JP5966779B2 - Pattern formation method - Google Patents

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Description

本発明は、パターン形成方法、パターン及び半導体素子に関する。   The present invention relates to a pattern forming method, a pattern, and a semiconductor element.

半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイス構造の微細化に伴って、リソグラフィー工程におけるパターンの微細化が要求されている。現在、例えばArFエキシマレーザーを用いて線幅90nm程度の微細なパターンを形成することができるが、今後はさらに微細なパターン形成が要求される。   With the miniaturization of various electronic device structures such as semiconductor devices and liquid crystal devices, pattern miniaturization in the lithography process is required. At present, it is possible to form a fine pattern with a line width of about 90 nm using, for example, an ArF excimer laser, but further fine pattern formation will be required in the future.

上記要求に対し、秩序パターンを自発的に形成するいわゆる自己組織化による相分離構造を利用したパターン形成方法がいくつか提案されている。例えば、一の性質を有する単量体化合物と、それと性質の異なる単量体化合物とが共重合してなるブロックコポリマーを用いた自己組織化による超微細パターンの形成方法が知られている(特開2008−149447号公報、特表2002−519728号公報、特開2003−218383号公報参照)。この方法によると、上記ブロックコポリマーを含む組成物をアニーリングすることにより、同じ性質を持つポリマー構造同士が集まろうとするために、自己整合的にパターンを形成することができる。また、互いに性質の異なる複数のポリマーを含む組成物を自己組織化させることにより微細パターンを形成する方法も知られている(米国特許出願公開2009/0214823号明細書、特開2010−58403号公報参照)。   In response to the above requirements, several pattern forming methods using so-called self-organized phase separation structures that spontaneously form ordered patterns have been proposed. For example, a method of forming an ultrafine pattern by self-assembly using a block copolymer obtained by copolymerizing a monomer compound having one property and a monomer compound having a different property is known (special feature). JP 2008-149447 A, JP 2002-519728 A, JP 2003-218383 A). According to this method, by annealing the composition containing the block copolymer, polymer structures having the same properties tend to gather together, so that a pattern can be formed in a self-aligned manner. Also known is a method of forming a fine pattern by self-organizing a composition containing a plurality of polymers having different properties (US Patent Application Publication No. 2009/0214823, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-58403). reference).

しかし、上記従来の自己組織化によるパターン形成方法により得られるパターンは、ライン幅のラフネス(Line Width Roughness:LWR)及びそのバラツキ(Critical Dimension Uniformity:CDU)が大きく、リソグラフィー特性が不十分であるという不都合がある。   However, the pattern obtained by the conventional pattern formation method by self-organization has a large line width roughness (LWR) and its variation (Critical Dimension Uniformity: CDU), and has insufficient lithography characteristics. There is an inconvenience.

特開2008−149447号公報JP 2008-149447 A 特表2002−519728号公報Japanese translation of PCT publication No. 2002-519728 特開2003−218383号公報JP 2003-218383 A 米国特許出願公開2009/0214823号明細書US Patent Application Publication No. 2009/0214823 特開2010−58403号公報JP 2010-58403 A

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、LWR及びCDUを指標としたリソグラフィー特性に優れる微細パターンを形成することができるパターン形成方法を提供することである。   The present invention has been made based on the above circumstances, and an object thereof is to provide a pattern forming method capable of forming a fine pattern having excellent lithography characteristics using LWR and CDU as indices. .

上記課題を解決するためになされた発明は、
(1)2種以上のポリマーを含有する組成物(以下、「ポリマー組成物」ともいう)を用い、基板上に相分離膜を形成する工程、及び
(2)上記相分離膜の一部の相を除去する工程
を含むパターン形成方法であって、
上記2種以上のポリマーの少なくとも1種が、フッ素原子含有ポリマーであることを特徴とするパターン形成方法である。
The invention made to solve the above problems is
(1) a step of forming a phase separation film on a substrate using a composition containing two or more kinds of polymers (hereinafter also referred to as “polymer composition”); and (2) a part of the phase separation film. A pattern forming method including a step of removing a phase,
The pattern forming method is characterized in that at least one of the two or more polymers is a fluorine atom-containing polymer.

上記ポリマー組成物は、フッ素原子含有ポリマーを少なくとも1種有することで相分離し易くなるため、当該パターン形成方法によると、LWR及びCDUの値が低減し、リソグラフィー特性に優れるパターンを形成することができる。   Since the polymer composition has at least one fluorine atom-containing polymer, phase separation is facilitated. Therefore, according to the pattern formation method, the LWR and CDU values are reduced, and a pattern having excellent lithography characteristics can be formed. it can.

上記フッ素原子含有ポリマーは、下記式(1)で表される構造単位(I)及び下記式(2)で表される構造単位(II)からなる群より選択される少なくとも1種の構造単位を有することが好ましい。

Figure 0005966779
(式(1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数4〜20の脂環式基である。但し、上記アルキル基及び脂環式基が有する水素原子の少なくとも1つは、フッ素原子又はフッ素原子を有する置換基で置換されている。
式(2)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、(k+1)価の連結基である。Xは、フッ素原子を有する2価の連結基である。Rは、水素原子又は有機基である。kは、1〜3の整数である。但し、kが2以上の場合、複数のX及びRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。) The fluorine atom-containing polymer contains at least one structural unit selected from the group consisting of the structural unit (I) represented by the following formula (1) and the structural unit (II) represented by the following formula (2). It is preferable to have.
Figure 0005966779
(In Formula (1), R 1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 2 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alicyclic group having 4 to 20 carbon atoms. However, at least one of the hydrogen atoms of the alkyl group and the alicyclic group is substituted with a fluorine atom or a substituent having a fluorine atom.
In Formula (2), R 3 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 4 is a (k + 1) -valent linking group. X is a divalent linking group having a fluorine atom. R 5 is a hydrogen atom or an organic group. k is an integer of 1 to 3. However, when k is 2 or more, the plurality of X and R 5 may be the same or different. )

上記フッ素原子含有ポリマーが、構造単位(I)及び構造単位(II)からなる群より選択される少なくとも1種の構造単位を有することで、当該パターン形成方法により得られるパターンは、LWR及びCDUの値がより低減し、リソグラフィー特性に優れる。   When the fluorine atom-containing polymer has at least one structural unit selected from the group consisting of the structural unit (I) and the structural unit (II), the pattern obtained by the pattern forming method can be an LWR and a CDU. The value is further reduced and the lithography properties are excellent.

上記フッ素原子含有ポリマーは、下記式(3)で表される化合物(以下、「フッ素原子含有シラン化合物」ともいう)の加水分解縮合物であることが好ましい。

Figure 0005966779
(式(3)中、Rは、炭素数1〜6のアルキル基である。Rは、フッ素原子又は有機基である。pは1〜3の整数である。但し、R及びRが複数となる場合、複数のR及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。また、Rの少なくとも1つはフッ素原子又はフッ素原子を有する基である。) The fluorine atom-containing polymer is preferably a hydrolysis condensate of a compound represented by the following formula (3) (hereinafter also referred to as “fluorine atom-containing silane compound”).
Figure 0005966779
(In the formula (3), R 6 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. R 7 is a fluorine atom or an organic group. P is an integer of 1 to 3. However, R 6 and R When a plurality of 7 are present, the plurality of R 6 and R 7 may be the same or different from each other, and at least one of R 7 is a fluorine atom or a group having a fluorine atom.)

上記フッ素原子含有ポリマーが、上記フッ素原子含有シラン化合物の加水分解縮合物であることで、当該パターン形成方法により得られるパターンは、LWR及びCDUの値がさらに低減し、リソグラフィー特性に優れる。   When the fluorine atom-containing polymer is a hydrolyzed condensate of the fluorine atom-containing silane compound, the pattern obtained by the pattern forming method further reduces the LWR and CDU values and is excellent in lithography properties.

上記2種以上のポリマーの少なくとも1種は、スチレン系ポリマーであることが好ましい。スチレン系ポリマーは、他のポリマーとの相溶性が低いため、ポリマー組成物が含有する2種以上のポリマーの少なくとも1種がスチレン系ポリマーであると、上記ポリマー組成物は相分離構造を形成し易くなる。そのため、当該パターン形成方法により得られるパターンは、LWR及びCDUがさらに低減し、リソグラフィー特性により優れたものとなる。   At least one of the two or more polymers is preferably a styrenic polymer. Since the styrenic polymer has low compatibility with other polymers, when at least one of the two or more kinds of polymers contained in the polymer composition is a styrenic polymer, the polymer composition forms a phase separation structure. It becomes easy. For this reason, the pattern obtained by the pattern forming method further reduces LWR and CDU, and has superior lithography characteristics.

上記相分離膜の一部の相の除去を、湿式現像により行うことが好ましい。当該パターン形成方法において上記相分離膜の一部の相の除去を湿式現像により行うことで、プロセスコストに優れ、かつ、LWR及びCDUが低減したリソグラフィー特性に優れるパターンを形成することができる。   It is preferable to remove part of the phase separation membrane by wet development. By removing part of the phase separation film by wet development in the pattern forming method, a pattern having excellent process cost and lithography characteristics with reduced LWR and CDU can be formed.

上記(1)工程前に、
(0−1)基板上に下層膜を形成する工程、及び
(0−2)上記下層膜上に上記基板に対して略垂直な側面を有するプレパターンを形成する工程
をさらに有し、
上記(1)工程における相分離膜を、上記プレパターンによって区切られた上記下層膜上の領域に形成し、かつ
上記(2)工程において、相分離膜の一部の相に加えプレパターンを除去するパターン形成方法であることが好ましい。
Before step (1) above,
(0-1) a step of forming a lower layer film on the substrate; and (0-2) a step of forming a pre-pattern having a side surface substantially perpendicular to the substrate on the lower layer film,
The phase separation membrane in the step (1) is formed in a region on the lower layer film separated by the prepattern, and the prepattern is removed in addition to a part of the phase separation membrane in the step (2). It is preferable that the pattern forming method be used.

上記プレパターンの除去を、湿式現像により行うことが好ましい。上記プレパターンの除去を湿式現像により行うことで、プロセスコストに優れ、かつ、当該パターン形成方法により得られるパターンは、LWR及びCDUが低減したリソグラフィー特性に優れるものとなる。   It is preferable to remove the prepattern by wet development. By removing the pre-pattern by wet development, the process cost is excellent, and the pattern obtained by the pattern forming method has excellent lithography characteristics with reduced LWR and CDU.

本発明には、当該パターン形成方法により形成されるパターンも含まれる。当該パターンは、LWR及びCDUを指標としたリソグラフィー特性に優れるため、半導体素子等の製造において好適に用いられる。   The present invention includes a pattern formed by the pattern forming method. Since the pattern is excellent in lithography characteristics using LWR and CDU as indices, it is preferably used in the manufacture of semiconductor elements and the like.

本発明は、当該パターンを有する半導体素子も含む。当該パターンは、LWR及びCDUを指標としたリソグラフィー特性に優れるため、当該パターンを有する半導体素子は回路の集積度や記録密度を向上させることができる。   The present invention also includes a semiconductor element having the pattern. Since the pattern has excellent lithography characteristics using LWR and CDU as indices, a semiconductor element having the pattern can improve the degree of circuit integration and the recording density.

本発明のパターン形成方法によると、LWR及びCDUを指標としたリソグラフィー特性に優れるパターンを形成することができる。   According to the pattern forming method of the present invention, it is possible to form a pattern having excellent lithography characteristics using LWR and CDU as indices.

