JP2017167371A - Method for forming negative resist pattern - Google Patents

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Taiichi Furukawa
泰一 古川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming a negative resist pattern by which a resist pattern with fewer development defects can be formed while maintaining good water repellency on a surface of an overlay film.SOLUTION: The method for forming a negative resist pattern includes the steps of: forming a resist film by using a radiation-sensitive resin composition; forming an overlay film from an overlay film forming composition on one surface of the resist film; subjecting the resist film with the overlay film formed thereon to immersion exposure; and developing the resist film subjected to the immersion exposure with a developer containing an organic solvent. The radiation-sensitive resin composition comprises a polymer containing a fluorine atom, a polymer having an acid dissociable group, and a radiation-sensitive acid generator. The overlay film forming composition comprises [J] a polymer, and preferably satisfies at least one in the group consisting of the following (i) and (ii): (i) the overlay film forming composition further contains an acid diffusion inhibition compound; and (ii) the [J] polymer contains a structural unit having an acid diffusion inhibition group.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ネガ型レジストパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a negative resist pattern forming method.

半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイス構造の微細化に伴って、リソグラフィ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 a lithography process 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、レジストパターン同士の一部が繋がるブリッジ欠陥やレジスト膜、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。   However, when an organic solvent is used as a developer as described above, when forming a resist pattern, a bridge defect in which a part of the resist pattern is connected, and the solubility of the resist film and the upper layer film in the developer is high. There is an inconvenience that development defects such as disconnection defects considered to be caused occur.

かかる不都合に対してレジスト組成を変更し、レジスト膜の疎水性を高める対応が考えられるが、このような変更はDOF(Depth Of Focus)、CDU(Critical Dimension Uniformity)、LWR(Line Width Roughness)性能等のリソグラフィ特性の低減を引き起こし、良好なレジストパターンを形成できない傾向がある。   It is conceivable to change the resist composition to increase the hydrophobicity of the resist film for such inconvenience. However, such changes include DOF (Depth Of Focus), CDU (Critical Dimension Uniformity), and LWR (Line Width Roughness) performance. This tends to cause a reduction in lithography characteristics and the like, and a good resist pattern cannot be formed.

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良好な撥水性を維持しつつ、優れたリソグラフィ特性を備え、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を提供することにある。   The present invention has been made based on the above circumstances, and its purpose is to form a resist pattern having excellent lithography characteristics and few development defects while maintaining good water repellency on the surface of the upper layer film. It is an object of the present invention to provide a negative resist pattern forming method capable of achieving the above.

上記課題を解決するためになされた発明は、感放射線性樹脂組成物を用いて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、上記感放射線性樹脂組成物が、フッ素原子を含む[A]重合体、酸解離性基を有する[B]重合体及び[C]感放射線性酸発生体を含有す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 using a radiation-sensitive resin composition (hereinafter also referred to as “resist film forming step”), an upper layer film on one surface of the resist film A step of forming an upper layer film with the composition for forming (hereinafter also referred to as “upper layer film forming step”), a step of immersion exposure of the resist film on which the upper layer film is formed (hereinafter also referred to as “immersion exposure step”). And a step of developing the immersion-exposed resist film with a developer containing an organic solvent (hereinafter also referred to as “development step”), and the radiation-sensitive resin composition contains a fluorine atom [ A] a negative resist pattern forming method comprising a polymer, a [B] polymer having an acid-dissociable group, and a [C] radiation-sensitive acid generator.

ここで、「有機基」とは、少なくとも1個の炭素原子を含む基をいう。   Here, the “organic group” refers to a group containing at least one carbon atom.

本発明のネガ型レジストパターン形成方法によれば、上層膜表面の良好な撥水性を維持しつつ、優れたリソグラフィ特性を備え、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 negative resist pattern forming method of the present invention, a negative resist pattern is formed that can form a resist pattern having excellent lithography characteristics and few defects while maintaining good water repellency on the surface of the upper layer film. be able to. Therefore, the negative resist pattern forming method 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、上記感放射線性樹脂組成物として感放射線性樹脂組成物(Z)を用い、上層膜形成用組成物として上層膜形成用組成物(S)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 radiation-sensitive resin composition (Z) is used as the radiation-sensitive resin composition, and the upper-layer film-forming composition (S) 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によれば、感放射線性樹脂組成物(Z)及び上層膜形成用組成物(S)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、感放射線性樹脂組成物(Z)及び上層膜形成用組成物(S)について説明する。   According to the negative resist pattern forming method, since the radiation-sensitive resin composition (Z) and the upper layer film forming composition (S) are used, the water repellency of the upper layer film surface can be increased and development defects can be improved. A small number of resist patterns can be formed. Hereinafter, each process of the said negative resist pattern formation method, a radiation sensitive resin composition (Z), and the composition for upper layer film formation (S) are demonstrated.

[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、感放射線性樹脂組成物(Z)を用い、基板上に形成される。用いる基板としては、通常、シリコンウェハ、アルミニウムで被覆したシリコンウェハ等が挙げられる。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 formed on a substrate using the radiation sensitive resin composition (Z). 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(Z)>
感放射線性樹脂組成物(Z)は、フッ素原子を含む[A]重合体を含有する。また、感放射線性樹脂組成物(Z)は、[A]重合体よりもフッ素原子含有率の小さい重合体であって、酸解離性基を有する重合体である[B]重合体及び[C]感放射線性酸発生体を含有すると好ましい。さらに当該感放射線性樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲において、その他の任意成分を含有していてもよい。
<Radiation sensitive resin composition (Z)>
The radiation sensitive resin composition (Z) contains the [A] polymer containing a fluorine atom. The radiation sensitive resin composition (Z) is a polymer having a smaller fluorine atom content than the [A] polymer, and is a polymer having an acid dissociable group [B] polymer and [C]. It is preferable to contain a radiation sensitive acid generator. Furthermore, the said radiation sensitive resin composition may contain the other arbitrary component in the range which does not impair the effect of this invention.

