JPWO2012002470A1 - Radiation sensitive resin composition, polymer and compound - Google Patents

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Abstract

本発明は、[A]下記式(1)で表される構造単位(I)を有する重合体、及び[B]溶媒を含有する感放射線性樹脂組成物である。下記式(1)中、RCは、Raと共に2価の脂肪族環状炭化水素基を形成する基である。Raは、炭素原子である。上記構造単位(I)は、下記式(1−1)で表される構造単位(I−1)であることが好ましい。また、上記構造単位(I)は、下記式(1−2)で表される構造単位(I−2)であることも好ましい。The present invention is [A] a radiation-sensitive resin composition containing a polymer having a structural unit (I) represented by the following formula (1) and [B] a solvent. In the following formula (1), RC is a group that forms a divalent aliphatic cyclic hydrocarbon group together with Ra. Ra is a carbon atom. The structural unit (I) is preferably a structural unit (I-1) represented by the following formula (1-1). The structural unit (I) is also preferably a structural unit (I-2) represented by the following formula (1-2).

Description

本発明は、感放射線性樹脂組成物、この感放射線性樹脂組成物の構成成分として好適な重合体、及びこの重合体の単量体として好適な化合物に関する。   The present invention relates to a radiation-sensitive resin composition, a polymer suitable as a component of the radiation-sensitive resin composition, and a compound suitable as a monomer of the polymer.

集積回路素子の製造に代表される微細加工の分野においては、従来、酸解離性基を有する重合体を含む樹脂組成物によって基板上にレジスト被膜を形成し、マスクパターンを介してそのレジスト被膜に短波長の放射線(エキシマレーザー光等)を照射して露光し、露光部をアルカリ現像液で除去することにより、微細なレジストパターンを形成することが行われている。その際、上記樹脂組成物中に放射線照射により酸を発生する感放射線性酸発生剤を含有させ、その酸の作用により感度を向上させた感放射線性樹脂組成物が利用されている。   In the field of microfabrication represented by the manufacture of integrated circuit elements, conventionally, a resist film is formed on a substrate with a resin composition containing a polymer having an acid dissociable group, and the resist film is formed on the resist film via a mask pattern. A fine resist pattern is formed by irradiating a short-wavelength radiation (excimer laser light or the like) for exposure and removing an exposed portion with an alkali developer. In that case, the radiation sensitive resin composition which contained the radiation sensitive acid generator which generate | occur | produces an acid by radiation irradiation in the said resin composition, and improved the sensitivity by the effect | action of the acid is utilized.

このような感放射線性樹脂組成物において、上記酸解離性基の解離反応を促進させ、露光部のアルカリ現像液に対する十分な溶解性を確保するために、ポストエクスポージャーベーク(PEB)が行われており、このPEB温度としては、通常90〜180℃程度が採用されている。しかしながら、このようなPEB温度では、酸解離性基の解離は十分となる反面、酸の未露光部への拡散が顕著化するため、感放射線性樹脂組成物のパターン形成性に影響する。特に、レジストパターンの微細化が線幅90nm以下のレベルまで進展している現在にあっては、パターン形状が良好で、線幅のバラツキの大きさを示すLWR(ライン・ウイドゥス・ラフネス)が小さいレジストパターンを得ることは困難である。この対策としては、感放射線性樹脂組成物中に酸拡散制御剤を添加する方法等が採られているが、コストの増大を招来するため好ましくない。   In such a radiation-sensitive resin composition, post-exposure baking (PEB) is performed in order to promote the dissociation reaction of the acid-dissociable group and ensure sufficient solubility in the alkaline developer in the exposed portion. The PEB temperature is usually about 90 to 180 ° C. However, at such a PEB temperature, the dissociation of the acid-dissociable group is sufficient, but the diffusion of the acid to the unexposed part becomes remarkable, which affects the pattern forming property of the radiation-sensitive resin composition. In particular, at present, when the miniaturization of resist patterns has progressed to a level of 90 nm or less, the pattern shape is good and the LWR (line width roughness) indicating the variation in line width is small. It is difficult to obtain a resist pattern. As a countermeasure, a method of adding an acid diffusion control agent to the radiation-sensitive resin composition is employed, but this is not preferable because it causes an increase in cost.

そこで、PEB温度を低くすることにより、酸の拡散速度を抑制して、上記不都合を解消することが考えられる。また、最近では、環境負荷低減や製造コスト削減の観点からも、PEB温度を低くして、製造工程のエネルギー使用量を減らすことへの要請が強くなっている。   Therefore, it is conceivable to reduce the acid diffusion rate by lowering the PEB temperature to eliminate the above disadvantages. In recent years, there has been a strong demand for lowering the PEB temperature and reducing the amount of energy used in the manufacturing process from the viewpoint of reducing environmental burdens and manufacturing costs.

しかし、PEB温度を低くすると、酸解離性基の解離反応の速度も低下し、露光部のレジスト被膜の溶解が不十分となるため、感放射線性樹脂組成物のパターン形成性が悪化する。そのため、酸解離性基をより解離し易くすることによりPEB温度の低温化を図ることが検討されている。そのような感放射線性樹脂組成物として、特定のアセタール構造を含む酸解離性基を有する樹脂を含有するポジ型感光性樹脂組成物(特開2008−304902号公報参照)や、3級エステル構造を含む構造単位及びヒドロキシアルキル基を含む構造単位を有する樹脂を含有するポジ型レジスト組成物(特開2009−276607号公報参照)が提案されている。しかしながら、これらの技術では、酸解離性基の解離性向上の程度は小さく、可能なPEB温度の低下は小さなものに留まり、そのため、感放射線性樹脂組成物のパターン形成性及びLWR性能を十分に向上させることができない。その上、PEB温度を従来の温度より下げると、アルカリ現像時に露光部の樹脂の溶け残りが起こるため、スカムと呼ばれる現像後のレジスト残渣が発生したり、形成されるレジストパターンにブリッジ欠陥が発生したり、このブリッジ欠陥によりLWRが悪化する場合がある。   However, when the PEB temperature is lowered, the rate of the dissociation reaction of the acid dissociable group is also decreased, and the resist film in the exposed portion is not sufficiently dissolved, so that the pattern forming property of the radiation sensitive resin composition is deteriorated. Therefore, it has been studied to lower the PEB temperature by making the acid dissociable group easier to dissociate. As such a radiation-sensitive resin composition, a positive photosensitive resin composition containing a resin having an acid-dissociable group containing a specific acetal structure (see JP 2008-304902 A), a tertiary ester structure A positive resist composition (see JP 2009-276607 A) that contains a resin having a structural unit containing bismuth and a structural unit containing a hydroxyalkyl group has been proposed. However, in these techniques, the degree of dissociation improvement of the acid dissociable group is small, and the possible decrease in the PEB temperature is small, so that the pattern forming property and the LWR performance of the radiation sensitive resin composition are sufficiently obtained. It cannot be improved. In addition, if the PEB temperature is lowered from the conventional temperature, the resin in the exposed area remains undissolved during alkali development, so that a resist residue after development called scum occurs and bridge defects occur in the formed resist pattern. Or the WWR may deteriorate due to this bridging defect.

特開2008−304902号公報JP 2008-304902 A 特開2009−276607号公報JP 2009-276607 A

本発明は以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、PEB温度の低温化を図りつつ、パターン形成性、LWR性能、スカム抑制性及びブリッジ欠陥抑制性に優れる感放射線性樹脂組成物を提供することにある。   The present invention has been made based on the circumstances as described above, and its purpose is to achieve a radiation sensitivity that is excellent in pattern formation, LWR performance, scum suppression, and bridge defect suppression while reducing the PEB temperature. The object is to provide a resin composition.

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

Figure 2012002470
(式(1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、Rと共に2価の脂肪族環状炭化水素基を形成する基である。この脂肪族環状炭化水素基の有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。Rは、炭素原子である。R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10の1価の鎖状飽和炭化水素基又は炭素数3〜20の1価の脂肪族環状飽和炭化水素基である。この鎖状飽和炭化水素基及び脂肪族環状飽和炭化水素基の有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。但し、R〜Rのいずれかが互いに結合して環状構造を形成していてもよい。)The invention made to solve the above problems is
[A] A polymer having a structural unit (I) represented by the following formula (1) (hereinafter also referred to as “[A] polymer”), and [B] a radiation-sensitive resin composition containing a solvent. It is.
Figure 2012002470
(In Formula (1), R is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R C is a group that forms a divalent aliphatic cyclic hydrocarbon group together with R a . Some or all of the hydrogen atoms of the aliphatic cyclic hydrocarbon group may be substituted, R a is a carbon atom, and R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom or a carbon number of 1 To a monovalent chain saturated hydrocarbon group having from 10 to 10 or a monovalent aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group having from 3 to 20 carbon atoms, hydrogen contained in the chain saturated hydrocarbon group and the aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group. (Part or all of the atoms may be substituted, provided that any of R 1 to R 3 may be bonded to each other to form a cyclic structure.)

当該感放射線性樹脂組成物は、上記式(1)で表される構造単位(I)を有する[A]重合体及び[B]溶媒を含有する。上記構造単位(I)は、酸解離性基として、R基と炭素原子(R)とから形成される2価の脂肪族環状炭化水素基のエステル基に結合する炭素原子(R)に、炭素−炭素二重結合が隣接する構造を含む基(以下、「二重結合隣接環状炭化水素基」ともいう。)を有している。この二重結合隣接環状炭化水素基は、Rが上記炭素−炭素二重結合のアリル位となっていることで、酸解離性基の解離反応の際に誘起されるR上の正電荷を安定化できるため、酸解離性基の解離性が非常に高くなっていると考えられる。従って、当該感放射線性樹脂組成物によれば、PEB温度を従来の温度より下げることができ、その結果、酸の拡散が適正化され、良好なパターン形状及びLWRが小さいレジストパターンを形成することが可能になる。また酸解離性基の解離性が非常に高いことで、PEB温度を低下させても、露光部の重合体がアルカリ現像液に十分に溶解することができるので、現像時等におけるスカムの発生が抑制され、かつブリッジ欠陥の発生が抑制されたレジストパターンの形成が可能になる。The radiation sensitive resin composition contains an [A] polymer having a structural unit (I) represented by the above formula (1) and a [B] solvent. The structural unit (I) includes, as an acid dissociable group, a carbon atom (R a ) bonded to an ester group of a divalent aliphatic cyclic hydrocarbon group formed from an R C group and a carbon atom (R a ). And a group including a structure in which a carbon-carbon double bond is adjacent (hereinafter also referred to as “double bond adjacent cyclic hydrocarbon group”). This double bond adjacent cyclic hydrocarbon group has a positive charge on R a that is induced in the dissociation reaction of the acid dissociable group because R a is an allylic position of the carbon-carbon double bond. It is considered that the dissociation property of the acid dissociable group is very high. Therefore, according to the said radiation sensitive resin composition, PEB temperature can be lowered | hung from the conventional temperature, As a result, the spreading | diffusion of an acid is optimized and a favorable pattern shape and a resist pattern with small LWR are formed. Is possible. In addition, since the dissociation property of the acid dissociable group is very high, the polymer in the exposed area can be sufficiently dissolved in the alkaline developer even when the PEB temperature is lowered, so that scum is generated during development. It is possible to form a resist pattern that is suppressed and generation of bridge defects is suppressed.

上記構造単位(I)は、下記式(1−1)で表される構造単位(I−1)が好ましい。

Figure 2012002470
(式(1−1)中、R及びR〜Rは、上記式(1)と同義である。nは、1〜4の整数である。Rは、−RP1、−RP2−O−RP1、−RP2−CO−RP1、−RP2−CO−ORP1、−RP2−O−CO−RP1、−RP2−OH、−RP2−CN又は−RP2−COOHである。RP1は、炭素数1〜10の1価の鎖状飽和炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂肪族環状飽和炭化水素基又は炭素数6〜30の1価の芳香族炭化水素基である。RP2は、単結合、炭素数1〜10の2価の鎖状飽和炭化水素基、炭素数3〜20の2価の脂肪族環状飽和炭化水素基又は炭素数6〜30の2価の芳香族炭化水素基である。但し、RP1及びRP2における鎖状飽和炭化水素基、脂肪族環状飽和炭化水素基及び芳香族炭化水素基の有する水素原子の一部又は全部はフッ素原子で置換されていてもよい。nは、0〜3の整数である。但し、nが2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよい。)The structural unit (I) is preferably a structural unit (I-1) represented by the following formula (1-1).
Figure 2012002470
(In the formula (1-1), R and R 1 to R 3 have the same meanings as the formula (1). N C is an integer of 1 to 4. R S represents —RP 1 , —R. P2 -O-R P1, -R P2 -CO-R P1, -R P2 -CO-oR P1, -R P2 -O-CO-R P1, -R P2 -OH, -R P2 -CN or -R a P2 -COOH .R P1 represents a monovalent chain saturated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, 1 monovalent aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group or a C6-30 having 3 to 20 carbon atoms R P2 represents a single bond, a divalent chain saturated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a divalent aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, or R P2 is a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms. However, a chain saturated hydrocarbon group in R P1 and R P2, alicyclic saturated hydrocarbon Good .n S be some or all substituted by a fluorine atom of the hydrogen atoms included in the group and the aromatic hydrocarbon group is an integer of 0 to 3. However, if n S is 2 or more, plural R S may be the same or different.)

上記構造単位(I)を単環式脂肪族炭化水素骨格を有する上記特定構造とすると、解離反応によって酸解離性基から生じる分子が揮発し易いものとなりレジスト被膜中に残りにくくなる。その結果、レジスト被膜の可塑性の増大を抑制することができ、酸の拡散長をより適正化することができるので、当該感放射線性樹脂組成物のパターン形成性及びLWR性能が向上する。   When the structural unit (I) has the specific structure having a monocyclic aliphatic hydrocarbon skeleton, molecules generated from the acid-dissociable group by the dissociation reaction are likely to be volatilized and hardly remain in the resist film. As a result, an increase in plasticity of the resist film can be suppressed and the acid diffusion length can be further optimized, so that the pattern-forming property and LWR performance of the radiation-sensitive resin composition are improved.

上記構造単位(I)は、下記式(1−2)で表される構造単位(I−2)が好ましい。

Figure 2012002470
(式(1−2)中、R及びR〜Rは、上記式(1)と同義である。Rは、−RP1、−RP2−O−RP1、−RP2−CO−RP1、−RP2−CO−ORP1、−RP2−O−CO−RP1、−RP2−OH、−RP2−CN又は−RP2−COOHである。RP1は、炭素数1〜10の1価の鎖状飽和炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂肪族環状飽和炭化水素基又は炭素数6〜30の1価の芳香族炭化水素基である。RP2は、単結合、炭素数1〜10の2価の鎖状飽和炭化水素基、炭素数3〜20の2価の脂肪族環状飽和炭化水素基又は炭素数6〜30の2価の芳香族炭化水素基である。但し、RP1及びRP2における鎖状飽和炭化水素基、脂肪族環状飽和炭化水素基及び芳香族炭化水素基の有する水素原子の一部又は全部はフッ素原子で置換されていてもよい。nは、0〜3の整数である。但し、nが2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよい。)The structural unit (I) is preferably a structural unit (I-2) represented by the following formula (1-2).
Figure 2012002470
(In the formula (1-2), R and R 1 to R 3 is as defined in the above formula (1) .R S is, -R P1, -R P2 -O- R P1, -R P2 -CO -R P1, -R P2 -CO-oR P1, -R P2 -O-CO-R P1, a -R P2 -OH, -R P2 -CN or -R P2 -COOH .R P1 has a carbon number 1-10 monovalent chain saturated hydrocarbon group, a monovalent aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group or a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms having 3 to 20 carbon atoms .R P2 Is a single bond, a divalent chain saturated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a divalent aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, or a divalent aromatic carbon group having 6 to 30 carbon atoms. is a hydrogen group. However, organic chain saturated hydrocarbon group, aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group and the aromatic hydrocarbon group for R P1 and R P2 That good .n S be some or all substituted by a fluorine atom of the hydrogen atoms is an integer of 0 to 3. However, if n S is 2 or more, plural structured R S are identical or different May be.)

構造単位(I)を上記特定構造とすることで、酸解離性基の解離容易性がさらに高まるため、PEB温度をさらに低下させることが可能になり、当該感放射線性樹脂組成物のパターン形成性、LWR性能、スカム抑制性及びブリッジ欠陥抑制性がさらに向上する。   By making the structural unit (I) the specific structure, the dissociability of the acid-dissociable group is further increased, so that the PEB temperature can be further lowered, and the pattern-forming property of the radiation-sensitive resin composition can be reduced. , LWR performance, scum suppression and bridge defect suppression are further improved.

当該感放射線性樹脂組成物における上記[A]重合体は、フッ素原子を有する重合体であることが好ましい。[A]重合体はフッ素原子を有すると、フッ素原子による高い疎水性に起因してレジスト被膜において表層部に偏在化する傾向がある。従って、このような[A]重合体は、例えば、液浸露光プロセスにおいて撥水性添加剤としての機能を発揮することができるので、当該感放射線性樹脂組成物によれば、レジスト被膜と液浸媒体を遮断することを目的とした上層膜の別途形成を要することなく、レジスト被膜表面に高い動的接触角を付与して水切れ性能を高め、ウォーターマークの残存防止及び高速スキャン露光を可能にすると共に、レジスト被膜からの酸発生剤等の溶出を抑制することができる。当該感放射線性樹脂組成物によれば、PEB温度を従来の温度より低くした場合でも、レジスト被膜表層における溶け残りが非常に低減される結果、スカム抑制性及びブリッジ欠陥抑制性がさらに向上すると共に、ブリッジ欠陥発生に起因して起こるLWRの増大をさらに抑制することができる。   The [A] polymer in the radiation-sensitive resin composition is preferably a polymer having a fluorine atom. [A] When the polymer has fluorine atoms, it tends to be unevenly distributed in the surface layer portion of the resist film due to high hydrophobicity due to the fluorine atoms. Accordingly, such a [A] polymer can exhibit a function as a water-repellent additive in, for example, an immersion exposure process. Therefore, according to the radiation-sensitive resin composition, the resist film and the immersion liquid can be used. Without requiring the separate formation of an upper layer to block the medium, a high dynamic contact angle is imparted to the resist film surface to improve water drainage performance, enabling the prevention of watermark remaining and high-speed scanning exposure. At the same time, elution of the acid generator and the like from the resist film can be suppressed. According to the radiation-sensitive resin composition, even when the PEB temperature is lower than the conventional temperature, the undissolved residue in the resist coating surface layer is greatly reduced, and as a result, scum suppression and bridge defect suppression are further improved. The increase in LWR caused by the occurrence of a bridge defect can be further suppressed.

また、当該感放射線性樹脂組成物における上記[A]重合体は、ラクトン構造を含む構造単位(VII)をさらに有する重合体であることが好ましい。[A]重合体が構造単位(VII)をさらに有することで、当該感放射線性樹脂組成物から形成されるレジスト被膜のアルカリ現像液に対する親和性を高めることができる。その結果、当該感放射線性樹脂組成物のパターン形成性、LWR性能、スカム抑制性及びブリッジ欠陥抑制性がさらに向上する。また、[A]重合体が構造単位(VII)を有することで、得られるレジスト被膜の基板への密着性を向上させることができる。   Moreover, it is preferable that the said [A] polymer in the said radiation sensitive resin composition is a polymer which further has the structural unit (VII) containing a lactone structure. [A] When the polymer further has the structural unit (VII), the affinity of the resist film formed from the radiation-sensitive resin composition to the alkaline developer can be increased. As a result, the pattern formability, LWR performance, scum suppression and bridge defect suppression of the radiation sensitive resin composition are further improved. Moreover, since the [A] polymer has the structural unit (VII), the adhesion of the resulting resist film to the substrate can be improved.

当該感放射線性樹脂組成物は、[C]感放射線性酸発生体(以下、「[C]酸発生体」ともいう。)をさらに含有することが好ましい。当該感放射線性樹脂組成物は、[C]酸発生体をさらに含有することで、放射線感度を向上させることができる。   The radiation-sensitive resin composition preferably further contains a [C] radiation-sensitive acid generator (hereinafter also referred to as “[C] acid generator”). The radiation sensitive resin composition can further improve the radiation sensitivity by further containing a [C] acid generator.

本発明の重合体は、下記式(1)で表される構造単位(I)を有する。

Figure 2012002470
(式(1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、Rと共に2価の脂肪族環状炭化水素基を形成する基である。この脂肪族環状炭化水素基の有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。Rは、炭素原子である。R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10の1価の鎖状飽和炭化水素基又は炭素数3〜20の1価の脂肪族環状飽和炭化水素基である。この鎖状飽和炭化水素基及び脂肪族環状飽和炭化水素基の有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。但し、R〜Rのいずれかが互いに結合して環状構造を形成していてもよい。)The polymer of the present invention has a structural unit (I) represented by the following formula (1).
Figure 2012002470
(In Formula (1), R is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R C is a group that forms a divalent aliphatic cyclic hydrocarbon group together with R a . Some or all of the hydrogen atoms of the aliphatic cyclic hydrocarbon group may be substituted, R a is a carbon atom, and R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom or a carbon number of 1 To a monovalent chain saturated hydrocarbon group having from 10 to 10 or a monovalent aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group having from 3 to 20 carbon atoms, hydrogen contained in the chain saturated hydrocarbon group and the aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group. (Part or all of the atoms may be substituted, provided that any of R 1 to R 3 may be bonded to each other to form a cyclic structure.)

当該重合体は、酸解離性基として、解離容易性が非常に高い二重結合隣接環状炭化水素基を有している。従って、当該重合体によれば、レジストパターン形成の際におけるPEB温度を従来の温度より低くすることが可能になる。従って、当該重合体は、例えば、リソグラフィー技術に用いられる感放射線性樹脂組成物等の成分として好適である。   The polymer has a double bond adjacent cyclic hydrocarbon group as an acid dissociable group, which is very easy to dissociate. Therefore, according to the said polymer, it becomes possible to make PEB temperature in the case of resist pattern formation lower than the conventional temperature. Therefore, the said polymer is suitable as components, such as a radiation sensitive resin composition used for a lithography technique, for example.

本発明の化合物は、下記式(i)で表される。

Figure 2012002470
(式(i)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、Rと共に2価の脂肪族環状炭化水素基を形成する基である。この脂肪族環状炭化水素基の有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。Rは、炭素原子である。R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10の1価の鎖状飽和炭化水素基又は炭素数3〜20の1価の脂肪族環状飽和炭化水素基である。この鎖状飽和炭化水素基及び脂肪族環状飽和炭化水素基の有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。但し、R〜Rのいずれかが互いに結合して環状構造を形成していてもよい。)The compound of the present invention is represented by the following formula (i).
Figure 2012002470
(In formula (i), R is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R C is a group which forms a divalent aliphatic cyclic hydrocarbon group together with R a . Some or all of the hydrogen atoms of the aliphatic cyclic hydrocarbon group may be substituted, R a is a carbon atom, and R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom or a carbon number of 1 To a monovalent chain saturated hydrocarbon group having from 10 to 10 or a monovalent aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group having from 3 to 20 carbon atoms, hydrogen contained in the chain saturated hydrocarbon group and the aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group. (Part or all of the atoms may be substituted, provided that any of R 1 to R 3 may be bonded to each other to form a cyclic structure.)

本発明の化合物(以下、「化合物(i)」ともいう。)は上記式(i)で表される構造を有するので、当該重合体中に構造単位(I)を組み込む単量体化合物として好適に用いることができる。   Since the compound of the present invention (hereinafter also referred to as “compound (i)”) has a structure represented by the above formula (i), it is suitable as a monomer compound incorporating the structural unit (I) in the polymer. Can be used.

本明細書において、「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意味し、直鎖状炭化水素基及び分岐状炭化水素基の双方を含むものとする。「脂肪族環状炭化水素基」とは、環構造としては脂肪族環状炭化水素構造のみを含み、芳香環構造を含まない炭化水素基を意味する。但し、脂肪族環状炭化水素の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意味する。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肪族環状炭化水素構造を含んでいてもよい。   In the present specification, the “chain hydrocarbon group” means a hydrocarbon group that does not include a cyclic structure and is composed only of a chain structure, and includes both a linear hydrocarbon group and a branched hydrocarbon group. Shall be included. The “aliphatic cyclic hydrocarbon group” means a hydrocarbon group that includes only an aliphatic cyclic hydrocarbon structure as a ring structure and does not include an aromatic ring structure. However, it is not necessary to be constituted only by the structure of the aliphatic cyclic hydrocarbon, and a part thereof may include a chain structure. “Aromatic hydrocarbon group” means a hydrocarbon group containing an aromatic ring structure as a ring structure. However, it is not necessary to be composed only of an aromatic ring structure, and a part thereof may include a chain structure or an aliphatic cyclic hydrocarbon structure.

以上説明したように、本発明の感放射線性樹脂組成物は、レジストパターン形成プロセスにおいて、PEB温度の低温化を図ることができ、加えて、良好な形状及び優れたLWRを有し、スカム発生及びブリッジ欠陥発生が抑制されたレジストパターンを形成することができる。また、PEB温度の低温化によって、製造工程におけるエネルギー使用量の低減化を図ることができる。   As described above, the radiation-sensitive resin composition of the present invention can reduce the PEB temperature in the resist pattern formation process, and in addition, has a good shape and excellent LWR, and generates scum. In addition, it is possible to form a resist pattern in which the generation of bridge defects is suppressed. In addition, the amount of energy used in the manufacturing process can be reduced by lowering the PEB temperature.

ラインアンドスペースパターンの断面形状を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the cross-sectional shape of a line and space pattern.

<感放射線性樹脂組成物>
本発明の感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体及び[B]溶媒を含有する。また、当該感放射線性樹脂組成物は、好適成分として[C]感放射線性酸発生体、構造単位(I)を有さない[D]他の重合体、[E]酸拡散制御体を含有していてもよい。さらに、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 of the present invention contains a [A] polymer and a [B] solvent. In addition, the radiation-sensitive resin composition contains [C] a radiation-sensitive acid generator, [D] other polymer having no structural unit (I), and [E] an acid diffusion controller as suitable components. You may do it. Furthermore, the said radiation sensitive resin composition may contain the other arbitrary component in the range which does not impair the effect of this invention.

当該感放射線性樹脂組成物は、重合体成分として、ベース重合体のみを含有していてもよく、ベース重合体以外に撥水性添加剤を含有することもできる。「ベース重合体」とは、感放射線性樹脂組成物から形成されるレジスト被膜の主成分となる重合体をいい、好ましくは、レジスト被膜を構成する全重合体に対して50質量%以上を占める重合体をいう。また、「撥水性添加剤」とは、感放射線性樹脂組成物に含有させることで、形成されるレジスト被膜の表層に偏在化する傾向を有する重合体である。ベース重合体となる重合体より疎水性が高い重合体は、レジスト被膜表層に偏在化する傾向があり、撥水性添加剤として機能させることができる。当該感放射線性樹脂組成物は、撥水性添加剤を含有することで、レジスト被膜からの酸発生体等の溶出を抑制できると共に、形成されたレジスト被膜表面が高い動的接触角を示すので、レジスト被膜表面は優れた水切れ特性を発揮することができる。これにより液浸露光プロセスにおいて、レジスト被膜表面と液浸媒体を遮断するための上層膜を別途形成することを要することなく、高速スキャン露光を可能にすると共に、ウォーターマーク欠陥等の発生を抑制することができる。   The radiation-sensitive resin composition may contain only a base polymer as a polymer component, and may contain a water-repellent additive in addition to the base polymer. The “base polymer” refers to a polymer that is a main component of a resist film formed from a radiation-sensitive resin composition, and preferably occupies 50% by mass or more based on the total polymer constituting the resist film. Refers to a polymer. The “water-repellent additive” is a polymer having a tendency to be unevenly distributed in the surface layer of the resist film to be formed by being contained in the radiation-sensitive resin composition. A polymer having higher hydrophobicity than the polymer serving as the base polymer tends to be unevenly distributed on the surface of the resist film, and can function as a water repellent additive. Since the radiation-sensitive resin composition contains a water-repellent additive, it can suppress elution of an acid generator and the like from the resist film, and the formed resist film surface exhibits a high dynamic contact angle. The resist coating surface can exhibit excellent water drainage characteristics. As a result, in the immersion exposure process, it is possible to perform high-speed scan exposure and suppress the occurrence of watermark defects and the like without the need to separately form an upper film for blocking the resist film surface and the immersion medium. be able to.