本発明のパターン形成方法において、基板上に下層膜を形成した後の状態の一例を示す模式図である。In the pattern formation method of this invention, it is a schematic diagram which shows an example of the state after forming a lower layer film | membrane on a board | substrate. 本発明のパターン形成方法において、下層膜上にプレパターンを形成した後の状態の一例を示す模式図である。In the pattern formation method of this invention, it is a schematic diagram which shows an example of the state after forming a pre pattern on a lower layer film. 本発明のパターン形成方法において、プレパターンによって区切られた下層膜上の領域にポリマー組成物を塗布した後の状態の一例を示す模式図である。In the pattern formation method of this invention, it is a schematic diagram which shows an example of the state after apply | coating a polymer composition to the area | region on the lower layer film | membrane divided by the pre pattern. 本発明のパターン形成方法において、プレパターンによって区切られた下層膜上の領域に相分離膜を形成した後の状態の一例を示す模式図である。In the pattern formation method of this invention, it is a schematic diagram which shows an example of the state after forming a phase-separation film in the area | region on the lower layer film | membrane divided by the pre pattern. 本発明のパターン形成方法において、相分離膜の一部の相及びプレパターンを除去した後の状態の一例を示す模式図である。In the pattern formation method of this invention, it is a schematic diagram which shows an example of the state after removing the one part phase and pre pattern of a phase-separation film | membrane.

<パターン形成方法>
本発明のパターン形成方法は、
(1)2種以上のポリマーを含有する組成物を用い、基板上に相分離膜を形成する工程、及び(2)上記相分離膜の一部の相を除去する工程を含むパターン形成方法であって、上記2種以上のポリマーの少なくとも1種が、フッ素原子含有ポリマーであることを特徴とするパターン形成方法である。
また、上記(1)工程前に、(0−1)基板上に下層膜を形成する工程、及び(0−2)上記下層膜上に上記基板に対して略垂直な側面を有するプレパターンを形成する工程
をさらに有し、上記(1)工程における相分離膜を、上記プレパターンによって区切られた上記下層膜上の領域に形成し、かつ上記(2)工程において、相分離膜の一部の相に加えプレパターンを除去することが好ましい。
さらに、上記(2)工程後に、(3)上記形成されたパターンをマスクとして、上記基板をエッチングする工程をさらに有することが好ましい。以下、各工程、ポリマー組成物について詳述する。なお、各工程については、図1〜5を参照しながら説明する。
<Pattern formation method>
The pattern forming method of the present invention comprises:
(1) A pattern forming method including a step of forming a phase separation film on a substrate using a composition containing two or more kinds of polymers, and (2) a step of removing a part of the phase of the phase separation film. In the pattern forming method, at least one of the two or more polymers is a fluorine atom-containing polymer.
Further, before the step (1), (0-1) a step of forming a lower layer film on the substrate, and (0-2) a pre-pattern having a side surface substantially perpendicular to the substrate on the lower layer film. Forming a phase separation film in the step (1) in a region on the lower layer film separated by the prepattern, and in the step (2), a part of the phase separation film In addition to the above phase, it is preferable to remove the prepattern.
Further, after the step (2), it is preferable to further include (3) a step of etching the substrate using the formed pattern as a mask. Hereinafter, each process and a polymer composition are explained in full detail. Each process will be described with reference to FIGS.

[(0−1)工程]
本工程は、下層膜形成用組成物を用いて、基板上に下層膜を形成する工程である。これにより、図1に示すように、基板101上に下層膜102が形成された下層膜付き基板を得ることができ、相分離膜はこの下層膜102上に形成される。上記相分離膜が有する相分離構造は、ポリマー組成物が含有するポリマー間の相互作用に加えて、下層膜102との相互作用によっても変化するため、下層膜102を有することでより微細な構造制御が可能となる。さらに、下層膜102をマスクとする多層プロセスとすることで、得られるパターン(マスク)のエッチング耐性をより改善することができる。
[(0-1) Step]
This step is a step of forming a lower layer film on the substrate using the lower layer film forming composition. Thereby, as shown in FIG. 1, a substrate with a lower layer film in which the lower layer film 102 is formed on the substrate 101 can be obtained, and the phase separation film is formed on the lower layer film 102. The phase separation structure of the phase separation film changes depending on the interaction with the lower layer film 102 in addition to the interaction between the polymers contained in the polymer composition. Control becomes possible. Furthermore, the multi-layer process using the lower layer film 102 as a mask can further improve the etching resistance of the pattern (mask) obtained.

上記基板101としては、例えばシリコンウェハ、アルミニウムで被覆されたウェハ、GaN基板、GaP基板等の従来公知の基板を使用できる。   As the substrate 101, a conventionally known substrate such as a silicon wafer, a wafer coated with aluminum, a GaN substrate, a GaP substrate, or the like can be used.

また、上記下層膜形成用組成物としては、例えばARC66(ブルワーサイエンス社製)、NFC HM8005(JSR社製)、NFC CT08(JSR社製)等の商品名で市販されている材料等を用いることができる。   Moreover, as said composition for lower layer film formation, the material etc. which are marketed by brand names, such as ARC66 (made by Brewer Science), NFC HM8005 (made by JSR), NFC CT08 (made by JSR), etc. are used, for example. Can do.

上記下層膜102の形成方法は特に限定されないが、例えば、基板101上にスピンコート法等の公知の方法により塗布して形成された塗膜を、露光及び/又は加熱することにより硬化して形成することができる。この露光に用いられる放射線としては、例えば可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、電子線、γ線、分子線、イオンビーム等が挙げられる。また、塗膜を加熱する際の温度は、特に限定されないが、90〜550℃であることが好ましく、90〜450℃がより好ましく、90〜300℃がさらに好ましい。なお、上記下層膜102の膜厚は特に限定されないが、50〜20,000nmが好ましく、70〜1,000nmがより好ましい。また、上記下層膜102は、SOC(Spin on carbon)膜を含むことが好ましい。   The formation method of the lower layer film 102 is not particularly limited. For example, a coating film formed by applying a known method such as a spin coating method on the substrate 101 is cured by exposure and / or heating. can do. Examples of radiation used for this exposure include visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-rays, electron beams, γ-rays, molecular beams, and ion beams. Moreover, the temperature at the time of heating a coating film is although it does not specifically limit, It is preferable that it is 90-550 degreeC, 90-450 degreeC is more preferable, and 90-300 degreeC is further more preferable. The thickness of the lower layer film 102 is not particularly limited, but is preferably 50 to 20,000 nm, and more preferably 70 to 1,000 nm. The lower layer film 102 preferably includes an SOC (Spin on carbon) film.

[(0−2)工程]
本工程は、図2に示すように、上記下層膜102上に、プレパターン形成用の組成物を用いてプレパターン103を形成する工程である。上記プレパターン103によってポリマー組成物の相分離が制御され、所望の微細パターンを形成することができる。即ち、ポリマー組成物が含有するポリマーのうち、プレパターンの側面と親和性が高いポリマーはプレパターンに沿って相を形成し、親和性の低いポリマーはプレパターンから離れた位置に相を形成する。これにより従来よりも微細なパターンを形成することができる。また、プレパターンの材質、長さ、厚さ、形状等により、ポリマー組成物の相分離構造を細かく制御することができる。
[(0-2) Step]
In this step, as shown in FIG. 2, a prepattern 103 is formed on the lower layer film 102 using a composition for forming a prepattern. The pre-pattern 103 controls the phase separation of the polymer composition, and a desired fine pattern can be formed. That is, among the polymers contained in the polymer composition, a polymer having a high affinity with the side surface of the prepattern forms a phase along the prepattern, and a polymer having a low affinity forms a phase at a position away from the prepattern. . Thereby, a finer pattern than before can be formed. Further, the phase separation structure of the polymer composition can be finely controlled by the material, length, thickness, shape and the like of the prepattern.

上記プレパターン103の形成方法としては、公知のレジストパターン形成方法と同様の方法を用いることができる。また、上記プレパターン形成用の組成物としては、従来のレジスト膜形成用組成物を用いることができる。具体的なプレパターン103の形成方法としては、例えば、感放射線酸発生剤と酸により解離して極性基となる基を有する樹脂とを含有する化学増幅型レジスト組成物を用い、上記下層膜102上に塗布してレジスト膜を形成する。次に、上記レジスト膜の所望の領域に特定パターンのマスクを介して放射線を照射し、露光を行う。上記放射線としては、例えば、紫外線、遠紫外線、X線、荷電粒子線等が挙げられる。これらのうち、ArFエキシマレーザーやKrFエキシマレーザーに代表される遠紫外線が好ましく、ArFエキシマレーザーがより好ましい。また露光としては、液浸露光等も好適に用いることができる。次いでポストエクスポージャーベーク(PEB)を行い、アルカリ現像液等の現像液を用いて現像を行い、所望のプレパターン103を形成することができる。なお、アルカリ現像液の代わりに有機溶剤を用いて現像を行い、ネガ型のパターンを得るプレパターンの形成方法も、好適に用いることができる。   As a method for forming the pre-pattern 103, a method similar to a known resist pattern forming method can be used. Further, as the pre-pattern forming composition, a conventional resist film-forming composition can be used. As a specific method for forming the pre-pattern 103, for example, a chemical amplification resist composition containing a radiation-sensitive acid generator and a resin having a group that is dissociated by an acid and becomes a polar group is used. A resist film is formed by coating on the top. Next, exposure is performed by irradiating a desired region of the resist film with radiation through a mask having a specific pattern. Examples of the radiation include ultraviolet rays, far ultraviolet rays, X-rays, and charged particle beams. Among these, far ultraviolet rays represented by ArF excimer laser and KrF excimer laser are preferable, and ArF excimer laser is more preferable. Moreover, as exposure, liquid immersion exposure etc. can be used suitably. Next, post-exposure baking (PEB) is performed, and development is performed using a developer such as an alkali developer, so that a desired pre-pattern 103 can be formed. In addition, the formation method of the pre pattern which develops using an organic solvent instead of an alkali developing solution, and obtains a negative pattern can also be used suitably.

なお、上記プレパターン103の表面を疎水化処理又は親水化処理してもよい。具体的な処理方法としては、水素プラズマに一定時間さらす水素化処理等が挙げられる。上記プレパターン103の表面の疎水性又は親水性を増長させることにより、ポリマー組成物の自己組織化を促進することができる。   Note that the surface of the pre-pattern 103 may be subjected to a hydrophobic treatment or a hydrophilic treatment. As a specific treatment method, a hydrogenation treatment by exposing to hydrogen plasma for a certain period of time can be cited. By increasing the hydrophobicity or hydrophilicity of the surface of the pre-pattern 103, self-assembly of the polymer composition can be promoted.