[[A]重合体]
[A]重合体は、フッ素原子を含む重合体である。[A]重合体は、下記構造単位(I)を有することが好ましい。また[A]重合体は、構造単位(I)以外にも、当該感放射線性樹脂組成物の現像欠陥抑制性向上の観点から、後述する[B]重合体における各構造単位のいずれかを有することが好ましい。当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体を含有することで、レジスト膜を形成した際に、[A]重合体の撥油性的特徴により、その分布がレジスト膜表層に偏在化する傾向があり、液浸露光時における酸発生剤や酸拡散制御剤等が液浸液に溶出することを抑制することができる。また、電子線露光やEUV露光においても、[A]重合体の撥水性的特徴により、レジスト膜の現像欠陥抑制性を向上させることができる。このように当該感放射線性樹脂組成物が[A]重合体を含有することにより、液浸露光、電子線露光、EUV露光等に好適なレジスト膜を形成することができる。
[[A] polymer]
[A] A polymer is a polymer containing a fluorine atom. [A] The polymer preferably has the following structural unit (I). [A] In addition to the structural unit (I), the polymer [A] has any one of the structural units in the polymer [B] to be described later from the viewpoint of improving the development defect suppression of the radiation-sensitive resin composition. It is preferable. The radiation-sensitive resin composition contains the [A] polymer, so that when the resist film is formed, the distribution is unevenly distributed on the resist film surface due to the oil-repellent characteristics of the [A] polymer. There is a tendency, and it is possible to suppress the acid generator, the acid diffusion controller, and the like from being eluted into the immersion liquid during the immersion exposure. Moreover, also in electron beam exposure or EUV exposure, the development defect suppression property of a resist film can be improved by the water-repellent characteristic of [A] polymer. Thus, when the said radiation sensitive resin composition contains a [A] polymer, the resist film suitable for liquid immersion exposure, electron beam exposure, EUV exposure, etc. can be formed.

当該ネガ型レジストパターン形成方法が、フッ素原子を含む[A]重合体を含有する感放射線性樹脂組成物(Z)を用いてレジスト膜を形成する工程及び上記レジスト膜の一方の面に上層膜形成用組成物(S)により上層膜を形成する工程等の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、すなわち、レジスト膜を構成する感放射線性樹脂組成物(Z)に含有される[A]重合体がフッ素原子を含むことで、[A]重合体の低表面自由エネルギーの特徴により、その分布がレジスト膜表層に偏在化する傾向があり、[A]重合体のフッ素原子による撥油性的特徴により、レジスト膜の一方の面に形成される上層膜の撥水性をより高めることができると考えられる。   The negative resist pattern forming method includes a step of forming a resist film using a radiation sensitive resin composition (Z) containing a [A] polymer containing fluorine atoms, and an upper layer film on one surface of the resist film. The reason why the above effect is achieved by having the above-described configuration such as the step of forming the upper layer film with the forming composition (S) is not necessarily clear, but can be presumed as follows, for example. That is, the [A] polymer contained in the radiation-sensitive resin composition (Z) constituting the resist film contains a fluorine atom, which is characterized by the low surface free energy of the [A] polymer. The distribution tends to be unevenly distributed on the surface of the resist film, and the water repellency of the upper layer film formed on one surface of the resist film can be further enhanced by the oil repellency characteristic of the fluorine atom of the polymer [A]. Conceivable.

[A]重合体としては、当該感放射線性樹脂組成物中の[B]重合体よりも、フッ素原子の質量含有率が大きいことが好ましい。[A]重合体は、[B]重合体よりもフッ素原子の質量含有率が大きいことで上述の偏在化の度合いがより高くなり、得られるレジスト膜表面の撥水性及び溶出抑制性等の特性をより向上させることができる。   [A] As a polymer, it is preferable that the mass content rate of a fluorine atom is larger than the [B] polymer in the said radiation sensitive resin composition. The [A] polymer has a higher mass content of fluorine atoms than the [B] polymer, so that the degree of uneven distribution described above is higher, and the resulting resist film surface has water repellency and elution suppression properties. Can be further improved.

[A]重合体のフッ素原子の質量含有率の下限としては、1質量%が好ましく、2質量%がより好ましく、4質量%がさらに好ましく、7質量%が特に好ましい。上記合計質量含有率の上限としては、60質量%が好ましく、40質量%がより好ましく、30質量%がさらに好ましい。重合体のフッ素原子の質量含有率は、13C−NMRスペクトル測定等により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] As a minimum of the mass content rate of the fluorine atom of a polymer, 1 mass% is preferred, 2 mass% is more preferred, 4 mass% is still more preferred, and 7 mass% is especially preferred. The upper limit of the total mass content is preferably 60% by mass, more preferably 40% by mass, and still more preferably 30% by mass. The mass content of fluorine atoms in the polymer can be calculated from the structure of the polymer obtained by 13 C-NMR spectrum measurement or the like.

[A]重合体におけるフッ素原子の含有形態は特に限定されず、主鎖、側鎖及び末端のいずれに結合するものでもよいが、フッ素原子を含む構造単位(以下、「構造単位(I)」ともいう)を有することが好ましい。[A]重合体は、構造単位(I)以外にその他の構造単位を有してもよい。その他の構造単位としては、例えば極性基を含む構造単位、非解離性の一価の脂環式炭化水素基を含む(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位等が挙げられる。上記極性基としては、例えばアルコール性水酸基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、スルホンアミド基等が挙げられる。また、[A]重合体を構成する全構造単位に対する上記その他の構造単位の含有割合の上限としては、90モル%が好ましく、85モル%がより好ましい。   [A] The form of fluorine atoms in the polymer is not particularly limited, and may be bonded to any of the main chain, side chain and terminal, but is a structural unit containing a fluorine atom (hereinafter referred to as “structural unit (I)”). It is preferable to have (also called). [A] The polymer may have other structural units in addition to the structural unit (I). Examples of the other structural unit include a structural unit containing a polar group and a structural unit derived from a (meth) acrylic acid ester containing a non-dissociable monovalent alicyclic hydrocarbon group. Examples of the polar group include an alcoholic hydroxyl group, a carboxy group, a cyano group, a nitro group, and a sulfonamide group. Moreover, as an upper limit of the content rate of the said other structural unit with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, 90 mol% is preferable and 85 mol% is more preferable.

