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JP7602730B2 - Radiation-sensitive resin composition and method for forming resist pattern using same - Google Patents
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JP7602730B2 - Radiation-sensitive resin composition and method for forming resist pattern using same - Google Patents

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Description

本発明は、感放射線性樹脂組成物及びそれを用いたレジストパターンの形成方法並びに光酸発生剤として使用可能な化合物等に関する。The present invention relates to a radiation-sensitive resin composition, a method for forming a resist pattern using the same, and a compound that can be used as a photoacid generator.

半導体素子における微細な回路形成にレジスト組成物を用いるフォトリソグラフィー技術が利用されている。代表的な手順として、例えば、レジスト組成物の被膜に対するマスクパターンを介した放射線照射による露光で酸を発生させ、その酸を触媒とする反応により露光部と未露光部とにおいて樹脂のアルカリ系や有機系の現像液に対する溶解度の差を生じさせることで、基板上にレジストパターンを形成する。Photolithography techniques using resist compositions are used to form fine circuits in semiconductor elements. In a typical procedure, for example, a coating of the resist composition is exposed to radiation through a mask pattern to generate an acid, which is then catalyzed by a reaction that creates a difference in the solubility of the resin in alkaline or organic developers between exposed and unexposed areas, forming a resist pattern on a substrate.

上記フォトリソグラフィー技術ではArFエキシマレーザー等の短波長の放射線を利用したり、さらに露光装置のレンズとレジスト膜との間の空間を液状媒体で満たした状態で露光を行う液浸露光法(リキッドイマージョンリソグラフィー)を用いたりしてパターン微細化を推進している。次世代技術として、電子線、X線及びEUV(極端紫外線)等のより短波長の放射線を用いたリソグラフィーも検討されつつある。The photolithography technology described above promotes finer patterns by using short-wavelength radiation such as ArF excimer lasers, and further by using liquid immersion lithography, in which exposure is performed with the space between the lens of the exposure device and the resist film filled with a liquid medium. Lithography using even shorter-wavelength radiation such as electron beams, X-rays, and EUV (extreme ultraviolet) is also being considered as a next-generation technology.

露光技術の進展に伴い、レジスト組成物の主要成分である光酸発生剤についても感度や解像度等の向上についての試みが進められている。ミクロン単位からサブミクロン単位までのパターン解像度を有するレジスト組成物として、プラズマエッチング耐性が高いヒドロキシスチレン系重合体と、スルホン酸基が結合した炭素を第二級炭素又は第三級炭素とした光酸発生剤とを含む感光性組成物が提案されている(特許文献1)。As exposure technology advances, attempts are being made to improve the sensitivity and resolution of photoacid generators, which are a major component of resist compositions. As a resist composition with pattern resolution on the micron to submicron level, a photosensitive composition has been proposed that contains a hydroxystyrene polymer with high plasma etching resistance and a photoacid generator in which the carbon bonded to a sulfonic acid group is a secondary or tertiary carbon (Patent Document 1).

また、ArF世代ではヒドロキシスチレン系重合体に代えて吸収の少ない脂環式構造を保護基として備える樹脂が用いられているが、上記ヒドロキシスチレン系重合体と併用していた光酸発生剤では、脂環式構造を有する樹脂の脱保護を進行させるには酸強度が不十分であることから、脱保護に十分な酸強度を有する酸を与える光酸発生剤として、スルホン酸基の近位炭素をフッ素で置換した酸発生剤が実用化されている(特許文献2)。In addition, in the ArF generation, resins having a less absorbent alicyclic structure as a protecting group are used instead of hydroxystyrene-based polymers. However, the photoacid generators used in combination with the above-mentioned hydroxystyrene-based polymers do not have sufficient acid strength to proceed with the deprotection of resins having an alicyclic structure. Therefore, photoacid generators in which the proximal carbon of the sulfonic acid group is substituted with fluorine have been put into practical use as photoacid generators that provide acids with sufficient acid strength for deprotection (Patent Document 2).

特開平10-10715号公報Japanese Patent Application Publication No. 10-10715 特開2002-214774号公報JP 2002-214774 A

近年、レジストパターンの微細化が進行する中、上記解像度のさらなる向上が求められており、露光工程における感度やレジストパターンの線幅のバラつきを示すラインウィドゥスラフネス(LWR)性能等を含め、レジスト諸性能のさらなる向上が求められている。特に、上記LWR性能と高感度化の並立が求められている。さらに、電子線露光等の次世代露光技術でも同等以上のレジスト諸性能が要求される。しかしながら、従来の感放射線性樹脂組成物では全ての特性を十分なレベルで得られていない。In recent years, as resist patterns have become finer, there has been a demand for further improvements in the above resolution, and further improvements in resist performance, including sensitivity in the exposure process and line width roughness (LWR) performance, which indicates the variation in line width of the resist pattern, are also required. In particular, there is a demand for the above LWR performance to be achieved in parallel with high sensitivity. Furthermore, next-generation exposure technologies such as electron beam exposure also require resist performance that is equal to or better than the above. However, conventional radiation-sensitive resin compositions have not been able to achieve all of the properties at a sufficient level.

このような事情のものと、本発明は、例えば、次世代露光技術を適用した場合でも、優れた感度、解像度やLWR性能を十分なレベルで発揮可能な感放射線性樹脂組成物及びそれを用いたレジストパターンの形成方法、並びにそれらに使用可能なスルホニウム塩化合物ないし光酸発生剤を提供することを目的とする。In light of these circumstances, the present invention aims to provide a radiation-sensitive resin composition that can exhibit excellent sensitivity, resolution and LWR performance at sufficient levels, even when next-generation exposure technology is applied, a method for forming a resist pattern using the same, and a sulfonium salt compound or photoacid generator that can be used therein.

本発明者らは、本課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、特定構造の感放射線性酸発生剤を用いることにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。As a result of extensive research into solving this problem, the inventors discovered that the above objective can be achieved by using a radiation-sensitive acid generator with a specific structure, and thus completed the present invention.

すなわち、本発明は、
下記式(1)で表されるスルホニウム塩化合物、酸解離性基を有する構造単位を含む樹脂、及び、溶剤を含む感放射線性樹脂組成物に関する。

Figure 0007602730000001
(式中、
f1、及び、Rf2は、それぞれ独立して、電子求引性基であって、
、及び、Rは、それぞれ独立して、有機基又は水酸基であって、
nは、0~2の整数であって、
l1は、0~5+2nの整数であって、l1が2~5+2nの場合には、複数のRf1は、一部又は全部が同一又は異なり、
m1は、0~6の整数であって、m1が2~6の場合には、複数のRf2は、一部又は全部が同一又は異なり、
p1は、0~5+2nの整数であって、p1が2~5+2nの場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なり、
q1は、0~6の整数であって、q1が2~6の場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なり、
l1+p1は、0~5+2nであって、
m1+q1は、0~6であって、
l1、又は、m1の少なくとも1つは、1以上の整数であって、
は、アニオンである。) That is, the present invention provides
The present invention relates to a radiation-sensitive resin composition comprising a sulfonium salt compound represented by the following formula (1), a resin containing a structural unit having an acid-dissociable group, and a solvent.
Figure 0007602730000001
(Wherein,
R f1 and R f2 each independently represent an electron-withdrawing group,
R 1 and R 2 each independently represent an organic group or a hydroxyl group;
n is an integer from 0 to 2,
l1 is an integer of 0 to 5+2n, and when l1 is an integer of 2 to 5+2n, a plurality of R f1s are partly or entirely the same or different;
m1 is an integer of 0 to 6, and when m1 is an integer of 2 to 6, a plurality of R f2 are partly or entirely the same or different;
p1 is an integer of 0 to 5+2n, and when p1 is an integer of 2 to 5+2n, a plurality of R 1's are partly or entirely the same or different;
q1 is an integer of 0 to 6, and when q1 is an integer of 2 to 6, some or all of the R 2's are the same or different;
l1+p1 is 0 to 5+2n,
m1+q1 is 0 to 6,
At least one of l1 or m1 is an integer of 1 or more,
Z 1 - is an anion.

本発明の感放射線性樹脂組成物は、上記式(1)で表されるスルホニウム塩化合物、酸解離性基を有する構造単位を含む樹脂、及び、溶剤を含むため、露光工程における感度やLWR性能等のいずれも優れたレベルで発揮可能となる。The radiation-sensitive resin composition of the present invention contains a sulfonium salt compound represented by the above formula (1), a resin containing a structural unit having an acid-dissociable group, and a solvent, and therefore is capable of exhibiting excellent levels of sensitivity and LWR performance in the exposure process.

また、本発明の感放射線性樹脂組成物において、上記スルホニウム塩化合物は、下記一般式(2)で表される場合を、好ましい例としてあげることができる。

Figure 0007602730000002
(式中、
f3、及び、Rf4は、それぞれ独立して、電子求引性基であって、
、及び、Rは、それぞれ独立して、有機基又は水酸基であって、
l2は、0~5の整数であって、l2が2~5の場合には、複数のRf3は、一部又は全部が同一又は異なり、
m2は、0~6の整数であって、m2が2~6の場合には、複数のRf4は、一部又は全部が同一又は異なり、
p2は、0~5の整数であって、p2が2~5の場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なり、
q2は、0~6の整数であって、q2が2~6の場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なり、
l2+p2は、0~5であって、
m2+q2は、0~6であって、
l2、又は、m2の少なくとも1つは、1以上の整数であって、
は、アニオンである。)
上記構成を有することにより、より確実にレジスト諸性能が向上したものとすることができる。 In the radiation-sensitive resin composition of the present invention, the sulfonium salt compound is preferably represented by the following general formula (2):
Figure 0007602730000002
(Wherein,
R f3 and R f4 each independently represent an electron-withdrawing group,
R 3 and R 4 each independently represent an organic group or a hydroxyl group;
l2 is an integer of 0 to 5, and when l2 is an integer of 2 to 5, a plurality of R f3 are partly or entirely the same or different;
m2 is an integer of 0 to 6, and when m2 is an integer of 2 to 6, a plurality of R f4s are partly or entirely the same or different;
p2 is an integer of 0 to 5, and when p2 is an integer of 2 to 5, some or all of the R 3's are the same or different;
q2 is an integer of 0 to 6, and when q2 is an integer of 2 to 6, some or all of the R 4s are the same or different;
l2+p2 is 0 to 5,
m2+q2 is 0 to 6,
At least one of l2 or m2 is an integer of 1 or more,
Z 2 - is an anion.
By having the above-mentioned constitution, various resist properties can be improved more reliably.

また、本発明の感放射線性樹脂組成物において、上記スルホニウム塩化合物は、下記一般式(3)で表される場合を、他の好ましい例としてあげることができる。

Figure 0007602730000003
(式中、
f5、及び、Rf6は、それぞれ独立して、電子求引性基であって、
、及び、Rは、それぞれ独立して、有機基又は水酸基であって、
l3は、0~7の整数であって、l3が2~7の場合には、複数のRf5は、一部又は全部が同一又は異なり、
m3は、0~6の整数であって、m3が2~6の場合には、複数のRf6は、一部又は全部が同一又は異なり、
p3は、0~7の整数であって、p3が2~7の場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なり、
q3は、0~6の整数であって、q3が2~6の場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なり、
l3+p3は、0~7であって、
m3+q3は、0~6であって、
l3、又は、m3の少なくとも1つは、1以上の整数であって、
は、アニオンである。)
上記構成を有することにより、より確実にレジスト諸性能が向上したものとすることができる。 In the radiation-sensitive resin composition of the present invention, another preferred example of the sulfonium salt compound is one represented by the following general formula (3).
Figure 0007602730000003
(Wherein,
R f5 and R f6 each independently represent an electron-withdrawing group,
R 5 and R 6 each independently represent an organic group or a hydroxyl group;
l3 is an integer of 0 to 7, and when l3 is an integer of 2 to 7, a plurality of R f5s are partly or entirely the same or different;
m3 is an integer of 0 to 6, and when m3 is an integer of 2 to 6, a plurality of R f6 are partly or entirely the same or different;
p3 is an integer of 0 to 7, and when p3 is an integer of 2 to 7, some or all of the R 5s are the same or different;
q3 is an integer of 0 to 6, and when q3 is an integer of 2 to 6, some or all of the R 6s are the same or different;
l3+p3 is 0 to 7,
m3+q3 is 0 to 6,
At least one of l3 or m3 is an integer of 1 or more,
Z 3 - is an anion.
By having the above-mentioned constitution, various resist properties can be improved more reliably.

また、本発明の感放射線性樹脂組成物において、上記Rf3が、チエニルカチオン結合部に対してパラ位にある場合を、好ましい例としてあげることができる。上記構成を有することにより、より確実にレジスト諸性能が向上したものとなりうる。 In the radiation-sensitive resin composition of the present invention, the R f3 is preferably located at the para position relative to the thienyl cation bond. By having the above-mentioned structure, various resist properties can be improved more reliably.

また、本発明の感放射線性樹脂組成物において、上記電子求引性基は、少なくとも1以上の、水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換されている炭素数1~6のアルキル基、ハロゲン原子、アルキルスルフォニル基、シアノ基、又は、アリールスルフォニル基を含むことが好ましい。上記構成を有することにより、より確実にレジスト諸性能が向上したものとなりうる。 In the radiation-sensitive resin composition of the present invention, the electron-withdrawing group preferably contains at least one alkyl group having 1 to 6 carbon atoms in which some or all of the hydrogen atoms have been substituted with halogen atoms, a halogen atom, an alkylsulfonyl group, a cyano group, or an arylsulfonyl group. By having the above-mentioned structure, various resist performances can be improved more reliably.

また、本発明の感放射線性樹脂組成物において、上記ハロゲン原子は、フッ素原子である場合を、好ましい例としてあげることができる。上記構成を有することにより、より確実にレジスト諸性能が向上したものとなりうる。In addition, in the radiation-sensitive resin composition of the present invention, the halogen atom is preferably a fluorine atom. By having the above-mentioned structure, various resist properties can be more reliably improved.

また、本発明の感放射線性樹脂組成物において、上記有機基は、置換されていてもよい、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、エステル基、アルデヒド基、ケトン基、アセタール基、ケタール基、エーテル基、アミド基、シクロアルキル基、又は、フェニル基を含むことが好ましい。上記構成を有することにより、より確実にレジスト諸性能が向上したものとなりうる。 In the radiation-sensitive resin composition of the present invention, the organic group preferably contains an optionally substituted alkyl group, hydroxyalkyl group, ester group , aldehyde group, ketone group, acetal group, ketal group, ether group, amide group, cycloalkyl group, or phenyl group. By having the above-mentioned structure, various resist performances can be improved more reliably.

また、本発明の感放射線性樹脂組成物において、上記アニオンは、酸アニオン部位を有する場合を、好ましい例としてあげることができる。上記構成を有することにより、より確実にレジスト諸性能が向上したものとなりうる。In addition, in the radiation-sensitive resin composition of the present invention, the anion preferably has an acid anion moiety. By having the above-mentioned structure, various resist properties can be more reliably improved.

また、本発明の感放射線性樹脂組成物において、上記酸アニオン部位は、スルホン酸アニオン部位、カルボン酸アニオン部位、又は、塩化物イオン部であることが好ましい。上記構成を有することにより、より確実にレジスト諸性能が向上したものとなりうる。In addition, in the radiation-sensitive resin composition of the present invention, the acid anion moiety is preferably a sulfonate anion moiety, a carboxylate anion moiety, or a chloride ion moiety. By having the above-mentioned structure, various resist performances can be more reliably improved.

また、本発明の感放射線性樹脂組成物において、上記スルホニウム塩化合物の含有量は、上記樹脂100質量部に対して0.5質量部以上100質量部以下である場合を、好ましい例としてあげることができる。上記構成を有することにより、より確実にレジスト諸性能が向上したものとなりうる。In addition, in the radiation-sensitive resin composition of the present invention, the content of the sulfonium salt compound is preferably 0.5 parts by mass or more and 100 parts by mass or less per 100 parts by mass of the resin. By having the above-mentioned configuration, the resist performance can be more reliably improved.

一方、本発明は、
上記感放射線性樹脂組成物によりレジスト膜を形成する工程(1)、
上記レジスト膜を露光する工程(2)、及び
上記露光されたレジスト膜を現像する工程(3)を含む、レジストパターンの形成方法に関する。
On the other hand, the present invention is
A step (1) of forming a resist film from the radiation-sensitive resin composition;
The present invention relates to a method for forming a resist pattern, comprising: a step (2) of exposing the resist film to light; and a step (3) of developing the exposed resist film.

本発明のレジストパターンの形成方法は、下記式(1)で表されるスルホニウム塩化合物、酸解離性基を有する構造単位を含む樹脂、及び、溶剤を含む感放射線性樹脂組成物等を、例えば、基板上に直接又は間接に塗布してレジスト膜を形成する工程を含むため、露光工程における感度やレジストパターンの線幅のバラつきを示すラインウィドゥスラフネス(LWR)性能等のいずれも優れたレベルで発揮可能となる。The method for forming a resist pattern of the present invention includes a step of forming a resist film by, for example, directly or indirectly applying a radiation-sensitive resin composition containing a sulfonium salt compound represented by the following formula (1), a resin containing a structural unit having an acid-dissociable group, and a solvent onto a substrate, thereby making it possible to achieve excellent levels of both sensitivity in the exposure step and line width roughness (LWR) performance, which indicates the variation in line width of the resist pattern.

また、本発明のレジストパターンの形成方法において、上記露光する工程で用いる放射線が、ArF、極端紫外線(EUV)、X線、又は、電子線(EB)であることが好ましい。上記構成を有することにより、より確実にレジスト諸性能が向上したものとなりうる。In addition, in the resist pattern forming method of the present invention, it is preferable that the radiation used in the exposure step is ArF, extreme ultraviolet (EUV), X-rays, or electron beam (EB). By having the above configuration, the resist performance can be more reliably improved.

また、本発明は、さらに、上記方法により形成されたレジストパターンをマスクにして基板にパターンを形成する工程(4-1)を含む、基板の加工方法に関する。The present invention also relates to a method for processing a substrate, further comprising a step (4-1) of forming a pattern on a substrate using the resist pattern formed by the above method as a mask.

また、本発明は、さらに、上記方法により形成されたレジストパターンをマスクにして金属膜を形成する工程(4-2)を含む、金属膜パターンの製造方法に関する。The present invention also relates to a method for producing a metal film pattern, which further includes a step (4-2) of forming a metal film using the resist pattern formed by the above method as a mask.

本発明の基板の加工方法、及び、金属膜パターンの製造方法は、上記の下記式(1)で表されるスルホニウム塩化合物、酸解離性基を有する構造単位を含む樹脂、及び、溶剤を含む感放射線性樹脂組成物等を、例えば、基板上に直接又は間接に塗布してレジスト膜を形成する工程を含むため、各々、高品位の基板パターン、及び、金属膜パターンの加工が可能となる。The substrate processing method and metal film pattern manufacturing method of the present invention include a step of forming a resist film, for example, by directly or indirectly applying a radiation-sensitive resin composition containing a sulfonium salt compound represented by the above-mentioned formula (1) below, a resin containing a structural unit having an acid-dissociable group, and a solvent onto a substrate, thereby making it possible to process high-quality substrate patterns and metal film patterns, respectively.

他方、本発明は、
下記式(1)で表される、スルホニウム塩化合物に関する。

Figure 0007602730000004
(式中、
f1、及び、Rf2は、それぞれ独立して、電子求引性基であって、
、及び、Rは、それぞれ独立して、有機基又は水酸基であって、
nは、0~2の整数であって、
l1は、0~5+2nの整数であって、l1が2~5+2nの場合には、複数のRf1は、一部又は全部が同一又は異なり、
m1は、0~6の整数であって、m1が2~6の場合には、複数のRf2は、一部又は全部が同一又は異なり、
p1は、0~5+2nの整数であって、p1が2~5+2nの場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なり、
q1は、0~6の整数であって、q1が2~6の場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なり、
l1+p1は、0~5+2nであって、
m1+q1は、0~6であって、
l1、又は、m1の少なくとも1つは、1以上の整数であって、
は、アニオンである。) On the other hand, the present invention is
The present invention relates to a sulfonium salt compound represented by the following formula (1).
Figure 0007602730000004
(Wherein,
R f1 and R f2 each independently represent an electron-withdrawing group,
R 1 and R 2 each independently represent an organic group or a hydroxyl group;
n is an integer from 0 to 2,
l1 is an integer of 0 to 5+2n, and when l1 is an integer of 2 to 5+2n, a plurality of R f1s are partly or entirely the same or different;
m1 is an integer of 0 to 6, and when m1 is an integer of 2 to 6, a plurality of R f2 are partly or entirely the same or different;
p1 is an integer of 0 to 5+2n, and when p1 is an integer of 2 to 5+2n, a plurality of R 1's are partly or entirely the same or different;
q1 is an integer of 0 to 6, and when q1 is an integer of 2 to 6, some or all of the R 2's are the same or different;
l1+p1 is 0 to 5+2n,
m1+q1 is 0 to 6,
At least one of l1 or m1 is an integer of 1 or more,
Z 1 - is an anion.

本発明のスルホニウム塩化合物は、上記式(1)で表されるスルホニウム塩化合物であるため、例えば、これを含む感放射線性樹脂組成物を用いた場合、露光工程における感度やLWR性能等のいずれも優れたレベルで発揮可能となる。The sulfonium salt compound of the present invention is a sulfonium salt compound represented by the above formula (1), and therefore, for example, when a radiation-sensitive resin composition containing this is used, it is possible to achieve excellent levels of sensitivity and LWR performance in the exposure process.