[(1)工程]
本工程は、図3及び図4に示すように、フッ素原子含有ポリマーを少なくとも1種含む2種以上のポリマーを含有するポリマー組成物をプレパターン103によって区切られた下層膜102上の領域に塗布して塗膜104を形成し、基板101上に形成された下層膜102上に、基板101に対して略垂直な界面を有する相分離構造を備える相分離膜105を形成する工程である。上記相分離膜105の形成は、Walheimらの報告に記載の原理に従ったものである(Macromolecules、vol.30、pp.4995−5003、1997)。即ち、互いに不相溶な2種以上のポリマーを含有する溶液を基板上に塗布し、アニーリング等を行うことで、同じ性質を有するポリマー同士が集積して秩序パターンを自発的に形成する、いわゆる自己組織化を促進させることができる。これにより基板101に対して略垂直な界面を有する相分離構造が形成される。この相分離構造は、プレパターンに沿って形成されることが好ましく、相分離により形成される界面は、プレパターンの側面と略平行であることがより好ましい。例えば、プレパターン103とフッ素原子含有ポリマーとの親和性が高い場合には、フッ素原子含有ポリマーの相がプレパターン103に沿って形成され(105b)、フッ素原子含有ポリマーと不相溶なポリマーはプレパターンの側面から最も離れた部分、即ちプレパターンで区切られた領域の中央部分に形成され(105a)、ラメラ状(板状)の相が交互に配置されたラメラ状相分離構造を形成する。なお、各ポリマーの配合割合、プレパターン、下層膜等により、得られる相分離構造を精密に制御し、所望の微細パターンを得ることができる。なお、上記ポリマー組成物の詳細については後述する。
[(1) Process]
In this step, as shown in FIGS. 3 and 4, a polymer composition containing two or more kinds of polymers including at least one fluorine atom-containing polymer is applied to a region on the lower layer film 102 separated by the pre-pattern 103. In this step, the coating film 104 is formed, and the phase separation film 105 having a phase separation structure having an interface substantially perpendicular to the substrate 101 is formed on the lower layer film 102 formed on the substrate 101. The formation of the phase separation membrane 105 follows the principle described in the report by Walheim et al. (Macromolecules, vol. 30, pp. 4995-5003, 1997). That is, by applying a solution containing two or more kinds of polymers incompatible with each other on a substrate and performing annealing or the like, polymers having the same properties accumulate to form an ordered pattern spontaneously. Self-organization can be promoted. Thereby, a phase separation structure having an interface substantially perpendicular to the substrate 101 is formed. This phase separation structure is preferably formed along the pre-pattern, and the interface formed by phase separation is more preferably substantially parallel to the side surface of the pre-pattern. For example, when the affinity between the prepattern 103 and the fluorine atom-containing polymer is high, a phase of the fluorine atom-containing polymer is formed along the prepattern 103 (105b), and the polymer incompatible with the fluorine atom-containing polymer is It is formed in the part farthest from the side surface of the pre-pattern, that is, the central part of the region delimited by the pre-pattern (105a), and forms a lamellar phase separation structure in which lamellar (plate-like) phases are alternately arranged. . In addition, a desired fine pattern can be obtained by precisely controlling the obtained phase separation structure by the blending ratio of each polymer, pre-pattern, lower layer film, and the like. The details of the polymer composition will be described later.

上記ポリマー組成物を基板上に塗布して塗膜104を形成する方法は特に制限されないが、例えば使用される上記ポリマー組成物をスピンコート法等によって塗布する方法等が挙げられる。これにより、上記ポリマー組成物は、上記下層膜102上の上記プレパターン103間に充填される。   Although the method in particular of apply | coating the said polymer composition on a board | substrate and forming the coating film 104 is not restrict | limited, For example, the method etc. which apply | coat the said polymer composition used by spin coating methods etc. are mentioned. Accordingly, the polymer composition is filled between the prepatterns 103 on the lower layer film 102.

アニーリングの方法としては、例えばオーブン、ホットプレート等により80℃〜200℃の温度で加熱する方法等が挙げられる。アニーリングの時間としては、通常10秒〜30分であり、30秒〜5分が好ましい。これにより得られる相分離膜105の膜厚としては、0.1nm〜500nmが好ましく、0.5nm〜100nmがより好ましい。   Examples of the annealing method include a method of heating at a temperature of 80 ° C. to 200 ° C. with an oven, a hot plate or the like. The annealing time is usually 10 seconds to 30 minutes, preferably 30 seconds to 5 minutes. As a film thickness of the phase separation film 105 obtained by this, 0.1 nm-500 nm are preferable, and 0.5 nm-100 nm are more preferable.

[(2)工程]
本工程は、図4及び図5に示すように、上記相分離膜105が有する相分離構造のうちの一部のポリマー相105a及び/又はプレパターン103を除去する工程である。自己組織化により相分離した各相の溶解性の差を用いて、一部のポリマー相105a及び/又はプレパターン103を現像により除去する方法が好ましい。また、各相のエッチングレートの差を用いて、一部のポリマー相105a及び/又はプレパターン103をエッチング処理により除去することもできる。相分離構造のうちの一部のポリマー相105a及びプレパターン103を除去した後の状態を図5に示す。
[(2) Process]
As shown in FIGS. 4 and 5, this step is a step of removing a part of the polymer phase 105 a and / or the pre-pattern 103 in the phase separation structure of the phase separation film 105. A method in which a part of the polymer phase 105a and / or the pre-pattern 103 is removed by development using the difference in solubility between phases separated by self-assembly is preferable. In addition, a part of the polymer phase 105a and / or the pre-pattern 103 can be removed by an etching process using the difference in the etching rate of each phase. FIG. 5 shows a state after removing a part of the polymer phase 105a and the prepattern 103 in the phase separation structure.

上記相分離膜105が有する相分離構造のうちの一部のポリマー相105a又はプレパターン103の現像による除去の方法としては、公知のレジスト組成物における現像に用いられるようなアルカリ現像や有機溶剤現像等が用いられる。
また、上記相分離膜105が有する相分離構造のうちの一部のポリマー相105a又はプレパターン103の除去の方法としては、例えばケミカルドライエッチング、ケミカルウェットエッチング等の反応性イオンエッチング(RIE);スパッタエッチング、イオンビームエッチング等の物理的エッチング等の公知の方法が挙げられる。これらのうち反応性イオンエッチング(RIE)が好ましく、これらのうち、CF、Oガス等を用いたケミカルドライエッチング、フッ酸等の液体のエッチング溶液を用いたケミカルウェットエッチング(湿式現像)がより好ましい。ケミカルドライエッチングには、一般的に、炭素系ポリマーの除去には酸素系ガスを、シリコン系ポリマーの除去にはフッ素系ガスを用いることが多い。
As a method for removing a part of the polymer phase 105a or the pre-pattern 103 in the phase separation structure of the phase separation film 105 by development, alkali development or organic solvent development used for development in a known resist composition. Etc. are used.
Further, as a method for removing a part of the polymer phase 105a or the pre-pattern 103 in the phase separation structure of the phase separation film 105, for example, reactive ion etching (RIE) such as chemical dry etching or chemical wet etching; Known methods such as physical etching such as sputter etching and ion beam etching may be used. Of these, reactive ion etching (RIE) is preferable, and among these, chemical dry etching using CF 4 , O 2 gas, etc., and chemical wet etching (wet development) using a liquid etching solution such as hydrofluoric acid are used. More preferred. In chemical dry etching, in general, an oxygen-based gas is often used to remove a carbon-based polymer, and a fluorine-based gas is often used to remove a silicon-based polymer.

[(3)工程]
本工程は、(2)工程後、残存した相分離膜の一部のポリマー相105bからなるパターンをマスクとして、下層膜及び基板をエッチングすることによりパターニングする工程である。基板へのパターニングが完了した後、マスクとして使用された相は溶解処理等により基板上から除去され、最終的にパターニングされた基板(パターン)を得ることができる。上記エッチングの方法としては、(2)工程と同様の方法を用いることができ、エッチングガス及びエッチング溶液は、下層膜及び基板の材質により適宜選択することができる。例えば、基板がシリコン素材である場合には、フロン系ガスとSFの混合ガス等を用いることができる。また、基板が金属膜である場合には、BClとClの混合ガス等を用いることができる。なお、上記パターンを有する半導体素子は、LED、太陽電池等に好適に用いられる。
[(3) Process]
This step is a step of patterning by etching the lower layer film and the substrate after the step (2), using a pattern made of a part of the polymer phase 105b of the remaining phase separation film as a mask. After the patterning on the substrate is completed, the phase used as a mask is removed from the substrate by dissolution treatment or the like, and a finally patterned substrate (pattern) can be obtained. As the etching method, the same method as in step (2) can be used, and the etching gas and the etching solution can be appropriately selected depending on the material of the lower layer film and the substrate. For example, when the substrate is a silicon material, a mixed gas of chlorofluorocarbon gas and SF 4 or the like can be used. When the substrate is a metal film, a mixed gas of BCl 3 and Cl 2 or the like can be used. In addition, the semiconductor element which has the said pattern is used suitably for LED, a solar cell, etc.

<ポリマー組成物>
本発明に用いられるポリマー組成物は、2種以上のポリマーを含有する組成物であり、上記2種以上のポリマーの少なくとも1種がフッ素原子含有ポリマーである。上記2種以上のポリマーの少なくとも1種がフッ素原子含有ポリマーであることで、上記ポリマー組成物は相分離し易くなり、得られるパターンのリソグラフィー特性を優れたものとすることができる。
<Polymer composition>
The polymer composition used in the present invention is a composition containing two or more polymers, and at least one of the two or more polymers is a fluorine atom-containing polymer. When at least one of the two or more kinds of polymers is a fluorine atom-containing polymer, the polymer composition can be easily phase-separated, and the lithography characteristics of the resulting pattern can be excellent.

これらの2種以上のポリマーとしては、2相以上に相分離するものであれば、種類及びその組み合わせは特に限定されないが、フッ素原子含有ポリマーと、フッ素原子非含有ポリマーとの組み合わせが好ましい。上記2種以上のポリマーが、フッ素原子含有ポリマーと、フッ素原子非含有ポリマーとの組み合わせであると、ポリマー組成物の相分離がより起こり易くなる。   These two or more types of polymers are not particularly limited as long as they are phase-separated into two or more phases, but a combination of a fluorine atom-containing polymer and a fluorine atom-free polymer is preferred. When the two or more kinds of polymers are a combination of a fluorine atom-containing polymer and a fluorine atom-free polymer, phase separation of the polymer composition is more likely to occur.

上記ポリマー組成物は、フッ素原子含有ポリマーを少なくとも1種含む2種以上のポリマーに加えて、好適成分として、熱酸発生剤、感放射線性酸発生剤、界面活性剤を含有することができる。また、本発明の効果を損なわない限り、溶媒等の任意成分を含有してもよい。以下、フッ素原子含有ポリマー、その他のポリマー、熱酸発生剤、感放射線性酸発生剤、界面活性剤及び溶媒について詳述する。   The polymer composition may contain a thermal acid generator, a radiation-sensitive acid generator, and a surfactant as suitable components in addition to two or more polymers including at least one fluorine atom-containing polymer. Moreover, you may contain arbitrary components, such as a solvent, unless the effect of this invention is impaired. Hereinafter, the fluorine atom-containing polymer, other polymers, thermal acid generator, radiation sensitive acid generator, surfactant and solvent will be described in detail.

<フッ素原子含有ポリマー>
上記ポリマー組成物が含有するフッ素原子含有ポリマーとしては、フッ素原子を含むポリマーであればその骨格等は特に限定されないが、(メタ)アクリル系ポリマー、シロキサン系ポリマー、スチレン系ポリマー等が有する水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されているポリマーであることが好ましく、(メタ)アクリル系ポリマー、シロキサン系ポリマーがより好ましい。(メタ)アクリル系ポリマーとしては、上記式(1)で表される構造単位(I)及び上記式(2)で表される構造単位(II)からなる群より選択される少なくとも1種の構造単位を有するポリマーがさらに好ましい。また、シロキサン系ポリマーとしては、上記式(3)で表されるフッ素原子含有シラン化合物の加水分解縮合物がさらに好ましい。以下、(メタ)アクリル系ポリマー及びシロキサン系ポリマーについて詳述する。
<Fluorine atom-containing polymer>
The fluorine atom-containing polymer contained in the polymer composition is not particularly limited as long as it is a polymer containing fluorine atoms, but the (meth) acrylic polymer, siloxane polymer, styrene polymer, etc. have hydrogen atoms. It is preferable that a part or all of is a polymer substituted with fluorine atoms, and (meth) acrylic polymers and siloxane polymers are more preferable. The (meth) acrylic polymer is at least one structure selected from the group consisting of the structural unit (I) represented by the above formula (1) and the structural unit (II) represented by the above formula (2). More preferred are polymers having units. Moreover, as a siloxane type polymer, the hydrolysis-condensation product of the fluorine atom containing silane compound represented by the said Formula (3) is further more preferable. Hereinafter, the (meth) acrylic polymer and the siloxane polymer will be described in detail.