[構造単位(I)]
構造単位(I)は、下記式(F)で表される構造単位である。[A]重合体は構造単位(I)を有することでフッ素原子含有率を調整することができる。
[Structural unit (I)]
The structural unit (I) is a structural unit represented by the following formula (F). [A] The fluorine atom content can be adjusted by having the structural unit (I) in the polymer.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(F)中、Rは、水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Gは、単結合、酸素原子、硫黄原子、−CO−O−、−SO−O−NH−、−CO−NH−又は−O−CO−NH−である。Rは、炭素数1〜6の1価のフッ素化鎖状炭化水素基又は炭素数4〜20の1価のフッ素化脂環式炭化水素基である。 In said formula (F), Rd is a hydrogen atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. G is a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, —CO—O—, —SO 2 —O—NH—, —CO—NH— or —O—CO—NH—. R e is a monovalent fluorinated chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms or a monovalent fluorinated alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms.

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

上記Gとしては、−CO−O−、−SO−O−NH−、−CO−NH−又は−O−CO−NH−が好ましく、−CO−O−がより好ましい。 As the G, -CO-O -, - SO 2 -O-NH -, - CO-NH- or -O-CO-NH- are preferred, -CO-O-are more preferred.

上記Rで表される炭素数1〜6の1価のフッ素化鎖状炭化水素基としては、例えば、トリフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、パーフルオロエチル基、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル基、パーフルオロn−プロピル基、パーフルオロi−プロピル基、パーフルオロn−ブチル基、パーフルオロi−ブチル基、パーフルオロt−ブチル基、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル基、パーフルオロヘキシル基等が挙げられる。 Examples of the monovalent fluorinated chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R e, for example, a trifluoromethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, perfluoroethyl group, 2 , 2,3,3,3-pentafluoropropyl group, 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl group, perfluoro n-propyl group, perfluoro i-propyl group, perfluoro n-butyl Group, perfluoro i-butyl group, perfluoro t-butyl group, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl group, perfluorohexyl group and the like.

上記Rで表される炭素数4〜20の1価のフッ素化脂環式炭化水素基としては、例えばモノフルオロシクロペンチル基、ジフルオロシクロペンチル基、パーフルオロシクロペンチル基、モノフルオロシクロヘキシル基、ジフルオロシクロペンチル基、パーフルオロシクロヘキシルメチル基、フルオロノルボルニル基、フルオロアダマンチル基、フルオロボルニル基、フルオロイソボルニル基、フルオロトリシクロデシル基、フルオロテトラシクロデシル基等が挙げられる。 The monovalent fluorine-cycloaliphatic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms represented by R e, for example monofluoromethyl cyclopentyl group, difluorocyclopentyl groups, perfluorocyclopentyl group, monofluoromethyl cyclohexyl group, difluorocyclopentyl groups Perfluorocyclohexylmethyl group, fluoronorbornyl group, fluoroadamantyl group, fluorobornyl group, fluoroisobornyl group, fluorotricyclodecyl group, fluorotetracyclodecyl group and the like.

上記Rとしては、これらの中で、フッ素化鎖状炭化水素基が好ましく、2,2,2−トリフルオロエチル基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル基がより好ましく、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル基がさらに好ましい。 Among these, as R e , a fluorinated chain hydrocarbon group is preferable, and 2,2,2-trifluoroethyl group, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propyl group is preferable. The group is more preferable, and the 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propyl group is more preferable.

構造単位(I)の含有割合としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、10モル%〜100モル%が好ましく、30モル%〜95モル%がより好ましく、50モル%〜90モル%がさらに好ましい。このような含有割合にすることによって、[A]重合体のフッ素原子含有率をより適度に調整することができる。   As a content rate of structural unit (I), 10 mol%-100 mol% are preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, 30 mol%-95 mol% are more preferable, 50 mol% -90 mol% is more preferable. By setting it as such a content rate, the fluorine atom content rate of a [A] polymer can be adjusted more appropriately.

[A]重合体の含有量の下限としては、後述する[B]重合体100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、0.2質量部がより好ましく、0.5質量部がさらに好ましく、1質量部が特に好ましい。[A]重合体の含有量の上限としては、[B]重合体100質量部に対して、30質量部が好ましく、20質量部がより好ましく、15質量部がさらに好ましく、10質量部が特に好ましい。   [A] The lower limit of the content of the polymer is preferably 0.1 parts by mass, more preferably 0.2 parts by mass, and 0.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer [B] described later. More preferred is 1 part by mass. [A] The upper limit of the content of the polymer is preferably 30 parts by mass, more preferably 20 parts by mass, further preferably 15 parts by mass, and particularly preferably 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer [B]. preferable.

<[A]重合体の合成方法>
[A]重合体は、例えば各構造単位を与える単量体を、ラジカル重合開始剤等を用い、適当な溶媒中で重合することにより合成できる。
<[A] Polymer Synthesis Method>
[A] The polymer can be synthesized, for example, by polymerizing monomers that give each structural unit in a suitable solvent using a radical polymerization initiator or the like.

上記ラジカル重合開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−シクロプロピルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート等のアゾ系ラジカル開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等の過酸化物系ラジカル開始剤等が挙げられる。これらの中で、AIBN、ジメチル2,2’−アゾビスイソブチレートが好ましく、AIBNがより好ましい。これらのラジカル開始剤は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。   Examples of the radical polymerization initiator include azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (2-cyclopropylpropylene). Pionitrile), azo radical initiators such as 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate; benzoyl peroxide, t-butyl hydroperoxide, And peroxide radical initiators such as cumene hydroperoxide. Of these, AIBN and dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate are preferred, and AIBN is more preferred. These radical initiators can be used alone or in combination of two or more.

