JP6794728B2 - Radiation-sensitive resin composition, resist pattern forming method, polymer and compound - Google Patents

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

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Description

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

半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイス構造の微細化に伴って、リソグラフィー工程におけるレジストパターンのさらなる微細化が要求されており、そのため、種々の感放射線性樹脂組成物が検討されている。このような感放射線性樹脂組成物は、ArFエキシマレーザー等の遠紫外線、極端紫外線(EUV)、電子線などの露光光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。 With the miniaturization of various electronic device structures such as semiconductor devices and liquid crystal devices, further miniaturization of resist patterns in the lithography process is required. Therefore, various radiation-sensitive resin compositions are being studied. Such a radiation-sensitive resin composition generates an acid in the exposed portion by irradiating it with exposure light such as far ultraviolet rays such as ArF excimer laser, extreme ultraviolet (EUV), and electron beam, and the catalytic action of this acid causes the exposed portion. And the unexposed portion have a difference in dissolution rate with respect to the developing solution, and a resist pattern is formed on the substrate.

かかる感放射線性樹脂組成物には、解像性及びレジストパターンの断面形状の矩形性に優れるだけでなく、LWR(Line Width Roughness)性能に優れると共に、焦点深度及びMEEF(Mask Error Enhancement Factor)性能にも優れ、高精度なパターンを高い歩留まりで得られることが求められる。この要求に対して、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 excellent resolution and rectangularity of the cross-sectional shape of the resist pattern, but also has excellent LWR (Line Width Roughness) performance, as well as depth of focus and MEEF (Mask Eror Enhancement Factor) performance. It is also required to obtain a highly accurate pattern with a high yield. In response to this requirement, various structures of the polymer contained in the radiation-sensitive resin composition have been studied, and by having a lactone structure such as a butyrolactone structure and a norbornan lactone structure, the adhesion of the resist pattern to the substrate It is known that these performances can be improved as well as those of JP-A-11-212265 (see JP-A-11-212265, JP-A-2003-5375 and JP-A-2008-833370).

特開平11−212265号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-21265 特開2003−5375号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-5375 特開2008−83370号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-833370

しかし、レジストパターンの微細化が線幅45nm以下のレベルまで進展している現在にあっては、上記性能の要求レベルはさらに高まり、上記従来の感放射線性樹脂組成物では、これらの要求を満足させることはできていない。また、最近では、露光後加熱(Post Exposure Bake(PEB))の際のレジスト膜の収縮が小さく、膜収縮抑制性に優れることが要求され、その結果、上述のレジスト諸性能がより向上することが求められている。 However, in the present situation where the refinement of the resist pattern has progressed to the level of the line width of 45 nm or less, the required level of the above performance is further increased, and the above-mentioned conventional radiation-sensitive resin composition satisfies these requirements. I haven't been able to let you. Further, recently, it is required that the shrinkage of the resist film during post-exposure heating (Post Exposure Bake (PEB)) is small and the film shrinkage inhibitory property is excellent, and as a result, the above-mentioned resist performances are further improved. Is required.

本発明は以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、LWR性能、解像性、断面形状の矩形性、焦点深度、MEEF性能及び膜収縮抑制性に優れる感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法、重合体及び化合物を提供することにある。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is a radiation-sensitive resin having excellent LWR performance, resolution, rectangular cross-sectional shape, depth of focus, MEEF performance, and film shrinkage inhibitory property. It is an object of the present invention to provide a composition, a resist pattern forming method, a polymer and a compound.

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

Figure 0006794728
(式(1)中、Rは、酸素原子を含む環員数3〜20の1価の環状基である。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。但し、Rが単環のラクトン環基の場合、Lは単結合である。*は、上記構造単位(I)における上記基(I)以外の部分との結合部位を示す。) The invention made to solve the above problems is a first structural unit (hereinafter, "structural unit (I)") including a group represented by the following formula (1) (hereinafter, also referred to as "group (I)"). A first polymer having (also referred to as "[A] polymer"), a radiation-sensitive acid generator (hereinafter, also referred to as "[B] acid generator"), and a solvent (hereinafter, also referred to as "[B] acid generator"). It is a radiation-sensitive resin composition containing "[C] solvent").
Figure 0006794728
(In the formula (1), R 1 is a monovalent cyclic group having 3 to 20 ring members containing an oxygen atom. L 1 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. However, when R 1 is a monocyclic lactone ring group, L 1 is a single bond. * Indicates a bond site of the structural unit (I) with a portion other than the group (I).)

上記課題を解決するためになされた別の発明は、基板の一方の面に、当該感放射線性樹脂組成物を塗工する工程と、上記塗工工程により得られるレジスト膜を露光する工程と、上記露光されたレジスト膜を現像する工程とを備えるレジストパターン形成方法である。 Another invention made to solve the above problems includes a step of coating the radiation-sensitive resin composition on one surface of the substrate, a step of exposing a resist film obtained by the coating step, and a step of exposing the resist film obtained by the coating step. This is a resist pattern forming method including a step of developing the exposed resist film.

上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、上記基(I)を含む構造単位を有する重合体である。 Yet another invention made to solve the above problems is a polymer having a structural unit containing the above group (I).

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

Figure 0006794728
(式(i)中、Rは、炭素数3〜20の酸素原子を含む1価の環状基である。Lは、
単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。Rは、重合性炭素−炭素二重結合を含む1価の基である。但し、Rが単環のラクトン環基の場合、Lは単結合である。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。) Yet another invention made to solve the above problems is a compound represented by the following formula (i) (hereinafter, also referred to as “compound (i)”).
Figure 0006794728
(In formula (i), R 1 is a monovalent cyclic group containing an oxygen atom having 3 to 20 carbon atoms. L 1 is
It is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 4 is a polymerizable carbon - is a monovalent group containing a carbon double bond. However, when R 1 is a monocyclic lactone ring group, L 1 is a single bond. L 4 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. )

ここで、「酸素原子を含む環状基」とは、環構造を含み、この環を構成する原子として酸素原子を有するか、又は上記環を構成する原子に酸素原子が結合している基をいう。「単環のラクトン環基」とは、−O−C(O)−で表される基を含む環(ラクトン環)を1つ有し、このラクトン環以外の環を有さない基をいう。「環員数」とは、脂環構造、芳香環構造、脂肪族複素環構造及び芳香族複素環構造の環を構成する原子数をいい、多環の場合は、この多環を構成する原子数をいう。例えばナフタレン構造の環員数は10であり、ベンゾフラン構造の環員数は9である。「有機基」とは、少なくとも1個の炭素原子を含む基をいう。 Here, the "cyclic group containing an oxygen atom" means a group containing a ring structure, having an oxygen atom as an atom constituting the ring, or having an oxygen atom bonded to an atom constituting the ring. .. The “monocyclic lactone ring group” refers to a group having one ring (lactone ring) containing a group represented by −O—C (O) − and having no ring other than this lactone ring. .. The "ring member number" refers to the number of atoms constituting the alicyclic structure, the aromatic ring structure, the aliphatic heterocyclic structure and the aromatic heterocyclic structure, and in the case of a polycycle, the number of atoms constituting the polycycle. To say. For example, the naphthalene structure has 10 ring members and the benzofuran structure has 9 ring members. "Organic group" means a group containing at least one carbon atom.

本発明の感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法によれば、優れた焦点深度、MEEF性能及び膜収縮抑制性を発揮しつつ、LWRが小さく、解像度が高く、かつ断面形状の矩形性に優れるレジストパターンを形成することができる。本発明の重合体は、当該感放射線性樹脂組成物の重合体成分として好適に用いることができる。本発明の化合物は、当該重合体の単量体として好適に用いることができる。従って、これら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 resist pattern forming method of the present invention, the LWR is small, the resolution is high, and the cross-sectional shape is rectangular while exhibiting excellent depth of focus, MEEF performance, and film shrinkage inhibitory property. An excellent resist pattern can be formed. The polymer of the present invention can be suitably used as a polymer component of the radiation-sensitive resin composition. The compound of the present invention can be suitably used as a monomer of the polymer. Therefore, these can be suitably used for semiconductor device manufacturing, which is expected to be further miniaturized in the future.

<感放射線性樹脂組成物>
当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体と[B]酸発生体と[C]溶媒とを含有する。当該感放射線性樹脂組成物は、好適成分として、[D]酸拡散制御体、[E][A]重合体以外のフッ素原子含有重合体(以下、「[E]重合体」ともいう)及び[F][A]重合体よりもフッ素原子含有率が小さく、かつ酸解離性基を含む構造単位を有する重合体(以下、「[F]重合体」ともいう)を含有していてもよく、本発明の効果を損なわない範囲において、その他の任意成分を含有していてもよい。
<Radiation-sensitive resin composition>
The radiation-sensitive resin composition contains a [A] polymer, a [B] acid generator, and a [C] solvent. The radiation-sensitive resin composition contains, as suitable components, a fluorine atom-containing polymer other than the [D] acid diffusion controller, the [E] [A] polymer (hereinafter, also referred to as “[E] polymer”) and the polymer. It may contain a polymer having a lower fluorine atom content than the [F] [A] polymer and having a structural unit containing an acid dissociative group (hereinafter, also referred to as “[F] polymer”). , Other optional components may be contained as long as the effects of the present invention are not impaired.

当該感放射性樹脂組成物は、重合体成分として、ベース重合体のみを含有していてもよく、ベース重合体以外に撥水性重合体添加剤を含有することもできる。「ベース重合体」とは、感放射性樹脂組成物から形成されるレジスト膜の主成分となる重合体をいい、好ましくは、レジスト膜を構成する全重合体に対して50質量%以上を占める重合体をいう。また、「撥水性重合体添加剤」とは、感放射性樹脂組成物に含有させることで、形成されるレジスト膜の表層に偏在化する傾向を有する重合体である。ベース重合体となる重合体より疎水性が高い重合体は、レジスト膜表層に偏在化する傾向があり、撥水性重合体添加剤として機能させることができる。当該感放射性樹脂組成物は、撥水性重合体添加剤を含有することで、レジスト膜からの酸発生体等の溶出を抑制できると共に、形成されたレジスト膜表面が高い動的接触角を示すので、レジスト膜表面は優れた水切れ特性を発揮することができる。これにより液浸露光プロセスにおいて、レジスト膜表面と液浸媒体を遮断するための上層膜を別途形成することを要することなく、高速スキャン露光を可能にすることができる。当該感放射性樹脂組成物が撥水性添加剤を含有する場合、撥水性重合体添加剤の含有量の下限としては、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。当該感放射性樹脂組成物におけるベース重合体の含有量の下限としては、当該感放射性樹脂組成物中の全固形分に対して、70質量%が好ましく、80質量%がより好ましく、85質量%がさらに好ましい。上記含有量の上限としては例えば99質量%である。 The radioactive resin composition may contain only the 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 the main component of the resist film formed from the radioactive resin composition, and preferably has a weight of 50% by mass or more with respect to the total polymer constituting the resist film. It means coalescence. Further, the "water-repellent polymer additive" is a polymer having a tendency to be unevenly distributed on the surface layer of the resist film formed by being contained in the radioactive resin composition. A polymer having a higher hydrophobicity than a polymer serving as a base polymer tends to be unevenly distributed on the surface layer of the resist film, and can function as a water-repellent polymer additive. By containing the water-repellent polymer additive, the radioactive resin composition can suppress the elution of acid generators and the like from the resist membrane, and the formed resist membrane surface exhibits a high dynamic contact angle. , The surface of the resist film can exhibit excellent drainage characteristics. This makes it possible to enable high-speed scan exposure without separately forming an upper layer film for blocking the surface of the resist film and the immersion medium in the immersion exposure process. When the radioactive resin composition contains a water-repellent additive, the lower limit of the content of the water-repellent polymer additive is preferably 0.1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the base polymer. 3 parts by mass is more preferable, and 0.5 parts by mass is further preferable. The upper limit of the content is preferably 20 parts by mass, more preferably 15 parts by mass, and even more preferably 10 parts by mass. The lower limit of the content of the base polymer in the radioactive resin composition is preferably 70% by mass, more preferably 80% by mass, and 85% by mass with respect to the total solid content in the radioactive resin composition. More preferred. The upper limit of the content is, for example, 99% by mass.

当該感放射性樹脂組成物において、重合体が撥水性重合体添加剤として良好に機能するには、撥水性重合体添加剤を構成する重合体は、フッ素原子を有する重合体が好ましく、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。 In order for the polymer to function well as a water-repellent polymer additive in the radioactive resin composition, the polymer constituting the water-repellent polymer additive is preferably a polymer having a fluorine atom, and the polymer thereof is preferably fluorine. It is more preferable that the atomic 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, the tendency of the water-repellent polymer additive to be unevenly distributed on the surface layer of the formed resist film is increased. , Properties due to the hydrophobicity of the water-repellent polymer additive, such as high drainage of the resist film surface, are more effectively exhibited.

当該感放射性樹脂組成物における重合体成分の態様としては、(1)ベース重合体としての[A]重合体(以下、「[A1]重合体」ともいう)、(2)ベース重合体としての[A]重合体及び撥水性重合体添加剤としての[A]重合体(以下、「[A2]重合体」ともいう)、(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、(4)撥水性重合体添加剤としての[A]重合体及びベース重合体としての[F]重合体をそれぞれ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。
Examples of the polymer component in the radioactive resin composition include (1) a [A] polymer as a base polymer (hereinafter, also referred to as “[A1] polymer”), and (2) a base polymer. [A] polymer and [A] polymer as a water-repellent polymer additive (hereinafter, also referred to as "[A2] polymer"), (3) [A] polymer as a base polymer and water-repellent weight Examples thereof include the case where the [E] polymer as a coalescence additive, the [A] polymer as a (4) water-repellent polymer additive, and the [F] polymer as a base polymer are contained, respectively.
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。当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体が構造単位(I)を有することで、LWR性能、解像性、断面形状の矩形性、焦点深度、MEEF性能及び膜収縮抑制性(以下、「LWR性能等」ともいう)に優れる。当該感放射線性樹脂組成物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、構造単位(I)の基(I)中にカルボニル基を含み、また、多くの酸素原子を有しているため、適度に高い剛直性を有している。当該感放射線性樹脂組成物は、この[A]重合体の剛直性及び高い極性により、[B]酸発生体から生じる酸の拡散長が適度に短くなるため、LWR性能、解像性、断面形状の矩形性、焦点深度及びMEEF性能が向上する。また、当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体が上述の適度に高い剛直性を有することにより、PEB時のレジスト膜の収縮が低減し、膜収縮抑制性が向上すると考えられる。
<[A] Polymer>
[A] The polymer is a polymer having a structural unit (I). In the radiation-sensitive resin composition, since the polymer [A] has a structural unit (I), LWR performance, resolution, rectangularity of cross-sectional shape, depth of focus, MEEF performance and film shrinkage inhibitory property (hereinafter referred to as , Also referred to as "LWR performance, etc."). The reason why the radiation-sensitive resin composition has the above-mentioned structure and exerts the above-mentioned effect is not always clear, but it can be inferred as follows, for example. That is, the [A] polymer contains a carbonyl group in the group (I) of the structural unit (I) and has many oxygen atoms, and therefore has moderately high rigidity. The radiation-sensitive resin composition has an LWR performance, a resolution, and a cross section because the diffusion length of the acid generated from the [B] acid generator is appropriately shortened due to the rigidity and high polarity of the [A] polymer. The rectangularity of the shape, depth of focus and MEEF performance are improved. Further, in the radiation-sensitive resin composition, it is considered that the polymer [A] has the above-mentioned moderately high rigidity, so that the shrinkage of the resist film at the time of PEB is reduced and the film shrinkage inhibitory property is improved.

[A]重合体は、構造単位(I)以外にも、酸解離性基を含む構造単位(II)、構造単位(I)以外の構造単位であってラクトン構造、環状カーボネート構造及びスルトン構造からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む構造単位(III)及び/又はヒドロキシ基を含む構造単位(IV)を有することが好ましく、上記構造単位(I)〜(IV)以外のその他の構造単位を有してもよい。[A]重合体は、各構造単位を1種又は2種以上有していてもよい。以下、各構造単位について説明する。 [A] The polymer is a structural unit other than the structural unit (I), a structural unit (II) containing an acid dissociative group, and a structural unit (I). It is preferable to have a structural unit (III) containing at least one selected from the group and / or a structural unit (IV) containing a hydroxy group, and other structural units other than the above structural units (I) to (IV). You may have. [A] The polymer may have one or more structural units. Hereinafter, each structural unit will be described.

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

Figure 0006794728
Figure 0006794728

上記式(1)中、Rは、酸素原子を含む環員数3〜20の1価の環状基である。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。但し、Rが単環のラクトン環基の場合、Lは単結合である。*は、上記構造単位(I)における基(I)以外の部分との結合部位を示す。 In the above formula (1), R 1 is a monovalent cyclic group having 3 to 20 ring members containing an oxygen atom. L 1 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. However, when R 1 is a monocyclic lactone ring group, L 1 is a single bond. * Indicates a binding site with a portion other than the group (I) in the structural unit (I).

で表される酸素原子を含む環員数3〜20の1価の環状基としては、例えば
ノルボルナンラクトン−イル基、シアノノルボルナンラクトン−イル基、オキシノルボルナンラクトン−イル基等の多環のラクトン環基、ブチロラクトン−イル基、バレロラクトン−イル基等の単環のラクトン環基などのラクトン環基;
エチレンカーボネート基、プロピレンカーボネート基、ブチレンカーボネート基、ビニレンカーボネート基等のカーボネート環基;
1,3−ジオキサシクロペンタン−イル基、2,2−ジメチル−1,3−ジオキサシクロペンタン−イル基、1,3−ジオキサシクロヘキサン−イル基、1,3−ジオキサシクロペンテン−イル基、1,3−ジオキサシクロヘキセン−イル基等のアセタール環基;
ヒドロキシシクロヘキシル基、ヒドロキシシクロヘキセニル基、ヒドロキシノルボルニル基、ヒドロキシアダマンチル基等のアルコール性水酸基含有脂環式基;
ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基等のフェノール性水酸基含有基;
オキシラニル基、オキセタニル基、オキサシクロペンチル基、オキサシクロペンテニル基、オキサシクロヘキシル基、オキサシクロヘキセニル基等の環状エーテル基;
フラニル基、ピラニル基、クロマニル基、イソクロマニル基、クロメニル基、キサンテニル基等の酸素原子含有芳香族複素環基などが挙げられる。これらの中で、ラクトン環基、カーボネート環基、アセタール環基、アルコール性水酸基含有脂環式基及びフェノール性水酸基含有基が好ましく、ラクトン環基、カーボネート環基、アセタール環基及びアルコール性水酸基含有基がより好ましく、ラクトン環基がより好ましい。
Examples of the monovalent cyclic group having 3 to 20 ring members containing an oxygen atom represented by R 1 include a polycyclic lactone such as a norbornane lactone-yl group, a cyanonorbornane lactone-yl group, and an oxynorbornane lactone-yl group. Lactone ring groups such as monocyclic lactone ring groups such as ring groups, butyrolactone-yl groups, and valerolactone-yl groups;
Carbonate ring groups such as ethylene carbonate group, propylene carbonate group, butylene carbonate group, vinylene carbonate group;
1,3-Dioxacyclopentane-yl group, 2,2-dimethyl-1,3-dioxacyclopentane-yl group, 1,3-dioxacyclohexane-yl group, 1,3-dioxacyclopentene-yl Group, acetal ring group such as 1,3-dioxacyclohexene-yl group;
Alcoholic hydroxyl group-containing alicyclic groups such as hydroxycyclohexyl group, hydroxycyclohexenyl group, hydroxynorbornyl group, hydroxyadamantyl group;
Phenolic hydroxyl group-containing groups such as hydroxyphenyl group and hydroxynaphthyl group;
Cyclic ether groups such as oxylanyl group, oxetanyl group, oxacyclopentyl group, oxacyclopentenyl group, oxacyclohexyl group, oxacyclohexenyl group;
Examples thereof include oxygen atom-containing aromatic heterocyclic groups such as a furanyl group, a pyranyl group, a chromanyl group, an isochromanyl group, a chromenyl group and a xanthenyl group. Among these, a lactone ring group, a carbonate ring group, an acetal ring group, an alcoholic hydroxyl group-containing alicyclic group and a phenolic hydroxyl group-containing group are preferable, and a lactone ring group, a carbonate ring group, an acetal ring group and an alcoholic hydroxyl group are contained. Groups are more preferred, and lactone ring groups are more preferred.

