above formula (ba), R B3 , R B4 and R B5 each independently represent a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkyl group. aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms, a or a -OSO 2 -R BB1 or -SO 2 -R BB2, or two or more are combined with each other configured ring of these groups . R BB1 and R BB2 each independently represent a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, 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. b1, b2 and b3 are each independently an integer of 0 to 5. R B3 to R B5 and, if a plurality R BB1 and R BB2 are each the plurality of R B3 to R B5 and R BB1 and R BB2 may each be the same or different.

上記式(b−b)中、RB6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。b4は0〜7の整数である。RB6が複数の場合、複数のRB6は同一でも異なっていてもよく、また、複数のRB6は、互いに合わせられ構成される環構造を表してもよい。RB7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。b5は、0〜6の整数である。RB7が複数の場合、複数のRB7は同一でも異なっていてもよく、また、複数のRB7は互いに合わせられ構成される環構造を表してもよい。nは、0〜3の整数である。 In the formula (bb), RB6 represents a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 8 carbon atoms. It is. b4 is an integer of 0 to 7. If R B6 is plural, the plurality of R B6 may be the same or different, and plural R B6 may represent a constructed ring aligned with each other. R B7 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. b5 is an integer of 0 to 6. If R B7 is plural, R B7 may be the same or different, and plural R B7 may represent a keyed configured ring structure. n b is an integer of 0 to 3.

上記式(b−c)中、RB8及びRB9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−RBB3若しくは−SO−RBB4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。RBB3及びRBB4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。b6及びb7は、それぞれ独立して0〜5の整数である。RB8、RB9、RBB3及びRBB4がそれぞれ複数の場合、複数のRB8、RB9、RBB3及びRBB4はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。 In the above formula ( bc ), R B8 and R B9 each independently represent a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a substituted or unsubstituted C 6 12 aromatic hydrocarbon group, or an -OSO 2 -R BB3 or -SO 2 -R BB4, or two or more are combined with each other configured ring of these groups. R BB3 and R BB4 each independently represent a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, 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. b6 and b7 are each independently an integer of 0 to 5. R B8, R B9, R BB3 and when R BB4 is plural respective plurality of R B8, R B9, R BB3 and R BB4 may have respectively the same or different.

上記RB3〜RB9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RB3〜RB9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RB3〜RB5、RB8及びRB9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RB6及びRB7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 B3 to R B9 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an n-butyl group.
Examples of the unsubstituted branched alkyl group represented by R B3 to R B9 include an i-propyl group, an i-butyl group, a sec-butyl group, and a t-butyl group.
As the R B3 to R B5, unsubstituted aromatic hydrocarbon groups represented by R B8 and R B9, for example, a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, mesityl group, an aryl group such as phenyl or naphthyl;
And aralkyl groups such as benzyl group and phenethyl group.
Examples of the unsubstituted aromatic hydrocarbon group represented by RB6 and RB7 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 which may substitute a hydrogen atom of the alkyl group and the 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. Of these, a halogen atom is preferred, and a fluorine atom is more preferred.

上記RB3〜RB9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及び−OSO−RBB5、−SO−RBB5が好ましく、フッ素化アルキル基及び非置換の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。RBB5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。 Examples of the R B3 to R B9, unsubstituted, straight or branched alkyl group, a fluorinated alkyl group, an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group and -OSO 2 -R BB5, -SO 2 - R BB5 is preferred, a fluorinated alkyl group and an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group are more preferred, and a fluorinated alkyl group is even more preferred. R BB5 is an unsubstituted monovalent alicyclic hydrocarbon group or an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group.

上記式(b−a)におけるb1、b2及びb3としては、0〜2の整数が好ましく、0及び1がより好ましく、0がさらに好ましい。
上記式(b−b)におけるb4としては、0〜2の整数が好ましく、0及び1がより好ましく、1がさらに好ましい。b5としては、0〜2の整数が好ましく、0及び1がより好ましく、0がさらに好ましい。nとしては、1〜3の整数が好ましく、2及び3がより好ましく、2がさらに好ましい。
上記式(b−c)におけるb6及びb7としては、0〜2の整数が好ましく、0及び1がより好ましく、0がさらに好ましい。
In the above formula (ba), b1, b2 and b3 are preferably integers of 0 to 2, more preferably 0 and 1, and still more preferably 0.
B4 in the above formula (bb) is preferably an integer of 0 to 2, more preferably 0 and 1, and still more preferably 1. b5 is preferably an integer of 0 to 2, more preferably 0 and 1, and even more preferably 0. The n b, is preferably an integer of 1 to 3, more preferably 2 and 3, 2 is more preferable.
In the above formula (bc), b6 and b7 are preferably integers of 0 to 2, more preferably 0 and 1, and still more preferably 0.

上記Xとしては、上記式(b−a)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。 X + is preferably a cation represented by the above formula (ba), and more preferably a triphenylsulfonium cation.

上記式(b)で表される酸発生剤としては、例えば、下記式(b−1)〜(b−16)で表される化合物(以下、「化合物(b−1)〜(b−16)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the acid generator represented by the formula (b) include compounds represented by the following formulas (b-1) to (b-16) (hereinafter, referred to as “compounds (b-1) to (b-16) ))).

Figure 0006668825
Figure 0006668825

[B]酸発生剤としては、これらの中でも、オニウム塩化合物が好ましく、スルホニウム塩及びテトラヒドロチオフェニウム塩がより好ましく、化合物(b−1)、化合物(b−12)、化合物(b−13)及び化合物(b−14)がさらに好ましい。   [B] As the acid generator, among these, an onium salt compound is preferable, a sulfonium salt and a tetrahydrothiophenium salt are more preferable, and the compound (b-1), the compound (b-12), and the compound (b-13) ) And compound (b-14) are more preferred.

[B]酸発生体が[B]酸発生剤の場合、形成されるプレパターンのパターン形状を良好なものとする観点から、[A]重合体100質量部に対する[B]酸発生剤の含有量の下限としては、0.1質量部が好ましく、0.5質量部がより好ましく、1質量部がさらに好ましく、3質量部が特に好ましい。一方、[B]酸発生剤の含有量の上限としては、40質量部が好ましく、35質量部がより好ましく、30質量部がさらに好ましく、25質量部が特に好ましい。[B]酸発生剤の含有量を上記範囲とすることで上記プレパターンの矩形性が向上する。[B]酸発生体は、1種又は2種以上を用いることができる。   When the acid generator [B] is the acid generator [B], the content of the acid generator [B] relative to 100 parts by mass of the polymer [A] is from the viewpoint of improving the pattern shape of the formed pre-pattern. The lower limit of the amount is preferably 0.1 part by mass, more preferably 0.5 part by mass, still more preferably 1 part by mass, and particularly preferably 3 parts by mass. On the other hand, the upper limit of the content of the acid generator [B] is preferably 40 parts by mass, more preferably 35 parts by mass, still more preferably 30 parts by mass, and particularly preferably 25 parts by mass. [B] By setting the content of the acid generator in the above range, the rectangularity of the pre-pattern is improved. [B] One or more acid generators can be used.

<[C]溶媒>
感放射線性樹脂組成物(I)は、[C]溶媒を含有する。[C]溶媒は[A]重合体及び[B]酸発生体、並びに必要に応じて含有される[D]酸拡散制御体、[E]重合体及びその他の任意成分を溶解又は分散することができるものであれば特に限定されない。[C]溶媒としては、例えばアルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、エステル系溶媒、化水素系溶媒等が挙げられる。
<[C] solvent>
The radiation-sensitive resin composition (I) contains a solvent [C]. [C] Solvent dissolves or disperses [A] polymer and [B] acid generator, and [D] acid diffusion controller, [E] polymer and other optional components contained as necessary. There is no particular limitation as long as it is possible. [C] Solvents include, for example, alcohol solvents, ether solvents, ketone solvents, amide solvents, ester solvents, hydride 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3〜18の多価アルコール系溶媒;
プロピレングリコールモノエチルエーテル等の炭素数3〜19の多価アルコール部分エーテル系溶媒などが挙げられる。
Examples of the alcohol-based solvent include aliphatic monoalcohol-based 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 polyhydric alcohol solvent having 3 to 18 carbon atoms such as 1,2-propylene glycol;
Examples thereof include polyhydric alcohol partial ether solvents having 3 to 19 carbon atoms such as propylene glycol monoethyl 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、ジブチルエーテル等のジ脂肪族エーテル系溶媒;
アニソール、ジフェニルエーテル等の含芳香環エーテル系溶媒;
テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル系溶媒などが挙げられる。
Examples of the ether solvent include dialiphatic ether solvents such as diethyl ether, dipropyl ether and dibutyl ether;
Aromatic ring ether solvents such as anisole and diphenyl ether;
And cyclic ether solvents such as tetrahydrofuran and dioxane.

ケトン系溶媒としては、例えば
アセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル−iso−ブチルケトン、メチル−n−アミルケトン、エチル−n−ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジ−iso−ブチルケトン、トリメチルノナノン、アセトフェ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アルコール系溶媒及びケトン系溶媒;
2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン等のジケトン系溶媒などが挙げられる。
Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-iso-butyl ketone, methyl-n-amyl ketone, ethyl-n-butyl ketone, methyl-n-hexyl Chain ketone solvents such as ketone, di-iso-butyl ketone, trimethylnonanone, acetophenone;
Alcohol solvents and ketone solvents such as cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone, and methylcyclohexanone;
Diketone solvents such as 2,4-pentanedione and acetonylacetone are exemplified.

アミド系溶媒としては、例えば
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;
N−メチルピロリドン、N,N’−ジメチルイミダゾリジノン等の環状アミド系溶媒などが挙げられる。
Examples of the amide solvent include linear amides such as N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpropionamide, and the like. System solvent;
And cyclic amide solvents such as N-methylpyrrolidone and N, N'-dimethylimidazolidinone.

エステル系溶媒としては、例えば
酢酸n−ブチル、乳酸エチル等のモノカルボン酸エステル系溶媒;
γ−ブチロラクトン、バレロラクトン等のラクトン系溶媒;
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などが挙げられる。
Examples of the ester solvent include monocarboxylic acid ester solvents such as n-butyl acetate and ethyl lactate;
lactone solvents such as γ-butyrolactone and valerolactone;
Polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvents such as propylene glycol monomethyl ether acetate;
Polyvalent carboxylic acid diester solvents such as diethyl oxalate;
Examples thereof include carbonate solvents such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate.

これらの中で、アルコール系溶媒及びケトン系溶媒が好ましく、多価アルコール部分エーテルカルボキシレート系溶媒及び環状ケトン系溶媒がより好ましい。[C]溶媒は、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。   Of these, alcohol solvents and ketone solvents are preferred, and polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvents and cyclic ketone solvents are more preferred. [C] The solvent can be used alone or in combination of two or more.

<[D]酸拡散制御体>
感放射線性樹脂組成物(I)は、必要に応じて[D]酸拡散制御体を含有してもよい。[D]酸拡散制御体は、露光により[B]酸発生体から生じる酸のレジスト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する。その結果、得られる感放射線性樹脂組成物(I)の貯蔵安定性がさらに向上する。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(I)が得られる。[D]酸拡散制御体の感放射線性樹脂組成物(I)における含有形態としては、後述するような低分子化合物である酸拡散制御剤の形態(以下、適宜「酸拡散制御剤」ともいう)でも、重合体の一部として組み込まれた酸拡散制御基の形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[D] Acid diffusion controller>
The radiation-sensitive resin composition (I) may optionally contain [D] an acid diffusion controller. The [D] acid diffusion controller has an effect of controlling the diffusion phenomenon of the acid generated from the [B] acid generator by exposure in the resist film, and suppressing an undesired chemical reaction in the non-exposed region. As a result, the storage stability of the obtained radiation-sensitive resin composition (I) is further improved. In addition, the resolution as a resist is further improved, and a line width change of a resist pattern due to a change in a laying time from exposure to development processing can be suppressed, so that a radiation-sensitive resin composition (I ) Is obtained. [D] As the content form of the acid diffusion controller in the radiation-sensitive resin composition (I), a form of an acid diffusion controller which is a low molecular compound as described below (hereinafter, also referred to as “acid diffusion controller” as appropriate) ) Or acid diffusion controlling groups incorporated as part of the polymer, or both.