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

上記重合における反応温度としては、通常40℃〜150℃、50℃〜120℃が好ましい。反応時間としては、通常1時間〜48時間、1時間〜24時間が好ましい。   As reaction temperature in the said superposition | polymerization, 40 to 150 degreeC and 50 to 120 degreeC are preferable normally. The reaction time is usually preferably 1 hour to 48 hours and 1 hour to 24 hours.

[A]重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)は特に限定されないが、1,000以上50,000以下が好ましく、2,000以上30,000以下がより好ましく、2,500以上20,000以下がさらに好ましく、3,000以上15,000以下が特に好ましい。[A]重合体のMwを上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物の塗布性及び現像欠陥抑制性が向上する。[A]重合体のMwが上記下限未満であると、十分な耐熱性を有するレジスト膜が得られない場合がある。[A]重合体のMwが上記上限を超えると、レジスト膜の現像性が低下する場合がある。   [A] The weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer is not particularly limited, but is preferably 1,000 or more and 50,000 or less, more preferably 2,000 or more and 30,000 or less. Preferably, 2,500 or more and 20,000 or less are more preferable, and 3,000 or more and 15,000 or less are particularly preferable. [A] By making Mw of a polymer into the said range, the applicability | paintability and development defect inhibitory property of the said radiation sensitive resin composition improve. [A] If the Mw of the polymer is less than the lower limit, a resist film having sufficient heat resistance may not be obtained. [A] If the Mw of the polymer exceeds the above upper limit, the developability of the resist film may deteriorate.

[A]重合体のGPCによるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)に対するMwの比(Mw/Mn)は、通常、1以上5以下であり、1以上3以下が好ましく、1以上2以下がさらに好ましい。   [A] The ratio (Mw / Mn) of Mw to the number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene by GPC of the polymer is usually from 1 to 5, preferably from 1 to 3, more preferably from 1 to 2. .

本明細書における重合体のMw及びMnは、以下の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)を用いて測定される値である。
GPCカラム:東ソー社の「G2000HXL」2本、「G3000HXL」1本、「G4000HXL」1本
カラム温度:40℃
溶出溶媒:テトラヒドロフラン
流速:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
Mw and Mn of the polymer in this specification are values measured using gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
GPC column: 2 "G2000HXL" from Tosoh Corporation, 1 "G3000HXL", 1 "G4000HXL" Column temperature: 40 ° C
Elution solvent: Tetrahydrofuran Flow rate: 1.0 mL / min Sample concentration: 1.0% by mass
Sample injection volume: 100 μL
Detector: Differential refractometer Standard material: Monodisperse polystyrene

<[B]重合体>
[B]重合体は、[A]重合体よりもフッ素原子含有率の小さい重合体であって、酸解離性基を有する重合体である。[B]重合体は、通常、当該感放射線性樹脂組成物におけるベース重合体となる。「ベース重合体」とは、レジストパターンを構成する重合体のうちの主成分となる重合体であって、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上を占める重合体をいう。
<[B] polymer>
The [B] polymer is a polymer having a fluorine atom content smaller than that of the [A] polymer, and is a polymer having an acid dissociable group. [B] The polymer is usually a base polymer in the radiation-sensitive resin composition. The “base polymer” refers to a polymer that is a main component of the polymers constituting the resist pattern, and preferably occupies 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more.

[B]重合体は、上記酸解離性基を含む構造単位(以下、「構造単位(II)」ともいう)以外にも、ラクトン構造、環状カーボネート構造及びスルトン構造からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む構造単位(III)を有することが好ましく、これらの構造単位以外のその他の構造単位を有していてもよい。[B]重合体は、これらの構造単位を1種又は2種以上有していてもよい。   [B] The polymer is at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a cyclic carbonate structure and a sultone structure in addition to the structural unit containing the acid dissociable group (hereinafter also referred to as “structural unit (II)”). It is preferable to have a structural unit (III) containing a seed, and other structural units other than these structural units may be included. [B] The polymer may have one or more of these structural units.

[構造単位(II)]
構造単位(II)は、酸解離性基を含む構造単位である。当該感放射線性樹脂組成物は、[B]重合体が構造単位(II)を有することで、感度及び解像性が向上し、結果として、リソグラフィ性能を向上させることができる。「酸解離性基」とは、カルボキシ基、ヒドロキシ基等が有する水素原子を置換する基であって、酸の作用により解離する基をいう。
[Structural unit (II)]
The structural unit (II) is a structural unit containing an acid dissociable group. In the radiation-sensitive resin composition, the [B] polymer has the structural unit (II), whereby sensitivity and resolution are improved, and as a result, lithography performance can be improved. The “acid-dissociable group” refers to a group that substitutes a hydrogen atom of a carboxy group, a hydroxy group, etc., and dissociates by the action of an acid.

上記構造単位(II)としては、例えば、下記式(4)で表される構造単位(以下、「構造単位(II−1)」ともいう)等が挙げられる。構造単位(II−1)の式(4)における−CRで表される基は、酸解離性基である。 Examples of the structural unit (II) include a structural unit represented by the following formula (4) (hereinafter also referred to as “structural unit (II-1)”). The group represented by —CR 5 R 6 R 7 in the formula (4) of the structural unit (II-1) is an acid dissociable group.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(4)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。Y’は、単結合、炭素数2〜20のカルボニルオキシアルカンジイル基、炭素数4〜20のカルボニルオキシシクロアルカンジイル基、炭素数4〜20のカルボニルオキシシクロアルカンジイルオキシ基、炭素数6〜20のアレーンジイル基又は炭素数7〜20のカルボニルオキシアレーンジイル基である。Rは、水素原子又は炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基である。R及びRは、それぞれ独立して炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基であるか、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環員数3〜20の脂環構造を表す。 In said formula (4), R < 4 > is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. Y ′ is a single bond, a carbonyloxyalkanediyl group having 2 to 20 carbon atoms, a carbonyloxycycloalkanediyl group having 4 to 20 carbon atoms, a carbonyloxycycloalkanediyloxy group having 4 to 20 carbon atoms, or 6 to 6 carbon atoms. It is a 20 arene diyl group or a C7-20 carbonyloxyarene diyl group. R 5 is a hydrogen atom or a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R 6 and R 7 are each independently a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, or these groups are An alicyclic structure having 3 to 20 ring members composed of carbon atoms bonded to each other and bonded thereto is represented.