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

当該感放射線性樹脂組成物の態様としては、重合体成分として、(1)ベース重合体としての[A]重合体、(2)ベース重合体としての[A]重合体及び撥水性添加剤としての[A]重合体、(3)ベース重合体としての[A]重合体及び撥水性添加剤としての[D]重合体、(4)ベース重合体としての[D]重合体及び撥水性添加剤としての[A]重合体をそれぞれ含有する場合等が挙げられる。上記(2)〜(4)の当該感放射線性樹脂組成物がベース重合体及び撥水性添加剤の両方を含有する場合において、[A]重合体が、ベース重合体又は撥水性添加剤の一方のみに用いられる上記(3)及び(4)の場合でも、本発明の効果が十分に発揮されるが、[A]重合体をベース重合体及び撥水性添加剤の両方に用いる上記(2)の場合に、本発明の効果である当該感放射線性樹脂組成物のパターン形成性、LWR性能、スカム抑制性及びブリッジ欠陥抑制性をさらに高めることができる。以下、当該感放射線性樹脂組成物の各構成成分について順に説明する。   As an aspect of the radiation sensitive resin composition, as a polymer component, (1) [A] polymer as a base polymer, (2) [A] polymer as a base polymer and water repellent additive [A] polymer, (3) [A] polymer as base polymer and [D] polymer as water repellent additive, (4) [D] polymer and water repellent addition as base polymer The case where each contains the [A] polymer as an agent is mentioned. When the said radiation sensitive resin composition of said (2)-(4) contains both a base polymer and a water-repellent additive, [A] polymer is either a base polymer or a water-repellent additive. Even in the cases of (3) and (4) used only for the above, the effect of the present invention is sufficiently exerted, but the above (2) using the [A] polymer for both the base polymer and the water repellent additive. In this case, the pattern forming property, LWR performance, scum suppressing property and bridge defect suppressing property of the radiation sensitive resin composition which are the effects of the present invention can be further enhanced. Hereinafter, each structural component of the said radiation sensitive resin composition is demonstrated in order.

<[A]重合体>
[A]重合体は、構造単位(I)を有する重合体である。また、[A]重合体は、構造単位(I)以外にも、下記構造単位(II)〜(IX)及びその他の構造単位を有していてもよい。
<[A] polymer>
[A] The polymer is a polymer having the structural unit (I). [A] The polymer may have the following structural units (II) to (IX) and other structural units in addition to the structural unit (I).

<構造単位(I)>
構造単位(I)は、上記式(1)で表される構造単位である。構造単位(I)は、酸解離性基としての二重結合隣接環状炭化水素基を有している。「酸解離性基」とは、例えば、ヒドロキシル基、カルボキシル基等の極性官能基中の水素原子を置換する基であって、酸の存在下で解離する基をいう。このような酸解離性基を有する重合体は、酸の作用前はアルカリ不溶性又はアルカリ難溶性であり、後述の[C]酸発生体から発生する酸等の作用により酸解離性基が脱離するとアルカリ可溶性となる。なお、重合体が「アルカリ不溶性又はアルカリ難溶性」であるとは、当該感放射線性樹脂組成物を用いて形成したレジスト被膜からレジストパターンを形成する際に採用されるアルカリ現像条件下で、レジスト被膜に代えてこのような重合体のみを用いた膜厚100nmのレジスト被膜を現像した場合に、レジスト被膜の初期膜厚の50%以上が現像後に残存する性質をいう。
<Structural unit (I)>
The structural unit (I) is a structural unit represented by the above formula (1). The structural unit (I) has a double bond adjacent cyclic hydrocarbon group as an acid dissociable group. The “acid-dissociable group” refers to a group that substitutes a hydrogen atom in a polar functional group such as a hydroxyl group or a carboxyl group and dissociates in the presence of an acid. Such a polymer having an acid-dissociable group is insoluble or hardly soluble in alkali before the action of the acid, and the acid-dissociable group is eliminated by the action of an acid generated from the [C] acid generator described later. Then, it becomes alkali-soluble. Note that the polymer is “insoluble in alkali or hardly soluble in alkali” when the resist is developed under the alkali development conditions employed when a resist pattern is formed from a resist film formed using the radiation-sensitive resin composition. When a resist film having a film thickness of 100 nm using only such a polymer is developed in place of the film, it refers to the property that 50% or more of the initial film thickness of the resist film remains after development.

構造単位(I)の有する二重結合隣接環状炭化水素基は、エステル基に結合している炭素原子(R)が炭素−炭素二重結合のアリル位となっていることで、酸解離性基の解離反応の際に誘起されるR炭素原子上の正電荷を安定化できるので、酸解離性基の解離反応が非常に起こり易くなっている。従って、当該感放射線性樹脂組成物によれば、PEB温度を従来の温度より下げることができ、その結果、酸の拡散の影響が低減されて、良好なパターン形状及び小さいLWRを有するレジストパターンを形成することが可能になる。また酸解離性基の解離性が非常に高いことで、PEB温度を低下させても、露光量を上げて酸の発生量を増大させることを要することなく、露光部の重合体がアルカリ現像液に十分に溶解することができるので、スカム発生及びブリッジ欠陥の発生が抑制されたレジストパターンの形成が可能になる。The double bond adjacent cyclic hydrocarbon group of the structural unit (I) has an acid dissociation property because the carbon atom (R a ) bonded to the ester group is the allylic position of the carbon-carbon double bond. Since the positive charge on the Ra carbon atom induced during the group dissociation reaction can be stabilized, the acid dissociable group dissociation reaction is very likely to occur. Therefore, according to the said radiation sensitive resin composition, PEB temperature can be lowered | hung from the conventional temperature, As a result, the influence of the spreading | diffusion of an acid is reduced and the resist pattern which has a favorable pattern shape and small LWR is reduced. It becomes possible to form. In addition, since the dissociation property of the acid dissociable group is very high, even when the PEB temperature is lowered, the polymer in the exposed portion is not required to increase the amount of acid generated by increasing the exposure amount, and the alkaline developer. Therefore, it is possible to form a resist pattern in which the occurrence of scum and bridge defects is suppressed.

上記式(1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、Rと共に2価の脂肪族環状炭化水素基を形成する基である。この脂肪族環状炭化水素基の有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。Rは、炭素原子である。R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10の1価の鎖状飽和炭化水素基又は炭素数3〜20の1価の脂肪族環状飽和炭化水素基である。この鎖状飽和炭化水素基及び脂肪族環状飽和炭化水素基の有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。但し、R〜Rのいずれかが互いに結合して環状構造を形成していてもよい。In said formula (1), R is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R C is a group that forms a divalent aliphatic cyclic hydrocarbon group together with R a . Some or all of the hydrogen atoms of the aliphatic cyclic hydrocarbon group may be substituted. R a is a carbon atom. R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom, a monovalent chain saturated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or a monovalent aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms. Some or all of the hydrogen atoms of the chain saturated hydrocarbon group and the aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group may be substituted. However, any of R 1 to R 3 may be bonded to each other to form a cyclic structure.

上記Rは、Rと共に2価の脂肪族環状炭化水素基を形成する基である。すなわち、Rが結合するR炭素原子は、エステル基の酸素原子及び二重結合炭素へそれぞれ結合する2本の結合手を有している。R C is a group that forms a divalent aliphatic cyclic hydrocarbon group together with R a . That is, the R a carbon atom to which R C is bonded has two bonds that are respectively bonded to the oxygen atom and the double bond carbon of the ester group.

上記RがRと共に形成する2価の脂肪族環状炭化水素基としては、例えば、
シクロプロパンジイル基、シクロブタンジイル基、シクロペンタンジイル基、シクロヘキサンジイル基、シクロヘプタンジイル基、シクロオクタンジイル基、シクロデカンジイル基、シクロドデカンジイル基等の単環式脂肪族飽和炭化水素基;
シクロブテンジイル基、シクロペンテンジイル基、シクロヘキセンジイル基、シクロデセンジイル基、シクロドデセンジイル、シクロペンタジエンジイル基、シクロヘキサジエンジイル基、シクロデカジエンジイル基等の単環式脂肪族不飽和炭化水素基;
ビシクロ[2.2.1]ヘプテンジイル基、ビシクロ[2.2.2]オクタンジイル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジイル基、トリシクロ[3.3.1.13,7]デカンジイル基、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカンジイル基、アダマンタンジイル基等の多環式脂肪族飽和炭化水素基;
ビシクロ[2.2.1]ヘプテンジイル基、ビシクロ[2.2.2]オクテンジイル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デセンジイル基、トリシクロ[3.3.1.1.3,7]デセンジイル基、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデセンジイル基等の多環式脂肪族不飽和炭化水素基等が挙げられる。
Examples of the divalent aliphatic cyclic hydrocarbon group formed by R C together with R a include:
Monocyclic aliphatic saturated hydrocarbon groups such as cyclopropanediyl group, cyclobutanediyl group, cyclopentanediyl group, cyclohexanediyl group, cycloheptanediyl group, cyclooctanediyl group, cyclodecandidiyl group, cyclododecandiyl group;
Monocyclic aliphatic unsaturated hydrocarbon groups such as cyclobutenediyl, cyclopentenediyl, cyclohexenediyl, cyclodecenediyl, cyclododecenediyl, cyclopentadienediyl, cyclohexadienediyl, cyclodecadienediyl ;
Bicyclo [2.2.1] heptenediyl group, bicyclo [2.2.2] octanediyl group, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanediyl group, tricyclo [3.3.1.1 3, 7 ] decandiyl group, tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] a polycyclic aliphatic saturated hydrocarbon group such as a dodecanediyl group or an adamantanediyl group;
Bicyclo [2.2.1] heptenediyl group, bicyclo [2.2.2] octenediyl group, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decenediyl group, tricyclo [3.3.1.1. 3,7 ] decenediyl group, tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . And a polycyclic aliphatic unsaturated hydrocarbon group such as 0 2,7 ] dodecenediyl group.

この中で、当該感放射線性樹脂組成物のパターン形成性及びLWR性能が向上する観点から、単環式脂肪族飽和炭化水素基、単環式脂肪族不飽和炭化水素基が好ましく、単環式脂肪族飽和炭化水素基がより好ましく、その中でも、シクロペンタンジイル基、シクロヘキサンジイル基、シクロヘプタンジイル基、シクロオクタンジイル基がさらに好ましい。これらの炭素数5〜8の単環式脂肪族飽和炭化水素基を採用することによって、当該感放射線性樹脂組成物のパターン形成性及びLWR性能が特に向上する理由としては、レジスト被膜内における酸の拡散長が短くなることが考えられる。このように、酸の拡散長が短くなる理由については必ずしも明らかではないが、解離反応によって酸解離性基から生じる低分子量の物質が揮発し易いためレジスト被膜中に残りにくく、その結果、レジスト被膜の可塑性が低くなることで、酸の拡散係数が小さくなること等が考えられる。またこれらの中でも、酸解離性基の解離容易性が特に高い観点から、シクロオクタンジイル基が特に好ましい。   Among these, from the viewpoint of improving the pattern formability and LWR performance of the radiation sensitive resin composition, a monocyclic aliphatic saturated hydrocarbon group and a monocyclic aliphatic unsaturated hydrocarbon group are preferable, and a monocyclic An aliphatic saturated hydrocarbon group is more preferable, and among them, a cyclopentanediyl group, a cyclohexanediyl group, a cycloheptanediyl group, and a cyclooctanediyl group are more preferable. The reason why the pattern-forming property and LWR performance of the radiation-sensitive resin composition are particularly improved by adopting these monocyclic aliphatic saturated hydrocarbon groups having 5 to 8 carbon atoms is as follows. It is conceivable that the diffusion length of. As described above, the reason why the acid diffusion length is shortened is not necessarily clear, but the low molecular weight substance generated from the acid dissociable group by the dissociation reaction is apt to volatilize, so that it is difficult to remain in the resist film. It is conceivable that the acid diffusion coefficient is reduced by lowering the plasticity of the resin. Among these, a cyclooctanediyl group is particularly preferable from the viewpoint of particularly high dissociability of the acid dissociable group.

また、酸解離性基の解離容易性が向上すると共に、形成されるレジスト被膜のエッチング耐性が向上することから、多環式脂肪族飽和炭化水素基、多環式脂肪族不飽和炭化水素基が好ましく、多環式脂肪族飽和炭化水素基がより好ましく、その中でも、ビシクロ[2.2.1]ヘプテンジイル基、ビシクロ[2.2.2]オクタンジイル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジイル基、アダマンタンジイル基がさらに好ましく、アダマンタンジイル基が特に好ましい。In addition, the ease of dissociation of the acid-dissociable group is improved and the etching resistance of the resist film to be formed is improved, so that the polycyclic aliphatic saturated hydrocarbon group and the polycyclic aliphatic unsaturated hydrocarbon group Among them, a polycyclic aliphatic saturated hydrocarbon group is more preferable, and among them, a bicyclo [2.2.1] heptenediyl group, a bicyclo [2.2.2] octanediyl group, a tricyclo [5.2.1.0]. 2,6 ] decanediyl group and adamantanediyl group are more preferred, and adamantanediyl group is particularly preferred.

また、RがRと共に形成する脂肪族環状炭化水素基は、置換基を有していてもよい。このような置換基としては、例えば、−RP1、−RP2−O−RP1、−RP2−CO−RP1、−RP2−CO−ORP1、−RP2−O−CO−RP1、−RP2−OH、−RP2−CN又は−RP2−COOH(以下これらの置換基をまとめて「R」ともいう。)等が挙げられる。ここで、RP1は、炭素数1〜10の1価の鎖状飽和炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂肪族環状飽和炭化水素基又は炭素数6〜30の1価の芳香族炭化水素基である。また、RP2は、単結合、炭素数1〜10の2価の鎖状飽和炭化水素基、炭素数3〜20の2価の脂肪族環状飽和炭化水素基又は炭素数6〜30の2価の芳香族炭化水素基である。但し、RP1及びRP2の鎖状飽和炭化水素基、脂肪族環状飽和炭化水素基及び芳香族炭化水素基の有する水素原子の一部又は全部はフッ素原子で置換されていてもよい。上記脂肪族環状炭化水素基は、上記置換基を1種単独で1つ以上有していてもよいし、上記置換基のうち複数種を各1つ以上有していてもよい。The aliphatic cyclic hydrocarbon group formed by R C together with R a may have a substituent. As such substituents, for example, -R P1, -R P2 -O- R P1, -R P2 -CO-R P1, -R P2 -CO-OR P1, -R P2 -O-CO-R P1, -R P2 -OH, (collectively hereinafter these substituents also referred to as "R S".) -R P2 -CN or -R P2 -COOH and the like. Here, R P1 is a monovalent chain saturated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a monovalent aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, or a monovalent aromatic having 6 to 30 carbon atoms. Group hydrocarbon group. R P2 is a single bond, a divalent chain saturated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a divalent aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, or a divalent group having 6 to 30 carbon atoms. Is an aromatic hydrocarbon group. However, some or all of the hydrogen atoms of the chain saturated hydrocarbon group, the aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group, and the aromatic hydrocarbon group of R P1 and R P2 may be substituted with fluorine atoms. The aliphatic cyclic hydrocarbon group may have one or more of the above substituents alone, or may have one or more of each of the above substituents.

上記R〜Rで表される炭素数1〜10の1価の鎖状飽和炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基等が挙げられる。
上記R〜Rで表される炭素数3〜20の1価の脂肪族環状飽和炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデシル基、シクロドデシル基等の単環式脂肪族飽和炭化水素基;
ビシクロ[2.2.2]オクタニル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル基、トリシクロ[3.3.1.13,7]デカニル基、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカニル基、アダマンチル基等の多環式脂肪族飽和炭化水素基等が挙げられる。
この中で、構造単位(I)を与える単量体化合物の合成容易性の観点から、水素原子、炭素数1〜10の1価の鎖状飽和炭化水素基が好ましく、それらの中でも、水素原子、メチル基、エチル基がさらに好ましく、水素原子が特に好ましい。
Examples of the monovalent chain saturated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 1 to R 3 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, and a heptyl group. Octyl group, decyl group and the like.
Examples of the monovalent aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms represented by R 1 to R 3 include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, and a cyclooctyl group. Monocyclic aliphatic saturated hydrocarbon groups such as a group, cyclodecyl group, cyclododecyl group;
Bicyclo [2.2.2] octanyl group, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanyl group, tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] decanyl group, tetracyclo [6.2.1 .1,3,6 . 0 2,7 ] dodecanyl group, polycyclic aliphatic saturated hydrocarbon group such as adamantyl group and the like.
Among these, from the viewpoint of ease of synthesis of the monomer compound giving the structural unit (I), a hydrogen atom and a monovalent chain saturated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms are preferable, and among them, a hydrogen atom Further, a methyl group and an ethyl group are more preferable, and a hydrogen atom is particularly preferable.

上記R〜Rで表される鎖状飽和炭化水素基及び脂肪族環状飽和炭化水素基の有する置換基としては、例えば、上述のRがRと共に形成する脂肪族環状炭化水素基が有する置換基として例示したものと同様の基等が挙げられる。Examples of the substituent of the chain saturated hydrocarbon group and the aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group represented by R 1 to R 3 include an aliphatic cyclic hydrocarbon group formed by R C together with R a. Examples thereof include the same groups as those exemplified as the substituent.

〜Rのいずれかが互いに結合して環状構造を形成することにより生じる炭素−炭素二重結合を含む基としては、例えば、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、メチルシクロペンテニル基、メチルシクロヘキセニル基、シクロペンチリデンエテニル基、シクロへキシリデンエテニル基等が挙げられる。それらの中でも、構造単位(I)を与える単量体化合物の合成容易性の観点から、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロペンチリデンエテニル基が好ましい。Examples of the group containing a carbon-carbon double bond formed by bonding any of R 1 to R 3 to each other to form a cyclic structure include a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group, a methylcyclopentenyl group, a methylcyclo A hexenyl group, a cyclopentylideneethenyl group, a cyclohexylideneethenyl group and the like can be mentioned. Among these, a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group, and a cyclopentylideneethenyl group are preferable from the viewpoint of ease of synthesis of the monomer compound that gives the structural unit (I).

構造単位(I)としては、例えば、下記式(1−1)〜(1−6)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−1)〜(I−6)」ともいう。)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (I) include structural units represented by the following formulas (1-1) to (1-6) (hereinafter also referred to as “structural units (I-1) to (I-6)”). ) And the like.

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(1−1)〜(1−6)中、R及びR〜Rは、上記式(1)と同義である。Rは、−RP1、−RP2−O−RP1、−RP2−CO−RP1、−RP2−CO−ORP1、−RP2−O−CO−RP1、−RP2−OH、−RP2−CN又は−RP2−COOHである。RP1は、炭素数1〜10の1価の鎖状飽和炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂肪族環状飽和炭化水素基又は炭素数6〜30の1価の芳香族炭化水素基である。RP2は、単結合、炭素数1〜10の2価の鎖状飽和炭化水素基、炭素数3〜20の2価の脂肪族環状飽和炭化水素基又は炭素数6〜30の2価の芳香族炭化水素基である。RP1及びRP2における鎖状飽和炭化水素基、脂肪族環状飽和炭化水素基及び芳香族炭化水素基の有する水素原子の一部又は全部はフッ素原子で置換されていてもよい。nは、0〜3の整数である。上記式(1−1)中、nは、1〜4の整数である。In the above formulas (1-1) to (1-6), R and R 1 to R 3 have the same meaning as the above formula (1). R S is, -R P1, -R P2 -O- R P1, -R P2 -CO-R P1, -R P2 -CO-OR P1, -R P2 -O-CO-R P1, -R P2 - OH, it is a -R P2 -CN or -R P2 -COOH. R P1 is a monovalent chain saturated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a monovalent aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, or a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms. It is a group. R P2 is a single bond, a divalent chain saturated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a divalent aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, or a divalent aroma having 6 to 30 carbon atoms. Group hydrocarbon group. Part or all of the hydrogen atoms of the chain saturated hydrocarbon group, the aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group, and the aromatic hydrocarbon group in R P1 and R P2 may be substituted with a fluorine atom. n S is an integer of 0 to 3. In the above formula (1-1), n C is an integer of 1 to 4.

上記構造単位(I−1)〜(I−6)において、シクロアルカン骨格、アダマンタン骨格、ノルボルナン骨格、ビシクロオクタン骨格、トリシクロオクタン骨格を有する脂肪族環状炭化水素基は、その骨格上の水素原子を置換する置換基Rとして、上記RがRと共に形成する脂肪族環状炭化水素基の置換基Rとして列挙される基を有していてもよい。In the structural units (I-1) to (I-6), the aliphatic cyclic hydrocarbon group having a cycloalkane skeleton, an adamantane skeleton, a norbornane skeleton, a bicyclooctane skeleton, or a tricyclooctane skeleton is a hydrogen atom on the skeleton. The substituent R S for substituting may have a group listed as the substituent R S of the aliphatic cyclic hydrocarbon group formed by R C together with R a .

これらの中で、構造単位(I−1)、構造単位(I−2)が好ましい。[A]重合体が、シクロアルカン骨格を含む構造単位(I−1)を有する場合、解離反応によって酸解離性基から生じる分子が揮発し易いものとなるためレジスト被膜中に残りにくくなる。その結果、レジスト被膜の可塑性の低下により、酸の拡散長をより適正化することができるので、当該感放射線性樹脂組成物のパターン形成性及びLWR性能が向上する。   Among these, the structural unit (I-1) and the structural unit (I-2) are preferable. [A] When the polymer has a structural unit (I-1) containing a cycloalkane skeleton, molecules generated from the acid-dissociable group are likely to volatilize due to the dissociation reaction, and thus the polymer hardly remains in the resist film. As a result, the acid diffusion length can be made more appropriate due to the decrease in plasticity of the resist film, so that the pattern-forming property and LWR performance of the radiation-sensitive resin composition are improved.

構造単位(I−1)としては、例えば、下記式(1−1−1)〜(1−1−12)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (I-1) include structural units represented by the following formulas (1-1-1) to (1-1-12).

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(1−1−1)〜(1−1−12)中、Rは、上記式(1)と同義である。   In the above formulas (1-1-1) to (1-1-12), R has the same meaning as the above formula (1).

この中で、レジスト被膜における酸拡散長がより短くなり、当該感放射線性樹脂組成物のパターン形成性及びLWR性能がさらに向上する観点、及び構造単位(I)を与える単量体化合物の合成容易性の観点から、上記式(1−1−1)〜(1−1−4)でそれぞれ表される構造単位が好ましく、上記式(1−1−4)で表される構造単位がさらに好ましい。   Among these, the acid diffusion length in the resist film becomes shorter, the pattern forming property and LWR performance of the radiation sensitive resin composition are further improved, and the monomer compound that gives the structural unit (I) can be easily synthesized. From the viewpoint of properties, structural units represented by the above formulas (1-1-1) to (1-1-4) are preferable, and a structural unit represented by the above formula (1-1-4) is more preferable. .

また、[A]重合体が構造単位(I−2)を有する場合、アダマンタン骨格がエステル基に直接結合することになり、酸解離性基の解離容易性がさらに高まるため、PEB温度をさらに低下させることが可能になり、当該感放射線性樹脂組成物のパターン形成性、LWR性能、スカム抑制性、ブリッジ欠陥抑制性がさらに向上する。また、未露光部分においては、アルカリ現像後においてもアダマンタン骨格が側鎖に残り、重合体の剛直性が保持される。その結果、得られるレジスト被膜は、現像後のエッチング工程において、優れたエッチング耐性を発揮することができる。   In addition, when the polymer [A] has the structural unit (I-2), the adamantane skeleton is directly bonded to the ester group, and the dissociability of the acid dissociable group is further increased, so that the PEB temperature is further decreased. The pattern forming property, LWR performance, scum suppressing property and bridge defect suppressing property of the radiation sensitive resin composition are further improved. In the unexposed portion, the adamantane skeleton remains in the side chain even after alkali development, and the rigidity of the polymer is maintained. As a result, the resulting resist film can exhibit excellent etching resistance in the etching process after development.

構造単位(I−2)としては、例えば、下記式(1−2−1)〜(1−2−9)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (I-2) include structural units represented by the following formulas (1-2-1) to (1-2-9).

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(1−2−1)〜(1−2−9)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 (1-2-1) to (1-2-9), R represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

これらの中で、酸解離性基の解離容易性の観点、及び構造単位(I)を与える単量体化合物の合成容易性の観点から、上記式(1−2−1)で表される構造単位が好ましい。   Among these, from the viewpoint of the ease of dissociation of the acid dissociable group and the ease of synthesis of the monomer compound that gives the structural unit (I), the structure represented by the above formula (1-2-1) Units are preferred.

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

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(1−3−1)〜(1−3−3)、(1−4−1)〜(1−4−3)、(1−5−1)〜(1−5−3)及び(1−6−1)〜(1−6−3)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。   Formulas (1-3-1) to (1-3-3), (1-4-1) to (1-4-3), (1-5-1) to (1-5-3) and In (1-6-1) to (1-6-3), R represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

上記[A]重合体における構造単位(I)の含有割合としては、[A]重合体がベース重合体となる場合は、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、10〜100モル%が好ましく、20〜70モル%がより好ましく、25〜50モル%がさらに好ましい。また、[A]重合体が撥水性添加剤となる場合には、1〜60モル%が好ましく、3〜40モル%がより好ましく、5〜35モル%がさらに好ましい。このような含有割合とすることによって、当該感放射線性樹脂組成物のパターン形成性及びLWR性能をさらに向上させることができる。   The content ratio of the structural unit (I) in the [A] polymer is 10 to 100 with respect to all structural units constituting the [A] polymer when the [A] polymer is a base polymer. Mol% is preferable, 20-70 mol% is more preferable, and 25-50 mol% is further more preferable. Moreover, when a [A] polymer turns into a water-repellent additive, 1-60 mol% is preferable, 3-40 mol% is more preferable, 5-35 mol% is further more preferable. By setting it as such a content rate, the pattern formation property and LWR performance of the said radiation sensitive resin composition can further be improved.

上記構造単位(I)を与える単量体化合物(i)の合成方法は以下の通りであり、下記のスキームに従い、合成することができる。   The method for synthesizing the monomer compound (i) giving the structural unit (I) is as follows and can be synthesized according to the following scheme.

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式において、R、R、R及びR〜Rは、上記式(1)と同義である。In the above formulas, R, R C, R a and R 1 to R 3 is as defined in the above formula (1).

環状ケトン化合物と、臭化アルケニルマグネシウム(グリニャール試薬)とを、テトラヒドロフラン等の溶媒中で反応させることにより、アリルアルコール化合物が得られる。このアリルアルコール化合物に、有機アミン等の塩基存在下で、(メタ)アクリロリルクロライド等を反応させることにより、化合物(i)を得ることができる。   An allyl alcohol compound is obtained by reacting a cyclic ketone compound and an alkenyl magnesium bromide (Grignard reagent) in a solvent such as tetrahydrofuran. Compound (i) can be obtained by reacting this allyl alcohol compound with (meth) acryloyl chloride or the like in the presence of a base such as an organic amine.

[A]重合体が撥水性添加剤として用いられる場合等において、フッ素原子を有する構造単位として、下記構造単位(II)〜(IV)を有することが好ましい。また、[A]重合体がベース重合体として用いられる場合にも、これらの構造単位を有することにより、当該感放射線性樹脂組成物から形成されるレジスト被膜の親水性度を適度に調節することができる。   [A] In the case where the polymer is used as a water-repellent additive, etc., it is preferable to have the following structural units (II) to (IV) as the structural unit having a fluorine atom. In addition, even when the polymer [A] is used as a base polymer, by having these structural units, the hydrophilicity of the resist film formed from the radiation-sensitive resin composition can be appropriately adjusted. Can do.

<構造単位(II)>
構造単位(II)は、下記式(2)で表される構造単位である。[A]重合体は、構造単位(II)を有することで疎水性が高まり、レジスト被膜表面が高い動的接触角を示すので、レジスト被膜からの酸発生体等の溶出が抑制されると共に、レジスト被膜表面は優れた水切れ特性を発揮する。一方、構造単位(II)のRf−CO基は、アルカリ現像において加水分解により解離して水酸基を生じ、かつ加水分解するエステル基に脂肪族環状炭化水素基が結合しており、この加水分解反応の速度が高いため、アルカリ現像によってレジスト被膜表面の動的接触角が大きく低下する。その結果、アルカリ現像後においてレジスト被膜表面の現像液やリンス液に対する濡れ性が大きく向上するので、リンス液による洗浄効率が低いことに起因して起こるレジスト被膜の現像欠陥の発生を抑制することができる。
<Structural unit (II)>
The structural unit (II) is a structural unit represented by the following formula (2). [A] Since the polymer has a structural unit (II), the hydrophobicity is increased, and the resist coating surface exhibits a high dynamic contact angle, so that elution of acid generators and the like from the resist coating is suppressed, The resist coating surface exhibits excellent water drainage characteristics. On the other hand, the Rf-CO group of the structural unit (II) is dissociated by hydrolysis in alkali development to generate a hydroxyl group, and an aliphatic cyclic hydrocarbon group is bonded to the ester group to be hydrolyzed. Therefore, the dynamic contact angle on the resist film surface is greatly reduced by alkali development. As a result, the wettability of the resist film surface to the developer and rinse liquid after alkali development is greatly improved, so that it is possible to suppress the occurrence of development defects in the resist film due to low cleaning efficiency with the rinse liquid. it can.