また、本発明のスルホニウム塩化合物において、上記スルホニウム塩化合物は、下記一般式(2)で表される場合を、好ましい例としてあげることができる。

Figure 0007602730000005
(式中、
f3、及び、Rf4は、それぞれ独立して、電子求引性基であって、
、及び、Rは、それぞれ独立して、有機基又は水酸基であって、
l2は、0~5の整数であって、l2が2~5の場合には、複数のRf3は、一部又は全部が同一又は異なり、
m2は、0~6の整数であって、m2が2~6の場合には、複数のRf4は、一部又は全部が同一又は異なり、
p2は、0~5の整数であって、p2が2~5の場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なり、
q2は、0~6の整数であって、q2が2~6の場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なり、
l2+p2は、0~5であって、
m2+q2は、0~6であって、
l2、又は、m2の少なくとも1つは、1以上の整数であって、
は、アニオンである。)
上記構成を有することにより、より確実にレジスト諸性能が向上したものとすることができる。 In the sulfonium salt compound of the present invention, the sulfonium salt compound represented by the following general formula (2) can be given as a preferred example.
Figure 0007602730000005
(Wherein,
R f3 and R f4 each independently represent an electron-withdrawing group,
R 3 and R 4 each independently represent an organic group or a hydroxyl group;
l2 is an integer of 0 to 5, and when l2 is an integer of 2 to 5, a plurality of R f3 are partly or entirely the same or different;
m2 is an integer of 0 to 6, and when m2 is an integer of 2 to 6, a plurality of R f4s are partly or entirely the same or different;
p2 is an integer of 0 to 5, and when p2 is an integer of 2 to 5, some or all of the R 3's are the same or different;
q2 is an integer of 0 to 6, and when q2 is an integer of 2 to 6, some or all of the R 4s are the same or different;
l2+p2 is 0 to 5,
m2+q2 is 0 to 6,
At least one of l2 or m2 is an integer of 1 or more,
Z 2 - is an anion.
By having the above-mentioned constitution, various resist properties can be improved more reliably.

また、本発明のスルホニウム塩化合物において、上記スルホニウム塩化合物は、下記一般式(3)で表される場合を、他の好ましい例としてあげることができる。

Figure 0007602730000006
(式中、
f5、及び、Rf6は、それぞれ独立して、電子求引性基であって、
、及び、Rは、それぞれ独立して、有機基又は水酸基であって、
l3は、0~7の整数であって、l3が2~7の場合には、複数のRf5は、一部又は全部が同一又は異なり、
m3は、0~6の整数であって、m3が2~6の場合には、複数のRf6は、一部又は全部が同一又は異なり、
p3は、0~7の整数であって、p3が2~7の場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なり、
q3は、0~6の整数であって、q3が2~6の場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なり、
l3+p3は、0~7であって、
m3+q3は、0~6であって、
l3、又は、m3の少なくとも1つは、1以上の整数であって、
は、アニオンである。)
上記構成を有することにより、より確実にレジスト諸性能が向上したものとすることができる。 In addition, in the sulfonium salt compound of the present invention, the sulfonium salt compound represented by the following general formula (3) can be given as another preferred example.
Figure 0007602730000006
(Wherein,
R f5 and R f6 each independently represent an electron-withdrawing group,
R 5 and R 6 each independently represent an organic group or a hydroxyl group;
l3 is an integer of 0 to 7, and when l3 is an integer of 2 to 7, a plurality of R f5s are partly or entirely the same or different;
m3 is an integer of 0 to 6, and when m3 is an integer of 2 to 6, a plurality of R f6 are partly or entirely the same or different;
p3 is an integer of 0 to 7, and when p3 is an integer of 2 to 7, some or all of the R 5s are the same or different;
q3 is an integer of 0 to 6, and when q3 is an integer of 2 to 6, some or all of the R 6s are the same or different;
l3+p3 is 0 to 7,
m3+q3 is 0 to 6,
At least one of l3 or m3 is an integer of 1 or more,
Z 3 - is an anion.
By having the above-mentioned constitution, various resist properties can be improved more reliably.

また、本発明のスルホニウム塩化合物において、上記Rf3が、チエニルカチオン結合部に対してパラ位にある場合を、好ましい例としてあげることができる。上記構成を有することにより、より確実にレジスト諸性能が向上したものとなりうる。 In addition, in the sulfonium salt compound of the present invention, the above-mentioned Rf3 is preferably located at the para-position relative to the thienyl cation bond. By having the above-mentioned structure, various resist properties can be improved more reliably.

また、本発明のスルホニウム塩化合物において、上記電子求引性基は、少なくとも1以上の、水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されている炭素数1~6のアルキル基、ハロゲン原子、アルキルスルフォニル基、又は、アリールスルフォニル基を含むことが好ましい。上記構成を有することにより、より確実にレジスト諸性能が向上したものとなりうる。In addition, in the sulfonium salt compound of the present invention, the electron-withdrawing group preferably contains at least one alkyl group having 1 to 6 carbon atoms in which some or all of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, a halogen atom, an alkylsulfonyl group, or an arylsulfonyl group. By having the above-mentioned configuration, various resist performances can be improved more reliably.

また、本発明は、上記記載のスルホニウム塩化合物を含む、光酸発生剤に関する。The present invention also relates to a photoacid generator comprising the sulfonium salt compound described above.

本発明の光酸発生剤は、上記で表されるスルホニウム塩化合物であるため、例えば、これを含む感放射線性樹脂組成物を用いた場合、露光工程における感度やLWR性能等のいずれも優れたレベルで発揮可能となる。Since the photoacid generator of the present invention is a sulfonium salt compound as described above, for example, when a radiation-sensitive resin composition containing this is used, it is possible to achieve excellent levels of sensitivity and LWR performance in the exposure process.

以下、本発明の実施形態について、詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。 The following describes in detail the embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to these embodiments.

<感放射線性樹脂組成物>
本発明の感放射線性樹脂組成物は、下記式(1)で表されるスルホニウム塩化合物、酸解離性基を有する構造単位を含む樹脂、及び、溶剤を含む。

Figure 0007602730000007
(式中、
f1、及び、Rf2は、それぞれ独立して、電子求引性基であって、
、及び、Rは、それぞれ独立して、有機基又は水酸基であって、
nは、0~2の整数であって、
l1は、0~5+2nの整数であって、l1が2~5+2nの場合には、複数のRf1は、一部又は全部が同一又は異なり、
m1は、0~6の整数であって、m1が2~6の場合には、複数のRf2は、一部又は全部が同一又は異なり、
p1は、0~5+2nの整数であって、p1が2~5+2nの場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なり、
q1は、0~6の整数であって、q1が2~6の場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なり、
l1+p1は、0~5+2nであって、
m1+q1は、0~6であって、
l1、又は、m1の少なくとも1つは、1以上の整数であって、
は、アニオンである。) <Radiation-sensitive resin composition>
The radiation-sensitive resin composition of the present invention contains a sulfonium salt compound represented by the following formula (1), a resin containing a structural unit having an acid-dissociable group, and a solvent.
Figure 0007602730000007
(Wherein,
R f1 and R f2 each independently represent an electron-withdrawing group,
R 1 and R 2 each independently represent an organic group or a hydroxyl group;
n is an integer from 0 to 2,
l1 is an integer of 0 to 5+2n, and when l1 is an integer of 2 to 5+2n, a plurality of R f1s are partly or entirely the same or different;
m1 is an integer of 0 to 6, and when m1 is an integer of 2 to 6, a plurality of R f2 are partly or entirely the same or different;
p1 is an integer of 0 to 5+2n, and when p1 is an integer of 2 to 5+2n, a plurality of R 1's are partly or entirely the same or different;
q1 is an integer of 0 to 6, and when q1 is an integer of 2 to 6, some or all of the R 2's are the same or different;
l1+p1 is 0 to 5+2n,
m1+q1 is 0 to 6,
At least one of l1 or m1 is an integer of 1 or more,
Z 1 - is an anion.

上記組成物は、本発明の効果を損なわない限り、他の任意成分を含んでいてもよい。The composition may contain other optional ingredients as long as they do not impair the effect of the present invention.

(酸解離性基を有する構造単位を含む樹脂)
本発明における酸解離性基を有する構造単位を含む樹脂(以下、樹脂(A)ともいう)は、例えば、フェノール性水酸基を有する構造単位(a1)及び環状構造を含む酸解離性基を有する構造単位(a2)を有する重合体の集合体である(以下、この樹脂を「ベース樹脂」ともいう。)。
(Resin Containing a Structural Unit Having an Acid-Dissociable Group)
The resin containing a structural unit having an acid dissociable group in the present invention (hereinafter, also referred to as resin (A)) is, for example, an assembly of polymers having a structural unit (a1) having a phenolic hydroxyl group and a structural unit (a2) having an acid dissociable group containing a cyclic structure (hereinafter, this resin is also referred to as a "base resin").

ベース樹脂たる樹脂(A)は、構造単位(a1)及び構造単位(a2)以外のその他の構造単位を有していてもよい。以下、各構造単位について説明する。Resin (A), which is the base resin, may have structural units other than the structural unit (a1) and the structural unit (a2). Each structural unit is described below.

[構造単位(a1)]
構造単位(a1)は、フェノール性水酸基を含む構造単位である。樹脂(A)は、構造単位(a1)及び必要に応じその他の構造単位を有することで、現像液への溶解性をより適度に調整することができ、その結果、上記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、レジストパターン形成方法における露光工程で照射する放射線として、KrFエキシマレーザー光、EUV、電子線等を用いる場合には、樹脂(A)が構造単位(a1)を有することで、構造単位(a1)はエッチング耐性の向上と、露光部と未露光部との間の現像液溶解性の差(溶解コントラスト)の向上に寄与する。特に、電子線やEUVといった波長50nm以下の放射線による露光を用いるパターン形成に好適に適用することができる。
[Structural unit (a1)]
The structural unit (a1) is a structural unit containing a phenolic hydroxyl group. The resin (A) can adjust the solubility in the developer more appropriately by having the structural unit (a1) and other structural units as necessary, and as a result, the LWR performance of the radiation-sensitive resin composition can be further improved. In addition, when KrF excimer laser light, EUV, electron beam, etc. are used as the radiation to be irradiated in the exposure step in the resist pattern forming method, the structural unit (a1) of the resin (A) contributes to improving the etching resistance and the difference in developer solubility (dissolution contrast) between the exposed and unexposed parts. In particular, it can be suitably applied to pattern formation using exposure to radiation with a wavelength of 50 nm or less, such as electron beam or EUV.

また、本発明の感放射線性樹脂組成物においては、上記構造単位(a1)が、ヒドロキシスチレン由来の構造単位とすることができる。 In addition, in the radiation-sensitive resin composition of the present invention, the above structural unit (a1) may be a structural unit derived from hydroxystyrene.

なお、本発明におけるヒドロキシスチレン由来の構造単位とは、ヒドロキシスチレンの炭素-炭素間二重結合が付加重合等の結合形成反応の結果生じうる構造単位及びその等価物を含む。上記ヒドロキシスチレンの炭素-炭素間二重結合が付加重合等の結合形成反応の結果生じうる構造単位として、付加重合等の結合形成反応の結果、当該炭素-炭素間二重結合が単結合になった構造単位が含まれる。また、上記単結合になった構造単位であれば、その合成方法に関わらず、ヒドロキシスチレンをモノマーとして重合反応させる以外の方法で形成された構造単位であってもよい。例えば、樹脂(A)中、アルカリ加水分解可能な基で保護されたヒドロキシスチレンモノマーを重合させた後、加水分解させて得られたヒドロキシフェニル単位の繰り返し構造、および、ヒドロキシスチレンモノマーをそのまま重合させて得られた繰り返し構造等をあげることができる。In the present invention, the structural unit derived from hydroxystyrene includes a structural unit that can be generated as a result of a bond-forming reaction such as addition polymerization of the carbon-carbon double bond of hydroxystyrene, and its equivalents. The structural unit that can be generated as a result of a bond-forming reaction such as addition polymerization of the carbon-carbon double bond of hydroxystyrene includes a structural unit in which the carbon-carbon double bond becomes a single bond as a result of a bond-forming reaction such as addition polymerization. In addition, as long as the structural unit becomes a single bond, it may be a structural unit formed by a method other than polymerization reaction of hydroxystyrene as a monomer, regardless of the synthesis method. For example, there can be mentioned a repeating structure of hydroxyphenyl units obtained by polymerizing a hydroxystyrene monomer protected by an alkali hydrolyzable group in the resin (A) and then hydrolyzing it, and a repeating structure obtained by polymerizing the hydroxystyrene monomer as it is.

上記構造単位(a1)としては、例えば、下記式(af)で表される構造単位等をあげることができる。Examples of the structural unit (a1) include a structural unit represented by the following formula (af):

Figure 0007602730000008
Figure 0007602730000008

上記式(af)中、RAF1は、水素原子又はメチル基である。LAFは、単結合、-COO-、-O-又は-CONH-である。RAF2は、炭素数1~20の1価の有機基である。nf1は、0~3の整数である。nf1が2又は3の場合、複数のRAF2は同一でも異なっていてもよい。nf2は、1~3の整数である。ただし、nf1+nf2は、5以下である。nafは、0~2の整数である。 In the above formula (af), R AF1 is a hydrogen atom or a methyl group. L AF is a single bond, -COO-, -O-, or -CONH-. R AF2 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. n f1 is an integer of 0 to 3. When n f1 is 2 or 3, multiple R AF2 may be the same or different. n f2 is an integer of 1 to 3. However, n f1 +n f2 is 5 or less. n af is an integer of 0 to 2.

上記RAF1としては、構造単位(a1)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子であることが好ましい。 From the viewpoint of copolymerizability of the monomer that gives the structural unit (a1), R AF1 is preferably a hydrogen atom.

AFとしては、単結合及び-COO-であることが好ましい。 L AF is preferably a single bond or --COO--.

なお、樹脂(A)における有機基とは、少なくとも1個の炭素原子を含む基をいう。The organic group in resin (A) refers to a group containing at least one carbon atom.

上記RAF2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-炭素間又は結合手側の末端に2価のヘテロ原子含有基を含む基、当該基及び上記炭化水素基が有する水素原子の一部又は全部を1価のヘテロ原子含有基で置換した基等をあげることができる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R AF2 include monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms, groups containing a divalent heteroatom-containing group between the carbon atoms of this hydrocarbon group or at the bond-side terminal, and groups in which some or all of the hydrogen atoms in the group and the hydrocarbon group have been substituted with monovalent heteroatom-containing groups.

上記RAF2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、
メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基;
エテニル基、プロペニル基、ブテニル基等のアルケニル基;
エチニル基、プロピニル基、ブチニル基等のアルキニル基などの鎖状炭化水素基;
シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等のシクロアルキル基;
シクロプロペニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、ノルボルネニル基等のシクロアルケニル基などの脂環式炭化水素基;
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、ナフチルメチル基等のアラルキル基などの芳香族炭化水素基等をあげることができる。
Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R AF2 include:
Alkyl groups such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group;
alkenyl groups such as ethenyl, propenyl, and butenyl;
Chain hydrocarbon groups such as alkynyl groups, e.g., ethynyl, propynyl, butynyl, etc.;
cycloalkyl groups such as a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclooctyl group, a norbornyl group, and an adamantyl group;
alicyclic hydrocarbon groups such as cycloalkenyl groups, such as a cyclopropenyl group, a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group, and a norbornenyl group;
Aryl groups such as a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a naphthyl group, and an anthryl group;
Examples include aromatic hydrocarbon groups such as aralkyl groups, eg, benzyl group, phenethyl group, and naphthylmethyl group.

上記RAF2としては、鎖状炭化水素基、シクロアルキル基が好ましく、アルキル基及びシクロアルキル基がより好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基及びアダマンチル基がさらに好ましい。 R AF2 is preferably a chain hydrocarbon group or a cycloalkyl group, more preferably an alkyl group or a cycloalkyl group, and further preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclooctyl group or an adamantyl group.

上記2価のヘテロ原子含有基としては、例えば、-O-、-CO-、-CO-O-、-S-、-CS-、-SO-、-NR’-、これらのうちの2つ以上を組み合わせた基等をあげることができる。R’は、水素原子又は1価の炭化水素基である。 Examples of the divalent heteroatom-containing group include -O-, -CO-, -CO-O-, -S-, -CS-, -SO 2 -, -NR'-, and groups formed by combining two or more of these, where R' is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group.

上記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)等をあげることができる。Examples of the monovalent heteroatom-containing group include halogen atoms such as fluorine, chlorine, bromine, and iodine atoms, hydroxyl groups, carboxyl groups, cyano groups, amino groups, and sulfanyl groups (-SH).

これらの中で、1価の鎖状炭化水素基が好ましく、アルキル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。Among these, monovalent chain hydrocarbon groups are preferred, alkyl groups are more preferred, and methyl groups are even more preferred.

上記nf1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。 The above n f1 is preferably an integer of 0 to 2, more preferably 0 or 1, and even more preferably 0.

上記nf2としては、1及び2が好ましく、1がより好ましい。 The above nf2 is preferably 1 or 2, and more preferably 1.

上記nafとしては、0及び1が好ましく、0がより好ましい。 The above n af is preferably 0 or 1, and more preferably 0.

上記構造単位(a1)としては、下記式(a1-1)~(a1-6)で表される構造単位等であることが好ましい。The structural unit (a1) is preferably a structural unit represented by the following formulas (a1-1) to (a1-6), etc.

Figure 0007602730000009
Figure 0007602730000009

上記式(a1-1)~(a1-6)中、RAF1は、上記式(af)と同様である。 In the above formulas (a1-1) to (a1-6), R AF1 is the same as in the above formula (af).

これらの中で、構造単位(a1-1)及び(a1-2)が好ましく、(a1-1)がより好ましい。Among these, structural units (a1-1) and (a1-2) are preferred, with (a1-1) being more preferred.

樹脂(A)中における構造単位(a1)について、構造単位(a1)の含有割合の下限としては、樹脂(A)を構成する全構造単位に対して、10モル%が好ましく、15モル%がより好ましく、20モル%がさらに好ましく、25モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、90モル%が好ましく、80モル%がより好ましく、70モル%がさらに好ましく、60モル%が特に好ましい。構造単位(a1)の含有割合を上記範囲とすることで、上記感放射線性樹脂組成物は、LWR性能等をさらに向上させうることができる。Regarding the structural unit (a1) in resin (A), the lower limit of the content of structural unit (a1) is preferably 10 mol%, more preferably 15 mol%, even more preferably 20 mol%, and particularly preferably 25 mol%, based on the total structural units constituting resin (A). The upper limit of the above content is preferably 90 mol%, more preferably 80 mol%, even more preferably 70 mol%, and particularly preferably 60 mol%. By setting the content of structural unit (a1) within the above range, the radiation-sensitive resin composition can further improve the LWR performance, etc.

ヒドロキシスチレン等のフェノール性水酸基を有するモノマーを直接ラジカル重合させようとすると、フェノール性水酸基の影響により重合が阻害される場合がある。この場合、アルカリ解離性基等の保護基によりフェノール性水酸基を保護した状態で重合させておき、その後加水分解を行って脱保護することにより構造単位(a1)を得るようにすることが好ましい。加水分解により構造単位(a1)を与える構造単位としては、下記式(4)で表されることが好ましい。When attempting to directly radically polymerize a monomer having a phenolic hydroxyl group such as hydroxystyrene, the polymerization may be inhibited by the influence of the phenolic hydroxyl group. In this case, it is preferable to polymerize the monomer in a state in which the phenolic hydroxyl group is protected by a protecting group such as an alkali dissociable group, and then to obtain the structural unit (a1) by deprotection through hydrolysis. The structural unit that gives the structural unit (a1) upon hydrolysis is preferably represented by the following formula (4).

Figure 0007602730000010
Figure 0007602730000010

上記式(4)中、R11は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。R12は、炭素数1~20の1価の炭化水素基又はアルコキシ基である。R12の炭素数1~20の1価の炭化水素基としては、炭素数1~20の1価の炭化水素基をあげることができる。アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基及びtert-ブトキシ基等をあげることができる。 In the above formula (4), R 11 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R 12 is a monovalent hydrocarbon group or alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms. Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms for R 12 include monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms. Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, and a tert-butoxy group.

上記R12としては、アルキル基及びアルコキシ基が好ましく、中でもメチル基、tert-ブトキシ基がより好ましい。 As the above R 12 , an alkyl group or an alkoxy group is preferable, and among them, a methyl group or a tert-butoxy group is more preferable.

[構造単位(a2)]
構造単位(a2)は、環状構造を含む酸解離性基を含む構造単位である。構造単位(a2)としては、環状構造を含む酸解離性基を含む限り特に限定されず、例えば、第三級アルキルエステル部分を有する構造単位、フェノール性水酸基の水素原子が第三級アルキル基で置換された構造を有する構造単位、アセタール結合を有する構造単位等をあげることができるが、上記感放射線性樹脂組成物のパターン形成性の向上の観点から、下記式(5)で表される構造単位(以下、「構造単位(a2-1)」ともいう)が好ましい。
[Structural unit (a2)]
The structural unit (a2) is a structural unit containing an acid dissociable group having a cyclic structure. The structural unit (a2) is not particularly limited as long as it contains an acid dissociable group having a cyclic structure, and examples thereof include a structural unit having a tertiary alkyl ester moiety, a structural unit having a structure in which a hydrogen atom of a phenolic hydroxyl group is substituted with a tertiary alkyl group, and a structural unit having an acetal bond. From the viewpoint of improving the pattern formability of the radiation-sensitive resin composition, a structural unit represented by the following formula (5) (hereinafter also referred to as "structural unit (a2-1)") is preferred.

なお、本発明において、「酸解離性基」とは、カルボキシ基、フェノール性水酸基、アルコール性水酸基、スルホ基等が有する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。上記感放射線性樹脂組成物は、樹脂が構造単位(a2)を有することで、パターン形成性に優れる。In the present invention, the term "acid dissociable group" refers to a group that replaces a hydrogen atom in a carboxy group, a phenolic hydroxyl group, an alcoholic hydroxyl group, a sulfo group, or the like, and dissociates under the action of an acid. The radiation-sensitive resin composition has excellent pattern formability because the resin has the structural unit (a2).

Figure 0007602730000011
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上記式(5)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、水素原子、又は炭素数1~20の1価の炭化水素基である。R及びR10は、それぞれ独立して、炭素数1~10の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3~20の1価の脂環式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2価の脂環式基を表す。なお、R~R10のうち、単独または複数が互いに組み合わさり、少なくとも1つ以上の環状構造を有するものとする。Lは、単結合又は2価の連結基を表す。ただし、Lが2価の連結基である場合、側鎖末端側の構造が-COO-である。 In the above formula (5), R 7 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R 8 is a hydrogen atom, or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R 9 and R 10 are each independently a monovalent linear hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, or a divalent alicyclic group having 3 to 20 carbon atoms constituted by combining these groups together with the carbon atoms to which they are bonded. Note that, among R 8 to R 10 , a single one or a plurality of them are combined with each other to form at least one or more cyclic structures. L 1 represents a single bond or a divalent linking group. However, when L 1 is a divalent linking group, the structure on the side chain terminal side is -COO-.

