JP7396360B2 - Radiation-sensitive resin composition, resist pattern forming method, and radiation-sensitive acid generator - Google Patents

Radiation-sensitive resin composition, resist pattern forming method, and radiation-sensitive acid generator 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及び感放射線性酸発生剤に関する。 The present invention relates to a radiation-sensitive resin composition, a resist pattern forming method, and a radiation-sensitive acid generator.

リソグラフィーによる微細加工に用いられる感放射線性樹脂組成物は、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)等の遠紫外線、極端紫外線(EUV)(波長13.5nm)等の電磁波、電子線等の荷電粒子線などの放射線の照射により露光部に酸を発生させ、この酸を触媒とする化学反応により露光部と非露光部との現像液に対する溶解速度に差異を生じさせることで基板上にレジストパターンを形成する。 The radiation-sensitive resin composition used for microfabrication by lithography is capable of radiating far ultraviolet rays such as ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), extreme ultraviolet rays (EUV) (wavelength 13.5 nm), etc. Acid is generated in the exposed area by irradiation with radiation such as electromagnetic waves or charged particle beams such as electron beams, and a chemical reaction catalyzed by this acid causes a difference in the rate of dissolution in the developer between the exposed area and the non-exposed area. This forms a resist pattern on the substrate.

感放射線性樹脂組成物には、極端紫外線、電子線等の露光光に対しても感度が良好であることに加え、線幅の均一性を示すLWR(Line Width Roughness)性能及び解像性に優れることが要求される。 In addition to having good sensitivity to exposure light such as extreme ultraviolet rays and electron beams, the radiation-sensitive resin composition also has excellent LWR (Line Width Roughness) performance, which indicates uniformity of line width, and resolution. Excellence is required.

これらの要求に対しては、感放射線性樹脂組成物に用いられる重合体、酸発生剤及びその他の成分の種類、分子構造などが検討され、さらにその組み合わせについても詳細に検討されている(特開2010-134279号公報、特開2014-224984号公報及び特開2016-047815号公報参照)。 In order to meet these demands, the types and molecular structures of polymers, acid generators, and other components used in radiation-sensitive resin compositions have been studied, and their combinations have also been studied in detail (particularly (See JP-A No. 2010-134279, JP-A No. 2014-224984, and JP-A No. 2016-047815).

特開2010-134279号公報Japanese Patent Application Publication No. 2010-134279 特開2014-224984号公報JP2014-224984A 特開2016-047815号公報Japanese Patent Application Publication No. 2016-047815

レジストパターンの微細化が線幅40nm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っており、上記従来の感放射線性樹脂組成物では上記要求を満足させることはできていない。 Nowadays, the miniaturization of resist patterns has progressed to the level of line widths of 40 nm or less, and the above-mentioned performance requirements have further increased, and the above-mentioned conventional radiation-sensitive resin compositions cannot satisfy the above-mentioned demands. has not been completed.

本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、露光光に対する感度が良好であり、LWR性能及び解像性に優れるレジストパターンを形成することができる感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法及び感放射線性酸発生剤を提供することにある。 The present invention has been made based on the above-mentioned circumstances, and its purpose is to provide a radiation-sensitive resist pattern that has good sensitivity to exposure light and can form a resist pattern with excellent LWR performance and resolution. An object of the present invention is to provide a resin composition, a resist pattern forming method, and a radiation-sensitive acid generator.

上記課題を解決するためになされた発明は、酸の作用により解離してアルカリ可溶性基を与える第1酸解離性基を含む第1構造単位を有する重合体(以下、「[A]重合体」ともいう)と、感放射線性酸発生剤(以下、「[B]酸発生剤」ともいう)とを含有し、上記感放射線性酸発生剤がスルホネートアニオンと感放射線性オニウムカチオンとを有する化合物を含み、上記スルホネートアニオンが(チオ)アセタール構造、カルボニルオキシ基及び酸の作用により解離してカルボキシ基を与える第2酸解離性基を有する感放射線性樹脂組成物である。 The invention made to solve the above problems is directed to a polymer (hereinafter referred to as "[A] polymer") having a first structural unit containing a first acid-dissociable group that dissociates under the action of an acid to give an alkali-soluble group. ) and a radiation-sensitive acid generator (hereinafter also referred to as "[B] acid generator"), the radiation-sensitive acid generator having a sulfonate anion and a radiation-sensitive onium cation. A radiation-sensitive resin composition in which the sulfonate anion has a (thio)acetal structure, a carbonyloxy group, and a second acid-dissociable group that is dissociated by the action of an acid to give a carboxyl group.

上記課題を解決するためになされた別の発明は、基板に直接又は間接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形成された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 directly or indirectly coating the radiation-sensitive resin composition on a substrate, a step of exposing a resist film formed by the above coating step, A resist pattern forming method includes 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、スルホネートアニオンと感放射線性オニウムカチオンとを有する化合物を含有する感放射線性酸発生剤であって、上記スルホネートアニオンが(チオ)アセタール構造、カルボニルオキシ基及び酸の作用により解離してカルボキシ基を与える酸解離性基を有する感放射線性酸発生剤([B]酸発生剤)である。 Yet another invention made to solve the above problems is a radiation-sensitive acid generator containing a compound having a sulfonate anion and a radiation-sensitive onium cation, wherein the sulfonate anion has a (thio)acetal structure, It is a radiation-sensitive acid generator ([B] acid generator) having a carbonyloxy group and an acid-dissociable group that dissociates to give a carboxy group by the action of an acid.

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、露光光に対する感度が良好であり、LWR性能及び解像性に優れるレジストパターンを形成することができる。本発明の感放射線性酸発生剤は、当該感放射線性樹脂組成物の成分として好適に用いることができる。したがって、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の加工プロセス等に好適に用いることができる。 According to the radiation-sensitive resin composition and resist pattern forming method of the present invention, it is possible to form a resist pattern that has good sensitivity to exposure light and excellent LWR performance and resolution. The radiation-sensitive acid generator of the present invention can be suitably used as a component of the radiation-sensitive resin composition. Therefore, these can be suitably used in the processing of semiconductor devices, which are 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]酸発生剤とを含有する。当該感放射線性樹脂組成物は、通常、有機溶媒(以下、「[D]有機溶媒」ともいう)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、酸拡散制御体(以下、「[C]酸拡散制御体」ともいう)を含有していてもよい。当該感放射線性樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲において、その他の任意成分を含有していてもよい。
<Radiation-sensitive resin composition>
The radiation-sensitive resin composition contains [A] a polymer and [B] an acid generator. The radiation-sensitive resin composition usually contains an organic solvent (hereinafter also referred to as "[D] organic solvent"). The radiation-sensitive resin composition may contain an acid diffusion controller (hereinafter also referred to as "[C] acid diffusion controller") as a suitable component. The radiation-sensitive resin composition may contain other optional components within a range that does not impair the effects of the present invention.

当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体と[B]酸発生剤とを含有することで、露光光に対する感度が良好であり、LWR性能及び解像性に優れる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が上記構成を備えることで上記効果を奏する理由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、当該感放射線性樹脂組成物が含有する[B]酸発生剤が特定の構造を有するスルホネートアニオンを含むことにより、露光部の現像液への溶解速度が向上する。その結果、当該感放射線性樹脂組成物は、露光光に対する感度が良好であり、LWR性能及び解像性に優れるレジストパターンを形成することができると考えられる。 By containing the [A] polymer and the [B] acid generator, the radiation-sensitive resin composition has good sensitivity to exposure light and forms a resist pattern with excellent LWR performance and resolution. be able to. Although the reason why the radiation-sensitive resin composition achieves the above effects by having the above structure is not necessarily clear, it can be inferred as follows, for example. That is, since the acid generator [B] contained in the radiation-sensitive resin composition contains a sulfonate anion having a specific structure, the rate of dissolution of the exposed area into the developer is improved. As a result, it is thought that the radiation-sensitive resin composition has good sensitivity to exposure light and can form a resist pattern with excellent LWR performance and resolution.

以下、当該感放射線性樹脂組成物が含有する各成分について説明する。 Each component contained in the radiation-sensitive resin composition will be explained below.

<[A]重合体>
[A]重合体は、酸の作用により解離してアルカリ可溶性基を与える第1酸解離性基(以下、「酸解離性基(a)」ともいう)を含む構造単位(以下、「構造単位(I)」ともいう)を有する。
<[A] Polymer>
[A] The polymer is a structural unit (hereinafter referred to as "structural unit") containing a first acid-dissociable group (hereinafter also referred to as "acid-dissociable group (a)") which dissociates under the action of an acid to give an alkali-soluble group. (I)”).

[A]重合体は、構造単位(I)以外にフェノール性水酸基を含む構造単位(以下、「構造単位(II)」ともいう)を有することが好ましい。[A]重合体は、構造単位(I)及び構造単位(II)以外のその他の構造単位をさらに有していてもよい。当該感放射線性樹脂組成物は1種又は2種以上の[A]重合体を含有することができる。 [A] The polymer preferably has a structural unit containing a phenolic hydroxyl group (hereinafter also referred to as "structural unit (II)") in addition to the structural unit (I). [A] The polymer may further have structural units other than the structural unit (I) and the structural unit (II). The radiation-sensitive resin composition can contain one or more kinds of [A] polymers.

以下、[A]重合体が含有する各構造単位について説明する。 Hereinafter, each structural unit contained in the [A] polymer will be explained.

[構造単位(I)]
構造単位(I)は、酸の作用により解離してアルカリ可溶性基を与える酸解離性基(a)を含む構造単位である。本明細書において、「アルカリ可溶性基」とは、カルボキシ基又はヒドロキシ基をいい、「酸解離性基(a)」は、アルカリ可溶性基における水素原子を置換する基であって、酸の作用により解離してアルカリ可溶性基を与える基をいう。露光により[B]酸発生剤から発生する酸の作用により酸解離性基(a)が解離してアルカリ可溶性基が生じ、露光部における[A]重合体の現像液への溶解性が変化することにより、レジストパターンを形成することができる。
[Structural unit (I)]
Structural unit (I) is a structural unit containing an acid-dissociable group (a) that dissociates under the action of an acid to give an alkali-soluble group. As used herein, "alkali-soluble group" refers to a carboxy group or hydroxy group, and "acid-dissociable group (a)" is a group that substitutes a hydrogen atom in an alkali-soluble group, and is A group that dissociates to give an alkali-soluble group. Upon exposure to light, the acid-dissociable group (a) dissociates due to the action of the acid generated from the acid generator [B] to generate an alkali-soluble group, and the solubility of the [A] polymer in the developing solution in the exposed area changes. By this, a resist pattern can be formed.

構造単位(I)としては、例えば下記式(I-1A)で表される構造単位(以下、「構造単位(I-1A)」ともいう)、下記式(I-1B)で表される構造単位(以下、「構造単位(I-1B)」ともいう)、下記式(I-1C)で表される構造単位(以下、「構造単位(I-1C)」ともいう)、下記式(I-2A)で表される構造単位(以下、「構造単位(I-2A)」ともいう)、下記式(I-2B)で表される構造単位(以下、「構造単位(I-2B)」ともいう)などが挙げられる。なお、酸解離性基(a)は、例えば下記式(I-1A)において、カルボニルオキシ基のエーテル性酸素原子に結合する-C(R)(R)(R)である。As the structural unit (I), for example, a structural unit represented by the following formula (I-1A) (hereinafter also referred to as "structural unit (I-1A)"), a structure represented by the following formula (I-1B) unit (hereinafter also referred to as "structural unit (I-1B)"), structural unit represented by the following formula (I-1C) (hereinafter also referred to as "structural unit (I-1C)"), the following formula (I -2A) (hereinafter also referred to as "structural unit (I-2A)"), the structural unit represented by the following formula (I-2B) (hereinafter referred to as "structural unit (I-2B)") ), etc. Note that the acid-dissociable group (a) is, for example , -C( R

Figure 0007396360000001
Figure 0007396360000001

上記式(I-1A)、式(I-1B)、式(I-1C)、式(I-2A)及び式(I-2B)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。In the above formula (I-1A), formula (I-1B), formula (I-1C), formula (I-2A) and formula (I-2B), R T is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or It is a trifluoromethyl group.

上記式(I-1A)及び式(I-1B)中、Rは、炭素数1~20の1価の炭化水素基である。R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1~20の1価の炭化水素基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3~20の飽和脂環構造の一部である。In the above formulas (I-1A) and (I-1B), R X is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R Y and R Z are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a group having 3 to 20 ring members formed by combining these groups together with the carbon atom to which they are bonded. It is part of 20 saturated alicyclic structures.

上記式(I-1C)中、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~20の炭化水素基である。R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1~20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不飽和炭素鎖と共に構成される環員数4~20の不飽和脂環構造の一部である。In the above formula (I-1C), R B , R C and R E each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R A and R D are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or the number of ring members formed by combining these groups together with the unsaturated carbon chain to which they are bonded. It is part of 4 to 20 unsaturated alicyclic structures.

上記式(I-2A)及び式(I-2B)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り、Rは、炭素数1~20の1価の炭化水素基であるか、R及びRが互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3~20の脂環構造の一部であるか、又はR及びRが互いに合わせられRが結合する炭素原子及びRが結合する酸素原子と共に構成される環員数5~20の脂肪族複素環構造の一部である。In the above formulas (I-2A) and (I-2B), R U and R V each independently represent a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and R W is Is it a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or is it part of an alicyclic structure having 3 to 20 ring members formed by combining R U and R V together with the carbon atoms to which they are bonded? , or is part of an aliphatic heterocyclic structure having 5 to 20 ring members formed by combining R U and R W together with the carbon atom to which R U is bonded and the oxygen atom to which R W is bonded.

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

、R、R、R、R、R、R、R、R、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、例えば炭素数1~20の1価の鎖状炭化水素基、炭素数3~20の1価の脂環式炭化水素基、炭素数6~20の1価の芳香族炭化水素基等が挙げられる。The monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms represented by R X , R Y , R Z , R A , R B , R C , R D , R E , R U , R V and R W are , for example, a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, etc. It will be done.