上記Y’で表される炭素数2〜20のカルボニルオキシアルカンジイル基としては、例えばカルボニルオキシメタンジイル基、カルボニルオキシエタンジイル基、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 carbonyloxyalkanediyl group having 2 to 20 carbon atoms represented by Y ′ include a carbonyloxymethanediyl group, a carbonyloxyethanediyl group, and a carbonyloxypropanediyl group.

上記Y’で表される炭素数4〜20のカルボニルオキシシクロアルカンジイル基としては、例えば
カルボニルオキシシクロプロパンジイル基、カルボニルオキシシクロブタンジイル基、カルボニルオキシシクロペンタンジイル基、カルボニルオキシシクロヘキサンジイル基等の単環のカルボニルオキシシクロアルカンジイル基;
カルボニルオキシノルボルナンジイル基、カルボニルオキシアダマンタンジイル基、カルボニルオキシトリシクロデカンジイル基、カルボニルオキシテトラシクロドデカンジイル基等の多環のカルボニルオキシシクロアルカンジイル基等が挙げられる。
Examples of the carbonyloxycycloalkanediyl group having 4 to 20 carbon atoms represented by Y ′ include a carbonyloxycyclopropanediyl group, a carbonyloxycyclobutanediyl group, a carbonyloxycyclopentanediyl group, and a carbonyloxycyclohexanediyl group. A monocyclic carbonyloxycycloalkanediyl group;
Examples thereof include a polycyclic carbonyloxycycloalkanediyl group such as a carbonyloxynorbornanediyl group, a carbonyloxyadamantanediyl group, a carbonyloxytricyclodecanediyl group, and a carbonyloxytetracyclododecanediyl group.

上記Y’で表される炭素数4〜20のカルボニルオキシシクロアルカンジイルオキシ基としては、例えば
カルボニルオキシシクロプロパンジイルオキシ基、カルボニルオキシシクロブタンジイルオキシ基、カルボニルオキシシクロペンタンジイルオキシ基、カルボニルオキシシクロヘキサンジイルオキシ基等の単環のカルボニルオキシシクロアルカンジイルオキシ基;
カルボニルオキシノルボルナンジイルオキシ基、カルボニルオキシアダマンタンジイルオキシ基、カルボニルオキシトリシクロデカンジイルオキシ基、カルボニルオキシテトラシクロドデカンジイルオキシ基等の多環のカルボニルオキシシクロアルカンジイルオキシ基等が挙げられる。
Examples of the carbonyloxycycloalkanediyloxy group having 4 to 20 carbon atoms represented by Y ′ include, for example, carbonyloxycyclopropanediyloxy group, carbonyloxycyclobutanediyloxy group, carbonyloxycyclopentanediyloxy group, carbonyloxycyclohexane Monocyclic carbonyloxycycloalkanediyloxy groups such as diyloxy groups;
Examples thereof include polycyclic carbonyloxycycloalkanediyloxy groups such as carbonyloxynorbornanediyloxy group, carbonyloxyadamantanediyloxy group, carbonyloxytricyclodecanediyloxy group, and carbonyloxytetracyclododecandiyloxy group.

上記Y’で表される炭素数6〜20のアレーンジイル基としては、例えば
ベンゼンジイル基、トルエンジイル基、キシレンジイル基、メシチレンジイル基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基等が挙げられる。
Examples of the C6-20 arenediyl group represented by Y ′ include a benzenediyl group, a toluenediyl group, a xylenediyl group, a mesitylenediyl group, a naphthalenediyl group, and an anthracenediyl group.

上記Y’で表される炭素数6〜20のカルボニルオキシアレーンジイル基としては、例えば
カルボニルオキシベンゼンジイル基、カルボニルオキシトルエンジイル基、カルボニルオキシキシレンジイル基、カルボニルオキシメシチレンオキシ基、カルボニルオキシナフタレンジイル基、カルボニルオキシアントラセンジイル基等が挙げられる。
Examples of the carbonyloxyarenediyl group having 6 to 20 carbon atoms represented by Y ′ include, for example, a carbonyloxybenzenediyl group, a carbonyloxytoluenediyl group, a carbonyloxyxylenediyl group, a carbonyloxymesityleneoxy group, and a carbonyloxynaphthalenediyl group. Group, carbonyloxyanthracenediyl group and the like.

上記Y’としては、単結合、炭素数2〜20のカルボニルオキシアルカンジイル基、炭素数4〜20のカルボニルオキシシクロアルカンジイルオキシ基、炭素数6〜20のアレーンジイル基が好ましく、単結合、カルボニルオキシメタンジイル基、多環のカルボニルオキシシクロアルカンジイルオキシ基、ベンゼンジイル基がより好ましく、単結合、カルボニルオキシメタンジイル基がさらに好ましい。   Y ′ is preferably a single bond, a carbonyloxyalkanediyl group having 2 to 20 carbon atoms, a carbonyloxycycloalkanediyloxy group having 4 to 20 carbon atoms, or an arenediyl group having 6 to 20 carbon atoms. An oxymethanediyl group, a polycyclic carbonyloxycycloalkanediyloxy group, and a benzenediyl group are more preferable, and a single bond and a carbonyloxymethanediyl group are more preferable.

