JP7447725B2 - Radiation sensitive resin composition and resist pattern forming method - Google Patents

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

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する感度が良好であることに加え、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, radiation-sensitive resin compositions are required to have excellent LWR (Line Width Roughness) performance and resolution.

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化合物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 compound.

上記課題を解決するためになされた発明は、酸解離性基を含む構造単位を有する重合体(以下、「[A]重合体」ともいう)と、下記式(1)で表される化合物(以下、「[Z]化合物」ともいう)とを含有する感放射線性樹脂組成物である。

Figure 0007447725000001
(式(1)中、Arは、環員数6~20のアレーンから(s+1)個の芳香環上の水素原子を除いた基である。sは、0~11の整数である。sが1の場合、Rは、炭素数1~20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。sが2以上の場合、複数のRは、互いに同一又は異なり、炭素数1~20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の脂環構造若しくは環員数4~20の脂肪族複素環構造の一部である。Arは、環員数6~20のアレーンからt個の芳香環上の水素原子を除いた基である。tは、0~10の整数である。tが1の場合、R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。tが2以上の場合、複数のR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、ニトロ基又はハロゲン原子であるか、又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4~20の脂環構造若しくは環員数4~20の脂肪族複素環構造の一部である。Arは、環員数6~20のアレーンからu個の芳香環上の水素原子を除いた基である。uは、0~10の整数である。uが1の場合、R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。uが2以上の場合、複数のR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、ニトロ基又はハロゲン原子であるか、又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4~20の脂環構造若しくは環員数4~20の脂肪族複素環構造の一部である。但し、Ar及びArを与えるアレーンのうち少なくとも一方が多環のアレーンである。Xは、下記式(2-1)で表されるスルホン酸アニオン又はカルボン酸アニオンである。)
Figure 0007447725000002
(式(2-1)中、Rp1は、環員数5以上の環構造を含む1価の基である。Rp2は、2価の連結基である。Rp3及びRp4は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、炭素数1~20の1価の炭化水素基又は炭素数1~20の1価のフッ素化炭化水素基である。Rp5及びRp6は、それぞれ独立して、フッ素原子又は炭素数1~20の1価のフッ素化炭化水素基である。np1は、0~10の整数である。np2は、0~10の整数である。np3は、0~10の整数である。但し、np1+np2+np3は、1以上30以下である。np1が2以上の場合、複数のRp2は互いに同一又は異なる。np2が2以上の場合、複数のRp3は互いに同一又は異なり、複数のRp4は互いに同一又は異なる。np3が2以上の場合、複数のRp5は互いに同一又は異なり、複数のRp6は互いに同一又は異なる。) The invention made to solve the above problems consists of a polymer having a structural unit containing an acid-dissociable group (hereinafter also referred to as "[A] polymer"), and a compound represented by the following formula (1) ( Hereinafter, it is a radiation-sensitive resin composition containing a "[Z] compound").
Figure 0007447725000001
(In formula (1), Ar 1 is a group obtained by removing hydrogen atoms on (s+1) aromatic rings from an arene having 6 to 20 ring members. s is an integer from 0 to 11. 1, R 1 is an organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom. When s is 2 or more, multiple R 1 's are the same or different and have 1 to 20 carbon atoms. 20 organic groups, hydroxy groups, nitro groups, or halogen atoms, or an alicyclic structure with 4 to 20 ring members or an alicyclic structure with 4 to 20 ring members formed by combining these with the carbon atoms to which they are bonded. It is part of a group heterocyclic structure. Ar 2 is a group obtained by removing hydrogen atoms on t aromatic rings from an arene having 6 to 20 ring members. t is an integer of 0 to 10. t When is 1, R 2 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom. When t is 2 or more, R 2 are the same or different from each other, A monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom, or an alicyclic structure having 4 to 20 ring members formed by combining these with the carbon atoms to which they are bonded. It is part of an aliphatic heterocyclic structure having 4 to 20 ring members.Ar 3 is a group obtained by removing hydrogen atoms on u aromatic rings from an arene having 6 to 20 ring members.u is 0 to is an integer of 10. When u is 1, R 3 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom. When u is 2 or more, multiple R 3 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 a 4-membered ring formed by combining these together with the carbon atom to which they are bonded. It is a part of an alicyclic structure having ~20 members or an aliphatic heterocyclic structure having 4 to 20 ring members.However, at least one of the arenes providing Ar 2 and Ar 3 is a polycyclic arene . It is a sulfonic acid anion or a carboxylic acid anion represented by the following formula (2-1).)
Figure 0007447725000002
(In formula (2-1), R p1 is a monovalent group containing a ring structure with 5 or more ring members. R p2 is a divalent linking group. R p3 and R p4 are each independently and is a hydrogen atom, a fluorine atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.R p5 and R p6 are each independently , a fluorine atom or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. n p1 is an integer of 0 to 10. n p2 is an integer of 0 to 10. n p3 is 0 is an integer of ~10. However, n p1 + n p2 + n p3 is 1 or more and 30 or less. When n p1 is 2 or more, the plurality of R p2s are the same or different from each other. When n p2 is 2 or more, A plurality of R p3s are the same or different from each other, and a plurality of R p4s are the same or different from each other. When n p3 is 2 or more, a plurality of R p5s are the same or different from each other, and a plurality of R p6s are the same or different from each other.)

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上述の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 applying the above-mentioned radiation-sensitive resin composition to a substrate, and a step of exposing a resist film formed by the above-mentioned coating step. and a step of developing the exposed resist film.

上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、上記式(1)で表される化合物([Z]化合物)である。 Yet another invention made to solve the above problem is a compound ([Z] compound) represented by the above formula (1).

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。本発明の化合物は、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。従って、当該感放射線性樹脂組成物、当該レジストパターン形成方法及び当該化合物は、今後ますます微細化が進行すると予想される半導体デバイス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 compound of the present invention can be suitably used as a component of the radiation-sensitive resin composition. Therefore, the radiation-sensitive resin composition, the resist pattern forming method, and the compound can be suitably used in the processing of semiconductor devices, which are expected to become increasingly finer in the future.

以下、本発明の感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法及び化合物について詳説する。 Hereinafter, the radiation-sensitive resin composition, resist pattern forming method, and compound of the present invention will be explained in detail.

<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、[Z]化合物とを含有する。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、[Z]化合物以外の感放射線性酸発生剤(以下、「[B]酸発生剤」)及び/又は[Z]化合物以外の酸拡散制御剤(以下、「[C]酸拡散制御剤」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 a [Z] compound. The radiation-sensitive resin composition usually contains an organic solvent (hereinafter also referred to as "[D] organic solvent"). The radiation-sensitive resin composition preferably contains a radiation-sensitive acid generator other than the [Z] compound (hereinafter referred to as "[B] acid generator") and/or an acid diffusion control agent other than the [Z] compound. (hereinafter also referred to as "[C] acid diffusion control agent"). 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[Z]化合物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[Z]化合物が特定構造のカチオンを有することにより露光光を吸収しやすくなり、露光による酸の発生効率が向上し、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 [Z] compound, the radiation-sensitive resin composition has good sensitivity to exposure light and can form a resist pattern with excellent LWR performance and resolution. can. 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 [Z] compound contained in the radiation-sensitive resin composition has a cation with a specific structure, it becomes easier to absorb exposure light, improving the efficiency of acid generation by exposure, and as a result, the radiation-sensitive resin composition It is thought that the 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、酸解離性基を含む構造単位(以下、「構造単位(I)」ともいう)を有する。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] Polymer>
[A] The polymer has a structural unit (hereinafter also referred to as "structural unit (I)") containing an acid-dissociable group. The radiation-sensitive resin composition can contain one or more kinds of [A] polymers.

[A]重合体は、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)をさらに有することが好ましい。[A]重合体は、後述する式(4)で表される部分構造を含む構造単位(以下、「構造単位(III)」ともいう)をさらに有することが好ましい。[A]重合体は、構造単位(I)~(III)以外のその他の構造単位(以下、単に「その他の構造単位」ともいう)をさらに有していてもよい。 [A] It is preferable that the polymer further has a structural unit containing a phenolic hydroxyl group (hereinafter also referred to as "structural unit (II)"). [A] It is preferable that the polymer further has a structural unit (hereinafter also referred to as "structural unit (III)") containing a partial structure represented by formula (4) described below. [A] The polymer may further have structural units other than structural units (I) to (III) (hereinafter also simply referred to as "other structural units").

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、酸解離性基を含む構造単位である。本明細書において「酸解離性基」とは、カルボキシ基、ヒドロキシ基等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、ヒドロキシ基等を与える基を意味する。露光により[Z]化合物や[B]酸発生剤等から発生する酸の作用により酸解離性基が解離し、露光部と非露光部との間における[A]重合体の現像液への溶解性に差異が生じることにより、レジストパターンを形成することができる。[A]重合体は、1種又は2種以上の構造単位(I)を含有することができる。
[Structural unit (I)]
Structural unit (I) is a structural unit containing an acid dissociable group. As used herein, the term "acid-dissociable group" refers to a group that substitutes a hydrogen atom in a carboxy group, hydroxy group, etc., and is dissociated by the action of an acid to give a carboxy group, hydroxy group, etc. Upon exposure to light, the acid dissociable group is dissociated by the action of the acid generated from the [Z] compound, [B] acid generator, etc., and the [A] polymer is dissolved in the developer between the exposed area and the non-exposed area. Due to the difference in properties, a resist pattern can be formed. [A] The polymer can contain one or more types of structural units (I).

構造単位(I)としては、例えば下記式(3-1A)~(3-2B)で表される構造単位(以下、「構造単位(I-1A)~(I-2B)」ともいう)等が挙げられる。なお、例えば下記式(3-1A)において、カルボキシ基に由来するオキシ酸素原子に結合する-C(R)(R)(R)が酸解離性基に該当する。 Examples of the structural unit (I) include structural units represented by the following formulas (3-1A) to (3-2B) (hereinafter also referred to as "structural units (I-1A) to (I-2B)"), etc. can be mentioned. Note that, for example, in the following formula (3-1A ) , -C ( R

Figure 0007447725000003
Figure 0007447725000003

上記式(3-1A)、(3-1B)、(3-1C)、(3-2A)及び(3-2B)中、Rは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the above formulas (3-1A), (3-1B), (3-1C), (3-2A) and (3-2B), R T is each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group Or a trifluoromethyl group.