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

炭素数3~20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えば
シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基等の脂環式飽和炭化水素基;
シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基、テトラシクロドデセニル基等の脂環式不飽和炭化水素基などが挙げられる。
Examples of monovalent alicyclic hydrocarbon groups having 3 to 20 carbon atoms include alicyclic saturated hydrocarbon groups such as cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group, adamantyl group, tricyclodecyl group, and tetracyclododecyl group;
Examples include alicyclic unsaturated hydrocarbon groups such as a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group, a norbornenyl group, a tricyclodecenyl group, and a tetracyclododecenyl group.

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

及びRが互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3~20の飽和脂環構造としては、例えば
シクロプロパン構造、シクロブタン構造、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造等の単環の飽和脂環構造;
ノルボルナン構造、アダマンタン構造等の多環の飽和脂環構造などが挙げられる。
A saturated alicyclic structure having 3 to 20 ring members formed by combining R Y and R Z together with the carbon atom to which they are bonded is, for example, a monocyclic structure such as a cyclopropane structure, a cyclobutane structure, a cyclopentane structure, a cyclohexane structure, etc. saturated alicyclic structure;
Examples include polycyclic saturated alicyclic structures such as norbornane structure and adamantane structure.

及びRが互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3~20の脂環構造としては、例えば
シクロプロパン構造、シクロブタン構造、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造等の単環の飽和脂環構造;
ノルボルナン構造、アダマンタン構造等の多環の飽和脂環構造;
シクロプロペン構造、シクロブテン構造、シクロペンテン構造、シクロヘキセン構造等の単環の不飽和脂環構造;
ノルボルネン構造等の多環の不飽和脂環構造などが挙げられる。
Examples of alicyclic structures having 3 to 20 ring members formed by combining R U and R V together with the carbon atoms to which they are bonded include monocyclic structures such as cyclopropane structures, cyclobutane structures, cyclopentane structures, and cyclohexane structures. Saturated alicyclic structure;
Polycyclic saturated alicyclic structures such as norbornane structure and adamantane structure;
Monocyclic unsaturated alicyclic structures such as cyclopropene structure, cyclobutene structure, cyclopentene structure, cyclohexene structure;
Examples include polycyclic unsaturated alicyclic structures such as norbornene structures.

及びRが互いに合わせられこれらが結合する不飽和炭素鎖と共に構成される環員数4~20の不飽和脂環構造としては、例えば
シクロブテン構造、シクロペンテン構造、シクロヘキセン構造等の単環の不飽和脂環構造;
ノルボルネン構造等の多環の不飽和脂環構造などが挙げられる。
Examples of unsaturated alicyclic structures having 4 to 20 ring members formed by combining R A and R D with unsaturated carbon chains to which they are bonded include monocyclic unsaturated structures such as cyclobutene structures, cyclopentene structures, and cyclohexene structures. Saturated alicyclic structure;
Examples include polycyclic unsaturated alicyclic structures such as norbornene structures.

及びRが互いに合わせられRが結合する酸素原子及びRが結合する炭素原子と共に構成される環員数5~20の脂肪族複素環構造としては、例えば
オキサシクロブタン構造、オキサシクロペンタン構造、オキサシクロヘキサン構造等の飽和酸素含有複素環構造;
オキサシクロブテン構造、オキサシクロペンテン構造、オキサシクロヘキセン構造等の不飽和酸素含有複素環構造などが挙げられる。
Examples of aliphatic heterocyclic structures having 5 to 20 ring members formed by combining R U and R W together with the oxygen atom to which R U is bonded and the carbon atom to which R W is bonded include, for example, oxacyclobutane structure, oxacyclopentane structure. structure, saturated oxygen-containing heterocyclic structure such as oxacyclohexane structure;
Examples include unsaturated oxygen-containing heterocyclic structures such as an oxacyclobutene structure, an oxacyclopentene structure, and an oxacyclohexene structure.

としては、構造単位(I)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子又はメチル基が好ましい。From the viewpoint of copolymerizability of the monomer providing the structural unit (I), R T is preferably a hydrogen atom or a methyl group.

としては、鎖状炭化水素基又は芳香族炭化水素基が好ましく、アルキル基又はアリール基がより好ましく、メチル基、エチル基、i-プロピル基、tert-ブチル基又はフェニル基がさらに好ましい。R X is preferably a chain hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group, more preferably an alkyl group or an aryl group, and even more preferably a methyl group, ethyl group, i-propyl group, tert-butyl group, or phenyl group.

及びRとしては、これらが互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3~20の飽和脂環構造の一部であることが好ましい。上記脂環構造としては、単環の飽和脂環構造が好ましく、シクロペンタン構造がより好ましい。R Y and R Z are preferably part of a saturated alicyclic structure having 3 to 20 ring members formed by combining them together with the carbon atoms to which they are bonded. The alicyclic structure is preferably a monocyclic saturated alicyclic structure, and more preferably a cyclopentane structure.

及びRとしては、水素原子が好ましい。As R B and R C , a hydrogen atom is preferable.

としては、水素原子又は鎖状炭化水素基が好ましく、水素原子又はアルキル基がより好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましい。R E is preferably a hydrogen atom or a chain hydrocarbon group, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group, and more preferably a hydrogen atom or a methyl group.

及びRとしては、これら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不飽和脂環構造の一部であることが好ましい。上記不飽和脂環構造としては、単環の不飽和脂環構造が好ましく、シクロペンテン構造又はシクロヘキセン構造がより好ましい。It is preferable that R A and R D be part of an unsaturated alicyclic structure formed by combining them together with the carbon atoms to which they are bonded. The unsaturated alicyclic structure is preferably a monocyclic unsaturated alicyclic structure, and more preferably a cyclopentene structure or a cyclohexene structure.

構造単位(I)としては、構造単位(I-1A)又は構造単位(I-1C)が好ましい。 Structural unit (I) is preferably structural unit (I-1A) or structural unit (I-1C).

構造単位(I-1A)としては、下記式(I-1A-1)~(I-1A-5)で表される構造単位(以下、「構造単位(I-1A-1)~(I-1A-5)」ともいう)が好ましい。 Structural units (I-1A) include structural units represented by the following formulas (I-1A-1) to (I-1A-5) (hereinafter referred to as "structural units (I-1A-1) to (I-1A-5)"). 1A-5)” is preferred.

Figure 0007396360000002
Figure 0007396360000002

上記式(I-1A-1)~(I-1A-5)中、Rは、上記式(I-1A)と同義である。In the above formulas (I-1A-1) to (I-1A-5), R T has the same meaning as in the above formula (I-1A).

構造単位(I-1C)としては、下記式(I-1C-1)~(I-1C-2)で表される構造単位(以下、「構造単位(I-1C-1)~(I-1C-2)」ともいう)が好ましい。 Structural units (I-1C) are structural units represented by the following formulas (I-1C-1) to (I-1C-2) (hereinafter referred to as "structural units (I-1C-1) to (I-1C-2)"). 1C-2)” is preferred.

Figure 0007396360000003
Figure 0007396360000003

上記式(I-1C-1)及び式(I-1C-2)中、Rは、上記式(I-1C)と同義である。In the above formulas (I-1C-1) and (I-1C-2), R T has the same meaning as in the above formula (I-1C).

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、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。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%がさらに好ましく、65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露光光に対する感度、LWR性能及び解像性をより一層高めることができる。 The lower limit of the content of the structural unit (I) is preferably 5 mol%, more preferably 10 mol%, even more preferably 15 mol%, and even more preferably 20 mol%, based on the total structural units constituting the polymer [A]. % is particularly preferred. The upper limit of the content ratio is preferably 90 mol%, more preferably 80 mol%, even more preferably 70 mol%, and particularly preferably 65 mol%. By setting the content of the structural unit (I) within the above range, the sensitivity to exposure light, LWR performance, and resolution of the radiation-sensitive resin composition can be further improved.

[構造単位(II)]
構造単位(II)は、フェノール性水酸基を含む構造単位である。「フェノール性水酸基」とは、ベンゼン環に直結するヒドロキシ基に限らず、芳香環に直結するヒドロキシ基全般を指す。KrF露光、EUV露光又は電子線露光の場合、[A]重合体が構造単位(II)を有することで、当該感放射線性樹脂組成物の露光光に対する感度をより高めることができる。
[Structural unit (II)]
Structural unit (II) is a structural unit containing a phenolic hydroxyl group. The term "phenolic hydroxyl group" refers not only to hydroxy groups directly connected to benzene rings, but also to all hydroxy groups directly connected to aromatic rings. In the case of KrF exposure, EUV exposure or electron beam exposure, the [A] polymer having the structural unit (II) can further increase the sensitivity of the radiation-sensitive resin composition to exposure light.

構造単位(II)としては、例えば下記式(II-1)~(II-15)で表される構造単位(以下、「構造単位(II-1)~(II-15)」ともいう)等が挙げられる。 Examples of the structural unit (II) include structural units represented by the following formulas (II-1) to (II-15) (hereinafter also referred to as "structural units (II-1) to (II-15)"), etc. can be mentioned.

Figure 0007396360000004
Figure 0007396360000004

上記式(II-1)~(II-15)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。In the above formulas (II-1) to (II-15), R P is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

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

構造単位(II)としては、構造単位(II-1)又は構造単位(II-2)が好ましい。 Structural unit (II) is preferably structural unit (II-1) or structural unit (II-2).

[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、25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、60モル%がより好ましく、50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露光光に対する感度、LWR性能及び解像性をより一層高めることができる。 When the [A] polymer has a structural unit (II), the lower limit of the content of the structural unit (II) is preferably 10 mol%, and 20% by mole based on the total structural units constituting the [A] polymer. More preferably mol %, and even more preferably 25 mol %. The upper limit of the content ratio is preferably 80 mol%, more preferably 60 mol%, and even more preferably 50 mol%. By setting the content ratio of structural unit (II) within the above range, the sensitivity to exposure light, LWR performance, and resolution of the radiation-sensitive resin composition can be further improved.

[その他の構造単位]
その他の構造単位としては、例えばアルコール性水酸基を含む構造単位(以下、「構造単位(III)」又は「第3構造単位」ともいう)、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などが挙げられる。
[Other structural units]
Other structural units include, for example, a structural unit containing an alcoholic hydroxyl group (hereinafter also referred to as "structural unit (III)" or "third structural unit"), a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure, or a combination thereof. Examples include structural units containing

(構造単位(III))
構造単位(III)としては、例えば下記式で表される構造単位などが挙げられる。[A]重合体は、構造単位(III)をさらに有することにより、LWR性能及び解像性をより向上させることができる。
(Structural unit (III))
Examples of the structural unit (III) include structural units represented by the following formula. [A] By further having the structural unit (III), the polymer can further improve LWR performance and resolution.

Figure 0007396360000005
Figure 0007396360000005

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

[A]重合体がその他の構造単位を有する場合、その他の構造単位の含有割合の上限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、30モル%が好ましく、15モル%がより好ましい。 [A] When the polymer has other structural units, the upper limit of the content of the other structural units is preferably 30 mol%, and 15 mol% based on the total structural units constituting the [A] polymer. is more preferable.

当該感放射線性樹脂組成物における[A]重合体の含有割合の下限としては、当該感放射線性樹脂組成物の[D]有機溶媒以外の全成分に対して、50質量%が好ましく、60質量%がより好ましく、70質量%がさらに好ましい。上記含有割合の上限としては、99質量%が好ましく、95質量%がより好ましい。 The lower limit of the content of the [A] polymer in the radiation-sensitive resin composition is preferably 50% by mass, and 60% by mass based on all components other than the organic solvent [D] in the radiation-sensitive resin composition. % is more preferable, and 70% by mass is even more preferable. The upper limit of the content ratio is preferably 99% by mass, more preferably 95% by mass.

[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、3,000がより好ましく、4,000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、10,000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る。 [A] The lower limit of the polystyrene equivalent weight average molecular weight (Mw) of the polymer measured by gel permeation chromatography (GPC) is preferably 1,000, more preferably 3,000, even more preferably 4,000, 5, 000 is particularly preferred. The upper limit of Mw is preferably 50,000, more preferably 30,000, even more preferably 20,000, and particularly preferably 10,000. [A] By setting the Mw of the polymer within the above range, the coating properties of the radiation-sensitive resin composition can be 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(以下、「分散度」又は「Mw/Mn」ともいう)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、1.8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] The upper limit of the ratio of Mw to polystyrene equivalent number average molecular weight (Mn) determined by GPC of the polymer (hereinafter also referred to as "dispersity" or "Mw/Mn") is preferably 5, more preferably 3, 2 is more preferred, and 1.8 is particularly preferred. 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(株)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(富士フィルム和光純薬(株))
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 this specification are values measured using gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
GPC columns: 2 “G2000HXL”, 1 “G3000HXL” and 1 “G4000HXL” from Tosoh Co., Ltd. Column temperature: 40°C
Elution solvent: Tetrahydrofuran (Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
Flow rate: 1.0mL/min Sample concentration: 1.0% by mass
Sample injection volume: 100μL
Detector: Differential refractometer Standard material: Monodisperse polystyrene

<[B]酸発生剤>
[B]酸発生剤は、スルホネートアニオンと感放射線性オニウムカチオンとを有し、上記スルホネートアニオンが(チオ)アセタール構造、カルボニルオキシ基及び酸の作用により解離してカルボキシ基を与える第2酸解離性基(以下、「酸解離性基(b)」ともいう)を有する化合物(以下、「化合物(B)」ともいう)を含む。化合物(B)は、放射線の照射により酸を発生する物質である。放射線としては、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。放射線の照射により化合物(B)から発生した酸により[A]重合体が有する構造単位(I)に含まれる酸解離性基(a)等が解離してアルカリ可溶性基が生じ、露光部における[A]重合体の現像液への溶解性が変化することにより、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は、1種又は2種以上の[B]酸発生剤を含有することができる。
<[B] Acid generator>
[B] The acid generator has a sulfonate anion and a radiation-sensitive onium cation, and the sulfonate anion is dissociated by the action of a (thio)acetal structure, a carbonyloxy group, and an acid to give a carboxy group. (hereinafter also referred to as "compound (B)"). Compound (B) is a substance that generates acid upon irradiation with radiation. Examples of the radiation include electromagnetic waves such as visible light, ultraviolet rays, far ultraviolet rays, extreme ultraviolet rays (EUV), X-rays, and gamma rays, and charged particle beams such as electron beams and alpha rays. The acid generated from the compound (B) upon irradiation with radiation dissociates the acid-dissociable group (a), etc. contained in the structural unit (I) of the [A] polymer, producing an alkali-soluble group, and the [A] in the exposed area. A] A resist pattern can be formed by changing the solubility of the polymer in a developer. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more [B] acid generators.