上記[D]酸拡散制御剤としては、例えば下記式(c−1)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。   Examples of the acid diffusion controller [D] include compounds represented by the following formula (c-1) (hereinafter, also referred to as “nitrogen-containing compound (I)”) and compounds having two nitrogen atoms in the same molecule (Hereinafter also referred to as “nitrogen-containing compound (II)”), a compound having three nitrogen atoms (hereinafter also referred to as “nitrogen-containing compound (III)”), an amide group-containing compound, a urea compound, and a nitrogen-containing heterocyclic compound And the like.

Figure 0006668825
Figure 0006668825

上記式(c−1)中、RC1、RC2及びRC3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 (c-1), R C1 , R C2 and R C3 are each independently a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group, aryl group or aralkyl group which may be substituted. It is.

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などが挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing compound (I) include monoalkylamines such as n-hexylamine; dialkylamines such as di-n-butylamine; trialkylamines such as triethylamine; and aromatic amines such as aniline. Can be

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などが挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing compound (III) include polyamine compounds such as polyethyleneimine and polyallylamine; and 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, and N-methylpyrrolidone. Can be

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, and tributylthiourea.

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、ピラジン、ピラゾールなどが挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing heterocyclic compound include pyridines such as pyridine and 2-methylpyridine, pyrazine, pyrazole and the like.

また、上記酸拡散制御剤として、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酸拡散制御剤としては、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等が挙げられる。   Further, as the acid diffusion controller, a compound having an acid dissociable group can be used. Examples of the acid diffusion controller having such an acid dissociable group include N- (t-butoxycarbonyl) piperidine, N- (t-butoxycarbonyl) imidazole, N- (t-butoxycarbonyl) benzimidazole, and N- (t-butoxycarbonyl) benzimidazole. (T-butoxycarbonyl) -2-phenylbenzimidazole, N- (t-butoxycarbonyl) di-n-octylamine, N- (t-butoxycarbonyl) diethanolamine, N- (t-butoxycarbonyl) dicyclohexylamine, N -(T-butoxycarbonyl) diphenylamine, N- (t-butoxycarbonyl) -4-hydroxypiperidine and the like.

また、酸拡散制御体として、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(c−2)で表されるスルホニウム塩化合物、下記式(c−3)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 acid diffusion controller, a photo-degradable base that is exposed to light to generate a weak acid can be used. Examples of the photodisintegrable base include an onium salt compound which decomposes upon exposure to light and loses the acid diffusion controllability. Examples of the onium salt compound include a sulfonium salt compound represented by the following formula (c-2) and an iodonium salt compound represented by the following formula (c-3).

Figure 0006668825
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上記式(c−2)及び式(c−3)中、RC4〜RC8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、RCC1−COO、RCC1−SO 又は下記式(c−4)で表されるアニオンである。但し、RCC1は、アルキル基、アリール基又はアラルキル基である。 In the formulas (c-2) and (c-3), R C4 to R C8 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxy group, or a halogen atom. E and Q are each independently an OH , R CC1 —COO , R CC1 —SO 3 or an anion represented by the following formula (c-4). Here, R CC1 is an alkyl group, an aryl group or an aralkyl group.

Figure 0006668825
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上記式(c−4)中、RC9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。nは0〜2の整数である。nが2の場合、複数のRC9はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。 In the above formula (c-4), R C9 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, in which some or all of the hydrogen atoms may be substituted with a fluorine atom, or a carbon atom having 1 to 12 carbon atoms. 12 straight-chain or branched alkoxyl groups. n c is an integer of 0-2. If n c is 2, it may be different in each of the plurality of R C9 same.

感放射線性樹脂組成物(I)が[D]酸拡散制御剤を含有する場合、[A]重合体100質量部に対する[D]酸拡散制御剤の含有量の下限としては、0.1質量部が好ましく、0.3質量部がより好ましい。一方、上記含有量の上限としては、10質量部が好ましく、8質量部がより好ましく、5質量部がさらに好ましい。   When the radiation-sensitive resin composition (I) contains the [D] acid diffusion controller, the lower limit of the content of the [D] acid diffusion controller relative to 100 parts by mass of the polymer [A] is 0.1 mass. Parts by mass, more preferably 0.3 parts by mass. On the other hand, the upper limit of the content is preferably 10 parts by mass, more preferably 8 parts by mass, and still more preferably 5 parts by mass.

<[E]重合体>
[E]重合体は、[A]重合体以外のフッ素原子含有重合体であり、[A]重合体よりもフッ素原子含有率が大きい重合体であって、撥水性重合体添加剤である。当該感放射線性組成物が、[E]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[E]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[E]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。このように感放射線性樹脂組成物(I)が[E]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。
<[E] polymer>
The polymer [E] is a fluorine atom-containing polymer other than the polymer [A], is a polymer having a larger fluorine atom content than the polymer [A], and is a water-repellent polymer additive. When the radiation-sensitive composition contains the [E] polymer, and the resist film is formed, the distribution of the [E] polymer in the film near the surface of the resist film due to the oil repellency characteristics of the [E] polymer in the film. It tends to be unevenly distributed, and can suppress elution of an acid generator, an acid diffusion controller, and the like during immersion exposure to the immersion medium. Further, due to the water-repellent characteristics of the polymer [E], 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. Further, the receding contact angle between the resist film and the immersion medium is increased, and high-speed scanning exposure can be performed without leaving water droplets. When the radiation-sensitive resin composition (I) contains the polymer [E], a resist film suitable for the liquid immersion exposure method can be formed.

感放射線性樹脂組成物(I)が[E]重合体を有する場合、[E]重合体のフッ素原子含有率の下限としては、1質量%が好ましく、2質量%がより好ましく、3質量%がさらに好ましく、5質量%が特に好ましい。一方、上記含有率の上限としては、60質量%が好ましく、40質量%がより好ましく、30質量%がさらに好ましい。[E]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。 When the radiation-sensitive resin composition (I) has the polymer [E], the lower limit of the fluorine atom content of the polymer [E] is preferably 1% by mass, more preferably 2% by mass, and 3% by mass. Is more preferable, and 5% by mass is particularly preferable. On the other hand, the upper limit of the content is preferably 60% by mass, more preferably 40% by mass, and still more preferably 30% by mass. [E] If the fluorine atom content of the polymer is less than the above lower limit, the hydrophobicity of the resist film surface may decrease. The fluorine atom content (% by mass) of the polymer can be calculated from the structure of the polymer obtained by measuring the 13 C-NMR spectrum.

[E]重合体におけるフッ素原子の含有形態は特に限定されず、主鎖、側鎖及び末端のいずれに結合するものでもよいが、フッ素原子を含む構造単位を有することが好ましい。   [E] The form of the fluorine atom contained in the polymer is not particularly limited, and may be any of a main chain, a side chain and a terminal, but preferably has a structural unit containing a fluorine atom.

[E1]重合体としては、フッ素原子を含む構造単位として、[A]重合体における構造単位(IVa)、構造単位(IVb)及びこれらの組み合わせを有することが好ましい。[E1]重合体は、構造単位(IVa)及び構造単位(IVb)をそれぞれ1種又は2種以上有していてもよい。   [E1] The polymer preferably has a structural unit (IVa), a structural unit (IVb) and a combination thereof in the polymer [A] as a structural unit containing a fluorine atom. [E1] The polymer may have one or more structural units (IVa) and two or more structural units (IVb), respectively.

上記構造単位(IVa)及び構造単位(IVb)の含有割合の下限としては、[E]重合体を構成する全構造単位に対して、10モル%が好ましく、15モル%がより好ましく、20モル%がさらに好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、90モル%が好ましく、85モル%がより好ましく、80モル%がさらに好ましい。   The lower limit of the content ratio of the structural unit (IVa) and the structural unit (IVb) is preferably 10 mol%, more preferably 15 mol%, and more preferably 20 mol%, based on all the structural units constituting the polymer [E]. % Is more preferred. On the other hand, the upper limit of the content ratio is preferably 90 mol%, more preferably 85 mol%, and still more preferably 80 mol%.

また、[E]重合体としては、酸解離性基を含む構造単位を有することが好ましい。酸解離性基を含む構造単位としては、[A]重合体における構造単位(II)等が挙げられる。   Further, the polymer [E] preferably has a structural unit containing an acid-dissociable group. Examples of the structural unit containing an acid dissociable group include the structural unit (II) in the polymer [A].

感放射線性樹脂組成物(I)が[E]重合体を含有する場合、[A]重合体100質量部に対する[E]重合体の含有量の下限としては、0.1質量部が好ましく、0.2質量部がより好ましく、0.5質量部がさらに好ましく、1質量部が特に好ましい。一方、上記含有量の上限としては、30質量部が好ましく、20質量部がより好ましく、15質量部がさらに好ましく、10質量部が特に好ましい。   When the radiation-sensitive resin composition (I) contains the polymer [E], the lower limit of the content of the polymer [E] to 100 parts by mass of the polymer [A] is preferably 0.1 part by mass, 0.2 parts by mass is more preferable, 0.5 parts by mass is more preferable, and 1 part by mass is particularly preferable. On the other hand, the upper limit of the content is preferably 30 parts by mass, more preferably 20 parts by mass, still more preferably 15 parts by mass, and particularly preferably 10 parts by mass.

[E]重合体は、上述した[A]重合体と同様の方法で合成することができる。   The polymer [E] can be synthesized in the same manner as the polymer [A] described above.

[E]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、その下限としては、1,000が好ましく、2,000がより好ましく、2,500がさらに好ましく、3,000が特に好ましい。一方、上記重量平均分子量の上限としては、50,000が好ましく、30,000がより好ましく、20,000がさらに好ましく、15,000が特に好ましい。[E]重合体のMwを上記範囲とすることで、感放射線性樹脂組成物(I)の塗布性及び現像欠陥抑制性が向上する。[E]重合体のMwが上記下限未満であると、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。[E]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。   [E] The weight average molecular weight (Mw) of the polymer in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC) is not particularly limited, but the lower limit is preferably 1,000, more preferably 2,000, and 2,500. Is more preferable, and 3,000 is particularly preferable. On the other hand, the upper limit of the weight average molecular weight is preferably 50,000, more preferably 30,000, still more preferably 20,000, and particularly preferably 15,000. [E] When the Mw of the polymer is in the above range, the coating property and the development defect suppressing property of the radiation-sensitive resin composition (I) are improved. [E] When the Mw of the polymer is less than the above lower limit, a resist film having sufficient heat resistance may not be obtained. [E] When the Mw of the polymer exceeds the above upper limit, the developability of the resist film may decrease.

[E]重合体のGPCによるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)に対するMwの比(Mw/Mn)の下限としては、1が好ましい。一方、上記比の上限としては、5が好ましく、3がより好ましく、2がさらに好ましい。   [E] The lower limit of the ratio (Mw / Mn) of Mw to the number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene by GPC of the polymer is preferably 1. On the other hand, the upper limit of the ratio is preferably 5, more preferably 3, and still more preferably 2.

感放射線性樹脂組成物(I)における[E]重合体の含有量の下限としては、[A2]重合体のレジスト膜表層への偏在化を促進し、感放射線性樹脂組成物(I)のリソグラフィー性能を向上させる観点から、[A2]重合体100質量部に対して、500質量部が好ましく、700質量部がより好ましく、1,000質量部がさらに好ましい。一方、上記含有量の上限としては、100,000質量部が好ましく、20,000質量部がより好ましく、10,000質量部がさらに好ましい。感放射線性樹脂組成物(I)は、[F]重合体を1種又は2種以上含有していてもよい。   The lower limit of the content of the polymer [E] in the radiation-sensitive resin composition (I) is such that the distribution of the polymer [A2] to the surface layer of the resist film is promoted and the radiation-sensitive resin composition (I) From the viewpoint of improving the lithography performance, the amount is preferably 500 parts by mass, more preferably 700 parts by mass, and still more preferably 1,000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer [A2]. On the other hand, the upper limit of the content is preferably 100,000 parts by mass, more preferably 20,000 parts by mass, and still more preferably 10,000 parts by mass. The radiation-sensitive resin composition (I) may contain one or more [F] polymers.