で表される炭素数1〜20の2価の有機基としては、例えば炭素数1〜20の2価の炭化水素基、この2価の炭化水素基の炭素−炭素間に2価のヘテロ原子含有基を含む基(α)、上記2価の炭化水素基及び基(α)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 divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by L 1 include a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and a divalent hydrocarbon group having a divalent value between carbon and carbon. Examples thereof include a group containing a hetero-atom-containing group (α), a divalent hydrocarbon group and a group in which a part or all of the hydrogen atoms of the group (α) are replaced with a monovalent hetero-atom-containing group.

炭素数1〜20の2価の炭化水素基としては、例えば炭素数1〜20の2価の鎖状炭化水素基、炭素数3〜20の2価の脂環式炭化水素基、炭素数6〜20の2価の芳香族炭化水素基等が挙げられる。 Examples of the divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include a divalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, and 6 carbon atoms. Examples thereof include divalent aromatic hydrocarbon groups of ~ 20.

炭素数1〜20の2価の鎖状炭化水素基としては、例えば
メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基、ブタンジイル基等のアルカンジイル基;
エテンジイル基、プロペンジイル基、ブテンジイル基等のアルケンジイル基;
エチンジイル基、プロピンジイル基、ブチンジイル基等のアルキンジイル基などが挙げられる。
Examples of the divalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include an alkanediyl group such as a methanediyl group, an ethanediyl group, a propanediyl group, and a butanjiyl group;
Arkendiyl groups such as ethendyl groups, propendil groups, butendiyl groups;
Examples thereof include an alkyndiyl group such as an ethyndiyl group, a propindiyl group, and a butindiyl group.

炭素数3〜20の2価の脂環式炭化水素基としては、例えば
シクロペンタンジイル基、シクロヘキサンジイル基等の2価の単環の脂環式飽和炭化水素基;
シクロペンテンジイル基、シクロヘキセンジイル基等の2価の単環の脂環式不飽和炭化水素基;
ノルボルナンジイル基、アダマンタンジイル基、トリシクロデカンジイル基等の2価の多環の脂環式飽和炭化水素基;
ノルボルネンジイル基、トリシクロデセンジイル基等の2価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 divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms include a divalent monocyclic alicyclic saturated hydrocarbon group such as a cyclopentanediyl group and a cyclohexanediyl group;
Divalent monocyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon group such as cyclopentenediyl group and cyclohexenediyl group;
A divalent polycyclic alicyclic saturated hydrocarbon group such as a norbornane diyl group, an adamantandiyl group, and a tricyclodecanediyl group;
Examples thereof include a divalent polycyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon group such as a norbornene diyl group and a tricyclodecene diyl group.

炭素数6〜20の2価の芳香族炭化水素基としては、例えば
ベンゼンジイル基、トルエンジイル基、キシレンジイル基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基等のアレーンジイル基;
ベンゼンジイルメタンジイル基、ベンゼンジイルエタンジイル基、ナフタレンジイルメタンジイル基、アントラセンジイルメタンジイル基等のアレーンジイルアルカンジイル基などが挙げられる。
Examples of the divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms include an arenediyl group such as a benzenediyl group, a toluenediyl group, a xylenediyl group, a naphthalenediyl group, and an anthracendiyl group;
Examples thereof include arenediyl alkanediyl groups such as benzenediylmethanediyl group, benzenediylethanediyl group, naphthalenediylmethanediyl group and anthracenediylmethanediyl group.

1価及び2価のヘテロ原子含有基を構成するヘテロ原子としては、例えば酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子、ケイ素原子、ハロゲン原子等が挙げられる。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。 Examples of the hetero atom constituting the monovalent and divalent hetero atom-containing groups include an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a phosphorus atom, a silicon atom, a halogen atom and the like. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom.

2価のヘテロ原子含有基としては、例えば−O−、−CO−、−S−、−CS−、−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1価の炭化水素基である。これらの中で、−O−が好ましい。 Examples of the divalent heteroatom-containing group include -O-, -CO-, -S-, -CS-, -NR'-, a group in which two or more of these are combined, and the like. R'is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group. Of these, —O— is preferred.

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 monovalent heteroatom-containing group include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom, hydroxy group, carboxy group, cyano group, amino group and sulfanyl group. Of these, a halogen atom is preferable, and a fluorine atom is more preferable.

としては、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、単結合及びメタンジイル基がさらに好ましく、単結合が特に好ましい。 As L 1 , a single bond and a divalent hydrocarbon group are preferable, a single bond and an alkanediyl group are more preferable, a single bond and a methanediyl group are further preferable, and a single bond is particularly preferable.

当該感放射線性樹脂組成物において、Rが単環のラクトン環基の場合、Lは単結合である。Rが単環のラクトン環基の場合、Lが2価の有機基であると、[A]重合体の剛直性が不足すると考えられ、当該感放射線性樹脂組成物のLWR性能等が低下する。 In the radiation-sensitive resin composition, when R 1 is a monocyclic lactone ring group, L 1 is a single bond. When R 1 is a monocyclic lactone ring group and L 1 is a divalent organic group, it is considered that the rigidity of the [A] polymer is insufficient, and the LWR performance and the like of the radiation-sensitive resin composition are deteriorated. descend.

基(I)としては、例えば下記式(I−1)〜(I−7)で表される基(以下、「基(I−1)〜(I−7)」ともいう)等が挙げられる。 Examples of the group (I) include groups represented by the following formulas (I-1) to (I-7) (hereinafter, also referred to as "groups (I-1) to (I-7)"). ..

Figure 0006794728
Figure 0006794728

上記式(I−1)〜(I−7)中、*は、上記式(1)と同義である。 In the above formulas (I-1) to (I-7), * is synonymous with the above formula (1).

これらの中で、基(I−1)〜(I−7)が好ましい。 Of these, the groups (I-1) to (I-7) are preferable.

構造単位(I)としては、例えば下記式(1−1)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−1)」ともいう)、下記式(1−2)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−2)」ともいう)等が挙げられる。 The structural unit (I) is, for example, a structural unit represented by the following formula (1-1) (hereinafter, also referred to as “structural unit (I-1)”) or a structure represented by the following formula (1-2). A unit (hereinafter, also referred to as “structural unit (I-2)”) and the like can be mentioned.

Figure 0006794728
Figure 0006794728

上記式(1−1)及び(1−2)中、Zは、上記基(I)である。
上記式(1−1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Lは、炭素数1〜20の2価の有機基である。
上記式(1−2)中、Rは、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1〜20の2価の有機基である。
In the above formulas (1-1) and (1-2), Z is the above group (I).
In the above formula (1-1), R 2 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. L 2 is a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms.
In the above formula (1-2), R 3 is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. L 3 is a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms.

としては、構造単位(I−1)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 R 2, from the viewpoint of copolymerizability of the monomer giving the structural unit (I-1), preferably a hydrogen atom or a methyl group, more preferably a methyl group.

で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば上記式(1)のLの2価の有機基として例示した基に1個の水素原子を加えた基等が挙げられる。Rとしては、有機基が好ましく、炭化水素基がより好ましく、鎖状炭化水素基がさらに好ましく、アルカンジイル基が特に好ましい。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 3 include a group in which one hydrogen atom is added to the group exemplified as the divalent organic group of L 1 in the above formula (1). Can be mentioned. The R 3, organic group, more preferably a hydrocarbon group, more preferably a chain-like hydrocarbon group, an alkanediyl group is particularly preferred.

及びLで表される炭素数1〜20の2価の有機基としては、例えば上記式(1)のLの2価の有機基として例示したものと同様の基等が挙げられる。L及びLとしては、炭化水素基が好ましく、アルカンジイル基、単環の脂環式飽和炭化水素基、多環の脂環式飽和炭化水素基及びアレーンジイル基がより好ましく、メタンジイル基、エタンジイル基、シクロヘキサンジイル基、アダマンタンジイル基及びベンゼンジイル基がさらに好ましい。 Examples of the divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by L 2 and L 3 include the same groups as those exemplified as the divalent organic group of L 1 in the above formula (1). .. As L 2 and L 3 , a hydrocarbon group is preferable, an alkandiyl group, a monocyclic alicyclic saturated hydrocarbon group, a polycyclic alicyclic saturated hydrocarbon group and an arenediyl group are more preferable, and a methanediyl group and an ethanediyl group are more preferable. More preferred are groups, cyclohexanediyl groups, adamantandiyl groups and benzenediyl groups.

構造単位(I−1)としては、例えば下記式(1−1−1)〜(1−1−10)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−1−1)〜(I−1−10)」ともいう)等が挙げられる。構造単位(I−2)としては、例えば下記式(1−2−1)、式(1−2−2)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−2−1)、(I−2−2)」ともいう)等が挙げられる。 The structural unit (I-1) is, for example, a structural unit represented by the following formulas (1-1-1) to (1-1-10) (hereinafter, “structural unit (I-1-1) to (I-1)”. -11) ”) and the like. The structural unit (I-2) is, for example, a structural unit represented by the following formula (1-2-1) or formula (1-2-2) (hereinafter, “structural unit (I-2-1),” (. I-2-2) ”) and the like.

Figure 0006794728
Figure 0006794728

上記式(1−1−1)〜(1−1−10)中、Rは上記式(1−1)と同義である。
上記式(1−2−1)及び(1−2−2)中、Rは上記式(1−2)と同義である。
In the above formulas (1-1-1) to (1-1-10), R 2 has the same meaning as the above formula (1-1).
In the above formulas (1-2-1) and (1-2-2), R 3 has the same meaning as the above formula (1-2).

構造単位(I)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、1モル%が好ましく、3モル%がより好ましく、5モル%がさらに好ましく、8モル%が特に好ましい。構造単位(I)の含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、50モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。構造単位(I)の含有割合を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物のLWR性能等をより向上させることができる。 As the lower limit of the content ratio of the structural unit (I), 1 mol% is preferable, 3 mol% is more preferable, 5 mol% is further preferable, and 8 mol is more preferable with respect to all the structural units constituting the polymer [A]. % Is particularly preferable. The upper limit of the content ratio of the structural unit (I) is preferably 80 mol%, more preferably 50 mol%, further preferably 30 mol%, and particularly preferably 20 mol%. By setting the content ratio of the structural unit (I) within the above range, the LWR performance and the like of the radiation-sensitive resin composition can be further improved.

構造単位(I)を与える化合物としては、例えば化合物(i)等が挙げられる。化合物(i)は、下記式(i)で表される。 Examples of the compound that gives the structural unit (I) include compound (i) and the like. Compound (i) is represented by the following formula (i).

Figure 0006794728
Figure 0006794728

上記式(i)中、Rは、炭素数3〜20の酸素原子を含む1価の環状基である。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。Rは、重合性炭素−炭素二重結合を含む1価の基である。但し、Rが単環のラクトン環基の場合、Lは単結合である。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。 In the above formula (i), R 1 is a monovalent cyclic group containing an oxygen atom having 3 to 20 carbon atoms. L 1 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 4 is a polymerizable carbon - is a monovalent group containing a carbon double bond. However, when R 1 is a monocyclic lactone ring group, L 1 is a single bond. L 4 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms.

の1価の基における重合性炭素−炭素二重結合を含む基としては、例えば(メタ)アクリロイル基、ビニル基、スチリル基等が挙げられる。 Examples of the group containing a polymerizable carbon-carbon double bond in the monovalent group of R 4 include a (meth) acryloyl group, a vinyl group, a styryl group and the like.

化合物(i)としては、例えば下記式(i1)〜(i12)で表される化合物(以下、「化合物(i1)〜(i12)」ともいう)等が挙げられる。 Examples of the compound (i) include compounds represented by the following formulas (i1) to (i12) (hereinafter, also referred to as “compounds (i1) to (i12)”).

Figure 0006794728
Figure 0006794728

上記式(i1)〜(i10)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
上記式(i11)及び(i12)中、Rは、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。
In the above formulas (i1) to (i10), R 2 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
In the above formula (i11) and (i12), R 3 is a monovalent organic group hydrogen atom or a C 1-20.

これらの中で、化合物(i1)〜(i12)が好ましい。 Of these, compounds (i1) to (i12) are preferable.

化合物(i)は、例えば上記式(i)におけるRがR4’−COO−(R4’は、重合性炭素−炭素二重結合を含む1価の基)である下記式(i’)で表される化合物の場合、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。 Compound (i), for example R 4 is R 4 in the formula (i) '-COO- (R 4' are polymerizable carbon - a monovalent group containing a carbon double bond) in which formula (i ' In the case of the compound represented by), it can be easily synthesized with good yield according to the following scheme.

Figure 0006794728
Figure 0006794728

上記スキーム中、Rは、炭素数3〜20の酸素原子を含む1価の環状基である。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。但し、Rが単環のラクトン環基の場合、Lは単結合である。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。Y及びYは、それぞれ独立して、ハロゲン原子である。R4’は、重合性炭素−炭素二重結合を含む1価の基である。 In the above scheme, R 1 is a monovalent cyclic group containing an oxygen atom having 3 to 20 carbon atoms. L 1 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. However, when R 1 is a monocyclic lactone ring group, L 1 is a single bond. L 4 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. Y 1 and Y 2 are independent halogen atoms. R 4 'is polymerizable carbon - is a monovalent group containing a carbon double bond.

及びYで表されるハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。これらの中で、塩素原子及び臭素原子が好ましく、塩素原子がより好ましい。 Examples of the halogen atom represented by Y 1 and Y 2 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like. Among these, a chlorine atom and a bromine atom are preferable, and a chlorine atom is more preferable.

上記式(i’−a)で表されるハロギ酸ハロエステルと、上記式(i’−b)で表されるヒドロキシ化合物とを、ピリジン等の塩基存在下、塩化メチレン等の溶媒中で反応させることにより、上記式(i’−c)で表される化合物が得られる。この化合物(i’−c)と、上記式(i’−d)で表されるカルボン酸とを、炭酸カリウム、ヨウ化カリウム等の塩存在下、N,N−ジメチルホルムアミド等の溶媒中で反応させることにより、化合物(i’)を得ることができる。 The halogenic acid haloester represented by the above formula (i'-a) and the hydroxy compound represented by the above formula (i'-b) are reacted in the presence of a base such as pyridine in a solvent such as methylene chloride. By doing so, a compound represented by the above formula (i'-c) can be obtained. This compound (i'-c) and the carboxylic acid represented by the above formula (i'-d) are mixed in a solvent such as N, N-dimethylformamide in the presence of salts such as potassium carbonate and potassium iodide. By reacting, compound (i') can be obtained.

得られた生成物を、カラムクロマトグラフィー、再結晶、蒸留等により適切に精製することにより化合物(i’)を単離することができる。 Compound (i') can be isolated by appropriately purifying the obtained product by column chromatography, recrystallization, distillation or the like.

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

[構造単位(II)]
構造単位(II)は、酸解離性基を含む構造単位である。「酸解離性基」とは、カルボキシ基、ヒドロキシ基等の水素原子を置換する基であって、酸の作用により解離する基をいう。当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体が構造単位(I)に加え構造単位(II)を有することで、感度がより高まり、その結果、LWR性能等をより向上させることができる。
[Structural unit (II)]
The structural unit (II) is a structural unit containing an acid dissociative group. The "acid dissociative group" is a group that replaces a hydrogen atom such as a carboxy group or a hydroxy group, and means a group that dissociates by the action of an acid. Since the [A] polymer has the structural unit (II) in addition to the structural unit (I), the radiation-sensitive resin composition has higher sensitivity, and as a result, the LWR performance and the like can be further improved. ..

構造単位(II)としては、例えば下記式(2)で表される構造単位(以下、「構造単位(II−1)」ともいう)、アセタール構造を含む構造単位(以下、「構造単位(II−2)」ともいう)等が挙げられる。[A]重合体は、構造単位(II−1)及び(II−2)をそれぞれ1種又は2種以上を有していてもよい。[A]重合体は、構造単位(II−1)及び構造単位(II−2)の両方を有してもよい。以下、構造単位(II−1)及び構造単位(II−2)について説明する。 Examples of the structural unit (II) include a structural unit represented by the following formula (2) (hereinafter, also referred to as “structural unit (II-1)”) and a structural unit including an acetal structure (hereinafter, “structural unit (II-1)”). -2) ”) and the like. The polymer [A] may have one or more structural units (II-1) and (II-2), respectively. [A] The polymer may have both a structural unit (II-1) and a structural unit (II-2). Hereinafter, the structural unit (II-1) and the structural unit (II-2) will be described.

(構造単位(II−1))
構造単位(II−1)は、下記式(2)で表される構造単位である。下記式(2)における−CR151617で表される基が酸解離性基である。
(Structural unit (II-1))
The structural unit (II-1) is a structural unit represented by the following formula (2). The group represented by −CR 15 R 16 R 17 in the following formula (2) is an acid dissociative group.

Figure 0006794728
Figure 0006794728

上記式(2)中、R14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。R15は、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。R16及びR17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炭素数3〜20の脂環構造を表す。 In the above formula (2), R 14 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 15 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R 16 and R 17 are independently monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms, or 3 to 3 carbon atoms composed of carbon atoms in which these groups are combined with each other and bonded to each other. Represents 20 alicyclic structures.

14としては、構造単位(II−1)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 R 14, from the viewpoint of copolymerizability of the monomer giving the structural unit (II-1), preferably a hydrogen atom or a methyl group, more preferably a methyl group.

15、R16及びR17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Lとして例示した2価の炭化水素基に1個の水素原子を加えた基等が挙げられる。 As the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 15 , R 16 and R 17 , for example, a group obtained by adding one hydrogen atom to the divalent hydrocarbon group exemplified as L 1 above. And so on.

16及びR17の基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の脂環構造としては、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、シクロペンテン構造、シクロヘキセン構造、ノルボルナン構造、アダマンタン構造等が挙げられる。 Examples of the alicyclic structure having 3 to 20 carbon atoms in which the groups of R 16 and R 17 are combined with each other and together with the carbon atoms to which they are bonded include a cyclopropane structure, a cyclobutane structure, a cyclopentane structure, a cyclohexane structure, and a cyclopentene structure. , Cyclohexene structure, norbornane structure, adamantane structure and the like.

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

Figure 0006794728
Figure 0006794728

上記式(2−1)〜(2−5)中、R14〜R17は、上記式(2)と同義である。i及びjは、それぞれ独立して、1〜4の整数である。 In the above formulas (2-1) to (2-5), R 14 to R 17 have the same meaning as the above formula (2). i and j are each independently an integer of 1 to 4.