化合物(B)は、放射線の照射(露光)により化合物(B)から発生した酸等により、化合物(B)が有する酸解離性基(b)が解離してカルボキシ基が生じることにより、露光部と非露光部との間でレジスト膜の現像液への溶解性の差異(溶解コントラスト)がより増大する。したがって、当該感放射線性樹脂組成物によれば、LWR性能及び解像性に優れるレジストパターンを形成することができると考えられる。 In compound (B), the acid dissociable group (b) of compound (B) is dissociated by the acid etc. generated from compound (B) by radiation irradiation (exposure), and a carboxy group is generated, so that the exposed part The difference in solubility of the resist film in the developing solution (dissolution contrast) between the resist film and the non-exposed area increases. Therefore, it is considered that the radiation-sensitive resin composition can form a resist pattern with excellent LWR performance and resolution.

以下、化合物(B)が有する各構造について説明する。 Hereinafter, each structure possessed by compound (B) will be explained.

[スルホネートアニオン]
スルホネートアニオンは、(チオ)アセタール構造、カルボニルオキシ基及び酸の作用により解離してカルボキシ基を与える酸解離性基(b)を有する。スルホネートアニオンは、酸解離性基(b)以外の脂環構造(以下、「脂環構造(c)」ともいう)をさらに有することが好ましい。スルホネートアニオンは、後述する下記式(3)で表される部分構造(以下、「部分構造(d)」ともいう)をさらに有することが好ましい。また、スルホネートアニオンは必要に応じて上記構造以外の構造を有していてもよい。
[Sulfonate anion]
The sulfonate anion has a (thio)acetal structure, a carbonyloxy group, and an acid-dissociable group (b) that is dissociated by the action of an acid to give a carboxyl group. It is preferable that the sulfonate anion further has an alicyclic structure (hereinafter also referred to as "alicyclic structure (c)") other than the acid-dissociable group (b). It is preferable that the sulfonate anion further has a partial structure (hereinafter also referred to as "partial structure (d)") represented by the following formula (3) described below. Further, the sulfonate anion may have a structure other than the above structure as necessary.

以下、スルホネートアニオンが有する各構造について説明する。 Hereinafter, each structure possessed by the sulfonate anion will be explained.

((チオ)アセタール構造)
本明細書において「(チオ)アセタール構造」とは、「アセタール構造」及び「チオアセタール構造」の両方を包含する概念である。また、「(チオ)アセタール構造」は、「鎖状(チオ)アセタール構造」及び「環状(チオ)アセタール構造」の両方を包含する。さらに、「チオアセタール構造」は、「モノチオアセタール構造」及び「ジチオアセタール構造」の両方を包含する。
((thio)acetal structure)
As used herein, the term "(thio)acetal structure" is a concept that includes both "acetal structure" and "thioacetal structure." Further, the "(thio)acetal structure" includes both "chain (thio)acetal structure" and "cyclic (thio)acetal structure". Furthermore, "thioacetal structure" includes both "monothioacetal structure" and "dithioacetal structure".

(チオ)アセタール構造としては、構造に着目すると環状(チオ)アセタール構造が好ましく、構成原子に着目するとアセタール構造又はモノチオアセタール構造が好ましい。(チオ)アセタール構造が上記構造であることにより、当該感放射線性樹脂組成物のLWR性能及び解像性をより高めることができる。すなわち、(チオ)アセタール構造としては、環状(チオ)アセタール構造が好ましく、環状アセタール構造又は環状モノチオアセタール構造がより好ましく、環状アセタール構造がさらに好ましい。 As the (thio)acetal structure, a cyclic (thio)acetal structure is preferable when focusing on the structure, and an acetal structure or a monothioacetal structure is preferable when paying attention to the constituent atoms. When the (thio)acetal structure has the above structure, the LWR performance and resolution of the radiation-sensitive resin composition can be further improved. That is, the (thio)acetal structure is preferably a cyclic (thio)acetal structure, more preferably a cyclic acetal structure or a cyclic monothioacetal structure, and even more preferably a cyclic acetal structure.

環状(チオ)アセタール構造としては、例えば下記式(1)で表される構造が挙げられる。 Examples of the cyclic (thio)acetal structure include a structure represented by the following formula (1).

Figure 0007396360000006
Figure 0007396360000006

上記式(1)中、X及びXは、それぞれ独立して、-O-又は-S-である。Rは、炭素数1~10の(n+2)価の炭化水素基である。nは、0~2の整数である。*は、上記スルホネートアニオンにおける上記式(1)で表される構造以外の部分との結合部位を示す。In the above formula (1), X 1 and X 2 are each independently -O- or -S-. R 1 is an (n+2)-valent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. n is an integer from 0 to 2. * indicates a bonding site with a portion other than the structure represented by the above formula (1) in the above sulfonate anion.

なお、上述の環状(チオ)アセタール構造の分類に関し、上記式(1)において、X及びXがともに-O-である場合が「環状アセタール構造」であり、X及びXの少なくとも一方が-S-である場合が「環状チオアセタール構造」である。さらに、X及びXの一方が-O-であり、他方が-S-である場合が「環状モノチオアセタール構造」であり、X及びXがともに-S-である場合が「環状ジチオアセタール構造」である。Regarding the classification of the above-mentioned cyclic (thio)acetal structure, in the above formula (1), when both X 1 and X 2 are -O-, it is a "cyclic acetal structure", and at least of X 1 and X 2 When one of the structures is -S-, it is a "cyclic thioacetal structure". Furthermore, when one of X 1 and X 2 is -O- and the other is -S-, it is a "cyclic monothioacetal structure", and when both X 1 and X 2 are -S-, it is a "cyclic monothioacetal structure". cyclic dithioacetal structure.

及びXとしては、X及びXの少なくとも一方が-O-であることが好ましい。この場合、当該感放射線性樹脂組成物の露光光に対する感度、LWR性能及び解像性をより高めることができる。As for X 1 and X 2 , it is preferable that at least one of X 1 and X 2 is -O-. In this case, the sensitivity to exposure light, LWR performance, and resolution of the radiation-sensitive resin composition can be further improved.

で表される炭素数1~10の(n+2)価の炭化水素基としては、メタン、エタン、n-プロパン、n-ブタン等のアルカンから(n+2)個の水素原子を除いた基などが挙げられる。Rとしては、上記式(1)で表される環状(チオ)アセタール構造の環員数が5又は7となる炭素数の炭化水素基が好ましい。すなわち、Rとしては、エタン又はn-ブタンから(n+2)個の水素原子を除いた基が好ましい。なお、「環状(チオ)アセタール構造の環員数」とは、環状(チオ)アセタール構造の環構造を構成する原子数を意味する。Examples of the (n+2)-valent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 1 include groups obtained by removing (n+2) hydrogen atoms from alkanes such as methane, ethane, n-propane, and n-butane. can be mentioned. As R 1 , a hydrocarbon group having a carbon number such that the cyclic (thio)acetal structure represented by the above formula (1) has 5 or 7 ring members is preferable. That is, R 1 is preferably a group obtained by removing (n+2) hydrogen atoms from ethane or n-butane. In addition, "the number of ring members of a cyclic (thio) acetal structure" means the number of atoms that constitute the ring structure of a cyclic (thio) acetal structure.

(カルボニルオキシ基及び酸解離性基(b))
スルホネートアニオンにおいて酸解離性基(b)は、カルボニルオキシ基(以下、「-C(=O)O-」又は単に「-COO-」と記載する場合がある)のエーテル性酸素原子(炭素原子と単結合で結合している酸素原子)に結合している。酸解離性基(b)が酸の作用によりカルボニルオキシ基から解離することにより、カルボキシ基が生じる。
(Carbonyloxy group and acid dissociable group (b))
In the sulfonate anion, the acid-dissociable group (b) is an ethereal oxygen atom (carbon atom) of a carbonyloxy group (hereinafter sometimes referred to as "-C(=O)O-" or simply "-COO-"). and an oxygen atom that is bonded with a single bond). When the acid-dissociable group (b) dissociates from the carbonyloxy group by the action of an acid, a carboxyl group is generated.

酸解離性基(b)は、酸の作用により解離してカルボキシ基を与える基である。より詳細には、「酸解離性基(b)」は、カルボキシ基における水素原子を置換する基であって、酸の作用により解離してカルボキシ基を与える基である。 The acid-dissociable group (b) is a group that dissociates under the action of an acid to give a carboxy group. More specifically, the "acid-dissociable group (b)" is a group that substitutes a hydrogen atom in a carboxy group, and is a group that dissociates under the action of an acid to give a carboxy group.

酸解離性基(b)としては、例えば下記式(2-1)で表される基、下記式(2-2)で表される基などが挙げられる。 Examples of the acid-dissociable group (b) include a group represented by the following formula (2-1) and a group represented by the following formula (2-2).

Figure 0007396360000007
Figure 0007396360000007

上記式(2-1)及び(2-2)中、**は、上記スルホネートアニオンにおけるカルボニルオキシ基のエーテル性酸素原子との結合部位を示す。 In the above formulas (2-1) and (2-2), ** represents the bonding site of the carbonyloxy group with the etheric oxygen atom in the sulfonate anion.

上記式(2-1)中、Rは、炭素数1~20の1価の炭化水素基又は上記(チオ)アセタール構造を含む基である。R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1~20の1価の炭化水素基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3~20の飽和脂環構造の一部である。In the above formula (2-1), R 2 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a group containing the above (thio)acetal structure. R 3 and R 4 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a group having 3 to 20 ring members formed by combining these groups together with the carbon atom to which they are bonded. It is part of 20 saturated alicyclic structures.

上記式(2-2)中、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~20の炭化水素基である。R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1~20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不飽和炭素鎖と共に構成される環員数4~20の不飽和脂環構造の一部である。In the above formula (2-2), R 6 , R 7 and R 9 are each independently a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R 5 and R 8 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or the number of ring members formed by combining these groups together with the unsaturated carbon chain to which they are bonded. It is part of 4 to 20 unsaturated alicyclic structures.

、R及びRとして表される炭素数1~20の1価の炭化水素基としては、例えば上記式(I-1A)のR、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例示した基と同様の基などが挙げられる。Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 2 , R 3 and R 4 include the carbon numbers represented by R X , R Y and R Z in the above formula (I-1A). Examples of the 1-20 monovalent hydrocarbon group include the same groups as those exemplified.

及びRが互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3~20の飽和脂環構造としては、例えば上記式(I-1A)のR及びRが構成する飽和脂環構造として例示した構造と同様の構造などが挙げられる。A saturated alicyclic structure having 3 to 20 ring members formed by combining R 3 and R 4 together with the carbon atom to which they are bonded is, for example, a saturated alicyclic structure formed by R Y and R Z in the above formula (I-1A). Examples of the alicyclic structure include structures similar to those exemplified.

、R、R、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、例えば上記式(I-1C)のR、R、R、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例示した基と同様の基などが挙げられる。Examples of monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms represented by R 5 , R 6 , R 7 , R 8 and R 9 include R A , R B , R C of the above formula (I-1C); , R D and R E , the same groups as those exemplified as monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms, and the like.

が炭素数1~20の1価の炭化水素基である場合、Rとしては、鎖状炭化水素基が好ましく、アルキル基がより好ましく、メチル基又はエチル基がさらに好ましい。When R 2 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, R 2 is preferably a chain hydrocarbon group, more preferably an alkyl group, and even more preferably a methyl group or an ethyl group.

が上記(チオ)アセタール構造を含む基である場合、Rとしては、環状(チオ)アセタール構造を含む基であることが好ましく、上記式(1)で表される構造を含む基であることがより好ましく、上記式(1)で表される構造及び後述する脂環構造(c)を含む基であることがさらに好ましい。When R 2 is a group containing the above (thio)acetal structure, R 2 is preferably a group containing a cyclic (thio)acetal structure, and a group containing the structure represented by the above formula (1). More preferably, it is a group containing the structure represented by the above formula (1) and an alicyclic structure (c) described below.

としては、炭素数1~20の1価の炭化水素基であることが好ましい。Rが炭素数1~20の1価の炭化水素基であることにより、露光光に対する感度、LWR性能及び解像性をより向上させることができる。R 2 is preferably a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. When R 2 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, sensitivity to exposure light, LWR performance, and resolution can be further improved.

及びRが炭素数1~20の1価の炭化水素基である場合、R及びRとしては、鎖状炭化水素基が好ましく、アルキル基がより好ましく、メチル基又はエチル基がさらに好ましい。When R 3 and R 4 are monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms, R 3 and R 4 are preferably chain hydrocarbon groups, more preferably alkyl groups, and methyl or ethyl groups. More preferred.

及びRが、これらが互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3~20の脂環構造の一部である場合、上記脂環構造としては、飽和脂環構造が好ましく、単環の飽和脂環構造がより好ましく、シクロペンタン構造がさらに好ましい。When R 3 and R 4 are part of an alicyclic structure having 3 to 20 ring members that is formed together with the carbon atoms to which they are combined, the alicyclic structure is a saturated alicyclic structure. Preferably, a monocyclic saturated alicyclic structure is more preferable, and a cyclopentane structure is even more preferable.

及びRとしては、水素原子が好ましい。A hydrogen atom is preferred as R 6 and R 7 .

としては、鎖状炭化水素基が好ましく、アルキル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。R 9 is preferably a chain hydrocarbon group, more preferably an alkyl group, and even more preferably a methyl group.