<[F]重合体>
[F]重合体は、[A]重合体よりもフッ素原子含有率が小さく、酸解離性基を含む構造単位を有する重合体である。感放射線性樹脂組成物(I)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([A2]重合体)に、ベース重合体として[F]重合体を含有することが好ましい。[F]重合体としては、[A]重合体における構造単位(II)及び構造単位(III)を有するものが好ましく、その他の構造単位を有していてもよい。
<[F] polymer>
The polymer [F] is a polymer having a smaller fluorine atom content than the polymer [A] and having a structural unit containing an acid-dissociable group. For example, when the polymer [A] is used as a water-repellent polymer additive ([A2] polymer), the radiation-sensitive resin composition (I) contains a polymer [F] as a base polymer. Is preferred. As the polymer [F], those having the structural unit (II) and the structural unit (III) in the polymer [A] are preferable, and may have other structural units.

上記構造単位(II)の含有割合の下限としては、[F]重合体を構成する全構造単位に対して、10モル%が好ましく、20モル%がより好ましい。上記含有割合の上限としては、70モル%が好ましく、60モル%がより好ましい。   The lower limit of the content of the structural unit (II) is preferably 10 mol%, more preferably 20 mol%, based on all structural units constituting the polymer [F]. As a maximum of the above-mentioned content rate, 70 mol% is preferred and 60 mol% is more preferred.

上記構造単位(III)の含有割合の下限としては、[F]重合体を構成する全構造単位に対して、10モル%が好ましく、20モル%がより好ましい。上記含有割合の上限としては、70モル%が好ましく、60モル%がより好ましい。   The lower limit of the content of the structural unit (III) is preferably 10 mol%, more preferably 20 mol%, based on all the structural units constituting the [F] polymer. As a maximum of the above-mentioned content rate, 70 mol% is preferred and 60 mol% is more preferred.

[F]重合体がその他の構造単位を含有する場合、その他の構造単位の下限としてはそれぞれ、[F]重合体を構成する全構造単位に対して、10モル%が好ましい。上記含有割合の上限としては、40モル%が好ましく、30モル%がより好ましい。   When the polymer [F] contains other structural units, the lower limit of the other structural units is preferably 10 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer [F]. As a maximum of the above-mentioned content rate, 40 mol% is preferred and 30 mol% is more preferred.

[F]重合体のMwの下限としては、1,000が好ましく、2,000がより好ましく、3,000がさらに好ましく、5,000が特に好ましい。一方、[F]重合体のMwの上限としては、50,000が好ましく、30,000がより好ましく、20,000がさらに好ましく、15,000が特に好ましい。   [F] The lower limit of the Mw of the polymer is preferably 1,000, more preferably 2,000, still more preferably 3,000, and particularly preferably 5,000. On the other hand, the upper limit of the Mw of the polymer [F] is preferably 50,000, more preferably 30,000, still more preferably 20,000, and particularly preferably 15,000.

[F]重合体のMw/Mnの下限としては、通常1である。一方、上記Mw/Mnの上限としては、通常5であり、3が好ましく、2がさらに好ましい。   [F] The lower limit of Mw / Mn of the polymer is usually 1. On the other hand, the upper limit of Mw / Mn is usually 5, preferably 3 and more preferably 2.

感放射線性樹脂組成物(I)における[F]重合体の含有量の下限としては、[A2]重合体のレジスト膜表層への偏在化を促進し、感放射線性樹脂組成物(I)のリソグラフィー性能を向上させる観点から、[A2]重合体100質量部に対して、500質量部が好ましく、700質量部がより好ましく、1,000質量部がさらに好ましい。一方、上記含有量の上限としては、100,000質量部が好ましく、20,000質量部がより好ましく、10,000質量部がさらに好ましい。感放射線性樹脂組成物(I)は、[F]重合体を1種又は2種以上含有していてもよい。   As the lower limit of the content of the polymer [F] in the radiation-sensitive resin composition (I), the uneven distribution of the polymer [A2] to the surface layer of the resist film is promoted, and the content of the radiation-sensitive resin composition (I) is reduced. From the viewpoint of improving the lithography performance, the amount is preferably 500 parts by mass, more preferably 700 parts by mass, and still more preferably 1,000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer [A2]. On the other hand, the upper limit of the content is preferably 100,000 parts by mass, more preferably 20,000 parts by mass, and still more preferably 10,000 parts by mass. The radiation-sensitive resin composition (I) may contain one or more [F] polymers.

<[G]偏在化促進剤>
感放射線性樹脂組成物(I)は、必要に応じて[G]偏在化促進剤を含有してもよい。[G]偏在化促進剤は、感放射線性樹脂組成物(I)が[E]重合体等の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。感放射線性樹脂組成物(I)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、リソグラフィー性能を損なうことなく、レジスト膜から液浸液への成分の溶出をさらに抑制し、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。
<[G] uneven distribution accelerator>
The radiation-sensitive resin composition (I) may optionally contain [G] a localization promoting agent. [G] The uneven distribution accelerator is more effective when the radiation-sensitive resin composition (I) contains a water-repellent polymer additive such as [E] a polymer. This has the effect of causing segregation on the resist film surface. By adding the uneven distribution accelerator to the radiation-sensitive resin composition (I), the amount of the water-repellent polymer additive to be added can be made smaller than before. Therefore, it is possible to further suppress the elution of components from the resist film into the immersion liquid without deteriorating the lithography performance, and it is possible to perform immersion exposure at a higher speed by high-speed scanning. The hydrophobicity of the resist film surface that suppresses immersion-derived defects can be improved. Examples of such a localization accelerator that can be used include low molecular weight 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 a compound include a lactone compound, a carbonate compound, a nitrile compound, and a polyhydric alcohol.

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。   Examples of the lactone compound include γ-butyrolactone, valerolactone, mevalonic lactone, norbornane lactone, and the like.

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。   Examples of the carbonate compound include propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, and vinylene carbonate.

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。   Examples of the nitrile compound include succinonitrile.

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 polyhydric alcohol include glycerin.

感放射線性樹脂組成物(I)が[G]偏在化促進剤を含有する場合、[G]偏在化促進剤の含有量の下限としては、感放射線性樹脂組成物(I)における重合体の総量100質量部に対して、10質量部が好ましく、15質量部がより好ましく、20質量部がさらに好ましく、25質量部が特に好ましい。上記含有量の上限としては、500質量部が好ましく、300質量部がより好ましく、200質量部がさらに好ましく、100質量部が特に好ましい。   When the radiation-sensitive resin composition (I) contains the [G] uneven distribution accelerator, the lower limit of the content of the [G] uneven distribution accelerator is determined by the polymer of the radiation-sensitive resin composition (I). 10 parts by mass, preferably 15 parts by mass, more preferably 20 parts by mass, and particularly preferably 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total. The upper limit of the content is preferably 500 parts by mass, more preferably 300 parts by mass, further preferably 200 parts by mass, and particularly preferably 100 parts by mass.

<その他の任意成分>
感放射線性樹脂組成物(I)は、上記[A]〜[G]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 ingredients>
The radiation-sensitive resin composition (I) may contain other optional components in addition to the components [A] to [G]. Examples of the other optional components include a surfactant, an alicyclic skeleton-containing compound, and a sensitizer. One or more of these other optional components may be used in combination.

(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(信越化学工業社)、ポリフローNo.75、同No.95(以上、共栄社化学社)、エフトップEF301、同EF303、同EF352(以上、トーケムプロダクツ社)、メガファックF171、同F173(以上、DIC社)、フロラードFC430、同FC431(以上、住友スリーエム社)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(以上、旭硝子工業社)等が挙げられる。感放射線性樹脂組成物(I)における界面活性剤の含有量の上限としては、[A]重合体100質量部に対して通常2質量部である。
(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, and polyethylene glycol dilaurate. Nonionic surfactants such as stearate; commercially available products include KP341 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and Polyflow No. 75; 95 (Kyoeisha Chemical), F-Top EF301, EF303, EF352 (Tokim Products), Megafac F171, F173 (DIC, DIC), Florard FC430, FC431 (Sumitomo 3M) Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC-101, SC-102, SC-103, SC-104, SC-105, SC-106 (above, Asahi Glass Industry Co., Ltd.) No. The upper limit of the surfactant content in the radiation-sensitive resin composition (I) is usually 2 parts by mass based on 100 parts by mass of the polymer [A].

(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 a 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。感放射線性樹脂組成物(I)における脂環式骨格含有化合物の含有量の上限としては、[A]重合体100質量部に対して通常5質量部である。
Examples of the alicyclic skeleton-containing compound include adamantane derivatives such as 1-adamantane carboxylic acid, 2-adamantanone, and t-butyl 1-adamantane carboxylate;
Deoxycholate esters such as t-butyl deoxycholate, t-butoxycarbonylmethyl deoxycholate, 2-ethoxyethyl deoxycholate;
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 . 17, 10 ] dodecane, 2-hydroxy-9-methoxycarbonyl-5-oxo-4-oxa-tricyclo [4.2.1.0 3,7 ] nonane and the like. The upper limit of the content of the alicyclic skeleton-containing compound in the radiation-sensitive resin composition (I) is usually 5 parts by mass based on 100 parts by mass of the polymer [A].

(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、感放射線性樹脂組成物(I)の「みかけの感度」を向上させる効果を奏する。
(Sensitizer)
The sensitizer has the effect of increasing the amount of acid generated from the acid generator [B], and has the effect of improving the "apparent sensitivity" of the radiation-sensitive resin composition (I).

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。感放射線性樹脂組成物(I)における増感剤の含有量の上限としては、[A]重合体100質量部に対して通常2質量部である。   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. The upper limit of the content of the sensitizer in the radiation-sensitive resin composition (I) is usually 2 parts by mass based on 100 parts by mass of the polymer [A].

<感放射線性樹脂組成物(I)の調製方法>
感放射線性樹脂組成物(I)は、例えば[A]重合体、[B]酸発生体、[C]溶媒、必要に応じて含有される任意成分及び[D]酸拡散制御体を所定の割合で混合することにより調製できる。この場合、上記各成分の混合後に、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。感放射線性樹脂組成物(I)の固形分濃度の下限としては、0.1質量%が好ましく、0.5質量%がより好ましく、1質量%がさらに好ましく、1.5質量%が特に好ましい。上記固形分濃度の上限としては、50質量%が好ましく、30質量%がより好ましく、20質量%がさらに好ましく、10質量%が特に好ましい。
<Method of preparing radiation-sensitive resin composition (I)>
The radiation-sensitive resin composition (I) comprises, for example, a polymer [A], an acid generator [B], a solvent [C], optional components contained as needed, and an acid diffusion controller [D]. It can be prepared by mixing in proportions. In this case, it is preferable that, after mixing the above components, the mixture be filtered through a filter having a pore size of about 0.2 μm, for example. The lower limit of the solid concentration of the radiation-sensitive resin composition (I) is preferably 0.1% by mass, more preferably 0.5% by mass, still more preferably 1% by mass, and particularly preferably 1.5% by mass. . The upper limit of the solid content concentration is preferably 50% by mass, more preferably 30% by mass, further preferably 20% by mass, and particularly preferably 10% by mass.

<レジストパターン形成方法>
本発明の別の一態様に係る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)を備える。上記レジスト膜を上述した感放射線性樹脂組成物(I)により形成する。
<Method of forming resist pattern>
A method for forming a resist pattern according to another embodiment of the present invention includes a step of forming a resist film (hereinafter, also referred to as a “resist film forming step”) and a step of exposing the resist film (hereinafter, also referred to as an “exposure step”). And a step of developing the exposed resist film (hereinafter, also referred to as a “development step”). The resist film is formed from the radiation-sensitive resin composition (I) described above.