上記Rとしては、構造単位(II)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子、メチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 R 4 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a methyl group, from the viewpoint of copolymerization of the monomer that gives the structural unit (II).

上記R、R及びR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−プロピル基等のアルキル基;
エテニル基、プロペニル基、ブテニル基等のアルケニル基;
エチニル基、プロピニル基、ブチニル基等のアルキニ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 5 , R 6 and R 7 include alkyl groups such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group and an i-propyl group. ;
An alkenyl group such as an ethenyl group, a propenyl group, a butenyl group;
Examples thereof include alkynyl groups such as ethynyl group, propynyl group, and butynyl group.

上記R、R及びR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
シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の単環の脂環式飽和炭化水素基;
シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等の単環の脂環式不飽和炭化水素基;
ノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基等の多環の脂環式飽和炭化水素基;
ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基等の多環の脂環式不飽和炭化水素基等が挙げられる。
Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms represented by R 5 , R 6 and R 7 include monocyclic alicyclic saturated hydrocarbon groups such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group;
Monocyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon groups such as cyclopentenyl group and cyclohexenyl group;
Polycyclic alicyclic saturated hydrocarbon groups such as norbornyl group, adamantyl group and tricyclodecyl group;
And polycyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon groups such as a norbornenyl group and a tricyclodecenyl group.

上記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、シクロヘプタン構造、シクロオクタン構造等の単環の脂環式飽和炭化水素構造;
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脂環式飽和炭化水素構造等が挙げられる。
Examples of the alicyclic structure having 3 to 20 carbon atoms configured together with the carbon atom to which these groups are combined and bonded to each other include a cyclopropane structure, a cyclobutane structure, a cyclopentane structure, a cyclohexane structure, a cycloheptane structure, a cyclo Monocyclic alicyclic saturated hydrocarbon structures such as octane structures;
And polycyclic alicyclic saturated hydrocarbon structures such as a norbornane structure, an adamantane structure, a tricyclodecane structure, and a tetracyclododecane structure.

構造単位(II−1)としては、下記式(4−1)〜(4−5)で表される構造単位(以下、「構造単位(II−1−1)〜(II−1−5)」ともいう)が好ましい。   As the structural unit (II-1), structural units represented by the following formulas (4-1) to (4-5) (hereinafter referred to as “structural units (II-1-1) to (II-1-5)”). Are also preferred).

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(4−1)〜(4−5)中、R〜Rは、上記式(4)と同義である。i及びjは、それぞれ独立して、1〜4の整数である。 R < 4 > -R < 7 > is synonymous with the said Formula (4) in said formula (4-1)-(4-5). i and j are each independently an integer of 1 to 4.

構造単位(II−1−1)〜(II−1−5)としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural units (II-1-1) to (II-1-5) include structural units represented by the following formulas.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

Figure 2017167371
Figure 2017167371

Figure 2017167371
Figure 2017167371

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式中、Rは、上記式(4)と同義である。 In the above formula, R 4 is as defined in the above formula (4).

構造単位(II)としては、1−アルキル−単環シクロアルカン−1−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、2−アルキル−多環シクロアルカン−2−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、2−(シクロアルカン−イル)プロパン−2−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、1−アルキル−単環シクロアルカン−1−イルオキシカルボニルメチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位が好ましく、1−メチルシクロペンタン−1−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、1−i−プロピルシクロペンタン−1−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、2−(アダマンタン−1−イル)プロパン−2−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、2−(シクロヘキサン−1−イル)プロパン−2−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、1−エチルシクロペンタン−1−イルオキシカルボニルメチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がより好ましい。   As the structural unit (II), a structural unit derived from 1-alkyl-monocyclic cycloalkane-1-yl (meth) acrylate, a structure derived from 2-alkyl-polycyclic cycloalkane-2-yl (meth) acrylate A structural unit derived from a unit, 2- (cycloalkane-yl) propan-2-yl (meth) acrylate, a structural unit derived from 1-alkyl-monocyclic cycloalkane-1-yloxycarbonylmethyl (meth) acrylate Preferably, a structural unit derived from 1-methylcyclopentan-1-yl (meth) acrylate, a structural unit derived from 1-i-propylcyclopentan-1-yl (meth) acrylate, 2- (adamantan-1-yl ) Structural unit derived from propan-2-yl (meth) acrylate, 2- (cyclohexane-1-yl) propyl Bread-2-yl (meth) structural units derived from acrylate, structural units derived from 1-ethyl-cyclopentane-1-yl oxycarbonyl methyl (meth) acrylate are more preferred.

構造単位(II)の含有割合としては、[B]重合体を構成する全構造単位に対して、10モル%〜80モル%が好ましく、20モル%〜75モル%がより好ましく、30モル%〜70モル%がさらに好ましく、35モル%〜60モル%が特に好ましい。構造単位(II)の含有割合を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物のリソグラフィ性能をより向上させることができる。上記含有割合が上記下限未満であると、当該感放射線性樹脂組成物のパターン形成性が低下する場合がある。上記含有割合が上記上限を超えるとレジストパターンの基板への密着性が低下する場合がある。   As a content rate of structural unit (II), 10 mol%-80 mol% are preferable with respect to all the structural units which comprise a [B] polymer, 20 mol%-75 mol% are more preferable, 30 mol% -70 mol% is further more preferable, and 35 mol%-60 mol% is especially preferable. By making the content rate of structural unit (II) into the said range, the lithography performance of the said radiation sensitive resin composition can be improved more. When the content ratio is less than the lower limit, the pattern formability of the radiation-sensitive resin composition may be lowered. When the said content rate exceeds the said upper limit, the adhesiveness to the board | substrate of a resist pattern may fall.