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(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。Xは、単結合又は2価の連結基である。Rは、置換されていてもよい炭素数3〜30の(n+1)価の脂肪族環状炭化水素基である。Rfは、1〜10個のフッ素原子を有する炭素数1〜30の1価の鎖状炭化水素基又は1〜10個のフッ素原子を有する炭素数3〜30の1価の脂肪族環状炭化水素基である。nは、1〜3の整数である。但し、nが2又は3の場合、複数のRfは同一でも異なっていてもよい。In said formula (2), R is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. X is a single bond or a divalent linking group. R B is an optionally substituted carbon atoms from 3 to 30 of (n + 1) -valent alicyclic hydrocarbon group. Rf is a C1-C30 monovalent chain hydrocarbon group having 1-10 fluorine atoms or a C3-C30 monovalent aliphatic cyclic hydrocarbon having 1-10 fluorine atoms. It is a group. n is an integer of 1 to 3. However, when n is 2 or 3, a plurality of Rf may be the same or different.

上記Xで表される2価の連結基としては、例えば、炭素数1〜30の2価の鎖状炭化水素基、炭素数3〜30の2価の脂肪族環状炭化水素基、炭素数6〜30の2価の芳香族炭化水素基、これらとエーテル基、エステル基、カルボニル基、イミノ基、若しくはアミド基を組み合わせた2価の基等が挙げられる。また、上記Xで表される2価の連結基は置換基を有していてもよい。   Examples of the divalent linking group represented by X include, for example, a divalent chain hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, a divalent aliphatic cyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms, and 6 carbon atoms. To 30 divalent aromatic hydrocarbon groups, and divalent groups obtained by combining these with ether groups, ester groups, carbonyl groups, imino groups, or amide groups. The divalent linking group represented by X may have a substituent.

上記炭素数1〜30の2価の鎖状炭化水素基としては、例えば、
メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基、ブタンジイル基、ペンタンジイル基、ヘキサンジイル基、オクタンジイル基、デカンジイル基、ウンデカンジイル基、ヘキサデカンジイル基、イコサンジイル基等の鎖状飽和炭化水素基;
エテンジイル基、プロペンジイル基、ブテンジイル基、ペンテンジイル基、ヘキセンジイル基、オクテンジイル基、デセンジイル基、ウンデセンジイル基、ヘキサデセンジイル基、イコセンジイル基、エチンジイル基、プロピンジイル基、ブチンジイル基、オクチンジイル基、ブタジエンジイル基、ヘキサジエンジイル基、オクタトリエンジイル基等のアルキンジイル基等の鎖状不飽和炭化水素基等が挙げられる。
Examples of the divalent chain hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms include:
Chain saturated hydrocarbon groups such as methanediyl, ethanediyl, propanediyl, butanediyl, pentanediyl, hexanediyl, octanediyl, decandiyl, undecandiyl, hexadecandiyl, icosanediyl;
Ethenediyl group, propenediyl group, butenediyl group, pentenediyl group, hexenediyl group, octenediyl group, decenediyl group, undecenediyl group, hexadecenediyl group, icosendiyl group, ethynediyl group, propynediyl group, butynediyl group, octanediyl group, butadienediyl group, hexadiene group And chain unsaturated hydrocarbon groups such as alkynediyl groups such as octatrienediyl group.

上記炭素数3〜30の2価の脂肪族環状炭化水素基としては、例えば、
シクロプロパンジイル基、シクロブタンジイル基、シクロペンタンジイル基、シクロヘキサンジイル基、シクロヘプタンジイル基、シクロオクタンジイル基、シクロデカンジイル基、メチルシクロヘキサンジイル基、エチルシクロヘキサンジイル基等の単環式飽和炭化水素基;
シクロブテンジイル基、シクロペンテンジイル基、シクロヘキセンジイル基、シクロヘプテンジイル基、シクロオクテンジイル基、シクロデセンジイル基、シクロペンタジエンジイル基、シクロヘキサジエンジイル基、シクロオクタジエンジイル基、シクロデカジエンジイル基等の単環式不飽和炭化水素基;
ビシクロ[2.2.1]ヘプタンジイル基、ビシクロ[2.2.2]オクタンジイル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジイル基、トリシクロ[3.3.1.13,7]デカンジイル基、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカンジイル基、アダマンタンジイル基等の多環式飽和炭化水素基;
ビシクロ[2.2.1]ヘプテンジイル基、ビシクロ[2.2.2]オクテンジイル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デセンジイル基、トリシクロ[3.3.1.13,7]デセンジイル基、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデセンジイル基等の多環式不飽和炭化水素基等が挙げられる。
Examples of the divalent aliphatic cyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms include:
Monocyclic saturated hydrocarbons such as cyclopropanediyl, cyclobutanediyl, cyclopentanediyl, cyclohexanediyl, cycloheptanediyl, cyclooctanediyl, cyclodecanediyl, methylcyclohexanediyl, ethylcyclohexanediyl Group;
Cyclobutenediyl group, cyclopentenediyl group, cyclohexenediyl group, cycloheptenediyl group, cyclooctenediyl group, cyclodecenediyl group, cyclopentadienediyl group, cyclohexadienediyl group, cyclooctadienediyl group, cyclodecadienediyl group Monocyclic unsaturated hydrocarbon groups such as
Bicyclo [2.2.1] heptanediyl group, bicyclo [2.2.2] octanediyl group, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanediyl group, tricyclo [3.3.1.1 3, 7 ] decandiyl group, tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] a polycyclic saturated hydrocarbon group such as a dodecanediyl group or an adamantanediyl group;
Bicyclo [2.2.1] heptenediyl group, bicyclo [2.2.2] octenediyl group, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decenediyl group, tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] Decenediyl group, tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . And a polycyclic unsaturated hydrocarbon group such as 0 2,7 ] dodecenediyl group.

上記炭素数6〜30の2価の芳香族炭化水素基としては、例えば、
フェニレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基、ベンジレン基、フェニレンエチレン基、フェニレンシクロへキシレン基、ナフチレン基等が挙げられる。
Examples of the divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms include:
Examples thereof include a phenylene group, a biphenylene group, a terphenylene group, a benzylene group, a phenyleneethylene group, a phenylenecyclohexylene group, and a naphthylene group.

また、上記Xで表される2価の連結基としては、例えば、下記式(X−1)〜(X−6)で表される基等も挙げられる。   Examples of the divalent linking group represented by X include groups represented by the following formulas (X-1) to (X-6).

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(X−1)〜(X−6)中、Rx1は、それぞれ独立して、炭素数1〜30の2価の鎖状炭化水素基、炭素数3〜30の2価の脂肪族環状炭化水素基又は炭素数6〜30の2価の芳香族炭化水素基である。*は、上記式(2)のRに結合する結合部位を示す。In the above formulas (X-1) to (X-6), R x1 each independently represents a divalent chain hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms and a divalent aliphatic group having 3 to 30 carbon atoms. It is a cyclic hydrocarbon group or a C6-C30 bivalent aromatic hydrocarbon group. * Indicates a binding site that binds to R B in the formula (2).

上記Rで表される(n+1)価の脂肪族環状炭化水素基としては、例えば、
シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロデカン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等の単環式飽和炭化水素;
シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン、シクロデセン、シクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、シクロオクタジエン、シクロデカジエン等の単環式不飽和炭化水素;
ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、ビシクロ[2.2.2]オクタン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、トリシクロ[3.3.1.13,7]デカン、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン、アダマンタンなどの多環式飽和炭化水素;
ビシクロ[2.2.1]ヘプテン、ビシクロ[2.2.2]オクテン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デセン、トリシクロ[3.3.1.13,7]デセン、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデセン等の多環式不飽和炭化水素等の炭素数3〜30の環状炭化水素等から(n+1)個の水素原子を除いた基等が挙げられる。これらの中で、アルカリ解離性基であるフッ素含有基の加水分解速度が向上すると共に、形成されるレジスト被膜のエッチング耐性が向上することから、炭素数4〜30の(n+1)価の脂肪族多環式炭化水素基が好ましく、炭素数6〜15の2価又は3価の脂肪族多環式炭化水素基がより好ましく、炭素数8〜12の2価の脂肪族多環式炭化水素基が特に好ましい。
Examples of the (n + 1) -valent aliphatic cyclic hydrocarbon group represented by R B include:
Monocyclic saturated hydrocarbons such as cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, cyclodecane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane;
Monocyclic unsaturated hydrocarbons such as cyclobutene, cyclopentene, cyclohexene, cycloheptene, cyclooctene, cyclodecene, cyclopentadiene, cyclohexadiene, cyclooctadiene, cyclodecadiene;
Bicyclo [2.2.1] heptane, bicyclo [2.2.2] octane, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane, tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] decane, Tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] polycyclic saturated hydrocarbons such as dodecane and adamantane;
Bicyclo [2.2.1] heptene, bicyclo [2.2.2] octene, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decene, tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] decene, Tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . And a group obtained by removing (n + 1) hydrogen atoms from a cyclic hydrocarbon having 3 to 30 carbon atoms such as a polycyclic unsaturated hydrocarbon such as 0 2,7 ] dodecene. Among these, since the hydrolysis rate of the fluorine-containing group which is an alkali dissociable group is improved and the etching resistance of the formed resist film is improved, an (n + 1) -valent aliphatic having 4 to 30 carbon atoms. A polycyclic hydrocarbon group is preferable, a divalent or trivalent aliphatic polycyclic hydrocarbon group having 6 to 15 carbon atoms is more preferable, and a divalent aliphatic polycyclic hydrocarbon group having 8 to 12 carbon atoms. Is particularly preferred.

また、Rは、置換基を有していてもよい。このような置換基としては、例えば、上記構造単位(I)における置換基Rと同様の基等が挙げられる。Rは、上記置換基を1種単独で1つ以上有していてもよいし、上記置換基のうちの複数種を各1つ以上有していてもよい。Also, R B may have a substituent. Examples of such a substituent include the same groups as the substituent R S in the structural unit (I). R B may have one or more of the above substituents alone, or may have one or more of each of the above substituents.

上記Rfで表される基においては、炭化水素基が有するフッ素原子の数は1〜10個である。Rfで表される基が有するフッ素原子の数が上記範囲であると、撥水性添加剤としての[A]重合体の疎水性の高さが適度なものとなり、これを含む当該感放射線性樹脂組成物から形成されるレジスト被膜表面の動的接触角が、良好な水切れ性を有する程度に高く、かつバブル欠陥の発生が抑制される程度に高度にバランスされて制御される。その結果、バブル欠陥の発生を確実に抑制することができる。Rfで表される基が有するフッ素原子の数が10個を超えると、[A]重合体の疎水性が高くなり過ぎるため、形成されるレジスト被膜表面の前進接触角が高くなり過ぎ、バブル欠陥が発生し易くなる。またRfで表される基がフッ素原子を有しないと、[A]重合体の疎水性が不足し、形成されるレジスト被膜表面の後退接触角が低くなると共に、Rf−COで表される基の加水分解性が低下し、アルカリ現像による疎水性の低下も小さいものとなる。Rfで表される基が有するフッ素原子の数の上限は9個が好ましく、8個がより好ましく、7個がさらに好ましい。一方、このフッ素原子の数の下限は、2個が好ましく、3個がより好ましく、5個がさらに好ましい。   In the group represented by Rf, the hydrocarbon group has 1 to 10 fluorine atoms. When the number of fluorine atoms contained in the group represented by Rf is in the above range, the hydrophobicity of the [A] polymer as the water repellent additive is moderate, and the radiation sensitive resin containing this The dynamic contact angle on the surface of the resist film formed from the composition is controlled so as to be highly balanced to such an extent that it has good water drainage and the occurrence of bubble defects is suppressed. As a result, occurrence of bubble defects can be reliably suppressed. When the number of fluorine atoms contained in the group represented by Rf exceeds 10, the hydrophobicity of the polymer [A] becomes too high, and the advancing contact angle on the surface of the resist film to be formed becomes too high. Is likely to occur. If the group represented by Rf does not have a fluorine atom, the hydrophobicity of the [A] polymer is insufficient, the receding contact angle on the surface of the resist film to be formed becomes low, and the group represented by Rf-CO. The hydrolyzability is reduced, and the decrease in hydrophobicity due to alkali development is small. The upper limit of the number of fluorine atoms contained in the group represented by Rf is preferably 9, more preferably 8, and even more preferably 7. On the other hand, the lower limit of the number of fluorine atoms is preferably 2, more preferably 3, and even more preferably 5.

上記Rfで表される1〜10個のフッ素原子を有する炭素数1〜30の1価の鎖状炭化水素基としては、例えば、炭素数1〜30の鎖状炭化水素基の水素原子のうち1〜10個がフッ素原子で置換された基等が挙げられる。このような鎖状炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、1−プロピル基、2−プロピル基、1−ブチル基、2−ブチル基、2−(2−メチルプロピル)基、1−ペンチル基、2−ペンチル基、3−ペンチル基、1−(2−メチルブチル)基、1−(3−メチルブチル)基、2−(2−メチルブチル)基、2−(3−メチルブチル)基、ネオペンチル基、1−ヘキシル基、2−ヘキシル基、3−ヘキシル基、1−(2−メチルペンチル)基、1−(3−メチルペンチル)基、1−(4−メチルペンチル)基、2−(2−メチルペンチル)基、2−(3−メチルペンチル)基、2−(4−メチルペンチル)基、3−(2−メチルペンチル)基、3−(3−メチルペンチル)基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、イコサニル基等が挙げられる。   Examples of the monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms and having 1 to 10 fluorine atoms represented by Rf include, for example, hydrogen atoms of a chain hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms Examples include groups in which 1 to 10 are substituted with fluorine atoms. Examples of such a chain hydrocarbon group include a methyl group, an ethyl group, a 1-propyl group, a 2-propyl group, a 1-butyl group, a 2-butyl group, a 2- (2-methylpropyl) group, 1 -Pentyl group, 2-pentyl group, 3-pentyl group, 1- (2-methylbutyl) group, 1- (3-methylbutyl) group, 2- (2-methylbutyl) group, 2- (3-methylbutyl) group, Neopentyl group, 1-hexyl group, 2-hexyl group, 3-hexyl group, 1- (2-methylpentyl) group, 1- (3-methylpentyl) group, 1- (4-methylpentyl) group, 2- (2-methylpentyl) group, 2- (3-methylpentyl) group, 2- (4-methylpentyl) group, 3- (2-methylpentyl) group, 3- (3-methylpentyl) group, octyl group , Nonyl group, decyl group, dodecyl group, tetra Sill group, hexadecyl group, eicosanyl group and the like.

上記Rfで表される1〜10個のフッ素原子を有する炭素数3〜30の1価の脂肪族環状炭化水素基としては、例えば、炭素数3〜30の脂肪族環状炭化水素基の水素原子のうち1〜10個がフッ素原子で置換された基等が挙げられる。このような脂肪族環状炭化水素基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロペンチルメチル基、1−(1−シクロペンチルエチル)基、1−(2−シクロペンチルエチル)基、シクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、1−(1−シクロヘキシルエチル)基、1−(2−シクロヘキシルエチル基)、シクロヘプチル基、シクロヘプチルメチル基、1−(1−シクロヘプチルエチル)基、1−(2−シクロヘプチルエチル)基、2−ノルボルニル基、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基等が挙げられる。   Examples of the monovalent aliphatic cyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms having 1 to 10 fluorine atoms represented by Rf include, for example, a hydrogen atom of an aliphatic cyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms. Examples include groups in which 1 to 10 of them are substituted with fluorine atoms. Examples of such an aliphatic cyclic hydrocarbon group include a cyclopentyl group, a cyclopentylmethyl group, a 1- (1-cyclopentylethyl) group, a 1- (2-cyclopentylethyl) group, a cyclohexyl group, a cyclohexylmethyl group, 1- (1-cyclohexylethyl) group, 1- (2-cyclohexylethyl group), cycloheptyl group, cycloheptylmethyl group, 1- (1-cycloheptylethyl) group, 1- (2-cycloheptylethyl) group, 2 -Norbornyl group, 1-adamantyl group, 2-adamantyl group and the like.

Rfで表される基としては、これらの中でも、形成されるレジスト被膜表面の現像前の動的接触角が大きい観点から、炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基、炭素数2〜5のモノパーフルオロアルキルメチレン基、炭素数3〜5のジパーフルオロアルキルメチレン基が好ましく、それらの中でも、トリフルオロメチル基、パーフルオロプロピル基が特に好ましい。   Among these, as the group represented by Rf, from the viewpoint of a large dynamic contact angle before development of the resist film surface to be formed, a C1-C4 perfluoroalkyl group, a C2-C5 mono A perfluoroalkylmethylene group and a C3-5 diperfluoroalkylmethylene group are preferred, and among them, a trifluoromethyl group and a perfluoropropyl group are particularly preferred.

上記構造単位(II)としては、例えば、下記式(2−1)〜(2−4)で表される構造単位(以下、「構造単位(II−1)〜(II−4)」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 (2-1) to (2-4) (hereinafter also referred to as “structural units (II-1) to (II-4)”). Etc.).

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(2−1)〜(2−4)中、R、X、Rf及びnは、上記式(2)と同義である。Rは、−RP1、−RP2−O−RP1、−RP2−CO−RP1、−RP2−CO−ORP1、−RP2−O−CO−RP1、−RP2−OH、−RP2−CN又は−RP2−COOHである。RP1は、炭素数1〜10の1価の鎖状飽和炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂肪族環状飽和炭化水素基又は炭素数6〜30の1価の芳香族炭化水素基である。RP2は、単結合、炭素数1〜10の2価の鎖状飽和炭化水素基、炭素数3〜20の2価の脂肪族環状飽和炭化水素基又は炭素数6〜30の2価の芳香族炭化水素基である。但し、RP1及びRP2における鎖状飽和炭化水素基、脂肪族環状飽和炭化水素基及び芳香族炭化水素基の有する水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されていてもよい。nは、0〜3の整数である。In the above formulas (2-1) to (2-4), R, X, Rf and n are as defined in the above formula (2). R S is, -R P1, -R P2 -O- R P1, -R P2 -CO-R P1, -R P2 -CO-OR P1, -R P2 -O-CO-R P1, -R P2 - OH, it is a -R P2 -CN or -R P2 -COOH. R P1 is a monovalent chain saturated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a monovalent aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, or a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms. It is a group. R P2 is a single bond, a divalent chain saturated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a divalent aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, or a divalent aroma having 6 to 30 carbon atoms. Group hydrocarbon group. However, a part or all of the hydrogen atoms of the chain saturated hydrocarbon group, the aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group, and the aromatic hydrocarbon group in R P1 and R P2 may be substituted with fluorine atoms. n S is an integer of 0 to 3.

上記構造単位(II−1)〜(II−4)において、アダマンタン骨格、ノルボルナン骨格、ビシクロオクタン骨格、トリシクロデカン骨格を有する脂肪族環状炭化水素基は、その骨格上の水素原子を置換する置換基Rとして、上記構造単位(I)における置換基Rとして列挙される基を有していてもよい。In the structural units (II-1) to (II-4), the aliphatic cyclic hydrocarbon group having an adamantane skeleton, norbornane skeleton, bicyclooctane skeleton, or tricyclodecane skeleton is substituted to replace a hydrogen atom on the skeleton. The group R S may have a group listed as the substituent R S in the structural unit (I).

これらの中で、構造単位(II−1)が好ましい。構造単位(II−1)を有する[A]重合体を撥水性添加剤として含有する当該感放射線性樹脂組成物によれば、アダマンタン骨格にアルカリ解離性基であるフッ素含有基が結合していることで、その加水分解速度が高く、レジスト被膜のアルカリ現像後の動的接触角の低下が大きくなることと共に、形成されるレジスト被膜のエッチング耐性が向上する。   Of these, the structural unit (II-1) is preferable. According to the radiation-sensitive resin composition containing the [A] polymer having the structural unit (II-1) as a water-repellent additive, a fluorine-containing group that is an alkali-dissociable group is bonded to the adamantane skeleton. Thus, the hydrolysis rate is high, the dynamic contact angle after the alkali development of the resist film is greatly reduced, and the etching resistance of the formed resist film is improved.

また、構造単位(II−1)としては、下記式(2−1a)、(2−1b)、(2−1c)で表される構造単位が、アダマンタン構造の特定の位置にアルカリ解離性基が結合していることから、加水分解速度が一段と高くなり、レジスト被膜のアルカリ現像後の動的接触角の低下がさらに大きくなる観点からより好ましい。   In addition, as the structural unit (II-1), the structural unit represented by the following formulas (2-1a), (2-1b), and (2-1c) is an alkali dissociable group at a specific position in the adamantane structure. From the viewpoint of further increasing the hydrolysis rate and further decreasing the dynamic contact angle after alkali development of the resist film.

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(2−1a)、(2−1b)及び(2−1c)中、R、X、Rf、R及びnは、上記式(2−1)と同義である。In the above formulas (2-1a), (2-1b) and (2-1c), R, X, Rf, R S and n S have the same meaning as the above formula (2-1).

上記式(2−1a)で表される構造単位において、Xとしては、単結合、炭素数1〜5のアルカンジイル基が好ましく、炭素数1〜5のアルカンジイル基がさらに好ましい。Xが炭素数1〜5のアルカンジイル基であることによって、アルカリ解離性基が、[A]重合体の主鎖から一定距離離れるので、アルカリ現像液による加水分解が起こり易くなり、その速度がさらに増大するため、動的接触角の低下がさらに大きくなる。上記Xで表される2価の連結基は、水酸基を有していてもよい。上記式(2−1a)で表される構造単位としては、例えば、下記式(2−1a−1)〜(2−1a−9)で表される構造単位等が挙げられる。   In the structural unit represented by the above formula (2-1a), X is preferably a single bond or an alkanediyl group having 1 to 5 carbon atoms, and more preferably an alkanediyl group having 1 to 5 carbon atoms. Since X is an alkanediyl group having 1 to 5 carbon atoms, the alkali dissociable group is separated from the main chain of the [A] polymer by a certain distance, so that hydrolysis with an alkali developer is likely to occur, and the rate is Since it further increases, the dynamic contact angle is further reduced. The divalent linking group represented by X may have a hydroxyl group. Examples of the structural unit represented by the formula (2-1a) include structural units represented by the following formulas (2-1a-1) to (2-1a-9).

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(2−1a−1)〜(2−1a−9)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 (2-1a-1) to (2-1a-9), R is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

また、上記式(2−1b)及び(2−1c)において、Xとしては、上記(2−1a)の場合と同様の理由から、単結合、炭素数1〜5のアルカンジイル基、炭素数1〜5のアルカンジイルオキシ基、炭素数1〜5のアルカンジイルカルボニルオキシ基が好ましい。上記Xで表される2価の連結基は、水酸基を有していてもよい。上記式(2−1b)で表される構造単位としては、例えば、下記式(2−1b−1)〜(2−1b−9)で表される構造単位等が挙げられる。また、上記式(2−1c)で表される構造単位としては、例えば、下記式(2−1c−1)〜(2−1c−6)で表される構造単位等が挙げられる。   In the above formulas (2-1b) and (2-1c), X is a single bond, an alkanediyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a carbon number for the same reason as in the case of (2-1a) above. An alkanediyloxy group having 1 to 5 carbon atoms and an alkanediylcarbonyloxy group having 1 to 5 carbon atoms are preferable. The divalent linking group represented by X may have a hydroxyl group. Examples of the structural unit represented by the formula (2-1b) include structural units represented by the following formulas (2-1b-1) to (2-1b-9). Examples of the structural unit represented by the above formula (2-1c) include structural units represented by the following formulas (2-1c-1) to (2-1c-6).

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(2−1b−1)〜(2−1b−9)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 (2-1b-1) to (2-1b-9), R represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(2−1c−1)〜(2−1c−6)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 (2-1c-1) to (2-1c-6), R is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

これらの中では、構造単位(II)を与える単量体の合成容易性の観点から、上記式(2−1b−1)で表される構造単位が好ましい。   In these, the structural unit represented by the said Formula (2-1b-1) is preferable from a viewpoint of the synthetic | combination ease of the monomer which gives structural unit (II).

上記構造単位(II−2)、(II−3)及び(II−4)で表される構造単位としては、例えば、下記式(2−2a)、(2−2b)、(2−3a)、(2−4a)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural units represented by the structural units (II-2), (II-3), and (II-4) include the following formulas (2-2a), (2-2b), and (2-3a). , (2-4a) and the like.

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(2−2a)、(2−2b)、(2−3a)及び(2−4a)中、R及びRfは、上記式(2)と同義である。   In the above formulas (2-2a), (2-2b), (2-3a) and (2-4a), R and Rf have the same meanings as the above formula (2).

上記[A]重合体における構造単位(II)の含有割合は、[A]重合体がベース重合体である場合、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、0〜30モル%が好ましく、0〜20モル%がより好ましい。このような含有割合にすることによって、得られるレジスト被膜のアルカリ現像液に対する親和性を高めることができる。また、[A]重合体が撥水性添加剤である場合、構造単位(II)の含有割合は、30〜90モル%が好ましく、50〜90モル%がさらに好ましい。このような含有割合にすることによって、得られるレジスト被膜は、液浸露光時における高い動的接触角と共に、現像による動的接触角の十分な低下を達成することができる。なお、[A]重合体は構造単位(II)を1種単独で、又は2種以上を組み合わせて有していてもよい。   When the [A] polymer is a base polymer, the content ratio of the structural unit (II) in the [A] polymer is 0 to 30 mol% with respect to all the structural units constituting the [A] polymer. Is preferable, and 0 to 20 mol% is more preferable. By setting it as such a content rate, the affinity with respect to the alkaline developing solution of the resist film obtained can be improved. Moreover, when [A] a polymer is a water-repellent additive, 30-90 mol% is preferable and, as for the content rate of structural unit (II), 50-90 mol% is more preferable. By setting it as such a content rate, the resist film obtained can achieve the sufficient fall of the dynamic contact angle by image development with the high dynamic contact angle at the time of immersion exposure. In addition, the [A] polymer may have structural unit (II) individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

<構造単位(III)>
構造単位(III)は、下記式(3)で表される構造単位である。[A]重合体が撥水性添加剤として用いられる場合等において、[A]重合体がフッ素原子を含有する構造単位(III)をさらに有することで疎水性が上がるため、当該感放射線性樹脂組成物から形成されたレジスト被膜表面の動的接触角をさらに向上させることができる。
<Structural unit (III)>
The structural unit (III) is a structural unit represented by the following formula (3). [A] When the polymer is used as a water-repellent additive, etc., since the [A] polymer further has a structural unit (III) containing a fluorine atom, the hydrophobicity is increased. It is possible to further improve the dynamic contact angle of the resist film surface formed from the product.

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(3)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Gは、単結合、酸素原子、硫黄原子、−CO−O−、−SO−O−NH−、−CO−NH−又は−O−CO−NH−である。Rは、少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数1〜6の1価の鎖状炭化水素基又は少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数4〜20の1価の脂肪族環状炭化水素基である。In said formula (3), R is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. G is a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, —CO—O—, —SO 2 —O—NH—, —CO—NH— or —O—CO—NH—. R 4 represents a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms having at least one fluorine atom or a monovalent aliphatic cyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms having at least one fluorine atom. It is.

上記Rで表される少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数1〜6の鎖状炭化水素基としては、例えば、トリフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、パーフルオロエチル基、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル基、パーフルオロn−プロピル基、パーフルオロi−プロピル基、パーフルオロn−ブチル基、パーフルオロi−ブチル基、パーフルオロt−ブチル基、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル基、パーフルオロヘキシル基等が挙げられる。Examples of the C1-C6 chain hydrocarbon group having at least one fluorine atom represented by R 4 include a trifluoromethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, and perfluoroethyl. Group, 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group, 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl group, perfluoro n-propyl group, perfluoro i-propyl group, perfluoro Examples include n-butyl group, perfluoro i-butyl group, perfluoro t-butyl group, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl group, perfluorohexyl group and the like.

