JP2016200761A - Method for forming negative resist pattern and composition for forming overlay film - Google Patents

Method for forming negative resist pattern and composition for forming overlay film Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming a negative resist pattern and a composition for forming an overlay film, by which water repellency on a surface of an overlay film can be increased and a resist pattern with fewer development defects can be formed.SOLUTION: The method for forming a negative resist pattern includes steps of: forming a resist film; forming an overlay film from a composition for forming an overlay film on one surface of the resist film; subjecting the resist film with the overlay film formed to immersion exposure; and developing the resist film subjected to the immersion exposure by use of a developer containing an organic solvent. The composition for forming an overlay film comprises: a polymer component comprising a first polymer having a first structural unit containing an alicyclic structure and a second structural unit containing a fluorine atom except for the first structural unit; and a solvent. The content percentage of fluorine atoms in the polymer component is 2 mass% or more and 30 mass% or less.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ネガ型レジストパターン形成方法及び上層膜形成用組成物に関する。   The present invention relates to a negative resist pattern forming method and an upper layer film forming composition.

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レジストパターンの微細化が要求されている。現在、例えばArFエキシマレーザーを用いて線幅90nm程度の微細なレジストパターンを形成することができるが、今後はさらに微細なレジストパターン形成が要求される。   Along with miniaturization of various electronic device structures such as semiconductor devices and liquid crystal devices, miniaturization of resist patterns in lithography processes is required. At present, a fine resist pattern having a line width of about 90 nm can be formed using, for example, an ArF excimer laser. However, in the future, a finer resist pattern will be required.

上記要求に対し、既存の装置を用い工程を増やすことなく、従来の化学増幅型感放射線性樹脂組成物の解像力を高める技術として、現像液にアルカリ水溶液よりも極性の低い有機溶媒を用いてネガ型レジストパターンを形成する技術が知られている(特開2000−199953号公報参照)。すなわち、現像液にアルカリ水溶液を用いてレジストパターンを形成する際には、光学コントラストが乏しいために微細なレジストパターンを形成することが困難であるのに対し、この技術により有機溶媒を用いた場合には光学コントラストを高くすることができるために、より微細なレジストパターンを形成することが可能となる。   In response to the above requirements, as a technique for improving the resolution of a conventional chemically amplified radiation-sensitive resin composition without increasing the number of processes using an existing apparatus, a negative polarity is obtained by using an organic solvent having a polarity lower than that of an alkaline aqueous solution as a developer. A technique for forming a mold resist pattern is known (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-199953). In other words, when forming a resist pattern using an alkaline aqueous solution as a developer, it is difficult to form a fine resist pattern due to poor optical contrast. Since the optical contrast can be increased, a finer resist pattern can be formed.

かかる有機溶媒を用いた現像の際にも、より微細なレジストパターンを形成するために液浸露光が用いられ、この液浸露光の際に、レジスト膜上に上層膜(トップコート)を形成することが行われる(特開2008−309878号参照)。   Also in the development using such an organic solvent, immersion exposure is used to form a finer resist pattern. In this immersion exposure, an upper layer film (top coat) is formed on the resist film. (See JP 2008-309878).

しかし、上述のように有機溶媒を現像液に用いる場合、レジストパターンの形成の際に、レジスト膜、上層膜等の現像液への溶け残り等に起因すると考えられるブリッジ欠陥や、残渣欠陥、ブロッブ欠陥、さらには、レジスト膜、上層膜の現像液への溶解性が高いことに起因すると考えられる断線欠陥等の現像欠陥が発生する不都合がある。また、現像液への溶解性の制御による現像欠陥の発生の抑制と、液浸露光の際の上層膜表面の撥水性を高めることとを両立させることは難しく、液浸露光のスキャン速度をさらに向上させる要求に応えることはできていない。   However, when an organic solvent is used as a developer as described above, when a resist pattern is formed, a bridge defect, a residue defect, a blob that is considered to be caused by undissolved residues in the developer such as a resist film and an upper layer film, etc. There is an inconvenience that a defect, and further, a development defect such as a disconnection defect considered to be caused by high solubility of the resist film and the upper layer film in the developing solution occurs. In addition, it is difficult to achieve both suppression of development defects by controlling solubility in a developing solution and increasing water repellency of the upper layer film surface during immersion exposure, and further increase the scanning speed of immersion exposure. It cannot meet the demand for improvement.

特開2000−199953号公報JP 2000-199953 A 特開2008−309878号公報JP 2008-309878 A

本発明は以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は上層膜表面の撥水性を高めることができ、かつ現像欠陥の少ないレジストパターンを形成することができるネガ型レジストパターン形成方法及び上層膜形成用組成物を提供することにある。   The present invention has been made based on the circumstances as described above, and the object thereof is to form a negative resist pattern that can increase the water repellency of the upper layer film surface and can form a resist pattern with few development defects. The object is to provide a method and a composition for forming an upper layer film.

上記課題を解決するためになされた発明は、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)、上記レジスト膜の一方の面に上層膜形成用組成物により上層膜を形成する工程(以下、「上層膜形成工程」ともいう)、上記上層膜が形成されたレジスト膜を液浸露光する工程(以下、「液浸露光工程」ともいう)、及び有機溶媒を含有する現像液で上記液浸露光されたレジスト膜を現像する工程(以下、「現像工程」ともいう)を備え、上記上層膜形成用組成物(以下、「上層膜形成用組成物(I)」ともいう)が、同一又は異なる重合体中に、脂環構造を含む第1構造単位(以下、「構造単位(I)」ともいう)と、上記第1構造単位以外のフッ素原子を含む第2構造単位(以下、「構造単位(II)」ともいう)とを有する重合体成分(以下、「[A]重合体成分」ともいう)、及び溶媒(以下、「[B]溶媒」ともいう)を含有し、上記[A]重合体成分中のフッ素原子含有率が2質量%以上30質量%以下であるネガ型レジストパターン形成方法である。   The invention made in order to solve the above problems includes a step of forming a resist film (hereinafter also referred to as “resist film forming step”), and an upper layer film is formed on one surface of the resist film by the upper layer film forming composition. A step (hereinafter also referred to as “upper layer forming step”), a step of performing immersion exposure on the resist film on which the upper layer film is formed (hereinafter also referred to as “immersion exposure step”), and a development containing an organic solvent. A step of developing the immersion-exposed resist film with a liquid (hereinafter also referred to as “development step”), which is also referred to as the upper layer film forming composition (hereinafter referred to as “upper layer film forming composition (I)”). ) In the same or different polymers, a first structural unit containing an alicyclic structure (hereinafter also referred to as “structural unit (I)”) and a second structural unit containing a fluorine atom other than the first structural unit (Hereinafter also referred to as “structural unit (II)”) Containing a polymer component (hereinafter also referred to as “[A] polymer component”) and a solvent (hereinafter also referred to as “[B] solvent”), and the fluorine atom content in the [A] polymer component Is a negative resist pattern forming method in which is 2 mass% or more and 30 mass% or less.

上記課題を解決するためになされた別の発明は、有機溶媒を含有する現像液を用いるネガ型レジストパターン形成方法に用いられる上層膜形成用組成物であって、同一又は異なる重合体中に、脂環構造を含む第1構造単位と、上記第1構造単位以外のフッ素原子を含む第2構造単位とを有する重合体成分、及び溶媒を含有し、上記重合体成分中のフッ素原子含有率が2質量%以上30質量%以下であることを特徴とする。   Another invention made to solve the above problems is a composition for forming an upper layer film used in a negative resist pattern forming method using a developer containing an organic solvent, in the same or different polymers, A polymer component having a first structural unit containing an alicyclic structure and a second structural unit containing a fluorine atom other than the first structural unit, and a solvent, the fluorine atom content in the polymer component is It is 2 mass% or more and 30 mass% or less, It is characterized by the above-mentioned.

本発明のネガ型レジストパターン形成方法及び上層膜形成用組成物によれば、有機溶媒を含有する現像液を用いるネガ型パターン形成において、上層膜表面の撥水性を高めることができ、かつ現像欠陥の少ないレジストパターンを形成することができる。従って、当該ネガ型レジストパターン形成方法及び上層膜形成用組成物は、今後さらに微細化及び高品質化が要求される半導体デバイス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 method for forming a negative resist pattern and the composition for forming an upper layer film of the present invention, in forming a negative pattern using a developer containing an organic solvent, the water repellency on the surface of the upper layer film can be increased and development defects can be achieved. A resist pattern with less can be formed. Therefore, the negative resist pattern forming method and the composition for forming an upper layer film can be suitably used for pattern formation in the field of semiconductor devices and the like that will require further miniaturization and higher quality in the future.

<ネガ型レジストパターン形成方法>
本発明のネガ型レジストパターン形成方法は、レジスト膜形成工程、上層膜形成工程、液浸露光工程、及び現像工程を備える。当該ネガ型レジストパターン形成方法においては、上記上層膜形成用組成物として上層膜形成用組成物(I)を用いる。
<Negative resist pattern forming method>
The negative resist pattern forming method of the present invention includes a resist film forming step, an upper layer film forming step, an immersion exposure step, and a developing step. In the negative resist pattern forming method, the upper layer film forming composition (I) is used as the upper layer film forming composition.

当該ネガ型レジストパターン形成方法は、上記液浸露光工程後、上記現像工程と同時又はその前に、上記上層膜を除去する工程(以下、「上層膜除去工程」ともいう)をさらに備えることができる。   The negative resist pattern forming method may further include a step of removing the upper layer film (hereinafter also referred to as “upper layer film removing step”) after the liquid immersion exposure step and before or at the same time as the development step. it can.

当該ネガ型レジストパターン形成方法によれば、上層膜形成用組成物(I)を用いるので、上層膜表面の撥水性を高めることができ、かつ現像欠陥の少ないレジストパターンを形成することができる。以下、当該ネガ型レジストパターン形成方法の各工程及び上層膜形成用組成物(I)について説明する。   According to the negative resist pattern forming method, since the composition for forming an upper layer film (I) is used, the water repellency on the surface of the upper layer film can be increased and a resist pattern with few development defects can be formed. Hereinafter, each step of the negative resist pattern forming method and the composition for forming an upper layer film (I) will be described.

[レジスト膜形成工程]
本工程では、レジスト膜を形成する。上記レジスト膜は、通常、感放射線性樹脂組成物(以下、「感放射線性樹脂組成物(I)」ともいう)を用い、基板上に形成される。用いる基板としては、通常、シリコンウエハ、アルミニウムで被覆したシリコンウエハ等が挙げられる。また、形成するレジスト膜の特性を最大限に引き出すため、基板の表面に、例えば特公平6−12452号公報等に記載されている有機系又は無機系の反射防止膜を予め形成しておくことが好ましい。
[Resist film forming step]
In this step, a resist film is formed. The resist film is usually formed on a substrate using a radiation sensitive resin composition (hereinafter also referred to as “radiation sensitive resin composition (I)”). As a substrate to be used, a silicon wafer, a silicon wafer coated with aluminum, and the like are usually mentioned. Further, in order to maximize the characteristics of the resist film to be formed, an organic or inorganic antireflection film described in, for example, Japanese Patent Publication No. 6-12458 is formed on the surface of the substrate in advance. Is preferred.

感放射線性樹脂組成物(I)としては、その種類は特に限定されず、従来、レジスト膜を形成するために用いられている感放射線性樹脂組成物(I)の中から、レジストの使用目的に応じて適宜選択して使用することができる。その中でも、酸解離性基を含む重合体(P)と酸発生剤(Q)とを含有する感放射線性樹脂組成物(I)が好ましい。   The type of the radiation-sensitive resin composition (I) is not particularly limited. Among the radiation-sensitive resin compositions (I) conventionally used for forming a resist film, the intended use of the resist It can be appropriately selected and used depending on the situation. Among these, the radiation sensitive resin composition (I) containing the polymer (P) containing an acid dissociable group and the acid generator (Q) is preferable.

重合体(P)において、酸解離性基を含む構造単位(以下、「構造単位(p)」ともいう)としては、例えば下記式(A)で表される構造単位等が挙げられる。   In the polymer (P), examples of the structural unit containing an acid dissociable group (hereinafter, also referred to as “structural unit (p)”) include a structural unit represented by the following formula (A).

Figure 2016200761
Figure 2016200761

上記式(A)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。Rp1は、炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基である。Rp2及びRp3は、それぞれ独立して炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の脂環構造を表す。 In the above formula (A), R P represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R p1 is a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R p2 and R p3 are each independently a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 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 carbon atoms which is constituted together with the carbon atoms to which they are bonded.

としては、構造単位(p)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子及びメチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 The R P, from the viewpoint of copolymerizability of the monomer giving the structural units (p), preferably a hydrogen atom or a methyl group, more preferably a methyl group.

p1、Rp2及びRp3で表される炭素数1〜10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−ブチル基、n−ブチル基等のアルキル基等が挙げられる。 Examples of the monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R p1 , R p2 and R p3 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-butyl group and an n-butyl group. And an alkyl group.

p2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、例えばシクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の単環シクロアルキル基;ノルボルニル基、アダマンチル基等の多環シクロアルキ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 p2 and R p3 include monocyclic cycloalkyl groups such as a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group; a norbornyl group, an adamantyl group, and the like And a polycyclic cycloalkyl group.

これらの基が互いに結合してこれらが結合している炭素原子と共に形成する炭素数3〜20の環構造としては、例えばシクロペンタン構造、シクロヘキサン構造等の単環シクロアルカン構造;ノルボルナン構造、アダマンタン構造等の多環シクロアルカン構造等が挙げられる。   Examples of the ring structure having 3 to 20 carbon atoms formed together with the carbon atom to which these groups are bonded to each other include a monocyclic cycloalkane structure such as a cyclopentane structure and a cyclohexane structure; a norbornane structure and an adamantane structure And a polycyclic cycloalkane structure.

構造単位(p)としては、例えば1−エチル−1−シクロペンチル(メタ)アクリレート等の1−アルキル−1−単環シクロアルキル(メタ)アクリレート;2−i−プロピル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート等の2−アルキル−2−多環シクロアルキル(メタ)アクリレートに由来する構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (p) include 1-alkyl-1-monocyclic cycloalkyl (meth) acrylates such as 1-ethyl-1-cyclopentyl (meth) acrylate; 2-i-propyl-2-adamantyl (meth) acrylate And other structural units derived from 2-alkyl-2-polycyclic cycloalkyl (meth) acrylates.

重合体(P)は、構造単位(p)以外にも、ラクトン構造、環状カーボネート構造、スルトン構造又はこれらの組み合わせを含む構造単位(以下、「構造単位(q)」ともいう)をさらに有することが好ましい。   In addition to the structural unit (p), the polymer (P) further has a structural unit containing a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure, or a combination thereof (hereinafter also referred to as “structural unit (q)”). Is preferred.

構造単位(q)としては、例えば
ラクトン構造として、ノルボルナンラクトン構造、ブチロラクトン構造等;
環状カーボネート構造として、エチレンカーボネート構造、プロピレンカーボネート構造等;
スルトン構造として、ノルボルナンスルトン構造、プロパンスルトン構造等を含む(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位などが挙げられる。
Examples of the structural unit (q) include a lactone structure, a norbornane lactone structure, a butyrolactone structure, and the like;
As cyclic carbonate structure, ethylene carbonate structure, propylene carbonate structure, etc .;
Examples of the sultone structure include structural units derived from (meth) acrylic acid esters including a norbornane sultone structure and a propane sultone structure.

また、重合体(P)は、構造単位(p)及び構造単位(q)以外のその他の構造単位を有していてもよい。その他の構造単位としては、例えば炭素数4以上20以下の炭化水素基を含む構造単位(以下、「構造単位(r)」ともいう)、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、スルホンアミド基等の極性基を含む構造単位等が挙げられる。   Moreover, the polymer (P) may have other structural units other than the structural unit (p) and the structural unit (q). Examples of other structural units include a structural unit containing a hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms (hereinafter also referred to as “structural unit (r)”), a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group, a sulfonamide group, and the like. Examples thereof include a structural unit containing a polar group.

構造単位(p)の含有割合の下限としては、重合体(P)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、70モル%が好ましく、60モル%がより好ましい。構造単位(p)の含有割合を上記範囲とすることで、レジストパターンの解像度等のリソグラフィー性能を向上させることができる。   As a minimum of the content rate of a structural unit (p), 20 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a polymer (P), and 30 mol% is more preferable. As an upper limit of the said content rate, 70 mol% is preferable and 60 mol% is more preferable. By making the content rate of a structural unit (p) into the said range, lithography performance, such as the resolution of a resist pattern, can be improved.

構造単位(q)の含有割合の下限としては、重合体(P)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、70モル%が好ましく、60モル%がより好ましい。構造単位(q)の含有割合を上記範囲とすることで、感放射線性樹脂組成物(I)から形成されるレジスト膜の有機溶媒を含有する現像液への溶解性を適度に調整することができると共に、レジスト膜の基板との密着性を向上させることができる。その結果、レジストパターンの解像度等のリソグラフィー性能をより向上させることができる。   As a minimum of the content rate of a structural unit (q), 20 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a polymer (P), and 30 mol% is more preferable. As an upper limit of the said content rate, 70 mol% is preferable and 60 mol% is more preferable. By setting the content ratio of the structural unit (q) in the above range, the solubility of the resist film formed from the radiation-sensitive resin composition (I) in the developer containing the organic solvent can be appropriately adjusted. In addition, the adhesion of the resist film to the substrate can be improved. As a result, the lithography performance such as the resolution of the resist pattern can be further improved.

その他の構造単位の含有割合の上限としては、重合体(P)を構成する全構造単位に対して、20モル%が好ましく、15モル%がより好ましい。   As an upper limit of the content rate of another structural unit, 20 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a polymer (P), and 15 mol% is more preferable.

酸発生剤(Q)は、放射線照射(露光)により酸を発生する物質である。この発生した酸の作用により、露光部において、重合体(P)のカルボキシ基等の酸性基を保護していた酸解離性基が解離して酸性基が発生する。その結果、重合体(P)は、露光部において、有機溶媒を含有する現像液への溶解性が低下し、ネガ型のレジストパターンが形成される。   The acid generator (Q) is a substance that generates an acid by radiation irradiation (exposure). Due to the action of the generated acid, the acid-dissociable group protecting the acidic group such as the carboxy group of the polymer (P) is dissociated in the exposed area to generate an acidic group. As a result, the polymer (P) has a reduced solubility in a developer containing an organic solvent in the exposed portion, and a negative resist pattern is formed.

酸発生剤(Q)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、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ピリジニウム塩等のオニウム塩、N−スルホニルオキシイミド化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾケトン化合物等が挙げられる。   Examples of the acid generator (Q) include sulfonium salts, tetrahydrothiophenium salts, iodonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, pyridinium salts and other onium salts, N-sulfonyloxyimide compounds, halogen-containing compounds, diazoketone compounds, and the like. Can be mentioned.

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2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−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]ヘプタ−2’−イル)−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 nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, triphenylsulfonium 2- (bicyclo [2.2.1] hepta-2′- Yl) -1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, triphenylsulfonium 2- (bicyclo [2.2.1] hepta-2'-yl) -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−ブトキシナフチル)テトラヒドロチオフェニウム2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2’−イル)−1,1,2,2−テトラフルオロエタン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 nonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthyl) tetrahydrothiophenium 2 -(Bicyclo [2.2.1] hepta-2'-yl) -1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate and the like.

感放射線性樹脂組成物(I)は、重合体(P)及び酸発生剤(Q)以外にも、酸拡散制御剤(R)、界面活性剤等のその他の成分を含有していてもよい。酸拡散制御剤(R)としては、例えばトリオクチルアミン、トリエタノールアミン等のアミン化合物;R−(+)−(t−ブトキシカルボニル)−2−ピペリジンメタノール、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−アルコキシカルボニル含有アミド化合物;トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネート、トリフェニルスルホニウムサリチレート等の光崩壊性塩基等が挙げられる。   The radiation sensitive resin composition (I) may contain other components such as an acid diffusion controller (R) and a surfactant in addition to the polymer (P) and the acid generator (Q). . Examples of the acid diffusion controller (R) include amine compounds such as trioctylamine and triethanolamine; R-(+)-(t-butoxycarbonyl) -2-piperidinemethanol, Nt-butoxycarbonyl-4- Examples include Nt-alkoxycarbonyl-containing amide compounds such as hydroxypiperidine; photodegradable bases such as triphenylsulfonium 10-camphorsulfonate and triphenylsulfonium salicylate.

感放射線性樹脂組成物(I)は、例えば重合体(P)、酸発生剤(Q)及び必要に応じて酸拡散制御剤(R)等を溶媒に溶解させ、好ましくは、得られた混合物を孔径0.2μm程度のフィルターでろ過することにより調製することができる。感放射線性樹脂組成物(I)の全固形分濃度の下限としては、塗布容易性の観点から、0.2質量%が好ましく、0.5質量%がより好ましく、1質量%がさらに好ましい。上記全固形分濃度の上限としては、50質量%が好ましく、30質量%がより好ましく、10質量%がさらに好ましい。   The radiation sensitive resin composition (I) is prepared by, for example, dissolving the polymer (P), the acid generator (Q) and, if necessary, the acid diffusion controller (R) in a solvent, and preferably the obtained mixture. Can be prepared by filtering with a filter having a pore size of about 0.2 μm. The lower limit of the total solid content concentration of the radiation-sensitive resin composition (I) is preferably 0.2% by mass, more preferably 0.5% by mass, and further preferably 1% by mass from the viewpoint of ease of application. The upper limit of the total solid content concentration is preferably 50% by mass, more preferably 30% by mass, and still more preferably 10% by mass.

感放射線性樹脂組成物(I)の塗布方法としては、回転塗布、流延塗布、ロール塗布等の従来公知の塗布方法等が挙げられる。基板上に塗布した後、溶媒を揮発させるために、プレベーク(PB)を行ってもよい。PBの温度の下限としては、50℃が好ましく、80℃がより好ましい。上記温度の上限としては、150℃が好ましく、120℃がより好ましい。PBの時間の下限としては、10秒が好ましく、30秒がより好ましい。上記時間の上限としては、600秒が好ましく、300秒がより好ましい。形成されるレジスト膜の平均厚さの下限としては、10nmが好ましく、20nmがより好ましく、50nmがさらに好ましい。上記平均厚さの上限としては、1,000nmが好ましく、500nmがより好ましく、200nmがさらに好ましい。   Examples of the coating method of the radiation sensitive resin composition (I) include conventionally known coating methods such as spin coating, cast coating, and roll coating. After applying on the substrate, pre-baking (PB) may be performed to volatilize the solvent. As a minimum of the temperature of PB, 50 degreeC is preferable and 80 degreeC is more preferable. As an upper limit of the said temperature, 150 degreeC is preferable and 120 degreeC is more preferable. The lower limit of the PB time is preferably 10 seconds, and more preferably 30 seconds. The upper limit of the time is preferably 600 seconds, and more preferably 300 seconds. As a minimum of average thickness of the resist film formed, 10 nm is preferred, 20 nm is more preferred, and 50 nm is still more preferred. The upper limit of the average thickness is preferably 1,000 nm, more preferably 500 nm, and even more preferably 200 nm.

[上層膜形成工程]
本工程では、上記レジスト膜の一方の面に上層膜形成用組成物(I)により上層膜を形成する。上層膜形成用組成物(I)の塗布方法としては、レジスト膜形成工程における感放射線性樹脂組成物(I)の塗布方法と同様の方法が挙げられる。本工程においては、上層膜形成用組成物(I)を塗布した後、プレベーク(PB)を行うことが好ましい。PBの温度の下限としては、50℃が好ましく、80℃がより好ましい。上記温度の上限としては、150℃が好ましく、120℃がより好ましい。PBの時間の下限としては、10秒が好ましく、30秒がより好ましい。上記時間の上限としては、600秒が好ましく、300秒がより好ましい。形成される上層膜の膜厚の下限としては、10nmが好ましく、20nmがより好ましく、50nmがさらに好ましい。上記膜厚の上限としては、300nmが好ましく、200nmがより好ましく、150nmがさらに好ましい。また、形成される上層膜の膜厚は、λ/4m(λ:放射線の波長、m:上層膜の屈折率)の奇数倍にできる限り近づけることが好ましい。このようにすることで、レジスト膜の上側界面における反射抑制効果を大きくすることができる。
[Upper layer formation process]
In this step, an upper layer film is formed on one surface of the resist film with the upper layer film forming composition (I). Examples of the method for applying the upper layer film-forming composition (I) include the same method as the method for applying the radiation-sensitive resin composition (I) in the resist film forming step. In this step, it is preferable to perform pre-baking (PB) after applying the upper layer film-forming composition (I). As a minimum of the temperature of PB, 50 degreeC is preferable and 80 degreeC is more preferable. As an upper limit of the said temperature, 150 degreeC is preferable and 120 degreeC is more preferable. The lower limit of the PB time is preferably 10 seconds, and more preferably 30 seconds. The upper limit of the time is preferably 600 seconds, and more preferably 300 seconds. As a minimum of the film thickness of the upper layer film formed, 10 nm is preferred, 20 nm is more preferred, and 50 nm is still more preferred. The upper limit of the film thickness is preferably 300 nm, more preferably 200 nm, and even more preferably 150 nm. Further, the thickness of the upper layer film to be formed is preferably as close as possible to λ / 4m (λ: wavelength of radiation, m: refractive index of the upper layer film). By doing in this way, the reflection suppression effect in the upper interface of a resist film can be enlarged.

レジスト膜の一方の面に上層膜を形成することによって、液浸液とレジスト膜とが直接接触しなくなるため、液浸液がレジスト膜に浸透することに起因してレジスト膜のリソグラフィー性能が低下したり、レジスト膜から液浸液に溶出した成分によって投影露光装置のレンズが汚染されたりすることが効果的に抑制される。   By forming an upper film on one side of the resist film, the immersion liquid and the resist film are not in direct contact with each other, so that the lithography performance of the resist film is reduced due to the immersion liquid penetrating the resist film. And contamination of the lens of the projection exposure apparatus by components eluted from the resist film into the immersion liquid is effectively suppressed.

[液浸露光工程]
本工程では、上記上層膜が形成されたレジスト膜を液浸露光する。この液浸露光は、上記上層膜上に液浸液を配置し、この液浸液を介して露光することにより行う。
[Immersion exposure process]
In this step, the resist film on which the upper layer film is formed is subjected to immersion exposure. This immersion exposure is performed by placing an immersion liquid on the upper layer film and exposing through the immersion liquid.