構造単位(II−1)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-1) include a structural unit represented by the following formula.

Figure 0006794728
Figure 0006794728


Figure 0006794728
Figure 0006794728

上記式中、R14は、上記式(2)と同義である。 In the above formula, R 14 is synonymous with the above formula (2).

構造単位(II−1)としては、構造単位(II−1−1)〜(II−1−3)が好ましく、1−アルキルシクロペンタン−1−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、2−アルキル−アダマンタン−2−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位及び2−(シクロアルカン−1−イル)プロパン−2−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がより好ましい。 As the structural unit (II-1), structural units (II-1-1) to (II-1--3) are preferable, and structural units derived from 1-alkylcyclopentane-1-yl (meth) acrylate, 2 More preferred are structural units derived from -alkyl-adamantan-2-yl (meth) acrylate and structural units derived from 2- (cycloalkane-1-yl) propan-2-yl (meth) acrylate.

(構造単位(II−2))
構造単位(II−2)は、アセタール構造を含む構造単位である。アセタール構造を含む基としては、例えば下記式(X)で表される基(以下、「基(X)」ともいう)等が挙げられる。基(X)は、酸の作用により分解して、*−OH、RC=O及びROHを生じる。基(X)において−C(R)(R)(OR)が酸解離性基である。
(Structural unit (II-2))
The structural unit (II-2) is a structural unit including an acetal structure. Examples of the group containing an acetal structure include a group represented by the following formula (X) (hereinafter, also referred to as “group (X)”). The group (X) is decomposed by the action of an acid to produce * -OH, R X RY C = O and R Z OH. In the group (X), -C ( RX ) ( RY ) (OR Z ) is an acid dissociative group.


Figure 0006794728
Figure 0006794728

上記式(X)中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。Rは、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。Rは、単結合又は炭素数1〜20の2価の炭化水素基である。R、R、R及びRのうちの2つ以上が、互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は原子鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。*は、構造単位(II−2)中の上記基(X)以外の部分との結合部位を示す。 In the above formula (X), RX and RY are independently hydrogen atoms or monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms. R Z is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R W is a divalent hydrocarbon group of a single bond or a C 1-20. R X, R Y, more than two of R Z and R W may also form a ring structure of ring members 3 to 20 together with the carbon atom or chain of atoms aligned they are bound to each other. * Indicates a binding site with a portion of the structural unit (II-2) other than the above group (X).

、R及びRで表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えばRとして例示した炭素数1〜20の1価の有機基と同様の基等が挙げられる。 R X, examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R Y and R Z, for example, such as the same group and a monovalent organic group exemplified having 1 to 20 carbon atoms as R 3 is Can be mentioned.

及びRとしては、水素原子及び鎖状炭化水素基が好ましく、水素原子及びアルキル基がより好ましく、水素原子及びメチル基がさらに好ましい。Rとしては、鎖状炭化水素基が好ましく、アルキル基がさらに好ましく、メチル基が特に好ましい。 As RX and RY , a hydrogen atom and a chain hydrocarbon group are preferable, a hydrogen atom and an alkyl group are more preferable, and a hydrogen atom and a methyl group are further preferable. As R Z , a chain hydrocarbon group is preferable, an alkyl group is more preferable, and a methyl group is particularly preferable.

としては、単結合又は鎖状炭化水素基が好ましく、鎖状炭化水素基がより好ましく、アルカンジイル基がさらに好ましく、メタンジイル基が特に好ましい。 The R W, a single bond or a chain hydrocarbon group, more preferably a chain-like hydrocarbon group, more preferably an alkanediyl group, methylene bridge are particularly preferred.

、R、R及びRのうちの2つ以上が形成する環員数3〜20の環構造としては、例えば1,3−ジオキサシクロペンタン構造等の1,3−ジオキサシクロアルカン構造などが挙げられる。 R X, R Y, as the ring structure ring members 3 to 20 or more two forms of R Z and R W, for example, 1,3-dioxacyclopentane structure like 1,3 Jiokisashikuro An alkane structure and the like can be mentioned.

基(X)としては、環状アセタール構造を含む基が好ましく、2,2−ジメチル−1,3−ジオキサシクロペンタン構造を含む基がより好ましい。 As the group (X), a group containing a cyclic acetal structure is preferable, and a group containing a 2,2-dimethyl-1,3-dioxacyclopentane structure is more preferable.

[A]重合体が構造単位(II)を有する場合、構造単位(II)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、10モル%が好ましく、20モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましい。上記含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、70モル%がより好ましく、60モル%がさらに好ましい。構造単位(II)の含有割合を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物の感度がさらに向上し、結果として、LWR性能等をさらに向上させることができる。 When the [A] polymer has a structural unit (II), the lower limit of the content ratio of the structural unit (II) is preferably 10 mol%, preferably 20 mol%, based on all the structural units constituting the [A] polymer. More preferably mol%, more preferably 30 mol%. The upper limit of the content ratio is preferably 80 mol%, more preferably 70 mol%, and even more preferably 60 mol%. By setting the content ratio of the structural unit (II) in the above range, the sensitivity of the radiation-sensitive resin composition can be further improved, and as a result, the LWR performance and the like can be further improved.

[構造単位(III)]
構造単位(III)は、ラクトン構造、環状カーボネート構造、スルトン構造又はこれらの組み合わせを含む構造単位である。[A]重合体は、構造単位(III)をさらに有することで、現像液への溶解性をより調整することができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のLWR性能等をより向上させることができる。また、当該感放射線性樹脂組成物から形成されるレジストパターンと基板との密着性を向上させることができる。
[Structural unit (III)]
The structural unit (III) is a structural unit containing a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure, or a combination thereof. By further having the structural unit (III), the polymer [A] can further adjust its solubility in a developing solution, and as a result, further improve the LWR performance and the like of the radiation-sensitive resin composition. be able to. In addition, the adhesion between the resist pattern formed from the radiation-sensitive resin composition and the substrate can be improved.

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

Figure 0006794728
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Figure 0006794728
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Figure 0006794728
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上記式中、RL1は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the above formula, RL1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

構造単位(III)としては、これらの中で、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及びノルボルナンスルトン構造を含む構造単位が好ましい。 Among these, the structural unit (III) is preferably a structural unit containing a norbornane lactone structure, a structural unit containing a γ-butyrolactone structure, a structural unit containing an ethylene carbonate structure, and a structural unit containing a norbornane sultone structure.

[A]重合体が構造単位(III)を有する場合、構造単位(III)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、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%がより好ましく、55モル%がさらに好ましい。上記含有割合を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物のLWR性能等をさらに向上させることができる。また、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。 When the [A] polymer has a structural unit (III), the lower limit of the content ratio of the structural unit (III) is preferably 10 mol%, preferably 20 mol%, based on all the structural units constituting the [A] polymer. More preferably mol%, more preferably 25 mol%. The upper limit of the content ratio is preferably 70 mol%, more preferably 60 mol%, still more preferably 55 mol%. By setting the content ratio in the above range, the LWR performance and the like of the radiation-sensitive resin composition can be further improved. In addition, the adhesion of the resist pattern to the substrate can be further improved.

[構造単位(IV)]
構造単位(IV)は、ヒドロキシ基を含む構造単位である。ヒドロキシ基としては、アルコール性ヒドロキシ基、フェノール性ヒドロキシ基等が挙げられる。[A]重合体は、構造単位(IV)をさらに有することで、現像液への溶解性をより調整することができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のLWR性能等をより向上させることができる。また、当該感放射線性樹脂組成物から形成されるレジストパターンと基板との密着性を向上させることができる。構造単位(IV)がフェノール性ヒドロキシ基を含む場合、当該感放射線性樹脂組成物は、KrF露光、EUV露光、電子線露光等における感度をより高めることができる。
[Structural unit (IV)]
The structural unit (IV) is a structural unit containing a hydroxy group. Examples of the hydroxy group include an alcoholic hydroxy group and a phenolic hydroxy group. By further having the structural unit (IV), the polymer [A] can further adjust its solubility in a developing solution, and as a result, further improve the LWR performance and the like of the radiation-sensitive resin composition. be able to. In addition, the adhesion between the resist pattern formed from the radiation-sensitive resin composition and the substrate can be improved. When the structural unit (IV) contains a phenolic hydroxy group, the radiation-sensitive resin composition can further increase the sensitivity in KrF exposure, EUV exposure, electron beam exposure and the like.

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

Figure 0006794728
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上記式中、RL2は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the above formula, RL2 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

構造単位(IV)としては、ヒドロキシスチレンに由来する構造単位及び3−ヒドロキシアダマンタン−1−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位が好ましい。 As the structural unit (IV), a structural unit derived from hydroxystyrene and a structural unit derived from 3-hydroxyadamantane-1-yl (meth) acrylate are preferable.

[A]重合体が構造単位(IV)を有する場合、構造単位(IV)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、1モル%が好ましく、5モル%がより好ましい。上記含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、70モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましい。 When the [A] polymer has a structural unit (IV), the lower limit of the content ratio of the structural unit (IV) is preferably 1 mol% with respect to all the structural units constituting the [A] polymer. More preferably mol%. The upper limit of the content ratio is preferably 80 mol%, more preferably 70 mol%, and even more preferably 30 mol%.

フェノール性ヒドロキシ基を含む構造単位は、例えばアセトキシスチレン等の単量体を用いて得られた重合体を、トリエチルアミン等の塩基存在下で加水分解すること等により形成することができる。 The structural unit containing a phenolic hydroxy group can be formed, for example, by hydrolyzing a polymer obtained by using a monomer such as acetoxystyrene in the presence of a base such as triethylamine.

<その他の構造単位>
[A]重合体は、上記構造単位(I)〜(IV)以外のその他の構造単位を有していてもよい。その他の構造単位としては、例えばカルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、スルホンアミド基又はこれらの組み合わせを含む構造単位、非解離性の炭化水素基を含む構造単位等が挙げられる。[A]重合体がこれらの構造単位を有する場合、これら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 other structural units other than the above structural units (I) to (IV). Examples of other structural units include structural units containing a carboxy group, a cyano group, a nitro group, a sulfonamide group or a combination thereof, a structural unit containing a non-dissociable hydrocarbon group, and the like. When the [A] polymer has these structural units, the upper limit of the content ratio of these structural units is preferably 20 mol% and 10 mol% with respect to all the structural units constituting the [A] polymer. Is more preferable.

また、[A]重合体が[A2]重合体である場合、[A]重合体は、フッ素原子を含む構造単位を有することが好ましい。フッ素原子を含む構造単位としては、例えば後述する[E]重合体における構造単位(Ea)、構造単位(Eb)等が挙げられる。[A]重合体がこれらの構造単位を有する場合、これらの構造単位の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、1モル%が好ましく、5モル%がより好ましく、10モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。上記構造単位の上限としては、80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。 When the [A] polymer is a [A2] polymer, the [A] polymer preferably has a structural unit containing a fluorine atom. Examples of the structural unit containing a fluorine atom include a structural unit (Ea) and a structural unit (Eb) in the [E] polymer described later. When the [A] polymer has these structural units, the lower limit of the content ratio of these structural units is preferably 1 mol% and 5 mol% with respect to all the structural units constituting the [A] polymer. Is more preferable, 10 mol% is further preferable, and 20 mol% is particularly preferable. The upper limit of the structural unit is preferably 80 mol%, more preferably 70 mol%, still more preferably 50 mol%.

[A]重合体の含有量の下限としては、当該感放射線性樹脂組成物の全固形分([C]溶媒以外の成分の総和)に対して、70質量%が好ましく、80質量%がより好ましく、85質量%がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、99質量%が好ましく、95質量%がより好ましい。[A]重合体は、1種又は2種以上を含有することができる。 The lower limit of the content of the polymer [A] is preferably 70% by mass, more preferably 80% by mass, based on the total solid content of the radiation-sensitive resin composition (total of the components other than the [C] solvent). It is preferable, and 85% by mass is more preferable. The upper limit of the content is preferably 99% by mass, more preferably 95% by mass. [A] The polymer may contain one kind or two or more kinds.

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

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等が挙げられる。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。これらのラジカル重合開始剤は1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。 Examples of the radical polymerization initiator include azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2'-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), and 2,2'-azobis (2-cyclopropylpro). Pionitrile), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate and other azo radical initiators; benzoyl peroxide, t-butyl hydroperoxide, Examples thereof include peroxide-based radical initiators such as cumene hydroperoxide. Among these, AIBN and dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate are preferable, and AIBN is more preferable. These radical polymerization initiators can be used alone or in admixture of two or more.

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

重合における反応温度の下限としては、40℃が好ましく、50℃がより好ましい。上記反応温度の上限としては、150℃が好ましく、120℃がより好ましい。重合における反応時間の下限としては、1時間が好ましく、2時間がより好ましい。上記反応時間の上限としては、48時間が好ましく、24時間がより好ましい。 The lower limit of the reaction temperature in the polymerization is preferably 40 ° C., more preferably 50 ° C. The upper limit of the reaction temperature is preferably 150 ° C., more preferably 120 ° C. The lower limit of the reaction time in the polymerization is preferably 1 hour, more preferably 2 hours. The upper limit of the reaction time is preferably 48 hours, more 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。上記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。[A]重合体のMwを上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物の塗工性を向上させることができ、その結果、LWR性能等をより向上させることができる。 [A] The lower limit of the polystyrene-equivalent weight average molecular weight (Mw) of the polymer by gel permeation chromatography (GPC) is preferably 1,000, more preferably 2,000, still more preferably 3,000, and 5, 000 is particularly preferable. As the upper limit of the Mw, 50,000 is preferable, 30,000 is more preferable, 20,000 is further preferable, and 15,000 is particularly preferable. By setting the Mw of the polymer in the above range, the coatability of the radiation-sensitive resin composition can be improved, and as a result, the LWR performance and the like can be further improved.

[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がさらに好ましく、1.7が特に好ましい。上記比の下限としては、通常1であり、1.1が好ましい。 [A] As the upper limit of the ratio (Mw / Mn) of Mw to the polystyrene-equivalent number average molecular weight (Mn) of the polymer by GPC, 5 is preferable, 3 is more preferable, 2 is further preferable, and 1.7 is particularly preferable. .. The lower limit of the above ratio is usually 1, preferably 1.1.

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本及び「G4000HXL」1本
カラム温度:40℃
溶出溶媒:テトラヒドロフラン(和光純薬工業社)
流速:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
The Mw and Mn of the polymer in the present specification are values measured by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
GPC column: Tosoh's "G2000HXL" 2 pieces, "G3000HXL" 1 piece and "G4000HXL" 1 piece Column temperature: 40 ° C
Elution solvent: Tetrahydrofuran (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
Flow velocity: 1.0 mL / min Sample concentration: 1.0 mass%
Sample injection volume: 100 μL
Detector: Differential Refractometer Standard Material: Monodisperse Polystyrene

<[B]酸発生体>
[B]酸発生体は、露光により酸を発生する物質である。この発生した酸により[A]重合体等が有する酸解離性基が解離してカルボキシ基、ヒドロキシ基等が生じ、[A]重合体の現像液への溶解性が変化するため、当該感放射線性樹脂組成物からレジストパターンを形成することができる。当該感放射線性樹脂組成物における[B]酸発生体の含有形態としては、低分子化合物の形態(以下、「[B]酸発生剤」ともいう)でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これら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 exposure. The generated acid dissociates the acid dissociative groups of the [A] polymer and the like to generate carboxy groups, hydroxy groups, etc., and the solubility of the [A] polymer in the developing solution changes. A resist pattern can be formed from the sex resin composition. As the content form of the [B] acid generator in the radiation-sensitive resin composition, even the form of a low molecular weight compound (hereinafter, also referred to as “[B] acid generator”) is incorporated as a part of the polymer. It may be in a form or both of these forms.

[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、スルホンイミド化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾケトン化合物等が挙げられる。 [B] Examples of the acid generator include onium salt compounds, N-sulfonyloxyimide compounds, sulfonimide compounds, halogen-containing compounds, diazoketone compounds and the like.

オニウム塩化合物としては、例えばスルホニウム塩、テトラヒドロチオフェニウム塩、ヨードニウム塩、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 sulfonium salt, tetrahydrothiophenium salt, iodonium salt, phosphonium salt, diazonium salt, 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。 Specific examples of the [B] acid generator include the compounds described in paragraphs [0080] to [0113] of JP-A-2009-134808.

[B]酸発生体から発生する酸としては、例えばスルホン酸、イミド酸、アミド酸、メチド酸、ホスフィン酸、カルボン酸等が挙げられる。これらの中で、スルホン酸、イミド酸、アミド酸及びメチド酸が好ましい。 [B] Examples of the acid generated from the acid generator include sulfonic acid, imic acid, amic acid, methidoic acid, phosphinic acid, carboxylic acid and the like. Of these, sulfonic acid, imidic acid, amidoic acid and methidoic acid are preferable.

[B]酸発生剤としては、例えば下記式(4)で表される化合物(以下、「[B1]酸発生剤」ともいう)等が挙げられる。 Examples of the [B] acid generator include a compound represented by the following formula (4) (hereinafter, also referred to as “[B1] acid generator”).


Figure 0006794728
Figure 0006794728

上記式(4)中、Aは、1価のスルホン酸アニオン、1価のイミド酸アニオン、1価のアミド酸アニオン又は1価のメチド酸アニオンである。Zは、1価の感放射線性オニウムカチオンである。 In the formula (4), A - is a monovalent acid anion, a monovalent imide anion, a monovalent amide anion or a monovalent methide anion. Z + is a monovalent radiation-sensitive onium cation.

[B1]酸発生剤は、上記式(4)におけるAがスルホン酸アニオンの場合(以下、「[B1a]酸発生剤」ともいう)、スルホン酸が発生する。Aがイミド酸アニオンの場合(以下、「[B1b]酸発生剤」ともいう)、イミド酸が発生する。Aがアミド酸アニオンの場合(以下、「[B1c]酸発生剤」ともいう)、アミド酸が発生する。Aがメチド酸アニオンの場合(以下、「[B1d]酸発生剤」ともいう)、メチド酸が発生する。 As the [B1] acid generator, when A in the above formula (4) is a sulfonic acid anion (hereinafter, also referred to as “[B1a] acid generator”), sulfonic acid is generated. A - is the case of the imide anion (hereinafter, also referred to as "[B1b] acid generator"), imide acid produced. A - is the case of the amide anion (hereinafter, also referred to as "[B1c] acid generator"), an amide acid occurs. A - is the case of the methide anion (hereinafter, also referred to as "[B1d] acid generator"), methide acid is generated.

[B1a]酸発生剤としては、例えば下記式(4−1)で表される化合物(以下、「化合物(4−1)」ともいう)等が挙げられる。[B1]酸発生剤が下記構造を有することで、[A]重合体成分の構造単位(I)及び構造単位(II)との相互作用等により、露光により発生する酸のレジスト膜中の拡散長がより適度に短くなると考えられ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のLWR性能等をより向上させることができる。 Examples of the [B1a] acid generator include a compound represented by the following formula (4-1) (hereinafter, also referred to as “compound (4-1)”). [B1] Since the acid generator has the following structure, the acid generated by exposure is diffused in the resist film due to the interaction between the structural unit (I) and the structural unit (II) of the polymer component [A]. It is considered that the length is more appropriately shortened, and as a result, the LWR performance and the like of the radiation-sensitive resin composition can be further improved.