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

上記構造単位(III)を与える単量体としては、例えば、トリフルオロメチル(メタ)アクリル酸エステル、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロエチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロn−プロピル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロi−プロピル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロn−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロi−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロt−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、2−(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル)(メタ)アクリル酸エステル、1−(2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル)(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロシクロヘキシルメチル(メタ)アクリル酸エステル、1−(2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)(メタ)アクリル酸エステル、モノフルオロシクロペンチル(メタ)アクリル酸エステル、ジフルオロシクロペンチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロシクロペンチル(メタ)アクリル酸エステル、モノフルオロシクロヘキシル(メタ)アクリル酸エステル、ジフルオロシクロペンチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロシクロヘキシルメチル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロノルボルニル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロアダマンチル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロボルニル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロイソボルニル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロトリシクロデシル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロテトラシクロデシル(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。これらの中で、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロi−プロピル(メタ)アクリル酸エステルが好ましい。   Examples of the monomer that gives the structural unit (III) include trifluoromethyl (meth) acrylic acid ester, 2,2,2-trifluoroethyl (meth) acrylic acid ester, and perfluoroethyl (meth) acrylic acid. Ester, perfluoro n-propyl (meth) acrylate, perfluoro i-propyl (meth) acrylate, perfluoro n-butyl (meth) acrylate, perfluoro i-butyl (meth) acrylate, Perfluoro t-butyl (meth) acrylic acid ester, 2- (1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl) (meth) acrylic acid ester, 1- (2,2,3,3,4 , 4,5,5-octafluoropentyl) (meth) acrylic acid ester, perfluorocyclohexylmethyl (meth) ) Acrylic acid ester, 1- (2,2,3,3,3-pentafluoropropyl) (meth) acrylic acid ester, monofluorocyclopentyl (meth) acrylic acid ester, difluorocyclopentyl (meth) acrylic acid ester, perfluoro Cyclopentyl (meth) acrylic acid ester, monofluorocyclohexyl (meth) acrylic acid ester, difluorocyclopentyl (meth) acrylic acid ester, perfluorocyclohexylmethyl (meth) acrylic acid ester, fluoronorbornyl (meth) acrylic acid ester, fluoro Adamantyl (meth) acrylate, fluorobornyl (meth) acrylate, fluoroisobornyl (meth) acrylate, fluorotricyclodecyl (meth) acrylate Fluoro tetracyclododecene decyl (meth) acrylic acid ester. Among these, 2,2,2-trifluoroethyl (meth) acrylate and perfluoro i-propyl (meth) acrylate are preferable.

上記[A]重合体における構造単位(III)の含有割合としては、[A]重合体がベース重合体である場合は、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、0〜30モル%が好ましく、0〜20モル%がより好ましい。このような含有割合とすることによって、得られるレジスト被膜の親水性度をより適度に調整することができる。また、得られるレジスト被膜のアルカリ現像液に対する親和性を高めることができる。また、[A]重合体が撥水性添加剤である場合は、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、30〜90モル%が好ましく、50〜90モル%がさらに好ましい。このような含有割合とすることによって液浸露光時においてレジスト被膜表面のより高い動的接触角を発現させることができる。なお、[A]重合体は、構造単位(III)を1種単独で、又は2種以上を組み合わせて有していてもよい。   As the content ratio of the structural unit (III) in the [A] polymer, when the [A] polymer is a base polymer, 0 to 30 with respect to all the structural units constituting the [A] polymer. The mol% is preferable, and 0 to 20 mol% is more preferable. By setting it as such a content rate, the hydrophilicity degree of the resist film obtained can be adjusted more appropriately. Moreover, the affinity with respect to the alkaline developing solution of the resist film obtained can be improved. Moreover, when [A] polymer is a water-repellent additive, 30-90 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise [A] polymer, and 50-90 mol% is further more preferable. By setting it as such a content rate, the higher dynamic contact angle of the resist film surface can be expressed at the time of immersion exposure. In addition, the [A] polymer may have structural unit (III) individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

<構造単位(IV)>
構造単位(IV)は、下記式(4)で表される構造単位である。[A]重合体が疎水性添加剤として用いられる場合等において、フッ素原子を含有する構造単位(IV)をさらに有することで疎水性が上がるため、当該感放射線性樹脂組成物から形成されたレジスト被膜表面の動的接触角をさらに向上させることができる。
<Structural unit (IV)>
The structural unit (IV) is a structural unit represented by the following formula (4). [A] In the case where the polymer is used as a hydrophobic additive, etc., since the hydrophobicity is increased by further having a structural unit (IV) containing a fluorine atom, a resist formed from the radiation-sensitive resin composition The dynamic contact angle on the coating surface can be further improved.

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(4)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。Rは、炭素数1〜20の(m+1)価の炭化水素基であり、RのR側の末端に酸素原子、硫黄原子、−NR’−、カルボニル基、−CO−O−又は−CO−NH−が結合された構造のものも含む。但し、R’は、水素原子又は1価の有機基である。Rは、単結合、炭素数1〜10の2価の鎖状炭化水素基又は炭素数4〜20の2価の脂肪族環状炭化水素基である。Xは、少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数1〜20の2価の鎖状炭化水素基である。Aは、酸素原子、−NR”−、−CO−O−*又は−SO−O−*である。但し、R”は、水素原子又は1価の有機基である。*は、Rに結合する結合部位を示す。Rは、水素原子又は1価の有機基である。mは、1〜3の整数である。但し、mが2又は3の場合、複数のR、X、A及びRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。In said formula (4), R is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R 5 is an (m + 1) -valent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and an oxygen atom, a sulfur atom, —NR′—, a carbonyl group, —CO—O—, or a terminal at the R 6 side of R 5 Also includes a structure in which —CO—NH— is bonded. However, R ′ is a hydrogen atom or a monovalent organic group. R 6 is a single bond, a divalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or a divalent aliphatic cyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms. X 2 is a divalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms and having at least one fluorine atom. A is an oxygen atom, —NR ″ —, —CO—O— *, or —SO 2 —O— *, where R ″ is a hydrogen atom or a monovalent organic group. * Indicates a binding site that binds to R 7. R 7 is a hydrogen atom or a monovalent organic group. m is an integer of 1-3. However, when m is 2 or 3, a plurality of R 6 , X 2 , A and R 7 may be the same or different.

上記Rが水素原子である場合には、[A]重合体のアルカリ現像液に対する溶解性を向上させることができる点で好ましい。When R 7 is a hydrogen atom, it is preferable in that the solubility of [A] polymer in an alkaline developer can be improved.

また、上記Rで表される1価の有機基としては、例えば、酸解離性基、アルカリ解離性基又は置換基を有していてもよい炭素数1〜30の炭化水素基等が挙げられる。Examples of the monovalent organic group represented by R 7 include an acid-dissociable group, an alkali-dissociable group, or a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms that may have a substituent. It is done.

上記Rが酸解離性基の場合、構造単位(IV)は、酸の作用によってこの酸解離性基が解離し、極性基を生じることとなる。従って、上記Rが酸解離性基の場合には、後述するレジストパターン形成方法における露光工程において露光された部分のアルカリ現像液に対する溶解性を高くすることができる点で好ましい。When R 7 is an acid-dissociable group, the structural unit (IV) is dissociated by the action of an acid to generate a polar group. Therefore, when R 7 is an acid-dissociable group, it is preferable in that the solubility of the exposed portion in the exposure step in the resist pattern forming method described later can be increased.

「アルカリ解離性基」とは、例えば、ヒドロキシル基、カルボキシル基等の極性官能基中の水素原子を置換する基であって、アルカリの存在下(例えば、23℃のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド2.38質量%水溶液中)で解離する基をいう。上記Rがアルカリ解離性基の場合には、構造単位(IV)は、アルカリの作用によってこのアルカリ解離性基が解離し、極性基を生じることとなる。従って、上記Rがアルカリ解離性基の場合には、アルカリ現像液に対する溶解性を向上させられると共に、現像後におけるレジスト被膜表面の疎水性をより低下させられる点で好ましい。The “alkali dissociable group” is a group that substitutes a hydrogen atom in a polar functional group such as a hydroxyl group or a carboxyl group, for example, in the presence of an alkali (for example, tetramethylammonium hydroxide 2. A group that dissociates in a 38% by weight aqueous solution). When R 7 is an alkali-dissociable group, the structural unit (IV) dissociates the alkali-dissociable group by the action of an alkali and generates a polar group. Therefore, when R 7 is an alkali-dissociable group, it is preferable in that the solubility in an alkali developer can be improved and the hydrophobicity of the resist film surface after development can be further reduced.

酸解離性基としては、例えば、t−ブトキシカルボニル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、(チオテトラヒドロピラニルスルファニル)メチル基、(チオテトラヒドロフラニルスルファニル)メチル基、アルコキシ置換メチル基、アルキルスルファニル置換メチル基等が挙げられる。なお、アルコキシ置換メチル基におけるアルコキシ基(置換基)としては、例えば、炭素数1〜4のアルコキシ基等が挙げられる。また、アルキルスルファニル置換メチル基におけるアルキル基(置換基)としては、例えば、炭素数1〜4のアルキル基等が挙げられる。また、酸解離性基としては、後述する構造単位(V)の項に記載した式(Y−1)で表される基であってもよい。これらの中でも、上記Aが酸素原子又は−NR”−の場合は、t−ブトキシカルボニル基又はアルコキシ置換メチル基が好ましい。また、上記Aが−CO−O−の場合、後述する構造単位(V)の項に記載した式(Y−1)で表される基が好ましい。   Examples of the acid dissociable group include t-butoxycarbonyl group, tetrahydropyranyl group, tetrahydrofuranyl group, (thiotetrahydropyranylsulfanyl) methyl group, (thiotetrahydrofuranylsulfanyl) methyl group, alkoxy-substituted methyl group, alkylsulfanyl group. Examples include substituted methyl groups. In addition, as an alkoxy group (substituent) in an alkoxy substituted methyl group, a C1-C4 alkoxy group etc. are mentioned, for example. Moreover, as an alkyl group (substituent) in an alkylsulfanyl substituted methyl group, a C1-C4 alkyl group etc. are mentioned, for example. Moreover, as an acid dissociable group, group represented by the formula (Y-1) described in the term of the structural unit (V) mentioned later may be sufficient. Among these, when A is an oxygen atom or —NR ″ —, a t-butoxycarbonyl group or an alkoxy-substituted methyl group is preferable. When A is —CO—O—, a structural unit (V ) Is preferably a group represented by the formula (Y-1) described in the section.

アルカリ解離性基としては、例えば、下記式(W−1)〜(W−5)で表される基等が挙げられる。これらの中でも、上記Aが酸素原子又は−NR”−の場合は、下記式(W−1)で表される基が好ましい。また、上記Aが−CO−O−の場合、下記式(W−2)〜(W−5)でそれぞれ表される基が好ましい。   Examples of the alkali dissociable group include groups represented by the following formulas (W-1) to (W-5). Among these, when A is an oxygen atom or —NR ″ —, a group represented by the following formula (W-1) is preferable. When A is —CO—O—, the following formula (W -2) to (W-5) are preferred.

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(W−1)及び(W−5)中、Rfは、上記式(2)と同義である。上記式(W−2)及び(W−3)中、R41は、それぞれ独立して、置換基である。mは、0〜5の整数である。mは、0〜4の整数である。このR41が複数ある場合、複数のR41は同一でも異なっていてもよい。上記式(W−4)中、R42及びR43は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基である。但し、R42及びR43は、互いに結合して、それらが結合する炭素原子と共に2価の炭素数4〜20の脂肪族環状炭化水素基を形成してもよい。In the above formulas (W-1) and (W-5), Rf has the same meaning as in the above formula (2). In the formulas (W-2) and (W-3), R 41 is each independently a substituent. m 1 is an integer from 0 to 5. m 2 is an integer of 0-4. If the R 41 is plural, R 41 may be the same or different. In said formula (W-4), R42 and R43 are respectively independently a hydrogen atom or a C1-C10 alkyl group. However, R 42 and R 43 may be bonded to each other to form a divalent aliphatic cyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms together with the carbon atom to which they are bonded.

上記R41で表される置換基としては、例えば、上記構造単位(I)における置換基Rと同様の基等が挙げられる。Examples of the substituent represented by R 41 include the same groups as the substituent R S in the structural unit (I).

また、R42及びR43が互いに結合してそれらが結合する炭素原子と共に形成する2価の脂肪族環状炭化水素基としては、例えば、シクロペンタンジイル基、メチルシクロペンタンジイル基、2−エチルシクロペンタンジイル基、3−エチルシクロペンタンジイル基、シクロヘキサンジイル基、メチルシクロヘキサンジイル基、2−エチルシクロヘキサンジイル基、3−エチルシクロヘキサンジイル基、シクロヘプタンジイル基、メチルシクロヘプタンジイル基、2−エチルシクロヘプタンジイル基、3−エチルシクロヘプタンジイル基、ノルボルナンジイル基等が挙げられる。Examples of the divalent aliphatic cyclic hydrocarbon group formed by combining R 42 and R 43 together with the carbon atom to which they are bonded include, for example, a cyclopentanediyl group, a methylcyclopentanediyl group, 2-ethylcyclohexane. Pentanediyl group, 3-ethylcyclopentanediyl group, cyclohexanediyl group, methylcyclohexanediyl group, 2-ethylcyclohexanediyl group, 3-ethylcyclohexanediyl group, cycloheptanediyl group, methylcycloheptanediyl group, 2-ethylcyclohexane A heptanediyl group, a 3-ethylcycloheptanediyl group, a norbornanediyl group, etc. are mentioned.

上記式(W−4)で表される基としては、例えば、メチル基、エチル基、1−プロピル基、2−プロピル基、1−ブチル基、2−ブチル基、1−ペンチル基、2−ペンチル基、3−ペンチル基、1−(2−メチルブチル)基、1−(3−メチルブチル)基、2−(3−メチルブチル)基、ネオペンチル基、1−ヘキシル基、2−ヘキシル基、3−ヘキシル基、1−(2−メチルペンチル)基、1−(3−メチルペンチル)基、1−(4−メチルペンチル)基、2−(3−メチルペンチル)基、2−(4−メチルペンチル)基、3−(2−メチルペンチル)基等が挙げられる。これらの中でもメチル基、エチル基、1−プロピル基、2−プロピル基、1−ブチル基、2−ブチル基が好ましい。   Examples of the group represented by the formula (W-4) include a methyl group, an ethyl group, a 1-propyl group, a 2-propyl group, a 1-butyl group, a 2-butyl group, a 1-pentyl group, and 2- Pentyl group, 3-pentyl group, 1- (2-methylbutyl) group, 1- (3-methylbutyl) group, 2- (3-methylbutyl) group, neopentyl group, 1-hexyl group, 2-hexyl group, 3- Hexyl group, 1- (2-methylpentyl) group, 1- (3-methylpentyl) group, 1- (4-methylpentyl) group, 2- (3-methylpentyl) group, 2- (4-methylpentyl) ) Group, 3- (2-methylpentyl) group and the like. Among these, a methyl group, an ethyl group, a 1-propyl group, a 2-propyl group, a 1-butyl group, and a 2-butyl group are preferable.

上記Xで表される少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数1〜20の2価の鎖状炭化水素基としては、例えば、下記式(X2−1)〜(X2−6)で表される基等が挙げられる。Examples of the divalent chain-like hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms and having at least one fluorine atom represented by X 2, for example, represented by the following formula (X2-1) ~ (X2-6) And the like.

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記Xとしては、上記Aが酸素原子の場合には上記式(X2−1)で表される基が好ましい。また、上記Aが−CO−O−の場合には、上記式(X2−2)〜(X2−6)で表される基が好ましく、上記式(X2−2)で表される基がさらに好ましい。X 2 is preferably a group represented by the above formula (X2-1) when A is an oxygen atom. Moreover, when said A is -CO-O-, the group represented by said Formula (X2-2)-(X2-6) is preferable, and group represented by said Formula (X2-2) is further preferable.

なお、上記式(4)中、mは、1〜3の整数である。従って、構造単位(IV)にはRが1〜3個導入される。mが2又は3の場合、複数のR、R、X及びAはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。すなわち、mが2又は3の場合、複数のRは同じ構造のものであってもよいし異なる構造のものであってもよい。また、mが2又は3の場合、複数のRがRの同一の炭素原子に結合していてもよいし、異なる炭素原子に結合していてもよい。In the above formula (4), m is an integer of 1 to 3. Accordingly, 1 to 3 R 7 are introduced into the structural unit (IV). When m is 2 or 3, a plurality of R 6 , R 7 , X 2 and A may be the same or different. That is, when m is 2 or 3, the plurality of R 7 may have the same structure or different structures. When m is 2 or 3, a plurality of R 6 may be bonded to the same carbon atom of R 5 or may be bonded to different carbon atoms.

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

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(4−1a)〜(4−1c)中、Rは、炭素数1〜20の2価の直鎖状、分岐状若しくは環状の飽和若しくは不飽和の炭化水素基である。X、R及びmは、上記式(4)と同義である。mが2又は3である場合、複数のX及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。In the above formulas (4-1a) to (4-1c), R 8 is a divalent linear, branched or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. X 2 , R 7 and m are as defined in the above formula (4). When m is 2 or 3, the plurality of X 2 and R 7 may be the same or different.

構造単位(IV)を与える単量体としては、例えば、下記式(4m−1)〜(4m−6)で表される化合物等が挙げられる。   Examples of the monomer that gives the structural unit (IV) include compounds represented by the following formulas (4m-1) to (4m-6).

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(4m−1)〜(4m−6)中、R及びRは、上記式(4)と同義である。但し、Rが複数ある場合、複数のRは同一でも異なっていてもよい。The formula (4m-1) ~ (4m -6) in, R and R 7 are as defined above formula (4). However, if R 7 is plural, R 7 may be the same or different.

構造単位(IV)を与える単量体としては、当該感放射線性樹脂組成物から形成されるレジスト被膜表面の動的接触角がより大きくなる観点から、上記式(4m−6)で表される化合物が好ましい。上記式(4m−6)におけるRとしては、メチル基が好ましい。また、上記式(4m−6)におけるRとしては、炭素数1〜4のアルキル基、フェニル基、ベンジル基が好ましく、エチル基、t−ブチル基、ベンジル基がより好ましい。The monomer that gives the structural unit (IV) is represented by the above formula (4m-6) from the viewpoint of increasing the dynamic contact angle of the resist coating surface formed from the radiation-sensitive resin composition. Compounds are preferred. R in the above formula (4m-6) is preferably a methyl group. As the R 7 in the formula (4m-6), an alkyl group, a phenyl group having 1 to 4 carbon atoms, a benzyl group is preferred, an ethyl group, t- butyl group, a benzyl group is more preferable.

上記[A]重合体における構造単位(IV)の含有割合は、[A]重合体がベース重合体である場合、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、0〜30モル%が好ましく、0〜15モル%がさらに好ましい。このような含有割合とすることによって得られるレジスト被膜の親水性度をより適度に調整することができる。また、[A]重合体が撥水性添加剤である場合、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、30〜100モル%が好ましく、50〜100モル%がさらに好ましい。このような含有割合とすることによって、レジスト被膜表面は、高い動的接触角を発揮することができる。[A]重合体は、構造単位(IV)を1種単独で、又は2種以上を組み合わせて有してもよい。   When the [A] polymer is a base polymer, the content ratio of the structural unit (IV) in the [A] polymer is 0 to 30 mol% with respect to all structural units constituting the [A] polymer. Is preferable, and 0 to 15 mol% is more preferable. The hydrophilicity degree of the resist film obtained by setting it as such a content rate can be adjusted more appropriately. Moreover, when a [A] polymer is a water-repellent additive, 30-100 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, and 50-100 mol% is further more preferable. By setting it as such a content rate, the resist film surface can exhibit a high dynamic contact angle. [A] The polymer may have one structural unit (IV) alone or in combination of two or more.

<構造単位(V)>
[A]重合体は、下記式(5)で表される構造単位(V)をさらに有していてもよい。但し、構造単位(V)は、構造単位(I)を除く。[A]重合体が構造単位(V)を有することにより、得られるレジストパターンの形状をより改善させることができる。
<Structural unit (V)>
[A] The polymer may further have a structural unit (V) represented by the following formula (5). However, the structural unit (V) excludes the structural unit (I). [A] When the polymer has the structural unit (V), the shape of the resulting resist pattern can be further improved.

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(5)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。Yは、酸解離性基である。   In said formula (5), R is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. Y is an acid dissociable group.

上記Yで表される酸解離性基としては、下記式(Y−1)で表される基が好ましい。   The acid dissociable group represented by Y is preferably a group represented by the following formula (Y-1).

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(Y−1)中、R、R10及びR11は、それぞれ独立して、炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数4〜20の1価の脂肪族環状炭化水素基である。但し、R10及びR11は、互いに結合してそれらが結合している炭素原子と共に炭素数4〜20の2価の脂肪族環状炭化水素基を形成してもよい。In the formula (Y-1), R 9 , R 10 and R 11 are each independently a monovalent aliphatic cyclic hydrocarbon group of the alkyl group or 4 to 20 carbon atoms having 1 to 4 carbon atoms . However, R 10 and R 11 may be bonded to each other to form a divalent aliphatic cyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms together with the carbon atom to which they are bonded.

上記R〜R11で表される炭素数1〜4のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等が挙げられる。
また、上記R〜R11で表される炭素数4〜20の1価の脂肪族環状炭化水素基若しくはR10及びR11が互いに結合してそれらが結合している炭素原子と共に形成される炭素数4〜20の2価の脂肪族環状炭化水素基としては、例えば、アダマンタン骨格、ノルボルナン骨格等の有橋式骨格を有する基;シクロペンタン、シクロヘキサン等のシクロアルカン骨格を有する基;これらの基を、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基等の炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基の1種又は1個以上で置換した基等の脂肪族環状炭化水素骨格を有する基等が挙げられる。これらの中でも、現像後のレジストパターンの形状をより改善させることができる点でシクロアルカン骨格を有する基が好ましい。
Examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms represented by R 9 to R 11 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, a 2-methylpropyl group, Examples include 1-methylpropyl group and t-butyl group.
Further, it is formed together with a monovalent aliphatic cyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms represented by R 9 to R 11 or a carbon atom to which R 10 and R 11 are bonded to each other. Examples of the divalent aliphatic cyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms include a group having a bridged skeleton such as an adamantane skeleton and a norbornane skeleton; a group having a cycloalkane skeleton such as cyclopentane and cyclohexane; A group substituted with one or more of linear, branched or cyclic alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, etc. And a group having an aliphatic cyclic hydrocarbon skeleton. Among these, a group having a cycloalkane skeleton is preferable in that the shape of the resist pattern after development can be further improved.

上記構造単位(V)としては、例えば、下記式(5−1)〜(5−4)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (V) include structural units represented by the following formulas (5-1) to (5-4).

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(5−1)〜(5−4)中、Rは、上記式(5)と同義である。R〜R11は、上記式(Y−1)と同義である。rは、それぞれ独立して、1〜4の整数である。In said formula (5-1)-(5-4), R is synonymous with the said Formula (5). R < 9 > -R < 11 > is synonymous with the said Formula (Y-1). Each r is independently an integer of 1 to 4.

これらの中で、上記式(5−1)で表される構造単位、上記式(5−2)で表される構造単位が好ましい。また、上記式(5−1)及び(5−2)におけるRとしては、メチル基、エチル基、i−プロピル基が好ましい。上記式(5−2)におけるrとしては、酸解離性基の解離容易性の観点から、1又は4が好ましい。Among these, the structural unit represented by the above formula (5-1) and the structural unit represented by the above formula (5-2) are preferable. Moreover, as R < 9 > in the said Formula (5-1) and (5-2), a methyl group, an ethyl group, and i-propyl group are preferable. As r in the formula (5-2), 1 or 4 is preferable from the viewpoint of easy dissociation of the acid dissociable group.

上記[A]重合体における構造単位(V)の含有割合としては、[A]重合体がベース重合体である場合及び撥水性添加剤である場合とも、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、50モル%以下が好ましく、5〜50モル%がさらに好ましく、10〜40モル%が特に好ましい。このような含有割合とすることによって、得られるレジストパターンの形状をさらに改善することができる。なお、[A]重合体は、構造単位(V)を、1種単独で又は2種以上を組み合わせて有してもよい。   As the content ratio of the structural unit (V) in the [A] polymer, the total structure constituting the [A] polymer is the case where the [A] polymer is a base polymer and a water repellent additive. 50 mol% or less is preferable with respect to the unit, 5 to 50 mol% is more preferable, and 10 to 40 mol% is particularly preferable. By setting it as such a content rate, the shape of the resist pattern obtained can be improved further. In addition, the [A] polymer may have a structural unit (V) individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

<構造単位(VI)>
[A]重合体は、アルカリ可溶性基を有する構造単位(VI)を有していてもよい。[A]重合体が構造単位(VI)を含むことにより得られるレジスト被膜の現像液に対する親和性を向上させることができる。
<Structural unit (VI)>
[A] The polymer may have a structural unit (VI) having an alkali-soluble group. [A] The affinity of the resist film obtained by the polymer containing the structural unit (VI) with respect to the developer can be improved.

上記構造単位(VI)におけるアルカリ可溶性基としては、現像液に対する溶解性向上の観点から、pKaが4〜11の水素原子を有する官能基が好ましい。このような官能基としては、例えば、下記式(6s−1)及び(6s−2)で表される官能基等が挙げられる。   The alkali-soluble group in the structural unit (VI) is preferably a functional group having a hydrogen atom having a pKa of 4 to 11 from the viewpoint of improving solubility in a developer. Examples of such functional groups include functional groups represented by the following formulas (6s-1) and (6s-2).

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(6s−1)中、R12は、少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数1〜10の炭化水素基である。In said formula (6s-1), R < 12 > is a C1-C10 hydrocarbon group which has at least 1 fluorine atom.

上記R12で表される少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数1〜10の炭化水素基としては、炭素数1〜10の炭化水素基における一部又は全部の水素原子がフッ素原子に置換されたものであれば特に限定されない。例えば、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基、ノナフルオロブチル基等が挙げられる。これらの中でも、トリフルオロメチル基等が好ましい。As the hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms having at least one fluorine atom represented by R 12 , some or all of the hydrogen atoms in the hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms are substituted with fluorine atoms. There is no particular limitation as long as it is the same. For example, a trifluoromethyl group, a trifluoroethyl group, a pentafluoroethyl group, a nonafluorobutyl group and the like can be mentioned. Among these, a trifluoromethyl group and the like are preferable.

上記構造単位(VI)を与える単量体としては、特に限定されるものではないが、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステル、α−トリフルオロアクリル酸エステルが好ましい。   Although it does not specifically limit as a monomer which gives the said structural unit (VI), A methacrylic acid ester, an acrylic acid ester, and (alpha) -trifluoroacrylic acid ester are preferable.

上記構造単位(VI)としては、例えば、下記式(6−1)及び(6−2)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (VI) include structural units represented by the following formulas (6-1) and (6-2).

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(6−1)及び(6−2)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。R12は、上記式(6s−1)と同義である。R13は、単結合、又は炭素数1〜20の2価の直鎖状、分岐状若しくは環状の、飽和若しくは不飽和の炭化水素基である。上記式(6−2)中、R14は、2価の連結基である。kは、0又は1である。In the above formulas (6-1) and (6-2), R represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R < 12 > is synonymous with the said Formula (6s-1). R 13 is a single bond or a divalent linear, branched or cyclic, saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. In the above formula (6-2), R 14 is a divalent linking group. k is 0 or 1.

上記R14で表される2価の連結基としては、例えば、上記式(2)における2価の連結基Xとして例示したものと同様の基等が挙げられる。Examples of the divalent linking group represented by R 14 include the same groups as those exemplified as the divalent linking group X in the above formula (2).

構造単位(VI)としては、例えば、下記式(6−1a)、(6−1b)、(6−2a)〜(6−2e)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (VI) include structural units represented by the following formulas (6-1a), (6-1b), and (6-2a) to (6-2e).