液浸液としては、通常、空気より屈折率の高い液体を使用する。液浸液としては、水を用いることが好ましく、純水を用いることがさらに好ましい。なお必要に応じて液浸液のpHを調整してもよい。この液浸液を介在させた状態で、すなわち、露光装置のレンズと上層膜との間に液浸液を満たした状態で、露光装置から露光光を照射し、所定のパターンを有するマスクを介してレジスト膜を露光する。   As the immersion liquid, a liquid having a refractive index higher than that of air is usually used. As the immersion liquid, water is preferably used, and pure water is more preferably used. Note that the pH of the immersion liquid may be adjusted as necessary. In a state where the immersion liquid is interposed, that is, in a state where the immersion liquid is filled between the lens and the upper layer film of the exposure apparatus, exposure light is irradiated from the exposure apparatus and is passed through a mask having a predetermined pattern. To expose the resist film.

この液浸露光に用いる露光光は、レジスト膜や上層膜の種類に応じて適宜選択することができ、例えば可視光線;g線、i線等の紫外線;エキシマレーザー光等の遠紫外線;シンクロトロン放射線等のX線などの電磁波;電子線等の荷電粒子線などの粒子線が挙げられる。これらの中でも、遠紫外線が好ましく、ArFエキシマレーザー光(波長193nm)及びKrFエキシマレーザー光(波長248nm)がより好ましく、ArFエキシマレーザー光がさらに好ましい。また、露光光の照射条件、例えば露光量等は、感放射線性樹脂組成物(I)や上層膜形成用組成物(I)の配合組成、これらに含まれる添加剤の種類等に応じて適宜設定することができる。   The exposure light used for this immersion exposure can be appropriately selected according to the type of the resist film and the upper layer film. For example, visible light; ultraviolet light such as g-line and i-line; far ultraviolet light such as excimer laser light; Electromagnetic waves such as X-rays such as radiation; particle beams such as charged particle beams such as electron beams. Among these, far ultraviolet rays are preferable, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) are more preferable, and ArF excimer laser light is more preferable. Moreover, the irradiation conditions of exposure light, for example, the exposure amount, etc. are appropriately determined according to the blended composition of the radiation-sensitive resin composition (I) and the upper layer film-forming composition (I), the types of additives contained therein, and the like. Can be set.

液浸露光後、得られるレジストパターンの解像度、パターン形状、現像性等を向上させるために、ポストエクスポージャーベーク(PEB)を行うことが好ましい。PEBの温度は、使用される感放射線性樹脂組成物(I)や上層膜形成用組成物の種類等によって適宜設定することができる。PEBの温度の下限としては、30℃が好ましく、50℃がより好ましい。上記温度の上限としては、200℃が好ましく、150℃がより好ましい。PEBの時間の下限としては、5秒が好ましく、10秒がより好ましい。上記時間の上限としては、600秒が好ましく、300秒がより好ましい。   After the immersion exposure, post-exposure baking (PEB) is preferably performed in order to improve the resolution, pattern shape, developability, and the like of the resulting resist pattern. The temperature of PEB can be appropriately set depending on the type of the radiation-sensitive resin composition (I) and the upper layer film-forming composition used. As a minimum of the temperature of PEB, 30 ° C is preferred and 50 ° C is more preferred. As an upper limit of the said temperature, 200 degreeC is preferable and 150 degreeC is more preferable. The lower limit of the PEB time is preferably 5 seconds, and more preferably 10 seconds. The upper limit of the time is preferably 600 seconds, and more preferably 300 seconds.

[現像工程]
本工程では、有機溶媒を含有する現像液で上記液浸露光されたレジスト膜を現像する。これにより、所望のネガ型レジストパターンを得ることができる。
[Development process]
In this step, the immersion-exposed resist film is developed with a developer containing an organic solvent. Thereby, a desired negative resist pattern can be obtained.

現像液に含有される有機溶媒としては、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、炭化水素系溶媒等が挙げられる。上記現像液の有機溶媒としては、エステル系溶媒、ケトン系溶媒又はこれらの組み合わせを含むものが好ましい。上記現像液は、有機溶媒を1種単独で含有していてもよく、2種以上を含有していてもよい。   Examples of the organic solvent contained in the developer include alcohol solvents, ether solvents, ketone solvents, amide solvents, ester solvents, hydrocarbon solvents, and the like. As the organic solvent for the developer, those containing an ester solvent, a ketone solvent or a combination thereof are preferable. The said developing solution may contain the organic solvent individually by 1 type, and may contain 2 or more types.

アルコール系溶媒としては、例えば
4−メチル−2−ペンタノール、n−ヘキサノール等の炭素数1〜18の脂肪族モノアルコール系溶媒;
シクロヘキサノール等の炭素数3〜18の脂環式モノアルコール系溶媒;
1,2−プロピレングリコール等の炭素数2〜18の多価アルコール系溶媒;
プロピレングリコールモノメチルエーテル等の炭素数3〜19の多価アルコール部分エーテル系溶媒などが挙げられる。
Examples of the alcohol solvent include aliphatic monoalcohol solvents having 1 to 18 carbon atoms such as 4-methyl-2-pentanol and n-hexanol;
An alicyclic monoalcohol solvent having 3 to 18 carbon atoms such as cyclohexanol;
A C2-C18 polyhydric alcohol solvent such as 1,2-propylene glycol;
Examples thereof include C3-C19 polyhydric alcohol partial ether solvents such as propylene glycol monomethyl ether.

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、ジペンチルエーテル、ジイソアミルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジヘプチルエーテル等のジアルキルエーテル系溶媒;
テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル系溶媒;
ジフェニルエーテル、アニソール等の芳香環含有エーテル系溶媒などが挙げられる。
Examples of ether solvents include dialkyl ether solvents such as diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, dipentyl ether, diisoamyl ether, dihexyl ether, and diheptyl ether;
Cyclic ether solvents such as tetrahydrofuran and tetrahydropyran;
And aromatic ring-containing ether solvents such as diphenyl ether and anisole.

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、2−ヘプタノン、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等の鎖状ケトン系溶媒:
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等の環状ケトン系溶媒:
2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン、アセトフェノン等が挙げられる。
Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-iso-butyl ketone, 2-heptanone, ethyl-n-butyl ketone, methyl-n-hexyl ketone, Chain ketone solvents such as di-iso-butyl ketone and trimethylnonanone:
Cyclic ketone solvents such as cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone and methylcyclohexanone:
2,4-pentanedione, acetonylacetone, acetophenone and the like can be mentioned.

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−メチルピロリドン等の環状アミド系溶媒;
N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド等の鎖状アミド系溶媒などが挙げられる。
Examples of the amide solvent include cyclic amide solvents such as N, N′-dimethylimidazolidinone and N-methylpyrrolidone;
Examples thereof include chain amide solvents such as N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, and N-methylpropionamide.

エステル系溶媒としては、例えば
酢酸n−ブチル、乳酸エチル等のモノカルボン酸エステル系溶媒;
プロピレングリコールアセテート等の多価アルコールカルボキシレート系溶媒;
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の多価アルコール部分エーテルカルボキシレート系溶媒;
シュウ酸ジエチル等の多価カルボン酸ジエステル系溶媒;
ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等のカーボネート系溶媒などが挙げられる。
Examples of ester solvents include monocarboxylic acid ester solvents such as n-butyl acetate and ethyl lactate;
Polyhydric alcohol carboxylate solvents such as propylene glycol acetate;
Polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvents such as propylene glycol monomethyl ether acetate;
Polycarboxylic acid diester solvents such as diethyl oxalate;
Examples thereof include carbonate solvents such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate.

炭化水素系溶媒としては、例えば
n−ペンタン、n−ヘキサン等の炭素数5〜12の脂肪族炭化水素系溶媒;
トルエン、キシレン等の炭素数6〜16の芳香族炭化水素系溶媒等が挙げられる。
Examples of the hydrocarbon solvent include aliphatic hydrocarbon solvents having 5 to 12 carbon atoms such as n-pentane and n-hexane;
Examples thereof include aromatic hydrocarbon solvents having 6 to 16 carbon atoms such as toluene and xylene.

これらの中で、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒及びこれらの組み合わせが好ましく、エステル系溶媒、ケトン系溶媒及びこれらの組み合わせがより好ましい。エステル系溶媒としては、酢酸n−ブチル、酢酸イソプロピル及び酢酸アミルが好ましい。ケトン系溶媒としては、2−ブタノン、メチル−n−ブチルケトン及びメチル−n−アミルケトンが好ましい。エーテル系溶媒としては、アニソールが好ましい。   Among these, ester solvents, ketone solvents, ether solvents and combinations thereof are preferable, and ester solvents, ketone solvents and combinations thereof are more preferable. As the ester solvent, n-butyl acetate, isopropyl acetate and amyl acetate are preferable. As the ketone solvent, 2-butanone, methyl-n-butyl ketone and methyl-n-amyl ketone are preferable. As the ether solvent, anisole is preferable.

現像液中の有機溶媒の含有量の下限としては、80質量%が好ましく、90質量%がより好ましく、99質量%がさらに好ましく、100質量%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間の溶解コントラストを向上させることができ、その結果、リソグラフィー性能により優れたレジストパターンを形成することができる。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 a minimum of content of the organic solvent in a developing solution, 80 mass% is preferred, 90 mass% is more preferred, 99 mass% is still more preferred, and 100 mass% is especially preferred. By setting the content of the organic solvent in the developer within the above range, the dissolution contrast between the exposed area and the unexposed area can be improved, and as a result, a resist pattern having better lithography performance can be formed. Can do. Examples of components other than the organic solvent include water and silicone oil.

現像液は含窒素化合物を含有していてもよい。上記現像液が含窒素化合物を含有することで、形成されるレジストパターンにおける膜減りをより低減させることができる。   The developer may contain a nitrogen-containing compound. When the developer contains a nitrogen-containing compound, film loss in the formed resist pattern can be further reduced.

含窒素化合物としては、例えば後述する上層膜形成用組成物(I)の[C]化合物として例示した化合物等が挙げられる。   As a nitrogen-containing compound, the compound etc. which were illustrated as a [C] compound of composition (I) for upper layer film formation mentioned below, for example are mentioned.

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界面活性剤、シリコン系界面活性剤等が挙げられる。   An appropriate amount of a surfactant can be added to the developer as necessary. Examples of the surfactant include ionic and nonionic fluorine-based surfactants and silicon-based surfactants.

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.

現像工程において、上記現像の後に、レジスト膜をリンス液により洗浄することが好ましい。リンス液としては、有機溶媒を使用することができる。リンス液として、有機溶媒を使用することで、発生したスカムを効率よく洗浄することができる。   In the development step, the resist film is preferably washed with a rinsing liquid after the development. An organic solvent can be used as the rinse liquid. By using an organic solvent as the rinsing liquid, the generated scum can be efficiently washed.

リンス液として使用する有機溶媒としては、例えば炭化水素系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、アルコール系溶媒、アミド系溶媒等が挙げられる。これらのうちアルコール系溶媒及びエステル系溶媒が好ましく、アルコール系溶媒がより好ましい。アルコール系溶媒としては、炭素数6〜8の1価のアルコール系溶媒が好ましい。   Examples of the organic solvent used as the rinse liquid include hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, and the like. Of these, alcohol solvents and ester solvents are preferred, and alcohol solvents are more preferred. As the alcohol solvent, a monovalent alcohol solvent having 6 to 8 carbon atoms is preferable.

炭素数6〜8の1価のアルコール系溶媒としては、例えば直鎖状、分岐状又は環状の1価のアルコール等が挙げられ、具体的には、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−ヘプタノール及び4−メチル−2−ペンタノールが好ましい。   Examples of the monovalent alcohol solvent having 6 to 8 carbon atoms include linear, branched or cyclic monohydric alcohols, and specifically, 1-hexanol, 1-heptanol, 1-octanol. 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 preferred.

リンス液に含有される有機溶媒は、1種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の上限としては、10質量%が好ましく、5質量%がより好ましく、3質量%がさらに好ましい。リンス液中の含水率を上記上限以下にすることで、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できる。   The organic solvent contained in a rinse liquid may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. The upper limit of the moisture content in the rinse liquid is preferably 10% by mass, more preferably 5% by mass, and still more preferably 3% by mass. By setting the water content in the rinsing liquid to the upper limit or less, good development characteristics can be obtained. A surfactant can be added to the rinse liquid.

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.

[上層膜除去工程]
本工程においては、上記液浸露光工程後、上記現像工程と同時又はその前に、上記上層膜形成工程において形成した上層膜を除去する。
[Upper layer removal process]
In this step, after the immersion exposure step, the upper layer film formed in the upper layer film formation step is removed simultaneously with or before the development step.

上層膜を除去する方法は特に限定されないが、レジストパターンのリソグラフィー性能を損なわない方法であることが好ましい。当該ネガ型レジストパターン形成方法によれば、上層膜形成用組成物(I)を用いて上層膜を形成しているので、上記現像工程においては現像液及び/又はリンス液によって、上層膜を容易に除去することができる。すなわち、現像工程において上層膜の除去を行うことができ、現像工程とは別に上層膜を除去する工程を必要としない。   The method for removing the upper layer film is not particularly limited, but a method that does not impair the lithography performance of the resist pattern is preferable. According to the negative resist pattern forming method, since the upper layer film is formed using the upper layer film forming composition (I), the upper layer film can be easily formed with a developer and / or a rinsing liquid in the development step. Can be removed. That is, the upper layer film can be removed in the development step, and a step for removing the upper layer film is not required separately from the development step.

<上層膜形成用組成物(I)>
上層膜形成用組成物(I)は、[A]重合体成分、及び[B]溶媒を含有し、[A]重合体成分中のフッ素原子含有率が2質量%以上30質量%以下である。
<Upper layer film forming composition (I)>
The composition for forming an upper layer film (I) contains a [A] polymer component and a [B] solvent, and the fluorine atom content in the [A] polymer component is 2% by mass or more and 30% by mass or less. .

上層膜形成用組成物(I)を用いることで、有機溶媒を含有する現像液を用いるネガ型パターン形成において、上層膜表面の撥水性を高めることができ、かつ現像欠陥の少ないレジストパターンを形成することができる。当該ネガ型レジストパターン形成方法における上層膜形成用組成物(I)が上記構成を有することで上記効果を奏する理由については必ずしも明確ではないが、例えば以下のように推察することができる。すなわち、[A]重合体成分が脂環構造を含む構造単位(I)とフッ素原子を含む構造単位(II)とを有することで、これらの各構造単位が上層膜において適度に相分離等して配置する。その結果、構造単位(I)により有機溶媒を含む現像液に対する溶解性が向上することで現像欠陥の発生を抑制することができ、かつ構造単位(II)により上層膜表面の撥水性をより高めることができると考えられる。   By using the composition for forming an upper layer film (I), in forming a negative pattern using a developer containing an organic solvent, it is possible to increase the water repellency of the upper layer film surface and form a resist pattern with few development defects. can do. The reason why the composition for forming an upper layer film (I) in the negative resist pattern forming method has the above-described configuration to achieve the above-mentioned effects is not necessarily clear, but can be inferred as follows, for example. That is, the [A] polymer component has the structural unit (I) containing an alicyclic structure and the structural unit (II) containing a fluorine atom, so that each of these structural units is appropriately phase-separated in the upper layer film. Arrange. As a result, it is possible to suppress the occurrence of development defects by improving the solubility in a developer containing an organic solvent by the structural unit (I), and to further increase the water repellency of the upper layer film surface by the structural unit (II). It is considered possible.

上層膜形成用組成物(I)は、有機溶媒を含有する現像液を用いるネガ型レジストパターン形成方法に用いられる。有機溶媒を含有する現像液を用いるネガ型レジストパターン形成方法によれば、アルカリ水溶液等の現像液を用いるポジ型レジストパターン形成方法に比べて、光学コントラストを高くすることができる等により、より微細なレジストパターンを形成することができる。   The upper film-forming composition (I) is used in a negative resist pattern forming method using a developer containing an organic solvent. According to the negative resist pattern forming method using a developer containing an organic solvent, the optical contrast can be increased as compared with the positive resist pattern forming method using a developer such as an alkaline aqueous solution. A resist pattern can be formed.

上層膜形成用組成物(I)は、[A]重合体成分及び[B]溶媒を含有し、好適成分として、[C]塩基性化合物、酸の作用により塩基性化合物を生成する化合物又はこれらの組み合わせ(以下、「[C]化合物」ともいう)を含有してもよく、本発明の効果を損なわない範囲においてその他の成分を含有してもよい。以下、各成分について説明する。   The upper layer film-forming composition (I) contains a [A] polymer component and a [B] solvent, and as a suitable component, [C] a basic compound, a compound that generates a basic compound by the action of an acid, or these (Hereinafter also referred to as “[C] compound”) may be contained, and other components may be contained as long as the effects of the present invention are not impaired. Hereinafter, each component will be described.

<[A]重合体成分>
[A]重合体成分は、同一又は異なる重合体中に、構造単位(I)と構造単位(II)とを有する。
<[A] Polymer component>
[A] The polymer component has the structural unit (I) and the structural unit (II) in the same or different polymers.

[A]重合体成分の態様としては、例えば下記[A1]重合体成分、[A2]重合体成分等が挙げられる。
[A1]重合体成分:構造単位(I)を有する第1重合体(以下、「重合体(a)」ともいう)と、構造単位(II)を有する第2重合体(以下、「重合体(b)」ともいう)とを含む。
[A2]重合体成分:構造単位(I)と構造単位(II)とを有する第3重合体(以下、「重合体(c)」ともいう)を含む。
[A] As an aspect of a polymer component, the following [A1] polymer component, [A2] polymer component, etc. are mentioned, for example.
[A1] Polymer component: a first polymer having a structural unit (I) (hereinafter also referred to as “polymer (a)”) and a second polymer having a structural unit (II) (hereinafter referred to as “polymer”). (B) ").
[A2] Polymer component: includes a third polymer having a structural unit (I) and a structural unit (II) (hereinafter also referred to as “polymer (c)”).

重合体(a)は、構造単位(I)以外に後述する構造単位(III)〜(V)等の他の構造単位を有していてもよい。重合体(b)は、構造単位(II)以外に構造単位(III)〜(V)等の他の構造単位を有していてもよい。重合体(c)は、構造単位(I)及び構造単位(II)以外に構造単位(III)〜(V)等の他の構造単位を有していてもよい。   The polymer (a) may have other structural units such as structural units (III) to (V) described later in addition to the structural unit (I). The polymer (b) may have other structural units such as the structural units (III) to (V) in addition to the structural unit (II). The polymer (c) may have other structural units such as the structural units (III) to (V) in addition to the structural unit (I) and the structural unit (II).

[A1]重合体成分は、重合体(a)及び重合体(b)以外の他の重合体を含んでいてもよい。[A2]重合体成分は、重合体(c)以外の他の重合体を含んでいてもよい。以下、各構造単位について説明する。   [A1] The polymer component may contain a polymer other than the polymer (a) and the polymer (b). [A2] The polymer component may contain a polymer other than the polymer (c). Hereinafter, each structural unit will be described.

[構造単位(I)]
構造単位(I)は、脂環構造を含む構造単位である。
[Structural unit (I)]
The structural unit (I) is a structural unit containing an alicyclic structure.

脂環構造としては、例えば
シクロプロパン構造、シクロブタン構造、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造、シクロオクタン構造、シクロデカン構造、シクロドデカン構造等の単環のシクロアルカン構造;
シクロプロペン構造、シクロブテン構造、シクロペンテン構造、シクロヘキセン構造、シクロオクテン構造、シクロデセン構造、シクロドデセン構造等の単環のシクロアルケン構造などの単環構造、
ノルボルナン構造、アダマンタン構造、トリシクロデカン構造、テトラシクロドデカン構造等の多環のシクロアルカン構造;
ノルボルネン構造、トリシクロデセン構造、テトラシクロドデセン構造等の多環のシクロアルケン構造などの多環構造などが挙げられる。
Examples of the alicyclic structure include monocyclic cycloalkane structures such as a cyclopropane structure, a cyclobutane structure, a cyclopentane structure, a cyclohexane structure, a cyclooctane structure, a cyclodecane structure, and a cyclododecane structure;
Monocyclic structures such as monocyclic cycloalkene structures such as cyclopropene structure, cyclobutene structure, cyclopentene structure, cyclohexene structure, cyclooctene structure, cyclodecene structure, cyclododecene structure,
Polycyclic cycloalkane structures such as norbornane structure, adamantane structure, tricyclodecane structure and tetracyclododecane structure;
Examples thereof include polycyclic structures such as a polycyclic cycloalkene structure such as a norbornene structure, a tricyclodecene structure, and a tetracyclododecene structure.

これらの中で、多環構造が好ましく、多環のシクロアルカン構造がより好ましく、3つの環を有する構造がさらに好ましく、トリシクロデカン構造が特に好ましく、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン構造がさらに特に好ましい。 Among these, a polycyclic structure is preferable, a polycyclic cycloalkane structure is more preferable, a structure having three rings is more preferable, a tricyclodecane structure is particularly preferable, and tricyclo [5.2.1.0 2, 6 ] A decane structure is more particularly preferred.

構造単位(I)としては、例えば脂環構造を有する(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位(以下、「構造単位(I−1)」ともいう)、脂環構造を有するexo−メチレンラクトンに由来する構造単位(以下、「構造単位(I−2)」ともいう)、シクロオレフィンに由来する構造単位(以下、「構造単位(I−3)」ともいう)等が挙げられる。構造単位(I−1)としては、下記式(1−1)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−1a)」ともいう)等が挙げられる。構造単位(I−2)としては、下記式(1−2)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−2a)」ともいう)等が挙げられる。上記シクロオレフィンとしては、置換又は非置換のノルボルネン、置換又は非置換のトリシクロデセン、置換又は非置換のテトラシクロドデセン等が挙げられる。   Examples of the structural unit (I) include a structural unit derived from a (meth) acrylic acid ester having an alicyclic structure (hereinafter also referred to as “structural unit (I-1)”), and exo-methylene lactone having an alicyclic structure. And a structural unit derived from cycloolefin (hereinafter, also referred to as “structural unit (I-3)”), and the like. Examples of the structural unit (I-1) include a structural unit represented by the following formula (1-1) (hereinafter also referred to as “structural unit (I-1a)”). Examples of the structural unit (I-2) include a structural unit represented by the following formula (1-2) (hereinafter also referred to as “structural unit (I-2a)”). Examples of the cycloolefin include substituted or unsubstituted norbornene, substituted or unsubstituted tricyclodecene, substituted or unsubstituted tetracyclododecene, and the like.

Figure 2016200761
Figure 2016200761

上記式(1−1)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。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。Rは、置換又は非置換の環員数3〜20の1価の脂環式炭化水素基である。
上記式(1−2)中、R1’は、水素原子又はメチル基である。Y、Y及びYは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。aは、1〜4の整数である。aが2以上の場合、複数のYは同一でも異なっていてもよく、複数のYは同一でも異なっていてもよい。L’は、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。R2’は、置換又は非置換の環員数3〜20の1価の脂環式炭化水素基である。
In said formula (1-1), R < 1 > is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. L is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 2 is a substituted or unsubstituted monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 ring members.
In said formula (1-2), R < 1 '> is a hydrogen atom or a methyl group. Y 1 , Y 2 and Y 3 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. a is an integer of 1 to 4. When a is 2 or more, the plurality of Y 1 may be the same or different, and the plurality of Y 2 may be the same or different. L ′ is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 2 ′ is a substituted or unsubstituted monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 ring members.

としては、構造単位(I−1)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子及びメチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。R1’としては、構造単位(I−2)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子が好ましい。 R 1 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, more preferably a methyl group, from the viewpoint of copolymerization of the monomer that gives the structural unit (I-1). R 1 ′ is preferably a hydrogen atom from the viewpoint of the copolymerizability of the monomer giving the structural unit (I-2).

L及びL’で表される炭素数1〜20の2価の有機基としては、例えば炭素数1〜20の2価の炭化水素基、この炭化水素基の炭素−炭素間又は結合手側の末端に2価のヘテロ原子含有基を含む基(α)、上記炭化水素基及び上記基(α)が有する水素原子の一部又は全部を1価のヘテロ原子含有基で置換した基等が挙げられる。   Examples of the divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by L and L ′ include, for example, a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a carbon-carbon boundary of this hydrocarbon group or a bond side. Examples include a group (α) containing a divalent heteroatom-containing group at the terminal, a group obtained by substituting part or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group and the group (α) with a monovalent heteroatom-containing group. It is done.

L及びL’としては、単結合及び炭素数1〜5の鎖状炭化水素基が好ましく、単結合及びメタンジイル基がより好ましく、単結合がさらに好ましい。   L and L ′ are preferably a single bond and a chain hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a single bond and a methanediyl group, and even more preferably a single bond.

及びR2’で表される環員数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、シクロオクチル基、シクロデシル基、シクロドデシル基等の単環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、シクロドデセニル基等の単環のシクロアルケニル基などの単環の脂環式炭化水素基、
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多環のシクロアルキル基;
ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基、テトラシクロドデシル基等の多環のシクロアルケニル基などの多環の脂環式炭化水素基などが挙げられる。
Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 ring members represented by R 2 and R 2 ′ include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclooctyl group, a cyclodecyl group, a cyclo Monocyclic cycloalkyl groups such as dodecyl groups;
A monocyclic alicyclic hydrocarbon group such as a monocyclic cycloalkenyl group such as cyclopropenyl group, cyclobutenyl group, cyclopentenyl group, cyclohexenyl group, cyclooctenyl group, cyclodecenyl group, cyclododecenyl group,
A polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, an adamantyl group, a tricyclodecyl group, a tetracyclododecyl group;
And polycyclic alicyclic hydrocarbon groups such as a polycyclic cycloalkenyl group such as a norbornenyl group, a tricyclodecenyl group, and a tetracyclododecyl group.

脂環式炭化水素基の置換基としては、例えば炭素数1〜10の炭化水素基、ヒドロキシ基、シアノ基、ニトロ基、スルファニル基等が挙げられる。   Examples of the substituent for the alicyclic hydrocarbon group include a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxy group, a cyano group, a nitro group, and a sulfanyl group.

及びR2’としては、非置換の脂環式炭化水素基が好ましく、多環の脂環式炭化水素基がより好ましく、多環のシクロアルキル基がさらに好ましく、3つの環を有するシクロアルキル基がさらに好ましく、トリシクロデカニル基が特に好ましく、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル基がさらに特に好ましい。 R 2 and R 2 ′ are preferably an unsubstituted alicyclic hydrocarbon group, more preferably a polycyclic alicyclic hydrocarbon group, still more preferably a polycyclic cycloalkyl group, and a cyclohexane having three rings. An alkyl group is more preferable, a tricyclodecanyl group is particularly preferable, and a tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanyl group is further particularly preferable.

