JP2016075726A - Composition for forming finer resist pattern and pattern forming method - Google Patents

Composition for forming finer resist pattern and pattern forming method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composition for forming a finer resist pattern, from which a resist pattern having a fine and good profile and excellent etching durability can be easily formed.SOLUTION: The composition for forming a finer resist pattern comprises: a polymer that has a first structural unit including an aromatic ring having 6 to 20 carbon atoms and a second structural unit including a lactone ring, cyclic carbonate ring, sultone ring, alicycle with a hydroxy group bonded, or an alicycle with a carboxy group bonded, and has a weight average molecular weight of 10,000 or more and 150,000 or less; and a solvent. The second structural unit preferably includes a lactone ring, a cyclic carbonate ring or a sultone ring. A total content percentage of the first structural unit and the second structural unit is preferably 35 mol% or more with respect to the entire structural units constituting the polymer. A ratio of a content percentage of the first structural unit to a content percentage of the second structural unit is preferably 1/4 or more and 4/1 or less.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、レジストパターン微細化用組成物及びパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a resist pattern refinement composition and a pattern forming method.

半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイス構造の微細化に伴って、リソグラフィー工程におけるパターンの微細化が要求されている。上記要求に対し、酸の作用により現像液への溶解度が変化する重合体と感放射線性酸発生体とを含有するレジスト材料を用いて形成したレジスト膜を露光し現像することによりパターンを形成する方法以外に、この形成されたパターンを元にして、さらに微細化を図る方法が検討されている。   With the miniaturization of various electronic device structures such as semiconductor devices and liquid crystal devices, pattern miniaturization in the lithography process is required. In response to the above requirements, a pattern is formed by exposing and developing a resist film formed using a resist material containing a polymer whose solubility in a developing solution is changed by the action of an acid and a radiation-sensitive acid generator. In addition to the method, a method for further miniaturization based on the formed pattern has been studied.

そのような方法として、形成したパターン(プレパターン)に架橋層形成材料を作用させ、上記パターンを構成する樹脂と架橋層形成材料とを架橋させ、架橋層を形成する工程を含む技術が知られている(特開2008−310314号公報参照)。しかし、この技術は、架橋層を形成するものであるため、微細化のための操作が煩雑であるという不都合がある。そのため、より簡便な方法が求められており、そのような方法として、レジストパターンに被覆形成剤を塗布した後、加熱して上記レジストパターン表面に高分子量化を伴わないで、現像液に対して難溶な層を形成し、パターンを厚肉化する技術が検討されている(特開2013−117710号公報参照)。しかし、この技術は、より簡便に微細化を行う方法と考えられるものの、実際には、良好な形状の微細パターンを得ることは難しいと考えられ、市場の要求を満たすまでには至っていない。また、ネガ型のパターンの上に、酸の作用により極性が増大して有機溶剤を含む除去液に対する溶解性が減少する化合物を含有する組成物を用いて膜を形成し、パターンを厚肉化する技術が検討されている(特開2013−257435号公報参照)。しかしながら、この技術にはパターンのエッチング耐性に改善の余地がある。   As such a method, a technique including a step of forming a crosslinked layer by causing a crosslinked layer forming material to act on the formed pattern (pre-pattern), crosslinking the resin constituting the pattern and the crosslinked layer forming material, is known. (See JP 2008-310314 A). However, since this technique forms a crosslinked layer, there is an inconvenience that the operation for miniaturization is complicated. Therefore, a simpler method has been demanded. As such a method, after applying a coating forming agent to the resist pattern, it is heated and applied to the developer without increasing the molecular weight on the resist pattern surface. A technique for forming a hardly soluble layer and increasing the thickness of a pattern has been studied (see JP 2013-117710 A). However, although this technique is considered to be a simpler method of miniaturization, in practice, it is considered difficult to obtain a fine pattern with a good shape, and has not yet satisfied the market demand. In addition, on the negative pattern, a film is formed using a composition containing a compound whose polarity is increased by the action of acid and its solubility in a removal solution containing an organic solvent is reduced. The technique to do is examined (refer Unexamined-Japanese-Patent No. 2013-257435). However, this technique has room for improvement in the etching resistance of the pattern.

特開2008−310314号公報JP 2008-310314 A 特開2013−117710号公報JP2013-117710A 特開2013−257435号公報JP2013-257435A

本発明は以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、微細で良好な形状を有し、かつエッチング耐性に優れるレジストパターンを簡便に形成できるレジストパターン微細化用組成物及びパターン形成方法を提供することにある。   The present invention has been made based on the circumstances as described above, and its purpose is to provide a resist pattern refinement composition that can easily form a resist pattern having a fine and good shape and excellent etching resistance, and It is to provide a pattern forming method.

上記課題を解決するためになされた発明は、炭素数6〜20の芳香環を含む第1構造単位(以下、「構造単位(A)」ともいう)と、ラクトン環、環状カーボネート環、スルトン環、ヒドロキシ基が結合した脂環又はカルボキシ基が結合した脂環を含む第2構造単位(以下、「構造単位(B)」ともいう)を有し、重量平均分子量が10,000以上150,000以下である重合体(以下、「重合体(I)」ともいう)、及び溶媒を含有するレジストパターン微細化用組成物(以下、「組成物(I)」ともいう)である。   The invention made to solve the above problems includes a first structural unit containing an aromatic ring having 6 to 20 carbon atoms (hereinafter also referred to as “structural unit (A)”), a lactone ring, a cyclic carbonate ring, and a sultone ring. , Having a second structural unit (hereinafter also referred to as “structural unit (B)”) containing an alicyclic ring to which a hydroxy group is bonded or an alicyclic ring to which a carboxy group is bonded, and has a weight average molecular weight of 10,000 to 150,000. The following polymer (hereinafter also referred to as “polymer (I)”) and a resist pattern miniaturization composition (hereinafter also referred to as “composition (I)”) containing a solvent.

上記課題を解決するためになされた別の発明は、有機溶媒に不溶又は難溶のプレパターンを形成する工程(以下、「プレパターン形成工程」ともいう)と、上記プレパターンの少なくとも側面に樹脂層を形成する工程(以下、「樹脂層形成工程」ともいう)と、上記プレパターン及び樹脂層の加熱により、上記樹脂層のうちのプレパターンとの隣接部を高分子量化を伴わずに上記有機溶媒に不溶化又は難溶化させる工程(以下、「不溶難溶化工程」ともいう)と、上記樹脂層のうちの不溶化又は難溶化した隣接部以外の部分を上記有機溶媒により除去する工程(以下、「除去工程」ともいう)とを備え、上記樹脂層が、上述のレジストパターン微細化用組成物により形成されるパターン形成方法である。   Another invention made in order to solve the above problems is a process for forming a pre-pattern that is insoluble or hardly soluble in an organic solvent (hereinafter, also referred to as “pre-pattern forming process”), and a resin on at least the side surface of the pre-pattern. Step of forming a layer (hereinafter, also referred to as “resin layer forming step”) and heating the prepattern and the resin layer, the adjacent portion of the resin layer with the prepattern is not increased in molecular weight. A step of insolubilizing or hardly solubilizing in an organic solvent (hereinafter also referred to as “insoluble insolubilizing step”) and a step of removing a portion other than the insolubilized or hardly solubilized adjacent portion of the resin layer with the organic solvent (hereinafter referred to as “insoluble insolubilizing step”) A pattern forming method in which the resin layer is formed of the above-described resist pattern refinement composition.

本発明のレジストパターン微細化用組成物及びパターン形成方法によれば、簡便な方法で微細で良好な形状を有し、エッチング耐性に優れるレジストパターンを形成することができる。従って、これらは、今後ますます微細化が進行すると予想される半導体加工分野等におけるパターン形成に好適に用いることができる。   According to the resist pattern refinement composition and pattern formation method of the present invention, a resist pattern having a fine and good shape and excellent etching resistance can be formed by a simple method. Therefore, these can be suitably used for pattern formation in the field of semiconductor processing and the like that are expected to be further miniaturized in the future.

本発明のパターン形成方法の一実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows one Embodiment of the pattern formation method of this invention.

<レジストパターン微細化用組成物>
当該レジストパターン微細化用組成物は、予め形成されたパターンを厚肉化することにより、パターンスペース部を狭小化又はパターンホール部を狭径化して、レジストパターンを微細化するものである。
<Composition for resist pattern refinement>
The resist pattern refinement composition is one that refines a resist pattern by thickening a previously formed pattern, thereby narrowing a pattern space portion or narrowing a pattern hole portion.

組成物(I)は、炭素数6〜20の芳香環を含む第1構造単位と、ラクトン環、環状カーボネート環、スルトン環、ヒドロキシ基が結合した脂環又はカルボキシ基が結合した脂環を含む第2構造単位とを有し、重量平均分子量が10,000以上150,000以下である重合体(I)、及び溶媒を含有する。組成物(I)は、好適成分として塩基性化合物を含んでいてもよい。また、本発明の効果を損なわない範囲において、他の任意成分を含んでいてもよい。   The composition (I) includes a first structural unit containing an aromatic ring having 6 to 20 carbon atoms and a lactone ring, a cyclic carbonate ring, a sultone ring, an alicyclic ring to which a hydroxy group is bonded, or an alicyclic ring to which a carboxy group is bonded. A polymer (I) having a second structural unit and having a weight average molecular weight of 10,000 to 150,000, and a solvent. The composition (I) may contain a basic compound as a suitable component. Moreover, in the range which does not impair the effect of this invention, the other arbitrary component may be included.

組成物(I)は、炭素数6〜20の芳香環を含む構造単位(A)を有する重合体(I)を含むことにより、優れたエッチング耐性を有するパターンを形成することができる。また、特定の分子量範囲の重合体(I)を含むことにより、微細で良好な形状のパターンを形成することができる。これは例えば、不溶難溶化工程において形成される隣接層が、除去工程で用いる有機溶媒に対して、より難溶となるため等と考えられる。
以下、各成分について説明する。
The composition (I) can form a pattern having excellent etching resistance by including the polymer (I) having the structural unit (A) containing an aromatic ring having 6 to 20 carbon atoms. Moreover, a fine and favorable pattern can be formed by including the polymer (I) in a specific molecular weight range. This is considered to be because, for example, the adjacent layer formed in the insoluble slightly soluble process becomes more hardly soluble in the organic solvent used in the removing process.
Hereinafter, each component will be described.

(重合体(I))
重合体(I)は、構造単位(A)及び構造単位(B)を含む。重合体(I)は、構造単位(A)及び構造単位(B)以外の構造単位をさらに有していてもよい。好ましくは、重合体(I)は、酸解離性基を含む構造単位(以下、「構造単位(C)」ともいう)をさらに有する。好ましくは、重合体(I)は、非酸解離性の鎖状炭化水素基又は非酸解離性の脂環式炭化水素基を含む構造単位(以下、「構造単位(D)」ともいう)をさらに有する。好ましくは、重合体(I)は、塩基性基を含む構造単位をさらに有する。以下、各構造単位について説明する。
(Polymer (I))
The polymer (I) includes a structural unit (A) and a structural unit (B). The polymer (I) may further have a structural unit other than the structural unit (A) and the structural unit (B). Preferably, the polymer (I) further has a structural unit containing an acid dissociable group (hereinafter also referred to as “structural unit (C)”). Preferably, the polymer (I) includes a structural unit containing a non-acid dissociable chain hydrocarbon group or a non-acid dissociable alicyclic hydrocarbon group (hereinafter also referred to as “structural unit (D)”). Also have. Preferably, the polymer (I) further has a structural unit containing a basic group. Hereinafter, each structural unit will be described.

[構造単位(A)]
構造単位(A)は、炭素数6〜20の芳香環を含む。
炭素数6〜20の芳香環としては、例えばベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、ピレン環、ビフェニル環等が挙げられる。
芳香環には、極性基が結合していないことが好ましい。極性基が芳香環に結合していないことによって、レジストパターンのエッチング耐性をより高めることができる。極性基としては、例えばヒドロキシ基、アミノ基、スルファニル基等が挙げられる。
[Structural unit (A)]
The structural unit (A) includes an aromatic ring having 6 to 20 carbon atoms.
Examples of the aromatic ring having 6 to 20 carbon atoms include a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, a pyrene ring, and a biphenyl ring.
It is preferable that no polar group is bonded to the aromatic ring. Since the polar group is not bonded to the aromatic ring, the etching resistance of the resist pattern can be further increased. Examples of the polar group include a hydroxy group, an amino group, and a sulfanyl group.

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

Figure 2016075726
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式中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the formula, R 1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

構造単位(A)の含有割合の下限としては、重合体(I)を構成する全構造単位に対して、35モル%が好ましく、50モル%がより好ましい。上記含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、70モル%がより好ましい。構造単位(A)の含有割合を上記範囲内とすることで、パターンの微細化特性とエッチング特性とがバランスよく優れる。   As a minimum of the content rate of a structural unit (A), 35 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise polymer (I), and 50 mol% is more preferable. As an upper limit of the said content rate, 80 mol% is preferable and 70 mol% is more preferable. By making the content rate of a structural unit (A) in the said range, the refinement | miniaturization characteristic of a pattern and an etching characteristic are excellent with sufficient balance.

[構造単位(B)]
構造単位(B)は、ラクトン環、環状カーボネート環、スルトン環、ヒドロキシ基が結合した脂環又はカルボキシ基が結合した脂環を含む。ラクトン環を含む構造単位(B)としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。
[Structural unit (B)]
The structural unit (B) includes a lactone ring, a cyclic carbonate ring, a sultone ring, an alicyclic ring to which a hydroxy group is bonded, or an alicyclic ring to which a carboxy group is bonded. Examples of the structural unit (B) containing a lactone ring include structural units represented by the following formulas.

Figure 2016075726
Figure 2016075726

Figure 2016075726
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式中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the formula, R 2 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

環状カーボネート環を含む構造単位(B)としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。式中、Rは、上記と同義である。 Examples of the structural unit (B) containing a cyclic carbonate ring include structural units represented by the following formulas. In the formula, R 2 has the same meaning as described above.

Figure 2016075726
Figure 2016075726

スルトン環を含む構造単位(B)としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。式中、Rは、上記と同義である。 As a structural unit (B) containing a sultone ring, the structural unit represented by a following formula etc. is mentioned, for example. In the formula, R 2 has the same meaning as described above.

Figure 2016075726
Figure 2016075726

ヒドロキシ基が結合した脂環又はカルボキシ基が結合した脂環を含む構造単位(B)としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。式中、Rは、上記と同義である。 Examples of the structural unit (B) containing an alicyclic ring to which a hydroxy group is bonded or an alicyclic ring to which a carboxy group is bonded include a structural unit represented by the following formula. In the formula, R 2 has the same meaning as described above.

Figure 2016075726
Figure 2016075726

構造単位(B)は、ラクトン環、環状カーボネート環又はスルトン環を含むことが好ましい。   The structural unit (B) preferably contains a lactone ring, a cyclic carbonate ring or a sultone ring.

構造単位(B)の含有割合の下限としては、重合体(I)を構成する全構造単位に対して、20モル%が好ましく、30モル%がより好ましい。上記含有割合の上限としては、65モル%が好ましく、50モル%がより好ましい。構造単位(B)の含有割合を上記範囲内とすることで、パターンの微細化特性とエッチング特性とがバランスよく優れる。   As a minimum of the content rate of a structural unit (B), 20 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise polymer (I), and 30 mol% is more preferable. As an upper limit of the said content rate, 65 mol% is preferable and 50 mol% is more preferable. By making the content rate of a structural unit (B) into the said range, the refinement | miniaturization characteristic of a pattern and an etching characteristic are excellent with sufficient balance.

[構造単位(C)]
酸解離性基を含む構造単位としては、例えば下記式(1)で表される構造単位等が挙げられる。重合体(I)が構造単位(C)を有することでプレパターンが含有する酸の作用による隣接層の形成が起こるので、よりパターンを微細化することができる。
[Structural unit (C)]
Examples of the structural unit containing an acid dissociable group include a structural unit represented by the following formula (1). Since the polymer (I) has the structural unit (C), an adjacent layer is formed by the action of the acid contained in the pre-pattern, so that the pattern can be further refined.

Figure 2016075726
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上記式(1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、1価の酸解離性基である。 The formula (1), R 3 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R p is a monovalent acid dissociable group.

上記Rで表される1価の酸解離性基としては下記式(i)で表される基が好ましい。 The monovalent acid dissociable group represented by R p is preferably a group represented by the following formula (i).

Figure 2016075726
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上記式(i)中、Rp1は、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。Rp2及びRp3は、それぞれ独立して炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の脂環構造を表す。 In the above formula (i), R p1 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R p2 and R p3 are each independently a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, or these groups are It represents an alicyclic structure having 3 to 20 ring members that is formed together with the carbon atoms to which they are bonded.

上記Rp1で表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基等が挙げられる。 Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R p1 include a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms and a monovalent alicyclic group having 3 to 20 carbon atoms. Examples include hydrocarbon groups and monovalent aromatic hydrocarbon groups having 6 to 20 carbon atoms.

上記Rp1、Rp2及びRp3で表される炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等が挙げられる。 Examples of the monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R p1 , R p2 and R p3 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, and n-butyl. Group, 2-methylpropyl group, 1-methylpropyl group, t-butyl group and the like.

上記Rp1、Rp2及びRp3で表される炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えば
シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデシル基、シクロドデシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基等のシクロアルキル基;
シクロプロペニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロオクテニル基、シクロデセニル基、ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基、テトラシクロドデセニル基等のシクロアルケニル基等が挙げられる。
Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms represented by R p1 , R p2 and R p3 include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclo Cycloalkyl groups such as octyl, cyclodecyl, cyclododecyl, norbornyl, adamantyl, tricyclodecyl, tetracyclododecyl;
And cycloalkenyl groups such as a cyclopropenyl group, a cyclobutenyl group, a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group, a cyclooctenyl group, a cyclodecenyl group, a norbornenyl group, a tricyclodecenyl group, and a tetracyclododecenyl group.

上記Rp1、Rp2及びRp3で表される炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基としては、例えば
フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基等のアリール基;
ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等のアラルキル基などが挙げられる。
Examples of the monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms represented by R p1 , R p2 and R p3 include aryl groups such as phenyl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group and anthryl group;
Examples thereof include aralkyl groups such as benzyl group, phenethyl group, and naphthylmethyl group.