上記Rとしては、構造単位(a2-1)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子、メチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 From the viewpoint of copolymerizability of the monomer that gives the structural unit (a2-1), R 7 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a methyl group.

上記Rで表される炭素数1~20の1価の炭化水素基としては、例えば、炭素数1~10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をあげることができる。 Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R8 include a chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, and a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms.

上記R~R10で表される炭素数1~10の鎖状炭化水素基としては、炭素数1~10の直鎖若しくは分岐鎖飽和炭化水素基、又は炭素数1~10の直鎖若しくは分岐鎖不飽和炭化水素基をあげることができる。 Examples of the chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 8 to R 10 include linear or branched saturated hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms, and linear or branched unsaturated hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms.

上記R~R10で表される炭素数3~20の脂環式炭化水素基としては、単環若しくは多環の飽和炭化水素基、又は単環若しくは多環の不飽和炭化水素基をあげることができる。単環の飽和炭化水素基としてはシクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基が好ましい。多環のシクロアルキル基としてはノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基等の有橋脂環式炭化水素基が好ましい。なお、有橋脂環式炭化水素基とは、脂環を構成する炭素原子のうち互いに隣接しない2つの炭素原子間が1つ以上の炭素原子を含む結合連鎖で結合された多環性の脂環式炭化水素基をいう。 Examples of the alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms represented by R 8 to R 10 include monocyclic or polycyclic saturated hydrocarbon groups, and monocyclic or polycyclic unsaturated hydrocarbon groups. Preferred examples of the monocyclic saturated hydrocarbon group include cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, and cyclooctyl groups. Preferred examples of the polycyclic cycloalkyl group include bridged alicyclic hydrocarbon groups such as norbornyl, adamantyl, tricyclodecyl, and tetracyclododecyl groups. The bridged alicyclic hydrocarbon group refers to a polycyclic alicyclic hydrocarbon group in which two carbon atoms that are not adjacent to each other among the carbon atoms constituting the alicyclic ring are bonded by a bond chain containing one or more carbon atoms.

上記Rで表される炭素数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、ナフチルメチル基等のアラルキル基などをあげることができる。 Examples of the monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms represented by R8 include aryl groups such as a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a naphthyl group, and an anthryl group; and aralkyl groups such as a benzyl group, a phenethyl group, and a naphthylmethyl group.

上記Rとしては、炭素数1~10の直鎖又は分岐鎖飽和炭化水素基、炭素数3~20の脂環式炭化水素基が好ましい。 The above R 8 is preferably a linear or branched saturated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms.

上記R~R10のいずれか複数が互いに組み合わさり、少なくとも1つ以上の環状構造を有する場合、鎖状炭化水素基又は脂環式炭化水素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2価の脂環式基は、上記炭素数の単環又は多環の脂環式炭化水素の炭素環を構成する同一炭素原子から2個の水素原子を除いた基であれば特に限定されない。単環式炭化水素基及び多環式炭化水素基のいずれでもよく、多環式炭化水素基としては、有橋脂環式炭化水素基及び縮合脂環式炭化水素基のいずれでもよく、飽和炭化水素基及び不飽和炭化水素基のいずれでもよい。なお、縮合脂環式炭化水素基とは、複数の脂環が辺(隣接する2つの炭素原子間の結合)を共有する形で構成された多環性の脂環式炭化水素基をいう。 When any two or more of the above R 8 to R 10 are combined with each other to form at least one or more cyclic structures, the divalent alicyclic group having 3 to 20 carbon atoms constituted by combining the chain hydrocarbon groups or alicyclic hydrocarbon groups with each other together with the carbon atoms to which they are bonded is not particularly limited as long as it is a group in which two hydrogen atoms are removed from the same carbon atom constituting a carbon ring of a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon having the above carbon number. It may be either a monocyclic hydrocarbon group or a polycyclic hydrocarbon group, and the polycyclic hydrocarbon group may be either a bridged alicyclic hydrocarbon group or a condensed alicyclic hydrocarbon group, or it may be either a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group. The condensed alicyclic hydrocarbon group refers to a polycyclic alicyclic hydrocarbon group constituted in such a way that a plurality of alicyclic rings share a side (a bond between two adjacent carbon atoms).

単環の脂環式炭化水素基のうち飽和炭化水素基としては、シクロペンタンジイル基、シクロヘキサンジイル基、シクロヘプタンジイル基、シクロオクタンジイル基等が好ましく、不飽和炭化水素基としてはシクロペンテンジイル基、シクロヘキセンジイル基、シクロヘプテンジイル基、シクロオクテンジイル基、シクロデセンジイル基等が好ましい。多環の脂環式炭化水素基としては、有橋脂環式飽和炭化水素基が好ましく、例えば、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,2-ジイル基(ノルボルナン-2,2-ジイル基)、ビシクロ[2.2.2]オクタン-2,2-ジイル基、トリシクロ[3.3.1.13,7]デカン-2,2-ジイル基(アダマンタン-2,2-ジイル基)等が好ましい。 Among the monocyclic alicyclic hydrocarbon groups, preferred saturated hydrocarbon groups include cyclopentanediyl, cyclohexanediyl, cycloheptanediyl, and cyclooctanediyl groups, while preferred unsaturated hydrocarbon groups include cyclopentenediyl, cyclohexenediyl, cycloheptenediyl, cyclooctenediyl, and cyclodecenediyl groups. Preferred polycyclic alicyclic hydrocarbon groups include bridged alicyclic saturated hydrocarbon groups, such as bicyclo[2.2.1]heptane-2,2-diyl (norbornane-2,2-diyl), bicyclo[2.2.2]octane-2,2-diyl, and tricyclo[3.3.1.1 3,7 ]decane-2,2-diyl (adamantane-2,2-diyl).

上記Lで表される2価の連結基としては、例えば、アルカンジイル基、シクロアルカンジイル基、アルケンジイル基、-RLAO-、-RLBCOO-等をあげることができる(*は酸素側の結合手を表す。)。これらの基が有する水素原子の一部又は全部は、フッ素原子や塩素原子等のハロゲン原子、シアノ基等で置換されていてもよい。 Examples of the divalent linking group represented by L1 include an alkanediyl group, a cycloalkanediyl group, an alkenediyl group, * -R LA O-, * -R LB COO-, etc. (* represents a bond on the oxygen side.) Some or all of the hydrogen atoms in these groups may be substituted with halogen atoms such as fluorine atoms or chlorine atoms, cyano groups, etc.

上記アルカンジイル基としては、炭素数1~8のアルカンジイル基が好ましい。The alkanediyl group is preferably an alkanediyl group having 1 to 8 carbon atoms.

上記シクロアルカンジイル基としては、例えば、シクロペンタンジイル基、シクロヘキサンジイル基等の単環のシクロアルカンジイル基;ノルボルナンジイル基、アダマンタンジイル基等の多環のシクロアルカンジイル基等をあげることができる。上記シクロアルカンジイル基としては、炭素数5~12のシクロアルカンジイル基が好ましい。Examples of the cycloalkanediyl group include monocyclic cycloalkanediyl groups such as cyclopentanediyl and cyclohexanediyl groups; and polycyclic cycloalkanediyl groups such as norbornanediyl and adamantanediyl groups. The cycloalkanediyl group is preferably a cycloalkanediyl group having 5 to 12 carbon atoms.

上記アルケンジイル基としては、例えば、エテンジイル基、プロペンジイル基、ブテンジイル基等をあげることができる。上記アルケンジイル基としては、炭素数2~6のアルケンジイル基が好ましい。Examples of the alkenediyl group include an ethenediyl group, a propenediyl group, and a butenediyl group. The alkenediyl group is preferably an alkenediyl group having 2 to 6 carbon atoms.

上記-RLAO-のRLAとしては、上記アルカンジイル基、上記シクロアルカンジイル基、上記アルケンジイル基等をあげることができる。上記-RLBCOO-のRLBとしては、上記アルカンジイル基、上記シクロアルカンジイル基、上記アルケンジイル基、アレーンジイル基等をあげることができる。アレーンジイル基としては、例えば、フェニレン基、トリレン基、ナフチレン基等をあげることができる。上記アレーンジイル基としては、炭素数6~15のアレーンジイル基が好ましい。 Examples of R LA in the above * -R LA O- include the above alkanediyl group, cycloalkanediyl group, alkenediyl group, etc. Examples of R LB in the above * -R LB COO- include the above alkanediyl group, cycloalkanediyl group, alkenediyl group, arenediyl group, etc. Examples of arenediyl groups include phenylene group, tolylene group, naphthylene group, etc. Examples of the arenediyl group include arenediyl groups having 6 to 15 carbon atoms.

これらの中で、Rは炭素数1~4のアルキル基であり、R及びR10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脂環構造が多環又は単環のシクロアルカン構造であることが好ましい。Lは単結合又は-RLAO-であることが好ましい。RLAとしてはアルカンジイル基が好ましい。 Among these, it is preferable that R8 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and the alicyclic structure formed by combining R9 and R10 together with the carbon atoms to which they are bonded is a polycyclic or monocyclic cycloalkane structure. It is preferable that L1 is a single bond or * -RLAO- . RLA is preferably an alkanediyl group.

また、上記構造単位(a2-1)としては、例えば、下記式(2-1)~(2-4)で表される構造単位(以下、「構造単位(a2-1-1)~(a2-1-4)」ともいう)等をあげることができる。Examples of the structural unit (a2-1) include structural units represented by the following formulas (2-1) to (2-4) (hereinafter also referred to as "structural units (a2-1-1) to (a2-1-4)").

Figure 0007602730000012
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上記式(a2-1-1)~(a2-1-4)中、R~R10は、上記式(5)と同様である。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 (a2-1-1) to (a2-1-4), R 7 to R 10 are the same as those in the above formula (5). i and j each independently represent an integer of 1 to 4.

i及びjとしては、1が好ましい。R~R10としては、メチル基、エチル基又はイソプロピル基が好ましい。 i and j are preferably 1. R 8 to R 10 are preferably a methyl group, an ethyl group, or an isopropyl group.

構造単位(a2-1)としては、これらの中で、構造単位(a2-1-1)、構造単位(a2-1-2)が好ましく、シクロペンタン構造を有する構造単位、アダマンタン構造を有する構造単位がより好ましく、1-アルキルシクロペンチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、2-アルキルアダマンチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がさらに好ましく、1-メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、2-エチルアダマンチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位が特に好ましい。As the structural unit (a2-1), among these, the structural unit (a2-1-1) and the structural unit (a2-1-2) are preferred, a structural unit having a cyclopentane structure and a structural unit having an adamantane structure are more preferred, a structural unit derived from 1-alkylcyclopentyl (meth)acrylate and a structural unit derived from 2-alkyladamantyl (meth)acrylate are even more preferred, and a structural unit derived from 1-methylcyclohexyl (meth)acrylate and a structural unit derived from 2-ethyladamantyl (meth)acrylate are particularly preferred.

樹脂(A)は、構造単位(a2)を1種又は2種以上組み合わせて含んでいてもよい。Resin (A) may contain one or a combination of two or more types of structural unit (a2).

構造単位(a2)の含有割合の下限としては、ベース樹脂たる樹脂(A)を構成する全構造単位に対して、10mol%が好ましく、15mol%がより好ましく、20mol%がさらに好ましく、30mol%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、90mol%が好ましく、80mol%がより好ましく、75mol%がさらに好ましく、70mol%が特に好ましい。構造単位(a2)の含有割合を上記範囲とすることで、上記感放射線性樹脂組成物のパターン形成性をより向上させることができる。The lower limit of the content of the structural unit (a2) is preferably 10 mol%, more preferably 15 mol%, even more preferably 20 mol%, and particularly preferably 30 mol%, based on all structural units constituting the base resin (A). The upper limit of the above content is preferably 90 mol%, more preferably 80 mol%, even more preferably 75 mol%, and particularly preferably 70 mol%. By setting the content of the structural unit (a2) within the above range, the pattern formability of the radiation-sensitive resin composition can be further improved.

[構造単位(a3)]
構造単位(a3)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。樹脂(A)が構造単位(a1)、構造単位(a2)に加えて構造単位(a3)をさらに有することで、極性が適度なものとなりうる。その結果、上記感放射線性樹脂組成物は、化学増幅型レジスト材料として、より微細かつ断面形状の矩形性に優れたレジストパターンを形成することができる。ここで、ラクトン構造とは、-O-C(O)-で表される基を含む1つの環(ラクトン環)を有する構造をいう。また、環状カーボネート構造とは、-O-C(O)-O-で表される基を含む1つの環(環状カーボネート環)を有する構造をいう。スルトン構造とは、-O-S(O)-で表される基を含む1つの環(スルトン環)を有する構造をいう。
[Structural unit (a3)]
The structural unit (a3) is a structural unit containing a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure, or a combination thereof. When the resin (A) further contains the structural unit (a3) in addition to the structural unit (a1) and the structural unit (a2), the polarity can be moderate. As a result, the radiation-sensitive resin composition can form a resist pattern that is finer and has excellent rectangular cross-sectional shape as a chemically amplified resist material. Here, the lactone structure refers to a structure having one ring (lactone ring) containing a group represented by -O-C(O)-. In addition, the cyclic carbonate structure refers to a structure having one ring (cyclic carbonate ring) containing a group represented by -O-C(O)-O-. The sultone structure refers to a structure having one ring (sultone ring) containing a group represented by -O-S(O) 2 -.

構造単位(a3)としては、例えば、下記式で表される構造単位等をあげることができる。Examples of structural unit (a3) include structural units represented by the following formula:

Figure 0007602730000013
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Figure 0007602730000014
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Figure 0007602730000015
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Figure 0007602730000016
Figure 0007602730000016

上記式中、RAL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 AL is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group.

上記RALとしては、構造単位(a3)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。 From the viewpoint of copolymerizability of the monomer that gives the structural unit (a3), R AL is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a methyl group.

構造単位(a3)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オキサ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く、ノルボルナンラクトン-イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、オキサノルボルナンラクトン-イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、シアノ置換ノルボルナンラクトン-イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、ノルボルナンラクトン-イルオキシカルボニルメチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、ブチロラクトン-3-イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、ブチロラクトン-4-イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、3,5-ジメチルブチロラクトン-3-イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、4,5-ジメチルブチロラクトン-4-イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、1-(ブチロラクトン-3-イル)シクロヘキサン-1-イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、エチレンカーボネート-イルメチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、シクロヘキセンカーボネート-イルメチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、ノルボルナンスルトン-イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、及びノルボルナンスルトン-イルオキシカルボニルメチル(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 (a3), among these, a structural unit containing a norbornane lactone structure, a structural unit containing an oxanorbornane lactone structure, a structural unit containing a gamma-butyrolactone structure, a structural unit containing an ethylene carbonate structure, and a structural unit containing a norbornane sultone structure are preferred, and a structural unit derived from norbornane lactone-yl (meth)acrylate, a structural unit derived from oxanorbornane lactone-yl (meth)acrylate, a structural unit derived from cyano-substituted norbornane lactone-yl (meth)acrylate, a structural unit derived from norbornane lactone-yl oxycarbonylmethyl (meth)acrylate, a structural unit derived from butyrolactone-3-yl (meth)acrylate, a butyrolactone ... More preferred are a structural unit derived from norbornane sultone-4-yl (meth)acrylate, a structural unit derived from 3,5-dimethylbutyrolactone-3-yl (meth)acrylate, a structural unit derived from 4,5-dimethylbutyrolactone-4-yl (meth)acrylate, a structural unit derived from 1-(butyrolactone-3-yl)cyclohexan-1-yl (meth)acrylate, a structural unit derived from ethylene carbonate-ylmethyl (meth)acrylate, a structural unit derived from cyclohexene carbonate-ylmethyl (meth)acrylate, a structural unit derived from norbornane sultone-yl (meth)acrylate, and a structural unit derived from norbornane sultone-yloxycarbonylmethyl (meth)acrylate.

樹脂(A)が構造単位(a3)を有する場合、樹脂(A)を構成する全構造単位に対する構造単位(a3)の含有割合の下限としては、1モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、20モル%がさらに好ましく、25モル%が特に好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、70モル%が好ましく、65モル%がより好ましく、60モル%がさらに好ましく、55モル%が特に好ましい。上記含有割合を上記範囲とすることで、上記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の基板への密着性をより向上させることができる。When resin (A) has structural unit (a3), the lower limit of the content ratio of structural unit (a3) relative to all structural units constituting resin (A) is preferably 1 mol%, more preferably 10 mol%, even more preferably 20 mol%, and particularly preferably 25 mol%. On the other hand, the upper limit of the content ratio is preferably 70 mol%, more preferably 65 mol%, even more preferably 60 mol%, and particularly preferably 55 mol%. By setting the content ratio within the above range, the adhesion of the resist pattern formed from the radiation-sensitive resin composition to the substrate can be further improved.

[構造単位(a4)]
樹脂(A)は、上記構造単位(a1)~(a3)以外のその他の構造単位(構造単位(a4)ともいう。)を適宜有してもよい。構造単位(a4)としては、例えば、フッ素原子、アルコール性水酸基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、スルホンアミド基等を有する構造単位などをあげることができる。これらの中で、フッ素原子を有する構造単位、アルコール性水酸基を有する構造単位及びカルボキシ基を有する構造単位が好ましく、フッ素原子を有する構造単位及びアルコール性水酸基を有する構造単位がより好ましい。
[Structural unit (a4)]
Resin (A) may appropriately have a structural unit (also referred to as structural unit (a4)) other than the above structural units (a1) to (a3). Examples of the structural unit (a4) include structural units having a fluorine atom, an alcoholic hydroxyl group, a carboxy group, a cyano group, a nitro group, a sulfonamide group, and the like. Among these, a structural unit having a fluorine atom, a structural unit having an alcoholic hydroxyl group, and a structural unit having a carboxy group are preferred, and a structural unit having a fluorine atom and a structural unit having an alcoholic hydroxyl group are more preferred.

樹脂(A)が構造単位(a4)を有する場合、樹脂(A)を構成する全構造単位に対する構造単位(a4)の含有割合の下限としては、1モル%が好ましく、20モル%がより好ましく、40モル%がさらに好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、75モル%がより好ましく、70モル%がさらに好ましい。その他の構造単位の含有割合を上記範囲とすることで、樹脂(A)の現像液への溶解性をより適度にすることができる。その他の構造単位の含有割合が上記上限を超えると、パターン形成性が低下する場合がある。When the resin (A) has the structural unit (a4), the lower limit of the content ratio of the structural unit (a4) relative to all structural units constituting the resin (A) is preferably 1 mol%, more preferably 20 mol%, and even more preferably 40 mol%. On the other hand, the upper limit of the above content ratio is preferably 80 mol%, more preferably 75 mol%, and even more preferably 70 mol%. By setting the content ratio of the other structural units within the above range, the solubility of the resin (A) in the developer can be made more appropriate. If the content ratio of the other structural units exceeds the above upper limit, the pattern formability may be reduced.

また、本発明の樹脂(A)において、例えば、(ア)アルカリ加水分解可能な基で保護されたヒドロキシスチレンモノマーを重合させた後、加水分解させて得られたヒドロキシフェニル単位の繰り返し構造、ならびに、(イ)ヒドロキシスチレンモノマーをそのまま重合させて得られた繰り返し構造は、いずれも上記構造単位(a1)に該当し得る。また、(ウ)酸解離性基で保護されたヒドロキシスチレンモノマーを重合させて得られた繰り返し構造については、その酸解離性基が「環状構造を含む酸解離性基」である場合には上記構造単位(a2)に、環状構造を含まない、その他の酸解離性基により水酸基が保護されたヒドロキシスチレン等の構造の場合には、上記構造単位(a1)~(a3)以外のその他の構造単位である上記構造単位(a4)に該当し得る。In addition, in the resin (A) of the present invention, for example, (a) a repeating structure of hydroxyphenyl units obtained by polymerizing a hydroxystyrene monomer protected with an alkali hydrolyzable group and then hydrolyzing it, and (b) a repeating structure obtained by polymerizing a hydroxystyrene monomer as is, can both correspond to the above structural unit (a1). In addition, (c) a repeating structure obtained by polymerizing a hydroxystyrene monomer protected with an acid dissociable group can correspond to the above structural unit (a2) if the acid dissociable group is an "acid dissociable group containing a cyclic structure", and can correspond to the above structural unit (a4), which is a structural unit other than the above structural units (a1) to (a3), if the structure is a hydroxystyrene in which the hydroxyl group is protected by another acid dissociable group that does not contain a cyclic structure.

樹脂(A)の含有量としては、上記感放射線性樹脂組成物の全固形分中、70質量%以上が好ましく、75質量%以上がより好ましく、80質量%以上がさらに好ましい。ここで「固形分」とは、上記感放射線性樹脂組成物中に含まれる成分のうち溶媒を除いた全ての成分をいう。The content of resin (A) is preferably 70% by mass or more, more preferably 75% by mass or more, and even more preferably 80% by mass or more, of the total solid content of the radiation-sensitive resin composition. Here, "solid content" refers to all components contained in the radiation-sensitive resin composition excluding the solvent.

(樹脂(A)の合成方法)
ベース樹脂たる樹脂(A)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、適当な溶剤中で重合反応を行うことにより合成できる。
(Method of synthesizing resin (A))
The resin (A) serving as the base resin can be synthesized, for example, by carrying out a polymerization reaction of monomers which give the respective structural units in an appropriate solvent using a radical polymerization initiator or the like.

上記ラジカル重合開始剤としては、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をあげることができる。これらの中で、AIBN、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 azo radical initiators such as azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2'-azobis(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis(2-cyclopropylpropionitrile), 2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile), and dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate; and peroxide radical initiators such as benzoyl peroxide, t-butyl hydroperoxide, and cumene hydroperoxide. Among these, AIBN and dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate are preferred, and AIBN is more preferred. These radical initiators can be used alone or in combination of two or more.

上記重合反応に使用される溶剤としては、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、メチルエチルケトン、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をあげることができる。これらの重合反応に使用される溶剤は、1種単独で又は2種以上を併用してもよい。Examples of the solvents used in the polymerization reaction include alkanes such as n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane, and n-decane; cycloalkanes such as cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, decalin, and norbornane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, and cumene; halogenated hydrocarbons such as chlorobutanes, bromohexanes, dichloroethanes, hexamethylene dibromide, and chlorobenzene; saturated carboxylic acid esters such as ethyl acetate, n-butyl acetate, i-butyl acetate, and methyl propionate; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, 4-methyl-2-pentanone, and 2-heptanone; ethers such as tetrahydrofuran, dimethoxyethanes, and diethoxyethanes; and alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, and 4-methyl-2-pentanol. The solvents used in these polymerization reactions may be used alone or in combination of two or more.