構造単位(I−1)としては、例えば下記式(1−1−1)〜(1−1−9)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−1a−1)〜(I−1a−9)」ともいう)等が挙げられる。構造単位(I−2)としては、例えば下記式(1−2−1)、(1−2−2)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−2a−1)、(I−2a−2)」等が挙げられる。構造単位(I−3)としては、例えば下記式(1−3−1)、(1−3−2)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−3−1)、(I−3−2)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (I-1) include structural units represented by the following formulas (1-1-1) to (1-1-9) (hereinafter referred to as “structural units (I-1a-1) to (I -1a-9) ") and the like. Examples of the structural unit (I-2) include structural units represented by the following formulas (1-2-1) and (1-2-2) (hereinafter referred to as “structural units (I-2a-1), (I -2a-2) "etc. Examples of the structural unit (I-3) include structural units represented by the following formulas (1-3-1) and (1-3-2) (hereinafter" structure "). Units (I-3-1) and (I-3-2) ”).

Figure 2016200761
Figure 2016200761

上記式(1−1−1)〜(1−1−9)中、Rは、上記式(1−1)と同義である。
構造単位(I)としては、構造単位(I−1)及び(I−2)が好ましく、構造単位(I−1a−1)〜(I−1a−9)、(I−2a−1)及び(I−2a−2)がより好ましく、構造単位(I−1a−1)、(I−1a−9)及び(I−2a−1)がさらに好ましい。
In the formulas (1-1-1) to (1-1-9), R 1 has the same meaning as the formula (1-1).
As the structural unit (I), structural units (I-1) and (I-2) are preferred, and the structural units (I-1a-1) to (I-1a-9), (I-2a-1) and (I-2a-2) is more preferred, and structural units (I-1a-1), (I-1a-9) and (I-2a-1) are more preferred.

[A]重合体成分における構造単位(I)の含有割合の下限としては、[A]重合体成分を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、20モル%がさらに好ましく、30モル%が特に好ましく、35モル%がさらに特に好ましく、40モル%が最も好ましい。上記含有割合の上限としては、95モル%が好ましく、90モル%がより好ましく、80モル%がさらに好ましく、75モル%が特に好ましく、70モル%がさらに特に好ましく、65モル%が最も好ましい。   [A] The lower limit of the content ratio of the structural unit (I) in the polymer component is preferably 5 mol%, more preferably 10 mol%, based on all structural units constituting the [A] polymer component, 20 More preferred is mol%, particularly preferred is 30 mol%, more particularly preferred is 35 mol%, and most preferred is 40 mol%. The upper limit of the content is preferably 95 mol%, more preferably 90 mol%, further preferably 80 mol%, particularly preferably 75 mol%, further particularly preferably 70 mol%, and most preferably 65 mol%.

[A]重合体成分が[A1]重合体成分である場合、構造単位(I)の含有割合の下限としては、重合体(a)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%がより好ましく、30モル%がさらに好ましく、40モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、100モル%が好ましく、90モル%がより好ましく、80モル%がさらに好ましく、75モル%が特に好ましい。   When the polymer component [A] is the polymer component [A1], the lower limit of the content ratio of the structural unit (I) is preferably 10 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer (a). , 20 mol% is more preferable, 30 mol% is more preferable, and 40 mol% is particularly preferable. As an upper limit of the said content rate, 100 mol% is preferable, 90 mol% is more preferable, 80 mol% is further more preferable, 75 mol% is especially preferable.

[A]重合体成分が[A2]重合体成分である場合、構造単位(I)の含有割合の下限としては、重合体(c)を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、20モル%がさらに好ましく、30モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、75モル%がより好ましく、70モル%がさらに好ましく、65モル%が特に好ましい。   When the [A] polymer component is the [A2] polymer component, the lower limit of the content ratio of the structural unit (I) is preferably 5 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer (c). 10 mol% is more preferable, 20 mol% is further more preferable, and 30 mol% is especially preferable. As an upper limit of the said content rate, 80 mol% is preferable, 75 mol% is more preferable, 70 mol% is further more preferable, 65 mol% is especially preferable.

構造単位(I)の含有割合を上記範囲とすることで、[A]重合体成分の現像液への溶解性をより適度に調整することができ、その結果、当該レジストパターン形成方法によれば、上層膜表面の撥水性と現像欠陥の抑制性とを共により高めることができる。   By making the content rate of structural unit (I) into the said range, the solubility to the developing solution of a [A] polymer component can be adjusted more appropriately, As a result, according to the said resist pattern formation method, The water repellency on the surface of the upper layer film and the suppression of development defects can both be enhanced.

[構造単位(II)]
構造単位(II)は、構造単位(I)以外のフッ素原子を含む構造単位である。すなわち、脂環構造を有し、かつフッ素原子を含む構造単位は、構造単位(I)に含まれるものとする。
[Structural unit (II)]
The structural unit (II) is a structural unit containing a fluorine atom other than the structural unit (I). That is, the structural unit having an alicyclic structure and containing a fluorine atom is included in the structural unit (I).

構造単位(II)としては、例えば下記式(2)で表される基を含む構造単位(II−1)、フッ素化アルキル基を含む構造単位(II−2)、下記式(4)で表される基を含む構造単位(II−3)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (II) include the structural unit (II-1) containing a group represented by the following formula (2), the structural unit (II-2) containing a fluorinated alkyl group, and the following formula (4). And a structural unit (II-3) containing the group to be formed.

(構造単位(II−1))
構造単位(II−1)は、下記式(2)で表される基(以下、「基(2)」ともいう)を含む構造単位である。[A]重合体成分は、構造単位(II−1)を有することで、撥水性と現像液に対する溶解性とをより適度に調整することができる。その結果、上層膜表面の撥水性と欠陥抑制性とをより向上させることができる。
(Structural unit (II-1))
The structural unit (II-1) is a structural unit containing a group represented by the following formula (2) (hereinafter also referred to as “group (2)”). [A] By having the structural unit (II-1), the polymer component can adjust water repellency and solubility in a developer more appropriately. As a result, the water repellency and defect suppression of the upper layer film surface can be further improved.

Figure 2016200761
Figure 2016200761

上記式(2)中、Rは、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。R及びRは、それぞれ独立して、フッ素原子又は炭素数1〜20のフッ素化アルキル基である。 In said formula (2), RA is a hydrogen atom or a C1-C20 monovalent organic group. R B and R C are each independently a fluorine atom or a fluorinated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.

で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば上記式(1)におけるLの炭素数1〜20の2価の有機基として例示した基の結合手に1個の水素原子を結合させてなる基等が挙げられる。 The monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by RA is, for example, one in the bond of the group exemplified as the divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms of L in the above formula (1). And a group formed by bonding the hydrogen atoms.

としては、現像液への溶解性をより適度なものに調整し、現像欠陥の抑制性をより向上させる観点からは、水素原子が好ましい。 RA is preferably a hydrogen atom from the viewpoint of adjusting the solubility in the developer to a more appropriate level and further improving the suppression of development defects.

及びRで表される炭素数1〜20のフッ素化アルキル基としては、例えば
フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、ジフルオロエチル基、トリフルオロエチル基、トリフルオロプロピル基、ペンタフルオロプロピル基、ヘプタフルオロブチル基、ノナフルオロペンチル基等の部分フルオロ置換アルキル基;
トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘキサフルオロプロピル基、ノナフルオロブチル基、ウンデカフルオロペンチル基等のパーフルオロアルキル基などが挙げられる。これらの中で、パーフルオロアルキル基が好ましく、トリフルオロメチル基がより好ましい。
The fluorinated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms represented by R B and R C, for example fluoromethyl group, difluoromethyl group, difluoroethyl group, trifluoroethyl group, trifluoropropyl group, pentafluoropropyl group, A partially fluoro-substituted alkyl group such as a heptafluorobutyl group and a nonafluoropentyl group;
Examples thereof include perfluoroalkyl groups such as a trifluoromethyl group, a pentafluoroethyl group, a hexafluoropropyl group, a nonafluorobutyl group, and an undecafluoropentyl group. Among these, a perfluoroalkyl group is preferable and a trifluoromethyl group is more preferable.

基(2)としては、例えば下記式(2−1)〜(2−8)で表される基(以下、「基(2−1)〜(2−8)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the group (2) include groups represented by the following formulas (2-1) to (2-8) (hereinafter also referred to as “groups (2-1) to (2-8)”). .

Figure 2016200761
Figure 2016200761

基(2)としては、ヒドロキシビス(パーフルオロアルキル)メチル基が好ましく、基(2−1)〜(2−3)がより好ましく、基(2−1)で表される基がさらに好ましい。   As the group (2), a hydroxybis (perfluoroalkyl) methyl group is preferable, groups (2-1) to (2-3) are more preferable, and a group represented by the group (2-1) is more preferable.

構造単位(II−1)としては、例えば下記式(2−a)で表される構造単位(以下、「構造単位(II−1a)」ともいう)、下記式(2−b)で表される構造単位(以下、「構造単位(II−1b)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (II-1) include a structural unit represented by the following formula (2-a) (hereinafter, also referred to as “structural unit (II-1a)”), and a structural unit (II-b). Structural units (hereinafter also referred to as “structural units (II-1b)”) and the like.

Figure 2016200761
Figure 2016200761

上記式(2−a)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、2価の連結基である。Rは、上記基(2)である。
上記式(2−b)中、Rは、上記基(2)である。Rは、単結合又は2価の連結基である。Rは、水素原子又は1価の有機基である。
In said formula (2-a), RD is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R E is a divalent linking group. R X is the group (2).
In the above formula (2-b), R Y is the group (2). R F is a single bond or a divalent linking group. R G is a hydrogen atom or a monovalent organic group.

としては、構造単位(II−1a)を与える単量体の共重合性等の観点から、水素原子及びメチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 RD is preferably a hydrogen atom and a methyl group, more preferably a methyl group, from the viewpoint of copolymerization of the monomer that gives the structural unit (II-1a).

で表される2価の連結基としては、例えば炭素数1〜6の2価の鎖状炭化水素基、炭素数4〜12の2価の脂環式炭化水素基、上記鎖状炭化水素基及び脂環式炭化水素基の炭素−炭素間に−O−、−S−、−CO−、−CS−又はこれらを組み合わせた基を含む基等が挙げられる。 Examples of the divalent linking group represented by R E, for example, a divalent chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a divalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms, said chain hydrocarbon Examples include a group containing a group between —O—, —S—, —CO—, —CS—, or a combination thereof, between carbon-carbon of a hydrogen group and an alicyclic hydrocarbon group.

炭素数1〜6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、1,1−エタンジイル基、1,2−エタンジイル基、1,1−プロパンジイル基、1,2−プロパンジイル基、1,3−プロパンジイル基、2,2−プロパンジイル基、1,4−プロパンジイル基、1,5−ペンタンジイル基、1,6−ヘキサンジイル基、1−メチル−1,3−プロパンジイル基、2−メチル−1,3−プロパンジイル基、2−メチル−1,2−プロパンジイル基、1−メチル−1,4−ブタンジイル基、2−メチル−1,4−ブタンジイル基等のアルカンジイル基;
1,2−エテンジイル基、1,3−プロペンジイル基、1,2−プロペンジイル基等のアルケンジイル基;
1,2−エチンジイル基、1,3−プロピンジイル基等のアルキンジイル基等が挙げられる。
これらの中で、アルカンジイル基が好ましく、メタンジイル基、エタンジイル基及びプロパンジイル基がより好ましく、メタンジイル基、1,1−エタンジイル基、1,2−エタンジイル基、1,2−プロパンジイル基及び1,3−プロパンジイル基がさらに好ましく、1,2−プロパンジイル基が特に好ましい。
Examples of the divalent chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms include a methanediyl group, a 1,1-ethanediyl group, a 1,2-ethanediyl group, a 1,1-propanediyl group, and a 1,2-propanediyl group. 1,3-propanediyl group, 2,2-propanediyl group, 1,4-propanediyl group, 1,5-pentanediyl group, 1,6-hexanediyl group, 1-methyl-1,3-propanediyl Group, 2-methyl-1,3-propanediyl group, 2-methyl-1,2-propanediyl group, 1-methyl-1,4-butanediyl group, 2-methyl-1,4-butanediyl group, etc. Diyl group;
Alkenediyl groups such as 1,2-ethenediyl group, 1,3-propenediyl group, 1,2-propenediyl group;
Examples include alkynediyl groups such as 1,2-ethynediyl group and 1,3-propynediyl group.
Of these, alkanediyl groups are preferred, methanediyl groups, ethanediyl groups and propanediyl groups are more preferred, methanediyl groups, 1,1-ethanediyl groups, 1,2-ethanediyl groups, 1,2-propanediyl groups and 1 1,3-propanediyl group is more preferable, and 1,2-propanediyl group is particularly preferable.

炭素数4〜12の2価の脂環式炭化水素基としては、例えば
1,3−シクロブタンジイル基等のシクロブタンジイル基、1,3−シクロペンタンジイル基等のシクロペンタンジイル基、1,4−シクロヘキサンジイル基、1,2−シクロヘキサンジイル基等のシクロヘキサンジイル基、1,5−シクロオクタンジイル基等のシクロオクタンジイル基、1,1−シクロペンチルエタンジイル基、1,2−シクロペンチルエタンジイル基等のシクロペンチルエタンジイル基、1,1−シクロヘキシルエタンジイル基、1,2−シクロヘキシルエタンジイル基等のシクロヘキシルエタンジイル基などの単環シクロアルカンジイル基;
1,4−ノルボルナンジイル基、2,5−ノルボルナンジイル基等のノルボルナンジイル基、1,3−アダマンタンジイル基、2,4−アダマンタンジイル基等のアダマンタンジイル基、2,7−テトラシクロドデカンジイル基等のテトラシクロドデカンジイル基、ノルボルニルメタンジイル基、アダマンチルメタンジイル基などの多環シクロアルカンジイル基等が挙げられる。
これらの中で、ノルボルナンジイル基、テトラシクロドデカンジイル基及びシクロヘキシルエタンジイル基が好ましく、2,5−ノルボルナンジイル基、2,7−テトラシクロドデカンジイル基及び1,2−シクロヘキシルエタンジイル基がより好ましく、1,2−シクロヘキシルエタンジイル基がさらに好ましい。
Examples of the divalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms include cyclobutanediyl groups such as 1,3-cyclobutanediyl groups, cyclopentanediyl groups such as 1,3-cyclopentanediyl groups, 1,4 -Cyclohexanediyl group such as cyclohexanediyl group, 1,2-cyclohexanediyl group, cyclooctanediyl group such as 1,5-cyclooctanediyl group, 1,1-cyclopentylethanediyl group, 1,2-cyclopentylethanediyl group A monocyclic cycloalkanediyl group such as a cyclohexylethanediyl group such as a cyclopentylethanediyl group such as 1,1-cyclohexylethanediyl group, 1,2-cyclohexylethanediyl group;
1,4-norbornanediyl group, norbornanediyl group such as 2,5-norbornanediyl group, 1,3-adamantanediyl group, adamantanediyl group such as 2,4-adamantanediyl group, 2,7-tetracyclododecanediyl And a polycyclocycloalkanediyl group such as a tetracyclododecanediyl group, a norbornylmethanediyl group, an adamantylmethanediyl group, and the like.
Among these, norbornanediyl group, tetracyclododecanediyl group and cyclohexylethanediyl group are preferable, and 2,5-norbornanediyl group, 2,7-tetracyclododecanediyl group and 1,2-cyclohexylethanediyl group are more preferable. A 1,2-cyclohexylethanediyl group is more preferable.

構造単位(II−1a)としては、例えば下記式(2−a−1)〜(2−a−5)で表される構造単位(以下、「構造単位(II−1a−1)〜(II−1a−5)」ともいう)等が挙げられる。   As the structural unit (II-1a), for example, structural units represented by the following formulas (2-a-1) to (2-a-5) (hereinafter referred to as “structural units (II-1a-1) to (II)”) -1a-5) ") and the like.

Figure 2016200761
Figure 2016200761

上記式(2−a−1)〜(2−a−5)中、Rは、上記式(2)と同義である。Rは、上記式(2−a)と同義である。 In the above formulas (2-a-1) to (2-a-5), R A has the same meaning as the above formula (2). RD is synonymous with the formula (2-a).

で表される2価の連結基としては、例えば炭素数1〜20の2価の鎖状炭化水素基、炭素数3〜20の2価の脂環式炭化水素基、上記鎖状炭化水素基及び脂環式炭化水素基のうちの1種又は2種以上と、−O−とを組み合わせた基等が挙げられる。 Examples of the divalent linking group represented by R F include a divalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, and the above chain carbon group. Examples include a group in which one or more of a hydrogen group and an alicyclic hydrocarbon group are combined with -O-.

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、ブタンジイル基、ペンタンジイル基、ヘキサンジイル基、オクタンジイル基、デカンジイル基、ドデカンジイル基、テトラデカンジイル基、ヘキサデカンジイル基、オクタデカンジイル基、イコサンジイル基等が挙げられる。   Examples of the divalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include methanediyl group, ethanediyl group, propanediyl group, butanediyl group, pentanediyl group, hexanediyl group, octanediyl group, decandidiyl group, dodecanediyl group, and tetradecandiyl group. Group, hexadecandiyl group, octadecandiyl group, icosanediyl group and the like.

炭素数3〜20の2価の脂環式炭化水素基としては、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等が挙げられる。   Examples of the divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms include a cyclopropanediyl group, a cyclobutanediyl group, a cyclopentanediyl group, a cyclohexanediyl group, a cyclooctanediyl group, and a cyclodecandidiyl group.

鎖状炭化水素基及び脂環式炭化水素基のうちの1種又は2種以上と−O−とを組み合わせた基としては、例えばメタンジイルオキシ基、エタンジイルオキシ基、プロパンジイルオキシ基、ブタンジイルオキシ基、ペンタンジイルオキシ基、ヘキサンジイルオキシ基、オクタンジイルオキシ基等のアルカンジイルオキシ基;メタンジイルオキシメタンジイル基、メタンジイルオキシエタンジイル基、メタンジイルオキシ(1,2−プロパンジイル)基、メタンジイルオキシブタンジイル基、メタンジイルオキシシクロヘキサンジイル基等の1個の−O−を含む基;プロパンジイルオキシエタンジイルオキシエタンジイル基等の2個以上の−O−を含む基などが挙げられる。   Examples of the group in which one or more of a chain hydrocarbon group and an alicyclic hydrocarbon group are combined with -O- include, for example, a methanediyloxy group, an ethanediyloxy group, a propanediyloxy group, and butane. Alkanediyloxy groups such as diyloxy group, pentanediyloxy group, hexanediyloxy group, octanediyloxy group; methanediyloxymethanediyl group, methanediyloxyethanediyl group, methanediyloxy (1,2-propanediyl) A group containing one —O— such as a group, a methanediyloxybutanediyl group, a methanediyloxycyclohexanediyl group; a group containing two or more —O— such as a propanediyloxyethanediyloxyethanediyl group, etc. Can be mentioned.

としては、これらの中で、単結合、メタンジイル基、炭素数2〜4のアルカンジイルオキシ基及び炭素数7〜10のシクロアルカンジイルオキシ基が好ましく、単結合、メタンジイル基、1,2−エタンジイルオキシ基、1,2−プロパンジイルオキシ基及び2,6−ノルボルナンジイルオキシ基がより好ましく、1,2−エタンジイルオキシ基がさらに好ましい。 Among these, R F is preferably a single bond, a methanediyl group, an alkanediyloxy group having 2 to 4 carbon atoms, or a cycloalkanediyloxy group having 7 to 10 carbon atoms. -Ethanediyloxy group, 1,2-propanediyloxy group and 2,6-norbornanediyloxy group are more preferable, and 1,2-ethanediyloxy group is more preferable.

で表される1価の有機基としては、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又はこれらのうちの1種若しくは2種以上と、−O−、−CO−、−OCO−、−COO−、−S−等のヘテロ原子を含む連結基とを組み合わせた基等が挙げられる。これらの基が有する水素原子の一部又は全部は、フッ素原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アミノ基、シアノ基等で置換されていてもよい。 Examples of the monovalent organic group represented by RG include a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, and 6 to 6 carbon atoms. 20 monovalent aromatic hydrocarbon groups or one or more of them and a linking group containing a heteroatom such as -O-, -CO-, -OCO-, -COO-, -S- And a combination of these and the like. Some or all of the hydrogen atoms of these groups may be substituted with a fluorine atom, a hydroxy group, a carboxy group, an amino group, a cyano group, or the like.

としては、水素原子、1価の鎖状炭化水素基、1価の脂環式炭化水素基、1価のフッ素化鎖状炭化水素基、1価のフッ素化脂環式炭化水素基、1価のヒドロキシ鎖状炭化水素基、ヒドロキシビス(パーフルオロアルキル)メチル基を含む基及び1価のラクトン構造を有する基が好ましく、水素原子、メチル基、エチル基、i−プロピル基、n−ブチル基、シクロヘキシルメチル基、ヘキサフルオロ−2−プロピル基、2−ヒドロキシエチル基、ヒドロキシビス(パーフルオロアルキル)ブチル基、ヒドロキシビス(パーフルオロアルキル)メチルノルボルニル基、α−ブチロラクトン−イル基、ノルボルナンラクトン−イル基及びトリフルオロメチルノルボルナンラクトン−イル基がより好ましく、メチル基及びエチル基がさらに好ましい。 R G includes a hydrogen atom, a monovalent chain hydrocarbon group, a monovalent alicyclic hydrocarbon group, a monovalent fluorinated chain hydrocarbon group, a monovalent fluorinated alicyclic hydrocarbon group, A monovalent hydroxy chain hydrocarbon group, a group containing a hydroxybis (perfluoroalkyl) methyl group and a group having a monovalent lactone structure are preferred, and a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, an i-propyl group, an n- Butyl group, cyclohexylmethyl group, hexafluoro-2-propyl group, 2-hydroxyethyl group, hydroxybis (perfluoroalkyl) butyl group, hydroxybis (perfluoroalkyl) methylnorbornyl group, α-butyrolactone-yl group Norbornanelactone-yl group and trifluoromethylnorbornanelactone-yl group are more preferable, and methyl group and ethyl group are more preferable. .

構造単位(II−1b)としては、例えば下記式(2−b−1)〜(2−b−13)で表される構造単位(以下、「構造単位(II−1b−1)〜(II−1b−13)」ともいう)等が挙げられる。   As the structural unit (II-1b), for example, structural units represented by the following formulas (2-b-1) to (2-b-13) (hereinafter referred to as “structural units (II-1b-1) to (II)”) -1b-13) ") and the like.

Figure 2016200761
Figure 2016200761

上記式(2−b−1)〜(2−b−13)中、Rは、上記式(2)と同義である。 In the above formulas (2-b-1) to (2-b-13), R A has the same meaning as the above formula (2).

これらの中で、構造単位(II−1b−1)〜(II−1b−9)、構造単位(II−1b−13)及び構造単位(II−1b−16)が好ましく、構造単位(II−1b−1)及び構造単位(II−1b−2)がより好ましい。   Among these, the structural units (II-1b-1) to (II-1b-9), the structural unit (II-1b-13) and the structural unit (II-1b-16) are preferable, and the structural unit (II- 1b-1) and the structural unit (II-1b-2) are more preferable.

[A]重合体成分における構造単位(II−1)の含有割合の下限としては、[A]重合体成分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%がより好ましく、35モル%がさらに好ましく、45モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、90モル%が好ましく、80モル%がより好ましく、75モル%がさらに好ましく、60モル%が特に好ましい。   [A] The lower limit of the content ratio of the structural unit (II-1) in the polymer component is preferably 10 mol%, more preferably 20 mol% with respect to all the structural units constituting the [A] polymer component. 35 mol% is more preferable, and 45 mol% is particularly preferable. As an upper limit of the said content rate, 90 mol% is preferable, 80 mol% is more preferable, 75 mol% is further more preferable, 60 mol% is especially preferable.

[A]重合体成分が[A1]重合体成分である場合、構造単位(II−1)の含有割合の下限としては、重合体(b)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%がより好ましく、30モル%がさらに好ましく、40モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、100モル%が好ましく、90モル%がより好ましく、80モル%がさらに好ましく、75モル%が特に好ましい。   When the [A] polymer component is the [A1] polymer component, the lower limit of the content ratio of the structural unit (II-1) is 10 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer (b). Is preferable, 20 mol% is more preferable, 30 mol% is further more preferable, and 40 mol% is especially preferable. As an upper limit of the said content rate, 100 mol% is preferable, 90 mol% is more preferable, 80 mol% is further more preferable, 75 mol% is especially preferable.

[A]重合体成分が[A2]重合体成分である場合、構造単位(II−1)の含有割合の下限としては、重合体(c)を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、20モル%がさらに好ましく、30モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、75モル%がより好ましく、70モル%がさらに好ましく、65モル%が特に好ましい。   [A] When the polymer component is the [A2] polymer component, the lower limit of the content ratio of the structural unit (II-1) is 5 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer (c). Is preferable, 10 mol% is more preferable, 20 mol% is further more preferable, and 30 mol% is especially preferable. As an upper limit of the said content rate, 80 mol% is preferable, 75 mol% is more preferable, 70 mol% is further more preferable, 65 mol% is especially preferable.

構造単位(II−1)の含有割合を上記範囲とすることで、上層膜表面の撥水性と欠陥抑制性とを共にさらに高めることができる。   By making the content rate of structural unit (II-1) into the said range, both the water repellency and defect inhibitory property of the upper film surface can be improved further.

(構造単位(II−2))
構造単位(II−2)は、フッ素化アルキル基を含む構造単位である。[A]重合体成分は、構造単位(II−2)を有することで上層膜の撥水性をより高めることができる。
(Structural unit (II-2))
The structural unit (II-2) is a structural unit containing a fluorinated alkyl group. [A] Since the polymer component has the structural unit (II-2), the water repellency of the upper layer film can be further increased.

