JP2018044034A - Fluorine-containing monomer and fluorine-containing polymer thereof, resist prepared therewith and pattern forming method using the same - Google Patents

Fluorine-containing monomer and fluorine-containing polymer thereof, resist prepared therewith and pattern forming method using the same Download PDF

Info

Publication number
JP2018044034A
JP2018044034A JP2016177552A JP2016177552A JP2018044034A JP 2018044034 A JP2018044034 A JP 2018044034A JP 2016177552 A JP2016177552 A JP 2016177552A JP 2016177552 A JP2016177552 A JP 2016177552A JP 2018044034 A JP2018044034 A JP 2018044034A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
fluorine
resist
monomer
repeating unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016177552A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
亮 灘野
Ryo Nadano
亮 灘野
譲 兼子
Yuzuru Kaneko
譲 兼子
健史 細井
Takeshi Hosoi
健史 細井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central Glass Co Ltd
Original Assignee
Central Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central Glass Co Ltd filed Critical Central Glass Co Ltd
Priority to JP2016177552A priority Critical patent/JP2018044034A/en
Publication of JP2018044034A publication Critical patent/JP2018044034A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluorine-containing polymer as a component of resist for forming a fine resist pattern with less roughness.SOLUTION: A fluorine-containing polymer contains a repeating unit represented by formula (1) (Ris H or a protective group; A is a group containing an adamantane ring, optionally substituted with a hydroxy group or a thiol group).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、含フッ素単量体およびその含フッ素重合体、それを用いたレジストおよびそのパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a fluorine-containing monomer, a fluorine-containing polymer thereof, a resist using the same, and a pattern forming method thereof.

半導体製造技術の進歩は目覚しく、例えばマイクロプロセッサに集積される素子数は増加する一方である。素子数の増加は、電子回路パターンの線幅の微細化によってなされている。   The progress of semiconductor manufacturing technology is remarkable, and for example, the number of elements integrated in a microprocessor is increasing. The increase in the number of elements is achieved by miniaturizing the line width of the electronic circuit pattern.

より微細な電子回路パターンを得るためには、フォトリソグラフィ(以下、単にリソグラフィと呼ぶことがある)によって形成されるレジストパターンのラフネスを低減することが好ましい。ラフネスには、パターンのエッジが直線から凸凹にずれる現象であるラインエッジラフネス(Line Edge Roughness、以下LERと呼ぶことがある)、レジストの線幅が凸凹にずれる現象であるラインウィズスラフネス(Line Width Roughness)等が挙げられる。非特許文献1に記載される様に、ラフネスが小さいほどに精密なパターンとなり、微細な矩形構造のラインアンドスペースが得られる。   In order to obtain a finer electronic circuit pattern, it is preferable to reduce the roughness of a resist pattern formed by photolithography (hereinafter simply referred to as lithography). Roughness includes line edge roughness (hereinafter sometimes referred to as LER), which is a phenomenon in which the edge of a pattern shifts from a straight line to unevenness, and line width roughness (Line, which is a phenomenon in which the line width of a resist shifts unevenly. Width Roughness). As described in Non-Patent Document 1, the smaller the roughness, the more precise the pattern, and the fine rectangular structure line and space can be obtained.

また、より微細な電子回路パターンを得るためには、リソグラフィにおいて、レジスト膜を露光する光はより短波長であることが好ましい。短波長化は、可視光より紫外光さらに極端紫外光(EUV:Extreme ultraviolet lithography)へと短波長が進んでいる。   In order to obtain a finer electronic circuit pattern, it is preferable that the light for exposing the resist film has a shorter wavelength in lithography. Shortening of wavelengths is progressing from visible light to ultraviolet light and further to extreme ultraviolet light (EUV).

紫外光において、リソグラフィに発振波長248nmのフッ化クリプトンエキシマレーザを用いるより、波長193nmのフッ化アルゴンエキシマレーザを用いることが、より微細なレジストパターンを得ることが可能である。具体的にはフッ化アルゴンエキシマレーザを用いたリソグラフィにおいては、通常、線幅0.13μm以下のデザインルールに基づき、パターンの微細加工が行われる。   In ultraviolet light, a finer resist pattern can be obtained by using an argon fluoride excimer laser having a wavelength of 193 nm than using a krypton fluoride excimer laser having an oscillation wavelength of 248 nm for lithography. Specifically, in lithography using an argon fluoride excimer laser, pattern fine processing is usually performed based on a design rule having a line width of 0.13 μm or less.

しかしながら、フッ化クリプトンエキシマレーザを用いるリソグラフィにおけるレジスト成分として、通常用いられるノボラック樹脂またはポリビニルフェノール系樹脂は、波長193nmの紫外光を吸収するため、このままではフッ化アルゴンエキシマレーザ用に転用することは困難である。   However, as a resist component in lithography using a krypton fluoride excimer laser, a novolak resin or polyvinylphenol resin that is usually used absorbs ultraviolet light with a wavelength of 193 nm, so that it can be diverted for an argon fluoride excimer laser as it is. Have difficulty.

そこで、特許文献1〜4に、フッ化アルゴンエキシマレーザに適したレジスト用樹脂として、波長193nmの紫外光に対する吸収のない脂肪族系樹脂を選択し、さらに露光後のエッチングに対する耐性を確保するための環状構造を導入したアクリル系樹脂またはシクロオレフィン系樹脂が開示されている。   Therefore, in Patent Documents 1 to 4, an aliphatic resin that does not absorb ultraviolet light having a wavelength of 193 nm is selected as a resist resin suitable for an argon fluoride excimer laser, and further, resistance to etching after exposure is ensured. An acrylic resin or a cycloolefin resin in which the cyclic structure is introduced is disclosed.

アクリル系樹脂は、原料として様々な側鎖を有する多種のモノマーを選択することができ、樹脂とした際の分子設計の自由度が大きいという利点がある。   The acrylic resin can select various monomers having various side chains as a raw material, and has an advantage that the degree of freedom in molecular design when used as a resin is large.

通常、レジスト用アクリル系樹脂には、アルカリ現像液に溶解するためのアルカリ溶解性基として構造中にカルボキシル基が導入される。しかしながら、レジスト用樹脂にアルカリ溶解性基としてカルボキシル基を選択した場合、ノボラック樹脂およびポリビニルフェノール系樹脂が有するフェノール性水酸基に比べその酸性度が高いので、アルカリ現像液への溶解速度の制御が難しく、レジスト膜へのアルカリ現像液の膨潤が原因となってパターンのラフネスが大きくなるという問題があった。   Usually, a carboxyl group is introduced into the structure as an alkali-soluble group for dissolving in an alkali developer in an acrylic resin for resist. However, when a carboxyl group is selected as the alkali-soluble group for the resist resin, its acidity is higher than that of the phenolic hydroxyl group possessed by the novolak resin and the polyvinylphenol-based resin, so it is difficult to control the dissolution rate in the alkali developer. There is a problem that the roughness of the pattern increases due to the swelling of the alkaline developer into the resist film.

そこで、レジスト膜へのアルカリ現像液の膨潤を抑制するために、特許文献5〜8には、フッ素化アルコール系モノマーを重合した高分子化合物をレジスト成分として用いることが開示されている。特に特許文献6〜8に開示される高分子化合物を含むレジストは、高分子化合物がヘキサフルオロイソプロパノール基(−C(CFOH)をその構造中に含むため撥水性であり、レジスト膜へのアルカリ現像液の膨潤が少なく高解像度のパターンが得られ、微細加工を目的とし短波長光源を用いるリソグラフィに適すると記載されている。 Therefore, in order to suppress swelling of the alkaline developer into the resist film, Patent Documents 5 to 8 disclose that a polymer compound obtained by polymerizing a fluorinated alcohol monomer is used as a resist component. In particular, the resist containing the polymer compound disclosed in Patent Documents 6 to 8 is water repellent because the polymer compound contains a hexafluoroisopropanol group (—C (CF 3 ) 2 OH) in its structure, and the resist film It is described that a high-resolution pattern is obtained with little swelling of the alkaline developer to the substrate, and is suitable for lithography using a short wavelength light source for the purpose of fine processing.

特許文献9には、ヘキサフルオロイソプロパノール基が主鎖に直接結合したアクリル樹脂をベースポリマーとして用いることにより、高い透明性、基板密着性、アルカリ現像特性と共に酸脱離機能も兼ね備えたレジスト材料が開示されている。具体的には、ベースポリマーとして(1C)で示される繰り返し単位を含む高分子化合物が記載される。   Patent Document 9 discloses a resist material having an acid desorption function as well as high transparency, substrate adhesion, and alkali development characteristics by using an acrylic resin having a hexafluoroisopropanol group directly bonded to the main chain as a base polymer. Has been. Specifically, a polymer compound containing a repeating unit represented by (1C) is described as the base polymer.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

(式中、Rは水素原子、酸不安定基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基又はフッ素化されたアルキル基、アシル基又はフッ素化されたアルキル部を持つアシル基から選ばれる基を表す。R 、R は水素原子又はフッ素原子であり、R は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基又はフッ素化されたアルキル基を表す。) (In the formula, R has a hydrogen atom, an acid labile group, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a fluorinated alkyl group, an acyl group, or a fluorinated alkyl moiety. Represents a group selected from an acyl group, R 1 and R 2 are a hydrogen atom or a fluorine atom, and R 5 is a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or a fluorinated alkyl group; Represents.)

また、Rとしては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−プロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、2−エチルへキシル基、n−オクチル基、フェニル基、トリシクロ[5,2,1,06 ]デシルメチル基、トリシクロ[5,2,1,0 ]デカニル基、アダマンチル基、ノルボルニル基、メチルノルボルニル基、イソボルニル基が例示されている。 R 5 is methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-propyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, 2-ethylhexyl group, n-octyl. Group, phenyl group, tricyclo [5,2,1,0] decylmethyl group, tricyclo [5,2,1,0] decanyl group, adamantyl group, norbornyl group, methylnorbornyl group, isobornyl group are exemplified. .

実施例においては、以下の単量体が記載され、酸分解性の繰り返し単位を有する重合性単量体として、使用されている。   In Examples, the following monomers are described and used as polymerizable monomers having acid-decomposable repeating units.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

特開平9−73173号公報JP-A-9-73173 特開平10−282671号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-282671 特開平9−230595号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-230595 特開平9−325498号公報JP-A-9-325498 特開2002−072484号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-072484 特開2004−083900号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-083900 特開2007−204385号公報JP 2007-204385 A 特開2005−316352号JP 2005-316352 A 特開2002−155112号公報JP 2002-155112 A

L.H. A.Leunissen,et.al., Proc. DPS2004, 1-01L.H.A.Leunissen, et.al., Proc.DPS2004, 1-01

本発明は、ラフネスの少ない微細なレジストパターン形成を与えるレジストを提供することを目的とする。また、そのレジスト成分としての含フッ素重合体、含フッ素重合体を得るための含フッ素単量体、および含フッ素重合体を用いたレジストによるパターン形成方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a resist that can form a fine resist pattern with less roughness. It is another object of the present invention to provide a fluorine-containing polymer as the resist component, a fluorine-containing monomer for obtaining the fluorine-containing polymer, and a pattern forming method using a resist using the fluorine-containing polymer.

上記、課題を解決するために、本発明者らは、α位にヘキサフルオロイソプロパノール基が結合したアクリル酸と、種々のアダマンタノールを反応させて、含フッ素単量体としての複数の重合性アダマンチルエステル化合物を合成した。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors reacted acrylic acid having a hexafluoroisopropanol group bonded to the α-position with various adamantanols to produce a plurality of polymerizable adamantyl compounds as fluorine-containing monomers. An ester compound was synthesized.

本発明者らが、α位にヘキサフルオロイソプロパノール基が結合したアクリル酸を選択した理由は、ヘキサフルオロイソプロパノール基(−C(CFOH)は、6個のフッ素原子を有し且つ極性基であるヒドロキシル基を含み、レジストに使用した際は酸性基として働き、アルカリ現像液に対して溶解性を示すからである。また、アダマンタノールを選択した理由は、アダマンチル基は強固で対称性の高い炭素骨格を有する基であり、レジスト成分である含フッ素重合体に含有させた際に、現像液に膨潤し形状変化することなく剛直且つラフネスの少ないレジストパターンを与えるからである。 The reason why the present inventors selected acrylic acid having a hexafluoroisopropanol group bonded to the α-position is that the hexafluoroisopropanol group (—C (CF 3 ) 2 OH) has 6 fluorine atoms and is polar. This is because it contains a hydroxyl group as a group and acts as an acidic group when used in a resist and exhibits solubility in an alkaline developer. The reason for selecting adamantanol is that the adamantyl group is a group having a strong and highly symmetric carbon skeleton, and when it is contained in a fluoropolymer as a resist component, it swells in the developer and changes its shape. This is because a resist pattern that is rigid and has little roughness is provided.

次いで、これら含フッ素単量体を共重合させて含フッ素重合体を得、レジストとしての性能を評価した。そうしたところ、置換基として直鎖状および分岐鎖状のアルキル鎖を有さないアダマンタン骨格を有する含フッ素重合体を成分とするレジストが、ラフネスの少ない微細なレジストパターンを与えることがわかった。   Subsequently, these fluorine-containing monomers were copolymerized to obtain a fluorine-containing polymer, and the performance as a resist was evaluated. As a result, it has been found that a resist containing as a component a fluoropolymer having an adamantane skeleton having no linear or branched alkyl chain as a substituent gives a fine resist pattern with less roughness.

本発明のレジストは、置換基として直鎖状および分岐鎖状のアルキル鎖を有するアダマンタン骨格を有する重合性アダマンチルエステル化合物および酸分解性基を含む重合性アダマンチルエステル化合物を共重合して得られた含フッ素重合体を成分とするレジストに比較して、解像性に優れ、ラフネスの少ない微細なレジストパターンを与える。   The resist of the present invention was obtained by copolymerizing a polymerizable adamantyl ester compound having an adamantane skeleton having a linear and branched alkyl chain as a substituent and a polymerizable adamantyl ester compound containing an acid-decomposable group. Compared to a resist containing a fluorine-containing polymer as a component, a fine resist pattern having excellent resolution and less roughness is provided.

本発明は以下の発明1〜9を含む。
[発明1]
式(1)で表される繰り返し単位を含む、含フッ素重合体。
The present invention includes the following inventions 1 to 9.
[Invention 1]
A fluorine-containing polymer comprising a repeating unit represented by the formula (1).

Figure 2018044034
Figure 2018044034

(式中、Rは水素原子または保護基である。Aは、以下の式(2A)〜(2C)、(3A)〜(3C)のいずれかの基である。 (In the formula, R 1 is a hydrogen atom or a protecting group. A is a group of any one of the following formulas (2A) to (2C) and (3A) to (3C)).

Figure 2018044034
Figure 2018044034

(式中、R、Rはそれぞれ独立に、水素原子、水酸基またはチオール基である。) (Wherein R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group or a thiol group.)

Figure 2018044034
Figure 2018044034

(式中、R、Rはそれぞれ独立に、水素原子、水酸基またはチオール基であり、Rは酸素原子または硫黄原子である。)) (In the formula, R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group or a thiol group, and R 6 is an oxygen atom or a sulfur atom.)

[発明2]
Aが式(2A)〜(2C)で表される基であり、且つRおよびRが水素原子である、発明1の含フッ素重合体。
[Invention 2]
The fluorine-containing polymer of the invention 1, wherein A is a group represented by the formulas (2A) to (2C), and R 2 and R 3 are hydrogen atoms.

[発明3]
さらに式(1)で表される繰り返し単位以外の繰り返し単位を含む、発明1または発明2の含フッ素重合体。
[Invention 3]
Furthermore, the fluoropolymer of the invention 1 or the invention 2 containing a repeating unit other than the repeating unit represented by the formula (1).

[発明4]発明1〜3の含フッ素重合体を含む、レジスト。 [Invention 4] A resist comprising the fluoropolymers of Inventions 1 to 3.

[発明5]さらに酸発生剤、塩基性化合物または有機溶剤を含む、発明4のレジスト。 [Invention 5] The resist according to Invention 4, further comprising an acid generator, a basic compound or an organic solvent.

[発明6]有機溶剤が炭素数5〜20のアルコール系溶剤である、発明5のレジスト。 [Invention 6] The resist according to Invention 5, wherein the organic solvent is an alcohol solvent having 5 to 20 carbon atoms.

[発明7]発明4〜6のレジストを基板上に塗布しレジスト膜を形成する工程と、
レジスト膜にフォトマスクを介して波長300nm以下の高エネルギー線を照射露光し、フォトマスクのパターンをレジスト膜に転写する工程と、
現像液を用いて現像するレジストパターンを得る工程を含む、
レジストパターンの形成方法。
[Invention 7] A step of applying a resist of Inventions 4-6 on a substrate to form a resist film;
Irradiating the resist film with a high energy ray having a wavelength of 300 nm or less via a photomask, and transferring the pattern of the photomask to the resist film;
Including a step of obtaining a resist pattern to be developed using a developer.
A method for forming a resist pattern.

[発明8]
式(4)で表される含フッ素重合性単量体。
[Invention 8]
A fluorine-containing polymerizable monomer represented by the formula (4).

Figure 2018044034
Figure 2018044034

(式中、Rは水素原子または保護基である。Aは、以下の式(2A)〜(2C)、(3A)〜(3C)のいずれかの基である。 (In the formula, R 1 is a hydrogen atom or a protecting group. A is a group of any one of the following formulas (2A) to (2C) and (3A) to (3C)).

Figure 2018044034
Figure 2018044034

(式中、R、Rはそれぞれ独立に、水素原子、水酸基またはチオール基である。) (Wherein R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group or a thiol group.)

Figure 2018044034
Figure 2018044034

(式中、R、Rはそれぞれ独立に、水素原子、水酸基またはチオール基であり、Rは酸素原子または硫黄原子である。)) (In the formula, R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group or a thiol group, and R 6 is an oxygen atom or a sulfur atom.)

[発明9]
Aが式(2A)〜(2C)で表される基であり、且つRおよびRが水素である、請求項8に記載の含フッ素単量体。
[Invention 9]
The fluorine-containing monomer according to claim 8, wherein A is a group represented by formulas (2A) to (2C), and R 2 and R 3 are hydrogen.

また、本発明のレジストは、リソグラフィにおいて、露光前のレジスト膜の状態では適度な撥水性を示し、露光後にレジストパターンを得る際は現像液に速やかに溶解し、得られたレジストパターンのラフネスが良好なレジストパターン与えるものである。   In addition, the resist of the present invention exhibits an appropriate water repellency in the state of the resist film before exposure in lithography, and when the resist pattern is obtained after exposure, it quickly dissolves in a developer, and the resulting resist pattern has a roughness. It provides a good resist pattern.

本発明の含フッ素重合体を成分とするレジスト、およびそれを用いたパターン形成方法をリソグラフィに用いれば、ラフネスの少ない微細なレジストパターンを形成することができる。   If a resist containing the fluoropolymer of the present invention as a component and a pattern forming method using the resist are used in lithography, a fine resist pattern with little roughness can be formed.

1.式(4)で表される含フッ素単量体
含フッ素重合体(1)に繰り返し単位(1)を導入するための、式(4)で表される含フッ素単量体(以下、含フッ素単量体(4)と呼ぶことがある)を以下に示す。
1. Fluorinated monomer represented by formula (4) Fluorinated monomer represented by formula (4) (hereinafter referred to as fluorine-containing monomer) for introducing the repeating unit (1) into the fluoropolymer (1). The monomer (4) may be referred to below.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

(式中、Rは水素原子または保護基である。Aは、以下の式(2A)〜(2C)、(3A)〜(3C)のいずれかの基である。 (In the formula, R 1 is a hydrogen atom or a protecting group. A is a group of any one of the following formulas (2A) to (2C) and (3A) to (3C)).

Figure 2018044034
Figure 2018044034

(式中、R、Rはそれぞれ独立に、水素原子、水酸基またはチオール基である。) (Wherein R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group or a thiol group.)