これらのうち、Rp1が炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基であり、Rp2及びRp3の基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成されるアダマンタン構造又はシクロアルカン構造を表すことが好ましい。 Among these, R p1 is a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and R ap group and cycloalkane constituted by carbon atoms to which R p2 and R p3 groups are combined and bonded to each other It is preferable to represent the structure.

構造単位(C)としては、例えば下記式(1−1)〜(1−4)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (C) include structural units represented by the following formulas (1-1) to (1-4).

Figure 2016075726
Figure 2016075726

上記式(1−1)〜(1−4)中、Rは、上記式(1)と同義である。Rp1、Rp2及びRp3は、上記式(i)と同義である。nは、1〜4の整数である。 In the above formulas (1-1) to (1-4), R 3 has the same meaning as the above formula (1). R p1 , R p2 and R p3 are as defined in the above formula (i). n p is an integer of 1 to 4.

上記式(1)又は(1−1)〜(1−4)で表される構造単位としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit represented by the above formula (1) or (1-1) to (1-4) include a structural unit represented by the following formula.

Figure 2016075726
Figure 2016075726

Figure 2016075726
Figure 2016075726

上記式中、Rは、上記式(1)と同義である。 In said formula, R < 3 > is synonymous with the said Formula (1).

構造単位(C)を与える単量体としては、例えば(メタ)アクリル酸2−メチルアダマンチル−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸2−エチルアダマンチル−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−2−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−2−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸1−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル)−1−メチルエチルエステル、(メタ)アクリル酸1−(アダマンタン−1−イル)−1−メチルエチルエステル、(メタ)アクリル酸1−メチル−1−シクロペンチルエステル、(メタ)アクリル酸1−エチル−1−シクロペンチルエステル、(メタ)アクリル酸1−メチル−1−シクロヘキシルエステル、(メタ)アクリル酸1−エチル−1−シクロヘキシルエステル等が挙げられる。   Examples of the monomer that gives the structural unit (C) include (meth) acrylic acid 2-methyladamantyl-2-yl ester, (meth) acrylic acid 2-ethyladamantyl-2-yl ester, and (meth) acrylic acid- 2-methylbicyclo [2.2.1] hept-2-yl ester, (meth) acrylic acid-2-ethylbicyclo [2.2.1] hept-2-yl ester, (meth) acrylic acid 1- ( Bicyclo [2.2.1] hept-2-yl) -1-methylethyl ester, (meth) acrylic acid 1- (adamantan-1-yl) -1-methylethyl ester, (meth) acrylic acid 1-methyl -1-cyclopentyl ester, (meth) acrylic acid 1-ethyl-1-cyclopentyl ester, (meth) acrylic acid 1-methyl-1-cyclohexyl ester, ), And acrylic acid 1-ethyl-1-cyclohexyl ester.

構造単位(C)の含有割合の下限としては、重合体(I)を構成する全構造単位に対して、10モル%が好ましく、20モル%がより好ましい。上記含有割合の上限としては、60モル%が好ましく、50モル%がより好ましい。   As a minimum of the content rate of a structural unit (C), 10 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise polymer (I), and 20 mol% is more preferable. As an upper limit of the said content rate, 60 mol% is preferable and 50 mol% is more preferable.

[構造単位(D)]
非酸解離性の鎖状炭化水素基又は非酸解離性の脂環式炭化水素基を含む構造単位としては、下記式で表されるものが挙げられる。
[Structural unit (D)]
Examples of the structural unit containing a non-acid-dissociable chain hydrocarbon group or a non-acid-dissociable alicyclic hydrocarbon group include those represented by the following formula.

Figure 2016075726
Figure 2016075726

上記式中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。Rは、非酸解離性の炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基又は非酸解離性の炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基を含む基である。 In the above formula, R 4 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R q is a group containing a non-acid-dissociable monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a non-acid-dissociable monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms.

非酸解離性の炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基としては、例えばメチル基、n−ブチル基、n−ドデシル基等である。   Examples of the non-acid-dissociable monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include a methyl group, an n-butyl group, and an n-dodecyl group.

非酸解離性の炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えばシクロブチル基、シクロヘキシル基等である。   Examples of the non-acid dissociable monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms include a cyclobutyl group and a cyclohexyl group.

構造単位(D)の含有割合の下限としては、重合体(I)を構成する全構造単位に対して、10モル%が好ましく、20モル%がより好ましい。上記含有割合の上限としては、60モル%が好ましく、50モル%がより好ましい。   As a minimum of the content rate of a structural unit (D), 10 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise polymer (I), and 20 mol% is more preferable. As an upper limit of the said content rate, 60 mol% is preferable and 50 mol% is more preferable.

構造単位(A)及び構造単位(B)の合計含有割合が、重合体(I)を構成する全構造単位に対して35モル%以上であることが好ましく、50モル%以上であることがより好ましく、65モル%以上であることがさらに好ましい。   The total content of the structural unit (A) and the structural unit (B) is preferably 35 mol% or more, more preferably 50 mol% or more with respect to all the structural units constituting the polymer (I). Preferably, it is 65 mol% or more.

構造単位(A)の含有割合の構造単位(B)の含有割合に対する比は、1/4以上であることが好ましく、1/3以上であることがより好ましく、1/2.5以上であることがさらに好ましい。また、比は、4/1以下であることが好ましく、3/1以下であることがより好ましく、2.5/1以下であることがさらに好ましい。   The ratio of the content ratio of the structural unit (A) to the content ratio of the structural unit (B) is preferably 1/4 or more, more preferably 1/3 or more, and 1/2 / 2.5 or more. More preferably. The ratio is preferably 4/1 or less, more preferably 3/1 or less, and further preferably 2.5 / 1 or less.

重合体(I)のMwの下限としては、10,000であり、15,000が好ましく、17,000がより好ましく、20,000がさらに好ましく、23,000が特に好ましい。重合体(I)のMwの上限としては、150,000であり、100,000が好ましく、80,000がより好ましく、50,000がさらに好ましく、30,000が特に好ましい。上記Mwが10,000未満であると、当該パターン形成方法により形成されるパターンの形状が悪化する。また、上記Mwが150,000を超えると、組成物(I)の調製が困難となる。   The lower limit of the Mw of the polymer (I) is 10,000, preferably 15,000, more preferably 17,000, still more preferably 20,000, and particularly preferably 23,000. The upper limit of the Mw of the polymer (I) is 150,000, preferably 100,000, more preferably 80,000, still more preferably 50,000, and particularly preferably 30,000. When the Mw is less than 10,000, the shape of the pattern formed by the pattern forming method is deteriorated. On the other hand, when the Mw exceeds 150,000, it is difficult to prepare the composition (I).

(重合体(I)の合成方法)
重合体(I)は、例えば各構造単位を与える単量体を、ラジカル重合開始剤を使用し、適当な溶媒中で重合することにより合成することができる。
(Method for synthesizing polymer (I))
The polymer (I) can be synthesized, for example, by polymerizing monomers giving each structural unit in a suitable solvent using a radical polymerization initiator.

ラジカル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(AIBN)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−シクロプロピルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート等のアゾ系ラジカル開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等の過酸化物系ラジカル開始剤等が挙げられる。これらのうち、AIBN、ジメチル2,2’−アゾビスイソブチレートが好ましい。これらのラジカル開始剤は、2種以上を用いてもよい。   Examples of the radical polymerization initiator include 2,2′-azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis ( 2-cyclopropylpropionitrile), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), azo radical initiators such as dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate; benzoyl peroxide, t- And peroxide radical initiators such as butyl hydroperoxide and cumene hydroperoxide. Of these, AIBN and dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate are preferred. Two or more of these radical initiators may be used.

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

上記重合における反応温度としては、通常40℃以上であり、好ましくは50℃以上であり、一方通常150℃以下であり、好ましくは120℃以下である。反応時間としては、通常1時間以上であり、一方通常48時間以下であり、好ましくは24時間以下である。   The reaction temperature in the polymerization is usually 40 ° C. or higher, preferably 50 ° C. or higher, and is usually 150 ° C. or lower, preferably 120 ° C. or lower. The reaction time is usually 1 hour or longer, while it is usually 48 hours or shorter, preferably 24 hours or shorter.

重合体(I)の含有量としては、組成物(I)の全固形分に対して、通常70質量%以上であり、80質量%以上が好ましく、85質量%以上がより好ましい。   As content of polymer (I), it is 70 mass% or more normally with respect to the total solid of composition (I), 80 mass% or more is preferable, and 85 mass% or more is more preferable.

(溶媒)
組成物(I)は、溶媒を含有する。溶媒としては、例えばアルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、エステル系溶媒、炭化水素系溶媒等の有機溶媒が挙げられる。
(solvent)
Composition (I) contains a solvent. Examples of the solvent include organic solvents such as alcohol solvents, ether solvents, ketone solvents, amide solvents, ester solvents, and hydrocarbon solvents.

上記アルコール系溶媒としては、例えば
メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール、iso−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、n−ペンタノール、iso−ペンタノール、2−メチルブタノール、sec−ペンタノール、tert−ペンタノール、3−メトキシブタノール、n−ヘキサノール、2−メチルペンタノール、sec−ヘキサノール、2−エチルブタノール、sec−ヘプタノール、3−ヘプタノール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、sec−オクタノール、n−ノニルアルコール、2,6−ジメチル−4−ヘプタノール、n−デカノール、sec−ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec−テトラデシルアルコール、sec−ヘプタデシルアルコール、フルフリルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、ジアセトンアルコール等のモノアルコール系溶媒;
エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、2,4−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2,4−ヘプタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等の多価アルコール系溶媒;
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、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノ−2−エチルブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル等の多価アルコール部分エーテル系溶媒等が挙げられる。
Examples of the alcohol solvent include methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, iso-butanol, sec-butanol, tert-butanol, n-pentanol, iso-pentanol, and 2-methylbutanol. , Sec-pentanol, tert-pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, sec-heptanol, 3-heptanol, n-octanol, 2-ethyl Hexanol, sec-octanol, n-nonyl alcohol, 2,6-dimethyl-4-heptanol, n-decanol, sec-undecyl alcohol, trimethylnonyl alcohol, sec-tetradecyl alcohol, s monoalcohol solvents such as ec-heptadecyl alcohol, furfuryl alcohol, phenol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, 3,3,5-trimethylcyclohexanol, benzyl alcohol, diacetone alcohol;
Ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 2,4-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,5-hexanediol, 2,4-heptanediol, 2 -Polyhydric alcohol solvents such as ethyl-1,3-hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol;
Ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol mono-2-ethylbutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl Ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol Monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, polyhydric alcohol partial ether solvents such as dipropylene glycol monopropyl ether.

上記エーテル系溶媒としては、例えば
ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル等のジ脂肪族エーテル;
ジフェニルエーテル、ジトリルエーテル等のジ芳香族エーテル;
アニソール、フェニルエチルエーテル等の芳香族−脂肪族エーテル等が挙げられる。
Examples of the ether solvent include dialiphatic ethers such as diethyl ether, dipropyl ether, and dibutyl ether;
Diaromatic ethers such as diphenyl ether and ditolyl ether;
Examples thereof include aromatic-aliphatic ethers such as anisole and phenylethyl ether.

上記ケトン系溶媒としては、例えば
アセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル−iso−ブチルケトン、メチルアミルケトン、エチル−n−ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジ−iso−ブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、メチルシクロヘキサノン、2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン等の脂肪族ケトン系溶媒;
アセトフェノン、プロピオフェノン、トリルメチルケトン等の脂肪族−芳香族ケトン系溶媒;
ベンゾフェノン、トリルフェニルケトン、ジトリルケトン等の芳香族ケトン系溶媒等が挙げられる。
Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-iso-butyl ketone, methyl amyl ketone, ethyl-n-butyl ketone, and methyl-n-hexyl ketone. Aliphatic ketone solvents such as di-iso-butyl ketone, trimethylnonanone, cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone, methylcyclohexanone, 2,4-pentanedione, acetonylacetone;
Aliphatic-aromatic ketone solvents such as acetophenone, propiophenone, tolylmethylketone;
Aromatic ketone solvents such as benzophenone, tolylphenyl ketone, and ditolyl ketone are listed.

上記アミド系溶媒としては、例えば
N,N’−ジメチルイミダゾリジノン、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド、N−メチルピロリドン等が挙げられる。
Examples of the amide solvents include N, N′-dimethylimidazolidinone, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide. , N-methylpropionamide, N-methylpyrrolidone and the like.

上記エステル系溶媒としては、例えば
酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸iso−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸iso−ブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸n−ペンチル、酢酸sec−ペンチル、酢酸3−メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2−エチルブチル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸n−ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、酢酸メトキシトリグリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸iso−アミル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−ブチル、乳酸n−アミル等のモノエステル系溶媒;
ジ酢酸グリコール、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ−n−ブチル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル等のジエステル系溶媒;
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、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジ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多価アルコールモノエーテルアセテート系溶媒;
γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等のラクトン系溶媒;
ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒等が挙げられる。
Examples of the ester solvent include methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, iso-propyl acetate, n-butyl acetate, iso-butyl acetate, sec-butyl acetate, n-pentyl acetate, sec-pentyl acetate, and acetic acid. 3-methoxybutyl, methylpentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, benzyl acetate, cyclohexyl acetate, methyl cyclohexyl acetate, n-nonyl acetate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, methoxytriglycol acetate, ethyl propionate Monoester solvents such as n-butyl propionate, iso-amyl propionate, methyl lactate, ethyl lactate, n-butyl lactate, n-amyl lactate;
Diester solvents such as glycol diacetate, diethyl oxalate, di-n-butyl oxalate, diethyl malonate, dimethyl phthalate and diethyl phthalate;
Ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol mono-n-butyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether Polyhydric alcohol monoether acetate solvents such as acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol monoethyl ether acetate;
Lactone solvents such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone;
Examples thereof include carbonate solvents such as diethyl carbonate, dipropyl carbonate, ethylene carbonate, and propylene carbonate.

炭化水素系溶媒としては、例えば
n−ペンタン、iso−ペンタン、n−ヘキサン、iso−ヘキサン、n−ヘプタン、iso−ヘプタン、2,2,4−トリメチルペンタン、n−オクタン、iso−オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;
ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、メチルエチルベンゼン、n−プロピルベンゼン、iso−プロピルベンゼン、ジエチルベンゼン、iso−ブチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジ−iso−プロピルベンセン、n−アミルナフタレン等の芳香族炭化水素系溶媒等が挙げられる。
Examples of the hydrocarbon solvent include n-pentane, iso-pentane, n-hexane, iso-hexane, n-heptane, iso-heptane, 2,2,4-trimethylpentane, n-octane, iso-octane, and cyclohexane. , Aliphatic hydrocarbon solvents such as methylcyclohexane;
Fragrances such as benzene, toluene, xylene, mesitylene, ethylbenzene, trimethylbenzene, methylethylbenzene, n-propylbenzene, iso-propylbenzene, diethylbenzene, iso-butylbenzene, triethylbenzene, di-iso-propylbenzene and n-amylnaphthalene Group hydrocarbon solvents and the like.

組成物(I)は、下記(i)及び(ii)のうちの少なくともいずれかを満たすことが好ましい。
(i)塩基性化合物をさらに含有する
(ii)上記重合体が塩基性基を含む構造単位をさらに有する
The composition (I) preferably satisfies at least one of the following (i) and (ii).
(I) Further containing a basic compound (ii) The polymer further has a structural unit containing a basic group.

組成物(I)が上記(i)又は(ii)により塩基性を有することで、組成物(I)の使用により、さらに微細で良好な形状のパターンを形成することができる。これは例えば後述の不溶難溶化工程において形成される隣接層において、これを構成する重合体のカルボキシ基等の酸性基が、組成物(I)が有する塩基性によって、カルボキシレート基等のアニオン性基になるため、上記隣接層が除去工程で用いる有機溶媒に対して、より難溶となるため等と考えられる。   When composition (I) has basicity according to the above (i) or (ii), a finer and better-shaped pattern can be formed by using composition (I). This is because, for example, in the adjacent layer formed in the insoluble slightly soluble process described later, the acidic group such as a carboxy group of the polymer constituting the anionic property such as a carboxylate group depends on the basicity of the composition (I). Since it becomes a basis, it is considered that the adjacent layer is more hardly soluble in the organic solvent used in the removal step.

(塩基性化合物)
上記塩基性化合物としては、塩基性を示す化合物であれば特に限定されないが、例えば下記式(X)で表される化合物(以下、「化合物(X)」ともいう)及び下記式(Y)で表される化合物(以下、「化合物(Y)」ともいう)からなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましい。
(Basic compound)
The basic compound is not particularly limited as long as it is a basic compound. For example, a compound represented by the following formula (X) (hereinafter also referred to as “compound (X)”) and the following formula (Y): At least one selected from the group consisting of the compounds represented (hereinafter also referred to as “compound (Y)”) is preferred.

Figure 2016075726
Figure 2016075726

上記式(X)中、Xは、1価のオニウムカチオンである。Yは、1価のカルボキシレートアニオン又は1価のスルホンアミドアニオンである。
式(Y)中、Rは、非置換若しくはヒドロキシ置換の炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基又は非置換若しくはヒドロキシ置換の炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基である。R及びRは、非置換若しくはヒドロキシ置換の炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基若しくは非置換若しくはヒドロキシ置換の炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する窒素原子と共に構成される環員数3〜20の脂肪族複素環構造を表す。
In the above formula (X), X + is a monovalent onium cation. Y is a monovalent carboxylate anion or a monovalent sulfonamide anion.
In the formula (Y), R X represents an unsubstituted or hydroxy-substituted monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or an unsubstituted or hydroxy-substituted monovalent alicyclic carbon group having 3 to 20 carbon atoms. It is a hydrogen group. R Y and R Z are an unsubstituted or hydroxy-substituted monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or an unsubstituted or hydroxy-substituted monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms. Or an aliphatic heterocyclic structure having 3 to 20 ring members constituted by these groups being combined with each other and the nitrogen atom to which they are bonded.

上記Xで表される1価のオニウムカチオンとしては、例えばスルホニウムカチオン、ヨードニウムカチオン、アンモニウムカチオン、オキソニウムカチオン等が挙げられる。 Examples of the monovalent onium cation represented by X + include a sulfonium cation, an iodonium cation, an ammonium cation, and an oxonium cation.

上記Yで表される1価のカルボキシレートアニオンとしては、例えばサリチレートアニオン等が挙げられる。 Examples of the monovalent carboxylate anion represented by Y include a salicylate anion.