上記式(3-1A)及び(3-1B)中、Rは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~20の1価の炭化水素基である。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の基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。 In the above formulas (3-1A) and (3-1B), R X is each independently a hydrogen atom or 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 the number of ring members formed by combining these groups together with the carbon atoms to which these groups are bonded. It is part of the alicyclic structure of 3 to 20.

上記式(3-1C)中、Rは、水素原子である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~20の1価の炭化水素基である。Rは、R、R及びRがそれぞれ結合する炭素原子と共に環員数4~20の不飽和脂環構造を構成する炭素数1~20の2価の炭化水素基である。 In the above formula (3-1C), R A is a hydrogen atom. R B and R C each independently represent a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R D is a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms that constitutes an unsaturated alicyclic structure having 4 to 20 ring members together with the carbon atoms to which R A , R B and R C are bonded.

上記式(3-2A)及び(3-2B)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、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、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 (3-2A) and (3-2B), R U and R V are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and R W is each Independently, it is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or 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, in which R U and R W are combined together with the carbon atom to which R U is bonded and the oxygen atom to which R W is bonded. .

本明細書において「炭素数」とは、基を構成する炭素原子数をいう。また、本明細書において「環員数」とは、脂環構造、芳香族炭素環構造、脂肪族複素環構造及び芳香族複素環構造の環を構成する原子数をいい、多環の場合は、この多環を構成する原子数をいう。 As used herein, "carbon number" refers to the number of carbon atoms constituting a group. In addition, in this specification, "number of ring members" refers to the number of atoms constituting the rings of alicyclic structures, aromatic carbocyclic structures, aliphatic heterocyclic structures, and aromatic heterocyclic structures, and in the case of polycyclic structures, This refers to the number of atoms that make up this polycyclic ring.

本明細書において、「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。 In this specification, 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又は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 group having 1 to 20 carbon atoms represented by R X , R Y , R Z , R B , R C , R U , R V or R W is, for example, Examples include a valent chain hydrocarbon group, a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, and a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms.

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 Examples include alkyl groups such as -butyl, alkenyl groups such as ethenyl, propenyl and butenyl, and alkynyl groups such as ethynyl, propynyl and butynyl.

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 the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms include alicyclic saturated hydrocarbon groups such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, an adamantyl group, a tricyclodecyl group, and a 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, benzyl group, phenethyl group, naphthylmethyl group, and anthrylmethyl group. Examples include aralkyl groups such as groups.

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 Y and R Z together with the carbon atoms to which they are bonded include monocyclic structures such as cyclopropane structure, cyclobutane structure, cyclopentane structure, and cyclohexane structure. Polycyclic saturated alicyclic structures such as saturated alicyclic structures, norbornane structures, and adamantane structures, monocyclic unsaturated alicyclic structures such as cyclopropene structures, cyclobutene structures, cyclopentene structures, and cyclohexene structures, and polycyclic structures such as norbornene structures. Examples include unsaturated alicyclic structures.

で表される炭素数1~20の2価の炭化水素基としては、例えばR、R、R、R、R、R、R又は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。 The divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R D is, for example, a carbon group represented by R X , R Y , R Z , R B , R C , R U , R V or R W Examples of the monovalent hydrocarbon group having numbers 1 to 20 include groups obtained by removing one hydrogen atom from the groups listed above.

がR、R及びRがそれぞれ結合する炭素原子と共に構成する環員数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 the unsaturated alicyclic structure having 4 to 20 ring members that R D constitutes with the carbon atoms to which R A , R B and R C are bonded include monocyclic unsaturated structures such as a cyclobutene structure, a cyclopentene structure, and a cyclohexene structure. Examples include polycyclic unsaturated alicyclic structures such as alicyclic structures and norbornene structures.

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の脂環構造として例示した構造と同様の構造などが挙げられる。 For example, an alicyclic structure having 3 to 20 ring members formed by combining R U and R V with each other and the carbon atoms to which they are bonded is, for example, an alicyclic structure in which R Y and R Z are combined with each other and formed with the carbon atoms to which they are bonded. Examples of the alicyclic structure having 3 to 20 ring members include structures similar to those exemplified.

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4~20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 4 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 are bonded include oxacyclobutane structures and oxacyclopentane structures. structure, a saturated oxygen-containing heterocyclic structure such as an oxacyclohexane structure, an unsaturated oxygen-containing heterocyclic structure such as an oxacyclobutene structure, an oxacyclopentene structure, an oxacyclohexene structure, and the like.

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、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又はシクロヘキサン構造がさらに好ましい。 R Y and R Z are preferably part of an 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 saturated alicyclic structure, more preferably a monocyclic saturated alicyclic structure, and even more preferably a cyclopentane structure or a cyclohexane structure.

としては、水素原子が好ましい。 As R B , 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さらに好ましい。 R C is preferably a hydrogen atom or a chain hydrocarbon group, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group, and even more preferably a hydrogen atom or a methyl group.

がR、R及びRがそれぞれ結合する炭素原子と共に構成する環員数4~20の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、シクロヘプタン構造又はシクロヘキセン構造がより好ましい。 The unsaturated alicyclic structure having 4 to 20 ring members that R D constitutes with the carbon atoms to which R A , R B and R C are bonded is preferably a monocyclic unsaturated alicyclic structure, such as a cycloheptane structure or a cyclohexene structure. structure is more preferred.

構造単位(I)としては、構造単位(I-1A)、構造単位(I-1B)又は構造単位(I-1C)が好ましく、構造単位(I-1A)又は構造単位(I-1C)がより好ましい。 The structural unit (I) is preferably a structural unit (I-1A), a structural unit (I-1B) or a structural unit (I-1C), and the structural unit (I-1A) or the structural unit (I-1C) is More preferred.

構造単位(I-1A)としては、下記式(3-1A-1)~(3-1A-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 (3-1A-1) to (3-1A-5) (hereinafter referred to as "structural units (I-1A-1) to (I-1A-1)"). 1A-5)” is preferred.

Figure 0007447725000004
Figure 0007447725000004

上記式(3-1A-1)~(3-1A-5)中、Rは、上記式(3-1A)と同義である。 In the above formulas (3-1A-1) to (3-1A-5), R T has the same meaning as in the above formula (3-1A).

構造単位(I-1C)としては、下記式(3-1C-1)~(3-1C-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。 The structural unit (I-1C) is a structural unit represented by the following formula (3-1C-1) to (3-1C-2) (hereinafter referred to as "structural unit (I-1C-1) to (I-1C-1)"). 1C-2)” is preferred.

Figure 0007447725000005
Figure 0007447725000005

上記式(3-1C-1)~(3-1C-2)中、Rは、上記式(3-1C)と同義である。 In the above formulas (3-1C-1) to (3-1C-2), R T has the same meaning as in the above formula (3-1C).

[A]重合体における構造単位(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、30モル%が好ましく、40モル%がより好ましく、50モル%がさらに好ましい。上記含有割合の上限としては、90モル%が好ましく、80モル%がより好ましく、70モル%がさらに好ましい。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高めることができる。 [A] The lower limit of the content of the structural unit (I) in the polymer is preferably 30 mol%, more preferably 40 mol%, and 50 mol% based on the total structural units constituting the polymer [A]. is even more preferable. The upper limit of the content ratio is preferably 90 mol%, more preferably 80 mol%, and even more preferably 70 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。
[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.

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。したがって、[A]重合体が構造単位(II)を有する場合、当該感放射線性樹脂組成物は、KrF露光用、EUV露光用又は電子線露光用の感放射線性樹脂組成物として好適に用いることができる。 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. Therefore, when the [A] polymer has the structural unit (II), the radiation-sensitive resin composition can be suitably used as a radiation-sensitive resin composition for KrF exposure, EUV exposure, or electron beam exposure. Can be done.

構造単位(II)としては、例えば下記式(II-1)~(II-14)で表される構造単位(以下、「構造単位(II-1)~(II-14)」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-14) (hereinafter also referred to as "structural units (II-1) to (II-14)"), etc. can be mentioned.

Figure 0007447725000006
Figure 0007447725000006

上記式(II-1)~(II-14)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-14), 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)、構造単位(II-2)又はこれらの組み合わせが好ましい。 The structural unit (II) is preferably a structural unit (II-1), a structural unit (II-2), or a combination thereof.

[A]重合体が構造単位(II)を有する場合、[A]重合体における構造単位(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(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) in the [A] polymer is 10 It is preferably mol %, more preferably 20 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 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(III)]
構造単位(III)は、下記式(4)で表される基を含む構造単位である。[A]重合体は、構造単位(III)をさらに有することにより、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向上させることができる。
[Structural unit (III)]
The structural unit (III) is a structural unit containing a group represented by the following formula (4). [A] By further having the structural unit (III), the polymer can further improve the sensitivity to exposure light, LWR performance, and resolution of the radiation-sensitive resin composition.

Figure 0007447725000007
Figure 0007447725000007

上記式(4)中、R12は、水素原子又は炭素数1~20の1価の有機基である。R13及びR14は、それぞれ独立して、フッ素原子又は炭素数1~10の1価のフッ素化炭化水素基である。**は、上記式(4)で表される基以外の部分との結合部位を示す。 In the above formula (4), R 12 is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 13 and R 14 are each independently a fluorine atom or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. ** indicates a bonding site with a moiety other than the group represented by the above formula (4).

本明細書において「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。 As used herein, "organic group" means a group containing at least one carbon atom.

12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 R 12 include a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and a divalent hetero atom-containing between carbon atoms 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.