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(6−1a)、(6−1b)及び(6−2a)〜(6−2e)中、Rは、水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。   In the above formulas (6-1a), (6-1b) and (6-2a) to (6-2e), R represents a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

上記[A]重合体における構造単位(VI)の含有割合としては、[A]重合体がベース重合体である場合及び撥水性添加剤である場合とも、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、通常50モル%以下であり、5〜30モル%が好ましく、5〜20モル%がさらに好ましい。このような含有割合とすることによって、液浸露光時における撥水性の確保と現像時における現像液への親和性向上をバランス良く達成することができる。なお、[A]重合体は、構造単位(VI)を1種単独で又は2種以上を組み合わせて有してもよい。     As the content ratio of the structural unit (VI) in the above [A] polymer, the total structure constituting the [A] polymer is the case where the [A] polymer is a base polymer and the water repellent additive. It is 50 mol% or less normally with respect to a unit, 5-30 mol% is preferable and 5-20 mol% is more preferable. By setting such a content ratio, it is possible to achieve a good balance between ensuring water repellency during immersion exposure and improving affinity for the developer during development. In addition, the [A] polymer may have structural unit (VI) individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

<構造単位(VII)>
[A]重合体は、ラクトン構造を含む構造単位(VII)を有することが好ましい。[A]重合体は、構造単位(VII)を有することで、レジスト被膜のアルカリ現像液に対する親和性が向上する。また、レジスト被膜の基板への密着性を向上させることができる。
<Structural unit (VII)>
[A] The polymer preferably has a structural unit (VII) containing a lactone structure. [A] Since the polymer has the structural unit (VII), the affinity of the resist film for the alkaline developer is improved. In addition, the adhesion of the resist film to the substrate can be improved.

上記構造単位(VII)としては、例えば、下記式(7)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (VII) include a structural unit represented by the following formula (7).

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(7)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。RL1は、単結合又は2価の連結基である。RLcは、ラクトン構造を有する1価の有機基である。In said formula (7), R is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R L1 is a single bond or a divalent linking group. R Lc is a monovalent organic group having a lactone structure.

上記RL1で表される2価の連結基としては、例えば、上記構造単位(II)における2価の連結基Xとして例示したものと同様の基等が挙げられる。Examples of the divalent linking group represented by R L1 include the same groups as those exemplified as the divalent linking group X in the structural unit (II).

上記RLcで表されるラクトン構造を有する1価の有機基としては、例えば、下記式(Lc−1)〜(Lc−6)で表される基等が挙げられる。Examples of the monovalent organic group having a lactone structure represented by R Lc include groups represented by the following formulas (Lc-1) to (Lc-6).

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(Lc−1)〜(Lc−6)中、RLc1は、それぞれ独立して、酸素原子又はメチレン基である。RLc2は、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基である。nLc1は、それぞれ独立して、0又は1である。nLc2は、0〜3の整数である。*は、上記式(L−1)中のRL1に結合する結合部位を示す。また、式(Lc−1)〜(Lc−6)で表される基は置換基を有していてもよい。In the above formulas (Lc-1) to (Lc-6), R Lc1 is independently an oxygen atom or a methylene group. R Lc2 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. n Lc1 is independently 0 or 1. n Lc2 is an integer of 0 to 3. * Represents a binding site that binds to R L1 in the formula (L-1). In addition, the groups represented by the formulas (Lc-1) to (Lc-6) may have a substituent.

上記式(Lc−1)〜(Lc−6)で表される基が有する置換基としては、例えば、上記構造単位(I)における置換基Rと同様の基等が挙げられる。Examples of the substituent of the groups represented by the formulas (Lc-1) to (Lc-6) include the same groups as the substituent R S in the structural unit (I).

構造単位(VII)としては、例えば、特開2007−304537号公報[0054]〜[0057]段落に記載の構造単位、特開2008−088343号公報[0086]〜[0088]段落に記載の構造単位、下記式(7−1)〜(7−12)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (VII) include the structural units described in paragraphs [0054] to [0057] of JP2007-304537A and the structures described in paragraphs [0086] to [0088] of JP2008-088343A. Examples of the unit include structural units represented by the following formulas (7-1) to (7-12).

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(7−1)〜(7−12)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 (7-1) to (7-12), R represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

これらの中で、レジスト被膜のアルカリ現像液に対する親和性及びレジスト被膜の基板への密着性がより向上する観点から、上記式(7−1)で表される構造単位が好ましい。   Among these, the structural unit represented by the above formula (7-1) is preferable from the viewpoint of further improving the affinity of the resist film to the alkaline developer and the adhesion of the resist film to the substrate.

なお、[A]重合体は、上記構造単位(VII)を1種単独で又は2種以上を組み合わせて有していてもよい。上記構造単位(VII)を与える好ましい単量体としては、国際公開第2007/116664号の[0043]段落に記載の単量体が挙げられる。   In addition, the [A] polymer may have the said structural unit (VII) individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Preferable monomers that give the structural unit (VII) include monomers described in paragraph [0043] of WO 2007/116664.

上記[A]重合体における構造単位(VII)の含有割合としては、[A]重合体がベース重合体である場合、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、5〜75モル%が好ましく、15〜65モル%がさらに好ましく、25〜55モル%が特に好ましい。含有割合が5モル%未満であるとレジストとして基板との密着性が不十分となりパターンが剥がれてしまうおそれがある。一方、含有割合が75モル%を超えると、溶解した後のコントラストが損なわれ、パターン形状の良好性が低下するおそれがある。   As the content ratio of the structural unit (VII) in the above [A] polymer, when the [A] polymer is a base polymer, it is 5 to 75 mol with respect to all the structural units constituting the [A] polymer. % Is preferable, 15 to 65 mol% is more preferable, and 25 to 55 mol% is particularly preferable. If the content is less than 5 mol%, the resist may not be sufficiently adhered to the substrate and the pattern may be peeled off. On the other hand, when the content ratio exceeds 75 mol%, the contrast after dissolution is impaired, and the pattern shape may be deteriorated.

また、[A]重合体が撥水性添加剤である場合、構造単位(VII)の含有割合としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、通常50モル%以下であり、5〜40モル%が好ましく、5〜20モル%がさらに好ましい。このような含有割合とすることにより、レジスト被膜表面のアルカリ現像液に対する親和性をさらに高めることができる。   Further, when the [A] polymer is a water repellent additive, the content ratio of the structural unit (VII) is usually 50 mol% or less with respect to all the structural units constituting the [A] polymer, 5-40 mol% is preferable and 5-20 mol% is more preferable. By setting it as such a content rate, the affinity with respect to the alkaline developing solution of the resist film surface can further be improved.

<構造単位(VIII)>
[A]重合体は、環状カーボネート構造を有する構造単位(VIII)を有していてもよい。[A]重合体は、構造単位(VIII)を有することで、レジスト被膜のアルカリ現像液に対する親和性が向上する。また、レジスト被膜の基板への密着性を向上させることができる。構造単位(VIII)としては、例えば、下記式(8)で表される構造単位等が挙げられる。
<Structural unit (VIII)>
[A] The polymer may have a structural unit (VIII) having a cyclic carbonate structure. [A] By having the structural unit (VIII), the polymer improves the affinity of the resist film for the alkaline developer. In addition, the adhesion of the resist film to the substrate can be improved. Examples of the structural unit (VIII) include a structural unit represented by the following formula (8).

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(8)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。Dは、炭素数1〜30の3価の鎖状炭化水素基、炭素数3〜30の3価の脂肪族環状炭化水素基又は炭素数6〜30の3価の芳香族炭化水素基である。Dは、その骨格中に酸素原子、カルボニル基、−NH−を有していてもよい。また、Dは、置換基を有していてもよい。   In said formula (8), R is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. D is a trivalent chain hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, a trivalent aliphatic cyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms, or a trivalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms. . D may have an oxygen atom, a carbonyl group, or —NH— in its skeleton. D may have a substituent.

上記Dが有していてもよい置換基としては、例えば、上記構造単位(I)における置換基R等が挙げられる。Examples of the substituent that D may have include the substituent R S in the structural unit (I).

上記式(8)で表される構造単位を与える単量体は、例えば、Tetrahedron Letters,Vol.27,No.32 p.3741(1986)、Organic Letters,Vol.4,No.15 p.2561(2002)等に記載された従来公知の方法により合成することができる。   Monomers that give structural units represented by the above formula (8) are described in, for example, Tetrahedron Letters, Vol. 27, no. 32 p. 3741 (1986), Organic Letters, Vol. 4, no. 15 p. It can be synthesized by a conventionally known method described in 2561 (2002).

上記構造単位(VIII)としては、下記式(8−1)〜(8−22)で表される構造単位が好ましい。   As the structural unit (VIII), structural units represented by the following formulas (8-1) to (8-22) are preferable.

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(8−1)〜(8−22)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 said formula (8-1)-(8-22), R is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group.

[A]重合体における構造単位(VIII)の含有割合としては、[A]重合体がベース重合体である場合、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、5〜75モル%が好ましく、15〜65モル%がさらに好ましく、25〜55モル%が特に好ましい。含有割合が5モル%未満であるとレジスト被膜と基板との密着性が不十分となりパターンが剥がれてしまうおそれがある。一方、含有割合が75モル%を超えると、溶解した後のコントラストが損なわれ、パターン形状の良好性が低下するおそれがある。   [A] As a content ratio of the structural unit (VIII) in the polymer, when the [A] polymer is a base polymer, it is 5 to 75 mol% with respect to all the structural units constituting the [A] polymer. Is preferable, 15 to 65 mol% is more preferable, and 25 to 55 mol% is particularly preferable. If the content is less than 5 mol%, the adhesion between the resist film and the substrate is insufficient, and the pattern may be peeled off. On the other hand, when the content ratio exceeds 75 mol%, the contrast after dissolution is impaired, and the pattern shape may be deteriorated.

また、[A]重合体が撥水性添加剤である場合、構造単位(VIII)の含有割合としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、通常50モル%以下であり、5〜40モル%が好ましく、5〜20モル%がさらに好ましい。このような含有割合とすることによって、レジスト被膜表面のアルカリ現像液に対する親和性をさらに高めることができる。   When the [A] polymer is a water-repellent additive, the content ratio of the structural unit (VIII) is usually 50 mol% or less with respect to all the structural units constituting the [A] polymer, 5-40 mol% is preferable and 5-20 mol% is more preferable. By setting it as such a content rate, the affinity with respect to the alkaline developing solution of the resist film surface can further be improved.

<構造単位(IX)>
上記[A]重合体は、下記式(9)で表される構造単位(IX)を有していてもよい。[A]重合体が構造単位(IX)を有することにより、レジスト被膜の現像液に対する親和性を向上させることができる。
<Structural unit (IX)>
The above [A] polymer may have a structural unit (IX) represented by the following formula (9). [A] When the polymer has the structural unit (IX), the affinity of the resist film for the developer can be improved.

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(9)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。R91は、フッ素原子を有さない2価の連結基である。R92は、アルカリ解離性基である。)In said formula (9), R is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R 91 is a divalent linking group having no fluorine atom. R 92 is an alkali dissociable group. )

上記R91で表されるフッ素原子を有さない2価の連結基としては、例えば、上記式(2)における2価の連結基Xとして例示した基でフッ素原子を有さないもの等が挙げられる。Examples of the divalent linking group having no fluorine atom represented by R 91 include those exemplified as the divalent linking group X in the above formula (2) but having no fluorine atom. It is done.

上記R92で表されるアルカリ解離性基としては、例えば、上記式(W−2)〜(W−4)で表される基等が挙げられる。Examples of the alkali dissociable group represented by R 92 include groups represented by the above formulas (W-2) to (W-4).

構造単位(IX)としては、例えば、下記式(9−1)〜(9−6)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (IX) include structural units represented by the following formulas (9-1) to (9-6).

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(9−1)〜(9−6)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 said formula (9-1)-(9-6), R is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group.

[A]重合体における構造単位(IX)の含有割合としては、[A]重合体がベース重合体である場合及び撥水性添加剤である場合とも、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、通常50モル%以下であり、5〜40モル%が好ましく、5〜20モル%がさらに好ましい。このような含有割合とすることによって、レジスト被膜のアルカリ現像液に対する親和性を高めることができる。   [A] The content ratio of the structural unit (IX) in the polymer is such that [A] all structural units constituting the polymer, both when the polymer is a base polymer and when it is a water repellent additive On the other hand, it is usually 50 mol% or less, preferably 5 to 40 mol%, more preferably 5 to 20 mol%. By setting it as such a content rate, the affinity with respect to the alkaline developing solution of a resist film can be improved.

<他の構造単位>
[A]重合体は、上記以外の他の構造単位を有していてもよい。他の構造単位を与える重合性不飽和単量体としては、例えば、国際公開第2007/116664A号[0065]〜[0085]段落に開示されている単量体等が挙げられる。
<Other structural units>
[A] The polymer may have a structural unit other than the above. Examples of the polymerizable unsaturated monomer that gives other structural units include monomers disclosed in paragraphs [0065] to [0085] of International Publication No. 2007 / 116664A.

上記他の構造単位としては、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピルに由来する構造単位、下記式(o−1)で表される構造単位が好ましく、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチルに由来する構造単位がより好ましい。   As the other structural units, structural units derived from 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, the following formula (o-1) Is preferable, and a structural unit derived from 2-hydroxyethyl (meth) acrylate is more preferable.

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(o−1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Ro1は、2価の連結基である。In said formula (o-1), R is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R o1 is a divalent linking group.

上記Ro1で表される2価の連結基としては、例えば、上記式(2)における2価の連結基Xとして例示したものと同じ基等が挙げられる。Examples of the divalent linking group represented by R o1 include the same groups as those exemplified as the divalent linking group X in the above formula (2).

上記式(o−1)で表される構造単位としては、例えば、下記式(o−1a)〜(o−1h)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit represented by the above formula (o-1) include structural units represented by the following formulas (o-1a) to (o-1h).

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(o−1a)〜(o−1h)中、Rは、それぞれ独立して水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。   In the above formulas (o-1a) to (o-1h), each R is independently a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

[A]重合体における他の構造単位の含有割合としては、[A]重合体がベース重合体である場合及び撥水性添加剤である場合とも、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、通常50モル%以下であり、5〜40モル%が好ましく、5〜20モル%がさらに好ましい。このような含有割合とすることによって、レジスト被膜のアルカリ現像液に対する親和性を高めることができる。   [A] The content ratio of other structural units in the polymer is such that [A] the polymer is the base polymer and the water-repellent additive includes all the structural units constituting the [A] polymer. On the other hand, it is usually 50 mol% or less, preferably 5 to 40 mol%, more preferably 5 to 20 mol%. By setting it as such a content rate, the affinity with respect to the alkaline developing solution of a resist film can be improved.

上述したように、当該感放射線性樹脂組成物において、[A]重合体は、フッ素原子を有する重合体とすることが好ましい。[A]重合体がフッ素原子を有する重合体であることで、高い疎水性を有し、撥水性添加剤として機能することができる。加えて、この重合体は、構造単位(I)を有することで、PEB温度を従来に比べて低くした場合であっても、良好なパターン形状及びLWRの小さいレジストパターンを得ることができると共に、レジスト表層に偏在する撥水性添加剤のアルカリ現像液への溶け残りが抑制されるので、スカム及びブリッジ欠陥の発生が大幅に抑制される。   As described above, in the radiation-sensitive resin composition, the [A] polymer is preferably a polymer having a fluorine atom. [A] Since the polymer is a polymer having a fluorine atom, it has high hydrophobicity and can function as a water repellent additive. In addition, since this polymer has the structural unit (I), a resist pattern having a good pattern shape and a small LWR can be obtained even when the PEB temperature is lower than the conventional one. Since the undissolved residue of the water repellent additive unevenly distributed in the resist surface layer in the alkaline developer is suppressed, the occurrence of scum and bridge defects is greatly suppressed.

[A]重合体にフッ素原子を与える構造単位としては、例えば、上記構造単位(II)〜(IV)及び構造単位(o−1)、構造単位(II)〜(IX)におけるいてRがフッ素原子又はトリフルオロメチル基であるものやフッ素原子を含む置換基を有するもの、また、構造単位(I)におけるRの置換基がフッ素原子を有するもの、構造単位(I)〜(IX)におけるRがフッ素原子又はトリフルオロメチル基であるもの等が挙げられる。[A] Examples of the structural unit that gives a fluorine atom to the polymer include the structural units (II) to (IV), the structural unit (o-1), and the structural units (II) to (IX) in which R is fluorine. Those having an atom or trifluoromethyl group, those having a substituent containing a fluorine atom, those having a substituent of R C in the structural unit (I) having a fluorine atom, and those in the structural units (I) to (IX) And those in which R is a fluorine atom or a trifluoromethyl group.

また、上述したように、当該感放射線性樹脂組成物において、[A]重合体は、ラクトン構造を含む構造単位(VII)を有する重合体であることが好ましい。[A]重合体がラクトン構造を含む構造単位(VII)を有していることで、レジスト被膜のアルカリ現像液との親和性が高まるので、露光部の重合体の溶け残りがさらに減少し、当該感放射線性樹脂組成物によれば、スカム及びブリッジ欠陥の発生をさらに抑制することができる。また、それらの発生抑制に起因して、当該感放射線性樹脂組成物のパターン形成性及びLWR性能をさらに向上させることができる。このような重合体は、ベース重合体としても撥水性添加剤としても好適である。また、[A]重合体が構造単位(VII)を有することで、当該感放射線性樹脂組成物から形成されるレジスト被膜の基板への密着性が向上する。従って、このような[A]重合体はベース重合体としてさらに好適である。   Further, as described above, in the radiation sensitive resin composition, the [A] polymer is preferably a polymer having a structural unit (VII) containing a lactone structure. [A] Since the polymer has a structural unit (VII) containing a lactone structure, the affinity of the resist film with an alkaline developer is increased, so that the remaining undissolved polymer in the exposed area is further reduced. According to the radiation sensitive resin composition, the occurrence of scum and bridge defects can be further suppressed. In addition, due to the suppression of the occurrence thereof, the pattern formability and LWR performance of the radiation sensitive resin composition can be further improved. Such polymers are suitable both as a base polymer and as a water repellent additive. Moreover, the adhesiveness to the board | substrate of the resist film formed from the said radiation sensitive resin composition improves because a [A] polymer has a structural unit (VII). Therefore, such [A] polymer is more suitable as a base polymer.

当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体として、上記フッ素原子を有する重合体及び構造単位(VII)を有する重合体を共に含有することが特に好ましい。当該感放射線性樹脂組成物が、上記2種の重合体を共に含有すると、構造単位(VII)を有する[A]重合体がベース重合体として、フッ素原子を有する[A]重合体が撥水性添加剤として機能する。そして、その両方の成分が、PEB温度を低くしても、酸解離性基が十分に解離する特性を有しているので、形成されるレジスト被膜のアルカリ現像液への溶け残り等がさらに抑制される。その結果、当該感放射線性樹脂組成物のパターン形成性、LWR性能、スカム抑制性及びブリッジ欠陥抑制性を特に向上させることができる。   The radiation-sensitive resin composition particularly preferably contains both the polymer having a fluorine atom and the polymer having a structural unit (VII) as the [A] polymer. When the radiation-sensitive resin composition contains both of the above two polymers, the [A] polymer having the structural unit (VII) is the base polymer, and the [A] polymer having a fluorine atom is water-repellent. Functions as an additive. Both of these components have the property that the acid dissociable groups are sufficiently dissociated even when the PEB temperature is lowered, so that the remaining resist film in the alkaline developer is further suppressed. Is done. As a result, the pattern-forming property, LWR performance, scum suppression and bridge defect suppression of the radiation-sensitive resin composition can be particularly improved.

当該感放射線性樹脂組成物における[A]重合体の含有量としては、[A]重合体と必要に応じて含有される[D]他の重合体とを合わせた全重合体に対して、通常、2質量%以上であり、20〜100質量%が好ましく、30〜100質量%がさらに好ましい。[A]重合体の含有量が2質量%未満であると、当該感放射線性樹脂組成物から得られるレジストパターンのパターン形状等が悪化するおそれがある。   As content of [A] polymer in the said radiation sensitive resin composition, with respect to the total polymer which combined [A] polymer and other polymer contained as needed, [A] polymer, Usually, it is 2 mass% or more, 20-100 mass% is preferable, and 30-100 mass% is more preferable. [A] If the content of the polymer is less than 2% by mass, the pattern shape or the like of the resist pattern obtained from the radiation-sensitive resin composition may be deteriorated.

<[A]重合体の合成方法>
[A]重合体は、ラジカル重合等の常法に従って合成することができる。例えば、単量体及びラジカル開始剤を含有する溶液を、反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法;単量体を含有する溶液とラジカル開始剤を含有する溶液とを各別に、反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法;各々の単量体を含有する複数種の溶液と、ラジカル開始剤を含有する溶液とを各別に、反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法等で合成することができる。
<[A] Polymer Synthesis Method>
[A] The polymer can be synthesized according to a conventional method such as radical polymerization. For example, a method in which a solution containing a monomer and a radical initiator is dropped into a reaction solvent or a solution containing the monomer to cause a polymerization reaction; a solution containing the monomer and a solution containing the radical initiator; A method in which a polymerization reaction is carried out by dropping each into a solution containing a reaction solvent or a monomer; a plurality of types of solutions containing each monomer and a solution containing a radical initiator are reacted separately. It can synthesize | combine by the method etc. which are dripped at the solution containing a solvent or a monomer, and making it polymerize.

なお、単量体溶液に対して、単量体溶液を滴下して反応させる場合、滴下される単量体溶液中の単量体量としては、重合に用いられる単量体総量に対して30モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、70モル%以上がさらに好ましい。   In addition, when making a monomer solution drop and react with respect to a monomer solution, as monomer amount in the dropped monomer solution, it is 30 with respect to the monomer total amount used for superposition | polymerization. It is preferably at least mol%, more preferably at least 50 mol%, still more preferably at least 70 mol%.

これらの方法における反応温度は開始剤種によって適宜決定すればよく、通常、30℃〜150℃であり、40℃〜150℃が好ましく、50℃〜140℃がさらに好ましい。滴下時間は、反応温度、開始剤の種類、反応させる単量体等の条件によって異なるが、通常、30分〜8時間であり、45分〜6時間が好ましく、1時間〜5時間がさらに好ましい。また、滴下時間を含む全反応時間も、滴下時間と同様に条件により異なるが、通常、30分〜12時間であり、45分〜12時間が好ましく、1時間〜10時間がさらに好ましい。   What is necessary is just to determine the reaction temperature in these methods suitably with initiator seed | species, Usually, it is 30 to 150 degreeC, 40 to 150 degreeC is preferable and 50 to 140 degreeC is further more preferable. The dropping time varies depending on the reaction temperature, the type of initiator, the monomer to be reacted, etc., but is usually 30 minutes to 8 hours, preferably 45 minutes to 6 hours, and more preferably 1 hour to 5 hours. . Further, the total reaction time including the dropping time varies depending on the conditions as well as the dropping time, but is usually 30 minutes to 12 hours, preferably 45 minutes to 12 hours, and more preferably 1 hour to 10 hours.

上記重合に使用されるラジカル開始剤としては、例えば、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−シクロプロピルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)等のアゾ系ラジカル開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等の過酸化物系ラジカル開始剤等が挙げられる。これらの中で、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)が好ましい。これらのラジカル開始剤は単独で又は2種以上を混合して使用することができる。   Examples of the radical initiator used in the polymerization include azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), and 2,2′-azobis. Azo radical initiators such as (2-cyclopropylpropionitrile), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate); benzoyl And peroxide radical initiators such as peroxide, t-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, and the like. Of these, dimethyl 2,2'-azobis (2-methylpropionate) is preferred. These radical initiators can be used alone or in admixture of two or more.

重合溶媒としては、重合を阻害する溶媒(重合禁止効果を有するニトロベンゼン、連鎖移動効果を有するメルカプト化合物等)以外の溶媒であって、上記単量体を溶解可能な溶媒であれば使用することができ、例えば、アルコール類、エーテル類、ケトン類、アミド類、エステル・ラクトン類、ニトリル類及びその混合溶媒等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。   As the polymerization solvent, any solvent other than a solvent that inhibits polymerization (nitrobenzene having a polymerization inhibiting effect, mercapto compound having a chain transfer effect, etc.) and capable of dissolving the above monomers can be used. Examples thereof include alcohols, ethers, ketones, amides, esters / lactones, nitriles, and mixed solvents thereof. These solvents can be used alone or in admixture of two or more.

重合反応により得られた重合体は、再沈殿法により回収することが好ましい。すなわち重合反応終了後、重合液を再沈溶媒に投入することにより、目的の重合体を粉体として回収する。再沈溶媒としては、アルコール類、アルカン類等を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。また、再沈殿法の他に、分液操作やカラム操作、限外ろ過操作等により、単量体、オリゴマー等の低分子成分を除去して、重合体を回収することもできる。   The polymer obtained by the polymerization reaction is preferably recovered by a reprecipitation method. That is, after the polymerization reaction is completed, the polymer is recovered as a powder by introducing the polymerization solution into a reprecipitation solvent. As the reprecipitation solvent, alcohols, alkanes and the like can be used alone or in admixture of two or more. In addition to the reprecipitation method, the polymer can be recovered by removing low molecular components such as monomers and oligomers by a liquid separation operation, a column operation, an ultrafiltration operation, or the like.

[A]重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)としては、[A]重合体がベース重合体である場合、3,000〜300,000が好ましく、4,000〜200,000がより好ましく、4,000〜100,000がさらに好ましい。Mwが3,000未満であると、得られるレジスト被膜の耐熱性が低下するおそれがある。一方、Mwが300,000を超えると、得られるレジスト被膜の現像性が低下するおそれがある。   [A] The weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer is preferably 3,000 to 300,000 when the [A] polymer is a base polymer, 000 to 200,000 is more preferable, and 4,000 to 100,000 is more preferable. If the Mw is less than 3,000, the heat resistance of the resulting resist film may be reduced. On the other hand, if Mw exceeds 300,000, the developability of the resulting resist film may be reduced.

また、[A]重合体が撥水性添加剤である場合、[A]重合体のMwとしては、1,000〜50,000が好ましく、1,000〜40,000がさらに好ましく、1,000〜30,000が特に好ましい。[A]重合体のMwが1,000未満であると、十分な動的接触角を有するレジスト被膜を得ることができないおそれがある。一方、[A]重合体のMwが50,000を超えると、レジスト被膜の現像性が低下するおそれがある。   When the [A] polymer is a water repellent additive, the Mw of the [A] polymer is preferably 1,000 to 50,000, more preferably 1,000 to 40,000, and 1,000. ˜30,000 is particularly preferred. [A] If the Mw of the polymer is less than 1,000, a resist film having a sufficient dynamic contact angle may not be obtained. On the other hand, if the Mw of the [A] polymer exceeds 50,000, the developability of the resist film may be lowered.

また、上記[A]重合体のGPCによるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)に対するMwの比(Mw/Mn)は、[A]重合体がベース重合体である場合、及び撥水性添加剤である場合とも、通常、1.0〜5.0であり、1.0〜4.0が好ましく、1.0〜2.0がさらに好ましい。   Further, the ratio (Mw / Mn) of Mw to the number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene by GPC of the [A] polymer is the water repellent additive when [A] the polymer is a base polymer. In any case, it is usually 1.0 to 5.0, preferably 1.0 to 4.0, and more preferably 1.0 to 2.0.

なお、本明細書において、Mw及びMnは、東ソー製のGPCカラム(G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本)を使用し、流量が1.0mL/分、溶出溶媒がテトラヒドロフラン、カラム温度が40℃の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするGPCにより測定した。   In this specification, Mw and Mn are Tosoh GPC columns (2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL), the flow rate is 1.0 mL / min, the elution solvent is tetrahydrofuran, and the column temperature is Measurement was performed by GPC using monodisperse polystyrene as a standard under analysis conditions of 40 ° C.

<[B]溶媒>
本発明の感放射線性樹脂組成物は、[B]溶媒を含有する。当該感放射線性樹脂組成物の調製に用いることができる[B]溶媒としては、各成分を均一に溶解又は分散し、各成分と反応しないものが好適に用いられる。[B]溶媒としては、例えば、アルコール類、エーテル類、ジエチレングリコールアルキルエーテル類、エチレングリコールアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールモノアルキルエーテル類、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールモノアルキルエーテルプロピオネート類、芳香族炭化水素類、ケトン類、エステル類等が挙げられる。
<[B] Solvent>
The radiation sensitive resin composition of the present invention contains a [B] solvent. As the [B] solvent that can be used for the preparation of the radiation-sensitive resin composition, a solvent that uniformly dissolves or disperses each component and does not react with each component is preferably used. [B] Examples of the solvent include alcohols, ethers, diethylene glycol alkyl ethers, ethylene glycol alkyl ether acetates, propylene glycol monoalkyl ethers, propylene glycol monoalkyl ether acetates, propylene glycol monoalkyl ether propionate. , Aromatic hydrocarbons, ketones, esters and the like.

