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JP2018005064A - Radiation-sensitive resin composition, method for forming resist pattern, polymer and compound - Google Patents

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

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JP2018005064A JP2016133773A JP2016133773A JP2018005064A JP 2018005064 A JP2018005064 A JP 2018005064A JP 2016133773 A JP2016133773 A JP 2016133773A JP 2016133773 A JP2016133773 A JP 2016133773A JP 2018005064 A JP2018005064 A JP 2018005064A
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Abstract

【課題】LWR性能、CDU性能、解像性、断面形状の矩形性、焦点深度、MEEF性能及び膜収縮抑制性に優れる感放射線性樹脂組成物の提供を目的とする。【解決手段】本発明は、下記式(1)で表される基を含む第1構造単位を有する第1重合体と、感放射線性酸発生体と、溶媒とを含有する感放射線性樹脂組成物である。下記式(1)中、R1、R2及びR3は、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の有機基である。R4及びR5は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。R1〜R5及びLのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する原子鎖と共に環員数3〜20の環構造を表してもよい。上記式(1)におけるR4及びR5が有機基であり、この有機基が置換又は非置換の炭素数1〜16の1価の炭化水素基であることが好ましい。【選択図】なしPROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiation-sensitive resin composition excellent in LWR performance, CDU performance, resolution, rectangularity of cross-sectional shape, depth of focus, MEEF performance and film shrinkage inhibitory property. The present invention has a radiation-sensitive resin composition containing a first polymer having a first structural unit containing a group represented by the following formula (1), a radiation-sensitive acid generator, and a solvent. It is a thing. In the following formula (1), R1, R2 and R3 are independently monovalent organic groups having 1 to 20 carbon atoms. R4 and R5 are independently hydrogen atoms or monovalent organic groups having 1 to 20 carbon atoms. L is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. Two or more of R1 to R5 and L may be combined with each other to represent a ring structure having 3 to 20 ring members together with an atomic chain to which they are bonded. It is preferable that R4 and R5 in the above formula (1) are organic groups, and these organic groups are substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon groups having 1 to 16 carbon atoms. [Selection diagram] None

Description

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

半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイス構造の微細化に伴って、リソグラフィー工程におけるレジストパターンのさらなる微細化が要求されており、そのため、種々の感放射線性樹脂組成物が検討されている。このような感放射線性樹脂組成物は、ArFエキシマレーザー等の遠紫外線、極端紫外線(EUV)、電子線などの露光光の照射により、露光部に酸を生成させ、この酸の触媒作用により露光部と未露光部の現像液に対する溶解速度に差を生じさせ、基板上にレジストパターンを形成させる。   With the miniaturization of various electronic device structures such as semiconductor devices and liquid crystal devices, further miniaturization of resist patterns in the lithography process is required, and various radiation-sensitive resin compositions have been studied. Such a radiation sensitive resin composition generates an acid in an exposed portion by exposure to exposure light such as deep ultraviolet light such as ArF excimer laser, extreme ultraviolet light (EUV), and electron beam, and exposure is performed by catalytic action of this acid. A difference is caused in the dissolution rate with respect to the developing solution of the part and the unexposed part to form a resist pattern on the substrate.

かかる感放射線性樹脂組成物には、単に解像性等に優れるだけでなく、ラインアンドスペースパターン形成等におけるLWR(Line Width Roughness)性能及びびレジストパターンの断面形状の矩形性に優れ、また、ホールパターン形成等におけるCDU(Critical Dimension Uniformity)性能に優れると共に、焦点深度及びMEEF(Mask Error Enhancement Factor)性能にも優れ、高精度なパターンを高い歩留まりで得られることが求められる。この要求に対しては、感放射線性樹脂組成物に含有される重合体の構造が種々検討されており、ブチロラクトン構造、ノルボルナンラクトン構造等のラクトン構造を有することで、レジストパターンの基板への密着性を高めると共に、これらの性能を向上できることが知られている(特開平11−212265号公報、特開2003−5375号公報及び特開2008−83370号公報参照)。   Such a radiation sensitive resin composition is not only excellent in resolution and the like, but also excellent in LWR (Line Width Roughness) performance in line and space pattern formation and the rectangular shape of the cross-sectional shape of the resist pattern, In addition to being excellent in CDU (Critical Dimension Uniformity) performance in hole pattern formation and the like, it is also required to be excellent in depth of focus and MEEF (Mask Error Enhancement Factor) performance, and to obtain a highly accurate pattern with high yield. In response to this requirement, various structures of the polymer contained in the radiation-sensitive resin composition have been studied. By having a lactone structure such as a butyrolactone structure or a norbornane lactone structure, the resist pattern can be adhered to the substrate. It is known that these properties can be improved while improving the performance (see JP-A-11-212265, JP-A-2003-5375 and JP-A-2008-83370).

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

特開平11−212265号公報JP 11-212265 A 特開2003−5375号公報JP 2003-5375 A 特開2008−83370号公報JP 2008-83370 A

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

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

Figure 2018005064
(式(1)中、R、R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の有機基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。R〜R及びLのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する原子鎖と共に環員数3〜20の環構造を表してもよい。*は、上記構造単位(I)における上記基(I)以外の部分との結合部位を示す。) The invention made in order to solve the above-mentioned problems includes a first structural unit (hereinafter referred to as “structural unit (I)”) containing a group represented by the following formula (1) (hereinafter also referred to as “group (I)”). A first polymer (hereinafter also referred to as “[A] polymer”), a radiation-sensitive acid generator (hereinafter also referred to as “[B] acid generator”), and a solvent (hereinafter referred to as “[A] polymer”). A radiation-sensitive resin composition containing "[C] solvent").
Figure 2018005064
(In formula (1), R 1 , R 2 and R 3 are each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom. Or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, L is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, and two or more of R 1 to R 5 and L are mutually bonded. And may represent a ring structure having 3 to 20 ring members together with an atomic chain to which these are bonded, * indicates a bonding site with a portion other than the group (I) in the structural unit (I).

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

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

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

Figure 2018005064
(式(i)中、R、R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の有機基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。R〜R及びLのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する原子鎖と共に環員数3〜20の環構造を表してもよい。R10は、重合性炭素−炭素二重結合を含む1価の基である。 Yet another invention made to solve the above problems is a compound represented by the following formula (i) (hereinafter also referred to as “compound (i)”).
Figure 2018005064
(In formula (i), R 1 , R 2 and R 3 are each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom. Or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, L is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, and two or more of R 1 to R 5 and L are mutually bonded. Together with the atomic chain to which they are bonded, they may represent a ring structure having 3 to 20 ring members, and R 10 is a monovalent group containing a polymerizable carbon-carbon double bond.

ここで、「有機基」とは、少なくとも1個の炭素原子を含む基をいう。また、「炭化水素基」とは、鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基が含まれる。この「炭化水素基」は、飽和炭化水素基でも不飽和炭化水素基でもよい。「鎖状炭化水素基」とは、環状構造を含まず、鎖状構造のみで構成された炭化水素基をいい、直鎖状炭化水素基及び分岐状炭化水素基の両方を含む。「脂環式炭化水素基」とは、環構造としては脂環構造のみを含み、芳香環構造を含まない炭化水素基をいい、単環の脂環式炭化水素基及び多環の脂環式炭化水素基の両方を含む。但し、脂環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造を含んでいてもよい。「芳香族炭化水素基」とは、環構造として芳香環構造を含む炭化水素基をいう。但し、芳香環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造や脂環構造を含んでいてもよい。「環員数」とは、脂環構造、芳香環構造、脂肪族複素環構造及び芳香族複素環構造の環を構成する原子数をいい、多環の場合は、この多環を構成する原子数をいう。   Here, the “organic group” refers to a group containing at least one carbon atom. The “hydrocarbon group” includes a chain hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and an aromatic hydrocarbon group. The “hydrocarbon group” may be a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group. The “chain hydrocarbon group” refers to a hydrocarbon group that does not include a cyclic structure but includes only a chain structure, and includes both a linear hydrocarbon group and a branched hydrocarbon group. The term “alicyclic hydrocarbon group” refers to a hydrocarbon group that includes only an alicyclic structure as a ring structure and does not include an aromatic ring structure, and includes a monocyclic alicyclic hydrocarbon group and a polycyclic alicyclic group. Includes both hydrocarbon groups. However, it is not necessary to be composed only of the alicyclic structure, and a part thereof may include a chain structure. “Aromatic hydrocarbon group” refers to a hydrocarbon group containing an aromatic ring structure as a ring structure. However, it is not necessary to be composed only of an aromatic ring structure, and a part thereof may include a chain structure or an alicyclic structure. “Number of ring members” means the number of atoms constituting the ring of the alicyclic structure, aromatic ring structure, aliphatic heterocyclic structure and aromatic heterocyclic structure, and in the case of polycyclic, the number of atoms constituting this polycyclic ring Say.

本発明の感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法によれば、優れた焦点深度、MEEF性能及び膜収縮抑制性を発揮しつつ、LWR及びCDUが小さく、解像度が高く、断面形状の矩形性に優れるレジストパターンを形成することができる。本発明の重合体は、当該感放射線性樹脂組成物の重合体成分として好適に用いることができる。本発明の化合物は、当該重合体の単量体として好適に用いることができる。従って、これらは、今後さらに微細化が進行すると予想される半導体デバイス製造用に好適に用いることができる。   According to the radiation-sensitive resin composition and the resist pattern forming method of the present invention, LWR and CDU are small, resolution is high, and the cross-sectional shape is rectangular while exhibiting excellent depth of focus, MEEF performance, and film shrinkage suppression. It is possible to form a resist pattern that is excellent in resistance. The polymer of this invention can be used suitably as a polymer component of the said radiation sensitive resin composition. The compound of the present invention can be suitably used as a monomer for the polymer. Accordingly, these can be suitably used for manufacturing semiconductor devices that are expected to be further miniaturized in the future.

<感放射線性樹脂組成物>
当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体と[B]酸発生体と[C]溶媒とを含有する。当該感放射線性樹脂組成物は、好適成分として、[D]酸拡散制御体及び/又は[E][A]重合体よりもフッ素原子の質量含有率が大きい重合体(以下、「[D]重合体」ともいう)を含有してもよく、本発明の効果を損なわない範囲において、その他の任意成分を含有してもよい。以下、各成分について説明する。
<Radiation sensitive resin composition>
The radiation sensitive resin composition contains a [A] polymer, a [B] acid generator, and a [C] solvent. The radiation-sensitive resin composition has, as a suitable component, a polymer having a mass content of fluorine atoms larger than that of [D] acid diffusion controller and / or [E] [A] polymer (hereinafter referred to as “[D] May also contain other optional components as long as the effects of the present invention are not impaired. Hereinafter, each component will be described.

<[A]重合体>
[A]重合体は、構造単位(I)を有する重合体である。当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体が構造単位(I)を有することで、LWR性能、CDU性能、解像性、断面形状の矩形性、焦点深度、MEEF性能及び膜収縮抑制性(以下、「LWR性能等」ともいう)に優れる。当該感放射線性樹脂組成物が上記構成を有することで、上記効果を奏する理由については必ずしも明確ではないが、例えば以下のように推察することができる。すなわち、[A]重合体の構造単位(I)は、酸の作用により分解してヒドロキシ基を生じるアセタール構造を2つ有している。この構造単位(I)は、酸の作用により分解し易く、かつヒドロキシ基を2つ生じるため、露光部と未露光部との間のコントラストをより大きくすることができる。また、構造単位(I)は、多くの酸素原子を含み、高い極性を有しているため、[B]酸発生体から発生した酸の拡散長を適度に短くすることができる。これらの結果、当該感放射線性樹脂組成物のLWR性能、CDU性能、解像性、断面形状の矩形性、焦点深度及びMEEF性能を向上させることができる。また、露光部の構造単位(I)において、酸の作用により2つのヒドロキシ基を生じるため、[A]重合体の重合体鎖のヒドロキシ基間の水素結合等により、PEBの際のレジスト膜の収縮を抑えることができると考えられ、当該感放射線性樹脂組成物は膜収縮抑制性に優れる。
<[A] polymer>
[A] The polymer is a polymer having the structural unit (I). In the radiation-sensitive resin composition, the [A] polymer has the structural unit (I), so that LWR performance, CDU performance, resolution, rectangularity of the cross-sectional shape, depth of focus, MEEF performance, and suppression of film shrinkage. Excellent in properties (hereinafter also referred to as “LWR performance etc.”). The reason why the radiation-sensitive resin composition has the above-described configuration and thus exhibits the above-mentioned effects is not necessarily clear, but can be inferred as follows, for example. That is, the structural unit (I) of the [A] polymer has two acetal structures that are decomposed by the action of an acid to generate a hydroxy group. Since this structural unit (I) is easily decomposed by the action of an acid and two hydroxy groups are generated, the contrast between the exposed portion and the unexposed portion can be further increased. Moreover, since the structural unit (I) contains many oxygen atoms and has a high polarity, the diffusion length of the acid generated from the [B] acid generator can be shortened appropriately. As a result, the LWR performance, the CDU performance, the resolution, the cross-sectional rectangularity, the focal depth, and the MEEF performance of the radiation sensitive resin composition can be improved. In addition, in the structural unit (I) of the exposed portion, two hydroxy groups are generated by the action of an acid. Therefore, the resist film during PEB is formed by a hydrogen bond between the hydroxy groups of the polymer chain of the [A] polymer. It is considered that the shrinkage can be suppressed, and the radiation-sensitive resin composition is excellent in the film shrinkage inhibiting property.

[A]重合体は、構造単位(I)以外に、構造単位(I)以外の構造単位であって、酸解離性基を含む構造単位(以下、「構造単位(II)」ともいう)及び/又はラクトン構造、環状カーボネート構造、スルトン構造又はこれらの組み合わせを含む構造単位(以下、「構造単位(III)」ともいう)を有することが好ましく、構造単位(I)〜(III)以外のその他の構造単位を有していてもよい。[A]重合体は、上記構造単位をそれぞれ1種又は2種以上有していてもよい。以下、各構造単位について説明する。   [A] The polymer is a structural unit other than the structural unit (I) in addition to the structural unit (I), and includes a structural unit containing an acid dissociable group (hereinafter also referred to as “structural unit (II)”) and It is preferable to have a structural unit containing a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure or a combination thereof (hereinafter also referred to as “structural unit (III)”), and other than structural units (I) to (III) It may have a structural unit of [A] The polymer may have one or more of the above structural units. Hereinafter, each structural unit will be described.

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

Figure 2018005064
Figure 2018005064

上記式(1)中、R、R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の有機基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。R〜R及びLのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する原子鎖と共に環員数3〜20の環構造を表してもよい。*は、上記構造単位(I)における上記基(I)以外の部分との結合部位を示す。 Above formula (1), R 1, R 2 and R 3 are each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. L is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. Two or more of R 1 to R 5 and L may be combined with each other to represent a ring structure having 3 to 20 ring members together with an atomic chain to which these are bonded. * Indicates a binding site with a moiety other than the group (I) in the structural unit (I).

〜Rで表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば炭素数1〜20の1価の炭化水素基、この炭化水素基の炭素−炭素間に2価のヘテロ原子含有基を含む基(α)、上記炭化水素基及び基(α)が有する水素原子の一部又は全部を1価のヘテロ原子含有基で置換した基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 1 to R 5 include a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms and a divalent hydrocarbon between carbon-carbon of the hydrocarbon group. Examples include a group (α) containing a heteroatom-containing group, a group obtained by substituting part or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group and the group (α) with a monovalent heteroatom-containing group.