13及びR14で表される炭素数1~10の1価のフッ素化炭化水素基としては、例えば炭素数1~10の1価の炭化水素基が有する少なくとも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。具体的には、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、ジフルオロエチル基、トリフルオロエチル基、トリフルオロプロピル基等の部分フッ素化アルキル基;トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘキサフルオロプロピル基等のパーフルオロアルキル基などが挙げられる。 As the monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 13 and R 14 , for example, at least one hydrogen atom possessed by the monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms is replaced by a fluorine atom. Examples include groups substituted with . Specifically, partially fluorinated alkyl groups such as fluoromethyl group, difluoromethyl group, difluoroethyl group, trifluoroethyl group, trifluoropropyl group; trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, hexafluoropropyl group, etc. Examples include perfluoroalkyl groups.

12としては、水素原子が好ましい。 As R 12 , a hydrogen atom is preferable.

13及びR14としては、炭素数1~10の1価のフッ素化炭化水素基が好ましく、炭素数1~10の1価のパーフルオロアルキル基がより好ましく、トリフルオロメチル基がさらに好ましい。 R 13 and R 14 are preferably a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a monovalent perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and even more preferably a trifluoromethyl group.

上記式(4)で表される基としては、ヒドロキシビス(パーフルオロアルキル)メチル基が好ましく、ヒドロキシビス(トリフルオロメチル)メチル基がより好ましい。 As the group represented by the above formula (4), a hydroxybis(perfluoroalkyl)methyl group is preferable, and a hydroxybis(trifluoromethyl)methyl group is more preferable.

構造単位(III)としては、例えば下記式(III-1)~(III-2)で表される構造単位(以下、「構造単位(III-1)~(III-2)」ともいう)が挙げられる。 Examples of the structural unit (III) include structural units represented by the following formulas (III-1) to (III-2) (hereinafter also referred to as "structural units (III-1) to (III-2)"). Can be mentioned.

Figure 0007447725000008
Figure 0007447725000008

上記式(III-1)及び式(III-2)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。Zは、上記式(4)で表される基である。 In the above formulas (III-1) and (III-2), R Q is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. Z is a group represented by the above formula (4).

上記式(III-1)中、Lは、単結合又は炭素数1~20の2価の有機基である。 In the above formula (III-1), L 1 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms.

上記式(III-2)中、Lは、単結合又は炭素数1~20の2価の有機基である。R15、R16及びR17は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~20の1価の有機基である。sは、1~4の整数である。sが2以上の場合、複数のR15は同一又は異なり、複数のR16は同一又は異なり、複数のR17は同一又は異なる。 In the above formula (III-2), L 2 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 15 , R 16 and R 17 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. s is an integer from 1 to 4. When s is 2 or more, multiple R 15s are the same or different, multiple R 16s are the same or different, and multiple R 17s are the same or different.

及びLで表される炭素数1~20の2価の有機基としては、例えば上記式(4)のR12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。 Examples of the divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by L 1 and L 2 include the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 12 in the above formula (4). Examples include a group obtained by removing one hydrogen atom from a group.

15、R16及びR17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)のR12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 the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 15 , R 16 and R 17 include the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 12 in the above formula (4). Examples include groups similar to those exemplified as .

上記式(III-1)におけるRとしては、水素原子又はメチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 R Q in the above formula (III-1) is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a methyl group.

上記式(III-2)におけるRとしては、水素原子が好ましい。 R Q in the above formula (III-2) is preferably a hydrogen atom.

としては、炭素数1~20の2価の炭化水素基が好ましく、炭素数3~20の2価の脂環式炭化水素基がより好ましい。 L 1 is preferably a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably a divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms.

としては、炭素数1~20の2価の炭化水素基が好ましく、炭素数1~20の2価の鎖状炭化水素基がより好ましい。 L 2 is preferably a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably a divalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.

15及びR16としては、水素原子が好ましい。 A hydrogen atom is preferable as R 15 and R 16 .

17としては、炭素数1~20の1価の炭化水素基が好ましく、炭素数6~20の1価の芳香族炭化水素基がより好ましい。 R 17 is preferably a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms.

sとしては、1が好ましい。 s is preferably 1.

構造単位(III-1)としては、下記式(III-1-1)で表される構造単位(以下、「構造単位(III-1-1)」ともいう)が好ましく、構造単位(III-2)としては、下記式(III-2-1)で表される構造単位(以下、「構造単位(III-2-1)」ともいう)が好ましい。 The structural unit (III-1) is preferably a structural unit represented by the following formula (III-1-1) (hereinafter also referred to as "structural unit (III-1-1)"); As 2), a structural unit represented by the following formula (III-2-1) (hereinafter also referred to as "structural unit (III-2-1)") is preferable.

Figure 0007447725000009
Figure 0007447725000009

上記式(III-1-1)及び式(III-2-1)中、R及びZは、それぞれ上記式(III-1)及び式(III-2)と同義である。 In the above formulas (III-1-1) and (III-2-1), R Q and Z have the same meanings as in the above formulas (III-1) and (III-2), respectively.

[A]重合体が構造単位(III)を有する場合、[A]重合体における構造単位(III)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、1モル%が好ましく、5モル%がより好ましい。上記含有割合の上限としては、30モル%が好ましく、20モル%がより好ましい。構造単位(III)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。 [A] When the polymer has a structural unit (III), the lower limit of the content ratio of the structural unit (III) in the [A] polymer is 1 for all structural units constituting the [A] polymer. Mol% is preferred, and 5 mol% is more preferred. The upper limit of the content ratio is preferably 30 mol%, more preferably 20 mol%. By setting the content ratio of the structural unit (III) 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、例えば上記構造単位(III)以外のアルコール性水酸基を含む構造単位、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等が挙げられる。
[Other structural units]
Examples of other structural units include, for example, structural units containing an alcoholic hydroxyl group other than the structural unit (III) above, structural units containing a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure, or a combination thereof.

[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、20モル%が好ましく、10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 20 mol%, and 10 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、70質量%がより好ましく、80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 70% by mass based on all components other than the organic solvent [D] in the radiation-sensitive resin composition. % is more preferable, and 80% 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き、その結果、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向上させることができる。 [A] The lower limit of the polystyrene equivalent weight average molecular weight (Mw) of the polymer 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, and as a result, the sensitivity to exposure light and LWR of the radiation-sensitive resin composition can be improved. Performance and resolution can be further improved.

[A]重合体のGPCによるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)に対するMwの比(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1.0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 1.0, 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
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 Flow rate: 1.0 mL/min Sample concentration: 1.0% by mass
Sample injection volume: 100μL
Detector: Differential refractometer Standard material: Monodisperse polystyrene

<[Z]化合物>
[Z]化合物は、後述する下記式(1)で表される化合物である。当該感放射線性樹脂組成物は1種又は2種以上の[Z]化合物を含有することができる。
<[Z] compound>
The [Z] compound is a compound represented by the following formula (1), which will be described later. The radiation-sensitive resin composition can contain one or more [Z] compounds.

[Z]化合物は、下記式(1)中のXで表されるアニオン(以下、「アニオン(X)」ともいう)の種類に応じて、当該感放射線性樹脂組成物において放射線の照射により酸を発生する作用、又は露光により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。換言すると、[Z]化合物は、アニオン(X)の種類に応じて、当該感放射線性樹脂組成物において、感放射線性酸発生剤又は酸拡散制御剤として機能する。具体的には、アニオン(X)が後述する下記式(2-1)で表されるスルホン酸アニオン(以下、「アニオン(X-1)」ともいう)である場合には、[Z]化合物は感放射線性酸発生剤として機能し、アニオン(X)がカルボン酸アニオン(以下、「アニオン(X-2)」ともいう)である場合には、[Z]化合物は酸拡散制御剤として機能する。なお、本明細書において、下記式(1)で表される化合物におけるAで表される部分以外の部分を「カチオン(Y)」という。 The [Z] compound can be irradiated with radiation in the radiation-sensitive resin composition depending on the type of anion represented by X in the following formula (1) (hereinafter also referred to as “anion (X)”). It has the effect of generating acid or controlling the diffusion phenomenon of acid generated from an acid generator or the like upon exposure in the resist film, and the effect of suppressing undesirable chemical reactions in non-exposed areas. In other words, the [Z] compound functions as a radiation-sensitive acid generator or an acid diffusion control agent in the radiation-sensitive resin composition, depending on the type of anion (X). Specifically, when the anion (X) is a sulfonic acid anion (hereinafter also referred to as "anion (X-1)") represented by the following formula (2-1), the [Z] compound functions as a radiation-sensitive acid generator, and when the anion (X) is a carboxylic acid anion (hereinafter also referred to as "anion (X-2)"), the [Z] compound functions as an acid diffusion control agent. do. Note that in this specification, the moiety other than the moiety represented by A - in the compound represented by the following formula (1) is referred to as a "cation (Y)."

[Z]化合物が感放射線性酸発生剤として機能する場合、放射線としては、例えば後述する当該レジストパターン形成方法の露光工程における露光光として例示するものと同様のものなどが挙げられる。放射線の照射により[Z]化合物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等が解離してカルボキシ基が生じ、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に差異が生じることにより、レジストパターンを形成することができる。 When the [Z] compound functions as a radiation-sensitive acid generator, examples of the radiation include those similar to those exemplified as exposure light in the exposure step of the resist pattern forming method described below. Due to the acid generated from the [Z] compound upon irradiation with radiation, the acid-dissociable groups contained in the structural unit (I) of the [A] polymer are dissociated to form carboxyl groups, and the connection between the exposed and non-exposed areas is A resist pattern can be formed by the difference in solubility of the resist film in the developer between the two.

[Z]化合物から発生する酸が[A]重合体が有する構造単位(I)に含まれる酸解離性基を解離させる温度の下限としては、80℃が好ましく、90℃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、130℃が好ましく、120℃がより好ましく、110℃がさらに好ましい。酸が酸解離性基を解離させる時間の下限としては10秒が好ましく、1分がより好ましい。上記時間の上限としては、10分が好ましく、2分がより好ましい。 [Z] The lower limit of the temperature at which the acid generated from the compound dissociates the acid-dissociable group contained in the structural unit (I) of the polymer [A] is preferably 80°C, more preferably 90°C, and 100°C. is even more preferable. The upper limit of the above temperature is preferably 130°C, more preferably 120°C, and even more preferably 110°C. The lower limit of the time for the acid to dissociate the acid-dissociable group is preferably 10 seconds, more preferably 1 minute. The upper limit of the above time is preferably 10 minutes, more preferably 2 minutes.