当該レジストパターン形成方法によれば、上述の感放射線性樹脂組成物(I)を用いているので、優れた焦点深度及びMEEF性能を発揮し、LWRが小さく、かつ欠陥の少ない解像度、断面形状の矩形性及び膜収縮抑制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 method for forming a resist pattern, since the above-mentioned radiation-sensitive resin composition (I) is used, it exhibits excellent depth of focus and MEEF performance, has a small LWR, has few defects, and has a low cross-sectional shape. It is possible to form a resist pattern excellent in rectangularity and film shrinkage suppression. 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、感放射線性樹脂組成物(I)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温度の下限としては、通常60℃であり、80℃が好ましい。一方、PB温度の上限としては、通常140℃であり、120℃が好ましい。PB時間の下限としては、通常5秒であり、10秒が好ましい。一方、PB時間の下限としては、通常600秒であり、300秒が好ましい。形成されるレジスト膜の平均厚さの下限としては、10nmが好ましい。上記平均厚さの上限としては、1,000nmが好ましく、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 (I). Examples of the substrate on which the resist film is formed include conventionally known substrates such as a silicon wafer, silicon dioxide, and a wafer coated with aluminum. Further, an organic or inorganic antireflection film disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 6-12452 or JP-A-59-93448 may be formed on a substrate. Examples of the coating method include spin coating (spin coating), cast coating, and roll coating. After the application, if necessary, a pre-bake (PB) may be performed to volatilize the solvent in the coating film. The lower limit of the PB temperature is usually 60 ° C, preferably 80 ° C. On the other hand, the upper limit of the PB temperature is usually 140 ° C., preferably 120 ° C. The lower limit of the PB time is usually 5 seconds, preferably 10 seconds. On the other hand, the lower limit of the PB time is usually 600 seconds, and preferably 300 seconds. The lower limit of the average thickness of the formed resist film is preferably 10 nm. The upper limit of the average thickness is preferably 1,000 nm, and more preferably 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 irradiated with radiation through a photomask or the like (in some cases, through an immersion medium such as water) to be exposed. Examples of the 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 a 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 beam are more preferable, and ArF excimer laser light, EUV and electron beam are preferable. More 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 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 temperature coefficient of refractive index as small as possible so as to minimize distortion of the optical image projected on the film. In the case of excimer laser light (wavelength: 193 nm), it is preferable to use water from the viewpoint of easy availability and easy handling in addition to the above-described viewpoints. When water is used, an additive that decreases the surface tension of water and increases the surface activity may be added in a small ratio. The additive is preferably one that does not dissolve the resist film on the wafer and has negligible effect on the optical coat on the lower surface of the lens. Distilled water is preferred as the water used.

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より差が生じる。PEB温度の下限としては、通常50℃であり、80℃が好ましい。一方、PEB温度の上限としては、通常180℃であり、130℃が好ましい。PEB時間の下限としては、通常5秒であり、10秒が好ましい。一方、PEB時間の上限としては、通常600秒であり、300秒が好ましい。   After the above exposure, post-exposure bake (PEB) is performed to dissociate the acid dissociable groups of the [A] polymer and the like by the acid generated from the [B] acid generator by the exposure in the exposed portions of the resist film. Is preferably promoted. Due to this PEB, a difference is caused between the exposed part and the unexposed part due to solubility in a developing solution. The lower limit of the PEB temperature is usually 50 ° C., preferably 80 ° C. On the other hand, the upper limit of the PEB temperature is usually 180 ° C., preferably 130 ° C. The lower limit of the PEB time is usually 5 seconds, preferably 10 seconds. On the other hand, the upper limit of the PEB time is usually 600 seconds, and preferably 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。現像工程における現像方法としては、アルカリ現像でも有機溶媒現像よい。
[Development step]
In this step, the resist film exposed in the above 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 dry. As a developing method in the developing step, alkali developing or organic solvent developing may be used.

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。   Examples of the developer used for the development include, in the case of alkali 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, An alkaline aqueous solution in which at least one kind of an alkaline compound such as 1,5-diazabicyclo- [4.3.0] -5-nonene is dissolved is exemplified. Among these, a TMAH aqueous solution is preferable, and a 2.38% by mass TMAH aqueous solution is more preferable.

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、例えば上述の感放射線性樹脂組成物(I)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の下限としては、80質量%が好ましく、90質量%がより好ましく、95質量%がさらに好ましく、99質量%が特に好ましい。現像液中の有機溶媒以外の成分としては、例えば水、シリコンオイル等が挙げられる。   In the case of organic solvent development, examples thereof include organic solvents such as hydrocarbon solvents, ether solvents, ester solvents, ketone solvents, and alcohol solvents, or solvents containing organic solvents. Examples of the organic solvent include one or more of the solvents listed as the solvent [B] in the radiation-sensitive resin composition (I). Of these, ester solvents and ketone solvents are preferred. As the ester solvent, an acetate solvent is preferable, and n-butyl acetate is more preferable. As the ketone solvent, a chain ketone is preferable, and 2-heptanone is more preferable. The lower limit of the content of the organic solvent in the developer is preferably 80% by mass, more preferably 90% by mass, further preferably 95% by mass, and particularly preferably 99% by mass. Components other than the organic solvent in the developer include, for example, water, silicone oil, and the like.

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

本発明の別の一態様に係る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ともいう)、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有機溶媒を主成分とする現像液で現像する工程を備える。上記レジスト膜を感放射線性樹脂組成物(II)により形成する。   A method for forming a resist pattern according to another embodiment of the present invention includes a step of forming a resist film), a step of exposing the resist film, and a developing solution containing the exposed resist film as a main component in an organic solvent. And a step of developing. The resist film is formed from the radiation-sensitive resin composition (II).

当該レジストパターン形成方法によれば、感放射線性樹脂組成物(II)を用いているので、優れた焦点深度及びMEEF性能を発揮し、LWRが小さく、かつ欠陥の少ない解像度、断面形状の矩形性及び膜収縮抑制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 method for forming a resist pattern, since the radiation-sensitive resin composition (II) is used, it exhibits excellent depth of focus and MEEF performance, has a small LWR, has few defects, and has a rectangular shape in cross-sectional shape. In addition, a resist pattern having excellent film shrinkage suppression properties can be formed. Hereinafter, each step of the resist pattern forming method will be described.

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については、上記レジスト膜形成工程及び上記露光工程とそれぞれ同様である。以下、上記露光されたレジスト膜を、有機溶媒を主成分とする現像液で現像する工程について説明する。   The step of forming a resist film and the step of exposing the resist film are the same as the resist film forming step and the exposing step, respectively. Hereinafter, the step of developing the exposed resist film with a developer mainly containing an organic solvent will be described.

[上記露光されたレジスト膜を、有機溶媒を主成分とする現像液で現像する工程]
本工程では、上記レジスト膜を露光する工程で露光されたレジスト膜を、有機溶媒を主成分とする現像液で現像する。これにより、所定のレジストパターンを形成することができる。現像後は、水又はアルコール等のリンス液で洗浄し、乾燥することが一般的である。現像液としては、例えば有機溶媒の含有量が50質量%以上であることが好ましい。
[Step of developing the exposed resist film with a developer mainly containing an organic solvent]
In this step, the resist film exposed in the step of exposing the resist film is developed with a developer containing an organic solvent as a main component. 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 dry. The developer preferably has, for example, an organic solvent content of 50% by mass or more.

有機溶媒としては、上記露光工程において例示したものと同様のものを用いることができる。好ましいもの、現像液中の有機溶媒の含有量についても上記現像工程における場合と同様である。現像方法についても、上記現像工程において例示した方法と同様の方法で行うことができる。   As the organic solvent, the same solvents as those exemplified in the above exposure step can be used. Preferred ones and the content of the organic solvent in the developing solution are the same as those in the developing step. Regarding the developing method, the same method as the method exemplified in the above-mentioned developing step can be employed.

<感放射線性樹脂組成物(II)>
感放射線性樹脂組成物(II)は、[A’]重合体、感放射線性酸発生体、及び溶媒を含有する。感放射線性樹脂組成物(II)は、好適成分として、[D]酸拡散制御体、[E]重合体、[F]重合体及び[G]偏在化促進剤を含有してもよく、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もいてもよい。
<Radiation-sensitive resin composition (II)>
The radiation-sensitive resin composition (II) contains a polymer [A ′], a radiation-sensitive acid generator, and a solvent. The radiation-sensitive resin composition (II) may contain [D] an acid diffusion controller, [E] polymer, [F] polymer and [G] uneven distribution accelerator as suitable components. Other optional components may be contained as long as the effects of the present invention are not impaired.

感放射線性樹脂組成物(II)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、当該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。放射線性樹脂組成物(II)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。   The radiation-sensitive resin composition (II) may contain only a base polymer as a polymer component, or may contain a water-repellent polymer additive in addition to the base polymer. By containing the water-repellent polymer additive, the radiation-sensitive resin composition (II) can suppress elution of the acid generator and the like from the resist film, and the formed resist film surface has a high dynamic contact angle. As a result, the surface of the resist film can exhibit excellent drainage characteristics. Accordingly, in the immersion exposure process, high-speed scan exposure can be performed without having to separately form an upper layer film for shielding the resist film surface from the immersion medium.

感放射線性樹脂組成物(II)が撥水性重合体添加剤を含有する場合の撥水性重合体添加剤としては、感放射線性樹脂組成物(I)の成分として記載したものと同様のものを使用することができ、撥水性重合体添加剤の含有量、感放射線性樹脂組成物(II)における重合体成分の態様としては、感放射線性樹脂組成物(I)の場合と同様である。   When the radiation-sensitive resin composition (II) contains a water-repellent polymer additive, the same water-repellent polymer additive as that described as the component of the radiation-sensitive resin composition (I) is used. The content of the water-repellent polymer additive and the mode of the polymer component in the radiation-sensitive resin composition (II) can be used in the same manner as in the radiation-sensitive resin composition (I).

感放射線性樹脂組成物(II)の感放射線性酸発生体、溶媒、[D]酸拡散制御体、[E]重合体、[F]重合体、[G]偏在化促進剤及びその他の任意成分としては、上記感放射線性樹脂組成物(I)のそれぞれの成分として記載したものと同様のものを使用することができる。また、それぞれの成分として好ましいもの、含有割合等についても、上記感放射線性樹脂組成物(I)の場合と同様である。以下、[A’]重合体について説明する。   Radiation-sensitive acid generator, solvent, [D] acid diffusion controller, [E] polymer, [F] polymer, [G] uneven distribution accelerator of radiation-sensitive resin composition (II) and other optional components As the components, those similar to those described as the respective components of the radiation-sensitive resin composition (I) can be used. The preferred components and the content ratio of each component are the same as those of the radiation-sensitive resin composition (I). Hereinafter, the polymer [A '] will be described.

<[A’]重合体>
[A’]重合体は、構造単位(I’)を有する重合体である。感放射線性樹脂組成物(II)は、[A’]重合体が構造単位(I’)を有することで、LWR性能、解像性、断面形状の矩形性、焦点深度、MEEF性能、現像欠陥抑制性及び膜収縮抑制性に優れるレジストパターンを形成することができる。感放射線性樹脂組成物(II)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、[A’]重合体は、Lのアルキレン鎖(以下、「基(L’)」ともいう)を含む環状骨格を有することで主鎖が剛直性の高いものとなる。この結果、[A’]重合体は、感放射線性酸発生体から生じる酸の拡散長を適度に短くすることができ、また、[A’]重合体は、有機溶媒を主成分とする現像液で現像する際に体積変化等による膜収縮を抑制することができる。そのため、感放射線性樹脂組成物(II)のリソグラフィー性能を向上させることができると考えられる。
<[A ′] polymer>
[A ′] The polymer is a polymer having a structural unit (I ′). The radiation-sensitive resin composition (II) is characterized in that the polymer [A '] has the structural unit (I'), and thus has LWR performance, resolution, rectangular cross-sectional shape, depth of focus, MEEF performance, and development defects. It is possible to form a resist pattern which is excellent in suppressing properties and film shrinking suppressing properties. The reason why the radiation-sensitive resin composition (II) has the above-described structure to achieve the above-described effects is not necessarily clear, but can be inferred, for example, as follows. That is, the [A '] polymer has a cyclic skeleton containing an alkylene chain of L (hereinafter, also referred to as "group (L')"), so that the main chain becomes highly rigid. As a result, the [A ′] polymer can appropriately reduce the diffusion length of the acid generated from the radiation-sensitive acid generator, and the [A ′] polymer can be developed using an organic solvent as a main component. When developing with a liquid, film shrinkage due to a change in volume or the like can be suppressed. Therefore, it is considered that the lithography performance of the radiation-sensitive resin composition (II) can be improved.