[構造単位(III)]
構造単位(III)は、ラクトン構造、環状カーボネート構造及びスルトン構造からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む構造単位である。[B]重合体は、構造単位(III)をさらに有することで現像液への溶解性をより調整することができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のリソグラフィ性能を向上させることができる。また当該感放射線性樹脂組成物から形成されるレジストパターンと基板との密着性を向上させることができる。
[Structural unit (III)]
The structural unit (III) is a structural unit containing at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a cyclic carbonate structure, and a sultone structure. [B] The polymer can further adjust the solubility in the developer by further including the structural unit (III), and as a result, the lithography performance of the radiation-sensitive resin composition can be improved. . Moreover, the adhesiveness of the resist pattern formed from the said radiation sensitive resin composition and a board | substrate can be improved.

ラクトン構造を含む構造単位(III)としては、例えば、下記式で表される式(5−1−1)〜(5−1−19)で表される構造単位(以下、「構造単位(III−1−1)〜(III−1−19)」ともいう)等が、環状カーボネート構造を含む構造単位(III)としては、例えば、下記式(5−2−1)〜(5−2−17)で表される構造単位(以下、「構造単位(III−2−1)〜(III−2−17)」ともいう)等が、スルトン構造を含む構造単位(III)としては、例えば、下記式(5−3−1)〜(5−3−11)で表される構造単位(以下、「構造単位(III−3−1)〜(III−3−11)」ともいう)等がそれぞれ挙げられる。   Examples of the structural unit (III) containing a lactone structure include structural units represented by formulas (5-1-1) to (5-1-19) represented by the following formulas (hereinafter, “structural units (III) -1-1) to (III-1-19) ") as the structural unit (III) containing a cyclic carbonate structure, for example, the following formulas (5-2-1) to (5-2-2) 17) (hereinafter also referred to as “structural units (III-2-1) to (III-2-17)”) or the like includes the sultone structure as the structural unit (III), for example, Structural units represented by the following formulas (5-3-1) to (5-3-11) (hereinafter also referred to as “structural units (III-3-1) to (III-3-11)”) and the like Each is listed.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

Figure 2017167371
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Figure 2017167371
Figure 2017167371

Figure 2017167371
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上記式中、RL1は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the above formula, R L1 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

構造単位(III)としては、構造単位(III−1−1)、(III−1−2)、(III−1−5)、(III−1−7)、(III−1−10)、(III−1−13)、(III−1−19)、(III−2−1)、(III−3−1)がより好ましい。   As the structural unit (III), structural units (III-1-1), (III-1-2), (III-1-5), (III-1-7), (III-1-10), (III-1-13), (III-1-19), (III-2-1), and (III-3-1) are more preferable.

上記構造単位(III)の含有割合としては、[B]重合体における全構造単位に対して80モル%以下が好ましく、10モル%〜70モル%がより好ましく、20モル%〜60モル%がさらに好ましい。構造単位(III)の含有割合を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物のリソグラフィ性能をより向上させることができる。また、得られるレジストパターンと基板との密着性をより向上させることができる。   As a content rate of the said structural unit (III), 80 mol% or less is preferable with respect to all the structural units in a [B] polymer, 10 mol%-70 mol% are more preferable, 20 mol%-60 mol% are 20 mol%. Further preferred. By making the content rate of structural unit (III) into the said range, the lithography performance of the said radiation sensitive resin composition can be improved more. Further, the adhesion between the obtained resist pattern and the substrate can be further improved.

[B]重合体は、上記構造単位(II)及び(III)以外にもその他の構造単位を有してもよい。上記その他の構造単位としては、例えばヒドロキシ基、ケトン性カルボニル基、シアノ基、カルボキシ基、ニトロ基及びアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも1種を有する構造単位、トリシクロデシル(メタ)アクリレートに由来する構造単位等の非酸解離性の脂環式炭化水素基を含む構造単位等が挙げられる。これらの中で、ヒドロキシ基を有する構造単位が好ましく、3−ヒドロキシアダマンタン−1−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、1−オキサ−2−オキソ−3−メチレン−8−ヒドロキシスピロ[4,5]デカンに由来する構造単位が好ましい。これらの構造単位の含有割合としては、30モル%以下が好ましく、20モル%以下がより好ましい。   [B] The polymer may have other structural units in addition to the structural units (II) and (III). Examples of the other structural units include a structural unit having at least one selected from the group consisting of a hydroxy group, a ketonic carbonyl group, a cyano group, a carboxy group, a nitro group, and an amino group, tricyclodecyl (meth) acrylate, and the like. Examples thereof include a structural unit containing a non-acid dissociable alicyclic hydrocarbon group such as a structural unit derived therefrom. Among these, a structural unit having a hydroxy group is preferable, and a structural unit derived from 3-hydroxyadamantan-1-yl (meth) acrylate, 1-oxa-2-oxo-3-methylene-8-hydroxyspiro [4 , 5] A structural unit derived from decane is preferred. As a content rate of these structural units, 30 mol% or less is preferable and 20 mol% or less is more preferable.

[B]重合体の含有量の下限としては、[A]重合体100質量部に対して、1500質量部が好ましく、2000質量部がより好ましく、2500質量部がさらに好ましい。[B]重合体の含有量の上限としては、[A]重合体100質量部に対して、9000質量部が好ましく、7000質量部がより好ましく、4000質量部がさらに好ましい。   [B] The lower limit of the content of the polymer is preferably 1500 parts by mass, more preferably 2000 parts by mass, and still more preferably 2500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the [A] polymer. [B] The upper limit of the content of the polymer is preferably 9000 parts by mass, more preferably 7000 parts by mass, and still more preferably 4000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer [A].

また、[B]重合体の含有量としては、当該感放射線性樹脂組成物の全固形分に対して、70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、85質量%以上がさらに好ましい。   Moreover, as content of [B] polymer, 70 mass% or more is preferable with respect to the total solid of the said radiation sensitive resin composition, 80 mass% or more is more preferable, 85 mass% or more is further more preferable. .

[B]重合体は、上述した[A]重合体と同様の方法で合成することができる。   The [B] polymer can be synthesized by the same method as the above-described [A] polymer.