Figure 0007447725000010
Figure 0007447725000010

上記式(1)中、Arは、環員数6~20のアレーンから(s+1)個の芳香環上の水素原子を除いた基である。sは、0~11の整数である。sが1の場合、Rは、炭素数1~20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。sが2以上の場合、複数のRは、互いに同一又は異なり、炭素数1~20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の脂環構造若しくは環員数4~20の脂肪族複素環構造の一部である。Arは、環員数6~20のアレーンからt個の芳香環上の水素原子を除いた基である。tは、0~10の整数である。tが1の場合、R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。tが2以上の場合、複数のR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、ニトロ基又はハロゲン原子であるか、又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4~20の脂環構造若しくは環員数4~20の脂肪族複素環構造の一部である。Arは、環員数6~20のアレーンからu個の芳香環上の水素原子を除いた基である。uは、0~10の整数である。uが1の場合、R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。uが2以上の場合、複数のR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、ニトロ基又はハロゲン原子であるか、又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4~20の脂環構造若しくは環員数4~20の脂肪族複素環構造の一部である。但し、Ar及びArを与えるアレーンのうち少なくとも一方が多環のアレーンである。Xは、後述する下記式(2-1)で表されるスルホン酸アニオン又はカルボン酸アニオンである。 In the above formula (1), Ar 1 is a group obtained by removing hydrogen atoms on (s+1) aromatic rings from an arene having 6 to 20 ring members. s is an integer from 0 to 11. When s is 1, R 1 is an organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom. When s is 2 or more, the plurality of R 1 's are the same or different and are an organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom, or a carbon atom to which these are combined and bonded. It is a part of an alicyclic structure having 4 to 20 ring members or an aliphatic heterocyclic structure having 4 to 20 ring members, which is formed together with atoms. Ar 2 is a group obtained by removing hydrogen atoms on t aromatic rings from an arene having 6 to 20 ring members. t is an integer from 0 to 10. When t is 1, R 2 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom. When t is 2 or more, the plural R 2 's 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 they are combined with each other and these are It is part of an alicyclic structure having 4 to 20 ring members or an aliphatic heterocyclic structure having 4 to 20 ring members, which is formed together with the bonding carbon atoms. Ar 3 is a group obtained by removing hydrogen atoms on u aromatic rings from an arene having 6 to 20 ring members. u is an integer from 0 to 10. When u is 1, R 3 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom. When u is 2 or more, the plurality of R 3 's 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 they are combined with each other and these are It is part of an alicyclic structure having 4 to 20 ring members or an aliphatic heterocyclic structure having 4 to 20 ring members, which is formed together with the bonding carbon atoms. However, at least one of the arenes providing Ar 2 and Ar 3 is a polycyclic arene. X is a sulfonic acid anion or a carboxylic acid anion represented by the following formula (2-1) described below.

Arを与える環員数6~20のアレーンとしては、例えばベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、テトラセン、ピレン等が挙げられる。これらの中でも、ベンゼン又はナフタレンが好ましく、ベンゼンがより好ましい。 Examples of arenes having 6 to 20 ring members that provide Ar 1 include benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, tetracene, and pyrene. Among these, benzene or naphthalene is preferred, and benzene is more preferred.

Ar又はArを与える環員数6~20のアレーンとしては、例えばベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、テトラセン、ピレン等が挙げられる。これらの中でも、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向上させることができる観点から、ベンゼン又はナフタレンが好ましい。 Examples of arenes having 6 to 20 ring members that provide Ar 2 or Ar 3 include benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, tetracene, and pyrene. Among these, benzene or naphthalene is preferred from the viewpoint of further improving the sensitivity to exposure light, LWR performance, and resolution of the radiation-sensitive resin composition.

Ar及びArを与える上記アレーンのうち少なくとも一方が多環のアレーンである。多環のアレーンとしては、例えば上述のAr又はArを与える環員数6~20のアレーンとして例示したもののうちベンゼン以外のアレーン等が挙げられる。また、Ar及びArを与える上記アレーンのうち少なくとも一方が2又は3のベンゼン環が縮合したアレーンであることが好ましく、Ar及びArを与える上記アレーンのうち少なくとも一方が2つのベンゼン環が縮合したアレーンであることがより好ましく、Ar及びArを与える上記アレーンのうちいずれか一方が2つのベンゼン環が縮合したアレーンであることがさらに好ましい。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一層向上させることができる。2つのベンゼン環が縮合したアレーンとしてはナフタレンが挙げられ、3つのベンゼン環が縮合したアレーンとしては、アントラセン、フェナントレン、フェナレンが挙げられる。 At least one of the above arenes providing Ar 2 and Ar 3 is a polycyclic arene. Examples of polycyclic arenes include arenes other than benzene among those exemplified as the above-mentioned arenes having 6 to 20 ring members that give Ar 2 or Ar 3 . Further, it is preferable that at least one of the above arenes giving Ar 2 and Ar 3 is an arene in which two or three benzene rings are condensed, and at least one of the above arenes giving Ar 2 and Ar 3 is an arene with two or three benzene rings condensed. is more preferably a fused arene, and even more preferably one of the above arenes giving Ar 2 and Ar 3 is an arene fused with two benzene rings. In this case, the sensitivity to exposure light, LWR performance, and resolution of the radiation-sensitive resin composition can be further improved. Examples of arenes in which two benzene rings are condensed include naphthalene, and examples of arenes in which three benzene rings are condensed include anthracene, phenanthrene, and phenalene.

、R又はRで表される炭素数1~20の有機基としては、例えば上記式(4)のR12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 the organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 1 , R 2 or R 3 include the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 12 in the above formula (4). Examples include groups similar to the above group.

複数の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4~20の脂環構造としては、例えばシクロブタン構造、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 4 to 20 ring members formed by combining a plurality of R 1 together with carbon atoms to which they are bonded include monocyclic saturated alicyclic structures such as a cyclobutane structure, a cyclopentane structure, and a cyclohexane structure; Polycyclic saturated alicyclic structures such as norbornane structure and adamantane structure, monocyclic unsaturated alicyclic structures such as cyclopropene structure, cyclobutene structure, cyclopentene structure, and cyclohexene structure, and polycyclic unsaturated alicyclic structures such as norbornene structure. Examples include.

複数の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4~20の脂環構造又は複数の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4~20の脂環構造としては、例えば複数の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4~20の脂環構造として例示した脂環構造と同様のもの等が挙げられる。 An alicyclic structure having 4 to 20 ring members, in which a plurality of R 2 are combined with each other and the carbon atoms to which they are bonded, or an alicyclic structure having 4 to 20 ring members, in which a plurality of R 3 are combined together and together with the carbon atoms to which they are bonded. Examples of the alicyclic structure of 20 include those similar to the alicyclic structure exemplified as an alicyclic structure having 4 to 20 ring members formed by combining a plurality of R 1 together with the carbon atoms to which they are bonded. .

複数の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4~20の脂肪族複素環構造としては、例えば例えばアザシクロペンタン構造、アザシクロヘキサン構造、チアシクロペンタン構造、チアシクロヘキサン構造、オキサシクロペンタン構造、オキサシクロヘキサン構造、ジオキサシクロペンタン構造などが挙げられる。 Examples of aliphatic heterocyclic structures having 4 to 20 ring members formed by combining a plurality of R 1 together with the carbon atoms to which they are bonded include, for example, an azacyclopentane structure, an azacyclohexane structure, a thiacyclopentane structure, and a thiacyclohexane structure. structure, oxacyclopentane structure, oxacyclohexane structure, dioxacyclopentane structure, etc.

複数の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4~20の脂肪族複素環構造又は複数の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4~20の脂肪族複素環構造としては、例えば複数の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4~20の脂肪族複素環構造として例示した脂肪族複素環構造と同様のもの等が挙げられる。 An aliphatic heterocyclic structure having 4 to 20 ring members in which a plurality of R 2 are combined with each other and the carbon atoms to which they are bonded, or an aliphatic heterocyclic structure having a ring member number of 4 to 20 in which a plurality of R 3 is combined with each other and the carbon atoms to which they are bonded. Examples of 4-20 aliphatic heterocyclic structures include aliphatic heterocyclic structures exemplified as 4-20 ring member aliphatic heterocyclic structures in which a plurality of R 1s are combined with each other and carbon atoms to which they are bonded. Examples include those similar to the above.

としては、炭素数1~20の1価の有機基又はハロゲン原子が好ましく、トリフルオロメチル基、tetr-ブチル基又はフッ素原子がより好ましい。 R 1 is preferably a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms or a halogen atom, more preferably a trifluoromethyl group, a tetra-butyl group, or a fluorine atom.

sとしては、0~2が好ましく、0又は1がより好ましい。 s is preferably 0 to 2, more preferably 0 or 1.

t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。 t is preferably 0 to 2, more preferably 0 or 1, and even more preferably 0.

u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。 u is preferably 0 to 2, more preferably 0 or 1, and even more preferably 0.

[カチオン(Y)]
カチオン(Y)としては、例えば下記式(1-1)~(1-11)で表されるカチオン(以下、「カチオン(Y-1)~(Y-11)」ともいう)等が挙げられる。
[Cation (Y)]
Examples of the cation (Y) include cations represented by the following formulas (1-1) to (1-11) (hereinafter also referred to as "cations (Y-1) to (Y-11)"). .

Figure 0007447725000011
Figure 0007447725000011

カチオン(Y)としては、カチオン(Y-1)~(Y-5)が好ましい。 As the cation (Y), cations (Y-1) to (Y-5) are preferred.

[アニオン(X-1)]
アニオン(X-1)は、下記式(2-1)で表されるスルホン酸アニオンである。アニオン(X)がアニオン(X-1)である場合、[Z]化合物は当該感放射線性樹脂組成物において感放射線性酸発生剤として機能する。この場合、当該感放射線性樹脂組成物は、[Z]化合物以外の酸発生剤([B]酸発生剤)を含有していてもよい。
[Anion (X-1)]
The anion (X-1) is a sulfonic acid anion represented by the following formula (2-1). When anion (X) is anion (X-1), the [Z] compound functions as a radiation-sensitive acid generator in the radiation-sensitive resin composition. In this case, the radiation-sensitive resin composition may contain an acid generator ([B] acid generator) other than the [Z] compound.