<(メタ)アクリル系ポリマー>
本発明に用いられるフッ素原子含有ポリマーとしての(メタ)アクリル系ポリマーは、構造単位(I)及び構造単位(II)からなる群より選択される少なくとも1種の構造単位を有することが好ましい。なお、本発明の効果を損なわない限り、構造単位(I)及び構造単位(II)以外のその他の構造単位を有してもよい。また、上記フッ素原子含有(メタ)アクリル系ポリマーは、各構造単位を1種又は2種以上有してもよい。以下、各構造単位について詳述する。
<(Meth) acrylic polymer>
The (meth) acrylic polymer as the fluorine atom-containing polymer used in the present invention preferably has at least one structural unit selected from the group consisting of the structural unit (I) and the structural unit (II). In addition, unless the effect of this invention is impaired, you may have other structural units other than structural unit (I) and structural unit (II). Moreover, the said fluorine atom containing (meth) acrylic-type polymer may have 1 type, or 2 or more types of each structural unit. Hereinafter, each structural unit will be described in detail.

[構造単位(I)]
構造単位(I)は上記式(1)で表される。上記式(1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数4〜20の脂環式基である。但し、上記アルキル基及び脂環式基が有する水素原子の少なくとも1つは、フッ素原子又はフッ素原子を有する置換基で置換されている。
[Structural unit (I)]
The structural unit (I) is represented by the above formula (1). In said formula (1), R < 1 > is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R 2 is a C 1-6 alkyl group or a C 4-20 alicyclic group. However, at least one of the hydrogen atoms of the alkyl group and the alicyclic group is substituted with a fluorine atom or a substituent having a fluorine atom.

炭素数1〜6のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基等が挙げられる。   Examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an n-butyl group.

炭素数4〜20の脂環式基としては、例えばシクロペンチル基、シクロペンチルプロピル基、シクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロオクチルメチル基等が挙げられる。   Examples of the alicyclic group having 4 to 20 carbon atoms include a cyclopentyl group, a cyclopentylpropyl group, a cyclohexyl group, a cyclohexylmethyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, and a cyclooctylmethyl group.

上記式(1)で表される構造単位を与える単量体としては、例えばトリフルオロメチル(メタ)アクレート、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロn−プロピル(メタ)アクリレート、パーフルオロi−プロピル(メタ)アクリレート、パーフルオロn−ブチル(メタ)アクリレート、パーフルオロi−ブチル(メタ)アクリレート、パーフルオロt−ブチル(メタ)アクリレート、パーフルオロシクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ)プロピル(メタ)アクリレート、1−(2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロ)ペンチル(メタ)アクリレート、1−(2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロ)ヘキシル(メタ)アクリレート、パーフルオロシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、1−(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ)プロピル(メタ)アクリレート、1−(2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロ)ペンタ(メタ)アクリレート、1−(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10−ヘプタデカフルオロ)デシル(メタ)アクリレート、1−(5−トリフルオロメチル−3,3,4,4,5,6,6,6−オクタフルオロ)ヘキシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらのうち、2−(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ)プロピル(メタ)アクリレートが好ましい。   Examples of the monomer that gives the structural unit represented by the above formula (1) include trifluoromethyl (meth) acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl (meth) acrylate, perfluoroethyl (meth) acrylate, Perfluoro n-propyl (meth) acrylate, perfluoro i-propyl (meth) acrylate, perfluoro n-butyl (meth) acrylate, perfluoro i-butyl (meth) acrylate, perfluoro t-butyl (meth) acrylate, Perfluorocyclohexyl (meth) acrylate, 2- (1,1,1,3,3,3-hexafluoro) propyl (meth) acrylate, 1- (2,2,3,3,4,4,5,5 -Octafluoro) pentyl (meth) acrylate, 1- (2,2,3,3,4,4,5,5-octa (Luolo) hexyl (meth) acrylate, perfluorocyclohexylmethyl (meth) acrylate, 1- (2,2,3,3,3-pentafluoro) propyl (meth) acrylate, 1- (2,2,3,3, 4,4,4-heptafluoro) penta (meth) acrylate, 1- (3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10, 10-heptadecafluoro) decyl (meth) acrylate, 1- (5-trifluoromethyl-3,3,4,4,5,6,6,6-octafluoro) hexyl (meth) acrylate and the like. Of these, 2- (1,1,1,3,3,3-hexafluoro) propyl (meth) acrylate is preferred.

本発明におけるフッ素原子含有ポリマーとしての(メタ)アクリル系ポリマーにおいて、構造単位(I)の含有率は、20モル%〜100モル%が好ましく、30モル%〜80モル%がより好ましい。構造単位(I)の含有率を上記特定の範囲とすることで、得られるパターンのLWR及びCDUを優れた値とすることができる。   In the (meth) acrylic polymer as the fluorine atom-containing polymer in the present invention, the content of the structural unit (I) is preferably 20 mol% to 100 mol%, more preferably 30 mol% to 80 mol%. By making the content rate of structural unit (I) into the said specific range, LWR and CDU of the pattern obtained can be made into the outstanding value.

[構造単位(II)]
構造単位(II)は上記式(2)で表される。上記式(2)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、(k+1)価の連結基である。Xは、フッ素原子を有する2価の連結基である。Rは、水素原子又は有機基である。kは、1〜3の整数である。但し、kが2又は3の場合、複数のX及びRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
[Structural unit (II)]
The structural unit (II) is represented by the above formula (2). In the above formula (2), R 3 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 4 is a (k + 1) -valent linking group. X is a divalent linking group having a fluorine atom. R 5 is a hydrogen atom or an organic group. k is an integer of 1 to 3. However, when k is 2 or 3, the plurality of X and R 5 may be the same or different.

上記式(2)中、Rで表される(k+1)価の連結基としては、例えば炭素数1〜30の直鎖状又は分岐状の炭化水素基、炭素数3〜30の脂環式基、炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、又はこれらの基と、酸素原子、硫黄原子、エーテル基、エステル基、カルボニル基、イミノ基及びアミド基からなる群より選ばれる1種以上の基とを組み合わせてなる基等が挙げられる。また、上記(k+1)価の連結基は置換基を有していてもよい。 In the above formula (2), the (k + 1) -valent linking group represented by R 4 is, for example, a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms or an alicyclic group having 3 to 30 carbon atoms. A group, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, or one or more selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, an ether group, an ester group, a carbonyl group, an imino group, and an amide group And a group formed by combining with a group. The (k + 1) -valent linking group may have a substituent.

炭素数1〜30の炭化水素基としては、例えばメタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、デカン、イコサン、トリアコンタン等の炭化水素基から(k+1)個の水素原子を除いた基が挙げられる。   Examples of the hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms include groups obtained by removing (k + 1) hydrogen atoms from hydrocarbon groups such as methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, heptane, decane, icosane and triacontane. Is mentioned.

炭素数3〜30の脂環式基としては、例えば
シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロデカン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等の単環式飽和炭化水素;
シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン、シクロデセン、シクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、シクロオクタジエン、シクロデカジエン等の単環式不飽和炭化水素;
ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、ビシクロ[2.2.2]オクタン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、トリシクロ[3.3.1.13,7]デカン、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン、アダマンタン等の多環式飽和炭化水素;
ビシクロ[2.2.1]ヘプテン、ビシクロ[2.2.2]オクテン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デセン、トリシクロ[3.3.1.13,7]デセン、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデセン等の多環式炭化水素から(k+1)個の水素原子を除いた基等が挙げられる。
Examples of the alicyclic group having 3 to 30 carbon atoms include monocyclic saturated hydrocarbons such as cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, cyclodecane, methylcyclohexane, and ethylcyclohexane;
Monocyclic unsaturated hydrocarbons such as cyclobutene, cyclopentene, cyclohexene, cycloheptene, cyclooctene, cyclodecene, cyclopentadiene, cyclohexadiene, cyclooctadiene, cyclodecadiene;
Bicyclo [2.2.1] heptane, bicyclo [2.2.2] octane, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane, tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] decane, Tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] polycyclic saturated hydrocarbons such as dodecane and adamantane;
Bicyclo [2.2.1] heptene, bicyclo [2.2.2] octene, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decene, tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] decene, Tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . And a group obtained by removing (k + 1) hydrogen atoms from a polycyclic hydrocarbon such as 0 2,7 ] dodecene.

炭素数6〜30の芳香族炭化水素基としては、例えばベンゼン、ナフタレン、フェナントレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ピレン、ピセン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、メシチレン、クメン等から(k+1)個の水素原子を除いた基等が挙げられる。   Examples of the aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms include (k + 1) hydrogen atoms from benzene, naphthalene, phenanthrene, anthracene, tetracene, pentacene, pyrene, picene, toluene, xylene, ethylbenzene, mesitylene, cumene, and the like. Excluded groups and the like.

上記式(2)中、Xで表されるフッ素原子を有する2価の連結基としては、例えばフッ素原子を有する炭素数1〜20の2価の直鎖状炭化水素基等が挙げられる。これらのうち、下記式(X−1)〜(X−6)で表される基が好ましく、下記式(X−1)及び(X−2)で表される基がより好ましい。   In the above formula (2), examples of the divalent linking group having a fluorine atom represented by X include a C 1-20 divalent linear hydrocarbon group having a fluorine atom. Among these, groups represented by the following formulas (X-1) to (X-6) are preferable, and groups represented by the following formulas (X-1) and (X-2) are more preferable.

Figure 0005966779
Figure 0005966779

上記式(2)中、Rで表される有機基としては、例えば炭素数1〜30の炭化水素基、炭素数3〜30の脂環式基、炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、又はこれらの基と、酸素原子、硫黄原子、エーテル基、エステル基、カルボニル基、イミノ基及びアミド基からなる群より選ばれる1種以上の基とを組み合わせてなる基等が挙げられる。 In the above formula (2), examples of the organic group represented by R 5 include a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, an alicyclic group having 3 to 30 carbon atoms, and an aromatic hydrocarbon having 6 to 30 carbon atoms. And a group formed by combining a group or these groups with one or more groups selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, an ether group, an ester group, a carbonyl group, an imino group, and an amide group.

上記式(2)で表される構造単位を与える単量体としては、例えば(メタ)アクリル酸(1,1,1−トリフルオロ−2−トリフルオロメチル−2−ヒドロキシ−3−プロピル)エステル、(メタ)アクリル酸(1,1,1−トリフルオロ−2−トリフルオロメチル−2−ヒドロキシ−4−ブチル)エステル、(メタ)アクリル酸(1,1,1−トリフルオロ−2−トリフルオロメチル−2−ヒドロキシ−5−ペンチル)エステル、(メタ)アクリル酸(1,1,1−トリフルオロ−2−トリフルオロメチル−2−ヒドロキシ−4−ペンチル)エステル、(メタ)アクリル酸2−{[5−(1’,1’,1’−トリフルオロ−2’−トリフルオロメチル−2’−ヒドロキシ)プロピル]ビシクロ[2.2.1]ヘプチル}エステル等が挙げられる。これらのうち、(メタ)アクリル酸(1,1,1−トリフルオロ−2−トリフルオロメチル−2−ヒドロキシ−4−ペンチル)エステルが好ましい。   As a monomer which gives the structural unit represented by the above formula (2), for example, (meth) acrylic acid (1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl-2-hydroxy-3-propyl) ester , (Meth) acrylic acid (1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl-2-hydroxy-4-butyl) ester, (meth) acrylic acid (1,1,1-trifluoro-2-tri Fluoromethyl-2-hydroxy-5-pentyl) ester, (meth) acrylic acid (1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl-2-hydroxy-4-pentyl) ester, (meth) acrylic acid 2 -{[5- (1 ′, 1 ′, 1′-trifluoro-2′-trifluoromethyl-2′-hydroxy) propyl] bicyclo [2.2.1] heptyl} ester and the like. That. Of these, (meth) acrylic acid (1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl-2-hydroxy-4-pentyl) ester is preferred.