上記重合反応における反応温度としては、通常40℃~150℃であり、50℃~120℃が好ましい。反応時間としては、通常1時間~48時間であり、1時間~24時間が好ましい。The reaction temperature in the above polymerization reaction is usually 40°C to 150°C, preferably 50°C to 120°C. The reaction time is usually 1 hour to 48 hours, preferably 1 hour to 24 hours.

ベース樹脂たる樹脂(A)の分子量は特に限定されないが、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)が1,000以上50,000以下が好ましく、2,000以上30,000以下がより好ましく、3,000以上15,000以下がさらに好ましく、4,000以上12,000以下が特に好ましい。樹脂(A)のMwが上記下限未満だと、得られるレジスト膜の耐熱性が低下する場合がある。樹脂(A)のMwが上記上限を超えると、レジスト膜の現像性が低下する場合がある。The molecular weight of the base resin (A) is not particularly limited, but the weight average molecular weight (Mw) calculated based on polystyrene standards by gel permeation chromatography (GPC) is preferably 1,000 to 50,000, more preferably 2,000 to 30,000, even more preferably 3,000 to 15,000, and particularly preferably 4,000 to 12,000. If the Mw of resin (A) is less than the lower limit, the heat resistance of the resulting resist film may decrease. If the Mw of resin (A) exceeds the upper limit, the developability of the resist film may decrease.

ベース樹脂たる樹脂(A)のGPCによるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)に対するMwの比(Mw/Mn)は、通常、1以上5以下であり、1以上3以下が好ましく、1以上2以下がさらに好ましい。The ratio (Mw/Mn) of Mw to the polystyrene equivalent number average molecular weight (Mn) of the base resin (A) by GPC is usually 1 or more and 5 or less, preferably 1 or more and 3 or less, and more preferably 1 or more and 2 or less.

本明細書における樹脂の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:G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本(以上、東ソー製)
カラム温度:40℃
溶出溶剤:テトラヒドロフラン
流速:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
The Mw and Mn of the resin in this specification are values measured using gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
GPC columns: 2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL (all manufactured by Tosoh)
Column temperature: 40°C
Elution solvent: tetrahydrofuran Flow rate: 1.0 mL/min Sample concentration: 1.0% by mass
Sample injection volume: 100 μL
Detector: Differential refractometer Standard material: Monodisperse polystyrene

樹脂(A)の含有量としては、上記感放射線性樹脂組成物の全固形分に対して、70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、85質量%以上がさらに好ましい。The content of resin (A) is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and even more preferably 85% by mass or more, based on the total solids content of the radiation-sensitive resin composition.

(他の樹脂)
本実施形態の感放射線性樹脂組成物は、他の樹脂として、上記ベース樹脂よりもフッ素原子の質量含有率が大きい樹脂(以下、「高フッ素含有量樹脂」ともいう。)を含んでいてもよい。上記感放射線性樹脂組成物が高フッ素含有量樹脂を含有する場合、上記ベース樹脂に対してレジスト膜の表層に偏在化させることができ、その結果、レジスト膜表面の状態やレジスト膜中の成分分布を所望の状態に制御することができる。
(Other resins)
The radiation-sensitive resin composition of the present embodiment may contain, as another resin, a resin having a higher mass content of fluorine atoms than the base resin (hereinafter, also referred to as a "high-fluorine content resin"). When the radiation-sensitive resin composition contains a high-fluorine content resin, the high-fluorine content resin can be unevenly distributed in the surface layer of the resist film relative to the base resin, and as a result, the state of the resist film surface and the component distribution in the resist film can be controlled to a desired state.

高フッ素含有量樹脂としては、例えば、上記ベース樹脂における構造単位(a1)及び構造単位(a2)を有するとともに、下記式(6)で表される構造単位(以下、「構造単位(a5)」ともいう。)を有することが好ましい。

Figure 0007602730000017
As the high fluorine content resin, for example, it is preferable that, in addition to the structural unit (a1) and the structural unit (a2) in the above-mentioned base resin, it also has a structural unit represented by the following formula (6) (hereinafter also referred to as "structural unit (a5)"):
Figure 0007602730000017

上記式(6)中、R13は、水素原子、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、-COO-、-SOONH-、-CONH-又は-OCONH-である。R14は、炭素数1~20の1価のフッ素化鎖状炭化水素基又は炭素数3~20の1価のフッ素化脂環式炭化水素基である。 In the above formula (6), R 13 is a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. G is a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, -COO-, -SO 2 ONH-, -CONH- or -OCONH-. R 14 is a monovalent fluorinated chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent fluorinated alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms.

上記R13としては、構造単位(a5)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。 From the viewpoint of copolymerizability of the monomer that gives the structural unit (a5), R 13 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a methyl group.

上記Gとしては、構造単位(a5)を与える単量体の共重合性の観点から、単結合及び-COO-が好ましく、-COO-がより好ましい。 From the viewpoint of copolymerizability of the monomer that gives the structural unit (a5), G L is preferably a single bond or --COO--, and more preferably --COO--.

上記R14で表される炭素数1~20の1価のフッ素化鎖状炭化水素基としては、炭素数1~20の直鎖又は分岐鎖アルキル基が有する水素原子の一部又は全部がフッ素原子により置換されたものをあげることができる。 Examples of the monovalent fluorinated chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 14 include linear or branched alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms in which some or all of the hydrogen atoms have been substituted with fluorine atoms.

上記R14で表される炭素数3~20の1価のフッ素化脂環式炭化水素基としては、炭素数3~20の単環又は多環式炭化水素基が有する水素原子の一部又は全部がフッ素原子により置換されたものをあげることができる。 Examples of the monovalent fluorinated alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms represented by R 14 include monocyclic or polycyclic hydrocarbon groups having 3 to 20 carbon atoms in which some or all of the hydrogen atoms have been substituted with fluorine atoms.

上記R14としては、フッ素化鎖状炭化水素基が好ましく、フッ素化アルキル基がより好ましく、2,2,2-トリフルオロエチル基、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロピル基及び5,5,5-トリフルオロ-1,1-ジエチルペンチル基がさらに好ましい。 R 14 is preferably a fluorinated chain hydrocarbon group, more preferably a fluorinated alkyl group, and further preferably a 2,2,2-trifluoroethyl group, a 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl group or a 5,5,5-trifluoro-1,1-diethylpentyl group.

高フッ素含有量樹脂が構造単位(a5)を有する場合、構造単位(a5)の含有割合の下限としては、高フッ素含有量樹脂を構成する全構造単位に対して、10mol%が好ましく、15mol%がより好ましく、20mol%がさらに好ましく、25mol%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、60mol%が好ましく、50mol%がより好ましく、40mol%がさらに好ましい。構造単位(a5)の含有割合を上記範囲とすることで、高フッ素含有量樹脂のフッ素原子の質量含有率をより適度に調整してレジスト膜の表層への偏在化をさらに促進することができる。When the high fluorine content resin has the structural unit (a5), the lower limit of the content of the structural unit (a5) is preferably 10 mol%, more preferably 15 mol%, even more preferably 20 mol%, and particularly preferably 25 mol%, based on the total structural units constituting the high fluorine content resin. The upper limit of the content is preferably 60 mol%, more preferably 50 mol%, and even more preferably 40 mol%. By setting the content of the structural unit (a5) within the above range, the mass content of fluorine atoms in the high fluorine content resin can be more appropriately adjusted, and the uneven distribution of the fluorine atoms in the surface layer of the resist film can be further promoted.

高フッ素含有量樹脂は、構造単位(a5)以外に、下記式(f-1)で表されるフッ素原子含有構造単位(以下、構造単位(a6)ともいう。)を有していてもよい。高フッ素含有量樹脂は構造単位(f-1)を有することで、アルカリ現像液への溶解性が向上し、現像欠陥の発生を抑制することができる。

Figure 0007602730000018
The high fluorine content resin may have a fluorine atom-containing structural unit represented by the following formula (f-1) (hereinafter also referred to as structural unit (a6)) in addition to the structural unit (a5). By having the structural unit (f-1), the high fluorine content resin has improved solubility in an alkaline developer, and the occurrence of development defects can be suppressed.
Figure 0007602730000018

構造単位(a6)は、(x)アルカリ可溶性基を有する場合と、(y)アルカリの作用により解離してアルカリ現像液への溶解性が増大する基(以下、単に「アルカリ解離性基」とも言う。)を有する場合の2つに大別される。(x)、(y)双方に共通して、上記式(f-2)中、Rは水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは単結合、炭素数1~20の(s+1)価の炭化水素基、この炭化水素基のR側の末端に酸素原子、硫黄原子、-NRdd-、カルボニル基、-COO-若しくは-CONH-が結合された構造、又はこの炭化水素基が有する水素原子の一部がヘテロ原子を有する有機基により置換された構造である。Rddは、水素原子又は炭素数1~10の1価の炭化水素基である。sは、1~3の整数である。 The structural unit (a6) is roughly classified into two types: (x) a structural unit having an alkali-soluble group, and (y) a structural unit having a group that dissociates under the action of an alkali to increase the solubility in an alkali developer (hereinafter, also simply referred to as "alkali dissociable group"). In common to both (x) and (y), in the above formula (f-2), R C is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R D is a single bond, a (s+1)-valent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a structure in which an oxygen atom, a sulfur atom, -NR dd -, a carbonyl group, -COO-, or -CONH- is bonded to the end of the hydrocarbon group on the R E side, or a structure in which some of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group are substituted with an organic group having a hetero atom. R dd is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. s is an integer from 1 to 3.

構造単位(a6)が(x)アルカリ可溶性基を有する場合、Rは水素原子であり、Aは酸素原子、-COO-*又は-SOO-*である。*はRに結合する部位を示す。Wは単結合、炭素数1~20の炭化水素基又は2価のフッ素化炭化水素基である。Aが酸素原子である場合、WはAが結合する炭素原子にフッ素原子又はフルオロアルキル基を有するフッ素化炭化水素基である。Rは単結合又は炭素数1~20の2価の有機基である。sが2又は3の場合、複数のR、W、A及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。構造単位(a6)が(x)アルカリ可溶性基を有することで、アルカリ現像液に対する親和性を高め、現像欠陥を抑制することができる。(x)アルカリ可溶性基を有する構造単位(a6)としては、Aが酸素原子でありWが1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2,2-メタンジイル基である場合が特に好ましい。 When the structural unit (a6) has an alkali-soluble group (x), R F is a hydrogen atom, and A 1 is an oxygen atom, -COO-* or -SO 2 O-*. * indicates the site bonding to R F. W 1 is a single bond, a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a divalent fluorinated hydrocarbon group. When A 1 is an oxygen atom, W 1 is a fluorinated hydrocarbon group having a fluorine atom or a fluoroalkyl group on the carbon atom to which A 1 is bonded. R E is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. When s is 2 or 3, a plurality of R E s , W 1 s , A 1 s and R F s may be the same or different. When the structural unit (a6) has an alkali-soluble group (x), it is possible to increase affinity for an alkaline developer and suppress development defects. (x) As the structural unit (a6) having an alkali-soluble group, it is particularly preferable that A 1 is an oxygen atom and W 1 is a 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2,2-methanediyl group.

構造単位(a6)が(y)アルカリ解離性基を有する場合、Rは炭素数1~30の1価の有機基であり、Aは酸素原子、-NRaa-、-COO-*又は-SOO-*である。Raaは水素原子又は炭素数1~10の1価の炭化水素基である。*はRに結合する部位を示す。Wは単結合又は炭素数1~20の2価のフッ素化炭化水素基である。Rは、単結合又は炭素数1~20の2価の有機基である。Aが-COO-*又は-SOO-*である場合、W又はRはAと結合する炭素原子又はこれに隣接する炭素原子上にフッ素原子を有する。Aが酸素原子である場合、W、Rは単結合であり、Rは炭素数1~20の炭化水素基のR側の末端にカルボニル基が結合された構造であり、Rはフッ素原子を有する有機基である。sが2又は3の場合、複数のR、W、A及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。構造単位(a6)が(y)アルカリ解離性基を有することにより、アルカリ現像工程においてレジスト膜表面が疎水性から親水性へと変化する。この結果、現像液に対する親和性を大幅に高め、より効率的に現像欠陥を抑制することができる。(y)アルカリ解離性基を有する構造単位(a6)としては、Aが-COO-*であり、R若しくはW又はこれら両方がフッ素原子を有するものが特に好ましい。 When the structural unit (a6) has an alkali dissociable group (y), RF is a monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms, and A 1 is an oxygen atom, -NR aa -, -COO-* or -SO 2 O-*. R aa is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. * indicates the site bonding to RF . W 1 is a single bond or a divalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R E is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. When A 1 is -COO-* or -SO 2 O-*, W 1 or RF has a fluorine atom on the carbon atom bonding to A 1 or on the carbon atom adjacent thereto. When A 1 is an oxygen atom, W 1 and R E are single bonds, R D is a structure in which a carbonyl group is bonded to the end of a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms on the R E side, and R F is an organic group having a fluorine atom. When s is 2 or 3, the multiple R E s , W 1 s , A 1 s , and R F s may be the same or different. When the structural unit (a6) has an alkali dissociable group (y), the surface of the resist film changes from hydrophobic to hydrophilic in the alkali development step. As a result, the affinity to the developer is significantly increased, and development defects can be more efficiently suppressed. As the structural unit (a6) having an alkali dissociable group (y), it is particularly preferable that A 1 is -COO-*, and R F or W 1 or both of them have a fluorine atom.

としては、構造単位(a6)を与える単量体の共重合性等の観点から、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。 From the viewpoint of copolymerizability of the monomer that gives the structural unit (a6), R 3 C is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a methyl group.

が2価の有機基である場合、ラクトン構造を有する基が好ましく、多環のラクトン構造を有する基がより好ましく、ノルボルナンラクトン構造を有する基がより好ましい。 When R 3 E is a divalent organic group, it is preferably a group having a lactone structure, more preferably a group having a polycyclic lactone structure, and even more preferably a group having a norbornane lactone structure.

高フッ素含有量樹脂が構造単位(a6)を有する場合、構造単位(a6)の含有割合の下限としては、高フッ素含有量樹脂を構成する全構造単位に対して、10mol%が好ましく、20mol%がより好ましく、30mol%がさらに好ましく、35mol%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、90mol%が好ましく、75mol%がより好ましく、60mol%がさらに好ましい。構造単位(a6)の含有割合を上記範囲とすることで、液浸露光時のレジスト膜の撥水性をより向上させることができる。When the high-fluorine content resin has the structural unit (a6), the lower limit of the content of the structural unit (a6) is preferably 10 mol%, more preferably 20 mol%, even more preferably 30 mol%, and particularly preferably 35 mol%, based on all structural units constituting the high-fluorine content resin. The upper limit of the above content is preferably 90 mol%, more preferably 75 mol%, and even more preferably 60 mol%. By setting the content of the structural unit (a6) within the above range, the water repellency of the resist film during immersion exposure can be further improved.

高フッ素含有量樹脂の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。The lower limit of the Mw of the high fluorine content resin is preferably 1,000, more preferably 2,000, even more preferably 3,000, and particularly preferably 5,000. The upper limit of the Mw is preferably 50,000, more preferably 30,000, even more preferably 20,000, and particularly preferably 15,000.

高フッ素含有量樹脂のMw/Mnの下限としては、通常1であり、1.1がより好ましい。上記Mw/Mnの上限としては、通常5であり、3が好ましく、2がより好ましく、1.7がさらに好ましい。The lower limit of Mw/Mn of the high fluorine content resin is usually 1, and more preferably 1.1. The upper limit of the above Mw/Mn is usually 5, and is preferably 3, more preferably 2, and even more preferably 1.7.

高フッ素含有量樹脂の含有量の下限としては、上記感放射線性樹脂組成物中の全固形分に対して、0.1質量%が好ましく、0.5質量%がより好ましく、1質量%がさらに好ましく、1.5質量%がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、20質量%が好ましく、15質量%がより好ましく、10質量%がさらに好ましく、7質量%が特に好ましい。The lower limit of the content of the high fluorine content resin is preferably 0.1% by mass, more preferably 0.5% by mass, even more preferably 1% by mass, and even more preferably 1.5% by mass, based on the total solid content in the radiation-sensitive resin composition. The upper limit of the content is preferably 20% by mass, more preferably 15% by mass, even more preferably 10% by mass, and particularly preferably 7% by mass.

高フッ素含有量樹脂の含有量の下限としては、上記ベース樹脂100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、0.5質量部がより好ましく、1質量部がさらに好ましく、1.5質量部が特に好ましい。上記含有量の上限としては、15質量部が好ましく、10質量部がより好ましく、8質量部がさらに好ましく、5質量部が特に好ましい。The lower limit of the content of the high fluorine content resin is preferably 0.1 parts by mass, more preferably 0.5 parts by mass, even more preferably 1 part by mass, and particularly preferably 1.5 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the base resin. The upper limit of the content is preferably 15 parts by mass, more preferably 10 parts by mass, even more preferably 8 parts by mass, and particularly preferably 5 parts by mass.

高フッ素含有量樹脂の含有量を上記範囲とすることで、高フッ素含有量樹脂をレジスト膜の表層へより効果的に偏在化させることができ、その結果、液浸露光時におけるレジスト膜の表面の撥水性をより高めることができる。上記感放射線性樹脂組成物は、高フッ素含有量樹脂を1種又は2種以上含有していてもよい。By setting the content of the high fluorine content resin within the above range, the high fluorine content resin can be more effectively distributed on the surface layer of the resist film, and as a result, the water repellency of the surface of the resist film during immersion exposure can be further improved. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more types of high fluorine content resins.

(高フッ素含有量樹脂の合成方法)
高フッ素含有量樹脂は、上述のベース樹脂の合成方法と同様の方法により合成することができる。
(Method of synthesizing high fluorine content resin)
The high fluorine content resin can be synthesized by the same method as the above-mentioned method for synthesizing the base resin.

(スルホニウム塩化合物)
本発明におけるスルホニウム塩化合物は、下記式(1)で表される。

Figure 0007602730000019
(式中、
f1、及び、Rf2は、それぞれ独立して、電子求引性基であって、
、及び、Rは、それぞれ独立して、有機基又は水酸基であって、
nは、0~2の整数であって、
l1は、0~5+2nの整数であって、l1が2~5+2nの場合には、複数のRf1は、一部又は全部が同一又は異なり、
m1は、0~6の整数であって、m1が2~6の場合には、複数のRf2は、一部又は全部が同一又は異なり、
p1は、0~5+2nの整数であって、p1が2~5+2nの場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なり、
q1は、0~6の整数であって、q1が2~6の場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なり、
l1+p1は、0~5+2nであって、
m1+q1は、0~6であって、
l1、又は、m1の少なくとも1つは、1以上の整数であって、
は、アニオンである。) (Sulfonium salt compounds)
The sulfonium salt compound in the present invention is represented by the following formula (1).
Figure 0007602730000019
(Wherein,
R f1 and R f2 each independently represent an electron-withdrawing group,
R 1 and R 2 each independently represent an organic group or a hydroxyl group;
n is an integer from 0 to 2,
l1 is an integer of 0 to 5+2n, and when l1 is an integer of 2 to 5+2n, a plurality of R f1s are partly or entirely the same or different;
m1 is an integer of 0 to 6, and when m1 is an integer of 2 to 6, a plurality of R f2 are partly or entirely the same or different;
p1 is an integer of 0 to 5+2n, and when p1 is an integer of 2 to 5+2n, a plurality of R 1's are partly or entirely the same or different;
q1 is an integer of 0 to 6, and when q1 is an integer of 2 to 6, some or all of the R 2's are the same or different;
l1+p1 is 0 to 5+2n,
m1+q1 is 0 to 6,
At least one of l1 or m1 is an integer of 1 or more,
Z 1 - is an anion.

上記式(1)中、Rf1、及び、Rf2は、それぞれ独立して、電子求引性基である。 In the above formula (1), R f1 and R f2 each independently represent an electron-withdrawing group.

上記電子求引性基は、少なくとも1以上の、水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換されている炭素数1~6のアルキル基、ハロゲン原子、アルキルスルフォニル基、又は、アリールスルフォニル基を含むことが好ましい。複数存在する場合、これらは単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。The electron-withdrawing group preferably contains at least one alkyl group having 1 to 6 carbon atoms in which some or all of the hydrogen atoms are substituted with halogen atoms, a halogen atom, an alkylsulfonyl group, or an arylsulfonyl group. When multiple groups are present, they may be used alone or in combination of two or more.

上記の水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換されている炭素数1~6のアルキル基は、例えば、当該水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換されているメチル基、エチル基、プロピル基等をあげることができる。Examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms in which some or all of the hydrogen atoms are substituted with halogen atoms include methyl groups, ethyl groups, propyl groups, etc. in which some or all of the hydrogen atoms are substituted with halogen atoms.

また、上記ハロゲン原子は、なかでもフッ素原子である場合を、好ましい例としてあげることができる。 Furthermore, a preferred example of the above halogen atom is a fluorine atom.

また、上記アルキルスルフォニル基は、-SO-Rsで表される構造を有する基であり、Rとして、アルキル基またはシクロアルキル基等をあげることができる。より具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基、テトラヒドロフラニル基、又はテトラヒドロピラニル基等をあげることができる。複数存在する場合、これらは単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。 The alkylsulfonyl group is a group having a structure represented by -SO 2 -Rs , where Rs can be an alkyl group or a cycloalkyl group. More specific examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclooctyl group, a norbornyl group, an adamantyl group, a tetrahydrofuranyl group, or a tetrahydropyranyl group. When multiple groups are present, they may be used alone or in combination of two or more.

また、上記アリールスルフォニル基は、-SO-Arsで表される構造を有する基であり、Arとして、アリール基またはヘテロアリール基等をあげることができる。より具体的には、例えば、フェニル基、ナフチル基、ピレニル基、フリル基、ピリジニル基、又はカルバゾリル基等をあげることができる。複数存在する場合、これらは単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。 The arylsulfonyl group is a group having a structure represented by -SO 2 -Ar s , where Ar s can be an aryl group or a heteroaryl group. More specific examples include a phenyl group, a naphthyl group, a pyrenyl group, a furyl group, a pyridinyl group, a carbazolyl group, etc. When a plurality of groups are present, they may be used alone or in combination of two or more.