Figure 0007447725000012
Figure 0007447725000012

上記式(2-1)中、Rp1は、環員数5以上の環構造を含む1価の基である。Rp2は、2価の連結基である。Rp3及びRp4は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、炭素数1~20の1価の炭化水素基又は炭素数1~20の1価のフッ素化炭化水素基である。Rp5及びRp6は、それぞれ独立して、フッ素原子又は炭素数1~20の1価のフッ素化炭化水素基である。np1は、0~10の整数である。np2は、0~10の整数である。np3は、0~10の整数である。但し、np1+np2+np3は、1以上30以下である。np1が2以上の場合、複数のRp2は互いに同一又は異なる。np2が2以上の場合、複数のRp3は互いに同一又は異なり、複数のRp4は互いに同一又は異なる。np3が2以上の場合、複数のRp5は互いに同一又は異なり、複数のRp6は互いに同一又は異なる。 In the above formula (2-1), R p1 is a monovalent group containing a ring structure having 5 or more ring members. R p2 is a divalent linking group. R p3 and R p4 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R p5 and R p6 are each independently a fluorine atom or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. n p1 is an integer from 0 to 10. n p2 is an integer from 0 to 10. n p3 is an integer from 0 to 10. However, n p1 + n p2 + n p3 is 1 or more and 30 or less. When n p1 is 2 or more, a plurality of R p2s are the same or different from each other. When n p2 is 2 or more, a plurality of R p3s are the same or different from each other, and a plurality of R p4s are the same or different from each other. When n p3 is 2 or more, a plurality of R p5s are the same or different from each other, and a plurality of R p6s are the same or different from each other.

p1で表される環員数5以上の環構造を含む1価の基としては、例えば環員数5以上の脂環構造を含む1価の基、環員数5以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基、環員数5以上の芳香族炭素環構造を含む1価の基、環員数5以上の芳香族複素環構造を含む1価の基等が挙げられる。 The monovalent group containing a ring structure with 5 or more ring members represented by R p1 includes, for example, a monovalent group containing an alicyclic structure with 5 or more ring members, and an aliphatic heterocyclic structure with 5 or more ring members. Examples include a monovalent group, a monovalent group containing an aromatic carbocyclic structure having 5 or more ring members, and a monovalent group containing an aromatic heterocyclic structure having 5 or more ring members.

環員数5以上の脂環構造としては、例えばシクロペンタン構造、シクロヘキサン構造、シクロヘプタン構造、シクロオクタン構造、シクロノナン構造、シクロデカン構造、シクロドデカン構造等の単環の飽和脂環構造、シクロペンテン構造、シクロヘキセン構造、シクロヘプテン構造、シクロオクテン構造、シクロデセン構造等の単環の不飽和脂環構造、ノルボルナン構造、アダマンタン構造、トリシクロデカン構造、テトラシクロドデカン構造等の多環の飽和脂環構造、ノルボルネン構造、トリシクロデセン構造等の多環の不飽和脂環構造などが挙げられる。 Examples of alicyclic structures having 5 or more ring members include monocyclic saturated alicyclic structures such as cyclopentane structure, cyclohexane structure, cycloheptane structure, cyclooctane structure, cyclononane structure, cyclodecane structure, and cyclododecane structure, cyclopentene structure, and cyclohexene structure. Structure, monocyclic unsaturated alicyclic structure such as cycloheptene structure, cyclooctene structure, cyclodecene structure, polycyclic saturated alicyclic structure such as norbornane structure, adamantane structure, tricyclodecane structure, tetracyclododecane structure, norbornene structure, Examples include polycyclic unsaturated alicyclic structures such as tricyclodecene structures.

環員数5以上の脂肪族複素環構造としては、例えばヘキサノラクトン構造、ノルボルナンラクトン構造等のラクトン構造、ヘキサノスルトン構造、ノルボルナンスルトン構造等のスルトン構造、オキサシクロヘプタン構造、オキサノルボルナン構造等の酸素原子含有複素環構造、アザシクロヘキサン構造、ジアザビシクロオクタン構造等の窒素原子含有複素環構造、チアシクロヘキサン構造、チアノルボルナン構造等の硫黄原子含有複素環構造などが挙げられる。 Examples of aliphatic heterocyclic structures having 5 or more ring members include lactone structures such as hexanolactone structures and norbornane lactone structures, sultone structures such as hexanosultone structures and norbornane sultone structures, oxacycloheptane structures, and oxanorbornane structures. Examples include nitrogen atom-containing heterocyclic structures such as oxygen atom-containing heterocyclic structures, azacyclohexane structures and diazabicyclooctane structures, and sulfur atom-containing heterocyclic structures such as thiacyclohexane structures and thianorbornane structures.

環員数5以上の芳香族炭素環構造としては、例えばベンゼン構造、ナフタレン構造、フェナントレン構造、アントラセン構造などが挙げられる。 Examples of the aromatic carbocyclic structure having 5 or more ring members include a benzene structure, a naphthalene structure, a phenanthrene structure, an anthracene structure, and the like.

環員数5以上の芳香族複素環構造としては、例えばフラン構造、ピラン構造、ベンゾフラン構造、ベンゾピラン構造等の酸素原子含有複素環構造、ピリジン構造、ピリミジン構造、インドール構造等の窒素原子含有複素環構造などが挙げられる。 Examples of aromatic heterocyclic structures having 5 or more ring members include oxygen atom-containing heterocyclic structures such as furan structure, pyran structure, benzofuran structure, and benzopyran structure, and nitrogen atom-containing heterocyclic structures such as pyridine structure, pyrimidine structure, and indole structure. Examples include.

p1の環構造の環員数の下限としては、6が好ましく、8がより好ましく、9がさらに好ましく、10が特に好ましい。上記環員数の上限としては、15が好ましく、14がより好ましく、13がさらに好ましく、12が特に好ましい。上記環員数を上記範囲とすることで上述の酸の拡散長をさらに適度に短くすることができる。 The lower limit of the number of ring members in the ring structure of R p1 is preferably 6, more preferably 8, even more preferably 9, and particularly preferably 10. The upper limit of the number of ring members is preferably 15, more preferably 14, even more preferably 13, and particularly preferably 12. By setting the number of ring members within the above range, the diffusion length of the acid described above can be further appropriately shortened.

p1の環構造が有する水素原子の一部又は全部は、置換基で置換されていてもよい。上記置換基としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基、アシル基、アシロキシ基等が挙げられる。これらの中でヒドロキシ基が好ましい。 Some or all of the hydrogen atoms included in the ring structure of R p1 may be substituted with a substituent. Examples of the above-mentioned substituents include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, and iodine atom, hydroxy group, carboxy group, cyano group, nitro group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, alkoxycarbonyloxy group, acyl group, Examples include acyloxy groups. Among these, hydroxy group is preferred.

p1としては、環員数5以上の脂環構造を含む1価の基又は環員数5以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基が好ましく、多環の飽和脂環構造を含む1価の基、酸素原子含有複素環構造を含む1価の基又は硫黄原子含有複素環構造含む1価の基がより好ましい。 R p1 is preferably a monovalent group containing an alicyclic structure having 5 or more ring members or a monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 5 or more ring members, and a monovalent group containing a polycyclic saturated alicyclic structure. A monovalent group containing an oxygen atom-containing heterocyclic structure, or a monovalent group containing a sulfur atom-containing heterocyclic structure is more preferable.

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

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

p5及びRp6で表される炭素数1~20の1価のフッ素化炭化水素基としては、例えば炭素数1~20のフッ素化アルキル基等が挙げられる。Rp5及びRp6としては、フッ素原子又はフッ素化アルキル基が好ましく、フッ素原子又はパーフルオロアルキル基がより好ましく、フッ素原子又はトリフルオロメチル基がさらに好ましく、フッ素原子が特に好ましい。 The monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R p5 and R p6 includes, for example, a fluorinated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. As R p5 and R p6 , a fluorine atom or a fluorinated alkyl group is preferred, a fluorine atom or a perfluoroalkyl group is more preferred, a fluorine atom or a trifluoromethyl group is even more preferred, and a fluorine atom is particularly preferred.

p1としては、0~5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。 n p1 is preferably 0 to 5, more preferably 0 to 2, and even more preferably 0 or 1.

p2としては、0~5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。 n p2 is preferably 0 to 5, more preferably 0 to 2, and even more preferably 0 or 1.

p3の下限としては、1が好ましく、2がより好ましい。np3を1以上とすることで、酸の強さを高めることができる。np3の上限としては、4が好ましく、3がより好ましく、2がさらに好ましい。 The lower limit of n p3 is preferably 1, more preferably 2. By setting n p3 to 1 or more, the strength of the acid can be increased. The upper limit of n p3 is preferably 4, more preferably 3, and even more preferably 2.

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

アニオン(X-1)としては、例えば下記式(2-1-1)~(2-1-12)で表されるアニオン(以下、「アニオン(X-1-1)~(X-1-12)」ともいう)等が挙げられる。 As the anion (X-1), for example, anions represented by the following formulas (2-1-1) to (2-1-12) (hereinafter referred to as "anions (X-1-1) to (X-1- (also referred to as ``12)'').

Figure 0007447725000013
Figure 0007447725000013

[アニオン(X-2)]
アニオン(X-2)は、カルボン酸アニオンである。アニオン(X)がアニオン(X-2)である場合、[Z]化合物は当該感放射線性樹脂組成物において酸拡散制御剤として機能する。この場合、当該感放射線性樹脂組成物は[B]酸発生剤を含有することが好ましい。また、この場合、当該感放射線性樹脂組成物は、[Z]化合物以外の酸拡散制御剤([C]酸拡散制御剤)を含有していてもよい。
[Anion (X-2)]
Anion (X-2) is a carboxylic acid anion. When the anion (X) is the anion (X-2), the [Z] compound functions as an acid diffusion control agent in the radiation-sensitive resin composition. In this case, the radiation-sensitive resin composition preferably contains [B] an acid generator. Moreover, in this case, the radiation-sensitive resin composition may contain an acid diffusion control agent ([C] acid diffusion control agent) other than the [Z] compound.