Figure 2018044034
Figure 2018044034

(式中、R、Rはそれぞれ独立に、水素原子、水酸基またはチオール基であり、Rは酸素原子または硫黄原子である。)) (In the formula, R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group or a thiol group, and R 6 is an oxygen atom or a sulfur atom.)

[Rについて]
式(1)および式(4)における、Rは水素原子または保護基を表す。
[About R 1 ]
In formula (1) and formula (4), R 1 represents a hydrogen atom or a protecting group.

本発明において保護基とは、反応性の高い水酸基の水素原子を置換した不活性な官能基のことをいう。   In the present invention, the protecting group means an inert functional group in which a hydrogen atom of a highly reactive hydroxyl group is substituted.

本発明において、保護基は、式(1)で表される繰り返し単位を含む含フッ素重合体(以下、含フッ素重合体(1)と呼ぶことがある)をレジストとしてリソグラフィに使用する際、現像液もしくは水に対する親和性または撥水性、あるいは溶剤への溶解性を調整する必要がある場合に水酸基の水素原子を置換する基として導入する。その必要がない場合は、含フッ素重合体(1)に繰り返し単位(1)を導入するための含フッ素単量体(4)の合成が容易であるため、水酸基の水素原子を保護基で置換せず、Rは水素原子のままであることが好ましい。 In the present invention, the protective group is developed when a fluorine-containing polymer containing a repeating unit represented by the formula (1) (hereinafter sometimes referred to as a fluorine-containing polymer (1)) is used as a resist in lithography. When it is necessary to adjust the affinity for water or water, water repellency, or solubility in a solvent, it is introduced as a group that replaces the hydrogen atom of the hydroxyl group. If this is not necessary, it is easy to synthesize the fluorine-containing monomer (4) for introducing the repeating unit (1) into the fluorine-containing polymer (1). R 1 preferably remains a hydrogen atom.

保護基としては、炭化水素基、アルコキシカルボニル基、アセタール基、アシル基を挙げることができる。炭化水素基としては、炭素数1〜25の直鎖状、分岐状もしくは環状の炭化水素基または芳香族炭化水素基を選択することができ、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、シクロペンチル基、sec−ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロへキシル基、エチルヘキシル基、ノルボルネル基、アダマンチル基、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、エチニル基、フェニル基、ベンジル基、または4−メトキシベンジル基を例示することができ、これらの基が含む水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換されていてもよい。アルコキシカルボニル基としては、具体的には、tert−ブトキシカルボニル基、tert−アミルオキシカルボニル基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、i−プロポキシカルボニル基を例示することができる。アセタール基としては、具体的にはメトキシメチル基、メトキシエトキシメチル基、エトキシエチル基、ブトキシエチル基、シクロヘキシルオキシエチル基、ベンジルオキシエチル基、フェネチルオキシエチル基、エトキシプロピル基、ベンジルオキシプロピル基、フェネチルオキシプロピル基、エトキシブチル基またはエトキシイソブチル基等の鎖状のエーテル基、あるいは、テトラフィドロフラニル基またはテトラフィドロピラニル基等の環状エーテル基を例示することができる。アシル基としては、具体的にはアセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、ヘプタノイル基、ヘキサノイル基、バレリル基、ピバロイル基、イソバレリル基、ラウリロイル基、ミリストイル基、パルミトイル基、ステアロイル基、オキサリル基、マロニル基、スクシニル基、グルタリル基、アジポイル基、ピペロイル基、スベロイル基、アゼラオイル基、セバコイル基、アクリロイル基、プロピオロイル基、メタクリロイル基、クロトノイル基、オレオイル基、マレオイル基、フマロイル基、メサコノイル基、カンホロイル基、ベンゾイル基、フタロイル基、イソフタロイル基、テレフタロイル基、ナフトイル基、トルオイル基、フィドロアトロポイル基、アトロポイル基、シンナモイル基、フロイル基、テノイル基、ニコチノイル基、またはイソニコチノイル基を例示することができ、これらの基が含む水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換されていてもよい。
[基Aが、式(2A)〜(2C)で表される基である場合]
Examples of the protecting group include a hydrocarbon group, an alkoxycarbonyl group, an acetal group, and an acyl group. As the hydrocarbon group, a linear, branched or cyclic hydrocarbon group having 1 to 25 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group can be selected. Specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, Isopropyl group, cyclopropyl group, n-propyl group, iso-propyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, cyclopentyl group, sec-pentyl group, neopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group , Ethylhexyl group, norbornel group, adamantyl group, vinyl group, allyl group, butenyl group, pentenyl group, ethynyl group, phenyl group, benzyl group, or 4-methoxybenzyl group, and the hydrogen contained in these groups Some or all of the atoms may be substituted with fluorine atoms. Specific examples of the alkoxycarbonyl group include a tert-butoxycarbonyl group, a tert-amyloxycarbonyl group, a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, and an i-propoxycarbonyl group. Specific examples of the acetal group include a methoxymethyl group, a methoxyethoxymethyl group, an ethoxyethyl group, a butoxyethyl group, a cyclohexyloxyethyl group, a benzyloxyethyl group, a phenethyloxyethyl group, an ethoxypropyl group, a benzyloxypropyl group, Examples thereof include a chain ether group such as a phenethyloxypropyl group, an ethoxybutyl group or an ethoxyisobutyl group, or a cyclic ether group such as a tetraphytofuranyl group or a tetraphydropyranyl group. Specific examples of the acyl group include acetyl group, propionyl group, butyryl group, heptanoyl group, hexanoyl group, valeryl group, pivaloyl group, isovaleryl group, laurylyl group, myristoyl group, palmitoyl group, stearoyl group, oxalyl group, malonyl group Succinyl group, glutaryl group, adipoyl group, piperoyl group, suberoyl group, azelaoil group, sebacoyl group, acryloyl group, propioyl group, methacryloyl group, crotonoyl group, oleoyl group, maleoyl group, fumaroyl group, mesaconoyl group, canphoroyl group, Benzoyl group, phthaloyl group, isophthaloyl group, terephthaloyl group, naphthoyl group, toluoyl group, fidroatropoyl group, atropoyl group, cinnamoyl group, furoyl group, thenoyl group, nicotinoyl group, or Can be exemplified isonicotinoyl group, a part or all of the hydrogen atoms of these groups include may be substituted with a fluorine atom.
[When Group A is a Group Represented by Formulas (2A) to (2C)]

Figure 2018044034
Figure 2018044034

(式中、R、Rはそれぞれ独立に、水素原子、水酸基またはチオール基である。)
含フッ素重合体(1)に繰り返し単位(1)を導入するための含フッ素単量体(4)の合成が容易であるため、R、Rはそれぞれ独立に、水素原子、水酸基またはチオール基であることが好ましい。RまたはRが水酸基またはチオール基である場合、含フッ素単量体(4)を重合して含フッ素重合体(1)とした際に、含フッ素重合体(1)に優れた溶剤溶解性が得られると推察される。式(2A)〜(2C)におけるRまたはRに、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基を選択すると、自由回転可能な多数の炭素−炭素結合を有するためTgの低下を招きラフネスが発生する懸念がある。
(Wherein R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group or a thiol group.)
Since it is easy to synthesize the fluorine-containing monomer (4) for introducing the repeating unit (1) to the fluorine-containing polymer (1), R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group or a thiol. It is preferably a group. When R 2 or R 3 is a hydroxyl group or a thiol group, when the fluorine-containing monomer (4) is polymerized to obtain a fluorine-containing polymer (1), the solvent-soluble solution excellent in the fluorine-containing polymer (1) It is inferred that sex can be obtained. When a linear or branched alkyl group is selected as R 2 or R 3 in formulas (2A) to (2C), it has a large number of freely rotatable carbon-carbon bonds, leading to a decrease in Tg and roughness. There are concerns that arise.

が水素原子であり、且つ基Aが式(2A)〜(2C)で表される基である場合の、本発明において好ましく使用され含フッ素単量体(4)を、以下に具体的に例示する。 The fluorine-containing monomer (4) preferably used in the present invention in the case where R 1 is a hydrogen atom and the group A is a group represented by the formulas (2A) to (2C) is specifically shown below. This is illustrated in

Figure 2018044034
Figure 2018044034

[基Aが式(3A)〜(3C)で表される基である場合] [When Group A is a Group Represented by Formulas (3A) to (3C)]

Figure 2018044034
Figure 2018044034

(式中、R、Rはそれぞれ独立に、水素原子、水酸基またはチオール基であり、Rは酸素原子または硫黄原子である。)) (In the formula, R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group or a thiol group, and R 6 is an oxygen atom or a sulfur atom.)

含フッ素重合体(1)に繰り返し単位(1)を導入するための含フッ素単量体(4)の合成が容易であるため、R、Rは、水素原子または水酸基であることが好ましい。RまたはRが水酸基またはチオール基である場合、含フッ素単量体(4)を重合して含フッ素重合体(1)とした際に、含フッ素重合体(1)に優れた溶剤溶解性が得られると推察される。 Since it is easy to synthesize the fluorine-containing monomer (4) for introducing the repeating unit (1) into the fluorine-containing polymer (1), R 4 and R 5 are preferably a hydrogen atom or a hydroxyl group. . When R 4 or R 5 is a hydroxyl group or a thiol group, when the fluorine-containing monomer (4) is polymerized to obtain a fluorine-containing polymer (1), the solvent-soluble solution excellent in the fluorine-containing polymer (1) It is inferred that sex can be obtained.

は酸素原子または硫黄原子であり、Rが結合した炭素とともに酸素原子の場合はカルボニル基を表し、硫黄原子の場合はチオカルボニル基を表す。 R 6 is an oxygen atom or a sulfur atom, and together with the carbon to which R 6 is bonded, an oxygen atom represents a carbonyl group, and a sulfur atom represents a thiocarbonyl group.

が水素原子であり、且つ基Aが式(3A)〜(3C)で表される基である、本発明において好ましい含フッ素単量体(4)を以下に具体的に例示する。 Specific examples of the fluorine-containing monomer (4) preferred in the present invention in which R 1 is a hydrogen atom and the group A is a group represented by the formulas (3A) to (3C) are shown below.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

これらの含フッ素単量体(4)中で合成しやすいことから、本発明において以下の単量体が特に好ましい含フッ素単量体(4)である。   The following monomers are particularly preferred fluorine-containing monomers (4) in the present invention because they are easily synthesized in these fluorine-containing monomers (4).

Figure 2018044034
Figure 2018044034

2.含フッ素単量体(4)の合成
含フッ素重合性単量体(4)の前駆体としてのヘキサフルオロイソプロパノール基を有するアクリル酸エステルは、一般的な反応により、アクリル酸メチルまたはアクリル酸エチルと、ヘキサフルオロアセトンとを反応させることで合成することができる。
2. Synthesis of fluorinated monomer (4) An acrylic ester having a hexafluoroisopropanol group as a precursor of the fluorinated polymerizable monomer (4) is reacted with methyl acrylate or ethyl acrylate by a general reaction. It can be synthesized by reacting with hexafluoroacetone.

本反応は、既知の方法で行えばよく、触媒として1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)を好ましく用いることができる。   This reaction may be performed by a known method, and 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane (DABCO) can be preferably used as a catalyst.

ヘキサフルオロイソプロパノール基を有するアクリル酸エステルから目的の含フッ素単量体(4)を合成する反応は特に限定されず、既知のエステル化反応を用いればよい。ヘキサフルオロイソプロパノール基を有するアクリル酸エステルに対して、アダマンチル骨格を含む部位を有するアルコールをカップリングする反応、アクリル酸エステルを加水分解してアクリル酸にした後にアダマンチル骨格を含む部位を有するアルコールを脱水縮合する反応、さらにアクリル酸をアクリル酸クロリドに変換した後、アダマンチル骨格を含む部位を有するアルコールを塩基性条件でカップリングする反応を選択することができる。   The reaction for synthesizing the target fluorine-containing monomer (4) from an acrylic ester having a hexafluoroisopropanol group is not particularly limited, and a known esterification reaction may be used. Reaction of coupling an alcohol having a site containing an adamantyl skeleton to an acrylic acid ester having a hexafluoroisopropanol group, dehydrating an alcohol having a site containing an adamantyl skeleton after hydrolysis of the acrylic ester to acrylic acid A reaction for condensation, and further a reaction for coupling an alcohol having a site containing an adamantyl skeleton under basic conditions after converting acrylic acid to acrylic acid chloride can be selected.

3.含フッ素重合体(1)
本発明の含フッ素単量体(4)を単独で重合、または酸不安定性基を有する単量体、密着性基を有する単量体、あるいはそれ以外の他の単量体と重合することで含フッ素重合体(1)を得ることができる。
3. Fluoropolymer (1)
By polymerizing the fluorine-containing monomer (4) of the present invention alone, or by polymerizing with a monomer having an acid labile group, a monomer having an adhesive group, or other monomers. A fluoropolymer (1) can be obtained.

本発明の含フッ素重合体(1)をレジスト成分とする場合、含フッ素単量体(4)に加え、含フッ素単量体(4)以外の他の単量体、リソグラフィにおいて現像可能となるように光官能性の酸分解性基を有する単量体、リソグラフィにおける基板との密着性を得る目的で密着性基を有する単量体、およびレジスト膜とした際の溶剤溶解性または現像液溶解性、膜の耐エッチング性、機械的強度などを調整するための単量体を用い、共重合させて含フッ素重合体(1)を得ることが好ましい。調整する目的で他の単量体を用い、共重合させて含フッ素重合体(1)を得ることができる。   When the fluoropolymer (1) of the present invention is used as a resist component, in addition to the fluoromonomer (4), other monomers other than the fluoromonomer (4) can be developed in lithography. As described above, a monomer having a photofunctional acid-decomposable group, a monomer having an adhesive group for the purpose of obtaining adhesion to a substrate in lithography, and solvent solubility or developing solution dissolution when used as a resist film It is preferable to obtain a fluorinated polymer (1) by copolymerization using monomers for adjusting the properties, etching resistance of the film, mechanical strength and the like. A fluoropolymer (1) can be obtained by copolymerizing with another monomer for the purpose of adjustment.

本発明で使用できる含フッ素単量体(4)と共重合可能な単量体は、含フッ素単量体(4)と共重合させる際に単独で使用しても2種以上を併用してもよい。   The monomer copolymerizable with the fluorine-containing monomer (4) that can be used in the present invention may be used alone or in combination of two or more when copolymerized with the fluorine-containing monomer (4). Also good.

3.1 酸不安定性基を有する単量体
本発明の含フッ素重合体(1)をレジスト成分とする際、化学構造中に酸不安定基を導入することで、ポジ型感光性を付与し、波長300nm以下の紫外線、エキシマレーザ、X線等の高エネルギー線または電子線の露光後のアルカリ現像液への溶解性を発現させることである。
3.1 Monomers having acid labile groups When the fluoropolymer (1) of the present invention is used as a resist component, positive photosensitivity is imparted by introducing acid labile groups into the chemical structure. In other words, the solubility in an alkaline developer after exposure to high energy rays such as ultraviolet rays, excimer lasers, X-rays or the like having a wavelength of 300 nm or less, or electron beams is developed.

本発明の含フッ素重合体(1)に酸不安定基を導入する場合は、含フッ素単量体(4)と共重合可能な酸不安定基を有する単量体を使用することができる。   When an acid labile group is introduced into the fluoropolymer (1) of the present invention, a monomer having an acid labile group copolymerizable with the fluoromonomer (4) can be used.

酸不安定基を有する単量体としては、前述の含フッ素重合性単量体(4)のへキサフルオロイソプロパノール基または環に結合した水酸基を、保護基として酸不安定性の保護基で保護したものを用いることも可能であるが、一般的には、含フッ素重合性単量体(4)以外の酸不安定基を有する重合性単量体と共重合させる方法が好適に用いられる。   As the monomer having an acid labile group, the hexafluoroisopropanol group of the fluorine-containing polymerizable monomer (4) or the hydroxyl group bonded to the ring was protected with an acid labile protecting group as a protecting group. In general, a method of copolymerizing with a polymerizable monomer having an acid labile group other than the fluorine-containing polymerizable monomer (4) is preferably used.

本発明の含フッ素重合体(1)の合成において、含フッ素重合性単量体(4)と共重合可能な酸不安定基を有する重合性単量体は、酸不安定基が光酸発生剤から発生した酸により加水分解して脱離するものであればよい。   In the synthesis of the fluoropolymer (1) according to the present invention, the polymerizable monomer having an acid labile group copolymerizable with the fluorinated polymerizable monomer (4) has a photoacid generation. Any substance may be used as long as it is hydrolyzed by the acid generated from the agent.

酸不安定基を有する重合性単量体の有する重合性基としては、アルケニル基またはシクロアルケニル基を挙げることができる。具体的には、ビニル基、1−メチルビニル基または1−トリフルオロメチルビニル基を例示することができる。   Examples of the polymerizable group of the polymerizable monomer having an acid labile group include an alkenyl group and a cycloalkenyl group. Specifically, a vinyl group, 1-methylvinyl group or 1-trifluoromethylvinyl group can be exemplified.

本発明の含フッ素重合体(1)の合成において使用する、酸不安定基を有する重合性単量体には、その構造中に、前記重合性基と連結した下記の式(5)〜(6)に示す基を有する単量体を用いることが好ましい。   The polymerizable monomer having an acid labile group used in the synthesis of the fluoropolymer (1) of the present invention includes the following formulas (5) to (5) linked to the polymerizable group in the structure. It is preferable to use a monomer having the group shown in 6).

Figure 2018044034
Figure 2018044034

式中、R〜Rは、それぞれ独立に炭素数1〜25の直鎖状、炭素数3〜25の分岐状、または炭素数3〜25の環状のアルキル基であり、その構造中にフッ素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ヒドロキシル基を含んでいてもよく、R〜Rの中の2つが結合して環を形成してもよい。 In the formula, each of R 7 to R 9 is independently a linear alkyl group having 1 to 25 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 25 carbon atoms, or a cyclic alkyl group having 3 to 25 carbon atoms. A fluorine atom, an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, and a hydroxyl group may be contained, and two of R 7 to R 9 may be bonded to form a ring.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

式中、R10は水素原子、または炭素数1〜25の直鎖状、炭素数3〜25の分岐状、または炭素数3〜25の環状のアルキル基であり、その構造中にフッ素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ヒドロキシル基を含んでいてもよく、R11は、炭素数1〜25の直鎖状、炭素数3〜25の分岐状、または炭素数3〜25の環状のアルキル基であり、その構造中にフッ素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ヒドロキシル基を含んでいてもよい。 In the formula, R 10 is a hydrogen atom, a linear alkyl group having 1 to 25 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 25 carbon atoms, or a cyclic alkyl group having 3 to 25 carbon atoms, and a fluorine atom in the structure thereof, It may contain an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, or a hydroxyl group, and R 11 is linear having 1 to 25 carbon atoms, branched having 3 to 25 carbon atoms, or cyclic having 3 to 25 carbon atoms. It is an alkyl group, and the structure may contain a fluorine atom, an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, or a hydroxyl group.

本発明の含フッ素重合体(1)の合成において使用する、酸不安定基を有する重合性単量体が有する式(5)〜(6)で表される基としては、具体的には、以下に示す基を例示することができる。   As the groups represented by the formulas (5) to (6) possessed by the polymerizable monomer having an acid labile group used in the synthesis of the fluoropolymer (1) of the present invention, specifically, The following groups can be exemplified.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

3.2 密着基を有する単量体
本発明の含フッ素重合体(1)をレジスト成分とする際、化学構造中に密着性基を導入することで、リソグラフィにおいて基板との好ましい密着性を得ることができる。密着性基としては、ラクトン構造を含む基を挙げることができる。
3.2 Monomer having an adhesion group When the fluoropolymer (1) of the present invention is used as a resist component, by introducing an adhesion group into the chemical structure, preferable adhesion to the substrate in lithography is obtained. be able to. Examples of the adhesive group include a group containing a lactone structure.