上記Yで表される1価のスルホンアミドアニオンとしては、例えばトリフルオロメチルスルホンアミドイオン等が挙げられる。 Examples of the monovalent sulfonamide anion represented by Y include trifluoromethylsulfonamide ion.

上記R、R及びRで表される炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基及び炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えば上記式(i)のRp1、Rp2及びRp3として例示したそれぞれの基と同様の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms and the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms represented by the above R X , R Y and R Z include, for example, the above formula ( Examples thereof include the same groups as the groups exemplified as R p1 , R p2 and R p3 in i).

上記R及びRの基が互いに合わせられこれらが結合する窒素原子と共に構成される環員数3〜20の脂肪族複素環構造としては、例えば
アザシクロプロパン構造、アザシクロブタン構造、アザシクロペンタン構造、アザシクロヘキサン構造、アザシクロオクタン構造、アザシクロデカン構造、アザノルボルナン構造、アザアダマンタン構造等のアザシクロアルカン構造;
アザオキサシクロペンタン構造、アザオキサシクロヘキサン構造、アザオキサシクロオクタン構造、アザオキサノルボルナン構造等のアザオキサシクロアルカン構造;
ジアザシクロペンタン構造、ジアザシクロヘキサン構造、ジアザシクロオクタン構造、ジアザシクロデカン構造、ジアザノルボルナン構造等のジアザシクロアルカン構造などが挙げられる。
Examples of the aliphatic heterocyclic structure having 3 to 20 ring members composed of the R Y and R Z groups together with the nitrogen atom to which they are bonded include, for example, an azacyclopropane structure, an azacyclobutane structure, an azacyclopentane structure An azacycloalkane structure such as an azacyclohexane structure, an azacyclooctane structure, an azacyclodecane structure, an azanorbornane structure, an azaadamantane structure;
An azaoxacycloalkane structure such as an azaoxacyclopentane structure, an azaoxacyclohexane structure, an azaoxacyclooctane structure, an azaoxanorbornane structure;
Examples thereof include diazacyclopentane structures, diazacyclohexane structures, diazacyclooctane structures, diazacyclodecane structures, and diazacycloalkane structures such as diazanorbornane structures.

上記化合物(X)としては、例えばトリフェニルスルホニウムサリチレート、トリフェニルスルホニウムn−ブチルトリフルオロメチルスルホンアミド等が挙げられる。   Examples of the compound (X) include triphenylsulfonium salicylate and triphenylsulfonium n-butyltrifluoromethylsulfonamide.

上記化合物(Y)としては、例えばトリn−ペンチルアミン、トリn−オクチルアミン、4−ヒドロキシ−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン等が挙げられる。   Examples of the compound (Y) include tri-n-pentylamine, tri-n-octylamine, 4-hydroxy-1,2,2,6,6-pentamethylpiperidine and the like.

塩基性化合物の配合割合の下限としては、組成物(I)の全固形分に対して、1質量%が好ましく、2質量%が好ましい。配合割合の上限としては、10質量%が好ましく、5質量%が好ましい。   As a minimum of the compounding ratio of a basic compound, 1 mass% is preferred and 2 mass% is preferred to the total solid of composition (I). As an upper limit of a mixture ratio, 10 mass% is preferable and 5 mass% is preferable.

(塩基性基)
塩基性基を含む構造単位が有する塩基性基としては、塩基性を示す基であれば特に限定されないが、例えば下記式(a)で表される基(以下、「基(a)」ともいう)、下記式(b)で表される基(以下、「基(b)」ともいう)等が挙げられる。
(Basic group)
The basic group of the structural unit containing a basic group is not particularly limited as long as it is a basic group. For example, the group represented by the following formula (a) (hereinafter also referred to as “group (a)”) ), A group represented by the following formula (b) (hereinafter also referred to as “group (b)”), and the like.

Figure 2016075726
Figure 2016075726

上記式(b)中、Lは、単結合、炭素数1〜20の2価の鎖状炭化水素基又は炭素数3〜20の2価の脂環式炭化水素基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基又は炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基である。LとRとが互いに合わせられこれらが結合する窒素原子と共に構成される環員数3〜20の脂肪族複素環構造を形成してもよい。 In said formula (b), L is a single bond, a C1-C20 bivalent chain hydrocarbon group, or a C3-C20 bivalent alicyclic hydrocarbon group. R A and R B are each independently a hydrogen atom, a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms. L and R A may be combined with each other to form an aliphatic heterocyclic structure having 3 to 20 ring members that is configured together with the nitrogen atom to which they are bonded.

上記Lで表される炭素数1〜20の2価の鎖状炭化水素基としては、例えば
メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基等のアルカンジイル基;
エテンジイル基、プロペンジイル基、ブテンジイル基等のアルケンジイル基;
エチンジイル基、プロペンジイル基、ブチンジイル基等のアルキンジイル基などが挙げられる。
Examples of the divalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by L include alkanediyl groups such as methanediyl group, ethanediyl group, and propanediyl group;
Alkenediyl groups such as ethenediyl group, propenediyl group, butenediyl group;
Examples include alkynediyl groups such as ethynediyl group, propenediyl group and butynediyl group.

上記Lで表される炭素数3〜20の2価の脂環式炭化水素基としては、例えば
シクロプロパンジイル基、シクロブタンジイル基、シクロペンタンジイル基、シクロヘキサンジイル基、シクロオクタンジイル基、シクロデカンジイル基、ノルボルナンジイル基、アダマンタンジイル基等のシクロアルカンジイル基;
シクロプロペンジイル基、シクロペンテンジイル基、シクロヘキセンジイル基、ノルボルネンジイル基等のシクロアルケンジイル基などが挙げられる。
Examples of the divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms represented by L include, for example, cyclopropanediyl group, cyclobutanediyl group, cyclopentanediyl group, cyclohexanediyl group, cyclooctanediyl group, cyclodecane A cycloalkanediyl group such as a diyl group, a norbornanediyl group, an adamantanediyl group;
And cycloalkenediyl groups such as cyclopropenediyl group, cyclopentenediyl group, cyclohexenediyl group and norbornenediyl group.

上記R及びRで表される炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基及び炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えば上記Lで表される2価の基として例示したものに1個の水素原子を加えてなる基等が挙げられる。
上記R及びRとしては、水素原子、1価の鎖状炭化水素基が好ましく、水素原子、アルキル基がより好ましく、水素原子、メチル基がさらに好ましい。
Examples of the monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms and the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms represented by the above R A and R B are represented by the above L. Examples include a group formed by adding one hydrogen atom to those exemplified as the divalent group.
R A and R B are preferably a hydrogen atom or a monovalent chain hydrocarbon group, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group, and even more preferably a hydrogen atom or a methyl group.

上記LとRとが互いに合わせられこれらが結合する窒素原子と共に構成される環員数3〜20の脂肪族複素環構造としては、例えばアザシクロプロパン構造、アザシクロブタン構造、アザシクロペンタン構造、アザシクロヘキサン構造、アザシクロオクタン構造、アザノルボルナン構造等が挙げられる。 Examples of the aliphatic heterocyclic structure having 3 to 20 ring members composed of L and R A together with the nitrogen atom to which they are bonded include, for example, an azacyclopropane structure, an azacyclobutane structure, an azacyclopentane structure, an aza A cyclohexane structure, an azacyclooctane structure, an azanorbornane structure, etc. are mentioned.

上記基(b)としては、例えばアミノ基、アミノメチル基、メチルアミノ基、メチルアミノメチル基、ジメチルアミノ基、ジメチルアミノメチル基、ジエチルアミノ基、ジエチルアミノプロピル基、ピロリジン−1−イル基、ピロリジン−1−イルメチル基、ピペリジン−1−イル基、ピペリジン−1−イルエチル基等が挙げられる。   Examples of the group (b) include amino group, aminomethyl group, methylamino group, methylaminomethyl group, dimethylamino group, dimethylaminomethyl group, diethylamino group, diethylaminopropyl group, pyrrolidin-1-yl group, pyrrolidine- 1-ylmethyl group, piperidin-1-yl group, piperidin-1-ylethyl group and the like can be mentioned.

塩基性基を含む構造単位は、例えば上記の重合体(I)の構造単位の主鎖又は側鎖に塩基性基が結合した構造単位、重合体(I)末端に結合した構造単位である。重合体(I)は、2種以上の塩基性基を含む構造単位を含んでいてもよい。上記基(a)は、重合体(I)の末端に結合していることが好ましい。上記基(a)が末端に結合することで、重合体(I)への基(a)の導入量を低減させつつ、組成物(I)の有する効果を発揮させることができる。また、基(a)は、この基(a)を有するラジカル重合開始剤を用いて重合を行うことにより、重合体(I)の末端に簡便に導入することができる。   The structural unit containing a basic group is, for example, a structural unit in which a basic group is bonded to the main chain or side chain of the structural unit of the polymer (I) or a structural unit bonded to the end of the polymer (I). The polymer (I) may contain a structural unit containing two or more basic groups. The group (a) is preferably bonded to the terminal of the polymer (I). By bonding the group (a) to the terminal, the effect of the composition (I) can be exhibited while reducing the amount of the group (a) introduced into the polymer (I). Moreover, group (a) can be simply introduce | transduced into the terminal of polymer (I) by superposing | polymerizing using the radical polymerization initiator which has this group (a).

後述のプレパターンを構成する重合体が酸解離性基を有する場合、上記塩基性基及び上記塩基性化合物としては、その塩基性度が、上記酸解離性基の解離により生じる酸性基の共役塩基の塩基性度より大きいことが好ましい。上記塩基性基及び塩基性化合物として上記性質のものを用いることで、当該パターン形成方法によれば、より良好な形状のパターンを形成することができる。   When the polymer constituting the pre-pattern described later has an acid-dissociable group, the basic group and the basic compound include a conjugate base of an acidic group generated by dissociation of the acid-dissociable group. It is preferable that the basicity is higher. By using those having the above properties as the basic group and the basic compound, a pattern having a better shape can be formed according to the pattern forming method.

(他の任意成分)
組成物(I)が含有してもよい他の成分としては、例えば酸増殖体、界面活性剤等が挙げられる。
(Other optional ingredients)
Examples of other components that may be contained in the composition (I) include an acid proliferator and a surfactant.

(酸増殖体)
酸増殖体は、酸の不存在下では安定であるが、酸の存在下では、この酸の触媒反応によって分解してプロトン酸を生成する成分であり、生成したプロトン酸の量の増大に伴い分解反応が加速されるので、プロトン酸を増殖生成させることができる。上記組成物(I−A)に酸増殖体を含有させることで、後述する不溶難溶化工程において、例えばプレパターンから樹脂層に拡散される酸等に対し、この酸よりも多量の酸を生成させることができる。その結果、より効果的に樹脂層のプレパターンとの隣接層を不溶化又は難溶化させることができる。酸増殖体の含有形態としては、後述するような化合物の形態(以下、適宜「酸増殖剤」ともいう)でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
(Acid breeder)
An acid proliferator is a component that is stable in the absence of an acid, but in the presence of an acid, it is decomposed by a catalytic reaction of this acid to produce a protonic acid. As the amount of the produced protonic acid increases, Since the decomposition reaction is accelerated, protonic acid can be grown and produced. By containing an acid proliferator in the composition (IA), a larger amount of acid is produced than this acid, for example, in the insoluble and slightly solubilized step described later, for example, acid diffused from the prepattern to the resin layer. Can be made. As a result, the adjacent layer with the pre-pattern of the resin layer can be more effectively insolubilized or hardly soluble. The form of the acid proliferator contained may be a form of a compound as will be described later (hereinafter also referred to as an “acid proliferator” as appropriate), a form incorporated as part of a polymer, or both of these forms.

発生した酸の触媒作用による酸増殖体の分解を誘起させるためには、発生する酸の強度としては、酸解離定数(pKa)が、好ましくは3以下、より好ましくは2以下である。pKaが3を超える弱い酸が発生した場合、酸増殖体の分解が進行しにくい傾向にある。発生する酸としては、有機スルホン酸が好ましく、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、プロパンスルホン酸、ブタンスルホン酸、ペンタンスルホン酸、ヘキサンスルホン酸、ヘプタンスルホン酸、オクタンスルホン酸、シクロヘキサンスルホン酸、カンファースルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、2,2,2−トリフルオロエタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、p−ブロモベンゼンスルホン酸、p−ニトロベンゼンスルホン酸、2−チオフェンスルホン酸、1−ナフタレンスルホン酸、2−ナフタレンスルホン酸がより好ましい。   In order to induce degradation of the acid proliferator by the catalytic action of the generated acid, the acid dissociation constant (pKa) is preferably 3 or less, more preferably 2 or less as the strength of the acid generated. When a weak acid having a pKa exceeding 3 is generated, the decomposition of the acid proliferator tends to hardly proceed. The acid generated is preferably an organic sulfonic acid, such as methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, propanesulfonic acid, butanesulfonic acid, pentanesulfonic acid, hexanesulfonic acid, heptanesulfonic acid, octanesulfonic acid, cyclohexanesulfonic acid, camphorsulfone. Acid, trifluoromethanesulfonic acid, 2,2,2-trifluoroethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, p-bromobenzenesulfonic acid, p-nitrobenzenesulfonic acid, 2-thiophenesulfonic acid, 1- Naphthalenesulfonic acid and 2-naphthalenesulfonic acid are more preferable.

上記酸増殖体としては、炭素環骨格を形成する炭素原子に直接又は2価の有機基を介して、下記式(E)で表されるスルホナート基が結合している化合物が好ましい。   As the acid proliferator, a compound in which a sulfonate group represented by the following formula (E) is bonded to a carbon atom forming a carbocyclic skeleton directly or via a divalent organic group is preferable.

Figure 2016075726
Figure 2016075726

上記式(E)中、Rは、1価の有機基である。 In the above formula (E), R a is a monovalent organic group.

上記Rで表される1価の有機基としては、例えば鎖状の有機基、脂環式構造を有する有機基、芳香環構造を有する有機基、複素環構造を有する有機基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group represented by R a include a chain organic group, an organic group having an alicyclic structure, an organic group having an aromatic ring structure, and an organic group having a heterocyclic structure. .

上記鎖状の有機基としては、炭素数が好ましくは1〜12、より好ましくは1〜8の有機基であり、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等の非置換のアルキル基;ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基等の非置換のアシル基;ビニル基、アリル基等の非置換のアルケニル基;ビニルカルボニル基、アリルカルボニル基等の非置換のアルケニルカルボニル基;これらの基の置換体等が挙げられる。   The chain organic group is preferably an organic group having 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, and a hexyl group. Unsubstituted alkyl group; unsubstituted acyl group such as formyl group, acetyl group, propionyl group and butyryl group; unsubstituted alkenyl group such as vinyl group and allyl group; unsubstituted group such as vinylcarbonyl group and allylcarbonyl group An alkenylcarbonyl group; a substituent of these groups, and the like.

上記脂環式構造を有する有機基としては、例えばシクロヘキシル基、シクロオクチル基、ビシクロ炭化水素基、トリシクロ炭化水素基等の脂環式炭化水素基;これらの置換体等が挙げられる。   Examples of the organic group having the alicyclic structure include alicyclic hydrocarbon groups such as a cyclohexyl group, a cyclooctyl group, a bicyclohydrocarbon group, and a tricyclohydrocarbon group; and their substitutes.

上記芳香環構造を有する有機基としては、例えばフェニル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル等のアラルキル基;これらの置換体等が挙げられる。   Examples of the organic group having an aromatic ring structure include aryl groups such as phenyl group and naphthyl group; aralkyl groups such as benzyl group, phenethyl group and naphthylmethyl;

上記複素環構造を有する有機基としては、例えばフラン、ピロール、ベンゾフラン、インドール、カルバゾール等のヘテロ原子を1つ含む5員環化合物及びその縮合環化合物;オキサゾール、ピラゾール等のヘテロ原子を2つ含む5員環化合物及びその縮合環化合物;ピラン、ピロン、クマリン、ピリジン、キノリン、イソキノリン、アクリジン等のヘテロ原子を1つ含む6員環化合物及びその縮合環化合物;ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、フタラジン等のヘテロ原子を2つ含む6員環化合物及びその縮合環化合物等の複素環化合物から誘導された複素環基、これらの置換体等が挙げられる。   Examples of the organic group having a heterocyclic structure include a 5-membered ring compound containing one heteroatom such as furan, pyrrole, benzofuran, indole, and carbazole and a condensed ring compound thereof; including two heteroatoms such as oxazole and pyrazole. 5-membered ring compounds and condensed ring compounds thereof; 6-membered ring compounds containing one heteroatom such as pyran, pyrone, coumarin, pyridine, quinoline, isoquinoline, acridine and condensed ring compounds thereof; pyridazine, pyrimidine, pyrazine, phthalazine, etc. Examples thereof include a heterocyclic group derived from a heterocyclic compound such as a 6-membered ring compound containing two heteroatoms and a condensed ring compound thereof, and substituted products thereof.

上記基の置換体を与える置換基としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、オキシ炭化水素基、アミノ基、置換アミノ基等が挙げられる。   Examples of the substituent that gives a substituent of the above group include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, and iodine atom, oxyhydrocarbon group, amino group, and substituted amino group.

上記式(E)で表されるスルホナート基を有する化合物としては、例えば下記式で表される化合物等が挙げられる。   Examples of the compound having a sulfonate group represented by the above formula (E) include compounds represented by the following formula.

Figure 2016075726
Figure 2016075726

上記式中、Rは、上記式(E)と同義である。Rは、水素原子、鎖状の1価の有機基、脂環式構造を有する1価の有機基又は芳香環構造を有する1価の有機基である。Rは、鎖状の1価の有機基、脂環式構造を有する1価の有機基又は芳香環構造を有する1価の有機基である。Lは、単結合又は2価の有機基である。 In the above formula, R a has the same meaning as the above formula (E). R b is a hydrogen atom, a chain-like monovalent organic group, a monovalent organic group having an alicyclic structure, or a monovalent organic group having an aromatic ring structure. R c is a chain-like monovalent organic group, a monovalent organic group having an alicyclic structure, or a monovalent organic group having an aromatic ring structure. L is a single bond or a divalent organic group.

上記R及びRで表される鎖状の有機基、脂環式構造を有する有機基及び芳香環構造を有する有機基としては、上記式(E)におけるRで表されるそれぞれの基として例示したものと同様の基等が挙げられる。 As the chain organic group represented by R b and R c , the organic group having an alicyclic structure, and the organic group having an aromatic ring structure, each group represented by R a in the above formula (E) And the same groups as those exemplified above.