アルコール類としては、例えば、ベンジルアルコール、ジアセトンアルコール等;
エーテル類としては、例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル;ジイソプロピルエーテル、ジn−ブチルエーテル、ジn−ペンチルエーテル、ジイソペンチルエーテル、ジn−ヘキシルエーテル等のジアルキルエーテル等;
ジエチレングリコールアルキルエーテル類としては、例えば、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル等;
エチレングリコールアルキルエーテルアセテート類としては、例えば、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等;
プロピレングリコールモノアルキルエーテル類としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等;
プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート等;
プロピレングリコールモノアルキルエーテルプロピオネート類としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノエチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノブチルエーテルプロピオネート等;
芳香族炭化水素類としては、例えば、トルエン、キシレン等;
ケトン類としては、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン等;
エステル類としては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、ヒドロキシ酢酸メチル、ヒドロキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、3−ヒドロキシプロピオン酸メチル、3−ヒドロキシプロピオン酸エチル、3−ヒドロキシプロピオン酸プロチル、3−ヒドロキシプロピオン酸ブチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸プロピル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸プロピル、エトキシ酢酸ブチル、プロポキシ酢酸メチル、プロポキシ酢酸エチル、プロポキシ酢酸プロピル、プロポキシ酢酸ブチル、ブトキシ酢酸メチル、ブトキシ酢酸エチル、ブトキシ酢酸プロピル、ブトキシ酢酸ブチル、2−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸プロピル、2−メトキシプロピオン酸ブチル、2−エトキシプロピオン酸メチル、2−エトキシプロピオン酸エチル等が挙げられる。
Examples of alcohols include benzyl alcohol and diacetone alcohol;
Examples of ethers include cyclic ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; dialkyl ethers such as diisopropyl ether, di n-butyl ether, di n-pentyl ether, diisopentyl ether, and di n-hexyl ether;
Examples of diethylene glycol alkyl ethers include diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, and diethylene glycol ethyl methyl ether;
Examples of ethylene glycol alkyl ether acetates include methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, and ethylene glycol monoethyl ether acetate;
Examples of propylene glycol monoalkyl ethers include propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether;
Examples of propylene glycol monoalkyl ether acetates include propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate;
Examples of propylene glycol monoalkyl ether propionates include propylene glycol monomethyl ether propionate, propylene glycol monoethyl ether propionate, propylene glycol monopropyl ether propionate, propylene glycol monobutyl ether propionate, and the like;
Examples of aromatic hydrocarbons include toluene and xylene;
Examples of ketones include methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, 2-heptanone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, and the like;
Examples of the esters include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, i-propyl acetate, butyl acetate, ethyl 2-hydroxypropionate, methyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, 2-hydroxy-2-methylpropion Ethyl acetate, methyl hydroxyacetate, ethyl hydroxyacetate, butyl hydroxyacetate, methyl lactate, ethyl lactate, propyl lactate, butyl lactate, methyl 3-hydroxypropionate, ethyl 3-hydroxypropionate, protyl 3-hydroxypropionate, 3- Butyl hydroxypropionate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutanoate, methyl methoxyacetate, ethyl methoxyacetate, propyl methoxyacetate, butyl methoxyacetate, methyl ethoxyacetate, ethyl ethoxyacetate, propyl ethoxyacetate, etho Butyl butyl acetate, methyl propoxyacetate, ethyl propoxyacetate, propylpropoxyacetate, butyl propoxyacetate, methyl butoxyacetate, ethyl butoxyacetate, propylbutoxyacetate, butylbutoxyacetate, methyl 2-methoxypropionate, ethyl 2-methoxypropionate, Examples include propyl 2-methoxypropionate, butyl 2-methoxypropionate, methyl 2-ethoxypropionate, ethyl 2-ethoxypropionate and the like.

これらの中でも、[B]溶媒としては、溶解性又は分散性が優れていること、各成分と非反応性であること、及び塗膜形成が容易であることの観点から、エーテル類、ジエチレングリコールアルキルエーテル類、エチレングリコールアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールモノアルキルエーテル類、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ケトン類、エステル類が好ましく、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、酢酸プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、2−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチルがより好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノンがさらに好ましい。これらの溶媒は、単独で又は混合して用いることができる。   Among these, as the solvent [B], ethers, diethylene glycol alkyls are preferred from the viewpoints of excellent solubility or dispersibility, non-reactivity with each component, and ease of film formation. Ethers, ethylene glycol alkyl ether acetates, propylene glycol monoalkyl ethers, propylene glycol monoalkyl ether acetates, ketones, esters are preferred, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, Propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether Teracetate, cyclohexanone, propyl acetate, i-propyl acetate, butyl acetate, ethyl 2-hydroxypropionate, methyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, methyl lactate, ethyl lactate Propyl lactate, butyl lactate, methyl 2-methoxypropionate and ethyl 2-methoxypropionate are more preferred, and propylene glycol monomethyl ether acetate and cyclohexanone are more preferred. These solvents can be used alone or in combination.

また、当該感放射線性樹脂組成物をスリット塗布法で大型ガラス基板に塗布する際に、乾燥工程時間を短縮すると同時に、塗布性をより一層向上(塗布ムラを抑制)する観点からは、これらの溶媒の中でも、エーテル類が好ましく、ジアルキルエーテルがより好ましく、ジイソプロピルエーテル、ジn−ブチルエーテル、ジn−ペンチルエーテル、ジイソペンチルエーテル、ジn−ヘキシルエーテルがさらに好ましく、ジイソペンチルエーテルが最も好ましい。   In addition, when applying the radiation sensitive resin composition to a large glass substrate by a slit coating method, the drying process time is shortened, and at the same time, from the viewpoint of further improving the coating property (suppressing coating unevenness), these Among the solvents, ethers are preferable, dialkyl ethers are more preferable, diisopropyl ether, di n-butyl ether, di n-pentyl ether, diisopentyl ether, di n-hexyl ether are further preferable, and diisopentyl ether is most preferable. .

上記した[B]溶媒に加え、さらに必要に応じて、ベンジルエチルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、アセトニルアセトン、イソホロン、カプロン酸、カプリル酸、1−オクタノール、1−ノナノール、ベンジルアルコール、酢酸ベンジル、安息香酸エチル、シュウ酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、フェニルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート等の高沸点溶媒を併用することもできる。   In addition to the above-mentioned solvent [B], benzyl ethyl ether, dihexyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, acetonyl acetone, isophorone, caproic acid, caprylic acid, 1-octanol as necessary , 1-nonanol, benzyl alcohol, benzyl acetate, ethyl benzoate, diethyl oxalate, diethyl maleate, phenyl cellosolve acetate, carbitol acetate, and the like can also be used in combination.

当該感放射線性樹脂組成物を溶液又は分散液状態として調製する場合、液中に占める[B]溶媒以外の成分(すなわち[A]重合体及びその他の任意成分の合計量)の割合は、使用目的や所望の膜厚等に応じて任意に設定することができるが、好ましくは5〜50質量%、より好ましくは10〜40質量%、さらに好ましくは15〜35質量%である。   When preparing the radiation sensitive resin composition in a solution or dispersion state, the proportion of components other than the solvent [B] in the solution (that is, the total amount of the [A] polymer and other optional components) is used. Although it can set arbitrarily according to the objective, desired film thickness, etc., Preferably it is 5-50 mass%, More preferably, it is 10-40 mass%, More preferably, it is 15-35 mass%.

<[C]酸発生体>
[C]酸発生体は、露光により酸を発生し、その酸により[A]重合体、[D]他の重合体等の重合体中に存在する酸解離性基を解離させる。その結果、レジスト被膜の露光部が現像液に可溶となる。[C]酸発生体の当該感放射線性樹脂組成物における含有形態としては、後述するような化合物である酸発生剤(以下、適宜「[C]酸発生剤」ともいう)の形態でも、[A]重合体や[D]他の重合体の一部として組み込まれた酸発生基の形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[C] acid generator>
The [C] acid generator generates an acid upon exposure, and the acid dissociates an acid dissociable group present in the polymer such as the [A] polymer and [D] another polymer. As a result, the exposed portion of the resist film becomes soluble in the developer. [C] The content of the acid generator in the radiation-sensitive resin composition is an acid generator (hereinafter also referred to as “[C] acid generator” as appropriate) which is a compound as described later, The form of the acid generating group incorporated as part of the A] polymer or [D] other polymer, or both forms thereof may be used.

当該感放射線性樹脂組成物において好適に用いられる[C]酸発生剤としては、例えば、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、テトラヒドロチオフェニウム塩等のオニウム塩化合物、、N−スルホニルオキシイミド化合物、有機ハロゲン化合物、ジスルホン類やジアゾメタンスルホン類等のスルホン化合物等が挙げられる。   Examples of the [C] acid generator suitably used in the radiation-sensitive resin composition include onium salt compounds such as sulfonium salts, iodonium salts, tetrahydrothiophenium salts, N-sulfonyloxyimide compounds, and organic halogens. Examples thereof include sulfone compounds such as compounds and disulfones and diazomethane sulfones.

このような[C]酸発生剤としては、例えば、特開2009−134088号公報の段落[0080]〜[0113]に記載されている化合物等が挙げられる。   Examples of such a [C] acid generator include compounds described in paragraphs [0080] to [0113] of JP-A-2009-134088.

また、[C]酸発生剤としては、
上記ヨードニウム塩として、例えば、
ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、シクロヘキシル・2−オキソシクロヘキシル・メチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジシクロヘキシル・2−オキソシクロヘキシルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、2−オキソシクロヘキシルジメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−ヒドロキシ−1−ナフチルジメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート等が挙げられる。
In addition, as [C] acid generator,
As the iodonium salt, for example,
Diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, diphenyliodonium perfluoro-n-octanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium Nonafluoro-n-butanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium perfluoro-n-octanesulfonate, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, triphenylsulfonium perfluoro- n-Octanesulfonate, cyclohexyl, 2-oxocyclohexyl, methylsulfonium trifluoro Tan sulfonate, dicyclohexyl-2-oxo-cyclohexyl trifluoromethane sulfonate, 2-oxo-cyclohexyl dimethyl sulfonium trifluoromethane sulfonate, 4-hydroxy-1-naphthyl dimethyl sulfonium trifluoromethane sulfonate and the like.

上記テトラヒドロチオフェニウム塩として、例えば、
4−ヒドロキシ−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−ヒドロキシ−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−ヒドロキシ−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(1−ナフチルアセトメチル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(1−ナフチルアセトメチル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(1−ナフチルアセトメチル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート等が挙げられる。
As the tetrahydrothiophenium salt, for example,
4-hydroxy-1-naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 4-hydroxy-1-naphthyltetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-hydroxy-1-naphthyltetrahydrothiophenium perfluoro-n- Octanesulfonate, 1- (1-naphthylacetomethyl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (1-naphthylacetomethyl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (1-naphthylacetomethyl) Tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- 3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octanesulfonate, etc. Can be mentioned.

上記N−スルホニルオキシイミド化合物として、例えば、
トリフルオロメタンスルホニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボジイミド、ノナフルオロ−n−ブタンスルホニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボジイミド、パーフルオロ−n−オクタンスルホニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボジイミド、N−ヒドロキシスクシイミドトリフルオロメタンスルホネート、N−ヒドロキシスクシイミドノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、N−ヒドロキシスクシイミドパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1,8−ナフタレンジカルボン酸イミドトリフルオロメタンスルホネート等が挙げられる。
Examples of the N-sulfonyloxyimide compound include:
Trifluoromethanesulfonylbicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarbodiimide, nonafluoro-n-butanesulfonylbicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarbodiimide , Perfluoro-n-octanesulfonylbicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarbodiimide, N-hydroxysuccinimide trifluoromethanesulfonate, N-hydroxysuccinimide nonafluoro-n- Examples include butane sulfonate, N-hydroxysuccinimide perfluoro-n-octane sulfonate, 1,8-naphthalenedicarboxylic acid imide trifluoromethane sulfonate, and the like.

[C]酸発生体としては、オニウム塩化合物が好ましく、スルホニウム塩がより好ましく、トリフェニルスルホニウムパーフルオロアルカンスルホネートがさらに好ましく、トリフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネートが特に好ましい。   [C] As the acid generator, an onium salt compound is preferable, a sulfonium salt is more preferable, triphenylsulfonium perfluoroalkanesulfonate is more preferable, and triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate is particularly preferable.

[C]酸発生体は、単独で又は2種以上を混合して使用できる。[C]酸発生体の含有量としては、レジストとしての感度及び現像性を確保する観点から、[C]酸発生体が[C]酸発生剤の場合、当該感放射線性樹脂組成物に含まれる重合体の総量100質量部に対して、0.1〜30質量部が好ましく、0.1〜20質量部がさらに好ましい。酸発生体の含有量が0.1質量部未満では、当該感放射線性樹脂組成物の感度及び現像性が低下する傾向があり、一方、含有量が30質量部を超えると、当該感放射線性樹脂組成物の放射線に対する透明性が低下して、矩形のレジストパターンが得られ難くなる傾向がある。   [C] Acid generators can be used alone or in admixture of two or more. The content of the [C] acid generator is included in the radiation-sensitive resin composition when the [C] acid generator is a [C] acid generator from the viewpoint of ensuring sensitivity and developability as a resist. 0.1-30 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of total amounts of the polymer to be produced, and 0.1-20 mass parts is more preferable. If the content of the acid generator is less than 0.1 parts by mass, the sensitivity and developability of the radiation-sensitive resin composition tend to decrease, whereas if the content exceeds 30 parts by mass, the radiation-sensitive property is concerned. There is a tendency that the transparency of the resin composition with respect to radiation is lowered and it becomes difficult to obtain a rectangular resist pattern.

<[D]他の重合体>
当該感放射線性樹脂組成物は、重合体成分として、[A]重合体以外に、構造単位(I)を有さない[D]他の重合体を含有していてもよい。[D]他の重合体としては、例えば、上記構造単位(II)〜構造単位(IX)及び上記他の構造単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造単位を有する重合体等が挙げられる。
<[D] Other polymer>
The radiation-sensitive resin composition may contain [D] another polymer having no structural unit (I) as a polymer component, in addition to the [A] polymer. [D] Examples of the other polymer include a polymer having at least one structural unit selected from the group consisting of the structural unit (II) to the structural unit (IX) and the other structural unit. .

<[E]酸拡散制御体>
本発明の感放射線性樹脂組成物は、好適成分として、[E]酸拡散制御体を含有することができる。[E]酸拡散制御体を含有すると、当該感放射線性樹脂組成物のパターン形成性や寸法忠実度を向上させることができる。[E]酸拡散制御体としては、例えば、下記式(10)で表される化合物(以下、「含窒素化合物(I)」ともいう。)、同一分子内に窒素原子を2個有する化合物(以下、「含窒素化合物(II)」ともいう。)、窒素原子を3個以上有する化合物(以下、「含窒素化合物(III)」ともいう。)、アミド基含有化合物、ウレア化合物、含窒素複素環化合物等が挙げられる。[E]酸拡散制御体の当該感放射線性樹脂組成物における含有形態としては、後述するような化合物の形態(以下、適宜「[E]酸拡散制御剤」ともいう。)でも、[A]重合体や[D]他の重合体等の重合体の一部として組み込まれた酸拡散制御基の形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[E] Acid diffusion controller>
The radiation sensitive resin composition of this invention can contain an [E] acid diffusion control body as a suitable component. [E] When an acid diffusion control body is contained, the pattern formability and dimensional fidelity of the radiation-sensitive resin composition can be improved. [E] As the acid diffusion controller, for example, a compound represented by the following formula (10) (hereinafter, also referred to as “nitrogen-containing compound (I)”), a compound having two nitrogen atoms in the same molecule ( Hereinafter, also referred to as “nitrogen-containing compound (II)”), a compound having 3 or more nitrogen atoms (hereinafter also referred to as “nitrogen-containing compound (III)”), an amide group-containing compound, a urea compound, a nitrogen-containing complex. A ring compound etc. are mentioned. [E] The content of the acid diffusion controller in the radiation-sensitive resin composition is a compound as described below (hereinafter also referred to as “[E] acid diffusion controller” as appropriate). It may be in the form of an acid diffusion control group incorporated as part of a polymer such as a polymer or [D] other polymer, or both of these forms.

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(10)中、R15〜R17は、それぞれ独立して、水素原子、置換されていてもよい直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、アリール基又はアラルキル基である。In the above formula (10), R 15 to R 17 are each independently a hydrogen atom, an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group, aryl group or aralkyl group.

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

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

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

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

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

含窒素複素環化合物としては、例えば、ピリジン、2−メチルピリジン等のピリジン類;ピラジン、ピラゾール、イミダゾール等の複数窒素原子含有化合物等の芳香族複素環化合物、
ピロリジン、ピペリジン、ピペラジン等の脂肪族複素環化合物等が挙げられる。
Examples of the nitrogen-containing heterocyclic compound include pyridines such as pyridine and 2-methylpyridine; aromatic heterocyclic compounds such as compounds containing multiple nitrogen atoms such as pyrazine, pyrazole and imidazole,
Aliphatic heterocyclic compounds such as pyrrolidine, piperidine, piperazine and the like can be mentioned.

また上記含窒素有機化合物として、酸解離性基を有する化合物を用いることもできる。このような酸解離性基を有する含窒素有機化合物としては、例えば、N―(t−ブトキシカルボニル)ピペリジン、N―(t−ブトキシカルボニル)イミダゾール、N―(t−ブトキシカルボニル)ベンズイミダゾール、N―(t−ブトキシカルボニル)−2−フェニルベンズイミダゾール、N―(t−ブトキシカルボニル)ジ−n−オクチルアミン、N―(t−ブトキシカルボニル)ジエタノールアミン、N―(t−ブトキシカルボニル)ジシクロヘキシルアミン、N―(t−ブトキシカルボニル)ジフェニルアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)−4−ヒドロキシピペリジン等が挙げられる。これらの中で、N−(t−ブトキシカルボニル)−4−ヒドロキシピペリジン、N−(t−ブトキシカルボニル)ピペリジンが好ましく、N−(t−ブトキシカルボニル)−4−ヒドロキシピペリジンがより好ましい。   Moreover, the compound which has an acid dissociable group can also be used as said nitrogen-containing organic compound. Examples of the nitrogen-containing organic compound having such an acid dissociable group include N- (t-butoxycarbonyl) piperidine, N- (t-butoxycarbonyl) imidazole, N- (t-butoxycarbonyl) benzimidazole, N -(T-butoxycarbonyl) -2-phenylbenzimidazole, N- (t-butoxycarbonyl) di-n-octylamine, N- (t-butoxycarbonyl) diethanolamine, N- (t-butoxycarbonyl) dicyclohexylamine, N- (t-butoxycarbonyl) diphenylamine, N- (t-butoxycarbonyl) -4-hydroxypiperidine and the like can be mentioned. Among these, N- (t-butoxycarbonyl) -4-hydroxypiperidine and N- (t-butoxycarbonyl) piperidine are preferable, and N- (t-butoxycarbonyl) -4-hydroxypiperidine is more preferable.

また、[E]酸拡散制御剤としては、上記化合物以外にも、下記式(11)で表される化合物を用いることもできる。
(11)
Moreover, as an [E] acid spreading | diffusion controlling agent, the compound represented by following formula (11) can also be used besides the said compound.
X + Z - (11)

上記式(11)中、Xは、下記式(11−1−1)又は(11−1−2)で表されるカチオンである。Zは、OH、RD1−COOで表されるアニオン、RD1−SO で表されるアニオン又はRD1−N−SO−RD2で表されるアニオンである。但し、RD1は、置換されていてもよいアルキル基、1価の脂肪族環状炭化水素基又はアリール基である。RD2は、一部又は全部の水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基若しくは1価の脂肪族環状炭化水素基である。In the above formula (11), X + is a cation represented by the following formula (11-1-1) or (11-1-2). Z - is, OH -, R D1 -COO - anion represented by, R D1 -SO 3 - anionic or R D1 -N represented by - is an anion represented by -SO 2 -R D2. However, R D1 represents an optionally substituted alkyl group, a monovalent aliphatic cyclic hydrocarbon group, or an aryl group. R D2 is an alkyl group or a monovalent aliphatic cyclic hydrocarbon group in which some or all of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms.

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記式(11−1−1)及び式(11−1−2)中、RD3〜RD7は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、水酸基又はハロゲン原子である。In formula (11-1-1) and formula (11-1-2), R D3 to R D7 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, or a halogen atom.

上記化合物は、露光により分解して酸拡散制御性を失う酸拡散制御体(以下、「光分解性酸拡散制御体」ともいう。)として用いられるものである。この化合物を含有することによって、露光部では酸が拡散し、未露光部では酸の拡散が制御されることにより露光部と未露光部のコントラストが優れる(すなわち、露光部と未露光部の境界部分が明確になる)ため、当該感放射線性樹脂組成物のLWR、MEEF(Mask Error Enhancement Factor)の改善に有効である。   The above compound is used as an acid diffusion controller (hereinafter also referred to as “photodegradable acid diffusion controller”) that loses acid diffusion controllability by being decomposed by exposure. By containing this compound, the acid diffuses in the exposed area, and the acid diffusion is controlled in the unexposed area, so that the contrast between the exposed area and the unexposed area is excellent (that is, the boundary between the exposed area and the unexposed area). Therefore, the radiation sensitive resin composition is effective in improving LWR and MEEF (Mask Error Enhancement Factor).

上記RD3〜RD5としては、上記化合物の現像液に対する溶解性を低下させる効果があることから、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子が好ましい。また、上記RD6及びRD7としては、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子が好ましい。R D3 to R D5 are preferably a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, or a halogen atom because of the effect of reducing the solubility of the compound in a developer. Moreover, as said R <D6> and R <D7> , a hydrogen atom, an alkyl group, and a halogen atom are preferable.

また、上記ZにおけるRD1としては、上記化合物の現像液に対する溶解性を低下させる効果があることから、脂肪族環状炭化水素基、アリール基が好ましい。R D1 in Z is preferably an aliphatic cyclic hydrocarbon group or an aryl group because of the effect of reducing the solubility of the compound in a developer.

上記RD1で表される置換されていてもよいアルキル基としては、例えば、ヒドロキシメチル基等の炭素数1〜4のヒドロキシアルキル基;メトキシ基等の炭素数1〜4のアルコキシ基;シアノ基;シアノメチル基等の炭素数2〜5のシアノアルキル基等の置換基を1種以上有する基等が挙げられる。これらの中でも、ヒドロキシメチル基、シアノ基、シアノメチル基が好ましい。Examples of the optionally substituted alkyl group represented by R D1 include a hydroxyalkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a hydroxymethyl group; an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group; a cyano group A group having one or more substituents such as a cyanoalkyl group having 2 to 5 carbon atoms such as a cyanomethyl group; Among these, a hydroxymethyl group, a cyano group, and a cyanomethyl group are preferable.

上記RD1で表される置換されていてもよい脂肪族環状炭化水素基としては、例えば、ヒドロキシシクロペンタン、ヒドロキシシクロヘキサン、シクロヘキサノン等のシクロアルカン骨格;1,7,7−トリメチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−オン(カンファー)等の有橋脂肪族環状炭化水素骨格等の脂肪族環状炭化水素由来の1価の基等が挙げられる。これらの中でも、1,7,7−トリメチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−オン由来の基が好ましい。Examples of the optionally substituted aliphatic cyclic hydrocarbon group represented by R D1 include cycloalkane skeletons such as hydroxycyclopentane, hydroxycyclohexane, and cyclohexanone; 1,7,7-trimethylbicyclo [2.2 .1] Monovalent groups derived from aliphatic cyclic hydrocarbons such as a bridged aliphatic cyclic hydrocarbon skeleton such as heptan-2-one (camphor). Among these, a group derived from 1,7,7-trimethylbicyclo [2.2.1] heptan-2-one is preferable.

上記RD1で表される置換されていてもよいアリール基としては、例えば、フェニル基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、フェニルシクロヘキシル基等が挙げられ、これらの基を、ヒドロキシル基、シアノ基等で置換したもの等が挙げられる。これらの中でも、フェニル基、ベンジル基、フェニルシクロヘキシル基が好ましい。Examples of the optionally substituted aryl group represented by R D1 include a phenyl group, a benzyl group, a phenylethyl group, a phenylpropyl group, a phenylcyclohexyl group, and the like. The thing substituted by the cyano group etc. is mentioned. Among these, a phenyl group, a benzyl group, and a phenylcyclohexyl group are preferable.

上記Zとしては、下記式(11−2−1)で表されるアニオン(上記RD1がフェニル基であるRD1−COOで表されるアニオン)、下記式(11−2−2)で表されるアニオン(上記RD1が1,7,7−トリメチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−オン由来の基であるRD1−SO で表されるアニオン)、下記式(11−2−3)で表されるアニオン(上記RD1がブチル基であり、RD2がトリフルオロメチル基であるRD1−N−SO−RD2で表されるアニオン)が好ましい。Examples of Z include an anion represented by the following formula (11-2-1) (an anion represented by R D1 —COO — in which R D1 is a phenyl group), and the following formula (11-2-2). in formula anion (R D1 -SO 3 the R D1 is 1,7,7-trimethyl bicyclo [2.2.1] heptan-2-one group derived from - anions represented by), the following formula An anion represented by (11-2-3) (an anion represented by R D1 —N SO 2 —R D2 wherein R D1 is a butyl group and R D2 is a trifluoromethyl group) is preferable. .

Figure 2012002470
Figure 2012002470

上記光分解性酸拡散制御体としては、
スルホニウム塩化合物として、例えば、
トリフェニルスルホニウムハイドロオキサイド、トリフェニルスルホニウムサリチラート、トリフェニルスルホニウム4−トリフルオロメチルサリチラート、ジフェニル−4−ヒドロキシフェニルスルホニウムサリチラート、トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホナート、4−t−ブトキシフェニル・ジフェニルスルホニウム10−カンファースルホナート等が挙げられる。
As the photodegradable acid diffusion controller,
As a sulfonium salt compound, for example,
Triphenylsulfonium hydroxide, triphenylsulfonium salicylate, triphenylsulfonium 4-trifluoromethyl salicylate, diphenyl-4-hydroxyphenylsulfonium salicylate, triphenylsulfonium 10-camphorsulfonate, 4-t-butoxy Examples thereof include phenyl diphenylsulfonium 10-camphorsulfonate.

また、ヨードニウム塩化合物としては、例えば、
ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムハイドロオキサイド、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムサリチラート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム4−トリフルオロメチルサリチラート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム10−カンファースルホナート等が挙げられる。
Examples of the iodonium salt compound include:
Bis (4-t-butylphenyl) iodonium hydroxide, bis (4-t-butylphenyl) iodonium salicylate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium 4-trifluoromethyl salicylate, bis (4- t-butylphenyl) iodonium 10-camphorsulfonate and the like.

[E]酸拡散制御体は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。[E]酸拡散制御体の含有量としては、[E]酸拡散制御体が[E]酸拡散制御剤の場合、当該感放射線性樹脂組成物に含まれる重合体の総量100質量部に対して、10質量部以下が好ましく、5質量部以下がさらに好ましい。
[E]酸拡散制御体が過剰に含有されると、得られるレジスト被膜の感度が低下するおそれがある。
[E] The acid diffusion controller can be used alone or in combination of two or more. [E] As the content of the acid diffusion controller, when the [E] acid diffusion controller is an [E] acid diffusion controller, the total amount of the polymer contained in the radiation-sensitive resin composition is 100 parts by mass. 10 parts by mass or less is preferable, and 5 parts by mass or less is more preferable.
[E] If the acid diffusion controller is contained excessively, the sensitivity of the resulting resist film may be lowered.

<[F]添加剤>
当該感放射線性樹脂組成物は、上記成分の他、必要に応じ[F]添加剤として、偏在化促進剤、界面活性剤、脂環式骨格含有化合物、増感剤、架橋剤等を含有することができる。
<[F] additive>
In addition to the above components, the radiation-sensitive resin composition contains an uneven distribution accelerator, a surfactant, an alicyclic skeleton-containing compound, a sensitizer, a crosslinking agent, and the like as an additive [F] as necessary. be able to.