本発明の含フッ素重合体(1)に密着性基を導入する場合は、含フッ素単量体(4)と共重合可能な単環式または多環式のラクトン構造を有する基を含む単量体を使用することができる。   When introducing an adhesive group into the fluoropolymer (1) of the present invention, a single monomer containing a group having a monocyclic or polycyclic lactone structure copolymerizable with the fluoromonomer (4) The body can be used.

単環式のラクトン構造としては、具体的には、γ−ブチロラクトンまたはメバロニックラクトンから水素原子1つを除き結合手とした基、多環式のラクトン構造としてはノルボルナンラクトンから水素原子1つを除き結合手とした基を例示することができる。ラクトン構造を含む、アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルを共重合することによって、ラクトン構造を本発明の含フッ素重合体(1)に導入する。こうすることで、含フッ素重合体(1)をレジスト成分としリソグラフィに用いる際、基板との密着性を向上させるばかりでなく、現像液との親和性を高めることが期待される。   Specifically, the monocyclic lactone structure is a group obtained by removing one hydrogen atom from γ-butyrolactone or mevalonic lactone, and the polycyclic lactone structure is one hydrogen atom from norbornane lactone. Except for, groups having a bond can be exemplified. A lactone structure is introduced into the fluoropolymer (1) of the present invention by copolymerizing an acrylate ester or a methacrylic ester containing a lactone structure. In this way, when the fluoropolymer (1) is used as a resist component for lithography, it is expected not only to improve the adhesion to the substrate but also to improve the affinity with the developer.

3.3 他の単量体
本発明の含フッ素重合体(1)をレジスト成分とする場合、含フッ素単量体(4)に加え、前記酸分解性基を有する単量体、密着性基を有する単量体以外に、レジスト膜とした際の溶剤溶解性または現像液溶解性、膜の耐エッチング性、機械的強度などを調整する目的で他の単量体を用い、共重合させて含フッ素重合体(1)を得ることができる。
3.3 Other monomer When the fluoropolymer (1) of the present invention is used as a resist component, in addition to the fluoromonomer (4), a monomer having an acid-decomposable group, an adhesive group In addition to the monomer having the above, other monomers are used for the purpose of adjusting the solvent solubility or developer solubility in the resist film, the etching resistance of the film, the mechanical strength, and the like. A fluoropolymer (1) can be obtained.

本発明の含フッ素単量体(4)と共重合可能な他の単量体は、含フッ素単量体(4)と共重合可能であればよく、アクリル酸エステル類、含フッ素アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、含フッ素メタクリル酸エステル類、へキサフルオロイソプロパノール基を有する単量体、スチレン系化合物、含フッ素スチレン系化合物、ビニルエーテル類、アリルエーテル類、含フッ素ビニルエーテル類、含フッ素アリルエーテル類、オレフィン、含フッ素オレフィン、ノルボルネン化合物、含フッ素ノルボルネン化合物、ビニルエステル類、ビニルシラン類、その他の重合性不飽和結合を有する単量体を挙げることができる。   The other monomer copolymerizable with the fluorine-containing monomer (4) of the present invention is not limited as long as it is copolymerizable with the fluorine-containing monomer (4). , Methacrylates, fluorine-containing methacrylates, monomers having a hexafluoroisopropanol group, styrene compounds, fluorine-containing styrene compounds, vinyl ethers, allyl ethers, fluorine-containing vinyl ethers, fluorine-containing allyls Examples include ethers, olefins, fluorine-containing olefins, norbornene compounds, fluorine-containing norbornene compounds, vinyl esters, vinyl silanes, and other monomers having a polymerizable unsaturated bond.

その他の重合性不飽和結合を有する単量体としては、具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、アクリロニトリル、マレイン酸、フマル酸、無水マレイン酸を例示することができる。   Specific examples of the other monomer having a polymerizable unsaturated bond include acrylic acid, methacrylic acid, acrylonitrile, maleic acid, fumaric acid, and maleic anhydride.

[アクリル酸エステル類]
アクリル酸エステル類として、具体的には、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、n−オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ラウリルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレートもしくは2−ヒドロキシプロピルアクリレート、またはエチレングリコール、プロピレングリコールもしくはテトラメチレングリコール基を有するアクリレート、または不飽和アミドとしてのアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミドもしくはジアセトンアクリルアミド、またはtert−ブチルアクリレート、3−オキソシクロヘキシルアクリレート、アダマンチルアクリレート、メチルアダマンチルアクリレート、エチルアダマンチルアクリレート、ヒドロキシアダマンチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレートもしくはトリシクロデカニルアクリレート、またはラクトン環もしくはノルボルネン環などの環構造を有するアクリレート、またはα位にシアノ基を有するこれらアクリル酸エステルを例示することができる。
[Acrylic acid esters]
Specific examples of acrylic esters include methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, n-hexyl acrylate, n-octyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, and lauryl acrylate. 2-hydroxyethyl acrylate or 2-hydroxypropyl acrylate, or acrylates having ethylene glycol, propylene glycol or tetramethylene glycol groups, or acrylamide, N-methylol acrylamide or diacetone acrylamide as an unsaturated amide, or tert-butyl acrylate , 3-oxocyclohexyl acrylate, adamantyl acrylate Examples include methyl adamantyl acrylate, ethyl adamantyl acrylate, hydroxy adamantyl acrylate, cyclohexyl acrylate or tricyclodecanyl acrylate, or acrylates having a ring structure such as a lactone ring or a norbornene ring, or these acrylates having a cyano group at the α-position be able to.

[含フッ素アクリル酸エステル類]
含フッ素アクリル酸エステル類としては、含フッ素有機基がアクリル部位のα位に結合した、またはエステル部位に結合した含フッ素アクリル酸エステルを挙げることができる。α位とエステル部位ともに含フッ素有機基を有していてもよく、α位にシアノ基を有しエステル部位含フッ素アルキル基を有していてもよい。
[Fluorine-containing acrylic esters]
Examples of the fluorinated acrylates include fluorinated acrylates in which the fluorinated organic group is bonded to the α-position of the acrylic moiety, or is bonded to the ester moiety. Both the α-position and the ester moiety may have a fluorine-containing organic group, or the α-position may have a cyano group and an ester moiety-containing fluorine-containing alkyl group.

含フッ素アクリル酸エステル類のα位に結合した含フッ素有機基としては、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基またはノナフルオロ−n−ブチルを例示することができる。   Examples of the fluorine-containing organic group bonded to the α-position of the fluorine-containing acrylic acid ester include a trifluoromethyl group, a trifluoroethyl group, and nonafluoro-n-butyl.

含フッ素アクリル酸エステル類のエステル部位における含フッ素有機基としてはパーフルオロもしくは水素原子を含む含フッ素アルキル基、または環状構造の水素原子をフッ素原子、トリフルオロメチル基、へキサフルオロイソプロパノール基などで置換した含フッ素ベンゼン環、含フッ素シクロペンタン環、含フッ素シクロヘキサン環もしくは含フッ素シクロヘプタン環を例示することができる。このような含フッ素アクリル酸エステル類として、具体的には、2,2,2−トリフルオロエチルアクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルアクリレート、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピルアクリレート、ヘプタフルオロイソプロピルアクリレート、1,1−ジフィドロヘプタフルオロ−n−ブチルアクリレート、1,1,5−トリフィドロオクタフルオロ−n−ペンチルアクリレート、1,1,2,2−テトラフィドロトリデカフルオロ−n−オクチルアクリレート、1,1,2,2−テトラフィドロヘプタデカフルオロ−n−デシルアクリレート、6−[3,3,3−トリフルオロ−2−ヒドロキシ2−(トリフルオロメチル)プロピル]ビシクロ[2.2.1]ヘプチル−2−イルアクリレート、6−[3,3,3−トリフルオロ−2−ヒドロキシ2−(トリフルオロメチル)プロピル]ビシクロ[2.2.1]ヘプチル−2−イル 2−(トリフルオロメチル)アクリレート、1,4−ビス(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−ヒドロキシソプロピル)シクロヘキシルアクリレート、または1,4−ビス(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−ヒドロキシソプロピル)シクロヘキシル 2−トリフルオロメチルアクリレートを例示することができる。   The fluorine-containing organic group in the ester moiety of the fluorine-containing acrylic acid ester is a fluorine-containing alkyl group containing a perfluoro or hydrogen atom, or a hydrogen atom of a cyclic structure is a fluorine atom, a trifluoromethyl group, a hexafluoroisopropanol group, or the like. Examples thereof include a substituted fluorine-containing benzene ring, fluorine-containing cyclopentane ring, fluorine-containing cyclohexane ring, and fluorine-containing cycloheptane ring. Specific examples of such fluorine-containing acrylic esters include 2,2,2-trifluoroethyl acrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl acrylate, 1,1,1,3,3, 3-hexafluoroisopropyl acrylate, heptafluoroisopropyl acrylate, 1,1-difidroheptafluoro-n-butyl acrylate, 1,1,5-trifidrooctafluoro-n-pentyl acrylate, 1,1,2,2 -Tetrafidrotridecafluoro-n-octyl acrylate, 1,1,2,2-tetrafidroheptadecafluoro-n-decyl acrylate, 6- [3,3,3-trifluoro-2-hydroxy 2- ( Trifluoromethyl) propyl] bicyclo [2.2.1] heptyl-2-yl acrylate, -[3,3,3-trifluoro-2-hydroxy 2- (trifluoromethyl) propyl] bicyclo [2.2.1] heptyl-2-yl 2- (trifluoromethyl) acrylate, 1,4-bis (1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-hydroxysopropyl) cyclohexyl acrylate, or 1,4-bis (1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-hydroxy Sopropyl) cyclohexyl 2-trifluoromethyl acrylate can be exemplified.

[メタクリル酸エステル類]
メタクリル酸エステル類として、具体的には、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、n−オクチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレートもしくは2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、またはエチレングリコール、プロピレングリコールもしくはテトラメチレングリコール基を有するメタクリレート、または不飽和アミドとしてのメタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドもしくはジアセトンアクリルアミド、またはtert−ブチルメタクリレート、3−オキソシクロヘキシルメタクリレート、アダマンチルメタクリレート、メチルアダマンチルメタクリレート、エチルアダマンチルメタクリレート、ヒドロキシアダマンチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレートもしくはトリシクロデカニルメタクリレート、またはラクトン環もしくはノルボルネン環などの環構造を有するメタクリレートを例示することができる。
[Methacrylic acid esters]
As methacrylic acid esters, specifically, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, n-hexyl methacrylate, n-octyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, lauryl methacrylate 2-hydroxyethyl methacrylate or 2-hydroxypropyl methacrylate, or methacrylates having ethylene glycol, propylene glycol or tetramethylene glycol groups, or methacrylamide, N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide or diacetone as unsaturated amides Acrylamide or tert-butyl methacrylate 3-oxo-cyclohexyl methacrylate, adamantyl methacrylate can be exemplified by methyl adamantyl methacrylate, ethyl adamantyl methacrylate, hydroxy adamantyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate or tricyclodecanyl methacrylate or a methacrylate having a ring structure such as lactone ring or norbornene ring.

[含フッ素メタクリル酸エステル類]
含フッ素メタクリル酸エステル類としては、含フッ素有機基をエステル部位に有する含フッ素メタクリル酸エステル類を挙げることができる。
[Fluorine-containing methacrylates]
Examples of the fluorine-containing methacrylates include fluorine-containing methacrylates having a fluorine-containing organic group at the ester site.

含フッ素メタクリル酸エステル類のエステル部位における含フッ素有機基としてはパーフルオロフルオロもしくは水素原子を含む含フッ素アルキル基、または環状構造の水素原子をフッ素原子、トリフルオロメチル基、へキサフルオロイソプロパノール基などで置換した含フッ素ベンゼン環、含フッ素シクロペンタン環、含フッ素シクロヘキサン環または含フッ素シクロヘプタン環を例示することができる。このような含フッ素アクリル酸エステル類として、具体的には、2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルメタクリレート、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピルメタクリレート、ヘプタフルオロイソプロピルメタクリレート、1,1−ジヒドロヘプタフルオロ−n−ブチルメタクリレート、1,1,5−トリヒドロオクタフルオロ−n−ペンチルメタクリレート、1,1,2,2−テトラヒドロトリデカフルオロ−n−オクチルメタクリレート、1,1,2,2−テトラヒドロヘプタデカフルオロ−n−デシルメタクリレート、パーフルオロシクロヘキシルメチルアクリレート、パーフルオロシクロヘキシルメチルメタクリレート、6−[3,3,3−トリフルオロ−2−ヒドロキシ−2−(トリフルオロメチル)プロピル]ビシクロ[2.2.1]ヘプチル−2−イルメタクリレート、1、4−ビス(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−ヒドロキシイソプロピル)シクロヘキシルメタクリレートを例示することができる。   The fluorine-containing organic group in the ester moiety of the fluorine-containing methacrylate ester may be perfluorofluoro or a fluorine-containing alkyl group containing a hydrogen atom, or a hydrogen atom in a cyclic structure may be a fluorine atom, a trifluoromethyl group, a hexafluoroisopropanol group, or the like. And a fluorine-containing benzene ring, a fluorine-containing cyclopentane ring, a fluorine-containing cyclohexane ring or a fluorine-containing cycloheptane ring. Specific examples of such fluorinated acrylic esters include 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl methacrylate, 1,1,1,3,3, 3-hexafluoroisopropyl methacrylate, heptafluoroisopropyl methacrylate, 1,1-dihydroheptafluoro-n-butyl methacrylate, 1,1,5-trihydrooctafluoro-n-pentyl methacrylate, 1,1,2,2-tetrahydro Tridecafluoro-n-octyl methacrylate, 1,1,2,2-tetrahydroheptadecafluoro-n-decyl methacrylate, perfluorocyclohexylmethyl acrylate, perfluorocyclohexylmethyl methacrylate, 6- [3,3,3-trifluoro -2 Hydroxy-2- (trifluoromethyl) propyl] bicyclo [2.2.1] heptyl-2-yl methacrylate, 1,4-bis (1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-hydroxy An example is isopropyl) cyclohexyl methacrylate.

[へキサフルオロイソプロパノール基を有する単量体]
具体的には、以下に示す単量体を例示することができる。
[Monomer having a hexafluoroisopropanol group]
Specifically, the monomers shown below can be exemplified.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

(Rは水素原子、メチル基、フッ素原子、またはトリフルオロメチル基を表す。また、へキサフルオロイソプロパノール基は、その一部又は全部が保護基で保護されていてもよい。) (R 7 represents a hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom, or a trifluoromethyl group. The hexafluoroisopropanol group may be partially or entirely protected with a protecting group.)

[スチレン系化合物、含フッ素スチレン系化合物]
フッ素化スチレン、ヒドロキシスチレンであり、より具体的には、スチレン、ペンタフルオロスチレン、トリフルオロメチルスチレン、ビストリフルオロメチルスチレン、フッ素原子もしくはトリフルオロメチル基で芳香環構造の水素原子を置換してなるスチレン、へキサフルオロイソプロパノール基もしくはその水酸基を保護基で保護したへキサフルオロイソプロパノール基で、芳香環の水素を置換してなるスチレン、α位にハロゲン原子、アルキル基もしくは含フッ素アルキル基が結合したこれらスチレン、またはパーフルオロビニル基含有のスチレンを例示することがでる。
[Styrene compounds, fluorine-containing styrene compounds]
Fluorinated styrene and hydroxystyrene. More specifically, styrene, pentafluorostyrene, trifluoromethylstyrene, bistrifluoromethylstyrene, a fluorine atom or a trifluoromethyl group substituted with a hydrogen atom of an aromatic ring structure. Styrene with styrene, hexafluoroisopropanol group or hexafluoroisopropanol group whose hydroxyl group is protected with a protecting group, substituted with hydrogen of aromatic ring, halogen atom, alkyl group or fluorine-containing alkyl group bonded to α-position Examples of these styrenes or perfluorovinyl group-containing styrenes can be given.

[ビニルエーテル類、アリルエーテル類、含フッ素ビニルエーテル類、含フッ素アリルエーテル類]
ビニルエーテルまたはアリルエーテルとしては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、t-ブチル基、ヒドロキシエチル基もしくはヒドロキシブチル基を含有してもよく、アルキルビニルエーテルあるいはアルキルアリルエーテルであってもよい。ヒドロキシエチル基もしくはヒドロキシブチル基を有するビニルエーテルにおいて、ヒドロキシ基がアセチル基、ブチロイル基、プロピノイル基と結合しエステル結合を形成したビニルエーテルであってもよい。シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、芳香環、その環状構造内に水素原子やカルボニル結合を有する環状型ビニルエーテルまたは環状型アリルエーテルであってもよい。含フッ素ビニルエーテル、含フッ素アリルエーテルとしては、これらビニルエーテルもしくはアリルエーテルが有する水素原子の一部もしくは全部がフッ素原子で置換された含フッ素ビニルエーテルもしくは含フッ素アリルエーテルを挙げることができる。
[Vinyl ethers, allyl ethers, fluorine-containing vinyl ethers, fluorine-containing allyl ethers]
As vinyl ether or allyl ether, methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group, hydroxyethyl group or hydroxybutyl group Or alkyl vinyl ether or alkyl allyl ether. The vinyl ether having a hydroxyethyl group or a hydroxybutyl group may be a vinyl ether in which the hydroxy group is bonded to an acetyl group, a butyroyl group, or a propinoyl group to form an ester bond. It may be a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, an aromatic ring, a cyclic vinyl ether having a hydrogen atom or a carbonyl bond in the cyclic structure, or a cyclic allyl ether. Examples of the fluorine-containing vinyl ether and fluorine-containing allyl ether include fluorine-containing vinyl ethers or fluorine-containing allyl ethers in which some or all of the hydrogen atoms of the vinyl ether or allyl ether are substituted with fluorine atoms.

[オレフィン類、含フッ素オレフィン類]
オレフィン類としては、具体的には、エチレン、プロピレン、イソブテン、シクロペンテンまたはシクロヘキセンを例示することができる。含フッ素オレフィン類としては、具体的には、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、キサフルオロイソブテン、1−クロロ−2,3,3,4,4,5,5−ヘプタフルオロシクロペンテン、オクタフルオロシクロペンテンまたはデカフルオロシクロヘキセンを例示することができる。
[Olefins, fluorine-containing olefins]
Specific examples of olefins include ethylene, propylene, isobutene, cyclopentene, and cyclohexene. Specific examples of the fluorinated olefins include vinyl fluoride, vinylidene fluoride, trifluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, xafluoroisobutene, 1-chloro-2,3,3. , 4, 4, 5, 5-heptafluorocyclopentene, octafluorocyclopentene or decafluorocyclohexene.

[ノルボルネン化合物、含フッ素ノルボルネン化合物]
ノルボルネン化合物、含フッ素ノルボルネン化合物は重合性基を有しており、1個のノルボルネン骨格のみならず、複数のノルボルネン骨格を有していてもよい。
[Norbornene compound, fluorine-containing norbornene compound]
The norbornene compound and the fluorine-containing norbornene compound have a polymerizable group, and may have not only one norbornene skeleton but also a plurality of norbornene skeletons.

ノルボルネン化合物または含フッ素ノルボルネン化合物は、不飽和化合物とジエン化合物のとのDiels−Alder付加反応で生成するノルボルネン化合物を挙げることができる。   Examples of the norbornene compound or the fluorine-containing norbornene compound include a norbornene compound produced by a Diels-Alder addition reaction between an unsaturated compound and a diene compound.