また、上記R、及び、Rは、それぞれ独立して、有機基又は水酸基である。 Moreover, the above R 1 and R 2 each independently represent an organic group or a hydroxyl group.

上記R、及び、Rとして、例えば、上記有機基は、置換されていてもよい、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、シアノ基、エステル基、アルデヒド基、ケトン基、アセタール基、ケタール基、エーテル基、アミド基、シクロアルキル基、又は、フェニル基をあげることができる。複数存在する場合、これらは単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。 Examples of the organic group R 1 and R 2 include an alkyl group, a hydroxyalkyl group, a cyano group, an ester group, an aldehyde group, a ketone group, an acetal group, a ketal group, an ether group, an amide group, a cycloalkyl group, or a phenyl group, which may be substituted. When a plurality of groups are present, they may be used alone or in combination of two or more.

また、上記nは、0~2の整数である。 Furthermore, n is an integer from 0 to 2.

また、上記l1は、0~5+2nの整数であって、l1が2~5+2nの場合には、複数のRf1は、一部又は全部が同一又は異なる。 Furthermore, the above l1 is an integer of 0 to 5+2n, and when l1 is an integer of 2 to 5+2n, some or all of the multiple R f1s are the same or different.

また、上記m1は、0~6の整数であって、m1が2~6の場合には、複数のRf2は、一部又は全部が同一又は異なる。 Moreover, the above m1 is an integer of 0 to 6, and when m1 is an integer of 2 to 6, some or all of the multiple R f2 are the same or different.

また、上記p1は、0~5+2nの整数であって、p1が2~5+2nの場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なる。 Furthermore, the above p1 is an integer of 0 to 5+2n, and when p1 is an integer of 2 to 5+2n, some or all of the multiple R 1s are the same or different.

また、上記q1は、0~6の整数であって、q1が2~6の場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なる。 Furthermore, the above q1 is an integer of 0 to 6, and when q1 is an integer of 2 to 6, some or all of the multiple R 2s are the same or different.

また、上記l1+p1は、0~5+2nである。 Also, the above l1+p1 is between 0 and 5+2n.

また、m1+q1は、0~6である。 Also, m1+q1 is 0 to 6.

また、l1、又は、m1の少なくとも1つは、1以上の整数である。 Furthermore, at least one of l1 or m1 is an integer greater than or equal to 1.

また、Z は、アニオンである。上記アニオンとして、公知の光酸発生剤に用いられているアニオンを適宜用いることができる。 Z 1 is an anion. As the anion, anions used in known photoacid generators can be appropriately used.

また、上記アニオンは、酸アニオン部位を有する場合を、好ましい例としてあげることができる。 In addition, a preferred example of the above anion is one having an acid anion moiety.

また、上記酸アニオン部位は、スルホン酸アニオン部位、カルボン酸アニオン部位、又は、塩化物イオン部であることが好ましい。上記スルホン酸アニオン部位、上記カルボン酸アニオン部位、又は、上記塩化物イオン部として、それぞれ、公知の光酸発生剤に用いられているスルホン酸アニオン部位、カルボン酸アニオン部位、又は、塩化物イオン部を適宜用いることができる。The acid anion moiety is preferably a sulfonate anion moiety, a carboxylate anion moiety, or a chloride ion moiety. As the sulfonate anion moiety, the carboxylate anion moiety, or the chloride ion moiety, a sulfonate anion moiety, a carboxylate anion moiety, or a chloride ion moiety used in a known photoacid generator can be appropriately used.

上記スルホン酸アニオン部位を有するアニオンとして、例えば、下記のアニオンをあげることができる。これらは単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。

Figure 0007602730000020
Examples of the anion having the sulfonate anion moiety include the following anions. These may be used alone or in combination of two or more.
Figure 0007602730000020

Figure 0007602730000021
Figure 0007602730000021

上記カルボン酸アニオン部位を有するアニオンとして、例えば、下記のアニオンをあげることができる。これらは単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。

Figure 0007602730000022
Examples of the anion having the carboxylate anion moiety include the following anions. These may be used alone or in combination of two or more.
Figure 0007602730000022

上記記塩化物イオン部を有するアニオンとして、例えば、Clがあげられる。 An example of the anion having the chloride ion moiety is Cl 2 - .

また、本発明の感放射線性樹脂組成物において、上記スルホニウム塩化合物は、下記一般式(2)で表される場合を、好ましい例としてあげることができる。

Figure 0007602730000023
(式中、
f3、及び、Rf4は、それぞれ独立して、電子求引性基であって、
、及び、Rは、それぞれ独立して、有機基又は水酸基であって、
l2は、0~5の整数であって、l2が2~5の場合には、複数のRf3は、一部又は全部が同一又は異なり、
m2は、0~6の整数であって、m2が2~6の場合には、複数のRf4は、一部又は全部が同一又は異なり、
p2は、0~5の整数であって、p2が2~5の場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なり、
q2は、0~6の整数であって、q2が2~6の場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なり、
l2+p2は、0~5であって、
m2+q2は、0~6であって、
l2、又は、m2の少なくとも1つは、1以上の整数であって、
は、アニオンである。) In the radiation-sensitive resin composition of the present invention, the sulfonium salt compound is preferably represented by the following general formula (2):
Figure 0007602730000023
(Wherein,
R f3 and R f4 each independently represent an electron-withdrawing group,
R 3 and R 4 each independently represent an organic group or a hydroxyl group;
l2 is an integer of 0 to 5, and when l2 is an integer of 2 to 5, a plurality of R f3 are partly or entirely the same or different;
m2 is an integer of 0 to 6, and when m2 is an integer of 2 to 6, a plurality of R f4s are partly or entirely the same or different;
p2 is an integer of 0 to 5, and when p2 is an integer of 2 to 5, some or all of the R 3's are the same or different;
q2 is an integer of 0 to 6, and when q2 is an integer of 2 to 6, some or all of the R 4s are the same or different;
l2+p2 is 0 to 5,
m2+q2 is 0 to 6,
At least one of l2 or m2 is an integer of 1 or more,
Z 2 - is an anion.

上記式(2)中、Rf3、及び、Rf4は、それぞれ独立して、電子求引性基である。また、上記電子求引性基は、上記式(1)の場合と同様である。 In the above formula (2), R f3 and R f4 each independently represent an electron-withdrawing group, and the electron-withdrawing group is the same as in the above formula (1).

また、上記R、及び、Rは、それぞれ独立して、有機基又は水酸基である。また、上記有機基又は水酸基は、上記式(1)の場合と同様である。 R 3 and R 4 each independently represent an organic group or a hydroxyl group, and the organic group or hydroxyl group is the same as in the case of formula (1).

また、l2は、0~5の整数であって、l2が2~5の場合には、複数のRf3は、一部又は全部が同一又は異なる。 Furthermore, l2 is an integer of 0 to 5, and when l2 is an integer of 2 to 5, some or all of the multiple R f3s are the same or different.

また、m2は、0~6の整数であって、m2が2~6の場合には、複数のRf4は、一部又は全部が同一又は異なる。 Furthermore, m2 is an integer of 0 to 6, and when m2 is an integer of 2 to 6, some or all of the multiple R f4s are the same or different.

また、p2は、0~5の整数であって、p2が2~5の場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なる。 Furthermore, p2 is an integer of 0 to 5, and when p2 is an integer of 2 to 5, some or all of the multiple R 3s are the same or different.

また、q2は、0~6の整数であって、q2が2~6の場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なる。 Furthermore, q2 is an integer of 0 to 6, and when q2 is an integer of 2 to 6, some or all of the multiple R 4s are the same or different.

また、l2+p2は、0~5である。 Also, l2+p2 is between 0 and 5.

また、m2+q2は、0~6である。 Also, m2+q2 is 0 to 6.

また、l2、又は、m2の少なくとも1つは、1以上の整数である。 Furthermore, at least one of l2 or m2 is an integer greater than or equal to 1.

また、Z は、アニオンである。また、上記アニオンは、上記式(1)の場合と同様である。 Z 2 - is an anion, and the anion is the same as in the case of formula (1).

上記一般式(2)で表されるスルホニウム塩化合物のカチオンとして、例えば、下記のカチオンをあげることができる。これらは単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。

Figure 0007602730000024
Figure 0007602730000025
Examples of the cation of the sulfonium salt compound represented by the above general formula (2) include the following cations. These may be used alone or in combination of two or more.
Figure 0007602730000024
Figure 0007602730000025

また、本発明において、上記Rf3が、チエニルカチオン結合部に対してパラ位にある場合を、好ましい例としてあげることができる。上記構成を有することにより、より確実にレジスト諸性能が向上したものとなりうる。 In the present invention, the case where Rf3 is at the para position relative to the thienyl cation bond can be mentioned as a preferred example. By having the above-mentioned structure, various resist properties can be improved more reliably.

また、本発明の感放射線性樹脂組成物において、上記スルホニウム塩化合物は、下記一般式(3)で表される場合を、他の好ましい例としてあげることができる。

Figure 0007602730000026
(式中、
f5、及び、Rf6は、それぞれ独立して、電子求引性基であって、
、及び、Rは、それぞれ独立して、有機基又は水酸基であって、
l3は、0~7の整数であって、l3が2~7の場合には、複数のRf5は、一部又は全部が同一又は異なり、
m3は、0~6の整数であって、m3が2~6の場合には、複数のRf6は、一部又は全部が同一又は異なり、
p3は、0~7の整数であって、p3が2~7の場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なり、
q3は、0~6の整数であって、q3が2~6の場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なり、
l3+p3は、0~7であって、
m3+q3は、0~6であって、
l3、又は、m3の少なくとも1つは、1以上の整数であって、
は、アニオンである。) In the radiation-sensitive resin composition of the present invention, another preferred example of the sulfonium salt compound is one represented by the following general formula (3).
Figure 0007602730000026
(Wherein,
R f5 and R f6 each independently represent an electron-withdrawing group,
R 5 and R 6 each independently represent an organic group or a hydroxyl group;
l3 is an integer of 0 to 7, and when l3 is an integer of 2 to 7, a plurality of R f5s are partly or entirely the same or different;
m3 is an integer of 0 to 6, and when m3 is an integer of 2 to 6, a plurality of R f6 are partly or entirely the same or different;
p3 is an integer of 0 to 7, and when p3 is an integer of 2 to 7, some or all of the R 5s are the same or different;
q3 is an integer of 0 to 6, and when q3 is an integer of 2 to 6, some or all of the R 6s are the same or different;
l3+p3 is 0 to 7,
m3+q3 is 0 to 6,
At least one of l3 or m3 is an integer of 1 or more,
Z 3 - is an anion.

上記式(3)中、Rf5、及び、Rf6は、それぞれ独立して、電子求引性基である。また、上記電子求引性基は、上記式(1)の場合と同様である。 In the formula (3), R f5 and R f6 each independently represent an electron-withdrawing group, and the electron-withdrawing group is the same as in the formula (1).

また、上記R、及び、Rに、それぞれ独立して、有機基又は水酸基である。また、上記有機基又は水酸基は、上記式(1)の場合と同様である。 R 5 and R 6 each independently represent an organic group or a hydroxyl group. The organic group or hydroxyl group is the same as in the case of formula (1).

l3は、0~7の整数であって、l3が2~7の場合には、複数のRf5は、一部又は全部が同一又は異なる。 l3 is an integer of 0 to 7, and when l3 is an integer of 2 to 7, some or all of the multiple R f5s are the same or different.

また、m3は、0~6の整数であって、m3が2~6の場合には、複数のRf6は、一部又は全部が同一又は異なる。 Furthermore, m3 is an integer of 0 to 6, and when m3 is an integer of 2 to 6, some or all of the multiple R f6 are the same or different.

また、p3は、0~7の整数であって、p3が2~7の場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なる。 Furthermore, p3 is an integer of 0 to 7, and when p3 is an integer of 2 to 7, some or all of the multiple R 5s are the same or different.

また、q3は、0~6の整数であって、q3が2~6の場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なる。 Furthermore, q3 is an integer of 0 to 6, and when q3 is an integer of 2 to 6, some or all of the multiple R 6s are the same or different.

また、l3+p3は、0~7である。 Also, l3 + p3 is between 0 and 7.

また、m3+q3は、0~6である。 Also, m3+q3 is 0 to 6.

また、l3、又は、m3の少なくとも1つは、1以上の整数である。 Furthermore, at least one of l3 or m3 is an integer greater than or equal to 1.

また、Z は、アニオンである。また、上記アニオンは、上記式(1)の場合と同様である。 Z 3 - is an anion, and the anion is the same as in the case of formula (1).

上記一般式(3)で表されるスルホニウム塩化合物のカチオンとして、例えば、下記のカチオンをあげることができる。これらは単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。

Figure 0007602730000027
Examples of the cation of the sulfonium salt compound represented by the above general formula (3) include the following cations. These may be used alone or in combination of two or more.
Figure 0007602730000027

また、本発明の感放射線性樹脂組成物において、上記スルホニウム塩化合物とは異なるその他光酸発生剤を適宜組み合わせて用いてもよい。その他光酸発生剤としては。公知の光酸発生剤を適宜用いることができる。In addition, in the radiation-sensitive resin composition of the present invention, other photoacid generators different from the above-mentioned sulfonium salt compounds may be used in appropriate combination. As the other photoacid generators, known photoacid generators can be used as appropriate.

本発明において、上記感放射線性樹脂組成物100質量部に対する上記スルホニウム塩化合物の配合量(複数種用いる場合にはその合計量)の下限としては、0.05質量部が好ましく、0.1質量部がより好ましく、1質量部あってもよく、2質量部あってもよい。一方、上記配合量の上限としては、100質量部が好ましく、50質量部がより好ましく、30質量部であってもよく、20質量部であってもよく、10質量部であってもよい。In the present invention, the lower limit of the blending amount of the sulfonium salt compound (the total amount when multiple types are used) relative to 100 parts by mass of the radiation-sensitive resin composition is preferably 0.05 parts by mass, more preferably 0.1 parts by mass, and may be 1 part by mass or 2 parts by mass. On the other hand, the upper limit of the blending amount is preferably 100 parts by mass, more preferably 50 parts by mass, and may be 30 parts by mass, 20 parts by mass, or 10 parts by mass.

上記配合量が上記下限より小さいと、感度が低下するおそれがある。逆に、上記配合量又は含有割合が上記上限を超えると、レジスト膜を形成し難くなるおそれや、レジストパターンの断面形状における矩形性が低下するおそれがある。If the blend amount is less than the lower limit, the sensitivity may decrease. Conversely, if the blend amount or content ratio exceeds the upper limit, it may be difficult to form a resist film or the rectangularity of the cross-sectional shape of the resist pattern may decrease.

(溶剤)
上記感放射線性樹脂組成物は、溶剤を含有する。溶剤は、少なくとも樹脂、感放射線性酸発生剤及び所望により含有される酸拡散制御剤等を溶解又は分散可能な溶剤であれば特に限定されない。
(solvent)
The radiation-sensitive resin composition contains a solvent. The solvent is not particularly limited as long as it is capable of dissolving or dispersing at least the resin, the radiation-sensitive acid generator, and the acid diffusion controller, which is optionally contained.

溶剤としては、例えば、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤、ケトン系溶剤、アミド系溶剤、エステル系溶剤、炭化水素系溶剤等をあげることができる。 Examples of solvents include alcohol-based solvents, ether-based solvents, ketone-based solvents, amide-based solvents, ester-based solvents, and hydrocarbon-based solvents.

アルコール系溶剤としては、例えば、
iso-プロパノール、4-メチル-2-ペンタノール、3-メトキシブタノール、n-ヘキサノール、2-エチルヘキサノール、フルフリルアルコール、シクロヘキサノール、3,3,5-トリメチルシクロヘキサノール、ジアセトンアルコール等の炭素数1~18のモノアルコール系溶剤;
エチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、2,5-ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリ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剤;
上記多価アルコール系溶剤が有するヒドロキシ基の一部をエーテル化した多価アルコール部分エーテル系溶剤等をあげることができる。
Examples of alcohol-based solvents include:
Monoalcohol solvents having 1 to 18 carbon atoms, such as isopropanol, 4-methyl-2-pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-ethylhexanol, furfuryl alcohol, cyclohexanol, 3,3,5-trimethylcyclohexanol, and diacetone alcohol;
Polyhydric alcohol solvents having 2 to 18 carbon atoms, such as ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,5-hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, and tripropylene glycol;
Examples of the polyhydric alcohol partially etherified solvents include those obtained by etherifying some of the hydroxy groups of the above polyhydric alcohol solvents.

エーテル系溶剤としては、例えば、
ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル等のジアルキルエーテル系溶剤;
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剤;
ジフェニルエーテル、アニソール(メチルフェニルエーテル)等の芳香環含有エーテル系溶剤;
上記多価アルコール系溶剤が有するヒドロキシ基をエーテル化した多価アルコールエーテル系溶剤等をあげることができる。
Examples of ether solvents include:
Dialkyl ether solvents such as diethyl ether, dipropyl ether, and dibutyl ether;
Cyclic ether solvents such as tetrahydrofuran and tetrahydropyran;
Aromatic ring-containing ether solvents, such as diphenyl ether and anisole (methyl phenyl ether);
Examples of the polyhydric alcohol solvent include polyhydric alcohol ether solvents obtained by etherifying the hydroxyl groups of the above-mentioned polyhydric alcohol solvents.

ケトン系溶剤としては、例えば、アセトン、ブタノン、メチル-iso-ブチルケトン等の鎖状ケトン系溶剤:
シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等の環状ケトン系溶剤:
2,4-ペンタンジオン、アセトニルアセトン、アセトフェノン等をあげることができる。
Examples of the ketone solvent include chain ketone solvents such as acetone, butanone, and methyl-iso-butyl ketone:
Cyclic ketone solvents such as cyclopentanone, cyclohexanone, methylcyclohexanone, etc.:
Examples include 2,4-pentanedione, acetonylacetone, and acetophenone.

アミド系溶剤としては、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剤;
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剤等をあげることができる。
Examples of the amide solvent include cyclic amide solvents such as N,N'-dimethylimidazolidinone and N-methylpyrrolidone;
Examples of the solvent include chain amide solvents such as N-methylformamide, N,N-dimethylformamide, N,N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N,N-dimethylacetamide, and N-methylpropionamide.

エステル系溶剤としては、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;
ジエチレングリコールモノ-n-ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の多価アルコール部分エーテルアセテート系溶剤;
γ-ブチロラクトン、バレロラクトン等のラクトン系溶剤;
ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶剤;
ジ酢酸プロピレングリコール、酢酸メトキシトリグリコール、シュウ酸ジエチル、アセト酢酸エチル、乳酸エチル、フタル酸ジエチル等の多価カルボン酸ジエステル系溶媒をあげることができる。
Examples of ester-based solvents include:
Monocarboxylate solvents such as n-butyl acetate and ethyl lactate;
polyhydric alcohol partial ether acetate solvents, such as diethylene glycol mono-n-butyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, and dipropylene glycol monomethyl ether acetate;
Lactone solvents such as γ-butyrolactone and valerolactone;
Carbonate solvents such as diethyl carbonate, ethylene carbonate, and propylene carbonate;
Examples of the polyvalent carboxylic acid diester solvents include propylene glycol diacetate, methoxytriglycol acetate, diethyl oxalate, ethyl acetoacetate, ethyl lactate, and diethyl phthalate.

炭化水素系溶剤としては、例えば、
n-ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶剤;
ベンゼン、トルエン、ジ-iso-プロピルベンセン、n-アミルナフタレン等の芳香族炭化水素系溶剤等をあげることができる。
Examples of the hydrocarbon solvent include:
Aliphatic hydrocarbon solvents such as n-hexane, cyclohexane, and methylcyclohexane;
Examples of the solvent include aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene, di-iso-propylbenzene, and n-amylnaphthalene.

これらの中で、エステル系溶剤、ケトン系溶剤が好ましく、多価アルコール部分エーテルアセテート系溶剤、環状ケトン系溶剤、ラクトン系溶剤がより好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、γ-ブチロラクトンがさらに好ましい。Among these, ester-based solvents and ketone-based solvents are preferred, polyhydric alcohol partial ether acetate-based solvents, cyclic ketone-based solvents, and lactone-based solvents are more preferred, and propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, and gamma-butyrolactone are even more preferred.

上記感放射線性樹脂組成物は、上記溶剤を1種又は2種以上含有していてもよい。The radiation-sensitive resin composition may contain one or more of the above solvents.

(その他の任意成分)
上記感放射線性樹脂組成物は、上記成分以外にも、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、酸拡散制御剤、架橋剤、偏在化促進剤、界面活性剤、脂環式骨格含有化合物、増感剤等をあげることができる。これらのその他の任意成分は、それぞれ1種又は2種以上を併用してもよい。
(Other optional ingredients)
The radiation-sensitive resin composition may contain other optional components in addition to the above components. Examples of the other optional components include an acid diffusion controller, a crosslinking agent, a localization promoter, a surfactant, an alicyclic skeleton-containing compound, a sensitizer, etc. These other optional components may be used alone or in combination of two or more.

(酸拡散制御剤)
上記感放射線性樹脂組成物は、必要に応じて、酸拡散制御剤を含有してもよい。酸拡散制御剤は、露光により感放射線性酸発生剤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、得られる感放射線性樹脂組成物の貯蔵安定性が向上する。さらに、レジストパターンの解像度がさらに向上すると共に、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。
(Acid Diffusion Controller)
The radiation-sensitive resin composition may contain an acid diffusion controller as necessary. The acid diffusion controller controls the diffusion phenomenon in the resist film of the acid generated from the radiation-sensitive acid generator by exposure, and suppresses undesirable chemical reactions in the non-exposed region. In addition, the storage stability of the obtained radiation-sensitive resin composition is improved. Furthermore, the resolution of the resist pattern is further improved, and the change in line width of the resist pattern due to the fluctuation of the delay time from exposure to development can be suppressed, and a radiation-sensitive resin composition with excellent process stability can be obtained.