本発明におけるフッ素原子含有ポリマーとしての(メタ)アクリル系ポリマーにおいて、構造単位(II)の含有率は、30モル%〜100モル%であることが好ましく、50モル%〜100モル%であることがより好ましい。構造単位(II)の含有率を上記特定の範囲とすることで、得られるパターンのLWR及びCDUを優れた値とすることができる。   In the (meth) acrylic polymer as the fluorine atom-containing polymer in the present invention, the content of the structural unit (II) is preferably 30 mol% to 100 mol%, and 50 mol% to 100 mol%. Is more preferable. By making the content rate of structural unit (II) into the said specific range, the LWR and CDU of the pattern obtained can be made into the outstanding value.

<シロキサン系ポリマー>
本発明に用いられるフッ素原子含有シロキサン系ポリマーはとしては、上記式(3)で表されるフッ素原子含有シラン化合物の加水分解縮合物であることが好ましい。
<Siloxane polymer>
The fluorine atom-containing siloxane polymer used in the present invention is preferably a hydrolysis condensate of a fluorine atom-containing silane compound represented by the above formula (3).

上記式(3)中、Rは、炭素数1〜6のアルキル基である。Rは、フッ素原子又は有機基である。pは1〜3の整数である。但し、R及びRが複数となる場合、複数のR及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。また、Rの少なくとも1つはフッ素原子又はフッ素原子を有する基である。 In the above formula (3), R 6 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. R 7 is a fluorine atom or an organic group. p is an integer of 1 to 3. However, if R 6 and R 7 is plural, R 6 and R 7 may be the same as or different from each other. At least one of R 7 is a fluorine atom or a group having a fluorine atom.

上記式(3)中、Rで表される炭素数1〜6のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基等が挙げられる。 In the above formula (3), the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 6, for example a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, and the like.

上記式(3)中、Rで表される有機基としては、例えば炭素数1〜10の鎖状炭化水素基、炭素数3〜20の脂環式基、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基、又はこれらの基を組み合わせてなる基等が挙げられる。 In the above formula (3), examples of the organic group represented by R 7 include a chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, an alicyclic group having 3 to 20 carbon atoms, and an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms. Examples thereof include a hydrocarbon group or a group formed by combining these groups.

上記式(3)で表されるフッ素原子含有シラン化合物としては、例えばフルオロトリクロロシラン、フルオロトリメトキシシラン、フルオロトリエトキシシラン、フルオロトリ−n−プロポキシシラン、フルオロトリ−i−プロポキシシラン、フルオロトリ−n−ブトキシシラン、フルオロトリ−sec−ブトキシシラン、2−(トリフルオロメチル)エチルトリクロロシラン、2−(トリフルオロメチル)エチルトリメトキシシラン、2−(トリフルオロメチル)エチルトリエトキシシラン、2−(トリフルオロメチル)エチルトリ−n−プロポキシシラン、2−(トリフルオロメチル)エチルトリ−i−プロポキシシラン、2−(トリフルオロメチル)エチルトリ−n−ブトキシシラン、2−(トリフルオロメチル)エチルトリ−sec−ブトキシシラン、2−(パーフルオロ−n−ヘキシル)エチルトリクロロシラン、2−(パーフルオロ−n−ヘキシル)エチルトリメトキシシラン、2−(パーフルオロ−n−ヘキシル)エチルトリエトキシシラン、2−(パーフルオロ−n−ヘキシル)エチルトリ−n−プロポキシシラン、2−(パーフルオロ−n−ヘキシル)エチルトリ−i−プロポキシシラン、2−(パーフルオロ−n−ヘキシル)エチルトリ−n−ブトキシシラン、2−(パーフルオロ−n−ヘキシル)エチルトリ−sec−ブトキシシラン、2−(パーフルオロ−n−オクチル)エチルトリクロロシラン、2−(パーフルオロ−n−オクチル)エチルトリメトキシシラン、2−(パーフルオロ−n−オクチル)エチルトリエトキシシラン、2−(パーフルオロ−n−オクチル)エチルトリ−n−プロポキシシラン、2−(パーフルオロ−n−オクチル)エチルトリ−i−プロポキシシラン、2−(パーフルオロ−n−オクチル)エチルトリ−n−ブトキシシラン、2−(パーフルオロ−n−オクチル)エチルトリ−sec−ブトキシシラン、(メチル)〔2−(パーフルオロ−n−オクチル)エチル〕ジクロロシラン、(メチル)〔2−(パーフルオロ−n−オクチル)エチル〕ジメトキシシラン、(メチル)〔2−(パーフルオロ−n−オクチル)エチル〕ジエメトキシシラン、(メチル)〔2−(パーフルオロ−n−オクチル)エチル〕ジ−n−プロポキシシラン、(メチル)〔2−(パーフルオロ−n−オクチル)エチル〕ジ−i−プロポキシシラン、(メチル)〔2−(パーフルオロ−n−オクチル)エチル〕ジ−n−ブトキシシラン、(メチル)〔2−(パーフルオロ−n−オクチル)エチル〕ジ−sec−ブトキシシラン、ペンタフルオロフェニルプロピルトリメトキシシラン等のシラン化合物が挙げられる。これらのうち、ペンタフルオロフェニルプロピルトリメトキシシランが好ましい。   Examples of the fluorine atom-containing silane compound represented by the above formula (3) include fluorotrichlorosilane, fluorotrimethoxysilane, fluorotriethoxysilane, fluorotri-n-propoxysilane, fluorotri-i-propoxysilane, fluorotri -N-butoxysilane, fluorotri-sec-butoxysilane, 2- (trifluoromethyl) ethyltrichlorosilane, 2- (trifluoromethyl) ethyltrimethoxysilane, 2- (trifluoromethyl) ethyltriethoxysilane, 2 -(Trifluoromethyl) ethyltri-n-propoxysilane, 2- (trifluoromethyl) ethyltri-i-propoxysilane, 2- (trifluoromethyl) ethyltri-n-butoxysilane, 2- (trifluoromethyl) ethyltri- sec Butoxysilane, 2- (perfluoro-n-hexyl) ethyltrichlorosilane, 2- (perfluoro-n-hexyl) ethyltrimethoxysilane, 2- (perfluoro-n-hexyl) ethyltriethoxysilane, 2- ( Perfluoro-n-hexyl) ethyltri-n-propoxysilane, 2- (perfluoro-n-hexyl) ethyltri-i-propoxysilane, 2- (perfluoro-n-hexyl) ethyltri-n-butoxysilane, 2- (Perfluoro-n-hexyl) ethyltri-sec-butoxysilane, 2- (perfluoro-n-octyl) ethyltrichlorosilane, 2- (perfluoro-n-octyl) ethyltrimethoxysilane, 2- (perfluoro- n-octyl) ethyltriethoxysilane, 2- (perfluoro- -Octyl) ethyltri-n-propoxysilane, 2- (perfluoro-n-octyl) ethyltri-i-propoxysilane, 2- (perfluoro-n-octyl) ethyltri-n-butoxysilane, 2- (perfluoro- n-octyl) ethyltri-sec-butoxysilane, (methyl) [2- (perfluoro-n-octyl) ethyl] dichlorosilane, (methyl) [2- (perfluoro-n-octyl) ethyl] dimethoxysilane, ( Methyl) [2- (perfluoro-n-octyl) ethyl] dimethoxysilane, (methyl) [2- (perfluoro-n-octyl) ethyl] di-n-propoxysilane, (methyl) [2- (per Fluoro-n-octyl) ethyl] di-i-propoxysilane, (methyl) [2- (perfluoro-n-octyl Silane compounds such as (til) ethyl] di-n-butoxysilane, (methyl) [2- (perfluoro-n-octyl) ethyl] di-sec-butoxysilane, and pentafluorophenylpropyltrimethoxysilane. Of these, pentafluorophenylpropyltrimethoxysilane is preferred.

本発明におけるフッ素原子含有シロキサン系ポリマーにおいて、フッ素原子含有シラン化合物の加水分解縮合物の含有率は、30モル%〜100モル%であることが好ましく、50モル%〜100モル%であることがより好ましい。なお、フッ素原子含有ポリマーは、複数種のフッ素原子含有シラン化合物の加水分解縮合物であってもよい。   In the fluorine atom-containing siloxane-based polymer in the present invention, the content of the hydrolytic condensate of the fluorine atom-containing silane compound is preferably 30 mol% to 100 mol%, and preferably 50 mol% to 100 mol%. More preferred. The fluorine atom-containing polymer may be a hydrolysis condensate of a plurality of types of fluorine atom-containing silane compounds.

<その他のポリマー>
上記2種以上のポリマーにおけるフッ素原子含有ポリマー以外のその他のポリマーとしては、例えば(メタ)アクリル系ポリマー、シロキサン系ポリマー、スチレン系ポリマー、ポリビニルアセタール系ポリマー、ポリウレタン系ポリマー、ポリウレア系ポリマー、ポリイミド系ポリマー、ポリアミド系ポリマー、エポキシ系ポリマー、ノボラック型フェノールポリマー、ポリエステル系ポリマー等が挙げられる。これらのうち、(メタ)アクリル系ポリマー、シロキサン系ポリマー、スチレン系ポリマーが好ましい。なお、上記ポリマーとしては、1種類の単量体化合物から合成されるホモポリマーであっても、複数種の単量体化合物から合成されるコポリマーであってもよい。
<Other polymers>
Examples of the polymer other than the fluorine atom-containing polymer in the two or more kinds of polymers include (meth) acrylic polymers, siloxane polymers, styrene polymers, polyvinyl acetal polymers, polyurethane polymers, polyurea polymers, and polyimide polymers. Examples thereof include polymers, polyamide-based polymers, epoxy-based polymers, novolac-type phenol polymers, and polyester-based polymers. Of these, (meth) acrylic polymers, siloxane polymers, and styrene polymers are preferred. The polymer may be a homopolymer synthesized from one type of monomer compound or a copolymer synthesized from a plurality of types of monomer compounds.

上記(メタ)アクリル系ポリマーとしては、例えばポリメタクリル酸、ポリメチルメタクリル酸、ポリアクリル酸、ポリメチルアクリル酸等が挙げられる。   Examples of the (meth) acrylic polymer include polymethacrylic acid, polymethylmethacrylic acid, polyacrylic acid, and polymethylacrylic acid.

これらのポリマーを合成するために用いられる単量体化合物としては、例えば(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチルなどの(メタ)アクリル酸エステル類;
アクリロニトリル、メタアクリルアミド、グリシジルメタアクリレート、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタアクリルアミド、2−ヒドロキシエチルアクリレートなどの(メタ)アクリル系モノマー類等が挙げられる。
Examples of monomer compounds used to synthesize these polymers include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, and (meth) acrylic. Isobutyl acid, n-octyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, dimethylaminoethyl (meth) acrylate (Meth) acrylic acid esters such as;
Examples include (meth) acrylic monomers such as acrylonitrile, methacrylamide, glycidyl methacrylate, N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, and 2-hydroxyethyl acrylate.

上記シロキサン系ポリマーとしては、例えばポリシロキサン、ポリジメチルシロキサン等が挙げられる。   Examples of the siloxane polymer include polysiloxane and polydimethylsiloxane.