アニオン(X-2)としては、下記式(2-2)で表されるカルボン酸アニオン(以下、「アニオン(X-2-1)」ともいう)が好ましい。 As the anion (X-2), a carboxylic acid anion represented by the following formula (2-2) (hereinafter also referred to as "anion (X-2-1)") is preferable.

Figure 0007447725000014
Figure 0007447725000014

上記式(2-2)中、Arは、環員数6~20のアレーンから(m+n+1)個の芳香環上の水素原子を除いた基である。mは、0~10の整数である。mが1の場合、Rは、炭素数1~20の有機基、ニトロ基又はハロゲン原子である。mが2以上の場合、複数のRは、互いに同一又は異なり、炭素数1~20の有機基、ニトロ基若しくはハロゲン原子であるか、又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4~20の脂環構造若しくは環員数4~20の脂肪族複素環構造の一部である。nは、1~10の整数である。 In the above formula (2-2), Ar 4 is a group obtained by removing hydrogen atoms on (m+n+1) aromatic rings from an arene having 6 to 20 ring members. m is an integer from 0 to 10. When m is 1, R 4 is an organic group having 1 to 20 carbon atoms, a nitro group, or a halogen atom. When m is 2 or more, the plurality of R 4s are the same or different and are an organic group having 1 to 20 carbon atoms, a nitro group, or a halogen atom, or are combined with each other and constituted with the carbon atom to which they are bonded. It is a part of an alicyclic structure having 4 to 20 ring members or an aliphatic heterocyclic structure having 4 to 20 ring members. n is an integer from 1 to 10.

Arを与える環員数6~20のアレーンとしては、例えばベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、テトラセン、ピレン等が挙げられる。これらの中でも、ベンゼン又はナフタレンが好ましく、ベンゼンがより好ましい。 Examples of arenes having 6 to 20 ring members that provide Ar 4 include benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, tetracene, and pyrene. Among these, benzene or naphthalene is preferred, and benzene is more preferred.

で表される炭素数1~20の有機基としては、例えば上記式(4)のR12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 the organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 4 include the same groups as those exemplified as the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 12 in formula (4) above. can be mentioned.

としては、炭素数1~20の有機基が好ましく、トリフルオロメチル基がより好ましい。 R 4 is preferably an organic group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably a trifluoromethyl group.

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

mとしては、0~2が好ましく、0又は1がより好ましい。 m is preferably 0 to 2, more preferably 0 or 1.

アニオン(X-2)としては、例えば下記式(2-2-1)~(2-2-4)で表されるアニオン等が挙げられる。このうち、下記式(2-2-1)及び(2-2-2)で表されるアニオンは、アニオン(X-2-1)として好ましい例である。 Examples of the anion (X-2) include anions represented by the following formulas (2-2-1) to (2-2-4). Among these, anions represented by the following formulas (2-2-1) and (2-2-2) are preferable examples as anion (X-2-1).

Figure 0007447725000015
Figure 0007447725000015

[Z]化合物が感放射線性酸発生剤として機能する場合、当該感放射線性樹脂組成物における[Z]化合物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、60質量部が好ましく、55質量部がより好ましく、50質量部がさらに好ましい。[Z]化合物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向上させることができる。 When the [Z] compound functions as a radiation-sensitive acid generator, the lower limit of the content of the [Z] compound in the radiation-sensitive resin composition is 5 parts by mass per 100 parts by mass of the [A] polymer. parts, more preferably 10 parts by weight, and even more preferably 15 parts by weight. The upper limit of the content is preferably 60 parts by mass, more preferably 55 parts by mass, and even more preferably 50 parts by mass. By setting the content of the [Z] compound within the above range, sensitivity to exposure light, LWR performance, and resolution can be further improved.

[Z]化合物が酸拡散制御剤として機能する場合、当該感放射線性樹脂組成物における[Z]化合物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。上記含有割合の上限としては、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。[Z]化合物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 [Z] compound functions as an acid diffusion control agent, the lower limit of the content of the [Z] compound in the radiation-sensitive resin composition is 1 mol% with respect to 100 mol% of the [B] acid generator. is preferable, 5 mol% is more preferable, and even more preferably 10 mol%. The upper limit of the content ratio is preferably 100 mol%, more preferably 50 mol%, and even more preferably 30 mol%. By setting the content ratio of the [Z] compound 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.

<[B]酸発生剤>
[B]酸発生剤は、[Z]化合物以外の感放射線性酸発生剤である。[B]酸発生剤は、放射線の照射により酸を発生する化合物である。放射線としては、例えば後述する当該レジストパターン形成方法の露光工程における露光光として例示するものと同様のものなどが挙げられる。放射線の照射により[B]酸発生剤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等が解離してカルボキシ基が生じ、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に差異が生じることにより、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 is a radiation-sensitive acid generator other than the [Z] compound. [B] The acid generator is a compound that generates acid upon irradiation with radiation. Examples of the radiation include those similar to those exemplified as exposure light in the exposure step of the resist pattern forming method described later. Upon irradiation with radiation, the acid generated from the acid generator [B] dissociates the acid-dissociable groups contained in the structural unit (I) of the polymer [A] to form carboxyl groups, and the exposed and non-exposed areas are separated. A resist pattern can be formed by the difference in solubility of the resist film in the developer between the two. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more [B] acid generators.

[B]酸発生剤としては、例えばトリフェニルスルホニウム塩、ジフェニルヨードニウム塩、特開2009-134088号公報の段落[0080]~[0113]に記載されている化合物等が挙げられる。 [B] Examples of the acid generator include triphenylsulfonium salts, diphenyliodonium salts, and compounds described in paragraphs [0080] to [0113] of JP-A No. 2009-134088.

トリフェニルスルホニウム塩又はジフェニルヨードニウム塩としては、例えばトリフェニルスルホニウムカチオン又はジフェニルヨードニウムカチオンと、[Z]化合物におけるアニオン(X-1)として例示したスルホン酸アニオンとを組み合わせた化合物等が挙げられる。 Examples of the triphenylsulfonium salt or diphenyliodonium salt include compounds that are a combination of a triphenylsulfonium cation or diphenyliodonium cation and a sulfonic acid anion exemplified as the anion (X-1) in the [Z] compound.

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、60質量部が好ましく、55質量部がより好ましく、50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 60 parts by mass, more preferably 55 parts by mass, and even more preferably 50 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]酸拡散制御剤>
[C]酸拡散制御剤は、[Z]化合物以外の酸拡散制御剤である。[C]酸拡散制御剤は、露光により[Z]化合物や[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、非露光領域における好ましくない化学反応を制御する効果を奏する。当該感放射線性樹脂組成物は[C]酸拡散制御剤を含有することにより、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向上させることができる。当該感放射線性樹脂組成物は、1種又は2種以上の[C]酸拡散制御剤を含有することができる。
<[C] Acid diffusion control agent>
[C] The acid diffusion control agent is an acid diffusion control agent other than the [Z] compound. [C] Acid diffusion control agent controls the diffusion phenomenon of acid generated from [Z] compound, [B] acid generator, etc. in the resist film upon exposure, and has the effect of controlling undesirable chemical reactions in non-exposed areas. play. By containing the [C] acid diffusion control agent, the radiation-sensitive resin composition can further improve the sensitivity to exposure light, LWR performance, and resolution of the radiation-sensitive resin composition. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more [C] acid diffusion control agents.

[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、オニウムカチオンが分解して生じるプロトンと、弱酸のアニオンとから弱酸が発生するので、酸拡散制御性が低下する。 Examples of the photodegradable base include compounds containing an onium cation and a weak acid anion that decompose upon exposure to light. In the photodegradable base, a weak acid is generated from protons generated by decomposition of an onium cation and an anion of a weak acid in the exposed area, so that acid diffusion controllability is reduced.

上記露光により分解するオニウムカチオンとしては、例えばトリフェニルスルホニウムカチオン、フェニルジベンゾチオフェニウムカチオン、ジフェニル(4-フルオロフェニル)スルホニウムカチオン等が挙げられる。 Examples of onium cations that decompose upon exposure include triphenylsulfonium cations, phenyldibenzothiophenium cations, diphenyl(4-fluorophenyl)sulfonium cations, and the like.

上記は弱酸のアニオンとしては、例えば上述の[Z]化合物におけるアニオン(X-2)として例示したカルボン酸アニオンと同様のもの等が挙げられる。 Examples of the above-mentioned weak acid anions include those similar to the carboxylic acid anions exemplified as the anion (X-2) in the above-mentioned [Z] compound.

光崩壊性塩基としては、上記弱酸のアニオンと、上記オニウムカチ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 anion of the above-mentioned weak acid and the above-mentioned onium cation can be used.

当該感放射線性樹脂組成物における[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。 The lower limit of the content of the acid diffusion control agent [C] in the radiation-sensitive resin composition is preferably 1 mol%, more preferably 5 mol%, and more preferably 10 mol%, based on 100 mol% of the acid generator [B]. More preferred is mole %. 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[Z]化合物並びに必要に応じて含有される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 is not particularly limited as long as it can dissolve or disperse at least the [A] polymer, the [Z] compound, and other optional components contained as necessary.

[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、アルコール系溶媒及び/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及び/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及び/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] As the organic solvent, alcohol solvents and/or ester solvents are preferred, polyhydric alcohol partial ether solvents and/or polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvents having 3 to 19 carbon atoms are more preferred, and propylene More preferred are glycol-1-monomethyl ether and/or propylene glycol monomethyl acetate.

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.

<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 applying a radiation-sensitive resin composition to a substrate (hereinafter also referred to as a "coating step"), and exposing a 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感放射線性樹脂組成物とし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 as the radiation-sensitive resin composition in the coating step, sensitivity to exposure light is good, and LWR performance and resolution are improved. A resist pattern with excellent properties can be formed.