及びRとしては、これらが互いに合わせられこれらが結合する不飽和炭素鎖と共に構成される環員数4~20の不飽和脂環構造の一部であることが好ましい。上記不飽和脂環構造としては、単環の不飽和脂環構造が好ましく、シクロヘキセン構造がより好ましい。R 5 and R 8 are preferably part of an unsaturated alicyclic structure having 4 to 20 ring members that is formed together with the unsaturated carbon chain to which they are combined. As the unsaturated alicyclic structure, a monocyclic unsaturated alicyclic structure is preferable, and a cyclohexene structure is more preferable.

(脂環構造(c))
スルホネートアニオンは、上記酸解離性基(b)以外の脂環構造(脂環構造(c))をさらに有することが好ましい。スルホネートアニオンが脂環構造(c)をさらに有することにより、化合物(B)から発生する酸の拡散を適度に抑制することができ、その結果、解像度及びLWR性能をより向上させることができる。
(Alicyclic structure (c))
It is preferable that the sulfonate anion further has an alicyclic structure (alicyclic structure (c)) other than the acid-dissociable group (b). When the sulfonate anion further has an alicyclic structure (c), the diffusion of the acid generated from the compound (B) can be appropriately suppressed, and as a result, the resolution and LWR performance can be further improved.

脂環構造(c)としては、例えば上記式(I-2A)のR及びRが構成する脂環構造として例示した構造と同様の構造などが挙げられる。Examples of the alicyclic structure (c) include structures similar to those exemplified as the alicyclic structure constituted by R U and R V in formula (I-2A) above.

脂環構造(c)としては、飽和脂環構造が好ましく、シクロヘキサン構造、ノルボルナン構造又はアダマンタン構造がより好ましい。 As the alicyclic structure (c), a saturated alicyclic structure is preferable, and a cyclohexane structure, a norbornane structure, or an adamantane structure is more preferable.

また、脂環構造(c)は、上記(チオ)アセタール構造と炭素原子又は炭素鎖の一部を共有していることが好ましい。例えば、脂環構造(c)がノルボルナン構造である場合には、ノルボルナン構造を構成する一部の炭素鎖と(チオ)アセタール構造を構成する一部の炭素鎖とが共通している態様等が挙げられる。例えば、脂環構造(c)がシクロヘキサン構造又はアダマンタン構造である場合には、シクロヘキサン構造又はアダマンタン構造を構成する1の炭素原子と(チオ)アセタール構造を構成する1の炭素原子とが共通している態様等が挙げられる。 Moreover, it is preferable that the alicyclic structure (c) shares a part of the carbon atom or carbon chain with the above-mentioned (thio)acetal structure. For example, when the alicyclic structure (c) is a norbornane structure, some carbon chains constituting the norbornane structure and some carbon chains constituting the (thio)acetal structure may be in common. Can be mentioned. For example, when the alicyclic structure (c) is a cyclohexane structure or an adamantane structure, one carbon atom constituting the cyclohexane structure or adamantane structure and one carbon atom constituting the (thio)acetal structure are common. Examples include aspects in which

(部分構造(d))
スルホネートアニオンは、下記式(3)で表される部分構造(部分構造(d))をさらに有することが好ましい。スルホネートアニオンが部分構造(d)をさらに有することにより、化合物(B)から発生する酸がより強酸となり、[A]重合体が有する構造単位(I)に含まれる酸解離性基(a)の解離をより促進できる。
(Substructure (d))
It is preferable that the sulfonate anion further has a partial structure (partial structure (d)) represented by the following formula (3). When the sulfonate anion further has the partial structure (d), the acid generated from the compound (B) becomes a stronger acid, and the acid dissociable group (a) contained in the structural unit (I) of the polymer [A] It can further promote dissociation.

Figure 0007396360000008
Figure 0007396360000008

上記式(3)中、R10及びR11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。但し、R10及びR11のうち少なくとも一方は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。mは、1~10の整数である。mが2以上の場合、複数のR10は互いに同一又は異なり、複数のR11は互いに同一又は異なる。***は、上記スルホネートアニオンにおける式(3)で表される構造以外の部分との結合部位を示す。In the above formula (3), R 10 and R 11 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a monovalent fluorinated carbon group having 1 to 20 carbon atoms. It is a hydrogen group. However, at least one of R 10 and R 11 is a fluorine atom or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. m is an integer from 1 to 10. When m is 2 or more, a plurality of R 10s are the same or different from each other, and a plurality of R 11s are the same or different from each other. *** indicates a bonding site with a portion other than the structure represented by formula (3) in the sulfonate anion.

10及びR11で表される炭素数1~20の1価の炭化水素基としては、例えば上記式(I-1A)のR、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例示した基と同様の基などが挙げられる。Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 10 and R 11 include those having 1 to 20 carbon atoms represented by R X , R Y and R Z of the above formula (I-1A). Examples of the monovalent hydrocarbon group include the same groups as those exemplified.

10及びR11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、上記式(I-1A)のR、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例示した基の少なくとも1個の水素原子をフッ素原子で置換した基などが挙げられる。As the monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 10 and R 11 , the monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R Examples include a group in which at least one hydrogen atom of the group exemplified as the monovalent hydrocarbon group in No. 20 is replaced with a fluorine atom.

スルホネートアニオンは上記した各構造を有していればよく、スルホネートアニオンの化学構造において、(チオ)アセタール構造、カルボニルオキシ基及び酸解離性基(b)の位置及び向きについては特に限定されない。スルホネートアニオンは、酸解離性基(b)を末端に有することが好ましい。スルホネートアニオンが酸解離性基(b)を末端に有することにより、露光光に対する感度、LWR性能及び解像性をより向上させることができる。また、上記(チオ)アセタール構造が上記式(1)で表される環状(チオ)アセタール構造である場合、RがSO3-側となる向きであることが好ましい。上記式(1)のRがSO3-側となる向きであることにより、露光光に対する感度、LWR性能及び解像性をより向上させることができる。The sulfonate anion only needs to have each of the above structures, and the positions and orientations of the (thio)acetal structure, carbonyloxy group, and acid-dissociable group (b) in the chemical structure of the sulfonate anion are not particularly limited. The sulfonate anion preferably has an acid-dissociable group (b) at the end. By having the acid dissociable group (b) at the end of the sulfonate anion, sensitivity to exposure light, LWR performance, and resolution can be further improved. Furthermore, when the above (thio)acetal structure is a cyclic (thio)acetal structure represented by the above formula (1), it is preferable that R 1 be oriented toward the SO 3 - side. Since R 1 in the above formula (1) is oriented toward the SO 3 − side, sensitivity to exposure light, LWR performance, and resolution can be further improved.

スルホネートアニオンとしては、例えば下記式(4-1)で表される構造又は下記式(4-2)で表される構造などが挙げられる。 Examples of the sulfonate anion include a structure represented by the following formula (4-1) or a structure represented by the following formula (4-2).

Figure 0007396360000009
Figure 0007396360000009

上記式(4-1)及び(4-2)中、Xは、(チオ)アセタール構造を含む基である。Yは、酸解離性基(b)である。L及びLは、それぞれ独立して、単結合又は2価の連結基である。In the above formulas (4-1) and (4-2), X is a group containing a (thio)acetal structure. Y is an acid-dissociable group (b). L 1 and L 2 are each independently a single bond or a divalent linking group.

及びLで表される2価の連結基としては、例えば2価のヘテロ原子含有基、2価の炭化水素基、上記炭化水素基の炭素-炭素間に上記2価のヘテロ原子含有基を含む基(以下、「基(α)」ともいう)、上記炭化水素基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(以下、「基(β)」ともいう)、上記基(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(以下、「基(γ)」ともいう)などが挙げられる。Examples of the divalent linking group represented by L 1 and L 2 include a divalent hetero atom-containing group, a divalent hydrocarbon group, and the divalent hetero atom-containing group between carbon and carbon of the hydrocarbon group. group (hereinafter also referred to as "group (α)"), a group in which some or all of the hydrogen atoms of the above hydrocarbon group are substituted with a monovalent heteroatom-containing group (hereinafter referred to as "group (β)") ), a group in which part or all of the hydrogen atoms of the above group (α) are substituted with a monovalent heteroatom-containing group (hereinafter also referred to as “group (γ)”), and the like.

2価のヘテロ原子含有基としては、例えば-CO-、-CS-、-NH-、-O-、-S-、これらを組み合わせた基などが挙げられる。 Examples of the divalent heteroatom-containing group include -CO-, -CS-, -NH-, -O-, -S-, and a combination thereof.

1価のヘテロ原子含有基としては、例えばヒドロキシ基、スルファニル基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子等が挙げられる。 Examples of the monovalent heteroatom-containing group include a hydroxy group, a sulfanyl group, a cyano group, a nitro group, and a halogen atom.

2価の炭化水素基としては、例えば上記式(I-1A)のR、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例示した基から1個の水素原子を除いた基などが挙げられる。As the divalent hydrocarbon group, for example, one of the groups exemplified as monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms represented by R X , R Y and R Z of the above formula (I-1A). Examples include groups excluding hydrogen atoms.

スルホネートアニオンが脂環構造(c)をさらに有する場合、脂環構造(c)は、L又はLで表される2価の連結基に含まれるか、又は(チオ)アセタール構造と脂環構造(c)とが炭素原子又は炭素鎖の一部を共有している。When the sulfonate anion further has an alicyclic structure (c), the alicyclic structure (c) is included in the divalent linking group represented by L 1 or L 2 , or is a combination of the (thio)acetal structure and the alicyclic structure. Structure (c) shares a carbon atom or part of a carbon chain with structure (c).

は、上記式(3)における-(CR1011-の構造を含むことが好ましい。L 2 preferably includes the structure of -(CR 10 R 11 ) m - in the above formula (3).

スルホネートアニオンとしては、上記式(4-1)で表される構造が好ましい。スルホネートアニオンが上記式(4-1)である場合、露光光に対する感度、LWR性能及び解像性をより向上させることができる。 As the sulfonate anion, a structure represented by the above formula (4-1) is preferable. When the sulfonate anion has the above formula (4-1), sensitivity to exposure light, LWR performance, and resolution can be further improved.

上記式(4-1)で表される構造としては、下記式(4-1-1)で表される構造又は式(4-1-2)で表される構造等が挙げられる。 Examples of the structure represented by the above formula (4-1) include a structure represented by the following formula (4-1-1) or a structure represented by the formula (4-1-2).

Figure 0007396360000010
Figure 0007396360000010

上記式(4-1-1)及び式(4-1-2)中、Y、L及びLは、上記式(4-1)と同義である。R、X及びXは、上記式(1)と同義である。In the above formulas (4-1-1) and (4-1-2), Y, L 1 and L 2 have the same meanings as in the above formula (4-1). R 1 , X 1 and X 2 have the same meanings as in formula (1) above.

上記式(4-1-1)中、L11は2価の連結基であり、L12は水素原子若しくは炭素数1~20の1価の有機基であるか、又はL11及びL12が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3~20の環構造の一部である。In the above formula (4-1-1), L 11 is a divalent linking group, L 12 is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or L 11 and L 12 are It is a part of a ring structure having 3 to 20 ring members that is formed together with the carbon atoms to which they are combined.

上記式(4-1-2)中、L21は2価の連結基であり、L22は水素原子若しくは炭素数1~20の1価の有機基であるか、又はL21及びL22が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3~20の環構造の一部である。In the above formula (4-1-2), L 21 is a divalent linking group, L 22 is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or L 21 and L 22 are It is a part of a ring structure having 3 to 20 ring members that is formed together with the carbon atoms to which they are combined.

「有機基」とは、少なくとも1個の炭素原子を含む基を意味する。 "Organic group" means a group containing at least one carbon atom.

11及びL21で表される2価の連結基としては、例えば上記式(4-1)のL及びLで表される2価の連結基として例示した基と同様の基などが挙げられる。Examples of the divalent linking groups represented by L 11 and L 21 include the same groups as those exemplified as the divalent linking groups represented by L 1 and L 2 in formula (4-1) above. Can be mentioned.

12及びL22で表される炭素数1~20の1価の有機基としては、例えば炭素数1~20の1価の炭化水素基、上記炭化水素基の炭素-炭素間に2価のヘテロ原子含有基を含む基(以下、「基(α’)」ともいう)、上記炭化水素基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(以下、「基(β’)」ともいう)、上記基(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(以下、「基(γ’)」ともいう)などが挙げられる。Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by L 12 and L 22 include a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, and a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. A group containing a heteroatom-containing group (hereinafter also referred to as "group (α')"), a group in which some or all of the hydrogen atoms of the above hydrocarbon group are substituted with a monovalent heteroatom-containing group (hereinafter, " (also referred to as "group (β')"), a group in which part or all of the hydrogen atoms of the above group (α') are substituted with a monovalent heteroatom-containing group (hereinafter also referred to as "group (γ')") Examples include.

11及びL12又はL21及びL22が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3~20の環構造としては、例えば上記式(I-1A)のR及びRが構成する脂環構造として例示した構造と同様の構造などが挙げられる。Examples of ring structures having 3 to 20 ring members in which L 11 and L 12 or L 21 and L 22 are combined together with the carbon atoms to which they are bonded include R Y and R Z of the above formula (I-1A). Examples of the alicyclic structure constituted by include structures similar to those exemplified.

上記式(4-1)で表される構造としては、上記式(4-1-1)で表される構造が好ましい。スルホネートアニオンが上記式(4-1-1)である場合、露光光に対する感度、LWR性能及び解像性をより一層向上させることができる。 The structure represented by the above formula (4-1) is preferably the structure represented by the above formula (4-1-1). When the sulfonate anion has the above formula (4-1-1), sensitivity to exposure light, LWR performance, and resolution can be further improved.