感放射線性樹脂組成物(II)におけるベース重合体としての[A]重合体(以下、「[A1’]重合体」ともいう)は、構造単位(I’)以外にも、酸解離性基を含む構造単位(II)及び極性基を含む構造単位(III)を有することが好ましく、上記構造単位(I’)〜(III)以外の他の構造単位を有してもよい。   The polymer [A] (hereinafter also referred to as “[A1 ′] polymer)” as a base polymer in the radiation-sensitive resin composition (II) includes, in addition to the structural unit (I ′), an acid-labile group. And a structural unit (III) containing a polar group, and may have a structural unit other than the above structural units (I ′) to (III).

感放射線性樹脂組成物(I)における撥水性重合体添加剤としての[A’]重合体(以下、「[A2’]重合体」ともいう)は、構造単位(I’)以外にも、酸解離性基を含む構造単位(II)を有することが好ましく、極性基を含む構造単位(III)及び構造単位(I’)以外の構造単位であってフッ素原子を含む構造単位(IV)を有してもよく、上記構造単位(I’)〜(IV)以外の他の構造単位を有してもよい。   [A ′] polymer (hereinafter also referred to as “[A2 ′] polymer”) as a water-repellent polymer additive in the radiation-sensitive resin composition (I) includes, in addition to the structural unit (I ′), It is preferable to have a structural unit (II) containing an acid-dissociable group, and a structural unit (IV) containing a fluorine atom, which is a structural unit other than the structural unit (III) containing a polar group and the structural unit (I ′). And may have other structural units other than the above structural units (I ′) to (IV).

[A’]重合体は、上記各構造単位を1種又は2種以上有していてもよい。[A’]重合体の酸解離性基を含む構造単位(II)、極性基を含む構造単位(III)、構造単位(I’)以外の構造単位であってフッ素原子を含む構造単位(IV)及び上記構造単位(I’)〜(III)以外の他の構造単位としては、上記[A]重合体のそれぞれの構造単位として記載したものと同様のものを使用することができる。また、それぞれの構造単位として好ましいものについても、上記[A]重合体の場合と同様である。以下、構造単位(I’)について説明する。   [A '] The polymer may have one or more of the above structural units. [A ′] The structural unit (IV) other than the structural unit (II) containing the acid dissociable group, the structural unit (III) containing the polar group, and the structural unit (I ′) of the polymer and containing a fluorine atom ) And structural units other than the above structural units (I ′) to (III), those similar to those described as the respective structural units of the polymer [A] can be used. Also, preferred as each structural unit is the same as in the case of the polymer [A]. Hereinafter, the structural unit (I ′) will be described.

[構造単位(I’)]
構造単位(I’)は、下記式(1’)で表される構造単位である。

Figure 0006668825
(式(1’)中、R、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。L’は、炭素数2〜8のアルキレン鎖、上記アルキレン鎖が有する水素原子の一部又は全部を置換基で置換した基又は上記アルキレン鎖の炭素−炭素間に硫黄原子、窒素原子若しくは酸素原子を含む基である。)
[Structural unit (I ')]
The structural unit (I ′) is a structural unit represented by the following formula (1 ′).
Figure 0006668825
(In the formula (1 ′), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 5 and R 6 are each Independently, it is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, and L ′ is an alkylene chain having 2 to 8 carbon atoms, or a part or all of the hydrogen atoms of the alkylene chain is a substituent. A substituted group or a group containing a sulfur atom, a nitrogen atom or an oxygen atom between carbon and carbon of the alkylene chain.)

[A’]重合体のR、R、R、R、R及びRについては、上記[A]重合体のそれぞれとして例示したものと同様のものを使用することができる。また、それぞれの成分として好ましいものについても、上記[A]重合体の場合と同様である。以下、基(L’)について説明する。 As for R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 of the polymer [A ′], the same as those exemplified as each of the above polymers [A] can be used. The preferred components are the same as in the case of the polymer [A]. Hereinafter, the group (L ′) will be described.

(基(L’))
基(L’)は、炭素数2〜8のアルキレン鎖、上記アルキレン鎖が有する水素原子の一部又は全部を置換基で置換した基又は上記アルキレン鎖の炭素−炭素間に硫黄原子、窒素原子若しくは酸素原子を含む基である。
(Group (L '))
The group (L ') is an alkylene chain having 2 to 8 carbon atoms, a group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkylene chain is substituted with a substituent, or a sulfur atom or a nitrogen atom between the carbon atoms of the alkylene chain. Alternatively, it is a group containing an oxygen atom.

上記L’で表されるアルキレン鎖が有する水素原子を置換する置換基としては、上記基(L)の置換基として記載したものと同様のものを使用することができる。また、上記置換基として好ましいものにつても、上記基(L)の場合と同様である。上記L’で表されるアルキレン鎖の炭素−炭素間に含まれる硫黄原子及び上記L’で表されるアルキレン鎖の炭素−炭素間に含まれる窒素原子としては、上記基(L)のそれぞれの原子として記載したものと同様のものを使用することができる。また、それぞれの原子として好ましいものにつても、上記基(L)の場合と同様である。   As the substituent for substituting the hydrogen atom of the alkylene chain represented by L ', the same substituents as those described as the substituent for the group (L) can be used. Preferred substituents are the same as those for the group (L). As the sulfur atom contained between the carbon and carbon of the alkylene chain represented by L ′ and the nitrogen atom contained between the carbon and carbon of the alkylene chain represented by L ′, each of the above groups (L) The same ones described as atoms can be used. The preferred atoms are the same as those for the group (L).

上記L’で表されるアルキレン鎖の炭素−炭素間に含まれる酸素原子としては、例えば−O−の酸素原子、−CO−、−COO−、−OCO−等に含まれる酸素原子などが挙げられる。   Examples of the oxygen atom included between carbon and carbon of the alkylene chain represented by L ′ include an oxygen atom of —O—, an oxygen atom included in —CO—, —COO—, and —OCO—. Can be

基(L’)の鎖長としては、構造単位(I’)を与える単量体の重合性の観点から、2〜5の整数が好ましく、2〜4の整数がより好ましい。   The chain length of the group (L ') is preferably an integer of 2 to 5, and more preferably an integer of 2 to 4, from the viewpoint of the polymerizability of the monomer giving the structural unit (I').

上記アルキレン鎖の炭素−炭素間に酸素原子を含む基としては、例えば下記式(L’)で表される基が挙げられる。   Examples of the group containing an oxygen atom between carbon and carbon of the alkylene chain include a group represented by the following formula (L ').

Figure 0006668825
Figure 0006668825

上記式(L’)中、X’は、酸素原子又は−(CH−及び−(CH−の少なくとも一方と連結する酸素原子を含む2価の連結基である。但し、X’はアルキレン鎖を含まない。m及びnは、上記式(L)と同義である。 In the formula (L ′), X ′ is a divalent linking group containing an oxygen atom or an oxygen atom linked to at least one of — (CH 2 ) m — and — (CH 2 ) n —. However, X 'does not include an alkylene chain. m and n have the same meanings as in the above formula (L).

上記X’で表される酸素原子を含む2価の連結基としては、例えば−O−、上記L’で表されるアルキレン鎖の炭素−炭素間に含まれる酸素原子を構成する基として例示した基と同様の基等が挙げられる。   Examples of the divalent linking group containing an oxygen atom represented by the above X ′ include, for example, —O—, a group constituting an oxygen atom included between carbon and carbon of the alkylene chain represented by the above L ′. Examples include the same groups as the groups.

これらの中で、レジスト膜中の[B]酸発生体から生じる酸と[A’]重合体との間の相互作用をより適度に調整し、リソグラフィー性能を向上させる観点から、−O−が好ましい。   Among them, from the viewpoint of more appropriately adjusting the interaction between the acid generated from the [B] acid generator in the resist film and the [A '] polymer and improving the lithography performance, -O- is preferable.

構造単位(I’)としては、例えば上記構造単位(I)として例示した構造単位、下記式(A’−1)〜(A’−4)で表される構造単位(以下、「構造単位(I’−1)〜(I’−4)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (I ′) include structural units exemplified as the structural unit (I) and structural units represented by the following formulas (A′-1) to (A′-4) (hereinafter, “structural unit ( I'-1) to (I'-4) ").

Figure 0006668825
Figure 0006668825

構造単位(I’)としては、構造単位(I−1)〜(I−12)、(I−15)〜(I−17)、(I−20)〜(I−23)、(I−25)〜(I−32)、(I−34)〜(I−36)、(I’−1)及び(I’−2)が好ましい。   As the structural unit (I ′), the structural units (I-1) to (I-12), (I-15) to (I-17), (I-20) to (I-23), (I- 25) to (I-32), (I-34) to (I-36), (I'-1) and (I'-2).

[A1’]重合体の構造単位(I’)の含有割合の下限としては、[A1’]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、8モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。上記構造単位(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、40モル%が特に好ましい。[A2’]重合体の構造単位(I)の含有割合の下限としては、[A2’]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、5モル%がより好ましく、10モル%がさらに好ましく、50モル%が特に好ましい。上記構造単位(I’)の含有割合の上限としては、95モル%が好ましく、90モル%がより好ましく、85モル%がさらに好ましく、80モル%が特に好ましい。[A’]重合体の構造単位(I)の含有割合を上記範囲とすることで、感放射線性樹脂組成物(I’)のリソグラフィー性能を向上させることができる。   The lower limit of the content ratio of the structural unit (I ′) of the polymer [A1 ′] is preferably 1 mol%, more preferably 3 mol%, based on all the structural units constituting the polymer [A1 ′]. 8 mol% is more preferable, and 20 mol% is particularly preferable. The upper limit of the content ratio of the structural unit (I ') is preferably 90 mol%, more preferably 70 mol%, further preferably 50 mol%, and particularly preferably 40 mol%. The lower limit of the content of the structural unit (I) in the [A2 ′] polymer is preferably 1 mol%, more preferably 5 mol%, and more preferably 10 mol%, based on all the structural units constituting the [A2 ′] polymer. Mole% is more preferred, and 50 mol% is particularly preferred. The upper limit of the content ratio of the structural unit (I ') is preferably 95 mol%, more preferably 90 mol%, further preferably 85 mol%, and particularly preferably 80 mol%. [A '] The lithography performance of the radiation-sensitive resin composition (I') can be improved by setting the content of the structural unit (I) of the polymer in the above range.

[A1’]重合体の構造単位(I’)の含有割合としては、[A1’]重合体を構成する全構造単位に対して、100モル%であってもよい。[A1’]重合体の構造単位(I)の含有割合を上記範囲とすることで、[A1’]重合体を均一なものとすることができ、感放射線性樹脂組成物(I’)のリソグラフィー性能をより向上させることができる。   The content ratio of the structural unit (I ′) of the polymer [A1 ′] may be 100 mol% based on all structural units constituting the polymer [A1 ′]. By setting the content of the structural unit (I) in the [A1 ′] polymer within the above range, the [A1 ′] polymer can be made uniform, and the radiation-sensitive resin composition (I ′) Lithography performance can be further 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 giving the structural unit (I ') include a compound represented by the following formula (i') (hereinafter, also referred to as "compound (i ')").

Figure 0006668825
Figure 0006668825

上記式(i’)中、R、R、R、R、R、R及びL’は、上記式(1’)と同義である。 In the formula (i ′), R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and L ′ have the same meanings as in the formula (1 ′).