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感放射線性樹脂組成物を塗工する。これにより基板に直接又は間接にレジスト膜が形成される。
[Coating process]
In this step, a radiation-sensitive resin composition is applied directly or indirectly to the substrate. As a result, a resist film is formed directly or indirectly on the substrate.

本工程では、感放射線性樹脂組成物として上述の当該感放射線性樹脂組成物を用いる。 In this step, the above-mentioned radiation-sensitive resin composition is used as the radiation-sensitive resin composition.

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。 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。上記時間の下限としては、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 lower 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.

<化合物>
当該化合物は、上述の当該感放射線性樹脂組成物における[Z]化合物として説明している。当該化合物は、当該化合物が有するアニオンの種類に応じて感放射線性樹脂組成物における感放射線性酸発生剤又は酸拡散制御剤として好適に用いることができる。
<Compound>
The compound is described as the [Z] compound in the radiation-sensitive resin composition described above. The compound can be suitably used as a radiation-sensitive acid generator or an acid diffusion control agent in a radiation-sensitive resin composition depending on the type of anion contained in the compound.

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 method for measuring each physical property value is 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Mw及びMnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により東ソー(株)のGPCカラム(「G2000HXL」2本、「G3000HXL」1本及び「G4000HXL」1本)を使用し、以下の条件により測定した。
溶出溶媒 :テトラヒドロフラン
流量 :1.0mL/分
試料濃度 :1.0質量%
試料注入量:100μL
カラム温度:40℃
検出器 :示差屈折計
標準物質 :単分散ポリスチレン
[Weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn) and dispersity (Mw/Mn)]
The Mw and Mn of the polymer were determined by gel permeation chromatography (GPC) using Tosoh Corporation's GPC columns (2 "G2000HXL", 1 "G3000HXL" and 1 "G4000HXL") under the following conditions. It was measured by
Elution solvent: Tetrahydrofuran Flow rate: 1.0mL/min Sample concentration: 1.0% by mass
Sample injection volume: 100μL
Column temperature: 40℃
Detector: Differential refractometer Standard material: Monodisperse polystyrene

[構造単位の含有割合]
重合体における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 structural units]
The content ratio of each structural unit in 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>
下記式(M-1)~(M-11)で表される単量体(以下、「単量体(M-1)~(M-11)」ともいう)を[A]重合体の合成に用いた。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>
Monomers represented by the following formulas (M-1) to (M-11) (hereinafter also referred to as "monomers (M-1) to (M-11)") are used to synthesize [A] polymer. It was used for. In the following synthesis examples, unless otherwise specified, "parts by mass" means the value when the total mass of the monomers used is 100 parts by mass, and "mol%" means the value when the total number of moles of the monomers used is 100 parts by mass. Means the value expressed as mol%.

Figure 0007447725000016
Figure 0007447725000016

[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となるように1-メトキシ-2-プロパノール(200質量部)に溶解した。次に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを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1-メトキシ-2-プロパノール(100質量部)を加え、攪拌しながら85℃に加熱した。次に、上記で調製した単量体溶液を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 1-methoxy-2-propanol (1-methoxy-2-propanol) in a molar ratio of 40/60. 200 parts by mass). Next, 6 mol% of azobisisobutyronitrile was added as an initiator to prepare a monomer solution. Meanwhile, 1-methoxy-2-propanol (100 parts by mass) was added to an empty reaction vessel, and the mixture was heated to 85° C. with stirring. Next, the monomer solution prepared above 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、1-メトキシ-2-プロパノール(300質量部)に溶解した。次に、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)に溶解させた。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 1-methoxy-2-propanol (300 parts by mass). Next, 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に示す種類及び使用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 synthesized in the same manner as Synthesis Example 1, except that the types and proportions of monomers shown in Table 1 below were used. Combined compounds (A-2) to (A-9) were synthesized.

Figure 0007447725000017
Figure 0007447725000017

<[Z]化合物の合成>
[合成例10]化合物(Z-1)の合成
反応容器に下記式(P-1)で表される化合物22.0mmol、下記式(P-2)で表される化合物20.0mmol及び酢酸銅(II)1.0mmolを混合し、130℃で30分加熱攪拌した。室温まで冷却した後、ジクロロメタン及び水を添加し、有機層を分離した。得られた有機層を水で洗浄した。硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することにより下記式(P-3)で表される化合物(以下、「化合物(P-3)」ともいう)を得た(収率55%)。化合物(P-3)の合成スキームを以下に示す。
<Synthesis of [Z] compound>
[Synthesis Example 10] Synthesis of Compound (Z-1) 22.0 mmol of the compound represented by the following formula (P-1), 20.0 mmol of the compound represented by the following formula (P-2), and copper acetate were placed in a reaction vessel. (II) 1.0 mmol was mixed and heated and stirred at 130° C. for 30 minutes. After cooling to room temperature, dichloromethane and water were added and the organic layer was separated. The obtained organic layer was washed with water. After drying with sodium sulfate, the solvent was distilled off and purified by silica gel column chromatography to obtain a compound represented by the following formula (P-3) (hereinafter also referred to as "compound (P-3)"). (Yield 55%). The synthesis scheme of compound (P-3) is shown below.

Figure 0007447725000018
Figure 0007447725000018

次に塩交換反応を行った。具体的な操作方法は次の通りである。反応容器に化合物(P-3)5.0mmol、下記式(P-4)で表される化合物(以下、「化合物(P-4)」ともいう)5.0mmol、ジクロロメタン50g及び超純水50gを加えた。室温で30分撹拌した後、有機層を分離した。得られた有機層を超純水で洗浄した。硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することにより下記式(Z-1)で表される化合物(以下、「化合物(Z-1)」ともいう)を得た(収率90%)。化合物(Z-1)の合成スキームを以下に示す。 Next, a salt exchange reaction was performed. The specific operating method is as follows. In a reaction vessel, 5.0 mmol of compound (P-3), 5.0 mmol of a compound represented by the following formula (P-4) (hereinafter also referred to as "compound (P-4)"), 50 g of dichloromethane, and 50 g of ultrapure water. added. After stirring at room temperature for 30 minutes, the organic layer was separated. The obtained organic layer was washed with ultrapure water. After drying with sodium sulfate, the solvent was distilled off and purified by silica gel column chromatography to obtain a compound represented by the following formula (Z-1) (hereinafter also referred to as "compound (Z-1)"). (Yield 90%). The synthesis scheme of compound (Z-1) is shown below.

Figure 0007447725000019
Figure 0007447725000019

[合成例11~25]化合物(Z-2)~(Z-15)及び(cz-1)の合成
前駆体を適宜選択したこと以外は合成例10の塩交換反応と同様にして、下記式(Z-2)~(Z-15)及び(cz-1)で表される化合物(以下、「化合物(Z-2)~(Z-15)及び(cz-1)」)を合成した。

Figure 0007447725000020
[Synthesis Examples 11 to 25] Synthesis of compounds (Z-2) to (Z-15) and (cz-1) In the same manner as the salt exchange reaction of Synthesis Example 10 except that the precursor was appropriately selected, the following formula Compounds represented by (Z-2) to (Z-15) and (cz-1) (hereinafter referred to as "compounds (Z-2) to (Z-15) and (cz-1)") were synthesized.
Figure 0007447725000020

[合成例26]化合物(Z-16)の合成
化合物(P-4)に替えて、4-(トリフルオロメチル)サリチル酸ナトリウムを用いたこと以外は合成例10の塩交換反応と同様にして、下記式(Z-16)で表される化合物(以下、「化合物(Z-16)」ともいう)を合成した。
[Synthesis Example 26] Synthesis of Compound (Z-16) In the same manner as the salt exchange reaction of Synthesis Example 10, except that sodium 4-(trifluoromethyl)salicylate was used instead of Compound (P-4), A compound represented by the following formula (Z-16) (hereinafter also referred to as "compound (Z-16)") was synthesized.

Figure 0007447725000021
Figure 0007447725000021

<感放射線性樹脂組成物の調製>
感放射線性樹脂組成物の調製に用いた[B]酸発生剤、[C]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[A]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[B]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>
The [B] acid generator, [C] acid diffusion control agent, and [D] organic solvent used in the preparation of the radiation-sensitive resin composition are shown below. In addition, in the following Examples and Comparative Examples, unless otherwise specified, parts by mass mean the values when the mass of the [A] polymer used is 100 parts by mass, and mol % means the value when the mass of the [B] polymer used is 100 parts by mass. It means the value when the number of moles of the acid generator is 100 mol%.

[[B]酸発生剤]
[B]酸発生剤として、上記合成した化合物(Z-1)~(Z-15)及び(cz-1)を用いた。
[[B] Acid generator]
[B] As the acid generator, the compounds (Z-1) to (Z-15) and (cz-1) synthesized above were used.

[[C]酸拡散制御剤]
[C]酸拡散制御剤として、上記合成した化合物(Z-16)及び下記式(C-1)~(C-6)で表される化合物を用いた。
[[C] Acid diffusion control agent]
[C] As the acid diffusion control agent, the compound (Z-16) synthesized above and the compounds represented by the following formulas (C-1) to (C-6) were used.

Figure 0007447725000022
Figure 0007447725000022

[[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]感放射線性樹脂組成物(R-1)の調製
[A]重合体としての(A-1)100質量部、[B]酸発生剤としての(Z-1)20質量部、[C]酸拡散抑制剤としての(C-1)を(Z-1)に対して20モル%、並びに[D]有機溶媒としての(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] Preparation of radiation-sensitive resin composition (R-1) [A] 100 parts by mass of (A-1) as a polymer, [B] 20 parts by mass of (Z-1) as an acid generator , [C] 20 mol% of (C-1) as an acid diffusion inhibitor based on (Z-1), and [D] 4,800 parts by mass of (D-1) as an organic solvent and (D- 2) A radiation-sensitive resin composition (R-1) was prepared by mixing 2,000 parts by mass.