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

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

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

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

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

2価のヘテロ原子含有基としては、例えば−O−、−CO−、−S−、−CS−、−NR’−、これらのうちの2つ以上を組み合わせた基等が挙げられる。R’は、水素原子又は1価の炭化水素基である。これらの中で、−O−が好ましい。   Examples of the divalent heteroatom-containing group include —O—, —CO—, —S—, —CS—, —NR′—, a group in which two or more of these are combined, and the like. R 'is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group. Of these, -O- is preferred.

1価のヘテロ原子含有基としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、アミノ基、スルファニル基(−SH)等が挙げられる。これらの中で、フッ素原子が好ましい。   Examples of the monovalent heteroatom-containing group include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom, hydroxy group, carboxy group, cyano group, amino group and sulfanyl group (—SH). Among these, a fluorine atom is preferable.

、R及びRとしては、酸素原子への結合部位が炭素原子である基が好ましい。R、R及びRとしては、置換又は非置換の炭素数1〜16の1価の炭化水素基及びラクトン環基が好ましく、置換又は非置換の炭素数1〜16の1価の炭化水素基がより好ましく、アルキル基、アリール基及びフッ素化アルキル基がより好ましく、メチル基、エチル基、イソプロピル基、フェニル基及びトリフルオロエチル基がさらに好ましい。 R 1 , R 2 and R 3 are preferably groups in which the bonding site to the oxygen atom is a carbon atom. R 1 , R 2 and R 3 are preferably a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms and a lactone ring group, and a substituted or unsubstituted monovalent carbon group having 1 to 16 carbon atoms. A hydrogen group is more preferable, an alkyl group, an aryl group, and a fluorinated alkyl group are more preferable, and a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, a phenyl group, and a trifluoroethyl group are further preferable.

また、R、R及びRとしては、構造単位(I)を与える単量体の合成容易性の観点から、下記式(a)で表される基が好ましい。 In addition, as R 1 , R 2 and R 3 , a group represented by the following formula (a) is preferable from the viewpoint of ease of synthesis of the monomer that gives the structural unit (I).

Figure 2018005064
Figure 2018005064

上記式(a)中、Rは、置換又は非置換の炭素数1〜15の1価の炭化水素基である。**は、上記式(1)におけるRが結合する炭素原子に隣接する酸素原子又はRが結合する炭素原子に隣接する酸素原子に結合する部位を示す。 In the formula (a), R 6 is a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms. ** represents a site bonded to the oxygen atom adjacent to the carbon atom to which R 4 is bonded in the above formula (1) or the oxygen atom adjacent to the carbon atom to which R 5 is bonded.

で表される炭素数1〜15の1価の炭化水素基としては、例えば上記R〜Rとして例示した1価の炭化水素基のうち、炭素数1〜15のもの等が挙げられる。 Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms represented by R 6 include those having 1 to 15 carbon atoms among the monovalent hydrocarbon groups exemplified as the above R 1 to R 5. It is done.

及びRとしては、炭素数1〜20の1価の有機基が好ましく、置換又は非置換の炭素数1〜16の1価の炭化水素基がより好ましい。 R 4 and R 5 are preferably a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, and more preferably a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms.

Lで表される炭素数1〜20の2価の有機基としては、例えば上記R〜Rの1価の有機基として例示した基から1個の水素原子を除いた基等が挙げられる。 Examples of the divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by L include a group in which one hydrogen atom is removed from the groups exemplified as the monovalent organic group of R 1 to R 5 above. .

Lとしては、2価の有機基が好ましく、2価の炭化水素基がより好ましく、アルカンジイル基がさらに好ましい。   L is preferably a divalent organic group, more preferably a divalent hydrocarbon group, and still more preferably an alkanediyl group.

〜R及びLの基のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の環構造としては、例えば
シクロプロパン構造、シクロブタン構造、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造、シクロヘプタン構造、シクロオクタン構造等の単環の飽和脂環構造;
ノルボルナン構造、アダマンタン構造、トリシクロデカン構造、テトラシクロドデカン構造等の多環の飽和脂環構造;
インデン構造等の単環の芳香族炭素環構造;
フルオレン構造等の多環の芳香族炭素環構造;
オキサシクロペンタン構造、オキサシクロヘキサン構造等の単環の脂肪族複素環構造;
オキサノルボルナン構造、オキサアダマンタン構造等の多環の脂肪族複素環構造などが挙げられる。
Examples of the ring structure having 3 to 20 carbon atoms constituted by two or more of the groups R 1 to R 5 and L and the carbon atom to which they are bonded include a cyclopropane structure, a cyclobutane structure, and a cyclopentane. Monocyclic saturated alicyclic structures such as structures, cyclohexane structures, cycloheptane structures, cyclooctane structures;
Polycyclic saturated alicyclic structures such as norbornane structure, adamantane structure, tricyclodecane structure and tetracyclododecane structure;
Monocyclic aromatic carbocyclic structures such as indene structures;
Polycyclic aromatic carbocyclic structures such as fluorene structures;
Monocyclic aliphatic heterocyclic structures such as oxacyclopentane structure and oxacyclohexane structure;
Examples thereof include polycyclic aliphatic heterocyclic structures such as an oxanorbornane structure and an oxaadamantane structure.

とRとが構成する環構造としては、例えばジオキサシクロヘキサン構造、ジオキサシクロヘプタン構造等の2つの酸素原子を含む脂肪族複素環構造などが挙げられる。 Examples of the ring structure formed by R 1 and R 2 include an aliphatic heterocyclic structure containing two oxygen atoms such as a dioxacyclohexane structure and a dioxacycloheptane structure.

とRとが構成する環構造としては、例えばシクロヘキサン構造、シクロヘプタン構造等のシクロアルカン構造等の脂環構造などが挙げられる。 Examples of the ring structure constituted by R 4 and R 5 include an alicyclic structure such as a cycloalkane structure such as a cyclohexane structure and a cycloheptane structure.

とR及びR及びRが構成する環構造としては、例えばオキサシクロペンタン構造、オキサシクロヘキサン構造等の1つの酸素原子を含む脂肪族複素環構造などが挙げられる。 Examples of the ring structure formed by R 1 , R 4, R 2, and R 5 include an aliphatic heterocyclic structure containing one oxygen atom such as an oxacyclopentane structure and an oxacyclohexane structure.

LとRとは、互いに合わせられこれらが結合する原子鎖と共に構成される環員数5〜20の環構造を表すことが好ましい。 L and R 3 preferably represent a ring structure having 5 to 20 ring members configured together with an atomic chain to which they are combined and bonded to each other.

LとRとが構成する環構造としては、ジオキサシクロヘキサン構造、ジオキサシクロヘプタン構造等などの2つの酸素原子を含む脂肪族複素環構造などが挙げられる。 Examples of the ring structure composed of L and R 3 include an aliphatic heterocyclic structure containing two oxygen atoms such as a dioxacyclohexane structure and a dioxacycloheptane structure.

基(I)としては、例えば下記式(1−1)〜(1−12)で表される基(以下、「基(I−1)〜(I−12)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the group (I) include groups represented by the following formulas (1-1) to (1-12) (hereinafter also referred to as “groups (I-1) to (I-12)”). .

Figure 2018005064
Figure 2018005064

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

これらの中で、基(I−1)〜(I−12)が好ましい。   Of these, groups (I-1) to (I-12) are preferred.

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

Figure 2018005064
Figure 2018005064

上記式(A)中、Zは、上記基(I)である。Yは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又はメチル基である。Rは、水素原子、フッ素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。 In the above formula (A), Z is the above group (I). Y is a single bond or a C1-C20 divalent organic group. R 7 and R 8 are each independently a hydrogen atom or a methyl group. R 9 is a hydrogen atom, a fluorine atom, or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms.

Yとしては、単結合が好ましい。   Y is preferably a single bond.

及びRとしては、構造単位(I)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子が好ましい。 R 7 and R 8 are preferably a hydrogen atom from the viewpoint of the copolymerizability of the monomer giving the structural unit (I).

としては、水素原子、メチル基及びカルボニルオキシ炭化水素基が好ましく、メチル基及び酸解離性基が結合したカルボニルオキシ基がより好ましい。 R 9 is preferably a hydrogen atom, a methyl group, or a carbonyloxy hydrocarbon group, and more preferably a carbonyloxy group in which a methyl group and an acid dissociable group are bonded.

構造単位(I)としては、例えば下記式(A−1)〜(A−3)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−1)〜(I−3)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (I) include structural units represented by the following formulas (A-1) to (A-3) (hereinafter also referred to as “structural units (I-1) to (I-3)”), and the like. Is mentioned.

Figure 2018005064
Figure 2018005064

上記式(A−1)、(A−2)及び(A−3)中、Z、R、R及びRは、上記式(A)と同義である。
上記式(A−2)中、Rは、炭素数1〜19の1価の有機基である。
上記式(A−3)中、Rは、炭素数1〜10の1価の有機基である。pは、0〜4の整数である。p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。
In the above formulas (A-1), (A-2) and (A-3), Z, R 7 , R 8 and R 9 have the same meanings as the above formula (A).
In the above formula (A-2), R A is a monovalent organic group having 1 to 19 carbon atoms.
In the above formula (A-3), R B is a monovalent organic group having 1 to 10 carbon atoms. p is an integer of 0-4. When p is 2 or more, the plurality of R B may be the same or different.

で表される炭素数1〜19の1価の有機基としては、例えば上記R〜Rで表される1価の有機基のうち、炭素数1〜19のもの等が挙げられる。Rで表される炭素数1〜10の1価の有機基としては、例えば上記R〜Rで表される1価の有機基のうち、炭素数1〜10のもの等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 19 carbon atoms represented by RA include those having 1 to 19 carbon atoms among the monovalent organic groups represented by R 1 to R 5 described above. . Examples of the monovalent organic group having 1 to 10 carbon atoms represented by R B include those having 1 to 10 carbon atoms among the monovalent organic groups represented by R 1 to R 5 described above. .

構造単位(I)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、1モル%が好ましく、3モル%がより好ましく、5モル%がさらに好ましく、10モル%が特に好ましい。構造単位(I)の含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、60モル%がより好ましく、50モル%がさらに好ましく、30モル%が特に好ましい。構造単位(I)の含有割合を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物のLWR性能等をより向上させることができる。   As a minimum of the content rate of structural unit (I), 1 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, 3 mol% is more preferable, 5 mol% is further more preferable, 10 mol % Is particularly preferred. As an upper limit of the content rate of structural unit (I), 80 mol% is preferable, 60 mol% is more preferable, 50 mol% is further more preferable, 30 mol% is especially preferable. By making the content rate of structural unit (I) into the said range, the LWR performance of the said radiation sensitive resin composition etc. can be improved more.

構造単位(I)を与える化合物は、基(I)を含む。構造単位(I)を与える化合物としては、例えば下記式(i)で表される化合物(i)等が挙げられる。   The compound giving the structural unit (I) contains the group (I). Examples of the compound that gives the structural unit (I) include a compound (i) represented by the following formula (i).

Figure 2018005064
Figure 2018005064

上記式(i)中、R、R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の有機基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。R〜R及びLのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する原子鎖と共に環員数3〜20の環構造を表してもよい。R10は、重合性炭素−炭素二重結合を含む1価の基である。 In the above formula (i), R 1, R 2 and R 3 are each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. L is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. Two or more of R 1 to R 5 and L may be combined with each other to represent a ring structure having 3 to 20 ring members together with an atomic chain to which these are bonded. R 10 is a monovalent group containing a polymerizable carbon-carbon double bond.

10の1価の基における重合性炭素−炭素二重結合を含む基としては、例えば(メタ)アクリロイル基、ビニル基、スチリル基等が挙げられる。 Examples of the group containing a polymerizable carbon-carbon double bond in the monovalent group of R 10 include a (meth) acryloyl group, a vinyl group, and a styryl group.

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

Figure 2018005064
Figure 2018005064

上記式(i1)〜(i9)、(i11)及び(i12)中、R11は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the above formulas (i1) to (i9), (i11) and (i12), R 11 is independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

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

化合物(i)は、例えば上記式(i)におけるLの炭素数1〜20の2価の有機基と、Rのメチル基とが互いに合わせられ、かつR及びRがR12である化合物(i’)の場合、下記スキームに従い、簡便かつ収率よく合成することができる。 In the compound (i), for example, a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms of L in the above formula (i) and a methyl group of R 3 are combined with each other, and R 1 and R 2 are R 12 In the case of the compound (i ′), it can be synthesized simply and with high yield according to the following scheme.

Figure 2018005064
Figure 2018005064

上記スキーム中、L’は、炭素数1〜20の3価の有機基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。R10は、重合性炭素−炭素二重結合を含む1価の基である。R12は、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の有機基である。 In the above scheme, L ′ is a trivalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 10 is a monovalent group containing a polymerizable carbon-carbon double bond. R < 12 > is respectively independently a C1-C20 monovalent organic group.

上記式(i−a)で表される重合性炭素−炭素二重結合を有するジヒドロキシ化合物と、上記式(i−b)で表されるα−ジケト化合物と、HC(OR12で表されるオルトギ酸エステルとを、p−トルエンスルホン酸等の触媒存在下、メタノール等の溶媒中で反応させることにより、化合物(i’)を得ることができる。 A dihydroxy compound having a polymerizable carbon-carbon double bond represented by the above formula (ia), an α-diketo compound represented by the above formula (ib), and HC (OR 12 ) 3 The compound (i ′) can be obtained by reacting the orthoformate produced in a solvent such as methanol in the presence of a catalyst such as p-toluenesulfonic acid.

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

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

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

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

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

Figure 2018005064
Figure 2018005064

上記式(2)中、R14は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。R15は、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。R16及びR17は、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の炭化水素基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の脂環構造を表す。 In the formula (2), R 14 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 15 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R 16 and R 17 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or 3 to 3 carbon atoms composed of these groups together with the carbon atom to which they are bonded. 20 alicyclic structures are represented.

14としては、構造単位(II−1)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子及びメチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 R 14 is preferably a hydrogen atom and a methyl group, more preferably a methyl group, from the viewpoint of copolymerization of the monomer that gives the structural unit (II-1).

15、R16及びR17で表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば上記式(1)のR〜Rとして例示した炭素数1〜20の1価の炭化水素基と同様の基等が挙げられる。R16及びR17の基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の脂環構造としては、例えば上記式(1)のR〜R及びLのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する原子鎖と共に構成される環構造のうち、脂環構造であるもの等が挙げられる。 The monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 15 , R 16 and R 17 is, for example, a monovalent hydrocarbon having 1 to 20 carbon atoms exemplified as R 1 to R 5 in the above formula (1). And the same groups as the hydrocarbon group. Examples of the alicyclic structure having 3 to 20 carbon atoms configured together with the carbon atom to which the groups of R 16 and R 17 are combined with each other include, for example, R 1 to R 5 and L of the above formula (1) Among the ring structures composed of two or more combined together and an atomic chain to which they are bonded, those having an alicyclic structure are exemplified.

構造単位(II−1)としては、下記式(2−1)〜(2−5)で表される構造単位(以下、「構造単位(II−1−1)〜(II−1−5)」ともいう)が好ましい。   As the structural unit (II-1), structural units represented by the following formulas (2-1) to (2-5) (hereinafter referred to as “structural units (II-1-1) to (II-1-5)”) Are also preferred).

Figure 2018005064
Figure 2018005064

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

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

Figure 2018005064
Figure 2018005064

Figure 2018005064
Figure 2018005064

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

構造単位(II)としては、構造単位(II−1−1)が好ましく、1−アルキル−1−シクロペンチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位及び2−アルキル−2−テトラシクロデカニル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がより好ましい。   As the structural unit (II), the structural unit (II-1-1) is preferable, and a structural unit derived from 1-alkyl-1-cyclopentyl (meth) acrylate and 2-alkyl-2-tetracyclodecanyl (meth) A structural unit derived from acrylate is more preferred.