これらのポリマーを合成するために用いられる単量体化合物としては、例えばテトラクロロシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトラ−i−プロポキシシラン、テトラ−n−ブトキシラン、テトラ−sec−ブトキシシラン、トリクロロシラン、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリ−n−プロポキシシラン、トリ−i−プロポキシシラン、トリ−n−ブトキシシラン、トリ−sec−ブトキシシラン等が挙げられる。   Examples of monomer compounds used to synthesize these polymers include tetrachlorosilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetra-i-propoxysilane, tetra-n-butoxysilane, tetra -Sec-butoxysilane, trichlorosilane, trimethoxysilane, triethoxysilane, tri-n-propoxysilane, tri-i-propoxysilane, tri-n-butoxysilane, tri-sec-butoxysilane and the like.

上記スチレン系ポリマーとしては、例えばポリスチレン等のホモポリマー、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン共重合体等のスチレン共重合体等が挙げられる。   Examples of the styrenic polymer include homopolymers such as polystyrene, styrene copolymers such as styrene-butadiene copolymers, styrene-acrylonitrile copolymers, and styrene-acrylonitrile-butadiene copolymers.

これらのポリマーを合成するために用いられる単量体化合物としては、例えばスチレン、o−メチルスチレン、エチルスチレン、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン等が挙げられる。   Examples of monomer compounds used for synthesizing these polymers include styrene, o-methylstyrene, ethylstyrene, p-methoxystyrene, p-phenylstyrene, 2,4-dimethylstyrene, and pn-octyl. Styrene, pn-decyl styrene, pn-dodecyl styrene, etc. are mentioned.

上記ポリマー組成物が含有する2種以上のポリマーのうちの少なくとも1種はスチレン系ポリマーであることが好ましい。スチレン系ポリマーは、(メタ)アクリル系ポリマー、シロキサン系ポリマー等のフッ素原子含有ポリマーとの相溶性が特に低いため、上記ポリマー組成物は、スチレン系ポリマーを含有することで相分離し易くなる。また、スチレン系ポリマーはエッチング耐性に優れるため、同時に含有される他のポリマーとのエッチングレートの差を十分確保できる。その結果、得られるパターンのLWR及びCDUをより低減させることができる。   At least one of the two or more polymers contained in the polymer composition is preferably a styrenic polymer. Since the styrenic polymer has particularly low compatibility with fluorine atom-containing polymers such as (meth) acrylic polymers and siloxane polymers, the polymer composition is easily phase-separated by containing the styrenic polymer. Moreover, since a styrene-type polymer is excellent in etching resistance, it can ensure the difference of an etching rate with the other polymer contained simultaneously. As a result, the LWR and CDU of the obtained pattern can be further reduced.

上記ポリマー組成物が含有する2種以上の互いに不相溶性のポリマーの組み合わせとしては、例えばフッ素原子含有(メタ)アクリル系ポリマーとフッ素原子非含有スチレン系ポリマーとの組み合わせ、フッ素原子含有シロキサン系ポリマーとフッ素原子非含有スチレン系ポリマーとの組み合わせ等が挙げられる。これらのうち、フッ素原子含有ポリメチルメタクリレートとフッ素原子非含有ポリスチレン、フッ素原子含有ポリシロキサンとフッ素原子非含有ポリスチレンの組み合わせが好ましい。   Examples of the combination of two or more incompatible polymers contained in the polymer composition include, for example, a combination of a fluorine atom-containing (meth) acrylic polymer and a fluorine atom-free styrene polymer, or a fluorine atom-containing siloxane polymer. And a combination of a fluorine atom-free styrene polymer and the like. Among these, a combination of fluorine atom-containing polymethyl methacrylate and fluorine atom-free polystyrene, or a combination of fluorine atom-containing polysiloxane and fluorine atom-free polystyrene is preferable.

<ポリマーの合成方法>
[重合反応によるポリマーの合成方法]
(メタ)アクリル系ポリマー等は、例えば所定の各構造単位に対応する単量体を、ラジカル重合開始剤を使用し、適当な溶媒中で重合することにより製造できる。例えば、単量体及びラジカル開始剤を含有する溶液を、反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法、単量体を含有する溶液と、ラジカル開始剤を含有する溶液とを各別に、反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法、各々の単量体を含有する複数種の溶液と、ラジカル開始剤を含有する溶液とを各別に、反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法等の方法で合成することが好ましい。
<Polymer synthesis method>
[Method of synthesizing polymer by polymerization reaction]
The (meth) acrylic polymer or the like can be produced, for example, by polymerizing a monomer corresponding to each predetermined structural unit in a suitable solvent using a radical polymerization initiator. For example, a method of dropping a solution containing a monomer and a radical initiator into a reaction solvent or a solution containing the monomer to cause a polymerization reaction, a solution containing the monomer, and a solution containing the radical initiator Separately, a method of dropping a reaction solvent or a monomer-containing solution into a polymerization reaction, a plurality of types of solutions containing each monomer, and a solution containing a radical initiator, It is preferable to synthesize by a method such as a method of dropping it into a reaction solvent or a solution containing a monomer to cause a polymerization reaction.

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

上記重合における反応温度は、ラジカル開始剤の種類に応じて適宜決定すればよいが、通常40℃〜150℃であり、50℃〜120℃が好ましい。反応時間としては、通常1時間〜48時間であり、1時間〜24時間が好ましい。   Although the reaction temperature in the said polymerization should just be suitably determined according to the kind of radical initiator, it is 40 to 150 degreeC normally, and 50 to 120 degreeC is preferable. The reaction time is usually 1 hour to 48 hours, preferably 1 hour to 24 hours.

上記重合に使用されるラジカル開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−シクロプロピルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)等が挙げられる。これらの開始剤は2種以上を混合して使用してもよい。   Examples of the radical initiator used in the polymerization include azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (2 -Cyclopropylpropionitrile), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis (2-methylpropionitrile) and the like. Two or more of these initiators may be mixed and used.

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

[縮合反応によるポリマーの合成方法]
シロキサン系ポリマー等は、単量体化合物を加水分解縮合することにより合成することができる。例えばシロキサン系ポリマーは、シラン化合物又は複数種のシラン化合物の混合物を、好ましくは適当な有機溶媒、水及び触媒の存在下において加水分解又は加水分解・縮合することにより合成できる。
[Polymer synthesis method by condensation reaction]
Siloxane polymers and the like can be synthesized by hydrolytic condensation of monomer compounds. For example, a siloxane-based polymer can be synthesized by hydrolyzing or hydrolyzing / condensing a silane compound or a mixture of a plurality of silane compounds, preferably in the presence of a suitable organic solvent, water and a catalyst.

各ポリマーのゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による重量平均分子量(Mw)としては、1,000〜100,000が好ましく、1,000〜50,000がより好ましく、1,000〜30,000がさらに好ましい。各ポリマーのMwを上記特定範囲とすることで、得られるパターンのLWR及びCDUよりを低減することができる。   As a weight average molecular weight (Mw) by gel permeation chromatography (GPC) of each polymer, 1,000-100,000 are preferable, 1,000-50,000 are more preferable, 1,000-30,000 are Further preferred. By setting the Mw of each polymer within the specific range, it is possible to reduce the LWR and CDU of the obtained pattern.

ポリマーのMwと数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)としては、通常1〜5であり、1〜3が好ましく、1〜2がより好ましい。Mw/Mnをこのような特定範囲とすることで、得られるパターンのLWR及びCDUを低減することができる。   As ratio (Mw / Mn) of Mw of a polymer and a number average molecular weight (Mn), it is 1-5 normally, 1-3 are preferable and 1-2 are more preferable. By setting Mw / Mn to such a specific range, the LWR and CDU of the obtained pattern can be reduced.

なお、Mw及びMnは、GPCカラム(G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本、以上東ソー社製)を用い、流量1.0mL/分、溶出溶媒テトラヒドロフラン、試料濃度1.0質量%、試料注入量100μL、カラム温度40℃の分析条件で、検出器として示差屈折計を使用し、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した値をいう。   Mw and Mn are GPC columns (2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL, manufactured by Tosoh Corporation), flow rate 1.0 mL / min, elution solvent tetrahydrofuran, sample concentration 1.0 mass%, sample A value measured by gel permeation chromatography (GPC) using a monodisperse polystyrene as a standard using a differential refractometer as a detector under the analysis conditions of an injection amount of 100 μL and a column temperature of 40 ° C.

<酸発生剤>
本発明に用いられるポリマー組成物は、熱酸発生剤、感放射線性酸発生剤等の酸発生剤をさらに含有することで、得られるパターンのLWR及びCDUをより優れた値とすることができる。熱酸発生剤、感放射線性酸発生剤としては、公知の化合物を用いることができる。なお、これらの化合物は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
酸発生剤の含量は、ポリマー組成物の全固形分を基準として、0.01質量%〜20質量%が好ましく、0.01質量%〜10質量%がより好ましく、0.01質量%〜5質量%がさらに好ましい。
<Acid generator>
The polymer composition used in the present invention can further increase the LWR and CDU of the resulting pattern by further containing an acid generator such as a thermal acid generator or a radiation sensitive acid generator. . Known compounds can be used as the thermal acid generator and radiation sensitive acid generator. In addition, these compounds may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more types.
The content of the acid generator is preferably 0.01% by mass to 20% by mass, more preferably 0.01% by mass to 10% by mass, based on the total solid content of the polymer composition, and 0.01% by mass to 5%. More preferred is mass%.

<界面活性剤>
本発明に用いられるポリマー組成物は、さらに界面活性剤を含有してもよい。本発明のポリマー組成物が界面活性剤を含有することで、基板等への塗布性を向上させることができる。
<Surfactant>
The polymer composition used in the present invention may further contain a surfactant. The application | coating property to a board | substrate etc. can be improved because the polymer composition of this invention contains surfactant.

界面活性剤としては公知の化合物を用いることができ、その含有量としては、得られるパターンのLWR及びCDUを低減する効果を確保する観点から、全ポリマー組成物に対して、0.0001質量部〜5質量部が好ましく、0.0001質量部〜1質量部がより好ましい。なお、これらの界面活性剤は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。   A known compound can be used as the surfactant, and the content thereof is 0.0001 parts by mass with respect to the total polymer composition from the viewpoint of ensuring the effect of reducing the LWR and CDU of the resulting pattern. -5 parts by mass is preferable, and 0.0001-1 part by mass is more preferable. In addition, these surfactants may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more types.

<溶媒>
本発明のポリマー組成物は、通常溶媒を含有する。上記溶媒としては、例えば上記ポリマーの合成方法において例示した溶媒と同様の溶媒を挙げることができる。これらのうちプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸ブチル、2−ヘプタノンが好ましい。これらの溶媒は単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。
<Solvent>
The polymer composition of the present invention usually contains a solvent. As said solvent, the solvent similar to the solvent illustrated in the synthesis | combining method of the said polymer can be mentioned, for example. Of these, propylene glycol monomethyl ether acetate, butyl acetate, and 2-heptanone are preferable. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

<ポリマー組成物の調製方法>
当該パターン形成方法に用いられるポリマー組成物は、例えば上記溶媒中で、2種以上のポリマー、酸発生剤等の成分を所定の割合で混合することにより調製できる。また、上記ポリマー組成物は、適当な溶媒に溶解又は分散させた状態に調製され使用され得る。
<Method for Preparing Polymer Composition>
The polymer composition used in the pattern forming method can be prepared, for example, by mixing components such as two or more kinds of polymers and acid generators in a predetermined ratio in the solvent. The polymer composition can be prepared and used in a state dissolved or dispersed in a suitable solvent.

<パターン>
本発明のパターンは、当該パターン形成方法により形成される。そのため、当該パターンは、LWR及びCDUを指標としたリソグラフィー特性に優れるため、半導体素子等の製造において好適に用いられる。なお、当該パターンは、当該パターン形成方法により得られるパターニングされた膜、基板等の物をさす。当該パターンについては、当該パターン形成方法における説明を適用することができる。
<Pattern>
The pattern of the present invention is formed by the pattern forming method. For this reason, the pattern is excellent in lithography characteristics using LWR and CDU as indices, and thus is suitably used in the manufacture of semiconductor elements and the like. In addition, the said pattern refers to things, such as a patterned film | membrane and a board | substrate obtained by the said pattern formation method. The description in the pattern forming method can be applied to the pattern.