Figure 0006794728
Figure 0006794728

上記式(4−1)中、Rp1は、環員数6以上の環構造を含む1価の基である。Rp2は、2価の連結基である。Rp3及びRp4は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜20の1価の炭化水素基又は炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。Rp5及びRp6は、それぞれ独立して、フッ素原子又は炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。np1は、0〜10の整数である。np2は、0〜10の整数である。np3は、0〜10の整数である。但し、np1+np2+np3は、1以上30以下である。np1が2以上の場合、複数のRp2は同一でも異なっていてもよい。np2が2以上の場合、複数のRp3は同一でも異なっていてもよく、複数のRp4は同一でも異なっていてもよい。np3が2以上の場合、複数のRp5は同一でも異なっていてもよく、複数のRp6は同一でも異なっていてもよい。Zは、上記式(4)と同義である。 In the above formula (4-1), R p1 is a monovalent group containing a ring structure having 6 or more ring members. R p2 is a divalent linking group. R p3 and R p4 are independently hydrogen atoms, fluorine atoms, monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms, or monovalent fluorinated hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms. R p5 and R p6 are independently fluorine atoms or monovalent fluorinated hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms. n p1 is an integer from 0 to 10. n p2 is an integer from 0 to 10. n p3 is an integer from 0 to 10. However, n p1 + n p2 + n p3 is 1 or more and 30 or less. When n p1 is 2 or more, a plurality of R p2s may be the same or different. When n p2 is 2 or more, the plurality of R p3s may be the same or different, and the plurality of R p4s may be the same or different. When n p3 is 2 or more, the plurality of R p5s may be the same or different, and the plurality of R p6s may be the same or different. Z + is synonymous with the above equation (4).

p1で表される環員数6以上の環構造を含む1価の基としては、例えば環員数6以上の脂環構造を含む1価の基、環員数6以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基、環員数6以上の芳香環構造を含む1価の基、環員数6以上の芳香族複素環構造を含む1価の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent group including a ring structure having 6 or more ring members represented by R p1 include a monovalent group including an alicyclic structure having 6 or more ring members and an aliphatic heterocyclic structure having 6 or more ring members. Examples thereof include a monovalent group, a monovalent group containing an aromatic ring structure having 6 or more ring members, and a monovalent group containing an aromatic heterocyclic structure having 6 or more ring members.

環員数6以上の脂環構造としては、例えば
シクロヘキサン構造、シクロヘプタン構造、シクロオクタン構造、シクロノナン構造、シクロデカン構造、シクロドデカン構造等の単環の飽和脂環構造;
シクロヘキセン構造、シクロヘプテン構造、シクロオクテン構造、シクロデセン構造等の単環の不飽和脂環構造;
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飽和脂環構造;
ノルボルネン構造、トリシクロデセン構造等の多環の不飽和脂環構造等が挙げられる。
Examples of the alicyclic structure having 6 or more ring members include a monocyclic saturated alicyclic structure such as a cyclohexane structure, a cycloheptane structure, a cyclooctane structure, a cyclononane structure, a cyclodecane structure, and a cyclododecane structure;
Monocyclic unsaturated alicyclic structures such as cyclohexene structure, cycloheptene structure, cyclooctene structure, cyclodecene structure;
Polycyclic saturated alicyclic structures such as norbornane structure, adamantane structure, tricyclodecane structure, and tetracyclododecane structure;
Examples thereof include a polycyclic unsaturated alicyclic structure such as a norbornene structure and a tricyclodecene structure.

環員数6以上の脂肪族複素環構造としては、例えば
ヘキサノラクトン構造、ノルボルナンラクトン構造等のラクトン構造;
ヘキサノスルトン構造、ノルボルナンスルトン構造等のスルトン構造;
オキサシクロヘプタン構造、オキサノルボルナン構造等の酸素原子含有複素環構造;
アザシクロヘキサン構造、ジアザビシクロオクタン構造等の窒素原子含有複素環構造;
チアシクロヘキサン構造、チアノルボルナン構造等のイオウ原子含有複素環構造などが挙げられる。
Examples of the aliphatic heterocyclic structure having 6 or more ring members include lactone structures such as hexanolactone structure and norbornane lactone structure;
Sultone structures such as hexanosultone structure and norbornane sultone structure;
Oxygen atom-containing heterocyclic structure such as oxacycloheptane structure and oxanorbornane structure;
Nitrogen atom-containing heterocyclic structure such as azacyclohexane structure and diazabicyclooctane structure;
Examples thereof include a sulfur atom-containing heterocyclic structure such as a thiacyclohexane structure and a thianorbornane structure.

環員数6以上の芳香環構造としては、例えばベンゼン構造、ナフタレン構造、フェナントレン構造、アントラセン構造等が挙げられる。 Examples of the aromatic ring structure having 6 or more ring members include a benzene structure, a naphthalene structure, a phenanthrene structure, an anthracene structure and the like.

環員数6以上の芳香族複素環構造としては、例えば
ピラン構造、ベンゾフラン構造、ベンゾピラン構造等の酸素原子含有複素環構造;
ピリジン構造、ピリミジン構造、インドール構造等の窒素原子含有複素環構造などが挙げられる。
Examples of the aromatic heterocyclic structure having 6 or more ring members include an oxygen atom-containing heterocyclic structure such as a pyran structure, a benzofuran structure, and a benzopyran structure;
Examples thereof include a nitrogen atom-containing heterocyclic structure such as a pyridine structure, a pyrimidine structure, and an indole structure.

p1の環構造の環員数の下限としては、7が好ましく、8がより好ましく、9がさらに好ましく、10が特に好ましい。上記環員数の上限としては、15が好ましく、14がより好ましく、13がさらに好ましく、12が特に好ましい。上記環員数を上記範囲とすることで、上述の酸の拡散長をさらに適度に短くすることができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のLWR性能等をより向上させることができる。 As the lower limit of the number of ring members of the ring structure of R p1 , 7 is preferable, 8 is more preferable, 9 is further preferable, and 10 is particularly preferable. As the upper limit of the number of ring members, 15 is preferable, 14 is more preferable, 13 is further preferable, and 12 is particularly preferable. By setting the number of ring members in the above range, the diffusion length of the above-mentioned acid can be further appropriately shortened, and as a result, the LWR performance and the like of the radiation-sensitive resin composition can be further improved.

p1の環構造が有する水素原子の一部又は全部は、置換基で置換されていてもよい。上記置換基としては、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。これらの中でヒドロキシ基が好ましい。 A part or all of the hydrogen atom of the ring structure of R p1 may be substituted with a substituent. Examples of the substituent include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom, hydroxy group, carboxy group, cyano group, nitro group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, alkoxycarbonyloxy group and acyl group. Examples thereof include an asyloxy group. Of these, a hydroxy group is preferable.

p1としては、環員数6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、環員数9以上の脂環構造を含む1価の基及び環員数9以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基がより好ましく、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、ノルボルナンスルトン−イル基及び5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.3.1.13,8]ウンデカン−イル基がさらに好ましく、アダマンチル基が特に好ましい。 As R p1 , a monovalent group containing an alicyclic structure having 6 or more ring members and a monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 6 or more ring members are preferable, and 1 including an alicyclic structure having 9 or more ring members. A valent group and a monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 9 or more ring members are more preferable, and an adamantyl group, a hydroxyadamantyl group, a norbornanelactone-yl group, a norbornane sulton-yl group and a 5-oxo-4-oxa A tricyclo [4.3.1.1 3,8 ] undecane-yl group is more preferred, and an adamantyl group is particularly preferred.

p2で表される2価の連結基としては、例えばカルボニル基、エーテル基、カルボニルオキシ基、スルフィド基、チオカルボニル基、スルホニル基、2価の炭化水素基等が挙げられる。これらの中で、カルボニルオキシ基、スルホニル基、アルカンジイル基及び2価の脂環式飽和炭化水素基が好ましく、カルボニルオキシ基及び2価の脂環式飽和炭化水素基がより好ましく、カルボニルオキシ基及びノルボルナンジイル基がさらに好ましく、カルボニルオキシ基が特に好ましい。 Examples of the divalent linking group represented by R p2 include a carbonyl group, an ether group, a carbonyloxy group, a sulfide group, a thiocarbonyl group, a sulfonyl group, and a divalent hydrocarbon group. Among these, a carbonyloxy group, a sulfonyl group, an alkanediyl group and a divalent alicyclic saturated hydrocarbon group are preferable, a carbonyloxy group and a divalent alicyclic saturated hydrocarbon group are more preferable, and a carbonyloxy group is more preferable. And norbornandyl groups are more preferred, and carbonyloxy groups are particularly preferred.

p3及びRp4で表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば炭素数1〜20のアルキル基等が挙げられる。Rp3及びRp4で表される炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基としては、例えば炭素数1〜20のフッ素化アルキル基等が挙げられる。Rp3及びRp4としては、水素原子、フッ素原子及びフッ素化アルキル基が好ましく、フッ素原子及びパーフルオロアルキル基がより好ましく、フッ素原子及びトリフルオロメチル基がさらに好ましい。 Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R p3 and R p4 include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. Examples of the monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R p3 and R p4 include a fluorinated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. As R p3 and R p4 , a hydrogen atom, a fluorine atom and a fluorinated alkyl group are preferable, a fluorine atom and a perfluoroalkyl group are more preferable, and a fluorine atom and a trifluoromethyl group are further preferable.

p5及びRp6で表される炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基としては、例えば炭素数1〜20のフッ素化アルキル基等が挙げられる。Rp5及びRp6としては、フッ素原子及びフッ素化アルキル基が好ましく、フッ素原子及びパーフルオロアルキル基がより好ましく、フッ素原子及びトリフルオロメチル基がさらに好ましく、フッ素原子が特に好ましい。 Examples of the monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R p5 and R p6 include a fluorinated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. As R p5 and R p6 , a fluorine atom and a fluorinated alkyl group are preferable, a fluorine atom and a perfluoroalkyl group are more preferable, a fluorine atom and a trifluoromethyl group are further preferable, and a fluorine atom is particularly preferable.

p1としては、0〜5の整数が好ましく、0〜3の整数がより好ましく、0〜2の整数がさらに好ましく、0及び1が特に好ましい。 As n p1 , an integer of 0 to 5 is preferable, an integer of 0 to 3 is more preferable, an integer of 0 to 2 is further preferable, and 0 and 1 are particularly preferable.

p2としては、0〜5の整数が好ましく、0〜2の整数がより好ましく、0及び1がさらに好ましく、0が特に好ましい。 As n p2 , an integer of 0 to 5 is preferable, an integer of 0 to 2 is more preferable, 0 and 1 are further preferable, and 0 is particularly preferable.

p3の下限としては、1が好ましく、2がより好ましい。np3を1以上とすることで、化合物(4−1)から生じる酸の強さを高めることができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のLWR性能等をより向上させることができる。np3の上限としては、4が好ましく、3がより好ましく、2がさらに好ましい。 As the lower limit of n p3 , 1 is preferable, and 2 is more preferable. By setting n p3 to 1 or more, the strength of the acid generated from the compound (4-1) can be increased, and as a result, the LWR performance and the like of the radiation-sensitive resin composition can be further improved. As the upper limit of n p3 , 4 is preferable, 3 is more preferable, and 2 is further preferable.

p1+np2+np3の下限としては、2が好ましく、4がより好ましい。np1+np2+np3の上限としては、20が好ましく、10がより好ましい。 As the lower limit of n p1 + n p2 + n p3 , 2 is preferable, and 4 is more preferable. As the upper limit of n p1 + n p2 + n p3 , 20 is preferable, and 10 is more preferable.

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、例えば下記式(Z−1)〜(Z−3)で表されるカチオン(以下、「カチオン(Z−1)〜(Z−3)」ともいう)等が挙げられる。 Examples of the monovalent radiation-sensitive onium cation represented by Z + include cations represented by the following formulas (Z-1) to (Z-3) (hereinafter, "cations (Z-1) to (Z-)". 3) ”) and the like.


Figure 0006794728
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上記式(Z−1)中、Ra1、Ra2及びRa3は、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基、−OSO−R若しくは−SO−Rであるか、又はこれらの基のうちの2つ以上が互いに合わせられ構成される環構造を表す。ここで、R及びRは、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数5〜25の脂環式炭化水素基又は置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基である。k1、k2及びk3は、それぞれ独立して0〜5の整数である。Ra1〜Ra3並びにR及びRがそれぞれ複数の場合、複数のRa1〜Ra3並びにR及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。 In the above formula (Z-1), R a1 , R a2, and R a3 are independently substituted or unsubstituted alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, and substituted or unsubstituted aromatic groups having 6 to 12 carbon atoms, respectively. family hydrocarbon group, two or more are combined with each other configured ring structure of either a -OSO 2 -R P or -SO 2 -R Q, or their groups. Here, RP and RQ are independently substituted or unsubstituted alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, substituted or unsubstituted alkyl group having 5 to 25 carbon atoms, or substituted or non-substituted alkyl groups. It is a substituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms. k1, k2, and k3 are independently integers of 0 to 5. R a1 to R a3 and when R P and R Q are a plurality each of the plurality of R a1 to R a3 and R P and R Q may be the same as or different from each other.

上記式(Z−2)中、Ra4は、置換若しくは非置換の炭素数1〜8のアルキル基、又は置換若しくは非置換の炭素数6〜8の芳香族炭化水素基である。k4は、0〜7の整数である。Ra4が複数の場合、複数のRa4は同一でも異なっていてもよく、また、複数のRa4は、互いに合わせられ構成される環構造を表してもよい。Ra5は、置換若しくは非置換の炭素数1〜7のアルキル基、又は置換若しくは非置換の炭素数6若しくは7の芳香族炭化水素基である。k5は、0〜6の整数である。Ra5が複数の場合、複数のRa5は同一でも異なっていてもよく、また、複数のRa5は互いに合わせられ構成される環構造を表してもよい。rは、0〜3の整数である。Ra6は、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。tは、0〜2の整数である。 In the above formula (Z-2), Ra4 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 8 carbon atoms. k4 is an integer from 0 to 7. If R a4 is plural, the plurality of R a4 may be the same or different, and plural R a4 may represent a constructed ring aligned with each other. R a5 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 or 7 carbon atoms. k5 is an integer from 0 to 6. If R a5 is plural, the plurality of R a5 may be the same or different, and plural R a5 may represent a keyed configured ring structure. r is an integer from 0 to 3. Ra6 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. t is an integer from 0 to 2.

上記式(Z−3)中、Ra7及びRa8は、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基、−OSO−R若しくは−SO−Rであるか、又はこれらの基のうちの2つ以上が互いに合わせられ構成される環構造を表す。R及びRは、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数5〜25の脂環式炭化水素基又は置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基である。k6及びk7は、それぞれ独立して0〜5の整数である。Ra7、Ra8、R及びRがそれぞれ複数の場合、複数のRa7、Ra8、R及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。 In the above formula (Z-3), R a7 and R a8 are independently substituted or unsubstituted alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms and substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbons having 6 to 12 carbon atoms, respectively. Represents a ring structure that is a group, -OSO 2- RR or -SO 2- RS , or is composed of two or more of these groups combined with each other. R R and R S are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a substituted or unsubstituted C 5-25 alicyclic hydrocarbon group, or a substituted or unsubstituted carbon It is an aromatic hydrocarbon group having a number of 6 to 12. k6 and k7 are independently integers of 0 to 5. R a7, R a8, R when R and R S is plural respective plurality of R a7, R a8, R R and R S may be the same as or different from each other.

a1〜Ra3、Ra4、Ra5、Ra7及びRa8で表される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−ブチル基等の直鎖状アルキル基;
i−プロピル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等の分岐状アルキル基などが挙げられる。
Examples of the alkyl group represented by R a1 to R a3 , R a4 , R a5 , R a7 and R a8 include a linear alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group and an n-butyl group;
Examples thereof include branched alkyl groups such as i-propyl group, i-butyl group, sec-butyl group and t-butyl group.

a1〜Ra3、Ra4及びRa5で表される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などが挙げられる。
Examples of the aromatic hydrocarbon group represented by R a1 to R a3 , R a4 and R a5 include an aryl group such as a phenyl group, a tolyl group, a xsilyl group, a mesityl group and a naphthyl group;
Examples thereof include an aralkyl group such as a benzyl group and a phenethyl group.

a4及びRa5で表される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 aromatic hydrocarbon group represented by R a4 and R a5 include a phenyl group, a tolyl group, a benzyl group and the like.

a6で表される2価の有機基としては、例えば上記式(1)のLと同様の基等が挙げられる。 Examples of the divalent organic group represented by R a6 include a group similar to L 1 of the above formula (1).

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する置換基としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基、アシル基、アシロキシ基等が挙げられる。これらの中で、ハロゲン原子が好ましく、フッ素原子がより好ましい。 Examples of the substituent that replaces the hydrogen atom of the alkyl group and the aromatic hydrocarbon group include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom, hydroxy group, carboxy group, cyano group, nitro group and alkoxy. Examples thereof include a group, an alkoxycarbonyl group, an alkoxycarbonyloxy group, an acyl group, an asyloxy group and the like. Of these, a halogen atom is preferable, and a fluorine atom is more preferable.

a1〜Ra3、Ra4、Ra5、Ra7及びRa8としては、非置換のアルキル基、フッ素化アルキル基、非置換の1価の芳香族炭化水素基、−OSO−R”及び−SO−R”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。ここで、R”は、非置換の1価の脂環式炭化水素基又は非置換の1価の芳香族炭化水素基である。 R a1 to R a3 , R a4 , R a5 , R a7 and R a8 include an unsubstituted alkyl group, a fluorinated alkyl group, an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group, -OSO 2- R "and -SO 2- R "is preferable, fluorinated alkyl groups and unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon groups are more preferable, and fluorinated alkyl groups are even more preferable. Here, R "is an unsubstituted monovalent alicyclic hydrocarbon group or an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group.

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

としては、これらの中で、カチオン(Z−1)及びカチオン(Z−2)が好ましく、トリフェニルスルホニウムカチオン及び4−ブトキシナフタレン−1−イルテトラヒドロチオフェニウムカチオンがより好ましい。 Among these, cation (Z-1) and cation (Z-2) are preferable as Z + , and triphenylsulfonium cation and 4-butoxynaphthalene-1-yltetrahydrothiophenium cation are more preferable.

[B1a]酸発生剤としては、例えば下記式(4−1−1)〜(4−1−15)で表される化合物(以下、「化合物(4−1−1)〜(4−1−15)」ともいう)等が挙げられる。[B1b]酸発生剤としては、例えば下記式(4−2−1)〜(4−2−3)で表される化合物(以下、「化合物(4−2−1)〜(4−2−3)」ともいう)等が挙げられる。[B1c]酸発生剤としては、例えば下記式(4−3−1)〜(4−3−2)で表される化合物(以下、「化合物(4−3−1)〜(4−3−2)」ともいう)等が挙げられる。[B1d]酸発生剤としては、例えば下記式(4−4−1)〜(4−4−2)で表される化合物(以下、「化合物(4−4−1)〜(4−4−2)」ともいう)等が挙げられる。 Examples of the [B1a] acid generator include compounds represented by the following formulas (4-1-1) to (4-1-15) (hereinafter, "Compounds (4-1-1) to (4-1-1)" to (4-1-1). 15) ”) and the like. [B1b] Examples of the acid generator include compounds represented by the following formulas (4-2-1) to (4-2-3) (hereinafter, "compounds (4-2-1) to (4-2-2)". 3) ”) and the like. Examples of the [B1c] acid generator include compounds represented by the following formulas (4-3-1) to (4-3-2) (hereinafter, "Compounds (4-3-1) to (4-3-2)". 2) ”) and the like. Examples of the [B1d] acid generator include compounds represented by the following formulas (4-4-1) to (4-4-2) (hereinafter, "Compounds (4-4-1) to (4--4-2)". 2) ”) and the like.