上記化合物(i’)は例えば上記化合物(i)と同様の方法で合成することができる。   The compound (i ') can be synthesized, for example, by the same method as that for the compound (i).

<[A’]重合体の合成方法>
[A’]重合体は例えば上述した[A]重合体と同様の方法で合成することができる。
<Method for synthesizing [A ′] polymer>
The polymer [A '] can be synthesized, for example, by the same method as the polymer [A] described above.

[A’]重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)の下限は、1,000が好ましく、2,000がより好ましく、2,500がさらに好ましく、3,000が特に好ましい。上記Mwの上限は、50,000が好ましく、30,000がより好ましく、20,000がさらに好ましく、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、感放射線性樹脂組成物(I)の塗布性及び現像欠陥抑制性が向上する。[A’]重合体のMwが上記下限未満であると、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 ′] The lower limit of the weight average molecular weight (Mw) of the polymer in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC) is preferably 1,000, more preferably 2,000, still more preferably 2,500, and 3, 000 is particularly preferred. The upper limit of Mw is preferably 50,000, more preferably 30,000, still more preferably 20,000, and particularly preferably 15,000. [A '] When the Mw of the polymer is in the above range, the coating property and the development defect suppressing property of the radiation-sensitive resin composition (I) are improved. [A '] When the Mw of the polymer is less than the above lower limit, a resist film having sufficient heat resistance may not be obtained.

[A’]重合体のGPCによるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)に対するMwの比(Mw/Mn)の下限は、通常1であり、1.1が好ましい。上記Mw/Mnの上限は、通常5であり、3が好ましく、2.5がよりに好ましい。   [A '] The lower limit of the ratio (Mw / Mn) of Mw to the number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene by GPC of the polymer is usually 1, and preferably 1.1. The upper limit of Mw / Mn is usually 5, preferably 3 and more preferably 2.5.

以下、本発明の実施例により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。なお、実施例及び比較例における各測定は、下記の方法により行った。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. In addition, each measurement in an Example and a comparative example was performed by the following method.

[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、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 a GPC column (Tosoh “G2000HXL”: two, “G3000HXL”: one, “G4000HXL”: one), flow rate: 1.0 mL / min, elution solvent: tetrahydrofuran, sample concentration: 1.0 mass %, Sample injection volume: 100 μL, column temperature: 40 ° C., detector: measured by gel permeation chromatography (GPC) using monodisperse polystyrene as a standard under the analysis conditions of a differential refractometer. The degree of dispersion (Mw / Mn) was calculated from the measurement results of Mw and Mn.

13C−NMR分析]
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 "JNM-ECX400" manufactured by JEOL Ltd., using heavy chloroform as a measurement solvent, analysis was performed to determine the content ratio (mol%) of each structural unit in each polymer.

<化合物の合成>
[合成例1](化合物(M−1)の合成)
500mLの丸底フラスコに炭酸カリウム22.1g(160mmol)、下記式(m−1)で表される化合物30g(155mmol)、テトラヒドロフラン80mLを加えて撹拌を開始した。そこへ、マロノニトリル5.2g(80.0mmol)をテトラヒドロフラン40mLに溶解させた溶液を滴下した。滴下終了後、室温で1時間撹拌した。その後、50℃に昇温し6時間加熱撹拌した。ろ過で無機塩を除去した後、溶媒を留去し酢酸エチルを加えた。水洗を3回した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を留去し、カラムクロマトグラフィで精製することで下記式(M−1)で表される化合物を21.9g(収率97%)得た。
<Synthesis of Compound>
[Synthesis Example 1] (Synthesis of Compound (M-1))
22.1 g (160 mmol) of potassium carbonate, 30 g (155 mmol) of a compound represented by the following formula (m-1), and 80 mL of tetrahydrofuran were added to a 500 mL round bottom flask, and stirring was started. Thereto, a solution of 5.2 g (80.0 mmol) of malononitrile dissolved in 40 mL of tetrahydrofuran was added dropwise. After the addition, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. Thereafter, the temperature was raised to 50 ° C., and the mixture was heated and stirred for 6 hours. After removing inorganic salts by filtration, the solvent was distilled off and ethyl acetate was added. After washing three times with water, it was dried with anhydrous sodium sulfate. The solvent was distilled off, and the residue was purified by column chromatography to obtain 21.9 g (yield 97%) of a compound represented by the following formula (M-1).

Figure 0006668825
Figure 0006668825

[合成例2〜30](化合物(M−2)〜(M−30)の合成)
前駆体を適宜選択し、合成例1と同様の操作を行うことによって、下記式(M−2)〜(M−30)で表される化合物を合成した。
[Synthesis Examples 2 to 30] (Synthesis of Compounds (M-2) to (M-30))
By appropriately selecting the precursor and performing the same operation as in Synthesis Example 1, compounds represented by the following formulas (M-2) to (M-30) were synthesized.

Figure 0006668825
Figure 0006668825

Figure 0006668825
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Figure 0006668825
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Figure 0006668825
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Figure 0006668825
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<[A]重合体、[E]重合体及び[F]重合体の合成>
上記合成した化合物(M−1)〜(M−30)以外の[A]重合体、[E]重合体及び[F]重合体の合成で用いた単量体を以下に示す。
<Synthesis of [A] polymer, [E] polymer and [F] polymer>
The monomers used in the synthesis of the [A] polymer, [E] polymer and [F] polymer other than the compounds (M-1) to (M-30) synthesized above are shown below.

Figure 0006668825
Figure 0006668825

[合成例31](重合体(A1−1)の合成)
上記式(M’−2)で表される化合物9.08g(50モル%)、上記式(M’−1)で表される化合物8.23g(40モル%)、上記式(M−1)で表される化合物2.69g(10モル%)を2−ブタノン40gに溶解し、開始剤としてAIBN0.76g(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(A1−1)を合成した(14.8g、収率74%)。重合体(A1−1)のMwは7,200であり、Mw/Mnは1.53であった。13C−NMR分析の結果、上記式(M’−2)で表される化合物、上記式(M’−1)で表される化合物及び上記式(M−1)で表される化合物に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ50.1モル%、40.2モル%、9.7モル%であった。
[Synthesis Example 31] (Synthesis of polymer (A1-1))
9.08 g (50 mol%) of the compound represented by the above formula (M′-2), 8.23 g (40 mol%) of the compound represented by the above formula (M′-1), ) Is dissolved in 40 g of 2-butanone, and 0.76 g (5 mol% based on all monomers) of AIBN is added as an initiator to prepare a monomer solution. Prepared. 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 monomer solution prepared above was added dropwise using a dropping funnel over 3 hours. The start of the dropping was defined as the start time of the polymerization reaction, and the polymerization reaction was performed for 6 hours. After the completion of the polymerization reaction, the polymerization solution was cooled with water to 30 ° C. or lower. The cooled polymerization solution was put into 400 g of methanol, 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 powdery polymer (A1-1) (14.8 g, yield 74). %). Mw of the polymer (A1-1) was 7,200, and Mw / Mn was 1.53. As a result of 13 C-NMR analysis, it is derived from the compound represented by the above formula (M′-2), the compound represented by the above formula (M′-1) and the compound represented by the above formula (M-1). The content ratios of the respective structural units were 50.1 mol%, 40.2 mol%, and 9.7 mol%, respectively.

[合成例69](重合体(A1−39)の合成)
上記式(M’−3)で表される化合物42.99g(50モル%)、上記式(M’−2)で表される化合物41.62g(40モル%)、上記式(M−1)で表される化合物15.39g(10モル%)、開始剤としてAIBN4.35g(全単量体に対して5モル%)及びt−ドデシルメルカプタン1、14g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、更に、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。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(A1−39)を得た(62.1g、収率70%)。重合体(A1−39)のMwは7000であり、Mw/Mnは1.87であった。13C−NMR分析の結果、p−ヒドロキシスチレン、上記式(M’−2)で表される化合物及び上記式(M−1)で表される化合物に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ50.2モル%、40.1モル%、9.7モル%であった。
[Synthesis Example 69] (Synthesis of polymer (A1-39))
42.99 g (50 mol%) of the compound represented by the above formula (M′-3), 41.62 g (40 mol%) of the compound represented by the above formula (M′-2), 15.39 g (10 mol%) of the compound represented by the formula (1), 4.35 g of AIBN (5 mol% based on all monomers) as an initiator and 1,14 g of t-dodecyl mercaptan are dissolved in 100 g of propylene glycol monomethyl ether. Thereafter, under a nitrogen atmosphere, the reaction temperature was maintained at 70 ° C., and copolymerization was carried out for 16 hours. After the completion of the polymerization reaction, the polymerization solution was dropped into 1,000 g of n-hexane to coagulate and purify the polymer. Next, 150 g of propylene glycol monomethyl ether was added again to the above polymer, and then 150 g of methanol, 34 g of triethylamine and 6 g of water were further added, and a hydrolysis reaction was carried out for 8 hours while refluxing at the boiling point. After completion of the reaction, the solvent and triethylamine were distilled off under reduced pressure, and the obtained polymer was dissolved in 150 g of acetone, and then dropped into 2,000 g of water to coagulate. After drying for a time, a polymer (A1-39) as a white powder was obtained (62.1 g, yield 70%). Mw of the polymer (A1-39) was 7,000, and Mw / Mn was 1.87. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of each structural unit derived from p-hydroxystyrene, the compound represented by the above formula (M′-2) and the compound represented by the above formula (M-1) is as follows: They were 50.2 mol%, 40.1 mol%, and 9.7 mol%, respectively.

[合成例32〜68並びに71及び72](重合体(A1−2)〜(A1−38)、(F−1)及び(F−2)の合成)
下記表1、表2又は表3に示す種類及び含有量の各成分を用いた以外は合成例31と同様の操作を行うことによって、重合体(A1−2)〜(A1−38)並びに(F−1)及び(F−2)を合成した。
[Synthesis Examples 32 to 68 and 71 and 72] (Synthesis of Polymers (A1-2) to (A1-38), (F-1) and (F-2))
Polymers (A1-2) to (A1-38) and (A1-38) and (A1-38) were obtained by performing the same operation as in Synthesis Example 31 except that the components having the types and contents shown in Table 1, Table 2, or Table 3 below were used. F-1) and (F-2) were synthesized.

[合成例70](重合体(A1−40)の合成)
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合成例69と同様の操作を行うことによって、重合体(A1−40)を合成した。
[Synthesis Example 70] (Synthesis of polymer (A1-40))
A polymer (A1-40) was synthesized by performing the same operations as in Synthesis Example 69 except for using the components and the contents shown in Table 3 below.

Figure 0006668825
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Figure 0006668825
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[合成例73](重合体(E−1)の合成)
上記式(M’−12)で表される化合物71.67g(70モル%)及び上記式(M’−13)で表される化合物28.33g(30モル%)を、100gの2−ブタノンに溶解し、開始剤としてジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート6.47g(全単量体に対して5モル%)を溶解させ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1,000mL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。反応溶液を2L分液漏斗に移液した後、150gのn−ヘキサンで上記重合溶液を均一に希釈し、600gのメタノールを投入して混合した。次いで30gの蒸留水を投入し、さらに攪拌して30分静置した。その後、下層を回収し、固形分である重合体(E−1)を含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た(収率60%)。重合体(E−1)のMwは7,200であり、Mw/Mnは2.00であった。13C−NMR分析の結果、上記式(M’−12)で表される化合物及び上記式(M’−13)で表される化合物に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ71.1モル%及び28.9モル%であった。
[Synthesis Example 73] (Synthesis of polymer (E-1))
71.67 g (70 mol%) of the compound represented by the above formula (M′-12) and 28.33 g (30 mol%) of the compound represented by the above formula (M′-13) were combined with 100 g of 2-butanone. And dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate 6.47 g (5 mol% based on all monomers) was dissolved as an initiator to prepare a monomer solution. Next, a 1,000-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 monomer solution prepared above was added dropwise using a dropping funnel over 3 hours. . The start of the dropping was defined as the start time of the polymerization reaction, and the polymerization reaction was performed for 6 hours. After the completion of the polymerization reaction, the polymerization solution was cooled with water to 30 ° C. or lower. After the reaction solution was transferred to a 2 L separatory funnel, the polymerization solution was uniformly diluted with 150 g of n-hexane, and 600 g of methanol was added and mixed. Next, 30 g of distilled water was added, and the mixture was further stirred and allowed to stand for 30 minutes. Thereafter, the lower layer was recovered to obtain a propylene glycol monomethyl ether acetate solution containing the polymer (E-1) as a solid content (yield: 60%). Mw of the polymer (E-1) was 7,200, and Mw / Mn was 2.00. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of each of the structural units derived from the compound represented by the formula (M′-12) and the compound represented by the formula (M′-13) was 71.1. Mol% and 28.9 mol%.

