JP2006131739A - Manufacturing process of resist polymer - Google Patents

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Akira Momose
陽 百瀬
Takashi Mihashi
隆史 三橋
Atsushi Otake
敦 大竹
Terushi Ueda
昭史 上田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing process of a resist polymer which exhibits high sensitivity and resolution, when used in a resist composition for DUV excimer laser lithography, electron ray lithography or the like and an excellent storage stability, when formulated in a resist composition, a resist composition containing the resist polymer obtained by the process and a method of patterning using the resist composition. <P>SOLUTION: The manufacturing process relates to the manufacture of a resist polymer containing constitutional unit (A1) expressed by formula (1) and having a partial charge of at least one hydrogen atom of the methyl group of group A of ≥0.150. The manufacturing process of the resist polymer comprises adding the polymer solution obtained by solution polymerization to at least one kind of organic medium selected from hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, nitro compounds, nitriles, ethers, ketones, esters and carbonates and precipitating or re-precipitating the polymer. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、レジスト用重合体の製造方法およびレジスト組成物に関し、特に、エキシマレーザーあるいは電子線を使用する微細加工に好適な化学増幅型レジスト組成物に関する。   The present invention relates to a method for producing a resist polymer and a resist composition, and more particularly to a chemically amplified resist composition suitable for fine processing using an excimer laser or an electron beam.

近年、半導体素子や液晶素子の製造における微細加工の分野においては、リソグラフィー技術の進歩により急速に微細化が進んでいる。その微細化の手法としては、一般に、照射光の短波長化が用いられ、具体的には、従来のg線(波長:438nm)、i線(波長:365nm)に代表される紫外線からDUV(Deep Ultra Violet)へと照射光が変化してきている。   In recent years, in the field of microfabrication in the manufacture of semiconductor elements and liquid crystal elements, miniaturization has rapidly progressed due to advances in lithography technology. As a method for miniaturization, generally, a shorter wavelength of irradiation light is used. Specifically, from conventional ultraviolet rays typified by g-line (wavelength: 438 nm) and i-line (wavelength: 365 nm) to DUV ( The irradiation light is changing to Deep Ultra Violet.

現在では、KrFエキシマレーザー(波長:248nm)リソグラフィー技術が市場に導入され、さらなる短波長化を図ったArFエキシマレーザー(波長:193nm)リソグラフィー技術およびF2エキシマレーザー(波長:157nm)リソグラフィー技術が研究されている。さらに、最近はこれらの液浸リソグラフィー技術も研究されている。また、これらとは若干異なるタイプのリソグラフィー技術として、電子線リソグラフィー技術についても精力的に研究されている。 At present, KrF excimer laser (wavelength: 248 nm) lithography technology has been introduced to the market, and ArF excimer laser (wavelength: 193 nm) lithography technology and F 2 excimer laser (wavelength: 157 nm) lithography technology for further shortening of wavelength have been studied. Has been. Recently, these immersion lithography techniques have also been studied. In addition, an electron beam lithography technique has been energetically studied as a slightly different type of lithography technique.

このような短波長の照射光あるいは電子線に対する高解像度のレジストとして、光酸発生剤を含有する「化学増幅型レジスト」が提唱され、現在、この化学増幅型レジストの改良および開発が精力的に進められている。   As a high-resolution resist for such short-wavelength irradiation light or electron beam, a “chemically amplified resist” containing a photoacid generator has been proposed. At present, improvements and development of this chemically amplified resist are energetically active. It is being advanced.

例えば、ArFエキシマレーザーリソグラフィーにおいて使用されるレジスト樹脂として、波長193nmの光に対して透明なアクリル系樹脂が注目されている。このようなアクリル系樹脂の中で、酸の作用により脱離するアセタール構造を有する重合体は、レジスト組成物とした際の感度あるいは解像度に優れ、注目されている。   For example, as a resist resin used in ArF excimer laser lithography, an acrylic resin that is transparent with respect to light having a wavelength of 193 nm has attracted attention. Among such acrylic resins, a polymer having an acetal structure that is eliminated by the action of an acid is attracting attention because of its excellent sensitivity or resolution when used as a resist composition.

例えば、カルボン酸とビニルエーテルから合成された、酸の作用により脱離するアセタール構造を有する単量体を用いて得られる感光性樹脂が特許文献1等に開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a photosensitive resin obtained by using a monomer having an acetal structure that is synthesized from a carboxylic acid and vinyl ether and is eliminated by the action of an acid.

しかしながら、酸の作用により脱離するアセタール構造における水素原子の部分電荷が大きい場合、溶液重合法により得られた重合体溶液から沈殿あるいは再沈殿により重合体を回収する際に、回収溶剤としてリグロインなどの溶解度パラメーターの小さな溶剤を使用すると、オリゴマー成分が多量に残存する。そのため、この樹脂をレジスト組成物として使用した場合、レジストの解像性やパターン形状へ悪影響を及ぼすことがある。   However, when the partial charge of hydrogen atoms in the acetal structure that is eliminated by the action of acid is large, when recovering the polymer by precipitation or reprecipitation from the polymer solution obtained by the solution polymerization method, ligroin as a recovery solvent When a solvent having a small solubility parameter is used, a large amount of oligomer components remain. Therefore, when this resin is used as a resist composition, the resolution and pattern shape of the resist may be adversely affected.

一方、回収溶剤としてメタノールや水などの溶解度パラメーターの大きな溶剤を使用すると、アセタール構造が脱離して、重合体中にカルボン酸が発生してしまう可能性がある。この重合体をレジスト組成物とした場合、レジスト組成物の保存中に、重合体中に存在するカルボン酸により、酸脱離性基の脱離反応を促進し、感度が変化するなどレジスト性能の劣化を引き起こす恐れがある。
特許第2907144号公報
On the other hand, when a solvent having a large solubility parameter such as methanol or water is used as the recovery solvent, the acetal structure may be eliminated and carboxylic acid may be generated in the polymer. When this polymer is used as a resist composition, during the preservation of the resist composition, the carboxylic acid present in the polymer promotes the elimination reaction of the acid-eliminable group and changes the sensitivity. May cause deterioration.
Japanese Patent No. 2907144

本発明は、DUVエキシマレーザーリソグラフィーあるいは電子線リソグラフィー等においてレジスト組成物に用いた場合に、高感度、高解像度であり、レジスト組成物としたときの保存安定性に優れたレジスト用重合体を製造する方法、この方法で得られたレジスト用重合体を含むレジスト組成物、および、このレジスト組成物を用いたパターン製造方法を提供することを目的とする。   The present invention produces a resist polymer having high sensitivity and high resolution when used as a resist composition in DUV excimer laser lithography or electron beam lithography, and having excellent storage stability when used as a resist composition. It is an object of the present invention to provide a resist composition containing a resist polymer obtained by this method, and a pattern production method using this resist composition.

本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検討し、特に、レジスト用重合体の構成単位および溶液重合法により得られたレジスト用重合体溶液から重合体を回収する際の回収溶剤に着目し、その結果、特定の回収溶剤、特定の酸脱離性基を有する構成単位を含有するレジスト用重合体の製造方法、この製造方法で得られたレジスト用重合体をレジスト組成物に用いることにより、レジスト組成物としたときの保存安定性に優れることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、
〔1〕 下記式(1)
The present inventors have intensively studied to achieve the above object, and in particular, pay attention to the constituent unit of the resist polymer and the recovery solvent when recovering the polymer from the resist polymer solution obtained by the solution polymerization method. As a result, a specific recovery solvent, a method for producing a resist polymer containing a structural unit having a specific acid-eliminable group, and using a resist polymer obtained by this production method for a resist composition The present inventors have found that the composition has excellent storage stability when used as a resist composition, and has completed the present invention.
That is, the present invention
[1] The following formula (1)

Figure 2006131739
Figure 2006131739

(式(1)中、R11は水素原子またはメチル基を表す。Zは単結合、アルカンから誘導される2〜4価の基、炭素数4〜20の2〜4価の脂環式炭化水素基、−C(=O)−、−S(=O)2−、またはこれらを組み合わせた2〜4価の基を表し、nは1〜3の整数を表す。Aはメチル基、R14は炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基もしくはその誘導体または炭素数1〜5の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を表す。)
で表され、かつ、基Aのメチル基の水素原子の少なくとも1つが0.150以上の部分電荷を持つ構成単位(A1)を含有するレジスト用重合体の製造方法であって、溶液重合法により生成した重合体溶液を、炭化水素、ハロゲン化炭化水素、ニトロ化合物、ニトリル、エーテル、ケトン、エステル、カーボネートから選ばれる少なくとも1種以上の有機溶媒中に添加することにより沈殿又は再沈殿して得られることを特徴とするレジスト用重合体の製造方法;
(In the formula (1), R 11 represents a hydrogen atom or a methyl group. Z represents a single bond, a divalent to tetravalent group derived from an alkane, or a divalent to tetravalent alicyclic carbon atom having 4 to 20 carbon atoms. Represents a hydrogen group, —C (═O) —, —S (═O) 2 —, or a combination thereof, or a bivalent to tetravalent group, n represents an integer of 1 to 3, A represents a methyl group, R 14 represents a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms or a derivative thereof, or a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
And at least one hydrogen atom of the methyl group of the group A is a method for producing a resist polymer containing a structural unit (A1) having a partial charge of 0.150 or more, which is obtained by a solution polymerization method. The resulting polymer solution is precipitated or re-precipitated by adding it to at least one organic solvent selected from hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, nitro compounds, nitriles, ethers, ketones, esters, and carbonates. A method for producing a resist polymer, wherein:

〔2〕 前記の沈殿又は再沈殿溶媒として用いる有機溶媒のFedorsの方法による溶解度パラメーターの値が7.0(cal/cm3)1/2 〜14.0(cal/cm3)1/2[14.3MPa1/2 〜28.6MPa1/2 ]の範囲である〔1〕のレジスト用重合体の製造方法; [2] The solubility parameter according to the Fedors method of the organic solvent used as the precipitation or reprecipitation solvent is 7.0 (cal / cm 3 ) 1/2 to 14.0 (cal / cm 3 ) 1/2 [ 14.3 MPa 1/2 to 28.6 MPa 1/2 ] [1] method for producing a resist polymer according to the present invention;

〔3〕 さらに、下記式(4−1)〜(4−5)からなる群より選ばれる少なくとも1種であるラクトン骨格を有する構成単位(B)を含む〔1〕または〔2〕に記載のレジスト用重合体の製造方法; [3] The method according to [1] or [2], further comprising a structural unit (B) having a lactone skeleton that is at least one selected from the group consisting of the following formulas (4-1) to (4-5): Method for producing resist polymer;

Figure 2006131739
Figure 2006131739

(上記式中、R41、R42、R43、R44、R51、R61及びR71はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基を表し、R401、R402、R201、R202、R203、R204、R91、R92、R93、R94、A1、A2、A3、A4はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基または炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基を表し、X41、X42、X43、X44は、置換基としてヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基、シアノ基およびアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基、またはアミノ基を表し、n41,n42,n43,n44は0〜4の整数を表す。n41,n42,n43,n44が2以上の場合には、X41、X642、X43、X44はそれぞれ複数の異なる基を有することも含む。Y11、Y21、Y31はそれぞれ独立に−CH2−または−CO−O−を表し、そのうち少なくとも一つは−CO−O−を表す。iは0または1を表し、m,m1は1または2を表す。R401とR402(i=1の場合)、R91とR92(m1=1の場合)とが一緒になって炭素数2〜6のメチレン鎖[−(CH2)j−(jは2〜6の整数を表す)]又は−O−、−S−、−NH−を含む炭素数1〜6のメチレン鎖[−(CH2)k−(kは1〜6の整数を表す)]を形成しても良く、R91同士またはR92同士(m1=2の場合)、A1とA2、A3とA4とが一緒になって−O−、−S−、−NH−を含んでいても良い炭素数1〜6のメチレン鎖[−(CH2)l−(lは1〜6の整数を表す)]または−O−、−S−、−NH−を形成しても良い。) (In the above formula, R 41 , R 42 , R 43 , R 44 , R 51 , R 61 and R 71 each independently represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 401 , R 402 , R 201 , R 202 , R 203, R 204, R 91, R 92, R 93, R 94, a 1, a 2, a 3, a 4 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, hydroxy groups Represents a carboxy group or a carboxy group esterified with an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, and X 41 , X 42 , X 43 and X 44 are each a hydroxy group, a carboxy group, or an acyl having 1 to 6 carbon atoms as a substituent. A carbon number which may have at least one group selected from the group consisting of a group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a carboxy group esterified with an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, a cyano group and an amino group 1-6 linear or branched alkyl groups, hydroxy , A carboxy group, an acyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a carboxy group esterified with an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, or an amino group, n41, n42, n43, n44 .n41 is an integer of 0~4, n42, n43, when n44 is 2 or more, X 41, X 642, X 43, X 44 comprises also each have a plurality of different groups .Y 11, Y 21 and Y 31 each independently represent —CH 2 — or —CO—O—, of which at least one represents —CO—O—, i represents 0 or 1, and m and m1 represent 1 or 2 R 401 and R 402 (when i = 1), R 91 and R 92 (when m1 = 1) are taken together to form a methylene chain having 2 to 6 carbon atoms [— (CH 2 ) j − (J represents an integer of 2 to 6)] or a methylene chain having 1 to 6 carbon atoms including —O—, —S—, and —NH— [— (C 2) k - (k may form a representative) an integer of 1-6, in the case of R 91 s or R 92 together (m1 = 2), and A 1 and A 2, A 3 and A 4 Together may contain —O—, —S—, —NH—, methylene chain having 1 to 6 carbon atoms [— (CH 2 ) 1 — (l represents an integer of 1 to 6)] Or -O-, -S-, or -NH- may be formed.)

〔4〕 さらに、下記式(5−1)〜(5−7)からなる群より選ばれる少なくとも1種である親水性基を有する構成単位(C)を含む前記〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載のレジスト用重合体の製造方法; [4] Further, in any one of the above [1] to [3], which further comprises a structural unit (C) having a hydrophilic group that is at least one selected from the group consisting of the following formulas (5-1) to (5-7) A method for producing a resist polymer according to any one of the above;

Figure 2006131739
Figure 2006131739

(上記式中、R51、R52、R53、R54、R55、R56、R57はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基を表し、R501、R502、R503、R506はそれぞれ独立に水素原子または炭素数1〜3のアルキル基を表し、R504、R505はそれぞれ独立に炭素数1〜3のアルキル基を表し、R531、R532、R533、R534、R535、R536はそれぞれ独立に水素原子または炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐アルキル基を表し、R571、R572は炭素数4〜16の橋かけ環式炭化水素基、または炭素数4〜16の橋かけ環式炭化水素基を有する炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐アルキル基を示し、R571とR572が結合している炭素原子とともに炭素数4〜16の橋かけ環式炭化水素基を形成していてもよい。W1、W2、W3はそれぞれ独立に−O−、−S−、−NH−または鎖長1〜6のメチレン鎖[−(CH2)t−(tは1〜6の整数を表す)]を表し、X51、X52、X53、X54、X55、X56、X57はそれぞれ独立に、置換基として−C(CF3)2−OH、ヒドロキシ基、シアノ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基およびアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐アルキル基、−C(CF3)2−OH、ヒドロキシ基、シアノ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基またはアミノ基を表し、n51,n52,n53,n54,n55,n56は1〜4の整数を表し、q1,q2は0または1を表す。なお、n51,n52,n53,n54,n55,n56が2以上の場合には、X51、X52、X53、X54、X55、X56はそれぞれ複数の異なる基を有することも含む。
ここでR571、R572のアルキル基、橋かけ環式炭化水素基は炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐アルキル基を有していても良く、また、ヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数2〜6のアシル基または炭素数1〜6のアルコールとエステル化されたカルボキシ基を有していても良い。)
(In the above formula, R 51 , R 52 , R 53 , R 54 , R 55 , R 56 , R 57 each independently represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 501 , R 502 , R 503 , R 506 are each Independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, R 504 and R 505 each independently represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 531 , R 532 , R 533 , R 534 , R 535 , R 536 each independently represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, R 571 and R 572 are bridged cyclic hydrocarbon groups having 4 to 16 carbon atoms, or 4 to 4 carbon atoms A straight chain or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms having 16 bridged cyclic hydrocarbon groups, and a bridged cyclic carbonization having 4 to 16 carbon atoms together with the carbon atom to which R 571 and R 572 are bonded A hydrogen group may be formed, and W 1 , W 2 , and W 3 are each independently —O—, —S—, -NH- or a methylene chain having a chain length of 1 to 6 [-(CH 2 ) t- (t represents an integer of 1 to 6)], X 51 , X 52 , X 53 , X 54 , X 55 , X 56 and X 57 each independently represent —C (CF 3 ) 2 —OH, a hydroxy group, a cyano group, a carboxy group, an acyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alcohol having 1 to 6 carbon atoms as a substituent. of carboxy group and a linear or branched alkyl group having at least one carbon atoms which may have a group 1 to 6 chosen from the group consisting of amino groups, -C (CF 3) 2 -OH , hydroxy group , A cyano group, a carboxy group, an acyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a carboxy group or an amino group esterified with an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, n51, n52, n53 , N54, n55, and n56 represent an integer of 1 to 4. q1, q2 represents 0 or 1. Incidentally, n51, n52, n53, n54 , n55, when n56 is 2 or more, X 51, X 52, X 53, X 54, X 55, X 56 are each It includes having a plurality of different groups.
Here, the alkyl group of R 571 and R 572 and the bridged cyclic hydrocarbon group may have a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and may be a hydroxy group, a carboxy group, or a carbon number of 2 It may have a carboxy group esterified with an acyl group of -6 or an alcohol having 1 to 6 carbon atoms. )

〔5〕 前記〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の方法によって製造されたレジスト用重合体; [5] A resist polymer produced by the method according to any one of [1] to [4];

〔6〕 前記〔5〕に記載のレジスト用重合体を含有するレジスト組成物; [6] A resist composition containing the resist polymer according to [5];

〔7〕 前記〔6〕に記載のレジスト組成物を被加工基板上に塗布する工程と、250nm以下の波長の光で露光する工程と、現像液を用いて現像する工程とを含むパターン製造方法;
に関する。
[7] A pattern manufacturing method including a step of applying the resist composition according to [6] onto a substrate to be processed, a step of exposing with light having a wavelength of 250 nm or less, and a step of developing using a developer. ;
About.