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

Figure 2018005064
Figure 2018005064

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

、R及びRで表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば上記式(1)のR〜Rとして例示した炭素数1〜20の1価の炭化水素基と同様の基等が挙げられる。 The monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R X , R Y and R Z is, for example, a monovalent hydrocarbon having 1 to 20 carbon atoms exemplified as R 1 to R 5 in the above formula (1). And the same groups as the hydrocarbon group.

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

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

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

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

構造単位(I−2)としては例えば下記式(3)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (I-2) include a structural unit represented by the following formula (3).

Figure 2018005064
Figure 2018005064

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。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。Tは、上記基(X)である。nは、1〜3の整数である。nが2以上の場合、複数のTは同一でも異なっていてもよい。 In said formula (3), RC is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. L 1 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. T is the group (X). n is an integer of 1 to 3. When n is 2 or more, the plurality of T may be the same or different.

としては、構造単位(I−2)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子及びメチル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。 R C is more preferably a hydrogen atom and a methyl group, and even more preferably a methyl group, from the viewpoint of copolymerization of the monomer that gives the structural unit (I-2).

で表される炭素数1〜20の2価の有機基としては、例えば置換又は非置換の炭素数1〜10の2価の炭化水素基、−CO−等が挙げられる。上記炭化水素基の置換基としては、例えばヒドロキシ基、ハロゲン原子、アルコキシ基、シアノ基等が挙げられる。 Examples of the divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by L 1, for example, a substituted or unsubstituted divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, -CO-, and the like. Examples of the substituent of the hydrocarbon group include a hydroxy group, a halogen atom, an alkoxy group, and a cyano group.

としては、単結合及び−CO−が好ましく、−CO−がより好ましい。 L 1 is preferably a single bond or —CO—, more preferably —CO—.

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

構造単位(I−2)としては、2,2−ジメチル−1,3−ジオキサシクロペンタン−5−イル基を含む構造単位が好ましい。   As the structural unit (I-2), a structural unit containing a 2,2-dimethyl-1,3-dioxacyclopentan-5-yl group is preferable.

[A]重合体が構造単位(II)を有する場合、構造単位(II)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して10モル%が好ましく、20モル%がより好ましく、25モル%がさらに好ましい。上記含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、60モル%がより好ましく、40モル%がさらに好ましい。構造単位(II)の含有割合を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物の感度がさらに向上し、結果として、LWR性能等をさらに向上させることができる。   [A] When the polymer has the structural unit (II), the lower limit of the content ratio of the structural unit (II) is preferably 10 mol%, and 20 mol with respect to all the structural units constituting the polymer. % Is more preferable, and 25 mol% is more preferable. As an upper limit of the said content rate, 80 mol% is preferable, 60 mol% is more preferable, and 40 mol% is further more preferable. By making the content rate of structural unit (II) into the said range, the sensitivity of the said radiation sensitive resin composition further improves, As a result, LWR performance etc. can be improved further.

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

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

Figure 2018005064
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Figure 2018005064
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Figure 2018005064
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上記式中、RL1は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the above formula, R L1 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

構造単位(III)としては、これらの中で、ノルボルナンラクトン構造を含む構造単位、γ−ブチロラクトン構造を含む構造単位、エチレンカーボネート構造を含む構造単位及びノルボルナンスルトン構造を含む構造単位が好ましい。   Among these, the structural unit (III) is preferably a structural unit containing a norbornane lactone structure, a structural unit containing a γ-butyrolactone structure, a structural unit containing an ethylene carbonate structure, or a structural unit containing a norbornane sultone structure.

[A]重合体が構造単位(III)を有する場合、構造単位(III)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、10モル%が好ましく、20モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましい。上記含有割合の上限としては、70モル%が好ましく、60モル%がより好ましく、55モル%がさらに好ましい。上記含有割合を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物のLWR性能等をさらに向上させることができる。また、レジストパターンの基板への密着性をより向上させることができる。   [A] When the polymer has the structural unit (III), the lower limit of the content ratio of the structural unit (III) is preferably 10 mol% with respect to all the structural units constituting the [A] polymer. Mole% is more preferable, and 30 mol% is more preferable. As an upper limit of the said content rate, 70 mol% is preferable, 60 mol% is more preferable, and 55 mol% is further more preferable. By making the said content rate into the said range, the LWR performance etc. of the said radiation sensitive resin composition can be improved further. In addition, the adhesion of the resist pattern to the substrate can be further improved.

[その他の構造単位]
[A]重合体は、上記構造単位(I)〜(III)以外のその他の構造単位を有していてもよい。その他の構造単位としては、例えばヒドロキシ基を含む構造単位等が挙げられる。ヒドロキシ基としては、アルコール性水酸基、フェノール性水酸基等が挙げられる。[A]重合体がフェノール性水酸基を含む構造単位を有すると、KrF露光、EUV露光、電子線露光等の場合の感度をより高めることができる。
[Other structural units]
[A] The polymer may have other structural units other than the structural units (I) to (III). Examples of other structural units include structural units containing a hydroxy group. Examples of the hydroxy group include alcoholic hydroxyl groups and phenolic hydroxyl groups. [A] When the polymer has a structural unit containing a phenolic hydroxyl group, the sensitivity in the case of KrF exposure, EUV exposure, electron beam exposure or the like can be further increased.

ヒドロキシ基を含む構造単位としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit containing a hydroxy group include a structural unit represented by the following formula.

Figure 2018005064
Figure 2018005064

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

ヒドロキシ基を含む構造単位としては、ヒドロキシスチレンに由来する構造単位及び3−ヒドロキシアダマンチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位が好ましい。   As the structural unit containing a hydroxy group, a structural unit derived from hydroxystyrene and a structural unit derived from 3-hydroxyadamantyl (meth) acrylate are preferable.

[A]重合体がヒドロキシ基を含む構造単位を有する場合、ヒドロキシ基を含む構造単位の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、1モル%が好ましく、5モル%がより好ましい。上記含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、70モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましい。   [A] When the polymer has a structural unit containing a hydroxy group, the lower limit of the content ratio of the structural unit containing a hydroxy group is preferably 1 mol% with respect to all the structural units constituting the [A] polymer. 5 mol% is more preferable. As an upper limit of the said content rate, 80 mol% is preferable, 70 mol% is more preferable, and 30 mol% is further more preferable.

[A]重合体は、ヒドロキシ基を含む構造単位以外にもその他の構造単位を有してもよい。このようなその他の構造単位としては、例えばカルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、スルホンアミド基又はこれらの組み合わせを含む構造単位、非解離性の炭化水素基を含む構造単位等が挙げられる。これらの構造単位の含有割合の上限としては、20モル%が好ましく、10モル%がより好ましい。   [A] The polymer may have other structural units in addition to the structural unit containing a hydroxy group. Examples of such other structural units include a structural unit containing a carboxy group, a cyano group, a nitro group, a sulfonamide group or a combination thereof, and a structural unit containing a non-dissociable hydrocarbon group. As an upper limit of the content rate of these structural units, 20 mol% is preferable and 10 mol% is more preferable.

[A]重合体の含有量の下限としては、当該感放射線性樹脂組成物の全固形分([C]溶媒以外の成分の総和)に対して、70質量%が好ましく、80質量%がより好ましく、85質量%がさらに好ましい。   [A] The lower limit of the content of the polymer is preferably 70% by mass and more preferably 80% by mass with respect to the total solid content of the radiation-sensitive resin composition (total of components other than the [C] solvent). Preferably, 85 mass% is more preferable.

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

ラジカル重合開始剤としては、例えばアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−シクロプロピルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート等のアゾ系ラジカル開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等の過酸化物系ラジカル開始剤等が挙げられる。これらの中で、AIBN及びジメチル2,2’−アゾビスイソブチレートが好ましく、AIBNがより好ましい。これらのラジカル重合開始剤は1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。   Examples of the radical polymerization initiator include azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (2-cyclopropylpropylene). Pionitrile), azo radical initiators such as 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate; benzoyl peroxide, t-butyl hydroperoxide, And peroxide radical initiators such as cumene hydroperoxide. Of these, AIBN and dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate are preferred, and AIBN is more preferred. These radical polymerization initiators can be used alone or in combination of two or more.

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

重合における反応温度の下限としては、40℃が好ましく、50℃がより好ましい。上記反応温度の上限としては、150℃が好ましく、120℃がより好ましい。重合における反応時間の下限としては、1時間が好ましく、2時間がより好ましい。上記反応時間の上限としては、48時間が好ましく、24時間がより好ましい。   As a minimum of reaction temperature in superposition | polymerization, 40 degreeC is preferable and 50 degreeC is more preferable. As an upper limit of the said reaction temperature, 150 degreeC is preferable and 120 degreeC is more preferable. As a minimum of reaction time in superposition | polymerization, 1 hour is preferable and 2 hours is more preferable. The upper limit of the reaction time is preferably 48 hours, more preferably 24 hours.

[A]重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)の下限としては、1,000が好ましく、2,000がより好ましく、3,000がさらに好ましく、5,000が特に好ましい。上記Mwの上限としては、50,000が好ましく、30,000がより好ましく、20,000がさらに好ましく、15,000が特に好ましい。[A]重合体のMwを上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物の塗工性を向上させることができ、その結果、現像欠陥抑制性をより向上させることができる。   [A] The lower limit of the weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer is preferably 1,000, more preferably 2,000, still more preferably 3,000, 000 is particularly preferred. The upper limit of Mw is preferably 50,000, more preferably 30,000, still more preferably 20,000, and particularly preferably 15,000. [A] By making Mw of a polymer into the said range, the applicability | paintability of the said radiation sensitive resin composition can be improved, As a result, development defect inhibitory property can be improved more.

[A]重合体のGPCによるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)に対するMwの比(Mw/Mn)の上限としては、5が好ましく、3がより好ましく、2がさらに好ましく、1.7が特に好ましい。上記比の下限としては、通常1であり、1.1が好ましい。   [A] The upper limit of the ratio (Mw / Mn) of Mw to the number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene by GPC of the polymer is preferably 5, more preferably 3, still more preferably 2, and particularly preferably 1.7. . The lower limit of the ratio is usually 1 and preferably 1.1.

本明細書における重合体のMw及びMnは、以下の条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定される値である。
GPCカラム:東ソー社の「G2000HXL」2本、「G3000HXL」1本及び「G4000HXL」1本
カラム温度:40℃
溶出溶媒:テトラヒドロフラン(和光純薬工業社)
流速:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
Mw and Mn of the polymer in this specification are values measured using gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
GPC column: 2 "G2000HXL" from Tosoh Corporation, 1 "G3000HXL" and 1 "G4000HXL" Column temperature: 40 ° C
Elution solvent: Tetrahydrofuran (Wako Pure Chemical Industries)
Flow rate: 1.0 mL / min Sample concentration: 1.0% by mass
Sample injection volume: 100 μL
Detector: Differential refractometer Standard material: Monodisperse polystyrene

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

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

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

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

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

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

Figure 2018005064
Figure 2018005064

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

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

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

Figure 2018005064
Figure 2018005064

上記式(4−1)中、Rp1は、環員数6以上の環構造を含む1価の基である。Rp2は、2価の連結基である。Rp3及びRp4は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜20の1価の炭化水素基又は炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。Rp5及びRp6は、それぞれ独立して、フッ素原子又は炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。np1は、0〜10の整数である。np2は、0〜10の整数である。np3は、0〜10の整数である。但し、np1+np2+np3は、1以上30以下である。np1が2以上の場合、複数のRp2は同一でも異なっていてもよい。np2が2以上の場合、複数のRp3は同一でも異なっていてもよく、複数のRp4は同一でも異なっていてもよい。np3が2以上の場合、複数のRp5は同一でも異なっていてもよく、複数のRp6は同一でも異なっていてもよい。Zは、上記式(3)と同義である。 In the above formula (4-1), R p1 is a monovalent group containing a ring structure having 6 or more ring members. R p2 is a divalent linking group. R p3 and R p4 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R p5 and R p6 are each independently a fluorine atom or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. n p1 is an integer of 0 to 10. n p2 is an integer of 0 to 10. n p3 is an integer of 0 to 10. However, n p1 + n p2 + n p3 is 1 or more and 30 or less. When n p1 is 2 or more, the plurality of R p2 may be the same or different. When n p2 is 2 or more, the plurality of R p3 may be the same or different, and the plurality of R p4 may be the same or different. When n p3 is 2 or more, the plurality of R p5 may be the same or different, and the plurality of R p6 may be the same or different. Z + has the same meaning as in the above formula (3).

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

で表される1価の感放射線性オニウムカチオンとしては、例えば下記式(Z−1)〜(Z−3)で表されるカチオン(以下、「カチオン(Z−1)〜(Z−3)」ともいう)等が挙げられる。 Examples of the monovalent radiation-sensitive onium cation represented by Z + include cations represented by the following formulas (Z-1) to (Z-3) (hereinafter referred to as “cations (Z-1) to (Z−)”. 3) ")) and the like.

Figure 2018005064
Figure 2018005064

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

上記式(Z−2)中、Ra4は、置換若しくは非置換の炭素数1〜8のアルキル基、又は置換若しくは非置換の炭素数6〜8の芳香族炭化水素基である。k4は、0〜7の整数である。Ra4が複数の場合、複数のRa4は同一でも異なっていてもよく、また、複数のRa4は、互いに合わせられ構成される環構造を表してもよい。Ra5は、置換若しくは非置換の炭素数1〜7のアルキル基、又は置換若しくは非置換の炭素数6若しくは7の芳香族炭化水素基である。k5は、0〜6の整数である。Ra5が複数の場合、複数のRa5は同一でも異なっていてもよく、また、複数のRa5は互いに合わせられ構成される環構造を表してもよい。rは、0〜3の整数である。Ra6は、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。tは、0〜2の整数である。 In the above formula (Z-2), R a4 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 8 carbon atoms. k4 is an integer of 0 to 7. If R a4 is plural, the plurality of R a4 may be the same or different, and plural R a4 may represent a constructed ring aligned with each other. R a5 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 or 7 carbon atoms. k5 is an integer of 0-6. If R a5 is plural, the plurality of R a5 may be the same or different, and plural R a5 may represent a keyed configured ring structure. r is an integer of 0-3. R a6 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. t is an integer of 0-2.

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

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

a1〜Ra3、Ra4及びRa5で表される芳香族炭化水素基としては、例えば
フェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、ナフチル基等のアリール基;
ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基などが挙げられる。
Examples of the aromatic hydrocarbon group represented by R a1 to R a3 , R a4 and R a5 include aryl groups such as a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a mesityl group, and a naphthyl group;
Examples include aralkyl groups such as benzyl group and phenethyl group.

a4及びRa5で表される芳香族炭化水素基としては、例えばフェニル基、トリル基、ベンジル基等が挙げられる。 Examples of the aromatic hydrocarbon group represented by R a4 and R a5 include a phenyl group, a tolyl group, and a benzyl group.

a6で表される2価の有機基としては、例えば上記式(a−3)のRの1価の有機基から1個の水素原子を除いた基等が挙げられる。 Examples of the divalent organic group represented by R a6 include a group obtained by removing one hydrogen atom from the monovalent organic group represented by R 4 in the above formula (a-3).