(偏在化促進剤)
偏在化促進剤は、当該感放射線性樹脂組成物が含有する撥水性添加剤を、より効率的にレジスト被膜表面に偏析させる効果を有するものである。当該感放射線性樹脂組成物にこの偏在化促進剤を含有させることで、撥水性添加剤の添加量を従来よりも少なくすることができる。従って、LWR、現像欠陥、パターン倒れ耐性等のレジスト基本特性を損なうことなく、レジスト被膜からの液浸液への成分の溶出をさらに抑制したり、高速スキャンにより液浸露光をより高速に行うことが可能になり、結果としてウォーターマーク欠陥等の液浸由来欠陥を抑制するレジスト被膜表面の疎水性を向上させることができる。このような偏在化促進剤として用いることができるものとしては、比誘電率が30以上200以下で、1気圧における沸点が100℃以上の低分子化合物を挙げることができる。このような化合物としては、例えば、ラクトン化合物、カーボネート化合物、ニトリル化合物、多価アルコール等が挙げられる。
(Uniformity promoting agent)
The uneven distribution accelerator has an effect of segregating the water-repellent additive contained in the radiation-sensitive resin composition on the resist coating surface more efficiently. By adding the uneven distribution accelerator to the radiation sensitive resin composition, the amount of the water repellent additive added can be reduced as compared with the conventional case. Therefore, it is possible to further suppress the elution of components from the resist film to the immersion liquid without damaging the basic resist characteristics such as LWR, development defects, and pattern collapse resistance, and to perform immersion exposure at a higher speed by high-speed scanning. As a result, it is possible to improve the hydrophobicity of the resist film surface that suppresses immersion-derived defects such as watermark defects. Examples of such an uneven distribution promoter include low molecular compounds having a relative dielectric constant of 30 or more and 200 or less and a boiling point at 1 atm of 100 ° C. or more. Examples of such compounds include lactone compounds, carbonate compounds, nitrile compounds, and polyhydric alcohols.

上記ラクトン化合物としては、例えば、γ−ブチロラクトン、バレロラクトン、メバロニックラクトン、ノルボルナンラクトン等が挙げられる。   Examples of the lactone compound include γ-butyrolactone, valerolactone, mevalonic lactone, norbornane lactone, and the like.

上記カーボネート化合物としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート等が挙げられる。   Examples of the carbonate compound include propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, and the like.

上記ニトリル化合物としては、例えば、スクシノニトリル等が挙げられる。上記多価アルコールとしては、例えば、グリセリン等が挙げられる   Examples of the nitrile compound include succinonitrile. Examples of the polyhydric alcohol include glycerin and the like.

これらの中で、ラクトン化合物、カーボネート化合物が好ましく、γ−ブチロラクトン、プロピレンカーボネートがより好ましく、γ−ブチロラクトンがさらに好ましい。   Among these, lactone compounds and carbonate compounds are preferable, γ-butyrolactone and propylene carbonate are more preferable, and γ-butyrolactone is more preferable.

当該感放射線性樹脂組成物における偏在化促進剤の含有量としては、当該感放射線性樹脂組成物に含有される重合体の総量100質量部に対して、通常、10〜500質量部であり、好ましくは30〜300質量部である。上記偏在化促進剤としては、1種類のみ含有されていてもよいし、2種以上含有されていてもよい。   The content of the uneven distribution accelerator in the radiation sensitive resin composition is usually 10 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the polymer contained in the radiation sensitive resin composition. Preferably it is 30-300 mass parts. As said uneven distribution promoter, only 1 type may be contained and 2 or more types may be contained.

(界面活性剤)
界面活性剤は、塗布性、現像性等を改良する作用を示す成分である。界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンn−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のノニオン系界面活性剤の他、市販品としては、KP341(信越化学工業製)、ポリフローNo.75、同No.95(共栄社化学製)、エフトップEF301、同EF303、同EF352(トーケムプロダクツ製)、メガファックF171、同F173(大日本インキ化学工業製)、フロラードFC430、同FC431(住友スリーエム製)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(旭硝子製)等が挙げられる。これらの界面活性剤は、1種を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。界面活性剤の含有量としては、当該感放射線性樹脂組成物に含有される重合体の総量100質量部に対して、通常、2質量部以下である。
(Surfactant)
A surfactant is a component that exhibits an effect of improving coatability, developability, and the like. Examples of the surfactant include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene n-octylphenyl ether, polyoxyethylene n-nonylphenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol In addition to nonionic surfactants such as distearate, commercially available products include KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow No. 75, no. 95 (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), F-top EF301, EF303, EF352 (manufactured by Tochem Products), MegaFuck F171, F173 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals), Florard FC430, FC431 (manufactured by Sumitomo 3M), Asahi Examples include Guard AG710, Surflon S-382, SC-101, SC-102, SC-103, SC-104, SC-105, SC-106 (manufactured by Asahi Glass). These surfactants can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types. As content of surfactant, it is 2 mass parts or less normally with respect to 100 mass parts of total amounts of the polymer contained in the said radiation sensitive resin composition.

(脂環式骨格含有化合物)
脂環式骨格含有化合物は、ドライエッチング耐性、パターン形状、基板との接着性等をさらに改善する作用を示す成分である。脂環式骨格含有化合物としては、例えば、
1−アダマンタンカルボン酸、2−アダマンタノン、1−アダマンタンカルボン酸t−ブチル等のアダマンタン誘導体類;
デオキシコール酸t−ブチル、デオキシコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、デオキシコール酸2−エトキシエチル等のデオキシコール酸エステル類;
リトコール酸t−ブチル、リトコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、リトコール酸2−エトキシエチル等のリトコール酸エステル類;
3−[2−ヒドロキシ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)エチル]テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン、2−ヒドロキシ−9−メトキシカルボニル−5−オキソ−4−オキサ−トリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン等が挙げられる。これらの脂環式骨格含有化合物は、1種単独で又は2種以上を混合して使用することができる。脂環式骨格含有化合物の含有量としては、当該感放射線性樹脂組成物に含有される重合体の総量100質量部に対して、通常、50質量部以下であり、好ましくは30質量部以下である。
(Alicyclic skeleton-containing compound)
The alicyclic skeleton-containing compound is a component having an action of further improving dry etching resistance, pattern shape, adhesion to a substrate, and the like. Examples of the alicyclic skeleton-containing compound include:
Adamantane derivatives such as 1-adamantanecarboxylic acid, 2-adamantanone, 1-adamantanecarboxylate t-butyl;
Deoxycholic acid esters such as t-butyl deoxycholate, t-butoxycarbonylmethyl deoxycholic acid, 2-ethoxyethyl deoxycholic acid;
Lithocholic acid esters such as t-butyl lithocholic acid, t-butoxycarbonylmethyl lithocholic acid, 2-ethoxyethyl lithocholic acid;
3- [2-Hydroxy-2,2-bis (trifluoromethyl) ethyl] tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecane, 2-hydroxy-9-methoxycarbonyl-5-oxo-4-oxa-tricyclo [4.2.1.0 3,7 ] nonane, and the like. These alicyclic skeleton-containing compounds can be used singly or in combination of two or more. The content of the alicyclic skeleton-containing compound is usually 50 parts by mass or less, preferably 30 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the total amount of the polymer contained in the radiation-sensitive resin composition. is there.

(増感剤)
増感剤は、[C]酸発生体に吸収される放射線のエネルギー以外のエネルギーを吸収して、そのエネルギーを例えばラジカルのような形で[C]酸発生体に伝達し、それにより酸の生成量を増加する作用を示すものであり、当該感放射線性樹脂組成物の「みかけの感度」を向上させる効果を有する。増感剤としては、例えば、カルバゾール類、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ナフタレン類、フェノール類、ビアセチル、エオシン、ローズベンガル、ピレン類、アントラセン類、フェノチアジン類等が挙げられる。これらの増感剤は、1種を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
(Sensitizer)
The sensitizer absorbs energy other than the energy of radiation absorbed by the [C] acid generator, and transmits the energy to the [C] acid generator in the form of, for example, radicals, thereby It has the effect of increasing the production amount, and has the effect of improving the “apparent sensitivity” of the radiation-sensitive resin composition. Examples of the sensitizer include carbazoles, acetophenones, benzophenones, naphthalenes, phenols, biacetyl, eosin, rose bengal, pyrenes, anthracenes, phenothiazines, and the like. These sensitizers can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

(架橋剤)
当該感放射線性樹脂組成物をネガ型感放射性樹脂組成物として用いる場合においては、アルカリ現像液に可溶な重合体を、酸の存在下で架橋しうる化合物(以下、「架橋剤」という。)を配合しても良い。架橋剤としては、例えば、アルカリ現像液に可溶な重合体との架橋反応性を有する官能基(以下、「架橋性官能基」ともいう)を1種以上有する化合物等が挙げられる。
(Crosslinking agent)
In the case of using the radiation-sensitive resin composition as a negative radiation-sensitive resin composition, a polymer (hereinafter referred to as “crosslinking agent”) that can crosslink a polymer soluble in an alkali developer in the presence of an acid. ) May be blended. Examples of the crosslinking agent include compounds having one or more functional groups having crosslinking reactivity with a polymer soluble in an alkali developer (hereinafter also referred to as “crosslinkable functional groups”).

上記架橋性官能基としては、例えば、グリシジルエーテル基、グリシジルエステル基、グリシジルアミノ基、メトキシメチル基、エトキシメチル基、ベンジルオキシメチル基、アセトキシメチル基、ベンゾイルオキシメチル基、ホルミル基、アセチル基、ビニル基、イソプロペニル基、(ジメチルアミノ)メチル基、(ジエチルアミノ)メチル基、(ジメチロールアミノ)メチル基、(ジエチロールアミノ)メチル基、モルホリノメチル基等が挙げられる。   Examples of the crosslinkable functional group include glycidyl ether group, glycidyl ester group, glycidyl amino group, methoxymethyl group, ethoxymethyl group, benzyloxymethyl group, acetoxymethyl group, benzoyloxymethyl group, formyl group, acetyl group, Examples thereof include a vinyl group, an isopropenyl group, a (dimethylamino) methyl group, a (diethylamino) methyl group, a (dimethylolamino) methyl group, a (diethylolamino) methyl group, and a morpholinomethyl group.

架橋剤としては、例えば、WO2009/51088の[0169]〜[0172]段落に記載の化合物等が挙げられる。   Examples of the crosslinking agent include compounds described in paragraphs [0169] to [0172] of WO2009 / 51088.

上記架橋剤としては、特に、メトキシメチル基含有化合物が好ましく、その中でも、ジメトキシメチルウレア、テトラメトキシメチルグリコールウリルがより好ましい。上記ネガ型感放射線性樹脂組成物において、架橋剤は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。   As the crosslinking agent, a methoxymethyl group-containing compound is particularly preferable, and among them, dimethoxymethylurea and tetramethoxymethylglycoluril are more preferable. In the negative radiation sensitive resin composition, the crosslinking agent can be used alone or in admixture of two or more.

架橋剤の含有量としては、アルカリ現像液に可溶な重合体100質量部に対して、好ましくは5〜95質量部、さらに好ましくは15〜85質量部、特に好ましくは20〜75質量部である。架橋剤の含有量が5質量部未満では、残膜率の低下、パターンの蛇行や膨潤等を来しやすくなる傾向があり、一方95質量部を超えると、アルカリ現像性が低下する傾向がある。   The content of the crosslinking agent is preferably 5 to 95 parts by mass, more preferably 15 to 85 parts by mass, and particularly preferably 20 to 75 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer soluble in the alkali developer. is there. If the content of the crosslinking agent is less than 5 parts by mass, the remaining film ratio tends to decrease, the pattern meanders or swells easily, and if it exceeds 95 parts by mass, the alkali developability tends to decrease. .

[F]添加剤としては、上記以外に、染料、顔料、接着助剤等を用いることもできる。例えば、染料又は顔料を用いることによって、露光部の潜像を可視化させて、露光時のハレーションの影響を緩和できる。また、接着助剤を配合することによって、基板との接着性を改善することができる。上記以外の添加剤としては、アルカリ可溶性樹脂、酸解離性の保護基を有する低分子のアルカリ溶解性制御剤、ハレーション防止剤、保存安定化剤、消泡剤等が挙げられる。なお、[F]添加剤は、以上説明した各種添加剤1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。   [F] In addition to the above, dyes, pigments, adhesion aids and the like can also be used as additives. For example, by using a dye or a pigment, the latent image of the exposed portion can be visualized and the influence of halation during exposure can be reduced. Moreover, the adhesiveness with a board | substrate can be improved by mix | blending an adhesion aid. Examples of additives other than the above include alkali-soluble resins, low-molecular alkali solubility control agents having an acid-dissociable protecting group, antihalation agents, storage stabilizers, antifoaming agents, and the like. In addition, as for [F] additive, 1 type of various additives demonstrated above may be used independently, and 2 or more types may be used together.

<感放射線性樹脂組成物の調製>
本発明の感放射線性樹脂組成物は、通常、その使用に際して、全固形分濃度が1〜50質量%、好ましくは3〜25質量%となるように[B]溶媒に溶解した後、例えば、孔径0.02μm程度のフィルターでろ過することにより調製される。
<Preparation of radiation-sensitive resin composition>
The radiation-sensitive resin composition of the present invention is usually dissolved in the [B] solvent so that the total solid content concentration is 1 to 50% by mass, preferably 3 to 25% by mass in use, It is prepared by filtering with a filter having a pore size of about 0.02 μm.

なお、当該感放射線性樹脂組成物は、ハロゲンイオン、金属等の不純物の含有量が少ないほど好ましい。このような不純物の含有量が少ないと、レジスト被膜の感度、解像度、プロセス安定性、パターン形状等をさらに向上させることができる。そのため、当該感放射線性樹脂組成物に含有させる上記[A]重合体や[D]他の重合体等の重合体は、例えば、水洗、液々抽出等の化学的精製法や、これらの化学的精製法と限外ろ過、遠心分離等の物理的精製法との組み合わせ等によって精製することが好ましい。   In addition, the said radiation sensitive resin composition is so preferable that there is little content of impurities, such as a halogen ion and a metal. When the content of such impurities is small, the sensitivity, resolution, process stability, pattern shape and the like of the resist film can be further improved. Therefore, the polymer such as the above-mentioned [A] polymer and [D] other polymer to be contained in the radiation-sensitive resin composition is, for example, a chemical purification method such as water washing, liquid-liquid extraction, or the like. It is preferable to purify by a combination of a physical purification method and a physical purification method such as ultrafiltration and centrifugation.

<レジストパターンの形成方法>
レジストパターン形成方法は、例えば、(1)当該感放射線性樹脂組成物を用いて、基板上にレジスト被膜を形成する工程(工程(1))、(2)形成されたレジスト被膜に(必要に応じて液浸媒体を介し)、所定のパターンを有するマスクを通して放射線を照射して露光する工程(工程(2))、露光されたレジスト被膜を加熱する工程(工程(3))、及び(4)加熱されたレジスト被膜を現像する工程(工程(4))を有する。以下、各工程について説明する。
<Method for forming resist pattern>
The resist pattern forming method includes, for example, (1) a step of forming a resist film on the substrate using the radiation-sensitive resin composition (step (1)), (2) the formed resist film (necessary Accordingly (via an immersion medium), a step of exposing by exposure to radiation through a mask having a predetermined pattern (step (2)), a step of heating the exposed resist film (step (3)), and (4 ) A step of developing the heated resist film (step (4)). Hereinafter, each step will be described.

工程(1)では、当該感放射線性樹脂組成物を、回転塗布、流延塗布、ロール塗布等の適宜の塗布手段によって、基板(シリコンウエハ、二酸化シリコン、反射防止膜で被覆されたウエハ等)上に塗布することにより、レジスト被膜を形成する。具体的には、得られるレジスト被膜が所定の膜厚となるように当該感放射線性樹脂組成物を塗布した後、ソフトベーク(SB)することにより塗膜中の溶媒を気化させ、レジスト被膜を形成する。   In step (1), the radiation-sensitive resin composition is applied to a substrate (silicon wafer, silicon dioxide, wafer coated with an antireflection film, etc.) by an appropriate application means such as spin coating, cast coating, roll coating or the like. A resist film is formed by coating on the top. Specifically, after applying the radiation-sensitive resin composition so that the resulting resist film has a predetermined film thickness, the solvent in the film is vaporized by soft baking (SB). Form.

工程(2)では、工程(1)で形成されたレジスト被膜に(場合によっては、水等の液浸媒体を介して)、放射線を照射し、露光させる。なお、この際には、所定のパターンを有するマスクを通して放射線を照射する。放射線としては、目的とするパターンの線幅に応じて、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、荷電粒子線等から適宜選択して照射する。これらの中でも、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)に代表される遠紫外線が好ましく、特にArFエキシマレーザー光が好ましい。   In the step (2), the resist film formed in the step (1) is irradiated with radiation (possibly through an immersion medium such as water) to be exposed. In this case, radiation is irradiated through a mask having a predetermined pattern. As the radiation, irradiation is performed by appropriately selecting from visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-rays, charged particle beams and the like according to the line width of the target pattern. Among these, far ultraviolet rays represented by ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) are preferable, and ArF excimer laser light is particularly preferable.

工程(3)は、PEB(ポストエクスポージャーベーク)工程であり、工程(2)でレジスト被膜の露光された部分において、[C]酸発生体から発生した酸等の作用により、[A]重合体等の酸解離性基を脱保護する工程である。露光された部分(露光部)と露光されていない部分(未露光部)のアルカリ現像液に対する溶解性に差が生じる。PEBは、従来90℃から180℃の範囲で適宜選択して実施されるが、本発明の感放射線性樹脂組成物によれば、PEB温度を90℃以下に下げることが可能になる。   Step (3) is a PEB (post-exposure bake) step. In the exposed portion of the resist film in step (2), the [A] polymer is generated by the action of an acid generated from the [C] acid generator. This is a step of deprotecting an acid dissociable group such as. There is a difference in the solubility of the exposed portion (exposed portion) and the unexposed portion (unexposed portion) in the alkaline developer. Conventionally, PEB is appropriately selected within the range of 90 ° C. to 180 ° C., but according to the radiation-sensitive resin composition of the present invention, the PEB temperature can be lowered to 90 ° C. or lower.

工程(4)では、工程(3)で露光されたレジスト被膜を、現像液で現像することにより、所定のレジストパターンを形成する。現像後は、水で洗浄し、乾燥することが一般的である。現像液としては、例えば、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、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が好ましい。   In step (4), the resist film exposed in step (3) is developed with a developer to form a predetermined resist pattern. After development, it is common to wash with water and dry. Examples of the developer include 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, pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo- [5.4.0] -7-undecene, 1,5-diazabicyclo- [4.3. 0] An aqueous alkaline solution in which at least one of alkaline compounds such as 5-nonene is dissolved is preferable.

また、液浸露光を行う場合は、当該感放射線性樹脂組成物が、撥水性添加剤を含有することが好ましい。しかし、当該感放射線性樹脂組成物が撥水性添加剤を含有しない場合においては、工程(2)の前に、液浸液とレジスト被膜との直接の接触を保護するために、液浸液不溶性の液浸用保護膜をレジスト被膜上に設けることもできる。液浸用保護膜としては、工程(4)の前に溶媒により剥離する溶媒剥離型保護膜(特開2006−227632号公報参照)、及び工程(4)の現像と同時に剥離する現像液剥離型保護膜(国際公開第2005/69076号、国際公開第2006/35790号参照)のいずれを用いてもよい。但し、スループットの観点からは、現像液剥離型保護膜を用いることが好ましい。   Moreover, when performing immersion exposure, it is preferable that the said radiation sensitive resin composition contains a water-repellent additive. However, in the case where the radiation-sensitive resin composition does not contain a water repellent additive, before the step (2), in order to protect the direct contact between the immersion liquid and the resist film, the immersion liquid is insoluble. The immersion protective film can be provided on the resist film. As the protective film for immersion, a solvent peeling type protective film (see JP-A-2006-227632) that peels off with a solvent before the step (4), and a developer peeling type that peels off simultaneously with the development in the step (4). Any of the protective films (see International Publication No. 2005/69076, International Publication No. 2006/35790) may be used. However, from the viewpoint of throughput, it is preferable to use a developer peelable protective film.

<重合体>
本発明の重合体は、上記式(1)で表される構造単位(I)を有する。当該重合体は、酸解離性基として、解離容易性が非常に高い二重結合隣接環状炭化水素基を有している。従って、当該重合体によれば、レジストパターン形成の際におけるPEB温度を従来の温度より低くすることが可能になる。従って、当該重合体は、例えば、リソグラフィー技術に用いられる感放射線性樹脂組成物等の成分として好適である。なお、当該重合体の詳細な説明は、当該感放射線性樹脂組成物に含有される[A]重合体の説明の項で行っているので、ここでは省略する。
<Polymer>
The polymer of the present invention has the structural unit (I) represented by the above formula (1). The polymer has a double bond adjacent cyclic hydrocarbon group as an acid dissociable group, which is very easy to dissociate. Therefore, according to the said polymer, it becomes possible to make PEB temperature in the case of resist pattern formation lower than the conventional temperature. Therefore, the said polymer is suitable as components, such as a radiation sensitive resin composition used for a lithography technique, for example. In addition, since detailed description of the said polymer is performed in the term of the description of [A] polymer contained in the said radiation sensitive resin composition, it abbreviate | omits here.

<化合物>
本発明の化合物は、上記式(i)で表される。当該化合物は上記式(i)で表される構造を有するので、当該重合体中に構造単位(I)を組み込む単量体化合物として好適に用いることができる。なお、当該化合物の詳細な説明は、感放射線性樹脂組成物に含まれる[A]重合体の説明の項で行っているので、ここでは省略する。
<Compound>
The compound of the present invention is represented by the above formula (i). Since the compound has a structure represented by the above formula (i), it can be suitably used as a monomer compound in which the structural unit (I) is incorporated into the polymer. In addition, since detailed description of the said compound is performed in the term of description of [A] polymer contained in a radiation sensitive resin composition, it abbreviate | omits here.

本発明の感放射線性樹脂組成物を用いることで、パターン形成の際のPEB温度を下げることができ、その場合でも、露光量を上げることを要することなく、パターン形状が良好で、LWRが小さく、スカム及びブリッジ欠陥の発生が抑制されたレジストパターンを得ることができる。従って、当該感放射線性樹脂組成物は、リソグラフィー技術を応用した微細加工に好適である。   By using the radiation sensitive resin composition of the present invention, the PEB temperature at the time of pattern formation can be lowered, and even in that case, the pattern shape is good and the LWR is small without requiring an increase in the exposure amount. A resist pattern in which the occurrence of scum and bridge defects is suppressed can be obtained. Therefore, the radiation-sensitive resin composition is suitable for fine processing using a lithography technique.

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。各種物性値の測定方法を以下に示す。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples. The measuring method of various physical property values is shown below.

H−NMR分析、13C−NMR分析]
H−NMR分析及び13C−NMR分析は、核磁気共鳴装置(日本電子製「JNM−ECX400」)を使用して行った。
[ 1 H-NMR analysis, 13 C-NMR analysis]
1 H-NMR analysis and 13 C-NMR analysis were performed using a nuclear magnetic resonance apparatus (“JNM-ECX400” manufactured by JEOL Ltd.).

<化合物(i)の合成>
[実施例1]
1−ビニル−1−シクロオクチルメタクリレートの合成
攪拌機及び滴下ロートを設置した1L反応器内に、シクロオクタノン12.6g(100mmol)とテトラヒドロフラン(THF)200mLを仕込み、窒素下、滴下ロートから、臭化ビニルマグネシウムのTHF1M溶液120mL(120mmol)を滴下してから、20℃で16時間、攪拌しながら反応させた。反応後、反応器内を0℃に冷却しながら、トリエチルアミン12.1g(120mmol)及び塩化メタアクリロイル12.5g(120mmol)の混合物を滴下ロートから滴下した後、20℃で2時間、攪拌下に反応させた。得られた懸濁液を減圧ろ過し、ろ液を減圧濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液:石油エーテル/ジエチルエーテル=20/1(質量比))で精製することにより、下記式(M−17)で表される1−ビニル−1−シクロオクチルメタクリレートの無色オイル14.5gを得た(収率65%)。
<Synthesis of Compound (i)>
[Example 1]
Synthesis of 1-vinyl-1-cyclooctyl methacrylate A 1 L reactor equipped with a stirrer and a dropping funnel was charged with 12.6 g (100 mmol) of cyclooctanone and 200 mL of tetrahydrofuran (THF). After dropwise addition of 120 mL (120 mmol) of 1M THF solution of vinylmagnesium chloride, the mixture was reacted at 20 ° C. for 16 hours with stirring. After the reaction, while cooling the inside of the reactor to 0 ° C., a mixture of 12.1 g (120 mmol) of triethylamine and 12.5 g (120 mmol) of methacryloyl chloride was dropped from the dropping funnel, and then stirred at 20 ° C. for 2 hours. Reacted. The obtained suspension was filtered under reduced pressure, the filtrate was concentrated under reduced pressure, and the resulting residue was purified by silica gel column chromatography (eluent: petroleum ether / diethyl ether = 20/1 (mass ratio)). 14.5 g of a colorless oil of 1-vinyl-1-cyclooctyl methacrylate represented by the following formula (M-17) was obtained (yield: 65%).

H−NMR(CDCl)δ:1.38−1.71(m、10H、CH)、1.80−2.00(m、5H)、2.23(dd、2H、CH)、5.10−5.24(m、2H、CH)、5.42−5.57(m、1H、CH)、5.98−6.15(m、2H、CH)
13C−NMR(CDCl)δ:18.3(CH)、21.4、24.7、28.0、32.4(CH)、86.0(C)、113.4、129.5(CH)、129.9、141.9(CH)、164.8(CO)
1 H-NMR (CDCl 3 ) δ: 1.38-1.71 (m, 10 H, CH 2 ), 1.80-2.00 (m, 5 H), 2.23 (dd, 2 H, CH 2 ) , 5.10-5.24 (m, 2H, CH 2), 5.42-5.57 (m, 1H, CH 2), 5.98-6.15 (m, 2H, CH)
13 C-NMR (CDCl 3 ) δ: 18.3 (CH 3 ), 21.4, 24.7, 28.0, 32.4 (CH 2 ), 86.0 (C), 113.4, 129 .5 (CH 2 ), 129.9, 141.9 (CH), 164.8 (CO)

[実施例2]
1−ビニル−1−シクロペンチルメタクリレートの合成
実施例1において、シクロオクタノン12.6gの代わりに、シクロペンタノン8.4g(100mmol)を用いた以外は、実施例1と同様にして、下記式(M−15)で表される1−ビニル−1−シクロペンチルメタクリレートの無色オイル6.8gを得た(収率71%)。
[Example 2]
Synthesis of 1-vinyl-1-cyclopentyl methacrylate In Example 1, in place of 12.6 g of cyclooctanone, 8.4 g (100 mmol) of cyclopentanone was used. 6.8 g of colorless oil of 1-vinyl-1-cyclopentyl methacrylate represented by (M-15) was obtained (yield 71%).

H−NMR(CDCl)δ:1.57−1.86(m、4H、CH)、1.87−2.08(m、5H)、2.12−2.31(m、2H、CH)、5.08−5.24(m、2H、CH)、5.44−5.59(m、1H、CH)、5.98−6.09(m、1H、CH)、6.19(dd、1H、CH
13C−NMR(CDCl)δ:18.5(CH)、23.2、37.6(CH)、90.7(C)、113.1(CH)、129.6(CH)、129.9(CH)、140.1(CH)、165.2(CO)
1 H-NMR (CDCl 3 ) δ: 1.57-1.86 (m, 4H, CH 2 ), 1.87-2.08 (m, 5H), 2.12-2.31 (m, 2H , CH 2), 5.08-5.24 (m , 2H, CH 2), 5.44-5.59 (m, 1H, CH 2), 5.98-6.09 (m, 1H, CH ), 6.19 (dd, 1H, CH 2 )
13 C-NMR (CDCl 3 ) δ: 18.5 (CH 3 ), 23.2, 37.6 (CH 2 ), 90.7 (C), 113.1 (CH 2 ), 129.6 (CH ), 129.9 (CH 2 ), 140.1 (CH), 165.2 (CO)

[実施例3]
1−ビニル−1−シクロへキシルメタクリレートの合成
実施例1において、シクロオクタノン12.6gの代わりに、シクロヘキサノン9.8g(100mmol)を用いた以外は、実施例1と同様にして、下記式(M−16)で表される1−ビニル−1−シクロへキシルメタクリレートの無色オイル7.8gを得た(収率62%)。
[Example 3]
Synthesis of 1-vinyl-1-cyclohexyl methacrylate In Example 1, the following formula was used, except that 9.8 g (100 mmol) of cyclohexanone was used instead of 12.6 g of cyclooctanone. A colorless oil 7.8 g of 1-vinyl-1-cyclohexyl methacrylate represented by (M-16) was obtained (yield 62%).