本発明のレジスト用重合体およびレジスト組成物は、高感度、高解像度であり、レジスト組成物としたときの保存安定性に優れるため、高精度の微細なレジストパターンを製造することができる。そのため、本発明のレジスト用重合体およびレジスト組成物は、DUVエキシマレーザーリソグラフィー、これらの液浸リソグラフィーおよび電子線リソグラフィー、特にArFエキシマレーザーリソグラフィーおよびこの液浸リソグラフィーに好適に用いることができる。   Since the resist polymer and resist composition of the present invention have high sensitivity and high resolution and are excellent in storage stability when used as a resist composition, a highly accurate fine resist pattern can be produced. Therefore, the resist polymer and resist composition of the present invention can be suitably used for DUV excimer laser lithography, these immersion lithography and electron beam lithography, particularly ArF excimer laser lithography, and this immersion lithography.

本発明のレジスト用重合体について説明する。
本発明のレジスト用重合体は、少なくとも、上記式(1)で表され、かつ、基Aで表されるメチル基の水素原子の少なくとも1つが0.150以上の部分電荷を持つ構成単位(A1)(以下、「部分電荷が0.150以上の酸脱離性基を有する構成単位(A1)」と言う。)を含有する。ここで「酸脱離性基」とは、酸の作用により分解または脱離する基をいう。
The resist polymer of the present invention will be described.
The resist polymer of the present invention comprises at least a structural unit (A1) represented by the above formula (1) and having at least one hydrogen atom of a methyl group represented by the group A having a partial charge of 0.150 or more. (Hereinafter referred to as “structural unit (A1) having an acid leaving group having a partial charge of 0.150 or more”). Here, the “acid leaving group” means a group that decomposes or leaves by the action of an acid.

各原子の部分電荷は、一般的に、公知の量子力学的、経験的な方法、あるいは半経験的な方法によって計算できる。中でも、半経験的な分子軌道法(MO法)を用いた計算方法が好ましく、MOPACが特に好ましい。より具体的には、富士通製分子モデリングソフト「CAChe WorkSystm Pro Version 6.01」を使用し、まずPM5法によるMOPACを用いて分子の最安定化構造を計算した後、注目している基Aのメチル基の3つの水素原子の部分電荷を求めることが好ましい。部分電荷は、電子電荷の単位で表され、通常−1から+1の範囲となる。   The partial charge of each atom can generally be calculated by known quantum mechanical, empirical or semi-empirical methods. Among them, a calculation method using a semi-empirical molecular orbital method (MO method) is preferable, and MOPAC is particularly preferable. More specifically, using the molecular modeling software “CAChe WorkSystm Pro Version 6.01” manufactured by Fujitsu, the most stabilized structure of the molecule was first calculated using MOPAC using the PM5 method, and then the methyl group of the group A of interest. It is preferable to obtain partial charges of the three hydrogen atoms. The partial charge is expressed in units of electronic charge and is usually in the range of −1 to +1.

また、本発明の部分電荷が0.150以上の酸脱離性基を有する構成単位(A1)は、後述する酸脱離性基と比較して、その酸脱離能が高いため、構成単位(A1)を含む重合体をレジスト組成物として使用した場合に、高い感度を有するため、半導体製造のスループットが向上できる。   In addition, the structural unit (A1) having an acid-eliminable group having a partial charge of 0.150 or more according to the present invention has a higher acid-eliminating ability than an acid-eliminable group described later, so When the polymer containing (A1) is used as a resist composition, it has high sensitivity, so that the throughput of semiconductor manufacturing can be improved.

また、本発明のレジスト用重合体は、上記の酸脱離性基を有する構成単位(A)以外に、ラクトン骨格を有する構成単位(B)および/または親水性基を有する構成単位(C)とを含有することが好ましい。ここで、「親水性基」とは、−C(CF3)2−OH、ヒドロキシ基、シアノ基、炭素数1〜6のアルコキシ基、カルボキシ基、アミノ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基をいう。 In addition to the structural unit (A) having an acid leaving group, the resist polymer of the present invention has a structural unit (B) having a lactone skeleton and / or a structural unit (C) having a hydrophilic group. It is preferable to contain. Here, the “hydrophilic group” refers to —C (CF 3 ) 2 —OH, a hydroxy group, a cyano group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a carboxy group, an amino group, and an acyl group having 1 to 6 carbon atoms. And a carboxy group esterified with an alcohol having 1 to 6 carbon atoms.

さらに、本発明のレジスト用重合体は、上記の部分電荷が0.150以上の酸脱離性基を有する構成単位(A1)以外の、上記式(1)で表される酸脱離性基を有する構成単位(A2)(以下、単に「酸脱離性基を有する構成単位(A2)」と言う。)を含有していてもよい。   Furthermore, the resist polymer of the present invention comprises an acid leaving group represented by the above formula (1) other than the structural unit (A1) having an acid leaving group having a partial charge of 0.150 or more. May be contained (hereinafter simply referred to as “structural unit (A2) having an acid-eliminable group”).

そして、本発明のレジスト用重合体は、上記の部分電荷が0.150以上の酸脱離性基を有する構成単位(A1)と酸脱離性基を有する構成単位(A2)以外の酸脱離性基を有する構成単位(D)(以下、「その他の酸脱離性基を有する構成単位(D)」と言う。)を含有していてもよい。   The resist polymer of the present invention comprises an acid detachment other than the structural unit (A1) having an acid leaving group having a partial charge of 0.150 or more and the structural unit (A2) having an acid leaving group. A structural unit (D) having a releasing group (hereinafter referred to as “structural unit (D) having other acid-eliminable group”) may be contained.

本発明のレジスト用重合体中の部分電荷が0.150以上の酸脱離性基を有する構成単位(A1)と、酸脱離性基を有する構成単位(A2)と、その他の酸脱離性基を有する構成単位(D)との総和の比率は、感度および解像度の点から、合計で、30モル%以上が好ましく、35モル%以上がより好ましい。また、本発明のレジスト用重合体中の部分電荷が0.150以上の酸脱離性基を有する構成単位(A1)と、酸脱離性基を有する構成単位(A2)と、その他の酸脱離性基を有する構成単位(D)との総和の比率は、基板表面等への密着性の点から、合計で、60モル%以下が好ましく、55モル%以下がより好ましく、50モル%以下がさらに好ましい。   In the resist polymer of the present invention, the structural unit (A1) having an acid leaving group having a partial charge of 0.150 or more, the structural unit (A2) having an acid leaving group, and other acid eliminations. The total ratio with the structural unit (D) having a sex group is preferably 30 mol% or more, and more preferably 35 mol% or more in total from the viewpoint of sensitivity and resolution. Further, in the resist polymer of the present invention, the structural unit (A1) having an acid leaving group having a partial charge of 0.150 or more, the structural unit (A2) having an acid leaving group, and other acids The total ratio with the structural unit (D) having a leaving group is preferably 60 mol% or less, more preferably 55 mol% or less, and more preferably 50 mol% in terms of adhesion to the substrate surface or the like. The following is more preferable.

本発明のレジスト用重合体中の部分電荷が0.150以上の酸脱離性基を有する構成単位(A1)と、酸脱離性基を有する構成単位(A2)および、その他の酸脱離性基を有する構成単位(D)との比率は、感度および解像度の点から、5モル%/95モル%〜100モル%/0モル%の範囲が好ましく、10モル%/90モル%〜100モル%/0モル%の範囲がより好ましい。   The structural unit (A1) having an acid leaving group having a partial charge of 0.150 or more, the structural unit (A2) having an acid leaving group, and other acid elimination in the resist polymer of the present invention The ratio with the structural unit (D) having a functional group is preferably in the range of 5 mol% / 95 mol% to 100 mol% / 0 mol%, from the viewpoint of sensitivity and resolution, and is preferably 10 mol% / 90 mol% to 100 mol%. The range of mol% / 0 mol% is more preferable.

本発明のレジスト用重合体中のラクトン骨格を有する構成単位(B)の比率は、基板表面等への密着性の点から、合計で、30モル%以上が好ましく、35モル%以上がより好ましい。また、本発明のレジスト用重合体中のラクトン骨格を有する構成単位(B)の比率は、感度および解像度の点から、合計で、60モル%以下が好ましく、55モル%以下がより好ましく、50モル%以下がさらに好ましい。   The ratio of the structural unit (B) having a lactone skeleton in the resist polymer of the present invention is preferably 30 mol% or more in total, more preferably 35 mol% or more, from the viewpoint of adhesion to the substrate surface or the like. . In addition, the ratio of the structural unit (B) having a lactone skeleton in the resist polymer of the present invention is preferably 60 mol% or less, more preferably 55 mol% or less in total from the viewpoint of sensitivity and resolution. The mol% or less is more preferable.

本発明のレジスト用重合体中の親水性基を有する構成単位(C)の比率は、パターン形状安定性の点から、合計で、5〜30モル%以上が好ましく、10〜25モル%以上がより好ましい。   The ratio of the structural unit (C) having a hydrophilic group in the resist polymer of the present invention is preferably 5 to 30 mol% or more in total, and 10 to 25 mol% or more in terms of pattern shape stability. More preferred.

親水性基を有する構成単位(C)が酸により脱離する保護基を有している場合、より優れた感度を有する。   When the structural unit (C) having a hydrophilic group has a protecting group that is eliminated by an acid, the sensitivity is more excellent.

部分電荷が0.150以上の酸脱離性基を有する構成単位(A1)および、酸脱離性基を有する構成単位(A2)について説明する。   The structural unit (A1) having an acid leaving group having a partial charge of 0.150 or more and the structural unit (A2) having an acid leaving group will be described.

部分電荷が0.150以上の酸脱離性基を有する構成単位(A1)および、酸脱離性基を有する構成単位(A2)としては、レジストに必要とされる感度および/または解像度が高い点から、前記式(1)で表される構成単位である。   As the structural unit (A1) having an acid leaving group having a partial charge of 0.150 or more and the structural unit (A2) having an acid leaving group, the sensitivity and / or resolution required for the resist is high. From the point, it is a structural unit represented by the formula (1).

式(1)中のnは、重合性が高い点から、n=1または2が好ましく、n=1がより好ましい。   N in the formula (1) is preferably n = 1 or 2 and more preferably n = 1 from the viewpoint of high polymerizability.

式(1)中のZは、単結合、アルカンから誘導される2〜4価の基、炭素数4〜20の2〜4価の脂環式炭化水素基、−C(=O)−、−S(=O)2−、またはこれらを組み合わせた2〜4価の基を表す。アルカンから誘導される2〜4価の基は、2価のアルキレン、3価のアルカントリイル、4価のアルカンテトライルが例示でき、メチレン、エチレン、プロピレン等のアルキレンが好ましい。炭素数4〜20の2〜4価の脂環式炭化水素基としては、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン等の単環状脂環式炭化水素から誘導される2〜4価の基、ショウノウ環、アダマンタン環、ノルボルナン環、ピナン環、ビシクロ[2.2.2]オクタン環、テトラシクロドデカン環、トリシクロデカン環、デカヒドロナフタレン環等の多環または橋かけ環式炭化水素から誘導される2〜4価の基が挙げられ、これらは、−O−、−S−等の結合を有していても良く、炭素数1〜4の直鎖若しくは分岐状のアルキル基を置換基として有していても良い。有機溶剤への溶解性が高い点から、Zとしては、−C(=O)−、−S(=O)2−が好ましく、ドライエッチング耐性が高い点から、炭素数4〜20の2〜4価の脂環式炭化水素基と、−C(=O)−、および/または−S(=O)2−を組み合わせた2価〜4価の基が好ましく、例えば、下記式(Z1−1)〜(Z1−108)で表される2価〜4価の基が挙げられる。なお、各構造式の左側の結合手が重合体主鎖の4級炭素に結合し、右側の結合手が酸脱離性基に結合する。 Z in Formula (1) is a single bond, a divalent to tetravalent group derived from an alkane, a divalent to tetravalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms, -C (= O)-, —S (═O) 2 — or a combination of these groups represents a divalent to tetravalent group. Examples of the divalent to tetravalent group derived from alkane include divalent alkylene, trivalent alkanetriyl, and tetravalent alkanetetrayl, and alkylene such as methylene, ethylene, and propylene is preferable. Examples of the divalent to tetravalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms include divalent to tetravalent groups derived from monocyclic alicyclic hydrocarbons such as cyclobutane, cyclopentane, and cyclohexane, camphor ring, and adamantane 2 to 4 valents derived from polycyclic or bridged cyclic hydrocarbons such as a ring, norbornane ring, pinane ring, bicyclo [2.2.2] octane ring, tetracyclododecane ring, tricyclodecane ring and decahydronaphthalene ring Which may have a bond such as —O— or —S—, or may have a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms as a substituent. good. Z is preferably —C (═O) — or —S (═O) 2 — because of its high solubility in organic solvents, and 2 to 4 having 20 to 20 carbon atoms from the point of high dry etching resistance. A divalent to tetravalent group in which a tetravalent alicyclic hydrocarbon group is combined with —C (═O) — and / or —S (═O) 2 — is preferable. Examples thereof include divalent to tetravalent groups represented by 1) to (Z1-108). In addition, the bond on the left side of each structural formula is bonded to the quaternary carbon of the polymer main chain, and the bond on the right side is bonded to the acid leaving group.

Figure 2006131739
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式(1)中のR14は、有機溶剤への溶解性が高い点から、炭素数1〜5の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基が好ましく、ドライエッチング耐性が高い点から、R14は炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基もしくはその誘導体が好ましく、例えば、下記式(J1−1)〜(J1−74)で表される構造が挙げられる。 R 14 in the formula (1) is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms from the viewpoint of high solubility in an organic solvent, and R 14 is high in dry etching resistance. A monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms or a derivative thereof is preferable, and examples thereof include structures represented by the following formulas (J1-1) to (J1-74).

Figure 2006131739
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重合して部分電荷が0.150以上の酸脱離性基を有する構成単位(A1)となる単量体として、具体的には、下記式(8−1)〜(8−22)で表される単量体が挙げられる。式(8−1)〜(8−22)中、Rは水素原子またはメチル基を表す。   Specific examples of the monomer that becomes a structural unit (A1) having an acid leaving group having a partial charge of 0.150 or more by polymerization are specifically represented by the following formulas (8-1) to (8-22). Monomer to be used. In formulas (8-1) to (8-22), R represents a hydrogen atom or a methyl group.