[感放射線性オニウムカチオン]
感放射線性オニウムカチオンとしては、例えば下記式(r-a)で表される1価のカチオン(以下、「カチオン(r-a)」ともいう)、下記式(r-b)で表される1価のカチオン(以下、「カチオン(r-b)」ともいう)、下記式(r-c)で表される1価のカチオン(以下、「カチオン(r-c)」ともいう)等が挙げられる。
[Radiation-sensitive onium cation]
Examples of radiation-sensitive onium cations include monovalent cations represented by the following formula (ra) (hereinafter also referred to as "cations (ra)"), and monovalent cations represented by the following formula (r-b). Monovalent cations (hereinafter also referred to as "cations (r-b)"), monovalent cations represented by the following formula (rc) (hereinafter also referred to as "cations (r-c)"), etc. Can be mentioned.

Figure 0007396360000011
Figure 0007396360000011

上記式(r-a)中、b1は、0~4の整数である。b1が1の場合、RB1は、炭素数1~20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基又はハロゲン原子である。b1が2以上の場合、複数のRB1は、互いに同一又は異なり、炭素数1~20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基若しくはハロゲン原子であるか、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鎖と共に構成される環員数4~20の環構造の一部である。b2は、0~4の整数である。b2が1の場合、RB2は、炭素数1~20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基又はハロゲン原子である。b2が2以上の場合、複数のRB2は、互いに同一又は異なり、炭素数1~20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基若しくはハロゲン原子であるか、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鎖と共に構成される環員数4~20の環構造の一部である。RB3及びRB4は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基若しくはハロゲン原子であるか、又はRB3とRB4とが互いに合わせられ単結合を表す。b3は、0~11の整数である。b3が1の場合、RB5は、炭素数1~20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基又はハロゲン原子である。b3が2以上の場合、複数のRB5は、互いに同一又は異なり、炭素数1~20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基若しくはハロゲン原子であるか、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鎖と共に構成される環員数4~20の環構造の一部である。nb1は、0~3の整数である。In the above formula (ra), b1 is an integer of 0 to 4. When b1 is 1, R B1 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom. When b1 is 2 or more, the plurality of R B1s are the same or different and are a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom, or these groups are combined with each other. These are part of a ring structure with 4 to 20 ring members that is formed together with the carbon chains to which they are bonded. b2 is an integer from 0 to 4. When b2 is 1, R B2 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom. When b2 is 2 or more, the plurality of R B2s are the same or different and are a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom, or these groups are combined with each other. These are part of a ring structure with 4 to 20 ring members that is formed together with the carbon chains to which they are bonded. R B3 and R B4 are each independently a hydrogen atom, a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom, or R B3 and R B4 are combined with each other. Represents a single bond. b3 is an integer from 0 to 11. When b3 is 1, R B5 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom. When b3 is 2 or more, the plurality of R B5s are the same or different and are a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom, or these groups are combined with each other. These are part of a ring structure with 4 to 20 ring members that is formed together with the carbon chains to which they are bonded. n b1 is an integer from 0 to 3.

上記式(r-b)中、b4は、0~9の整数である。b4が1の場合、RB6は、炭素数1~20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基又はハロゲン原子である。b4が2以上の場合、複数のRB6は、互いに同一又は異なり、炭素数1~20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基若しくはハロゲン原子であるか、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鎖と共に構成される環員数4~20の環構造の一部である。b5は、0~10の整数である。b5が1の場合、RB7は、炭素数1~20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基又はハロゲン原子である。b5が2以上の場合、複数のRB7は、互いに同一又は異なり、炭素数1~20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基若しくはハロゲン原子であるか、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若しくは炭素鎖と共に構成される環員数3~20の環構造の一部である。nb3は、0~3の整数である。RB8は、単結合又は炭素数1~20の2価の有機基である。nb2は、0~2の整数である。In the above formula (rb), b4 is an integer from 0 to 9. When b4 is 1, R B6 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom. When b4 is 2 or more, the plurality of R B6s are the same or different and are a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom, or these groups are combined with each other. These are part of a ring structure with 4 to 20 ring members that is formed together with the carbon chains to which they are bonded. b5 is an integer from 0 to 10. When b5 is 1, R B7 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom. When b5 is 2 or more, the plurality of R B7s are the same or different and are a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom, or these groups are combined with each other. These are part of a ring structure having 3 to 20 ring members that is formed together with the carbon atoms or carbon chains to which they are bonded. n b3 is an integer from 0 to 3. R B8 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. n b2 is an integer from 0 to 2.

上記式(r-c)中、b6は、0~5の整数である。b6が1の場合、RB9は、炭素数1~20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基又はハロゲン原子である。b6が2以上の場合、複数のRB9は、互いに同一又は異なり、炭素数1~20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基若しくはハロゲン原子であるか、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鎖と共に構成される環員数4~20の環構造の一部である。b7は、0~5の整数である。b7が1の場合、RB10は、炭素数1~20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基又はハロゲン原子である。b7が2以上の場合、複数のRB10は、互いに同一又は異なり、炭素数1~20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基若しくはハロゲン原子であるか、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鎖と共に構成される環員数4~20の環構造の一部である。In the above formula (rc), b6 is an integer from 0 to 5. When b6 is 1, R B9 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom. When b6 is 2 or more, the plurality of R B9s are the same or different and are a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom, or these groups are combined with each other. These are part of a ring structure with 4 to 20 ring members that is formed together with the carbon chains to which they are bonded. b7 is an integer from 0 to 5. When b7 is 1, R B10 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom. When b7 is 2 or more, the plurality of R B10s are the same or different and are a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom, or these groups are combined with each other. These are part of a ring structure with 4 to 20 ring members that is formed together with the carbon chains to which they are bonded.

B1、RB2、RB3、RB4、RB5、RB6、RB7、RB9及びRB10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(4-1-1)のL12で表される炭素数1~20の1価の有機基として例示した基と同様の基などが挙げられる。Examples of monovalent organic groups having 1 to 20 carbon atoms represented by R B1 , R B2 , R B3 , R B4 , R B5 , R B6 , R B7 , R B9 and R B10 include the above formula (4- Examples include groups similar to those exemplified as the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by L 12 in 1-1).

B8で表される2価の有機基としては、例えば上記式(4-1-1)のL12で表される炭素数1~20の1価の有機基として例示した基から1個の水素原子を除いた基などが挙げられる。The divalent organic group represented by R B8 is, for example, one of the groups exemplified as the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by L 12 in the above formula (4-1-1). Examples include groups excluding hydrogen atoms.

B1、RB2及びRB5としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は炭素数1~20の1価の炭化水素基が好ましく、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は脂環式炭化水素基がより好ましく、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は飽和の脂環式炭化水素基がさらに好ましく、フッ素原子、ヒドロキシ基又はシクロヘキシル基が特に好ましい。R B1 , R B2 and R B5 are preferably a halogen atom, a hydroxy group or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably a halogen atom, a hydroxy group or an alicyclic hydrocarbon group; , a hydroxy group or a saturated alicyclic hydrocarbon group are more preferred, and a fluorine atom, a hydroxy group or a cyclohexyl group are particularly preferred.

B3及びRB4としては、水素原子又はRB4とRB5とが互いに合わせられた単結合であることが好ましい。R B3 and R B4 are preferably a hydrogen atom or a single bond in which R B4 and R B5 are combined with each other.

b1及びb2としては、0~2が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。b3としては、0~4が好ましく、0~2がより好ましく、0又は1がさらに好ましい。nb1としては、0又は1が好ましい。b1 and b2 are preferably 0 to 2, more preferably 0 or 1, and even more preferably 0. b3 is preferably 0 to 4, more preferably 0 to 2, and even more preferably 0 or 1. As n b1 , 0 or 1 is preferable.

感放射線性オニウムカチオンとしては、カチオン(r-a)が好ましい。 As the radiation-sensitive onium cation, the cation (ra) is preferred.

カチオン(r-a)としては、例えば下記式(r-a-1)~(r-a-8)で表されるカチオン(以下、「カチオン(r-a-1)~(r-a-8)」ともいう)が挙げられる。 As the cation (ra), for example, cations represented by the following formulas (ra-1) to (ra-8) (hereinafter referred to as "cations (ra-1) to (ra-a- 8).

Figure 0007396360000012
Figure 0007396360000012

化合物(B)は、上記スルホネートアニオンと、上記感放射線性オニウムカチオンとを適宜組み合わせることができる。 Compound (B) can be an appropriate combination of the above-mentioned sulfonate anion and the above-mentioned radiation-sensitive onium cation.

化合物(B)としては、下記式(B1)~(B13)で表される化合物(以下、「化合物(B1)~(B13)」ともいう)が好ましい。なお、酸解離性基(b)中に(チオ)アセタール構造が含まれてる例としては化合物(B11)~(B13)が挙げられる。 As the compound (B), compounds represented by the following formulas (B1) to (B13) (hereinafter also referred to as "compounds (B1) to (B13)") are preferable. Incidentally, examples of the acid-dissociable group (b) containing a (thio)acetal structure include compounds (B11) to (B13).

Figure 0007396360000013
Figure 0007396360000013

上記式(B1)~(B13)中、Tは、上記感放射線性オニウムカチオンである。In the above formulas (B1) to (B13), T + is the above radiation-sensitive onium cation.

当該感放射線性樹脂組成物における[B]酸発生剤の含有量の下限としては、[A]重合体100質量部に対して、5質量部が好ましく、10質量部がより好ましく、15質量部がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、65質量部が好ましく、60質量部がより好ましく、55質量部がさらに好ましい。[B]酸発生剤の含有量を上記範囲とすることにより、露光光に対する感度、LWR性能及び解像性をより一層向上させることができる。 The lower limit of the content of the acid generator [B] in the radiation-sensitive resin composition is preferably 5 parts by mass, more preferably 10 parts by mass, and 15 parts by mass based on 100 parts by mass of the polymer [A]. is even more preferable. The upper limit of the content is preferably 65 parts by mass, more preferably 60 parts by mass, and even more preferably 55 parts by mass. [B] By setting the content of the acid generator within the above range, sensitivity to exposure light, LWR performance, and resolution can be further improved.

<[C]酸拡散制御体>
[C]酸拡散制御体は、露光により[B]酸発生剤等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、非露光部における好ましくない化学反応を抑制する作用を有する。また、当該感放射線性樹脂組成物の貯蔵安定性が向上すると共に、解像性をより向上させることができる。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。当該感放射線性樹脂組成物における[C]酸拡散制御体の含有形態としては、低分子化合物(以下、適宜「[C]酸拡散制御剤」ともいう)の形態、[A]重合体等の重合体の一部として組み込まれた形態、これらの両方の形態が挙げられる。当該感放射線性樹脂組成物は、1種又は2種以上の[C]酸拡散制御体を含有することができる。
<[C] Acid diffusion controller>
[C] The acid diffusion controller has the function of controlling the diffusion phenomenon of acid generated from the [B] acid generator and the like in the resist film upon exposure, and suppressing undesirable chemical reactions in non-exposed areas. Moreover, the storage stability of the radiation-sensitive resin composition is improved, and the resolution can be further improved. Furthermore, it is possible to suppress changes in the line width of the resist pattern due to fluctuations in the standing time from exposure to development, and a radiation-sensitive resin composition with excellent process stability can be obtained. The content form of the [C] acid diffusion control agent in the radiation-sensitive resin composition includes the form of a low molecular compound (hereinafter also referred to as "[C] acid diffusion control agent"), the form of a [A] polymer, etc. Both forms are incorporated as part of the polymer. The radiation-sensitive resin composition can contain one or more [C] acid diffusion controllers.

[C]酸拡散制御剤としては、例えば窒素原子含有化合物、露光により感光し弱酸を発生する光崩壊性塩基等が挙げられる。 [C] Examples of the acid diffusion control agent include a nitrogen atom-containing compound, a photodegradable base that generates a weak acid upon exposure to light, and the like.

窒素原子含有化合物としては、例えばトリペンチルアミン、トリオクチルアミン等のアミン化合物、ホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド基含有化合物、尿素、1,1-ジメチルウレア等のウレア化合物、ピリジン、N-(ウンデシルカルボニルオキシエチル)モルホリン、N-t-ペンチルオキシカルボニル-4-ヒドロキシピペリジン等の含窒素複素環化合物などが挙げられる。 Examples of nitrogen atom-containing compounds include amine compounds such as tripentylamine and trioctylamine, amide group-containing compounds such as formamide and N,N-dimethylacetamide, urea compounds such as urea and 1,1-dimethylurea, pyridine, Examples include nitrogen-containing heterocyclic compounds such as N-(undecylcarbonyloxyethyl)morpholine and Nt-pentyloxycarbonyl-4-hydroxypiperidine.

光崩壊性塩基としては、例えば露光により分解するオニウムカチオンと弱酸のアニオンとを含む化合物等が挙げられる。光崩壊性塩基は、露光部においては酸を発生して[A]重合体の現像液に対する溶解性又は不溶性を高め、結果として現像後の露光部表面のラフネスを抑制する。一方、非露光部ではアニオンによる高い酸捕捉機能が発揮されクエンチャーとして機能し、露光部から拡散する酸を捕捉する。すなわち、非露光部のみにおいてクエンチャーとして機能するため、脱保護反応のコントラストが向上し、結果として解像性をより向上させることができる。 Examples of the photodegradable base include compounds containing an onium cation and a weak acid anion that decompose upon exposure to light. The photodegradable base generates acid in the exposed area, increases the solubility or insolubility of the [A] polymer in the developer, and as a result suppresses roughness on the surface of the exposed area after development. On the other hand, in the non-exposed area, the anion exhibits a high acid-trapping function and functions as a quencher, trapping the acid diffused from the exposed area. That is, since it functions as a quencher only in the non-exposed area, the contrast of the deprotection reaction is improved, and as a result, resolution can be further improved.

上記露光により分解するオニウムカチオンとしては、例えば上記<[B]酸発生剤>の項において例示した感放射線性オニウムカチオンと同様のもの等が挙げられる。 Examples of the onium cation that decomposes upon exposure include those similar to the radiation-sensitive onium cations exemplified in the section <[B] Acid generator> above.

上記弱酸のアニオンとしては、例えば下記式(C1)~(C4)で表されるアニオン等が挙げられる。 Examples of the anion of the weak acid include anions represented by the following formulas (C1) to (C4).