不飽和化合物としては、具体的には、含フッ素オレフィン、アリルアルコール、含フッ素アリルアルコール、ホモアリルアルコール、含フッ素ホモアリルアルコール、アクリル酸、α−フルオロアクリル酸、α−トリフルオロメチルアクリル酸、メタクリル酸、上記アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、含フッ素アクリル酸エステル又は含フッ素メタクリル酸エステル、2−(ベンゾイルオキシ)ペンタフルオロプロパン、2−(メトキシエトキシメチルオキシ)ペンタフルオロプロペン、2−(テトラヒドロキシピラニルオキシ)ペンタフルオロプロペン、2−(ベンゾイルオキシ)トリフルオロエチレン、または2−(メトキメチルオキシ)トリフルオロエチレンを例示することができる。ジエン化合物としては、シクロペンタジエン、またはシクロヘキサジエンを例示することができる。   Specific examples of unsaturated compounds include fluorine-containing olefins, allyl alcohol, fluorine-containing allyl alcohol, homoallyl alcohol, fluorine-containing homoallyl alcohol, acrylic acid, α-fluoroacrylic acid, α-trifluoromethylacrylic acid, Methacrylic acid, acrylic acid ester, methacrylic acid ester, fluorine-containing acrylic acid ester or fluorine-containing methacrylate ester, 2- (benzoyloxy) pentafluoropropane, 2- (methoxyethoxymethyloxy) pentafluoropropene, 2- (tetra Hydroxypyranyloxy) pentafluoropropene, 2- (benzoyloxy) trifluoroethylene, or 2- (methoxymethyloxy) trifluoroethylene can be exemplified. Examples of the diene compound include cyclopentadiene and cyclohexadiene.

この様なノルボルネン化合物として、3−(5−ビシクロ[2.2.1]ヘプテン−2−イル)−1,1,1−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)−2−プロパノールを例示することができる。   Examples of such norbornene compounds include 3- (5-bicyclo [2.2.1] hepten-2-yl) -1,1,1-trifluoro-2- (trifluoromethyl) -2-propanol. be able to.

3.4 含フッ素重合体(1)における各繰り返し単位の含有割合
含フッ素重合体(1)全量に対する、含フッ素単量体(4)に由来する式(1)で表される繰り返し単位の含有割合は、好ましくは1mol%以上、100mol%以下であり、より好ましくは5mol%以上、90mol%である。前記酸不安定基を有する単量体に由来する繰り返し単位の含有割合は好ましくは1mol%以上、99mol%以下、より好ましくは5mol%以上、80mol%、特に好ましくは10mol%以上、60mol%以下である。さらに、密着性基を有する単量体を含む他の重合性単量体を用いることもでき、含フッ素重合体(1)全量に対して、他の重合性単量体に由来する繰り返し単位の含有割合は好ましくは1mol%以上、80mol%以下、より好ましくは5mol%以上、50mol%以下である。
3.4 Content ratio of each repeating unit in the fluoropolymer (1) The content of the repeating unit represented by the formula (1) derived from the fluoromonomer (4) with respect to the total amount of the fluoropolymer (1). The ratio is preferably 1 mol% or more and 100 mol% or less, more preferably 5 mol% or more and 90 mol%. The content ratio of the repeating unit derived from the monomer having an acid labile group is preferably 1 mol% or more and 99 mol% or less, more preferably 5 mol% or more and 80 mol%, particularly preferably 10 mol% or more and 60 mol% or less. is there. Furthermore, other polymerizable monomers including a monomer having an adhesive group can also be used, and the repeating unit derived from the other polymerizable monomer with respect to the total amount of the fluoropolymer (1). The content ratio is preferably 1 mol% or more and 80 mol% or less, more preferably 5 mol% or more and 50 mol% or less.

含フッ素重合体(1)中の含フッ素単量体(4)に由来する繰り返し単位の含有が1mol%よりも少ないと、含フッ素重合体(1)をレジスト成分としたことの特徴である、ラフネスの少ない微細なレジストパターンを得る明確な効果が期待できない。含フッ素重合体(1)中の酸不安定性基を有する繰り返し単位の含有が1mol%よりも少ないと、レジスト膜とした際の露光後の現像において、照射部と未照射部のアルカリ現像液に対する溶解性の変化が小さすぎて、得られるレジストパターンに所望のコントラストおよびラフネスが期待できない。   When the content of the repeating unit derived from the fluorine-containing monomer (4) in the fluorine-containing polymer (1) is less than 1 mol%, it is a feature that the fluorine-containing polymer (1) is used as a resist component. A clear effect of obtaining a fine resist pattern with little roughness cannot be expected. When the content of the repeating unit having an acid labile group in the fluoropolymer (1) is less than 1 mol%, the resist film is exposed to an alkali developer in an irradiated area and an unirradiated area in development after exposure. Since the change in solubility is too small, desired contrast and roughness cannot be expected in the resulting resist pattern.

他の単量体に由来する繰り返し単位は、含フッ素重合体の有機溶媒への溶解性、膜の耐エッチング性、機械的強度などを改良するために用いるが、1mol%未満ではその効果が発現せず、80mol%を超えると式(1)で表される繰り返し単位の含有量が少なくなり、前記効果を期待できない。   Repeating units derived from other monomers are used to improve the solubility of the fluoropolymer in organic solvents, the etching resistance of the film, the mechanical strength, etc., but the effect is manifested at less than 1 mol%. Without exceeding 80 mol%, the content of the repeating unit represented by the formula (1) decreases, and the above effect cannot be expected.

3.5 含フッ素重合体(1)の分子量
本発明の含フッ素重合体(1)の数平均分子量は、好ましくは、1,000以上、100,000以下、より好ましくは3,000以上、50,000以下である。分子量分散は好ましくは1以上、4以下であり、より好ましくは1以上、2.5以下が好ましい。
3.5 Molecular Weight of Fluoropolymer (1) The number average molecular weight of the fluoropolymer (1) of the present invention is preferably 1,000 or more and 100,000 or less, more preferably 3,000 or more, 50 , 000 or less. The molecular weight dispersion is preferably 1 or more and 4 or less, more preferably 1 or more and 2.5 or less.

分子量が1000より少ないと、レジスト膜とした際の露光後の現像において、照射部と未照射部のアルカリ現像液に対する溶解性の変化が小さすぎて、得られるレジストパターンに所望のコントラストおよびラフネスが期待できない。100,000より多いとレジストとする際に溶剤に溶け難くなる。   When the molecular weight is less than 1000, the change in solubility in the alkaline developer in the irradiated area and the unirradiated area is too small in the development after exposure when the resist film is formed, and the obtained resist pattern has desired contrast and roughness. I can't expect it. When it exceeds 100,000, it becomes difficult to dissolve in a solvent when forming a resist.

4.含フッ素重合体(1)の合成
本発明の含フッ素重合体(1)の合成手段としては、一般的に使用される重合方法から選択することができ、ラジカル重合、イオン重合が好ましく、場合により、配位アニオン重合、リビングアニオン重合、カチオン重合などを選択することも可能である。重合反応に用いる反応器は特に限定されない。また、重合反応においては、重合溶媒を用いてもよい。
4). Synthesis of fluorinated polymer (1) The means for synthesizing the fluorinated polymer (1) of the present invention can be selected from generally used polymerization methods, and radical polymerization and ionic polymerization are preferred. Coordinating anionic polymerization, living anionic polymerization, cationic polymerization, and the like can also be selected. The reactor used for the polymerization reaction is not particularly limited. In the polymerization reaction, a polymerization solvent may be used.

ラジカル重合は、ラジカル重合開始剤あるいはラジカル開始源の存在下で、塊状重合、溶液重合、懸濁重合または乳化重合などの公知の重合方法により、回分式、半連続式又は連続式のいずれかの操作で行えばよい。   Radical polymerization is carried out in the presence of a radical polymerization initiator or a radical initiator by a known polymerization method such as bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization or emulsion polymerization, and is either batch-wise, semi-continuous or continuous. This can be done by operation.

[ラジカル重合開始剤]
ラジカル重合開始剤としては、アゾ系化合物、過酸化物系化合物、またはレドックス系化合物を挙げることができる。具体的には、アゾビスイソブチロニトリル、t−ブチルパーオキシピバレート、ジ−t−ブチルパーオキシド、i−ブチリルパーオキシド、ラウロイルパーオキサイド、スクシン酸パーオキシド、ジシンナミルパーオキシド、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシアリルモノカーボネート、過酸化ベンゾイル、過酸化水素、または過硫酸アンモニウムを例示することができる。
[Radical polymerization initiator]
Examples of the radical polymerization initiator include azo compounds, peroxide compounds, and redox compounds. Specifically, azobisisobutyronitrile, t-butyl peroxypivalate, di-t-butyl peroxide, i-butyryl peroxide, lauroyl peroxide, succinic acid peroxide, dicinnamyl peroxide, di-n Examples include -propyl peroxydicarbonate, t-butyl peroxyallyl monocarbonate, benzoyl peroxide, hydrogen peroxide, or ammonium persulfate.

[重合溶媒]
重合溶媒としては、ラジカル重合を阻害しないものが好ましく、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、炭化水素系溶媒、またはアルコール系溶剤を挙げることができる。他に水、エーテル系、環状エーテル系、フロン系、または芳香族系の溶媒を用いてもよい。
[Polymerization solvent]
The polymerization solvent is preferably one that does not inhibit radical polymerization, and examples thereof include ester solvents, ketone solvents, hydrocarbon solvents, and alcohol solvents. In addition, water, ether-based, cyclic ether-based, chlorofluorocarbon-based, or aromatic solvents may be used.

具体的には、エステル系溶媒としての酢酸エチルもしくは酢酸n−ブチル、ケトン系溶媒としてのアセトンもしくはメチルイソブチルケトン、炭化水素系溶媒としてのトルエンもしくはシクロヘキサン、またはアルコール系溶媒としてのメタノール、イソプロピルアルコールもしくはエチレングリコールモノメチルエーテルを例示することができる。   Specifically, ethyl acetate or n-butyl acetate as an ester solvent, acetone or methyl isobutyl ketone as a ketone solvent, toluene or cyclohexane as a hydrocarbon solvent, or methanol, isopropyl alcohol or alcohol as an alcohol solvent An example is ethylene glycol monomethyl ether.

これらの重合溶媒は単独でもあるいは2種類以上を混合しても使用してもよく。また、メルカプタンのような分子量調整剤を併用してもよい。   These polymerization solvents may be used alone or in combination of two or more. Moreover, you may use together molecular weight regulators, such as a mercaptan.

[重合条件]
共重反応の反応温度はラジカル重合開始剤あるいはラジカル重合開始源の種類のより変わり、好ましくは20℃以上、200℃以下、より好ましくは30℃以上、140℃以下となるように、ラジカル重合開始剤あるいはラジカル重合開始源を選択することが好ましい。
[Polymerization conditions]
The reaction temperature of the co-polymerization reaction varies depending on the type of radical polymerization initiator or radical polymerization initiator, and preferably initiates radical polymerization so that it is 20 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, more preferably 30 ° C. or higher and 140 ° C. or lower. It is preferable to select an agent or radical polymerization initiation source.

重合後の含フッ素重合体(1)が含む溶液または分散液から、有機溶媒または水などの前記重合溶媒である除去する方法としては、公知の方法を使用でき、具体的な方法として、再沈殿、ろ過または減圧下での加熱蒸留を挙げることができる。   As a method of removing the polymerization solvent such as an organic solvent or water from the solution or dispersion liquid contained in the fluoropolymer (1) after polymerization, a known method can be used. And heating distillation under reduced pressure.

本発明の含フッ素重合体(1)をレジスト成分としての使用する際は、含フッ素重合体(1)の分子量の多少により、含フッ素重合体(1)の現像液溶解性が異なり、リソグラフィにおけるパターニング条件が変わり得る。含フッ素重合体(1)が分子量が高いと現像液への溶解速度が遅くなり、分子量が低いと溶解速度が速くなる傾向がある。含フッ素重合体(1)の分子量はこの重合条件を調整することにより制御可能である。   When the fluoropolymer (1) of the present invention is used as a resist component, the solubility of the fluoropolymer (1) in the developer varies depending on the molecular weight of the fluoropolymer (1). Patterning conditions can vary. When the fluorine-containing polymer (1) has a high molecular weight, the dissolution rate in the developer tends to be low, and when the molecular weight is low, the dissolution rate tends to increase. The molecular weight of the fluoropolymer (1) can be controlled by adjusting the polymerization conditions.

5.レジスト
本発明の含フッ素重合体(1)は、特に光増感ポジ型レジストの成分として好適に用いられる。本発明は、含フッ素重合体(1)を含むレジスト、特にポジ型レジスト材料を提供するものである。
5. Resist The fluoropolymer (1) of the present invention is particularly suitably used as a component of a photosensitized positive resist. The present invention provides a resist, particularly a positive resist material, containing the fluoropolymer (1).

レジストはその成分として、(A)本発明の含フッ素重合体(1)、(B)光酸発生剤、(C)塩基性化合物、(D)溶剤を含むことが好ましい。また、必要により(E)界面活性剤を加えてもよい   The resist preferably contains (A) the fluoropolymer (1) of the present invention, (B) a photoacid generator, (C) a basic compound, and (D) a solvent as its components. If necessary, (E) a surfactant may be added.

(B)光酸発生剤
本発明のレジスト材料に用いる光酸発生剤には、特に制限はなく、化学増幅型レジストの酸発生剤として用いられるものの中から、任意のものを選択して使用することができ、オニウムスルホネートまたはスルホン酸エステルを挙げることができる。具体的には、ヨードニウムスルホネート、スルホニウムスルホネート、N−イミドスルホネート、N−オキシムスルホネート、o−ニトロベンジルスルホネート、またはピロガロールのトリスメタンスルホネートを例示することができる。
(B) Photoacid generator There is no restriction | limiting in particular in the photoacid generator used for the resist material of this invention, It selects and uses from the thing used as an acid generator of a chemically amplified resist. And can include onium sulfonates or sulfonate esters. Specifically, iodonium sulfonate, sulfonium sulfonate, N-imido sulfonate, N-oxime sulfonate, o-nitrobenzyl sulfonate, or pyrogallol trismethane sulfonate can be exemplified.

リソグラフィにおいて露光により、これらの光酸発生剤から発生する酸は、アルカンスルホン酸、アリールスルホン酸、あるいは部分的もしくは完全にフッ素化されたアリールスルホン酸またはアルカンスルホン酸等である。これら光酸発生剤の中、部分的もしくは完全にフッ素化されたアルカンスルホン酸を発生する光酸発生剤が好ましい。具体的には、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナートまたはトリフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホナートを例示することができる。   Acids generated from these photoacid generators upon exposure in lithography are alkane sulfonic acids, aryl sulfonic acids, or partially or fully fluorinated aryl sulfonic acids or alkane sulfonic acids. Of these photoacid generators, photoacid generators that generate partially or fully fluorinated alkanesulfonic acids are preferred. Specifically, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate or triphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate can be exemplified.

(C)塩基性化合物
本発明の含フッ素重合体(1)を含むレジストには、塩基性化合物を配合することができる。塩基性化合物には、前記光酸発生剤より発生する酸が、レジスト膜中に拡散する際の拡散速度を遅くする働きがある。塩基性化合物の配合には、酸拡散距離を調整してレジストパターンの形状の改善、レジスト膜形成後に露光するまでの引き置き時間が長くても、所望の精度のレジストパターンを与える安定性を向上する効果が期待される。
(C) Basic compound A basic compound can be mix | blended with the resist containing the fluoropolymer (1) of this invention. The basic compound has a function of slowing the diffusion rate when the acid generated from the photoacid generator diffuses into the resist film. When compounding basic compounds, the acid diffusion distance is adjusted to improve the shape of the resist pattern, and the stability to give a resist pattern with the desired accuracy is improved even when the exposure time is long after the resist film is formed. Expected to be effective.

このような塩基性化合物としては、脂肪族アミン類、芳香族アミン類、複素環式アミン類、または脂肪族多環式アミン類を挙げることができる。これらのアミン類の中でも、好ましくは第2級もしくは第3級の脂肪族アミン、またはアルキルアルコールアミンである。具体的には、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン、トリデカニルアミン、トリドデシルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデカニルアミン、ジドデシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デカニルアミン、ドデシルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジオクタノールアミン、トリオクタノールアミン、アニリン、ピリジン、ピコリン、ルチジン、ビピリジン、ピロール、ピペリジン、ピペラジン、インドール、またはヘキサメチレンテトラミンを例示することができる。これら塩基性化合物は単独でも2種以上組み合わせてもよい。   Examples of such basic compounds include aliphatic amines, aromatic amines, heterocyclic amines, and aliphatic polycyclic amines. Among these amines, a secondary or tertiary aliphatic amine or an alkyl alcohol amine is preferable. Specifically, trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, tributylamine, tripentylamine, trihexylamine, triheptylamine, trioctylamine, trinonylamine, tridecanylamine, tridodecylamine, dimethylamine, diethylamine, di Propylamine, dibutylamine, dipentylamine, dihexylamine, diheptylamine, dioctylamine, dinonylamine, didecanylamine, didodecylamine, dicyclohexylamine, methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, pentylamine, hexylamine, heptylamine, octyl Amine, nonylamine, decanylamine, dodecylamine, diethanolamine, triethanolamine, diisopropanol Min, triisopropanolamine, di-octanol amine, tri octanol amine, aniline, pyridine, picoline, lutidine, bipyridine, pyrrole, piperidine, can be exemplified piperazine, indole or hexamethylenetetramine. These basic compounds may be used alone or in combination of two or more.

レジストにおける塩基性化合物の配合量は、含フッ素重合体(1)100質量部に対して0.001〜2質量部、より好ましくは重合体100質量部に対して0.01〜1質量部である。配合量が0.001質量部よりも少ないと添加剤としての効果が十分得られず、2質量部を超えると解像性や感度が低下する場合がある。   The compounding quantity of the basic compound in a resist is 0.001-2 mass parts with respect to 100 mass parts of fluoropolymer (1), More preferably, it is 0.01-1 mass part with respect to 100 mass parts of polymers. is there. When the blending amount is less than 0.001 part by mass, the effect as an additive cannot be obtained sufficiently, and when it exceeds 2 parts by mass, resolution and sensitivity may decrease.

(D)溶剤
本発明の含フッ素重合体(1)を含むレジストには、(A)本発明の含フッ素重合体(1)、(B)光酸発生剤、(C)塩基性化合物に加え、(D)溶剤を配合する。溶剤は(A)本発明の含フッ素重合体(1)、(B)光酸発生剤、(C)塩基性化合物を含むレジスト成分を溶解して均一な溶液にできればよく、従来のレジスト用溶剤の中から選択して用いることができる。また、2種類以上の溶剤を混合して用いてもよい。
(D) Solvent In addition to (A) the fluoropolymer (1) of the present invention, (B) a photoacid generator, (C) a basic compound, the resist containing the fluoropolymer (1) of the present invention includes (D) A solvent is blended. The solvent may be any solvent as long as (A) the fluoropolymer (1) of the present invention, (B) the photoacid generator, and (C) the resist component containing the basic compound can be dissolved into a uniform solution. Can be selected and used. Two or more kinds of solvents may be mixed and used.

この様な溶剤として、ケトン類、アルコール類、多価アルコール類、エステル類、芳香族系溶剤、エーテル類、フッ素系溶剤、塗布性を高める目的で高沸点弱溶剤であるターペン系の石油ナフサ溶媒やパラフィン系溶媒を挙げることができる。   Examples of such solvents include ketones, alcohols, polyhydric alcohols, esters, aromatic solvents, ethers, fluorine-based solvents, and terpene-based petroleum naphtha solvents that are weak solvents with a high boiling point for the purpose of improving coatability. And paraffinic solvents.