Figure 0006794728
Figure 0006794728

Figure 0006794728
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上記式(4−1−1)〜(4−1−15)、(4−2−1)〜(4−2−3)、(4−3−1)〜(4−3−2)及び(4−4−1)〜(4−4−2)中、Zは、1価のオニウムカチオンである。 The above formulas (4-1-1) to (4-1-15), (4-2-1) to (4-2-3), (4-3-1) to (4-3-2) and In (4-4-1) to (4-4-2), Z + is a monovalent onium cation.

[B1]酸発生剤としては、[B1a]酸発生剤が好ましく、化合物(4−1−1)、(4−1−2)、(4−1−11)及び(4−1−12)がより好ましい。 As the [B1] acid generator, the [B1a] acid generator is preferable, and the compounds (4-1-1), (4-1-2), (4-1-11) and (4-1-12) Is more preferable.

[B1]酸発生剤としては、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、トリフェニルスルホニウム塩及び4−ブトキシナフタレン−1−イルテトラヒドロチオフェニウム塩がさらに好ましい。 [B1] As the acid generator, an onium salt compound is preferable, a sulfonium salt and a tetrahydrothiophenium salt are more preferable, and a triphenylsulfonium salt and a 4-butoxynaphthalene-1-yltetrahydrothiophenium salt are further preferable.

また、[B]酸発生体としては、下記式(4−1’)で表される構造単位を有する重合体等の酸発生体の構造が重合体の一部として組み込まれた重合体も好ましい。 Further, as the [B] acid generator, a polymer in which the structure of the acid generator such as a polymer having a structural unit represented by the following formula (4-1') is incorporated as a part of the polymer is also preferable. ..


Figure 0006794728
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上記式(4−1’)中、Rp7は、水素原子又はメチル基である。Lは、単結合又は、−COO−又は2価のカルボニルオキシ炭化水素基である。Rp8は、炭素数1〜10のフッ素化アルカンジイル基である。Zは、上記式(4)と同義である。 In the above formula (4-1'), R p7 is a hydrogen atom or a methyl group. L 4 is a single bond or -COO- or divalent carbonyloxy hydrocarbon group. R p8 is a fluorinated alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms. Z + is synonymous with the above equation (4).

p7としては、上記式(4−1’)で表される構造単位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。 As R p7 , a hydrogen atom and a methyl group are preferable, and a methyl group is more preferable, from the viewpoint of copolymerizability of the monomer giving the structural unit represented by the above formula (4-1').

としては、2価のカルボニルオキシ炭化水素基が好ましく、カルボニルオキシアルカンジイル基及びカルボニルアルカンジイルアレーンジイル基がより好ましい。 The L 4, preferably a divalent carbonyloxy hydrocarbon group, a carbonyl oxy alkane diyl group and a carbonyl alkanediyl arene diyl group are more preferable.

p8としては、炭素数1〜4のフッ素化アルカンジイル基が好ましく、炭素数1〜4のパーフルオロアルカンジイル基がより好ましく、ヘキサフルオロプロパンジイル基がさらに好ましい。 As R p8 , a fluorinated alkanediyl group having 1 to 4 carbon atoms is preferable, a perfluoroalkanediyl group having 1 to 4 carbon atoms is more preferable, and a hexafluoropropanediyl group is further preferable.

[B]酸発生体が[B]酸発生剤の場合、[B]酸発生剤の含有量の下限としては、[A]重合体成分100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、1質量部がより好ましく、4質量部がさらに好ましく、7質量部が特に好ましい。上記含有量の上限としては、50質量部が好ましく、40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、当該感放射線性樹脂組成物は、感度及び現像性が向上し、その結果、LWR性能等をより向上させることができる。[B]酸発生体は、1種又は2種以上を含有することができる。 When the [B] acid generator is a [B] acid generator, the lower limit of the content of the [B] acid generator is preferably 0.1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the [A] polymer component. 1, 1 part by mass is more preferable, 4 parts by mass is further preferable, and 7 parts by mass is particularly preferable. The upper limit of the content is preferably 50 parts by mass, more preferably 40 parts by mass, further 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 sensitivity and developability of the radiation-sensitive resin composition can be improved, and as a result, the LWR performance and the like can be further improved. [B] The acid generator can contain one kind or two or more kinds.

<[C]溶媒>
[C]溶媒は、少なくとも[A]重合体、[B]酸発生体及び所望により含有される[D]酸拡散制御体等を溶解又は分散可能な溶媒であれば特に限定されない。
<[C] Solvent>
The solvent [C] is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving or dispersing at least the [A] polymer, the [B] acid generator, and the [D] acid diffusion controller contained if desired.

[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、炭化水素系溶媒等が挙げられる。 Examples of the [C] solvent include alcohol solvents, ether solvents, ketone solvents, amide solvents, ester solvents, hydrocarbon solvents and the like.

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

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

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

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

エステル系溶媒としては、例えば
酢酸n−ブチル、乳酸エチル等のモノカルボン酸エステル系溶媒;
酢酸プロピレングリコール等の多価アルコールカルボキシレート系溶媒;
酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル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;
Polyhydric alcohol carboxylate solvent such as propylene glycol acetate;
Polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvent such as propylene glycol monomethyl ether acetate;
Polyvalent carboxylic acid diester solvent such as diethyl oxalate;
Examples thereof include carbonate solvents such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate.

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

これらの中で、エステル系溶媒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く、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル及びシクロヘキサノンがさらに好ましい。[C]溶媒は、1種又は2種以上を含有することができる。 Among these, ester-based solvents and ketone-based solvents are preferable, polyhydric alcohol partial ether carboxylate-based solvents and cyclic ketone-based solvents are more preferable, and propylene glycol acetate monomethyl ether and cyclohexanone are even more preferable. [C] The solvent can contain one kind or two or more kinds.

<[D]酸拡散制御体>
当該感放射線性樹脂組成物は、必要に応じて、[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。また、感放射線性樹脂組成物の貯蔵安定性が向上すると共に、レジストとしての解像度がより向上する。さらに、露光から現像処理までの引き置き時間の変動によるレジストパターンの線幅変化を抑えることができ、プロセス安定性に優れた感放射線性樹脂組成物が得られる。[D]酸拡散制御体の当該感放射線性樹脂組成物における含有形態としては、遊離の化合物(以下、適宜「[D]酸拡散制御剤」という)の形態でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[D] Acid diffusion controller>
The radiation-sensitive resin composition may contain the [D] acid diffusion controller, if necessary. The [D] acid diffusion controller has the effect of controlling the diffusion phenomenon of the acid generated from the [B] acid generator in the resist film by exposure and suppressing an unfavorable chemical reaction in the non-exposed region. In addition, the storage stability of the radiation-sensitive resin composition is improved, and the resolution as a resist is further improved. Further, it is possible to suppress the change in the line width of the resist pattern due to the fluctuation of the leaving time from the exposure to the development process, and it is possible to obtain a radiation-sensitive resin composition having excellent process stability. As the content form of the [D] acid diffusion control body in the radiation-sensitive resin composition, even in the form of a free compound (hereinafter, appropriately referred to as “[D] acid diffusion control agent”), it is incorporated as a part of the polymer. Or both of these forms.

[D]酸拡散制御剤としては、例えば下記式(B)で表される化合物(以下、「含窒素化合物(I)」ともいう)、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。 [D] As the acid diffusion control agent, for example, a compound represented by the following formula (B) (hereinafter, also referred to as “nitrogen-containing compound (I)”) and a compound having two nitrogen atoms (hereinafter, “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, a nitrogen-containing heterocyclic compound and the like.

Figure 0006794728
Figure 0006794728

上記式(B)中、R20、R21及びR22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 (B), R 20 , R 21 and R 22 are independently hydrogen atoms, optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl groups, aryl groups or aralkyl groups, respectively. ..

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

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

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

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

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

[D]酸拡散制御剤として、酸解離性基を有する含窒素化合物を用いることもできる。このような酸解離性基を有する含窒素化合物としては、例えばN−t−ブトキシカルボニルピペリジン、N−t−ブトキシカルボニルイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニル−2−フェニルベンズイミダゾール、N−(t−ブトキシカルボニル)ジ−n−オクチルアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジエタノールアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジシクロヘキシルアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジフェニルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン、N−t−アミルオキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン等が挙げられる。 [D] A nitrogen-containing compound having an acid dissociative group can also be used as the acid diffusion control agent. Examples of the nitrogen-containing compound having such an acid dissociative group include Nt-butoxycarbonylpiperidin, Nt-butoxycarbonylimidazole, Nt-butoxycarbonylbenzimidazole, and Nt-butoxycarbonyl-2-. Phenylbenzimidazole, N- (t-butoxycarbonyl) di-n-octylamine, N- (t-butoxycarbonyl) diethanolamine, N- (t-butoxycarbonyl) dicyclohexylamine, N- (t-butoxycarbonyl) diphenylamine, Examples thereof include Nt-butoxycarbonyl-4-hydroxypiperidin and Nt-amyloxycarbonyl-4-hydroxypiperidin.

また、[D]酸拡散制御剤として、露光により感光し弱酸を発生する光崩壊性塩基を用いることもできる。光崩壊性塩基としては、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(5−1)で表されるスルホニウム塩化合物、下記式(5−2)で表されるヨードニウム塩化合物等が挙げられる。 Further, as the [D] acid diffusion control agent, a photodisintegrating base that is exposed to exposure to generate a weak acid can also be used. Examples of the photodisintegrating base include onium salt compounds that are decomposed by exposure and lose their acid diffusion controllability. Examples of the onium salt compound include a sulfonium salt compound represented by the following formula (5-1), an iodonium salt compound represented by the following formula (5-2), and the like.

Figure 0006794728
Figure 0006794728

上記式(5−1)及び式(5−2)中、R23〜R27は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基又はハロゲン原子である。E及びQは、それぞれ独立して、OH、Rβ−COO、Rβ−SO 又は下記式(5−3)で表されるアニオンである。但し、Rβは、アルキル基、アリール基又はアラルキル基である。 In the above formulas (5-1) and (5-2), R 23 to R 27 are independently hydrogen atoms, alkyl groups, alkoxy groups, hydroxy groups or halogen atoms. E - and Q - are each independently, OH -, R β -COO - , R β -SO 3 - is an anion represented by or the following formula (5-3). However, R β is an alkyl group, an aryl group or an aralkyl group.

Figure 0006794728
Figure 0006794728

上記式(5−3)中、R28は、炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のフッ素化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基である。uは、0〜2の整数である。uが2の場合、2つのR28は同一でも異なっていてもよい。 In the formula (5-3), R 28 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, 1 the number of linear or branched fluorinated alkyl group or a C 1 to 12 carbon atoms ~ 12 linear or branched alkoxy groups. u is an integer from 0 to 2. When u is 2, the two R 28s may be the same or different.

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


Figure 0006794728
Figure 0006794728

上記光崩壊性塩基としては、これらの中で、スルホニウム塩が好ましく、トリアリールスルホニウム塩がより好ましく、トリフェニルスルホニウムサリチレート及びトリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネートがさらに好ましい。 Among these, as the photodisintegrating base, a sulfonium salt is preferable, a triarylsulfonium salt is more preferable, and triphenylsulfonium salicylate and triphenylsulfonium 10-camphorsulfonate are further preferable.

当該感放射線性樹脂組成物が[D]酸拡散制御剤を含有する場合、[D]酸拡散制御剤の含有量の下限としては、[A]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、1質量部がさらに好ましい。上記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。当該感放射線性樹脂組成物は[D]酸拡散制御体を1種又は2種以上含有していてもよい。 When the radiation-sensitive resin composition contains the [D] acid diffusion control agent, the lower limit of the content of the [D] acid diffusion control agent is 0.1 with respect to 100 parts by mass of the [A] polymer. It is preferably parts by mass, more preferably 0.3 parts by mass, and even more preferably 1 part by mass. The upper limit of the content is preferably 20 parts by mass, more preferably 15 parts by mass, and even more preferably 10 parts by mass. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more [D] acid diffusion controllers.

<[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る。当該感放射線性樹脂組成物は、例えば撥水性添加剤として[E]重合体を含有することができる。
<[E] Polymer>
The [E] polymer is a fluorine atom-containing polymer other than the [A] polymer. The radiation-sensitive resin composition can contain the [E] polymer as, for example, a water-repellent additive.

[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、4質量%がさらに好ましく、7質量%が特に好ましい。上記フッ素原子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。重合体のフッ素原子含有率(質量%)は、13C−NMRスペクトル測定等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。 [E] As the lower limit of the fluorine atom content of the polymer, 1% by mass is preferable, 2% by mass is more preferable, 4% by mass is further preferable, and 7% by mass is particularly preferable. The upper limit of the fluorine atom content is preferably 60% by mass, more preferably 40% by mass, and even more preferably 30% by mass. The fluorine atom content (mass%) of the polymer can be calculated from the structure of the polymer obtained by 13 C-NMR spectrum measurement or the like.

[E]重合体が有する構造単位としては、例えば下記構造単位(Ea)、下記構造単位(Eb)等が挙げられる。[E]重合体は、構造単位(Ea)及び構造単位(Eb)をそれぞれ1種又は2種以上有していてもよい。 Examples of the structural unit of the [E] polymer include the following structural unit (Ea) and the following structural unit (Eb). [E] The polymer may have one or more structural units (Ea) and structural units (Eb), respectively.

[構造単位(Ea)]
構造単位(Ea)は、下記式(6a)で表される構造単位である。[E]重合体は、構造単位(Ea)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 (Ea)]
The structural unit (Ea) is a structural unit represented by the following formula (6a). The fluorine atom content of the [E] polymer can be adjusted by having a structural unit (Ea).

Figure 0006794728
Figure 0006794728

上記式(6a)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Gは、単結合、酸素原子、硫黄原子、−CO−O−、−SO−O−NH−、−CO−NH−又は−O−CO−NH−である。Rは、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 (6a), RD is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. G is a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, -CO-O-, -SO 2 -O-NH-, -CO-NH- or -O-CO-NH-. R E is a monovalent fluorine-cycloaliphatic hydrocarbon group having a monovalent fluorinated chain hydrocarbon group or a 4 to 20 carbon atoms having 1 to 6 carbon atoms.

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。 The monovalent fluorinated chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R E, such as trifluoromethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, perfluoroethyl group, 2,2 , 3,3,3-pentafluoropropyl group, 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl group, perfluoron-propyl group, perfluoroi-propyl group, perfluoron-butyl group, Examples thereof include a perfluoroi-butyl group, a perfluorot-butyl group, a 2,2,3,3,4,5,5-octafluoropentyl group and a perfluorohexyl group.

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、ジフルオロシクロヘキシル基、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。 The monovalent fluorine-cycloaliphatic hydrocarbon radical having 4 to 20 carbon atoms represented by R E, for example mono-fluoro cyclopentyl group, difluorocyclopentyl groups, perfluorocyclopentyl group, monofluoromethyl cyclohexyl group, difluorocyclohexyl group, Examples thereof include a perfluorocyclohexylmethyl group, a fluoronorbornyl group, a fluoroadamantyl group, a fluorobornyl group, a fluoroisobornyl group, a fluorotricyclodecyl group and a fluorotetracyclodecyl group.

構造単位(Ea)を与える単量体としては、例えば
2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリル酸エステル等の直鎖部分フッ素化アルキル(メタ)アクリル酸エステル;
1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロi−プロピル(メタ)アクリル酸エステル等の分岐鎖部分フッ素化アルキル(メタ)アクリル酸エステル;
パーフルオロエチル(メタ)アクリル酸エステル等の直鎖パーフルオロアルキル(メタ)アクリル酸エステル;
パーフルオロi−プロピル(メタ)アクリル酸エステル等の分岐鎖パーフルオロアルキル(メタ)アクリル酸エステルなどのフッ素化鎖状炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステル、
パーフルオロシクロヘキシルメチル(メタ)アクリル酸エステル、モノフルオロシクロペンチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロシクロペンチル(メタ)アクリル酸エステル等の単環のフッ素化脂環式飽和炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステル;
フルオロノルボルニル(メタ)アクリル酸エステル等の多環のフッ素化脂環式飽和炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルなどのフッ素化脂環式炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルなどが挙げられる。これらの中で、フッ素化鎖状炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルが好ましく、直鎖部分フッ素化アルキル(メタ)アクリル酸エステルがより好ましく、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリル酸エステルがさらに好ましい。
Examples of the monomer giving the structural unit (Ea) include a linear partially fluorinated alkyl (meth) acrylic acid ester such as 2,2,2-trifluoroethyl (meth) acrylic acid ester;
Branched-chain partially fluorinated alkyl (meth) acrylic acid esters such as 1,1,1,3,3,3-hexafluoroi-propyl (meth) acrylic acid ester;
Linear perfluoroalkyl (meth) acrylic acid esters such as perfluoroethyl (meth) acrylic acid ester;
Branched chains such as perfluoroi-propyl (meth) acrylic acid esters (meth) acrylic acid esters having fluorinated chain hydrocarbon groups such as perfluoroalkyl (meth) acrylic acid esters,
(Meta) acrylic having a monocyclic fluorinated alicyclic saturated hydrocarbon group such as perfluorocyclopentyl methyl (meth) acrylic acid ester, monofluorocyclopentyl (meth) acrylic acid ester, perfluorocyclopentyl (meth) acrylic acid ester, etc. Acid ester;
Polycyclic fluorinated alicyclic saturated hydrocarbon groups such as fluoronorbornyl (meth) acrylic acid esters (meth) acrylic acid esters having fluorinated alicyclic hydrocarbon groups such as (meth) acrylic acid esters And so on. Among these, a (meth) acrylic acid ester having a fluorinated chain hydrocarbon group is preferable, a linear partially fluorinated alkyl (meth) acrylic acid ester is more preferable, and 2,2,2-trifluoroethyl (meth) is preferable. ) Acrylic ester is more preferred.

[E]重合体が構造単位(Ea)を有する場合、構造単位(Ea)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、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、20モル%がさらに好ましい。上記含有割合の上限としては、95モル%が好ましく、75モル%がより好ましく、50モル%がさらに好ましい。このような含有割合にすることによって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。 When the [E] polymer has a structural unit (Ea), the lower limit of the content ratio of the structural unit (Ea) is preferably 5 mol% with respect to all the structural units constituting the [E] polymer. More preferably mol%, even more preferably 20 mol%. The upper limit of the content ratio is preferably 95 mol%, more preferably 75 mol%, still more preferably 50 mol%. With such a content ratio, it is possible to develop a higher dynamic contact angle on the surface of the resist film during immersion exposure.

[構造単位(Eb)]
構造単位(Eb)は、下記式(6b)で表される構造単位である。[E]重合体は、構造単位(Eb)を有することで疎水性が上がるため、当該感放射線性樹脂組成物から形成されたレジスト膜表面の動的接触角をさらに向上させることができる。
[Structural unit (Eb)]
The structural unit (Eb) is a structural unit represented by the following formula (6b). Since the [E] polymer has a structural unit (Eb), the hydrophobicity is increased, so that the dynamic contact angle of the surface of the resist film formed from the radiation-sensitive resin composition can be further improved.