酸拡散制御剤としては、例えば、下記式(7)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をあげることができる。Examples of acid diffusion control agents include compounds represented by the following formula (7) (hereinafter also referred to as "nitrogen-containing compound (I)"), compounds having two nitrogen atoms in the same molecule (hereinafter also referred to as "nitrogen-containing compound (II)"), compounds having three nitrogen atoms (hereinafter also referred to as "nitrogen-containing compound (III)"), amide group-containing compounds, urea compounds, and nitrogen-containing heterocyclic compounds.

Figure 0007602730000028
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上記式(7)中、R22、R23及びR24は、それぞれ独立して、水素原子、置換若しくは非置換のアルキル基、置換若しくは非置換のシクロアルキル基、置換若しくは非置換のアリール基又は置換若しくは非置換のアラルキル基である。 In the above formula (7), R 22 , R 23 and R 24 each independently represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, or a substituted or unsubstituted 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をあげることができる。Examples of the nitrogen-containing compound (I) include monoalkylamines such as n-hexylamine; dialkylamines such as di-n-butylamine; trialkylamines such as triethylamine; and aromatic amines such as aniline.

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をあげることができる。Examples of nitrogen-containing compounds (II) include ethylenediamine, N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine, etc.

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をあげることができる。Examples of the nitrogen-containing compound (III) include polyamine compounds such as polyethyleneimine and polyallylamine; polymers such as dimethylaminoethylacrylamide; and the like.

アミド基含有化合物としては、例えば、ホルムアミド、N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N-メチルアセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド、ピロリドン、N-メチルピロリドン等をあげることができる。Examples of amide group-containing compounds include formamide, N-methylformamide, N,N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N,N-dimethylacetamide, propionamide, benzamide, pyrrolidone, and N-methylpyrrolidone.

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をあげることができる。 Examples of urea compounds include urea, methylurea, 1,1-dimethylurea, 1,3-dimethylurea, 1,1,3,3-tetramethylurea, 1,3-diphenylurea, tributylthiourea, etc.

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、ピラゾール等をあげることができる。Examples of nitrogen-containing heterocyclic compounds include pyridines such as pyridine and 2-methylpyridine; morpholines such as N-propylmorpholine and N-(undecylcarbonyloxyethyl)morpholine; pyrazine, pyrazole, etc.

また、上記含窒素有機化合物として、酸解離性基を有する化合物を用いることもできる。このような酸解離性基を有する含窒素有機化合物としては、例えば、N-t-ブトキシカルボニルピペリジン、N-t-ブトキシカルボニルイミダゾール、N-t-ブトキシカルボニルベンズイミダゾール、N-t-ブトキシカルボニル-2-フェニルベンズイミダゾール、N-(t-ブトキシカルボニル)ジ-n-オクチルアミン、N-(t-ブトキシカルボニル)ジエタノールアミン、N-(t-ブトキシカルボニル)ジシクロヘキシルアミン、N-(t-ブトキシカルボニル)ジフェニルアミン、N-t-ブトキシカルボニル-4-ヒドロキシピペリジン、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をあげることができる。In addition, a compound having an acid dissociable group can also be used as the nitrogen-containing organic compound. Examples of such nitrogen-containing organic compounds having an acid dissociable group include N-t-butoxycarbonylpiperidine, N-t-butoxycarbonylimidazole, N-t-butoxycarbonylbenzimidazole, N-t-butoxycarbonyl-2-phenylbenzimidazole, N-(t-butoxycarbonyl)di-n-octylamine, N-(t-butoxycarbonyl)diethanolamine, N-(t-butoxycarbonyl)dicyclohexylamine, N-(t-butoxycarbonyl)diphenylamine, N-t-butoxycarbonyl-4-hydroxypiperidine, and N-t-amyloxycarbonyl-4-hydroxypiperidine.

また、酸拡散制御剤として、露光により弱酸を発生する感放射線性弱酸発生剤を好適に用いることもできる。上記感放射線性弱酸発生剤より発生する酸は、110℃で60秒間加熱した際に上記樹脂中の酸解離性基を解離を誘発しない酸である。なお、本明細書中において、ある酸が酸解離性基の解離を誘発するとは、110℃で60秒間加熱した際に樹脂中に含まれる酸解離性基を解離させることをいう。In addition, a radiation-sensitive weak acid generator that generates a weak acid upon exposure to light can also be suitably used as the acid diffusion control agent. The acid generated by the radiation-sensitive weak acid generator is an acid that does not induce dissociation of the acid-dissociable group in the resin when heated at 110°C for 60 seconds. In this specification, an acid that induces dissociation of an acid-dissociable group means that an acid dissociates an acid-dissociable group contained in the resin when heated at 110°C for 60 seconds.

感放射線性弱酸発生剤としては、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をあげることができる。オニウム塩化合物としては、例えば、下記式(8-1)で表されるスルホニウム塩化合物、下記式(8-2)で表されるヨードニウム塩化合物等をあげることができる。Examples of radiation-sensitive weak acid generators include onium salt compounds that decompose upon exposure to light and lose their ability to control acid diffusion. Examples of onium salt compounds include sulfonium salt compounds represented by the following formula (8-1) and iodonium salt compounds represented by the following formula (8-2).

Figure 0007602730000029
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上記式(8-1)及び式(8-2)中、Jはスルホニウムカチオンであり、Uはヨードニウムカチオンである。Jで表されるスルホニウムカチオンとしては、下記式(1-1-a)、(1-1-b)で表されるスルホニウムカチオンの他、下記式(X-1)で表されるスルホニウムカチオンが挙げられ、U+で表されるヨードニウムカチオンとしては、上記式(1-1-c)で表されるヨードニウムカチオンのほか、下記式(X-2)で表されるヨードニウムカチオンをあげることができる。E-及びQ-は、それぞれ独立して、OH-、Rα-COO-、Rα-SO3-で表されるアニオンである。Rαは、アルキル基、アリール基又はアラルキル基である。Rαで表されるアリール基又はアラルキル基の芳香環の水素原子は、ヒドロキシ基、フッ素原子置換若しくは非置換の炭素数1~12のアルキル基又は炭素数1~12のアルコキシ基で置換されていてもよい。 In the above formulas (8-1) and (8-2), J + is a sulfonium cation, and U + is an iodonium cation. Examples of the sulfonium cation represented by J + include sulfonium cations represented by the following formulas (1-1-a) and (1-1-b) as well as sulfonium cations represented by the following formula (X-1). Examples of the iodonium cation represented by U+ include iodonium cations represented by the above formula (1-1-c) as well as iodonium cations represented by the following formula (X-2). E- and Q- are each independently an anion represented by OH-, Rα-COO-, or Rα-SO3-. Rα is an alkyl group, an aryl group, or an aralkyl group. A hydrogen atom in the aromatic ring of the aryl group or aralkyl group represented by Rα may be substituted with a hydroxy group, a fluorine atom-substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms.

Figure 0007602730000030
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Figure 0007602730000031
Figure 0007602730000031

上記式(X-1)中、Rc1、Rc2及びRc3は、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1~12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、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。 In the above formula (X-1), R c1 , R c2 and R c3 are each independently a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms.

上記式(X-2)中、Re1及びRe2は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、置換若しくは非置換の炭素数1~12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、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。k8及びk9は、それぞれ独立して0~4の整数である。 In the above formula (X-2), R e1 and R e2 each independently represent a halogen atom, a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms. k8 and k9 each independently represent an integer of 0 to 4.

上記各基が有する水素原子を置換していてもよい置換基としては、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、アルキル基(シクロアルキル基又は芳香族炭化水素基の水素原子を置換する場合)、アリール基(アルキル基の水素原子を置換する場合)、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、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、アシロキシ基が好ましく、アルコキシ基又はアルコキシカルボニル基がより好ましい。Examples of the substituents that may replace the hydrogen atoms of the above groups include halogen atoms such as fluorine atoms, chlorine atoms, bromine atoms, and iodine atoms, hydroxyl groups, carboxyl groups, cyano groups, nitro groups, alkyl groups (when replacing hydrogen atoms of cycloalkyl groups or aromatic hydrocarbon groups), aryl groups (when replacing hydrogen atoms of alkyl groups), alkoxy groups, alkoxycarbonyl groups, alkoxycarbonyloxy groups, acyl groups, and acyloxy groups. Among these, hydroxyl groups, alkoxy groups, alkoxycarbonyl groups, alkoxycarbonyloxy groups, acyl groups, and acyloxy groups are preferred, and alkoxy groups and alkoxycarbonyl groups are more preferred.

上記感放射線性弱酸発生剤としては、例えば、下記式で表される化合物等をあげることができる。ただし、酸解離性基の解離を誘発するか否かは、解離が誘発される酸解離性基の構造等によって相対的に定まるものであり、下記の化合物全てが常に感放射線性弱酸発生剤に該当するものではない。 Examples of the radiation-sensitive weak acid generator include compounds represented by the following formula. However, whether or not dissociation of an acid-dissociable group is induced is relatively determined by factors such as the structure of the acid-dissociable group whose dissociation is induced, and not all of the compounds listed below necessarily fall under the category of radiation-sensitive weak acid generators.

Figure 0007602730000032
Figure 0007602730000032

上記感放射線性弱酸発生剤としては、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 the above radiation-sensitive weak acid generators, sulfonium salts are preferred, triarylsulfonium salts are more preferred, and triphenylsulfonium salicylate and triphenylsulfonium 10-camphorsulfonate are even more preferred.

酸拡散制御剤の含有量の下限としては、感放射線性酸発生剤の合計100質量部に対して、3質量部が好ましく、4質量部がより好ましく、5質量部がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、150質量部が好ましく120質量部がより好ましく、110質量部がさらに好ましい。The lower limit of the content of the acid diffusion control agent is preferably 3 parts by mass, more preferably 4 parts by mass, and even more preferably 5 parts by mass, per 100 parts by mass of the total of the radiation-sensitive acid generators. The upper limit of the content is preferably 150 parts by mass, more preferably 120 parts by mass, and even more preferably 110 parts by mass.

酸拡散制御剤の含有量を上記範囲とすることで、上記感放射線性樹脂組成物のリソグラフィー性能をより向上させることができる。上記感放射線性樹脂組成物は、酸拡散制御剤を1種又は2種以上を含有していてもよい。By setting the content of the acid diffusion control agent within the above range, the lithography performance of the radiation-sensitive resin composition can be further improved. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more types of acid diffusion control agents.

(架橋剤)
架橋剤は2つ以上の官能基を有する化合物であり、一括露光工程後のベーク工程において、酸触媒反応により(1)重合体成分において架橋反応を引き起こし、(1)重合体成分の分子量を増加させることで、パターン露光部の現像液に対する溶解度を低下させるものである。上記官能基としては、例えば、(メタ)アクリロイル基、ヒドロキシメチル基、アルコキシメチル基、エポキシ基、ビニルエーテル基等をあげることができる。
(Crosslinking Agent)
The crosslinking agent is a compound having two or more functional groups, which (1) induces a crosslinking reaction in the polymer component by an acid catalysis in the baking step after the floodwise exposure step, and (1) increases the molecular weight of the polymer component, thereby decreasing the solubility of the patternwise exposed area in a developer. Examples of the functional group include a (meth)acryloyl group, a hydroxymethyl group, an alkoxymethyl group, an epoxy group, and a vinyl ether group.

(偏在化促進剤)
偏在化促進剤は、上記高フッ素含有量樹脂をより効率的にレジスト膜表面に偏在させる効果を有するものである。上記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、上記高フッ素含有量樹脂の添加量を従来よりも少なくすることができる。従って、上記感放射線性樹脂組成物のリソグラフィー性能を維持しつつ、レジスト膜から液浸媒体への成分の溶出をさらに抑制したり、高速スキャンにより液浸露光をより高速に行うことが可能になり、結果としてウォーターマーク欠陥等の液浸由来欠陥を抑制するレジスト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、例えば、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あげることができる。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、多価アルコール等をあげることができる。
(Uneven distribution promoter)
The uneven distribution promoter has the effect of making the high fluorine content resin unevenly distributed on the resist film surface more efficiently. By incorporating this uneven distribution promoter into the radiation-sensitive resin composition, the amount of the high fluorine content resin added can be reduced compared to the conventional case. Therefore, while maintaining the lithography performance of the radiation-sensitive resin composition, it is possible to further suppress the elution of components from the resist film into the immersion medium, and perform immersion exposure at a higher speed by high-speed scanning, thereby improving the hydrophobicity of the resist film surface, which suppresses immersion-induced defects such as watermark defects. Examples of the uneven distribution promoter that can be used include low-molecular compounds having a relative dielectric constant of 30 to 200 and a boiling point of 100° C. or higher at 1 atmospheric pressure. Specific examples of such compounds include lactone compounds, carbonate compounds, nitrile compounds, polyhydric alcohols, and the like.

上記ラクトン化合物としては、例えば、γ-ブチロラクトン、バレロラクトン、メバロニックラクトン、ノルボルナンラクトン等をあげることができる。 Examples of the lactone compounds include gamma-butyrolactone, valerolactone, mevalonic lactone, and norbornane lactone.

上記カーボネート化合物としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート等をあげることができる。 Examples of the above carbonate compounds include propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, etc.

上記ニトリル化合物としては、例えば、スクシノニトリル等をあげることができる。 Examples of the above nitrile compounds include succinonitrile, etc.

上記多価アルコールとしては、例えば、グリセリン等をあげることができる。 Examples of polyhydric alcohols include glycerin.

偏在化促進剤の含有量の下限としては、上記感放射線性樹脂組成物における樹脂の総量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質量部がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、300質量部が好ましく、200質量部がより好ましく、100質量部がさらに好ましく、80質量部が特に好ましい。上記感放射線性樹脂組成物は、偏在化促進剤を1種又は2種以上含有していてもよい。The lower limit of the content of the uneven distribution promoter is preferably 10 parts by mass, more preferably 15 parts by mass, even more preferably 20 parts by mass, and even more preferably 25 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the total amount of resin in the radiation-sensitive resin composition. The upper limit of the content is preferably 300 parts by mass, more preferably 200 parts by mass, even more preferably 100 parts by mass, and particularly preferably 80 parts by mass. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more types of uneven distribution promoters.

(界面活性剤)
界面活性剤は、塗布性、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(信越化学工業製)、ポリフローNo.75、同No.95(以上、共栄社化学製)、エフトップEF301、同EF303、同EF352(以上、トーケムプロダクツ製)、メガファックF171、同F173(以上、DIC製)、フロラードFC430、同FC431(以上、住友スリーエム製)、アサヒガードAG710、サーフロンS-382、同SC-101、同SC-102、同SC-103、同SC-104、同SC-105、同SC-106(以上、旭硝子工業製)等をあげることができる。上記感放射線性樹脂組成物における界面活性剤の含有量としては、樹脂100質量部に対して通常2質量部以下である。
(Surfactant)
The surfactant has the effect of improving the coating property, striation, developability, etc. Examples of the surfactant include nonionic surfactants such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene n-octylphenyl ether, polyoxyethylene n-nonylphenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, and polyethylene glycol distearate; Examples of surfactants include EFTOP EF301, EF303, and EF352 (manufactured by Tochem Products), Megafac F171 and F173 (manufactured by DIC), Fluorad FC430 and FC431 (manufactured by Sumitomo 3M), Asahiguard AG710, Surflon S-382, SC-101, SC-102, SC-103, SC-104, SC-105, and SC-106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.). The content of the surfactant in the radiation-sensitive resin composition is usually 2 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the resin.

(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 exhibits the effect of improving dry etching resistance, pattern shape, adhesion to a 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[4.4.0.1(2,5).1(7,10)]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[4.2.1.0(3,7)]ノナン等をあげることができる。上記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としては、樹脂100質量部に対して通常5質量部以下である。
Examples of the alicyclic skeleton-containing compound include
Adamantane derivatives such as 1-adamantanecarboxylic acid, 2-adamantanone, and t-butyl 1-adamantanecarboxylate;
Deoxycholic acid esters such as t-butyl deoxycholate, t-butoxycarbonylmethyl deoxycholate, and 2-ethoxyethyl deoxycholate;
Lithocholic acid esters such as t-butyl lithocholic acid, t-butoxycarbonylmethyl lithocholic acid, and 2-ethoxyethyl lithocholic acid;
Examples include 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, etc. The content of the alicyclic skeleton-containing compound in the radiation-sensitive resin composition is usually 5 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the resin.

(増感剤)
増感剤は、感放射線性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、上記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)
The sensitizer acts to increase the amount of acid generated from the radiation-sensitive acid generator or the like, and exerts the effect of improving the "apparent sensitivity" of the 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をあげることができる。これらの増感剤は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。上記感放射線性樹脂組成物における増感剤の含有量としては、樹脂100質量部に対して通常2質量部以下である。Examples of sensitizers include carbazoles, acetophenones, benzophenones, naphthalenes, phenols, biacetyl, eosin, rose bengal, pyrenes, anthracenes, and phenothiazines. These sensitizers may be used alone or in combination of two or more. The content of the sensitizer in the radiation-sensitive resin composition is usually 2 parts by mass or less per 100 parts by mass of the resin.

<光酸発生剤>
本発明の光酸発生剤は、上記スルホニウム塩化合物を含む。
<Photoacid Generator>
The photoacid generator of the present invention contains the above-mentioned sulfonium salt compound.

本発明の光酸発生剤は、上記で表されるスルホニウム塩化合物であるため、例えば、これを含む感放射線性樹脂組成物を用いた場合、露光工程における感度やLWR性能等のいずれも優れたレベルで発揮可能となる。Since the photoacid generator of the present invention is a sulfonium salt compound as described above, for example, when a radiation-sensitive resin composition containing this is used, it is possible to achieve excellent levels of sensitivity and LWR performance in the exposure process.

また、本発明の光酸発生剤において、上記アニオンは、スルホン酸アニオン部位を有することが好ましい。 In addition, in the photoacid generator of the present invention, it is preferable that the above anion has a sulfonate anion moiety.

<感放射線性樹脂組成物の調製方法>
本発明の感放射線性樹脂組成物は、例えば、樹脂、感放射線性酸発生剤、必要に応じて酸拡散制御剤、高フッ素含有量樹脂等、及び溶剤を所定の割合で混合することにより調製できる。上記感放射線性樹脂組成物は、混合後に、例えば、孔径0.05μm程度のフィルター等でろ過することが好ましい。上記感放射線性樹脂組成物の固形分濃度としては、通常0.1質量%~50質量%であり、0.5質量%~30質量%が好ましく、1質量%~20質量%がより好ましい。
<Method for preparing radiation-sensitive resin composition>
The radiation-sensitive resin composition of the present invention can be prepared, for example, by mixing a resin, a radiation-sensitive acid generator, and if necessary, an acid diffusion controller, a high fluorine content resin, and a solvent in a predetermined ratio. After mixing, the radiation-sensitive resin composition is preferably filtered, for example, through a filter having a pore size of about 0.05 μm. The solid content concentration of the radiation-sensitive resin composition is usually 0.1% by mass to 50% by mass, preferably 0.5% by mass to 30% by mass, and more preferably 1% by mass to 20% by mass.

その他、上記感放射線性樹脂組成物の調整において、公知の手法を適宜用いることができる。In addition, known methods can be used as appropriate to prepare the above-mentioned radiation-sensitive resin composition.

<レジストパターン形成方法>
本発明におけるレジストパターン形成方法は、
上記感放射線性樹脂組成物によりレジスト膜を形成する工程(1)(以下、「レジスト膜形成工程」ともいう)、
上記レジスト膜を露光する工程(2)(以下、「露光工程」ともいう)、及び
上記露光されたレジスト膜を現像する工程(3)(以下、「現像工程」ともいう)を含む。
<Method of forming a resist pattern>
The method for forming a resist pattern according to the present invention comprises the steps of:
A step (1) of forming a resist film from the radiation-sensitive resin composition (hereinafter also referred to as a "resist film forming step");
The method includes a step (2) of exposing the resist film to light (hereinafter also referred to as an "exposure step"), and a step (3) of developing the exposed resist film (hereinafter also referred to as a "development step").

上記レジストパターン形成方法によれば、上記感放射線性樹脂組成物を用いているため、露光工程における感度やLWR性能を優れたレベルで発揮可能な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 above-mentioned resist pattern forming method, since the above-mentioned radiation-sensitive resin composition is used, it is possible to form a resist pattern that can exhibit excellent levels of sensitivity and LWR performance in the exposure process. Each step will be described below.

[レジスト膜形成工程]
本工程(上記工程(1))では、上記感放射線性樹脂組成物でレジスト膜を形成する。上記工程(1)として、例えば、基板上に直接又は間接に、上記感放射線性樹脂組成物を塗布してレジスト膜を形成する工程をあげることができる。
[Resist film forming process]
In this step (the above step (1)), a resist film is formed from the above radiation-sensitive resin composition. An example of the above step (1) is a step of directly or indirectly applying the above radiation-sensitive resin composition onto a substrate to form a resist film.

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をあげることができる。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。塗布方法としては、例えば、回転塗布(スピンコーティング)、流延塗布、ロール塗布等をあげることができる。塗布した後に、必要に応じて、塗膜中の溶剤を揮発させるため、プレベーク(PB)を行ってもよい。PB温度としては、通常60℃~140℃であり、80℃~120℃が好ましい。PB時間としては、通常5秒~600秒であり、10秒~300秒が好ましい。形成されるレジスト膜の膜厚としては、10nm~1,000nmが好ましく、10nm~500nmがより好ましい。 The substrate on which the resist film is formed may be, for example, a silicon wafer, silicon dioxide, or a wafer coated with aluminum. In addition, an organic or inorganic anti-reflective film disclosed in, for example, JP-B-6-12452 or JP-A-59-93448 may be formed on the substrate. Examples of the coating method include spin coating, casting coating, and roll coating. After coating, pre-baking (PB) may be performed as necessary to volatilize the solvent in the coating film. The PB temperature is usually 60°C to 140°C, and preferably 80°C to 120°C. The PB time is usually 5 seconds to 600 seconds, and preferably 10 seconds to 300 seconds. The thickness of the resist film formed is preferably 10 nm to 1,000 nm, and more preferably 10 nm to 500 nm.