Figure 2006131739
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中でも、ドライエッチング耐性の点から、上記式(8−5)〜(8−18)、および上記式(8−23)で表される単量体、ならびに、これらの光学異性体がより好ましく、ラインエッジラフネスの点から、上記式(8−1)〜(8−4)で表される単量体がより好ましい。   Among these, from the viewpoint of dry etching resistance, monomers represented by the above formulas (8-5) to (8-18) and the above formula (8-23), and optical isomers thereof are more preferable. From the viewpoint of line edge roughness, monomers represented by the above formulas (8-1) to (8-4) are more preferable.

また、酸脱離性基を有する構成単位(A2)としては、上記式(1)のZが−C(=O)−、−S(=O)2−、または上記式(Z1−1)〜(Z1−108)で表される2価〜4価の基のいずれか1つであり、R14が上記式(J1−1)〜(J1−74)のいずれか1つである組み合わせのうち、部分電荷が0.150以上の酸脱離性基を有する構成単位(A1)以外の構造が挙げられ、例えば下記式(8−103)〜(8−188)が挙げられる。式(8−103)〜(8−188)中、Rは水素原子またはメチル基を表す。 As the structural unit (A2) having an acid leaving group, Z in the above formula (1) is —C (═O) —, —S (═O) 2 —, or the above formula (Z1-1). A combination of divalent to tetravalent groups represented by (Z1-108), wherein R 14 is any one of formulas (J1-1) to (J1-74). Among them, examples include structures other than the structural unit (A1) having an acid leaving group having a partial charge of 0.150 or more, and examples thereof include the following formulas (8-103) to (8-188). In formulas (8-103) to (8-188), R represents a hydrogen atom or a methyl group.

Figure 2006131739
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中でも、ドライエッチング耐性の点から、上記式(8−110)〜(8−137)、および上記式(8−174)〜(8−188)で表される単量体、ならびに、これらの光学異性体がより好ましく、ラインエッジラフネスの点から、上記式(8−103)〜(8−109)、および上記式(8−142)〜(8−173)で表される単量体がより好ましい。   Among these, from the viewpoint of dry etching resistance, the monomers represented by the above formulas (8-110) to (8-137), the above formulas (8-174) to (8-188), and their optics Isomers are more preferable, and from the viewpoint of line edge roughness, monomers represented by the above formulas (8-103) to (8-109) and the above formulas (8-142) to (8-173) are more preferable. preferable.

次に、ラクトン骨格を有する構成単位(B)について説明する。
ラクトン骨格を有する構成単位は、感度あるいはドライエッチング耐性の点から、前記式(4−1)〜(4−5)で表される構成単位である。
これらの式において、炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、neo−ペンチル基、1,1−ジメチルプロピル基、1,2−ジメチルプロピル基、1,1−ジメチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、n−ヘキシル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基等が挙げられる。
式(4−1)〜(4−4)中のn41、n42、n43、n44は、ドライエッチング耐性が高い点から、0であることが好ましい。
式(4−1)中のmは、感度および解像度の点から、1であることが好ましい。
式(4−2)中のA1およびA2、式(4−3)中のA3およびA4は、ドライエッチング耐性が高い点からは、一緒になって−CH2−、−CH2CH2−となることが好ましく、有機溶媒への溶解性が高い点からは、一緒になって−O−となることが好ましい。
式(4−2)中のR201およびR202、式(4−3)中のR203およびR204としては、有機溶媒への溶解性が高い点から、それぞれ独立に水素原子、メチル基、エチル基、またはイソプロピル基であることが好ましい。
式(4−4)中のR51、R61、およびR71は、有機溶媒への溶解性が高い点から、水素原子であることが好ましい。
式(4−4)中のY11、Y21、Y31は、基板表面等への密着性が高い点から、一つが−CO−O−であり、残りの二つが−CH2−であることが好ましい。
式(4−5)中、R91、R92、R93、およびR94としては、有機溶媒への溶解性が高い点からそれぞれ独立に水素原子またはメチル基であることが好ましい。
式(4−5)中のm1は、感度および解像度の点から、1であることが好ましい。
Next, the structural unit (B) having a lactone skeleton will be described.
The structural unit having a lactone skeleton is a structural unit represented by the above formulas (4-1) to (4-5) from the viewpoint of sensitivity or dry etching resistance.
In these formulas, the linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms includes methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, n- Pentyl group, neo-pentyl group, 1,1-dimethylpropyl group, 1,2-dimethylpropyl group, 1,1-dimethylbutyl group, 2,2-dimethylbutyl group, n-hexyl group, 1-methylpentyl group , 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl group and the like.
N41, n42, n43 and n44 in the formulas (4-1) to (4-4) are preferably 0 from the viewpoint of high dry etching resistance.
M in Formula (4-1) is preferably 1 from the viewpoint of sensitivity and resolution.
A 1 and A 2 in the formula (4-2), A 3 and A 4 in the formula (4-3), from the viewpoint high dry etching resistance is -CH together 2 -, - CH 2 CH 2 — is preferable, and from the viewpoint of high solubility in an organic solvent, it is preferable to form —O— together.
R 201 and R 202 in the formula (4-2) and R 203 and R 204 in the formula (4-3) are each independently a hydrogen atom, a methyl group, from the viewpoint of high solubility in an organic solvent, It is preferably an ethyl group or an isopropyl group.
R 51 , R 61 , and R 71 in formula (4-4) are preferably a hydrogen atom from the viewpoint of high solubility in an organic solvent.
In formula (4-4), Y 11 , Y 21 , and Y 31 are each one of —CO—O— and the other two are —CH 2 — from the viewpoint of high adhesion to the substrate surface and the like. It is preferable.
In formula (4-5), R 91 , R 92 , R 93 , and R 94 are each independently preferably a hydrogen atom or a methyl group from the viewpoint of high solubility in an organic solvent.
M1 in Formula (4-5) is preferably 1 from the viewpoint of sensitivity and resolution.

これらラクトン骨格を有する構成単位(B)は、1種でも2種以上でも構わない。   These structural units (B) having a lactone skeleton may be one type or two or more types.

重合してラクトン骨格を有する構成単位(B)となる単量体としては、具体的には、下記式(10−1)〜(10−26)で表される単量体が挙げられる。式(10−1)〜(10−26)中、Rは水素原子またはメチル基を表す。   Specific examples of the monomer that is polymerized to become the structural unit (B) having a lactone skeleton include monomers represented by the following formulas (10-1) to (10-26). In formulas (10-1) to (10-26), R represents a hydrogen atom or a methyl group.

Figure 2006131739
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中でも、感度の点から、上記式(10−1)〜(10−3)、および上記式(10−5)で表される単量体、ならびにこれらの幾何異性体および光学異性体がより好ましく、ドライエッチング耐性の点から、上記式(10−7)、(10−9)、(10−10)、(10−12)、(10−14)、(10−24)〜(10−26)で表される単量体、ならびに、これらの幾何異性体、および光学異性体がより好ましく、レジスト溶媒への溶解性の点から、上記式(10−8)、(10−13)、および(10−16)〜(10−23)で表される単量体、ならびに、これらの幾何異性体、および光学異性体がより好ましい。   Among these, from the viewpoint of sensitivity, the monomers represented by the above formulas (10-1) to (10-3) and the above formula (10-5), and geometric isomers and optical isomers thereof are more preferable. From the point of dry etching resistance, the above formulas (10-7), (10-9), (10-10), (10-12), (10-14), (10-24) to (10-26) ), And geometric isomers and optical isomers thereof are more preferable. From the viewpoint of solubility in a resist solvent, the above formulas (10-8), (10-13), and Monomers represented by (10-16) to (10-23), and geometric isomers and optical isomers thereof are more preferable.

次に、親水性基を有する構成単位(C)について説明する。
親水性基を有する構成単位(C)は、レジストに必要とされるドライエッチング耐性が高い点から、前記式(5−1)〜(5−7)で表される構成単位である。
式(5−1)中のR501、式(5−3)中のR502、式(5−4)中のR503、式(5−6)中のR506は、感度および解像度の点からは、メチル基、エチル基、イソプロピル基であることが好ましく、有機溶剤への溶解性が良い点からは、水素原子であることが好ましい。
式(5−1)〜(5−6)中のn51、n52、n53、n54、n55、n56は、ドライエッチング耐性が高い点から、1であることが好ましい。
式(5−1)〜(5−6)中のX51、X52、X53、X54、X55、X56はパターン形状が良好な点から、−C(CF3)2−OH、ヒドロキシ基、シアノ基、メトキシ基であることが好ましい。式(5−7)中のX57は、パターン形状が良好な点から、−CH2−C(CF3)2−OH、−CH2−OH基、−CH2−CN基、−CH2−O−CH3基、−(CH2)2−O−CH3基であることが好ましい。
式(5−3)中のW1、W2、式(5−6)中のW3は、ドライエッチング耐性が高い点から、−CH2−、−CH2CH2−であることが好ましい。
式(5−3)中のR531、R532、R533、およびR534、式(5−6)中のR535およびR536は、有機溶媒への溶解性が高い点から、それぞれ独立して水素原子、メチル基、エチル基、またはイソプロピル基であることが好ましい。
式(5−3)中のq1、式(5−6)中のq2は、ドライエッチング耐性が高い点からは、1であることが好ましく、有機溶剤への溶解性が良い点からは、0であることが好ましい。
式(5−4)中のr1は、ドライエッチング耐性が高い点からは、1であることが好ましく、有機溶剤への溶解性が良い点からは、0であることが好ましい。
式(5−5)中のR504およびR505は、感度および解像度の点から、それぞれ独立にメチル基、エチル基、またはイソプロピル基であることが好ましい。
式(5−7)中のR571およびR572は、ドライエッチング耐性が高い点からは、R571とR572が結合している炭素原子とともに炭素数4〜16の橋かけ環式炭化水素基を形成している構造が好ましい。また、耐熱性、安定性に優れる点からは、R571とR572が、ショウノウ環、アダマンタン環、ノルボルナン環、ピナン環、ビシクロ[2.2.2]オクタン環、テトラシクロドデカン環、トリシクロデカン環、デカヒドロナフタレン環を有していることが好ましい。
なお、式(5−1)〜(5−6)において、X51、X52、X53、X54、X55、X56で置換される位置は、環状構造のどの位置であってもよい。
親水性基を有する構成単位(C)は、1種、あるいは、必要に応じて2種以上を組み合わせて使用することができる。
Next, the structural unit (C) having a hydrophilic group will be described.
The structural unit (C) having a hydrophilic group is a structural unit represented by the above formulas (5-1) to (5-7) from the viewpoint of high dry etching resistance required for a resist.
R 501 in the formula (5-1), R 502 in the formula (5-3), R 503 in the formula (5-4), R506 in formula (5-6), from the viewpoint of sensitivity and resolution Is preferably a methyl group, an ethyl group, or an isopropyl group, and is preferably a hydrogen atom from the viewpoint of good solubility in an organic solvent.
In formulas (5-1) to (5-6), n51, n52, n53, n54, n55, and n56 are preferably 1 from the viewpoint of high dry etching resistance.
X 51 , X 52 , X 53 , X 54 , X 55 , and X 56 in formulas (5-1) to (5-6) are —C (CF 3 ) 2 —OH, It is preferably a hydroxy group, a cyano group, or a methoxy group. X5 7 in formula (5-7) represents —CH 2 —C (CF 3) 2 —OH, —CH 2 —OH group, —CH 2 —CN group, —CH 2 —, from the viewpoint of good pattern shape. An O—CH 3 group and a — (CH 2 ) 2 —O—CH 3 group are preferred.
W 1 and W 2 in formula (5-3) and W 3 in formula (5-6) are preferably —CH 2 — and —CH 2 CH 2 — from the viewpoint of high dry etching resistance.
R 531 , R 532 , R 533 , and R 534 in formula (5-3) and R535 and R536 in formula (5-6) are each independently hydrogen from the viewpoint of high solubility in an organic solvent. An atom, a methyl group, an ethyl group, or an isopropyl group is preferable.
Q1 in the formula (5-3) and q2 in the formula (5-6) are preferably 1 from the viewpoint of high dry etching resistance, and 0 from the viewpoint of good solubility in an organic solvent. It is preferable that
R1 in formula (5-4) is preferably 1 from the viewpoint of high dry etching resistance, and preferably 0 from the viewpoint of good solubility in an organic solvent.
In the formula (5-5), R504 and R505 are preferably each independently a methyl group, an ethyl group, or an isopropyl group from the viewpoint of sensitivity and resolution.
R 571 and R 572 in formula (5-7) are bridged cyclic hydrocarbon groups having 4 to 16 carbon atoms, together with the carbon atom to which R 571 and R 572 are bonded, from the viewpoint of high dry etching resistance. The structure which forms is preferable. From the viewpoint of excellent heat resistance and stability, R 571 and R 572 are camphor ring, adamantane ring, norbornane ring, pinane ring, bicyclo [2.2.2] octane ring, tetracyclododecane ring, tricyclodecane ring. It preferably has a decahydronaphthalene ring.
In the formulas (5-1) to (5-6), the position substituted with X 51 , X 52 , X 53 , X 54 , X 55 , X 56 may be any position in the cyclic structure. .
The structural unit (C) having a hydrophilic group can be used alone or in combination of two or more as necessary.

重合して親水性基を有する構成単位(C)となる単量体として、具体的には、下記式(13−1)〜(13−103)で表される単量体が挙げられる。式(13−1)〜(13−103)中、Rは水素原子またはメチル基を表す。   Specific examples of the monomer that is polymerized and becomes the structural unit (C) having a hydrophilic group include monomers represented by the following formulas (13-1) to (13-103). In formulas (13-1) to (13-103), R represents a hydrogen atom or a methyl group.

Figure 2006131739
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中でも、レジスト溶媒への溶解性が良好な点からは、上記式(13−1)〜(13−4)で表される単量体、上記式(13−9)〜(13−13)で表される単量体、上記式(13−21)〜(13−24)で表される単量体、上記式(13−33)〜(13−36)で表される単量体、上記式(13−42)〜(13−46)で表される単量体、上記式(13−53)〜(13−59)で表される単量体、上記式(13−78)〜(13−79)で表される単量体、上記式(13−82)〜(13−83)で表される単量体、上記式(13−88)〜(13−89)で表される単量体、上記式(13−94)〜(13−97)で表される単量体、上記式(13−100)で表される単量体、およびこれらの幾何異性体、ならびに、これらの光学異性体がより好ましく、また、ドライエッチング耐性が高い点からは、上記式(13−37)〜(13−42)で表される単量体、上記式(13−60)〜(13−77)で表される単量体、上記式(13−84)〜(13−85)で表される単量体、上記式(13−90)〜(13−91)で表される単量体、上記式(13−99)で表される単量体、上記式(13−101)〜(13−103)で表される単量体、ならびにこれらの幾何異性体およびこれらの光学異性体がより好ましく、また、感度および解像度の点からは、上記式(13−5)〜(13−8)で表される単量体、上記式(13−17)〜(13−20)で表される単量体、上記式(13−29)〜(13−32)で表される単量体、上記式(13−49)〜(13−52)で表される単量体、上記式(13−62)〜(13−63)で表される単量体、上記式(13−68)〜(13−69)で表される単量体、上記式(13−74)〜(13−75)で表される単量体、上記式(13−80)〜(13−81)で表される単量体、上記式(13−86)〜(13−87)で表される単量体、上記式(13−92)〜(13−93)で表される単量体、ならびにこれらの幾何異性体、およびこれらの光学異性体がより好ましい。   Among these, from the viewpoint of good solubility in a resist solvent, monomers represented by the above formulas (13-1) to (13-4), and the above formulas (13-9) to (13-13) Monomers represented by the above formulas (13-21) to (13-24), monomers represented by the above formulas (13-33) to (13-36), Monomers represented by formulas (13-42) to (13-46), monomers represented by formulas (13-53) to (13-59), and formulas (13-78) to (13) 13-79), the above formulas (13-82) to (13-83), the above formulas (13-88) to (13-89) Monomers, monomers represented by the above formulas (13-94) to (13-97), monomers represented by the above formula (13-100), geometric isomers thereof, and these of From the viewpoint of more preferable isomers and high dry etching resistance, monomers represented by the above formulas (13-37) to (13-42), and the above formulas (13-60) to (13- 77), monomers represented by the above formulas (13-84) to (13-85), monomers represented by the above formulas (13-90) to (13-91) , Monomers represented by the above formula (13-99), monomers represented by the above formulas (13-101) to (13-103), and geometric isomers and optical isomers thereof More preferably, from the viewpoint of sensitivity and resolution, the monomers represented by the above formulas (13-5) to (13-8), and the above formulas (13-17) to (13-20) Monomers represented by the above formulas (13-29) to (13-32), and the above formulas (13-49) to (13) 52), monomers represented by the above formulas (13-62) to (13-63), monomers represented by the above formulas (13-68) to (13-69) Body, monomers represented by the above formulas (13-74) to (13-75), monomers represented by the above formulas (13-80) to (13-81), and the above formulas (13-86) ) To (13-87), monomers represented by the above formulas (13-92) to (13-93), geometric isomers thereof, and optical isomers thereof. More preferred.