アルキル基及び芳香族炭化水素基が有する水素原子を置換する置換基としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基、アシル基、アシロキシ基等が挙げられる。これらの中で、ハロゲン原子が好ましく、フッ素原子がより好ましい。   Examples of the substituent for substituting the hydrogen atom of the alkyl group and aromatic hydrocarbon group include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom, hydroxy group, carboxy group, cyano group, nitro group, alkoxy Group, alkoxycarbonyl group, alkoxycarbonyloxy group, acyl group, acyloxy group and the like. Among these, a halogen atom is preferable and a fluorine atom is more preferable.

a1〜Ra3、Ra4、Ra5、Ra7及びRa8としては、非置換のアルキル基、フッ素化アルキル基、非置換の1価の芳香族炭化水素基、−OSO−R”及び−SO−R”が好ましく、フッ素化アルキル基及び非置換の1価の芳香族炭化水素基がより好ましく、フッ素化アルキル基がさらに好ましい。R”は、非置換の1価の脂環式炭化水素基又は非置換の1価の芳香族炭化水素基である。 R a1 to R a3 , R a4 , R a5 , R a7 and R a8 include an unsubstituted alkyl group, a fluorinated alkyl group, an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group, —OSO 2 —R ″ and —SO 2 —R ″ is preferable, a fluorinated alkyl group and an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group are more preferable, and a fluorinated alkyl group is further preferable. R ″ is an unsubstituted monovalent alicyclic hydrocarbon group or an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group.

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

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

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

Figure 2018005064
Figure 2018005064

Figure 2018005064
Figure 2018005064

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

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

[B1]酸発生剤としては、オニウム塩化合物が好ましく、スルホニウム塩及びテトラヒドロチオフェニウム塩がより好ましく、トリフェニルスルホニウム塩及び4−ブトキシナフタレン−1−イルテトラヒドロチオフェニウム塩がさらに好ましい。   [B1] As the acid generator, onium salt compounds are preferable, sulfonium salts and tetrahydrothiophenium salts are more preferable, and triphenylsulfonium salts and 4-butoxynaphthalen-1-yltetrahydrothiophenium salts are more preferable.

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

Figure 2018005064
Figure 2018005064

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

p7としては、上記式(4−1’)で表される構造単位を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子及びメチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 As R p7 , a hydrogen atom and a methyl group are preferable, and a methyl group is more preferable, from the viewpoint of copolymerization of the monomer that gives the structural unit represented by the above formula (4-1 ′).

としては、2価のカルボニルオキシ炭化水素基が好ましく、カルボニルオキシアルカンジイル基及びカルボニルアルカンジイルアレーンジイル基がより好ましい。 L 4 is preferably a divalent carbonyloxy hydrocarbon group, more preferably a carbonyloxyalkanediyl group or a carbonylalkanediylarenediyl group.

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

[B]酸発生体が[B]酸発生剤の場合、[B]酸発生剤の含有量の下限としては、[A]重合体成分100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、1質量部がより好ましく、4質量部がさらに好ましく、7質量部が特に好ましい。上記含有量の上限としては、50質量部が好ましく、40質量部がより好ましく、30質量部がさらに好ましく、25質量部が特に好ましい。[B]酸発生剤の含有量と上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物は、感度及び現像性が向上し、その結果、LWR性能等をより向上させることができる。[B]酸発生体は、1種又は2種以上を含有することができる。   [B] When the acid generator is a [B] acid generator, the lower limit of the content of the [B] acid generator is preferably 0.1 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the [A] polymer component. 1 part by mass is more preferable, 4 parts by mass is further preferable, and 7 parts by mass is particularly preferable. As an upper limit of the said content, 50 mass parts is preferable, 40 mass parts is more preferable, 30 mass parts is further more preferable, 25 mass parts is especially preferable. [B] By setting the content of the acid generator and the above range, the radiation-sensitive resin composition has improved sensitivity and developability, and as a result, LWR performance and the like can be further improved. [B] The acid generator can contain 1 type (s) or 2 or more types.

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

[C]溶媒としては、例えばアルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、エステル系溶媒、炭化水素系溶媒等が挙げられる。   [C] Examples of the solvent include alcohol solvents, ether solvents, ketone solvents, amide solvents, ester solvents, hydrocarbon solvents, and the like.

アルコール系溶媒としては、例えば
4−メチル−2−ペンタノール、n−ヘキサノール等の炭素数1〜18の脂肪族モノアルコール系溶媒;
シクロヘキサノール等の炭素数3〜18の脂環式モノアルコール系溶媒;
1,2−プロピレングリコール等の炭素数2〜18の多価アルコール系溶媒;
プロピレングリコールモノメチルエーテル等の炭素数3〜19の多価アルコール部分エーテル系溶媒などが挙げられる。
Examples of the alcohol solvent include aliphatic monoalcohol solvents having 1 to 18 carbon atoms such as 4-methyl-2-pentanol and n-hexanol;
An alicyclic monoalcohol solvent having 3 to 18 carbon atoms such as cyclohexanol;
A C2-C18 polyhydric alcohol solvent such as 1,2-propylene glycol;
Examples thereof include C3-C19 polyhydric alcohol partial ether solvents such as propylene glycol monomethyl ether.

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

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

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

エステル系溶媒としては、例えば
酢酸n−ブチル、乳酸エチル等のモノカルボン酸エステル系溶媒;
酢酸プロピレングリコール等の多価アルコールカルボキシレート系溶媒;
酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル等の多価アルコール部分エーテルカルボキシレート系溶媒;
シュウ酸ジエチル等の多価カルボン酸ジエステル系溶媒;
ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等のカーボネート系溶媒などが挙げられる。
Examples of ester solvents include monocarboxylic acid ester solvents such as n-butyl acetate and ethyl lactate;
Polyhydric alcohol carboxylate solvents such as propylene glycol acetate;
Polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvents such as propylene glycol monomethyl ether acetate;
Polycarboxylic acid diester solvents such as diethyl oxalate;
Examples thereof include carbonate solvents such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate.

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

これらの中で、エステル系溶媒及びケトン系溶媒が好ましく、多価アルコール部分エーテルカルボキシレート系溶媒及び環状ケトン系溶媒がより好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及びシクロヘキサノンがさらに好ましい。当該感放射線性樹脂組成物は、[C]溶媒を1種又は2種以上含有していてもよい。   Among these, ester solvents and ketone solvents are preferable, polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvents and cyclic ketone solvents are more preferable, and propylene glycol monomethyl ether acetate and cyclohexanone are more preferable. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more [C] solvents.

<[D]酸拡散制御体>
当該感放射線性樹脂組成物は、必要に応じて、[D]酸拡散制御体を含有してもよい。[D]酸拡散制御体は、露光により[B]酸発生体から生じる酸のレジスト膜中における拡散現象を制御し、非露光領域における好ましくない化学反応を抑制する効果を奏する。また、感放射線性樹脂組成物の貯蔵安定性が向上すると共に、レジストとしての解像度がより向上する。さらに、露光から現像処理までの引き置き時間の変動によるレジストパターンの線幅変化を抑えることができ、プロセス安定性に優れた感放射線性樹脂組成物が得られる。[D]酸拡散制御体の当該感放射線性樹脂組成物における含有形態としては、遊離の化合物(以下、適宜「[D]酸拡散制御剤」という)の形態でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[D] Acid diffusion controller>
The said radiation sensitive resin composition may contain a [D] acid diffusion control body as needed. [D] The acid diffusion controller controls the diffusion phenomenon in the resist film of the acid generated from the [B] acid generator by exposure, and has an effect of suppressing an undesirable chemical reaction in the non-exposed region. Further, the storage stability of the radiation sensitive resin composition is improved, and the resolution as a resist is further improved. Furthermore, a change in the line width of the resist pattern due to fluctuations in the holding time from exposure to development processing can be suppressed, and a radiation-sensitive resin composition excellent in process stability can be obtained. [D] The content of the acid diffusion controller in the radiation-sensitive resin composition is incorporated as a part of the polymer even in the form of a free compound (hereinafter referred to as “[D] acid diffusion controller” as appropriate). Or both of these forms.

[D]酸拡散制御剤としては、例えば下記式(B)で表される化合物(以下、「含窒素化合物(I)」ともいう)、同一分子内に窒素原子を2個有する化合物(以下、「含窒素化合物(II)」ともいう)、窒素原子を3個有する化合物(以下、「含窒素化合物(III)」ともいう)、アミド基含有化合物、ウレア化合物、含窒素複素環化合物等が挙げられる。   [D] Examples of the acid diffusion controller include a compound represented by the following formula (B) (hereinafter also referred to as “nitrogen-containing compound (I)”), a compound having two nitrogen atoms in the same molecule (hereinafter referred to as “nitrogen-containing compound (I)”). "Nitrogen-containing compound (II)"), compounds having three nitrogen atoms (hereinafter also referred to as "nitrogen-containing compound (III)"), amide group-containing compounds, urea compounds, nitrogen-containing heterocyclic compounds, etc. It is done.

Figure 2018005064
Figure 2018005064

上記式(B)中、R20、R21及びR22は、それぞれ独立して、水素原子、置換されていてもよい直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、アリール基又はアラルキル基である。 In the above formula (B), R 20 , R 21 and R 22 are 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. It is done.

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

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

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

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

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

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、N−t−アミルオキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン等が挙げられる。   As the nitrogen-containing organic compound, a compound having an acid dissociable group can also be used. Examples of the nitrogen-containing organic compound having such an acid dissociable group include Nt-butoxycarbonylpiperidine, Nt-butoxycarbonylimidazole, Nt-butoxycarbonylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonyl-2. -Phenylbenzimidazole, N- (t-butoxycarbonyl) di-n-octylamine, N- (t-butoxycarbonyl) diethanolamine, N- (t-butoxycarbonyl) dicyclohexylamine, N- (t-butoxycarbonyl) diphenylamine Nt-butoxycarbonyl-4-hydroxypiperidine, Nt-amyloxycarbonyl-4-hydroxypiperidine and the like.

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

Figure 2018005064
Figure 2018005064

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

Figure 2018005064
Figure 2018005064

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

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

Figure 2018005064
Figure 2018005064

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

当該感放射線性樹脂組成物が[D]酸拡散制御体として[D]酸拡散制御剤を含有する場合、[C]酸拡散制御剤の含有量の下限としては、[A]重合体100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、0.3質量部がより好ましく、1質量部がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、20質量部が好ましく、15質量部がより好ましく、10質量部がさらに好ましい。   When the radiation sensitive resin composition contains a [D] acid diffusion controller as the [D] acid diffusion controller, the lower limit of the content of the [C] acid diffusion controller is 100 masses of the [A] polymer. 0.1 parts by mass is preferable, 0.3 parts by mass is more preferable, and 1 part by mass is more preferable. As an upper limit of the said content, 20 mass parts is preferable, 15 mass parts is more preferable, and 10 mass parts is further more preferable.

<[E]重合体>
[E]重合体は、[A]重合体よりもフッ素原子の質量含有率が大きい重合体である。当該感放射線性樹脂組成物が、[E]重合体を含有することで、レジスト膜を形成した際に、膜中の含フッ素重合体の撥油性的特徴により、その分布がレジスト膜表面近傍で偏在化する傾向があり、液浸露光時における酸発生剤や酸拡散制御剤等が液浸媒体に溶出することを抑制することができる。また、この[E]重合体の撥水性的特徴により、レジスト被膜と液浸媒体との前進接触角が所望の範囲に制御でき、バブル欠陥の発生を抑制できる。さらに、レジスト膜と液浸媒体との後退接触角が高くなり、水滴が残らずに高速でのスキャン露光が可能となる。このように当該感放射線性樹脂組成物が[E]重合体を含有することにより、液浸露光法に好適なレジスト被膜を形成することができる。
<[E] polymer>
[E] The polymer is a polymer having a larger mass content of fluorine atoms than the [A] polymer. When the radiation-sensitive resin composition contains the [E] polymer, when the resist film is formed, the distribution is near the resist film surface due to the oil-repellent characteristics of the fluoropolymer in the film. There is a tendency to be unevenly distributed, and it is possible to prevent the acid generator, the acid diffusion controller, and the like from being eluted into the immersion medium during immersion exposure. Further, due to the water-repellent characteristics of the [E] polymer, the advancing contact angle between the resist film and the immersion medium can be controlled within a desired range, and the occurrence of bubble defects can be suppressed. Furthermore, the receding contact angle between the resist film and the immersion medium is increased, and high-speed scanning exposure is possible without leaving water droplets. Thus, when the said radiation sensitive resin composition contains a [E] polymer, the resist film suitable for an immersion exposure method can be formed.

[E]重合体のフッ素原子含有率の下限としては、1質量%が好ましく、2質量%がより好ましく、4質量%がさらに好ましく、7質量%が特に好ましい。上記フッ素原子含有率の上限としては、60質量%が好ましく、40質量%がより好ましく、30質量%がさらに好ましい。重合体のフッ素原子含有率(質量%)は、13C−NMRスペクトル測定等により重合体の構造を求め、その構造から算出することができる。 [E] The lower limit of the fluorine atom content of the polymer is preferably 1% by mass, more preferably 2% by mass, further preferably 4% by mass, and particularly preferably 7% by mass. The upper limit of the fluorine atom content is preferably 60% by mass, more preferably 40% by mass, and even more preferably 30% by mass. The fluorine atom content (% by mass) of the polymer can be calculated from the structure of the polymer obtained by 13 C-NMR spectrum measurement or the like.

[E]重合体としては、下記構造単位(Ea)、下記構造単位(Eb)及びこれらの組み合わせを有することが好ましい。[E]重合体は、構造単位(Ea)及び構造単位(Eb)をそれぞれ1種又は2種以上有していてもよい。   [E] The polymer preferably has the following structural unit (Ea), the following structural unit (Eb), and a combination thereof. [E] The polymer may have one or more structural units (Ea) and structural units (Eb).

[構造単位(Ea)]
構造単位(Ea)は、下記式(6a)で表される構造単位である。[E]重合体は、構造単位(Ea)を有することでフッ素原子含有率を調整することができる。
[Structural unit (Ea)]
The structural unit (Ea) is a structural unit represented by the following formula (6a). [E] A polymer can adjust a fluorine atom content rate by having a structural unit (Ea).

Figure 2018005064
Figure 2018005064

上記式(6a)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Gは、単結合、酸素原子、硫黄原子、−CO−O−、−SO−O−NH−、−CO−NH−又は−O−CO−NH−である。Rは、炭素数1〜6の1価のフッ素化鎖状炭化水素基又は炭素数4〜20の1価のフッ素化脂肪族脂環式炭化水素基である。 In said formula (6a), RD is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. G is a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, —CO—O—, —SO 2 —O—NH—, —CO—NH— or —O—CO—NH—. R E is a monovalent fluorinated chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms or a monovalent fluorinated aliphatic alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms.

で表される炭素数1〜6の1価のフッ素化鎖状炭化水素基としては、例えばトリフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、パーフルオロエチル基、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル基、パーフルオロn−プロピル基、パーフルオロi−プロピル基、パーフルオロn−ブチル基、パーフルオロi−ブチル基、パーフルオロt−ブチル基、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル基、パーフルオロヘキシル基等が挙げられる。 The monovalent fluorinated chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R E, such as trifluoromethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, perfluoroethyl group, 2,2 , 3,3,3-pentafluoropropyl group, 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl group, perfluoro n-propyl group, perfluoro i-propyl group, perfluoro n-butyl group, Examples include perfluoro i-butyl group, perfluoro t-butyl group, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl group, perfluorohexyl group and the like.