フッ素化アルキル基としては、例えばフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、フルオロエチル基、ジフルオロエチル基、トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基、フルオロ−n−プロピル基、ジフルオロ−n−プロピル基、トリフルオロ−n−プロピル基、ペンタフルオロ−n−プロピル基、ヘプタフルオロ−n−プロピル基、フルオロ−i−プロピル基、トリフルオロ−i−プロピル基、ヘキサフルオロ−i−プロピル基、フルオロ−n−ブチル基、オクタフルオロ−n−ブチル基、ノナフルオロ−n−ブチル基、ウンデカフルオロ−n−ペンチル基、ヘプタデカフルオロ−n−デシル基等が挙げられる。   Examples of the fluorinated alkyl group include a fluoromethyl group, a difluoromethyl group, a trifluoromethyl group, a fluoroethyl group, a difluoroethyl group, a trifluoroethyl group, a pentafluoroethyl group, a fluoro-n-propyl group, and a difluoro-n-. Propyl group, trifluoro-n-propyl group, pentafluoro-n-propyl group, heptafluoro-n-propyl group, fluoro-i-propyl group, trifluoro-i-propyl group, hexafluoro-i-propyl group, Examples include a fluoro-n-butyl group, an octafluoro-n-butyl group, a nonafluoro-n-butyl group, an undecafluoro-n-pentyl group, and a heptadecafluoro-n-decyl group.

構造単位(II−2)としては、構造単位(II−2)を与える単量体の共重合性の観点から、下記式(3)で表される構造単位(以下、「構造単位(II−2a)」ともいう)が好ましい。   As the structural unit (II-2), from the viewpoint of copolymerization of the monomer that gives the structural unit (II-2), a structural unit represented by the following formula (3) (hereinafter, “structural unit (II- 2a) ") is preferred.

Figure 2016200761
Figure 2016200761

上記式(3)中、Rは、水素原子、メチル基、フッ素原子又はトリフルオロメチル基である。Rは、1価のフッ素化アルキル基である。 In said formula (3), RH is a hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom, or a trifluoromethyl group. R I is a monovalent fluorinated alkyl group.

上記Rとしては、構造単位(I−2a)を与える単量体の共重合性等の観点から、水素原子及びメチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 As said RH , a hydrogen atom and a methyl group are preferable and a methyl group is more preferable from a viewpoint of the copolymerizability of the monomer which gives a structural unit (I-2a).

上記Rで表される1価のフッ素化アルキル基としては、例えば上述のフッ素化アルキル基として例示した基等が挙げられる。 Examples of the monovalent fluorinated alkyl group represented by R I include the groups exemplified as the above-described fluorinated alkyl group.

構造単位(II−2a)としては、例えば下記式(3−1)〜(3−6)で表される構造単位(以下、「構造単位(II−2a−1)〜(II−2a−6)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (II-2a) include structural units represented by the following formulas (3-1) to (3-6) (hereinafter referred to as “structural units (II-2a-1) to (II-2a-6)”. ) ")) And the like.

Figure 2016200761
Figure 2016200761

上記式(3−1)〜(3−6)中、Rは、上記式(3)と同義である。 In the above formulas (3-1) to (3-6), RH is synonymous with the above formula (3).

[A]重合体成分における構造単位(II−2)の含有割合の下限としては、[A]重合体成分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%がより好ましく、30モル%がさらに好ましい。上記含有割合の上限としては、80モルが好ましく、70モル%がより好ましく、60モル%がさらに好ましい。   [A] The lower limit of the content ratio of the structural unit (II-2) in the polymer component is preferably 10 mol%, more preferably 20 mol%, based on all structural units constituting the [A] polymer component. 30 mol% is more preferable. As an upper limit of the said content rate, 80 mol is preferable, 70 mol% is more preferable, and 60 mol% is further more preferable.

[A]重合体成分が[A1]重合体成分である場合、構造単位(II−2)の含有割合の下限としては、重合体(b)を構成する全構造単位に対して、20モル%が好ましく、40モル%がより好ましく、60モル%がさらに好ましい。上記含有割合の上限としては、100モル%が好ましく、90モル%がより好ましく、80モル%がさらに好ましい。   [A] When the polymer component is the [A1] polymer component, the lower limit of the content ratio of the structural unit (II-2) is 20 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer (b). Is preferable, 40 mol% is more preferable, and 60 mol% is further more preferable. As an upper limit of the said content rate, 100 mol% is preferable, 90 mol% is more preferable, and 80 mol% is further more preferable.

[A]重合体成分が[A2]重合体成分である場合、構造単位(II−2)の含有割合の下限としては、重合体(c)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%がより好ましく、30モル%がさらに好ましい。上記含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、70モル%がより好ましく、60モル%がさらに好ましい。   When the [A] polymer component is the [A2] polymer component, the lower limit of the content ratio of the structural unit (II-2) is 10 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer (c). Is preferable, 20 mol% is more preferable, and 30 mol% is further more preferable. As an upper limit of the said content rate, 80 mol% is preferable, 70 mol% is more preferable, and 60 mol% is further more preferable.

構造単位(II−2)の含有割合を上記範囲とすることで、上層膜表面の撥水性をさらに高めることができる。   By making the content rate of structural unit (II-2) into the said range, the water repellency of the surface of an upper layer film | membrane can further be improved.

(構造単位(II−3))
構造単位(II−3)は、基(4)を含む構造単位である。基(4)は、下記式(4)で表されるフッ素化スルホンアミド基である。[A]重合体成分は、構造単位(II−3)を有することで、有機溶媒を含有する現像液への溶解性を向上させることができる。その結果、上層膜表面の撥水性及び欠陥抑制性を共により高めることができる。
(Structural unit (II-3))
The structural unit (II-3) is a structural unit containing the group (4). The group (4) is a fluorinated sulfonamide group represented by the following formula (4). [A] A polymer component can improve the solubility to the developing solution containing an organic solvent by having structural unit (II-3). As a result, the water repellency and defect suppression of the upper layer film surface can both be enhanced.

Figure 2016200761
Figure 2016200761

上記式(4)中、Rは、炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。 In the formula (4), R 3 is a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.

で表される炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基としては、例えば上記Rとして例示したフッ素化炭化水素基と同様の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 3 include the same groups as the fluorinated hydrocarbon group exemplified as R 1 above.

基(4)としては、例えばフルオロメチルスルホンアミド基、ジフルオロメチルスルホンアミド基、トリフルオロメチルスルホンアミド基、ジフルオロエチルスルホンアミド基、トリフルオロエチルスルホンアミド基、ペンタフルオロエチルスルホンアミド基、トリフルオロ−n−プロピルスルホンアミド基、ヘプタフルオロ−n−スルホンアミド基、トリフルオロ−i−プロピルスルホンアミド基、ヘキサフルオロ−i−プロピルスルホンアミド基、ノナフルオロ−n−ブチルスルホンアミド基、ウンデカフルオロ−n−ペンチルスルホンアミド基等が挙げられる。
これらの中で、パーフルオロアルキルスルホンアミド基が好ましく、トリフルオロメチルスルホンアミド基、ペンタフルオロエチルスルホンアミド基、トリフルオロ−n−プロピルスルホンアミド基及びノナフルオロ−n−ブチルスルホンアミド基がより好ましく、トリフルオロメチルスルホンアミド基がさらに好ましい。
Examples of the group (4) include a fluoromethylsulfonamide group, a difluoromethylsulfonamide group, a trifluoromethylsulfonamide group, a difluoroethylsulfonamide group, a trifluoroethylsulfonamide group, a pentafluoroethylsulfonamide group, and a trifluoro- n-propylsulfonamide group, heptafluoro-n-sulfonamide group, trifluoro-i-propylsulfonamide group, hexafluoro-i-propylsulfonamide group, nonafluoro-n-butylsulfonamide group, undecafluoro-n -A pentyl sulfonamide group etc. are mentioned.
Among these, a perfluoroalkylsulfonamide group is preferable, a trifluoromethylsulfonamide group, a pentafluoroethylsulfonamide group, a trifluoro-n-propylsulfonamide group, and a nonafluoro-n-butylsulfonamide group are more preferable, A trifluoromethylsulfonamide group is more preferred.

構造単位(II−3)としては、例えば下記式(4−a)で表される構造単位(以下、「構造単位(II−3a)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (II-3) include a structural unit represented by the following formula (4-a) (hereinafter also referred to as “structural unit (II-3a)”).

Figure 2016200761
Figure 2016200761

上記式(4−a)中、Rは、水素原子、メチル基、フッ素原子又はトリフルオロメチル基である。Rは、2価の連結基である。Rは、上記式(4)と同義である。 In the above formula (4-a), R J represents a hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom or a trifluoromethyl group. RK is a divalent linking group. R 3 has the same meaning as the above formula (4).

としては、構造単位(II−3a)を与える単量体の共重合性等の観点から、水素原子及びメチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 R J is preferably a hydrogen atom or a methyl group, more preferably a methyl group, from the viewpoint of copolymerization of the monomer that gives the structural unit (II-3a).

で表される2価の連結基としては、例えば炭素数1〜6の2価の鎖状炭化水素基、炭素数4〜12の2価の脂環式炭化水素基、炭素数6〜14の2価の芳香族炭化水素基、上記鎖状炭化水素基と−O−とを組み合わせた基、上記鎖状炭化水素基と−O−とを組み合わせた基が有する水素原子をオキソ基で置換した基等が挙げられる。 Examples of the divalent linking group represented by R K, for example, a divalent chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a divalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms, 6 carbon atoms 14 divalent aromatic hydrocarbon group, a group in which the chain hydrocarbon group and —O— are combined, and a hydrogen atom in the group in which the chain hydrocarbon group and —O— are combined is an oxo group. Examples include substituted groups.

炭素数1〜6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、1,2−エタンジイル基、1,1−エタンジイル基、1,3−プロパンジイル基、1,2−プロパンジイル基、1,1−プロパンジイル基、2,2−プロパンジイル基、1,4−プロパンジイル基、1,5−ペンタンジイル基、1,6−ヘキサンジイル基、1−メチル−1,3−プロパンジイル基、2−メチル−1,3−プロパンジイル基、2−メチル−1,2−プロパンジイル基、1−メチル−1,4−ブタンジイル基、2−メチル−1,4−ブタンジイル基等のアルカンジイル基;
1,2−エテンジイル基、1,3−プロペンジイル基、1,2−プロペンジイル基等のアルケンジイル基等が挙げられる。
Examples of the divalent chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms include a methanediyl group, a 1,2-ethanediyl group, a 1,1-ethanediyl group, a 1,3-propanediyl group, and a 1,2-propanediyl group. 1,1-propanediyl group, 2,2-propanediyl group, 1,4-propanediyl group, 1,5-pentanediyl group, 1,6-hexanediyl group, 1-methyl-1,3-propanediyl Group, 2-methyl-1,3-propanediyl group, 2-methyl-1,2-propanediyl group, 1-methyl-1,4-butanediyl group, 2-methyl-1,4-butanediyl group, etc. Diyl group;
Examples include alkenediyl groups such as 1,2-ethenediyl group, 1,3-propenediyl group, and 1,2-propenediyl group.

炭素数4〜12の2価の脂環式炭化水素基としては、例えば1,3−シクロブタンジイル基等のシクロブタンジイル基;1,3−シクロペンタンジイル基等のシクロペンタンジイル基;1,4−シクロヘキサンジイル基、1,2−シクロヘキサンジイル基等のシクロヘキサンジイル基;1,5−シクロオクタンジイル基等のシクロオクタンジイル基などの単環シクロアルカンジイル基;
1,4−ノルボルナンジイル基、2,5−ノルボルナンジイル基等のノルボルナンジイル基、1,3−アダマンタンジイル基、2,4−アダマンタンジイル基等のアダマンタンジイル基等の多環アルカンジイル基等が挙げられる。
Examples of the divalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms include a cyclobutanediyl group such as 1,3-cyclobutanediyl group; a cyclopentanediyl group such as 1,3-cyclopentanediyl group; -Cyclohexanediyl group such as cyclohexanediyl group, 1,2-cyclohexanediyl group; monocyclic cycloalkanediyl group such as cyclooctanediyl group such as 1,5-cyclooctanediyl group;
1,4-norbornanediyl group, norbornanediyl group such as 2,5-norbornanediyl group, polycyclic alkanediyl group such as adamantanediyl group such as 1,3-adamantanediyl group, 2,4-adamantanediyl group, etc. Can be mentioned.

炭素数6〜14の2価の芳香族炭化水素基としては、例えば
ベンゼンジイル基、トルエンジイル基、ナフタレンジイル基等のアレーンジイル基;
ベンゼンジイルメタンジイル基、ナフタレンジイルメタンジイル基等のアレーンジイルアルカンジイル基;
メタンジイルベンゼンジイルメタンジイル基、メタンジイルナフタレンジイルメタンジイル基等のアルカンジイルアレーンジイルアルカンジイル基等が挙げられる。
Examples of the divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms include arenediyl groups such as benzenediyl group, toluenediyl group, naphthalenediyl group;
Arenediylalkanediyl groups such as benzenediylmethanediyl group, naphthalenediylmethanediyl group;
Examples include alkanediylarenediylalkanediyl groups such as methanediylbenzenediylmethanediyl group and methanediylnaphthalenediylmethanediyl group.

鎖状炭化水素基と−O−とを組み合わせた基としては、例えばエタンジイルオキしエタンジイル基、プロパンジイルオキシプロパンジイル基等が挙げられる。   Examples of the group obtained by combining a chain hydrocarbon group and —O— include ethanediyloxy, ethanediyl group, and propanediyloxypropanediyl group.

鎖状炭化水素基と−O−とを組み合わせた基が有する水素原子をオキソ基で置換した基としては、例えばメタンジイルカルボニルメタンジイルカルボニルオキシエタンジイル基、エタンジイルカルボニルメタンジイルカルボニルオキシプロパンジイル基等が挙げられる。   Examples of the group obtained by substituting a hydrogen atom of a group in which a chain hydrocarbon group and —O— are combined with an oxo group include a methanediylcarbonylmethanediylcarbonyloxyethanediyl group and an ethanediylcarbonylmethanediylcarbonyloxypropanediyl group. Etc.

としては、これらの中で、炭素数1〜3の2価の鎖状炭化水素基、炭素数5〜8の2価の脂環式炭化水素基及び炭素数6〜10の芳香族炭化水素基が好ましく、1,2−エタンジイル基、1,3−プロパンジイル基、1,6−シクロヘキサンジイル基及びメタンジイルベンゼンジイルメタンジイル基がより好ましく、1,2−エタンジイル基がさらに好ましい。 The R K, among these, a divalent chain hydrocarbon group, an aromatic divalent alicyclic hydrocarbon group and C6-10 C5-8 1 to 3 carbon atoms carbide A hydrogen group is preferable, 1,2-ethanediyl group, 1,3-propanediyl group, 1,6-cyclohexanediyl group and methanediylbenzenediylmethanediyl group are more preferable, and 1,2-ethanediyl group is more preferable.

構造単位(II−3a)としては、例えば下記式(4−a−1)〜(4−a−7)で表される構造単位(以下、「構造単位(II−3a−1)〜(II−3a−7)」ともいう)等が挙げられる。   As the structural unit (II-3a), for example, structural units represented by the following formulas (4-a-1) to (4-a-7) (hereinafter referred to as “structural units (II-3a-1) to (II) -3a-7) ”) and the like.

Figure 2016200761
Figure 2016200761

上記式(4−a−1)〜(4−a−7)中、Rは、上記式(4−a)と同義である。 In the above formulas (4-a-1) to (4-a-7), R J has the same meaning as the above formula (4-a).

これらの中で、構造単位(II−3a−1)〜(II−3a−4)が好ましく、構造単位(II−3a−1)〜(II−3a−3)がより好ましく、構造単位(II−3a−1)がさらに好ましい。   Among these, the structural units (II-3a-1) to (II-3a-4) are preferable, the structural units (II-3a-1) to (II-3a-3) are more preferable, and the structural unit (II -3a-1) is more preferred.

[A]重合体成分における構造単位(II−3)の含有割合の下限としては、[A]重合体成分を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましい。上記含有割合の上限としては、90モル%が好ましく、70モル%がより好ましい。   [A] The lower limit of the content ratio of the structural unit (II-3) in the polymer component is preferably 5 mol% and more preferably 10 mol% with respect to all the structural units constituting the [A] polymer component. . As an upper limit of the said content rate, 90 mol% is preferable and 70 mol% is more preferable.

[A]重合体成分が[A1]重合体成分である場合、構造単位(II−3)の含有割合の下限としては、重合体(b)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。   When the [A] polymer component is the [A1] polymer component, the lower limit of the content ratio of the structural unit (II-3) is 10 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer (b). Is preferable, 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.

[A2]重合体成分における構造単位(II−3)の含有割合の下限としては、重合体(c)を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましい。上記含有割合の上限としては、90モル%が好ましく、70モル%がより好ましい。   [A2] The lower limit of the content ratio of the structural unit (II-3) in the polymer component is preferably 5 mol% and more preferably 10 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer (c). As an upper limit of the said content rate, 90 mol% is preferable and 70 mol% is more preferable.

構造単位(II−3)の含有割合を上記範囲とすることで、当該ネガ型レジストパターン形成方法によれば、上層膜表面の撥水性と現像欠陥抑制性とを共にさらに高めることができる。   By making the content rate of structural unit (II-3) into the said range, according to the said negative resist pattern formation method, both the water repellency and development defect inhibitory property of an upper layer film surface can be improved further.

(他のフッ素原子を含む構造単位)
[A]重合体成分は、構造単位(II)として、構造単位(II−1)〜(II−3)以外の他のフッ素原子を含む構造単位を有していてもよい。他のフッ素原子を含む構造単位としては、例えばフッ素化芳香族炭化水素基を含む構造単位等が挙げられる。他のフッ素原子を含む構造単位の含有割合の上限としては、[A]重合体成分を構成する全構造単位に対して、20モル%が好ましく、10モル%がより好ましい。
(Structural units containing other fluorine atoms)
[A] The polymer component may have a structural unit containing a fluorine atom other than the structural units (II-1) to (II-3) as the structural unit (II). Examples of the structural unit containing another fluorine atom include a structural unit containing a fluorinated aromatic hydrocarbon group. As an upper limit of the content rate of the structural unit containing another fluorine atom, 20 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer component, and 10 mol% is more preferable.

[A]重合体成分における構造単位(II)の含有割合の下限としては、[A]重合体成分を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、70モル%が好ましく、60モル%がより好ましく、50モル%がさらに好ましく、40モル%が特に好ましい。   [A] The lower limit of the content ratio of the structural unit (II) in the polymer component is preferably 5 mol%, more preferably 10 mol%, based on all structural units constituting the [A] polymer component, 15 More preferred is mol%, and particularly preferred is 20 mol%. As an upper limit of the said content rate, 70 mol% is preferable, 60 mol% is more preferable, 50 mol% is further more preferable, 40 mol% is especially preferable.

[A]重合体成分が[A1]重合体成分である場合、構造単位(II)の含有割合の下限としては、重合体(b)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%がより好ましく、30モル%がさらに好ましく、40モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、100モル%が好ましく、90モル%がより好ましく、80モル%がさらに好ましく、70モル%が特に好ましい。   [A] When the polymer component is the [A1] polymer component, the lower limit of the content ratio of the structural unit (II) is preferably 10 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer (b). , 20 mol% is more preferable, 30 mol% is more preferable, and 40 mol% is particularly preferable. As an upper limit of the said content rate, 100 mol% is preferable, 90 mol% is more preferable, 80 mol% is further more preferable, 70 mol% is especially preferable.

[A]重合体成分が[A2]重合体成分である場合、構造単位(II)の含有割合の下限としては、重合体(c)を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、70モル%が好ましく、60モル%がより好ましく、50モル%がさらに好ましく、40モル%が特に好ましい。   [A] When the polymer component is the [A2] polymer component, the lower limit of the content ratio of the structural unit (II) is preferably 5 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer (c). 10 mol% is more preferable, 15 mol% is further more preferable, and 20 mol% is especially preferable. As an upper limit of the said content rate, 70 mol% is preferable, 60 mol% is more preferable, 50 mol% is further more preferable, 40 mol% is especially preferable.

構造単位(II)の含有割合を上記範囲とすることで、当該ネガ型レジストパターン形成方法によれば、上層膜表面の撥水性と現像欠陥抑制性とを共にさらに高めることができる。   By making the content rate of structural unit (II) into the said range, according to the said negative resist pattern formation method, both the water repellency of the upper film surface and development defect inhibitory property can be improved further.

[他の構造単位]
他の構造単位としては、例えばカルボキシ基、スルホ基又はこれらの組み合わせを含む構造単位(III)、下記式(8)で表される基を含む構造単位(IV)、塩基性基を含む構造単位及び酸の作用により塩基性基を生じる基を含む構造単位(V)、ラクトン構造、環状カーボネート構造、スルトン構造又はこれらの組み合わせを含む構造単位(VI)等が挙げられる。
[Other structural units]
Examples of other structural units include a structural unit (III) containing a carboxy group, a sulfo group or a combination thereof, a structural unit (IV) containing a group represented by the following formula (8), and a structural unit containing a basic group And a structural unit (V) containing a group that generates a basic group by the action of an acid, a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure, or a structural unit (VI) containing a combination thereof.

(構造単位(III))
構造単位(III)は、カルボキシ基、スルホ基又はこれらの組み合わせを含む構造単位である。
(Structural unit (III))
The structural unit (III) is a structural unit containing a carboxy group, a sulfo group, or a combination thereof.

カルボキシ基を含む構造単位(以下、「構造単位(III−1)」ともいう)としては、例えば下記式(5−1)〜(5−3)で表される構造単位(以下、「構造単位(III−1−1)〜(III−1−3)」等が挙げられる。   Examples of the structural unit containing a carboxy group (hereinafter also referred to as “structural unit (III-1)”) include structural units represented by the following formulas (5-1) to (5-3) (hereinafter referred to as “structural units”). (III-1-1) to (III-1-3) "and the like.

Figure 2016200761
Figure 2016200761

上記式(5−1)〜(5−3)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。
上記式(5−1)及び(5−2)中、Rc1及びRc2は、それぞれ独立して、炭素数1〜6の直鎖状若しくは分岐状の2価の炭化水素基、炭素数4〜12の2価の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜12の2価の芳香族炭化水素基である。
In the above formulas (5-1) to (5-3), R ″ represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
In the above formulas (5-1) and (5-2), R c1 and R c2 each independently represent a linear or branched divalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or 4 carbon atoms. Or a divalent alicyclic hydrocarbon group having 12 to 12 carbon atoms or a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms.

c1及びRc2で表される炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状の2価の炭化水素基、炭素数4〜12の2価の脂環式炭化水素基、及び炭素数6〜12の2価の芳香族炭化水素基としては、後述する式(6)のLの例と同じものが挙げられる。 C 1-6 linear or branched divalent hydrocarbon group represented by R c1 and R c2 , C 4-12 divalent alicyclic hydrocarbon group, and C 6-6 Examples of the divalent aromatic hydrocarbon group of 12 include the same as those of L 2 in formula (6) described later.

構造単位(III−1−1)としては、例えば下記式(5−1−1)及び(5−1−2)で表される構造単位が、構造単位(III−1−2)としては、下記式(5−1−3)で表される構造単位が、構造単位(III−1−3)としては、下記式(5−2−1)及び(5−2−2)で表される構造単位がそれぞれ挙げられる。   As the structural unit (III-1-1), for example, the structural unit represented by the following formulas (5-1-1) and (5-1-2) may be used as the structural unit (III-1-2): The structural unit represented by the following formula (5-1-3) is represented by the following formulas (5-2-1) and (5-2-2) as the structural unit (III-1-3). Each structural unit may be mentioned.

Figure 2016200761
Figure 2016200761

上記式(5−1−1)〜(5−2−2)中、R”は、上記式(5−1)〜(5−3)と同義である。   In the above formulas (5-1-1) to (5-2-2), R ″ has the same meaning as the above formulas (5-1) to (5-3).

スルホ基を含む構造単位(以下、「構造単位(III−2)」ともいう)としては、例えば下記式(6)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit containing a sulfo group (hereinafter, also referred to as “structural unit (III-2)”) include a structural unit represented by the following formula (6).

Figure 2016200761
Figure 2016200761

上記式(6)中、Rは、水素原子、メチル基、フッ素原子又はトリフルオロメチル基である。Lは、単結合、酸素原子、硫黄原子、炭素数1〜6の2価の直鎖状若しくは分岐状の炭化水素基、炭素数4〜12の2価の脂環式炭化水素基、炭素数6〜12の2価の芳香族炭化水素基又は−C(=O)−X−R−基である。Xは、酸素原子、硫黄原子又はNH基である。Rは、単結合、炭素数1〜6の2価の直鎖状若しくは分岐状の炭化水素基、炭素数4〜12の2価の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜12の2価の芳香族炭化水素基である。 In the above formula (6), R W is a hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom or a trifluoromethyl group. L 2 is a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent linear or branched hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a divalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms, carbon number 6-12 divalent aromatic hydrocarbon group or -C (= O) -X-R a - a group. X is an oxygen atom, a sulfur atom or an NH group. R a is a single bond, a divalent linear or branched hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a divalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms, or 2 having 6 to 12 carbon atoms. Valent aromatic hydrocarbon group.

及びRで表される炭素数1〜6の2価の直鎖状若しくは分岐状の炭化水素基としては、飽和炭化水素基が好ましく、例えば、メチレン基、エチレン基、1,3−プロピレン基、1,2−プロピレン基、1,1−プロピレン基、2,2−プロピレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、1−メチル−1,3−プロピレン基、2−メチル−1,3−プロピレン基、2−メチル−1,2−プロピレン基、1−メチル−1,4−ブチレン基、2−メチル−1,4−ブチレン基等が挙げられる。 Examples of the divalent linear or branched hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by L 2 and R a, is preferably a saturated hydrocarbon group such as methylene group, ethylene group, 1,3 Propylene group, 1,2-propylene group, 1,1-propylene group, 2,2-propylene group, tetramethylene group, pentamethylene group, hexamethylene group, 1-methyl-1,3-propylene group, 2-methyl Examples include -1,3-propylene group, 2-methyl-1,2-propylene group, 1-methyl-1,4-butylene group, 2-methyl-1,4-butylene group and the like.