H−NMR(CDCl)δ:1.25−1.30(m、1H、CH)、1.49−1.62(m、7H、CH)、1.80−1.94(m、3H)、2.21−2.24(m、2H、CH)、5.10−5.20(m、2H、CH)、5.75(dd、1H、CH)、6.04(m、1H、CH)、6.34(dd、1H、CH
13C−NMR(CDCl)δ:18.4(CH)、21.8、25.3、34.8(CH)、82.0(C)、113.6、129.7(CH)、129.8(CH)、141.7(CH)、164.8(CO)
1 H-NMR (CDCl 3 ) δ: 1.25-1.30 (m, 1H, CH 2 ), 1.49-1.62 (m, 7H, CH 2 ), 1.80-1.94 ( m, 3H), 2.21-2.24 (m , 2H, CH 2), 5.10-5.20 (m, 2H, CH 2), 5.75 (dd, 1H, CH 2), 6 .04 (m, 1H, CH) , 6.34 (dd, 1H, CH 2)
13 C-NMR (CDCl 3 ) δ: 18.4 (CH 3 ), 21.8, 25.3, 34.8 (CH 2 ), 82.0 (C), 113.6, 129.7 (CH 2 ), 129.8 (CH 2 ), 141.7 (CH), 164.8 (CO)

[実施例4]
2−ビニル−2−アダマンチルメタクリレートの合成
実施例1において、シクロオクタノン12.6gの代わりに、2−アダマンタノン15.0g(100mmol)を用いた以外は、実施例1と同様にして、下記式(M−18)で表される2−ビニル−2−アダマンチルメタクリレートの無色オイル9.3gを得た(収率53%)。
[Example 4]
Synthesis of 2-vinyl-2-adamantyl methacrylate In Example 1, in place of 12.6 g of cyclooctanone, 15.0 g (100 mmol) of 2-adamantanone was used. A colorless oil of 9.3 g of 2-vinyl-2-adamantyl methacrylate represented by the formula (M-18) was obtained (yield 53%).

H−NMR(CDCl)δ:1.66−2.16(m、14H、CH、CH)、1.80−1.94(m、3H)、5.27(dd、1H、CH)、5.33(dd、1H、CH)、5.75(dd、1H、CH)、6.08(dd、1H、CH)、6.35(m、1H、CH
13C−NMR(CDCl)δ:18.1(CH)、26.8、27.2(CH)、32.9、34.3(CH)、35.1(CH)、85.3(C)、115.7、129.6(CH)、130.0、140.6(CH)、164.5(CO)
1 H-NMR (CDCl 3 ) δ: 1.66-2.16 (m, 14H, CH, CH 2 ), 1.80-1.94 (m, 3H), 5.27 (dd, 1H, CH 2), 5.33 (dd, 1H , CH 2), 5.75 (dd, 1H, CH 2), 6.08 (dd, 1H, CH 2), 6.35 (m, 1H, CH 2)
13 C-NMR (CDCl 3 ) δ: 18.1 (CH 3 ), 26.8, 27.2 (CH), 32.9, 34.3 (CH 2 ), 35.1 (CH), 85. 3 (C), 115.7, 129.6 (CH 2 ), 130.0, 140.6 (CH), 164.5 (CO)

<[A]重合体及び[D]他の重合体の合成>
合成した化合物(i)及び下記化合物(M−1)〜(M−14)を用い、[A]重合体及び[D]他の重合体を合成した。
<Synthesis of [A] polymer and [D] other polymer>
Using the synthesized compound (i) and the following compounds (M-1) to (M-14), [A] polymer and [D] other polymer were synthesized.

Figure 2012002470
Figure 2012002470

[実施例5]
(重合体(A−1)の合成)
200mL攪拌機付反応器に、2−ブタノン10gを投入し、化合物(M−17)2.20g(10mmol)、化合物(M−5)0.59g(2.5mmol)、化合物(M−7)2.20g(10mmol)及び化合物(M−11)0.33g(2.5mmol)、並びに重合開始剤として、ジメチル2,2’-アゾビス(2−メチルプロピオネート)0.25gを加えて溶解させ、30分窒素パージした後、攪拌しながら80℃に加熱した。加熱開始時を重合開始時として重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、重合溶液を水冷して30℃以下に冷却してから、重合溶液の質量が7.5gになるまでエバポレーターで減圧濃縮した。得られた濃縮液を、メタノール/水(50g/50g)混合液中に投入して、スライム状の白色固体を析出させた。デカンテーションにて液体部を取り除き、再度、メタノール/水(50g/50g)混合液中に投入して、このスライム状の白色固体を繰り返し2回洗浄した。得られた固体を60℃、15時間真空乾燥することにより、重合体(A−1)の白色粉体3.51gを得た(収率66%)。重合体(A−1)のMwは5,500であり、Mw/Mnは1.41であった。また、13C−NMR分析の結果、構造単位(I)を与える化合物(M−17)、構造単位(V)を与える化合物(M−5)、構造単位(VII)を与える化合物(M−7)及びその他の構造単位を与える化合物(M−11)に由来する構造単位の含有割合はそれぞれ40.2モル%、8.3モル%、40.7モル%及び10.8モル%であった。
[Example 5]
(Synthesis of polymer (A-1))
To a 200 mL reactor equipped with a stirrer, 10 g of 2-butanone was charged, 2.20 g (10 mmol) of compound (M-17), 0.59 g (2.5 mmol) of compound (M-5), compound (M-7) 2 20 g (10 mmol) and compound (M-11) 0.33 g (2.5 mmol), and 0.25 g of dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) as a polymerization initiator were added and dissolved. After purging with nitrogen for 30 minutes, the mixture was heated to 80 ° C. with stirring. The polymerization reaction was carried out for 6 hours with the start of heating as the start of polymerization. After completion of the polymerization reaction, the polymerization solution was cooled with water and cooled to 30 ° C. or lower, and then concentrated under reduced pressure with an evaporator until the mass of the polymerization solution became 7.5 g. The obtained concentrated liquid was put into a methanol / water (50 g / 50 g) mixed liquid to precipitate a slime-like white solid. The liquid part was removed by decantation, and the mixture was again poured into a methanol / water (50 g / 50 g) mixed solution, and this slime-like white solid was repeatedly washed twice. The obtained solid was vacuum-dried at 60 ° C. for 15 hours to obtain 3.51 g of a white powder of the polymer (A-1) (yield 66%). Mw of the polymer (A-1) was 5,500, and Mw / Mn was 1.41. As a result of 13 C-NMR analysis, compound (M-17) giving structural unit (I), compound (M-5) giving structural unit (V), compound (M-7) giving structural unit (VII) ) And other structural unit-derived structural units derived from the compound (M-11) were 40.2 mol%, 8.3 mol%, 40.7 mol% and 10.8 mol%, respectively. .

[実施例6〜21]
(重合体(A−2)〜(A−17)の合成)
用いる単量体の総使用量が25mmolになるようにし、単量体の種類及び使用量(モル比)を表1又は表2に記載の通りとした以外は実施例5と同様にして、各[A]重合体を合成した。表1及び表2中の「−」は、対応する構造単位を単量体を用いなかったことを示す。得られた重合体の物性値についても表1及び表2に合わせて示す。重合体(A−8)〜(A−17)については、フッ素原子含有率(質量%)の値も示す。
[Examples 6 to 21]
(Synthesis of polymers (A-2) to (A-17))
The total amount of monomers used was 25 mmol, and the same manner as in Example 5 except that the types and amounts of monomers used (molar ratio) were as shown in Table 1 or Table 2. [A] A polymer was synthesized. “-” In Table 1 and Table 2 indicates that no monomer was used as the corresponding structural unit. The physical properties of the obtained polymer are also shown in Tables 1 and 2. About a polymer (A-8)-(A-17), the value of fluorine atom content rate (mass%) is also shown.

[合成例1〜4]
(重合体(D−1)〜(D−4)の合成)
表1又は表2に示す種類及び使用量の単量体を用いた以外は、実施例5と同様にして、各[D]重合体を合成した。得られた重合体の物性値についても表1及び表2に合わせて示す。
[Synthesis Examples 1 to 4]
(Synthesis of polymers (D-1) to (D-4))
Each [D] polymer was synthesize | combined like Example 5 except having used the monomer of the kind and usage-amount shown in Table 1 or Table 2. FIG. The physical properties of the obtained polymer are also shown in Tables 1 and 2.

Figure 2012002470
Figure 2012002470

Figure 2012002470
Figure 2012002470

なお、上述のように合成した[A]重合体である重合体(A−1)〜(A−17)において、構造単位(I)を与える化合物(i)が有していた脂肪族環状炭化水素基に隣接するビニル基は、上記重合反応においてはほとんど反応することなく、残存していることがわかった。   In addition, in the polymers (A-1) to (A-17) which are the [A] polymers synthesized as described above, the aliphatic cyclic carbonization possessed by the compound (i) which gives the structural unit (I) It was found that the vinyl group adjacent to the hydrogen group remained with little reaction in the polymerization reaction.

<感放射線性樹脂組成物の調製>
感放射線性樹脂組成物を構成する[B]溶媒、[C]酸発生剤、[E]酸拡散制御剤、及び[F]添加剤について以下に示す。
<Preparation of radiation-sensitive resin composition>
[B] solvent, [C] acid generator, [E] acid diffusion control agent, and [F] additive which comprise a radiation sensitive resin composition are shown below.

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

[C]酸発生剤
下記に構造式を示す。
C−1:トリフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート
[C] Acid generator The structural formula is shown below.
C-1: Triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate

Figure 2012002470
Figure 2012002470

[E]酸拡散制御剤
下記に構造式を示す。
E−1:N−(t−ブトキシカルボニル)−4−ヒドロキシピペリジン
[E] Acid diffusion controller The structural formula is shown below.
E-1: N- (t-butoxycarbonyl) -4-hydroxypiperidine

Figure 2012002470
Figure 2012002470

[F]添加剤(偏在化促進剤)
(F−1):γ−ブチロラクトン
[F] Additive (Uneven distribution promoter)
(F-1): γ-butyrolactone

[実施例22]
[A]重合体としての重合体(A−1)100質量部及び重合体(A−8)5質量部、[B]溶媒としての(B−1)1,500質量部及び(B−2)650質量部、[C]酸発生剤としての(C−1)9.9質量部、[E]酸拡散制御剤としての(E−1)1.5質量部、並びに[F]添加剤としてのγ−ブチロラクトン100質量部を混合して感放射線性樹脂組成物を調製した。
[Example 22]
[A] 100 parts by mass of polymer (A-1) as polymer and 5 parts by mass of polymer (A-8), [B] 1,500 parts by mass as solvent (B-2) ) 650 parts by weight, [C] 9.9 parts by weight as an acid generator, [E] 1.5 parts by weight as an acid diffusion controller, and [F] additive As a mixture, 100 parts by mass of γ-butyrolactone was mixed to prepare a radiation sensitive resin composition.

(実施例23〜48、比較例1〜4)
[A]重合体、[D]他の重合体及び[C]酸発生剤として、表3に示す種類及び配合量の各成分を用いたこと以外は、実施例22と同様にして各感放射線性樹脂組成物を調製した。
(Examples 23 to 48, Comparative Examples 1 to 4)
[A] Each radiation-sensitive material in the same manner as in Example 22 except that each component of the types and blending amounts shown in Table 3 was used as the polymer, [D] other polymer, and [C] acid generator. A functional resin composition was prepared.

<評価>
[パターン形成性]
半導体用反射防止コート材(ARC66、日産化学製)を用いて、下層反射防止膜を形成した12インチシリコンウェハ上に、上記調製した感放射線性樹脂組成物を用いて、膜厚110nmのレジスト被膜を形成し、120℃で60秒間SBを行った。次に、このレジスト被膜を、ArFエキシマレーザー液浸露光装置(NSR S610C、NIKON製)を用い、NA=1.3、ratio=0.800、Dipoleの条件により、ターゲットサイズが幅45nmのラインアンドスペース(1L1S)のマスクパターンを介して露光した。露光後、80℃で60秒間PEBを行った。その後、現像液として、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用い、現像装置(LITHIUS Pro−i、東京エレクトロン製)により、GPノズルによる現像を10秒間実施した後、15秒間水洗し、乾燥して、ポジ型のレジストパターンを形成した。このとき、幅45nmのラインアンドスペースを形成する露光量を最適露光量とした。この最適露光量にて形成したパターンの断面形状を、走査型電子顕微鏡(S−4800、日立ハイテクノロジーズ製)にて観察し、図1に示すように、基板1上に形成されたパターン2の上部の線幅をL1、下部の線幅をL2としたとき、(L1−L2)/L1が−0.15〜+0.15の範囲になる場合を「A」、(L1−L2)/L1が−0.15より小さい場合又は+0.15より大きい場合を「B」として評価した。
<Evaluation>
[Pattern formability]
Resist film with a film thickness of 110 nm using a radiation sensitive resin composition prepared above on a 12-inch silicon wafer on which a lower antireflection film is formed using an antireflection coating material for semiconductor (ARC66, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) And SB was performed at 120 ° C. for 60 seconds. Next, this resist film was subjected to a line and line process using an ArF excimer laser immersion exposure apparatus (NSR S610C, manufactured by NIKON) with a target size of 45 nm under the conditions of NA = 1.3, ratio = 0.800, Dipole. It exposed through the mask pattern of space (1L1S). After the exposure, PEB was performed at 80 ° C. for 60 seconds. Thereafter, using a 2.38% by mass tetramethylammonium hydroxide aqueous solution as a developer, the developing device (LITIUS Pro-i, manufactured by Tokyo Electron Co., Ltd.) was used for developing with a GP nozzle for 10 seconds, followed by washing with water for 15 seconds. It was dried to form a positive resist pattern. At this time, the exposure amount for forming a line and space having a width of 45 nm was determined as the optimum exposure amount. The cross-sectional shape of the pattern formed with this optimum exposure dose was observed with a scanning electron microscope (S-4800, manufactured by Hitachi High-Technologies), and as shown in FIG. 1, the pattern 2 formed on the substrate 1 was observed. When the upper line width is L1 and the lower line width is L2, the case where (L1-L2) / L1 falls within the range of -0.15 to +0.15 is "A", (L1-L2) / L1 When “B” was smaller than −0.15 or larger than +0.15, “B” was evaluated.

[LWR性能]
上記パターン形成性の評価と同様にして、ポジ型のレジストパターンを形成した。上記走査型電子顕微鏡を用いて最適露光量にて解像したパターンを、その上方から観察し、線幅を、任意のポイントで10点測定し、その測定値の3σ(ばらつき)を、LWR(単位:nm)とした。LWRの値が5.0nm以下の場合を、LWR性能が「A」、5.0nmを超える場合を「B」として評価を行った。
[LWR performance]
A positive resist pattern was formed in the same manner as in the evaluation of the pattern formability. The pattern resolved at the optimum exposure amount using the scanning electron microscope is observed from above, and the line width is measured at 10 points at arbitrary points. The 3σ (variation) of the measured value is expressed as LWR ( Unit: nm). The case where the LWR value was 5.0 nm or less was evaluated as “A”, and the case where the LWR value exceeded 5.0 nm was evaluated as “B”.

[スカム抑制性]
上記パターン形成性の評価における走査型電子顕微鏡による観察において、露光部に溶け残りの発生が認められなかった場合は「スカム抑制性」を「A」と、溶け残りが認められた場合は「B」とした。
[Scum suppression]
In the observation with the scanning electron microscope in the evaluation of the pattern forming property, when no undissolved portion is observed in the exposed portion, “Scum Suppression” is “A”, and when undissolved portion is recognized, “B” "

[ブリッジ欠陥抑制性]
マスクとしてターゲットサイズが線幅100nmのラインアンドスペースパターン(1L1S)を用いたこと以外は、上記パターン形成性の評価と同様の手順にてラインアンドスペースパターンを形成した。このとき、幅100nmのラインアンドスペースを形成する露光量を最適露光量とした。なお、この際の測長には走査型電子顕微鏡(「S−9380」、日立ハイテクノロジーズ製)を用いた。形成した線幅100nmのラインアンドスペースパターン(1L1S)上の欠陥性能を、欠陥検査装置(「KLA2810」、KLA−Tencor製)を用いて測定した。上記欠陥検査装置「KLA2810」にて測定された欠陥を、上記走査型電子顕微鏡「S−9380」を用いて観察し、ブリッジ欠陥の数を測定することにより、ブリッジ欠陥防止性能を評価した。ブリッジ欠陥防止性能は、検出されたブリッジ欠陥が50個未満の場合は「A」と、50個以上100個未満の場合は「B」と、100個を超えた場合は「C」として評価した。評価結果を表3に示す。
[Bridge defect suppression]
A line and space pattern was formed in the same procedure as the evaluation of the pattern forming property except that a line and space pattern (1L1S) having a line width of 100 nm was used as a mask. At this time, the exposure amount for forming a line and space having a width of 100 nm was determined as the optimum exposure amount. In this case, a scanning electron microscope (“S-9380”, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) was used for length measurement. The defect performance on the formed line and space pattern (1L1S) having a line width of 100 nm was measured using a defect inspection apparatus (“KLA2810”, manufactured by KLA-Tencor). The defect measured by the defect inspection apparatus “KLA2810” was observed using the scanning electron microscope “S-9380”, and the number of bridge defects was measured to evaluate the bridge defect prevention performance. The bridge defect prevention performance was evaluated as “A” when the number of detected bridge defects is less than 50, “B” when the number is 50 or more and less than 100, and “C” when the number exceeds 100. . The evaluation results are shown in Table 3.

Figure 2012002470
Figure 2012002470

表3の結果から、本発明に係る[A]重合体を含有する実施例22〜48の感放射線性樹脂組成物を用いて形成されたレジスト被膜は、[A]重合体がベース重合体のみ、撥水性添加剤のみ、及びベース重合体及び撥水性添加剤の両方のいずれの場合においても、パターン形成性及びLWR性能が良好であり、また、スカム発生及びブリッジ欠陥発生が抑制されることが示された。特に、ベース重合体及び撥水性添加剤の両方が[A]重合体である場合には、これらの特性はより高くなることも示された。一方、ベース重合体及び撥水性添加剤の両方ともが[A]重合体でない比較例1〜4の感放射線性樹脂組成物は、実施例の感放射線性樹脂組成物に比べて、これらのレジストパターン特性の全てにおいて劣る結果となった。
なお、上記パターン形成性の評価の際の最適露光量は30J/mであった。一方、比較例1において、PEB温度を80℃に代えて従来と同様の100℃とした場合の最適露光量は、32J/mであった。このことから、実施例の感放射線性樹脂組成物においては、従来に比べ露光量を上げることを要することなく、PEB温度を低くすることが可能であるといえる。
From the results of Table 3, the resist film formed using the radiation-sensitive resin compositions of Examples 22 to 48 containing the [A] polymer according to the present invention, the [A] polymer is the base polymer only. In both cases of the water repellent additive alone and both the base polymer and the water repellent additive, the pattern formability and the LWR performance are good, and the occurrence of scum and bridge defects can be suppressed. Indicated. It has also been shown that these properties are higher, especially when both the base polymer and the water repellent additive are [A] polymers. On the other hand, the radiation sensitive resin compositions of Comparative Examples 1 to 4 in which both the base polymer and the water repellent additive are not the [A] polymer are those resists compared to the radiation sensitive resin compositions of the examples. All the pattern characteristics were inferior.
In addition, the optimal exposure amount in the case of the said pattern formation evaluation was 30 J / m < 2 >. On the other hand, in Comparative Example 1, the optimum exposure amount when the PEB temperature was changed to 80 ° C. and 100 ° C. as in the conventional case was 32 J / m 2 . From this, in the radiation sensitive resin composition of an Example, it can be said that it is possible to make PEB temperature low, without requiring the amount of exposure to be raised compared with the past.

本発明によれば、PEB温度の低温化を図りつつ、パターン形成性、LWR性能、スカム抑制性及びブリッジ欠陥抑制性に優れる感放射線性樹脂組成物を提供することができる。従って、当該感放射線性樹脂組成物は、半導体デバイス製造用の化学増幅型レジストとして好適に用いることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the radiation sensitive resin composition excellent in pattern formation property, LWR performance, scum suppression property, and bridge defect suppression property can be provided, aiming at low temperature of PEB temperature. Therefore, the radiation sensitive resin composition can be suitably used as a chemically amplified resist for manufacturing semiconductor devices.

1 基板
2 パターン
L1 パターンの上部での線幅
L2 パターンの下部での線幅
1 Substrate 2 Pattern L1 Line width at the top of the pattern L2 Line width at the bottom of the pattern

Claims (8)

[A]下記式(1)で表される構造単位(I)を有する重合体、及び
[B]溶媒
を含有する感放射線性樹脂組成物。
Figure 2012002470
(式(1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、Rと共に2価の脂肪族環状炭化水素基を形成する基である。この脂肪族環状炭化水素基の有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。Rは、炭素原子である。R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10の1価の鎖状飽和炭化水素基又は炭素数3〜20の1価の脂肪族環状飽和炭化水素基である。この鎖状飽和炭化水素基及び脂肪族環状飽和炭化水素基の有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。但し、R〜Rのいずれかが互いに結合して環状構造を形成していてもよい。)
[A] A radiation-sensitive resin composition containing a polymer having a structural unit (I) represented by the following formula (1), and [B] a solvent.
Figure 2012002470
(In Formula (1), R is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R C is a group that forms a divalent aliphatic cyclic hydrocarbon group together with R a . Some or all of the hydrogen atoms of the aliphatic cyclic hydrocarbon group may be substituted, R a is a carbon atom, and R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom or a carbon number of 1 To a monovalent chain saturated hydrocarbon group having from 10 to 10 or a monovalent aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group having from 3 to 20 carbon atoms, hydrogen contained in the chain saturated hydrocarbon group and the aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group. (Part or all of the atoms may be substituted, provided that any of R 1 to R 3 may be bonded to each other to form a cyclic structure.)
上記構造単位(I)が、下記式(1−1)で表される構造単位(I−1)である請求項1に記載の感放射線性樹脂組成物。
Figure 2012002470
(式(1−1)中、R及びR〜Rは、上記式(1)と同義である。nは、1〜4の整数である。Rは、−RP1、−RP2−O−RP1、−RP2−CO−RP1、−RP2−CO−ORP1、−RP2−O−CO−RP1、−RP2−OH、−RP2−CN又は−RP2−COOHである。RP1は、炭素数1〜10の1価の鎖状飽和炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂肪族環状飽和炭化水素基又は炭素数6〜30の1価の芳香族炭化水素基である。RP2は、単結合、炭素数1〜10の2価の鎖状飽和炭化水素基、炭素数3〜20の2価の脂肪族環状飽和炭化水素基又は炭素数6〜30の2価の芳香族炭化水素基である。但し、RP1及びRP2における鎖状飽和炭化水素基、脂肪族環状飽和炭化水素基及び芳香族炭化水素基の有する水素原子の一部又は全部はフッ素原子で置換されていてもよい。nは、0〜3の整数である。但し、nが2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよい。)
The radiation sensitive resin composition according to claim 1, wherein the structural unit (I) is a structural unit (I-1) represented by the following formula (1-1).
Figure 2012002470
(In the formula (1-1), R and R 1 to R 3 have the same meanings as the formula (1). N C is an integer of 1 to 4. R S represents —RP 1 , —R. P2 -O-R P1, -R P2 -CO-R P1, -R P2 -CO-oR P1, -R P2 -O-CO-R P1, -R P2 -OH, -R P2 -CN or -R a P2 -COOH .R P1 represents a monovalent chain saturated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, 1 monovalent aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group or a C6-30 having 3 to 20 carbon atoms R P2 represents a single bond, a divalent chain saturated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a divalent aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, or R P2 is a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms. However, a chain saturated hydrocarbon group in R P1 and R P2, alicyclic saturated hydrocarbon Good .n S be some or all substituted by a fluorine atom of the hydrogen atoms included in the group and the aromatic hydrocarbon group is an integer of 0 to 3. However, if n S is 2 or more, plural R S may be the same or different.)
上記構造単位(I)が、下記式(1−2)で表される構造単位(I−2)である請求項1に記載の感放射線性樹脂組成物。
Figure 2012002470
(式(1−2)中、R及びR〜Rは、上記式(1)と同義である。Rは、−RP1、−RP2−O−RP1、−RP2−CO−RP1、−RP2−CO−ORP1、−RP2−O−CO−RP1、−RP2−OH、−RP2−CN又は−RP2−COOHである。RP1は、炭素数1〜10の1価の鎖状飽和炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂肪族環状飽和炭化水素基又は炭素数6〜30の1価の芳香族炭化水素基である。RP2は、単結合、炭素数1〜10の2価の鎖状飽和炭化水素基、炭素数3〜20の2価の脂肪族環状飽和炭化水素基又は炭素数6〜30の2価の芳香族炭化水素基である。但し、RP1及びRP2における鎖状飽和炭化水素基、脂肪族環状飽和炭化水素基及び芳香族炭化水素基の有する水素原子の一部又は全部はフッ素原子で置換されていてもよい。nは、0〜3の整数である。但し、nが2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよい。)
The radiation sensitive resin composition according to claim 1, wherein the structural unit (I) is a structural unit (I-2) represented by the following formula (1-2).
Figure 2012002470
(In the formula (1-2), R and R 1 to R 3 is as defined in the above formula (1) .R S is, -R P1, -R P2 -O- R P1, -R P2 -CO -R P1, -R P2 -CO-oR P1, -R P2 -O-CO-R P1, a -R P2 -OH, -R P2 -CN or -R P2 -COOH .R P1 has a carbon number 1-10 monovalent chain saturated hydrocarbon group, a monovalent aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group or a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms having 3 to 20 carbon atoms .R P2 Is a single bond, a divalent chain saturated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a divalent aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, or a divalent aromatic carbon group having 6 to 30 carbon atoms. is a hydrogen group. However, organic chain saturated hydrocarbon group, aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group and the aromatic hydrocarbon group for R P1 and R P2 That good .n S be some or all substituted by a fluorine atom of the hydrogen atoms is an integer of 0 to 3. However, if n S is 2 or more, plural structured R S are identical or different May be.)
上記[A]重合体が、フッ素原子を有する重合体である請求項1に記載の感放射線性樹脂組成物。   The radiation sensitive resin composition according to claim 1, wherein the polymer [A] is a polymer having a fluorine atom. 上記[A]重合体が、ラクトン構造を含む構造単位(VII)をさらに有する重合体である請求項1に記載の感放射線性樹脂組成物。   The radiation sensitive resin composition according to claim 1, wherein the polymer [A] is a polymer further having a structural unit (VII) containing a lactone structure. [C]感放射線性酸発生体をさらに含有する請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物。   [C] The radiation sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 5, further comprising a radiation sensitive acid generator. 下記式(1)で表される構造単位(I)を有する重合体。
Figure 2012002470
(式(1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、Rと共に2価の脂肪族環状炭化水素基を形成する基である。この脂肪族環状炭化水素基の有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。Rは、炭素原子である。R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10の1価の鎖状飽和炭化水素基又は炭素数3〜20の1価の脂肪族環状飽和炭化水素基である。この鎖状飽和炭化水素基及び脂肪族環状飽和炭化水素基の有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。但し、R〜Rのいずれかが互いに結合して環状構造を形成していてもよい。)
The polymer which has structural unit (I) represented by following formula (1).
Figure 2012002470
(In Formula (1), R is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R C is a group that forms a divalent aliphatic cyclic hydrocarbon group together with R a . Some or all of the hydrogen atoms of the aliphatic cyclic hydrocarbon group may be substituted, R a is a carbon atom, and R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom or a carbon number of 1 To a monovalent chain saturated hydrocarbon group having from 10 to 10 or a monovalent aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group having from 3 to 20 carbon atoms, hydrogen contained in the chain saturated hydrocarbon group and the aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group. (Part or all of the atoms may be substituted, provided that any of R 1 to R 3 may be bonded to each other to form a cyclic structure.)
下記式(i)で表される化合物。
Figure 2012002470
(式(i)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、Rと共に2価の脂肪族環状炭化水素基を形成する基である。この脂肪族環状炭化水素基の有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。Rは、炭素原子である。R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10の1価の鎖状飽和炭化水素基又は炭素数3〜20の1価の脂肪族環状飽和炭化水素基である。この鎖状飽和炭化水素基及び脂肪族環状飽和炭化水素基の有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。但し、R〜Rのいずれかが互いに結合して環状構造を形成していてもよい。)
A compound represented by the following formula (i).
Figure 2012002470
(In formula (i), R is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R C is a group which forms a divalent aliphatic cyclic hydrocarbon group together with R a . Some or all of the hydrogen atoms of the aliphatic cyclic hydrocarbon group may be substituted, R a is a carbon atom, and R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom or a carbon number of 1 To a monovalent chain saturated hydrocarbon group having from 10 to 10 or a monovalent aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group having from 3 to 20 carbon atoms, hydrogen contained in the chain saturated hydrocarbon group and the aliphatic cyclic saturated hydrocarbon group. (Part or all of the atoms may be substituted, provided that any of R 1 to R 3 may be bonded to each other to form a cyclic structure.)
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