その他の酸脱離性基を有する構成単位(D)について説明する。
その他の酸脱離性基を有する構成単位としては、レジストに必要とされるドライエッチング耐性が高い点および/またはラインエッジラフネスに優れる点から、下記式(3−1−1)〜(3−8−1)で表される構成単位が好ましい。
The structural unit (D) having another acid leaving group will be described.
As other structural units having an acid-eliminable group, the following formulas (3-1-1) to (3-) are used because they have high dry etching resistance required for resists and / or excellent line edge roughness. The structural unit represented by 8-1) is preferable.

Figure 2006131739
Figure 2006131739

(式中、R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38は水素原子またはメチル基を表し、R1、R2、R3、R4、R5は炭素数1〜3のアルキル基を表し、X1、X2、X3、X4、X5、X6は炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐アルキル基を表し、n1、n2、n3、n4、n5、n6は0〜4の整数を表す。なお、n1、n2、n3、n4、n5、n6が2以上の場合にはX1、X2、X3、X4、X5、X6として複数の異なる基を有することも含む。R331、R332、R333、R334、R351、R352、R353、R354、R361、R362、R363、R364はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐アルキル基を表し、Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6はそれぞれ独立に−O−、−S−、−NH−または鎖長1〜6のメチレン鎖[−(CH2)u1−(u1は1〜6の整数を表す)]を表し、q、q3、q4は0または1を表し、rは0〜2の整数を表す。
式(3−5−1)中、R355、R356、R357はそれぞれ独立に炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基もしくはその誘導体または炭素数1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を表し、かつR355、R356、R357のうち少なくとも1つが該脂環式炭化水素基もしくはその誘導体であるか、あるいはR355、R356、R357のうち何れか2つが互いに結合して、それぞれが結合している炭素原子と共に、炭素数4〜20の脂環式炭化水素基もしくはその誘導体を形成し、R355、R356、R357のうち結合に関与しなかった残りの1つは炭素数1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基または炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基もしくはその誘導体を表す。 式(3−6−1)中、R367は炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基もしくはその誘導体または炭素数1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を表し、R365、R366はいずれも水素原子を表すか、あるいはR365とR367またはR366とR367の2つが互いに結合して、それぞれが結合している炭素原子と共に、炭素数4〜20の脂環式炭化水素基もしくはその誘導体を形成し、R365、R366のうち結合に関与しなかった残りの1つは水素原子を表す。
式(3−7−1)中、R373は炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基もしくはその誘導体または炭素数1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を表し、R371、R372はいずれも水素原子を表すか、あるいはR371とR373またはR372とR373の2つが互いに結合して、それぞれが結合している炭素原子と共に、炭素数4〜20の脂環式炭化水素基もしくはその誘導体を形成し、R371、R372のうち結合に関与しなかった残りの1つは水素原子を表す。
式(3−8−1)中、R381、R382、R383はそれぞれ独立に炭素数1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を表す。)
(Wherein R 31 , R 32 , R 33 , R 34 , R 35 , R 36 , R 37 , R 38 represent a hydrogen atom or a methyl group, and R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 Represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 and X 6 represent a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and n1, n2, n3 , N4, n5, n6 represent an integer of 0 to 4. When n1, n2, n3, n4, n5, n6 is 2 or more, X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 , Including a plurality of different groups as X 6. R 331 , R 332 , R 333 , R 334 , R 351 , R 352 , R 353 , R 354 , R 361 , R 362 , R 363 , R 364 are each Independently represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 are each independently —O—, —S—, — NH- or chain length 6 methylene chain [- (CH 2) u1 - (u1 represents an integer of 1 to 6)] represents, q, q3, q4 is 0 or 1, r is an integer of 0 to 2.
In formula (3-5-1), R 355 , R 356 and R 357 are each independently a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms or a derivative thereof, or a straight chain having 1 to 4 carbon atoms. Or a branched alkyl group, and at least one of R 355 , R 356 and R 357 is the alicyclic hydrocarbon group or a derivative thereof, or any one of R 355 , R 356 and R 357 Two of them are bonded to each other to form an alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms or a derivative thereof together with the carbon atom to which each is bonded, and is involved in bonding among R 355 , R 356 , and R 357. The remaining one represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms, or a derivative thereof. Wherein (3-6-1), R 367 is a monovalent alicyclic hydrocarbon group or its derivative, or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms having 4 to 20 carbon atoms, R 365 and R 366 both represent a hydrogen atom, or R 365 and R 367 or R 366 and R 367 are bonded to each other, and together with the carbon atoms to which they are bonded, each has 4 to 20 carbon atoms An alicyclic hydrocarbon group or a derivative thereof is formed, and the remaining one of R 365 and R 366 not participating in the bond represents a hydrogen atom.
In the formula (3-7-1), R 373 represents a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms or a derivative thereof, or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 371 and R 372 both represent a hydrogen atom, or two of R 371 and R 373 or R 372 and R 373 are bonded to each other, and together with the carbon atom to which each is bonded, they have 4 to 20 carbon atoms. The remaining one of R 371 and R 372 that formed an alicyclic hydrocarbon group or a derivative thereof and did not participate in bonding represents a hydrogen atom.
In formula (3-8-1), R 381 , R 382 and R 383 each independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. )

式(3−1−1)中のR1、式(3−2−1)中のR2およびR3、式(3−3−1)中のR4、式(3−4−1)中のR5は、感度および解像度の点から、メチル基、エチル基、またはイソプロピル基であることが好ましい。
式(3−1−1)〜(3−6−1)中のn1、n2、n3、n4、n5、n6は、ドライエッチング耐性が高い点から、0であることが好ましい。
式(3−3−1)中のZ1およびZ2、式(3−5−1)中のZ3およびZ4、式(3−6−1)中のZ5およびZ6は、ドライエッチング耐性が高い点から、それぞれ独立に−CH2−または−CH2CH2−であることが好ましい。
式(3−3−1)中のR331、R332、R333、およびR334、式(3−5−1)中のR351、R352、R353、およびR354、式(3−6−1)中のR361、R362、R363、およびR364は、有機溶媒への溶解性が高い点から、それぞれ独立に水素原子、メチル基、エチル基、またはイソプロピル基であることが好ましい。
式(3−3−1)中のq、式(3−5−1)中のq3、式(3−6−1)中のq4は、ドライエッチング耐性が高い点では、1であることが好ましく、有機溶剤への溶解性が良い点では、0であることが好ましい。
式(3−4−1)中のrは、ドライエッチング耐性が高い点では、1であることが好ましく、有機溶剤への溶解性が良い点では、0であることが好ましい。
R 1 in formula (3-1-1), R 2 and R 3 in formula (3-2-1), R 4 in formula (3-3-1), formula (3-4-1) R 5 therein is preferably a methyl group, an ethyl group, or an isopropyl group from the viewpoint of sensitivity and resolution.
N1, n2, n3, n4, n5, and n6 in formulas (3-1-1) to (3-6-1) are preferably 0 from the viewpoint of high dry etching resistance.
Z 1 and Z 2 in formula (3-3-1), Z 3 and Z 4 in formula (3-5-1), Z 5 and Z 6 in formula (3-6-1) are dry From the viewpoint of high etching resistance, each is preferably independently —CH 2 — or —CH 2 CH 2 —.
R 331 , R 332 , R 333 , and R 334 in formula (3-3-1), R 351 , R 352 , R 353 , and R 354 in formula (3-5-1), formula (3- R 361 , R 362 , R 363 , and R 364 in 6-1) are each independently a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, or an isopropyl group because of their high solubility in organic solvents. preferable.
Q in Formula (3-3-1), q3 in Formula (3-5-1), and q4 in Formula (3-6-1) must be 1 in terms of high dry etching resistance. Preferably, 0 is preferable from the viewpoint of good solubility in an organic solvent.
R in the formula (3-4-1) is preferably 1 in terms of high dry etching resistance, and preferably 0 in terms of good solubility in organic solvents.

式(3−5−1)中の−C(R355)(R356)(R357)は、ラインエッジラフネスに優れている点では、下記式(K−1)〜(K−6)で表される構造が好ましく、ドライエッチング耐性が高い点では、下記式(K−7)〜(K−17)で表される構造が好ましい。 -C (R 355 ) (R 356 ) (R 357 ) in the formula (3-5-1) is represented by the following formulas (K-1) to (K-6) in that the line edge roughness is excellent. The structure represented is preferable, and the structure represented by the following formulas (K-7) to (K-17) is preferable in that the dry etching resistance is high.

Figure 2006131739
Figure 2006131739

式(3−6−1)中の−C(R365)(R366)−O−R367は、ラインエッジラフネスに優れている点では、下記式(J−1)〜(J−13)で表される構造が好ましく、ドライエッチング耐性が高い点では、下記式(J−14)〜(J−28)で表される構造が好ましい。 -C (R 365 ) (R 366 ) -O-R 367 in the formula (3-6-1) is the following formula (J-1) to (J-13) in that it has excellent line edge roughness. In terms of high dry etching resistance, structures represented by the following formulas (J-14) to (J-28) are preferable.

Figure 2006131739
Figure 2006131739

Figure 2006131739
Figure 2006131739

式(3−7−1)中の−C(R371)(R372)−O−R373は、ラインエッジラフネスに優れている点では、上記式(J−1)〜(J−13)で表される構造が好ましく、ドライエッチング耐性が高い点では、上記式(J−14)〜(J−28)で表される構造が好ましい。 -C (R 371 ) (R 372 ) -O-R 373 in formula (3-7-1) is the above formula (J-1) to (J-13) in that it is excellent in line edge roughness. In terms of high dry etching resistance, the structures represented by the above formulas (J-14) to (J-28) are preferable.

その他の酸脱離性基を有する構成単位(D)は、1種、あるいは、必要に応じて2種以上を組み合わせて使用することができる。   The structural unit (D) having another acid-eliminable group can be used alone or in combination of two or more as necessary.

重合してその他の酸脱離性基を有する構成単位(D)となる単量体として、具体的には、下記式(9−1)〜(9−77)、および下記式(9−102)〜(9−172)で表される単量体が挙げられる。式(9−1)〜(9−77)、および式(9−102)〜(9−172)中、Rは水素原子またはメチル基を表す。   Specific examples of the monomer that is polymerized to become a structural unit (D) having another acid-eliminable group include the following formulas (9-1) to (9-77) and the following formula (9-102). ) To (9-172). In formulas (9-1) to (9-77) and formulas (9-102) to (9-172), R represents a hydrogen atom or a methyl group.

Figure 2006131739
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Figure 2006131739
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Figure 2006131739
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Figure 2006131739
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中でも、感度および解像度の点から、上記式(9−1)〜(9−3)で表される単量体、上記式(9−5)で表される単量体、上記式(9−16)で表される単量体、上記式(9−19)で表される単量体、上記式(9−20)で表される単量体、上記式(9−22)で表される単量体、上記式(9−23)で表される単量体、上記式(9−25)〜(9−28)で表される単量体、上記式(9−30)で表される単量体、上記式(9−31)で表される単量体、上記式(9−33)で表される単量体、上記式(9−34)で表される単量体、および上記式(9−102)〜(9−129)で表される単量体、並びにこれらの幾何異性体および光学異性体がより好ましく、上記式(9−1)で表される単量体、上記式(9−2)で表される単量体、上記式(9−16)で表される単量体、上記式(9−20)で表される単量体、上記式(9−23)で表される単量体、上記式(9−28)で表される単量体、上記式(9−31)で表される単量体、上記式(9−34)で表される単量体、上記式(9−109)で表される単量体、上記式(9−111)で表される単量体、上記式(9−114)〜(9−117)で表される単量体、上記式(9−125)で表される単量体、上記式(9−128)、および上記式(9−129)で表される単量体が特に好ましい。   Among these, from the viewpoint of sensitivity and resolution, the monomer represented by the above formulas (9-1) to (9-3), the monomer represented by the above formula (9-5), the above formula (9- 16), the monomer represented by the above formula (9-19), the monomer represented by the above formula (9-20), and the above formula (9-22). Monomer represented by the above formula (9-23), monomer represented by the above formulas (9-25) to (9-28), and represented by the above formula (9-30). Monomer represented by the above formula (9-31), monomer represented by the above formula (9-33), monomer represented by the above formula (9-34) And monomers represented by the above formulas (9-102) to (9-129), and geometrical isomers and optical isomers thereof are more preferable, and a single monomer represented by the above formula (9-1) Body represented by the above formula (9-2) Body, a monomer represented by the above formula (9-16), a monomer represented by the above formula (9-20), a monomer represented by the above formula (9-23), the above formula ( 9-28), a monomer represented by the above formula (9-31), a monomer represented by the above formula (9-34), and the above formula (9-109) A monomer represented by the above formula (9-111), a monomer represented by the above formulas (9-114) to (9-117), and the above formula (9-125). And the monomer represented by the above formula (9-128) and the above formula (9-129) are particularly preferable.

また、ラインエッジラフネスに優れている点から、上記式(9−35)〜(9−40)で表される単量体、上記式(9−52)〜(9−62)で表される単量体、上記式(9−76)で表される単量体、上記式(9−77)で表される単量体、上記式(9−130)〜(9−135)で表される単量体、上記式(9−147)〜(9−157)で表される単量体、および上記式(9−172)で表される単量体、並びにこれらの幾何異性体および光学異性体がより好ましい。   Moreover, from the point which is excellent in line edge roughness, it represents with the monomer represented by said Formula (9-35)-(9-40), said Formula (9-52)-(9-62). Monomer, monomer represented by the above formula (9-76), monomer represented by the above formula (9-77), represented by the above formulas (9-130) to (9-135) Monomers represented by the above formulas (9-147) to (9-157), monomers represented by the above formula (9-172), and geometric isomers and optics thereof. Isomers are more preferred.

また、ドライエッチング耐性に優れている点から、上記式(9−41)〜(9−51)で表される単量体、上記式(9−63)〜(9−75)で表される単量体、上記式(9−136)〜(9−146)で表される単量体、および上記式(9−158)〜(9−171)で表される単量体、並びにこれらの幾何異性体および光学異性体がより好ましい。   Moreover, from the point which is excellent in dry etching tolerance, it represents with the monomer represented by said Formula (9-41)-(9-51), said Formula (9-63)-(9-75). Monomers, monomers represented by the above formulas (9-136) to (9-146), monomers represented by the above formulas (9-158) to (9-171), and these Geometric isomers and optical isomers are more preferred.

本発明のレジスト用重合体は、さらに、上記以外の構成単位を含有していてもよい。すなわち、本発明のレジスト用重合体は、酸脱離性基を有する構成単位(A)、ラクトン骨格を有する構成単位(B)、親水性基を有する構成単位(C)、その他の酸脱離性基を有する構成単位(D)および以外の構成単位を含有したものであってもよい。   The resist polymer of the present invention may further contain structural units other than those described above. That is, the resist polymer of the present invention comprises a structural unit (A) having an acid leaving group, a structural unit (B) having a lactone skeleton, a structural unit (C) having a hydrophilic group, and other acid leaving groups. It may contain a structural unit other than the structural unit (D) having a functional group.

例えば、酸脱離性基、ラクトン骨格および親水性基を有しない脂環式骨格(E)(非極性脂環式骨格)を有する構成単位を含有することができる。ここで脂環式骨格とは、環状の飽和炭化水素基を1個以上有する骨格である。非極性脂環式骨格を有する構成単位は、1種としても、2種以上としてもよい。   For example, a structural unit having an alicyclic skeleton (E) (nonpolar alicyclic skeleton) having no acid leaving group, lactone skeleton and hydrophilic group can be contained. Here, the alicyclic skeleton is a skeleton having one or more cyclic saturated hydrocarbon groups. The structural unit having a nonpolar alicyclic skeleton may be one type or two or more types.

非極性脂環式骨格を有する構成単位を含有するレジスト用重合体は、ドライエッチング耐性に優れている。   A resist polymer containing a structural unit having a nonpolar alicyclic skeleton is excellent in dry etching resistance.