[実施例2~30及び比較例1]感放射線性樹脂組成物(R-2)~(R-30)及び(CR-1)の調製
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-30)及び(CR-1)を調製した。
[Examples 2 to 30 and Comparative Example 1] Preparation of radiation-sensitive resin compositions (R-2) to (R-30) and (CR-1) Using each component of the type and content shown in Table 2 below. Radiation-sensitive resin compositions (R-2) to (R-30) and (CR-1) were prepared in the same manner as in Example 1, except for the following.

Figure 0007447725000023
Figure 0007447725000023

<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)を行った後、23℃で30秒間冷却し、平均厚み50nmのレジスト膜を形成した。次に、このレジスト膜に、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秒間ポストエクスポージャーベーク(PEB)を行った。次いで、2.38質量%のTMAH水溶液を用い、23℃で30秒間現像してポジ型の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 then 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, the resist film was subjected to post-exposure baking (PEB) at 130° C. for 60 seconds. Next, using a 2.38% by mass TMAH aqueous solution, development was performed at 23° C. for 30 seconds to form a positive 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、下記の方法に従い、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」と判定した。
[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 was determined to be "good" when Eop was 30 mJ/cm 2 or less, and "poor" when it exceeded 30 mJ/cm 2 .

[LWR性能]
上記走査型電子顕微鏡を用いて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未満の場合は「良好」と、4.0nm以上の場合は「不良」と判定した。
[LWR performance]
The resist pattern was observed from above using the above 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 was determined to be "good" when the LWR was less than 4.0 nm, and "poor" when it was 4.0 nm or more.

[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」と判定した。
[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. The resolution was determined to be "good" if the resolution was 25 nm or less, and "poor" if it exceeded 25 nm.

Figure 0007447725000024
Figure 0007447725000024

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。したがって、半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイスのリソグラフィー工程における微細なレジストパターンの形成に好適に用いることができる。

According to the radiation-sensitive resin composition and resist pattern forming method of the present invention, it is possible to form a resist pattern that has good sensitivity to exposure light and excellent LWR performance and resolution. Therefore, it can be suitably used for forming fine resist patterns in the lithography process of various electronic devices such as semiconductor devices and liquid crystal devices.

Claims (4)

酸解離性基を含む構造単位を有する重合体と、
下記式(1)で表される化合物と
を含有する感放射線性樹脂組成物。
Figure 0007447725000025
(式(1)中、Arは、環員数6~20のアレーンから(s+1)個の芳香環上の水素原子を除いた基である。sは、0~11の整数である。sが1の場合、Rは、炭素数1~20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。sが2以上の場合、複数のRは、互いに同一又は異なり、炭素数1~20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の脂環構造若しくは環員数4~20の脂肪族複素環構造の一部である。Arは、環員数6~20のアレーンからt個の芳香環上の水素原子を除いた基である。tは、0~10の整数である。tが1の場合、R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。tが2以上の場合、複数のR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、ニトロ基又はハロゲン原子であるか、又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4~20の脂環構造若しくは環員数4~20の脂肪族複素環構造の一部である。Arは、環員数6~20のアレーンからu個の芳香環上の水素原子を除いた基である。uは、0~10の整数である。uが1の場合、R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。uが2以上の場合、複数のR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、ニトロ基又はハロゲン原子であるか、又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4~20の脂環構造若しくは環員数4~20の脂肪族複素環構造の一部である。但し、Ar及びArを与えるアレーンのうち少なくとも一方が多環のアレーンである。Xは、下記式(2-1)で表されるスルホン酸アニオン又は下記式(2-2)で表されるカルボン酸アニオンである。)
Figure 0007447725000026
(式(2-1)中、Rp1は、環員数5以上の環構造を含む1価の基である。Rp2は、2価の連結基である。Rp3及びRp4は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、炭素数1~20の1価の炭化水素基又は炭素数1~20の1価のフッ素化炭化水素基である。Rp5及びRp6は、それぞれ独立して、フッ素原子又は炭素数1~20の1価のフッ素化炭化水素基である。np1は、0~10の整数である。np2は、0~10の整数である。np3は、0~10の整数である。但し、np1+np2+np3は、1以上30以下である。np1が2以上の場合、複数のRp2は互いに同一又は異なる。np2が2以上の場合、複数のRp3は互いに同一又は異なり、複数のRp4は互いに同一又は異なる。np3が2以上の場合、複数のRp5は互いに同一又は異なり、複数のRp6は互いに同一又は異なる。)
Figure 0007447725000027
(式(2-2)中、Ar は、環員数6~20のアレーンから(m+n+1)個の芳香環上の水素原子を除いた基である。mは、0~10の整数である。mが1の場合、R は、炭素数1~20の有機基、ニトロ基又はハロゲン原子である。mが2以上の場合、複数のR は、互いに同一又は異なり、炭素数1~20の有機基、ニトロ基若しくはハロゲン原子であるか、又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4~20の脂環構造若しくは環員数4~20の脂肪族複素環構造の一部である。nは、1~10の整数である。)
A polymer having a structural unit containing an acid-dissociable group;
A radiation-sensitive resin composition containing a compound represented by the following formula (1).
Figure 0007447725000025
(In formula (1), Ar 1 is a group obtained by removing hydrogen atoms on (s+1) aromatic rings from an arene having 6 to 20 ring members. s is an integer from 0 to 11. 1, R 1 is an organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom. When s is 2 or more, R 1 's are the same or different and have 1 to 20 carbon atoms. 20 organic groups, hydroxy groups, nitro groups, or halogen atoms, or an alicyclic structure with 4 to 20 ring members or an alicyclic structure with 4 to 20 ring members formed by combining these with the carbon atoms to which they are bonded. It is part of a group heterocyclic structure. Ar 2 is a group obtained by removing hydrogen atoms on t aromatic rings from an arene having 6 to 20 ring members. t is an integer of 0 to 10. t When is 1, R 2 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom. When t is 2 or more, R 2 are the same or different from each other, A monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom, or an alicyclic structure having 4 to 20 ring members formed by combining these with the carbon atoms to which they are bonded. It is part of an aliphatic heterocyclic structure having 4 to 20 ring members.Ar 3 is a group obtained by removing hydrogen atoms on u aromatic rings from an arene having 6 to 20 ring members.u is 0 to is an integer of 10. When u is 1, R 3 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom. When u is 2 or more, multiple R 3 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 a 4-membered ring formed by combining these together with the carbon atom to which they are bonded. It is a part of an alicyclic structure having ~20 members or an aliphatic heterocyclic structure having 4 to 20 ring members.However, at least one of the arenes providing Ar 2 and Ar 3 is a polycyclic arene . It is a sulfonic acid anion represented by the following formula (2-1) or a carboxylic acid anion represented by the following formula (2-2) .)
Figure 0007447725000026
(In formula (2-1), R p1 is a monovalent group containing a ring structure with 5 or more ring members. R p2 is a divalent linking group. R p3 and R p4 are each independently and is a hydrogen atom, a fluorine atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.R p5 and R p6 are each independently , a fluorine atom or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. n p1 is an integer of 0 to 10. n p2 is an integer of 0 to 10. n p3 is 0 is an integer of ~10. However, n p1 + n p2 + n p3 is 1 or more and 30 or less. When n p1 is 2 or more, the plurality of R p2s are the same or different from each other. When n p2 is 2 or more, A plurality of R p3s are the same or different from each other, and a plurality of R p4s are the same or different from each other. When n p3 is 2 or more, a plurality of R p5s are the same or different from each other, and a plurality of R p6s are the same or different from each other.)
Figure 0007447725000027
(In formula (2-2), Ar 4 is a group obtained by removing hydrogen atoms on (m+n+1) aromatic rings from an arene having 6 to 20 ring members. m is an integer of 0 to 10. When m is 1, R 4 is an organic group having 1 to 20 carbon atoms, a nitro group, or a halogen atom. When m is 2 or more, multiple R 4s are the same or different and have 1 to 20 carbon atoms. an organic group, a nitro group, or a halogen atom, or an alicyclic structure having 4 to 20 ring members or an aliphatic heterocyclic structure having 4 to 20 ring members, which is formed by combining these with the carbon atoms to which they are bonded. (n is an integer from 1 to 10.)
上記式(1)におけるArを与える環員数6~20のアレーンがベンゼンであり、Arを与える環員数6~20のアレーンがナフタレンである請求項に記載の感放射線性樹脂組成物。 The radiation-sensitive resin composition according to claim 1, wherein the arene having 6 to 20 ring members providing Ar 2 in the above formula (1) is benzene, and the arene having 6 to 20 ring members providing Ar 3 is naphthalene. 上記構造単位が下記式(3-1A)、式(3-1B)、式(3-1C)、式(3-2A)又は式(3-2B)で表される請求項1又は請求項2に記載の感放射線性樹脂組成物。
Figure 0007447725000028
(式(3-1A)、(3-1B)、(3-1C)、(3-2A)及び(3-2B)中、Rは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
式(3-1A)及び(3-1B)中、Rは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~20の1価の炭化水素基である。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の基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(3-1C)中、Rは、水素原子である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~20の1価の炭化水素基である。Rは、R、R及びRがそれぞれ結合する炭素原子と共に環員数4~20の不飽和脂環構造を構成する炭素数1~20の2価の炭化水素基である。
式(3-2A)及び(3-2B)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、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、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。)
Claim 1 or Claim 2 wherein the structural unit is represented by the following formula (3-1A), formula (3-1B), formula (3-1C), formula (3-2A), or formula (3-2B). The radiation-sensitive resin composition described in .
Figure 0007447725000028
(In formulas (3-1A), (3-1B), (3-1C), (3-2A) and (3-2B), R T is each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group Or a trifluoromethyl group.
In formulas (3-1A) and (3-1B), R X is each independently a hydrogen atom or 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 the number of ring members formed by combining these groups together with the carbon atoms to which these groups are bonded. It is part of the alicyclic structure of 3 to 20.
In formula (3-1C), R A is a hydrogen atom. R B and R C each independently represent a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R D is a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms that constitutes an unsaturated alicyclic structure having 4 to 20 ring members together with the carbon atoms to which R A , R B and R C are bonded.
In formulas (3-2A) and (3-2B), R U and R V are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and R W is each independently and is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a 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. )
基板に直接又は間接に請求項1から請求項3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 3 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.
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