及びRで表される炭素数4〜12の2価の脂環式炭化水素基としては、単環式でも多環式でもよく、多環式においては架橋構造を有していてもよい。単環式炭化水素基としては、例えば、1,3−シクロブチレン基等のシクロブチレン基、1,3−シクロペンチレン基等のシクロペンチレン基、1,4−シクロヘキシレン基等のシクロヘキシレン基、1,5−シクロオクチレン基等のシクロオクチレン基等が挙げられる。多環式炭化水素基としては、例えば、2〜4員環を有する炭化水素基が挙げられ、1,4−ノルボルニレン基、2,5−ノルボルニレン基等のノルボルニレン基、1,5−アダマンチレン基、2,6−アダマンチレン基等のアダマンチレン基等が挙げられる。 Examples of the divalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms represented by L 2 and R a, may be either monocyclic or polycyclic, in the polycyclic have a crosslinked structure Good. Examples of the monocyclic hydrocarbon group include cyclobutylene groups such as 1,3-cyclobutylene groups, cyclopentylene groups such as 1,3-cyclopentylene groups, and cyclohexylene groups such as 1,4-cyclohexylene groups. Group, a cyclooctylene group such as a 1,5-cyclooctylene group, and the like. Examples of the polycyclic hydrocarbon group include a hydrocarbon group having a 2- to 4-membered ring, a norbornylene group such as a 1,4-norbornylene group and a 2,5-norbornylene group, and a 1,5-adamantylene group. And adamantylene groups such as 2,6-adamantylene group.

及びRで表される炭素数6〜12の2価の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニレン基、トリレン基等のアリーレン基等が挙げられる。なお、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基は、環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造を含んでいてもよい。 Examples of the divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms represented by L 2 and R a, for example, a phenylene group, such as an arylene group such as a tolylene group. In addition, the alicyclic hydrocarbon group and the aromatic hydrocarbon group do not need to be constituted only by a ring structure, and a part thereof may include a chain structure.

として、単結合、炭素数1〜6の2価の直鎖状若しくは分岐状の炭化水素基、炭素数6〜12の2価の芳香族炭化水素、又はRが炭素数1〜6の2価の直鎖状若しくは分岐状の炭化水素基である−C(=O)−NH−Rが好ましく、単結合、メチレン基、フェニレン基、−C(=O)−NH−C(CH−CH−がより好ましい。 L 2 is a single bond, a divalent linear or branched hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a divalent aromatic hydrocarbon having 6 to 12 carbon atoms, or Ra has 1 to 6 carbon atoms. divalent -C (= O) -NH-R a is preferably a straight-chain or branched hydrocarbon group, a single bond, a methylene group, a phenylene group, -C (= O) -NH- C ( CH 3 ) 2 —CH 2 — is more preferred.

構造単位(III−2)としては、例えば、下記式(6−1)〜(6−4)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (III-2) include structural units represented by the following formulas (6-1) to (6-4).

Figure 2016200761
Figure 2016200761

上記式(6−1)〜(6−4)中、Rは、上記式(6)と同義である。 In the above formula (6-1) ~ (6-4), R W is as defined in the above formula (6).

構造単位(III)としては、[A]重合体成分の現像液への溶解性をより適度に調整できる観点から、構造単位(III−1)が好ましい。   As the structural unit (III), the structural unit (III-1) is preferable from the viewpoint that the solubility of the [A] polymer component in the developer can be adjusted more appropriately.

[A]重合体成分が構造単位(III)を有する場合、構造単位(III)の含有割合の下限としては、[A]重合体成分を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、70モル%が好ましく、60モル%がより好ましく、50モル%がさらに好ましく、40モル%が特に好ましい。   [A] When the polymer component has the structural unit (III), the lower limit of the content ratio of the structural unit (III) is preferably 5 mol% with respect to all the structural units constituting the [A] polymer component. 10 mol% is more preferable, 15 mol% is further more preferable, and 20 mol% is especially preferable. As an upper limit of the said content rate, 70 mol% is preferable, 60 mol% is more preferable, 50 mol% is further more preferable, 40 mol% is especially preferable.

[A]重合体成分が[A1]重合体成分である場合、構造単位(III)の含有割合の下限としては、重合体(a)を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、50モル%が好ましく、40モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましく、25モル%が特に好ましい。また、構造単位(III)の含有割合の下限としては、重合体(b)を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、50モル%が好ましく、40モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましく、25モル%が特に好ましい。   [A] When the polymer component is the [A1] polymer component, the lower limit of the content ratio of the structural unit (III) is preferably 5 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer (a). 10 mol% is more preferable, 15 mol% is further more preferable, and 20 mol% is especially preferable. As an upper limit of the said content rate, 50 mol% is preferable, 40 mol% is more preferable, 30 mol% is further more preferable, 25 mol% is especially preferable. Moreover, as a minimum of the content rate of structural unit (III), 5 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a polymer (b), 10 mol% is more preferable, 15 mol% is further more preferable, 20 mol% is particularly preferred. As an upper limit of the said content rate, 50 mol% is preferable, 40 mol% is more preferable, 30 mol% is further more preferable, 25 mol% is especially preferable.

[A]重合体成分が[A2]重合体成分である場合、構造単位(III)の含有割合の下限としては、重合体(c)を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、50モル%が好ましく、40モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましく、25モル%が特に好ましい。   [A] When the polymer component is the [A2] polymer component, the lower limit of the content ratio of the structural unit (III) is preferably 5 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer (c). 10 mol% is more preferable, 15 mol% is further more preferable, and 20 mol% is especially preferable. As an upper limit of the said content rate, 50 mol% is preferable, 40 mol% is more preferable, 30 mol% is further more preferable, 25 mol% is especially preferable.

(構造単位(IV))
構造単位(IV)は、下記式(7)で表される基(以下、「基(7)」ともいう)を含む構造単位である。上層膜形成用組成物(I)は、[A]重合体成分が構造単位(IV)を有することで、より現像欠陥の少ないレジストパターンを形成することができる。
(Structural unit (IV))
The structural unit (IV) is a structural unit containing a group represented by the following formula (7) (hereinafter also referred to as “group (7)”). The composition (I) for forming the upper layer film can form a resist pattern with fewer development defects because the [A] polymer component has the structural unit (IV).

Figure 2016200761
Figure 2016200761

上記式(7)中、Rは、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、アルキル基、1価の脂環式炭化水素基、アルコキシ基、アシル基、アラルキル基又はアリール基である。上記アルキル基、脂環式炭化水素基、アルコキシ基、アシル基、アラルキル基及びアリール基が有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。Rは、−C(=O)−R、−S(=O)−R、−R−CN又は−R−NOである。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、フッ素化アルキル基、1価の脂環式炭化水素基、アルコキシ基、シアノ基、シアノメチル基、アラルキル基又はアリール基である。但し、R又はRとRとが互いに結合して環構造を形成していてもよい。R及びRは、それぞれ独立して、単結合、メチレン基又は炭素数2〜5のアルキレン基である。 In the above formula (7), R 4 is a hydrogen atom, a halogen atom, a nitro group, an alkyl group, a monovalent alicyclic hydrocarbon group, an alkoxy group, an acyl group, an aralkyl group or an aryl group. Some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group, alicyclic hydrocarbon group, alkoxy group, acyl group, aralkyl group and aryl group may be substituted. R 5 is —C (═O) —R 6 , —S (═O) 2 —R 7 , —R 8 —CN or —R 9 —NO 2 . R 6 and R 7 are each independently a hydrogen atom, alkyl group, fluorinated alkyl group, monovalent alicyclic hydrocarbon group, alkoxy group, cyano group, cyanomethyl group, aralkyl group or aryl group. However, R 6 or R 7 and R 4 may be bonded to each other to form a ring structure. R 8 and R 9 are each independently a single bond, a methylene group or an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms.

で表されるハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。この中で、フッ素原子及び塩素原子が好ましい。 Examples of the halogen atom represented by R 4 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Among these, a fluorine atom and a chlorine atom are preferable.

で表されるアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基等の直鎖状のアルキル基;i−プロピル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等の分岐状のアルキル基等が挙げられる。アルキル基としては、炭素数1〜20のアルキル基が好ましい。 Examples of the alkyl group represented by R 4 include linear alkyl groups such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an n-butyl group; an i-propyl group, an i-butyl group, and a sec-butyl group. And a branched alkyl group such as t-butyl group. As an alkyl group, a C1-C20 alkyl group is preferable.

で表される1価の脂環式炭化水素基としては、例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基等の単環の脂環式炭化水素基;アダマンチル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基等の多環の脂環式炭化水素基等が挙げられる。脂環式炭化水素基としては、炭素数3〜20の脂環式炭化水素基が好ましい。 Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group represented by R 4 include monocyclic alicyclic hydrocarbon groups such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group; and many examples such as an adamantyl group, a norbornyl group, and a tetracyclodecanyl group. And ring alicyclic hydrocarbon groups. As an alicyclic hydrocarbon group, a C3-C20 alicyclic hydrocarbon group is preferable.

で表されるアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基等が挙げられる。アルコキシ基としては、炭素数1〜20のアルコキシ基が好ましい。 Examples of the alkoxy group represented by R 4 include a methoxy group and an ethoxy group. As an alkoxy group, a C1-C20 alkoxy group is preferable.

で表されるアシル基としては、例えばアセチル基、プロピオニル基等が挙げられる。アシル基としては、炭素数2〜20のアシル基が好ましい。 Examples of the acyl group represented by R 4 include an acetyl group and a propionyl group. As the acyl group, an acyl group having 2 to 20 carbon atoms is preferable.

で表されるアラルキル基としては、例えばベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等が挙げられる。アラルキル基としては、炭素数7〜12のアラルキル基が好ましい。 Examples of the aralkyl group represented by R 4 include a benzyl group, a phenethyl group, and a naphthylmethyl group. As the aralkyl group, an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms is preferable.

で表されるアリール基としては、例えばフェニル基、トリル基、ジメチルフェニル基、2,4,6−トリメチルフェニル基、ナフチル基等が挙げられる。アリール基としては、炭素数6〜10のアリール基が好ましい。 Examples of the aryl group represented by R 4 include a phenyl group, a tolyl group, a dimethylphenyl group, a 2,4,6-trimethylphenyl group, and a naphthyl group. As the aryl group, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms is preferable.

で表されるアルキル基、1価の脂環式炭化水素基、アルコキシ基、アシル基、アラルキル基及びアリール基が有していてもよい置換基としては、例えばフッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシル基、ニトロ基、シアノ基等が挙げられる。 Examples of the substituent that the alkyl group, monovalent alicyclic hydrocarbon group, alkoxy group, acyl group, aralkyl group and aryl group represented by R 4 may have include a fluorine atom and a chlorine atom. A halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a cyano group, etc. are mentioned.

としては、上層膜形成用組成物(I)から形成される上層膜の現像液溶解性と剥がれ耐性とをバランスさせる観点から、この中でも、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基及び炭素数2〜5のアシル基が好ましく、水素原子、メチル基、エチル基及びアセチル基がさらに好ましい。 As R 4 , among these, from the viewpoint of balancing the developer solubility and the peel resistance of the upper layer film formed from the upper layer film-forming composition (I), among them, a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, A C1-C5 alkoxy group and a C2-C5 acyl group are preferable, and a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, and an acetyl group are more preferable.

が−C(=O)−R及び−S(=O)−Rの場合、R及びRで表されるアルキル基、1価の脂環式炭化水素基、アルコキシ基、アラルキル基及びアリール基としては、例えば上記Rの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。また、R及びRで表されるフッ素化アルキル基としては、例えば上記Rのアルキル基として例示した基の水素原子の少なくとも1つがフッ素原子で置換された基等が挙げられる。これらの中でも、R及びRとしては、水素原子及びアルキル基が好ましく、水素原子、メチル基及びエチル基がより好ましい。 When R 5 is —C (═O) —R 6 and —S (═O) 2 —R 7 , an alkyl group represented by R 6 and R 7 , a monovalent alicyclic hydrocarbon group, an alkoxy group Examples of the aralkyl group and aryl group include the same groups as those exemplified as the respective groups for R 4 . Examples of the fluorinated alkyl group represented by R 6 and R 7 include groups in which at least one of the hydrogen atoms exemplified as the alkyl group for R 4 is substituted with a fluorine atom. Among these, as R 6 and R 7 , a hydrogen atom and an alkyl group are preferable, and a hydrogen atom, a methyl group, and an ethyl group are more preferable.

又はRとRとが互いに結合して形成する環構造を含む基としては、R又はRとRとがそれぞれ結合する炭素原子を含み、かつオキソ基を有する炭素数5〜12の2価の脂環式炭化水素基が好ましい。 The group containing a ring structure formed by bonding R 6 or R 7 and R 4 to each other contains a carbon atom to which R 6 or R 7 and R 4 are bonded, and has 5 carbon atoms having an oxo group. ~ 12 divalent alicyclic hydrocarbon groups are preferred.

が、−R−CN及び−R−NOの場合、R及びRとしては、単結合、メタンジイル基及びエタンジイル基が好ましい。 When R 5 is —R 8 —CN and —R 9 —NO 2 , R 8 and R 9 are preferably a single bond, a methanediyl group or an ethanediyl group.

基(7)としては、下記式(7−1)〜(7−8)で表される基(以下、「基(7−1)〜(7−8)」ともいう)が好ましい。   As the group (7), groups represented by the following formulas (7-1) to (7-8) (hereinafter also referred to as “groups (7-1) to (7-8)”) are preferable.

Figure 2016200761
Figure 2016200761

上記式(7−1)〜(7−8)中、*は結合部位を示す。   In the above formulas (7-1) to (7-8), * represents a binding site.

構造単位(IV)としては、例えば基(7)を有する(メタ)アクリル酸エステル誘導体、(メタ)アクリルアミド誘導体、ビニルエーテル誘導体、オレフィン誘導体、スチレン誘導体に由来する構造単位等が挙げられる。この中で、構造単位(III)を与える単量体の共重合性の観点から、基(7)を有する(メタ)アクリル酸エステル誘導体由来の構造単位が好ましい。すなわち、構造単位(IV)としては、下記式(7−a)で表される構造単位(以下、「構造単位(IV−a)」ともいう)が好ましい。   Examples of the structural unit (IV) include a structural unit derived from a (meth) acrylic acid ester derivative having a group (7), a (meth) acrylamide derivative, a vinyl ether derivative, an olefin derivative, and a styrene derivative. In this, the structural unit derived from the (meth) acrylic acid ester derivative which has group (7) from a copolymerizable viewpoint of the monomer which gives structural unit (III) is preferable. That is, as the structural unit (IV), a structural unit represented by the following formula (7-a) (hereinafter also referred to as “structural unit (IV-a)”) is preferable.

Figure 2016200761
Figure 2016200761

上記式(7−a)中、Rは、水素原子、メチル基、フッ素原子又はトリフルオロメチル基である。Rは、(m+1)価の連結基である。R及びRは、上記式(7)と同義である。mは、1〜3の整数である。R及びRがそれぞれ複数の場合、複数のR及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。 In the above formula (7-a), R S represents a hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom or a trifluoromethyl group. R T is a (m + 1) -valent linking group. R 4 and R 5 are as defined in the above formula (7). m is an integer of 1-3. When R 4 and R 5 is plural, respectively, it may be different in each of a plurality of R 4 and R 5 are the same.

としては、構造単位(7−a)を与える単量体の共重合性等の観点から、水素原子及びメチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 As RS , a hydrogen atom and a methyl group are preferable, and a methyl group is more preferable, from the viewpoint of copolymerization of the monomer that gives the structural unit (7-a).

で表される(m+1)価の連結基としては、例えば2価の連結基(nが1の場合)としては、アルカンジイル基、2価の脂環式炭化水素基、アルケンジイル基、アレーンジイル基等が挙げられる。なお、これらの基が有する水素原子の一部又は全部は、フッ素原子や塩素原子等のハロゲン原子、シアノ基等で置換されていてもよい。 As the (m + 1) -valent linking group represented by RT , for example, as a divalent linking group (when n is 1), an alkanediyl group, a divalent alicyclic hydrocarbon group, an alkenediyl group, an arenediyl group Groups and the like. Note that some or all of the hydrogen atoms contained in these groups may be substituted with a halogen atom such as a fluorine atom or a chlorine atom, a cyano group, or the like.

アルカンジイル基としては、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、ブタンジイル基、ヘキサンジイル基、オクタンジイル基等が挙げられる。アルカンジイル基としては、炭素数1〜8のアルカンジイル基が好ましい。   Examples of the alkanediyl group include a methanediyl group, an ethanediyl group, a propanediyl group, a butanediyl group, a hexanediyl group, and an octanediyl group. As the alkanediyl group, an alkanediyl group having 1 to 8 carbon atoms is preferable.

2価の脂環式炭化水素基としては、例えばシクロペンタンジイル基、シクロヘキサンジイル基等の単環の脂環式炭化水素基;ノルボルナンジイル基、アダマンタンジイル基等の多環の脂環式炭化水素等が挙げられる。2価の脂環式炭化水素基としては、炭素数5〜12の脂環式炭化水素基が好ましい。   Examples of the divalent alicyclic hydrocarbon group include monocyclic alicyclic hydrocarbon groups such as cyclopentanediyl group and cyclohexanediyl group; polycyclic alicyclic hydrocarbons such as norbornanediyl group and adamantanediyl group Etc. As a bivalent alicyclic hydrocarbon group, a C5-C12 alicyclic hydrocarbon group is preferable.

アルケンジイル基としては、例えばエテンジイル基、プロペンジイル基、ブテンジイル基等が挙げられる。アルケンジイル基としては、炭素数2〜6のアルケンジイル基が好ましい。   Examples of the alkenediyl group include an ethenediyl group, a propenediyl group, and a butenediyl group. The alkenediyl group is preferably an alkenediyl group having 2 to 6 carbon atoms.

アレーンジイル基としては、例えばフェニレン基、トリレン基、ナフチレン基等が挙げられる。アレーンジイル基としては、炭素数6〜15のアレーンジイル基が好ましい。   Examples of the arenediyl group include a phenylene group, a tolylene group, and a naphthylene group. As the arenediyl group, an arenediyl group having 6 to 15 carbon atoms is preferable.

これらのうち、Rとしては、アルカンジイル基、2価の脂環式炭化水素基が好ましく、炭素数1〜4のアルカンジイル基、炭素数6〜11の2価の脂環式炭化水素基がより好ましい。Rが2価の脂環式炭化水素基である場合は、得られる上層膜の撥水性を高めることができる観点から好ましい。 Among these, as RT , an alkanediyl group, a divalent alicyclic hydrocarbon group is preferable, an alkanediyl group having 1 to 4 carbon atoms, and a divalent alicyclic hydrocarbon group having 6 to 11 carbon atoms. Is more preferable. When RT is a divalent alicyclic hydrocarbon group, it is preferable from the viewpoint of improving the water repellency of the resulting upper layer film.

構造単位(IV−a)としては、下記式(7−a−1)〜(7−a−8)で表される構造単位(以下「構造単位(IV−a−1)〜(IV−a−8)」ともいう)が好ましい。   As the structural unit (IV-a), structural units represented by the following formulas (7-a-1) to (7-a-8) (hereinafter referred to as “structural units (IV-a-1) to (IV-a)”). −8) ”) is preferred.

Figure 2016200761
Figure 2016200761

上記式(7−a−1)〜(7−a−8)中、Rは、上記式(7−a)と同義である。 In the above formulas (7-a-1) to (7-a-8), R S has the same meaning as the above formula (7-a).

[A]重合体成分が構造単位(IV)を有する場合、構造単位(IV)の含有割合の下限としては、[A]重合体成分を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、70モル%が好ましく、60モル%がより好ましく、50モル%がさらに好ましく、40モル%が特に好ましい。   [A] When the polymer component has a structural unit (IV), the lower limit of the content ratio of the structural unit (IV) is preferably 5 mol% with respect to all the structural units constituting the [A] polymer component. 10 mol% is more preferable, 15 mol% is further more preferable, and 20 mol% is especially preferable. As an upper limit of the said content rate, 70 mol% is preferable, 60 mol% is more preferable, 50 mol% is further more preferable, 40 mol% is especially preferable.

[A]重合体成分が[A1]重合体成分である場合、構造単位(IV)の含有割合の下限としては、重合体(a)を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、50モル%が好ましく、40モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましく、25モル%が特に好ましい。また、上記含有割合の下限としては、重合体(b)を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、50モル%が好ましく、40モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましく、25モル%が特に好ましい。   [A] When the polymer component is the [A1] polymer component, the lower limit of the content ratio of the structural unit (IV) is preferably 5 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer (a). 10 mol% is more preferable, 15 mol% is further more preferable, and 20 mol% is especially preferable. As an upper limit of the said content rate, 50 mol% is preferable, 40 mol% is more preferable, 30 mol% is further more preferable, 25 mol% is especially preferable. Moreover, as a minimum of the said content rate, 5 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a polymer (b), 10 mol% is more preferable, 15 mol% is further more preferable, and 20 mol% is especially preferable. preferable. As an upper limit of the said content rate, 50 mol% is preferable, 40 mol% is more preferable, 30 mol% is further more preferable, 25 mol% is especially preferable.

[A]重合体成分が[A2]重合体成分である場合、構造単位(IV)の含有割合の下限としては、重合体(c)を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、50モル%が好ましく、40モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましく、25モル%が特に好ましい。   [A] When the polymer component is the [A2] polymer component, the lower limit of the content ratio of the structural unit (IV) is preferably 5 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer (c). 10 mol% is more preferable, 15 mol% is further more preferable, and 20 mol% is especially preferable. As an upper limit of the said content rate, 50 mol% is preferable, 40 mol% is more preferable, 30 mol% is further more preferable, 25 mol% is especially preferable.

構造単位(IV)の含有割合を上記範囲とすることで、さらに現像欠陥の少ないレジストパターンを形成することができる。   By making the content rate of structural unit (IV) into the said range, a resist pattern with few development defects can be formed.

(構造単位(V))
構造単位(V)は、塩基性基を含む構造単位、酸の作用により塩基性基を生じる基を含む構造単位又はこれらの組み合わせである。[A]重合体成分が構造単位(V)を有することで、塩基性基の作用により、脱保護(酸解離性基の解離による酸性基の発生)が抑制され、その結果、レジスト膜の露光部において膜減りを抑制することができる。
(Structural unit (V))
The structural unit (V) is a structural unit containing a basic group, a structural unit containing a group that generates a basic group by the action of an acid, or a combination thereof. [A] Since the polymer component has the structural unit (V), deprotection (generation of acidic groups due to dissociation of acid dissociable groups) is suppressed by the action of the basic group, and as a result, exposure of the resist film The film loss can be suppressed at the portion.

塩基性基としては、塩基性を有する基である限り特に限定されないが、例えばアミノ基、モノ炭化水素基置換アミノ基、ジ炭化水素基置換アミノ基、環状アミノ基、アミド基等が挙げられる。   The basic group is not particularly limited as long as it is a basic group, and examples thereof include an amino group, a monohydrocarbon group-substituted amino group, a dihydrocarbon group-substituted amino group, a cyclic amino group, and an amide group.

モノ炭化水素基置換アミノ基としては、例えば
メチルアミノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ基等のモノアルキルアミノ基;
シクロペンチルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基等のモノシクロアルキルアミノ基;
フェニルアミノ基、ナフチルアミノ基等のモノアリールアミノ基;
ベンジルアミノ基、フェネチルアミノ基等のモノアラルキルアミノ基等が挙げられる。
Examples of the monohydrocarbon group-substituted amino group include monoalkylamino groups such as a methylamino group, an ethylamino group, and a propylamino group;
A monocycloalkylamino group such as a cyclopentylamino group and a cyclohexylamino group;
Monoarylamino groups such as a phenylamino group and a naphthylamino group;
Examples thereof include monoaralkylamino groups such as benzylamino group and phenethylamino group.

ジ炭化水素基置換アミノ基としては、例えば
ジメチルアミノ基、メチルエチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基等のジアルキルアミノ基;
ジシクロペンチルアミノ基、ジシクロヘキシルアミノ基、ジノルボルニルアミノ基等のジシクロアルキルアミノ基;
ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、ジナフチルアミノ基、フェニルトリルアミノ基等のジアリールアミノ基;
ジベンジルアミノ基、ジフェネチルアミノ基、ジ(ナフチルメチル)アミノ基等のジアラルキルアミノ基等が挙げられる。
Examples of the dihydrocarbon group-substituted amino group include dialkylamino groups such as dimethylamino group, methylethylamino group, diethylamino group and dipropylamino group;
A dicycloalkylamino group such as a dicyclopentylamino group, a dicyclohexylamino group, a dinorbornylamino group;
Diarylamino groups such as diphenylamino group, ditolylamino group, dinaphthylamino group, phenyltolylamino group;
Examples thereof include diaralkylamino groups such as dibenzylamino group, diphenethylamino group, and di (naphthylmethyl) amino group.

環状アミノ基としては、例えばアザシクロペンチル基(ピロリジニル基)、アザシクロヘキシル基(ピペリジニル基)、アザシクロオクチル基等が挙げられる。   Examples of the cyclic amino group include an azacyclopentyl group (pyrrolidinyl group), an azacyclohexyl group (piperidinyl group), an azacyclooctyl group, and the like.

アミド基としては、例えばジメチルアミド基、ジエチルアミド基等が挙げられる。   Examples of the amide group include a dimethylamide group and a diethylamide group.

塩基性基としては、これらの中で、ジ炭化水素基置換アミノ基が好ましく、ジアルキルアミノ基がより好ましく、ジメチルアミノ基がさらに好ましい。   Of these, the basic group is preferably a dihydrocarbon group-substituted amino group, more preferably a dialkylamino group, and even more preferably a dimethylamino group.

酸の作用により塩基性基を生じる基としては、例えば上述の塩基性基が有する水素原子を、アルコキシカルボニル基で置換した基等が挙げられる。酸の作用により塩基性を生じる基としては、t−アルコキシカルボニルモノ炭化水素基置換アミノ基及びt−アルコキシカルボニル置換環状アミノ基が好ましく、t−アルコキシカルボニル置換環状アミノ基がより好ましく、N−t−アルコキシカルボニルアザシクロアルキル基がさらに好ましく、N−t−ブトキシカルボニルアザシクロヘキシル基が特に好ましい。   Examples of the group that generates a basic group by the action of an acid include a group obtained by substituting a hydrogen atom of the above basic group with an alkoxycarbonyl group. As the group that generates basicity by the action of an acid, a t-alkoxycarbonylmonohydrocarbon group-substituted amino group and a t-alkoxycarbonyl-substituted cyclic amino group are preferable, a t-alkoxycarbonyl-substituted cyclic amino group is more preferable, and Nt -Alkoxycarbonyl azacycloalkyl group is more preferable, and Nt-butoxycarbonyl azacyclohexyl group is particularly preferable.

構造単位(V)としては、例えば下記式(8)で表される構造単位(以下、「構造単位(V−a)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (V) include a structural unit represented by the following formula (8) (hereinafter also referred to as “structural unit (Va)”).