Figure 0007396360000014
Figure 0007396360000014

光崩壊性塩基としては、上記露光により分解するオニウムカチオンと、上記弱酸のアニオンとを適宜組み合わせた化合物を用いることができる。 As the photodegradable base, a compound obtained by appropriately combining the onium cation that decomposes upon exposure to light and the anion of the weak acid described above can be used.

当該感放射線性樹脂組成物が[C]酸拡散制御剤を含有する場合、[C]酸拡散制御剤の含有割合の下限としては、[B]酸発生剤100モル%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%がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、100モル%が好ましく、50モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましい。[C]酸拡散制御剤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により形成されるレジストパターンの露光光に対する感度、LWR性能及び解像性をより向上させることができる。 When the radiation-sensitive resin composition contains [C] acid diffusion control agent, the lower limit of the content ratio of [C] acid diffusion control agent is 1 mol per 100 mol% of [B] acid generator. % is preferable, 5 mol% is more preferable, and 10 mol% is even more preferable. The upper limit of the content is preferably 100 mol%, more preferably 50 mol%, and even more preferably 30 mol%. [C] By setting the content ratio of the acid diffusion control agent within the above range, the sensitivity to exposure light, LWR performance, and resolution of the resist pattern formed by the radiation-sensitive resin composition can be further improved. .

<[D]有機溶媒>
当該感放射線性樹脂組成物は、通常、[D]有機溶媒を含有する。[D]有機溶媒は、少なくとも[A]重合体及び[B]酸発生剤、並びに必要に応じて含有される[C]酸拡散制御体及びその他の任意成分を溶解又は分散可能な溶媒であれば特に限定されない。
<[D] Organic solvent>
The radiation-sensitive resin composition usually contains [D] an organic solvent. [D] The organic solvent may be any solvent that can dissolve or disperse at least the [A] polymer, [B] the acid generator, and optionally the [C] acid diffusion controller and other optional components. There are no particular limitations.

[D]有機溶媒としては、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。[D]有機溶媒は、1種又は2種以上を含有することができる。 [D] Examples of the organic solvent include alcohol solvents, ether solvents, ketone solvents, amide solvents, ester solvents, and hydrocarbon solvents. [D] The organic solvent may contain one type or two or more types.

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-1-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 alcoholic solvents include aliphatic monoalcohols having 1 to 18 carbon atoms such as 4-methyl-2-pentanol and n-hexanol, and alicyclic monoalcohols having 3 to 18 carbon atoms such as cyclohexanol. Examples include solvents, polyhydric alcohol solvents having 2 to 18 carbon atoms such as 1,2-propylene glycol, and partial ether solvents of polyhydric alcohols having 3 to 19 carbon atoms such as propylene glycol-1-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 ether solvents include dialkyl ether solvents such as diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, dipentyl ether, diisoamyl ether, dihexyl ether, and diheptyl ether, cyclic ether solvents such as tetrahydrofuran and tetrahydropyran, diphenyl ether, Examples include aromatic ring-containing ether solvents such as 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、アセトフェノンなどが挙げられる。 Examples of ketone solvents include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-iso-butyl ketone, 2-heptanone, ethyl-n-butyl ketone, methyl-n-hexyl ketone, Chain ketone solvents such as di-iso-butyl ketone and trimethylnonanone, cyclic ketone solvents such as cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone, and methylcyclohexanone, 2,4-pentanedione, and acetonyl acetone. , acetophenone, etc.

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 amide solvents include cyclic amide solvents such as N,N'-dimethylimidazolidinone and N-methylpyrrolidone, N-methylformamide, N,N-dimethylformamide, N,N-diethylformamide, acetamide, and N-methylformamide. Examples include chain amide solvents such as -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、γ-ブチロラクトン、バレロラクトン等のラクトン系溶媒、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 ester solvents include monocarboxylic acid ester solvents such as n-butyl acetate and ethyl lactate, lactone solvents such as γ-butyrolactone and valerolactone, polyhydric alcohol carboxylate solvents such as propylene glycol acetate, and propylene acetate. Examples include polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvents such as glycol monomethyl ether, polyhydric carboxylic acid diester solvents such as diethyl oxalate, and 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などが挙げられる。 Examples of hydrocarbon solvents include aliphatic hydrocarbon solvents having 5 to 12 carbon atoms such as n-pentane and n-hexane, and aromatic hydrocarbon solvents having 6 to 16 carbon atoms such as toluene and xylene. It will be done.

[D]有機溶媒としては、アルコール系溶媒又はエステル系溶媒が好ましく、炭素数3~19の多価アルコール部分エーテル系溶媒又は多価アルコール部分エーテルカルボキシレート系溶媒がより好ましく、プロピレングリコール-1-モノメチルエーテル又は酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテルがさらに好ましい。 [D] The organic solvent is preferably an alcohol solvent or an ester solvent, more preferably a polyhydric alcohol partial ether solvent having 3 to 19 carbon atoms or a polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvent, propylene glycol-1- More preferred are monomethyl ether or propylene glycol acetate monomethyl ether.

当該感放射線性樹脂組成物が[D]有機溶媒を含有する場合、[D]有機溶媒の含有割合の下限としては、当該感放射線性樹脂組成物に含有される全成分に対して、50質量%が好ましく、60質量%がより好ましく、70質量%がさらに好ましく、80質量%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、99.9質量%が好ましく、99.5質量%が好ましく、99.0質量%がさらに好ましい。 When the radiation-sensitive resin composition contains [D] an organic solvent, the lower limit of the content ratio of the [D] organic solvent is 50% by mass with respect to all components contained in the radiation-sensitive resin composition. %, more preferably 60% by weight, even more preferably 70% by weight, particularly preferably 80% by weight. The upper limit of the content ratio is preferably 99.9% by mass, preferably 99.5% by mass, and even more preferably 99.0% by mass.

<その他の任意成分>
その他の任意成分としては、例えば界面活性剤などが挙げられる。当該感放射線性樹脂組成物は、その他の任意成分をそれぞれ1種又は2種以上含有していてもよい。
<Other optional ingredients>
Other optional components include, for example, surfactants. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more other optional components.

<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]重合体及び[B]酸発生剤、並びに必要に応じて含有される[C]酸拡散制御体、[D]有機溶媒及びその他の任意成分などを所定の割合で混合し、好ましくは得られた混合物を孔径0.2μm以下のメンブランフィルターでろ過することにより調製することができる。
<Method for preparing radiation-sensitive resin composition>
The radiation-sensitive resin composition includes, for example, [A] a polymer, [B] an acid generator, and optionally a [C] acid diffusion controller, [D] an organic solvent, and other optional components. It can be prepared by mixing in a predetermined ratio and preferably filtering the resulting mixture through a membrane filter with a pore size of 0.2 μm or less.

当該感放射線性樹脂組成物は、アルカリ現像液を用いるポジ型のレジストパターン形成用としても、有機溶媒含有現像液を用いるネガ型のレジストパターン形成用としても用いることができる。 The radiation-sensitive resin composition can be used both for forming a positive resist pattern using an alkaline developer and for forming a negative resist pattern using a developer containing an organic solvent.

当該感放射線性樹脂組成物は、後述するレジストパターン形成方法における露光工程で照射する放射線(露光光)による露光用である。露光光の中でも極端紫外線(EUV)又は電子線は比較的高いエネルギーを有するが、当該感放射線性樹脂組成物によれば、露光光として極端紫外線又は電子線を用いた場合であっても、露光光に対する感度が良好であり、LWR性能及び解像性に優れるレジストパターンを形成することができる。したがって、当該感放射線性樹脂組成物は、極端紫外線露光用又は電子線露光用として特に好適に用いることができる。 The radiation-sensitive resin composition is for exposure with radiation (exposure light) irradiated in an exposure step in a resist pattern forming method described below. Among exposure lights, extreme ultraviolet rays (EUV) or electron beams have relatively high energy, but according to the radiation-sensitive resin composition, even when extreme ultraviolet rays or electron beams are used as exposure light, exposure A resist pattern having good sensitivity to light and excellent LWR performance and resolution can be formed. Therefore, the radiation-sensitive resin composition can be particularly suitably used for extreme ultraviolet exposure or electron beam exposure.

<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、基板に直接又は間接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形成された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>
The resist pattern forming method includes a step of directly or indirectly coating the radiation-sensitive resin composition on the substrate (hereinafter also referred to as "coating step"), and exposing the resist film formed by the above coating step to light. (hereinafter also referred to as "exposure step"); and a step of developing the exposed resist film (hereinafter also referred to as "developing step").

当該レジストパターン形成方法によれば、上記塗工工程において上述の当該感放射線性樹脂組成物を用いることにより、露光光に対する感度が良好であり、LWR性能及び解像性に優れるレジストパターンを形成することができる。 According to the resist pattern forming method, by using the radiation-sensitive resin composition described above in the coating step, a resist pattern having good sensitivity to exposure light and excellent LWR performance and resolution is formed. be able to.

以下、当該レジストパターン形成方法が備える各工程について説明する。 Each step included in the resist pattern forming method will be described below.

[塗工工程]
本工程では、基板に直接又は間接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。基板としては、例えばシリコンウエハ、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、基板に間接に当該感放射線性樹脂組成物を塗工する場合としては、例えば基板上に形成された反射防止膜上に当該感放射線性樹脂組成物を塗工する場合などが挙げられる。このような反射防止膜としては、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などが挙げられる。
[Coating process]
In this step, the radiation-sensitive resin composition is applied directly or indirectly to the substrate. A resist film is thereby formed. Examples of the substrate include conventionally known substrates such as silicon wafers, silicon dioxide, and aluminum-coated wafers. In addition, examples of cases in which the radiation-sensitive resin composition is indirectly applied to the substrate include, for example, cases in which the radiation-sensitive resin composition is applied onto an antireflection film formed on the substrate. Examples of such an antireflection film include organic or inorganic antireflection films disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-12452, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-93448, and the like.

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(以下、「PB」ともいう。)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、150℃が好ましく、140℃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。 Examples of the coating method include rotation coating (spin coating), casting coating, roll coating, and the like. After coating, if necessary, pre-baking (hereinafter also referred to as "PB") may be performed in order to volatilize the solvent in the coating film. The lower limit of the temperature of PB is preferably 60°C, more preferably 80°C. The upper limit of the above temperature is preferably 150°C, more preferably 140°C. The lower limit of the PB time is preferably 5 seconds, more preferably 10 seconds. The upper limit of the above time is preferably 600 seconds, more preferably 300 seconds. The lower limit of the average thickness of the resist film to be 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.

[露光工程]
本工程では、上記塗工工程により形成された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等に応じて、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又は電子線が好ましく、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(波長13.5nm)又は電子線がより好ましく、ArFエキシマレーザー光、EUV又は電子線がさらに好ましく、EUV又は電子線が特に好ましい。
[Exposure process]
In this step, the resist film formed in the above coating step is exposed. This exposure is performed by irradiating exposure light through a photomask (in some cases, through an immersion medium such as water). The exposure light can be electromagnetic waves such as visible light, ultraviolet rays, far ultraviolet rays, extreme ultraviolet rays (EUV), X-rays, and γ-rays; charged particles such as electron beams and α-rays, depending on the line width of the target pattern, etc. Examples include lines. Among these, far ultraviolet rays, EUV or electron beams are preferred, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), EUV (wavelength 13.5 nm) or electron beams are more preferred, and ArF excimer laser light , EUV or electron beams are more preferred, and EUV or electron beams are particularly preferred.

上記露光の後、ポストエクスポージャーベーク(以下、「PEB」ともいう)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]酸発生剤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、露光部と非露光部とで現像液に対する溶解性の差異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℃がより好ましく、100℃がさらに好ましい。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秒がより好ましく、30秒がさらに好ましい。上記時間の上限としては、600秒が好ましく、300秒がより好ましく、100秒がさらに好ましい。 After the above-mentioned exposure, a post-exposure bake (hereinafter also referred to as "PEB") is performed, and in the exposed portion of the resist film, [A] polymers etc. are formed by the acid generated from [B] acid generator etc. due to exposure. It is preferable to promote the dissociation of the acid dissociable group. This PEB can increase the difference in solubility in the developer between the exposed area and the non-exposed area. The lower limit of the temperature of PEB is preferably 50°C, more preferably 80°C, and even more preferably 100°C. The upper limit of the above temperature is preferably 180°C, more preferably 130°C. The lower limit of the PEB time is preferably 5 seconds, more preferably 10 seconds, and even more preferably 30 seconds. The upper limit of the above time is preferably 600 seconds, more preferably 300 seconds, and even more preferably 100 seconds.

[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。
[Development process]
In this step, the exposed resist film is developed. Thereby, a predetermined resist pattern can be formed. After development, it is common to wash with a rinsing liquid such as water or alcohol and dry. The developing method in the developing step may be alkaline development or organic solvent development.

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(以下、「TMAH」ともいう)、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、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 developer 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 (hereinafter also referred to as "TMAH"), pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo-[5.4.0] Examples include aqueous alkaline solutions in which at least one alkaline compound such as -7-undecene and 1,5-diazabicyclo-[4.3.0]-5-nonene is dissolved. Among these, a TMAH aqueous solution is preferred, and a 2.38% by mass TMAH aqueous solution is more preferred.

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液等が挙げられる。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[D]有機溶媒として例示した溶媒の1種又は2種以上等が挙げられる。これらの中でも、エステル系溶媒又は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、シリコーンオイル等が挙げられる。 In the case of organic solvent development, examples of the developer include organic solvents such as hydrocarbon solvents, ether solvents, ester solvents, ketone solvents, and alcohol solvents, and solutions containing the above organic solvents. Examples of the organic solvent include one or more of the solvents exemplified as the organic solvent [D] in the radiation-sensitive resin composition described above. Among these, ester solvents or ketone solvents are preferred. As the ester solvent, an acetate ester solvent is preferred, and n-butyl acetate is more preferred. As the ketone solvent, chain ketones are preferred, and 2-heptanone is more preferred. The lower limit of the content of the organic solvent in the developer is preferably 80% by mass, more preferably 90% by mass, even more preferably 95% by mass, and particularly preferably 99% by mass. Examples of components other than the organic solvent in the developer 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。 Development methods include, for example, a method in which the substrate is immersed in a tank filled with a developer for a certain period of time (dip method), a method in which the developer is raised on the surface of the substrate by surface tension and the substrate is left stationary for a certain period of time (paddle method). ), a method in which the developer is sprayed onto the surface of the substrate (spray method), and a method in which the developer is continuously applied while scanning the developer application nozzle at a constant speed onto a rotating substrate (dynamic dispensing method). etc.