[合成例74〜76](重合体(A2−1)〜(A2−3)の合成)
下記表4に示す種類及び含有量の各成分を用いた以外は合成例73と同様の操作を行うことによって、重合体(A2−1)〜(A2−3)を合成した。
[Synthesis Examples 74 to 76] (Synthesis of Polymers (A2-1) to (A2-3))
Polymers (A2-1) to (A2-3) were synthesized by performing the same operations as in Synthesis Example 73 except for using the components and the contents shown in Table 4 below.

Figure 0006668825
Figure 0006668825

<感放射線性樹脂組成物(J)の調製>
下記実施例1〜45、比較例1及び2の感放射線性樹脂組成物(J)の調製に用いた[B]酸発生体、[C]溶媒、[D]酸拡散制御剤及び[G]偏在化促進剤を以下に示す。
<Preparation of radiation-sensitive resin composition (J)>
[B] Acid generator, [C] solvent, [D] acid diffusion controller and [G] used in the preparation of radiation-sensitive resin compositions (J) of Examples 1 to 45 and Comparative Examples 1 and 2 below. The uneven distribution promoter is shown below.

[[B]酸発生体]
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:トリフェニルスルホニウム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] 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: triphenylsulfonium norbornane sultone-2-yloxy Carbonyl difluoromethanesulfonate B-3: triphenylsulfonium 3- (piperidin-1-ylsulfonyl) -1,1,2,2,3,3-hexafluoropropane-1-sulfonate B-4: triphenylsulfonium adamantane- 1-yloxycarbonyldifluoromethanesulfonate

Figure 0006668825
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[[C]溶媒]
C−1:酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル
C−2:シクロヘキサノン
[[C] solvent]
C-1: Propylene glycol monomethyl acetate acetate C-2: Cyclohexanone

[[D]酸拡散制御剤]
各構造式を以下に示す。
D−1:トリフェニルスルホニウムサリチレート
D−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
D−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
D−4:2,6−ジi−プロピルアニリン
D−5:トリn−ペンチルアミン
[[D] Acid diffusion controller]
Each structural formula is shown below.
D-1: triphenylsulfonium salicylate D-2: triphenylsulfonium 10-camphorsulfonate D-3: N- (n-undecane-1-ylcarbonyloxyethyl) morpholine D-4: 2,6-dii -Propylaniline D-5: tri-n-pentylamine

Figure 0006668825
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[[G]偏在化促進剤]
G−1:γ−ブチロラクトン
[[G] Localization promoting agent]
G-1: γ-butyrolactone

[実施例1]
[A]重合体としての(A1−1)100質量部、[B]酸発生体としての(B−1)8.5質量部、[C]溶媒としての(C−1)2,240質量部及び(C−2)960質量部、[D]酸拡散制御剤としての(D−1)2.3質量部、[E]重合体としての(E−1)3質量部並びに[G]偏在化促進剤としての(G−1)30質量部を配合し、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−1)を調製した。
[Example 1]
[A] 100 parts by mass of (A1-1) as a polymer, [B] 8.5 parts by mass of (B-1) as an acid generator, and [C] 2,240 parts by mass of (C-1) as a solvent And (C-2) 960 parts by mass, [D] 2.3 parts by mass as an acid diffusion controller, (E) 3 parts by mass of (E-1) as a polymer, and [G] A radiation-sensitive resin composition (J-1) was prepared by mixing 30 parts by mass of (G-1) as a localization accelerator and filtering the mixture with a membrane filter having a pore size of 0.2 μm.

[実施例2〜45、比較例1及び2]
下記表5、表6又は表7に示す種類及び配合量の各成分を用いた以外は、実施例1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 2 to 45, Comparative Examples 1 and 2]
Each radiation-sensitive resin composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the components and the amounts shown in Table 5, Table 6, or Table 7 were used.

Figure 0006668825
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<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平均厚さ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上記調製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、平均厚さ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とした。
<Formation of resist pattern (1)>
Using a spin coater ("CLEAN TRACK ACT12" of Tokyo Electron)) on the surface of a 12-inch silicon wafer, a composition for forming a lower antireflection film ("ARC66" of Brewer Science) was applied, and then 205 By heating at 60 ° C. for 60 seconds, a lower antireflection film having an average thickness of 105 nm was formed. Each of the radiation-sensitive resin compositions prepared above was applied onto the lower antireflection film using the spin coater, and subjected to PB at 90 ° C. for 60 seconds. Thereafter, the resultant was cooled at 23 ° C. for 30 seconds to form a resist film having an average thickness of 90 nm. Next, this resist film was subjected to optical conditions of NA = 1.3 and dipole (Sigma 0.977 / 0.782) using an ArF excimer laser immersion exposure apparatus (“NSR-S610C” manufactured by NIKON). , 40 nm line and space (1L1S) mask pattern. After the exposure, PEB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. Thereafter, alkali development was performed using a 2.38% by mass aqueous solution of TMAH as an alkali developer, washed with water, and dried to form a positive resist pattern. In forming the resist pattern, the line width formed through a one-to-one line-and-space mask having a target size of 40 nm, and the exposure amount formed in a one-to-one line-and-space having a line width of 40 nm is defined as an optimum exposure amount. did.

<レジストパターンの形成(2)>
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(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)>
A negative resist pattern was prepared in the same manner as in the formation of the resist pattern (1) except that the organic solvent was developed using n-butyl acetate instead of the TMAH aqueous solution and washing with water was not performed. Was formed.

<評価>
上記形成したレジストパターンについて、下記方法に従って測定することにより、各感放射線性樹脂組成物を評価した。評価結果を下記表8及び表9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>
Each radiation-sensitive resin composition was evaluated by measuring the formed resist pattern according to the following method. The evaluation results are shown in Tables 8 and 9 below. The length of the resist pattern was measured using a scanning electron microscope (“CG-4100” manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation).

[LWR性能]
レジストパターンを、上記走査型電子顕微鏡を用い、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(nm)とした。LWR性能は、その値が小さいほど良いことを示す。
[LWR performance]
The resist pattern was observed from above the pattern using the above scanning electron microscope. The line width was measured at an arbitrary point in a total of 50 points, and a 3 sigma value was obtained from the distribution of the measured values, which was defined as LWR performance (nm). The LWR performance indicates that the smaller the value, the better.

[解像性]
上記最適露光量において解像される最小のレジストパターンの寸法を測定し、この測定結果は解像性(nm)とした。測定値が小さいほど解像性は良いことを示す。
[Resolution]
The dimension of the minimum resist pattern that was resolved at the above optimum exposure amount was measured, and the measurement result was defined as the resolution (nm). The smaller the measured value, the better the resolution.

[断面形状]
上記最適露光量におい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中間での線幅Lb及び膜の上部での線幅Laを測定した。このとき、0.90≦La/Lb≦1.10である場合、断面形状は「良好」と、上記範囲外である場合、「不良」と評価できる。
[Cross-sectional shape]
The cross-sectional shape of the resist pattern resolved at the optimum exposure dose was observed, and the line width Lb at the middle of the resist pattern and the line width La at the top of the film were measured. At this time, when 0.90 ≦ La / Lb ≦ 1.10.

[焦点深度]
上記最適露光量におい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、この測定結果を焦点深度(nm)とした。測定値が大きいほど焦点深度は良いことを示す。
[Depth of focus]
Observe the dimensions when the focus is changed in the depth direction in the resist pattern resolved at the above optimum exposure dose, and the depth direction in which the pattern dimensions fall within 90% to 110% of the standard without any bridges or residues. Was measured, and the measurement result was defined as the depth of focus (nm). The larger the measured value, the better the depth of focus.

[MEEF]
上記最適露光量において、5種類のマスクサイズ(38.0nmLine/80nmPitch、39.0nmLine/80nmPitch、40.0nmLine/80nmPitch、41.0nmLine/80nmPitch、42.0nmLine/80nmPitch)で解像されるレジストパターンの線幅を測定した。横軸をマスクサイズ、縦軸を各マスクサイズで形成された線幅として、得られた測定値をプロットし、最小二乗法により算出した近似直線の傾きを求め、この傾きをMEEF性能とした。測定値が小さいほどMEEFは良いことを示す。
[MEEF]
At the above optimum exposure dose, the resist pattern that is resolved with five mask sizes (38.0 nm Line / 80 nm Pitch, 39.0 nm Line / 80 nm Pitch, 40.0 nm Line / 80 nm Pitch, 41.0 nm Line / 80 nm Pitch, 42.0 nm Line / 80 nm Pitch) The line width was measured. The measured values are plotted with the horizontal axis as the mask size and the vertical axis as the line width formed at each mask size, and the slope of the approximate straight line calculated by the least squares method is obtained. The slope is defined as the MEEF performance. The smaller the measured value, the better the MEEF.

[現像欠陥抑制性]
上記最適露光量において解像されるレジストパターンにおいて、欠陥数を、欠陥検査装置(KLA−Tencor社の「KLA2810」)を用いて測定した。そして、上記測定された欠陥をレジスト膜由来と判断されるものと外部由来の異物とに分類し、レジスト膜由来と判断されるものの数を算出し、現像欠陥抑制性(cm)とした。現像欠陥抑制性は、このレジスト膜由来と判断される欠陥の数が少ないほど良好である。
[Development defect suppression]
The number of defects in the resist pattern resolved at the optimum exposure dose was measured using a defect inspection apparatus (“KLA2810” manufactured by KLA-Tencor). Then, the measured defects were classified into those determined to be derived from the resist film and those derived from the outside, and the number of defects determined to be derived from the resist film was calculated and defined as the development defect suppressing property (cm 2 ). The less development defects are determined, the better the number of defects determined to be derived from the resist film.

Figure 0006668825
Figure 0006668825

Figure 0006668825
Figure 0006668825

[膜収縮抑制性]
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平均厚さ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上記調製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、平均厚さ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、70mJで全面露光を行った後に膜厚測定を実施し平均厚さAを求めた。続いて、90℃で60秒間のPEBを実施した後に、再度膜厚測定を実施し平均厚さBを求めた。このとき、100×(A−B)/A(%)を求め、これを膜収縮抑制性(%)とした。結果を下記表10に示す。測定値が小さいほど膜収縮抑制性は良いことを示す。
[Film shrinkage suppression]
Using a spin coater ("CLEAN TRACK ACT12" manufactured by Tokyo Electron) on the surface of a 12-inch silicon wafer, a composition for forming a lower antireflection film ("ARC66" manufactured by Brewer Science) was applied. For 60 seconds to form a lower antireflection film having an average thickness of 105 nm. Each of the radiation-sensitive resin compositions prepared above was applied onto the lower antireflection film using the spin coater, and subjected to PB at 90 ° C. for 60 seconds. Thereafter, the resultant was cooled at 23 ° C. for 30 seconds to form a resist film having an average thickness of 90 nm. Next, the resist film was subjected to overall surface exposure at 70 mJ using an ArF excimer laser immersion exposure apparatus (“NSR-S610C” manufactured by NIKON), and then the film thickness was measured to determine the average thickness A. Subsequently, after PEB was performed at 90 ° C. for 60 seconds, the film thickness was measured again to determine the average thickness B. At this time, 100 × (AB) / A (%) was obtained, and this was defined as the film shrinkage inhibiting property (%). The results are shown in Table 10 below. The smaller the measured value is, the better the film shrinkage suppressing property is.