具体的には、ケトン類としてのアセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトンメチルイソペンチルケトンもしくは2−ヘプタノン、アルコール類としてのイソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、n−ペンタノール、イソペンタノール、tert−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−3−ペンタノール、2,3−ジメチル−2−ペンタノール、n−ヘキシサノール、n−ヘプタノール、2−ヘプタノール、n−オクタノール、n−デカノール、s−アミルアルコール、t−アミルアルコール、イソアミルアルコール、2−エチル−1−ブタノール、ラウリルアルコール、ヘキシルデカノールもしくはオレイルアルコール、多価アルコールとしてのエチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)もしくはプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、およびこれら多価アルコールの誘導体、エステル類としての乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチルもしくはエトキシプロピオン酸エチル、芳香族系溶剤としてのトルエンもしくはキシレン、エーテル類としてのジエチルエーテル、ジオキサン、アニソールもしくはジイソプロピルエーテル、またはフッ素系溶剤としてのヘキサフルオロイソプロピルアルコールを例示することができる。   Specifically, acetone, methyl ethyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, methyl isobutyl ketone methyl isopentyl ketone or 2-heptanone as ketones, isopropanol, butanol, isobutanol, n-pentanol, isopentanol as alcohols Tert-pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 3-methyl-3-pentanol, 2,3-dimethyl-2-pentanol, n-hexisanol, n-heptanol, 2-heptanol, n-octanol N-decanol, s-amyl alcohol, t-amyl alcohol, isoamyl alcohol, 2-ethyl-1-butanol, lauryl alcohol, hexyl decanol or oleyl alcohol, ethylene as a polyhydric alcohol Recall, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoacetate, dipropylene glycol monoacetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol Monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) or propylene glycol monomethyl ether (PGME), and derivatives of these polyhydric alcohols, methyl lactate as esters, ethyl lactate (EL), methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, Methyl pyruvate, ethyl pyruvate, Examples include methyl toxipropionate or ethyl ethoxypropionate, toluene or xylene as an aromatic solvent, diethyl ether, dioxane, anisole or diisopropyl ether as ethers, or hexafluoroisopropyl alcohol as a fluorine solvent. .

本発明の含フッ素重合体(1)を含むレジストとして、これら溶剤の中でも特に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、乳酸エチル(EL)が好ましい。   Among these solvents, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME), and ethyl lactate (EL) are preferable as the resist containing the fluoropolymer (1) of the present invention.

本発明の含フッ素重合体(1)を含むレジストに配合する溶剤の量は特に限定されないが、レジストとした際の固形分濃度が好ましくは3質量%以上、25質量%以下であり、より好ましくは5質量%以上、15質量%以下である。レジストの固形分濃度を調整することによって、形成される樹脂膜の膜厚を調整することが可能である。   The amount of the solvent to be blended in the resist containing the fluoropolymer (1) of the present invention is not particularly limited, but the solid content concentration in the resist is preferably 3% by mass or more and 25% by mass or less, more preferably. Is 5 mass% or more and 15 mass% or less. By adjusting the solid content concentration of the resist, it is possible to adjust the film thickness of the formed resin film.

また、本発明の含フッ素重合体(1)は、幅広い溶剤に対する溶解性に優れており、上記のアルコール系溶剤の中でも、炭素数5〜20のアルコール系溶剤に溶解することは特筆すべきことである。このようなアルコールとして、具体的にn−ペンタノール、イソペンタノール、tert−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−3−ペンタノール、2,3−ジメチル−2−ペンタノール、n−ヘキシサノール、n−ヘプタノール、2−ヘプタノール、n−オクタノール、n−デカノール、s−アミルアルコール、t−アミルアルコール、イソアミルアルコール、2−エチル−1−ブタノール、ラウリルアルコール、ヘキシルデカノールまたはオレイルアルコールを例示することができる。   In addition, the fluoropolymer (1) of the present invention is excellent in solubility in a wide range of solvents, and it should be noted that among the above alcohol solvents, it can be dissolved in an alcohol solvent having 5 to 20 carbon atoms. It is. Specific examples of such alcohols include n-pentanol, isopentanol, tert-pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 3-methyl-3-pentanol, and 2,3-dimethyl-2-pen. Tanol, n-hexisanol, n-heptanol, 2-heptanol, n-octanol, n-decanol, s-amyl alcohol, t-amyl alcohol, isoamyl alcohol, 2-ethyl-1-butanol, lauryl alcohol, hexyl decanol or oleyl alcohol Can be illustrated.

(E)界面活性剤
本発明の含フッ素重合体(1)を含むレジストにおいては、必要により界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、またはフッ素原子とケイ素原子の両方を有する界面活性剤を挙げることができ、2種以上を含有することができる。
(E) Surfactant In the resist containing the fluoropolymer (1) of the present invention, a surfactant may be added if necessary. Examples of the surfactant include a fluorine-based surfactant, a silicon-based surfactant, and a surfactant having both a fluorine atom and a silicon atom, and can contain two or more kinds.

6.パターン形成方法
本発明の含フッ素重合体(1)を含むレジストを使用するリソグラフィによるパターン形成は、(A)基板上にレジストを塗布しレジスト膜を形成する工程、(B)レジスト膜を加熱させた後に、パターン加工したフォトマスクを介してレジスト膜に波長300nm以下の電磁波などの高エネルギー線を照射し露光する工程、(C)露光したレジスト膜をアルカリ現像液で現像して、基板上にフォトマスクのパターンが転写されたレジストパターンを得る工程などの工程から成っており、公知のリソグラフィ技術を採用して行うことができる。
6). Pattern Forming Method Lithographic pattern formation using a resist containing the fluoropolymer (1) of the present invention comprises (A) a step of applying a resist on a substrate to form a resist film, and (B) heating the resist film. And (C) developing the exposed resist film with an alkali developer and exposing the resist film to the substrate with a high energy ray such as an electromagnetic wave having a wavelength of 300 nm or less through a patterned photomask. The process includes a process of obtaining a resist pattern to which a photomask pattern is transferred, and can be performed by employing a known lithography technique.

具体的には、基板としてのシリコンウエハ上に、スピンコートによって、本発明の含フッ素重合体(1)を含むレジストを塗布し、シリコンウエハをホットプレート上で60℃以上、200℃以下、10秒以上、10分間以下、好ましくは80℃以上、150℃以下、30秒以上、2分間以下にプリベークし基板上にレジスト膜を成膜する。次いでパターン加工されたフォトマスクを露光装置にセットし、紫外線、エキシマレーザ、X線等の高エネルギー線または電子線を、露光量が1mJ/cm以上、200mJ/cm以下、好ましくは10mJ/cm以上、100mJ/cm以下となるようにフォトマスクを介してレジスト膜に照射した後、ホットプレート上で60℃以上、150℃以下、10秒以上、5分間以下、好ましくは80℃以上、130℃以下、30秒以上、3分間以下、ポストエクスポーザーベーク(PEB)を行う。さらに、0.1質量%以上、5質量%以下、好ましくは2質量%以上、3質量%以下の濃度のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液による現像液を用い、10秒以上、3分間以下、好ましくは30秒以上、2分間以下、レジスト膜とdip法、パドル法、スプレー法等の既存の方法で接触させ現像することによって、目的のレジストパターンが得られる。なお、上記ポストエクスポーザーベーク(PEB)は、必要に応じて行えばよい。 Specifically, a resist containing the fluoropolymer (1) of the present invention is applied to a silicon wafer as a substrate by spin coating, and the silicon wafer is heated to 60 ° C. or higher and 200 ° C. or lower on a hot plate. Pre-bake for 2 seconds or longer and 10 minutes or shorter, preferably 80 ° C. or higher, 150 ° C. or lower, 30 seconds or longer and 2 minutes or shorter, to form a resist film on the substrate. Next, the patterned photomask is set in an exposure apparatus, and high energy rays such as ultraviolet rays, excimer laser, and X-rays or electron beams are applied at an exposure amount of 1 mJ / cm 2 or more, 200 mJ / cm 2 or less, preferably 10 mJ / After irradiating the resist film through a photomask so as to be cm 2 or more and 100 mJ / cm 2 or less, it is 60 ° C. or more, 150 ° C. or less, 10 seconds or more, 5 minutes or less, preferably 80 ° C. or more on a hot plate , 130 ° C. or lower, 30 seconds or longer, 3 minutes or shorter, and post-exposure baking (PEB). Furthermore, using a developer with an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) having a concentration of 0.1% by mass or more and 5% by mass or less, preferably 2% by mass or more and 3% by mass or less, 10 seconds or more and 3 minutes or less. The target resist pattern can be obtained by bringing the resist film into contact with an existing method such as a dip method, a paddle method, or a spray method for 30 seconds or more and 2 minutes or less and developing. In addition, what is necessary is just to perform the said post-exposure baking (PEB) as needed.

上記基板は、シリコンウエハの他に、金属またはガラス基板を用いることが可能である。また、基板上には有機系あるいは無機系の膜が設けられていてもよい。例えば、反射防止膜、多層レジストの下層があってもよく、レジストパターンが形成されていてもよい。   The substrate can be a metal or glass substrate in addition to a silicon wafer. An organic or inorganic film may be provided on the substrate. For example, there may be an antireflection film, a lower layer of a multilayer resist, or a resist pattern may be formed.

なお、本発明の含フッ素重合体(1)を含むレジストのリソグラフィにおいて、露光に用いる電磁波の波長は限定されないが、KrFエキシマレーザによるUV光(波長248nm)、ArFエキシマレーザによるUV光(波長193nm)、極端紫外線リソグラフィ(Extreme ultraviolet lithography EUV)、X線を選択することができ、特に、ArFエキシマレーザに好ましく採用される。   In the lithography of the resist containing the fluoropolymer (1) of the present invention, the wavelength of the electromagnetic wave used for exposure is not limited, but UV light (wavelength 248 nm) by KrF excimer laser, UV light (wavelength 193 nm) by ArF excimer laser. ), Extreme ultraviolet lithography (EUV), and X-rays can be selected, and it is particularly preferably used for an ArF excimer laser.

本発明の含フッ素重合体(1)を含むレジストは、露光前は水に対する適度な撥水性を有し、露光後には現像液に対する速やかな溶解性を示し、ラフネスのない優れた解像性のパターン形成が可能である。   The resist containing the fluoropolymer (1) of the present invention has an appropriate water repellency with respect to water before exposure, exhibits rapid solubility in a developer after exposure, and has excellent resolution without roughness. Pattern formation is possible.

本発明の含フッ素重合体(1)を含むレジストを用いたリソグラフィによるパターン形成方法により半導体デバイスを製造することができる。デバイスとしては、特に限定されないが、シリコンウエハ、化合物半導体基板、絶縁性基板などに形成されるCPU、SRAM、DRAMなどの微細加工により製造される半導体装置が挙げられる。   A semiconductor device can be manufactured by the pattern formation method by lithography using the resist containing the fluoropolymer (1) of the present invention. Although it does not specifically limit as a device, The semiconductor device manufactured by microfabrication, such as CPU, SRAM, DRAM, etc. which are formed in a silicon wafer, a compound semiconductor substrate, an insulating substrate, etc. is mentioned.

本発明の含フッ素重合体(1)を含むレジストは、一般的なレジスト材料を溶解できない炭素数5〜20のアルコール系溶剤などで溶液化することが可能である。これにより、ダブルパターニングプロセス用の上層レジストとして使用できる。また本発明の含フッ素重合体(1)を含むレジストは耐水性が高く、適度な撥水性を有しながら現像液親和性を有する。   The resist containing the fluoropolymer (1) of the present invention can be made into a solution with an alcohol solvent having 5 to 20 carbon atoms that cannot dissolve a general resist material. Thereby, it can be used as an upper layer resist for a double patterning process. Moreover, the resist containing the fluoropolymer (1) of the present invention has high water resistance, and has an affinity for a developer while having appropriate water repellency.

本発明の含フッ素重合体(1)を含むレジストは、露光前は水に対する適度な撥水性を有し、露光後には現像液に対する速やかな溶解性を示すので、ドライ露光のみならず、レジストとレンズの間を水等の空気よりも屈折率の大きい媒体で満たして露光する液浸露光においてラフネスのない優れた解像度のパターン形成が可能であると推察される。液浸露光によるフォトリソグラフィにおいては、レジストの保護膜であるトップコート膜を用いる場合と用いない場合があるが、本発明の本発明の含フッ素重合体(1)を含むレジストは組成と配合を調整することによって液浸露光にも適用することができると推察される。   The resist containing the fluoropolymer (1) of the present invention has an appropriate water repellency with respect to water before exposure, and exhibits rapid solubility in a developer after exposure. It is presumed that a pattern with excellent resolution without roughness can be formed in immersion exposure in which the space between the lenses is filled with a medium having a higher refractive index than air such as water. In photolithography by immersion exposure, a topcoat film, which is a resist protective film, may or may not be used, but the resist containing the fluoropolymer (1) of the present invention has the composition and formulation. It is presumed that adjustment can also be applied to immersion exposure.

液浸露光の媒体としては、水の他にもフッ素系溶剤、シリコン系溶剤、炭化水素系溶剤、含硫黄溶剤等があげられ、本発明の含フッ素重合体(1)を含むレジストはこれらの媒体にも適用できる可能性がある。   Examples of the immersion exposure medium include, in addition to water, fluorine-based solvents, silicon-based solvents, hydrocarbon-based solvents, sulfur-containing solvents, and the like, and resists containing the fluorine-containing polymer (1) of the present invention are those. It may also be applicable to media.

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

1. 単量体の合成
1.1 単量体−1の合成
<前駆体化合物−1の合成>
以下の式に示すように、攪拌機を備えた反応器中に、アクリル酸メチル、30.1g(0.35mol)、および有機アルカリとしての1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)、1.96g(0.0175mol)を仕込み、反応器を密閉した。次に、真空ポンプで反応器内を脱気した後、攪拌機で内容物を攪拌しながら、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロアセトン69.7g(0.42mol)を導入した。次いで、反応器内を80℃昇温した後、20時間攪拌を続けた。反応終了後、内容物を抜き出して分液ロートに移し、濃度3.5質量%の塩酸30mlを加え、純水30mlで2回洗浄した。有機層を分離し圧力1.8kPa、温度56℃〜59℃の条件で減圧蒸留し、以下の式に示す前駆体化合物−1としての、(4,4,4−トリフルオロ−3−ヒドロキシ−2−メチレン−3−(トリフロオロメチル)ブタン酸メチル75gを収率85%で得た。
1. Monomer Synthesis 1.1 Monomer-1 Synthesis <Precursor Compound-1 Synthesis>
As shown in the following formula, in a reactor equipped with a stirrer, methyl acrylate, 30.1 g (0.35 mol), and 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane (DABCO) as an organic alkali ) 1.96 g (0.0175 mol) was charged and the reactor was sealed. Next, the inside of the reactor was degassed with a vacuum pump, and then 69.7 g (0.42 mol) of 1,1,1,3,3,3-hexafluoroacetone was introduced while stirring the contents with a stirrer. . Next, the temperature inside the reactor was raised to 80 ° C., and then stirring was continued for 20 hours. After completion of the reaction, the contents were extracted and transferred to a separatory funnel, 30 ml of hydrochloric acid having a concentration of 3.5% by mass was added, and the mixture was washed twice with 30 ml of pure water. The organic layer was separated and distilled under reduced pressure under conditions of a pressure of 1.8 kPa and a temperature of 56 ° C. to 59 ° C., and (4,4,4-trifluoro-3-hydroxy-) as precursor compound-1 represented by the following formula: 75 g of methyl 2-methylene-3- (trifluoromethyl) butanoate was obtained with a yield of 85%.

核磁気共鳴スペクトル(NMR)による測定データを示す。
1H−NMR(溶媒:重クロロホルム,基準物質:TMS);δ(ppm)3.88(3H,s),6.43(1H,s(d, J=2Hz)),6.87(1H,s(d, J=2Hz)),7.88(1H,s),
19F−NMR(溶媒:重クロロホルム,基準物質:C6D6);δ(ppm)−76.6 (6F,s)
The measurement data by a nuclear magnetic resonance spectrum (NMR) are shown.
1 H-NMR (solvent: deuterated chloroform, reference material: TMS); δ (ppm) 3.88 (3H, s), 6.43 (1H, s (d, J = 2 Hz)), 6.87 (1H , S (d, J = 2Hz)), 7.88 (1H, s),
19 F-NMR (solvent: deuterated chloroform, reference material: C6D6); δ (ppm) -76.6 (6F, s)

Figure 2018044034
Figure 2018044034

<前駆体化合物−2の合成>
攪拌機を備えた反応器中に、前駆体化合物−1、70.6g(0.28mol)を入れ、濃度20質量%の水酸化カリウム水溶液196g(0.70mol)を加え、反応器内を50℃に昇温し、2時間攪拌した。次いで、濃度3.5質量%の塩酸71gを加えて攪拌した。内容物を分液ロートに移し、酢酸エチル150mlを加え、静置して有機層を分離し、純水70mlで2回洗浄した。得られた溶液を濃縮した後、再結晶した。結晶をろ過して乾燥し、以下に示す前駆体化合物−2としての、4,4,4−トリフルオロ−3−ヒドロキシ−2−メチレン−3−(トリフロオロメチル)ブタン酸50gを収率75%得た。
<Synthesis of Precursor Compound-2>
Precursor compound-1, 70.6 g (0.28 mol) was placed in a reactor equipped with a stirrer, 196 g (0.70 mol) of an aqueous potassium hydroxide solution having a concentration of 20% by mass was added, and the inside of the reactor was 50 ° C. The mixture was warmed to 2 hours and stirred for 2 hours. Next, 71 g of hydrochloric acid having a concentration of 3.5% by mass was added and stirred. The contents were transferred to a separatory funnel, 150 ml of ethyl acetate was added, and the mixture was allowed to stand to separate the organic layer and washed twice with 70 ml of pure water. The resulting solution was concentrated and recrystallized. The crystals were filtered and dried to obtain 50 g of 4,4,4-trifluoro-3-hydroxy-2-methylene-3- (trifluoromethyl) butanoic acid as precursor compound-2 shown below. 75% was obtained.

核磁気共鳴スペクトル(NMR)による測定データを示す。
1H−NMR(溶媒:重クロロホルム,基準物質:TMS);δ(ppm)6.62(1H,s(d, J=2Hz)),7.11(1H,s(d, J=2Hz)),
19F−NMR(溶媒:重クロロホルム,基準物質:C6D6);δ(ppm)−76.3 (6F,s)
The measurement data by a nuclear magnetic resonance spectrum (NMR) are shown.
1 H-NMR (solvent: deuterated chloroform, reference material: TMS); δ (ppm) 6.62 (1 H, s (d, J = 2 Hz)), 7.11 (1 H, s (d, J = 2 Hz) ),
19 F-NMR (solvent: deuterated chloroform, reference material: C6D6); δ (ppm) -76.3 (6F, s)

Figure 2018044034
Figure 2018044034

<単量体−1の合成>
反応器に、1−アダマンタノール 48.1g(0.316mol)、前駆体化合物−2、82.7g(0.35mol)、p−トルエンスルホン酸6.01g(0.036mol)、メチルシクロヘキサン300mlを仕込み、Dean-Stark装置を用いて、温度101℃下に還流し、脱水反応を行った。脱水反応終了後、濃度%質量%の重曹水を加えて攪拌した。反応液を分液ロートに移した後、静置して有機層を分離し、純水で2回洗浄した。得られた反応液を濃縮した後、アセトン:水=1:3の質量比の混合溶媒中で晶析した。結晶をろ過し他後に乾燥し、以下に示す単量体−1としての4,4,4−トリフルオロ−3−ヒドロキシ−2−メチレン−3−(トリフロオロメチル)ブタン酸アダマンチルを収率 75%で得た。
<Synthesis of Monomer-1>
In a reactor, 1-adamantanol 48.1 g (0.316 mol), precursor compound-2, 82.7 g (0.35 mol), p-toluenesulfonic acid 6.01 g (0.036 mol), and methylcyclohexane 300 ml were added. Then, using a Dean-Stark apparatus, the mixture was refluxed at a temperature of 101 ° C. to perform a dehydration reaction. After completion of the dehydration reaction, sodium bicarbonate water having a concentration of% by mass was added and stirred. The reaction solution was transferred to a separatory funnel and allowed to stand to separate the organic layer, which was washed twice with pure water. The obtained reaction solution was concentrated and then crystallized in a mixed solvent having a mass ratio of acetone: water = 1: 3. The crystals were filtered and dried after that, yielding adamantyl 4,4,4-trifluoro-3-hydroxy-2-methylene-3- (trifluoromethyl) butanoate as monomer-1 shown below. Obtained at 75%.