としては、これらの中で、鎖状の有機基、脂環式構造を有する有機基及び芳香環構造を有する有機基が好ましい。 Among these, Rb is preferably a chain organic group, an organic group having an alicyclic structure, or an organic group having an aromatic ring structure.

上記Rで表される鎖状の1価の有機基としては、フッ素原子を有していてもよいアルキル基、フッ素原子を有していてもよいシクロアルキル基が好ましい。これらの基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、シクロペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、n−オクチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロ−t−ブチル基、パーフルオロペンチル基、パーフルオロシクロペンチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロシクロヘキシル基、パーフルオロオクチル基等が挙げられる。 The chain-like monovalent organic group represented by R c is preferably an alkyl group that may have a fluorine atom or a cycloalkyl group that may have a fluorine atom. Examples of these groups include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a t-butyl group, an n-pentyl group, a cyclopentyl group, an n-hexyl group, a cyclohexyl group, and an n-octyl group. Group, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, perfluorobutyl group, perfluoro-t-butyl group, perfluoropentyl group, perfluorocyclopentyl group, perfluorohexyl group, perfluorocyclohexyl group, perfluorooctyl group, etc. Is mentioned.

上記Lで表される2価の有機基としては、下記式で表される基が好ましい。   The divalent organic group represented by L is preferably a group represented by the following formula.

Figure 2016075726
Figure 2016075726

上記酸増殖剤としては、例えば下記式で表される化合物等が挙げられる。   Examples of the acid proliferating agent include compounds represented by the following formulas.

Figure 2016075726
Figure 2016075726

Figure 2016075726
Figure 2016075726

組成物(I)における酸増殖体の含有量としては、より効果的にパターンの微細化を行う観点から、上記酸増殖体が酸増殖剤である場合、重合体(I)100質量部に対して、0質量部以上が好ましく、1質量部以上が好ましい。一方、20質量部以下が好ましく、10質量部以下がより好ましい。   As the content of the acid proliferator in the composition (I), from the viewpoint of more effective pattern miniaturization, when the acid proliferator is an acid proliferator, the amount of the polymer (I) is 100 parts by mass. 0 parts by mass or more is preferable, and 1 part by mass or more is preferable. On the other hand, it is preferably 20 parts by mass or less, and more preferably 10 parts by mass or less.

(組成物(I)の調整方法)
組成物(I)は、各成分を所定の割合で公知方法等に従い混合することにより調製することができる。
(Method for adjusting composition (I))
The composition (I) can be prepared by mixing each component at a predetermined ratio according to a known method or the like.

<パターン形成方法>
以下、本発明のパターン形成方法について図1を用いて説明する。当該パターン形成方法は、プレパターン形成工程、樹脂層形成工程、不溶難溶化工程、及び除去工程を備える。当該パターン形成方法は、上記プレパターン形成工程後、上記樹脂層形成工程前に、上記プレパターンの少なくとも側面に、塩基性化合物及び有機溶媒を含有し、酸の作用により有機溶媒への溶解度が減少する重合体を含有しない組成物(以下、「組成物(II)」ともいう)を接触させる工程(以下、「接触工程」ともいう)をさらに備えるとよい。当該パターン形成工程は、上記除去工程後、除去工程で用いた有機溶媒とは異なる有機溶媒によりリンスする工程(以下、「リンス工程」ともいう)をさらに備えるとよい。以下、各工程について説明する。
<Pattern formation method>
Hereinafter, the pattern forming method of the present invention will be described with reference to FIG. The pattern forming method includes a pre-pattern forming step, a resin layer forming step, a hardly soluble insolubilizing step, and a removing step. The pattern formation method includes a basic compound and an organic solvent on at least the side surface of the prepattern after the prepattern formation step and before the resin layer formation step, and the solubility in the organic solvent is reduced by the action of an acid. It is preferable to further include a step (hereinafter, also referred to as “contacting step”) in which a composition that does not contain the polymer (hereinafter also referred to as “composition (II)”) is brought into contact. The pattern forming step may further include a step of rinsing with an organic solvent different from the organic solvent used in the removing step (hereinafter, also referred to as “rinsing step”) after the removing step. Hereinafter, each step will be described.

<プレパターン形成工程>
本工程は、有機溶媒に不溶又は難溶のプレパターンを形成する工程である。本工程により、図1の(A)に示すように、基板1上にプレパターン2を形成する。「有機溶媒に不溶又は難溶」とは、プレパターンの形状が実質的に保持される程度に有機溶媒への溶解性が小さいことを意味する。
<Pre-pattern formation process>
This step is a step of forming a pre-pattern that is insoluble or hardly soluble in an organic solvent. By this step, a pre-pattern 2 is formed on the substrate 1 as shown in FIG. “Insoluble or hardly soluble in an organic solvent” means that the solubility in an organic solvent is small to such an extent that the shape of the pre-pattern is substantially maintained.

上記有機溶媒としては、組成物(I)が含む有機溶媒として例示したものと同様の溶媒が挙げられる。   As said organic solvent, the solvent similar to what was illustrated as an organic solvent which composition (I) contains is mentioned.

これらの中で、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒が好ましい。エーテル系溶媒としては、芳香族−脂肪族エーテル系溶媒がより好ましく、アニソールが特に好ましい。ケトン系溶媒としては、脂肪族ケトン系溶媒がより好ましく、メチルアミルケトンが特に好ましい。エステル系溶媒としては、モノエステル系溶媒がより好ましく、酢酸ブチルが特に好ましい。これらの有機溶媒は2種以上を併用してもよい。   Of these, ether solvents, ketone solvents, and ester solvents are preferred. As the ether solvent, an aromatic-aliphatic ether solvent is more preferable, and anisole is particularly preferable. As the ketone solvent, an aliphatic ketone solvent is more preferable, and methyl amyl ketone is particularly preferable. As the ester solvent, a monoester solvent is more preferable, and butyl acetate is particularly preferable. Two or more of these organic solvents may be used in combination.

上記プレパターンとしては、酸を含有することが好ましい。上記プレパターンが酸を含有することで、この酸がプレパターンから後述する樹脂層へ拡散して作用することができるので、当該パターン形成方法を、より効果的に行うことができる。   The prepattern preferably contains an acid. Since the pre-pattern contains an acid, the acid can act by diffusing from the pre-pattern to a resin layer described later, so that the pattern forming method can be performed more effectively.

上記プレパターン形成工程は、酸の作用により上記有機溶媒への溶解度が減少する重合体(以下、「[a]重合体」ともいう)、感放射線性酸発生体(以下、「[b]酸発生体」ともいう)及び溶媒(以下、「[c]溶媒」ともいう)を含有するレジスト材料でレジスト膜を形成する工程(以下、「レジスト膜形成工程」ともいう)、上記レジスト膜を露光する工程(以下、「露光工程」ともいう)、並びに上記露光されたレジスト膜を上記有機溶媒を含有する現像液で現像する工程(以下、「現像工程」ともいう)を有することが好ましい。上記プレパターンは、上記各工程を有する方法により形成することで、上記露光工程における露光により[b]酸発生体から生じる酸を含有することができ、その結果、当該パターン方法をより効果的に行うことができる。以下、各工程について説明する。   The pre-pattern forming step includes a polymer whose solubility in the organic solvent is reduced by the action of an acid (hereinafter also referred to as “[a] polymer”), a radiation sensitive acid generator (hereinafter referred to as “[b] acid”). Step of forming a resist film with a resist material containing a “generator” and a solvent (hereinafter also referred to as “[c] solvent”) (hereinafter also referred to as “resist film forming step”), and exposing the resist film And a step of developing the exposed resist film with a developer containing the organic solvent (hereinafter also referred to as “developing step”). By forming the pre-pattern by the method having the steps described above, it is possible to contain an acid generated from the acid generator [b] by exposure in the exposure step, and as a result, the pattern method can be made more effective. It can be carried out. Hereinafter, each step will be described.

[レジスト膜形成工程]
本工程では、[a]重合体、[b]酸発生体及び[c]溶媒を含有するレジスト材料でレジスト膜を形成する。このレジスト材料については後述する。
[Resist film forming step]
In this step, a resist film is formed of a resist material containing [a] a polymer, [b] an acid generator, and [c] a solvent. This resist material will be described later.

上記レジスト膜を形成する基板としては、例えばシリコンウェハ、二酸化シリコン、アルミニウムで被覆されたウェハ等の従来公知のもの等が挙げられる。また、例えば特公平6−12452号公報や特開昭59−93448号公報等に開示されている有機系又は無機系の反射防止膜を基板上に形成してもよい。塗布方法としては、例えば回転塗布(スピンコーティング)、流延塗布、ロール塗布等が挙げられる。塗布した後に、必要に応じて、塗膜中の溶媒を揮発させるため、プレベーク(PB)を行ってもよい。PB温度としては、通常60℃以上、好ましくは80℃以上であり、一方通常140℃以下であり、好ましくは120℃以下である。PB時間としては、通常5秒以上であり、好ましくは10秒以上であり、一方通常600秒以下であり、好ましくは300秒以下である。形成されるレジスト膜の膜厚としては10nm以上が好ましく、一方1,000nm以下が好ましく、500nm以下がより好ましい。   Examples of the substrate on which the resist film is formed include conventionally known ones such as a silicon wafer, silicon dioxide, and a wafer coated with aluminum. Further, for example, an organic or inorganic antireflection film disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-12452, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-93448, or the like may be formed on the substrate. Examples of the coating method include spin coating (spin coating), cast coating, and roll coating. After application, pre-baking (PB) may be performed as needed to volatilize the solvent in the coating film. The PB temperature is usually 60 ° C. or higher, preferably 80 ° C. or higher, and is usually 140 ° C. or lower, preferably 120 ° C. or lower. The PB time is usually 5 seconds or more, preferably 10 seconds or more, while it is usually 600 seconds or less, preferably 300 seconds or less. The film thickness of the resist film to be formed is preferably 10 nm or more, while 1,000 nm or less is preferable, and 500 nm or less is more preferable.

環境雰囲気中に含まれる塩基性不純物等の影響を防止するために、例えば特開平5−188598号公報等に開示されている保護膜をレジスト膜上に設けることもできる。さらに、レジスト膜からの酸発生体等の流出を防止するために、例えば特開2005−352384号公報等に開示されている液浸用保護膜をレジスト膜上に設けることもできる。なお、これらの技術は併用できる。   In order to prevent the influence of basic impurities and the like contained in the environmental atmosphere, a protective film disclosed in, for example, JP-A-5-188598 can be provided on the resist film. Further, in order to prevent the acid generator and the like from flowing out of the resist film, a liquid immersion protective film disclosed in, for example, JP-A-2005-352384 can be provided on the resist film. These techniques can be used in combination.

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

露光方法については、所望するレジストパターンの形状等により、適宜選択することができる。例えば所望の領域にアイソラインパターンマスクを介して露光を行うことにより、アイソトレンチパターンを形成できる。また、露光は2回以上行ってもよい。2回以上露光を行う場合、露光は連続して行うことが好ましい。複数回露光する場合、例えば所望の領域にラインアンドスペースパターンマスクを介して第1の露光を行い、続けて第1の露光を行った露光部に対してラインが交差するように第2の露光を行う。第1の露光部と第2の露光部とは直交することが好ましい。直交することにより、露光部で囲まれた未露光部において真円状のコンタクトホールパターンが形成しやすくなる。   The exposure method can be appropriately selected depending on the desired resist pattern shape and the like. For example, an isotrench pattern can be formed by exposing a desired region through an isoline pattern mask. Moreover, you may perform exposure twice or more. When performing exposure twice or more, it is preferable to perform exposure continuously. In the case of performing multiple exposures, for example, the first exposure is performed on a desired region through a line and space pattern mask, and then the second exposure is performed so that the line intersects the exposure unit that has performed the first exposure. I do. The first exposure part and the second exposure part are preferably orthogonal. By being orthogonal, it becomes easy to form a perfect circular contact hole pattern in the unexposed area surrounded by the exposed area.

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

上記露光の後、ポストエクスポージャーベーク(PEB)を行い、レジスト膜の露光された部分において、露光により[b]酸発生体から発生した酸による[a]重合体等が有する酸解離性基の解離を促進させることが好ましい。このPEBによって、露光部と未露光部とで現像液に対する溶解性に差が生じる。PEBの温度としては、通常50℃以上であり、好ましくは80℃以下であり、一方通常180℃以下であり、好ましくは130℃以下である。PEBの時間としては、通常5秒以上であり、好ましくは10秒以上であり、一方600秒以下であり、好ましくは300秒以下である。   After the exposure, post-exposure baking (PEB) is performed, and in the exposed portion of the resist film, the acid-dissociable group of the [a] polymer or the like is dissociated by the acid generated from the [b] acid generator upon exposure. Is preferably promoted. This PEB causes a difference in solubility in the developer between the exposed area and the unexposed area. The temperature of PEB is usually 50 ° C. or higher, preferably 80 ° C. or lower, and is usually 180 ° C. or lower, preferably 130 ° C. or lower. The PEB time is usually 5 seconds or more, preferably 10 seconds or more, while it is 600 seconds or less, preferably 300 seconds or less.

[現像工程]
本工程では、上記露光されたレジスト膜を上記有機溶媒を含有する現像液で現像する。これにより、所定のレジストパターンが形成される。現像後は、水又はアルコール等のリンス液で洗浄し、乾燥することが一般的である。
[Development process]
In this step, the exposed resist film is developed with a developer containing the organic solvent. Thereby, a predetermined resist pattern is formed. After development, it is common to wash with water or a rinse solution such as alcohol and then dry.

上記現像液が含有する有機溶媒としては、例えば組成物(I)が含む有機溶媒として例示したものと同様の溶媒等が挙げられる。これらの中で、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒が好ましい。エーテル系溶媒としては、芳香族含有エーテル系溶媒が好ましく、アニソールがより好ましい。エステル系溶媒としては、酢酸エステル系溶媒が好ましく、酢酸n−ブチルがより好ましい。ケトン系溶媒としては、鎖状ケトン系溶媒が好ましく、2−ヘプタノンがより好ましい。   As an organic solvent which the said developing solution contains, the solvent similar to what was illustrated as an organic solvent which composition (I) contains, for example is mentioned. Of these, ether solvents, ester solvents, and ketone solvents are preferred. As the ether solvent, an aromatic-containing ether solvent is preferable, and anisole is more preferable. As the ester solvent, an acetate solvent is preferable, and n-butyl acetate is more preferable. As the ketone solvent, a chain ketone solvent is preferable, and 2-heptanone is more preferable.

現像液中の有機溶媒の含有量としては、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上がさらに好ましく、99質量%以上が特に好ましい。現像液中の有機溶媒の含有量を上記範囲とすることで、露光部と未露光部とのコントラストを向上させることができる。なお、有機溶媒以外の成分としては、例えば水、シリコンオイル等が挙げられる。   As content of the organic solvent in a developing solution, 80 mass% or more is preferable, 90 mass% or more is more preferable, 95 mass% or more is further more preferable, 99 mass% or more is especially preferable. By making content of the organic solvent in a developing solution into the said range, the contrast of an exposed part and an unexposed part can be improved. Examples of components other than the organic solvent include water and silicone oil.

現像液には、必要に応じて界面活性剤を適当量添加することができる。界面活性剤としては例えばイオン性や非イオン性のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤を用いることができる。   An appropriate amount of a surfactant can be added to the developer as necessary. As the surfactant, for example, an ionic or nonionic fluorine-based and / or silicon-based surfactant can be used.

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

上記現像後のレジスト膜をリンス液により洗浄することが好ましい。このリンス液としても有機溶媒を使用することができ、発生したスカムを効率よく洗浄することができる。リンス液としては、炭化水素系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、アルコール系溶媒、アミド系溶媒等が好ましい。これらの中で、アルコール系溶媒、エステル系溶媒が好ましく、炭素数6〜8の1価のアルコール系溶媒がより好ましい。炭素数6〜8の1価のアルコールとしては直鎖状、分岐状又は環状の1価のアルコールが挙げられ、例えば1−ヘキサノール、1−ヘプタノール、1−オクタノール、4−メチル−2−ペンタノール、2−ヘキサノール、2−ヘプタノール、2−オクタノール、3−ヘキサノール、3−ヘプタノール、3−オクタノール、4−オクタノール、ベンジルアルコール等が挙げられる。これらのうち、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、2−ヘプタノール、4−メチル−2−ペンタノールが好ましく、4−メチル−2−ペンタノールがより好ましい。   The resist film after the development is preferably washed with a rinse solution. An organic solvent can also be used as the rinsing liquid, and the generated scum can be washed efficiently. As the rinsing liquid, hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents and the like are preferable. Among these, alcohol solvents and ester solvents are preferable, and monovalent alcohol solvents having 6 to 8 carbon atoms are more preferable. Examples of monohydric alcohols having 6 to 8 carbon atoms include linear, branched or cyclic monohydric alcohols, such as 1-hexanol, 1-heptanol, 1-octanol, and 4-methyl-2-pentanol. 2-hexanol, 2-heptanol, 2-octanol, 3-hexanol, 3-heptanol, 3-octanol, 4-octanol, benzyl alcohol and the like. Of these, 1-hexanol, 2-hexanol, 2-heptanol, and 4-methyl-2-pentanol are preferable, and 4-methyl-2-pentanol is more preferable.

上記リンス液の各成分は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。リンス液中の含水率は、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下がさらに好ましい。含水率を上記範囲とすることで、良好な現像特性を得ることができる。なお、リンス液には界面活性剤を添加することもできる。   Each component of the said rinse liquid may be used independently and may use 2 or more types together. The water content in the rinse liquid is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and further preferably 3% by mass or less. By setting the water content within the above range, good development characteristics can be obtained. A surfactant can also be added to the rinse solution.

リンス液による洗浄処理の方法としては、例えば一定速度で回転している基板上にリンス液を塗出しつづける方法(回転塗布法)、リンス液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)等が挙げられる。   As a cleaning treatment method using a rinsing liquid, for example, a method of continuously applying the rinsing liquid onto a substrate rotating at a constant speed (rotary coating method), or a method of immersing the substrate in a tank filled with the rinsing liquid for a certain period of time (Dip method), a method (spray method) of spraying a rinsing liquid on the substrate surface, and the like.

本工程において形成されるプレパターンとしては、ラインアンドスペースパターン、ホールパターン等が挙げられる。   Examples of the pre-pattern formed in this step include a line and space pattern and a hole pattern.