<半導体素子>
本発明の半導体素子は当該パターンを有する。当該半導体素子は、当該パターンを有することで、その回路の集積度や記録密度を向上させることができるため、LED、太陽電池等の電子デバイスに好適に用いられる。
<Semiconductor element>
The semiconductor element of the present invention has the pattern. Since the semiconductor element has the pattern and can improve the degree of integration and recording density of the circuit, it is preferably used for electronic devices such as LEDs and solar cells.

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

[重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)]
重合体のMw及びMnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により東ソー社製のGPCカラム(G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本)を使用し、以下の条件により測定した。
溶離液:テトラヒドロフラン(和光純薬工業社)
流量:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
[Weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn)]
Mw and Mn of the polymer were measured by gel permeation chromatography (GPC) using Tosoh GPC columns (2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL) under the following conditions.
Eluent: Tetrahydrofuran (Wako Pure Chemical Industries)
Flow rate: 1.0 mL / min Sample concentration: 1.0% by mass
Sample injection volume: 100 μL
Detector: Differential refractometer Standard material: Monodisperse polystyrene

[低分子量成分含有量]
ポリマーの低分子量成分(分子量1,000未満の成分)の含有量(質量%)は、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて、ジーエルサイエンス社製Inertsil ODS−25μmカラム(4.6mmφ×250mm)を使用し、以下の条件により測定した。
溶離液:アクリロニトリル/0.1質量%リン酸水溶液
流量:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
[Low molecular weight component content]
The content (mass%) of the low molecular weight component (component of molecular weight less than 1,000) of the polymer is determined by using Inertsil ODS-25 μm column (4.6 mmφ × 250 mm) manufactured by GL Sciences, using high performance liquid chromatography (HPLC). Was measured under the following conditions.
Eluent: Acrylonitrile / 0.1% by mass phosphoric acid aqueous solution Flow rate: 1.0 mL / min Sample concentration: 1.0% by mass
Sample injection volume: 100 μL
Detector: Differential refractometer

13C−NMR分析]:
13C−NMR分析は、日本電子社製JNM−EX400を使用し、測定溶媒としてDMSO−dを使用して行った。ポリマーにおける各構造単位の含有率は、13C−NMRで得られたスペクトルにおける各構造単位に対応するピークの面積比から算出した。
[ 13 C-NMR analysis]:
13 C-NMR analysis was performed using JNM-EX400 manufactured by JEOL Ltd. and DMSO-d 6 as a measurement solvent. The content rate of each structural unit in a polymer was computed from the area ratio of the peak corresponding to each structural unit in the spectrum obtained by < 13 > C-NMR.

<ポリマーの合成>
ポリマーの合成に用いた単量体を下記に示す。
<Polymer synthesis>
The monomers used for polymer synthesis are shown below.

Figure 0005966779
Figure 0005966779

[合成例1]
構造単位(II)を与えるメタクリル酸(1,1,1−トリフルオロ−2−トリフルオロメチル−2−ヒドロキシ−4−ペンチル)エステル(M−2)46.95g、及び開始剤(2,2’−アゾビス−(2−メチルプロピオン酸メチル))6.91gをイソプロパノール100gに溶解させて単量体溶液を調製した。一方、温度計及び滴下漏斗を備えた500mLの三つ口フラスコにイソプロパノール50gを投入し、30分間窒素パージした。窒素パージ後、フラスコ内をマグネティックスターラーで攪拌しながら、80℃になるように加熱した。滴下漏斗を用い、予め調製しておいた上記単量体溶液を2時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに2時間反応を行った。その後、30℃以下に冷却して、ポリマー溶液を得た。得られたポリマー溶液を150gに濃縮した後、分液漏斗に移した。この分液漏斗にメタノール50gとn−ヘキサン600gを投入して分離させた後、下層液を回収した。この下層液をイソプロパノールで希釈して100gとし、再度、分液漏斗に移した。メタノール50gとn−ヘキサン600gを分液漏斗に投入して、分離させた後、下層液を回収した。溶媒を除去することにより、ポリマー(A−1)を得た。ポリマー(A−1)のMwは10,000であり、Mw/Mnは1.7であり、低分子量成分含有量は1.0質量%であった。
[Synthesis Example 1]
46.95 g of methacrylic acid (1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl-2-hydroxy-4-pentyl) ester (M-2) giving structural unit (II), and initiator (2,2 A monomer solution was prepared by dissolving 6.91 g of '-azobis- (methyl 2-methylpropionate)) in 100 g of isopropanol. Meanwhile, 50 g of isopropanol was charged into a 500 mL three-necked flask equipped with a thermometer and a dropping funnel, and purged with nitrogen for 30 minutes. After purging with nitrogen, the flask was heated to 80 ° C. while stirring with a magnetic stirrer. Using the dropping funnel, the monomer solution prepared in advance was added dropwise over 2 hours. After completion of dropping, the reaction was further continued for 2 hours. Then, it cooled to 30 degrees C or less, and obtained the polymer solution. The obtained polymer solution was concentrated to 150 g and then transferred to a separatory funnel. The separatory funnel was charged with 50 g of methanol and 600 g of n-hexane to separate them, and the lower layer liquid was recovered. This lower layer solution was diluted with isopropanol to 100 g, and again transferred to a separatory funnel. 50 g of methanol and 600 g of n-hexane were put into a separatory funnel and separated, and then the lower layer solution was recovered. The polymer (A-1) was obtained by removing the solvent. Mw of polymer (A-1) was 10,000, Mw / Mn was 1.7, and the content of low molecular weight components was 1.0% by mass.

[合成例2]
2,2−アゾビス(2−メチルイソプロピオン酸メチル)25.0gをメチルエチルケ
トン25.0gに溶解させて単量体溶液を調製した。一方、温度計及び滴下漏斗を備えた2,000mLの三つ口フラスコに、構造単位(I)を与えるメタクリル酸(1,1,1−3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル)エステル(M−1)195.4g、構造単位(II)を与える化合物(Mー2)104.6g、及びメチルエチルケトン575.0gを投入し、30分間窒素パージした。窒素パージ後、フラスコ内をマグネティックスターラーで撹拌しながら80℃になるように加熱した。滴下漏斗を用い、予め調製しておいた上記単量体溶液を5分かけて滴下し、6時間攪拌した。その後、30℃以下に冷却して共重合液を得た。得られた共重合液を600gに濃縮し、分液漏斗に移した。この分液漏斗に、メタノール193g及びn−ヘキサン1,542gを投入して分離させた後、下層液を回収した。回収した下層液にメチルエチルケトン117g及びn−ヘキサン1,870gを投入して分離させた後、下層液を回収した。さらに回収した下層液にメタノール93g、メチルエチルケトン77g及びn−ヘキサン1,238gを投入して分離させた後、下層液を回収した。溶媒を除去することにより、ポリマー(A−2)を得た。ポリマー(A−2)のMwは9,000であり、Mw/Mnは1.5であり、低分子量成分含有量は1.0質量%であった。また、13C−NMR分析の結果、ポリマー(A−2)における化合物(M−1)に由来する構造単位の含有率:化合物(M−2)に由来する構造単位の含有率は60.5モル%:39.5モル%であった。
[Synthesis Example 2]
A monomer solution was prepared by dissolving 25.0 g of 2,2-azobis (methyl 2-methylisopropionate) in 25.0 g of methyl ethyl ketone. On the other hand, methacrylic acid (1,1,1-3,3,3-hexafluoro-2-propyl) ester which gives structural unit (I) to a 2,000 mL three-necked flask equipped with a thermometer and a dropping funnel 195.4 g of (M-1), 104.6 g of compound (M-2) giving structural unit (II), and 575.0 g of methyl ethyl ketone were added and purged with nitrogen for 30 minutes. After purging with nitrogen, the inside of the flask was heated to 80 ° C. while stirring with a magnetic stirrer. Using the dropping funnel, the monomer solution prepared in advance was added dropwise over 5 minutes and stirred for 6 hours. Then, it cooled to 30 degrees C or less, and obtained the copolymer liquid. The obtained copolymer solution was concentrated to 600 g and transferred to a separatory funnel. The separatory funnel was charged with 193 g of methanol and 1,542 g of n-hexane and separated, and then the lower layer solution was recovered. After 117 g of methyl ethyl ketone and 1,870 g of n-hexane were added to the recovered lower layer solution and separated, the lower layer solution was recovered. Further, 93 g of methanol, 77 g of methyl ethyl ketone and 1,238 g of n-hexane were added to the recovered lower layer solution to separate them, and then the lower layer solution was recovered. The polymer (A-2) was obtained by removing the solvent. Mw of the polymer (A-2) was 9,000, Mw / Mn was 1.5, and the low molecular weight component content was 1.0% by mass. Moreover, as a result of 13 C-NMR analysis, the content of the structural unit derived from the compound (M-1) in the polymer (A-2): the content of the structural unit derived from the compound (M-2) was 60.5. Mole%: 39.5 mol%.

[合成例3]
窒素置換された石英製三口フラスコ内に、20質量%マレイン酸水溶液2.14g及び超純水139.6gを加えて65℃に加熱した。次いで、テトラメトキシシラン(M−3)25.7g、フッ素原子含有シラン化合物であるペンタフルオロフェニルプロピルトリメトキシシラン(M−4)50.2g、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート85.2gを混合した溶液を1時間かけて反応容器に滴下し、85℃で4時間撹拌した。この反応液を室温まで戻し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを200g加えた。次いで、固形分濃度が40質量%になるまで濃縮した後、再度プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを加えることで、1.3質量%のポリマー溶液(A−3)を得た。重合体(A−3)のMwは、2,500であった。
[Synthesis Example 3]
Into a nitrogen-substituted quartz three-necked flask, 2.14 g of a 20% by mass aqueous maleic acid solution and 139.6 g of ultrapure water were added and heated to 65 ° C. Next, a solution in which 25.7 g of tetramethoxysilane (M-3), 50.2 g of pentafluorophenylpropyltrimethoxysilane (M-4) which is a fluorine atom-containing silane compound, and 85.2 g of propylene glycol monomethyl ether acetate was mixed. The solution was added dropwise to the reaction vessel over 1 hour and stirred at 85 ° C. for 4 hours. The reaction solution was returned to room temperature, and 200 g of propylene glycol monomethyl ether acetate was added. Subsequently, after concentrating until solid content concentration became 40 mass%, the polymer solution (A-3) of 1.3 mass% was obtained by adding propylene glycol monomethyl ether acetate again. Mw of the polymer (A-3) was 2,500.