非極性脂環式骨格を有する構成単位としては、レジストに必要とされるドライエッチング耐性が高い点から、下記式(11−1)〜(11−4)で表される構成単位が好ましい。   As the structural unit having a nonpolar alicyclic skeleton, structural units represented by the following formulas (11-1) to (11-4) are preferable from the viewpoint of high dry etching resistance required for a resist.

Figure 2006131739
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(式中、R301、R302、R303、R304はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基を表し、X301、X302、X303、X304はそれぞれ独立に炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐アルキル基を表し、n301、n302、n303、n304はそれぞれ独立に0〜4の整数を表す。なお、n301、n302、n303、n304が2以上の場合にはX301、X302、X303、X304として複数の異なる基を有することも含む。また、p、p1はそれぞれ独立に0〜2の整数を表す。) (In the formula, R 301 , R 302 , R 303 and R 304 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group, and X 301 , X 302 , X 303 and X 304 are each independently a straight chain having 1 to 6 carbon atoms. Or, it represents a branched alkyl group, and n301, n302, n303, and n304 each independently represents an integer of 0 to 4. When n301, n302, n303, and n304 are 2 or more, X 301 , X 302 , X 303 , X 304 includes a plurality of different groups, and p and p1 each independently represents an integer of 0 to 2.)

なお、式(11−1)〜(11−4)において、X301、X302、X303およびX304が結合する位置は、環状構造のどこであってもよい。
式(11−1)〜(11−4)中のn301、n302、n303、n304は、ドライエッチング耐性が高い点から、0であることが好ましい。
式(11−3)中のp、式(11−4)中のp1は、有機溶剤への溶解性が高い点から、0であることが好ましく、ドライエッチング耐性が高い点から、1であることが好ましい。
In the formulas (11-1) to (11-4), the position where X 301 , X 302 , X 303 and X 304 are bonded may be anywhere in the cyclic structure.
N301, n302, n303, and n304 in the formulas (11-1) to (11-4) are preferably 0 from the viewpoint of high dry etching resistance.
P in the formula (11-3) and p1 in the formula (11-4) are preferably 0 from the viewpoint of high solubility in an organic solvent, and 1 from the viewpoint of high dry etching resistance. It is preferable.

このような構成単位を重合体に導入するためには、非極性脂環式骨格を有する単量体を共重合すればよい。非極性脂環式骨格を有する単量体は、1種、あるいは、必要に応じて2種以上を組み合わせて使用することができる。   In order to introduce such a structural unit into the polymer, a monomer having a nonpolar alicyclic skeleton may be copolymerized. Monomers having a nonpolar alicyclic skeleton can be used alone or in combination of two or more as required.

非極性脂環式骨格を有する単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸ノルボルニル、(メタ)アクリル酸アダマンチル、(メタ)アクリル酸トリシクロデカニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタジエニル、および、これらの化合物の脂環式骨格上に炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐アルキル基を有する誘導体が好ましい。   Examples of the monomer having a nonpolar alicyclic skeleton include cyclohexyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, norbornyl (meth) acrylate, adamantyl (meth) acrylate, and (meth) acrylate tri Cyclodecanyl, dicyclopentadienyl (meth) acrylate, and derivatives having a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms on the alicyclic skeleton of these compounds are preferred.

非極性脂環式骨格を有する単量体として、具体的には、下記式(14−1)〜(14−5)で表される単量体が挙げられる。式(14−1)〜(14−5)中、Rは水素原子またはメチル基を表す。   Specific examples of the monomer having a nonpolar alicyclic skeleton include monomers represented by the following formulas (14-1) to (14-5). In formulas (14-1) to (14-5), R represents a hydrogen atom or a methyl group.

Figure 2006131739
Figure 2006131739

本発明のレジスト用重合体は、さらに、上記以外の構成単位を含有してもよい。   The resist polymer of the present invention may further contain structural units other than those described above.

重合して該構成単位となる単量体としては、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2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(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tert−ブチル、(メタ)アクリル酸メトキシメチル、(メタ)アクリル酸n−プロポキシエチル、(メタ)アクリル酸iso−プロポキシエチル、(メタ)アクリル酸n−ブトキシエチル、(メタ)アクリル酸iso−ブトキシエチル、(メタ)アクリル酸tert−ブトキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシ−n−プロピル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシ−n−ブチル、(メタ)アクリル酸2−エトキシエチル、(メタ)アクリル酸1−エトキシエチル、(メタ)アクリル酸2,2,2−トリフルオロエチル、(メタ)アクリル酸2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル、(メタ)アクリル酸2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸メチル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸エチル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸2−エチルヘキシル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸n−プロピル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸iso−プロピル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸n−ブチル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸iso−ブチル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸tert−ブチル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸メトキシメチル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸エトキシエチル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸n−プロポキシエチル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸iso−プロポキシエチル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸n−ブトキシエチル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸iso−ブトキシエチル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸tert−ブトキシエチル等の直鎖若しくは分岐構造を持つ(メタ)アクリル酸エステル;   Examples of the monomer that is polymerized into the structural unit include, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, (meth ) Isopropyl acrylate, butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, methoxymethyl (meth) acrylate, n-propoxyethyl (meth) acrylate, (meth) acryl Iso-propoxyethyl acid, n-butoxyethyl (meth) acrylate, iso-butoxyethyl (meth) acrylate, tert-butoxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, (meth) acrylic 3-hydroxypropyl acid, 2-hydroxy-n-propyl (meth) acrylate, (Meth) acrylic acid 4-hydroxy-n-butyl, (meth) acrylic acid 2-ethoxyethyl, (meth) acrylic acid 1-ethoxyethyl, (meth) acrylic acid 2,2,2-trifluoroethyl, (meth) Acrylic acid 2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl, (meth) acrylic acid 2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl, methyl α- (tri) fluoromethylacrylate, α- (tri) fluoromethyl acrylate ethyl, α- (tri) fluoromethyl acrylate 2-ethylhexyl, α- (tri) fluoromethyl acrylate n-propyl, α- (tri) fluoromethyl acrylate iso-propyl, α- (Tri) fluoromethyl acrylate n-butyl, α- (tri) fluoromethyl acrylate iso-butyl, α- (tri) fluoromethyl acrylate Tert-butyl acid, methoxymethyl α- (tri) fluoromethyl acrylate, ethoxyethyl α- (tri) fluoromethyl acrylate, n-propoxyethyl α- (tri) fluoromethyl acrylate, α- (tri) fluoromethyl Iso-propoxyethyl acrylate, n-butoxyethyl α- (tri) fluoromethyl acrylate, iso-butoxyethyl α- (tri) fluoromethyl acrylate, tert-butoxyethyl α- (tri) fluoromethyl acrylate, etc. (Meth) acrylic acid ester having a linear or branched structure;

スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−ヒドロキシスチレン、p−tert−ブトキシカルボニルヒドロキシスチレン、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシスチレン、3,5−ジメチル−4−ヒドロキシスチレン、p−tert−ぺルフルオロブチルスチレン、p−(2−ヒドロキシ−iso−プロピル)スチレン等の芳香族アルケニル化合物;   Styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, p-hydroxystyrene, p-tert-butoxycarbonylhydroxystyrene, 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxystyrene, 3,5-dimethyl-4-hydroxystyrene, aromatic alkenyl compounds such as p-tert-perfluorobutylstyrene and p- (2-hydroxy-iso-propyl) styrene;

エチレン、プロピレン、ノルボルネン、テトラフルオロエチレン、アクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、塩化ビニル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、ビニルピロリドン等が挙げられる。これらの単量体は、必要に応じて1種または2種以上を組み合わせて使用することができる。   Examples thereof include ethylene, propylene, norbornene, tetrafluoroethylene, acrylamide, N-methylacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, vinyl chloride, vinyl fluoride, vinylidene fluoride, and vinylpyrrolidone. These monomers can be used alone or in combination of two or more as required.

通常、前記構成単位(A)、前記構成単位(B)、前記構成単位(C)および前記構成単位(D)以外の構成単位の和は、重合体全体に対して20モル%以下の範囲が好ましい。   Usually, the sum of the structural units other than the structural unit (A), the structural unit (B), the structural unit (C), and the structural unit (D) is in a range of 20 mol% or less with respect to the entire polymer. preferable.

本発明のレジスト用重合体の好ましい構成単位の組み合わせを表1及び表2に列挙する。   Tables 1 and 2 list preferred combinations of structural units of the resist polymer of the present invention.

Figure 2006131739
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Figure 2006131739
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また、前記構成単位(B)は、上記式(10−1)および上記式(10−3)からなる群より選ばれる1種以上と、上記式(10−7)、(10−8)、(10−10)、(10−12)、(10−17)および上記式(10−19)からなる群より選ばれる1種以上とを併用してもよい。さらに、表1に列挙した組み合わせに加えて、前記構成単位(C)として、上記式(13−1)、上記式(13−38)、上記式(13−39)、上記式(13−42)、上記式(13−43)、上記式(13−60)、および上記式(13−96)からなる群より選ばれる1つの単量体を加えた組み合わせ(以下、「組み合わせA」と言う。)も好ましい。そして、表1及び表2に列挙した組み合わせ、または組み合わせAに対して、前記構成単位(E)として、上記式(14−1)、および上記式(14−3)からなる群より選ばれる1種以上の単量体を加えた組み合わせも好ましい。   In addition, the structural unit (B) includes at least one selected from the group consisting of the above formula (10-1) and the above formula (10-3), the above formulas (10-7), (10-8), One or more selected from the group consisting of (10-10), (10-12), (10-17) and the above formula (10-19) may be used in combination. Furthermore, in addition to the combinations listed in Table 1, as the structural unit (C), the above formula (13-1), the above formula (13-38), the above formula (13-39), the above formula (13-42) ), The above formula (13-43), the above formula (13-60), and a combination of one monomer selected from the group consisting of the above formula (13-96) (hereinafter referred to as “combination A”) Is also preferred. And with respect to the combinations listed in Tables 1 and 2, or the combination A, the structural unit (E) is selected from the group consisting of the above formula (14-1) and the above formula (14-3). A combination in which more than one monomer is added is also preferable.

本発明のレジスト用重合体の質量平均分子量は特に限定されないが、ドライエッチング耐性およびレジストパターン形状の点から、1,000以上であることが好ましく、2,000以上であることがより好ましく、4,000以上であることが特に好ましく、5,000以上であることが更に好ましい。また、本発明のレジスト用重合体の質量平均分子量は、レジスト溶液に対する溶解性および解像度の点から、100,000以下であることが好ましく、50,000以下であることがより好ましく、30,000以下であることが特に好ましく、ラインエッジラフネスおよびすそ引きの点から、15,000以下が更に好ましい。   The mass average molecular weight of the resist polymer of the present invention is not particularly limited, but is preferably 1,000 or more, more preferably 2,000 or more, from the viewpoint of dry etching resistance and resist pattern shape. Of 5,000 or more, more preferably 5,000 or more. Further, the mass average molecular weight of the resist polymer of the present invention is preferably 100,000 or less, more preferably 50,000 or less, and more preferably 30,000, from the viewpoints of solubility in a resist solution and resolution. The following is particularly preferable, and from the viewpoint of line edge roughness and skirting, 15,000 or less is more preferable.

本発明のレジスト用重合体の製造方法について説明する。
本発明のレジスト用重合体は、通常、重合開始剤の存在下で、ラクトン骨格を有する単量体1種以上と、酸脱離性基を有する単量体1種以上と、親水性基を有する単量体1種以上とを含む単量体組成物を共重合して得られる。重合開始剤は、熱により効率的にラジカルを発生するものが好ましい。このような重合開始剤としては、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]等のアゾ化合物;2,5−ジメチル−2,5−ビス(tert−ブチルパーオキシ)ヘキサン等の有機過酸化物などが挙げられる。また、ArFエキシマレーザー(波長:193nm)リソグラフィーにおいて使用されるレジスト用重合体を製造する場合、得られるレジスト用重合体の光線透過率(波長193nmの光に対する透過率)をできるだけ低下させない点から、重合開始剤は、分子構造中に芳香環を有しないものが好ましい。さらに、重合時の安全性等を考慮すると、重合開始剤は、10時間半減期温度が60℃以上のものが好ましい。
The method for producing the resist polymer of the present invention will be described.
The resist polymer of the present invention usually comprises one or more monomers having a lactone skeleton, one or more monomers having an acid leaving group, and a hydrophilic group in the presence of a polymerization initiator. It is obtained by copolymerizing a monomer composition containing at least one monomer. The polymerization initiator is preferably one that generates radicals efficiently by heat. Examples of such polymerization initiators include 2,2′-azobisisobutyronitrile, dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate, 2,2′-azobis [2- (2-imidazoline- Azo compounds such as 2-yl) propane; and organic peroxides such as 2,5-dimethyl-2,5-bis (tert-butylperoxy) hexane. In addition, when producing a resist polymer used in ArF excimer laser (wavelength: 193 nm) lithography, the light transmittance of the resulting resist polymer (transmittance for light with a wavelength of 193 nm) is not reduced as much as possible. The polymerization initiator preferably has no aromatic ring in the molecular structure. Furthermore, in consideration of safety during polymerization, the polymerization initiator preferably has a 10-hour half-life temperature of 60 ° C. or higher.

本発明の重合体を製造する方法は溶液重合で行われれば特に限定されないが、一般に単量体を重合容器中に滴下する滴下重合と呼ばれる重合方法が好ましい。中でも、組成分布および/または分子量分布の狭い重合体が簡便に得られる点から、重合することにより目的とする重合体の構成単位となる単量体(単量体のみであっても、単量体を有機溶剤に溶解させた溶液であってもよい)を重合容器中に滴下しながら重合を行う滴下重合と呼ばれる重合方法により本発明の重合体を製造することが好ましい。   The method for producing the polymer of the present invention is not particularly limited as long as it is performed by solution polymerization, but a polymerization method called dropping polymerization in which a monomer is dropped into a polymerization vessel is generally preferable. Among them, from the viewpoint that a polymer having a narrow composition distribution and / or molecular weight distribution can be easily obtained, a monomer that becomes a constituent unit of a target polymer by polymerization (even if only a monomer is used, The polymer of the present invention is preferably produced by a polymerization method called dropping polymerization in which the polymerization is carried out while dropping the solution in an organic solvent.

滴下重合法においては、例えば、有機溶剤をあらかじめ重合容器に仕込み、所定の重合温度まで加熱した後、単量体および重合開始剤、必要に応じて連鎖移動剤を有機溶剤に溶解させた単量体溶液(以下、「滴下溶液」とも言う。)を、重合容器内の有機溶剤中に滴下する。単量体は有機溶剤に溶解させずに滴下してもよく、その場合、重合開始剤と必要に応じて連鎖移動剤とを単量体に溶解させた溶液を有機溶剤中に滴下する。また、有機溶剤をあらかじめ重合容器内に仕込まずに単量体を重合容器中に滴下してもよい。   In the drop polymerization method, for example, an organic solvent is previously charged in a polymerization vessel and heated to a predetermined polymerization temperature, and then a monomer, a polymerization initiator, and a chain transfer agent dissolved in an organic solvent if necessary A body solution (hereinafter also referred to as “dropping solution”) is dropped into an organic solvent in the polymerization vessel. The monomer may be dropped without being dissolved in the organic solvent. In that case, a solution in which the polymerization initiator and, if necessary, the chain transfer agent are dissolved in the monomer is dropped into the organic solvent. Further, the monomer may be dropped into the polymerization vessel without previously charging the organic solvent into the polymerization vessel.

また、単量体、重合開始剤、連鎖移動剤はそれぞれ単独または任意の組み合わせで滴下することができる。   Moreover, a monomer, a polymerization initiator, and a chain transfer agent can each be dripped individually or in arbitrary combinations.

滴下重合法における重合温度は特に限定されないが、通常、50〜150℃の範囲内であることが好ましい。   Although the polymerization temperature in the dropping polymerization method is not particularly limited, it is usually preferably in the range of 50 to 150 ° C.