<レジスト材料>
上記レジスト材料は、[a]重合体、[b]酸発生体及び[c]溶媒を含有する。上記レジスト材料は、[a]〜[c]成分以外にも、[d][a]重合体よりもフッ素原子含有率が大きい重合体(以下、「[d]重合体」ともいう)及び[e]酸拡散制御体を含有していてもよく、これら以外のその他の成分を含有していてもよい。以下、各成分について説明する。
<Resist material>
The resist material contains [a] a polymer, [b] an acid generator, and [c] a solvent. In addition to the components [a] to [c], the resist material includes a polymer having a higher fluorine atom content than the [d] [a] polymer (hereinafter also referred to as “[d] polymer”) and [ e] An acid diffusion controller may be contained, or other components other than these may be contained. Hereinafter, each component will be described.

[[a]重合体]
[a]重合体は、酸の作用により上記有機溶媒への溶解度が減少する重合体である。
上記[a]重合体は、上記性質を有する限り特に限定されないが、例えば酸解離性基を有する重合体(以下、「[a’]重合体」ともいう)等が挙げられる。「酸解離性基」とは、カルボキシ基、ヒドロキシ基等の酸性基の水素原子を置換する基であって、酸の作用により解離する基をいう。上記[a]重合体を[a’]重合体とすることで、当該パターン形成方法によれば、より良好な形状のパターンを形成することができる。
[[A] polymer]
[A] The polymer is a polymer whose solubility in the organic solvent is reduced by the action of an acid.
The above [a] polymer is not particularly limited as long as it has the above properties, and examples thereof include a polymer having an acid dissociable group (hereinafter also referred to as “[a ′] polymer”). The “acid-dissociable group” refers to a group that substitutes a hydrogen atom of an acidic group such as a carboxy group or a hydroxy group and dissociates by the action of an acid. By using the [a] polymer as the [a ′] polymer, a pattern with a better shape can be formed according to the pattern forming method.

(構造単位(I))
上記[a’]重合体は、酸解離基を含む構造単位(以下、「構造単位(I)」ともいう)を有することが好ましい。構造単位(I)としては、上記構造単位(C)と同様の構造単位が挙げられる。
(Structural unit (I))
The [a ′] polymer preferably has a structural unit containing an acid dissociable group (hereinafter also referred to as “structural unit (I)”). Examples of the structural unit (I) include the same structural unit as the structural unit (C).

構造単位(I)の含有割合の下限としては、[a]重合体を構成する全構造単位に対して、30モル%が好ましく、35モル%がより好ましい。上記含有割合の上限としては、70モル%が好ましく、65モル%がより好ましい。構造単位(I)の含有割合を上記範囲とすることで、当該パターン形成方法によれば、さらに良好な形状のレジストパターンを形成することができる。   As a minimum of the content rate of structural unit (I), 30 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [a] polymer, and 35 mol% is more preferable. As an upper limit of the said content rate, 70 mol% is preferable and 65 mol% is more preferable. By making the content rate of structural unit (I) into the said range, according to the said pattern formation method, the resist pattern of a further favorable shape can be formed.

上記[a]重合体は、ラクトン構造、環状カーボネート構造及びスルトン構造からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む構造単位(II)を有することが好ましく、親水性官能基を有する構造単位(III)を有していてもよく、上記構造単位以外のその他の構造単位を有していてもよい。   The polymer [a] preferably has a structural unit (II) containing at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a cyclic carbonate structure and a sultone structure, and has a structural unit (III) having a hydrophilic functional group. And may have other structural units other than the above structural units.

(構造単位(II))
構造単位(II)は、ラクトン構造、環状カーボネート構造及びスルトン構造からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む構造単位である。[a]重合体が構造単位(II)を有することで、プレパターンと基板との密着性が向上し、その結果、当該パターン形成方法によれば、より良好な形状のパターンを形成することができる。構造単位(II)としては、ラクトン環を含む構造単位(B)、環状カーボネート環を含む構造単位(B)、スルトン環を含む構造単位(B)として例示したものと同様の構造単位が挙げられる。
(Structural unit (II))
The structural unit (II) is a structural unit containing at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a cyclic carbonate structure, and a sultone structure. [A] Since the polymer has the structural unit (II), the adhesion between the pre-pattern and the substrate is improved. As a result, according to the pattern forming method, a pattern having a better shape can be formed. it can. Examples of the structural unit (II) include structural units similar to those exemplified as the structural unit (B) containing a lactone ring, the structural unit (B) containing a cyclic carbonate ring, and the structural unit (B) containing a sultone ring. .

構造単位(II)の含有割合の下限としては、[a]重合体を構成する全構造単位に対して、30モル%が好ましく、35モル%がより好ましい。上記含有割合の上限としては、70モル%が好ましく、65モル%がより好ましい。構造単位(II)の含有割合を上記範囲とすることで、当該パターン形成方法によって、さらに良好な形状のパターンを形成することができる。   As a minimum of the content rate of structural unit (II), 30 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [a] polymer, and 35 mol% is more preferable. As an upper limit of the said content rate, 70 mol% is preferable and 65 mol% is more preferable. By making the content rate of structural unit (II) into the said range, the pattern of a further favorable shape can be formed with the said pattern formation method.

(構造単位(III))
構造単位(III)は、親水性官能基を有する構造単位(III)である。[a]重合体が構造単位(III)を有することで、プレパターンと基板との密着性が向上し、その結果、当該パターン形成方法によれば、より良好な形状のパターンを形成することができる。
(Structural unit (III))
The structural unit (III) is a structural unit (III) having a hydrophilic functional group. [A] Since the polymer has the structural unit (III), the adhesion between the pre-pattern and the substrate is improved. As a result, according to the pattern forming method, a pattern having a better shape can be formed. it can.

上記親水性官能基としては、例えばヒドロキシ基、カルボキシ基、アミノ基、オキソ基(=O)、スルホンアミド基、シアノ基、ニトロ基等が挙げられる。これらの中で、ヒドロキシ基が好ましい。   Examples of the hydrophilic functional group include a hydroxy group, a carboxy group, an amino group, an oxo group (═O), a sulfonamide group, a cyano group, and a nitro group. Of these, a hydroxy group is preferred.

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

Figure 2016075726
Figure 2016075726

上記式中、Rは水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the above formula, R 5 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

構造単位(III)の含有割合としては、[a]重合体を構成する全構造単位に対して、0モル%以上40モル%以下が好ましく、0モル%以上30モル%以下がより好ましい。構造単位(III)の含有割合を上記範囲とすることで、当該パターン形成方法によれば、さらに良好な形状のレジストパターンを形成することができる。   The content ratio of the structural unit (III) is preferably 0 mol% or more and 40 mol% or less, and more preferably 0 mol% or more and 30 mol% or less with respect to all the structural units constituting the [a] polymer. By making the content rate of structural unit (III) into the said range, according to the said pattern formation method, the resist pattern of a further favorable shape can be formed.

[a]重合体は、上記構造単位以外のその他の構造単位を有していてもよい。上記その他の構造単位としては、例えば非酸解離性の脂環式炭化水素基を含む構造単位等が挙げられる。上記その他の構造単位の含有割合としては、[a]重合体を構成する全構造単位に対して、0モル%以上30モル%以下が好ましく、0モル%以上20モル%以下がより好ましい。   [A] The polymer may have other structural units other than the above structural units. Examples of the other structural unit include a structural unit containing a non-acid dissociable alicyclic hydrocarbon group. The content ratio of the other structural units is preferably 0 mol% or more and 30 mol% or less, and more preferably 0 mol% or more and 20 mol% or less, based on all the structural units constituting the [a] polymer.

[a]重合体の含有量としては、上記レジスト材料の全固形分中、70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、85質量%以上がさらに好ましい。   [A] The content of the polymer is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and further preferably 85% by mass or more in the total solid content of the resist material.

[a]重合体は、例えば重合体(I)の合成方法と同様の方法により合成することができる。   [A] The polymer can be synthesized, for example, by the same method as the synthesis method of the polymer (I).

[a]重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による重量平均分子量(Mw)としては、1,000以上が好ましく、一方100,000以下が好ましく、50,000以下がより好ましく、30,000以下が特に好ましい。[a]重合体のMwを上記範囲とすることで、当該パターン形成方法によれば、さらに良好な形状のパターンを形成することができる。   [A] The weight average molecular weight (Mw) of the polymer by gel permeation chromatography (GPC) is preferably 1,000 or more, more preferably 100,000 or less, more preferably 50,000 or less, and 30,000. The following are particularly preferred: [A] By making Mw of a polymer into the said range, according to the said pattern formation method, a pattern with a further favorable shape can be formed.

[a]重合体のMwと数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)としては、通常1以上3以下であり、好ましくは1以上2以下である。   [A] The ratio (Mw / Mn) between the Mw and the number average molecular weight (Mn) of the polymer is usually 1 or more and 3 or less, preferably 1 or more and 2 or less.

重合体のMw及びMnは、GPCにより東ソー社のGPCカラム(「G2000HXL」2本、「G3000HXL」1本、「G4000HXL」1本)を使用し、以下の条件により測定した値である。
溶離液:テトラヒドロフラン(和光純薬工業社)
流量:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
Mw and Mn of the polymer are values measured by GPC using Tosoh's GPC columns ("G2000HXL", "G3000HXL", "G4000HXL") under the following conditions.
Eluent: Tetrahydrofuran (Wako Pure Chemical Industries)
Flow rate: 1.0 mL / min Sample concentration: 1.0% by mass
Sample injection volume: 100 μL
Detector: Differential refractometer Standard material: Monodisperse polystyrene

[[b]酸発生体]
[b]酸発生体は、露光により酸を発生する物質である。[a]重合体は、上記[b]酸発生体が発生した酸の作用により、その酸解離性基を解離させる等によって、有機溶媒への溶解度が減少する。その結果、有機溶媒に不溶又は難溶のプレパターンを形成することができる。また、上記プレパターンは、[b]酸発生体から露光により発生した酸を含有することができる。その結果、当該パターン形成方法によれば、より効果的に微細かつ良好な形状のレジストパターンを形成することができる。上記レジスト材料における[b]酸発生体の含有形態としては、後述するような低分子化合物の形態(以下、適宜「[b]酸発生剤」とも称する)でも、重合体に組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
[[B] Acid generator]
[B] The acid generator is a substance that generates an acid upon exposure. [A] The solubility of the polymer in the organic solvent is decreased by, for example, dissociating the acid dissociable group by the action of the acid generated by the [b] acid generator. As a result, a pre-pattern that is insoluble or hardly soluble in an organic solvent can be formed. Moreover, the said pre pattern can contain the acid generate | occur | produced by exposure from the [b] acid generator. As a result, according to the pattern forming method, a resist pattern having a fine and good shape can be formed more effectively. In the resist material, the [b] acid generator is contained in a low molecular compound form (hereinafter also referred to as “[b] acid generator” as appropriate) or in a form incorporated in the polymer. Both of these forms may be used.

[b]酸発生剤としては、例えばオニウム塩化合物、N−スルホニルオキシイミド化合物等が挙げられる。   [B] Examples of the acid generator include onium salt compounds and N-sulfonyloxyimide compounds.

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

スルホニウム塩としては、例えばトリ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、トリフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1−ジフルオロエタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムカンファースルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジ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、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムカンファースルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジ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、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムカンファースルホネート、トリフェニルスルホニウム1,1,2,2−テトラフルオロ−6−(1−アダマンタンカルボニロキシ)ヘキサン−1−スルホネート、トリフェニルスルホニウム2−(1−アダマンチル)−1,1−ジフルオロエタンスルホネート等が挙げられる。   Examples of the sulfonium salt include triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, triphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, triphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept- 2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, triphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1-difluoroethanesulfonate, triphenylsulfonium camphorsulfonate, 4 -Cyclohexylphenyldiphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-cyclohexyl Phenyldiphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyl Diphenylsulfonium camphorsulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, 4-methanesulfonyl Phenyldiphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafur Loethanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium camphorsulfonate, triphenylsulfonium 1,1,2,2-tetrafluoro-6- (1-adamantanecarbonyloxy) hexane-1-sulfonate, triphenylsulfonium 2- ( 1-adamantyl) -1,1-difluoroethanesulfonate and the like.

テトラヒドロチオフェニウム塩としては、例えば1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムカンファースルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムカンファースルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムカンファースルホネート等が挙げられる。   Examples of the tetrahydrothiophenium salt include 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium nona. Fluoro-n-butanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophene Ni-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium camphorsulfonate , 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) Torahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydro Thiophenium perfluoro-n-octanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiophenium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2 , 2-tetrafluoroethanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiophenium camphorsulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate , 1- (3,5-dimethyl-4 Hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl- 4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxy Phenyl) tetrahydrothiophenium camphorsulfonate and the like.

ヨードニウム塩としては、例えばジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムカンファースルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムカンファースルホネート等が挙げられる。   Examples of the iodonium salt include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, diphenyliodonium perfluoro-n-octanesulfonate, diphenyliodonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl- 1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, diphenyliodonium camphorsulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, Bis (4-t-butylphenyl) iodonium perfluoro-n-octanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium 2-bicyclo [2.2 1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, bis (4-t- butylphenyl) iodonium camphorsulfonate, and the like.

N−スルホニルオキシイミド化合物としては、例えばN−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(ノナフルオロ−n−ブタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(パーフルオロ−n−オクタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−(3−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル)−1,1−ジフルオロエタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(カンファースルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド等が挙げられる。 Examples of the N-sulfonyloxyimide compound include N- (trifluoromethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (nonafluoro-n-butanesulfonyloxy). ) Bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (perfluoro-n-octanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2 , 3-dicarboximide, N- (2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept- 5-ene-2,3-dicarboximide, N- (2- (3- tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecanyl) -1,1-difluoro-ethanone Sulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (camphorsulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3 -Dicarboximide etc. are mentioned.

[b]酸発生剤としては、オニウム塩化合物が好ましく、スルホニウム塩がより好ましい。[b]酸発生剤は、1種又は2種以上を用いてもよい。   [B] The acid generator is preferably an onium salt compound, and more preferably a sulfonium salt. [B] One or more acid generators may be used.

[b]酸発生体の含有量としては、[b]酸発生体が[b]酸発生剤である場合、[a]重合体100質量部に対して、通常0.1質量部以上であり、好ましくは0.5質量部以上である。一方通常20質量部以下であり、好ましくは15質量部以下である。[b]酸発生剤の含有量が上記下限未満であると、上記レジスト材料の感度及び現像性が低下する場合がある。一方、[b]酸発生剤の含有量が上記上限を超えると、放射線に対する透明性が低下し、所望のレジストパターンが得られ難くなる場合がある。   [B] The content of the acid generator is usually 0.1 parts by mass or more per 100 parts by mass of the polymer [a] when the [b] acid generator is a [b] acid generator. The amount is preferably 0.5 parts by mass or more. On the other hand, it is usually 20 parts by mass or less, preferably 15 parts by mass or less. [B] When the content of the acid generator is less than the lower limit, the sensitivity and developability of the resist material may be lowered. On the other hand, when the content of the [b] acid generator exceeds the above upper limit, the transparency to radiation is lowered, and it may be difficult to obtain a desired resist pattern.

[[c]溶媒]
[c]溶媒としては、[a]重合体、[b]酸発生体及びその他の成分を溶解又は分散することができれば特に限定されず用いることができる。[c]溶媒としては、例えば組成物(I)が含む溶媒として例示したものと同様の溶媒等が挙げられる。
[[C] solvent]
[C] The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve or disperse the [a] polymer, [b] acid generator and other components. [C] Examples of the solvent include the same solvents as those exemplified as the solvent contained in the composition (I).

[c]溶媒としては、これらの中で、エステル系溶媒、ケトン系溶媒が好ましい。エステル系溶媒としては、多価アルコールモノエーテルアセテート系溶媒、ラクトン系溶媒が好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトンがより好ましい。ケトン系溶媒としては、環状ケトン系溶媒が好ましく、シクロヘキサノンがより好ましい。   [C] Among these solvents, ester solvents and ketone solvents are preferable. As ester solvents, polyhydric alcohol monoether acetate solvents and lactone solvents are preferable, and propylene glycol monomethyl ether acetate and γ-butyrolactone are more preferable. As the ketone solvent, a cyclic ketone solvent is preferable, and cyclohexanone is more preferable.

[[d]重合体]
[d]重合体は、[a]重合体よりフッ素原子含有率が高い重合体である。上記レジスト材料が[d]重合体を含有することで、レジスト膜を形成した際に[d]重合体の撥油性的特徴により、その分布がレジスト膜表層に偏在化する傾向がある。結果として、液浸露光を行う場合、酸発生剤や酸拡散制御剤等が液浸媒体に溶出することを抑制でき好ましい。また、この[d]重合体の撥水性的特徴により、レジスト膜と液浸媒体との前進接触角が所望の範囲に制御でき、バブル欠陥の発生を抑制できる。さらに、レジスト膜と液浸媒体との後退接触角が高くなり、水滴が残らずに高速でのスキャン露光が可能となる。なお、フッ素原子含有率(質量%)は、重合体の構造を13C−NMR、H−NMR、IRスペクトル等を測定することにより求め、算出することができる。
[[D] polymer]
[D] The polymer is a polymer having a higher fluorine atom content than the [a] polymer. When the resist material contains the [d] polymer, the distribution tends to be unevenly distributed on the surface of the resist film due to the oil-repellent characteristics of the [d] polymer when the resist film is formed. As a result, when performing immersion exposure, it can suppress that an acid generator, an acid diffusion control agent, etc. elute to an immersion medium, and is preferable. Further, due to the water-repellent characteristics of this [d] polymer, the advancing contact angle between the resist film and the immersion medium can be controlled within a desired range, and the occurrence of bubble defects can be suppressed. Furthermore, the receding contact angle between the resist film and the immersion medium is increased, and high-speed scanning exposure is possible without leaving water droplets. In addition, a fluorine atom content rate (mass%) can be calculated | required by calculating | requiring the structure of a polymer by measuring 13 C-NMR, 1 H-NMR, IR spectrum, etc.