Figure 0006668825
Figure 0006668825

[電子線露光用感放射線性樹脂組成物の調製]
[実施例46]
[A]重合体としての(A1−1)100質量部、[B]酸発生体としての(B−1)20質量部、[C]溶媒としての(C−1)4280質量部、[D]酸拡散制御体としての(D−1)3.6質量部及び(C−2)1830質量部を配合し、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−46)を調製した。
[Preparation of radiation-sensitive resin composition for electron beam exposure]
[Example 46]
[A] 100 parts by mass of (A1-1) as a polymer, [B] 20 parts by mass of (B-1) as an acid generator, [C] 4280 parts by mass of (C-1) as a solvent, [D] ] 3.6 parts by mass of (D-1) and 1830 parts by mass of (C-2) as an acid diffusion controller are mixed, and the mixture is filtered through a membrane filter having a pore size of 0.2 µm to obtain a radiation-sensitive resin composition (J -46) was prepared.

[実施例47〜50、比較例3及び4]
下記表11に示す種類及び配合量の各成分を用いた以外は、実施例46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 47 to 50, Comparative Examples 3 and 4]
Each radiation-sensitive resin composition was prepared in the same manner as in Example 46, except that the components and the amounts of the components shown in Table 11 below were used.

Figure 0006668825
Figure 0006668825

<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11に記載の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、平均厚さ50nmのレジスト膜を形成した。次に、このレジスト膜に、簡易型の電子線描画装置(日立製作所社の「型式「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)>
Each radiation-sensitive resin composition described in Table 11 was applied to the surface of an 8-inch silicon wafer using a spin coater (“CLEAN TRACK ACT8” manufactured by Tokyo Electron Ltd.), and PB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. . Thereafter, the resultant was cooled at 23 ° C. for 30 seconds to form a resist film having an average thickness of 50 nm. Next, the resist film was irradiated with an electron beam using a simple electron beam lithography system (“Model“ HL800D ”manufactured by Hitachi, Ltd., output: 50 KeV, current density: 5.0 A / cm 2 ). After the irradiation, PEB was performed at 120 ° C. for 60 seconds. Thereafter, development was performed at 23 ° C. for 30 seconds using a 2.38% by mass aqueous solution of TMAH 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(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 (4)>
A negative resist pattern was prepared in the same manner as in the formation of the resist pattern (1) except that the organic solvent was developed using n-butyl acetate instead of the TMAH aqueous solution and washing with water was not performed. Was formed.

<評価>
上記各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、実施例1〜45と同様の評価を実施した。評価結果を下記表12に示す。
<Evaluation>
The same evaluation as in Examples 1 to 45 was performed on the resist pattern formed using each of the radiation-sensitive resin compositions. The evaluation results are shown in Table 12 below.

Figure 0006668825
Figure 0006668825

表8、表9、表10及び表12の結果からわかるように、実施例の感放射線性樹脂組成物によれば、ArF露光及び電子線露光のいずれにおいても、また、アルカリ現像及び有機現像のいずれにおいてもLWR性能、解像性、断面形状の矩形性、焦点深度、MEEF性能、現像欠陥抑制性及び膜収縮抑制性に優れる。なお、電子線露光とEUV露光とでは、得られるレジストパターンの性能に相関があることが知られている。従って、実施例の感放射線性樹脂組成は、EUV露光においても優れたリソグラフィー性能を発揮すると推測される。   As can be seen from the results of Table 8, Table 9, Table 10 and Table 12, according to the radiation-sensitive resin compositions of Examples, in both of ArF exposure and electron beam exposure, alkali development and organic development were also performed. In any case, it is excellent in LWR performance, resolution, rectangularity of cross-sectional shape, depth of focus, MEEF performance, development defect suppression property and film shrinkage suppression property. It is known that electron beam exposure and EUV exposure have a correlation in the performance of the obtained resist pattern. Therefore, it is presumed that the radiation-sensitive resin compositions of the examples exhibit excellent lithography performance even in EUV exposure.

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、LWR性能、解像性、断面形状の矩形性、焦点深度、MEEF性能、現像欠陥抑制性及び膜収縮抑制性に優れるレジストパターンを形成することができる。従って、当該感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法は、今後さらに微細化が進行すると予想される半導体デバイス製造用に好適に用いることができる。   According to the radiation-sensitive resin composition and the method for forming a resist pattern of the present invention, a resist pattern having excellent LWR performance, resolution, rectangular cross-sectional shape, depth of focus, MEEF performance, development defect suppression properties, and film shrinkage suppression properties Can be formed. Therefore, the radiation-sensitive resin composition and the method for forming a resist pattern can be suitably used for the manufacture of semiconductor devices, which are expected to be further miniaturized in the future.

Claims (6)

下記式(1)で表される構造単位を有する第1重合体、
感放射線性酸発生体、及び
溶媒
を含有する感放射線性樹脂組成物。
Figure 0006668825
(式(1)中、R、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。Lは、炭素数2〜8のアルキレン鎖であって、下記(i)、(ii)又は(iii)を満たす基である。
(i)上記アルキレン鎖が有する水素原子の一部又は全部を置換基で置換した基であり、上記置換基が、フッ素原子、ニトロ基又は炭素数1〜10の有機基である。
(ii)上記アルキレン鎖の炭素−炭素間に硫黄原子を含む基であり、上記硫黄原子が、−S−の硫黄原子又は−SO−若しくは−SO −に含まれる硫黄原子である。
(iii)上記アルキレン鎖の炭素−炭素間に窒素原子を含む基であり、上記窒素原子が、−NR −又は−N −に含まれる窒素原子であり、上記R が、水素原子又は炭素数1〜10の1価の有機基であり、上記R 及びR が、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜10の1価の有機基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する窒素原子と共に構成される環員数3〜20の環構造を表す。
A first polymer having a structural unit represented by the following formula (1),
A radiation-sensitive resin composition containing a radiation-sensitive acid generator and a solvent.
Figure 0006668825
(In the formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 5 and R 6 are each independently And is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, and L is an alkylene chain having 2 to 8 carbon atoms and satisfying the following (i), (ii) or (iii): It is.
(I) a group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkylene chain is substituted with a substituent, wherein the substituent is a fluorine atom, a nitro group, or an organic group having 1 to 10 carbon atoms.
(Ii) of the alkylene chain carbons - it is a group containing a sulfur atom between carbon atoms, the sulfur atom, a sulfur atom or an -SO- or -SO 2 of -S- - a sulfur atom contained in the.
(Iii) of the alkylene chain carbons - is a group containing a nitrogen atom between carbon atoms, the nitrogen atom, -NR 7 - or -N + R 8 R 9 - is a nitrogen atom contained in said R 7 is A hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 10 carbon atoms, and each of R 8 and R 9 is independently a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 10 carbon atoms, or These groups represent a ring structure having 3 to 20 ring members which are combined with each other and formed together with the nitrogen atom to which they are bonded. )
上記式(1)におけるR及びRの少なくとも一方が酸解離性基である請求項1に記載の感放射線性樹脂組成物。 The formula (1) radiation sensitive resin composition of claim 1 wherein at least one of R 5 and R 6 is an acid dissociable group for. 上記式(1)におけるR及びRの少なくとも一方が極性基を含む基である請求項1又は請求項2に記載の感放射線性樹脂組成物。 The radiation-sensitive resin composition according to claim 1, wherein at least one of R 5 and R 6 in the formula (1) is a group containing a polar group. 下記式(1)で表される構造単位を有する第1重合体、
感放射線性酸発生体、及び
溶媒
を含有し、
上記第1重合体がフッ素原子を有する重合体であり、
上記第1重合体よりもフッ素原子の質量含有率が小さく、かつ酸解離性基を有する第2重合体をさらに含有する感放射線性樹脂組成物。
Figure 0006668825
(式(1)中、R 、R 、R 及びR は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。R 及びR は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。Lは、炭素数2〜8のアルキレン鎖であって、上記アルキレン鎖が有する水素原子の一部又は全部を置換基で置換した基又は上記アルキレン鎖の炭素−炭素間に硫黄原子若しくは窒素原子を含む基である。)
A first polymer having a structural unit represented by the following formula (1),
A radiation-sensitive acid generator, and
solvent
Containing
The first polymer is a polymer having a fluorine atom,
The first low mass content of fluorine atoms than polymer and the second polymer further be that the radiation-sensitive resin composition containing an acid-dissociable group.
Figure 0006668825
(In the formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 5 and R 6 are each independently And is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, L is an alkylene chain having 2 to 8 carbon atoms, and a part or all of the hydrogen atoms of the alkylene chain is a substituent. Or a group containing a sulfur atom or a nitrogen atom between carbon and carbon of the alkylene chain.)
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,
Exposing the resist film, and developing the exposed resist film,
A resist pattern forming method of forming a radiation-sensitive resin composition according to any one of claims 4, the resist film from claim 1.
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、有機溶媒を主成分とする現像液で現像する工程
を備え、
上記レジスト膜を、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って、
上記感放射線性樹脂組成物が下記式(1’)で表される構造単位を有する重合体、
感放射線性酸発生体、及び
溶媒
を含有するレジストパターン形成方法。
Figure 0006668825
(式(1’)中、R、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。L’は、炭素数2〜8のアルキレン鎖であって、下記(i)、(ii)、(iii)又は(iv)を満たす基である。
(i)上記アルキレン鎖が有する水素原子の一部又は全部を置換基で置換した基であり、上記置換基が、フッ素原子、ニトロ基又は炭素数1〜10の有機基である。
(ii)上記アルキレン鎖の炭素−炭素間に硫黄原子を含む基であり、上記硫黄原子が、−S−の硫黄原子又は−SO−若しくは−SO −に含まれる硫黄原子である。
(iii)上記アルキレン鎖の炭素−炭素間に窒素原子を含む基であり、上記窒素原子が、−NR −又は−N −に含まれる窒素原子であり、上記R が、水素原子又は炭素数1〜10の1価の有機基であり、上記R 及びR が、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜10の1価の有機基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する窒素原子と共に構成される環員数3〜20の環構造を表す。
(iv)上記アルキレン鎖の炭素−炭素間に酸素原子を含む基であり、上記酸素原子が、−O−の酸素原子又は−CO−、−COO−若しくは−OCO−に含まれる酸素原子である。)
Forming a resist film,
Exposing the resist film, and developing the exposed resist film with a developer containing an organic solvent as a main component,
The resist film, a resist pattern forming method of forming a radiation-sensitive resin composition,
The radiation-sensitive resin composition is a polymer having a structural unit represented by the following formula (1 ′),
A method for forming a resist pattern, comprising a radiation-sensitive acid generator and a solvent.
Figure 0006668825
(In the formula (1 ′), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 5 and R 6 are each Independently, it is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, L 'is an alkylene chain having 2 to 8 carbon atoms, and is represented by the following (i), (ii), (iii) or It is a group satisfying (iv) .
(I) a group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkylene chain is substituted with a substituent, wherein the substituent is a fluorine atom, a nitro group, or an organic group having 1 to 10 carbon atoms.
(Ii) of the alkylene chain carbons - it is a group containing a sulfur atom between carbon atoms, the sulfur atom, a sulfur atom or an -SO- or -SO 2 of -S- - a sulfur atom contained in the.
(Iii) of the alkylene chain carbons - is a group containing a nitrogen atom between carbon atoms, the nitrogen atom, -NR 7 - or -N + R 8 R 9 - is a nitrogen atom contained in said R 7 is A hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 10 carbon atoms, and each of R 8 and R 9 is independently a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 10 carbon atoms, or These groups represent a ring structure having 3 to 20 ring members which are combined with each other and formed together with the nitrogen atom to which they are bonded.
(Iv) a group containing an oxygen atom between carbon and carbon of the alkylene chain, wherein the oxygen atom is an oxygen atom of —O— or an oxygen atom included in —CO—, —COO—, or —OCO—. . )
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