滴下重合法において用いられる有機溶剤としては、重合溶媒としては公知の溶媒を使用でき、例えば、エーテル(ジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル(以下「PGME」とも言う。)等の鎖状エーテル、テトラヒドロフラン(以下「THF」とも言う。)、1,4−ジオキサン等の環状エーテルなど)、エステル(酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(以下「PGMEA」とも言う。)など)、ケトン(アセトン、メチルエチルケトン(以下「MEK」とも言う。)、メチルイソブチルケトン(以下「MIBK」とも言う。)など)、アミド(N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミドなど)、スルホキシド(ジメチルスルホキシドなど)、炭化水素(ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、ヘキサン等の脂肪族炭化水素、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素など)、これらの混合溶剤などが挙げられる。   As an organic solvent used in the dropping polymerization method, a known solvent can be used as a polymerization solvent. For example, a chain ether such as ether (diethyl ether, propylene glycol monomethyl ether (hereinafter also referred to as “PGME”), tetrahydrofuran ( (Hereinafter also referred to as “THF”), cyclic ethers such as 1,4-dioxane), esters (methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, butyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acetate (hereinafter also referred to as “PGMEA”). ), Ketone (acetone, methyl ethyl ketone (hereinafter also referred to as “MEK”), methyl isobutyl ketone (hereinafter also referred to as “MIBK”), amide (N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide). ), Sulfoxide Such as dimethyl sulfoxide), hydrocarbons (benzene, toluene, xylene and like aromatic hydrocarbons, aliphatic hydrocarbons such as hexane, and alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane), and mixtures of these solvents.

有機溶剤中に滴下する単量体溶液の単量体濃度は特に限定されないが、5〜50質量%の範囲内であることが好ましい。   The monomer concentration of the monomer solution dropped into the organic solvent is not particularly limited, but is preferably in the range of 5 to 50% by mass.

なお、重合容器に仕込む有機溶剤の量は特に限定されず、適宜決めればよい。通常は、共重合に使用する単量体全量に対して30〜700質量%の範囲内で使用する。   The amount of the organic solvent charged into the polymerization vessel is not particularly limited and may be determined as appropriate. Usually, it uses within the range of 30-700 mass% with respect to the monomer whole quantity used for copolymerization.

溶液重合等の方法によって製造された重合体溶液は、必要に応じて、1,4−ジオキサン、アセトン、THF、MEK、MIBK、γ−ブチロラクトン、PGMEA、PGME等の良溶媒で適当な溶液粘度に希釈した後、一般に、貧溶媒と呼ばれる有機溶媒中に添加することにより沈殿又は再沈殿して重合体を析出させる。この工程は重合溶液中に残存する未反応の単量体や重合開始剤等を取り除くために非常に有効である。これらの未反応物は、そのまま残存しているとレジスト性能に悪影響を及ぼす可能性があるので、できるだけ取り除くことが好ましい。再沈殿工程は、場合により不要となることもある。その後、その析出物を濾別し、十分に乾燥して本発明の重合体を得る。また、濾別した後、乾燥せずに湿粉のまま使用することもできる。   The polymer solution produced by a method such as solution polymerization can be adjusted to an appropriate solution viscosity with a good solvent such as 1,4-dioxane, acetone, THF, MEK, MIBK, γ-butyrolactone, PGMEA, and PGME. After dilution, the polymer is generally precipitated by reprecipitation or addition by addition in an organic solvent called a poor solvent. This step is very effective for removing unreacted monomers and polymerization initiators remaining in the polymerization solution. If these unreacted substances remain as they are, there is a possibility of adversely affecting the resist performance. Therefore, it is preferable to remove them as much as possible. The reprecipitation process may be unnecessary depending on circumstances. Thereafter, the precipitate is filtered off and sufficiently dried to obtain the polymer of the present invention. Moreover, after filtering off, it can also be used with a wet powder, without drying.

前記沈殿又は再沈殿溶媒として用いる有機溶剤として、例えば、炭化水素(ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂環式炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素)、ニトロ化合物(ニトロメタン、ニトロエタンなど)、ニトリル(アセトニトリル、ベンゾニトリルなど)、エーテル(ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシエタンなどの鎖状エーテル;テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル)、ケトン(アセトン、メチルエチルケトン、ジイソブチルケトンなど)、エステル(酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、カーボネート(ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなど)が挙げられ、これらの有機溶剤から選ばれる少なくとも1種以上であることが好ましい。   Examples of the organic solvent used as the precipitation or reprecipitation solvent include hydrocarbons (aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, and octane; alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane and methylcyclohexane; benzene, toluene, xylene, and the like. Aromatic hydrocarbons), nitro compounds (nitromethane, nitroethane, etc.), nitriles (acetonitrile, benzonitrile, etc.), ethers (chain ethers such as diethyl ether, diisopropyl ether, dimethoxyethane; cyclic ethers such as tetrahydrofuran, dioxane), ketones (Acetone, methyl ethyl ketone, diisobutyl ketone, etc.), ester (ethyl acetate, butyl acetate, etc.), carbonate (dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene, etc.) Carbonate, or the like) and the like, is preferably at least one or more selected from these organic solvents.

中でも、前記沈殿又は再沈殿溶媒として用いる有機溶媒として、少なくとも炭化水素(特に、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素)を含む溶媒が好ましい。このような少なくとも炭化水素を含む溶媒において、炭化水素(例えば、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素)と他の溶媒との比率は、例えば、25℃における体積比が10体積%/90体積%〜99体積%/1体積%、好ましくは30体積%/70体積%〜98体積%/2体積%、さらに好ましくは50体積%/50体積%〜97体積%/3体積%程度である。   Among these, as the organic solvent used as the precipitation or reprecipitation solvent, a solvent containing at least a hydrocarbon (particularly an aliphatic hydrocarbon such as hexane) is preferable. In such a solvent containing at least hydrocarbon, the ratio of the hydrocarbon (for example, aliphatic hydrocarbon such as hexane) and the other solvent is, for example, a volume ratio at 25 ° C. of 10% by volume / 90% by volume to 99%. Volume% / 1 volume%, preferably 30 volume% / 70 volume% to 98 volume% / 2 volume%, more preferably about 50 volume% / 50 volume% to 97 volume% / 3 volume%.

前記沈殿又は再沈殿溶媒として用いる有機溶媒のFedors の方法による溶解度パラメーター(以下、単に「SP値」と称することがある)の値は、7.0(cal/cm3)1/2 〜14.0(cal/cm3)1/2[14.3MPa1/2 〜28.6MPa1/2]の範囲であるのが好ましい。このような有機溶媒を貧溶媒として用いると、レジスト用として特に好適な組成分布を有する重合体を得ることができる。 The solubility parameter of the organic solvent used as the precipitation or reprecipitation solvent by the Fedors method (hereinafter sometimes simply referred to as “SP value”) is 7.0 (cal / cm 3 ) 1/2 to 14. It is preferably within the range of 0 (cal / cm 3 ) 1/2 [14.3 MPa 1/2 to 28.6 MPa 1/2 ]. When such an organic solvent is used as a poor solvent, a polymer having a composition distribution particularly suitable for a resist can be obtained.

前記有機溶媒のSP値は、例えば、「ポリマーハンドブック(Polymer Handbook)」、第4版、VII−675頁〜VII−711頁に記載の方法により求めることができる。また、前記有機溶媒のSP値として、該文献の表1(VII−683頁)、表7〜8(VII−688頁〜VII−711頁)の値を採用できる。前記有機溶媒が複数の溶媒の混合溶媒である場合のSP値は、公知の方法により求めることができる。例えば、混合溶媒のSP値は、加成性が成立するとして、各溶媒のSP値と体積分率との積の総和として求めることができる。   The SP value of the organic solvent can be determined, for example, by the method described in “Polymer Handbook”, 4th edition, pages VII-675 to VII-711. As the SP value of the organic solvent, the values shown in Table 1 (page VII-683) and Tables 7 to 8 (pages VII-688 to VII-711) of the document can be adopted. The SP value when the organic solvent is a mixed solvent of a plurality of solvents can be determined by a known method. For example, the SP value of the mixed solvent can be obtained as the sum of products of the SP value of each solvent and the volume fraction, assuming that additivity is established.

前記貧溶媒のSP値は、より好ましくは7.0(cal/cm3)1/2 〜9.0(cal/cm3)1/2[14.3MPa1/2 〜18.4MPa1/2]、および12.0(cal/cm3)1/2 〜14.0(cal/cm3)1/2[24.5MPa1/2 〜28.6MPa1/2]の範囲であり、特に好ましくは7.5(cal/cm3)1/2 〜8.5(cal/cm3)1/2[15.3MPa1/2 〜17.4MPa1/2]、および13.0(cal/cm3)1/2 〜14.0(cal/cm3)1/2[26.6MPa1/2 〜28.6MPa1/2]の範囲である。 The SP value of the poor solvent is more preferably 7.0 (cal / cm 3 ) 1/2 to 9.0 (cal / cm 3 ) 1/2 [14.3 MPa 1/2 to 18.4 MPa 1/2. And 12.0 (cal / cm 3 ) 1/2 to 14.0 (cal / cm 3 ) 1/2 [24.5 MPa 1/2 to 28.6 MPa 1/2 ], particularly preferred Is 7.5 (cal / cm 3 ) 1/2 to 8.5 (cal / cm 3 ) 1/2 [15.3 MPa 1/2 to 17.4 MPa 1/2 ], and 13.0 (cal / cm 3 ) 1/2 to 14.0 (cal / cm 3 ) 1/2 [26.6 MPa 1/2 to 28.6 MPa 1/2 ].

次に、本発明のレジスト組成物について説明する。
本発明のレジスト組成物は、本発明のレジスト用重合体を溶剤に溶解したものである。また、本発明の化学増幅型レジスト組成物は、本発明のレジスト用重合体および光酸発生剤を溶剤に溶解したものである。本発明のレジスト用重合体は、1種を用いても、2種以上を併用してもよい。なお、溶液重合等によって得られた重合体溶液から重合体を分離することなく、この重合体溶液をそのままレジスト組成物に使用し、または、この重合体溶液を適当な溶剤で希釈して、または濃縮してレジスト組成物に使用することもできる。
Next, the resist composition of the present invention will be described.
The resist composition of the present invention is obtained by dissolving the resist polymer of the present invention in a solvent. The chemically amplified resist composition of the present invention is obtained by dissolving the resist polymer of the present invention and a photoacid generator in a solvent. The resist polymer of the present invention may be used alone or in combination of two or more. In addition, without separating the polymer from the polymer solution obtained by solution polymerization or the like, the polymer solution is used as it is for the resist composition, or the polymer solution is diluted with an appropriate solvent, or It can also be concentrated and used in a resist composition.

溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、2−ペンタノン、2−ヘキサノン等の直鎖もしくは分岐鎖ケトン類;シクロペンタノン、シクロヘキサノン等の環状ケトン類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルアセテート類;エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等のエチレングリコールモノアルキルエーテル類;ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル等のジエチレングリコールアルキルエーテル類;酢酸エチル、乳酸エチル等のエステル類;1,4−ジオキサン、炭酸エチレン、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。これらの溶剤は、1種を用いても、2種以上を併用してもよい。   Examples of the solvent include linear or branched ketones such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, 2-pentanone and 2-hexanone; cyclic ketones such as cyclopentanone and cyclohexanone; propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl Propylene glycol monoalkyl acetates such as ether acetate; Ethylene glycol monoalkyl ether acetates such as ethylene glycol monomethyl ether acetate and ethylene glycol monoethyl ether acetate; Propylene glycol monoalkyl ethers such as propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monoethyl ether Class: ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoe Ethylene glycol monoalkyl ethers such as ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol alkyl ethers such as diethylene glycol monomethyl ether, ethyl acetate, esters such as ethyl lactate; 1,4-dioxane, ethylene carbonate, .gamma.-butyrolactone. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

溶剤の含有量は、通常、レジスト用重合体(本発明の重合体)100質量部に対して、200〜5000質量部であり、300〜2000質量部であることがより好ましい。   The content of the solvent is usually 200 to 5000 parts by mass and more preferably 300 to 2000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resist polymer (the polymer of the present invention).

本発明のレジスト用重合体を化学増幅型レジストに使用する場合は、光酸発生剤を用いることが必要である。   When the resist polymer of the present invention is used for a chemically amplified resist, it is necessary to use a photoacid generator.

本発明の化学増幅型レジスト組成物に含有される光酸発生剤は、化学増幅型レジスト組成物の酸発生剤として使用可能なものの中から任意に選択することができる。光酸発生剤は、1種を用いても、2種以上を併用してもよい。   The photoacid generator contained in the chemically amplified resist composition of the present invention can be arbitrarily selected from those that can be used as the acid generator of the chemically amplified resist composition. A photo-acid generator may use 1 type or may use 2 or more types together.

このような光酸発生剤としては、例えば、オニウム塩化合物、スルホンイミド化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、キノンジアジド化合物、ジアゾメタン化合物等が挙げられる。光酸発生剤としては、中でも、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ピリジニウム塩等のオニウム塩化合物が好ましく、具体的には、トリフェニルスルホニウムトリフレート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムナフタレンスルホネート、(ヒドロキシフェニル)ベンジルメチルスルホニウムトルエンスルホネート、ジフェニルヨードニウムトリフレート、ジフェニルヨードニウムピレンスルホネート、ジフェニルヨードニウムドデシルベンゼンスルホネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、p−メチルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネート、トリ(tert−ブチルフェニル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート等が挙げられる。   Examples of such a photoacid generator include onium salt compounds, sulfonimide compounds, sulfone compounds, sulfonic acid ester compounds, quinonediazide compounds, diazomethane compounds, and the like. As the photoacid generator, among them, onium salt compounds such as sulfonium salts, iodonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, pyridinium salts are preferable, specifically, triphenylsulfonium triflate, triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, Triphenylsulfonium naphthalenesulfonate, (hydroxyphenyl) benzylmethylsulfonium toluenesulfonate, diphenyliodonium triflate, diphenyliodonium pyrenesulfonate, diphenyliodonium dodecylbenzenesulfonate, diphenyliodonium hexafluoroantimonate, p-methylphenyldiphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate, Tri (tert-butylphenyl) sulfonium trifluor B methanesulfonate, and the like.

光酸発生剤の含有量は、選択された光酸発生剤の種類により適宜決められるが、通常、レジスト用重合体(本発明の重合体)100質量部に対して0.1質量部以上であり、0.5質量部以上であることがより好ましい。光酸発生剤の含有量をこの範囲にすることにより、露光により発生した酸の触媒作用による化学反応を十分に生起させることができる。また、光酸発生剤の含有量は、通常、レジスト用重合体(本発明の重合体)100質量部に対して20質量部以下であり、10質量部以下であることがより好ましい。光酸発生剤の含有量をこの範囲にすることにより、レジスト組成物の安定性が向上し、組成物を塗布する際の塗布むらや現像時のスカム等の発生が十分に少なくなる。   The content of the photoacid generator is appropriately determined depending on the type of the photoacid generator selected, but is usually 0.1 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the resist polymer (the polymer of the present invention). Yes, and more preferably 0.5 parts by mass or more. By setting the content of the photoacid generator within this range, a chemical reaction due to the catalytic action of the acid generated by exposure can be sufficiently caused. Moreover, content of a photo-acid generator is 20 mass parts or less normally with respect to 100 mass parts of polymers for resists (polymer of this invention), and it is more preferable that it is 10 mass parts or less. By setting the content of the photoacid generator within this range, the stability of the resist composition is improved, and the occurrence of uneven coating during application of the composition and scum during development is sufficiently reduced.

さらに、本発明の化学増幅型レジスト組成物には、含窒素化合物を配合することもできる。含窒素化合物を含有させることにより、レジストパターン形状、引き置き経時安定性などがさらに向上する。つまり、レジストパターンの断面形状が矩形により近くなり、また、レジスト膜を露光し、露光後ベーク(PEB)して、次の現像処理までの間に数時間放置されることが半導体の量産ラインではあるが、そのような放置(経時)したときにレジストパターンの断面形状の劣化の発生がより抑制される。   Furthermore, a nitrogen-containing compound can also be mix | blended with the chemically amplified resist composition of this invention. By containing a nitrogen-containing compound, the resist pattern shape, the stability over time, and the like are further improved. In other words, the cross-sectional shape of the resist pattern is closer to a rectangle, and the resist film is exposed, post-exposure baked (PEB), and left for several hours before the next development process. However, the deterioration of the cross-sectional shape of the resist pattern is further suppressed when such leaving (aging) is performed.

含窒素化合物は、公知のものいずれも使用可能であるが、アミンが好ましく、中でも、第2級低級脂肪族アミン、第3級低級脂肪族アミンがより好ましい。   As the nitrogen-containing compound, any known compounds can be used, but amines are preferable, and among them, secondary lower aliphatic amines and tertiary lower aliphatic amines are more preferable.

ここで「低級脂肪族アミン」とは、炭素数5以下のアルキルまたはアルキルアルコールのアミンのことをいう。   Here, the “lower aliphatic amine” refers to an alkyl or alkyl alcohol amine having 5 or less carbon atoms.