当該レジストパターン形成方法により形成されるパターンとしては、例えばラインアンドスペースパターン、ホールパターン等が挙げられる。 Examples of patterns formed by the resist pattern forming method include line and space patterns, hole patterns, and the like.

<感放射線性酸発生剤>
当該感放射線性酸発生剤は、スルホネートアニオンと感放射線性オニウムカチオンとを有し、上記スルホネートアニオンが(チオ)アセタール構造、カルボニルオキシ基及び酸の作用により解離してカルボキシ基を与える酸解離性基を有する化合物を含有する。当該感放射線性酸発生剤は、上述の当該感放射線性樹脂組成物の成分として用いることにより、露光光に対する感度が良好であり、LWR性能及び解像性に優れるレジストパターンを形成することができる。当該感放射線性酸発生剤は、上記[B]酸発生剤として説明している。
<Radiation-sensitive acid generator>
The radiation-sensitive acid generator has a sulfonate anion and a radiation-sensitive onium cation, and the sulfonate anion has a (thio)acetal structure, a carbonyloxy group, and an acid-dissociable property that dissociates to give a carboxyl group by the action of an acid. Contains compounds with groups. By using the radiation-sensitive acid generator as a component of the radiation-sensitive resin composition described above, it is possible to form a resist pattern that has good sensitivity to exposure light and has excellent LWR performance and resolution. . The radiation-sensitive acid generator is described as the above-mentioned [B] acid generator.

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。各種物性値の測定方法を以下に示す。 Hereinafter, the present invention will be specifically explained based on Examples, but the present invention is not limited to these Examples. The methods for measuring various physical property values are shown below.

[重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)及び分散度(Mw/Mn)]
重合体の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、上述の<[A]重合体>の項において記載した条件で測定した。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), number average molecular weight (Mn) and dispersity (Mw/Mn)]
The weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) of the polymer were measured under the conditions described in the section <[A] Polymer> above. Further, the degree of dispersion (Mw/Mn) was calculated from the measurement results of Mw and Mn.

[重合体の各構造単位の含有割合]
重合体の各構造単位の含有割合は、核磁気共鳴装置(日本電子(株)の「JNM-Delta400」)を用いた13C-NMR分析により測定した。
[Content ratio of each structural unit of polymer]
The content ratio of each structural unit of the polymer was measured by 13 C-NMR analysis using a nuclear magnetic resonance apparatus (JNM-Delta400, manufactured by JEOL Ltd.).

<[A]重合体の合成>
各実施例及び比較例における各重合体の合成で用いた単量体を以下に示す。なお、以下の合成例においては特に断りのない限り、質量部は使用した単量体の合計質量を100質量部とした場合の値を意味し、モル%は使用した単量体の合計モル数を100モル%とした場合の値を意味する。
<[A] Synthesis of polymer>
The monomers used in the synthesis of each polymer in each Example and Comparative Example are shown below. In addition, in the following synthesis examples, unless otherwise specified, parts by mass mean the values when the total mass of the monomers used is 100 parts by mass, and mol% means the total number of moles of the monomers used. It means the value when it is taken as 100 mol%.

Figure 0007396360000015
Figure 0007396360000015

[合成例1]重合体(A-1)の合成
単量体(M-1)及び単量体(M-3)をモル比率が40/60となるようプロピレングリコール-1-モノメチルエーテル(200質量部)に溶解した。開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を6モル%添加し、単量体溶液を調製した。一方、空の反応容器にプロピレングリコール-1-モノメチルエーテル(100質量部)を加え、攪拌しながら85℃に加熱した。上記単量体溶液を3時間かけて滴下し、その後さらに3時間85℃で加熱し、重合反応を合計6時間実施した。重合反応終了後、重合溶液を室温に冷却した。
[Synthesis Example 1] Synthesis of Polymer (A-1) Monomer (M-1) and monomer (M-3) were mixed with propylene glycol-1-monomethyl ether (200% parts by mass). A monomer solution was prepared by adding 6 mol % of azobisisobutyronitrile (AIBN) as an initiator. Meanwhile, propylene glycol-1-monomethyl ether (100 parts by mass) was added to an empty reaction vessel, and the mixture was heated to 85° C. with stirring. The above monomer solution was added dropwise over 3 hours, and then heated at 85°C for an additional 3 hours to carry out the polymerization reaction for a total of 6 hours. After the polymerization reaction was completed, the polymerization solution was cooled to room temperature.

ヘキサン(重合溶液に対して500質量部)中に冷却した重合溶液を投入し、析出した白色粉末をろ別した。ろ別した白色粉末を重合溶液に対して100質量部のヘキサンで2回洗浄した後、ろ別し、プロピレングリコール-1-モノメチルエーテル(300質量部)に溶解した。メタノール(500質量部)、トリエチルアミン(50質量部)及び超純水(10質量部)を加え、攪拌しながら70℃で6時間加水分解反応を実施した。加水分解反応終了後、残溶媒を留去し、得られた固体をアセトン(100質量部)に溶解した。500質量部の水中に滴下して樹脂を凝固させ、得られた固体をろ別した。50℃、12時間乾燥させて白色粉末状の重合体(A-1)を得た。 The cooled polymerization solution was poured into hexane (500 parts by mass based on the polymerization solution), and the precipitated white powder was filtered out. The filtered white powder was washed twice with 100 parts by mass of hexane based on the polymerization solution, filtered, and dissolved in propylene glycol-1-monomethyl ether (300 parts by mass). Methanol (500 parts by mass), triethylamine (50 parts by mass) and ultrapure water (10 parts by mass) were added, and a hydrolysis reaction was carried out at 70° C. for 6 hours with stirring. After the hydrolysis reaction was completed, the remaining solvent was distilled off, and the obtained solid was dissolved in acetone (100 parts by mass). The resin was solidified by dropping it into 500 parts by mass of water, and the resulting solid was filtered out. It was dried at 50° C. for 12 hours to obtain a white powdery polymer (A-1).

重合体(A-1)のMwは5,700であり、Mw/Mnは1.61であった。また、13C-NMR分析の結果、重合体(A-1)における単量体(M-1)及び単量体(M-3)に由来する各構造単位の含有割合はそれぞれ41.2モル%及び58.8モル%であった。The Mw of the polymer (A-1) was 5,700, and the Mw/Mn was 1.61. Furthermore, as a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of each structural unit derived from monomer (M-1) and monomer (M-3) in polymer (A-1) was 41.2 mol each. % and 58.8 mol%.

[合成例2~9]重合体(A-2)~(A-9)の合成
下記表1に示す種類及び配合割合の単量体を用いたこと以外は、合成例1と同様にして重合体(A-2)~(A-9)を合成した。
[Synthesis Examples 2 to 9] Synthesis of Polymers (A-2) to (A-9) Polymers were produced in the same manner as Synthesis Example 1, except that the types and blending ratios of monomers shown in Table 1 below were used. Combined compounds (A-2) to (A-9) were synthesized.

Figure 0007396360000016
Figure 0007396360000016

<[B]酸発生剤の合成>
[合成例10]酸発生剤(B-1)の合成
反応容器に下記式(S-1)で表される化合物10mmol、4-ヒドロキシベンズアルデヒド10mmol及びp-トルエンスルホン酸1mmolをトルエンに溶解させ1Mとした。上記反応容器にディーン・スターク管を設置し、還流条件下で溶液を5時間攪拌した。反応終了後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、ジクロロメタンを加えて抽出し、有機層を分離した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を除去し、カラム精製することで下記式(Z-1)で表される化合物(以下、「化合物(Z-1)」ともいう)を収率55%で得た。
<[B] Synthesis of acid generator>
[Synthesis Example 10] Synthesis of acid generator (B-1) In a reaction vessel, 10 mmol of the compound represented by the following formula (S-1), 10 mmol of 4-hydroxybenzaldehyde, and 1 mmol of p-toluenesulfonic acid were dissolved in toluene and 1M And so. A Dean-Stark tube was installed in the reaction vessel, and the solution was stirred under reflux conditions for 5 hours. After the reaction was completed, a saturated aqueous sodium bicarbonate solution was added, and dichloromethane was added for extraction, and the organic layer was separated. After drying the organic layer with sodium sulfate, the solvent was removed and column purification was performed to obtain a compound represented by the following formula (Z-1) (hereinafter also referred to as "compound (Z-1)") with a yield of 55%. I got it.

反応容器に化合物(Z-1)10mmol、下記式(P-1)で表される化合物15mmol、炭酸カリウム15mmol及びアセトン100gを加えた。還流条件下で溶液を5時間した後、アセトンを留去した。ジクロロメタンを加えたのち、超純水で3回洗浄した。硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を留去し、カラムクロマトグラフィーで精製することで下記式(B-1)で表される化合物(以下、「酸発生剤(B-1)」ともいう)を得た。 10 mmol of compound (Z-1), 15 mmol of a compound represented by the following formula (P-1), 15 mmol of potassium carbonate, and 100 g of acetone were added to a reaction vessel. After the solution was kept under reflux for 5 hours, the acetone was distilled off. After adding dichloromethane, the mixture was washed three times with ultrapure water. After drying with sodium sulfate, the solvent was distilled off and purified by column chromatography to obtain a compound represented by the following formula (B-1) (hereinafter also referred to as "acid generator (B-1)"). Ta.

酸発生剤(B-1)の合成スキームを以下に示す。 The synthesis scheme of the acid generator (B-1) is shown below.

Figure 0007396360000017
Figure 0007396360000017

上記合成スキーム中、pTsOHは、p-トルエンスルホン酸である。TPSは、トリフェニルスルホニウムカチオンである。In the above synthetic scheme, pTsOH is p-toluenesulfonic acid. TPS + is a triphenylsulfonium cation.

[合成例11~22]酸発生剤(B-2)~(B-13)の合成
前駆体を適宜選択したこと以外は合成例10と同様にして、下記式(B-2)~(B-13)で表される化合物(以下、「酸発生剤(B-2)~(B-13)」ともいう)を合成した。
[Synthesis Examples 11 to 22] Synthesis of acid generators (B-2) to (B-13) The following formulas (B-2) to (B -13) (hereinafter also referred to as "acid generators (B-2) to (B-13)") were synthesized.

Figure 0007396360000018
Figure 0007396360000018

<感放射線性樹脂組成物の調製>
比較例の感放射線性樹脂組成物の調製に用いた[B]酸発生剤以外の酸発生剤、並びに実施例及び比較例の感放射線性樹脂組成物の調製に用いた[C]酸拡散制御剤及び[D]有機溶媒を以下に示す。なお、以下の実施例及び比較例においては特に断りのない限り、質量部は使用した重合体の質量を100質量部とした場合の値を意味し、モル%は使用した酸発生剤のモル数を100モル%とした場合の値を意味する。
<Preparation of radiation-sensitive resin composition>
Acid generators other than the [B] acid generator used in the preparation of the radiation-sensitive resin compositions of comparative examples, and [C] acid diffusion control used in the preparation of the radiation-sensitive resin compositions of the examples and comparative examples The agent and [D] organic solvent are shown below. In addition, in the following examples and comparative examples, unless otherwise specified, "parts by mass" means the value when the mass of the polymer used is 100 parts by mass, and "mol%" means the number of moles of the acid generator used. It means the value when it is taken as 100 mol%.

[[B]酸発生剤以外の酸発生剤]
b-1~b-3:下記式(b-1)~(b-3)で表される化合物
[[B] Acid generator other than acid generator]
b-1 to b-3: Compounds represented by the following formulas (b-1) to (b-3)

Figure 0007396360000019
Figure 0007396360000019

[[C]酸拡散制御剤]
C-1~C-4:下記式(C-1)~(C-4)で表される化合物
[[C] Acid diffusion control agent]
C-1 to C-4: Compounds represented by the following formulas (C-1) to (C-4)

Figure 0007396360000020
Figure 0007396360000020

[[D]有機溶媒]
D-1:酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル
D-2:プロピレングリコール-1-モノメチルエーテル
[[D] Organic solvent]
D-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate D-2: Propylene glycol-1-monomethyl ether

[実施例1]
[A]重合体としての(A-1)100質量部、[B]酸発生剤としての(B-1)20質量部、[C]酸拡散制御剤としての(C-1)を(B-1)100モル%に対して20モル%、並びに[D]溶媒としての(D-1)4,800質量部及び(D-2)2,000質量部を混合して感放射線性樹脂組成物(R-1)を調製した。
[Example 1]
[A] 100 parts by mass of (A-1) as a polymer, [B] 20 parts by mass of (B-1) as an acid generator, [C] (C-1) as an acid diffusion control agent (B) -1) Radiation sensitive resin composition by mixing 20 mol% to 100 mol% and 4,800 parts by mass of (D-1) and 2,000 parts by mass of (D-2) as [D] solvent Product (R-1) was prepared.

[実施例2~27及び比較例1~3]
下記表2に示す種類及び含有量の各成分を用いたこと以外は実施例1と同様にして、感放射線性樹脂組成物(R-2)~(R-27)及び(CR-1)~(CR-3)を調製した。
[Examples 2 to 27 and Comparative Examples 1 to 3]
Radiation-sensitive resin compositions (R-2) to (R-27) and (CR-1) to (CR-3) was prepared.