Figure 2016200761
Figure 2016200761

上記式(8)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、塩基性基を含む基又は酸の作用により塩基性基を生じる基を含む基である。 In said formula (8), RU is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R V is a group containing a group containing a basic group or a group that generates a basic group by the action of an acid.

としては、構造単位(IV)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子及びメチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 The R U, from the viewpoint of copolymerizability of the monomer giving the structural unit (IV), preferably a hydrogen atom or a methyl group, more preferably a methyl group.

で表される塩基性基を含む基及び酸の作用により塩基性基を生じる基を含む基としては、例えば上述の塩基性基及び酸の作用により塩基性基を生じる基が結合した1価の炭化水素基等が挙げられる。これらの中で、ジ炭化水素基置換アミノ炭化水素基及びN−t−アルコキシカルボニル置換環状アミノ基が好ましく、ジアルキルアミノアルキル基及びN−t−アルコキシカルボニルアザシクロアルキル基がより好ましく、ジメチルアミノエチル基及びN−t−ブトキシカルボニルアザシクロヘキシル基がさらに好ましい。 The group containing a group resulting a basic group by the action of radicals and an acid containing a basic group represented by R V, for example, groups formed basic groups by the action of the aforementioned basic group and an acid is bonded 1 Valent hydrocarbon group and the like. Among these, a dihydrocarbon group-substituted amino hydrocarbon group and an Nt-alkoxycarbonyl-substituted cyclic amino group are preferable, a dialkylaminoalkyl group and an Nt-alkoxycarbonylazacycloalkyl group are more preferable, and dimethylaminoethyl And more preferred are Nt-butoxycarbonyl azacyclohexyl group.

構造単位(V)としては、例えば下記式(8−1)〜(8−8)で表される構造単位(以下、「構造単位(V−a−1)〜(V−a−8)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (V) include structural units represented by the following formulas (8-1) to (8-8) (hereinafter, “structural units (Va-1) to (Va-8)”). Also).

Figure 2016200761
Figure 2016200761

上記式(8−1)〜(8−8)中、Rは、上記式(8)と同義である。 In the above formula (8-1) ~ (8-8), R U is as defined in the above formula (8).

これらの中で、構造単位(V−a−1)〜(V−a−5)及び構造単位(V−a−8)が好ましく、構造単位(V−a−1)〜構造単位(V−a−5)がより好ましく、構造単位(V−a−1)及び(V−a−5)がさらに好ましい。   Among these, the structural units (Va-1) to (Va-5) and the structural unit (Va-8) are preferable, and the structural units (Va-1) to (V-) are preferable. a-5) is more preferred, and structural units (Va-1) and (Va-5) are more preferred.

[A]重合体成分が構造単位(V)を有する場合、構造単位(V)の含有割合の下限としては、[A]重合体成分を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、50モル%が好ましく、40モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましく、25モル%が特に好ましい。   [A] When the polymer component has a structural unit (V), the lower limit of the content ratio of the structural unit (V) is preferably 5 mol% with respect to all the structural units constituting the [A] polymer component. 10 mol% is more preferable, 15 mol% is further more preferable, and 20 mol% is especially preferable. As an upper limit of the said content rate, 50 mol% is preferable, 40 mol% is more preferable, 30 mol% is further more preferable, 25 mol% is especially preferable.

[A]重合体成分が[A1]重合体成分である場合、構造単位(V)の含有割合の下限としては、重合体(a)を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、50モル%が好ましく、40モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましく、25モル%が特に好ましい。また、構造単位(V)の含有割合の下限としては、重合体(b)を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、50モル%が好ましく、40モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましく、25モル%が特に好ましい。   [A] When the polymer component is the [A1] polymer component, the lower limit of the content ratio of the structural unit (V) is preferably 5 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer (a). 10 mol% is more preferable, 15 mol% is further more preferable, and 20 mol% is especially preferable. As an upper limit of the said content rate, 50 mol% is preferable, 40 mol% is more preferable, 30 mol% is further more preferable, 25 mol% is especially preferable. Moreover, as a minimum of the content rate of a structural unit (V), 5 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a polymer (b), 10 mol% is more preferable, 15 mol% is further more preferable, 20 mol% is particularly preferred. As an upper limit of the said content rate, 50 mol% is preferable, 40 mol% is more preferable, 30 mol% is further more preferable, 25 mol% is especially preferable.

[A]重合体成分が[A2]重合体成分である場合、構造単位(V)の含有割合の下限としては、重合体(c)を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、50モル%が好ましく、40モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましく、25モル%が特に好ましい。   [A] When the polymer component is the [A2] polymer component, the lower limit of the content ratio of the structural unit (V) is preferably 5 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer (c). 10 mol% is more preferable, 15 mol% is further more preferable, and 20 mol% is especially preferable. As an upper limit of the said content rate, 50 mol% is preferable, 40 mol% is more preferable, 30 mol% is further more preferable, 25 mol% is especially preferable.

構造単位(V)の含有割合を上記範囲とすることで、レジスト膜の露光部における膜減りをより抑制することができる。   By making the content rate of a structural unit (V) into the said range, the film loss in the exposure part of a resist film can be suppressed more.

(構造単位(VI))
構造単位(VI)は、ラクトン構造、環状カーボネート構造、スルトン構造又はこれらの組み合わせを含む構造単位である。
(Structural unit (VI))
The structural unit (VI) is a structural unit including a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure, or a combination thereof.

構造単位(VI)としては、例えば上述の感放射線性樹脂組成物(I)の重合体(P)の構造単位(q)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (VI) include the structural unit (q) of the polymer (P) of the above-mentioned radiation sensitive resin composition (I).

構造単位(VI)としては、ラクトン構造を含む構造単位が好ましく、ブチロラクトン構造を含む構造単位がより好ましく、ブチロラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がさらに好ましい。   As the structural unit (VI), a structural unit containing a lactone structure is preferred, a structural unit containing a butyrolactone structure is more preferred, and a structural unit derived from butyrolactone-yl (meth) acrylate is more preferred.

[A]重合体成分が構造単位(VI)を有する場合、構造単位(VI)の含有割合の下限としては、[A]重合体成分を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、50モル%が好ましく、40モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましく、25モル%が特に好ましい。   [A] When the polymer component has a structural unit (VI), the lower limit of the content ratio of the structural unit (VI) is preferably 5 mol% with respect to all the structural units constituting the [A] polymer component. 10 mol% is more preferable, 15 mol% is further more preferable, and 20 mol% is especially preferable. As an upper limit of the said content rate, 50 mol% is preferable, 40 mol% is more preferable, 30 mol% is further more preferable, 25 mol% is especially preferable.

[A]重合体成分が[A1]重合体成分である場合、構造単位(VI)の含有割合の下限としては、重合体(a)を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、50モル%が好ましく、40モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましく、25モル%が特に好ましい。また、構造単位(VI)の含有割合の下限としては、重合体(b)を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、50モル%が好ましく、40モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましく、25モル%が特に好ましい。   [A] When the polymer component is the [A1] polymer component, the lower limit of the content ratio of the structural unit (VI) is preferably 5 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer (a). 10 mol% is more preferable, 15 mol% is further more preferable, and 20 mol% is especially preferable. As an upper limit of the said content rate, 50 mol% is preferable, 40 mol% is more preferable, 30 mol% is further more preferable, 25 mol% is especially preferable. Moreover, as a minimum of the content rate of structural unit (VI), 5 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a polymer (b), 10 mol% is more preferable, 15 mol% is further more preferable, 20 mol% is particularly preferred. As an upper limit of the said content rate, 50 mol% is preferable, 40 mol% is more preferable, 30 mol% is further more preferable, 25 mol% is especially preferable.

[A]重合体成分が[A2]重合体成分である場合、構造単位(VI)の含有割合の下限としては、重合体(c)を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、50モル%が好ましく、40モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましく、25モル%が特に好ましい。   [A] When the polymer component is the [A2] polymer component, the lower limit of the content ratio of the structural unit (VI) is preferably 5 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer (c). 10 mol% is more preferable, 15 mol% is further more preferable, and 20 mol% is especially preferable. As an upper limit of the said content rate, 50 mol% is preferable, 40 mol% is more preferable, 30 mol% is further more preferable, 25 mol% is especially preferable.

[A]重合体成分は、構造単位(I)〜(VI)以外にその他の構造単位を有していてもよい。その他の構造単位としては、例えば非解離性の鎖状炭化水素基又は芳香族炭化水素基を含む構造単位、ヒドロキシ基を含む構造単位等が挙げられる。非解離性の鎖状炭化水素基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基等が挙げられる。芳香族炭化水素基としては、例えばフェニル基、ナフチル基、ベンジル基、ナフチルメチル基等が挙げられる。その他の構造単位の含有割合の上限としては、[A]重合体成分を構成する全構造単位に対して、20モル%が好ましく、10モル%がより好ましい。   [A] The polymer component may have other structural units in addition to the structural units (I) to (VI). Examples of other structural units include a structural unit containing a non-dissociable chain hydrocarbon group or aromatic hydrocarbon group, and a structural unit containing a hydroxy group. Examples of the non-dissociable chain hydrocarbon group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, and a pentyl group. Examples of the aromatic hydrocarbon group include a phenyl group, a naphthyl group, a benzyl group, and a naphthylmethyl group. As an upper limit of the content rate of another structural unit, 20 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer component, and 10 mol% is more preferable.

[A1]重合体成分における重合体(b)に対する重合体(a)の質量比の下限としては、10/90が好ましく、30/70がより好ましく、50/50がさらに好ましく、60/40が特に好ましく、65/35がさらに特に好ましく、70/30が最も好ましい。上記質量比の上限としては、95/5が好ましく、90/10がより好ましく、85/15がさらに好ましい。重合体(a)と重合体(b)との質量比を上記範囲とすることで、[A1]重合体成分を含有する上層膜形成用組成物(I)によれば、上層膜表面の撥水性と現像欠陥抑制性とを共にさらに高めることができる。   [A1] The lower limit of the mass ratio of the polymer (a) to the polymer (b) in the polymer component is preferably 10/90, more preferably 30/70, further preferably 50/50, and 60/40. Particularly preferred, 65/35 is even more preferred, and 70/30 is most preferred. The upper limit of the mass ratio is preferably 95/5, more preferably 90/10, and still more preferably 85/15. By setting the mass ratio of the polymer (a) and the polymer (b) in the above range, the upper film forming composition (I) containing the polymer component [A1] Both aqueous properties and development defect suppression can be further enhanced.

[他の重合体]
上層膜形成用組成物(I)は、[A1]重合体成分として、重合体(a)及び重合体(b)以外の他の重合体を含んでいてもよい。上層膜形成用組成物(I)は、[A2]重合体成分として、重合体(c)以外の他の重合体を含んでいてもよい。他の重合体としては、例えば構造単位(I)及び構造単位(II)を有さない重合体等が挙げられ、構造単位(III)〜(V)及びその他の構造単位の少なくとも1つからなる重合体等が挙げられる。
[Other polymers]
The composition for forming an upper layer film (I) may contain a polymer other than the polymer (a) and the polymer (b) as the [A1] polymer component. The composition for forming an upper layer film (I) may contain a polymer other than the polymer (c) as the [A2] polymer component. Examples of the other polymer include polymers having no structural unit (I) and no structural unit (II), and are composed of at least one of the structural units (III) to (V) and other structural units. A polymer etc. are mentioned.

[A]重合体成分中のフッ素原子含有率の下限としては、2質量%であり、5質量%が好ましく、7質量%がさらに好ましく、10質量%が特に好ましい。上記フッ素原子含有率の上限としては、30質量%であり、25質量%が好ましく、20質量%がより好ましく、15質量%が特に好ましい。[A]重合体成分のフッ素原子含有率を上記範囲とすることで、上層膜表面の撥水性と現像欠陥抑制性とを共により高めることができる。[A]重合体成分中のフッ素原子含有率(質量%)は、H−NMR、13C−NMR、19F−NMR等により[A]重合体成分を構成する重合体の構造を求め、その構造から算出することができる。 [A] The lower limit of the fluorine atom content in the polymer component is 2% by mass, preferably 5% by mass, more preferably 7% by mass, and particularly preferably 10% by mass. The upper limit of the fluorine atom content is 30% by mass, preferably 25% by mass, more preferably 20% by mass, and particularly preferably 15% by mass. [A] By making the fluorine atom content rate of a polymer component into the said range, the water repellency and development defect inhibitory property of the surface of an upper layer film | membrane can be improved together. [A] The fluorine atom content (% by mass) in the polymer component is determined by 1 H-NMR, 13 C-NMR, 19 F-NMR, etc. to determine the structure of the polymer constituting the [A] polymer component, It can be calculated from the structure.

<[A]重合体成分の合成方法>
[A]重合体成分を構成する重合体(a)、重合体(b)、重合体(c)及び他の重合体は、例えば所定の単量体を、適宜選択された重合開始剤や連鎖移動剤の存在下、重合溶媒中でラジカル重合等の重合をさせることによって合成することができる。
<[A] Polymer component synthesis method>
[A] The polymer (a), polymer (b), polymer (c) and other polymers constituting the polymer component are, for example, a predetermined monomer, an appropriately selected polymerization initiator or chain. It can be synthesized by polymerization such as radical polymerization in a polymerization solvent in the presence of a transfer agent.

重合溶媒としては、例えば
メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール等のアルコール類;
テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル類;
エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、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ジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールのアルキルエーテル類;
エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエ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等の多価アルコールのアルキルエーテルアセテート類;
トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;
アセトン、2−ブタノン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、ジアセトンアルコール等のケトン類;
酢酸エチル、酢酸ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル等のエステル類等が挙げられる。この中で、環状エーテル類、多価アルコールのアルキルエーテル類、多価アルコールのアルキルエーテルアセテート類、ケトン類又はエステル類が好ましい。なお、上記重合溶媒は1種又は2種以上を用いることができる。
Examples of the polymerization solvent include alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, ethylene glycol, diethylene glycol, and propylene glycol;
Cyclic ethers such as tetrahydrofuran and dioxane;
Ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl Alkyl ethers of polyhydric alcohols such as ethers;
Alkyl ether acetates of polyhydric alcohols such as ethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate;
Aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene;
Ketones such as acetone, 2-butanone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, diacetone alcohol;
Ethyl acetate, butyl acetate, methyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl ethoxyacetate, ethyl hydroxyacetate, 2-hydroxy-3-methylbutane And esters such as methyl acid, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, and the like. Of these, cyclic ethers, polyhydric alcohol alkyl ethers, polyhydric alcohol alkyl ether acetates, ketones or esters are preferred. In addition, the said polymerization solvent can use 1 type (s) or 2 or more types.

[A]重合体成分のMwの下限としては、2,000が好ましく、3,000がより好ましく、4,000がさらに好ましく、5,000が特に好ましい。上記Mwの上限としては、50,000が好ましく、30,000がより好ましく、20,000がさらに好ましく、10,000が特に好ましい。   [A] The lower limit of the Mw of the polymer component is preferably 2,000, more preferably 3,000, still more preferably 4,000, and particularly preferably 5,000. The upper limit of Mw is preferably 50,000, more preferably 30,000, still more preferably 20,000, and particularly preferably 10,000.

[A]重合体成分が[A1]重合体成分である場合、重合体(a)のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)の下限としては、2,000が好ましく、3,000がより好ましく、4,000がさらに好ましく、5,000が特に好ましい。上記Mwの上限としては、50,000が好ましく、30,000がより好ましく、20,000がさらに好ましく、10,000が特に好ましい。また、重合体(b)のMwの下限としては、2,000が好ましく、3,000がより好ましく、4,000がさらに好ましく、5,000が特に好ましい。上記Mwの上限としては、50,000が好ましく、30,000がより好ましく、20,000がさらに好ましく、10,000が特に好ましい。   When the [A] polymer component is the [A1] polymer component, the lower limit of the weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer (a) is preferably 2,000. 3,000 is more preferable, 4,000 is further more preferable, and 5,000 is particularly preferable. The upper limit of Mw is preferably 50,000, more preferably 30,000, still more preferably 20,000, and particularly preferably 10,000. Moreover, as a minimum of Mw of a polymer (b), 2,000 is preferable, 3,000 is more preferable, 4,000 is further more preferable, 5,000 is especially preferable. The upper limit of Mw is preferably 50,000, more preferably 30,000, still more preferably 20,000, and particularly preferably 10,000.

[A]重合体成分が[A2]重合体成分である場合、重合体(c)のMwの下限としては、2,000が好ましく、3,000がより好ましく、4,000がさらに好ましく、5,000が特に好ましい。上記Mwの上限としては、50,000が好ましく、30,000がより好ましく、20,000がさらに好ましく、10,000が特に好ましい。   When the [A] polymer component is the [A2] polymer component, the lower limit of the Mw of the polymer (c) is preferably 2,000, more preferably 3,000, still more preferably 4,000, 5 Is particularly preferred. The upper limit of Mw is preferably 50,000, more preferably 30,000, still more preferably 20,000, and particularly preferably 10,000.

[A]重合体成分における重合体のMwを上記範囲とすることで、重合体の現像液に対する溶解性を適度に調整することができ、その結果、レジストパターンにおける現像欠陥の発生をより抑制させることができる。   [A] By setting the Mw of the polymer in the polymer component in the above range, the solubility of the polymer in the developer can be appropriately adjusted, and as a result, the occurrence of development defects in the resist pattern is further suppressed. be able to.

[A]重合体成分のMw/Mn比の上限としては、5が好ましく、3がより好ましく、2.5がさらに好ましく、2が特に好ましい。上記比の下限としては、通常1であり、1.1が好ましい。   [A] The upper limit of the Mw / Mn ratio of the polymer component is preferably 5, more preferably 3, more preferably 2.5, and particularly preferably 2. The lower limit of the ratio is usually 1 and preferably 1.1.

[A]重合体成分が[A1]重合体成分である場合、重合体(a)のMwのGPCによるポリスチレン換算数平均分子量(Mw)に対する比(Mw/Mn)の上限としては、5が好ましく、3がより好ましく、2.5がさらに好ましく、2が特に好ましい。上記比の下限としては、通常1であり、1.1が好ましい。また、重合体(b)のMw/Mn比の上限としては、5が好ましく、3がより好ましく、2.5がさらに好ましく、2が特に好ましい。上記比の下限としては、通常1であり、1.1が好ましい。   When the polymer component [A] is the polymer component [A1], the upper limit of the ratio (Mw / Mn) of the Mw of the polymer (a) to the number average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene by GPC is preferably 5. 3 is more preferable, 2.5 is more preferable, and 2 is particularly preferable. The lower limit of the ratio is usually 1 and preferably 1.1. Further, the upper limit of the Mw / Mn ratio of the polymer (b) is preferably 5, more preferably 3, more preferably 2.5, and particularly preferably 2. The lower limit of the ratio is usually 1 and preferably 1.1.

[A]重合体成分が[A2]重合体成分である場合、重合体(c)のMw/Mn比の上限としては、5が好ましく、3がより好ましく、2.5がさらに好ましく、2が特に好ましい。上記比の下限としては、通常1であり、1.1が好ましい。   [A] When the polymer component is the [A2] polymer component, the upper limit of the Mw / Mn ratio of the polymer (c) is preferably 5, more preferably 3, more preferably 2.5, and 2 Particularly preferred. The lower limit of the ratio is usually 1 and preferably 1.1.

上記Mw/Mn比を上記範囲とすることで、重合体の現像液に対する溶解性をより高めることができ、その結果、上層膜表面の撥水性と現像欠陥抑制性とを共にさらに高めることができる。   By setting the Mw / Mn ratio in the above range, the solubility of the polymer in the developer can be further increased, and as a result, both the water repellency and the development defect suppression of the upper film surface can be further enhanced. .

上層膜形成用組成物(I)は、ハロゲンイオン、金属等の不純物が少ないほど好ましい。不純物を少なくすることにより、上層膜形成用組成物(I)としての塗布性と上層膜の有機溶媒を含有する現像液への均一な溶解性とを改善することができる。不純物を少なくするために[A]重合体成分を精製する方法としては、例えば水洗、液々抽出、脱メタルフィルター通液等の化学的精製法、これらの化学的精製法と限外ろ過、遠心分離等の物理的精製法との組み合わせ等が挙げられる。   The upper layer film-forming composition (I) is preferably as less as possible as impurities such as halogen ions and metals. By reducing the impurities, it is possible to improve the applicability as the composition (I) for forming the upper film and the uniform solubility of the upper film in the developer containing the organic solvent. Examples of methods for purifying the polymer component [A] in order to reduce impurities include chemical purification methods such as water washing, liquid-liquid extraction, and demetalization filter passage, and these chemical purification methods and ultrafiltration and centrifugation. A combination with a physical purification method such as separation may be mentioned.

[A]重合体成分の含有量の下限としては、上層膜形成用組成物(I)中の全固形分に対して、90質量%が好ましく、95質量%がより好ましく、99質量%がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、通常100質量%である。   [A] The lower limit of the content of the polymer component is preferably 90% by mass, more preferably 95% by mass, and further 99% by mass with respect to the total solid content in the composition for forming an upper layer film (I). preferable. The upper limit of the content is usually 100% by mass.

<[B]溶媒>
上層膜形成用組成物(I)は、[B]溶媒を含有する。[B]溶媒は、[A]重合体成分及び必要に応じて含有される[C]化合物の他の成分を溶解又は分散できれば特に限定されない。
<[B] Solvent>
The upper layer film-forming composition (I) contains a [B] solvent. [B] The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve or disperse the [A] polymer component and other components of the [C] compound contained as necessary.

[B]溶媒としては、例えば現像工程の現像液に含有される有機溶媒として例示した溶媒等が挙げられる。上層膜形成用組成物(I)は、[B]溶媒を1種単独で、又は2種以上を混合して含有することができる。   [B] Examples of the solvent include the solvents exemplified as the organic solvent contained in the developer in the development step. The composition (I) for forming the upper layer film can contain the [B] solvent alone or in combination of two or more.

[B]溶媒としては、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、環状エーテル系溶媒、アルコール系溶媒及びこれらの組み合わせからなるものが好ましい。アルコール系溶媒としては、炭素数5以上のものが好ましい。特に、[A]重合体成分が[A3]重合体成分である場合は、上層膜表面の撥水性をより高める観点から上記溶媒とすることが好ましい。   [B] The solvent is preferably an ester solvent, a ketone solvent, an amide solvent, a cyclic ether solvent, an alcohol solvent, or a combination thereof. As the alcohol solvent, those having 5 or more carbon atoms are preferable. In particular, when the [A] polymer component is the [A3] polymer component, the solvent is preferably used from the viewpoint of further improving the water repellency of the upper film surface.

<他の成分>
上層膜形成用組成物(I)は、[A]重合体成分及び[B]溶媒以外に他の成分を含有していてもよい。他の成分としては、例えば[C]塩基性化合物、界面活性剤等が挙げられる。
<Other ingredients>
The composition (I) for forming the upper layer film may contain other components in addition to the [A] polymer component and the [B] solvent. Examples of other components include [C] basic compounds and surfactants.

[[C]化合物]
[C]化合物は、塩基性化合物、酸の作用により塩基性化合物を生成する化合物又はこれらの組み合わせである。[C]化合物は、形成される上層膜下のレジスト膜の露光部に作用することで、脱保護を抑制することにより、レジストパターン形成における膜減りをより低減することができる。また、レジストパターンにおけるブロッブ欠陥の抑制性を向上させることができる。
[[C] Compound]
[C] The compound is a basic compound, a compound that generates a basic compound by the action of an acid, or a combination thereof. The compound [C] acts on the exposed portion of the resist film below the upper layer film to be formed, thereby suppressing the deprotection, thereby further reducing the film loss in resist pattern formation. Moreover, the inhibitory property of the blob defect in a resist pattern can be improved.

塩基性化合物としては、例えば(シクロ)アルキルアミン化合物、含窒素複素環化合物、アミド基含有化合物、ウレア化合物、光崩壊性塩基化合物等が挙げられる。   Examples of the basic compound include a (cyclo) alkylamine compound, a nitrogen-containing heterocyclic compound, an amide group-containing compound, a urea compound, a photodegradable base compound, and the like.

(シクロ)アルキルアミン化合物としては、例えば窒素原子を1つ有する化合物、窒素原子を2つ有する化合物、窒素原子を3つ以上有する化合物等が挙げられる。   Examples of (cyclo) alkylamine compounds include compounds having one nitrogen atom, compounds having two nitrogen atoms, compounds having three or more nitrogen atoms, and the like.

窒素原子を1つ有する化合物としては、例えばn−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、1−アミノデカン、シクロヘキシルアミン等のモノ(シクロ)アルキルアミン類;
ジ−n−ブチルアミン、ジ−n−ペンチルアミン、ジ−n−ヘキシルアミン、ジ−n−ヘプチルアミン、ジ−n−オクチルアミン、ジ−n−ノニルアミン、ジ−n−デシルアミン、シクロヘキシルメチルアミン、ジシクロヘキシルアミン等のジ(シクロ)アルキルアミン類;
トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−ヘキシルアミン、トリ−n−ヘプチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、トリ−n−ノニルアミン、トリ−n−デシルアミン、シクロヘキシルジメチルアミン、メチルジシクロヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン等のトリ(シクロ)アルキルアミン類;
トリエタノールアミン、トリ(n−ヘキシルオキシエチル)アミン等の置換アルキルアミン類;
アニリン、N−メチルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、2−メチルアニリン、3−メチルアニリン、4−メチルアニリン、N,N−ジブチルアニリン、4−ニトロアニリン、ジフェニルアミン、トリフェニルアミン、ナフチルアミン、2,4,6−トリ−tert−ブチル−N−メチルアニリン、N−フェニルジエタノールアミン、2,6−ジイソプロピルアニリン、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)プロパン等の芳香族アミン類が挙げられる。
Examples of the compound having one nitrogen atom include mono (cyclo) alkylamines such as n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, 1-aminodecane, and cyclohexylamine;
Di-n-butylamine, di-n-pentylamine, di-n-hexylamine, di-n-heptylamine, di-n-octylamine, di-n-nonylamine, di-n-decylamine, cyclohexylmethylamine, Di (cyclo) alkylamines such as dicyclohexylamine;
Triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-hexylamine, tri-n-heptylamine, tri-n-octylamine, tri-n-nonylamine, tri -Tri (cyclo) alkylamines such as n-decylamine, cyclohexyldimethylamine, methyldicyclohexylamine, tricyclohexylamine;
Substituted alkylamines such as triethanolamine and tri (n-hexyloxyethyl) amine;
Aniline, N-methylaniline, N, N-dimethylaniline, 2-methylaniline, 3-methylaniline, 4-methylaniline, N, N-dibutylaniline, 4-nitroaniline, diphenylamine, triphenylamine, naphthylamine, 2 , 4,6-tri-tert-butyl-N-methylaniline, N-phenyldiethanolamine, 2,6-diisopropylaniline, 2- (4-aminophenyl) -2- (3-hydroxyphenyl) propane, 2- ( And aromatic amines such as 4-aminophenyl) -2- (4-hydroxyphenyl) propane.