第2級低級脂肪族アミン、第3級低級脂肪族アミンとしては、例えば、トリメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリペンチルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどが挙げられる。含窒素化合物としては、中でも、トリエタノールアミンなどの第3級アルカノールアミンがより好ましい。   Examples of the secondary lower aliphatic amine and tertiary lower aliphatic amine include trimethylamine, diethylamine, triethylamine, di-n-propylamine, tri-n-propylamine, tripentylamine, diethanolamine, triethanolamine and the like. Is mentioned. Among these nitrogen-containing compounds, tertiary alkanolamines such as triethanolamine are more preferable.

含窒素化合物は、1種を用いても、2種以上を併用してもよい。
含窒素化合物の含有量は、選択された含窒素化合物の種類などにより適宜決められるが、通常、レジスト用重合体(本発明の重合体)100質量部に対して0.01質量部以上であることが好ましい。含窒素化合物の含有量をこの範囲にすることにより、レジストパターン形状をより矩形にすることができる。また、含窒素化合物の含有量は、通常、レジスト用重合体(本発明の重合体)100質量部に対して2質量部以下であることが好ましい。含窒素化合物の含有量をこの範囲にすることにより、感度の劣化を小さくすることができる。
The nitrogen-containing compound may be used alone or in combination of two or more.
The content of the nitrogen-containing compound is appropriately determined depending on the type of the selected nitrogen-containing compound, but is usually 0.01 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the resist polymer (the polymer of the present invention). It is preferable. By setting the content of the nitrogen-containing compound within this range, the resist pattern shape can be made more rectangular. Moreover, it is preferable that content of a nitrogen-containing compound is 2 mass parts or less normally with respect to 100 mass parts of polymers for resists (polymer of this invention). By setting the content of the nitrogen-containing compound within this range, it is possible to reduce the sensitivity deterioration.

また、本発明の化学増幅型レジスト組成物には、有機カルボン酸、リンのオキソ酸、または、その誘導体を配合することもできる。これらの化合物を含有させることにより、含窒素化合物の配合による感度劣化を防止することができ、また、レジストパターン形状、引き置き経時安定性などがさらに向上する。   In addition, the chemically amplified resist composition of the present invention may contain an organic carboxylic acid, a phosphorus oxo acid, or a derivative thereof. By containing these compounds, it is possible to prevent sensitivity deterioration due to the compounding of the nitrogen-containing compound, and further improve the resist pattern shape, the stability with time of standing, and the like.

有機カルボン酸としては、例えば、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸などが好ましい。   As the organic carboxylic acid, for example, malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, salicylic acid and the like are preferable.

リンのオキソ酸、または、その誘導体としては、例えば、リン酸、リン酸ジ−n−ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステル等のリン酸およびそれらのエステルのような誘導体;ホスホン酸、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸ジ−n−ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステル等のホスホン酸およびそれらのエステルのような誘導体;ホスフィン酸、フェニルホスフィン酸等のホスフィン酸およびそれらのエステルのような誘導体などが挙げられ、中でも、ホスホン酸が好ましい。   Phosphorus oxoacids or derivatives thereof include, for example, phosphoric acid, phosphoric acid di-n-butyl ester, phosphoric acid diphenyl ester and other phosphoric acid and derivatives thereof; phosphonic acid, phosphonic acid dimethyl ester Phosphonic acids such as phosphonic acid di-n-butyl ester, phenylphosphonic acid, phosphonic acid diphenyl ester, phosphonic acid dibenzyl ester, etc. and derivatives thereof; phosphinic acids such as phosphinic acid, phenylphosphinic acid and their Examples thereof include derivatives such as esters, and among them, phosphonic acid is preferable.

これらの化合物(有機カルボン酸、リンのオキソ酸、または、その誘導体)は、1種を用いても、2種以上を併用してもよい。   These compounds (organic carboxylic acid, phosphorus oxo acid, or derivatives thereof) may be used alone or in combination of two or more.

これらの化合物(有機カルボン酸、リンのオキソ酸、または、その誘導体)の含有量は、選択された化合物の種類などにより適宜決められるが、通常、レジスト用重合体(本発明の重合体)100質量部に対して0.01質量部以上であることが好ましい。これらの化合物の含有量をこの範囲にすることにより、レジストパターン形状をより矩形にすることができる。また、これらの化合物(有機カルボン酸、リンのオキソ酸、または、その誘導体)の含有量は、通常、レジスト用重合体(本発明の重合体)100質量部に対して5質量部以下であることが好ましい。これらの化合物の含有量をこの範囲にすることにより、レジストパターンの膜減りを小さくすることができる。   The content of these compounds (organic carboxylic acid, phosphorus oxo acid, or derivative thereof) is appropriately determined depending on the type of the selected compound and the like, but is usually a resist polymer (the polymer of the present invention) 100. It is preferable that it is 0.01 mass part or more with respect to a mass part. By setting the content of these compounds within this range, the resist pattern shape can be made more rectangular. In addition, the content of these compounds (organic carboxylic acid, phosphorus oxo acid or derivative thereof) is usually 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the resist polymer (the polymer of the present invention). It is preferable. By reducing the content of these compounds within this range, the film loss of the resist pattern can be reduced.

なお、含窒素化合物と有機カルボン酸、リンのオキソ酸、または、その誘導体との両方を本発明の化学増幅型レジスト組成物に含有させることもできるし、いずれか片方のみを含有させることもできる。   Note that both the nitrogen-containing compound and the organic carboxylic acid, phosphorus oxoacid, or a derivative thereof can be contained in the chemically amplified resist composition of the present invention, or only one of them can be contained. .

さらに、本発明のレジスト組成物には、必要に応じて、界面活性剤、その他のクエンチャー、増感剤、ハレーション防止剤、保存安定剤、消泡剤等の各種添加剤を配合することもできる。これらの添加剤は、当該分野で公知のものであればいずれも使用可能である。また、これらの添加剤の配合量は特に限定されず、適宜決めればよい。   Furthermore, the resist composition of the present invention may contain various additives such as surfactants, other quenchers, sensitizers, antihalation agents, storage stabilizers, and antifoaming agents as necessary. it can. Any of these additives can be used as long as it is known in the art. Moreover, the compounding quantity of these additives is not specifically limited, What is necessary is just to determine suitably.

本発明のレジスト用重合体は、金属エッチング用、フォトファブリケーション用、製版用、ホログラム用、カラーフィルター用、位相差フィルム用等のレジスト組成物として使用してもよい。   The resist polymer of the present invention may be used as a resist composition for metal etching, photofabrication, plate making, hologram, color filter, retardation film and the like.

次に、本発明のパターン製造方法の一例について説明する。
最初に、パターンを製造するシリコンウエハー等の被加工基板の表面に、本発明のレジスト組成物をスピンコート等により塗布する。そして、このレジスト組成物が塗布された被加工基板は、ベーキング処理(プリベーク)等で乾燥し、基板上にレジスト膜を製造する。
Next, an example of the pattern manufacturing method of the present invention will be described.
First, the resist composition of the present invention is applied to the surface of a substrate to be processed such as a silicon wafer for producing a pattern by spin coating or the like. And the to-be-processed board | substrate with which this resist composition was apply | coated is dried by baking processing (prebaking) etc., and a resist film is manufactured on a board | substrate.

次いで、このようにして得られたレジスト膜に、フォトマスクを介して、250nm以下の波長の光を照射する(露光)。露光に用いる光は、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザーまたはF2エキシマレーザーであることが好ましく、特にArFエキシマレーザーであることが好ましい。また、電子線で露光することも好ましい。 Next, the resist film thus obtained is irradiated with light having a wavelength of 250 nm or less through a photomask (exposure). The light used for exposure is preferably a KrF excimer laser, an ArF excimer laser, or an F 2 excimer laser, and particularly preferably an ArF excimer laser. It is also preferable to expose with an electron beam.

露光後、適宜熱処理(露光後ベーク、PEB)し、基板をアルカリ現像液に浸漬し、露光部分を現像液に溶解除去する(現像)。アルカリ現像液は公知のものいずれを用いてもよい。そして、現像後、基板を純水等で適宜リンス処理する。このようにして被加工基板上にレジストパターンが製造される。   After the exposure, heat treatment is appropriately performed (post-exposure baking, PEB), the substrate is immersed in an alkaline developer, and the exposed portion is dissolved and removed in the developer (development). Any known alkaline developer may be used. Then, after development, the substrate is appropriately rinsed with pure water or the like. In this way, a resist pattern is manufactured on the substrate to be processed.

通常、レジストパターンが製造された被加工基板は、適宜熱処理(ポストベーク)してレジストを強化し、レジストのない部分を選択的にエッチングする。エッチングを行った後、レジストは、通常、剥離剤を用いて除去される。   Usually, a substrate to be processed on which a resist pattern has been manufactured is appropriately heat-treated (post-baked) to strengthen the resist and selectively etch portions without the resist. After etching, the resist is usually removed using a release agent.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、各実施例、比較例中「部」とあるのは、特に断りのない限り「質量部」を示す。   Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, “part” in each example and comparative example means “part by mass” unless otherwise specified.

また、以下のようにして製造した重合体の物性等を測定した。   Moreover, the physical property etc. of the polymer manufactured as follows were measured.

<レジスト用重合体の質量平均分子量>
約20mgのレジスト用重合体を5mLのTHFに溶解し、0.5μmメンブランフィルターで濾過して試料溶液を調製し、この試料溶液を東ソー製ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)を用いて測定した。この測定は、分離カラムは昭和電工製、Shodex GPC K−805L(商品名)を3本直列にしたものを用い、溶剤はTHF、流量1.0mL/min、検出器は示差屈折計、測定温度40℃、注入量0.1mLで、標準ポリマーとしてポリスチレンを使用して測定した。
<Mass average molecular weight of resist polymer>
About 20 mg of the resist polymer is dissolved in 5 mL of THF, and filtered through a 0.5 μm membrane filter to prepare a sample solution. This sample solution is measured using Tosoh gel permeation chromatography (GPC). did. In this measurement, a separation column was manufactured by Showa Denko, and three Shodex GPC K-805L (trade name) in series, the solvent was THF, the flow rate was 1.0 mL / min, the detector was a differential refractometer, and the measurement temperature. Measurements were made using polystyrene as the standard polymer at 40 ° C. and an injection volume of 0.1 mL.

<レジスト用重合体の平均共重合組成比(モル%)>
1H−NMRの測定により求めた。この測定は、日本電子(株)製、GSX−400型FT−NMR(商品名)を用いて、約5質量%のレジスト用重合体試料の重水素化クロロホルム、重水素化アセトンあるいは重水素化ジメチルスルホキシドの溶液を直径5mmφの試験管に入れ、測定温度40℃、観測周波数400MHz、シングルパルスモードにて、64回の積算で行った。
<Average copolymer composition ratio of resist polymer (mol%)>
It calculated | required by the measurement of < 1 > H-NMR. This measurement is performed using JSX Corporation GSX-400 type FT-NMR (trade name), deuterated chloroform, deuterated acetone or deuterated about 5 mass% resist polymer sample. The dimethyl sulfoxide solution was put in a test tube having a diameter of 5 mmφ, and the measurement was carried out 64 times in a single pulse mode at a measurement temperature of 40 ° C., an observation frequency of 400 MHz.

また、製造した重合体を用い、以下のようにしてレジスト組成物を調製し、その物性等を測定した。   Moreover, using the produced polymer, a resist composition was prepared as follows, and its physical properties and the like were measured.

<レジスト組成物の調製>
製造したレジスト用重合体100部と、光酸発生剤であるトリフェニルスルホニウムトリフレート2部と、溶剤であるPGMEA700部とを混合して均一溶液とした後、孔径0.1μmのメンブランフィルターで濾過し、レジスト組成物溶液を調製した。
<Preparation of resist composition>
100 parts of the prepared resist polymer, 2 parts of triphenylsulfonium triflate as a photoacid generator, and 700 parts of PGMEA as a solvent were mixed to obtain a uniform solution, and then filtered through a membrane filter having a pore size of 0.1 μm. Then, a resist composition solution was prepared.

<レジストパターンの製造>
調製したレジスト組成物溶液をシリコンウエハー上にスピンコートし、ホットプレートを用いて120℃、60秒間プリベークを行い、膜厚0.4μmのレジスト膜を製造した。次いで、ArFエキシマレーザー露光機(波長:193nm)を使用して露光した後、ホットプレートを用いて120℃、60秒間露光後ベークを行った。次いで、2.38質量%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を用いて室温で現像し、純水で洗浄し、乾燥してレジストパターンを製造した。
<Manufacture of resist pattern>
The prepared resist composition solution was spin-coated on a silicon wafer and pre-baked at 120 ° C. for 60 seconds using a hot plate to produce a resist film having a thickness of 0.4 μm. Next, after exposure using an ArF excimer laser exposure machine (wavelength: 193 nm), post-exposure baking was performed using a hot plate at 120 ° C. for 60 seconds. Subsequently, it developed at room temperature using the 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, wash | cleaned with the pure water, and dried, and the resist pattern was manufactured.

<感度>
0.16μmのライン・アンド・スペースパターンのマスクが0.16μmの線幅に転写される露光量(mJ/cm2)を感度として測定した。
<Sensitivity>
The exposure amount (mJ / cm 2 ) at which a 0.16 μm line-and-space pattern mask was transferred to a line width of 0.16 μm was measured as sensitivity.

<解像度>
上記露光量で露光したときに解像されるレジストパターンの最小寸法(μm)を解像度とした。
<Resolution>
The minimum dimension (μm) of the resist pattern resolved when exposed with the above exposure amount was defined as the resolution.

<レジスト組成物の保存安定性>
調製したレジスト組成物溶液について、4℃で1週間放置した後のレジスト感度を、上記方法と同様に測定し、(経時後のレジスト感度)−(調液直後のレジスト感度)で計算されるレジスト組成物保存中の感度変化量を評価した。
<Storage stability of resist composition>
For the prepared resist composition solution, the resist sensitivity after being allowed to stand at 4 ° C. for 1 week was measured in the same manner as described above, and the resist calculated by (resist sensitivity after aging) − (resist sensitivity immediately after preparation) The amount of change in sensitivity during storage of the composition was evaluated.

なお、前記の感度変化量の絶対値が小さいほど、レジスト組成物の保存安定性に優れることを意味する。   In addition, it means that it is excellent in the storage stability of a resist composition, so that the absolute value of the said sensitivity change amount is small.

<合成例1>
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、および温度計を備えたフラスコに、窒素
雰囲気下で、PGMEAを35.6部入れ、攪拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。下記式(51)で表される8−または9−アクリロイルオキシ−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−3−オン(以下、OTDAと言う。)17.8部、下記式(52)で表されるシクロヘキシロキシエトキシメタクリレート(以下、ACHMAと言う。)17.0部、下記式(53)で表される2−または3−シアノ−5−ノルボルニルメタクリレート(以下、CNNMAと言う。)8.2部、PGMEA64.4部および2,2'−アゾビスイソブチロニトリル(以下、AIBNと言う。)2.30部を混合した単量体溶液の入った滴下装置から、一定速度で6時間かけてフラスコ中へ滴下した。その後、80℃の温度を1時間保持し、重合反応を行った。
<Synthesis Example 1>
Under a nitrogen atmosphere, 35.6 parts of PGMEA was placed in a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, and a thermometer, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring. 8- or 9-acryloyloxy-4-oxatricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decan-3-one represented by the following formula (51) (hereinafter referred to as OTDA) 17.8 Part, cyclohexyloxyethoxy methacrylate (hereinafter referred to as ACHMA) represented by the following formula (52) 17.0 parts, 2- or 3-cyano-5-norbornyl methacrylate represented by the following formula (53) (Hereinafter referred to as CNNMA) Contains a monomer solution in which 8.2 parts, 64.4 parts of PGMEA, and 2.30 parts of 2,2′-azobisisobutyronitrile (hereinafter referred to as AIBN) are mixed. From the dropping device, it was dropped into the flask at a constant rate over 6 hours. Then, the temperature of 80 degreeC was hold | maintained for 1 hour and the polymerization reaction was performed.