核磁気共鳴スペクトル(NMR)による測定データを示す。
1H−NMR(溶媒:重クロロホルム,基準物質:TMS);δ(ppm)1.55−1.75(6H,m),2.11−2.25(9H,m),6.31(1H,s(d, J=2Hz)),6.74(1H,s(d, J=2Hz)),8.17(1H,s),
19F−NMR(溶媒:重クロロホルム,基準物質:C6D6);δ(ppm)−76.4 (6F,s)
The measurement data by a nuclear magnetic resonance spectrum (NMR) are shown.
1 H-NMR (solvent: deuterated chloroform, reference material: TMS); δ (ppm) 1.55-1.75 (6H, m), 2.11-2.25 (9H, m), 6.31 ( 1H, s (d, J = 2Hz)), 6.74 (1H, s (d, J = 2Hz)), 8.17 (1H, s),
19 F-NMR (solvent: deuterated chloroform, reference material: C6D6); δ (ppm) -76.4 (6F, s)

Figure 2018044034
Figure 2018044034

1.2 単量体−2の合成
前述の単量体―1の合成において、1−アダマンタノールの替わりに1,3−アダマンタンジオールを用いた以外は他の手順は同様にして、以下に示す単量体―2としての4,4,4−トリフルオロ−3−ヒドロキシ−2−メチレン−3−(トリフロオロメチル)ブタン酸3−ヒドロキシ−1−アダマンチルを合成した。
1.2 Synthesis of Monomer-2 Other procedures were the same as those in the synthesis of Monomer-1 except that 1,3-adamantanediol was used instead of 1-adamantanol. As a monomer-2, 4,4,4-trifluoro-3-hydroxy-2-methylene-3- (trifluoromethyl) butanoic acid 3-hydroxy-1-adamantyl was synthesized.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

1.3 単量体−3の合成
前述の単量体―1の合成において、1−アダマンタノールの替わりに4―オキソ―アダマンタン−1−オールを用いた以外は他の手順は同様にして、以下に示す単量体−3としての4,4,4−トリフルオロ−3−ヒドロキシ−2−メチレン−3−(トリフロオロメチル)ブタン酸−4−オキソ−1−アダマンチルを合成した。
1.3 Synthesis of Monomer-3 Other procedures were the same except that 4-oxo-adamantan-1-ol was used instead of 1-adamantanol in the synthesis of Monomer-1 described above. 4,4,4-trifluoro-3-hydroxy-2-methylene-3- (trifluoromethyl) butanoic acid-4-oxo-1-adamantyl as monomer-3 shown below was synthesized.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

1.4 単量体−4の合成
前述の単量体―1の合成において、1−アダマンタノールの替わりに4―オキソ―アダマンタン−1−オールを用いた以外は他の手順は同様にして、以下に示す単量体−4としての4,4,4−トリフルオロ−3−ヒドロキシ−2−メチレン−3−(トリフロオロメチル)ブタン酸−2−アダマンチルを合成した。
1.4 Synthesis of Monomer-4 Other procedures were the same except that 4-oxo-adamantan-1-ol was used instead of 1-adamantanol in the synthesis of Monomer-1 described above. 4,4,4-trifluoro-3-hydroxy-2-methylene-3- (trifluoromethyl) butanoic acid-2-adamantyl as monomer-4 shown below was synthesized.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

2. 比較単量体の合成
2.1 比較単量体−1の合成
前述の単量体―1の合成において、1−アダマンタノールの替わりに化合物(A)を用いた以外は他の手順は同様にして、以下に示す比較単量体−1を合成した。
2. Synthesis of Comparative Monomer 2.1 Synthesis of Comparative Monomer-1 In the synthesis of Monomer-1, the other procedures were the same except that Compound (A) was used instead of 1-adamantanol. Comparative monomer-1 shown below was synthesized.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

2.2 比較単量体−2の合成
前述の単量体―1の合成において、1−アダマンタノールの替わりに化合物(B)を用いた以外は他の手順は同様にして、以下に示す比較単量体−2を合成した。
2.2 Synthesis of Comparative Monomer-2 Other procedures were the same except that Compound (B) was used in place of 1-adamantanol in the synthesis of Monomer-1 described above. Monomer-2 was synthesized.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

2.3 比較単量体−3の合成
前述の単量体―1の合成において、1−アダマンタノールの替わりにヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)を用いた以外は他の手順は同様にして、以下に示す比較単量体−3を合成した。
2.3 Synthesis of Comparative Monomer-3 In the synthesis of Monomer-1, the other procedures were the same except that hexafluoroisopropanol (HFIP) was used instead of 1-adamantanol. Comparative monomer-3 shown was synthesized.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

2.4 比較単量体−4の合成
前述の単量体―1の合成において、1−アダマンタノールの替わりに4−エチル−4−ヒドロキシアダマンタノールを用いた以外は他の手順は同様にして、以下に示す比較単量体−4としての4,4,4−トリフルオロ−3−ヒドロキシ−2−メチレン−3−(トリフロオロメチル)ブタン酸−4−エチル−4−ヒドロキシアダマンチ−1−イルを合成した。
2.4 Synthesis of Comparative Monomer-4 Other procedures were the same except that 4-ethyl-4-hydroxyadamantanol was used instead of 1-adamantanol in the synthesis of monomer-1 described above. 4,4,4-trifluoro-3-hydroxy-2-methylene-3- (trifluoromethyl) butanoic acid-4-ethyl-4-hydroxyadamanti- as comparative monomer-4 shown below 1-yl was synthesized.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

2.5 比較単量体−5の合成
前述の単量体―1の合成において、1−アダマンタノールの替わりに1−エチル−1−アダマンタノールを用いた以外は他の手順は同様にして、以下に示す比較単量体−5としての4,4,4−トリフルオロ−3−ヒドロキシ−2−メチレン−3−(トリフロオロメチル)ブタン酸−1−エチル−1−アダマンチルを合成した。
2.5 Synthesis of Comparative Monomer-5 In the synthesis of Monomer-1, the other procedures were the same except that 1-ethyl-1-adamantanol was used instead of 1-adamantanol. 4,4,4-trifluoro-3-hydroxy-2-methylene-3- (trifluoromethyl) butanoic acid-1-ethyl-1-adamantyl as a comparative monomer-5 shown below was synthesized.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

3. 重合体の合成
合成した単量体1−6を用いて重合体−1〜5、および比較単量体−1〜5およびを用いて比較重合体を合成した。
3. Synthesis of Polymer Comparative polymers were synthesized using Polymers 1 to 5 and Comparative Monomers 1 to 5 using the synthesized monomers 1-6.

[重合体の分析]
重合体における繰り返し組成の組成は、核磁気共鳴スペクトル測定を行い、1H−NMRおよび19F−NMRの測定値により決定した。
[Analysis of polymer]
The composition of the repeating composition in the polymer was determined by measurement of 1H-NMR and 19F-NMR by measuring the nuclear magnetic resonance spectrum.

重合体の数平均分子量Mnと分子量分散(数平均分子量Mnと質量平均分子量Mwの比Mw/Mn)は、高速ゲルパーミエーションクロマトグラフィ装置(東ソー株式会社製、形式HLC−8320GPC)を使用し、東ソー株式会社製ALPHA−MカラムとALPHA−2500カラムを1本ずつ直列に繋ぎ、展開溶媒としてテトラヒドロフランを用いて測定した。検出器は屈折率差測定検出器を用いた。   The number average molecular weight Mn and the molecular weight dispersion (ratio Mw / Mn of the number average molecular weight Mn and the mass average molecular weight Mw) of the polymer were measured using a high-speed gel permeation chromatography apparatus (manufactured by Tosoh Corporation, model HLC-8320GPC). One ALPHA-M column and one ALPHA-2500 column manufactured by Co., Ltd. were connected in series and measured using tetrahydrofuran as a developing solvent. The detector used was a refractive index difference measurement detector.

3.1 重合体−1の合成
ガラス製フラスコ中に、室温(約20℃)で単量体−1を37.2g、レジストとした際に酸解離性の繰り返し単位を与えるメタクリル酸1−エチル−1−シクロペンタン(以下、MA−ECpと呼ぶことがある)を9.1g、密着性の繰り返し単位を与える5−メタクリロリロキシ−2,6−ノルボルナンカルボラクトン(以下、MNLAと呼ぶことがある)を11.1gおよびn−ドデシルメルカプタン(東京化成株式会社製)を0.67gを仕込み、2−ブタノン82.8gを加え溶解させた。重合開始剤として2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)(以下、AIBNと呼ぶことがある、和光純薬株式会社製)を1.7g加え撹拌しながら脱気した後にフラスコ内を窒素ガスで置換し、温度75℃に昇温した後16時間反応させた。反応終了後の内容物をn−ヘプタン620.0gに滴下し、白色の沈殿を得た。この沈殿を濾別し、温度60℃下にて減圧乾燥を行い、以下に示す、単量体1由来の繰り返し単位、MA−ECp由来の繰り返し単位およびMNLA由来の繰り返し単位を含む重合体−1を、白色固体として32.1gを収率56%で得た。
3.1 Synthesis of Polymer-1 In a glass flask, 37.2 g of monomer-1 at room temperature (about 20 ° C.), 1-ethyl methacrylate giving an acid-dissociable repeating unit when used as a resist 9.1 g of -1-cyclopentane (hereinafter may be referred to as MA-ECp), 5-methacryloyloxy-2,6-norbornanecarbolactone (hereinafter referred to as MNLA) which gives an adhesive repeating unit 11.1 g of n) and 0.67 g of n-dodecyl mercaptan (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were added, and 82.8 g of 2-butanone was added and dissolved. 1.72 g of 2,2′-azobis (isobutyronitrile) (hereinafter sometimes referred to as AIBN, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added as a polymerization initiator, and the mixture was degassed while stirring. And the temperature was raised to 75 ° C., followed by reaction for 16 hours. The content after completion of the reaction was added dropwise to 620.0 g of n-heptane to obtain a white precipitate. The precipitate was filtered off and dried under reduced pressure at a temperature of 60 ° C., and the following polymer-1 containing a repeating unit derived from monomer 1, a repeating unit derived from MA-ECp, and a repeating unit derived from MNLA Was obtained as a white solid in a yield of 56%.

核磁気共鳴スペクトルによる各繰り返し単位の組成比の測定結果はmol%で表わして単量体−1由来:MA−ECp由来:MNLA由来=28:35:37である。
GPC測定結果はMn=8,500、Mw/Mn=2.1である。
The measurement result of the composition ratio of each repeating unit by the nuclear magnetic resonance spectrum is expressed in mol% and is monomer-1 origin: MA-ECp origin: MNLA origin = 28: 35: 37.
The GPC measurement results are Mn = 8,500 and Mw / Mn = 2.1.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

3.2 重合体−2の合成
ガラス製フラスコ中にて、室温で単量体−2を37.2g、レジストとした際に酸解離性の繰り返し単位を与えるメタクリル酸1−エチル−1−アダマンチル(以下、MA−EADと呼ぶことがある)を12.4g、MNLAを11.1gおよびn−ドデシルメルカプタンを0.67gを仕込み、2−ブタノン82.8gを加え溶解させた。重合開始剤としてAIBNを1.7g加え撹拌しながら脱気した後にフラスコ内を窒素ガスで置換し、温度75℃に昇温した後16時間反応させた。反応終了後の内容物を620.0gのn−ヘプタンに滴下し、白色の沈殿を得た。この沈殿を濾別し、温度60℃下にて減圧乾燥を行い、以下に示す単量体−1由来の繰り返し単位、MA−EAD由来の繰り返し単位およびMNLA由来の繰り返し単位を含む重合体−2を、白色固体として31.6gを収率52%で得た。
3.2 Synthesis of Polymer-2 1-Ethyl-1-adamantyl methacrylate giving 37.2 g of monomer-2 at room temperature as a resist in a glass flask, giving an acid dissociable repeating unit (Hereafter, it may be called MA-EAD) 12.4g, MNLA 11.1g, and n-dodecyl mercaptan 0.67g were prepared, and 2-butanone 82.8g was added and dissolved. After 1.7 g of AIBN was added as a polymerization initiator and deaerated while being stirred, the inside of the flask was replaced with nitrogen gas, and the temperature was raised to 75 ° C., followed by reaction for 16 hours. The content after completion of the reaction was added dropwise to 620.0 g of n-heptane to obtain a white precipitate. This precipitate was filtered off and dried under reduced pressure at a temperature of 60 ° C., and polymer-2 containing the following repeating unit derived from monomer-1, repeating unit derived from MA-EAD, and repeating unit derived from MNLA Was obtained as a white solid in a yield of 52%.

核磁気共鳴スペクトルによる各繰り返し単位の組成比の測定結果はmol%で表わして単量体−1由来:MA−EAD由来:MNLA由来=27:33:40である。
GPCの測定結果は、Mn=9,400、Mw/Mn=2.2である。
The measurement result of the composition ratio of each repeating unit by the nuclear magnetic resonance spectrum is expressed in mol% and is monomer-1 origin: MA-EAD origin: MNLA origin = 27: 33: 40.
The measurement results of GPC are Mn = 9,400 and Mw / Mn = 2.2.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

3.3 重合体−3の合成
ガラス製フラスコ中にて、室温で単量体−2を38.8g、MA−ECpを9.1g、MNLAを11.1gおよびn−ドデシルメルカプタンを0.67g仕込み、2−ブタノン82.8gを加え溶解させた。重合開始剤としてAIBNを1.7g加え撹拌しながら脱気した後にフラスコ内を窒素ガスで置換し、温度75℃に昇温した後16時間反応させた。反応終了後の内容物をn−ヘプタン620.0gに滴下し、白色の沈殿を得た。この沈殿を濾別し、温度60℃下にて減圧乾燥を行い、以下に示す、単量体−2由来の繰り返し単位、MA−ECp由来の繰り返し単位およびMNLA由来の繰り返し単位を含む重合体−3を、の白色固体(重合体−3)として32.6gを収率55%で得た。得た。
3.3 Synthesis of Polymer-3 In a glass flask, 38.8 g of monomer-2, 9.1 g of MA-ECp, 11.1 g of MNLA, and 0.67 g of n-dodecyl mercaptan at room temperature. Charge, 82.8 g of 2-butanone was added and dissolved. After 1.7 g of AIBN was added as a polymerization initiator and deaerated while being stirred, the inside of the flask was replaced with nitrogen gas, and the temperature was raised to 75 ° C., followed by reaction for 16 hours. The content after completion of the reaction was added dropwise to 620.0 g of n-heptane to obtain a white precipitate. The precipitate was filtered off and dried under reduced pressure at a temperature of 60 ° C., and the following polymer containing a repeating unit derived from monomer-2, a repeating unit derived from MA-ECp and a repeating unit derived from MNLA— 3 was obtained as a white solid (Polymer-3) in 32.6 g with a yield of 55%. Obtained.

核磁気共鳴スペクトルによる各繰り返し単位の組成比の測定結果はmol%で表わして単量体−2由来:MA−ECp由来:MNLA由来=28:36:36である。
GPC測定結果はMn=10,400、Mw/Mn=1.8である。
The measurement result of the composition ratio of each repeating unit by the nuclear magnetic resonance spectrum is expressed in mol% and is monomer-2 origin: MA-ECp origin: MNLA origin = 28: 36: 36.
The GPC measurement results are Mn = 10,400 and Mw / Mn = 1.8.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

3.4 重合体−4の合成
ガラス製フラスコ中にて、室温で単量体−3を38.6g、MA−ECpを9.1g、MNLAを11.1gおよびn−ドデシルメルカプタンを0.67g仕込み、2−ブタノン82.8gを加え溶解させた。重合開始剤としてAIBNを1.7g加え撹拌しながら脱気した後にフラスコ内を窒素ガスで置換し、温度75℃に昇温した後16時間の反応を行った。反応終了後の内容物をn−ヘプタン620.0gに滴下し、白色の沈殿を得た。この沈殿を濾別し、温度60℃下にて減圧乾燥を行い、以下に示す、単量体−3由来の繰り返し単位、MA−ECp由来の繰り返し単位およびMNLA由来の繰り返し単位を含む重合体−4を、白色固体として30.0gを収率51%で得た。
3.4 Synthesis of Polymer-4 In a glass flask, 38.6 g of monomer-3, 9.1 g of MA-ECp, 11.1 g of MNLA and 0.67 g of n-dodecyl mercaptan at room temperature. Charge, 82.8 g of 2-butanone was added and dissolved. After 1.7 g of AIBN was added as a polymerization initiator and deaerated while being stirred, the inside of the flask was replaced with nitrogen gas, and the temperature was raised to 75 ° C., followed by a reaction for 16 hours. The content after completion of the reaction was added dropwise to 620.0 g of n-heptane to obtain a white precipitate. The precipitate was filtered off and dried under reduced pressure at a temperature of 60 ° C., and the following polymer containing a repeating unit derived from monomer-3, a repeating unit derived from MA-ECp and a repeating unit derived from MNLA— 4 was obtained as a white solid in 30.0 g with a yield of 51%.

核磁気共鳴スペクトルによる各繰り返し単位の組成比の測定結果はmol%で表わして単量体−3由来:MA−ECp由来:MNLA由来=32:33:35である。
GPC測定結果はMn=8,400、Mw/Mn=2.3である。
The measurement result of the composition ratio of each repeating unit by the nuclear magnetic resonance spectrum is expressed in mol% and is derived from monomer-3: derived from MA-ECp: derived from MNLA = 32: 33: 35.
The GPC measurement results are Mn = 8,400 and Mw / Mn = 2.3.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

3.5 重合体−5の合成
ガラス製フラスコ中にて、単量体−4を37.2g、MA−ECpを9.1g、MNLA)を11.1gおよびn−ドデシルメルカプタンを0.67g仕込み、2−ブタノン82.8gを加え溶解させた。重合開始剤としてAIBNを1.7g加え撹拌しながら脱気した後にフラスコ内を窒素ガスで置換し、温度75℃に昇温し16時間反応させた。反応終了後の内容物をn−ヘプタン620.0gに滴下し、白色の沈殿を得た。この沈殿を濾別し、温度60℃下にて減圧乾燥を行い、単量体−4由来の繰り返し単位、MA−ECp由来の繰り返し単位およびMNLA由来の繰り返し単位を含む重合体−5を、白色固体として30.9g得を収率54%で得た。
3.5 Synthesis of Polymer-5 In a glass flask, 37.2 g of monomer-4, 9.1 g of MA-ECp, 11.1 g of MNLA) and 0.67 g of n-dodecyl mercaptan were charged. 2-butanone 82.8 g was added and dissolved. After 1.7 g of AIBN was added as a polymerization initiator and deaerated while being stirred, the inside of the flask was replaced with nitrogen gas, and the temperature was raised to 75 ° C. and reacted for 16 hours. The content after completion of the reaction was added dropwise to 620.0 g of n-heptane to obtain a white precipitate. This precipitate was filtered off and dried under reduced pressure at a temperature of 60 ° C., and polymer-5 containing a repeating unit derived from monomer-4, a repeating unit derived from MA-ECp, and a repeating unit derived from MNLA was converted into white. As a solid, 30.9 g was obtained with a yield of 54%.