液浸露光を行う場合、上記感放射線性樹脂組成物における上記高フッ素含有量樹脂等の撥水性重合体添加剤の有無にかかわらず、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、現像工程の前に溶剤により剥離する溶剤剥離型保護膜(例えば、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(例えば、WO2005-069076号公報、WO2006-035790号公報参照)のいずれを用いてもよい。ただし、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 performing immersion exposure, regardless of the presence or absence of a water-repellent polymer additive such as the high fluorine content resin in the radiation-sensitive resin composition, a protective film for immersion that is insoluble in the immersion liquid may be provided on the resist film formed above in order to avoid direct contact between the immersion liquid and the resist film. As the protective film for immersion, either a solvent-peelable protective film that is peeled off with a solvent before the development step (see, for example, JP-A-2006-227632) or a developer-peelable protective film that is peeled off simultaneously with development in the development step (see, for example, WO2005-069076 and WO2006-035790) may be used. However, from the viewpoint of throughput, it is preferable to use a developer-peelable protective film for immersion.

また、次工程である露光工程を波長50nm以下の放射線にて行う場合、上記組成物中のベース樹脂として上記構造単位(a1)及び構造単位(a2)を有する樹脂を用いることが好ましい。In addition, when the next step, the exposure step, is carried out using radiation having a wavelength of 50 nm or less, it is preferable to use a resin having the above structural unit (a1) and structural unit (a2) as the base resin in the above composition.

[露光工程]
本工程(上記工程(2))では、上記工程(1)である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)、放射線を照射し、露光する。露光に用いる放射線としては、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、EUV(極端紫外線)、X線、γ線等の電磁波;電子線、α線等の荷電粒子線などをあげることができる。これらの中でも、遠紫外線、電子線、EUV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)、電子線、EUVがより好ましく、次世代露光技術として位置付けされる波長50nm以下の電子線、EUVがさらに好ましい。
[Exposure process]
In this step (step (2) above), the resist film formed in the resist film forming step (1) above is irradiated with radiation through a photomask (or, in some cases, through an immersion medium such as water) to expose the resist film. Examples of radiation used for exposure include electromagnetic waves such as visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, EUV (extreme ultraviolet light), X-rays, and gamma rays; charged particle beams such as electron beams and alpha rays, depending on the line width of the target pattern. Among these, far ultraviolet light, electron beams, and EUV are preferred, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), electron beams, and EUV are more preferred, and electron beams and EUV with a wavelength of 50 nm or less, which are positioned as next-generation exposure technologies, are even more preferred.

露光を液浸露光により行う場合、用いる液浸液としては、例えば、水、フッ素系不活性液体等をあげることができる。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, the immersion liquid used can be, for example, water, a fluorine-based inert liquid, etc. It is preferable that the immersion liquid is transparent to the exposure wavelength and has a temperature coefficient of refractive index as small as possible so as to minimize distortion of the optical image projected onto the film. However, especially when the exposure light source is an ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), water is preferable from the viewpoints of ease of availability and ease of handling in addition to the above. When water is used, a small proportion of an additive that reduces the surface tension of water and increases the surfactant power may be added. It is preferable that this additive does not dissolve the resist film on the wafer and has a negligible effect on the optical coating on the lower surface of the lens. Distilled water is preferable as the water to be used.

上記露光の後、ポストエクスポージャーベーク(PEB)を行い、レジスト膜の露光された部分において、露光により感放射線性酸発生剤から発生した酸による樹脂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に差が生じる。PEB温度としては、通常50℃~180℃であり、80℃~130℃が好ましい。PEB時間としては、通常5秒~600秒であり、10秒~300秒が好ましい。After the above exposure, it is preferable to perform a post-exposure bake (PEB) to promote dissociation of acid-dissociable groups in the resin, etc., by the acid generated from the radiation-sensitive acid generator upon exposure in the exposed parts of the resist film. This PEB creates a difference in solubility in the developer between the exposed and unexposed parts. The PEB temperature is usually 50°C to 180°C, with 80°C to 130°C being preferred. The PEB time is usually 5 seconds to 600 seconds, with 10 seconds to 300 seconds being preferred.

[現像工程]
本工程(上記工程(3))では、上記工程(2)である上記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。
[Development process]
In this step (step (3) above), the resist film exposed in the exposure step (2) above is developed. This allows a desired resist pattern to be formed. After development, the resist film is generally washed with a rinse liquid such as water or alcohol, and then dried.

上記現像に用いる現像液としては、アルカリ現像の場合、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をあげることができる。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 in the above development include an alkaline aqueous solution in which at least one of the following alkaline compounds is dissolved: 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, etc. Among these, a TMAH aqueous solution is preferred, and a 2.38% by mass TMAH aqueous solution is more preferred.

また、有機溶剤現像の場合、炭化水素系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、ケトン系溶剤、アルコール系溶剤等の有機溶剤、又は有機溶剤を含有する溶剤をあげることができる。上記有機溶剤としては、例えば、上述の感放射線性樹脂組成物の溶剤として列挙した溶剤の1種又は2種以上等をあげることができる。これらの中でも、エステル系溶剤、ケトン系溶剤が好ましい。エステル系溶剤としては、酢酸エステル系溶剤が好ましく、酢酸n-ブチル、酢酸アミルがより好ましい。ケトン系溶剤としては、鎖状ケトンが好ましく、2-ヘプタノンがより好ましい。現像液中の有機溶剤の含有量としては、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上がさらに好ましく、99質量%以上が特に好ましい。現像液中の有機溶剤以外の成分としては、例えば、水、シリコンオイル等をあげることができる。In the case of organic solvent development, examples of the organic solvent include hydrocarbon solvents, ether solvents, ester solvents, ketone solvents, and alcohol solvents, or solvents containing organic solvents. Examples of the organic solvent include one or more of the solvents listed as the solvents for the radiation-sensitive resin composition described above. Among these, ester solvents and ketone solvents are preferred. As the ester solvent, acetate ester solvents are preferred, and n-butyl acetate and amyl acetate are more preferred. As the ketone solvent, chain ketones are preferred, and 2-heptanone is more preferred. The content of the organic solvent in the developer is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, even more preferably 95% by mass or more, and particularly preferably 99% by mass or more. 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)等をあげることができる。 Examples of development methods include the dip method, in which the substrate is immersed in a tank filled with developer for a certain period of time; the puddle method, in which developer is piled up on the substrate surface by surface tension and allowed to stand for a certain period of time to develop the substrate; the spray method, in which developer is sprayed onto the substrate surface; and the dynamic dispense method, in which developer is continuously dispensed by scanning a developer dispensing nozzle at a constant speed over a substrate rotating at a constant speed.

<基板の加工方法、金属膜パターンの製造方法>
本発明における基板の加工方法は、
さらに、上記方法により形成されたレジストパターンをマスクにして基板にパターンを形成する工程(4-1)を含む。
<Substrate processing method, metal film pattern manufacturing method>
The method for processing a substrate according to the present invention includes the steps of:
The method further includes a step (4-1) of forming a pattern on a substrate using the resist pattern formed by the above method as a mask.

また、本発明における金属膜パターンの製造方法は、
さらに、上記方法により形成されたレジストパターンをマスクにして金属膜を形成する工程(4-2)を含む。
Further, the method for producing a metal film pattern according to the present invention comprises the steps of:
Furthermore, the method includes a step (4-2) of forming a metal film using the resist pattern formed by the above method as a mask.

上記基板の加工方法、及び、上記金属膜パターンの製造方法は、上記感放射線性樹脂組成物を用いているため、各々、高品位の基板パターン、及び、金属膜パターンの加工が可能となる。 The above-mentioned substrate processing method and the above-mentioned metal film pattern manufacturing method use the above-mentioned radiation-sensitive resin composition, making it possible to process high-quality substrate patterns and metal film patterns, respectively.

上記工程(4-1)は、上記方法により形成されたレジストパターンをマスクにして基板にパターンを形成する工程であるが、レジストパターンをマスクにして基板にパターンを形成する方法として、たとえば、基板上にレジストパターンを形成後、レジストがない部分にドライエッチング等の方法により基板にパターンを形成する方法や、レジストパターンを形成後、レジストがない部分にCVD等により基板構成成分を蒸着させたり、無電解めっき等の方法により金属を付着させて、基板の一部又は全部を形成する方法をあげることができる。The above step (4-1) is a step of forming a pattern on a substrate using the resist pattern formed by the above method as a mask. Examples of methods for forming a pattern on a substrate using a resist pattern as a mask include a method of forming a resist pattern on a substrate and then forming a pattern on the substrate by a method such as dry etching in the areas where there is no resist, and a method of forming a resist pattern and then depositing substrate components by CVD or the like in the areas where there is no resist, or depositing metal by a method such as electroless plating to form part or all of the substrate.

上記工程(4-2)は、上記方法により形成されたレジストパターンをマスクにして金属膜を形成する工程であるが、レジストパターンをマスクにして金属膜を形成する方法として、たとえば、レジストパターンを形成後、レジストがない部分に無電解めっき等の方法により金属を付着させて金属膜を形成する方法や、金属膜上にレジストパターンを形成し、レジストがない部分の金属膜をドライエッチング等の方法により除去して金属膜を形成する方法をあげることができる。The above-mentioned step (4-2) is a step of forming a metal film using the resist pattern formed by the above-mentioned method as a mask. Examples of methods for forming a metal film using a resist pattern as a mask include a method of forming a metal film by depositing metal by a method such as electroless plating on the parts where there is no resist, and a method of forming a resist pattern on a metal film and removing the metal film from the parts where there is no resist by a method such as dry etching to form a metal film.

次に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。各種物性値の測定方法を以下に示す。Next, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples. The measurement methods for various physical properties are shown below.

[重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)及び分散度(Mw/Mn)の測定]
実施例で用いる重合体のMw及びMnは、東ソー社製GPCカラム(G2000HXL:2本、G3000HXL:1本、及び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。
[Measurement of weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn) and dispersity (Mw/Mn)]
The Mw and Mn of the polymers used in the examples were measured by gel permeation chromatography (GPC) using Tosoh GPC columns (G2000HXL: 2 columns, G3000HXL: 1 column, and G4000HXL: 1 column) under the following analytical conditions: flow rate: 1.0 mL/min, elution solvent: tetrahydrofuran, sample concentration: 1.0 mass%, sample injection amount: 100 μL, column temperature: 40° C., detector: differential refractometer, with monodisperse polystyrene as the standard. The dispersity (Mw/Mn) was calculated from the measurement results of Mw and Mn.

<[Z]酸発生剤の合成>
[合成例1:酸発生剤(Z-1)の合成]
下記反応スキームに従って、酸発生剤(Z-1)を合成した。
<Synthesis of Acid Generator [Z]>
[Synthesis Example 1: Synthesis of Acid Generator (Z-1)]
According to the following reaction scheme, an acid generator (Z-1) was synthesized.

反応容器中に式(Z-p)で表される塩(12mmol)、2-メチルベンゾ[b]チオフェン(10mmol)、及び安息香酸銅(II)(1.0mmol)を混合し、135℃で1時間攪拌した。室温に放冷したのち、塩化メチレン、及び蒸留水を加えて抽出し、有機層を分離した。得られた有機層を硫酸ナトリウムにより乾燥後、溶媒を留去し、カラムクロマトグラフィーで精製し、化合物(Z-c1a)を得た。なお式(Z-p)において、Tfはトリフルオロメタンスルホニル基を表す。The salt represented by formula (Z-p) (12 mmol), 2-methylbenzo[b]thiophene (10 mmol), and copper(II) benzoate (1.0 mmol) were mixed in a reaction vessel and stirred at 135°C for 1 hour. After cooling to room temperature, methylene chloride and distilled water were added for extraction and the organic layer was separated. The resulting organic layer was dried over sodium sulfate, the solvent was removed, and the mixture was purified by column chromatography to obtain compound (Z-c1a). In formula (Z-p), Tf represents a trifluoromethanesulfonyl group.

化合物(Z-c1a)(5.0mmol)をメタノール(20mL)に溶かし、メタノールで洗浄したQAE Sephadex (R) A-25 塩化物フォーム(1.0g)を通して、得られた溶液を濃縮して化合物(Z-c1b)を得た。次いで、化合物(Z-c1b)、(Z-a1)で表される塩(5.0mmol)に、塩化メチレン(25mL)、及び蒸留水(25mL)を加えた。1時間撹拌後、有機層を分離し、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒留去し、化合物(Z-1)を得た。Compound (Z-c1a) (5.0 mmol) was dissolved in methanol (20 mL) and passed through QAE Sephadex (R) A-25 chloride foam (1.0 g) washed with methanol to concentrate the resulting solution to obtain compound (Z-c1b). Next, methylene chloride (25 mL) and distilled water (25 mL) were added to compound (Z-c1b) and the salt represented by (Z-a1) (5.0 mmol). After stirring for 1 hour, the organic layer was separated and dried over sodium sulfate. The solvent was distilled off to obtain compound (Z-1).

Figure 0007602730000033
Figure 0007602730000033

[合成例2~8:化合物(Z-2)~(Z-8)の合成]
前駆体を適宜選択し、実施例1と同様の処方を選択し、下記式(Z-2)~(Z-8)で表される[C]酸発生剤を合成した。
[Synthesis Examples 2 to 8: Synthesis of Compounds (Z-2) to (Z-8)]
By appropriately selecting precursors and selecting the same formulation as in Example 1, acid generators [C] represented by the following formulae (Z-2) to (Z-8) were synthesized.

Figure 0007602730000034
Figure 0007602730000034

<[D]酸拡散制御剤の合成>
[合成例9~14:化合物(D-1)~(D-6)の合成]
前駆体を適宜選択し、実施例1と同様の処方を選択し、下記式(D-1)~(D-6)で表される[D]酸拡散制御剤を合成した。

Figure 0007602730000035
<[D] Synthesis of Acid Diffusion Controller>
[Synthesis Examples 9 to 14: Synthesis of Compounds (D-1) to (D-6)]
By appropriately selecting precursors and selecting the same formulation as in Example 1, acid diffusion controllers [D] represented by the following formulae (D-1) to (D-6) were synthesized.
Figure 0007602730000035

<[A]重合体の合成>
各実施例及び比較例における各重合体の合成で用いた単量体を以下に示す。
<Synthesis of Polymer [A]>
The monomers used in the synthesis of each polymer in each of the Examples and Comparative Examples are shown below.

保護基を有する化合物としてM-2及びM-3を用い、極性基を有する化合物としてM-1、M-4、M-5、M-6及びM-7を用いた。なお、以下の合成例においては、特に断りのない限り、質量部は使用した単量体の合計質量を100質量部とした場合の値を意味し、モル%は使用した単量体の合計モル数を100モル%とした場合の値を意味する。M-2 and M-3 were used as compounds having a protecting group, and M-1, M-4, M-5, M-6, and M-7 were used as compounds having a polar group. In the following synthesis examples, unless otherwise specified, parts by mass refer to a value when the total mass of the monomers used is taken as 100 parts by mass, and mol % refers to a value when the total number of moles of the monomers used is taken as 100 mol %.

Figure 0007602730000036
Figure 0007602730000036

[合成例15:重合体(A-1)の合成]
単量体としての化合物(M-1)及び化合物(M-2)を、モル比率が45/55となるように、プロピレングリコールモノメチルエーテル(200質量部)に溶解した。ここに、開始剤として2,2’-アゾビス(イソ酪酸メチル)(12モル%)を加え、単量体溶液を調製した。一方、空の反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテル(全モノマー量に対して100質量部)を加え、攪拌しながら85℃に加熱した。次に、上記で調製した単量体溶液を3時間かけて滴下し、その後さらに3時間85℃で加熱し、重合反応を合計6時間実施した。重合反応終了後、重合溶液を室温に冷却した。重合溶液をn-ヘキサン(1,000質量部)中に滴下して、重合体を凝固精製した。上記重合体に、再度プロピレングリコールモノメチルエーテル(150質量部)を加えた。さらに、メタノール(150質量部)、トリエチルアミン(化合物(M-1)の使用量に対し1.5モル当量)及び水(化合物(M-1)の使用量に対し1.5モル当量)を加えて、沸点にて還流させながら、8時間加水分解反応を行った。反応終了後、溶媒及びトリエチルアミンを減圧留去し、得られた重合体をアセトン(150質量部)に溶解した。これを水(2,000質量部)中に滴下して凝固させ、生成した白色粉末をろ別した。50℃で17時間乾燥させて白色粉末状の重合体(A-1)を良好な収率で得た。
[Synthesis Example 15: Synthesis of Polymer (A-1)]
The compound (M-1) and the compound (M-2) as monomers were dissolved in propylene glycol monomethyl ether (200 parts by mass) so that the molar ratio was 45/55. To this, 2,2'-azobis(methyl isobutyrate) (12 mol%) was added as an initiator to prepare a monomer solution. Meanwhile, propylene glycol monomethyl ether (100 parts by mass relative to the total monomer amount) was added to an empty reaction vessel and heated to 85°C while stirring. Next, the monomer solution prepared above was dropped over 3 hours, and then heated at 85°C for another 3 hours, and the polymerization reaction was carried out for a total of 6 hours. After the polymerization reaction was completed, the polymerization solution was cooled to room temperature. The polymerization solution was dropped into n-hexane (1,000 parts by mass) to coagulate and purify the polymer. Propylene glycol monomethyl ether (150 parts by mass) was added again to the above polymer. Further, methanol (150 parts by mass), triethylamine (1.5 molar equivalents relative to the amount of compound (M-1) used) and water (1.5 molar equivalents relative to the amount of compound (M-1) used) were added, and the hydrolysis reaction was carried out for 8 hours while refluxing at the boiling point. After completion of the reaction, the solvent and triethylamine were distilled off under reduced pressure, and the obtained polymer was dissolved in acetone (150 parts by mass). This was dropped into water (2,000 parts by mass) to coagulate, and the resulting white powder was separated by filtration. The mixture was dried at 50° C. for 17 hours to obtain a white powdery polymer (A-1) in good yield.

[合成例16~17:重合体(A-2)及び重合体(A-3)の合成]
モノマーを適宜選択し、合成例15と同様の操作を行うことによって、重合体(A-2)及び重合体(A-3)を合成した。
[Synthesis Examples 16 to 17: Synthesis of Polymer (A-2) and Polymer (A-3)]
Polymer (A-2) and polymer (A-3) were synthesized by carrying out the same operations as in Synthesis Example 15 using appropriately selected monomers.

[合成例18:重合体(A-4)の合成]
単量体としての化合物(M-2)、化合物(M-5)及び化合物(M-6)を、モル比率が50/40/10となるように、2-ブタノン(200質量部)に溶解した。ここに、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(5モル%)を添加し、単量体溶液を調製した。一方、空の反応容器に2-ブタノン(100質量部)を入れ、30分窒素パージした。反応容器内を80℃とし、攪拌しながら、上記単量体溶液を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、重合溶液を水冷して30℃以下に冷却した。冷却した重合溶液を、メタノール(2,000質量部)中に投入し、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-4)を良好な収率で得た。
[Synthesis Example 18: Synthesis of Polymer (A-4)]
The compounds (M-2), (M-5) and (M-6) as monomers were dissolved in 2-butanone (200 parts by mass) so that the molar ratio was 50/40/10. Azobisisobutyronitrile (5 mol%) was added as an initiator to prepare a monomer solution. Meanwhile, 2-butanone (100 parts by mass) was placed in an empty reaction vessel, and the mixture was purged with nitrogen for 30 minutes. The reaction vessel was heated to 80°C, and the monomer solution was dropped over 3 hours while stirring. The start of the dropwise addition was set as the start time of the polymerization reaction, and the polymerization reaction was carried out for 6 hours. After the polymerization reaction was completed, the polymerization solution was cooled with water to 30°C or less. The cooled polymerization solution was poured into methanol (2,000 parts by mass), and the precipitated white powder was filtered off. The white powder was washed twice with methanol, filtered off, and dried at 50°C for 17 hours to obtain a white powdery polymer (A-4) in good yield.

[合成例19:重合体(B-1)の合成]
単量体としての化合物(M-2)、化合物(M-7)をモル比率が70/30となるように2-ブタノン(100質量部)に溶解した。ここに、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(5モル%)を添加し、単量体溶液を調製した。一方、空の反応容器に2-ブタノン(50質量部)を入れ、30分窒素パージした。反応容器内を80℃とし、攪拌しながら、上記単量体溶液を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、重合溶液を水冷して30℃以下に冷却した。反応溶液を分液漏斗に移液した後、ヘキサン(150質量部)で上記反応溶液を均一に希釈し、メタノール(600質量部)、水(30質量部)投入して混合した。30分静置後、下層を回収し、溶媒をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに置換し、重合体(B-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。
[Synthesis Example 19: Synthesis of Polymer (B-1)]
The compound (M-2) and the compound (M-7) as monomers were dissolved in 2-butanone (100 parts by mass) so that the molar ratio was 70/30. Azobisisobutyronitrile (5 mol%) was added as an initiator to prepare a monomer solution. Meanwhile, 2-butanone (50 parts by mass) was placed in an empty reaction vessel, and the mixture was purged with nitrogen for 30 minutes. The reaction vessel was heated to 80°C, and the monomer solution was added dropwise over 3 hours while stirring. The start of the dropwise addition was set as the start time of the polymerization reaction, and the polymerization reaction was carried out for 6 hours. After the polymerization reaction was completed, the polymerization solution was cooled with water to 30°C or less. The reaction solution was transferred to a separatory funnel, and then the reaction solution was uniformly diluted with hexane (150 parts by mass), and methanol (600 parts by mass) and water (30 parts by mass) were added and mixed. After standing for 30 minutes, the lower layer was recovered and the solvent was replaced with propylene glycol monomethyl ether acetate to obtain a propylene glycol monomethyl ether acetate solution containing polymer (B-1).

得られた重合体の各構造単位の使用量、Mw及びMw/Mnの値を表1に合わせて示す。なお、以下の表中の「-」は、該当する成分を用いなかったことを示す。The amount of each structural unit used, as well as the Mw and Mw/Mn values of the resulting polymer are shown in Table 1. Note that in the table below, "-" indicates that the corresponding component was not used.

Figure 0007602730000037
Figure 0007602730000037

<感放射線性樹脂組成物の調製>
下記実施例及び比較例の感放射線性樹脂組成物の調製に用いた[CZ]他の酸発生剤、[CD]他の酸拡散制御剤、及び[E]溶媒を以下に示す。
<Preparation of Radiation-Sensitive Resin Composition>
The other acid generators [CZ], other acid diffusion controllers [CD], and solvents [E] used in the preparation of the radiation-sensitive resin compositions of the following Examples and Comparative Examples are shown below.

[[CZ]他の酸発生剤]
[CZ]他の酸発生剤として(CZ-1)及び(CZ-2)で表される化合物を用いた。
[[CZ] Other Acid Generators]
[CZ] As other acid generators, the compounds represented by (CZ-1) and (CZ-2) were used.