Figure 0006794728
Figure 0006794728

上記式(6b)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。R29は、炭素数1〜20の(s+1)価の炭化水素基であり、R29のR30側の末端に酸素原子、硫黄原子、−NR’−、カルボニル基、−CO−O−又は−CO−NH−が結合された構造のものも含む。R’は、水素原子又は1価の有機基である。R30は、単結合、炭素数1〜10の2価の鎖状炭化水素基又は炭素数4〜20の2価の脂環式炭化水素基である。Xは、炭素数1〜20の2価のフッ素化鎖状炭化水素基である。Aは、酸素原子、−NR”−、−CO−O−*又は−SO−O−*である。R”は、水素原子又は1価の有機基である。*は、R31に結合する結合部位を示す。R31は、水素原子又は1価の有機基である。sは、1〜3の整数である。但し、sが2又は3の場合、複数のR30、X、A及びR31はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。 In the above formula (6b), RF is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 29 is a (s + 1) -valent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, an oxygen atom at the terminal of R 30 side of the R 29, a sulfur atom, -NR'-, carbonyl group, -CO-O-or The structure in which -CO-NH- is bound is also included. R'is a hydrogen atom or a monovalent organic group. R 30 is a single bond, a divalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or a divalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms. X 2 is a divalent fluorinated chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. A 1 is an oxygen atom, -NR "-, -CO-O- * or -SO 2- O- *. R" is a hydrogen atom or a monovalent organic group. * Indicates a binding site that binds to R 31 . R 31 is a hydrogen atom or a monovalent organic group. s is an integer of 1-3. However, when s is 2 or 3, the plurality of R 30 , X 2 , A 1 and R 31 may be the same or different, respectively.

31が水素原子である場合には、[E]重合体のアルカリ現像液に対する溶解性を向上させることができる点で好ましい。 When R 31 is a hydrogen atom, it is preferable in that the solubility of the [E] polymer in an alkaline developer can be improved.

31で表される1価の有機基としては、例えば酸解離性基、アルカリ解離性基又は置換基を有していてもよい炭素数1〜30の炭化水素基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group represented by R 31 include a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may have an acid dissociative group, an alkali dissociative group or a substituent.

構造単位(Eb)としては、例えば下記式(6b−1)〜(6b−3)で表される構造単位等が挙げられる。 Examples of the structural unit (Eb) include structural units represented by the following formulas (6b-1) to (6b-3).

Figure 0006794728
Figure 0006794728

上記式(6b−1)〜(6b−3)中、R29’は、炭素数1〜20の2価の直鎖状、分岐状又は環状の飽和又は不飽和の炭化水素基である。R、X、R31及びsは、上記式(6b)と同義である。sが2又は3である場合、複数のX及びR31はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。 In the formula (6b-1) ~ (6b -3), R 29 ' is a divalent linear, branched or cyclic hydrocarbon group, saturated or unsaturated having 1 to 20 carbon atoms. R F , X 2 , R 31 and s are synonymous with the above formula (6b). When s is 2 or 3, the plurality of X 2 and R 31 may be the same or different, respectively.

[E]重合体が構造単位(Eb)を有する場合、構造単位(Eb)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、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましい。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。このような含有割合にすることによって、当該感放射線性樹脂組成物から形成されたレジスト膜表面は、アルカリ現像において動的接触角の低下度を向上させることができる。 When the [E] polymer has a structural unit (Eb), the lower limit of the content ratio of the structural unit (Eb) is preferably 5 mol% based on all the structural units constituting the [E] polymer. More preferably mol%, more preferably 15 mol%. The upper limit of the content ratio is preferably 90 mol%, more preferably 85 mol%, and even more preferably 80 mol%. By setting such a content ratio, the surface of the resist film formed from the radiation-sensitive resin composition can improve the degree of decrease in the dynamic contact angle in alkaline development.

[構造単位(Ec)]
[E]重合体は、構造単位(Ea)及び(Eb)以外にも、酸解離性基を含む構造単位(以下、「構造単位(Ec)」ともいう。)を有してもよい(但し、構造単位(Eb)に該当するものを除く)。[E]重合体が構造単位(Ec)を有することで、得られるレジストパターンの形状がより良好になる。構造単位(Ec)としては、上記[A]重合体における構造単位(II)等が挙げられる。
[Structural unit (Ec)]
[E] The polymer may have a structural unit containing an acid dissociative group (hereinafter, also referred to as “structural unit (Ec)”) in addition to the structural units (Ea) and (Eb) (provided that the polymer has a structural unit (Ec)). , Excluding those corresponding to the structural unit (Eb)). [E] When the polymer has a structural unit (Ec), the shape of the obtained resist pattern becomes better. Examples of the structural unit (Ec) include the structural unit (II) in the above-mentioned [A] polymer.

[E]重合体が構造単位(Ec)を有する場合、構造単位(Ec)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、5モル%が好ましく、25モル%がより好ましく、50モル%がさらに好ましい。上記含有割合の上限としては、90モル%が好ましく、80モル%がより好ましく、70モル%がさらに好ましい。 When the [E] polymer has a structural unit (Ec), the lower limit of the content ratio of the structural unit (Ec) is preferably 5 mol% with respect to all the structural units constituting the [E] polymer, 25. More preferably mol%, even more preferably 50 mol%. The upper limit of the content ratio is preferably 90 mol%, more preferably 80 mol%, still more preferably 70 mol%.

当該感放射線性樹脂組成物が[E]重合体を含有する場合、[E]重合体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、1質量部がより好ましく、2質量部がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、20質量部が好ましく、10質量部がより好ましく、7質量部がさらに好ましい。 When the radiation-sensitive resin composition contains the [E] polymer, the lower limit of the content of the [E] polymer is preferably 0.1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the base polymer. Parts by mass are more preferred, and parts by mass is even more preferred. The upper limit of the content is preferably 20 parts by mass, more preferably 10 parts by mass, and even more preferably 7 parts by mass.

また、[E]重合体の含有量の下限としては、[A1]重合体100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、1質量部がより好ましく、2質量部がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、20質量部が好ましく、10質量部がより好ましく、7質量部がさらに好ましい。当該感放射線性樹脂組成物は、[E]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 [E] polymer is preferably 0.1 part by mass, more preferably 1 part by mass, and even more preferably 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the [A1] polymer. The upper limit of the content is preferably 20 parts by mass, more preferably 10 parts by mass, and even more preferably 7 parts by mass. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more [E] 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、かつ酸解離性基を含む構造単位を有する重合体である。当該感放射線性樹脂組成物は、例えば、[A]重合体が撥水性重合体添加剤として用いられている場合([A2]重合体)、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。酸解離性基を含む構造単位としては、上記[A]重合体における構造単位(II)が挙げられる。[F]重合体は、[A]重合体における構造単位(II)以外にも、例えば[A]重合体における構造単位(III)及び(IV)並びにその他の構造単位を有していてもよい。
<[F] polymer>
The [F] polymer is a polymer having a lower fluorine atom content than the [A] polymer and having a structural unit containing an acid dissociative group. The radiation-sensitive resin composition contains, for example, the [F] polymer as the base polymer when the [A] polymer is used as the water-repellent polymer additive ([A2] polymer). Is preferable. Examples of the structural unit containing an acid dissociative group include the structural unit (II) in the above-mentioned [A] polymer. The [F] polymer may have, for example, structural units (III) and (IV) in the [A] polymer and other structural units in addition to the structural unit (II) in the [A] polymer. ..

当該感放射線性樹脂組成物が[F]重合体を含有する場合、[F]重合体の含有量の含有量の下限としては、[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。上記含有量の上限としては、100,000が好ましく、20,000がより好ましく、10,000質量部がさらに好ましい。 When the radiation-sensitive resin composition contains the [F] polymer, the lower limit of the content of the [F] polymer is 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the [A2] polymer. Preferably, 700 parts by mass is more preferable, and 1,000 parts by mass is further preferable. The upper limit of the content is preferably 100,000, more preferably 20,000, and even more preferably 10,000 parts by mass.

また、[F]重合体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、50質量部が好ましく、80質量部がより好ましく、95質量部がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、例えば100質量部である。当該感放射線性樹脂組成物は、[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 [F] polymer is preferably 50 parts by mass, more preferably 80 parts by mass, and even more preferably 95 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the base polymer. The upper limit of the content is, for example, 100 parts by mass. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more [F] polymers.

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

[偏在化促進剤]
偏在化促進剤は、当該感放射線性樹脂組成物が[A2]重合体及び[E]重合体を含有する場合等に、[A2]重合体及び[E]重合体を、より効率的にレジスト膜表面に偏析させる効果を有するものである。当該感放射線性樹脂組成物に偏在化促進剤を含有させることで、[A2]重合体及び[E]重合体の添加量を従来よりも少なくすることができる。従って、LWR性能等を損なうことなく、レジスト膜から液浸液への成分の溶出をさらに抑制することや、高速スキャンにより液浸露光をより高速に行うことが可能になり、結果としてウォーターマーク欠陥等の液浸由来欠陥を抑制するレジスト膜表面の疎水性を向上させることができる。このような偏在化促進剤として用いることができるものとしては、比誘電率が30以上200以下で、1気圧における沸点が100℃以上の低分子化合物を挙げることができる。このような化合物としては、具体的には、ラクトン化合物、カーボネート化合物、ニトリル化合物、多価アルコール等が挙げられる。
[Uneven distribution accelerator]
The uneven distribution accelerator resists the [A2] polymer and the [E] polymer more efficiently when the radiation-sensitive resin composition contains the [A2] polymer and the [E] polymer. It has the effect of segregating the film surface. By incorporating the uneven distribution accelerator in the radiation-sensitive resin composition, the amount of the [A2] polymer and the [E] polymer added can be reduced as compared with the conventional case. Therefore, it is possible to further suppress the elution of components from the resist film into the immersion liquid without impairing the LWR performance, etc., and to perform the immersion exposure at a higher speed by high-speed scanning, resulting in watermark defects. It is possible to improve the hydrophobicity of the surface of the resist film that suppresses defects derived from immersion such as. Examples of the compound that can be used as such an uneven distribution accelerator include low molecular weight compounds having a relative permittivity of 30 or more and 200 or less and a boiling point of 100 ° C. or more at 1 atm. Specific examples of such compounds include lactone compounds, carbonate compounds, nitrile compounds, and polyhydric alcohols.

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。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。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。多価アルコールとしては、例えばグリセリン等が挙げられる。 Examples of the lactone compound include γ-butyrolactone, valero lactone, mevalonic lactone, norbornane lactone and the like. Examples of the carbonate compound include propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate and the like. Examples of the nitrile compound include succinonitrile. Examples of the polyhydric alcohol include glycerin and the like.

当該感放射線性樹脂組成物が偏在化促進剤を含有する場合、偏在化促進剤の含有量の下限としては、当該感放射線性樹脂組成物が含有する重合体の総量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 contains an uneven distribution accelerator, the lower limit of the content of the uneven distribution accelerator is based on 100 parts by mass of the total amount of the polymer contained in the radiation-sensitive resin composition. 10 parts by mass is preferable, 15 parts by mass is more preferable, 20 parts by mass is further preferable, and 25 parts by mass is particularly preferable. 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.

[界面活性剤]
界面活性剤は、塗工性、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。当該感放射線性樹脂組成物が界面活性剤を含有する場合、界面活性剤の含有量の上限としては、当該感放射線性樹脂組成物が含有する重合体の総量100質量部に対して、2質量部が好ましい。
[Surfactant]
Surfactants have the effect of improving coatability, striation, developability and the like. Examples of the surfactant include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene n-octylphenyl ether, polyoxyethylene n-nonylphenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, and polyethylene glycol di. Nonionic surfactants such as stearate; commercially available products include KP341 (Shinetsu Chemical Industry Co., Ltd.), Polyflow No. 75, No. 95 (above, Kyoeisha Kagakusha), Ftop EF301, EF303, EF352 (above, Tochem Products), Megafuck F171, F173 (above, DIC), Florard FC430, FC431 (above, 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.), etc. Can be mentioned. When the radiation-sensitive resin composition contains a surfactant, the upper limit of the content of the surfactant is 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the polymer contained in the radiation-sensitive resin composition. Part is preferable.

[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。脂環式骨格含有化合物としては、例えば
1−アダマンタンカルボン酸、2−アダマンタノン、1−アダマンタンカルボン酸t−ブチル等のアダマンタン誘導体類;
デオキシコール酸t−ブチル、デオキシコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、デオキシコール酸2−エトキシエチル等のデオキシコール酸エステル類;
リトコール酸t−ブチル、リトコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、リトコール酸2−エトキシエチル等のリトコール酸エステル類;
3−〔2−ヒドロキシ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)エチル〕テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン、2−ヒドロキシ−9−メトキシカルボニル−5−オキソ−4−オキサ−トリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン等が挙げられる。当該感放射線性樹脂組成物が脂環式骨格含有化合物を含有する場合、脂環式骨格含有化合物の含有量の上限としては、当該感放射線性樹脂組成物が含有する重合体の総量100質量部に対して、5質量部が好ましい。
[Alicyclic skeleton-containing compound]
The alicyclic skeleton-containing compound has the effect of improving dry etching resistance, pattern shape, adhesiveness to a substrate, and the like. Examples of the alicyclic skeleton-containing compound include adamantane derivatives such as 1-adamantanane carboxylic acid, 2-adamantanone, and t-butyl 1-adamantane carboxylic acid;
Deoxycholic acid esters such as t-butyl deoxycholic acid, t-butoxycarbonylmethyl deoxycholic acid, and 2-ethoxyethyl deoxycholic acid;
Lithocholic acid esters such as t-butyl lithocholic acid, t-butoxycarbonylmethyl lithocholic acid, 2-ethoxyethyl lithocholic acid;
3- [2-Hydroxy-2,2-bis (trifluoromethyl) ethyl] tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 17,10 ] dodecane, 2-hydroxy-9-methoxycarbonyl-5-oxo-4-oxa-tricyclo [4.2.1.0 3,7 ] nonane and the like can be mentioned. When the radiation-sensitive resin composition contains an alicyclic skeleton-containing compound, the upper limit of the content of the alicyclic skeleton-containing compound is 100 parts by mass of the total amount of the polymer contained in the radiation-sensitive resin composition. On the other hand, 5 parts by mass is preferable.

[増感剤]
増感剤は、[B]酸発生剤等からの酸の生成量を増加する作用を示すものであり、当該感放射線性樹脂組成物の「みかけの感度」を向上させる効果を奏する。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。当該感放射線性樹脂組成物が増感剤を含有する場合、増感剤の含有量の上限としては、当該感放射線性樹脂組成物が含有する重合体の総量100質量部に対して、2質量部が好ましい。
[Sensitizer]
The sensitizer has an action of increasing the amount of acid produced from the [B] acid generator or the like, and has an effect of improving the "apparent sensitivity" of the radiation-sensitive resin composition. Examples of the sensitizer include carbazoles, acetophenones, benzophenones, naphthalenes, phenols, biacetyls, eosin, rose bengal, pyrenes, anthracenes, phenothiazines and the like. When the radiation-sensitive resin composition contains a sensitizer, the upper limit of the content of the sensitizer is 2% by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the polymer contained in the radiation-sensitive resin composition. Part is preferable.

<感放射線性樹脂組成物の調製方法>
当該感放射線性樹脂組成物は、例えば[A]重合体、[B]酸発生体、[C]溶媒及び必要に応じて[D]酸拡散制御剤等の任意成分を所定の割合で混合し、好ましくは得られた混合物を、例えば孔径0.2μm程度のフィルター等でろ過することにより調製することができる。当該感放射線性樹脂組成物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、10質量%がさらに好ましい。
<Method for preparing radiation-sensitive resin composition>
In the radiation-sensitive resin composition, for example, an optional component such as [A] polymer, [B] acid generator, [C] solvent and, if necessary, [D] acid diffusion control agent, is mixed at a predetermined ratio. , Preferably, the obtained mixture can be prepared by filtering with, for example, a filter having a pore size of about 0.2 μm. The lower limit of the solid content concentration of the radiation-sensitive resin composition is preferably 0.1% by mass, more preferably 0.5% by mass, still more preferably 1% by mass. The upper limit of the solid content concentration is preferably 50% by mass, more preferably 30% by mass, still more preferably 10% by mass.

<レジストパターン形成方法>
当該レジストパターン形成方法は、基板の一方の面に、当該感放射線性樹脂組成物を塗工する工程(以下、「塗工工程」ともいう)と、上記塗工工程により得られるレジスト膜を露光する工程(以下、「露光工程」ともいう)と、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)とを備える。
<Resist pattern formation method>
In the resist pattern forming method, a step of applying the radiation-sensitive resin composition to one surface of a substrate (hereinafter, also referred to as a “coating step”) and a resist film obtained by the coating step are exposed. A step of developing the exposed resist film (hereinafter, also referred to as “exposure step”) and a step of developing the exposed resist film (hereinafter, also referred to as “development step”) are provided.

上記レジストパターン形成方法によれば、当該感放射線性樹脂組成物を用いているので、優れた焦点深度、MEEF性能及び膜収縮抑制性を発揮しつつ、LWRが小さく、解像度が高く、かつ断面形状の矩形性に優れるレジストパターンを形成することができる。以下、各工程について説明する。 According to the resist pattern forming method, since the radiation-sensitive resin composition is used, the LWR is small, the resolution is high, and the cross-sectional shape is high, while exhibiting excellent depth of focus, MEEF performance, and film shrinkage inhibitory property. It is possible to form a resist pattern having excellent rectangularity. Hereinafter, each step will be described.

[塗工工程]
本工程では、基板の一方の面に、当該感放射線性樹脂組成物を塗工する。これにより、レジスト膜が形成される。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。塗工方法としては、例えば回転塗工(スピンコーティング)、流延塗工、ロール塗工等が挙げられる。塗工した後に、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の温度の下限としては、60℃が好ましく、80℃がより好ましい。上記温度の上限としては、140℃が好ましく、120℃がより好ましい。PBの時間の下限としては、5秒が好ましく、10秒がより好ましい。上記時間の上限としては、600秒が好ましく、300秒がより好ましい。形成されるレジスト膜の平均厚みの下限としては、10nmが好ましく、20nmがより好ましい。上記平均厚みの上限としては、1,000nmが好ましく、500nmがより好ましい。
[Coating process]
In this step, the radiation-sensitive resin composition is applied to one surface of the substrate. As a result, a resist film is formed. Examples of the substrate on which the resist film is formed include conventionally known substrates such as silicon wafers, silicon dioxide, and wafers coated with aluminum. Further, for example, an organic or inorganic antireflection film disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-12452 and JP-A-59-93448 may be formed on the substrate. Examples of the coating method include rotary coating (spin coating), cast coating, roll coating and the like. After coating, if necessary, prebaking (PB) may be performed to volatilize the solvent in the coating film. As the lower limit of the temperature of PB, 60 ° C. is preferable, and 80 ° C. is more preferable. The upper limit of the temperature is preferably 140 ° C., more preferably 120 ° C. As the lower limit of the PB time, 5 seconds is preferable, and 10 seconds is more preferable. The upper limit of the time is preferably 600 seconds, more preferably 300 seconds. The lower limit of the average thickness of the resist film formed is preferably 10 nm, more preferably 20 nm. The upper limit of the average thickness is preferably 1,000 nm, more preferably 500 nm.