Figure 2006131739
Figure 2006131739

<実施例1>
合成例1で得られた反応溶液をヘキサン/酢酸エチル=9/1(体積比;25℃)混合液1500mL中に攪拌しながら滴下し、白色の析出物の沈殿を得た。なお、上記のヘキサン/酢酸エチル=9/1(体積比;25℃)混合液のSP値は、7.5(cal/cm3)1/2(=15.3MPa1/2)であった。そして、この沈殿を濾別し、減圧下25℃で約3時間乾燥後、再度PGMEA100部に溶解させ、上述の沈殿精製操作を繰り返すことで、精製された白色の析出物(重合体A−1)の沈殿を得た。得られた沈殿を濾別し、減圧下60℃で約40時間乾燥した。得られた重合体A−1の各物性を測定した結果を表3に示した。
<Example 1>
The reaction solution obtained in Synthesis Example 1 was dropped into 1500 mL of a mixed solution of hexane / ethyl acetate = 9/1 (volume ratio; 25 ° C.) with stirring to obtain a white precipitate. The SP value of the hexane / ethyl acetate = 9/1 (volume ratio; 25 ° C.) mixture was 7.5 (cal / cm 3 ) 1/2 (= 15.3 MPa 1/2 ). . Then, the precipitate was filtered off, dried at 25 ° C. under reduced pressure for about 3 hours, dissolved again in 100 parts of PGMEA, and the above-described precipitation purification operation was repeated to obtain a purified white precipitate (polymer A-1). ) Was obtained. The resulting precipitate was filtered off and dried under reduced pressure at 60 ° C. for about 40 hours. Table 3 shows a result obtained by measuring properties of the obtained polymer A-1.

<比較例1>
ヘキサン/酢酸エチル=9/1混合液の代わりに、メタノール/水=9/1とした以外は、実施例1と同様の操作で、重合体B−1を得た。なお、上記のメタノール/水=9/1(体積比;25℃)混合液のSP値は、15.4(cal/cm3)1/2(=31.5MPa1/2)であった。得られた重合体B−1の各物性を測定した結果を表3に示した。
<Comparative Example 1>
A polymer B-1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that methanol / water = 9/1 instead of the hexane / ethyl acetate = 9/1 mixed solution. The SP value of the methanol / water = 9/1 (volume ratio; 25 ° C.) mixture was 15.4 (cal / cm 3 ) 1/2 (= 31.5 MPa 1/2 ). Table 3 shows a result obtained by measuring properties of the obtained polymer B-1.

<合成例2>
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、および温度計を備えたフラスコに、窒素
雰囲気下で、PGMEAを34.1部入れ、攪拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。下記式(54)で表されるα−メタクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトン(以下、GBLMAと言う。)13.6部、下記式(55)で表される2−メタクリロイルオキシ−2−メチルアダマンタン(以下、MAdMAと言う。)9.4部、前記式(52)のACHMA8.5部、下記式(56)で表される1−メタクリロイルオキシ−3−ヒドロキシアダマンタン(以下、HAdMAと言う。)9.4部、PGMEA61.3部およびジメチル−2,2'−アゾビスイソブチレート(以下、DAIBと言う。)2.76部を混合した単量体溶液の入った滴下装置から、一定速度で6時間かけてフラスコ中へ滴下した。その後、80℃の温度を1時間保持し、重合反応を行った。
<Synthesis Example 2>
Under a nitrogen atmosphere, 34.1 parts of PGMEA was placed in a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, and a thermometer, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring. Α-methacryloyloxy-γ-butyrolactone (hereinafter referred to as GBLMA) 13.6 parts represented by the following formula (54), 2-methacryloyloxy-2-methyladamantane (hereinafter referred to as the following formula (55)) 9.4 parts, ACHMA 8.5 parts of the formula (52), 1-methacryloyloxy-3-hydroxyadamantane (hereinafter referred to as HAdMA) represented by the following formula (56). From a dropping apparatus containing a monomer solution in which 4 parts, 61.3 parts of PGMEA and 2.76 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (hereinafter referred to as DAIB) were mixed, 6 It was dropped into the flask over time. Then, the temperature of 80 degreeC was hold | maintained for 1 hour and the polymerization reaction was performed.

Figure 2006131739
Figure 2006131739

<実施例2>
実施例1と同様の操作で、重合体A−2を得た。得られた重合体A−2の各物性を測定した結果を表3に示した。
<Example 2>
In the same manner as in Example 1, Polymer A-2 was obtained. Table 3 shows a result obtained by measuring properties of the obtained polymer A-2.

<比較例2>
メタノール/水=9/1混合液の代わりに、メタノール/水=8/2(体積比;25℃、混合液のSP値=16.3(cal/cm3)1/2(=33.3MPa1/2))とした以外は、比較例1と同様の操作で、重合体B−2を得た。得られた重合体B−2の各物性を測定した結果を表3に示した。
<Comparative example 2>
Instead of methanol / water = 9/1 mixed solution, methanol / water = 8/2 (volume ratio; 25 ° C., SP value of the mixed solution = 16.3 (cal / cm 3 ) 1/2 (= 33.3 MPa) A polymer B-2 was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that 1/2 )) was used. Table 3 shows a result obtained by measuring properties of the obtained polymer B-2.

Figure 2006131739
Figure 2006131739

本発明の製造方法で得られたレジスト用重合体を用いたレジスト組成物(実施例1および2)は、十分な感度および解像度を備えた上に、保存安定性に優れた。   The resist compositions (Examples 1 and 2) using the resist polymer obtained by the production method of the present invention had sufficient sensitivity and resolution, and were excellent in storage stability.

一方、沈殿および再沈殿溶剤のSP値が本発明の範囲外となる製造方法で得られたレジスト用重合体を用いたレジスト組成物(比較例1および2)は、沈殿または再沈殿操作時にACHMAが加水分解して生成したと思われるメタクリル酸の影響で、レジスト組成物の保存安定性が劣った。   On the other hand, the resist composition (Comparative Examples 1 and 2) using the resist polymer obtained by the production method in which the SP value of the precipitation and reprecipitation solvent is out of the range of the present invention is ACHMA during the precipitation or reprecipitation operation. The storage stability of the resist composition was inferior due to the influence of methacrylic acid, which was thought to be produced by hydrolysis.

Claims (7)

下記式(1)
Figure 2006131739
(式(1)中、R11は水素原子またはメチル基を表す。Zは単結合、アルカンから誘導される2〜4価の基、炭素数4〜20の2〜4価の脂環式炭化水素基、−C(=O)−、−S(=O)2−、またはこれらを組み合わせた2〜4価の基を表し、nは1〜3の整数を表す。Aはメチル基、R14は炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基もしくはその誘導体または炭素数1〜5の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を表す。)
で表され、かつ、基Aのメチル基の水素原子の少なくとも1つが0.150以上の部分電荷を持つ構成単位(A1)を含有するレジスト用重合体の製造方法であって、溶液重合法により生成した重合体溶液を、炭化水素、ハロゲン化炭化水素、ニトロ化合物、ニトリル、エーテル、ケトン、エステル、カーボネートから選ばれる少なくとも1種以上の有機溶媒中に添加することにより沈殿又は再沈殿して得られることを特徴とするレジスト用重合体の製造方法。
Following formula (1)
Figure 2006131739
(In the formula (1), R 11 represents a hydrogen atom or a methyl group. Z represents a single bond, a divalent to tetravalent group derived from an alkane, or a divalent to tetravalent alicyclic carbon atom having 4 to 20 carbon atoms. Represents a hydrogen group, —C (═O) —, —S (═O) 2 —, or a combination thereof, or a bivalent to tetravalent group, n represents an integer of 1 to 3, A represents a methyl group, R 14 represents a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms or a derivative thereof, or a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
And at least one hydrogen atom of the methyl group of the group A is a method for producing a resist polymer containing a structural unit (A1) having a partial charge of 0.150 or more, which is obtained by a solution polymerization method. The resulting polymer solution is precipitated or re-precipitated by adding it to at least one organic solvent selected from hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, nitro compounds, nitriles, ethers, ketones, esters and carbonates. A method for producing a resist polymer.
前記の沈殿又は再沈殿溶媒として用いる有機溶媒のFedorsの方法による溶解度パラメーターの値が7.0(cal/cm3)1/2 〜14.0(cal/cm3)1/2[14.3MPa1/2 〜28.6MPa1/2 ]の範囲である請求項1のレジスト用重合体の製造方法。 The solubility parameter according to the Fedors method of the organic solvent used as the precipitation or reprecipitation solvent is 7.0 (cal / cm 3 ) 1/2 to 14.0 (cal / cm 3 ) 1/2 [14.3 MPa. The method for producing a resist polymer according to claim 1, wherein the resist polymer has a range of 1/2 to 28.6 MPa 1/2 ]. さらに、下記式(4−1)〜(4−5)からなる群より選ばれる少なくとも1種であるラクトン骨格を有する構成単位(B)を含む請求項1または2に記載のレジスト用重合体の製造方法。
Figure 2006131739
(上記式中、R41、R42、R43、R44、R51、R61及びR71はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基を表し、R401、R402、R201、R202、R203、R204、R91、R92、R93、R94、A1、A2、A3、A4はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基または炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基を表し、X41、X42、X43、X44は、置換基としてヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基、シアノ基およびアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基、またはアミノ基を表し、n41,n42,n43,n44は0〜4の整数を表す。n41,n42,n43,n44が2以上の場合には、X41、X642、X43、X44はそれぞれ複数の異なる基を有することも含む。Y11、Y21、Y31はそれぞれ独立に−CH2−または−CO−O−を表し、そのうち少なくとも一つは−CO−O−を表す。iは0または1を表し、m,m1は1または2を表す。R401とR402(i=1の場合)、R91とR92(m1=1の場合)とが一緒になって炭素数2〜6のメチレン鎖[−(CH2)j−(jは2〜6の整数を表す)]又は−O−、−S−、−NH−を含む炭素数1〜6のメチレン鎖[−(CH2)k−(kは1〜6の整数を表す)]を形成しても良く、R91同士またはR92同士(m1=2の場合)、A1とA2、A3とA4とが一緒になって−O−、−S−、−NH−を含んでいても良い炭素数1〜6のメチレン鎖[−(CH2)l−(lは1〜6の整数を表す)]または−O−、−S−、−NH−を形成しても良い。)
The resist polymer according to claim 1 or 2, further comprising a structural unit (B) having a lactone skeleton that is at least one selected from the group consisting of the following formulas (4-1) to (4-5). Production method.
Figure 2006131739
(In the above formula, R 41 , R 42 , R 43 , R 44 , R 51 , R 61 and R 71 each independently represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 401 , R 402 , R 201 , R 202 , R 203, R 204, R 91, R 92, R 93, R 94, a 1, a 2, a 3, a 4 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, hydroxy groups Represents a carboxy group or a carboxy group esterified with an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, and X 41 , X 42 , X 43 and X 44 are each a hydroxy group, a carboxy group, or an acyl having 1 to 6 carbon atoms as a substituent. A carbon number which may have at least one group selected from the group consisting of a group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a carboxy group esterified with an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, a cyano group and an amino group 1-6 linear or branched alkyl groups, hydroxy , A carboxy group, an acyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a carboxy group esterified with an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, or an amino group, n41, n42, n43, n44 .n41 is an integer of 0~4, n42, n43, when n44 is 2 or more, X 41, X 642, X 43, X 44 comprises also each have a plurality of different groups .Y 11, Y 21 and Y 31 each independently represent —CH 2 — or —CO—O—, of which at least one represents —CO—O—, i represents 0 or 1, and m and m1 represent 1 or 2 R 401 and R 402 (when i = 1), R 91 and R 92 (when m1 = 1) are taken together to form a methylene chain having 2 to 6 carbon atoms [— (CH 2 ) j − (J represents an integer of 2 to 6)] or a methylene chain having 1 to 6 carbon atoms including —O—, —S—, and —NH— [— (C 2) k - (k may form a representative) an integer of 1-6, in the case of R 91 s or R 92 together (m1 = 2), and A 1 and A 2, A 3 and A 4 Together may contain —O—, —S—, —NH—, methylene chain having 1 to 6 carbon atoms [— (CH 2 ) 1 — (l represents an integer of 1 to 6)] Or -O-, -S-, or -NH- may be formed.)
さらに、下記式(5−1)〜(5−7)からなる群より選ばれる少なくとも1種である親水性基を有する構成単位(C)を含む請求項1〜3のいずれかに記載のレジスト用重合体の製造方法。
Figure 2006131739
(上記式中、R51、R52、R53、R54、R55、R56、R57はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基を表し、R501、R502、R503、R506はそれぞれ独立に水素原子または炭素数1〜3のアルキル基を表し、R504、R505はそれぞれ独立に炭素数1〜3のアルキル基を表し、R531、R532、R533、R534、R535、R536はそれぞれ独立に水素原子または炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐アルキル基を表し、R571、R572は炭素数4〜16の橋かけ環式炭化水素基、または炭素数4〜16の橋かけ環式炭化水素基を有する炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐アルキル基を示し、R571とR572が結合している炭素原子とともに炭素数4〜16の橋かけ環式炭化水素基を形成していてもよい。W1、W2、W3はそれぞれ独立に−O−、−S−、−NH−または鎖長1〜6のメチレン鎖[−(CH2)t−(tは1〜6の整数を表す)]を表し、X51、X52、X53、X54、X55、X56、X57はそれぞれ独立に、置換基として−C(CF3)2−OH、ヒドロキシ基、シアノ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基およびアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐アルキル基、−C(CF3)2−OH、ヒドロキシ基、シアノ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基またはアミノ基を表し、n51,n52,n53,n54,n55,n56は1〜4の整数を表し、q1,q2は0または1を表す。なお、n51,n52,n53,n54,n55,n56が2以上の場合には、X51、X52、X53、X54、X55、X56はそれぞれ複数の異なる基を有することも含む。
ここでR571、R572のアルキル基、橋かけ環式炭化水素基は炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐アルキル基を有していても良く、また、ヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数2〜6のアシル基または炭素数1〜6のアルコールとエステル化されたカルボキシ基を有していても良い。)
Furthermore, the resist in any one of Claims 1-3 containing the structural unit (C) which has a hydrophilic group which is at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of following formula (5-1)-(5-7). Production method for polymer.
Figure 2006131739
(In the above formula, R 51 , R 52 , R 53 , R 54 , R 55 , R 56 , R 57 each independently represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 501 , R 502 , R 503 , R 506 are each Independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, R 504 and R 505 each independently represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 531 , R 532 , R 533 , R 534 , R 535 , R 536 each independently represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, R 571 and R 572 are bridged cyclic hydrocarbon groups having 4 to 16 carbon atoms, or 4 to 4 carbon atoms A straight chain or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms having 16 bridged cyclic hydrocarbon groups, and a bridged cyclic carbonization having 4 to 16 carbon atoms together with the carbon atom to which R 571 and R 572 are bonded A hydrogen group may be formed, and W 1 , W 2 , and W 3 are each independently —O—, —S—, -NH- or a methylene chain having a chain length of 1 to 6 [-(CH 2 ) t- (t represents an integer of 1 to 6)], X 51 , X 52 , X 53 , X 54 , X 55 , X 56 and X 57 each independently represent —C (CF 3 ) 2 —OH, a hydroxy group, a cyano group, a carboxy group, an acyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alcohol having 1 to 6 carbon atoms as a substituent. of carboxy group and a linear or branched alkyl group having at least one carbon atoms which may have a group 1 to 6 chosen from the group consisting of amino groups, -C (CF 3) 2 -OH , hydroxy group , A cyano group, a carboxy group, an acyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a carboxy group or an amino group esterified with an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, n51, n52, n53 , N54, n55, and n56 represent an integer of 1 to 4. q1, q2 represents 0 or 1. Incidentally, n51, n52, n53, n54 , n55, when n56 is 2 or more, X 51, X 52, X 53, X 54, X 55, X 56 are each It includes having a plurality of different groups.
Here, the alkyl group of R 571 and R 572 and the bridged cyclic hydrocarbon group may have a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and may be a hydroxy group, a carboxy group, or a carbon number of 2 It may have a carboxy group esterified with an acyl group of -6 or an alcohol having 1 to 6 carbon atoms. )
請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法によって製造されたレジスト用重合体。   The resist polymer manufactured by the method of any one of Claims 1-4. 請求項5に記載のレジスト用重合体を含有するレジスト組成物。   A resist composition comprising the resist polymer according to claim 5. 請求項6に記載のレジスト組成物を被加工基板上に塗布する工程と、250nm以下の波長の光で露光する工程と、現像液を用いて現像する工程とを含むパターン製造方法。   A pattern manufacturing method comprising a step of applying the resist composition according to claim 6 on a substrate to be processed, a step of exposing with light having a wavelength of 250 nm or less, and a step of developing using a developer.
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