[d]重合体としては、[a]重合体よりフッ素原子含有率が高い限り特に限定されないが、フッ素化アルキル基を有することが好ましい。[d]重合体は、フッ素原子を構造中に含む単量体を少なくとも1種以上用いて重合することにより形成される。フッ素原子を構造中に含む単量体としては、主鎖にフッ素原子を含む単量体、側鎖にフッ素原子を含む単量体、主鎖と側鎖とにフッ素原子を含む単量体等が挙げられる。   [D] The polymer is not particularly limited as long as the fluorine atom content is higher than that of the [a] polymer, but preferably has a fluorinated alkyl group. [D] The polymer is formed by polymerizing using at least one monomer containing a fluorine atom in the structure. The monomer containing a fluorine atom in the structure includes a monomer containing a fluorine atom in the main chain, a monomer containing a fluorine atom in the side chain, a monomer containing a fluorine atom in the main chain and the side chain, etc. Is mentioned.

主鎖にフッ素原子を含む単量体としては、例えばα−フルオロアクリレート化合物、α−トリフルオロメチルアクリレート化合物、β−フルオロアクリレート化合物、β−トリフルオロメチルアクリレート化合物、α,β−フルオロアクリレート化合物、α,β−トリフルオロメチルアクリレート化合物、1種類以上のビニル部位の水素原子がフッ素原子又はトリフルオロメチル基等で置換された化合物等が挙げられる。   Examples of the monomer containing a fluorine atom in the main chain include an α-fluoroacrylate compound, an α-trifluoromethyl acrylate compound, a β-fluoroacrylate compound, a β-trifluoromethyl acrylate compound, an α, β-fluoroacrylate compound, An α, β-trifluoromethyl acrylate compound, a compound in which a hydrogen atom of one or more kinds of vinyl sites is substituted with a fluorine atom or a trifluoromethyl group, and the like can be mentioned.

側鎖にフッ素原子を含む単量体としては、例えばノルボルネン等の脂環式オレフィン化合物の側鎖がフッ素原子又はフルオロアルキル基若しくはその誘導基であるもの、アクリル酸又はメタクリル酸のフルオロアルキル基又はその誘導基を有するエステル化合物、1種類以上のオレフィンの側鎖(二重結合を含まない部位)がフッ素原子又はフルオロアルキル基若しくはその誘導基である単量体等が挙げられる。   Examples of the monomer containing a fluorine atom in the side chain include those in which the side chain of an alicyclic olefin compound such as norbornene is a fluorine atom or a fluoroalkyl group or a derivative thereof, a fluoroalkyl group of acrylic acid or methacrylic acid, or Examples thereof include an ester compound having such a derivative group, a monomer in which the side chain of one or more olefins (site not including a double bond) is a fluorine atom, a fluoroalkyl group or a derivative group thereof.

主鎖と側鎖とにフッ素原子を含む単量体としては、例えばα−フルオロアクリル酸、β−フルオロアクリル酸、α,β−フルオロアクリル酸、α−トリフルオロメチルアクリル酸、β−トリフルオロメチルアクリル酸、α,β−トリフルオロメチルアクリル酸等のフルオロアルキル基又はその誘導基を有するエステル化合物、1種類以上のビニル部位の水素原子がフッ素原子又はトリフルオロメチル基等で置換された化合物の側鎖をフッ素原子又はフルオロアルキル基若しくはその誘導基で置換した単量体、1種類以上の脂環式オレフィン化合物の二重結合に結合している水素原子をフッ素原子又はトリフルオロメチル基等で置換し、かつ側鎖がフルオロアルキル基又はその誘導基である単量体等が挙げられる。なお、この脂環式オレフィン化合物とは環の一部が二重結合である化合物を示す。   Examples of monomers containing fluorine atoms in the main chain and the side chain include α-fluoroacrylic acid, β-fluoroacrylic acid, α, β-fluoroacrylic acid, α-trifluoromethylacrylic acid, β-trifluoro. An ester compound having a fluoroalkyl group such as methylacrylic acid or α, β-trifluoromethylacrylic acid or a derivative group thereof, a compound in which hydrogen atoms of one or more kinds of vinyl sites are substituted with a fluorine atom or a trifluoromethyl group Monomer substituted with a fluorine atom or a fluoroalkyl group or a derivative thereof, a hydrogen atom bonded to a double bond of one or more alicyclic olefin compounds, a fluorine atom or a trifluoromethyl group, etc. And a monomer whose side chain is a fluoroalkyl group or a derivative group thereof. In addition, this alicyclic olefin compound shows the compound in which a part of ring is a double bond.

[d]重合体がフッ素原子を有する態様としては、下記式(F1)で表される構造単位(IV)を含むことが好ましい。   [D] As an aspect in which the polymer has a fluorine atom, the polymer preferably contains a structural unit (IV) represented by the following formula (F1).

Figure 2016075726
Figure 2016075726

上記式(F1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数1〜6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基又は炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基若しくはその誘導基である。kは、1〜3の整数である。但し、Rが複数の場合、複数のRはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。Aは、単結合又は(k+1)価の連結基である。 In the formula (F1), R 6 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 7 is a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms having at least one fluorine atom, a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms, or a derivative thereof. k is an integer of 1 to 3. However, when R 4 is a plurality, may be a plurality of R 4 is optionally substituted by one or more identical. A is a single bond or a (k + 1) -valent linking group.

上記Aで表される(k+1)価の連結基としては、例えば酸素原子、硫黄原子、カルボニルオキシ基、オキシカルボニル基、アミド基、スルホニルアミド基、ウレタン基、カルボニルオキシ−ジ(オキシカルボニル)エタンジイル基、カルボニルオキシ−ジ(オキシカルボニル)プロパンジイル基、トリ(カルボニルオキシ)エタンジイル基、カルボニルオキシ−トリ(オキシカルボニル)エタンジイル基、カルボニルオキシ−トリ(オキシカルボニル)プロパンジイル基、テトラ(カルボニルオキシ)エタンジイル基等が挙げられる。   As the (k + 1) -valent linking group represented by A, for example, an oxygen atom, a sulfur atom, a carbonyloxy group, an oxycarbonyl group, an amide group, a sulfonylamide group, a urethane group, carbonyloxy-di (oxycarbonyl) ethanediyl Group, carbonyloxy-di (oxycarbonyl) propanediyl group, tri (carbonyloxy) ethanediyl group, carbonyloxy-tri (oxycarbonyl) ethanediyl group, carbonyloxy-tri (oxycarbonyl) propanediyl group, tetra (carbonyloxy) And an ethanediyl group.

構造単位(IV)を与える単量体としては、トリフルオロメチル(メタ)アクリル酸エステル、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロエチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロn−プロピル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロi−プロピル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロn−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロi−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロt−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、2−(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル)(メタ)アクリル酸エステル、1−(2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル)(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロシクロヘキシルメチル(メタ)アクリル酸エステル、1−(2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)(メタ)アクリル酸エステル、1−(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10−ヘプタデカフルオロデシル)(メタ)アクリル酸エステル、1−(5−トリフルオロメチル−3,3,4,4,5,6,6,6−オクタフルオロヘキシル)(メタ)アクリル酸エステル、2,2−ジ(2,2,2−トリフルオロエチルオキシカルボニル)エチル(メタ)アクリル酸エステルが好ましく、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリル酸エステル、2,2−ジ(2,2,2−トリフルオロエチルオキシカルボニル)エチル(メタ)アクリル酸エステルがより好ましい。   Monomers that give the structural unit (IV) include trifluoromethyl (meth) acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl (meth) acrylate, perfluoroethyl (meth) acrylate, Fluoro n-propyl (meth) acrylate, perfluoro i-propyl (meth) acrylate, perfluoro n-butyl (meth) acrylate, perfluoro i-butyl (meth) acrylate, perfluoro t -Butyl (meth) acrylic acid ester, 2- (1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl) (meth) acrylic acid ester, 1- (2,2,3,3,4,4, 5,5-octafluoropentyl) (meth) acrylic acid ester, perfluorocyclohexylmethyl (meth) acrylic acid Stell, 1- (2,2,3,3,3-pentafluoropropyl) (meth) acrylic acid ester, 1- (3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8 , 8,9,9,10,10,10-heptadecafluorodecyl) (meth) acrylic acid ester, 1- (5-trifluoromethyl-3,3,4,4,5,6,6,6- Octafluorohexyl) (meth) acrylic acid ester and 2,2-di (2,2,2-trifluoroethyloxycarbonyl) ethyl (meth) acrylic acid ester are preferable, and 2,2,2-trifluoroethyl (meth) ) Acrylic acid ester and 2,2-di (2,2,2-trifluoroethyloxycarbonyl) ethyl (meth) acrylic acid ester are more preferred.

[d]重合体は、構造単位(IV)を2種以上有してもよい。構造単位(IV)の含有割合としては、[d]重合体における全構造単位に対して、通常5モル%以上であり、10モル%以上が好ましく、15モル%以上がより好ましい。構造単位(IV)の含有割合が5モル%未満であると、70°以上の後退接触角を達成できなかったり、レジスト膜からの酸発生剤等の溶出を抑制できないおそれがある。   [D] The polymer may have two or more structural units (IV). As a content rate of structural unit (IV), it is 5 mol% or more normally with respect to all the structural units in a [d] polymer, 10 mol% or more is preferable and 15 mol% or more is more preferable. If the content ratio of the structural unit (IV) is less than 5 mol%, a receding contact angle of 70 ° or more may not be achieved, and elution of an acid generator or the like from the resist film may not be suppressed.

[d]重合体には、構造単位(IV)以外にも、現像液に対する溶解速度をコントロールするために酸解離性基を含む上記[a]重合体における構造単位(I)、ラクトン構造、環状カーボネート構造及びスルトン構造からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む上記[a]重合体における構造単位(II)、脂環式炭化水素基を含む構造単位等の他の構造単位を1種以上含有することができる。   In addition to the structural unit (IV), the [d] polymer contains an acid dissociable group in order to control the dissolution rate in the developer, the structural unit (I) in the polymer, a lactone structure, and a cyclic structure. 1 or more types of other structural units, such as structural unit (II) in the said [a] polymer containing at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of a carbonate structure and a sultone structure, and a structural unit containing an alicyclic hydrocarbon group can do.

上記脂環式炭化水素基を含む構造単位としては、例えば下記式(F2)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit containing the alicyclic hydrocarbon group include a structural unit represented by the following formula (F2).

Figure 2016075726
Figure 2016075726

上記式(F2)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Xは、炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基である。 In the above formula (F2), R 8 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. X is a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms.

上記Xで表される炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えばシクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、ビシクロ[2.2.2]オクタン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン、トリシクロ[3.3.1.13,7]デカン等のシクロアルカン類に由来する脂環族環からなる炭化水素基が挙げられる。 Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms represented by X include cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, bicyclo [2.2.1] heptane, and bicyclo [2.2.2]. Octane, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane, tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . And hydrocarbon groups composed of alicyclic rings derived from cycloalkanes such as 0 2,7 ] dodecane and tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] decane.

上記他の構造単位の含有割合としては、[d]重合体を構成する全構造単位に対して、通常90モル%以下であり、80モル%以下が好ましい。   As a content rate of said other structural unit, it is 90 mol% or less normally with respect to all the structural units which comprise a [d] polymer, and 80 mol% or less is preferable.

[d]重合体の含有量としては、[a]重合体100質量部に対して、0.1質量部以上が好ましく、1質量部以上がより好ましい。一方、20質量部以下が好ましく、10質量部以下がより好ましい。[d]重合体の含有量を上記範囲とすることで、形成されるレジスト膜表面の撥水性をより適度に高めることができる。   [D] The content of the polymer is preferably 0.1 parts by mass or more and more preferably 1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the [a] polymer. On the other hand, it is preferably 20 parts by mass or less, and more preferably 10 parts by mass or less. [D] By setting the content of the polymer in the above range, the water repellency of the formed resist film surface can be increased more appropriately.

[d]重合体の合成方法としては、例えば重合体(I)の合成方法と同様の方法に従って合成することができる。[d]重合体のMwとしては、1,000以上が好ましく、一方、50,000以下が好ましく、30,000以下がより好ましく、10,000以下がさらに好ましい。[d]重合体のMwが1,000未満の場合、十分な前進接触角を得ることができない場合がある。   [D] The method for synthesizing the polymer can be synthesized, for example, according to the same method as the method for synthesizing the polymer (I). [D] The Mw of the polymer is preferably 1,000 or more, on the other hand, preferably 50,000 or less, more preferably 30,000 or less, and even more preferably 10,000 or less. [D] When the Mw of the polymer is less than 1,000, a sufficient advancing contact angle may not be obtained.

[[e]酸拡散制御体]
[e]酸拡散制御体は、露光により[b]酸発生体から発生する酸等のレジスト膜中における拡散現象を制御し、非露光領域における好ましくない化学反応を抑制する効果を奏する。また、[e]酸拡散制御体は、これを含有するレジスト材料の貯蔵安定性を向上させる効果も奏する。[e]酸拡散制御体のレジスト材料における含有形態としては、遊離の化合物の形態(以下、適宜「[e]酸拡散制御剤」とも称する)でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
[[E] Acid diffusion controller]
[E] The acid diffusion controller controls the diffusion phenomenon in the resist film of the acid etc. generated from the [b] acid generator by exposure, and has an effect of suppressing an undesirable chemical reaction in the non-exposed region. In addition, the [e] acid diffusion controller has an effect of improving the storage stability of the resist material containing the acid diffusion controller. [E] The content of the acid diffusion controller in the resist material may be a free compound (hereinafter also referred to as “[e] acid diffusion controller”) or a form incorporated as part of the polymer. Both of these forms may be used.

[e]酸拡散制御剤としては、例えばアミン化合物、アミド基含有化合物、ウレア化合物、含窒素複素環化合物等が挙げられる。   [E] Examples of the acid diffusion controller include amine compounds, amide group-containing compounds, urea compounds, nitrogen-containing heterocyclic compounds, and the like.

アミン化合物としては、例えばモノ(シクロ)アルキルアミン類;ジ(シクロ)アルキルアミン類;トリ(シクロ)アルキルアミン類;置換アルキルアニリン又はその誘導体;エチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノジフェニルアミン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−(4−アミノフェニル)プロパン、2−(4−アミノフェニル)−2−(3−ヒドロキシフェニル)プロパン、2−(4−アミノフェニル)−2−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,4−ビス(1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル)ベンゼン、1,3−ビス(1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル)ベンゼン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、ビス(2−ジエチルアミノエチル)エーテル、1−(2−ヒドロキシエチル)−2−イミダゾリジノン、N,N,N’,N’−テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン等が挙げられる。   Examples of the amine compound include mono (cyclo) alkylamines; di (cyclo) alkylamines; tri (cyclo) alkylamines; substituted alkylanilines or derivatives thereof; ethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetra Methylethylenediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminobenzophenone, 4,4′-diaminodiphenylamine, 2,2-bis (4 -Aminophenyl) propane, 2- (3-aminophenyl) -2- (4-aminophenyl) propane, 2- (4-aminophenyl) -2- (3-hydroxyphenyl) propane, 2- (4-amino) Phenyl) -2- (4-hydroxyphenyl) propane, 1, -Bis (1- (4-aminophenyl) -1-methylethyl) benzene, 1,3-bis (1- (4-aminophenyl) -1-methylethyl) benzene, bis (2-dimethylaminoethyl) ether Bis (2-diethylaminoethyl) ether, 1- (2-hydroxyethyl) -2-imidazolidinone, N, N, N ′, N′-tetrakis (2-hydroxypropyl) ethylenediamine, N, N, N ′ , N ″, N ″ -pentamethyldiethylenetriamine and the like.

アミド基含有化合物としては、例えばN−(t−ブトキシカルボニル)−4−ヒドロキシピペリジン等のN−t−ブトキシカルボニル基含有アミノ化合物、N−(t−ペンチルオキシカルボニル)−4−ヒドロキシピペリジン等のN−t−ペンチルオキシカルボニル基含有アミノ化合物、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド、ピロリドン、N−メチルピロリドン、N−アセチル−1−アダマンチルアミン、イソシアヌル酸トリス(2−ヒドロキシエチル)等が挙げられる。   Examples of amide group-containing compounds include Nt-butoxycarbonyl group-containing amino compounds such as N- (t-butoxycarbonyl) -4-hydroxypiperidine, and N- (t-pentyloxycarbonyl) -4-hydroxypiperidine. Nt-pentyloxycarbonyl group-containing amino compound, formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, propionamide, benzamide, pyrrolidone, N-methyl Examples include pyrrolidone, N-acetyl-1-adamantylamine, and isocyanuric acid tris (2-hydroxyethyl).

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

含窒素複素環化合物としては、例えばイミダゾール類;ピリジン類;ピペラジン類;ピラジン、ピラゾール、ピリダジン、キナゾリン、プリン、ピロリジン、ピペリジン、ピペリジンエタノール、2−キノキサリノール、3−ピペリジノ−1,2−プロパンジオール、モルホリン、4−メチルモルホリン、1−(4−モルホリニル)エタノール、4−アセチルモルホリン、3−(N−モルホリノ)−1,2−プロパンジオール、1,4−ジメチルピペラジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing heterocyclic compound include imidazoles; pyridines; piperazines; pyrazine, pyrazole, pyridazine, quinazoline, purine, pyrrolidine, piperidine, piperidineethanol, 2-quinoxalinol, 3-piperidino-1,2-propane. Diol, morpholine, 4-methylmorpholine, 1- (4-morpholinyl) ethanol, 4-acetylmorpholine, 3- (N-morpholino) -1,2-propanediol, 1,4-dimethylpiperazine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane and the like.

[e]酸拡散制御剤としては、露光により感光し弱酸を発生する光崩壊性塩基を用いることもできる。光崩壊性塩基の一例として、露光により分解して酸拡散制御性を失うオニウム塩化合物等が挙げられる。オニウム塩化合物としては、例えば下記式(K1)で表されるスルホニウム塩化合物、下記式(K2)で表されるヨードニウム塩化合物等が挙げられる。   [E] As the acid diffusion control agent, a photodegradable base which is sensitized by exposure and generates a weak acid can also be used. An example of a photo-disintegrating base includes an onium salt compound that decomposes upon exposure and loses acid diffusion controllability. Examples of the onium salt compound include a sulfonium salt compound represented by the following formula (K1) and an iodonium salt compound represented by the following formula (K2).