液浸露光を行う場合で、当該感放射線性樹脂組成物が撥水性重合体添加剤を含有していない場合等には、上記形成したレジスト膜上に、液浸液とレジスト膜との直接の接触を避ける目的で、液浸液に不溶性の液浸用保護膜を設けてもよい。液浸用保護膜としては、現像工程の前に溶媒により剥離する溶媒剥離型保護膜(特開2006−227632号公報参照)、現像工程の現像と同時に剥離する現像液剥離型保護膜(国際公開第2005/069076号及び国際公開第2006/035790号参照)のいずれを用いてもよい。但し、スループットの観点からは、現像液剥離型液浸用保護膜を用いることが好ましい。 In the case of immersion exposure, when the radiation-sensitive resin composition does not contain a water-repellent polymer additive, etc., the immersion liquid and the resist film are directly placed on the resist film formed above. An insoluble protective film for immersion may be provided in the immersion liquid for the purpose of avoiding contact. As the protective film for immersion, a solvent-removing protective film that is peeled off by a solvent before the developing process (see JP-A-2006-227632) and a developer-removing protective film that is peeled off at the same time as the development in the developing process (international publication (See 2005/069076 and 2006/035790) may be used. However, from the viewpoint of throughput, it is preferable to use a developer release type protective film for immersion.

[露光工程]
本工程では、上記塗工工程により得られるレジスト膜を露光する。この露光は、フォトマスクを介して(場合によっては、水等の液浸媒体を介して)露光光を照射することにより行う。露光光としては、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線等の荷電粒子線などが挙げられる。これらの中でも、遠紫外線、EUV及び電子線が好ましく、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及び電子線がより好ましく、ArFエキシマレーザー光、EUV及び電子線がさらに好ましい。
[Exposure process]
In this step, the resist film obtained by the above coating step is exposed. This exposure is performed by irradiating the exposure light through a photomask (in some cases, through an immersion medium such as water). The exposure light includes electromagnetic waves such as visible light, ultraviolet rays, far ultraviolet rays, extreme ultraviolet rays (EUV), X-rays, and γ-rays; charged particle beams such as electron beams and α-rays, depending on the line width of the target pattern. And so on. Among these, far ultraviolet rays, EUV and electron beams are preferable, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), EUV and electron beams are more preferable, and ArF excimer laser light, EUV and electron beams are more 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、特に露光光がArFエキシマレーザー光である場合、上述の観点に加えて、入手の容易さ、取り扱いのし易さといった点から水を用いるのが好ましい。水を用いる場合、水の表面張力を減少させるとともに、界面活性力を増大させる添加剤をわずかな割合で添加しても良い。この添加剤は、ウェハ上のレジスト膜を溶解させず、かつレンズの下面の光学コートに対する影響が無視できるものが好ましい。使用する水としては蒸留水が好ましい。 When the exposure is performed by immersion exposure, examples of the immersion liquid to be used include water and a fluorine-based inert liquid. The immersion liquid is preferably a liquid that is transparent to the exposure wavelength and has a refractive index temperature coefficient as small as possible so as to minimize distortion of the optical image projected on the film, but the exposure light is particularly ArF. In the case of the excimer laser light, in addition to the above viewpoints, it is preferable to use water from the viewpoints of easy availability and ease of handling. When water is used, an additive that reduces the surface tension of water and increases the surface activity may be added in a small proportion. It is preferable that this additive does not dissolve the resist film on the wafer and the influence on the optical coating on the lower surface of the lens can be ignored. Distilled water is preferable as the water to be 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]酸発生体等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の差を増大させることができる。PEBの温度の下限としては、50℃が好ましく、80℃がより好ましい。上記温度の上限としては、180℃が好ましく、130℃がより好ましい。PEBの時間の下限としては、5秒が好ましく、10秒がより好ましい。上記時間の上限としては、600秒が好ましく、300秒がより好ましい。 After the above exposure, post-exposure baking (PEB) is performed, and in the exposed portion of the resist film, the acid dissociative group contained in the [A] polymer or the like due to the acid generated from the [B] acid generator or the like by the exposure. It is preferable to promote dissociation. With this PEB, it is possible to increase the difference in solubility in the developing solution between the exposed portion and the unexposed portion. The lower limit of the temperature of PEB is preferably 50 ° C, more preferably 80 ° C. The upper limit of the temperature is preferably 180 ° C., more preferably 130 ° C. As the lower limit of the PEB time, 5 seconds is preferable, and 10 seconds is more preferable. The upper limit of the time is preferably 600 seconds, more preferably 300 seconds.

当該レジストパターン形成方法によれば、上述の当該感放射線性樹脂組成物を用いているので、PEBの際のレジスト膜の収縮を抑制することができる。 According to the resist pattern forming method, since the above-mentioned radiation-sensitive resin composition is used, shrinkage of the resist film during PEB can be suppressed.

[現像工程]
本工程では、上記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は、アルカリ現像であっても、有機溶媒現像であってもよい。有機溶媒現像の場合、露光部がレジストパターンを形成するため、当該感放射線性樹脂組成物が膜収縮抑制性に優れることによる利益が大きい。
[Development process]
In this step, the exposed resist film is developed. As a result, a predetermined resist pattern can be formed. After development, it is generally washed with a rinse solution such as water or alcohol and dried. The developing method in the developing step may be alkaline development or organic solvent development. In the case of organic solvent development, since the exposed portion forms a resist pattern, there is a great advantage that the radiation-sensitive resin composition has excellent film shrinkage inhibitory properties.

アルカリ現像の場合、現像に用いる現像液としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、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。 In the case of alkaline development, the developing solution used for development includes, for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-. Propylamine, triethylamine, methyldiethylamine, ethyldimethylamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo- [5.4.0] -7-undecene, 1 , 5-Diazabicyclo- [4.3.0] -5-Nonene and other alkaline compounds dissolved in at least one alkaline aqueous solution. Among these, the TMAH aqueous solution is preferable, and the 2.38 mass% TMAH aqueous solution is more preferable.

有機溶媒現像の場合、現像液としては、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、上記有機溶媒を含有する溶媒等が挙げられる。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の[C]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、エステル系溶媒及び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 of the developing solution include organic solvents such as hydrocarbon solvents, ether solvents, ester solvents, ketone solvents and alcohol solvents, and solvents containing the above organic solvents. Examples of the organic solvent include one or more of the solvents listed as the [C] solvent of the above-mentioned radiation-sensitive resin composition. Among these, ester-based solvents and ketone-based solvents are preferable. As the ester solvent, an acetic acid ester 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 developing solution is preferably 80% by mass, more preferably 90% by mass, further preferably 95% by mass, and particularly preferably 99% by mass. Examples of the components other than the organic solvent in the developing solution include 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。 Examples of the developing method include a method of immersing the substrate in a tank filled with a developing solution for a certain period of time (dip method), and a method of developing by raising the developing solution on the surface of the substrate by surface tension and allowing it to stand still for a certain period of time (paddle method). ), A method of spraying the developer on the surface of the substrate (spray method), a method of continuing to apply the developer on the substrate rotating at a constant speed while scanning the developer application nozzle at a constant speed (dynamic discharge method). And so on.

<重合体>
当該重合体は、上記基(I)を含む構造単位を有する重合体である。当該重合体は、上述の性質を有するので、当該感放射線性樹脂組成物の重合体成分として好適に用いることができ、これを含有する感放射線性樹脂組成物は、LWR性能、解像性、断面形状の矩形性、焦点深度、MEEF性能及び膜収縮抑制性に優れる。
<Polymer>
The polymer is a polymer having a structural unit containing the group (I). Since the polymer has the above-mentioned properties, it can be suitably used as a polymer component of the radiation-sensitive resin composition, and the radiation-sensitive resin composition containing the polymer has LWR performance, resolution, and so on. It is excellent in the rectangularness of the cross-sectional shape, the depth of focus, the MEEF performance, and the film shrinkage inhibitory property.

<化合物>
当該化合物は、上記式(i)で表される化合物である。当該化合物は、上述の性質を有するので、当該重合体の原料単量体として好適に用いることができる。
<Compound>
The compound is a compound represented by the above formula (i). Since the compound has the above-mentioned properties, it can be suitably used as a raw material monomer for the polymer.

当該重合体及び当該化合物については、上記[A]重合体の項で説明している。 The polymer and the compound are described in the above section [A] Polymer.

以下、本発明を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。実施例における各測定は下記方法により行った。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Each measurement in the example was carried out by the following method.

[重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)]
東ソー社のGPCカラム(「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ー(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 Toso GPC column (2 "G2000HXL", 1 "G3000HXL", 1 "G4000HXL"), flow rate: 1.0 mL / min, elution solvent: tetrahydrofuran, sample concentration: 1.0% by mass, sample Injection volume: 100 μL, column temperature: 40 ° C., detector: under the analytical conditions of a differential refractometer, measurement was performed by gel permeation chromatography (GPC) using monodisperse polystyrene as a standard. The dispersity (Mw / Mn) was calculated from the measurement results of Mw and Mn.

13C−NMR分析]
核磁気共鳴装置(日本電子社の「JNM−ECX400」)を用い、測定溶媒として重クロロホルムを使用して、各重合体における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]
An analysis was performed to determine the content ratio (mol%) of structural units in each polymer using a nuclear magnetic resonance apparatus (“JNM-ECX400” manufactured by JEOL Ltd.) and deuterated chloroform as a measurement solvent.

<化合物の合成>
[実施例1](化合物(M−1)の合成)
300mLの丸底フラスコに下記式(a−1)で表される化合物10g(65mmol)、ピリジン6.02g(76mmol)及び塩化メチレン40mLを加え、窒素雰囲気下、0℃で15分撹拌した。そこへ下記式(m−1)で表される化合物9.94g(70mmol)をゆっくりと滴下した。滴下終了後、室温で3時間撹拌した後、0.5Mの塩酸水溶液を加え抽出した。得られた有機層について、飽和塩化ナトリウム水溶液で2回洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去した後、カラムクロマトグラフィーで精製することで、下記式(m−1’)で表される化合物16.79gを得た(収率99%)。次に、300mLの丸底フラスコにN,N−ジメチルホルムアミド70mL、メタクリル酸6.06g(70.4mmol)及び炭酸カリウム13.27g(96mmol)を加えて室温で30分撹拌した。そこへN,N−ジメチルホルムアミド90mLに溶解させた化合物(m−1’)16.79g(64mmol)を5分間かけて滴下した。続いてヨウ化カリウム4.46g(27mmol)を加え、120℃で加熱した。酢酸エチルを加えた後に、飽和塩化ナトリウム水溶液で2回洗浄した。溶媒を留去した後、カラムクロマトグラフィーで精製することで、下記式(M−1)で表される化合物14.20gを得た(収率72%)。
<Compound synthesis>
[Example 1] (Synthesis of compound (M-1))
To a 300 mL round bottom flask, 10 g (65 mmol) of the compound represented by the following formula (a-1), 6.02 g (76 mmol) of pyridine and 40 mL of methylene chloride were added, and the mixture was stirred at 0 ° C. for 15 minutes under a nitrogen atmosphere. 9.94 g (70 mmol) of the compound represented by the following formula (m-1) was slowly added dropwise thereto. After completion of the dropping, the mixture was stirred at room temperature for 3 hours, and then 0.5 M aqueous hydrochloric acid solution was added for extraction. The obtained organic layer was washed twice with saturated aqueous sodium chloride solution and then dried over anhydrous sodium sulfate. After distilling off the solvent, the residue was purified by column chromatography to obtain 16.79 g of the compound represented by the following formula (m-1') (yield 99%). Next, 70 mL of N, N-dimethylformamide, 6.06 g (70.4 mmol) of methacrylic acid and 13.27 g (96 mmol) of potassium carbonate were added to a 300 mL round bottom flask, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. 16.79 g (64 mmol) of the compound (m-1') dissolved in 90 mL of N, N-dimethylformamide was added dropwise thereto over 5 minutes. Subsequently, 4.46 g (27 mmol) of potassium iodide was added, and the mixture was heated at 120 ° C. After adding ethyl acetate, it was washed twice with saturated aqueous sodium chloride solution. After distilling off the solvent, it was purified by column chromatography to obtain 14.20 g of the compound represented by the following formula (M-1) (yield 72%).


Figure 0006794728
Figure 0006794728

[実施例2〜12](化合物(M−2)〜(M−12)の合成)
前駆体を適宜選択し、実施例1と同様の操作を行うことによって、下記式(M−2)〜(M−12)で表される化合物を合成した。
[Examples 2 to 12] (Synthesis of compounds (M-2) to (M-12))
By appropriately selecting a precursor and performing the same operation as in Example 1, compounds represented by the following formulas (M-2) to (M-12) were synthesized.

Figure 0006794728
Figure 0006794728

<重合体の合成>
[A1]重合体、[A2]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 polymer>
The monomers used in the synthesis of the [A1] polymer, the [A2] polymer, the [E] polymer and the [F] polymer are shown below.


Figure 0006794728
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[[A1]重合体及び[F]重合体の合成]
[実施例13](重合体(A1−1)の合成)
化合物(M'−1)9.00g(50モル%)、化合物(M’−6)8.15g(40モル%)及び化合物(M−1)2.85g(10モル%)を2−ブタノン40gに溶解し、重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.75g(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。次に、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、重合反応液を水冷して30℃以下に冷却した。400gのメタノール中に冷却した重合反応液を投入し、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回洗浄した後に再度ろ別し、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(15.8g、収率77%)。重合体(A1−1)のMwは7,200、Mw/Mnは1.52であった。13C−NMR分析の結果、(M’−1)、(M’−6)及び(M−1)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ50.3モル%、39.9モル%及び9.8モル%であった。
[Synthesis of [A1] polymer and [F] polymer]
[Example 13] (Synthesis of polymer (A1-1))
2.00 g (50 mol%) of compound (M'-1), 8.15 g (40 mol%) of compound (M'-6) and 2.85 g (10 mol%) of compound (M-1) 2-butanone. A monomer solution was prepared by dissolving in 40 g and adding 0.75 g (5 mol% with respect to all the monomers) of azobisisobutyronitrile (AIBN) as a polymerization initiator. Next, a 100 mL three-necked flask containing 20 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, heated to 80 ° C. with stirring, and the above-prepared monomer solution was added dropwise using a dropping funnel over 3 hours. .. The start of dropping was set as the start time of the polymerization reaction, and the polymerization reaction was carried out for 6 hours. After completion of the polymerization reaction, the polymerization reaction solution was water-cooled and cooled to 30 ° C. or lower. A cooled polymerization reaction solution was put into 400 g of methanol, and the precipitated white powder was filtered off. The filtered white powder was washed twice with 80 g of methanol, filtered again, and dried at 50 ° C. for 17 hours to synthesize a white powdery polymer (A1-1) (15.8 g, yield 77). %). The Mw of the polymer (A1-1) was 7,200, and the Mw / Mn was 1.52. 13 As a result of C-NMR analysis, the content ratios of the structural units derived from (M'-1), (M'-6) and (M-1) were 50.3 mol% and 39.9 mol%, respectively. And 9.8 mol%.

[実施例38](重合体(A1−26)の合成)
化合物(M’−14)21.27g(50モル%)、化合物(M’−1)20.59g(40モル%)、化合物(M−1)8.14g(10モル%)、重合開始剤としてのAIBN2.15g(全単量体に対して5モル%)及びt−ドデシルメルカプタン0.56gを、プロピレングリコールモノメチルエーテル50g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、重合反応液500gを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75gを加えた後、さらにメタノール75g、トリエチルアミン17g及び水3g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75gに溶解した後、1,000g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(A1−26)を得た(33.8g、収率76%)。重合体(A1−26)のMwは7,200、Mw/Mnは1.70であった。13C−NMR分析の結果、p−ヒドロキシスチレン、(M’−1)及び(M−1)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ49.5モル%、40.3モル%及び10.2モル%であった。
[Example 38] (Synthesis of polymer (A1-26))
21.27 g (50 mol%) of compound (M'-14), 20.59 g (40 mol%) of compound (M'-1), 8.14 g (10 mol%) of compound (M-1), polymerization initiator After dissolving 2.15 g of AIBN (5 mol% with respect to all the compounds) and 0.56 g of t-dodecyl mercaptan in 50 g of propylene glycol monomethyl ether, the reaction temperature was maintained at 70 ° C. under a nitrogen atmosphere. , 16 hours copolymerization. After completion of the polymerization reaction, 500 g of the polymerization reaction solution was added dropwise to n-hexane to coagulate and purify the polymer. Next, 75 g of propylene glycol monomethyl ether was added to the polymer again, and then 75 g of methanol, 17 g of triethylamine and 3 g of water were further added, and the 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, the obtained polymer was dissolved in 75 g of acetone, and then dropped into 1,000 g of water to coagulate, and the produced white powder was filtered and 17 at 50 ° C. The mixture was dried for a long time to obtain a white powdery polymer (A1-26) (33.8 g, yield 76%). The Mw of the polymer (A1-26) was 7,200, and the Mw / Mn was 1.70. 13 As a result of C-NMR analysis, the content ratio of each structural unit derived from p-hydroxystyrene, (M'-1) and (M-1) was 49.5 mol%, 40.3 mol% and 10 respectively. It was .2 mol%.

[実施例14〜37及び合成例1〜3](重合体(A1−2)〜(A1−25)及び(F−1)〜(F−3)の合成)
下記表1及び表2に示す種類及び含有量の各単量体を用いた以外は、実施例13と同様の操作を行うことにより、重合体(A1−2)〜(A1−25)及び(F−1)〜(F−3)を合成した。
[Examples 14 to 37 and Synthesis Examples 1 to 3] (Synthesis of polymers (A1-2) to (A1-25) and (F-1) to (F-3))
The polymers (A1-2) to (A1-25) and (A1-25) and (A1-25) and (A1-25) and ( F-1) to (F-3) were synthesized.

Figure 0006794728
Figure 0006794728


Figure 0006794728
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[[E]重合体及び[A2]重合体の合成]
[合成例4](重合体(E−1)の合成)
化合物(M’−2)61.92g(60モル%)及び化合物(M’−13)38.08g(40モル%)を、100gの2−ブタノンに溶解し、重合開始剤としてのジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート6.52g(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、重合反応液を水冷して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反応液を均一に希釈し、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、重合体(E−1)の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7,500、Mw/Mnは2.12であった。13C−NMR分析の結果、(M’−2)及び(M’−13)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ60.2モル%及び39.8モル%であった。
[Synthesis of [E] polymer and [A2] polymer]
[Synthesis Example 4] (Synthesis of Polymer (E-1))
61.92 g (60 mol%) of compound (M'-2) and 38.08 g (40 mol%) of compound (M'-13) were dissolved in 100 g of 2-butanone, and dimethyl 2, as a polymerization initiator. A monomer solution was prepared by dissolving 6.52 g (5 mol% based on all monomers) of 2'-azobisisobutyrate. Next, a 1,000 mL three-necked flask containing 100 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, 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 dropping was set as the start time of the polymerization reaction, and the polymerization reaction was carried out for 6 hours. After completion of the polymerization reaction, the polymerization reaction solution was water-cooled and cooled to 30 ° C. or lower. After transferring the reaction solution to a 2 L separatory funnel, the polymerization reaction solution was uniformly diluted with 150 g of n-hexane, and 600 g of methanol was added and mixed. Then, 30 g of distilled water was added, and the mixture was further stirred and allowed to stand for 30 minutes. Then, the lower layer was recovered to obtain a propylene glycol monomethyl ether acetate solution of the polymer (E-1) (yield 60%). The Mw of the polymer (E-1) was 7,500, and the Mw / Mn was 2.12. 13 As a result of C-NMR analysis, the content ratios of each structural unit derived from (M'-2) and (M'-13) were 60.2 mol% and 39.8 mol%, respectively.