で表される炭素数4〜20の1価のフッ素化脂環式炭化水素基としては、例えばモノフルオロシクロペンチル基、ジフルオロシクロペンチル基、パーフルオロシクロペンチル基、モノフルオロシクロヘキシル基、ジフルオロシクロペンチル基、パーフルオロシクロヘキシルメチル基、フルオロノルボルニル基、フルオロアダマンチル基、フルオロボルニル基、フルオロイソボルニル基、フルオロトリシクロデシル基、フルオロテトラシクロデシル基等が挙げられる。 The monovalent fluorine-cycloaliphatic hydrocarbon radical having 4 to 20 carbon atoms represented by R E, for example mono-fluoro cyclopentyl group, difluorocyclopentyl groups, perfluorocyclopentyl group, monofluoromethyl cyclohexyl group, difluorocyclopentyl groups, Examples include a perfluorocyclohexylmethyl group, a fluoronorbornyl group, a fluoroadamantyl group, a fluorobornyl group, a fluoroisobornyl group, a fluorotricyclodecyl group, and a fluorotetracyclodecyl group.

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

[E]重合体が構造単位(Ea)を有する場合、構造単位(Ea)の含有割合の下限としては、[E]重合体を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、20モル%がさらに好ましい。上記含有割合の上限としては、95モル%が好ましく、75モル%がより好ましく、40モル%がさらに好ましい。このような含有割合にすることによって液浸露光時においてレジスト膜表面のより高い動的接触角を発現させることができる。   [E] When the polymer has a structural unit (Ea), the lower limit of the content ratio of the structural unit (Ea) is preferably 5 mol% with respect to all structural units constituting the [E] polymer. More preferably, mol% is more preferable, and 20 mol% is still more preferable. As an upper limit of the said content rate, 95 mol% is preferable, 75 mol% is more preferable, and 40 mol% is further more preferable. By setting such a content ratio, a higher dynamic contact angle on the resist film surface can be expressed at the time of immersion exposure.

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

Figure 2018005064
Figure 2018005064

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

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

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

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

Figure 2018005064
Figure 2018005064

上記式(6b−1)〜(6b−3)中、R29’は、炭素数1〜20の2価の直鎖状、分岐状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。R、X、R31及びsは、上記式(6b)と同義である。sが2又は3である場合、複数のX及びR31はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。 In the above formulas (6b-1) to (6b-3), R 29 ′ is a divalent linear, branched or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R F , X 2 , R 31 and s are as defined in the above formula (6b). When s is 2 or 3, the plurality of X 2 and R 31 may be the same or different.

[E]重合体が構造単位(6b)を有する場合、構造単位(6b)の含有割合の下限としては、[E]重合体を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましい。上記含有割合の上限としては、90モル%が好ましく、85モル%がより好ましく、80モル%がさらに好ましい。このような含有割合にすることによって、当該感放射線性樹脂組成物から形成されたレジスト膜表面は、アルカリ現像において動的接触角の低下度を向上させることができる。   [E] When a polymer has a structural unit (6b), as a minimum of the content rate of a structural unit (6b), 5 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [E] polymer, 10 Mole% is more preferable, and 15 mol% is more preferable. As an upper limit of the said content rate, 90 mol% is preferable, 85 mol% is more preferable, and 80 mol% is further more preferable. By setting it as such a content rate, the resist film surface formed from the said radiation sensitive resin composition can improve the fall degree of a dynamic contact angle in alkali image development.

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

[E]重合体が構造単位(Ec)を有する場合、構造単位(Ec)の含有割合の下限としては、[E]重合体を構成する全構造単位に対し、5モル%が好ましく、25モル%がより好ましく、60モル%がさらに好ましい。上記含有割合の上限としては、90モル%が好ましく、80モル%がより好ましく、75モル%がさらに好ましい。   [E] When the polymer has a structural unit (Ec), the lower limit of the content ratio of the structural unit (Ec) is preferably 5 mol% with respect to all the structural units constituting the [E] polymer, % Is more preferable, and 60 mol% is more preferable. As an upper limit of the said content rate, 90 mol% is preferable, 80 mol% is more preferable, and 75 mol% is further more preferable.

[他の構造単位]
また、[E]重合体は、上記構造単位以外にも、例えばアルカリ可溶性基を含む構造単位、ラクトン構造、環状カーボネート構造、スルトン構造又はこれらの組み合わせを含む構造単位、脂環式基を含む構造単位等の他の構造単位を有していてもよい。上記アルカリ可溶性基としては、例えばカルボキシ基、スルホンアミド基、スルホ基等が挙げられる。ラクトン構造、環状カーボネート構造、スルトン構造又はこれらの組み合わせを含む構造単位としては、上述の[A]重合体における構造単位(III)等が挙げられる。
[Other structural units]
[E] In addition to the above structural units, the [E] polymer may be, for example, a structural unit containing an alkali-soluble group, a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure, a structural unit containing a combination thereof, or a structure containing an alicyclic group. You may have other structural units, such as a unit. Examples of the alkali-soluble group include a carboxy group, a sulfonamido group, and a sulfo group. Examples of the structural unit containing a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure, or a combination thereof include the structural unit (III) in the above-mentioned [A] polymer.

他の構造単位の含有割合の上限としては、[E]重合体を構成する全構造単位に対して、30モル%が好ましく、20モル%がより好ましい。   As an upper limit of the content rate of another structural unit, 30 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [E] polymer, and 20 mol% is more preferable.

当該感放射線性樹脂組成物が[E]重合体を含有する場合、[E]重合体の含有量の下限としては、[A]重合体の100質量部に対して、0.5質量部が好ましく、1質量部がより好ましく、2質量部がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、20質量部が好ましく、15質量部がより好ましく、10質量部がさらに好ましい。   When the said radiation sensitive resin composition contains a [E] polymer, as a minimum of content of a [E] polymer, 0.5 mass part is with respect to 100 mass parts of a [A] polymer. Preferably, 1 part by mass is more preferable, and 2 parts by mass is more preferable. As an upper limit of the said content, 20 mass parts is preferable, 15 mass parts is more preferable, and 10 mass parts is further more preferable.

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

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

ラクトン化合物としては、例えばγ−ブチロラクトン、バレロラクトン、メバロニックラクトン、ノルボルナンラクトン等が挙げられる。カーボネート化合物としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート等が挙げられる。ニトリル化合物としては、例えばスクシノニトリル等が挙げられる。多価アルコールとしては、例えばグリセリン等が挙げられる。   Examples of the lactone compound include γ-butyrolactone, valerolactone, mevalonic lactone, norbornane lactone, and the like. Examples of the carbonate compound include propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, and the like. Examples of the nitrile compound include succinonitrile. Examples of the polyhydric alcohol include glycerin.

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

[界面活性剤]
界面活性剤は、塗工性、ストリエーション、現像性等を改良する効果を奏する。界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンn−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のノニオン系界面活性剤;市販品としては、KP341(信越化学工業社)、ポリフローNo.75、同No.95(以上、共栄社化学社)、エフトップEF301、同EF303、同EF352(以上、トーケムプロダクツ社)、メガファックF171、同F173(以上、DIC社)、フロラードFC430、同FC431(以上、住友スリーエム社)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(以上、旭硝子工業社)等が挙げられる。界面活性剤の含有量の上限としては、[A]重合体100質量部に対して、2質量部が好ましい。
[Surfactant]
Surfactants have the effect of improving coatability, striation, developability, and the like. Examples of the surfactant include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene n-octylphenyl ether, polyoxyethylene n-nonylphenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol diacrylate. Nonionic surfactants such as stearate; commercially available products include KP341 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow No. 75, no. 95 (above, Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), F-top EF301, EF303, EF352 (above, Tochem Products), MegaFuck F171, F173 (above, DIC), Florard FC430, FC431 (above, Sumitomo 3M) Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC-101, SC-102, SC-103, SC-104, SC-105, SC-106 (above, Asahi Glass Industrial Co., Ltd.) Can be mentioned. As an upper limit of content of surfactant, 2 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of [A] polymers.

[脂環式骨格含有化合物]
脂環式骨格含有化合物は、ドライエッチング耐性、パターン形状、基板との接着性等を改善する効果を奏する。
[Alicyclic skeleton-containing compound]
The alicyclic skeleton-containing compound has an effect of improving dry etching resistance, pattern shape, adhesion to the substrate, and the like.

脂環式骨格含有化合物としては、例えば
1−アダマンタンカルボン酸、2−アダマンタノン、1−アダマンタンカルボン酸t−ブチル等のアダマンタン誘導体類;
デオキシコール酸t−ブチル、デオキシコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、デオキシコール酸2−エトキシエチル等のデオキシコール酸エステル類;
リトコール酸t−ブチル、リトコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、リトコール酸2−エトキシエチル等のリトコール酸エステル類;
3−〔2−ヒドロキシ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)エチル〕テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン、2−ヒドロキシ−9−メトキシカルボニル−5−オキソ−4−オキサ−トリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン等が挙げられる。当該感放射線性樹脂組成物における脂環式骨格含有化合物の含有量の上限としては、[A]重合体100質量部に対して、5質量部が好ましい。
Examples of the alicyclic skeleton-containing compound include adamantane derivatives such as 1-adamantanecarboxylic acid, 2-adamantanone, and 1-adamantanecarboxylic acid 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. As an upper limit of content of an alicyclic frame | skeleton containing compound in the said radiation sensitive resin composition, 5 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of [A] polymers.

[増感剤]
増感剤は、[B]酸発生剤等からの酸の生成量を増加する作用を示すものであり、当該感放射線性樹脂組成物の「みかけの感度」を向上させる効果を奏する。
[Sensitizer]
A sensitizer exhibits the effect | action which increases the production amount of the acid from [B] acid generator etc., and there exists an effect which improves the "apparent sensitivity" of the said radiation sensitive resin composition.

増感剤としては、例えばカルバゾール類、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ナフタレン類、フェノール類、ビアセチル、エオシン、ローズベンガル、ピレン類、アントラセン類、フェノチアジン類等が挙げられる。当該感放射線性樹脂組成物における増感剤の含有量の上限としては、[A]重合体100質量部に対して、2質量部が好ましい。   Examples of the sensitizer include carbazoles, acetophenones, benzophenones, naphthalenes, phenols, biacetyl, eosin, rose bengal, pyrenes, anthracenes, phenothiazines and the like. As an upper limit of content of the sensitizer in the said radiation sensitive resin composition, 2 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of [A] polymers.

<感放射線性樹脂組成物の調製方法>
当該感放射線性樹脂組成物は、例えば[A]重合体、[B]酸発生体、[C]溶媒並びに必要に応じて含有される[D]酸拡散制御剤等を所定の割合で混合し、好ましくは得られた混合物を、例えば孔径0.2μm程度のフィルター等でろ過することにより調製することができる。当該感放射線性樹脂組成物の固形分濃度の下限としては、0.1質量%が好ましく、0.5質量%がより好ましく、1質量%がさらに好ましい。上記固形分濃度の上限としては、50質量%が好ましく、30質量%がより好ましく、10質量%がさらに好ましい。
<Method for preparing radiation-sensitive resin composition>
The radiation sensitive resin composition is prepared by mixing, for example, [A] polymer, [B] acid generator, [C] solvent, and [D] acid diffusion control agent contained as necessary at a predetermined ratio. Preferably, the obtained mixture can be prepared by, for example, filtering through a filter having a pore diameter of about 0.2 μm. As a minimum of solid concentration of the radiation sensitive resin composition, 0.1 mass% is preferred, 0.5 mass% is more preferred, and 1 mass% is still more preferred. As an upper limit of the said solid content concentration, 50 mass% is preferable, 30 mass% is more preferable, and 10 mass% is further more preferable.

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

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

[塗工工程]
本工程では、当該感放射線性樹脂組成物を用い、レジスト膜を形成する。このレジスト膜を形成する基板としては、例えばシリコンウェハ、二酸化シリコン、アルミニウムで被覆されたウェハ等の従来公知のもの等が挙げられる。また、例えば特公平6−12452号公報や特開昭59−93448号公報等に開示されている有機系又は無機系の反射防止膜を基板上に形成してもよい。塗工方法としては、例えば回転塗工(スピンコーティング)、流延塗工、ロール塗工等が挙げられる。塗工した後に、必要に応じて、塗膜中の溶媒を揮発させるため、プレベーク(PB)を行ってもよい。PBの温度の下限としては、60℃が好ましく、80℃がより好ましい。上記温度の上限としては、140℃が好ましく、120℃がより好ましい。PBの時間の下限としては、5秒が好ましく、10秒がより好ましい。上記時間の下限としては、600秒が好ましく、300秒がより好ましい。形成されるレジスト膜の平均厚みの下限としては、10nmが好ましく、20nmがより好ましい。上記平均厚みの上限としては、1,000nmが好ましく、500nmがより好ましい。
[Coating process]
In this step, a resist film is formed using the radiation sensitive resin composition. Examples of the substrate on which the resist film is formed include conventionally known ones such as a silicon wafer, silicon dioxide, and a wafer coated with aluminum. Further, for example, an organic or inorganic antireflection film disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-12452, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-93448, or the like may be formed on the substrate. Examples of the coating method include spin coating, spin coating, and roll coating. After coating, pre-baking (PB) may be performed as needed to volatilize the solvent in the coating film. As a minimum of the temperature of PB, 60 degreeC is preferable and 80 degreeC is more preferable. As an upper limit of the said temperature, 140 degreeC is preferable and 120 degreeC is more preferable. The lower limit of the PB time is preferably 5 seconds, and more preferably 10 seconds. As a minimum of the above-mentioned time, 600 seconds are preferred and 300 seconds are more preferred. As a minimum of the average thickness of the resist film formed, 10 nm is preferable and 20 nm is more preferable. As an upper limit of the average thickness, 1,000 nm is preferable, and 500 nm is more preferable.

液浸露光を行う場合で、当該感放射線性樹脂組成物が撥水性重合体添加剤を含有していない場合等には、上記形成したレジスト膜上に、液浸液とレジスト膜との直接の接触を避ける目的で、液浸液に不溶性の液浸用保護膜を設けてもよい。液浸用保護膜としては、現像工程の前に溶媒により剥離する溶媒剥離型保護膜(特開2006−227632号公報参照)、現像工程の現像と同時に剥離する現像液剥離型保護膜(国際公開第2005/069076号及び国際公開第2006/035790号参照)のいずれを用いてもよい。但し、スループットの観点からは、現像液剥離型液浸用保護膜を用いることが好ましい。   When immersion exposure is performed and the radiation-sensitive resin composition does not contain a water-repellent polymer additive, the direct immersion of the immersion liquid and the resist film is performed on the formed resist film. In order to avoid contact, an immersion protective film that is insoluble in the immersion liquid may be provided. As the protective film for immersion, a solvent-removable protective film that peels off with a solvent before the developing process (see JP 2006-227632 A), a developer-removable protective film that peels off simultaneously with development in the developing process (International Publication) No. 2005/069096 and International Publication No. 2006/035790) may be used. However, from the viewpoint of throughput, it is preferable to use a developer peeling type immersion protective film.

[露光工程]
本工程では、レジスト膜形成工程で形成されたレジスト膜に、フォトマスクを介して(場合によっては、水等の液浸媒体を介して)露光光を照射し、露光する。露光光としては、目的とするパターンの線幅に応じて、例えば可視光線、紫外線、遠紫外線、極端紫外線(EUV)、X線、γ線等の電磁波;電子線、α線等の荷電粒子線などが挙げられる。これらの中でも、遠紫外線、EUV及び電子線が好ましく、ArFエキシマレーザー光(波長193nm)、KrFエキシマレーザー光(波長248nm)、EUV及び電子線がより好ましく、ArFエキシマレーザー光、EUV及び電子線がさらに好ましい。
[Exposure process]
In this step, exposure is performed by irradiating the resist film formed in the resist film forming step with exposure light through a photomask (in some cases, through an immersion medium such as water). As the exposure light, electromagnetic waves such as visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, extreme ultraviolet light (EUV), X-rays and γ rays; charged particle beams such as electron beams and α rays, depending on the line width of the target pattern. Etc. Among these, deep ultraviolet rays, EUV and electron beams are preferable, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), EUV and electron beams are more preferable, ArF excimer laser light, EUV and electron beams are more preferable. Further preferred.