Figure 2016075726
Figure 2016075726

上記式(K1)及び(K2)中、R〜R13は、それぞれ独立して水素原子、アルキル基、アルコキシル基、ヒドロキシル基又はハロゲン原子である。Z及びEは、OH、R−COO、R−SO 、R−N−SO−R又は下記式(K3)で表されるアニオンである。但し、Rは、アルキル基、アリール基又はアルカリール基である。Rは、フッ素原子を有していてもよいアルキル基である。 In the above formulas (K1) and (K2), R 9 to R 13 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxyl group, a hydroxyl group, or a halogen atom. Z - and E - are, OH -, R C -COO - , R C -SO 3 -, R C -N - is an anion represented by -SO 2 -R D or formula (K3). However, RC is an alkyl group, an aryl group, or an alkaryl group. RD is an alkyl group which may have a fluorine atom.

Figure 2016075726
Figure 2016075726

上記式(K3)中、R14は、水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシ基である。uは、0〜2の整数である。 In said formula (K3), R < 14 > is a C1-C12 linear or branched alkyl group by which a part or all of a hydrogen atom may be substituted by the fluorine atom, or C1-C12 These are linear or branched alkoxy groups. u is an integer of 0-2.

[その他の成分]
上記レジスト材料は、上記[a]〜[e]成分以外のその他の成分を含有していてもよい。上記その他の成分としては、例えば界面活性剤、増感剤等が挙げられる。
[Other ingredients]
The resist material may contain other components other than the components [a] to [e]. Examples of the other components include surfactants and sensitizers.

(界面活性剤)
界面活性剤は、塗布性、ストリエーション、現像性等を改良する効果を奏する。界面活性剤としては、一般的なレジスト材料に用いられるものと同様のものを用いることができる。
(Surfactant)
Surfactants have the effect of improving coatability, striation, developability, and the like. As the surfactant, the same surfactants as those used for general resist materials can be used.

(増感剤)
増感剤は、[B]酸発生体からの酸の生成量を増加する作用を表すものであり、レジスト材料の「みかけの感度」を向上させる効果を奏する。
(Sensitizer)
The sensitizer represents the action of increasing the amount of acid generated from the [B] acid generator, and has the effect of improving the “apparent sensitivity” of the resist material.

増感剤としては、例えばカルバゾール類、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ナフタレン類、フェノール類、ビアセチル、エオシン、ローズベンガル、ピレン類、アントラセン類、フェノチアジン類等が挙げられる。これらの増感剤は、2種以上を併用してもよい。   Examples of the sensitizer include carbazoles, acetophenones, benzophenones, naphthalenes, phenols, biacetyl, eosin, rose bengal, pyrenes, anthracenes, phenothiazines and the like. Two or more of these sensitizers may be used in combination.

[レジスト材料の調製方法]
レジスト材料は、例えば[a]重合体、[b]酸発生体、[c]溶媒及び好適成分を所定の割合で混合することにより調製できる。レジスト材料の全固形分濃度としては、通常、1質量%以上50質量%以下であり、1質量%以上25質量%以下が好ましい。
[Preparation method of resist material]
The resist material can be prepared, for example, by mixing [a] polymer, [b] acid generator, [c] solvent and a suitable component in a predetermined ratio. The total solid concentration of the resist material is usually 1% by mass or more and 50% by mass or less, and preferably 1% by mass or more and 25% by mass or less.

上記プレパターン形成工程は、上述の方法以外にも、例えば上記レジスト材料でレジスト膜を形成する工程と、上記レジスト膜を露光する工程とを行った後、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液等のアルカリ現像液で現像する工程と、現像したレジスト膜を全面露光する工程とを行うことによっても可能である。   In addition to the above-described method, the pre-pattern forming step includes, for example, a step of forming a resist film with the resist material and a step of exposing the resist film, followed by alkali development such as an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution. It is also possible to perform a step of developing with a liquid and a step of exposing the entire surface of the developed resist film.

<接触工程>
本工程は、上記プレパターンの少なくとも側面に、塩基性化合物及び有機溶媒を含有し、酸の作用により有機溶媒への溶解度が減少する重合体を含有しない組成物(II)を接触させる工程である。当該パターン形成方法によれば、この接触工程を有することで、形成するパターンの形状をより良好なものにすることができる。これは例えば、上記プレパターンの少なくとも側面に組成物(II)を接触させることで、上記プレパターンに塩基性化合物が付着し、続く樹脂層形成工程及び不溶難溶化工程により形成される隣接層において、これを構成するカルボキシ基等の酸性基が、上記塩基性化合物によって、カルボキシレート基等のアニオン性基になる領域が生じ、上記隣接層が除去工程で用いる有機溶媒に対して、難溶の程度が高まるため等と考えられる。
<Contact process>
This step is a step of bringing a composition (II) containing a basic compound and an organic solvent into the at least side surface of the prepattern and not containing a polymer whose solubility in the organic solvent is reduced by the action of an acid. . According to the pattern forming method, the shape of the pattern to be formed can be made better by having this contact step. For example, in the adjacent layer formed by contacting the composition (II) with at least the side surface of the prepattern, the basic compound adheres to the prepattern, and the subsequent resin layer forming step and insoluble hardly soluble step. A region where an acidic group such as a carboxyl group constituting this becomes an anionic group such as a carboxylate group is generated by the basic compound, and the adjacent layer is hardly soluble in an organic solvent used in the removal step. This is thought to be due to an increase in the degree.

上記組成物(II)が含有する塩基性化合物としては、塩基性を有する化合物であれば特に限定されないが、例えば組成物(I)に含有されてもよい塩基性化合物として例示した化合物と同じもの等が挙げられる。   The basic compound contained in the composition (II) is not particularly limited as long as it is a basic compound. For example, the same compounds as those exemplified as the basic compound that may be contained in the composition (I) Etc.

上記組成物(II)が含有する有機溶媒としては、例えば組成物(I)が含む有機溶媒と同様のもの等が挙げられる。   Examples of the organic solvent contained in the composition (II) include the same organic solvents as those contained in the composition (I).

上記組成物(II)が含有しない酸の作用により有機溶媒への溶解度が減少する重合体としては、例えば上記プレパターン形成工程における[a]重合体として例示したものと同様の重合体等が挙げられる。   Examples of the polymer whose solubility in an organic solvent is reduced by the action of an acid not contained in the composition (II) include, for example, polymers similar to those exemplified as the [a] polymer in the prepattern forming step. It is done.

上記組成物(II)は、上記塩基性化合物及び有機溶媒以外にもその他の成分を含有していてもよく、例えば界面活性剤等を含有していてもよい。   The composition (II) may contain other components in addition to the basic compound and the organic solvent, and may contain, for example, a surfactant.

上記組成物(II)における塩基性化合物の含有量としては、例えば0.1質量%以上10質量部%以下が好ましい。   As content of the basic compound in the said composition (II), 0.1 mass% or more and 10 mass parts or less are preferable, for example.

上記組成物(II)を上記プレパターンの少なくとも側面に接触させる方法としては、例えばスピンコート等が挙げられる。   Examples of the method of bringing the composition (II) into contact with at least the side surface of the prepattern include spin coating.

<樹脂層形成工程>
本工程は、上記プレパターンの少なくとも側面に樹脂層を形成する工程である。この樹脂層は、上述の組成物(I)から形成される。本工程により、図1の(B)に示すように、プレパターン2の少なくとも側面に樹脂層3が形成される。
<Resin layer forming step>
This step is a step of forming a resin layer on at least the side surface of the pre-pattern. This resin layer is formed from the composition (I) described above. By this step, as shown in FIG. 1B, the resin layer 3 is formed on at least the side surface of the pre-pattern 2.

<不溶難溶化工程>
本工程は、上記プレパターン及び樹脂層の加熱により、上記樹脂層のうちのプレパターンとの隣接部を高分子量化を伴わずに上記有機溶媒に不溶化又は難溶化させる工程である。本工程により、図1の(C)に示すように、樹脂層3のうちのプレパターンとの隣接部に、上記有機溶媒に不溶又は難溶の隣接層4が形成される。「高分子量化を伴わずに」とは、プレパターンを構成する重合体と樹脂層を構成する重合体との間の新たな共有結合の生成がないこと等により、これらの重合体それぞれの分子量が実質的に増大しないことを意味する。本工程において、上記プレパターン及び樹脂層の加熱により、例えばプレパターンが含有している酸等が樹脂層のうちのプレパターンとの隣接部に拡散し、この酸の作用により、隣接部に存在する重合体が上記有機溶媒に不溶化又は難溶化するもの等と考えられる。
<Insoluble hardly soluble process>
This step is a step of making the adjacent portion of the resin layer adjacent to the prepattern insoluble or hardly soluble in the organic solvent without increasing the molecular weight by heating the prepattern and the resin layer. By this step, as shown in FIG. 1C, the adjacent layer 4 insoluble or hardly soluble in the organic solvent is formed in the resin layer 3 adjacent to the pre-pattern. “Without high molecular weight” means that there is no formation of a new covalent bond between the polymer constituting the pre-pattern and the polymer constituting the resin layer. Means substantially no increase. In this step, by heating the pre-pattern and the resin layer, for example, the acid contained in the pre-pattern diffuses into the adjacent portion of the resin layer with the pre-pattern, and the acid acts to exist in the adjacent portion. It is considered that the polymer to be insolubilized or hardly soluble in the organic solvent.

上記加熱の方法としては、例えばホットプレート等を用いる加熱等が挙げられる。上記加熱の温度としては、50℃以上250℃以下が好ましい。上記加熱の時間としては、10秒以上10分以下が好ましい。上記加熱の雰囲気としては、空気中でも窒素中、アルゴン中等の不活性ガス中のいずれでも構わない。   Examples of the heating method include heating using a hot plate or the like. The heating temperature is preferably 50 ° C. or higher and 250 ° C. or lower. The heating time is preferably 10 seconds or longer and 10 minutes or shorter. The atmosphere for the heating may be any of inert gases such as nitrogen and argon in air.

<除去工程>
本工程は、上記樹脂層のうちの上記隣接層以外の部分を上記有機溶媒により除去する工程である。これにより、図1の(D)で示すように、微細化されたパターンを得ることができる。
<Removal process>
This step is a step of removing portions of the resin layer other than the adjacent layer with the organic solvent. Thereby, as shown in FIG. 1D, a miniaturized pattern can be obtained.

上記除去のために用いられる有機溶媒としては、上記プレパターン及び上記隣接層を溶解させず、かつ上記組成物(I)を溶解するものであれば特に限定されず、例えば上記プレパターン形成工程において例示した有機溶媒のうちの1種又は2種以上を用いることができ、上記組成物(I)が含む有機溶媒と同じものを用いることもできる。   The organic solvent used for the removal is not particularly limited as long as it does not dissolve the prepattern and the adjacent layer and dissolves the composition (I). For example, in the prepattern formation step, One or more of the exemplified organic solvents can be used, and the same organic solvent as that contained in the composition (I) can also be used.

<リンス工程>
本工程は除去工程で用いた有機溶媒とは異なる有機溶媒によりリンスする工程である。本工程で用いる有機溶媒としては、上記除去工程で用いた有機溶媒と異なるものであれば特に限定されず、例えば上記プレパターンにおいて例示した有機溶媒のうちの1種又は2種以上を用いることができる。これらの有機溶媒の中で、得られるパターンの形状をより良好にする観点から、上記除去工程で用いた有機溶媒よりも、極性が低い有機溶媒が好ましく用いられる。
<Rinse process>
This step is a step of rinsing with an organic solvent different from the organic solvent used in the removing step. The organic solvent used in this step is not particularly limited as long as it is different from the organic solvent used in the removal step. For example, one or more of the organic solvents exemplified in the prepattern may be used. it can. Among these organic solvents, an organic solvent having a lower polarity than the organic solvent used in the removal step is preferably used from the viewpoint of improving the shape of the obtained pattern.

当該パターン形成方法によれば、以上の工程を行うことで、微細で良好な形状を有し、エッチング耐性に優れるレジストパターンを簡便な方法で形成することができる。   According to the pattern forming method, by performing the above steps, a resist pattern having a fine and good shape and excellent etching resistance can be formed by a simple method.

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples.

<重合体の合成>
レジスト材料の調製に用いる[a]重合体及び[d]重合体、並びにパターン微細化用組成物の調製に用いる重合体(I)の合成に用いた単量体化合物及び重合開始剤を以下に示す。
<Synthesis of polymer>
The monomer compounds and polymerization initiators used in the synthesis of the [a] polymer and [d] polymer used for the preparation of the resist material and the polymer (I) used for the preparation of the pattern refinement composition are as follows. Show.

Figure 2016075726
Figure 2016075726

Figure 2016075726
Figure 2016075726

[[a]重合体の合成]
[合成例1](重合体(A−1)の合成)
上記化合物(M−1)40モル%、化合物(M−2)10モル%、化合物(M−3)40モル%、化合物(M−4)10モル%及び重合開始剤としての化合物(Z−1)5モル%を60gのメチルエチルケトンに溶解した単量体溶液を調製した。なお、各単量体化合物のモル%は、全単量体化合物に対する比率であり、重合開始剤のモル%は、全単量体化合物及び重合開始剤の合計モル数に対する比率である。また、単量体化合物の合計質量は30gになるように調整した。次に、温度計及び滴下漏斗を備えた500mLの三口フラスコにメチルエチルケトン30gを仕込み、30分間窒素パージを行った後、フラスコ内をマグネティックスターラーで攪拌しながら80℃になるように加熱した。次いで、上記調製した単量体溶液を三口フラスコ内に滴下漏斗を用いて3時間かけて滴下した。滴下開始時間を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。その後、重合反応液を30℃以下になるまで冷却してから、この重合反応液を600gのメタノール中へ投入し、析出した白色粉末をろ別した。ろ別した白色粉末を2回、120gずつのメタノールでスラリー状にして洗浄した後ろ別し、50℃で17時間乾燥して、白色粉末状の重合体(A−1)を得た(収量23.3g、収率77.6%)。重合体(A−1)のMwは6,200、Mw/Mnは1.62であった。また13C−NMR分析の結果、重合体(A−1)における(M−1)由来の構造単位:(M−2)由来の構造単位:(M−3)由来の構造単位:(M−4)由来の構造単位の含有割合は、それぞれ40.2:9.0:41.1:9.7(モル%)であった。
[[A] Synthesis of polymer]
[Synthesis Example 1] (Synthesis of polymer (A-1))
Compound (M-1) 40 mol%, Compound (M-2) 10 mol%, Compound (M-3) 40 mol%, Compound (M-4) 10 mol%, and Compound (Z- 1) A monomer solution in which 5 mol% was dissolved in 60 g of methyl ethyl ketone was prepared. In addition, mol% of each monomer compound is a ratio with respect to all the monomer compounds, and mol% of the polymerization initiator is a ratio with respect to the total number of moles of all the monomer compounds and the polymerization initiator. The total mass of the monomer compounds was adjusted to 30 g. Next, 30 g of methyl ethyl ketone was charged into a 500 mL three-necked flask equipped with a thermometer and a dropping funnel, and after purging with nitrogen for 30 minutes, the flask was heated to 80 ° C. while stirring with a magnetic stirrer. Subsequently, the monomer solution prepared above was dropped into a three-necked flask using a dropping funnel over 3 hours. The dropping start time was set as the polymerization reaction starting time, and the polymerization reaction was carried out for 6 hours. Thereafter, the polymerization reaction liquid was cooled to 30 ° C. or lower, and then this polymerization reaction liquid was put into 600 g of methanol, and the precipitated white powder was filtered off. The white powder separated by filtration was slurried twice with 120 g of methanol, washed separately, and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powdery polymer (A-1) (yield 23 .3 g, yield 77.6%). Mw of the polymer (A-1) was 6,200, and Mw / Mn was 1.62. As a result of 13 C-NMR analysis, the structural unit derived from (M-1) in the polymer (A-1): the structural unit derived from (M-2): the structural unit derived from (M-3): (M- The content ratio of the structural unit derived from 4) was 40.2: 9.0: 41.1: 9.7 (mol%), respectively.

[[d]重合体の合成]
[合成例2](重合体(D−1)の合成)
上記化合物(M−5)70モル%、化合物(M−6)30モル%及び重合開始剤としての化合物(Z−2)8モル%を100gのメチルエチルケトンに溶解した単量体溶液を調製した。なお、各単量体化合物のモル%は、全単量体化合物に対する比率であり、重合開始剤のモル%は、全単量体化合物及び重合開始剤の合計モル数に対する比率である。また、単量体化合物の合計質量は50gになるように調整した。次に、100gのメチルエチルケトンを入れた500mL三口フラスコを30分間窒素パージした後、撹拌しながら80℃に加熱し、上記調製した単量体溶液を滴下漏斗にて3時間かけて滴下した。滴下開始時間を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、重合反応液を水冷して30℃以下に冷却し、メタノール/メチルエチルケトン/ヘキサン=2/1/8(質量比)の混合溶液825gを用いて洗浄した後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで溶媒置換し、重合体(D−1)を含む溶液を得た(重合体の収量38.0g、収率76.0%)。重合体(D−1)のMwは7,000、Mw/Mnは1.40であった。また13C−NMR分析の結果、重合体(D−1)における(M−5)由来の構造単位:(M−6)由来の構造単位の含有割合は、70.2:29.8(モル%)であった。
[[D] Synthesis of polymer]
[Synthesis Example 2] (Synthesis of Polymer (D-1))
A monomer solution was prepared by dissolving 70 mol% of the compound (M-5), 30 mol% of the compound (M-6) and 8 mol% of the compound (Z-2) as a polymerization initiator in 100 g of methyl ethyl ketone. In addition, mol% of each monomer compound is a ratio with respect to all the monomer compounds, and mol% of the polymerization initiator is a ratio with respect to the total number of moles of all the monomer compounds and the polymerization initiator. The total mass of the monomer compounds was adjusted to 50 g. Next, a 500 mL three-necked flask containing 100 g of methyl ethyl ketone was purged with nitrogen for 30 minutes and then heated to 80 ° C. with stirring, and the prepared monomer solution was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel. The dropping start time was set as the polymerization reaction starting time, and the polymerization reaction was carried out for 6 hours. After completion of the polymerization reaction, the polymerization reaction solution was cooled with water and cooled to 30 ° C. or lower, washed with 825 g of a mixed solution of methanol / methyl ethyl ketone / hexane = 2/1/8 (mass ratio), and then propylene glycol monomethyl ether acetate. To obtain a solution containing the polymer (D-1) (polymer yield 38.0 g, yield 76.0%). Mw of the polymer (D-1) was 7,000, and Mw / Mn was 1.40. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of the structural unit derived from (M-5) in the polymer (D-1) :( M-6) was 70.2: 29.8 (mol). %)Met.