[合成例5及び実施例39](重合体(E−2)及び(A2−1)の合成)
下記表3に示す種類及び含有量の各単量体を用いた以外は、合成例4と同様の操作を行うことにより、重合体(E−2)及び(A2−1)を合成した。

Figure 0006794728
[Synthesis 5 and 39] (Synthesis of polymers (E-2) and (A2-1))
Polymers (E-2) and (A2-1) were synthesized by performing the same operation as in Synthesis Example 4 except that each monomer of the type and content shown in Table 3 below was used.
Figure 0006794728

<感放射線性樹脂組成物の調製>
感放射線性樹脂組成物の調製に用いた[B]酸発生剤、[C]溶媒、[D]酸拡散制御剤及び[G]偏在化促進剤について以下に示す。
<Preparation of radiation-sensitive resin composition>
The [B] acid generator, [C] solvent, [D] acid diffusion control agent, and [G] uneven distribution accelerator used in the preparation of the radiation-sensitive resin composition are shown below.

[[B]酸発生剤]
各構造式を以下に示す。
B−1:トリフェニルスルホニウム2−(アダマンタン−1−イルカルボニルオキシ)−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパン−1−スルホネート
B−2: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- (adamantane-1-ylcarbonyloxy) -1,1,3,3,3-pentafluoropropane-1-sulfonate B-2: Triphenylsulfonium norbornane sulton-2-yloxy Carbonyldifluoromethanesulfonate B-3: Triphenylsulfonium 3- (piperidin-1-ylsulfonyl) -1,1,2,2,3,3-hexafluoropropane-1-sulfonate B-4: Triphenylsulfonium adamantane- 1-Iloxycarbonyldifluoromethanesulfonate

Figure 0006794728
Figure 0006794728

[[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 ether 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:トリス[2−(2−メトキシメトキシ)エチル]アミン
[[D] Acid diffusion control agent]
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: Tris [2- (2-methoxymethoxy) ethyl] amine


Figure 0006794728
Figure 0006794728

[[G]偏在化促進剤]
G−1:γ−ブチロラクトン
[[G] Uneven distribution accelerator]
G-1: γ-Butyrolactone

[ArF露光用感放射線性樹脂組成物の調製]
[実施例40]
[A1]重合体としての(A1−1)100質量部、[B]酸発生剤としての(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。
[Preparation of radiation-sensitive resin composition for ArF exposure]
[Example 40]
[A1] 100 parts by mass of (A1-1) as a polymer, 8.5 parts by mass of (B-1) as an acid generator, and 2,240 parts by mass of (C-1) as a solvent. Parts and (C-2) 960 parts by mass, [D] 2.3 parts by mass as an acid diffusion control agent, [E] 3 parts by mass as a polymer, and [G] ] A radiation-sensitive resin composition (J-1) was prepared by blending 30 parts by mass of (G-1) as an uneven distribution accelerator and filtering with a polymer filter having a pore size of 0.2 μm.

[実施例41〜70及び比較例1〜3]
下記表4及び表5に示す種類及び含有量の各成分を用いた以外は、実施例40と同様に操作して、感放射線性樹脂組成物(J−2)〜(J−31)及び(CJ−1)〜(CJ−3)を調製した。
[Examples 41 to 70 and Comparative Examples 1 to 3]
The radiation-sensitive resin compositions (J-2) to (J-31) and (J-2) and (J-31) are operated in the same manner as in Example 40 except that the components of the types and contents shown in Tables 4 and 5 below are used. CJ-1) to (CJ-3) were prepared.


Figure 0006794728
Figure 0006794728

Figure 0006794728
Figure 0006794728

[実施例71〜101及び比較例4〜6]
<レジストパターンの形成(1)>(アルカリ現像)
12インチのシリコンウェハ表面に、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み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感放射線性樹脂組成物を塗工し、90℃で60秒間PBを行った。その後、23℃で30秒間冷却し、平均厚み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、水で洗浄した後、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。
[Examples 71 to 101 and Comparative Examples 4 to 6]
<Formation of resist pattern (1)> (Alkaline development)
A spin coater ("CLEAN TRACK ACT12" from Tokyo Electron Limited) was used to apply the composition for forming an underlayer antireflection film ("ARC66" from Brewer Science) onto the surface of a 12-inch silicon wafer, and then the temperature was 205 ° C. A lower antireflection film having an average thickness of 105 nm was formed by heating for 60 seconds. A radiation-sensitive resin composition was applied onto the lower antireflection film using the spin coater, and PB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. Then, it cooled at 23 degreeC for 30 seconds to form a resist film having an average thickness of 90 nm. Next, this resist film was subjected to an ArF excimer laser immersion exposure apparatus (NIKON's "NSR-S610C") under optical conditions of NA = 1.3 and dipole (Sigma 0.977 / 0.782). , 40 nm line and space (1L1S) mask pattern. After the exposure, PEB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. Then, it was subjected to alkaline development using a 2.38 mass% TMAH aqueous solution as an alkaline developer, washed with water, and then dried to form a positive resist pattern. At the time of forming this resist pattern, the line width formed through a 1: 1 line-and-space mask having a target dimension of 40 nm is defined as the optimum exposure amount formed in a 1: 1 line-and-space line width of 40 nm. did.

<レジストパターンの形成(2)>(有機溶媒現像)
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)> (organic solvent development)
The negative type resist pattern was operated in the same manner as in the above resist pattern formation (1) except that the organic solvent was developed using n-butyl acetate instead of the TMAH aqueous solution and the resist was not washed with water. 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、感放射線性樹脂組成物を下記項目について評価した。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。評価結果を下記表6及び表7に示す。
<Evaluation>
The radiation-sensitive resin composition was evaluated for the following items by measuring the formed resist pattern according to the following method. A scanning electron microscope (“CG-4100” manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) was used to measure the length of the resist pattern. The evaluation results are shown in Tables 6 and 7 below.

[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、この値を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性能は、4.0nm以下の場合は「良好」と、4.0nmを超える場合は「不良」と評価できる。
[LWR performance]
The resist pattern was observed from above the pattern using the scanning electron microscope. A total of 50 line widths were measured at arbitrary points, and a 3-sigma value was obtained from the distribution of the measured values, and this value was defined as the LWR performance (nm). The smaller the LWR performance, the better. The LWR performance can be evaluated as "good" when it is 4.0 nm or less and "bad" when it exceeds 4.0 nm.

[解像性]
上記最適露光量以下の露光量にてターゲット寸法が40nmの1対1のラインアンドスペースとなるマスクパターンを介して露光した際、露光量の減少と共に得られるラインパターンの最小線幅を解像性(nm)とした。解像性は、34nm以下の場合は「良好」と、34nmを超える場合は「不良」と評価できる。
[Resolution]
When exposed through a mask pattern with a target dimension of 40 nm and a one-to-one line and space with an exposure amount equal to or less than the optimum exposure amount, the minimum line width of the line pattern obtained as the exposure amount decreases is resolved. It was set to (nm). The resolution can be evaluated as "good" when it is 34 nm or less, and as "poor" when it exceeds 34 nm.

[断面形状の矩形性]
上記最適露光量において解像されるレジストパターンの断面形状を観察し、レジストパターンの高さ方向における中間での線幅Lb及び膜の上部での線幅Laを測定した。これらの測定値からLa/Lbを算出し、これを断面形状の矩形性の指標とした。断面形状の矩形性は、0.94≦La/Lb≦1.06である場合は「良好」と、La/Lb<0.94又は1.06<La/Lbである場合は「不良」と評価できる。
[Rectangle of cross section]
The cross-sectional shape of the resist pattern resolved at the optimum exposure amount was observed, and the line width Lb in the middle in the height direction of the resist pattern and the line width La in the upper part of the film were measured. La / Lb was calculated from these measured values and used as an index of the rectangularness of the cross-sectional shape. The rectangularity of the cross-sectional shape is "good" when 0.94 ≤ La / Lb ≤ 1.06 and "poor" when La / Lb <0.94 or 1.06 <La / Lb. Can be evaluated.

[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。焦点深度は、50nm以上の場合は「良好」と、50nm未満の場合は「不良」と評価できる。
[Depth of focus]
In the resist pattern resolved at the above optimum exposure amount, the dimensions when the focus is changed in the depth direction are observed, and the pattern dimensions fall within 90% to 110% of the standard without bridges or residues. The margin was measured, and the measurement result was taken as the depth of focus (nm). The depth of focus can be evaluated as "good" when it is 50 nm or more, and as "poor" when it is less than 50 nm.

[MEEF性能]
上記最適露光量を照射して解像されるレジストパターンにおいて、線幅が38nm、39nm、40nm、41nm、42nmとなるマスクパターンを用いて形成されたレジストパターンの線幅を縦軸に、マスクパターンのサイズを横軸にプロットしたとき、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。MEEF性能は、4.5以下の場合は「良好」と、4.5を超える場合は「不良」と評価できる。
[MEEF performance]
In the resist pattern resolved by irradiating the optimum exposure amount, the line width of the resist pattern formed by using the mask pattern having the line widths of 38 nm, 39 nm, 40 nm, 41 nm, and 42 nm is the vertical axis of the mask pattern. When the size of was plotted on the horizontal axis, the slope of the approximate straight line calculated by the least squares method was obtained, and this slope was used as the MEEF performance. The MEEF performance can be evaluated as "good" when it is 4.5 or less, and as "bad" when it exceeds 4.5.

[膜収縮抑制性]
上記「レジストパターンの形成(2)」において形成したレジスト膜について、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、膜厚Aを求めた。次いで、90℃で60秒間のPEBを実施した後に、再度膜厚測定を実施し膜厚Bを求めた。膜厚A及び膜厚Bの値から、100×(A−B)/A(%)を算出し、このPEBによる膜収縮率の値を、膜収縮抑制性の指標とした。膜収縮抑制性は、値が小さいほど良いことを示す。膜収縮抑制性は、15%以下の場合は「良好」と、15%を超える場合は「不良」と評価できる。
[Membrane contraction inhibitory]
The film thickness of the resist film formed in the above "resist pattern formation (2)" was measured after performing full exposure at 70 mJ using an ArF excimer laser immersion exposure apparatus (NIKON's "NSR-S610C"). Then, the film thickness A was determined. Then, after performing PEB at 90 ° C. for 60 seconds, the film thickness was measured again to determine the film thickness B. 100 × (AB) / A (%) was calculated from the values of the film thickness A and the film thickness B, and the value of the film shrinkage rate by PEB was used as an index of the film shrinkage inhibitory property. The smaller the value, the better the membrane contraction inhibitory property. The membrane shrinkage inhibitory property can be evaluated as "good" when it is 15% or less, and as "poor" when it exceeds 15%.


Figure 0006794728
Figure 0006794728


Figure 0006794728
Figure 0006794728

[電子線露光用感放射線性樹脂組成物の調製]
[実施例102]
[A1]重合体としての(A1−1)100質量部、[B]酸発生剤としての(B−1)20質量部、[C]溶媒としての(C−1)4,280質量部及び(C−2)1,830質量部並びに[D]酸拡散制御剤としての(D−1)3.6質量部を混合し、得られた混合物を孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過することにより感放射線性樹脂組成物(J−32)を調製した。
[Preparation of radiation-sensitive resin composition for electron beam exposure]
[Example 102]
[A1] 100 parts by mass of (A1-1) as a polymer, 20 parts by mass of (B-1) as an acid generator, 4,280 parts by mass of (C-1) as a [C] solvent, and (C-2) 1,830 parts by mass and [D] 3.6 parts by mass of (D-1) as an acid diffusion control agent are mixed, and the obtained mixture is filtered through a polymer filter having a pore size of 0.2 μm. Prepared a radiation-sensitive resin composition (J-32).

[実施例103及び比較例7〜9]
下記表8に示す種類及び含有量の各成分を用いた以外は、実施例102と同様に操作し、感放射線性樹脂組成物(J−33)及び(CJ−4)〜(CJ−6)を調製した。
[Example 103 and Comparative Examples 7 to 9]
The same procedure as in Example 102 was carried out except that the components of the types and contents shown in Table 8 below were used, and the radiation-sensitive resin compositions (J-33) and (CJ-4) to (CJ-6) were operated. Was prepared.

Figure 0006794728
Figure 0006794728

<レジストパターンの形成(3)>(アルカリ現像)
8インチのシリコンウェハ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、感放射線性樹脂組成物を塗工し、90℃で60秒間PBを行った。その後、23℃で30秒間冷却し、平均厚み50nmのレジスト膜を形成した。次に、このレジスト膜に、簡易型の電子線描画装置(日立製作所社の「HL800D」、出力:50KeV、電流密度:5.0A/cm)を用いて電子線を照射した。照射後、アルカリ現像液としての2.38質量%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)> (Alkaline development)
A radiation-sensitive resin composition was applied to the surface of an 8-inch silicon wafer using a spin coater (“CLEAN TRACK ACT8” manufactured by Tokyo Electron Limited), and PB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. Then, it cooled at 23 degreeC for 30 seconds to form a resist film having an average thickness of 50 nm. Next, this resist film was irradiated with an electron beam using a simple electron beam drawing apparatus (“HL800D” manufactured by Hitachi, Ltd., output: 50 KeV, current density: 5.0 A / cm 2 ). After irradiation, it was developed at 23 ° C. for 30 seconds using a 2.38 mass% TMAH aqueous solution as an alkaline developer, washed with water, and dried to form a positive resist pattern.

<評価>
上記形成したレジストパターンについて、上記「レジストパターンの形成(2)」と同様にして、LWR性能、解像性及び断面形状の矩形性について評価した。電子線露光の場合、LWR性能は、5.0nm以下の場合は「良好」と、5.0を超える場合は「不良」と評価できる。評価結果を下記表9に示す。
<Evaluation>
With respect to the formed resist pattern, the LWR performance, the resolvability, and the rectangularity of the cross-sectional shape were evaluated in the same manner as in the above-mentioned "Formation of resist pattern (2)". In the case of electron beam exposure, the LWR performance can be evaluated as "good" when it is 5.0 nm or less and "poor" when it exceeds 5.0. The evaluation results are shown in Table 9 below.

Figure 0006794728
Figure 0006794728

表6、表7及び表9の結果から、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の場合においても、LWR性能、解像性、断面形状の矩形性、焦点深度、MEEF性能及び膜収縮抑制性に優れることがわかる。一般的に、電子線露光によれば、EUV露光の場合と同様の傾向を示すことが知られており、従って、実施例の感放射線性樹脂組成物によれば、EUV露光の場合においても、LWR性能等に優れると推測される。 From the results of Tables 6, 7 and 9, according to the radiation-sensitive resin composition of the example, the LWR performance, the resolution, and the rectangularity of the cross-sectional shape are obtained in both ArF exposure and electron beam exposure. It can be seen that it is excellent in depth of focus, MEEF performance, and film shrinkage inhibitory property. In general, it is known that electron beam exposure shows the same tendency as EUV exposure. Therefore, according to the radiation-sensitive resin composition of Examples, even in EUV exposure, It is presumed to be excellent in LWR performance and the like.

本発明の感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法によれば、優れた焦点深度、MEEF性能及び膜収縮抑制性を発揮しつつ、LWRが小さく、解像度が高く、かつ断面形状の矩形性に優れるレジストパターンを形成することができる。本発明の重合体は、当該感放射線性樹脂組成物の重合体成分として好適に用いることができる。本発明の化合物は、当該重合体の単量体として好適に用いることができる。従って、これら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 resist pattern forming method of the present invention, the LWR is small, the resolution is high, and the cross-sectional shape is rectangular while exhibiting excellent depth of focus, MEEF performance, and film shrinkage inhibitory property. An excellent resist pattern can be formed. The polymer of the present invention can be suitably used as a polymer component of the radiation-sensitive resin composition. The compound of the present invention can be suitably used as a monomer of the polymer. Therefore, these can be suitably used for semiconductor device manufacturing, which is expected to be further miniaturized in the future.

Claims (5)

下記式(1−1)で表される第1構造単位を有する第1重合体と、
感放射線性酸発生体と、
溶媒と
を含有する感放射線性樹脂組成物。
Figure 0006794728
(式(1−1)中、Zは、下記式(1)で表される基である。
式(1−1)中、R は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。L は、炭素数1〜20の2価の有機基である。)
Figure 0006794728
(式(1)中、R、環員数3〜20の1価のラクトン環基である。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。但し、Rが単環のラクトン環基の場合、Lは単結合である。*は、上記式(1−1)におけるL との結合部位を示す。)
The first polymer having the first structural unit represented by the following formula (1-1) and
Radiation-sensitive acid generator and
A radiation-sensitive resin composition containing a solvent.
Figure 0006794728
(In the formula (1-1), Z is a group represented by the following formula (1).
In formula (1-1), R 2 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. L 2 is a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. )
Figure 0006794728
(In the formula (1), R 1 is a monovalent lactone ring group having 3 to 20 ring members. L 1 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, where R is. When 1 is a monocyclic lactone ring group, L 1 is a single bond. * Indicates a bond site with L 2 in the above formula (1-1) .)
上記第1重合体が、酸解離性基を含む第2構造単位をさらに有する請求項に記載の感放射線性樹脂組成物。 The radiation-sensitive resin composition according to claim 1 , wherein the first polymer further has a second structural unit containing an acid dissociative group. 基板の一方の面に、請求項1又は請求項2に記載の感放射線性樹脂組成物を塗工する工程と、
上記塗工工程により得られるレジスト膜を露光する工程と、
上記露光されたレジスト膜を現像する工程と
を備えるレジストパターン形成方法。
The step of applying the radiation-sensitive resin composition according to claim 1 or 2 to one surface of the substrate, and
The step of exposing the resist film obtained by the above coating step and
A resist pattern forming method comprising the step of developing the exposed resist film.
下記式(1−1)で表される構造単位を有する重合体。
Figure 0006794728
(式(1−1)中、Zは、下記式(1)で表される基である。
式(1−1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Lは、炭素数1〜20の炭化水素基である。)
Figure 0006794728
(式(1)中、Rは、環員数3〜20の1価のラクトン環基である。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。但し、Rが単環のラクトン環基の場合、Lは単結合である。*は、上記式(1−1)におけるLとの結合部位を示す。)
A polymer having a structural unit represented by the following formula (1-1).
Figure 0006794728
(In the formula (1-1), Z is a group represented by the following formula (1).
In formula (1-1), R 2 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. L 2 is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. )
Figure 0006794728
(In the formula (1), R 1 is a monovalent lactone ring group having 3 to 20 ring members. L 1 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, where R is. When 1 is a monocyclic lactone ring group, L 1 is a single bond. * Indicates a bond site with L 2 in the above formula (1-1).)
下記式(i’)で表される化合物。
Figure 0006794728
(式(i’)中、Rは、炭素数3〜20の1価のラクトン環基である。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。但し、Rが単環のラクトン環基の場合、Lは単結合である。Lは、炭素数1〜20の炭化水素基である。)
A compound represented by the following formula (i').
Figure 0006794728
(In formula (i'), R 1 is a monovalent lactone ring group having 3 to 20 carbon atoms. L 1 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 2 Is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. However, when R 1 is a monocyclic lactone ring group, L 1 is a single bond. L 4 has 1 to 20 carbon atoms. It is a hydrocarbon group .)
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