Figure 0007396360000021
Figure 0007396360000021

<レジストパターンの形成>
平均厚み20nmの下層膜(Brewer Science社の「AL412」)が形成された12インチのシリコンウエハ表面に、スピンコーター(東京エレクトロン(株)の「CLEAN TRACK ACT12」)を使用して、上記調製した各感放射線性樹脂組成物を塗工し、130℃で60秒間ソフトベーク(SB)を行い、23℃で30秒間冷却することにより、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、EUV露光機(ASML社の「NXE3300」、NA=0.33、照明条件:Conventional s=0.89、マスクimecDEFECT32FFR02)を用いてEUV光を照射した。照射後、上記レジスト膜に130℃で60秒間PEBを行った。次いで、2.38質量%TMAH水溶液を用い、23℃で30秒間現像し、ポジ型のレジストパターン(32nmラインアンドスペースパターン)を形成した。
<Formation of resist pattern>
The above prepared film was applied to the surface of a 12-inch silicon wafer on which a lower layer film ("AL412" manufactured by Brewer Science) with an average thickness of 20 nm was formed using a spin coater ("CLEAN TRACK ACT12" manufactured by Tokyo Electron Ltd.). Each radiation-sensitive resin composition was applied, soft-baked (SB) at 130°C for 60 seconds, and cooled at 23°C for 30 seconds to form a resist film with an average thickness of 50 nm. Next, this resist film was irradiated with EUV light using an EUV exposure machine (“NXE3300” manufactured by ASML, NA=0.33, illumination conditions: Conventional s=0.89, mask imecDEFECT32FFR02). After irradiation, PEB was performed on the resist film at 130° C. for 60 seconds. Next, development was performed at 23° C. for 30 seconds using a 2.38% by mass TMAH aqueous solution to form a positive resist pattern (32 nm line and space pattern).

<評価>
上記形成した各レジストパターンについて、下記方法に従い、各感放射線性樹脂組成物の感度、LWR性能及び解像性を評価した。なお、レジストパターンの測長には、走査型電子顕微鏡((株)日立ハイテクノロジーズの「CG-4100」)を用いた。評価結果を下記表3に示す。
<Evaluation>
Regarding each resist pattern formed above, the sensitivity, LWR performance, and resolution of each radiation-sensitive resin composition were evaluated according to the following method. Note that 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 Table 3 below.

[感度]
上記レジストパターンの形成において、32nmラインアンドスペースパターンを形成する露光量を最適露光量とし、この最適露光量をEop(単位:mJ/cm)とした。感度は、Eopが30mJ/cm以下の場合は「良好」と、30mJ/cmを超える場合は「不良」と評価できる。
[sensitivity]
In forming the resist pattern, the exposure amount for forming a 32 nm line-and-space pattern was defined as the optimum exposure amount, and this optimum exposure amount was defined as Eop (unit: mJ/cm 2 ). The sensitivity can be evaluated as "good" when Eop is 30 mJ/cm 2 or less, and "poor" when it exceeds 30 mJ/cm 2 .

[LWR性能]
上記走査型電子顕微鏡を用いて、上記レジストパターンの形成において形成したレジストパターンを上部から観察した。線幅を任意の箇所で計50点測定し、その測定値の分布から3シグマ値を求め、これをLWR(単位:nm)とした。LWRは、その値が小さいほどラインのがたつきが小さく、良好であることを示す。LWR性能は、LWRが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 formed in the formation of the resist pattern was observed from above using the scanning electron microscope. The line width was measured at a total of 50 points at arbitrary locations, a 3 sigma value was determined from the distribution of the measured values, and this was defined as LWR (unit: nm). The smaller the value of LWR, the less wobbling the line is, indicating that it is better. The LWR performance can be evaluated as "good" when the LWR is 4.0 nm or less, and "poor" when it exceeds 4.0 nm.

[解像性]
上記最適露光量において、ラインアンドスペース(1L/1S)を形成するマスクパターンのサイズを変えた場合に解像される最小のレジストパターンの寸法を測定し、この測定値を解像度(単位:nm)とした。解像度は、その値が小さいほどより微細なパターンを形成でき、良好であることを示す。解像性は、解像度が25nm以下の場合は「良好」と、25nmを超える場合は「不良」と評価できる。
[Resolution]
At the optimum exposure amount above, measure the dimension of the minimum resist pattern that is resolved when changing the size of the mask pattern forming line and space (1L/1S), and calculate this measurement value as the resolution (unit: nm). And so. The smaller the resolution value, the better the ability to form a finer pattern. Regarding resolution, if the resolution is 25 nm or less, it can be evaluated as "good", and if it exceeds 25 nm, it can be evaluated as "poor".

Figure 0007396360000022
Figure 0007396360000022

表3の結果から明らかなように、実施例の感放射線性樹脂組成物ではいずれも、感度、LWR性能及び解像性が比較例の感放射線性樹脂組成物と比較して良好であった。 As is clear from the results in Table 3, all of the radiation-sensitive resin compositions of Examples had better sensitivity, LWR performance, and resolution than the radiation-sensitive resin compositions of Comparative Examples.

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、露光光に対する感度が良好であり、LWR性能及び解像性に優れるレジストパターンを形成することができる。本発明の感放射線性酸発生剤は、当該感放射線性樹脂組成物の成分として好適に用いることができる。したがって、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の加工プロセス等に好適に用いることができる。

According to the radiation-sensitive resin composition and resist pattern forming method of the present invention, it is possible to form a resist pattern that has good sensitivity to exposure light and excellent LWR performance and resolution. The radiation-sensitive acid generator of the present invention can be suitably used as a component of the radiation-sensitive resin composition. Therefore, these can be suitably used in the processing of semiconductor devices, which are expected to be further miniaturized in the future.

Claims (9)

酸の作用により解離してアルカリ可溶性基を与える第1酸解離性基を含む第1構造単位及びフェノール性水酸基を含む第2構造単位を有する重合体と、
感放射線性酸発生剤と
を含有し、
上記感放射線性酸発生剤がスルホネートアニオンと感放射線性オニウムカチオンとを有する化合物を含み、
上記スルホネートアニオンが(チオ)アセタール構造、カルボニルオキシ基酸の作用により解離してカルボキシ基を与える第2酸解離性基、及び下記式(3)で表される部分構造を有する感放射線性樹脂組成物。
Figure 0007396360000023
(式(3)中、R 10 及びR 11 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。但し、R 10 及びR 11 のうち少なくとも一方は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。mは、2~10の整数である。複数のR 10 は互いに同一又は異なり、複数のR 11 は互いに同一又は異なる。***は、上記スルホネートアニオンにおける式(3)で表される構造以外の部分との結合部位を示す。)
A polymer having a first structural unit containing a first acid-dissociable group that dissociates under the action of an acid to give an alkali-soluble group , and a second structural unit containing a phenolic hydroxyl group ;
Contains a radiation-sensitive acid generator and
The radiation-sensitive acid generator includes a compound having a sulfonate anion and a radiation-sensitive onium cation,
A radiation-sensitive resin in which the sulfonate anion has a (thio)acetal structure, a carbonyloxy group , a second acid-dissociable group that dissociates to give a carboxyl group by the action of an acid, and a partial structure represented by the following formula (3). Composition.
Figure 0007396360000023
(In formula (3), R 10 and R 11 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a monovalent fluorinated carbon group having 1 to 20 carbon atoms. A hydrogen group. However, at least one of R 10 and R 11 is a fluorine atom or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. m is an integer of 2 to 10. R 10s are the same or different from each other, and a plurality of R 11s are the same or different from each other. *** indicates a bonding site with a moiety other than the structure represented by formula (3) in the sulfonate anion.)
上記(チオ)アセタール構造が環状(チオ)アセタール構造である請求項1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 (thio)acetal structure is a cyclic (thio)acetal structure. 上記環状(チオ)アセタール構造が下記式(1)で表される請求項2に記載の感放射線性樹脂組成物。
Figure 0007396360000024
(式(1)中、X及びXは、それぞれ独立して、-O-又は-S-である。Rは、炭素数1~10の(n+2)価の炭化水素基である。nは、0~2の整数である。*は、上記スルホネートアニオンにおける式(1)で表される構造以外の部分との結合部位を示す。)
The radiation-sensitive resin composition according to claim 2, wherein the cyclic (thio)acetal structure is represented by the following formula (1).
Figure 0007396360000024
(In formula (1), X 1 and X 2 are each independently -O- or -S-. R 1 is an (n+2)-valent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. n is an integer of 0 to 2. * indicates a bonding site with a moiety other than the structure represented by formula (1) in the sulfonate anion.)
上記第2酸解離性基が下記式(2-1)又は(2-2)で表される請求項1、請求項2又は請求項3に記載の感放射線性樹脂組成物。
Figure 0007396360000025
(式(2-1)及び(2-2)中、**は、上記スルホネートアニオンにおけるカルボニルオキシ基のエーテル性酸素原子との結合部位を示す。
式(2-1)中、Rは、炭素数1~20の1価の炭化水素基又は上記(チオ)アセタール構造を含む基である。R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1~20の1価の炭化水素基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3~20の脂環構造の一部である。
式(2-2)中、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~20の炭化水素基である。R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1~20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不飽和炭素鎖と共に構成される環員数4~20の不飽和脂環構造の一部である。)
The radiation-sensitive resin composition according to claim 1, claim 2, or claim 3, wherein the second acid-dissociable group is represented by the following formula (2-1) or (2-2).
Figure 0007396360000025
(In formulas (2-1) and (2-2), ** represents the bonding site of the carbonyloxy group with the etheric oxygen atom in the sulfonate anion.
In formula (2-1), R 2 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a group containing the above-mentioned (thio)acetal structure. R 3 and R 4 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a group having 3 to 20 ring members formed by combining these groups together with the carbon atom to which they are bonded. It is part of the alicyclic structure of 20.
In formula (2-2), R 6 , R 7 and R 9 are each independently a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R 5 and R 8 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or the number of ring members formed by combining these groups together with the unsaturated carbon chain to which they are bonded. It is part of 4 to 20 unsaturated alicyclic structures. )
上記スルホネートアニオンが脂環構造をさらに有する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物。 The radiation-sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the sulfonate anion further has an alicyclic structure. 基板に直接又は間接に請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物を塗工する工程と、
上記塗工工程により形成された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。
Coating the radiation-sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 5 directly or indirectly onto a substrate;
a step of exposing the resist film formed by the above coating step;
A resist pattern forming method comprising : developing the exposed resist film.
スルホネートアニオンと感放射線性オニウムカチオンとを有する化合物を含有する感放射線性酸発生剤であって、
上記スルホネートアニオンが、(チオ)アセタール構造、カルボニルオキシ基酸の作用により解離してカルボキシ基を与える酸解離性基、及び下記式(3)で表される部分構造を有する感放射線性酸発生剤。
Figure 0007396360000026
(式(3)中、R 10 及びR 11 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。但し、R 10 及びR 11 のうち少なくとも一方は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。mは、2~10の整数である。複数のR 10 は互いに同一又は異なり、複数のR 11 は互いに同一又は異なる。***は、上記スルホネートアニオンにおける式(3)で表される構造以外の部分との結合部位を示す。)
A radiation-sensitive acid generator containing a compound having a sulfonate anion and a radiation-sensitive onium cation,
A radiation-sensitive acid generator in which the sulfonate anion has a (thio)acetal structure, a carbonyloxy group , an acid-dissociable group that dissociates to give a carboxyl group by the action of an acid, and a partial structure represented by the following formula (3). agent.
Figure 0007396360000026
(In formula (3), R 10 and R 11 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a monovalent fluorinated carbon group having 1 to 20 carbon atoms. A hydrogen group. However, at least one of R 10 and R 11 is a fluorine atom or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. m is an integer of 2 to 10. R 10s are the same or different from each other, and a plurality of R 11s are the same or different from each other. *** indicates a bonding site with a moiety other than the structure represented by formula (3) in the sulfonate anion.)
上記スルホネートアニオンが、下記式(1)で表される環状(チオ)アセタール構造及び下記式(2-1)又は(2-2)で表される酸解離性基を有する請求項に記載の感放射線性酸発生剤。
Figure 0007396360000027
(式(1)中、X及びXは、それぞれ独立して、-O-又は-S-である。Rは、炭素数1~10の(n+2)価の炭化水素基である。nは、0~2の整数である。*は、上記スルホネートアニオンにおける式(1)で表される構造以外の部分との結合部位を示す。)
Figure 0007396360000028
(式(2-1)及び(2-2)中、**は、上記スルホネートアニオンにおけるカルボニルオキシ基のエーテル性酸素原子との結合部位を示す。
式(2-1)中、Rは、炭素数1~20の1価の炭化水素基又は上記(チオ)アセタール構造を含む基である。R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1~20の1価の炭化水素基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3~20の脂環構造の一部である。
式(2-2)中、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~20の炭化水素基である。R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1~20の1価の炭化水素基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数4~20の不飽和脂環構造の一部である。)
8. The sulfonate anion has a cyclic (thio)acetal structure represented by the following formula (1) and an acid-dissociable group represented by the following formula (2-1) or (2-2). Radiation sensitive acid generator.
Figure 0007396360000027
(In formula (1), X 1 and X 2 are each independently -O- or -S-. R 1 is an (n+2)-valent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. n is an integer of 0 to 2. * indicates a bonding site with a moiety other than the structure represented by formula (1) in the sulfonate anion.)
Figure 0007396360000028
(In formulas (2-1) and (2-2), ** represents the bonding site of the carbonyloxy group with the etheric oxygen atom in the sulfonate anion.
In formula (2-1), R 2 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a group containing the above-mentioned (thio)acetal structure. R 3 and R 4 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a group having 3 to 20 ring members formed by combining these groups together with the carbon atom to which they are bonded. It is part of the alicyclic structure of 20.
In formula (2-2), R 6 , R 7 and R 9 are each independently a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R 5 and R 8 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a group having 4 to 20 ring members formed by combining these groups together with the carbon atom to which they are bonded. It is part of 20 unsaturated alicyclic structures. )
上記スルホネートアニオンが脂環構造をさらに有する請求項又は請求項に記載の感放射線性酸発生剤。 The radiation-sensitive acid generator according to claim 7 or 8, wherein the sulfonate anion further has an alicyclic structure.
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