<評価用基板の作成>
12インチシリコンウェハ上に、有機系下層膜(ARC66、ブルワー・サイエンス社製)を、CLEAN TRACK ACT8(東京エレクトロン社製)を使用してスピンコートした後、205℃ベークして膜厚77nmの下層膜を形成した。形成した下層膜上に、メタクリル酸エステル系の酸解離性基含有ポリマー、感放射線性酸発生剤、酸拡散制御剤及び有機溶媒を含有するArF用レジスト組成物をスピンコートした後、PB(120℃、60秒)することにより膜厚60nmのレジスト膜を形成した。ArF液浸露光装置(NSR S610C、ニコン社製)を使用し、NA;1.30、CrossPole、σ=0.977/0.78の光学条件にて、マスクパターンを介して露光した。その後、115℃で60秒間PEBを行った後、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により、23℃で30秒間現像し、水洗し、乾燥することにより、プレパターン(40nmライン/90nmピッチ)を得た。続いて、このプレパターンに254nmの紫外光を150mJ/cm照射後、170℃で5分間ベークすることにより評価基板を得た。
<Creation of evaluation board>
A 12-inch silicon wafer was spin-coated with an organic underlayer film (ARC66, manufactured by Brewer Science) using CLEAN TRACK ACT8 (manufactured by Tokyo Electron), and then baked at 205 ° C. to form a lower layer having a thickness of 77 nm. A film was formed. After spin coating of the formed underlayer film with a resist composition for ArF containing a methacrylic acid ester-based acid dissociable group-containing polymer, a radiation sensitive acid generator, an acid diffusion controller, and an organic solvent, PB (120 (C, 60 seconds) to form a resist film having a thickness of 60 nm. Using an ArF immersion exposure apparatus (NSR S610C, manufactured by Nikon Corporation), exposure was performed through a mask pattern under optical conditions of NA; 1.30, CrossPole, and σ = 0.777 / 0.78. Thereafter, PEB was performed at 115 ° C. for 60 seconds, and then developed with a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23 ° C. for 30 seconds, washed with water, and dried to obtain a prepattern (40 nm line / 90 nm Pitch). Subsequently, the prepattern was irradiated with ultraviolet light of 254 nm at 150 mJ / cm 2 and then baked at 170 ° C. for 5 minutes to obtain an evaluation substrate.

<パターンの形成>
パターンの形成に用いたその他のポリマーを以下に示す。
<Pattern formation>
Other polymers used for forming the pattern are shown below.

<その他のポリマー>
A−4:ポリ(1−(4−ヒドロキシフェニル)エチル シルセスキオキサン−ラン−(1−(フェニル)エチル シルセスキオキサン(ポリ(HMBS50−r−MBS50
A−5:ポリスチレン(5.5k)
<Other polymers>
A-4: Poly (1- (4-hydroxyphenyl) ethyl silsesquioxane-lane- (1- (phenyl) ethyl silsesquioxane (poly (HMBS 50 -r-MBS 50 ))
A-5: Polystyrene (5.5k)

[実施例1]
ポリマー(A−1)とポリマー(A−5)とを質量比40:60で混合した1.3質量%プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を調製した。得られた溶液を孔径0.2μmのフィルターで濾過してポリマー組成物(J−1)を得た。上記組成物を上記評価用基板にスピンコート(3,000rpm/30秒)し、ホットプレート上で120℃、60秒間アニーリングした。続いて、シクロヘキサンを現像液とし、60秒浸漬させた後に、窒素フローでシクロヘキサンを乾燥させることでポリマー(A−5)を除去し、パターンを形成した。測長SEM(S9220、日立社製)で観測することにより、ライン幅(CD)、ライン幅のラフネス(LWR)及びライン幅のばらつき(CDU)を評価した。
[Example 1]
A 1.3 mass% propylene glycol monomethyl ether acetate solution in which the polymer (A-1) and the polymer (A-5) were mixed at a mass ratio of 40:60 was prepared. The obtained solution was filtered through a filter having a pore size of 0.2 μm to obtain a polymer composition (J-1). The composition was spin-coated (3,000 rpm / 30 seconds) on the evaluation substrate and annealed on a hot plate at 120 ° C. for 60 seconds. Then, after making cyclohexane into a developing solution and immersing for 60 seconds, the polymer (A-5) was removed by drying cyclohexane by a nitrogen flow, and the pattern was formed. The line width (CD), line width roughness (LWR), and line width variation (CDU) were evaluated by observing with a length measuring SEM (S9220, manufactured by Hitachi).

[実施例2〜3及び比較例1]
表1に示すポリマーを用いた以外は実施例1と同様の操作を行いパターンを形成した。
[Examples 2-3 and Comparative Example 1]
A pattern was formed in the same manner as in Example 1 except that the polymer shown in Table 1 was used.

<評価>
上記のように形成したレジストパターンについて、以下のように各種物性を評価した。結果を表1に合わせて示す。
<Evaluation>
Various physical properties of the resist pattern formed as described above were evaluated as follows. The results are shown in Table 1.

[Critical Dimension(CD)]
上記パターン形成方法により形成されたライン幅を計30個測長し、計30個の測長値の平均値を算出しCD(nm)とした。なお、ライン幅の測長には、測長SEM(S9220、日立社製)を用いた。
[Critical Dimension (CD)]
A total of 30 line widths formed by the pattern forming method were measured, and an average value of the total 30 measured values was calculated as CD (nm). A length measuring SEM (S9220, manufactured by Hitachi, Ltd.) was used for measuring the line width.

[Critical Dimension Uniformity(CDU)]
上記パターン形成方法により形成されたライン幅を計30個測長し、計30個の測長値の平均偏差を算出し、3倍した値をCDU(nm)とした。このCDUの値が2.5(nm)以下である場合を良好であると評価した。なお、ライン幅の測長には、測長SEM(S9220、日立社製)を用いた。
[Critical Dimension Uniformity (CDU)]
A total of 30 line widths formed by the above pattern formation method were measured, the average deviation of the total 30 measured values was calculated, and the value obtained by multiplying by 3 was defined as CDU (nm). The case where the value of this CDU was 2.5 (nm) or less was evaluated as good. A length measuring SEM (S9220, manufactured by Hitachi, Ltd.) was used for measuring the line width.

[Line Width Roughness(LWR)]
上記パターン形成方法により得られたラインパターンを、走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ製、CG4000)を用い、パターン上部から観察した。ライン幅を任意のポイントで計50点測定し、その測定ばらつきを3シグマとして算出した値をLWR(nm)とした。LWRの値が3.5(nm)以下である場合を良好と判断した。なお、ライン幅の測長には、測長SEM(S9220、日立社製)を用いた。
[Line Width Roughness (LWR)]
The line pattern obtained by the pattern formation method was observed from above the pattern using a scanning electron microscope (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, CG4000). A total of 50 line widths were measured at arbitrary points, and a value calculated by measuring the measurement variation as 3 sigma was defined as LWR (nm). The case where the value of LWR was 3.5 (nm) or less was judged as good. A length measuring SEM (S9220, manufactured by Hitachi, Ltd.) was used for measuring the line width.

Figure 0005966779
Figure 0005966779

表1に示されるように、本発明のレジストパターン形成方法により形成されるパターンは、LWR及びCDUが低減され、リソグラフィー特性に優れていることがわかった。   As shown in Table 1, it was found that the pattern formed by the resist pattern forming method of the present invention has reduced LWR and CDU and excellent lithography characteristics.

本発明のパターン形成方法によれば、LWR及びCDUが低減され、リソグラフィー特性に優れる微細パターンを形成することができる。そのため、本発明のパターン形成方法により形成されるパターンは、半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイスに好適に用いることができる。   According to the pattern forming method of the present invention, LWR and CDU are reduced, and a fine pattern having excellent lithography characteristics can be formed. Therefore, the pattern formed by the pattern forming method of the present invention can be suitably used for various electronic devices such as semiconductor devices and liquid crystal devices.

101.基板
102.下層膜
103.プレパターン
104.塗膜
105.相分離膜
105a.ポリマー相
105b.ポリマー相
101. Substrate 102. Underlayer film 103. Pre-pattern 104. Coating film 105. Phase separation membrane 105a. Polymer phase 105b. Polymer phase

Claims (4)

(1)2種以上のポリマーを含有する組成物を用い、基板上に相分離膜を形成する工程、及び
(2)上記相分離膜の一部の相を除去する工程
を含むパターン形成方法であって、
上記2種以上のポリマーが、フッ素原子含有ポリマー及びフッ素原子非含有スチレン系ポリマーの組み合わせを含み、
上記フッ素原子含有ポリマーが、(メタ)アクリル系ポリマー又はシロキサン系ポリマーであり、
上記(メタ)アクリル系ポリマーが、下記式(1)で表される構造単位(I)及び下記式(2)で表される構造単位(II)からなる群より選択される少なくとも1種の構造単位を有し、
上記シロキサン系ポリマーが、下記式(3)で表されるシラン化合物のみからなる加水分解縮合物又は下記式(3)で表されるシラン化合物を含む複数種のシラン化合物の混合物の加水分解縮合物であることを特徴とするパターン形成方法。
Figure 0005966779
(式(1)中、R は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。R は、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数4〜20の脂環式基である。但し、上記アルキル基及び脂環式基が有する水素原子の少なくとも1つは、フッ素原子又はフッ素原子を有する置換基で置換されている。
式(2)中、R は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。R は、(k+1)価の連結基である。Xは、フッ素原子を有する2価の連結基である。R は、水素原子又は有機基である。kは、1〜3の整数である。但し、kが2以上の場合、複数のX及びR は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。)
Figure 0005966779
(式(3)中、R は、炭素数1〜6のアルキル基である。R は、フッ素原子又は有機基である。pは1〜3の整数である。但し、R 及びR が複数となる場合、複数のR 及びR はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。また、R の少なくとも1つはフッ素原子又はフッ素原子を有する基である。)
(1) A pattern forming method including a step of forming a phase separation film on a substrate using a composition containing two or more kinds of polymers, and (2) a step of removing a part of the phase separation film. There,
The two or more polymer over comprises a combination of a fluorine atom-containing polymer and a fluorine atom-free styrene polymer,
The fluorine atom-containing polymer is a (meth) acrylic polymer or a siloxane polymer,
The (meth) acrylic polymer is at least one structure selected from the group consisting of a structural unit (I) represented by the following formula (1) and a structural unit (II) represented by the following formula (2): Have units,
The siloxane polymer is a hydrolysis condensate consisting of only a silane compound represented by the following formula (3) or a mixture of a plurality of silane compounds containing a silane compound represented by the following formula (3). The pattern formation method characterized by these.
Figure 0005966779
(In Formula (1), R 1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 2 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alicyclic group having 4 to 20 carbon atoms. However, at least one of the hydrogen atoms of the alkyl group and the alicyclic group is substituted with a fluorine atom or a substituent having a fluorine atom.
In Formula (2), R 3 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 4 is a (k + 1) -valent linking group. X is a divalent linking group having a fluorine atom. R 5 is a hydrogen atom or an organic group. k is an integer of 1 to 3. However, when k is 2 or more, the plurality of X and R 5 may be the same or different. )
Figure 0005966779
(In the formula (3), R 6 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. R 7 is a fluorine atom or an organic group. P is an integer of 1 to 3. However, R 6 and R When a plurality of 7 are present, the plurality of R 6 and R 7 may be the same or different from each other, and at least one of R 7 is a fluorine atom or a group having a fluorine atom.)
上記相分離膜の一部の相の除去を、湿式現像により行う請求項1に記載のパターン形成方法。 The pattern forming method according to claim 1 , wherein a part of the phase separation film is removed by wet development. 上記(1)工程前に、
(0−1)基板上に下層膜を形成する工程、及び
(0−2)上記下層膜上に上記基板に対して略垂直な側面を有するプレパターンを形成する工程
をさらに有し、
上記(1)工程における相分離膜を、上記プレパターンによって区切られた上記下層膜上の領域に形成し、かつ
上記(2)工程において、相分離膜の一部の相に加えプレパターンを除去する請求項1又は請求項2に記載のパターン形成方法。
Before step (1) above,
(0-1) a step of forming a lower layer film on the substrate; and (0-2) a step of forming a pre-pattern having a side surface substantially perpendicular to the substrate on the lower layer film,
The phase separation membrane in the step (1) is formed in a region on the lower layer film separated by the prepattern, and the prepattern is removed in addition to a part of the phase separation membrane in the step (2). The pattern forming method according to claim 1 or 2 .
上記プレパターンの除去を、湿式現像により行う請求項3に記載のパターン形成方法。 The pattern forming method according to claim 3 , wherein the prepattern is removed by wet development.
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