窒素原子を2つ有する化合物としては、例えばエチレンジアミン、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、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、2−キノキサリノール、N,N,N’,N’−テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン等が挙げられる。   Examples of the compound having two nitrogen atoms include ethylenediamine, tetramethylethylenediamine, 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, 1,4-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, - quinoxalinium linoleic, N, N, N ', N'- tetrakis (2-hydroxypropyl) ethylenediamine, and the like.

窒素原子を3つ以上有する化合物としては、例えばポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、2−ジメチルアミノエチルアクリルアミドの重合体等が挙げられる。   Examples of the compound having 3 or more nitrogen atoms include polyethyleneimine, polyallylamine, 2-dimethylaminoethylacrylamide polymer, and the like.

含窒素複素環化合物としては、例えば含窒素芳香族複素環化合物、含窒素脂肪族複素環化合物等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing heterocyclic compound include nitrogen-containing aromatic heterocyclic compounds and nitrogen-containing aliphatic heterocyclic compounds.

含窒素芳香族複素環化合物としては、例えば
イミダゾール、4−メチルイミダゾール、4−メチル−2−フェニルイミダゾール、ベンズイミダゾール、2−フェニルベンズイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチル−1H−イミダゾール等のイミダゾール類;
ピリジン、2−メチルピリジン、4−メチルピリジン、2−エチルピリジン、4−エチルピリジン、2−フェニルピリジン、4−フェニルピリジン、2−メチル−4−フェニルピリジン、ニコチン、ニコチン酸、ニコチン酸アミド、キノリン、4−ヒドロキシキノリン、8−オキシキノリン、アクリジン、2,2’:6’,2’’−ターピリジン等のピリジン類が挙げられる。
Examples of the nitrogen-containing aromatic heterocyclic compound include imidazole, 4-methylimidazole, 4-methyl-2-phenylimidazole, benzimidazole, 2-phenylbenzimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 1-benzyl-2. Imidazoles such as methyl-1H-imidazole;
Pyridine, 2-methylpyridine, 4-methylpyridine, 2-ethylpyridine, 4-ethylpyridine, 2-phenylpyridine, 4-phenylpyridine, 2-methyl-4-phenylpyridine, nicotine, nicotinic acid, nicotinamide, Examples thereof include pyridines such as quinoline, 4-hydroxyquinoline, 8-oxyquinoline, acridine, and 2,2 ′: 6 ′, 2 ″ -terpyridine.

含窒素脂肪族複素環化合物としては、例えば
ピペラジン、1−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン等のピペラジン類;
ピラジン、ピラゾール、ピリダジン、キノザリン、プリン、ピロリジン、プロリン、ピペリジン、ピペリジンエタノール、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 aliphatic heterocyclic compound include piperazines such as piperazine and 1- (2-hydroxyethyl) piperazine;
Pyrazine, pyrazole, pyridazine, quinosaline, purine, pyrrolidine, proline, piperidine, piperidine ethanol, 3-piperidino-1,2-propanediol, 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.

アミド基含有化合物としては、例えばホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド、ピロリドン、N−メチルピロリドン、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 the amide group-containing compound include formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, propionamide, benzamide, pyrrolidone, N-methylpyrrolidone, N- Examples include acetyl-1-adamantylamine, isocyanuric acid tris (2-hydroxyethyl), and the like.

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.

酸の作用により塩基性化合物を生成する化合物としては、例えば上記塩基性化合物の窒素原子に結合している水素原子の1個又は2個以上をt−アルコキシカルボニル基で置換した化合物等が挙げられる。   As a compound which produces | generates a basic compound by the effect | action of an acid, the compound etc. which substituted the hydrogen atom couple | bonded with the nitrogen atom of the said basic compound with the t-alkoxycarbonyl group etc. are mentioned, for example. .

酸の作用により塩基性化合物を生成する化合物としては、例えば
N−t−ブトキシカルボニルジ−n−オクチルアミン、N−t−ブトキシカルボニルジ−n−ノニルアミン、N−t−ブトキシカルボニルジ−n−デシルアミン、N−t−ブトキシカルボニルジシクロヘキシルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−1−アダマンチルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−2−アダマンチルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−N−メチル−1−アダマンチルアミン、(S)−(−)−1−(t−ブトキシカルボニル)−2−ピロリジンメタノール、(R)−(+)−1−(t−ブトキシカルボニル)−2−ピロリジンメタノール、N−t−ブトキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン、N−t−ブトキシカルボニルピロリジン、N−t−ブトキシカルボニルピペラジン、N,N−ジ−t−ブトキシカルボニル−1−アダマンチルアミン、N,N−ジ−t−ブトキシカルボニル−N−メチル−1−アダマンチルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニルヘキサメチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラ−t−ブトキシカルボニルヘキサメチレンジアミン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,7−ジアミノヘプタン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,8−ジアミノオクタン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,9−ジアミノノナン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,10−ジアミノデカン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,12−ジアミノドデカン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、N−t−ブトキシカルボニルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニル−2−メチルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニル−2−フェニルベンズイミダゾール等、及びこれらのt−アミルオキシカルボニル置換体などのN−t−アルコキシカルボニル基置換含窒素化合物等が挙げられる。
Examples of the compound that generates a basic compound by the action of an acid include Nt-butoxycarbonyldi-n-octylamine, Nt-butoxycarbonyldi-n-nonylamine, Nt-butoxycarbonyldi-n- Decylamine, Nt-butoxycarbonyldicyclohexylamine, Nt-butoxycarbonyl-1-adamantylamine, Nt-butoxycarbonyl-2-adamantylamine, Nt-butoxycarbonyl-N-methyl-1-adamantylamine , (S)-(−)-1- (t-butoxycarbonyl) -2-pyrrolidinemethanol, (R)-(+)-1- (t-butoxycarbonyl) -2-pyrrolidinemethanol, Nt-butoxy Carbonyl-4-hydroxypiperidine, Nt-butoxycarbonylpyrrolidine, N- t-butoxycarbonylpiperazine, N, N-di-t-butoxycarbonyl-1-adamantylamine, N, N-di-t-butoxycarbonyl-N-methyl-1-adamantylamine, Nt-butoxycarbonyl-4 , 4′-diaminodiphenylmethane, N, N′-di-t-butoxycarbonylhexamethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetra-t-butoxycarbonylhexamethylenediamine, N, N′-di-t -Butoxycarbonyl-1,7-diaminoheptane, N, N'-di-t-butoxycarbonyl-1,8-diaminooctane, N, N'-di-t-butoxycarbonyl-1,9-diaminononane, N, N′-di-t-butoxycarbonyl-1,10-diaminodecane, N, N′-di-t-butoxycarbonyl-1,12-diaminodode N, N′-di-t-butoxycarbonyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, Nt-butoxycarbonylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonyl-2-methylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonyl N-t-alkoxycarbonyl group-substituted nitrogen-containing compounds such as 2-phenylbenzimidazole and the like, and their t-amyloxycarbonyl-substituted products.

光崩壊性塩基化合物は、塩基性を有する化合物であって、露光により感光し弱酸を生じ、塩基性が低下する化合物である。上記光崩壊性塩基化合物としては、例えばオニウム塩化合物等が挙げられる。この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。   The photodegradable basic compound is a compound having basicity, and is a compound which is exposed to light upon exposure to produce a weak acid and the basicity is lowered. Examples of the photodegradable base compound include onium salt compounds. 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 2016200761
Figure 2016200761

上記式(K1)及び(K2)中、R10〜R14は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基又はハロゲン原子である。Zは、OH、Rα−COO、Rβ−SO−N−Rα、Rα−SO 又は下記式(K3)で表されるアニオンである。Rαは、炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数7〜30のアラルキル基である。上記アルキル基、シクロアルキル基、アリール基及びアラルキル基が有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。Rβは、炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換基を有してもいてもよい炭素数3〜20のシクロアルキル基である。上記アルキル基及びシクロアルキル基が有する水素原子の一部又は全部はフッ素原子で置換されていてもよい。但し、ZがRα−SO の場合、SO が結合する炭素原子にフッ素原子が結合する場合はない。 In the above formulas (K1) and (K2), R 10 to R 14 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxy group, or a halogen atom. Z - is, OH -, R α -COO - , R β -SO 2 -N - -R α, R α -SO 3 - is an anion represented by or the following formula (K3). is a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms. Some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group may be substituted. is a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms which may have a substituent. Some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group and cycloalkyl group may be substituted with fluorine atoms. However, when Z is R α —SO 3 , a fluorine atom is not bonded to a carbon atom to which SO 3 is bonded.

Figure 2016200761
Figure 2016200761

上記式(K3)中、R15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 the above formula (K3), R 15 is a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms in which part or all of the hydrogen atoms may be substituted with fluorine atoms, or 1 to 12 carbon atoms. These are linear or branched alkoxy groups. u is an integer of 0-2.

光崩壊性塩基としては、例えば下記式で表される化合物等が挙げられる。   Examples of the photodegradable base include compounds represented by the following formulas.

Figure 2016200761
Figure 2016200761

[C]化合物としては、(シクロ)アルキルアミン化合物、含窒素複素環化合物、酸の作用により(シクロ)アルキルアミン化合物を生成する化合物及び酸の作用により含窒素複素環化合物を生成する化合物が好ましく、(シクロ)アルキルアミン化合物及び酸の作用により含窒素複素環化合物を生成する化合物がより好ましく、置換アルキルアミン類及びN−t−アルコキシカルボニル置換含窒素脂肪族複素環化合物がさらに好ましく、トリ(n−ヘキシルオキシエチル)アミン及びN−t−アミルオキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジンが特に好ましい。   [C] The compound is preferably a (cyclo) alkylamine compound, a nitrogen-containing heterocyclic compound, a compound that produces a (cyclo) alkylamine compound by the action of an acid, or a compound that produces a nitrogen-containing heterocyclic compound by the action of an acid. , (Cyclo) alkylamine compounds and compounds that generate nitrogen-containing heterocyclic compounds by the action of acids are more preferred, substituted alkylamines and Nt-alkoxycarbonyl substituted nitrogen-containing aliphatic heterocyclic compounds are more preferred, and tri ( n-hexyloxyethyl) amine and Nt-amyloxycarbonyl-4-hydroxypiperidine are particularly preferred.

上層膜形成用組成物(I)が[C]化合物を含有する場合、[C]化合物の含有量の下限としては、[A]重合体成分100質量部に対して、0.01質量部が好ましく、0.1質量部がより好ましく、0.2質量部がさらに好ましく、0.5質量部が特に好ましい。上記含有量の上限としては、10質量部が好ましく、5質量部がより好ましく、3質量部がさらに好ましく、2質量部が特に好ましい。[C]化合物の含有量を上記範囲とすることで、レジストパターン形成における膜減りをより低減することができる。[C]化合物は、1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。   When composition (I) for upper layer film formation contains a [C] compound, as a minimum of content of a [C] compound, 0.01 mass part is with respect to 100 mass parts of [A] polymer components. Preferably, 0.1 mass part is more preferable, 0.2 mass part is further more preferable, and 0.5 mass part is especially preferable. The upper limit of the content is preferably 10 parts by mass, more preferably 5 parts by mass, further preferably 3 parts by mass, and particularly preferably 2 parts by mass. By setting the content of the [C] compound in the above range, film loss in resist pattern formation can be further reduced. [C] A compound can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

[界面活性剤]
界面活性剤は、上層膜形成用組成物(I)の塗布性を改善するための成分である。上記界面活性剤としては、市販品を用いることもできる。上記界面活性剤の含有量の上限としては、[A]重合体成分100質量部に対して、5質量部が好ましく、2質量部がより好ましい。
[Surfactant]
The surfactant is a component for improving the coating property of the upper layer film-forming composition (I). A commercial item can also be used as said surfactant. As an upper limit of content of the said surfactant, 5 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of [A] polymer components, and 2 mass parts is more preferable.

<上層膜形成用組成物(I)の調製方法>
上層膜形成用組成物(I)は、例えば[A]重合体成分、及び必要に応じて[C]化合物等の他の成分を、[B]溶媒と混合し、溶解させ、好ましくは、得られた混合物を0.2μm程度のメンブランフィルターで濾過することにより調製することができる。上層膜形成用組成物(I)の固形分濃度の下限としては、0.1質量%が好ましく、0.3質量%がより好ましく、0.5質量%がさらに好ましい。上記固形分濃度の上限としては、30質量%が好ましく、20質量%がより好ましく、10質量%がさらに好ましい。
<Method for Preparing Composition for Forming Upper Film (I)>
The composition for forming the upper layer film (I) is preferably obtained by mixing, for example, the [A] polymer component and, if necessary, the other component such as the [C] compound with the [B] solvent and dissolving them. The obtained mixture can be prepared by filtering through a membrane filter of about 0.2 μm. As a minimum of solid content concentration of composition (I) for upper layer film formation, 0.1 mass% is preferred, 0.3 mass% is more preferred, and 0.5 mass% is still more preferred. As an upper limit of the said solid content concentration, 30 mass% is preferable, 20 mass% is more preferable, and 10 mass% is further more preferable.

<上層膜形成用組成物>
本発明の上層膜形成用組成物は、有機溶媒を含有する現像液を用いるネガ型レジストパターン形成方法に用いられる上層膜形成用組成物であって、同一又は異なる重合体中に、構造単位(I)と、構造単位(II)とを含む[A]重合体成分、及び溶媒を含有し、上記[A]重合体成分中のフッ素原子含有率が2質量%以上30質量%以下であることを特徴とする。
<Composition for forming upper layer film>
The composition for forming an upper layer film of the present invention is a composition for forming an upper layer film used in a negative resist pattern forming method using a developer containing an organic solvent, and the structural unit ( [A] A polymer component containing a structural unit (II) and a solvent, and a fluorine atom content in the [A] polymer component is 2% by mass or more and 30% by mass or less. It is characterized by.

上記現像液の有機溶媒が、エステル系溶媒、ケトン系溶媒及びこれらの組み合わせを含むことが好ましい。   It is preferable that the organic solvent of the developer includes an ester solvent, a ketone solvent, and a combination thereof.

当該上層膜形成用組成物は、当該ネガ型レジストパターン形成方法における上層膜形成用組成物(I)として説明している。   The upper layer film forming composition is described as the upper layer film forming composition (I) in the negative resist pattern forming method.

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。各種物性値の測定方法を以下に示す。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. The measuring method of various physical property values is shown below.

[Mw及びMnの測定]
重合体のMw及びMnは、下記条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。
GPCカラム:東ソー社の「G2000HXL」2本、「G3000HXL」1本及び「G4000HXL」1本
溶出溶媒 :テトラヒドロフラン
流量 :1.0mL/分
カラム温度 :40℃
標準物質 :単分散ポリスチレン
検出器 :示差屈折計
[Measurement of Mw and Mn]
Mw and Mn of the polymer were measured by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
GPC column: 2 Tosoh “G2000HXL”, 1 “G3000HXL” and 1 “G4000HXL” Elution solvent: Tetrahydrofuran Flow rate: 1.0 mL / min Column temperature: 40 ° C.
Standard material: Monodisperse polystyrene Detector: Differential refractometer

H−NMR、13C−NMR分析及び19F−NMR分析]
重合体のH−NMR及び13C−NMR分析は、核磁気共鳴装置(日本電子社の「JNM−ECX400」)を使用し、測定溶媒としてアセトン−d6を用いて、テトラメチルシラン(TMS)を内部標準として測定した。
[ 1 H-NMR, 13 C-NMR analysis and 19 F-NMR analysis]
For the 1 H-NMR and 13 C-NMR analysis of the polymer, a nuclear magnetic resonance apparatus (“JNM-ECX400” manufactured by JEOL Ltd.) was used, acetone-d6 was used as a measurement solvent, and tetramethylsilane (TMS). Was measured as an internal standard.

<[A]重合体成分の合成>
[A]重合体成分の合成に用いた単量体を以下に示す。
<[A] Synthesis of polymer component>
[A] The monomers used for the synthesis of the polymer component are shown below.

Figure 2016200761
Figure 2016200761

なお、単量体(M−1)〜(M−4)は構造単位(I)を、単量体(M−5)〜(M−9)は構造単位(II)を、単量体(M−10)及び(M−11)は構造単位(V)を、単量体(M−12)は構造単位(IV)を、単量体(M−13)は構造単位(VI)をそれぞれ与える。   Monomers (M-1) to (M-4) are structural units (I), monomers (M-5) to (M-9) are structural units (II), M-10) and (M-11) represent the structural unit (V), the monomer (M-12) represents the structural unit (IV), and the monomer (M-13) represents the structural unit (VI). give.

[合成例1]
上記単量体(M−1)100gを200gの2−ブタノンに溶解し、ラジカル重合開始剤としての2,2’−アゾビスー(2−メチルプロピオン酸メチル)4.11g(単量体の合計に対して3モル%)を添加して単量体溶液を調製した。100gの2−ブタノンを入れた1,000mLの三口フラスコを30分間窒素パージした後、フラスコ内をマグネティックスターラーで撹拌しながら80℃に加熱し、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℃以下に冷却した。2,000gのメタノール中に冷却した重合反応液を投入し、析出した白色粉末をろ別した。ろ別した白色粉末を400gのメタノールで2回洗浄した後、ろ別し、60℃で17時間乾燥させて白色粉末状の重合体(a−1)を得た(収量79.9g、収率79.9%)。得られた重合体(a−1)のMwは12,000であり、Mw/Mnは1.76であった。
[Synthesis Example 1]
100 g of the above monomer (M-1) was dissolved in 200 g of 2-butanone, and 4.11 g of 2,2′-azobis (methyl 2-methylpropionate) as a radical polymerization initiator (total amount of monomers) 3 mol%) was added to prepare a monomer solution. A 1,000-mL three-necked flask containing 100 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, and then the flask was heated to 80 ° C. while stirring with a magnetic stirrer, and the prepared monomer solution was added using a dropping funnel for 3 hours. It was dripped over. The dripping start was set as the polymerization reaction start 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. A polymerization reaction solution cooled in 2,000 g of methanol was added, and the precipitated white powder was separated by filtration. The filtered white powder was washed twice with 400 g of methanol, filtered, and dried at 60 ° C. for 17 hours to obtain a white powdery polymer (a-1) (yield 79.9 g, yield). 79.9%). Mw of the obtained polymer (a-1) was 12,000, and Mw / Mn was 1.76.

[合成例2〜9]
下記表1に記載の種類及び使用量の単量体を用いた以外は、合成例1と同様にして、重合体(a−2)〜(a−9)をそれぞれ合成した。使用する単量体の合計質量は、100gとした。なお、表1中の「−」は、該当する成分を用いなかったことを示す。得られた重合体の各構造単位の含有割合、収率、Mw及びMw/Mnの値を表1に合わせて示す。
[Synthesis Examples 2 to 9]
Polymers (a-2) to (a-9) were synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the types and amounts of monomers listed in Table 1 were used. The total mass of the monomers used was 100 g. In Table 1, “-” indicates that the corresponding component was not used. The content ratio, yield, Mw, and Mw / Mn of each structural unit of the obtained polymer are shown in Table 1.

[合成例10]
上記単量体(M−6)36.4g及び単量体(M−8)63.6gを200gの2−ブタノンに溶解し、ラジカル重合開始剤としての2,2’−アゾビス−(2−メチルプロピオン酸メチル)2.99g(単量体の合計に対して3モル%)を添加して単量体溶液を調製した。100gの2−ブタノンを入れた1,000mLの三口フラスコを30分間窒素パージした後、フラスコ内をマグネティックスターラーで撹拌しながら80℃に加熱し、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。滴下開始を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。次いで、得られた重合反応液を分液漏斗に移し、この分液漏斗にメタノール56g及びヘプタン240gを投入し、分液精製を実施した。分離後、下層液を回収した。回収した下層液を4−メチル−2−ペンタノールに置換し、重合体(b−1)を含む液を得た。この重合体(b−1)を含む液0.5gをアルミ皿にのせ、155℃に加熱したホットプレート上で30分間加熱した後の残渣の質量から上記重合体(b−1)を含む液の固形分濃度を算出し、その固形分濃度の値をその後の上層膜形成用組成物の調製及び収率計算の際に用いた。
[Synthesis Example 10]
36.4 g of the monomer (M-6) and 63.6 g of the monomer (M-8) were dissolved in 200 g of 2-butanone, and 2,2′-azobis- (2- 2.99 g of methyl methyl propionate (3 mol% based on the total amount of monomers) was added to prepare a monomer solution. A 1,000-mL three-necked flask containing 100 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, and then the flask was heated to 80 ° C. while stirring with a magnetic stirrer, and the prepared monomer solution was added using a dropping funnel for 3 hours. It was dripped over. The dripping start was set as the polymerization reaction start time, and the polymerization reaction was carried out for 6 hours. Next, the obtained polymerization reaction liquid was transferred to a separatory funnel, and 56 g of methanol and 240 g of heptane were added to the separatory funnel to carry out separation purification. After separation, the lower layer solution was recovered. The recovered lower layer liquid was replaced with 4-methyl-2-pentanol to obtain a liquid containing the polymer (b-1). 0.5 g of the liquid containing the polymer (b-1) is placed on an aluminum dish and heated on a hot plate heated to 155 ° C. for 30 minutes, and then the liquid containing the polymer (b-1) is obtained from the mass of the residue. The solid content concentration was calculated, and the value of the solid content concentration was used in the subsequent preparation of the composition for forming an upper layer film and the yield calculation.

[合成例11〜14]
下記表1に記載の種類及び使用量の単量体を用いた以外は、合成例10と同様にして、重合体(b−2)、(c−1)、(c−2)及び(d−1)をそれぞれ合成した。使用する単量体の合計質量は、100gとした。なお、表1中の「―」は、該当する成分を用いなかったことを示す。得られた重合体の各構造単位の含有割合、収率、Mw及びMw/Mnの値を表1に合わせて示す。
[Synthesis Examples 11 to 14]
The polymers (b-2), (c-1), (c-2) and (d) were prepared in the same manner as in Synthesis Example 10 except that the types and amounts of monomers listed in Table 1 were used. -1) was synthesized respectively. The total mass of the monomers used was 100 g. In Table 1, “-” indicates that the corresponding component was not used. The content ratio, yield, Mw, and Mw / Mn of each structural unit of the obtained polymer are shown in Table 1.

Figure 2016200761
Figure 2016200761

<上層膜形成用組成物の調製>
上層膜形成用組成物の調製に用いた[B]溶媒について以下に示す。
<Preparation of composition for forming upper layer film>
[B] solvent used for preparation of the composition for forming the upper layer film is shown below.

[[B]溶媒]
B−1:4−メチル−2−ペンタノール
B−2:2−ヘプタノール
B−3:ジイソアミルエーテル
B−4:n−デカン
[[B] solvent]
B-1: 4-methyl-2-pentanol B-2: 2-heptanol B-3: Diisoamyl ether B-4: n-decane

[実施例1]
[A]重合体成分としての重合体(a−1)70質量部、及び重合体(b−1)30質量部を含む液、並びに[B]溶媒としての(B−1)1,410質量部及び(B−3)5,630質量部を混合し、得られた混合物を0.2μmのメンブレンフィルターで濾過することにより上層膜形成用組成物(J−1)を調製した。[A]重合体成分中のフッ素原子の質量含有率は、13.7質量%であった。
[Example 1]
[A] A liquid containing 70 parts by mass of the polymer (a-1) as a polymer component and 30 parts by mass of the polymer (b-1), and [B] 1,410 parts by mass as a solvent (B-1) Part and (B-3) 5,630 parts by mass, and the resulting mixture was filtered through a 0.2 μm membrane filter to prepare an upper layer film-forming composition (J-1). [A] The mass content of fluorine atoms in the polymer component was 13.7% by mass.

[実施例2〜16及び比較例1〜5]
下記表2に示す種類及び含有量の各成分を用いた以外は実施例1と同様にして、上層膜形成用組成物(J−2)〜(J−16)及び(CJ−1)〜(CJ−5)を調製した。上層膜形成用組成物の[A]重合体成分中のフッ素原子の質量含有率(質量%)の値を表2に合わせて示す。
[Examples 2 to 16 and Comparative Examples 1 to 5]
Except having used each component of the kind and content shown in following Table 2, it is the same as that of Example 1, and the composition for upper layer film formation (J-2)-(J-16) and (CJ-1)-( CJ-5) was prepared. Table 2 shows the value of the mass content (% by mass) of fluorine atoms in the [A] polymer component of the composition for forming an upper layer film.

Figure 2016200761
Figure 2016200761

<感放射線性樹脂組成物の調製>
レジスト膜形成に用いる感放射線性樹脂組成物を以下の方法により調製した。
<Preparation of radiation-sensitive resin composition>
The radiation sensitive resin composition used for resist film formation was prepared by the following method.

[[P]酸解離性基を含む重合体の合成]
[P]酸解離性基を含む重合体の合成に用いた単量体を以下に示す。
[Synthesis of polymer containing [P] acid dissociable group]
The monomer used for the synthesis | combination of the polymer containing a [P] acid dissociable group is shown below.