露光を液浸露光により行う場合、用いる液浸液としては、例えば水、フッ素系不活性液体等が挙げられる。液浸液は、露光波長に対して透明であり、かつ膜上に投影される光学像の歪みを最小限に留めるよう屈折率の温度係数ができる限り小さい液体が好ましいが、特に露光光源がArFエキシマレーザー光(波長193nm)である場合、上述の観点に加えて、入手の容易さ、取り扱いのし易さといった点から水を用いるのが好ましい。水を用いる場合、水の表面張力を減少させるとともに、界面活性力を増大させる添加剤をわずかな割合で添加しても良い。この添加剤は、ウェハ上のレジスト膜を溶解させず、かつレンズの下面の光学コートに対する影響が無視できるものが好ましい。使用する水としては蒸留水が好ましい。   When the exposure is performed by immersion exposure, examples of the immersion liquid to be used include water and a fluorine-based inert liquid. The immersion liquid is preferably a liquid that is transparent to the exposure wavelength and has a refractive index temperature coefficient that is as small as possible so as to minimize distortion of the optical image projected onto the film. In the case of excimer laser light (wavelength 193 nm), it is preferable to use water from the viewpoints of availability and easy handling in addition to the above-described viewpoints. When water is used, an additive that reduces the surface tension of water and increases the surface activity may be added in a small proportion. This additive is preferably one that does not dissolve the resist film on the wafer and can ignore the influence on the optical coating on the lower surface of the lens. The water used is preferably distilled water.

上記露光の後、ポストエクスポージャーベーク(PEB)を行い、レジスト膜の露光された部分において、露光により[B]酸発生体等から発生した酸による[A]重合体等が有する酸解離性基の解離を促進させることが好ましい。このPEBによって、露光部と未露光部とで現像液に対する溶解性の差を増大させることができる。PEBの温度の下限としては、50℃が好ましく、80℃がより好ましい。上記温度の上限としては、180℃が好ましく、130℃がより好ましい。PEBの時間の下限としては、5秒が好ましく、10秒がより好ましい。上記時間の上限としては、600秒が好ましく、300秒がより好ましい。   After the above exposure, post exposure baking (PEB) is performed, and in the exposed portion of the resist film, the acid dissociable group of the [A] polymer or the like by the acid generated from the [B] acid generator or the like by the exposure It is preferable to promote dissociation. This PEB can increase the difference in solubility in the developer between the exposed portion and the unexposed portion. As a minimum of the temperature of PEB, 50 degreeC is preferable and 80 degreeC is more preferable. As an upper limit of the said temperature, 180 degreeC is preferable and 130 degreeC is more preferable. The lower limit of the PEB time is preferably 5 seconds, and more preferably 10 seconds. The upper limit of the time is preferably 600 seconds, and more preferably 300 seconds.

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

[現像工程]
本工程では、露光工程で露光されたレジスト膜を現像する。これにより、所定のレジストパターンを形成することができる。現像後は、水又はアルコール等のリンス液で洗浄し、乾燥することが一般的である。現像工程における現像方法は、アルカリ現像であっても、有機溶媒現像であってもよい。有機溶媒現像の場合、露光部がレジストパターンを形成するため、当該感放射線性樹脂組成物が膜収縮抑制性に優れることによる利益が大きい。
[Development process]
In this step, the resist film exposed in the exposure step is developed. Thereby, a predetermined resist pattern can be formed. After development, it is common to wash with water or a rinse solution such as alcohol and then dry. The development method in the development step may be alkali development or organic solvent development. In the case of organic solvent development, since the exposed portion forms a resist pattern, the radiation-sensitive resin composition has a great advantage due to its excellent film shrinkage suppression.

アルカリ現像の場合、現像に用いる現像液としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、けい酸ナトリウム、メタけい酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、エチルジメチルアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、ピロール、ピペリジン、コリン、1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−[4.3.0]−5−ノネン等のアルカリ性化合物の少なくとも1種を溶解したアルカリ水溶液等が挙げられる。これらの中でも、TMAH水溶液が好ましく、2.38質量%TMAH水溶液がより好ましい。   In the case of alkaline development, examples of the developer used for development 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 (TMAH), pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo- [5.4.0] -7-undecene, 1 , 5-diazabicyclo- [4.3.0] -5-nonene, and an alkaline aqueous solution in which at least one alkaline compound is dissolved. Among these, a TMAH aqueous solution is preferable, and a 2.38 mass% TMAH aqueous solution is more preferable.

有機溶媒現像の場合、現像液としては、炭化水素系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒等の有機溶媒、上記有機溶媒を含有する溶媒等が挙げられる。上記有機溶媒としては、例えば上述の感放射線性樹脂組成物の[E]溶媒として列挙した溶媒の1種又は2種以上等が挙げられる。これらの中でも、エステル系溶媒及びケトン系溶媒が好ましい。エステル系溶媒としては、酢酸エステル系溶媒が好ましく、酢酸n−ブチルがより好ましい。ケトン系溶媒としては、鎖状ケトンが好ましく、2−ヘプタノンがより好ましい。現像液中の有機溶媒の含有量の下限としては、80質量%が好ましく、90質量%がより好ましく、95質量%がさらに好ましく、99質量%が特に好ましい。現像液中の有機溶媒以外の成分としては、例えば水、シリコンオイル等が挙げられる。   In the case of organic solvent development, examples of the developer include hydrocarbon solvents, ether solvents, ester solvents, ketone solvents, alcohol solvents, and other organic solvents, and solvents containing the above organic solvents. As said organic solvent, the 1 type (s) or 2 or more types of the solvent enumerated as the [E] solvent of the above-mentioned radiation sensitive resin composition are mentioned, for example. Among these, ester solvents and ketone solvents are preferable. As the ester solvent, an acetate solvent is preferable, and n-butyl acetate is more preferable. As the ketone solvent, a chain ketone is preferable, and 2-heptanone is more preferable. As a minimum of content of the organic solvent in a developing solution, 80 mass% is preferred, 90 mass% is more preferred, 95 mass% is still more preferred, and 99 mass% is especially preferred. Examples of components other than the organic solvent in the developer include water and silicone oil.

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

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

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

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

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例における各測定は下記方法により行った。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Each measurement in the examples was performed by the following methods.

[重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)]
東ソー製GPCカラム(G2000HXL:2本、G3000HXL:1本、G4000HXL:1本)を用い、流量:1.0mL/分、溶出溶媒:テトラヒドロフラン、試料濃度:1.0質量%、試料注入量:100μL、カラム温度:40℃、検出器:示差屈折計の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定した。また、分散度(Mw/Mn)は、Mw及びMnの測定結果より算出した。
[Weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn)]
Using Tosoh GPC columns (G2000HXL: 2, G3000HXL: 1, G4000HXL: 1), flow rate: 1.0 mL / min, elution solvent: tetrahydrofuran, sample concentration: 1.0 mass%, sample injection amount: 100 μL Column temperature: 40 ° C., detector: measured by gel permeation chromatography (GPC) using monodisperse polystyrene as a standard under the analysis conditions of a differential refractometer. The degree of dispersion (Mw / Mn) was calculated from the measurement results of Mw and Mn.

13C−NMR分析]
核磁気共鳴装置(日本電子社の「JNM−ECX400」)を用い、測定溶媒として重クロロホルムを使用して、各重合体における各構造単位の含有割合(モル%)を求める分析を行った。
[ 13 C-NMR analysis]
Using a nuclear magnetic resonance apparatus (“JNM-ECX400” manufactured by JEOL Ltd.), deuterated chloroform was used as a measurement solvent, and analysis for determining the content ratio (mol%) of each structural unit in each polymer was performed.

<化合物の合成>
[実施例1](化合物(M−1)の合成)
300mLの丸底フラスコに(m−1)13.8g(78.5mmol)、ジアセチル13.5g(157mmol)、オルトギ酸トリメチル25.0g(236mmol)、メタノール100mL、p-トルエンスルホン酸一水和物1.49g(7.85mmol)を加え、70℃にて6時間加熱撹拌した。室温まで冷却した後、過剰のジアセチルおよび
オルトギ酸トリメチルを減圧留去した。酢酸エチルを加え、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で3回洗浄した。水で1回洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を留去した後、カラムクロマトグラフィで精製することにより、(M−1)を10.2g(収率45%)得た。
<Synthesis of compounds>
[Example 1] (Synthesis of Compound (M-1))
In a 300 mL round bottom flask (m-1) 13.8 g (78.5 mmol), diacetyl 13.5 g (157 mmol), trimethyl orthoformate 25.0 g (236 mmol), methanol 100 mL, p-toluenesulfonic acid monohydrate 1.49 g (7.85 mmol) was added, and the mixture was heated and stirred at 70 ° C. for 6 hours. After cooling to room temperature, excess diacetyl and trimethyl orthoformate were distilled off under reduced pressure. Ethyl acetate was added, and the mixture was washed 3 times with a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution. After washing once with water, it was dried over anhydrous sodium sulfate. After the solvent was distilled off, the residue was purified by column chromatography to obtain 10.2 g (yield 45%) of (M-1).

Figure 2018005064
Figure 2018005064

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

Figure 2018005064
Figure 2018005064

<重合体の合成>
[A]重合体及び[E]重合体の合成で用いた単量体を以下に示す。
<Synthesis of polymer>
The monomers used in the synthesis of [A] polymer and [E] polymer are shown below.

Figure 2018005064
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[[A]重合体の合成]
[実施例13](重合体(A−1)の合成)
化合物(M−1)4.79g(20モル%)、化合物(M’−10)5.51g(30モル%)及び化合物(M’−1)9.70g(50モル%)を2−ブタノン40gに溶解し、ラジカル重合開始剤としてのAIBN0.72g(全単量体に対して5モル%)を添加して単量体溶液を調製した。次いで20gの2−ブタノンを入れた100mLの三口フラスコを30分窒素パージした後、攪拌しながら80℃に加熱し、上記調製した単量体溶液を滴下漏斗にて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、重合反応液を水冷して30℃以下に冷却した。400gのメタノール中に冷却した重合反応液を投入し、析出した白色粉末をろ別した。ろ別した白色粉末を80gのメタノールで2回洗浄した後、ろ別し、50℃で17時間乾燥させて白色粉末状の重合体(A−1)を合成した(16.8g、収率84%)。重合体(A−1)のMwは7,400であり、Mw/Mnは1.54であった。13C−NMR分析の結果、(M−1)、(M’−10)及び(M’−1)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ19.9モル%、30.2モル%及び49.9モル%であった。
[[A] Synthesis of polymer]
[Example 13] (Synthesis of polymer (A-1))
Compound (M-1) 4.79 g (20 mol%), compound (M′-10) 5.51 g (30 mol%) and compound (M′-1) 9.70 g (50 mol%) were converted to 2-butanone. It melt | dissolved in 40g and added AIBN 0.72g (5 mol% with respect to all the monomers) as a radical polymerization initiator, and prepared the monomer solution. Next, a 100 mL three-necked flask containing 20 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, and then heated to 80 ° C. with stirring, and the prepared monomer solution was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel. The dripping start was set as the polymerization reaction start time, and the polymerization reaction was carried out for 6 hours. After completion of the polymerization reaction, the polymerization reaction solution was cooled with water and cooled to 30 ° C. or lower. The cooled polymerization reaction liquid was put into 400 g of methanol, and the precipitated white powder was separated by filtration. The filtered white powder was washed twice with 80 g of methanol, filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours to synthesize a white powdered polymer (A-1) (16.8 g, yield 84). %). Mw of the polymer (A-1) was 7,400, and Mw / Mn was 1.54. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of each structural unit derived from (M-1), (M′-10) and (M′-1) was 19.9 mol%, 30.2 mol%, respectively. And 49.9 mol%.

[実施例14〜33及び35〜41並びに合成例1〜11](重合体(A−2)〜(A−21)及び(A−23)〜(A−29)並びに(CA−1)〜(CA−11)の合成)
下記表1〜3に示す種類及び使用量の単量体を用い、実施例13と同様の操作を行うことによって、重合体(A−2)〜(A−21)及び(A−23)〜(A−29)並びに(CA−1)〜(CA−11)を合成した。
[Examples 14 to 33 and 35 to 41 and Synthesis Examples 1 to 11] (Polymers (A-2) to (A-21) and (A-23) to (A-29) and (CA-1)) (Synthesis of (CA-11))
Polymers (A-2) to (A-21) and (A-23) to (A-23) are obtained by performing the same operations as in Example 13 using the monomers shown in Tables 1 to 3 and the amounts used. (A-29) and (CA-1) to (CA-11) were synthesized.

[実施例34](重合体(A−22)の合成)
化合物(M’−3)47.0g(60モル%)、化合物(M−1)53.0g(40モル%)、ラジカル重合開始剤としてのAIBN3.97g(全単量体に対して5モル%)、並びにt−ドデシルメルカプタン1、14gを、プロピレングリコールモノメチルエーテル100gに溶解した後、窒素雰囲気下、反応温度を70℃に保持して、16時間重合させた。重合反応終了後、重合反応液を1,000gのn−ヘキサン中に滴下して、重合体を凝固精製した。次いで得られた重合体に、再度プロピレングリコールモノメチルエーテル150gを加えた後、さらに、メタノール150g、トリエチルアミン34g及び水6gを加えて、沸点にて還流させながら、8時間加水分解反応を行った。反応終了後、溶剤及びトリエチルアミンを減圧留去し、得られた重合体をアセトン150gに溶解した後、2,000gの水中に滴下して凝固させ、生成した白色粉末をろ過し、50℃で17時間乾燥させて白色粉末状の重合体(A−22)を得た(66.2g、収率75%)。重合体(A−22)のMwは7400であり、Mw/Mnは1.89であった。13C−NMR分析の結果、p−ヒドロキシスチレン及び(M−1)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ60.1モル%及び39.9モル%であった。
[Example 34] (Synthesis of polymer (A-22))
47.0 g (60 mol%) of compound (M′-3), 53.0 g (40 mol%) of compound (M-1), 3.97 g of AIBN as a radical polymerization initiator (5 mol based on all monomers) %) And 1,14 g of t-dodecyl mercaptan were dissolved in 100 g of propylene glycol monomethyl ether, and then polymerized for 16 hours while maintaining the reaction temperature at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere. After completion of the polymerization reaction, the polymerization reaction solution was dropped into 1,000 g of n-hexane to solidify and purify the polymer. Next, 150 g of propylene glycol monomethyl ether was added to the obtained polymer again, and then 150 g of methanol, 34 g of triethylamine and 6 g of water were further added, and a hydrolysis reaction was performed for 8 hours while refluxing at the boiling point. After completion of the reaction, the solvent and triethylamine were distilled off under reduced pressure, and the resulting polymer was dissolved in 150 g of acetone, then dropped into 2,000 g of water to solidify, and the resulting white powder was filtered and filtered at 50 ° C. It was dried for a while to obtain a white powdery polymer (A-22) (66.2 g, yield 75%). Mw of the polymer (A-22) was 7400, and Mw / Mn was 1.89. As a result of 13 C-NMR analysis, the content of each structural unit derived from p-hydroxystyrene and (M-1) was 60.1 mol% and 39.9 mol%, respectively.