核磁気共鳴スペクトルによる各繰り返し単位の組成比の測定結果はmol%で表わして単量体−4由来:MA−ECp由来:MNLA由来=32:33:35である。
GPC測定結果はMn=8,900、Mw/Mn=1.9である。
The measurement result of the composition ratio of each repeating unit by the nuclear magnetic resonance spectrum is expressed in mol% and is derived from monomer-4: derived from MA-ECp: derived from MNLA = 32: 33: 35.
The GPC measurement results are Mn = 8,900 and Mw / Mn = 1.9.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

4. 比較重合体の合成
4,1 比較重合体−1の合成
前述の重合体−1の合成で用いた単量体−1の替わりに比較単量体−1を用い、比較重合体−1を合成した。
4). Synthesis of comparative polymer 4,1 Synthesis of comparative polymer-1 Comparative polymer-1 was synthesized in place of monomer-1 used in the synthesis of polymer-1 described above. did.

ガラス製フラスコ中に、室温で比較単量体−1を32.2g、MA−ECpを9.1g、MNLAを11.1gおよびn−ドデシルメルカプタンを0.67g仕込み、2−ブタノン82.8gを加え溶解させた。重合開始剤としてAIBNを1.5g加えてから撹拌しながら脱気した後にフラスコ内を窒素ガスで置換し、温度75℃に昇温し16時間反応させた。反応終了後の内容物をn−ヘプタン620.0gに滴下し、白色の沈殿を得た。この沈殿を濾別し、温度60℃にて減圧乾燥を行い、以下に示す、比較単量体−1由来の繰り返し単位、MA−ECp由来の繰り返し単位およびMNLA由来の繰り返し単位を含む、比較重合体−1を、白色固体として25.7gを収率49%で得た。   A glass flask was charged with 32.2 g of comparative monomer-1 at room temperature, 9.1 g of MA-ECp, 11.1 g of MNLA and 0.67 g of n-dodecyl mercaptan, and 82.8 g of 2-butanone. Added and dissolved. After 1.5 g of AIBN was added as a polymerization initiator and deaerated while being stirred, the inside of the flask was replaced with nitrogen gas, and the temperature was raised to 75 ° C. and reacted for 16 hours. The content after completion of the reaction was added dropwise to 620.0 g of n-heptane to obtain a white precipitate. This precipitate was filtered off and dried under reduced pressure at a temperature of 60 ° C., and the following comparative weight containing a repeating unit derived from Comparative Monomer-1, a repeating unit derived from MA-ECp, and a repeating unit derived from MNLA as shown below. 25.7 g of Compound-1 was obtained as a white solid in a yield of 49%.

核磁気共鳴スペクトルによる各繰り返し単位の組成比の測定結果はmol%で表わして比較単量体−1由来:MA−ECp由来:MNLA由来=27:37:36である。
GPC測定結果はMnが9,100、Mw/Mnが2.2である。
The measurement result of the composition ratio of each repeating unit by the nuclear magnetic resonance spectrum is expressed in mol% and is derived from Comparative Monomer-1: MA-ECp: MNLA = 27: 37: 36.
As a result of the GPC measurement, Mn is 9,100 and Mw / Mn is 2.2.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

4.2 比較重合体−2の合成
前述の重合体−1の合成で用いた単量体−1の替わりに比較単量体−2を用い、比較重合体−2を合成した。
4.2 Synthesis of Comparative Polymer-2 Comparative Polymer-2 was synthesized using Comparative Monomer-2 instead of Monomer-1 used in the synthesis of Polymer-1.

ガラス製フラスコ中に、室温で比較単量体−2を32.0g、MA−ECpを9.1g、MNLAを11.1gおよびn−ドデシルメルカプタンを0.67g仕込み、2−ブタノン82.8gを加え溶解させた。重合開始剤としてAIBNを1.7g加えてから撹拌しながら脱気した後にフラスコ内を窒素ガスで置換し、温度75℃に昇温し16時間反応させた。反応終了後の内容物をn−ヘプタン620.0gに滴下し、白色の沈殿を得た。この沈殿を濾別し、温度60℃にて減圧乾燥を行い、以下に示す、比較単量体−2由来の繰り返し単位、MA−ECp由来の繰り返し単位およびMNLA由来の繰り返し単位を含む、比較重合体−2を、白色固体として27.1gを収率52%で得た。   In a glass flask, 32.0 g of comparative monomer-2, 9.1 g of MA-ECp, 11.1 g of MNLA, and 0.67 g of n-dodecyl mercaptan were charged at room temperature, and 82.8 g of 2-butanone was charged. Added and dissolved. After 1.7 g of AIBN was added as a polymerization initiator and deaerated while being stirred, the inside of the flask was replaced with nitrogen gas, and the temperature was raised to 75 ° C. and reacted for 16 hours. The content after completion of the reaction was added dropwise to 620.0 g of n-heptane to obtain a white precipitate. This precipitate was filtered off and dried under reduced pressure at a temperature of 60 ° C., and the following comparative weight containing a repeating unit derived from comparative monomer-2, a repeating unit derived from MA-ECp and a repeating unit derived from MNLA as shown below. 27.1 g of Compound-2 was obtained as a white solid in a yield of 52%.

核磁気共鳴スペクトルによる各繰り返し単位の組成比の測定結果はmol%で表わして比較単量体−2由来:MA−ECp由来:MNLA由来=35:30:35である。
GPC測定結果はMnが8,800、Mw/Mnが1.9である。
The measurement result of the composition ratio of each repeating unit by the nuclear magnetic resonance spectrum is expressed in mol% and is derived from comparative monomer-2: derived from MA-ECp: derived from MNLA = 35: 30: 35.
As a result of the GPC measurement, Mn is 8,800 and Mw / Mn is 1.9.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

4.3 比較重合体−3の合成
前述の重合体−1の合成で用いた単量体−1の替わりに比較単量体−3を用い、比較重合体−3を合成した。
4.3 Synthesis of Comparative Polymer-3 Comparative Polymer-3 was synthesized using Comparative Monomer-3 instead of Monomer-1 used in the synthesis of Polymer-1.

ガラス製フラスコ中に、室温で比較単量体−3を38.8g、MA−ECpを9.1g、MNLAを11.1gおよびn−ドデシルメルカプタンを0.67g仕込み、2−ブタノン82.8gを加え溶解させた。重合開始剤としてAIBNを1.4g加えてから撹拌しながら脱気した後にフラスコ内を窒素ガスで置換し、温度75℃に昇温し16時間反応させた。反応終了後の内容物をn−ヘプタン620.0gに滴下し、白色の沈殿を得た。この沈殿を濾別し、温度60℃にて減圧乾燥を行い、以下に示す、比較単量体−3由来の繰り返し単位、MA−ECp由来の繰り返し単位およびMNLA由来の繰り返し単位を含む、比較重合体−3を、白色固体として31.9gを収率54%で得た。   In a glass flask, 38.8 g of comparative monomer-3, 9.1 g of MA-ECp, 11.1 g of MNLA and 0.67 g of n-dodecyl mercaptan were charged at room temperature, and 82.8 g of 2-butanone was charged. Added and dissolved. After 1.4 g of AIBN was added as a polymerization initiator and deaerated while being stirred, the inside of the flask was replaced with nitrogen gas, and the temperature was raised to 75 ° C. and reacted for 16 hours. The content after completion of the reaction was added dropwise to 620.0 g of n-heptane to obtain a white precipitate. This precipitate was filtered off, dried under reduced pressure at a temperature of 60 ° C., and the following comparative weight containing a repeating unit derived from Comparative Monomer-3, a repeating unit derived from MA-ECp, and a repeating unit derived from MNLA as shown below. 31.9 g of Compound-3 was obtained as a white solid in a yield of 54%.

核磁気共鳴スペクトルによる各繰り返し単位の組成比の測定結果はmol%で表わして比較単量体−3由来:MA−ECp由来:MNLA由来=33:33:34である。
GPC測定結果はMnが9,300、Mw/Mnが2.2である。
The measurement result of the composition ratio of each repeating unit by the nuclear magnetic resonance spectrum is expressed in mol% and is derived from comparative monomer-3: derived from MA-ECp: derived from MNLA = 33: 33: 34.
As a result of the GPC measurement, Mn is 9,300 and Mw / Mn is 2.2.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

4.4 比較重合体−4の合成
前述の重合体−1の合成で用いた単量体−1の替わりに比較単量体−41を用い、比較重合体−4を合成した。
4.4 Synthesis of Comparative Polymer-4 Comparative Polymer-4 was synthesized using Comparative Monomer-41 instead of Monomer-1 used in the synthesis of Polymer-1.

ガラス製フラスコ中に、室温で比較単量体−4を41.6g、MA−ECpを9.1g、MNLAを11.1gおよびn−ドデシルメルカプタンを0.67g仕込み、2−ブタノン82.8gを加え溶解させた。重合開始剤としてAIBNを1.4g加えてから撹拌しながら脱気した後にフラスコ内を窒素ガスで置換し、温度75℃に昇温し16時間反応させた。反応終了後の内容物をn−ヘプタン620.0gに滴下し、白色の沈殿を得た。この沈殿を濾別し、温度60℃にて減圧乾燥を行い、以下に示す、比較単量体−4由来の繰り返し単位、MA−ECp由来の繰り返し単位およびMNLA由来の繰り返し単位を含む、比較重合体−4を、白色固体として32.1gを収率52%で得た。   In a glass flask, 41.6 g of comparative monomer-4, 9.1 g of MA-ECp, 11.1 g of MNLA and 0.67 g of n-dodecyl mercaptan were charged at room temperature, and 82.8 g of 2-butanone was charged. Added and dissolved. After 1.4 g of AIBN was added as a polymerization initiator and deaerated while being stirred, the inside of the flask was replaced with nitrogen gas, and the temperature was raised to 75 ° C. and reacted for 16 hours. The content after completion of the reaction was added dropwise to 620.0 g of n-heptane to obtain a white precipitate. This precipitate was filtered off and dried under reduced pressure at a temperature of 60 ° C., and the following comparative weight containing a repeating unit derived from comparative monomer-4, a repeating unit derived from MA-ECp, and a repeating unit derived from MNLA as shown below. 32.1 g of Compound-4 was obtained as a white solid in a yield of 52%.

核磁気共鳴スペクトルによる各繰り返し単位の組成比の測定結果はmol%で表わして比較単量体−4由来:MA−ECp由来:MNLA由来=27:37:36である。
GPC測定結果はMnが9,100、Mw/Mnが2.2である。
The measurement result of the composition ratio of each repeating unit by the nuclear magnetic resonance spectrum is expressed in mol% and is derived from comparative monomer-4: derived from MA-ECp: derived from MNLA = 27: 37: 36.
As a result of the GPC measurement, Mn is 9,100 and Mw / Mn is 2.2.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

4.5 比較重合体−5の合成
ガラス製フラスコ中に、室温で比較単量体−5を40.0g、メタクリル酸3−ヒドロキシ−1−アダマンチル(以下、MA−HADと呼ぶことがある)を11.8g 、MNLAを11.1gおよびn−ドデシルメルカプタンを0.67g仕込み、2−ブタノン82.8gを加え溶解した。重合開始剤としてAIBNを1.4g加えてから撹拌しながら脱気した後にフラスコ内を窒素ガスで置換し、温度75℃に昇温し16時間反応させた。反応終了後の溶液をn−ヘプタン620.0gに滴下し、白色の沈殿を得た。この沈殿を濾別し、温度60℃で減圧乾燥を行い、以下に示す、比較単量体−5由来の繰り返し単位、MA−HAD由来の繰り返し単位およびMNLA由来の繰り返し単位を含む、比較重合体−5を、白色固体として33.0g収率52%で得た。
4.5 Synthesis of Comparative Polymer-5 In a glass flask, 40.0 g of Comparative Monomer-5 at room temperature, 3-hydroxy-1-adamantyl methacrylate (hereinafter sometimes referred to as MA-HAD) 11.8 g, MNLA 11.1 g and n-dodecyl mercaptan 0.67 g were charged, and 2-butanone 82.8 g was added and dissolved. After 1.4 g of AIBN was added as a polymerization initiator and deaerated while being stirred, the inside of the flask was replaced with nitrogen gas, and the temperature was raised to 75 ° C. and reacted for 16 hours. The solution after completion of the reaction was added dropwise to 620.0 g of n-heptane to obtain a white precipitate. The precipitate was filtered off and dried under reduced pressure at a temperature of 60 ° C., and the following comparative polymer containing a repeating unit derived from comparative monomer-5, a repeating unit derived from MA-HAD and a repeating unit derived from MNLA was shown below. -5 was obtained as a white solid in 33.0 g yield 52%.

核磁気共鳴スペクトルによる各繰り返し単位の組成比の測定結果はmol%で表わして比較単量体−5由来:MA−HAD由来:MNLA由来=35:30:35である。
GPC測定結果はMnが8,400、Mw/Mnが2.0である。
The measurement result of the composition ratio of each repeating unit by the nuclear magnetic resonance spectrum is expressed in mol%, and is derived from comparative monomer-5: derived from MA-HAD: derived from MNLA = 35: 30: 35.
As a result of the GPC measurement, Mn is 8,400 and Mw / Mn is 2.0.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

4.6 比較重合体−6の合成
ガラス製フラスコ中に、室温でメタクリル酸−1,1,1−トリフルオロ−2−ヒドロキシ−2−(トリフルオロメチル)−6−メチルヘプト−4−イル(以下、MA−IBと呼ぶことがある)を16.8g、MA−ECpを9.1g、MNLAを11.1gおよびn−ドデシルメルカプタンを0.67g仕込み、2−ブタノン82.8gを加え溶解させた。重合開始剤としてAIBNを1.4g加えてから撹拌しながら脱気した後にフラスコ内を窒素ガスで置換し、温度75℃にて16時間反応させた。反応終了後の内容物をn−ヘプタン620.0gに滴下し、白色の沈殿を得た。この沈殿を濾別し、温度60℃にて減圧乾燥を行い以下に示す、MA−IB由来の繰り返し単位、MA−ECp由来の繰り返し単位およびMNLA由来の繰り返し単位を含む、比較重合体−6を、白色固体として34.3gを収率93%で得た。
4.6 Synthesis of Comparative Polymer-6 Methacrylic acid-1,1,1-trifluoro-2-hydroxy-2- (trifluoromethyl) -6-methylhept-4-yl (in a glass flask at room temperature) (Hereinafter sometimes referred to as MA-IB) 16.8 g, MA-ECp 9.1 g, MNLA 11.1 g and n-dodecyl mercaptan 0.67 g are charged and 2-butanone 82.8 g is added and dissolved. It was. After 1.4 g of AIBN was added as a polymerization initiator and deaerated while being stirred, the inside of the flask was replaced with nitrogen gas and reacted at a temperature of 75 ° C. for 16 hours. The content after completion of the reaction was added dropwise to 620.0 g of n-heptane to obtain a white precipitate. This precipitate was filtered off, dried under reduced pressure at a temperature of 60 ° C., and a comparative polymer-6 containing a repeating unit derived from MA-IB, a repeating unit derived from MA-ECp, and a repeating unit derived from MNLA as shown below. As a white solid, 34.3 g was obtained with a yield of 93%.

核磁気共鳴スペクトルによる各繰り返し単位の組成比の測定結果はmol%で表わしてMA−IB由来:MA−ECp由来:MNLA由来=33:33:34である。
GPCの測定結果はMnが9,800、Mw/Mnが2.1である。
The measurement result of the composition ratio of each repeating unit by the nuclear magnetic resonance spectrum is expressed in mol%, and is MA-IB origin: MA-ECp origin: MNLA origin = 33: 33: 34.
The measurement results of GPC are 9,800 for Mn and 2.1 for Mw / Mn.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

4.7 比較重合体−7の合成
ガラス製フラスコ中に、室温で、MA−HADを10.8g、MA−ECpを9.1g、MNLAを11.1g、連鎖移動剤としてn-ドデシルメルカプタン(東京化成株式会社製)0.54g仕込み、2−ブタノン65.8gを加え溶解させた。重合開始剤としてAIBNを1.35g加えて方撹拌しながら脱気した後にフラスコ内を窒素ガスで置換し、温度75℃にて16時間反応させた。反応終了後の内容物をn−ヘプタン500.0gに滴下し、白色の沈殿を得た。この沈殿を濾別し、温度60℃にて減圧乾燥を行い、以下に示す、MA−HAD由来の繰り返し単位、MA−ECp由来の繰り返し単位およびMNLA由来の繰り返し単位を含む、比較重合体−7を、白色固体として27.6gを収率90%で得た。
4.7 Synthesis of Comparative Polymer-7 In a glass flask, at room temperature, 10.8 g of MA-HAD, 9.1 g of MA-ECp, 11.1 g of MNLA, n-dodecyl mercaptan ( (Made by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 0.54 g was charged, and 65.8 g of 2-butanone was added and dissolved. After adding 1.35 g of AIBN as a polymerization initiator and degassing while stirring, the inside of the flask was replaced with nitrogen gas and reacted at a temperature of 75 ° C. for 16 hours. The content after completion of the reaction was added dropwise to 500.0 g of n-heptane to obtain a white precipitate. This precipitate was separated by filtration, dried under reduced pressure at a temperature of 60 ° C., and a comparative polymer-7 containing a repeating unit derived from MA-HAD, a repeating unit derived from MA-ECp, and a repeating unit derived from MNLA shown below. Was obtained as a white solid in a yield of 90%.

核磁気共鳴スペクトルによる各繰り返し単位の組成比の測定結果はmol%で表わしてMA−HAD由来:MA−ECp由来:MNLA由来=35:35:30である。
GPC測定結果はMn=7,600、Mw/Mn=1.8である。
The measurement result of the composition ratio of each repeating unit by the nuclear magnetic resonance spectrum is expressed in mol% and is MA-HAD-derived: MA-ECp-derived: MNLA-derived = 35: 35: 30.
The GPC measurement results are Mn = 7,600 and Mw / Mn = 1.8.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

重合体−1〜5、比較重合体1−7の組成および分子量を、表1に示す。   Table 1 shows the compositions and molecular weights of Polymers 1 to 5 and Comparative Polymer 1-7.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

3.重合体のレジストとしての評価。
3.1 レジストの調製および接触角の測定
[レジストの調製]
表2に示すように、重合体1〜5および比較重合体1〜7を用いてレジスト1〜6および比較レジスト1〜7を調製した。
3. Evaluation of a polymer as a resist.
3.1 Preparation of resist and measurement of contact angle [Preparation of resist]
As shown in Table 2, resists 1-6 and comparative resists 1-7 were prepared using polymers 1-5 and comparative polymers 1-7.