Figure 2016200761
Figure 2016200761

[合成例15]
上記単量体(r−1)37.5g(50モル%)及び単量体(r−2)62.5g(50モル%)を2−ブタノン200gに溶解し、さらに2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオン酸メチル)3.7g(単量体の合計に対して5モル%)を溶解させた単量体溶液を調製した。また、100gの2−ブタノンを投入した500mLの三口フラスコを30分窒素パージした。窒素パージの後、反応釜を攪拌しながら80℃に加熱し、上記調製した単量体溶液を、滴下漏斗を用いて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合終了後、重合反応液を水冷することにより30℃以下に冷却してから、2,000gのメタノール中へ投入し、析出した白色粉末をろ別した。ろ別された白色粉末を2回、400gずつのメタノールを用いてスラリー状にして洗浄した後、ろ別し、50℃にて17時間乾燥して、白色粉末の重合体(P−1)を得た(収量70.5g、収率70.5%)。この重合体(P−1)のMwは6,500、Mw/Mnは1.40であった。また、13C−NMR分析の結果、(r−1)及び(r−2)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ49モル%及び51モル%であった。
[Synthesis Example 15]
37.5 g (50 mol%) of the monomer (r-1) and 62.5 g (50 mol%) of the monomer (r-2) were dissolved in 200 g of 2-butanone, and further 2,2′-azobis A monomer solution in which 3.7 g of methyl 2-methylpropionate (5 mol% based on the total amount of monomers) was dissolved was prepared. A 500 mL three-necked flask charged with 100 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes. After purging with nitrogen, the reaction kettle was heated to 80 ° C. with stirring, and the monomer solution prepared above was dropped over 3 hours using a dropping funnel. The polymerization start was carried out for 6 hours with the start of dropping as the polymerization start time. After completion of the polymerization, the polymerization reaction liquid was cooled to 30 ° C. or lower by water cooling, and then poured into 2,000 g of methanol, and the precipitated white powder was filtered off. The filtered white powder was washed twice in a slurry using 400 g of methanol, filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powder polymer (P-1). Obtained (yield 70.5 g, yield 70.5%). Mw of this polymer (P-1) was 6,500, and Mw / Mn was 1.40. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratios of the structural units derived from (r-1) and (r-2) were 49 mol% and 51 mol%, respectively.

[感放射線性樹脂組成物の調製]
感放射線性樹脂組成物の調製に用いた[Q]酸発生剤、[R]酸拡散制御剤及び[S]溶媒について以下に示す。
[Preparation of radiation-sensitive resin composition]
The [Q] acid generator, [R] acid diffusion controller and [S] solvent used for the preparation of the radiation sensitive resin composition are shown below.

[[Q]酸発生剤]
Q−1:トリフェニルスルホニウム2−(ノルボルナン−2−イル)−1,1−ジフルオロエタン−1−スルホネート(下記式(Q−1)で表される化合物)
[[Q] acid generator]
Q-1: Triphenylsulfonium 2- (norbornan-2-yl) -1,1-difluoroethane-1-sulfonate (compound represented by the following formula (Q-1))

Figure 2016200761
Figure 2016200761

[[R]酸拡散制御剤]
R−1:N−t−ブトキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン(下記式(R−1)で表される化合物)
[[R] acid diffusion controller]
R-1: Nt-butoxycarbonyl-4-hydroxypiperidine (compound represented by the following formula (R-1))

Figure 2016200761
Figure 2016200761

[[S]溶媒]
S−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
S−2:シクロヘキサノン
S−3:γ−ブチロラクトン
[[S] solvent]
S-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate S-2: Cyclohexanone S-3: γ-butyrolactone

[合成例16]
[P]重合体としての(P−1)100質量部、[Q]酸発生剤としての(Q−1)7.8質量部、[R]酸拡散制御剤としての(R−1)1質量部並びに[S]溶媒としての(S−1)2,110質量部、(S−2)900質量部及び(S−3)30質量部を混合し、得られた混合物を孔径0.2μmのメンブレンフィルターでろ過することにより、感放射線性樹脂組成物(α)を調製した。
[Synthesis Example 16]
[P] (P-1) 100 parts by mass as a polymer, [Q] (Q-1) 7.8 parts by mass as an acid generator, [R] (R-1) 1 as an acid diffusion controller (S-1) 2,110 parts by weight as [S] solvent, (S-2) 900 parts by weight and (S-3) 30 parts by weight are mixed, and the resulting mixture has a pore size of 0.2 μm. A radiation sensitive resin composition (α) was prepared by filtering through a membrane filter.

<評価>
上記調製した上層膜形成用組成物について以下に示す各種評価を行った。評価結果を下記表3に示す。
<Evaluation>
Various evaluations shown below were performed on the prepared composition for forming an upper layer film. The evaluation results are shown in Table 3 below.

[組成物安定性]
上層膜形成用組成物の経時的な白濁化の有無について評価した。上層膜形成用組成物を30分間撹拌した後、目視で白濁の有無を観察した。組成物安定性は、白濁が全く認められない場合は「A(良好)」と、白濁が少しでも認められる場合は「B(不良)」と評価した。
[Composition stability]
The presence or absence of white turbidity of the composition for forming an upper layer film over time was evaluated. After stirring the upper layer film-forming composition for 30 minutes, the presence or absence of cloudiness was visually observed. The composition stability was evaluated as “A (good)” when no cloudiness was observed, and “B (bad)” when any cloudiness was observed.

[後退接触角]
上層膜表面における水の後退接触角値を測定した。8インチシリコンウエハ上に、上層膜形成用組成物をスピンコートし、ホットプレート上で、90℃で60秒間PBを行い、平均厚み30nmの上層膜を形成した。その後、接触角計(KRUS社の「DSA−10」)を用いて、速やかに室温23℃、湿度45%、常圧の環境下で、以下の手順により後退接触角を測定した。
まず、上記接触角計のウエハステージ位置を調整し、この調整したステージ上に上記ウエハをセットした。次に、針に水を注入し、上記セットしたウエハ上に水滴を形成可能な初期位置に針の位置を微調整した。その後、この針から水を排出させてウエハ上に25μLの水滴を形成し、一旦この水滴から針を引き抜き、再び初期位置で針を引き下げて水滴内に配置した。続いて、10μL/minの速度で90秒間、針によって水滴を吸引すると同時に接触角を毎秒1回合計90回測定した。このうち、接触角の測定値が安定した時点から20秒間の接触角についての平均値を算出して後退接触角(単位:度(°))とした。
後退接触角は80°以上の場合は「良好」と、80°未満の場合は「不良」と判断できる。
[Backward contact angle]
The receding contact angle value of water on the upper film surface was measured. The composition for forming an upper layer film was spin-coated on an 8-inch silicon wafer, and PB was performed on a hot plate at 90 ° C. for 60 seconds to form an upper layer film having an average thickness of 30 nm. Thereafter, using a contact angle meter (“DSA-10” manufactured by KRUS), the receding contact angle was quickly measured by the following procedure in an environment of room temperature 23 ° C., humidity 45%, and normal pressure.
First, the wafer stage position of the contact angle meter was adjusted, and the wafer was set on the adjusted stage. Next, water was injected into the needle, and the position of the needle was finely adjusted to an initial position where water droplets could be formed on the set wafer. Thereafter, water was discharged from the needle to form a 25 μL water droplet on the wafer. The needle was once pulled out from the water droplet and then pulled down again at the initial position and placed in the water droplet. Subsequently, a water droplet was sucked with a needle at a speed of 10 μL / min for 90 seconds, and at the same time, the contact angle was measured once per second for a total of 90 times. Among these, the average value for the contact angle for 20 seconds from the time when the measured value of the contact angle was stabilized was calculated and set as the receding contact angle (unit: degree (°)).
When the receding contact angle is 80 ° or more, it can be judged as “good”, and when it is less than 80 °, it can be judged as “bad”.

[溶出抑制性]
上層膜を形成したレジスト膜からのレジスト成分の溶出量を測定した。塗布/現像装置(東京エレクトロン社の「CLEAN TRACK ACT8」)にてヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理(100℃で60秒間)を行った8インチシリコンウエハ上の中心部に、中央部が直径11.3cmの円形上にくり抜かれたシリコンゴムシート(クレハエラストマー社、厚み1.0mm、1辺30cmの正方形)を乗せた。次いで、シリコンゴム中央部のくり抜き部に10mLホールピペットを用いて超純水10mLを満たした。一方、上記シリコンウエハとは別に、下層反射防止膜、レジスト膜及び上層膜を形成した8インチシリコンウエハを準備し、その8インチシリコンウエハを上層膜がシリコンゴムシート側に位置するように、すなわち上層膜と超純水とを接触させつつ、超純水が漏れないように乗せた。なお、上記下層反射防止膜、レジスト膜及び上層膜を形成したシリコンウエハは、8インチシリコンウエハ上に下層反射防止膜形成用組成物(ブルワー・サイエンス社の「ARC29A」)を、上記塗布/現像装置を用いてスピンコートして、平均厚み77nmの下層反射防止膜を形成し、次いでこの下層反射防止膜上に感放射線性樹脂組成物(α)を上記塗布/現像装置を用いてスピンコートし、90℃で60秒間で60秒間PBを行うことにより平均厚み90nmのレジスト膜を形成し、次いで、このレジスト膜上に上層膜形成用組成物を塗布して90℃で60秒間PBを行い、平均厚み30nmの上層膜を形成することで得た。上層膜を乗せた後、その状態を10秒間保持した。その後、上記別の8インチシリコンウエハを取り除き、超純水をガラス注射器にて回収し、これを分析用サンプルとした。なお、実験終了後の超純水の回収率は95%以上であった。次いで、上記得られた超純水中の光酸発生剤のアニオン部のピーク強度を、液体クロマトグラフィー質量分析計(LC−MS)(LC部:AGILENT社の「SERIES1100」、MS部:Perseptive Biosystems,inc.社の「Mariner」)を用いて下記測定条件により測定した。その際、上記感放射線性樹脂組成物(α)に用いている[Q]酸発生剤の1ppb、10ppb、100ppb水溶液のピーク強度を、下記測定条件で測定して検量線を作成し、この検量線を用いて上記ピーク強度から溶出量を算出した。溶出抑制性は、この溶出量が5.0×10−12mol/cm以下であった場合は「A(良好)」、5.0×10−12mol/cmよりも大きかった場合は「B(不良)」と評価した。
(測定条件)
使用カラム:資生堂社の「CAPCELL PAK MG」1本
流量:0.2mL/分
流出溶媒:水/メタノール(体積比:3/7)に0.1質量%のギ酸を添加したもの
測定温度:35℃
[Elution suppression]
The elution amount of the resist component from the resist film on which the upper layer film was formed was measured. In the center of an 8-inch silicon wafer that has been subjected to hexamethyldisilazane (HMDS) processing (100 ° C. for 60 seconds) using a coating / developing apparatus (“CLEAN TRACK ACT8” manufactured by Tokyo Electron Ltd.), the center has a diameter of 11 A silicon rubber sheet (Kureha Elastomer Co., Ltd., 1.0 mm thick, 30 cm square) was placed on a 3 cm circle. Next, 10 mL of ultrapure water was filled in the hollowed out portion at the center of the silicon rubber using a 10 mL hole pipette. On the other hand, separately from the silicon wafer, an 8-inch silicon wafer on which a lower antireflection film, a resist film, and an upper film are formed is prepared, and the 8-inch silicon wafer is placed so that the upper film is positioned on the silicon rubber sheet side, The upper layer membrane and ultrapure water were brought into contact with each other while being placed so that the ultrapure water did not leak. The silicon wafer on which the lower antireflection film, the resist film and the upper film were formed was coated / developed with the composition for forming the lower antireflection film (“ARC29A” from Brewer Science) on an 8-inch silicon wafer. The lower antireflection film having an average thickness of 77 nm is formed by spin coating using an apparatus, and then the radiation sensitive resin composition (α) is spin coated on the lower antireflection film using the coating / developing apparatus. Then, a resist film having an average thickness of 90 nm is formed by performing PB at 90 ° C. for 60 seconds, and then, an upper layer film-forming composition is applied on this resist film, and PB is performed at 90 ° C. for 60 seconds. It was obtained by forming an upper layer film having an average thickness of 30 nm. After placing the upper layer film, the state was maintained for 10 seconds. Thereafter, the other 8-inch silicon wafer was removed, and ultrapure water was collected with a glass syringe, which was used as a sample for analysis. Note that the recovery rate of ultrapure water after the experiment was 95% or more. Next, the peak intensity of the anion part of the photoacid generator in the ultrapure water obtained above was measured by liquid chromatography mass spectrometer (LC-MS) (LC part: “SERIES1100” from AGILENT, MS part: Perseptive Biosystems. , Inc. "Mariner") under the following measurement conditions. At that time, the peak intensity of the 1 ppb, 10 ppb, and 100 ppb aqueous solutions of the [Q] acid generator used in the radiation sensitive resin composition (α) was measured under the following measurement conditions to prepare a calibration curve. The elution amount was calculated from the peak intensity using a line. When the dissolution amount is 5.0 × 10 −12 mol / cm 2 or less, the dissolution inhibition property is “A (good)”, and when the dissolution amount is larger than 5.0 × 10 −12 mol / cm 2 It was evaluated as “B (defect)”.
(Measurement condition)
Column used: “CAPCELL PAK MG” manufactured by Shiseido Co., Ltd. Flow rate: 0.2 mL / min Eluent: Water / methanol (volume ratio: 3/7) with 0.1% by mass of formic acid Measurement temperature: 35 ℃

[剥がれ耐性]
上層膜の基板からの剥がれ難さを評価した。基板として、HMDS処理をしていない8インチシリコンウエハを用いた。上記基板上に上層膜形成用組成物を上記塗布/現像装置にて、スピンコートした後、90℃で60秒間PBを行い、平均厚み30nmの上層膜を形成した。次に上記塗布/現像装置にて純水によるリンスを60秒間行い、振り切りによる乾燥を行った。剥がれ耐性は、リンス後に目視により上層膜の剥がれが全く認められない場合は「A(良好)」と、エッジ部のみ剥がれが認められる場合に「B(やや良好)」と、ウエハ全面で上層膜の剥がれが認められた場合は「C(不良)」と評価した。
[Peeling resistance]
The difficulty of peeling the upper layer film from the substrate was evaluated. As the substrate, an 8-inch silicon wafer not subjected to HMDS treatment was used. The composition for forming an upper layer film was spin-coated on the substrate using the coating / developing apparatus, and then PB was performed at 90 ° C. for 60 seconds to form an upper layer film having an average thickness of 30 nm. Next, rinsing with pure water was performed for 60 seconds in the coating / developing apparatus, and drying was performed by shaking off. The peel resistance is “A (good)” when no peeling of the upper layer film is visually observed after rinsing, and “B (slightly good)” when peeling of only the edge portion is recognized. When peeling of was recognized, it was evaluated as “C (defect)”.

[ブリッジ欠陥抑制性及び断線欠陥抑制性]
上層膜を形成したレジスト膜を露光及び現像して得られるレジストパターンにおけるブリッジ欠陥及び断線欠陥の発生数を評価した。
12インチシリコンウエハ表面に、下層反射防止膜形成用組成物(日産化学社の「ARC66」)を塗布/現像装置(東京エレクトロン社の「Lithius Pro−i」)を使用してスピンコートした後、PBを行うことにより平均厚み105nmの下層反射防止膜を形成した。次に、上記塗布/現像装置を使用して、感放射線性樹脂組成物(α)をスピンコートし、90℃で60秒間PBを行った後、23℃で30秒間冷却することにより平均厚み90nmのレジスト膜を形成した。その後、このレジスト膜上に上層膜形成用組成物を塗布し、90℃で60秒間PBを行うことにより平均厚み30nmの上層膜を形成した。
次に、ArF液浸露光装置(NIKON社の「S610C」)を使用し、NA:1.30、Dipoleの光学条件にて、45nmライン/90nmピッチのパターン形成用のマスクを介して露光した。次に上記塗布/現像装置のホットプレート上で90℃で60秒間PEBを行い、23℃で30秒間冷却した後、酢酸ブチルを現像液として30秒間パドル現像を行った。この後、2,000rpm、15秒間の振り切りでスピンドライすることにより、レジストパターンが形成された基板を得た。得られたレジストパターンが形成された基板を、欠陥検査装置(KLA−Tencor社の「KLA2810」)を用いて欠陥検査を行い、走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社の「RS6000」)を用いて観察し、ブリッジ欠陥及び断線欠陥を測定した。ブリッジ欠陥抑制性及び断線欠陥抑制性は、各欠陥数が1ウエハあたり50個未満の場合は「良好」と、50個以上の場合は「不良」と評価できる。
[Bridge defect suppression and disconnection defect suppression]
The number of occurrences of bridge defects and disconnection defects in the resist pattern obtained by exposing and developing the resist film on which the upper layer film was formed was evaluated.
A 12-inch silicon wafer surface was spin-coated using a coating / developing apparatus (“Lithius Pro-i” from Tokyo Electron) with a composition for forming an underlayer antireflection film (“ARC66” from Nissan Chemical Co., Ltd.) By performing PB, a lower antireflection film having an average thickness of 105 nm was formed. Next, using the above coating / developing apparatus, the radiation-sensitive resin composition (α) was spin-coated, PB was performed at 90 ° C. for 60 seconds, and then cooled at 23 ° C. for 30 seconds, so that the average thickness was 90 nm. The resist film was formed. Then, the composition for upper layer film formation was apply | coated on this resist film, and the upper layer film of average thickness 30nm was formed by performing PB for 60 second at 90 degreeC.
Next, using an ArF immersion exposure apparatus (“S610C” manufactured by NIKON), exposure was performed through a mask for pattern formation of 45 nm line / 90 nm pitch under the optical conditions of NA: 1.30 and Dipole. Next, PEB was performed at 90 ° C. for 60 seconds on the hot plate of the coating / developing apparatus, cooled at 23 ° C. for 30 seconds, and then subjected to paddle development for 30 seconds using butyl acetate as a developer. Thereafter, spin drying was performed by swinging off at 2,000 rpm for 15 seconds to obtain a substrate on which a resist pattern was formed. The substrate on which the obtained resist pattern is formed is subjected to defect inspection using a defect inspection apparatus (“KLA2810” from KLA-Tencor), and using a scanning electron microscope (“RS6000” from Hitachi High-Technologies Corporation). Observation and measurement of bridge defects and disconnection defects. The bridge defect suppression property and the disconnection defect suppression property can be evaluated as “good” when the number of defects is less than 50 per wafer, and as “bad” when the number of defects is 50 or more.

Figure 2016200761
Figure 2016200761

表3の結果から、実施例の上層膜形成用組成物及びネガ型レジストパターン形成方法によれば、組成物安定性及び溶出抑制性を維持しつつ、後退接触角が高く、剥がれ耐性に優れる上層膜を形成することができ、かつブリッジ欠陥及び断線欠陥の少ないレジストパターンを形成できることが分かる。一方、比較例の上層膜形成用組成物及びネガ型レジストパターン形成方法を用いたのでは、後退接触角、剥がれ耐性、ブリッジ欠陥抑制性及び断線欠陥抑制性の少なくともいずれかが不良であった。   From the results of Table 3, according to the composition for forming the upper layer film and the negative resist pattern forming method of the examples, the upper layer having a high receding contact angle and excellent peeling resistance while maintaining the composition stability and the elution suppression property. It can be seen that a film can be formed and a resist pattern with few bridge defects and disconnection defects can be formed. On the other hand, when the composition for forming an upper layer film of the comparative example and the negative resist pattern forming method were used, at least any one of the receding contact angle, the peeling resistance, the bridge defect suppressing property and the disconnection defect suppressing property was poor.

本発明のネガ型レジストパターン形成方法及び上層膜形成用組成物によれば、有機溶媒を含有する現像液を用いるネガ型パターン形成において、上層膜表面の撥水性を高めることができ、かつ現像欠陥の少ないレジストパターンを形成することができる。従って、当該ネガ型レジストパターン形成方法及び上層膜形成用組成物は、今後さらに微細化及び高品質化が要求される半導体デバイス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 method for forming a negative resist pattern and the composition for forming an upper layer film of the present invention, in forming a negative pattern using a developer containing an organic solvent, the water repellency on the surface of the upper layer film can be increased and development defects can be achieved. A resist pattern with less can be formed. Therefore, the negative resist pattern forming method and the composition for forming an upper layer film can be suitably used for pattern formation in the field of semiconductor devices and the like that will require further miniaturization and higher quality in the future.

Claims (15)

レジスト膜を形成する工程、
上記レジスト膜の一方の面に上層膜形成用組成物により上層膜を形成する工程、
上記上層膜が形成されたレジスト膜を液浸露光する工程、及び
有機溶媒を含有する現像液で上記液浸露光されたレジスト膜を現像する工程
を備え、
上記上層膜形成用組成物が、
同一又は異なる重合体中に、脂環構造を含む第1構造単位と、上記第1構造単位以外のフッ素原子を含む第2構造単位とを有する重合体成分、及び
溶媒
を含有し、
上記重合体成分中のフッ素原子含有率が2質量%以上30質量%以下であるネガ型レジストパターン形成方法。
Forming a resist film;
A step of forming an upper layer film on one surface of the resist film with the upper layer film forming composition;
A step of immersion exposure of the resist film on which the upper layer film is formed; and a step of developing the resist film subjected to the immersion exposure with a developer containing an organic solvent,
The composition for forming an upper layer film is
In the same or different polymer, a polymer component having a first structural unit containing an alicyclic structure and a second structural unit containing a fluorine atom other than the first structural unit, and a solvent,
The negative resist pattern formation method whose fluorine atom content rate in the said polymer component is 2 to 30 mass%.
上記第1構造単位が下記式(1−1)又は(1−2)で表される請求項1に記載のネガ型レジストパターン形成方法。
Figure 2016200761
(式(1−1)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。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。Rは、置換又は非置換の環員数3〜20の1価の脂環式炭化水素基である。
式(1−2)中、R1’は、水素原子又はメチル基である。Y、Y及びYは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。aは、1〜4の整数である。aが2以上の場合、複数のYは同一でも異なっていてもよく、複数のYは同一でも異なっていてもよい。L’は、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。R2’は、置換又は非置換の環員数3〜20の1価の脂環式炭化水素基である。)
The negative resist pattern forming method according to claim 1, wherein the first structural unit is represented by the following formula (1-1) or (1-2).
Figure 2016200761
(In Formula (1-1), R 1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. L is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. 2 is a substituted or unsubstituted monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 ring members.
In formula (1-2), R 1 ′ represents a hydrogen atom or a methyl group. Y 1 , Y 2 and Y 3 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. a is an integer of 1 to 4. When a is 2 or more, the plurality of Y 1 may be the same or different, and the plurality of Y 2 may be the same or different. L ′ is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 2 ′ is a substituted or unsubstituted monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 ring members. )
上記式(1−1)におけるR及び上記式(1−2)におけるR2’の脂環式炭化水素基が非置換である請求項2に記載のネガ型レジストパターン形成方法。 The negative resist pattern forming method according to claim 2, wherein R 2 in the formula (1-1) and R 2 ′ in the formula (1-2) are unsubstituted. 上記重合体成分中のフッ素原子含有率が25質量%以下である請求項1、請求項2又は請求項3に記載のネガ型レジストパターン形成方法。   The negative resist pattern forming method according to claim 1, wherein the fluorine atom content in the polymer component is 25% by mass or less. 上記重合体成分が、上記第1構造単位を有する第1重合体と、上記第2構造単位を有する第2重合体とを含む請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のネガ型レジストパターン形成方法。   The negative type according to any one of claims 1 to 4, wherein the polymer component includes a first polymer having the first structural unit and a second polymer having the second structural unit. Resist pattern forming method. 上記第2重合体に対する上記第1重合体の質量比が、10/90以上95/5以下である請求項5に記載のネガ型レジストパターン形成方法。   The negative resist pattern forming method according to claim 5, wherein a mass ratio of the first polymer to the second polymer is 10/90 or more and 95/5 or less. 上記重合体成分が、上記第1構造単位と上記第2構造単位とを有する第3重合体を含む請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のネガ型レジストパターン形成方法。   The negative resist pattern forming method according to any one of claims 1 to 4, wherein the polymer component includes a third polymer having the first structural unit and the second structural unit. 上記溶媒が、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、環状エーテル系溶媒、アルコール系溶媒又はこれらの組み合わせからなる請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のネガ型レジストパターン形成方法。   The negative resist pattern formation according to any one of claims 1 to 7, wherein the solvent is an ester solvent, a ketone solvent, an amide solvent, a cyclic ether solvent, an alcohol solvent, or a combination thereof. Method. 上記脂環構造が多環構造である請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のネガ型レジストパターン形成方法。   The negative resist pattern forming method according to any one of claims 1 to 8, wherein the alicyclic structure is a polycyclic structure. 上記重合体成分を構成する全構造単位に対する上記第1構造単位の含有割合が、20モル%以上95モル%以下である請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のネガ型レジストパターン形成方法。   The negative resist pattern according to any one of claims 1 to 9, wherein a content ratio of the first structural unit with respect to all structural units constituting the polymer component is 20 mol% or more and 95 mol% or less. Forming method. 上記第2構造単位が下記式(2)で表される基を含む請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のネガ型レジストパターン形成方法。
Figure 2016200761
(式(2)中、Rは、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。R及びRは、それぞれ独立して、フッ素原子又は炭素数1〜20のフッ素化アルキル基である。)
The negative resist pattern forming method according to any one of claims 1 to 10, wherein the second structural unit includes a group represented by the following formula (2).
Figure 2016200761
(In Formula (2), R A is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R B and R C are each independently a fluorine atom or fluorine having 1 to 20 carbon atoms. Alkyl group.)
上記現像工程で用いられる現像液の有機溶媒が、エステル系溶媒、ケトン系溶媒又はこれらの組み合わせを含む請求項1から請求項11のいずれか1項に記載のネガ型レジストパターン形成方法。   The negative resist pattern forming method according to any one of claims 1 to 11, wherein the organic solvent of the developer used in the developing step includes an ester solvent, a ketone solvent, or a combination thereof. 上記液浸露光工程後、上記現像工程と同時又はその前に、上記上層膜を除去する工程をさらに備える請求項1から請求項12のいずれか1項に記載のネガ型レジストパターン形成方法。   The negative resist pattern forming method according to any one of claims 1 to 12, further comprising a step of removing the upper layer film after the immersion exposure step and simultaneously with or before the development step. 有機溶媒を含有する現像液を用いるネガ型レジストパターン形成方法に用いられる上層膜形成用組成物であって、
同一又は異なる重合体中に、脂環構造を含む第1構造単位と、上記第1構造単位以外のフッ素原子を含む第2構造単位とを有する重合体成分、及び
溶媒
を含有し、
上記重合体成分中のフッ素原子含有率が2質量%以上30質量%以下であることを特徴とする上層膜形成用組成物。
An upper layer film-forming composition used in a negative resist pattern forming method using a developer containing an organic solvent,
In the same or different polymer, a polymer component having a first structural unit containing an alicyclic structure and a second structural unit containing a fluorine atom other than the first structural unit, and a solvent,
The composition for forming an upper layer film, wherein a fluorine atom content in the polymer component is 2% by mass or more and 30% by mass or less.
上記現像液の有機溶媒が、エステル系溶媒、ケトン系溶媒又はこれらの組み合わせを含む請求項14に記載の上層膜形成用組成物。   The composition for forming an upper layer film according to claim 14, wherein the organic solvent of the developer contains an ester solvent, a ketone solvent, or a combination thereof.
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