Figure 2018005064
Figure 2018005064

Figure 2018005064
Figure 2018005064

Figure 2018005064
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[[E]重合体の合成]
[合成例12](重合体(E−1)の合成)
化合物(M’−12)79.9g(70モル%)及び化合物(M’−17)20.91g(30モル%)を、100gの2−ブタノンに溶解し、ラジカル重合開始剤としてのジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート4.77gを溶解させて単量体溶液を調製した。次いで100gの2−ブタノンを入れた1,000mLの三口フラスコを30分窒素パージした後、攪拌しながら80℃に加熱し、上記調製した単量体溶液を滴下漏斗にて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、重合反応液を水冷して30℃以下に冷却した。重合反応液を2L分液漏斗に移液した後、150gのn−ヘキサンで上記重合反応液を均一に希釈し、600gのメタノールを投入して混合した。次いで30gの蒸留水を投入し、さらに攪拌して30分静置した。その後、下層を回収し、重合体(E−1)を含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た(収率60%)。重合体(E−1)のMwは7,200であり、Mw/Mnは2.00であった。13C−NMR分析の結果、(M’−12)及び(M’−17)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ71.1モル%及び28.9モル%であった。
[[E] Synthesis of polymer]
[Synthesis Example 12] (Synthesis of Polymer (E-1))
79.9 g (70 mol%) of the compound (M′-12) and 20.91 g (30 mol%) of the compound (M′-17) were dissolved in 100 g of 2-butanone to give dimethyl 2 as a radical polymerization initiator. , 2′-Azobisisobutyrate 4.77 g was dissolved to prepare a monomer solution. Next, a 1,000 mL three-necked flask containing 100 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, and then heated to 80 ° C. with stirring, and the monomer solution prepared above was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel. . The dripping start was set as the polymerization reaction start time, and the polymerization reaction was carried out for 6 hours. After completion of the polymerization reaction, the polymerization reaction solution was cooled with water and cooled to 30 ° C. or lower. After transferring the polymerization reaction liquid to a 2 L separatory funnel, the polymerization reaction liquid was uniformly diluted with 150 g of n-hexane, and 600 g of methanol was added and mixed. Next, 30 g of distilled water was added, and the mixture was further stirred and allowed to stand for 30 minutes. Thereafter, the lower layer was recovered to obtain a propylene glycol monomethyl ether acetate solution containing the polymer (E-1) (yield 60%). Mw of the polymer (E-1) was 7,200, and Mw / Mn was 2.00. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of each structural unit derived from (M′-12) and (M′-17) was 71.1 mol% and 28.9 mol%, respectively.

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

[[B]酸発生剤]
各構造式を以下に示す。
B−1:トリフェニルスルホニウム2−(アダマンタン−1−イルカルボニルオキシ)−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパン−1−スルホネート
B−2:トリフェニルスルホニウムノルボルナンスルトン−2−イルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート
B−3:トリフェニルスルホニウム3−(ピペリジン−1−イルスルホニル)−1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロプロパン−1−スルホネート
B−4:トリフェニルスルホニウムアダマンタン−1−イルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート
[[B] acid generator]
Each structural formula is shown below.
B-1: Triphenylsulfonium 2- (adamantan-1-ylcarbonyloxy) -1,1,3,3,3-pentafluoropropane-1-sulfonate B-2: Triphenylsulfonium norbornane sultone-2-yloxy Carbonyl difluoromethanesulfonate B-3: Triphenylsulfonium 3- (piperidin-1-ylsulfonyl) -1,1,2,2,3,3-hexafluoropropane-1-sulfonate B-4: Triphenylsulfonium adamantane- 1-yloxycarbonyldifluoromethanesulfonate

Figure 2018005064
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[[C]溶媒]
C−1:酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル
C−2:シクロヘキサノン
[[C] solvent]
C-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate C-2: Cyclohexanone

[[D]酸拡散制御剤]
各構造式を以下に示す。
D−1:トリフェニルスルホニウムサリチレート
D−2:トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネート
D−3:N−(n−ウンデカン−1−イルカルボニルオキシエチル)モルホリン
D−4:2,6−ジi−プロピルアニリン
D−5:トリス[2−(2−メトキシメトキシ)エチル]アミン
[[D] acid diffusion controller]
Each structural formula is shown below.
D-1: Triphenylsulfonium salicylate D-2: Triphenylsulfonium 10-camphorsulfonate D-3: N- (n-undecan-1-ylcarbonyloxyethyl) morpholine D-4: 2,6-dii -Propylaniline D-5: Tris [2- (2-methoxymethoxy) ethyl] amine

Figure 2018005064
Figure 2018005064

[[F]偏在化促進剤]
F−1:γ−ブチロラクトン
[[F] uneven distribution promoter]
F-1: γ-butyrolactone

[ArF露光用感放射線性樹脂組成物の調製]
[実施例42]
[A]重合体としての(A−1)100質量部、[B]酸発生剤としての(B−1)8.5質量部、[C]溶媒としての(C−1)2,240質量部及び(C−2)960質量部、[D]酸拡散制御剤としての(D−1)2.3質量部、[E]重合体としての(E−1)3質量部、並びに[F]偏在化促進剤としての(F−1)30質量部を混合し、得られた混合物を、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過することにより感放射線性樹脂組成物(J−1)を調製した。
[Preparation of radiation-sensitive resin composition for ArF exposure]
[Example 42]
[A] 100 parts by mass of (A-1) as a polymer, [B] 8.5 parts by mass of (B-1) as an acid generator, [C] 2,240 parts by mass of (C-1) as a solvent Part and (C-2) 960 parts by weight, [D] 2.3 parts by weight (D-1) as an acid diffusion controller, (E-1) 3 parts by weight as a polymer, and [F] The radiation sensitive resin composition (J-1) was prepared by mixing 30 parts by mass of (F-1) as an uneven distribution accelerator and filtering the obtained mixture through a membrane filter having a pore size of 0.2 μm. did.

[実施例43〜73及び比較例1〜11]
下記表4及び表5に示す種類及び含有量の各成分を用いた以外は、実施例42と同様に操作して、感放射線性樹脂組成物(J−2)〜(J−32)及び(CJ−1)〜(CJ−11)を調製した。
[Examples 43 to 73 and Comparative Examples 1 to 11]
Except having used each component of the kind and content shown in following Table 4 and Table 5, it operated similarly to Example 42, and the radiation sensitive resin compositions (J-2)-(J-32) and ( CJ-1) to (CJ-11) were prepared.

Figure 2018005064
Figure 2018005064

Figure 2018005064
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<レジストパターンの形成(1)>(ラインアンドスペースパターン、有機溶媒現像)
[実施例74〜105及び比較例13〜24]
12インチのシリコンウエハー表面に、スピンコーター(東京エレクトロン社の「CLEAN TRACK ACT12」)を使用して、下層反射防止膜形成用組成物(日産化学工業社の「ARC66」)を塗工した後、205℃で60秒間加熱することにより、平均厚み105nmの下層反射防止膜を形成した。この下層反射防止膜上に、上記スピンコーターを使用して、上記調製した感放射線性樹脂組成物を塗工し、90℃で60秒間PBを行った。その後、23℃で30秒間冷却し、平均厚み90nmのレジスト膜を形成した。次に、このレジスト膜を、ArFエキシマレーザー液浸露光装置(NIKON社の「NSR−S610C」)を用い、NA=1.3、ダイポール(シグマ0.977/0.782)の光学条件にて、40nmラインアンドスペース(1L1S)マスクパターンを介して露光した。露光後、90℃で60秒間PEBを行った。その後、酢酸n−ブチルを用いて有機溶媒現像し、乾燥してネガ型のレジストパターンを形成した。このレジストパターン形成の際、ターゲット寸法が40nmの1対1ラインアンドスペースのマスクを介して形成した線幅が、線幅40nmの1対1ラインアンドスペースに形成される露光量を最適露光量とした。
<Formation of resist pattern (1)> (Line and space pattern, organic solvent development)
[Examples 74 to 105 and Comparative Examples 13 to 24]
After applying a composition for forming a lower antireflection film (“ARC66” from Nissan Chemical Industries, Ltd.) using a spin coater (“CLEAN TRACK ACT12” from Tokyo Electron) on the surface of a 12-inch silicon wafer, By heating at 205 ° C. for 60 seconds, a lower antireflection film having an average thickness of 105 nm was formed. On the lower antireflection film, the prepared radiation sensitive resin composition was applied using the spin coater, and PB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. Then, it cooled at 23 degreeC for 30 second, and formed the resist film with an average thickness of 90 nm. Next, this resist film was subjected to an optical condition of NA = 1.3 and dipole (Sigma 0.977 / 0.782) using an ArF excimer laser immersion exposure apparatus (“NSR-S610C” manufactured by NIKON). , Exposed through a 40 nm line and space (1L1S) mask pattern. After the exposure, PEB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. Thereafter, the organic solvent was developed using n-butyl acetate and dried to form a negative resist pattern. When this resist pattern is formed, the line width formed through a one-to-one line and space mask having a target dimension of 40 nm is defined as an optimum exposure amount. did.

<評価>
上記形成したレジストパターンについて下記方法に従って測定することにより、各感放射線性樹脂組成物を下記項目について評価した。なお、レジストパターンの測長には走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社の「CG−4100」)を用いた。評価結果を下記表6に示す。
<Evaluation>
By measuring according to the following method about the formed resist pattern, each radiation sensitive resin composition was evaluated about the following item. A scanning electron microscope (Hitachi High-Technologies “CG-4100”) was used for measuring the resist pattern. The evaluation results are shown in Table 6 below.

[LWR性能]
レジストパターンを、上記走査型電子顕微鏡を用い、パターン上部から観察した。線幅を任意のポイントで計50点測定し、その測定値の分布から3シグマ値を求め、この値をLWR性能(nm)とした。LWR性能は、その値が小さいほど良いことを示す。LWR性能は、4.00nm以下の場合は「良好」と、4.00nmを超える場合は「不良」と評価できる。
[LWR performance]
The resist pattern was observed from above the pattern using the scanning electron microscope. A total of 50 line widths were measured at arbitrary points, a 3 sigma value was determined from the distribution of the measured values, and this value was defined as LWR performance (nm). The LWR performance indicates that the smaller the value, the better. The LWR performance can be evaluated as “good” when it is 4.00 nm or less and “bad” when it exceeds 4.00 nm.

[解像性]
上記最適露光量以下の露光量にてターゲット寸法が40nmの1対1ラインアンドスペースとなるマスクパターンを介して露光した際、露光量の減少と共に得られるラインパターンの最小線幅を解像性(nm)とした。解像性は、35nm以下の場合は「良好」と、35nmを超える場合は「不良」と評価できる。
[Resolution]
When exposure is performed through a mask pattern having a one-to-one line-and-space with a target dimension of 40 nm at an exposure amount equal to or less than the optimum exposure amount, a resolution ( nm). The resolution can be evaluated as “good” when it is 35 nm or less, and “bad” when it exceeds 35 nm.

[断面形状の矩形性]
上記最適露光量において解像されるレジストパターンの断面形状を観察し、レジストパターンの中間での線幅Lb及び膜の上部での線幅Laを測定して、La/Lbを算出し、これを断面形状の矩形性の指標とした。断面形状の矩形性は、0.90≦La/Lb≦1.10である場合は「良好」と、La/Lb<0.90又は1.10<La/Lbである場合は「不良」と評価できる。
[Rectangularity of the cross-sectional shape]
Observe the cross-sectional shape of the resist pattern resolved at the optimum exposure amount, measure the line width Lb at the middle of the resist pattern and the line width La at the top of the film, and calculate La / Lb. It was used as an index of the rectangularity of the cross-sectional shape. The rectangularity of the cross-sectional shape is “good” when 0.90 ≦ La / Lb ≦ 1.10 and “bad” when La / Lb <0.90 or 1.10 <La / Lb. Can be evaluated.

[焦点深度]
上記最適露光量において解像されるレジストパターンにおいて、深さ方向にフォーカスを変化させた際の寸法を観測し、ブリッジや残渣が無いままパターン寸法が基準の90%〜110%に入る深さ方向の余裕度を測定し、この測定結果を焦点深度(nm)とした。焦点深度は、値が大きいほど良いことを示す。焦点深度は、40nm以上の場合は「良好」と、40nm未満の場合は「不良」と評価できる。
[Depth of focus]
In the resist pattern resolved at the above optimum exposure amount, the dimension when the focus is changed in the depth direction is observed, and the depth direction in which the pattern dimension falls within 90% to 110% of the standard without any bridge or residue. Was measured, and the measurement result was defined as the depth of focus (nm). The depth of focus indicates that the larger the value, the better. The depth of focus can be evaluated as “good” when the depth is 40 nm or more, and “bad” when the depth of focus is less than 40 nm.

[膜収縮抑制性]
上記「レジストパターンの形成(1)」に記載の方法により、平均厚み90nmのレジスト膜を形成した。次に、このレジスト膜を、ArFエキシマレーザー液浸露光装置(NIKON社の「NSR−S610C」)を用い、70mJで全面露光を行った後に膜厚測定を実施し、膜厚Aを求めた。次いで、90℃で60秒間のPEBを実施した後に、再度膜厚測定を実施し膜厚Bを求めた。膜厚A及び膜厚Bの値から、100×(A−B)/A(%)を算出し、このPEBによる膜収縮率の値を、膜収縮抑制性の指標とした。膜収縮抑制性は、値が小さいほど良いことを示す。膜収縮抑制性は、20%以下の場合は「良好」と、20%を超える場合は「不良」と評価できる。
[Membrane shrinkage suppression]
A resist film having an average thickness of 90 nm was formed by the method described in “Formation of resist pattern (1)”. Next, the resist film was exposed at 70 mJ using an ArF excimer laser immersion exposure apparatus (“NSR-S610C” manufactured by NIKON), and then the film thickness was measured to obtain the film thickness A. Subsequently, after performing PEB for 60 seconds at 90 degreeC, the film thickness measurement was implemented again and the film thickness B was calculated | required. 100 × (A−B) / A (%) was calculated from the values of the film thickness A and the film thickness B, and the value of the film shrinkage rate by this PEB was used as an index of the film shrinkage inhibition property. It shows that a film shrinkage | contraction suppression property is so good that a value is small. The film shrinkage inhibiting property can be evaluated as “good” when it is 20% or less, and “bad” when it exceeds 20%.

Figure 2018005064
Figure 2018005064

<レジストパターンの形成(2)>(ホールパターン、有機溶媒現像)
[実施例106〜137及び比較例25〜36]
12インチのシリコンウエハー表面に、スピンコーター(東京エレクトロン社の「CLEAN TRACK ACT12」)を使用して、下層反射防止膜形成用組成物(日産化学工業社の「ARC66」)を塗工した後、205℃で60秒間加熱することにより、平均厚み105nmの下層反射防止膜を形成した。この下層反射防止膜上に、上記スピンコーターを使用して、上記調製した感放射線性樹脂組成物を塗工し、90℃で60秒間PBを行った。その後、23℃で30秒間冷却し、平均厚み90nmのレジスト膜を形成した。次に、このレジスト膜を、ArFエキシマレーザー液浸露光装置(NIKON社の「NSR−S610C」)を用い、NA=1.3、クロスポール(シグマ0.977/0.782)の光学条件にて、45nmホール/90nmピッチのパターン形成用のマスクを介して露光した。露光後、90℃60秒間PEBを行った。その後、酢酸n−ブチルを用いて有機溶媒現像し、乾燥してネガ型のレジストパターンを形成した。このレジストパターン形成の際、ターゲット寸法が45nmホールに形成される露光量を最適露光量とした。
<Formation of resist pattern (2)> (Hole pattern, organic solvent development)
[Examples 106 to 137 and Comparative Examples 25 to 36]
After applying a composition for forming a lower antireflection film (“ARC66” from Nissan Chemical Industries, Ltd.) using a spin coater (“CLEAN TRACK ACT12” from Tokyo Electron) on the surface of a 12-inch silicon wafer, By heating at 205 ° C. for 60 seconds, a lower antireflection film having an average thickness of 105 nm was formed. On the lower antireflection film, the prepared radiation sensitive resin composition was applied using the spin coater, and PB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. Then, it cooled at 23 degreeC for 30 second, and formed the resist film with an average thickness of 90 nm. Next, this resist film was subjected to an optical condition of NA = 1.3 and cross pole (Sigma 0.977 / 0.782) using an ArF excimer laser immersion exposure apparatus (“NSR-S610C” manufactured by NIKON). Then, exposure was performed through a mask for pattern formation of 45 nm holes / 90 nm pitch. After the exposure, PEB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. Thereafter, the organic solvent was developed using n-butyl acetate and dried to form a negative resist pattern. When this resist pattern was formed, the exposure amount with which the target dimension was formed in a 45 nm hole was determined as the optimum exposure amount.