具体的には、レジスト成分として、各重合体に対し光酸発生剤としてノナフルオロブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム(PAG−1)、またはトリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム(PAG−2)、塩基性化合物として、イソプロパノールアミン(塩基−1)または トリエタノールアミン(塩基−2)を用い、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)または4−メチル−2−ペンタノール(MIBC)を加えてレジト溶液を調製した。レジストの組成比は質量部で表して重合体:光酸発生剤:塩基性物質:溶剤が100:5:1:900のとなるように配合した。
[レジスト膜の成膜]
シリコンウエハに反射防止膜用溶液(日産化学工業株式会社製、品番ARC29A)を塗布した後、200℃下、60秒間乾燥させ、膜厚78nmの反射防止膜を設けた。次いで、前述の各レジスト溶液を0.2μmのメンブランフィルターでろ過した後、反射防止膜上にスピンナーを用い回転数1,500rpmで塗布し、ホットプレート上で100℃下90秒間乾燥させ、レジスト膜を形成した。
[接触角測定]
得られたシリコンウエハ上の各レジスト膜に対して、接触角計(協和界面科学株式会社製)を用いて水滴の接触角を測定した。結果を表2に示す。液浸露光リソグラフィにおいて、接触角が高いレジスト膜は、膜中への水の浸入がなくウォーターマーク欠陥の発生が少ない。
Specifically, as a resist component, triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate (PAG-1) or triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate (PAG-2), a basic compound as a photoacid generator for each polymer. As a solution, use isopropanolamine (base-1) or triethanolamine (base-2) and add propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) or 4-methyl-2-pentanol (MIBC) as a solvent. did. The composition ratio of the resist was expressed in parts by mass so that the ratio of polymer: photoacid generator: basic substance: solvent was 100: 5: 1: 900.
[Resist film formation]
An antireflection film solution (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., product number ARC29A) was applied to a silicon wafer, and then dried at 200 ° C. for 60 seconds to provide an antireflection film having a thickness of 78 nm. Next, each of the resist solutions described above is filtered through a 0.2 μm membrane filter, applied onto the antireflection film at a rotation speed of 1,500 rpm using a spinner, and dried on a hot plate at 100 ° C. for 90 seconds to form a resist film. Formed.
[Contact angle measurement]
The contact angle of water droplets was measured for each resist film on the obtained silicon wafer using a contact angle meter (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). The results are shown in Table 2. In immersion exposure lithography, a resist film having a high contact angle does not enter water into the film and causes few watermark defects.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

ヘキサフルオロイソプロパノール基を構造中に含む重合体1〜5および比較重合体4〜5を組成物とするレジスト−1〜6および比較レジスト4〜5によるレジスト膜は、ヘキサフルオロイソプロパノール基を構造中に含まない比較重合体7を組成物とする比較レジスト−7によるレジスト膜に対し、接触角が高い。
3.2 レジストの現像液溶解性およびレジストパターンの解像度
表2に示すレジスト1〜6、比較レジスト1〜7に対し、レジストの現像液溶解性および得られるレジストパターンの解像度の評価を行った。
[現像液溶解性の評価]
各レジストを塗布してレジスト膜を形成したシリコンウエハを、室温でアルカリ現像液に60秒間浸漬し、現像液に対する溶解性を試験した。アルカリ現像液には、リソグラフィで標準的に用いられる濃度2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(以下)を用いた。レジスト膜の溶解性は、浸漬後のレジスト膜の膜厚を光干渉型の膜厚計で測定することによって判定した。レジスト膜が完全に消失している場合を「可溶」、レジスト膜が一部残存している場合を「一部残存」、レジスト膜の膜厚に変化が見られない場合を「不溶」とした。結果を表3に示す。
[レジストパターンの解像度の評価]
各レジストを塗布してレジスト膜を形成したシリコンウエハを、100℃で60秒間プリベークを行った後、フッ化アルゴンエキシマレーザを用い発振波長193nmで、フォトマスクを介してフォトマスクのパターンが転写されるように露光した。露光後のシリコンウエハを回転させつつ、純水を2分間滴下した。その後、120℃で60秒間ポストエクスポーザーベークを行い、その後、アルカリ現像液としてのTMAHを用いで現像しレジストパターンを得た。
Resist films made of Resist-1 to 6 and Comparative Resists 4 to 5 containing compositions 1 to 5 and Comparative Polymers 4 to 5 containing hexafluoroisopropanol groups in the structure have hexafluoroisopropanol groups in the structure. A contact angle is high with respect to the resist film by the comparative resist 7 which uses the comparative polymer 7 which does not contain as a composition.
3.2 Resist developer solubility and resist pattern resolution For resists 1 to 6 and comparative resists 1 to 7 shown in Table 2, the resist developer solubility and the resolution of the resulting resist pattern were evaluated.
[Evaluation of developer solubility]
A silicon wafer on which a resist film was formed by applying each resist was immersed in an alkaline developer at room temperature for 60 seconds, and the solubility in the developer was tested. As the alkali developer, an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (hereinafter referred to as “a”) having a concentration of 2.38% by mass, which is standardly used in lithography, was used. The solubility of the resist film was determined by measuring the film thickness of the resist film after immersion with a light interference type film thickness meter. When the resist film has completely disappeared, it is `` soluble '', when the resist film remains partially, `` partially remains '', and when there is no change in the resist film thickness, it is `` insoluble '' did. The results are shown in Table 3.
[Evaluation of resist pattern resolution]
A silicon wafer on which a resist film is formed by applying each resist is pre-baked at 100 ° C. for 60 seconds, and then the photomask pattern is transferred through the photomask at an oscillation wavelength of 193 nm using an argon fluoride excimer laser. The exposure was as follows. Pure water was dropped for 2 minutes while rotating the exposed silicon wafer. Thereafter, post-exposure baking was performed at 120 ° C. for 60 seconds, and then development was performed using TMAH as an alkaline developer to obtain a resist pattern.

得られたレジストパターンを走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、30nmのラインアンドスペースの形成可否、レジストパターン上面からの観察によるパターンのラインエッジラフネス(LER)の大小により解像度の評価を行った。ラインアンドスペースのラインパターンにおいて、基板に垂直方向の断面が矩形形状である場合を良好、前記断面が台形(テーパー)または裾引き形状である場合を可、一方パターンの倒壊または解像不良によりラインアンドスペースが形成されている場合を不可とした。結果を表3に示す。
[ラインエッジラフネス(LER)の評価]
LERの測定は、半導体に特化した測長走査型電子顕微鏡(Critical-Dimension. Scanning Electron Microscope CD−SEM)を用い、パターンエッジ位置をレジストパターン上部から二次元的に検出し、その位置のばらつきをLERとして定量化した。LERが小さいほど、パターンのエッジが直線から凸凹にずれるばらつきが少なく好ましい。具体的には、CD−SEMで検出されるホワイトバンド幅を用いて、パターン底部から上面までの高さの70%の部位の線幅を400箇所測長し、それらの値の標準偏差3σをLERの値とした。LERの測定値は通常、4.0nm以下であることが望ましい。表3中の「>5.0」とは、LERの測定値が5.0nmより大きいという意味である。
結果を表3に示す。
The obtained resist pattern was observed with a scanning electron microscope (SEM), and the resolution was evaluated based on whether or not a 30 nm line and space could be formed, and the line edge roughness (LER) of the pattern as observed from above the resist pattern. . For line and space line patterns, the case where the cross section perpendicular to the substrate is rectangular is good, the case where the cross section is trapezoidal (tapered) or skirted is acceptable, while the line is broken due to collapse of the pattern or poor resolution. The case where an and-space was formed was not allowed. The results are shown in Table 3.
[Evaluation of line edge roughness (LER)]
LER is measured using a critical dimension scanning electron microscope (CD-SEM) specialized for semiconductors, and the pattern edge position is detected two-dimensionally from the top of the resist pattern, and variations in the position are detected. Was quantified as LER. The smaller the LER, the less the variation of the pattern edge from the straight line to the unevenness is preferable. Specifically, using the white band width detected by the CD-SEM, measure the line width of a portion of 70% of the height from the bottom of the pattern to the top surface, and measure the standard deviation 3σ of these values. The value of LER was used. In general, the measured value of LER is desirably 4.0 nm or less. “> 5.0” in Table 3 means that the measured value of LER is larger than 5.0 nm.
The results are shown in Table 3.

Figure 2018044034
Figure 2018044034

レジスト−1〜6、および比較レジスト−1〜7は、いずれも未露光の状態ではアルカリ現像液に不溶であり、露光後は可溶となった。このことから、試験したレジスト全てが感光性樹脂としての溶解コントラストを有していることが示された。   The resists 1 to 6 and the comparative resists 1 to 7 were all insoluble in an alkaline developer in an unexposed state, and became soluble after exposure. This indicated that all tested resists had a dissolution contrast as a photosensitive resin.

表3に示すとおり、レジスト−1〜6を用いた場合には、所望の矩形形状のパターンが形成され、良好な解像性を示した。これに対して、比較レジスト−1〜7は、矩形を形成することができず、不可とした。   As shown in Table 3, when resists 1 to 6 were used, a desired rectangular pattern was formed, and good resolution was exhibited. On the other hand, Comparative resists 1 to 7 were impossible because they could not form a rectangle.

LERの測定において、レジスト−1を用いたレジストパターンは、比較レジスト−1、比較レジスト−4および比較レジスト−7を用いたターンと比べLERの測定値が小さく、レジストパターンのラフネスに優れレジストパターンの解像度が上回っていた。   In the LER measurement, the resist pattern using the resist-1 has a smaller LER measurement value than the turn using the comparative resist-1, the comparative resist-4, and the comparative resist-7, and has excellent resist pattern roughness. The resolution was higher.

本発明の含フッ素重合体は、ヘキサフルオロイソプロパノール基を有することでトップコートとした際に現像液に溶けやすく且つ撥水性を併せ持ち、直鎖状および分子鎖状炭素を有しないことでレジストパターンのラフネスが低く抑えられることから、レジストの成分としてのみでなく、トップコートの成分として用いるのに有効であると推察される。   The fluorine-containing polymer of the present invention has a hexafluoroisopropanol group, so that it easily dissolves in a developer when used as a top coat and has water repellency, and has no linear or molecular chain carbon. Since the roughness is kept low, it is presumed that this is effective not only as a resist component but also as a topcoat component.

露光における光学系の設計技術が進歩することによって、ステッパー(縮小投影型露光装置)における投影レンズ等の分解能が向上し、リソグラフィにおいて得られるレジストパターンの解像度がより微細になってきている。ステッパーに使用される投影レンズの分解能は開口数(numerical aperture NA)で表されるが、空気中では開港数0.9の値が物理的な限界とされており、ステッパーにおいて、すでに達成されている。そこで、レンズとウエハの間の空間を空気よりも屈折率の高い媒体で満たすことによって、開口数を1.0以上に引き上げる液浸露光が開発されている。液浸露光は、レンズおよびレジスト膜の間の露光空間における媒体を屈折率1の空気から屈折率1.44の純水に変えることによって、同じ波長の光源を用いレンズを通して光を照射したとしても、より高解像度で焦点深度に優れるレジストパターンを形成することができ、可視域から紫外域への短波長化に対応でき、より高精細なレジストパターンを得る際に用いられる。   Advances in the design technology of optical systems in exposure have improved the resolution of projection lenses and the like in steppers (reduction projection type exposure apparatuses), and the resolution of resist patterns obtained in lithography has become finer. The resolution of the projection lens used in the stepper is expressed by the numerical aperture NA. However, in the air, the port opening number of 0.9 is regarded as a physical limit and has already been achieved in the stepper. Yes. Therefore, immersion exposure has been developed in which the numerical aperture is increased to 1.0 or more by filling the space between the lens and the wafer with a medium having a higher refractive index than air. In immersion exposure, even if light is irradiated through a lens using a light source of the same wavelength by changing the medium in the exposure space between the lens and the resist film from air having a refractive index of 1 to pure water having a refractive index of 1.44. It is possible to form a resist pattern having a higher resolution and an excellent depth of focus, which can cope with a shorter wavelength from the visible region to the ultraviolet region, and is used for obtaining a higher definition resist pattern.

しかしながら、液浸露光おいて、レジスト膜が水と接触することから様々な問題が指摘されてきた。特に、レジストパターンに対する水の膨潤によるパターン倒れ、露光によって膜中に発生した酸、およびレジストパターンの解像度の向上ために酸のクエンチャーとして加えたアミン化合物が水に溶解することによる、レジストパターン形状の劣化等が問題となる。   However, various problems have been pointed out since the resist film comes into contact with water in immersion exposure. In particular, resist pattern shape due to dissolution of water in the resist pattern due to swelling of water, acid generated in the film by exposure, and amine compound added as an acid quencher to improve the resolution of the resist pattern. Deterioration etc. becomes a problem.

これらの問題が発生することの防止ためにレジスト膜と水とを分離すべく、レジスト膜に耐水性の上層膜(以下、トップコートと呼ぶことがある)を設けることが有効である。さらにトップコートを設けることは、ステッパーの処理能力(スループット)を向上させるためにも重要である。即ち、液浸露光を短時間で終えるには露光後にレジスト膜上に水を残さないことが必要であり、トップコートにより表面の撥水性を高めることが欠陥数の減少となる。しかしながら、トップコートは撥水性が高くなるほどに、現像液に溶けにくい傾向がある。   In order to prevent these problems from occurring, it is effective to provide a water-resistant upper layer film (hereinafter sometimes referred to as a top coat) on the resist film in order to separate the resist film and water. Furthermore, providing a top coat is also important for improving the throughput (throughput) of the stepper. That is, in order to finish the immersion exposure in a short time, it is necessary to leave no water on the resist film after the exposure, and increasing the water repellency on the surface by the top coat reduces the number of defects. However, the top coat tends to be less soluble in the developer as the water repellency increases.

特許文献8には、トップコートとした際に現像液に溶けやすく、撥水性を併せ持つ、へキサフルオロプロパノール基をその構造中に有する高分子化合物を含むトップコート組成物が開示されている。   Patent Document 8 discloses a topcoat composition containing a polymer compound having a hexafluoropropanol group in its structure, which is easily soluble in a developer when used as a topcoat and has water repellency.

Claims (9)

式(1)で表される繰り返し単位を含む、含フッ素重合体。
Figure 2018044034
(式中、Rは水素原子または保護基である。Aは、以下の式(2A)〜(2C)、(3A)〜(3C)のいずれかの基である。
Figure 2018044034
(式中、R、Rはそれぞれ独立に、水素原子、水酸基またはチオール基である。)
Figure 2018044034
(式中、R、Rはそれぞれ独立に、水素原子、水酸基またはチオール基であり、Rは酸素原子または硫黄原子である。)
A fluorine-containing polymer comprising a repeating unit represented by the formula (1).
Figure 2018044034
(In the formula, R 1 is a hydrogen atom or a protecting group. A is a group of any one of the following formulas (2A) to (2C) and (3A) to (3C)).
Figure 2018044034
(Wherein R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group or a thiol group.)
Figure 2018044034
(In the formula, R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group or a thiol group, and R 6 is an oxygen atom or a sulfur atom.)
Aが式(2A)〜(2C)で表される基であり、且つRおよびRが水素原子である、請求項1に記載の含フッ素重合体。 The fluorine-containing polymer according to claim 1, wherein A is a group represented by formulas (2A) to (2C), and R 2 and R 3 are hydrogen atoms. さらに式(1)で表される繰り返し単位以外の繰り返し単位を含む、請求項1または請求項2に記載の含フッ素重合体。 Furthermore, the fluorine-containing polymer of Claim 1 or Claim 2 containing repeating units other than the repeating unit represented by Formula (1). 請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の含フッ素重合体を含む、レジスト。 A resist comprising the fluoropolymer according to any one of claims 1 to 3. さらに酸発生剤、塩基性化合物または有機溶剤を含む、請求項4に記載のレジスト。 Furthermore, the resist of Claim 4 containing an acid generator, a basic compound, or an organic solvent. 有機溶剤が炭素数5〜20のアルコール系溶剤である、請求項5に記載のレジスト。 The resist according to claim 5, wherein the organic solvent is an alcohol solvent having 5 to 20 carbon atoms. 請求項4〜6に記載のレジストを基板上に塗布しレジスト膜を形成する工程と、
レジスト膜にフォトマスクを介して波長300nm以下の高エネルギー線を照射露光し、フォトマスクのパターンをレジスト膜に転写する工程と、
現像液を用いて現像するレジストパターンを得る工程を含む、
レジストパターンの形成方法。
Applying the resist according to claim 4 on a substrate to form a resist film;
Irradiating the resist film with a high energy beam having a wavelength of 300 nm or less via a photomask, and transferring the pattern of the photomask to the resist film;
Including a step of obtaining a resist pattern to be developed using a developer.
A method for forming a resist pattern.
式(4)で表される含フッ素重合性単量体。
Figure 2018044034
(式中、Rは水素原子または保護基である。Aは、以下の式(2A)〜(2C)、(3A)〜(3C)のいずれかの基である。
Figure 2018044034
(式中、R、Rはそれぞれ独立に、水素原子、水酸基またはチオール基である。)
Figure 2018044034
(式中、R、Rはそれぞれ独立に、水素原子、水酸基またはチオール基であり、Rは酸素原子または硫黄原子である。))
A fluorine-containing polymerizable monomer represented by the formula (4).
Figure 2018044034
(In the formula, R 1 is a hydrogen atom or a protecting group. A is a group of any one of the following formulas (2A) to (2C) and (3A) to (3C)).
Figure 2018044034
(Wherein R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group or a thiol group.)
Figure 2018044034
(In the formula, R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group or a thiol group, and R 6 is an oxygen atom or a sulfur atom.)
Aが式(2A)〜(2C)で表される基であり、且つRおよびRが水素である、請求項8に記載の含フッ素単量体。 The fluorine-containing monomer according to claim 8, wherein A is a group represented by formulas (2A) to (2C), and R 2 and R 3 are hydrogen.
JP2016177552A 2016-09-12 2016-09-12 Fluorine-containing monomer and fluorine-containing polymer thereof, resist prepared therewith and pattern forming method using the same Pending JP2018044034A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016177552A JP2018044034A (en) 2016-09-12 2016-09-12 Fluorine-containing monomer and fluorine-containing polymer thereof, resist prepared therewith and pattern forming method using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016177552A JP2018044034A (en) 2016-09-12 2016-09-12 Fluorine-containing monomer and fluorine-containing polymer thereof, resist prepared therewith and pattern forming method using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018044034A true JP2018044034A (en) 2018-03-22

Family

ID=61692847

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016177552A Pending JP2018044034A (en) 2016-09-12 2016-09-12 Fluorine-containing monomer and fluorine-containing polymer thereof, resist prepared therewith and pattern forming method using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018044034A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022176883A1 (en) * 2021-02-17 2022-08-25 セントラル硝子株式会社 Surface modifier, photosensitive resin composition, cured product, and display
KR20230141763A (en) 2021-02-10 2023-10-10 샌트랄 글래스 컴퍼니 리미티드 Resin composition, resin film, substrate, polymer and polymerizable monomer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230141763A (en) 2021-02-10 2023-10-10 샌트랄 글래스 컴퍼니 리미티드 Resin composition, resin film, substrate, polymer and polymerizable monomer
WO2022176883A1 (en) * 2021-02-17 2022-08-25 セントラル硝子株式会社 Surface modifier, photosensitive resin composition, cured product, and display

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6583126B2 (en) Novel carboxylic acid onium salt, chemically amplified resist composition, and pattern forming method
KR101438844B1 (en) Fluorinated monomer of cyclic acetal structure, polymer, resist protective coating composition, resist composition, and patterning process
JP5407941B2 (en) Positive resist material and pattern forming method using the same
JP5839019B2 (en) Polymer compound, chemically amplified positive resist material, and pattern forming method
KR101764443B1 (en) CHEMICALLY AMPLIFIED POSITIVE RESIST COMPOSITION FOR ArF IMMERSION LITHOGRAPHY AND PATTERN FORMING PROCESS
JP5463963B2 (en) Positive resist material and pattern forming method using the same
JP5577684B2 (en) Fluorine-containing polymerizable monomer, fluorine-containing polymer, resist material, and pattern forming method
JP5165227B2 (en) Compounds and polymer compounds
JP5861336B2 (en) Polymer, resist material containing the same, and pattern forming method using the same
EP1790645A1 (en) Lactone compound, lactone-containing monomer, polymer of those, resist composition using same, method for forming pattern using same
JP2013227433A (en) Polymerizable monomer, polymeric compound, positive resist material and pattern forming method using the same
JP2011138107A (en) Positive resist material, and pattern forming method using the same
WO2013031878A1 (en) Polymerizable monomer, polymer, resist using same, and pattern forming method therefor
JP2012031381A (en) Polymerizable monomer, polymer, resist material using the same, and pattern formation method therefor
JP2018044034A (en) Fluorine-containing monomer and fluorine-containing polymer thereof, resist prepared therewith and pattern forming method using the same
JP5664319B2 (en) Fluorine-containing lactone monomer compound, fluorine-containing lactone polymer compound, resist solution thereof, and pattern forming method using the same
JP7236830B2 (en) Monomer, photoresist resin, photoresist resin composition, and pattern forming method
WO2011105399A1 (en) Fluorine-containing lactone monomeric compound, fluorine -containing lactone polymeric compound, resist fluid and topcoating composition that contain same, and method for pattern formation using same
JP5682363B2 (en) Topcoat composition and pattern forming method using the same

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20190628