Figure 2016075726
Figure 2016075726

[重合体(I)の合成]
[合成例3〜17](重合体(I−1)〜(I−15)の合成)
下記表2に示す種類及び使用量の単量体化合物並びに重合開始剤を用いた以外は、合成例1と同様にして重合体(I−1)〜(I−15)をそれぞれ合成した。各重合体のMw、Mw/Mn及び収率、並びに各重合体における各構造単位の含有割合について表2に合わせて示す。なお、表2の「−」は、該当する単量体化合物を用いなかったことを示す。

Figure 2016075726
[Synthesis of Polymer (I)]
[Synthesis Examples 3 to 17] (Synthesis of Polymers (I-1) to (I-15))
Polymers (I-1) to (I-15) were respectively synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the types and amounts of monomer compounds and polymerization initiators shown in Table 2 below were used. Table 2 shows the Mw, Mw / Mn and yield of each polymer, and the content of each structural unit in each polymer. In addition, “-” in Table 2 indicates that the corresponding monomer compound was not used.
Figure 2016075726

<レジスト材料の調製>
レジスト材料の調製に用いた[b]酸発生剤、[c]溶媒及び[e]酸拡散制御剤について以下に示す。
<Preparation of resist material>
[B] Acid generator, [c] solvent, and [e] acid diffusion controller used for the preparation of the resist material are shown below.

[[b]酸発生剤]
B−1:トリフェニルスルホニウム1,1−ジフルオロ−2−((3−ヒドロキシアダマンタン−1−イル)メトキシ)−2−オキソエタンスルホネート(下記式(B−1)で表される化合物)
[[B] Acid generator]
B-1: Triphenylsulfonium 1,1-difluoro-2-((3-hydroxyadamantan-1-yl) methoxy) -2-oxoethanesulfonate (compound represented by the following formula (B-1))

Figure 2016075726
Figure 2016075726

[[c]溶媒]
C−1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
C−2:シクロヘキサノン
C−3:γ−ブチロラクトン
[[C] solvent]
C-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate C-2: Cyclohexanone C-3: γ-butyrolactone

[[e]酸拡散制御剤]
E−1:tert−ペンチル4−ヒドロキシピペリジン−1−カルボキシレート(下記式(E−1)で表される化合物)
[[E] Acid diffusion controller]
E-1: tert-pentyl 4-hydroxypiperidine-1-carboxylate (compound represented by the following formula (E-1))

Figure 2016075726
Figure 2016075726

[調製例1](レジスト材料(J−1)の調製)
[a]重合体としての重合体(A−1)100質量部、[b]酸発生剤としての酸発生剤(B−1)7.8質量部、[c]溶媒としての溶媒(C−1)2,510質量部、溶媒(C−2)1,075質量部及び溶媒(C−3)30質量部、[d]重合体としての重合体(D−1)3質量部並びに[e]酸拡散制御剤としての酸拡散制御剤(E−1)0.8質量部を混合し、レジスト材料(J−1)を調製した。
[Preparation Example 1] (Preparation of resist material (J-1))
[A] 100 parts by mass of polymer (A-1) as polymer, [b] 7.8 parts by mass of acid generator (B-1) as acid generator, [c] solvent (C- 1) 2,510 parts by mass, solvent (C-2) 1,075 parts by mass and solvent (C-3) 30 parts by mass, [d] 3 parts by mass of polymer (D-1) as a polymer, and [e ] 0.8 parts by mass of the acid diffusion controller (E-1) as an acid diffusion controller was mixed to prepare a resist material (J-1).

Figure 2016075726
Figure 2016075726

<パターン微細化用組成物の調製>
パターン微細化用組成物の調製に用いた[e]塩基性化合物について以下に示す。
<Preparation of pattern refining composition>
The [e] basic compound used for the preparation of the pattern refinement composition is shown below.

[[e]塩基性化合物]
E−2:トリフェニルスルホニウムサリチレート(下記式(E−2)で表される化合物)
E−3:トリフェニルスルホニウムn−ブチルトリフルオロメチルスルホンアミド(下記式(E−3)で表される化合物)
[[E] Basic compound]
E-2: Triphenylsulfonium salicylate (compound represented by the following formula (E-2))
E-3: Triphenylsulfonium n-butyltrifluoromethylsulfonamide (compound represented by the following formula (E-3))

Figure 2016075726
Figure 2016075726

[調製例2](パターン微細化用組成物(S−1)の調製)
重合体(I)としての(I−1)100質量部、[e]塩基性化合物としての(E−2)8質量部並びに[c]溶媒としての(C−1)1914質量部及び(C−2)820質量部を混合し、パターン微細化用組成物(S−1)を調製した。
[Preparation Example 2] (Preparation of pattern refinement composition (S-1))
100 parts by mass of (I-1) as polymer (I), 8 parts by mass of (E-2) as a basic compound and [c] 1914 parts by mass of (C-1) as a solvent and (C -2) 820 mass parts was mixed and the composition for pattern refinement | miniaturization (S-1) was prepared.

[調製例3〜16](パターン微細化用組成物(S−2)〜(S−16)の調製)
下記表4に示す種類及び配合量の各成分を用いた以外は、調製例2と同様にして、パターン微細化用組成物(S−2)〜(S−16)をそれぞれ調製した。
[Preparation Examples 3 to 16] (Preparation of Pattern Refinement Compositions (S-2) to (S-16))
Pattern refinement compositions (S-2) to (S-16) were prepared in the same manner as in Preparation Example 2, except that the components of the types and blending amounts shown in Table 4 below were used.

Figure 2016075726
Figure 2016075726

<パターンの形成>
[実施例1]
(プレパターンの形成)
12インチシリコンウェハ上に、反射防止膜形成剤(日産化学工業社の「ARC66」)を、塗布/現像装置(東京エレクトロン社の「CLEAN TRACK Lithius Pro i」)を用いてスピンコートした後、205℃で60秒間ベークして、膜厚105nmの下層反射防止膜を形成した。この下層反射防止膜を形成した基板上に、塗布/現像装置(東京エレクトロン社の「CLEAN TRACK ACT12」)を用いて、上記調製したレジスト材料(J−1)をスピンコートし、80℃で60秒間ソフトベーク(SB)した後、23℃で30秒間冷却することにより膜厚100nmのレジスト膜を形成した。
<Pattern formation>
[Example 1]
(Pre-pattern formation)
An antireflection film forming agent (“ARC66” manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was spin-coated on a 12-inch silicon wafer using a coating / developing apparatus (“CLEAN TRACK Lithius Pro i” manufactured by Tokyo Electron), and then 205 A lower antireflection film having a film thickness of 105 nm was formed by baking at 60 ° C. for 60 seconds. The prepared resist material (J-1) is spin-coated on the substrate on which the lower antireflection film is formed using a coating / developing apparatus (“CLEAN TRACK ACT12” manufactured by Tokyo Electron Co., Ltd.). After performing soft baking (SB) for 2 seconds, the resist film having a film thickness of 100 nm was formed by cooling at 23 ° C. for 30 seconds.

次に、ArF液浸露光装置(ニコン精機カンパニー社の「NSR−S610C」)を用い、開口数(NA)=1.3、Annularの光学条件にて、ホールパターンマスクを介して、50nmホール/110nmピッチのパターン及び55nmホール/600nmピッチのパターンが形成されるように縮小投影露光を行った。露光後、上記「CLEAN TRACK Lithius Pro i」のホットプレート上で、95℃で60秒間ポストエクスポージャーベーク(PEB)を行った後、23℃で30秒間冷却させた。   Next, using an ArF immersion exposure apparatus (“NSR-S610C” manufactured by Nikon Seiki Co., Ltd.), a numerical aperture (NA) = 1.3 and an optical condition of 50 nm Reduced projection exposure was performed so that a 110 nm pitch pattern and a 55 nm hole / 600 nm pitch pattern were formed. After the exposure, post exposure baking (PEB) was performed at 95 ° C. for 60 seconds on the “CLEAN TRACK Lithius Pro i” hot plate, followed by cooling at 23 ° C. for 30 seconds.

次いで、現像液として酢酸n−ブチルを用い現像を行った。その後、2,000rpm、15秒間振り切りでスピンドライすることにより、50nmホール/110nmピッチ及び50nmホール/600nmピッチのプレパターンを得た。   Next, development was performed using n-butyl acetate as a developer. Thereafter, spin drying was performed by shaking off at 2,000 rpm for 15 seconds to obtain pre-patterns of 50 nm holes / 110 nm pitch and 50 nm holes / 600 nm pitch.

(パターン微細化)
プレパターン上に塗布/現像装置(東京エレクトロン社の「CLEAN TRACK ACT12」)を用いて、パターン微細化用組成物(S−1)をスピンコートしプレパターン表面に樹脂層を形成した。これを150℃で60秒間ベークした後、23℃で30秒間冷却した。
(Pattern refinement)
Using a coating / developing apparatus (“CLEAN TRACK ACT12” manufactured by Tokyo Electron Ltd.) on the prepattern, the pattern refinement composition (S-1) was spin coated to form a resin layer on the prepattern surface. This was baked at 150 ° C. for 60 seconds and then cooled at 23 ° C. for 30 seconds.

次いで、有機溶媒としての酢酸n−ブチルを用い現像を行った。その後、2,000rpm、15秒間振り切りでスピンドライを行った。   Next, development was performed using n-butyl acetate as an organic solvent. Thereafter, spin drying was performed by shaking off at 2,000 rpm for 15 seconds.

[実施例2〜13及び比較例1〜4]
パターン微細化用組成物として(S−2〜S−16)を用いた以外は実施例1と同様の操作を実施した。用いたパターン微細化用組成物、ベーク温度及び時間を下記表5に示す。
[Examples 2 to 13 and Comparative Examples 1 to 4]
The same operation as in Example 1 was carried out except that (S-2 to S-16) was used as the pattern refinement composition. The used pattern refining composition, baking temperature and time are shown in Table 5 below.

<評価>
上記得られたパターンについて、ホールパターンの寸法減少量及びパターン種依存性を下記方法により評価した。得られた評価結果を下記表5に併せて示す。
<Evaluation>
About the obtained pattern, the dimension reduction amount of the hole pattern and the pattern type dependency were evaluated by the following methods. The obtained evaluation results are also shown in Table 5 below.

[寸法縮小量]
上記形成した110nmピッチ及び600nmピッチのホールパターンを、走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社の「CG4000」)を用いて観察し、プレパターンのホールサイズとパターン狭小化工程後のパターンのホールサイズとを測定し、その差を算出し、これを寸法縮小量(nm)とした。
[Dimension reduction amount]
The hole pattern of the 110 nm pitch and the 600 nm pitch formed above is observed using a scanning electron microscope (“CG4000” of Hitachi High-Technologies Corporation), and the hole size of the pre-pattern and the pattern hole size after the pattern narrowing process Was measured and the difference was calculated, and this was taken as the size reduction amount (nm).

[パターン種依存性]
上記寸法縮小量の評価において、110nmピッチのホールにおける寸法縮小量と、600nmピッチのホールにおける寸法縮小量との差を、パターン種依存性(nm)とした。パターン種依存性は、5nm未満である場合は「良好」と、5nm以上である場合は「不良」と評価した。
[Pattern type dependency]
In the evaluation of the dimensional reduction amount, the difference between the dimensional reduction amount in a hole with a 110 nm pitch and the dimensional reduction amount in a hole with a 600 nm pitch was defined as pattern type dependency (nm). The pattern type dependency was evaluated as “good” when it was less than 5 nm and “bad” when it was 5 nm or more.

[エッチング耐性]
パターン微細化用組成物のエッチングレートを評価し、プレパターンとなるレジスト材料より、エッチングレートが小さいものを「良好」、大きいものを「不良」と評価した。
[Etching resistance]
The etching rate of the composition for pattern miniaturization was evaluated, and those having a smaller etching rate than the resist material to be a pre-pattern were evaluated as “good” and those having a larger etching rate as “bad”.

[判定]
上記寸法縮小量が110nmピッチ及び600nmピッチの双方において10nm以上かつパターン種依存性が良好の場合を「○」、寸法収縮量が10nm未満の場合を「×」とした。
[Judgment]
The case where the dimensional reduction amount was 10 nm or more at both 110 nm pitch and 600 nm pitch and the pattern type dependency was good was designated as “◯”, and the case where the dimensional shrinkage amount was less than 10 nm was designated as “X”.

Figure 2016075726
Figure 2016075726

表5より、実施例のレジストパターン微細化用組成物及びパターン形成方法によれば、簡便な方法で微細で良好な形状を有し、エッチング耐性に優れるレジストパターンを形成することができることがわかる。   From Table 5, it can be seen that according to the resist pattern refinement composition and pattern formation method of the example, a resist pattern having a fine and good shape and excellent etching resistance can be formed by a simple method.

本発明のレジストパターン微細化用組成物及びパターン形成方法によれば、簡便な方法で微細で良好な形状を有し、かつエッチング耐性に優れるレジストパターンを形成することができる。従って、これらは、今後ますます微細化が進行すると予想される半導体加工分野等におけるパターン形成に好適に用いることができる。   According to the resist pattern refinement composition and pattern formation method of the present invention, a resist pattern having a fine and good shape and excellent etching resistance can be formed by a simple method. Therefore, these can be suitably used for pattern formation in the field of semiconductor processing and the like that are expected to be further miniaturized in the future.

1 基板
2 プレパターン
3 樹脂層
4 隣接層
1 Substrate 2 Pre-pattern 3 Resin layer 4 Adjacent layer

Claims (11)

炭素数6〜20の芳香環を含む第1構造単位と、ラクトン環、環状カーボネート環、スルトン環、ヒドロキシ基が結合した脂環又はカルボキシ基が結合した脂環を含む第2構造単位とを有し、重量平均分子量が10,000以上150,000以下である重合体、及び
溶媒
を含有するレジストパターン微細化用組成物。
A first structural unit including an aromatic ring having 6 to 20 carbon atoms and a second structural unit including a lactone ring, a cyclic carbonate ring, a sultone ring, an alicyclic ring to which a hydroxy group is bonded, or an alicyclic ring to which a carboxy group is bonded. And a resist pattern refinement composition comprising a polymer having a weight average molecular weight of 10,000 to 150,000, and a solvent.
上記第2構造単位が、ラクトン環、環状カーボネート環又はスルトン環を含む請求項1に記載のレジストパターン微細化用組成物。   The composition for refining a resist pattern according to claim 1, wherein the second structural unit includes a lactone ring, a cyclic carbonate ring, or a sultone ring. 上記第1構造単位及び上記第2構造単位の合計含有割合が、上記重合体を構成する全構造単位に対して35モル%以上である請求項1又は請求項2に記載のレジストパターン微細化用組成物。   3. The resist pattern miniaturization according to claim 1, wherein a total content ratio of the first structural unit and the second structural unit is 35 mol% or more with respect to all the structural units constituting the polymer. Composition. 上記第1構造単位の含有割合の上記第2構造単位の含有割合に対する比が、1/4以上4/1以下である請求項1、請求項2又は請求項3に記載のレジストパターン微細化用組成物。   The ratio of the content ratio of the first structural unit to the content ratio of the second structural unit is ¼ or more and 4/1 or less, for resist pattern refinement according to claim 1, claim 2, or claim 3. Composition. 上記第1構造単位の芳香環に極性基が結合していない請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のレジストパターン微細化用組成物。   The resist pattern refinement composition according to any one of claims 1 to 4, wherein a polar group is not bonded to the aromatic ring of the first structural unit. 上記重合体が、酸解離性基を含む構造単位をさらに有する請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のレジストパターン微細化用組成物。   The composition for refining a resist pattern according to any one of claims 1 to 5, wherein the polymer further has a structural unit containing an acid dissociable group. 上記重合体が、非酸解離性の鎖状炭化水素基又は非酸解離性の脂環式炭化水素基を含む構造単位をさらに有する請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のレジストパターン微細化用組成物。   The resist according to any one of claims 1 to 6, wherein the polymer further has a structural unit containing a non-acid dissociable chain hydrocarbon group or a non-acid dissociable alicyclic hydrocarbon group. Pattern refinement composition. 下記(i)及び(ii)のうちの少なくともいずれかを満たす請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のレジストパターン微細化用組成物。
(i)塩基性化合物をさらに含有する
(ii)上記重合体が塩基性基を含む構造単位をさらに有する
The composition for refining a resist pattern according to any one of claims 1 to 7, which satisfies at least one of the following (i) and (ii).
(I) Further containing a basic compound (ii) The polymer further has a structural unit containing a basic group.
上記レジストパターン微細化が、予め形成されたパターンを厚肉化することにより、パターンスペース部を狭小化又はパターンホール部を狭径化することによるものである請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のレジストパターン微細化用組成物。   9. The resist pattern according to claim 1, wherein the resist pattern is miniaturized by reducing a pattern space portion or a pattern hole portion by increasing a thickness of a pre-formed pattern. 2. The resist pattern refinement composition according to item 1. 有機溶媒に不溶又は難溶のプレパターンを形成する工程と、
上記プレパターンの少なくとも側面に樹脂層を形成する工程と、
上記プレパターン及び樹脂層の加熱により、上記樹脂層のうちのプレパターンとの隣接部を高分子量化を伴わずに上記有機溶媒に不溶化又は難溶化させる工程と、
上記樹脂層のうちの不溶化又は難溶化した隣接部以外の部分を上記有機溶媒により除去する工程と
を備え、
上記樹脂層が、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のレジストパターン微細化用組成物により形成されるパターン形成方法。
Forming a pre-pattern that is insoluble or hardly soluble in an organic solvent;
Forming a resin layer on at least the side surface of the pre-pattern,
A step of insolubilizing or hardly solubilizing the organic solvent without increasing the molecular weight of the adjacent portion of the resin layer by heating the prepattern and the resin layer;
A step of removing a portion other than the adjacent portion insolubilized or hardly soluble in the resin layer with the organic solvent,
The pattern formation method in which the said resin layer is formed with the composition for resist pattern refinement | miniaturization of any one of Claim 1-9.
上記プレパターン形成工程後、上記樹脂層形成工程前に、
上記プレパターンの少なくとも側面に、塩基性化合物及び有機溶媒を含有し、かつ酸の作用により有機溶媒への溶解度が減少する重合体を含有しない組成物を接触させる工程
をさらに備える請求項10に記載のパターン形成方法。
After the pre-pattern formation step, before the resin layer formation step,
11. The method according to claim 10, further comprising a step of contacting a composition containing a basic compound and an organic solvent and not containing a polymer whose solubility in an organic solvent is reduced by the action of an acid on at least a side surface of the prepattern. Pattern forming method.
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