<評価>
上記形成したレジストパターン(ホールパターン)について下記方法に従って測定することにより、各感放射線性樹脂組成物を下記項目について評価した。なお、レジストパターンの測長には走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社の「CG−4100」)を用いた。評価結果を下記表7に示す。
<Evaluation>
By measuring according to the following method about the formed resist pattern (hole pattern), each radiation sensitive resin composition was evaluated about the following item. A scanning electron microscope (Hitachi High-Technologies “CG-4100”) was used for measuring the resist pattern. The evaluation results are shown in Table 7 below.

[MEEF性能]
上記最適露光量にて、46nm、45.5nm、44.5nm、44nmホールパターン形成用マスクをそれぞれ用い、90nmピッチのホールパターンを形成した際のホールサイズを測長した。ホールパターン形成用マスクサイズ(nm)を横軸に、露光後にレジスト膜に形成されたホールパターンサイズ(nm)を縦軸にプロットした時の直線の傾きを求め、これをMEEF性能とした。MEEF性能は、4.0以下の場合は「良好」と、4.0を超える場合は「不良」と評価できる。
[MEEF performance]
Using the 46 nm, 45.5 nm, 44.5 nm, and 44 nm hole pattern forming masks at the above optimum exposure doses, the hole size when a 90 nm pitch hole pattern was formed was measured. The slope of the straight line when the hole pattern formation mask size (nm) was plotted on the horizontal axis and the hole pattern size (nm) formed on the resist film after exposure was plotted on the vertical axis was determined as MEEF performance. The MEEF performance can be evaluated as “good” when 4.0 or less and “bad” when 4.0 or more.

[CDU性能]
上記最適露光量にて形成した45nmホールパターンの寸法を任意のポイントで計1,800個測長し、ホール径のバラつき(3σ)を求め、これをCDU性能(nm)とした。CDU性能は、3σの値が小さいほど良好であると評価できる。CDU性能は、5.5nm以下の場合は「良好」と、5.5nmを超える場合は「不良」と評価できる。
[CDU performance]
A total of 1,800 dimensions of 45 nm hole patterns formed at the above optimum exposure dose were measured at arbitrary points to determine the hole diameter variation (3σ), which was taken as CDU performance (nm). It can be evaluated that the CDU performance is better as the value of 3σ is smaller. The CDU performance can be evaluated as “good” when it is 5.5 nm or less, and “bad” when it exceeds 5.5 nm.

[解像性]
上記最適露光量以上の露光量にてターゲット寸法が45nmホール90nmピッチとなるマスクパターンを介して露光した際、露光量の増加に伴い得られるホールパターンの最小寸法を解像性(nm)とした。解像性は、35nm以下の場合は「良好」と、35nmを超える場合は「不良」と評価できる。
[Resolution]
When exposure is performed through a mask pattern having a target dimension of 45 nm holes and 90 nm pitch at an exposure amount equal to or greater than the optimum exposure amount, the minimum dimension of the hole pattern obtained with an increase in exposure amount is defined as resolution (nm). . The resolution can be evaluated as “good” when it is 35 nm or less, and “bad” when it exceeds 35 nm.

Figure 2018005064
Figure 2018005064

表6の結果から明らかなように、実施例の感放射線性樹脂組成物は、ArF露光の場合、ラインアンドスペースパターン形成におけるLWR性能、解像性、断面形状の矩形性、焦点深度及びPEB収縮抑制性に優れており、また、表7の結果から明らかなように、ホールパターン形成におけるMEEF性能、CDU性能及び解像性に優れている。   As is clear from the results in Table 6, the radiation-sensitive resin compositions of the examples had LWR performance in line and space pattern formation, resolution, rectangularity of the cross-sectional shape, depth of focus and PEB shrinkage in the case of ArF exposure. As shown in Table 7, it is excellent in suppression, and is excellent in MEEF performance, CDU performance and resolution in hole pattern formation.

[電子線露光用感放射線性樹脂組成物の調製]
[実施例138]
[A]重合体としての(A−1)100質量部、[B]酸発生剤としての(B−1)20質量部、[C]溶媒としての(C−1)4,280質量部及び(C−2)1,830質量部並びに[D]酸拡散制御剤としての(D−1)3.6質量部を混合し、得られた混合物を、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過することにより感放射線性樹脂組成物(J−33)を調製した。
[Preparation of radiation-sensitive resin composition for electron beam exposure]
[Example 138]
[A] 100 parts by mass of (A-1) as a polymer, [B] 20 parts by mass of (B-1) as an acid generator, [C] 4,280 parts by mass of (C-1) as a solvent, and (C-2) 1,830 parts by mass and [D] 3.6 parts by mass of (D-1) acid diffusion controller are mixed, and the resulting mixture is filtered through a membrane filter having a pore size of 0.2 μm. Thus, a radiation sensitive resin composition (J-33) was prepared.

[実施例139〜141及び比較例37]
下記表8に示す種類及び含有量の各成分を用いた以外は、実施例138と同様に操作して、感放射線性樹脂組成物(J−34)〜(J−36)及び(CJ−13)を調製した。
[Examples 139 to 141 and Comparative Example 37]
Except having used each component of the kind and content shown in the following Table 8, it operated similarly to Example 138 and the radiation sensitive resin compositions (J-34)-(J-36) and (CJ-13) ) Was prepared.

Figure 2018005064
Figure 2018005064

<レジストパターンの形成(3)>(有機溶媒現像)
[実施例142〜145及び比較例38]
8インチのシリコンウエハー表面にスピンコーター(東京エレクトロン社の「CLEAN TRACK ACT8」)を使用して、上記調製した感放射線性樹脂組成物を塗工し、90℃で60秒間PBを行った。その後、23℃で30秒間冷却し、平均厚み50nmのレジスト膜を形成した。次に、このレジスト膜に、簡易型の電子線描画装置(日立製作所社の「HL800D」、出力:50KeV、電流密度:5.0A/cm)を用いて電子線を照射した。照射後、120℃で60秒間PEBを行った。その後、酢酸n−ブチルを用いて現像し、乾燥してネガ型のレジストパターンを形成した。
<Formation of resist pattern (3)> (Organic solvent development)
[Examples 142 to 145 and Comparative Example 38]
Using the spin coater (“CLEAN TRACK ACT8” manufactured by Tokyo Electron Ltd.) on the surface of an 8-inch silicon wafer, the prepared radiation sensitive resin composition was applied, and PB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. Then, it cooled at 23 degreeC for 30 second, and formed the resist film with an average thickness of 50 nm. Next, the resist film was irradiated with an electron beam by using a simple electron beam drawing apparatus (“HL800D” manufactured by Hitachi, Ltd., output: 50 KeV, current density: 5.0 A / cm 2 ). After irradiation, PEB was performed at 120 ° C. for 60 seconds. Thereafter, development was performed using n-butyl acetate, followed by drying to form a negative resist pattern.

<評価>
上記形成したレジストパターンについて、上記「レジストパターンの形成(1)」と同様にして、LWR性能、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度について評価した。電子線露光の場合、LWR性能は、5.00nm以下の場合は「良好」と、5.00を超える場合は「不良」と評価できる。評価結果を下記表9に示す。
<Evaluation>
About the formed resist pattern, it carried out similarly to said "resist pattern formation (1)", and evaluated LWR performance, resolution, rectangularity of a cross-sectional shape, and depth of focus. In the case of electron beam exposure, the LWR performance can be evaluated as “good” when it is 5.00 nm or less, and “bad” when it exceeds 5.00. The evaluation results are shown in Table 9 below.

Figure 2018005064
Figure 2018005064

表9の結果から明らかなように、実施例の感放射線性樹脂組成物は、電子線露光の場合、LWR性能、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度に優れている。実施例の感放射線性樹脂組成物は、上述のArF露光の場合と同様、膜収縮抑制性にも優れると推測される。また、一般的に、電子線露光によれば、EUV露光の場合と同様の傾向を示すことが知られており、従って、実施例の感放射線性樹脂組成物によれば、EUV露光の場合においても、LWR性能等に優れると推測される。   As is clear from the results in Table 9, the radiation-sensitive resin compositions of the examples are excellent in LWR performance, resolution, cross-sectional rectangularity and depth of focus in the case of electron beam exposure. It is estimated that the radiation sensitive resin composition of an Example is excellent also in film | membrane shrinkage | contraction suppression property like the case of the above-mentioned ArF exposure. In general, electron beam exposure is known to show the same tendency as in EUV exposure. Therefore, according to the radiation-sensitive resin compositions of the examples, in the case of EUV exposure. Is presumed to be excellent in LWR performance and the like.

本発明の感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法によれば、優れた焦点深度及び膜収縮抑制性を発揮しつつ、LWRが小さく、解像度が高く、断面形状の矩形性に優れるレジストパターンを形成することができる。本発明の重合体は、当該感放射線性樹脂組成物の重合体成分として好適に用いることができる。本発明の化合物は、当該重合体の単量体として好適に用いることができる。従って、これらは、今後さらに微細化が進行すると予想される半導体デバイス製造用に好適に用いることができる。   According to the radiation-sensitive resin composition and the resist pattern forming method of the present invention, a resist pattern that exhibits excellent depth of focus and film shrinkage suppression, low LWR, high resolution, and excellent cross-sectional rectangularity. Can be formed. The polymer of this invention can be used suitably as a polymer component of the said radiation sensitive resin composition. The compound of the present invention can be suitably used as a monomer for the polymer. Accordingly, these can be suitably used for manufacturing semiconductor devices that are expected to be further miniaturized in the future.

Claims (9)

下記式(1)で表される基を含む第1構造単位を有する第1重合体と、
感放射線性酸発生体と、
溶媒と
を含有する感放射線性樹脂組成物。
Figure 2018005064
(式(1)中、R、R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の有機基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。R〜R及びLのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する原子鎖と共に環員数3〜20の環構造を表してもよい。*は、上記第1構造単位における上記式(1)で表される基以外の部分との結合部位を示す。)
A first polymer having a first structural unit containing a group represented by the following formula (1);
A radiation sensitive acid generator;
A radiation-sensitive resin composition containing a solvent.
Figure 2018005064
(In formula (1), R 1 , R 2 and R 3 are each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom. Or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, L is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, and two or more of R 1 to R 5 and L are mutually bonded. And a ring structure having 3 to 20 ring members together with an atomic chain to which these are bonded, * represents a bonding site with a portion other than the group represented by the formula (1) in the first structural unit. Show.)
上記式(1)におけるR及びRが有機基であり、この有機基が置換又は非置換の炭素数1〜16の1価の炭化水素基である請求項1に記載の感放射線性樹脂組成物。 The radiation sensitive resin according to claim 1, wherein R 4 and R 5 in the formula (1) are organic groups, and the organic group is a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms. Composition. 上記式(1)におけるR、R及びRの有機基が、置換又は非置換の炭素数1〜16の1価の炭化水素基である請求項1又は請求項2に記載の感放射線性樹脂組成物。 The radiation-sensitive composition according to claim 1 or 2, wherein the organic group of R 1 , R 2 and R 3 in the formula (1) is a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms. Resin composition. 上記R及びRの置換又は非置換の炭素数1〜16の1価の炭化水素基が、下記式(2)で表される請求項3に記載の感放射線性樹脂組成物。
Figure 2018005064
(式(a)中、Rは、置換又は非置換の炭素数1〜15の1価の炭化水素基である。**は、上記式(1)におけるRが結合する炭素原子に隣接する酸素原子又はRが結合する炭素原子に隣接する酸素原子に結合する部位を示す。)
The radiation sensitive resin composition according to claim 3, wherein the substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms of R 1 and R 2 is represented by the following formula (2).
Figure 2018005064
(In Formula (a), R 6 is a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms. ** is adjacent to the carbon atom to which R 4 in Formula (1) is bonded. And a site bonded to the oxygen atom adjacent to the carbon atom to which R 5 is bonded or R 5 is bonded.)
上記式(1)におけるLとRとが互いに合わせられこれらが結合する原子鎖と共に構成される環員数5〜20の環構造を表す請求項1又は請求項2に記載の感放射線性樹脂組成物。 The radiation-sensitive resin composition according to claim 1 or claim 2 represents a ring structure of L and R 3 and configured ring members 5 to 20 in conjunction with the keyed atom chain to which they are bound to each other in the above equation (1) object. 上記第1構造単位が、下記式(A)で表される請求項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。
Figure 2018005064
(式(A)中、Zは、上記式(1)で表される基である。Yは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又はメチル基である。Rは、水素原子、フッ素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。)
The radiation sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the first structural unit is represented by the following formula (A).
Figure 2018005064
(In Formula (A), Z is a group represented by Formula (1) above. Y is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 7 and R 8 are Each independently represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 9 is a hydrogen atom, a fluorine atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms.)
基板の一方の面に、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物を塗工する工程と、
上記塗工工程により得られるレジスト膜を露光する工程と、
上記露光されたレジスト膜を現像する工程と
を備えるレジストパターン形成方法。
A step of applying the radiation-sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 6 to one surface of the substrate;
Exposing the resist film obtained by the coating step;
And a step of developing the exposed resist film.
下記式(1)で表される基を含む構造単位を有する重合体。
Figure 2018005064
(式(1)中、R、R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の有機基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。R〜R及びLのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する原子鎖と共に環員数3〜20の環構造を表してもよい。*は、上記構造単位における上記式(1)で表される基以外の部分との結合部位を示す。)
The polymer which has a structural unit containing group represented by following formula (1).
Figure 2018005064
(In formula (1), R 1 , R 2 and R 3 are each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom. Or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, L is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, and two or more of R 1 to R 5 and L are mutually bonded. Together with the atomic chain to which these are bonded, a ring structure having 3 to 20 ring members may be represented, and * represents a bonding site with a portion other than the group represented by the formula (1) in the structural unit. )
下記式(i)で表される化合物。
Figure 2018005064
(式(i)中、R、R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の有機基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。R〜R及びLのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する原子鎖と共に環員数3〜20の環構造を表してもよい。R10は、重合性炭素−炭素二重結合を含む1価の基である。)

A compound represented by the following formula (i).
Figure 2018005064
(In formula (i), R 1 , R 2 and R 3 are each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom. Or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, L is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, and two or more of R 1 to R 5 and L are mutually bonded. And a ring structure having 3 to 20 ring members together with an atomic chain to which these are bonded, R 10 is a monovalent group containing a polymerizable carbon-carbon double bond.)

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