Figure 0007602730000038
Figure 0007602730000038

[[CD]他の酸拡散制御剤]
[CD]他の酸拡散制御剤として(CD-1)~(CD-3)で表される化合物を用いた。
[[CD] Other Acid Diffusion Control Agents]
[CD] As other acid diffusion controllers, the compounds represented by (CD-1) to (CD-3) were used.

Figure 0007602730000039
Figure 0007602730000039

[[E]溶剤]
E-1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
E-2:プロピレングリコールモノメチルエーテル
E-3:シクロヘキサノン
[E] Solvent
E-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate E-2: Propylene glycol monomethyl ether E-3: Cyclohexanone

〔実施例1〕
[A]重合体(A-1)100質量部、[Z]酸発生剤としての(Z-1)20質量部、[D]酸拡散抑制剤としての(D-1)を(Z-1)に対して50モル%、[E]有機溶媒としての(E-1)及び(E-2)を配合して感放射線性樹脂組成物(R-1)を調製した。
Example 1
A radiation-sensitive resin composition (R-1) was prepared by blending 100 parts by mass of [A] polymer (A-1), 20 parts by mass of [Z] acid generator (Z-1), 50 mol% of [D] acid diffusion inhibitor (D-1) relative to (Z-1), and [E] organic solvents (E-1) and (E-2).

〔実施例2~15及び比較例1~2〕
下記表2に示す種類及び配合量の各成分を用いた以外は、実施例1と同様に操作して、感放射線性樹脂組成物(R-2)~(R-15)及び(CR-1)~(CR-2)を調製した。
[Examples 2 to 15 and Comparative Examples 1 and 2]
Radiation-sensitive resin compositions (R-2) to (R-15) and (CR-1) to (CR-2) were prepared in the same manner as in Example 1, except that the types and amounts of each component shown in Table 2 below were used.

Figure 0007602730000040
Figure 0007602730000040

<レジストパターンの形成(1)>(EUV露光、アルカリ現像)
膜厚20nmの下層膜(AL412(Brewer Science社製))が形成された12インチのシリコンウエハ表面に、スピンコーター(CLEAN TRACK ACT12、東京エレクトロン社製)を使用して、上記調製した各感放射線性樹脂組成物を塗布した。100℃で60秒間SB(ソフトベーク)を行った後、23℃で30秒間冷却し、膜厚30nmのレジスト膜を形成した。次に、このレジスト膜に、EUV露光機(型式「NXE3300」、ASML社製、NA=0.33、照明条件:Conventional s=0.89)を用いてEUV光を照射した。上記レジスト膜に100℃で60秒間PEB(ポストエクスポージャーベーク)を行った。次いで、2.38wt%のTMAH水溶液を用い、23℃で30秒間現像しポジ型の26nmハーフピッチラインアンドスペースパターンを形成した。
<Formation of Resist Pattern (1)> (EUV Exposure, Alkaline Development)
Each of the radiation-sensitive resin compositions prepared above was applied to the surface of a 12-inch silicon wafer on which a 20-nm-thick underlayer film (AL412 (Brewer Science)) was formed, using a spin coater (CLEAN TRACK ACT12, Tokyo Electron). After performing SB (soft bake) at 100°C for 60 seconds, the wafer was cooled at 23°C for 30 seconds to form a resist film with a thickness of 30 nm. Next, the resist film was irradiated with EUV light using an EUV exposure machine (model "NXE3300", ASML, NA = 0.33, illumination conditions: Conventional s = 0.89). The resist film was subjected to PEB (post exposure bake) at 100°C for 60 seconds. Then, the resist was developed using a 2.38 wt % aqueous solution of TMAH at 23° C. for 30 seconds to form a positive type 26 nm half pitch line and space pattern.

<評価>
上記形成した各レジストパターンについて、下記方法に従って測定することにより、各感放射線性樹脂組成物のLWR性能及びプロセスウィンドウを評価した。なお、レジストパターンの測長には走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製「CG-5000」)を用いた。評価結果を下記表3に示す。
<Evaluation>
The resist patterns thus formed were measured according to the following methods to evaluate the LWR performance and process window of each radiation-sensitive resin composition. A scanning electron microscope (CG-5000, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) was used to measure the length of the resist patterns. The evaluation results are shown in Table 3 below.

[感度]
上記レジストパターンの形成において、26nmハーフピッチラインアンドスペースパターンを形成する露光量を最適露光量とし、この最適露光量を感度(mJ/cm)とした。感度は、60mJ/cm以下の場合は「良好」と、60mJ/cmを超える場合は「不良」と判定した。
[sensitivity]
In forming the resist pattern, the exposure dose required to form a 26 nm half-pitch line and space pattern was determined as the optimum exposure dose, and this optimum exposure dose was determined as the sensitivity (mJ/ cm2 ). Sensitivity was determined as "good" when it was 60 mJ/cm2 or less , and "poor" when it exceeded 60 mJ/ cm2 .

[LWR性能]
上記走査型電子顕微鏡を用いてレジストパターンを上部から観察した。線幅を任意のポイントで計50点測定し、その測定値の分布から3シグマ値を求め、これをLWR性能とした。LWR性能は、値が小さいほど良いことを示す。LWR性能は、4.0nm以下の場合は良好と、4.0nmを超える場合は不良と判定した。
[LWR performance]
The resist pattern was observed from above using the scanning electron microscope. The line width was measured at 50 arbitrary points, and the 3 sigma value was calculated from the distribution of the measured values, which was used as the LWR performance. The smaller the value, the better the LWR performance. The LWR performance was judged to be good when it was 4.0 nm or less, and poor when it was over 4.0 nm.

[解像性]
上記最適露光量において、ラインアンドスペース(1L/1S)を形成するマスクパターンのサイズを変えた場合に解像される最小のレジストパターンの寸法を測定し、この測定値を解像性(nm)とした。解像性は、値が小さいほど良いことを示す。解像性は、20nm以下の場合は良好と、20nmを超える場合は不良と評価できる。
[Resolution]
At the above-mentioned optimum exposure dose, the dimension of the smallest resist pattern resolved when the size of the mask pattern forming the line and space (1L/1S) was changed was measured, and this measured value was taken as the resolution (nm). The smaller the value of the resolution, the better it is. The resolution can be evaluated as good when it is 20 nm or less, and as poor when it exceeds 20 nm.

Figure 0007602730000041
Figure 0007602730000041

表3に示すように、実施例の感放射線性樹脂組成物ではいずれも、感度、LWR性能、解像性が比較例の感放射線性樹脂組成物対比で良好であった。のように、本発明の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、感度、LWR性能に優れることがわかった。As shown in Table 3, the radiation-sensitive resin compositions of the Examples all had better sensitivity, LWR performance, and resolution than the radiation-sensitive resin compositions of the Comparative Examples. As shown above, the radiation-sensitive resin compositions of the Examples of the present invention were found to have excellent sensitivity and LWR performance even in the case of EuV exposure.

〔実施例16~17及び比較例3〕
下記表4に示す種類及び配合量の各成分を用いた以外は、実施例1と同様に操作して、感放射線性樹脂組成物(R-16)~(R-17)及び(CR-3)を調製した。
[Examples 16 to 17 and Comparative Example 3]
Radiation-sensitive resin compositions (R-16) to (R-17) and (CR-3) were prepared in the same manner as in Example 1, except that the types and amounts of each component shown in Table 4 below were used.

Figure 0007602730000042
Figure 0007602730000042

<レジストパターンの形成(2)>(ArF露光、アルカリ現像)
12インチのシリコンウエハ表面に、スピンコーター(東京エレクトロン社製「CLEAN TRACK ACT12」)を使用して、下層反射防止膜形成用組成物(ブルワーサイエンス社製「ARC66」)を塗布した後、205℃で60秒間加熱することにより平均厚み105nmの下層反射防止膜を形成した。この下層反射防止膜上に、上記スピンコーターを使用して上記調製した各感放射線性樹脂組成物を塗布し、90℃で60秒間SB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社製「NSR-S610C」)を用い、NA=1.3、ダイポール(シグマ0.977/0.782)の光学条件にて、40nmラインアンドスペース(1L1S)マスクパターンを介して露光した。露光後、90℃で60秒間PEBを行った。その後、アルカリ現像液としての2.38質量%TMAH水溶液を用いてアルカリ現像し、水で洗浄し、乾燥してポジ型のレジストパターンを形成した。
<Formation of Resist Pattern (2)> (ArF Exposure, Alkaline Development)
A composition for forming a lower anti-reflective coating ("ARC66" manufactured by Brewer Science) was applied to the surface of a 12-inch silicon wafer using a spin coater ("CLEAN TRACK ACT12" manufactured by Tokyo Electron Co., Ltd.), and then heated at 205°C for 60 seconds to form a lower anti-reflective coating having an average thickness of 105 nm. Each of the radiation-sensitive resin compositions prepared above was applied onto this lower anti-reflective coating using the spin coater, and SB was performed at 90°C for 60 seconds. Thereafter, the coating was cooled at 23°C for 30 seconds to form a resist film having an average thickness of 90 nm. Next, this resist film was exposed through a 40 nm line and space (1L1S) mask pattern using an ArF excimer laser immersion exposure device ("NSR-S610C" manufactured by NIKON Corporation) under optical conditions of NA=1.3 and dipole (sigma 0.977/0.782). After the exposure, PEB was carried out for 60 seconds at 90° C. Thereafter, alkaline development was carried out using a 2.38 mass % TMAH aqueous solution as an alkaline developer, followed by washing with water and drying to form a positive resist pattern.

<評価>
上記形成した各レジストパターンについて、下記方法に従って測定することにより、各感放射線性樹脂組成物のLWR性能及び解像性を評価した。なお、レジストパターンの測長には走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製「CG-4100」)を用いた。評価結果を下記表5に示す。
<Evaluation>
The LWR performance and resolution of each radiation-sensitive resin composition were evaluated by measuring each of the resist patterns formed as described above according to the following methods. Note that a scanning electron microscope ("CG-4100" manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) was used to measure the length of the resist patterns. The evaluation results are shown in Table 5 below.

[感度]
上記レジストパターンの形成において、40nmハーフピッチラインアンドスペースパターンを形成する露光量を最適露光量とし、この最適露光量を感度(mJ/cm)とした。感度は、30mJ/cm以下の場合は「良好」と、30mJ/cmを超える場合は「不良」と判定した。
[sensitivity]
In forming the resist pattern, the exposure dose required to form a 40 nm half-pitch line and space pattern was determined as the optimum exposure dose, and this optimum exposure dose was determined as the sensitivity (mJ/ cm2 ). Sensitivity was determined as "good" when it was 30 mJ/cm2 or less , and "poor" when it exceeded 30 mJ/ cm2 .

[LWR性能]
上記走査型電子顕微鏡を用いてレジストパターンを上部から観察した。線幅を任意のポイントで計50点測定し、その測定値の分布から3シグマ値を求め、これをLWR性能とした。LWR性能は、値が小さいほど良いことを示す。LWR性能は、4.9nm以下の場合は良好と、4.9nmを超える場合は不良と評価できる。
[LWR performance]
The resist pattern was observed from above using the scanning electron microscope. The line width was measured at 50 arbitrary points, and the 3 sigma value was calculated from the distribution of the measured values, which was used as the LWR performance. The smaller the value, the better the LWR performance. The LWR performance can be evaluated as good when it is 4.9 nm or less, and as poor when it exceeds 4.9 nm.

[解像性]
上記最適露光量において、ラインアンドスペース(1L/1S)を形成するマスクパターンのサイズを変えた場合に解像される最小のレジストパターンの寸法を測定し、この測定値を解像性(nm)とした。解像性は、値が小さいほど良いことを示す。解像性は、36nm以下の場合は良好と、36nmを超える場合は不良と評価できる。
[Resolution]
At the above-mentioned optimum exposure dose, the dimension of the smallest resist pattern resolved when the size of the mask pattern forming the line and space (1L/1S) was changed was measured, and this measured value was taken as the resolution (nm). The smaller the value of the resolution, the better it is. The resolution can be evaluated as good when it is 36 nm or less, and as poor when it exceeds 36 nm.

Figure 0007602730000043
Figure 0007602730000043

表5に示すように、実施例の感放射線性樹脂組成物ではいずれも、感度、LWR性能、解像度が比較例の感放射線性樹脂組成物対比で良好であった。このように、本発明の実施例の感放射線性樹脂組成物によれば、ArF露光の場合においても、感度、LWR性能に優れることがわかった。As shown in Table 5, the radiation-sensitive resin compositions of the Examples all had better sensitivity, LWR performance, and resolution than the radiation-sensitive resin compositions of the Comparative Examples. Thus, it was found that the radiation-sensitive resin compositions of the Examples of the present invention had excellent sensitivity and LWR performance even in the case of ArF exposure.

以上説明したように、本発明の感放射線性樹脂組成物およびレジストパターン形成方法等によれば、EUV光、電子線、イオンビーム、KrFエキシマレーザー光、ArFエキシマレーザー光等の250nm以下の波長を有する放射線をパターン露光光として用いた場合における感度やLWR性能等において従来よりも優れた性能を発現することが可能である。本発明の感放射線性樹脂組成物およびレジストパターン形成方法等は、今後さらに微細化が進むフォトレジストプロセスに好適に用いることができる。As described above, the radiation-sensitive resin composition and resist pattern forming method of the present invention can achieve better performance than ever before in terms of sensitivity and LWR performance when radiation having a wavelength of 250 nm or less, such as EUV light, electron beam, ion beam, KrF excimer laser light, ArF excimer laser light, etc., is used as pattern exposure light. The radiation-sensitive resin composition and resist pattern forming method of the present invention can be suitably used in photoresist processes that will become even more fine in the future.

Claims (12)

下記式(1)で表されるスルホニウム塩化合物、酸解離性基を有する構造単位を含む樹脂、及び、溶剤を含む感放射線性樹脂組成物、
Figure 0007602730000044
(式中、
f1、及び、Rf2は、それぞれ独立して、水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換されている炭素数1~6のアルキル基、ハロゲン原子、アルキルスルフォニル基、シアノ基、又は、アリールスルフォニル基であって、
は、独立して、有機基又は水酸基であって、
は、独立して、アルキル基であって、
nは、0であって、
l1は、0~5+2nの整数であって、l1が2~5+2nの場合には、複数のRf1は、一部又は全部が同一又は異なり、
m1は、0~6の整数であって、m1が2~6の場合には、複数のRf2は、一部又は全部が同一又は異なり、
p1は、0~5+2nの整数であって、p1が2~5+2nの場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なり、
q1は、1~6の整数であって、q1が2~6の場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なり、
l1+p1は、0~5+2nであって、
m1+q1は、0~6であって、
l1、又は、m1の少なくとも1つは、1以上の整数であって、
は、アニオンである。)
ただし、前記スルホニウム塩化合物が以下のいずれかの場合、及び、式(I)で表される塩の場合を除く。
Figure 0007602730000045
Figure 0007602730000046
Figure 0007602730000047
[式(I)中、
、R 及びR は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数1~6のフッ化アルキル基又は炭素数1~18の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる-CH -は、-O-又は-CO-で置き換わっていてもよい。
m1は、0~4のいずれかの整数を表し、m1が2以上のとき、複数のR は互いに同一であっても異なってもよい。
m2は、0~4のいずれかの整数を表し、m2が2以上のとき、複数のR は互いに同一であっても異なってもよい。
m3は、0~2のいずれかの整数を表し、m3が2のとき、2つのR は互いに同一であっても異なってもよい。]
A radiation-sensitive resin composition comprising a sulfonium salt compound represented by the following formula (1), a resin containing a structural unit having an acid-dissociable group, and a solvent:
Figure 0007602730000044
(Wherein,
R f1 and R f2 each independently represent an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms in which some or all of the hydrogen atoms have been substituted with halogen atoms, a halogen atom, an alkylsulfonyl group, a cyano group, or an arylsulfonyl group;
R 1 is independently an organic group or a hydroxyl group;
R2 is independently an alkyl group,
n is 0,
l1 is an integer of 0 to 5+2n, and when l1 is an integer of 2 to 5+2n, a plurality of R f1s are partly or entirely the same or different;
m1 is an integer of 0 to 6, and when m1 is an integer of 2 to 6, a plurality of R f2 are partly or entirely the same or different;
p1 is an integer of 0 to 5+2n, and when p1 is an integer of 2 to 5+2n, a plurality of R 1's are partly or entirely the same or different;
q1 is an integer of 1 to 6, and when q1 is an integer of 2 to 6, some or all of the R 2's are the same or different;
l1+p1 is 0 to 5+2n,
m1+q1 is 0 to 6,
At least one of l1 or m1 is an integer of 1 or more,
Z 1 - is an anion.
However, this does not include the cases where the sulfonium salt compound is any of the following , and where the sulfonium salt compound is a salt represented by formula (I) .
Figure 0007602730000045
Figure 0007602730000046
Figure 0007602730000047
[In formula (I),
R 1 , R 2 and R 3 each independently represent a halogen atom, a fluorinated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and --CH 2 -- contained in the hydrocarbon group may be replaced by --O-- or --CO--.
m1 represents an integer of 0 to 4, and when m1 is 2 or more, the multiple R 1s may be the same or different.
m2 represents an integer of 0 to 4, and when m2 is 2 or more, the multiple R 2's may be the same or different.
m3 represents an integer of 0 to 2, and when m3 is 2, the two R 3 may be the same or different.
前記スルホニウム塩化合物は、下記一般式(2)で表される、請求項1に記載の感放射線性樹脂組成物。
Figure 0007602730000048
(式中、
f3、及び、Rf4は、それぞれ独立して、水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換されている炭素数1~6のアルキル基、ハロゲン原子、アルキルスルフォニル基、シアノ基、又は、アリールスルフォニル基であって、
は、独立して、有機基又は水酸基であって、
は、独立して、アルキル基であって、
l2は、0~5の整数であって、l2が2~5の場合には、複数のRf3は、一部又は全部が同一又は異なり、
m2は、0~6の整数であって、m2が2~6の場合には、複数のRf4は、一部又は全部が同一又は異なり、
p2は、0~5の整数であって、p2が2~5の場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なり、
q2は、1~6の整数であって、q2が2~6の場合には、複数のRは、一部又は全部が同一又は異なり、
l2+p2は、0~5であって、
m2+q2は、0~6であって、
l2、又は、m2の少なくとも1つは、1以上の整数であって、
は、アニオンである。)
The radiation-sensitive resin composition according to claim 1 , wherein the sulfonium salt compound is represented by the following general formula (2):
Figure 0007602730000048
(Wherein,
R f3 and R f4 each independently represent an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms in which some or all of the hydrogen atoms are substituted with halogen atoms, a halogen atom, an alkylsulfonyl group, a cyano group, or an arylsulfonyl group;
R3 is independently an organic group or a hydroxyl group;
R4 is independently an alkyl group,
l2 is an integer of 0 to 5, and when l2 is an integer of 2 to 5, a plurality of R f3 are partly or entirely the same or different;
m2 is an integer of 0 to 6, and when m2 is an integer of 2 to 6, a plurality of R f4s are partly or entirely the same or different;
p2 is an integer of 0 to 5, and when p2 is an integer of 2 to 5, some or all of the R 3's are the same or different;
q2 is an integer of 1 to 6, and when q2 is an integer of 2 to 6, some or all of the R 4s are the same or different;
l2+p2 is 0 to 5,
m2+q2 is 0 to 6,
At least one of l2 or m2 is an integer of 1 or more,
Z 2 - is an anion.
前記Rf3が、チエニルカチオン結合部に対してパラ位にある、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 2 , wherein R f3 is located at a para position relative to the thienyl cation binding site. 前記ハロゲン原子は、フッ素原子である、請求項1~3のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物。 The radiation-sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the halogen atom is a fluorine atom. 前記有機基は、置換されていてもよい、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、シアノ基、エステル基、アルデヒド基、ケトン基、アセタール基、ケタール基、エーテル基、アミド基、シクロアルキル基、又は、フェニル基を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物。 The radiation-sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the organic group includes an alkyl group, a hydroxyalkyl group, a cyano group, an ester group, an aldehyde group, a ketone group, an acetal group, a ketal group, an ether group, an amide group, a cycloalkyl group, or a phenyl group, which may be substituted. 前記アニオンは、酸アニオン部位を有する、請求項1~5のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物。 The radiation-sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the anion has an acid anion moiety. 前記酸アニオン部位は、スルホン酸アニオン部位、カルボン酸アニオン部位、又は、塩化物イオン部である、請求項6に記載の感放射線性樹脂組成物。 The radiation-sensitive resin composition according to claim 6, wherein the acid anion moiety is a sulfonate anion moiety, a carboxylate anion moiety, or a chloride ion moiety. 前記スルホニウム塩化合物の含有量は、前記樹脂100質量部に対して0.5質量部以上50質量部以下である、請求項1~7のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物。 The radiation-sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 7, wherein the content of the sulfonium salt compound is 0.5 parts by mass or more and 50 parts by mass or less per 100 parts by mass of the resin. 請求項1~9のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物によりレジスト膜を形成する工程(1)、
前記レジスト膜を露光する工程(2)、及び
前記露光されたレジスト膜を現像する工程(3)を含むレジストパターンの形成方法。
A step (1) of forming a resist film from the radiation-sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 9;
A method for forming a resist pattern comprising: a step (2) of exposing the resist film; and a step (3) of developing the exposed resist film.
前記露光する工程で用いる放射線が、ArF、極端紫外線(EUV)、X線、又は、電子線(EB)である、請求項9に記載のレジストパターン形成方法。 The method for forming a resist pattern according to claim 9, wherein the radiation used in the exposure step is ArF, extreme ultraviolet (EUV), X-rays, or electron beam (EB). 請求項9又は10に記載の方法により形成されたレジストパターンをマスクにして基板にパターンを形成する工程(4-1)を含む、基板の加工方法。 A method for processing a substrate, comprising a step (4-1) of forming a pattern on a substrate using a resist pattern formed by the method according to claim 9 or 10 as a mask. 請求項9又は10に記載の方法により形成されたレジストパターンをマスクにして金属膜を形成する工程(4-2)を含む、金属膜パターンの製造方法。
A method for producing a metal film pattern, comprising the step (4-2) of forming a metal film using the resist pattern formed by the method according to claim 9 or 10 as a mask.
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