[B]重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)は特に限定されないが、1,000以上50,000以下が好ましく、2,000以上30,000以下がより好ましく、3,000以上20,000以下がさらに好ましく、3,500以上15,000が特に好ましい。[B]重合体のMwを上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物の塗布性及び現像欠陥抑制性が向上する。[B]重合体のMwが上記下限未満だと、十分な耐熱性を有するレジスト膜が得られない場合がある。[B]重合体のMwが上記上限を超えると、レジスト膜の現像性が低下する場合がある。   [B] The weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer is not particularly limited, but is preferably 1,000 or more and 50,000 or less, more preferably 2,000 or more and 30,000 or less. Preferably, 3,000 or more and 20,000 or less are more preferable, and 3,500 or more and 15,000 are particularly preferable. [B] By making Mw of a polymer into the said range, the applicability | paintability and development defect inhibitory property of the said radiation sensitive resin composition improve. [B] If the polymer Mw is less than the lower limit, a resist film having sufficient heat resistance may not be obtained. [B] If the Mw of the polymer exceeds the above upper limit, the developability of the resist film may be lowered.

[B]重合体のGPCによるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)に対するMwの比(Mw/Mn)は、通常、1以上5以下であり、1以上3以下が好ましく、1以上2以下がさらに好ましい。   [B] The ratio (Mw / Mn) of Mw to the number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene by GPC of the polymer is usually from 1 to 5, preferably from 1 to 3, more preferably from 1 to 2. .

<[C]感放射線性酸発生体>
[C]感放射線性酸発生体は、露光により酸を発生する物質である。この発生した酸により[B]重合体等が有する酸解離性基が解離してカルボキシ基等が生じ、これらの重合体の現像液への溶解性が変化するため、当該感放射線性樹脂組成物から、レジストパターンを形成することができる、当該感放射線性樹脂組成物における[C]感放射線性酸発生体の含有形態としては、後述するような低分子化合物の形態(以下、適宜「[C]感放射線性酸発生剤」と称する)でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[C] Radiation sensitive acid generator>
[C] The radiation-sensitive acid generator is a substance that generates an acid upon exposure. Since the acid-dissociable group of the [B] polymer and the like is dissociated by the generated acid to generate a carboxy group and the like, and the solubility of these polymers in the developer changes, the radiation-sensitive resin composition From the above, the inclusion form of the [C] radiation-sensitive acid generator in the radiation-sensitive resin composition capable of forming a resist pattern is a form of a low molecular compound as described later (hereinafter referred to as “[C ] A radiation-sensitive acid generator ", a form incorporated as part of the polymer, or both forms.

[C]感放射線性酸発生剤としては、例えばオニウム塩化合物、N−スルホニルオキシイミド化合物、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。   [C] Examples of the radiation sensitive acid generator include onium salt compounds, N-sulfonyloxyimide compounds, halogen-containing compounds, diazoketone compounds and the like.

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

[C]感放射線性酸発生剤の具体例としては、例えば、特開2009−134088号公報の段落[0080]〜[0113]に記載されている化合物等が挙げられる。   [C] Specific examples of the radiation sensitive acid generator include compounds described in paragraphs [0080] to [0113] of JP-A-2009-134088.

[C]感放射線性酸発生体としては、下記式(CC)で表される化合物が好ましい。[C]感放射線性酸発生剤を下記式(CC)で表される化合物とすることで、[A]重合体又は[B]重合体が有する極性構造との相互作用等により、露光により発生する酸のレジスト膜中の拡散長がより適度に短くなると考えられ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のリソグラフィ性能をより向上させることができる。   [C] The radiation-sensitive acid generator is preferably a compound represented by the following formula (CC). [C] By making the radiation sensitive acid generator a compound represented by the following formula (CC), it is generated by exposure due to interaction with the polar structure of the [A] polymer or [B] polymer, etc. It is considered that the diffusion length of the acid in the resist film is appropriately shortened, and as a result, the lithography performance of the radiation sensitive resin composition can be further improved.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(CC)中、Rb1は、環員数6以上の脂環構造を含む1価の基又は環員数6以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基である。Rb2は、炭素数1〜10のフッ素化アルカンジイル基である。Mは、1価の放射線分解性オニウムカチオンである。 In the above formula (CC), R b1 is a monovalent group containing an alicyclic structure having 6 or more ring members or a monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 6 or more ring members. R b2 is a fluorinated alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms. M + is a monovalent radiolytic onium cation.

上記Rb1における「環員数」とは、脂環構造及び脂肪族複素環構造の環を構成する原子数をいい、多環の脂環構造及び多環の脂肪族複素環構造の場合は、この多環を構成する原子数をいう。 The “number of ring members” in R b1 refers to the number of atoms constituting the ring of the alicyclic structure and the aliphatic heterocyclic structure. In the case of the polycyclic alicyclic structure and the polycyclic aliphatic heterocyclic structure, The number of atoms that make up a polycycle.

上記Rb1で表される環員数6以上の脂環構造を含む1価の基としては、例えば
シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロドデシル基等の単環の脂環式飽和炭化水素基;
シクロオクテニル基、シクロデセニル基等の単環の脂環式不飽和炭化水素基;
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脂環式飽和炭化水素基;
ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基等の多環の脂環式不飽和炭化水素基等が挙げられる。
Examples of the monovalent group including an alicyclic structure having 6 or more ring members represented by R b1 include monocyclic alicyclic saturated hydrocarbon groups such as a cyclooctyl group, a cyclononyl group, a cyclodecyl group, and a cyclododecyl group. ;
Monocyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon groups such as cyclooctenyl group and cyclodecenyl group;
A polycyclic alicyclic saturated hydrocarbon group such as a norbornyl group, an adamantyl group, a tricyclodecyl group, a tetracyclododecyl group;
And polycyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon groups such as a norbornenyl group and a tricyclodecenyl group.

上記Rb1で表される環員数6以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基としては、例えば
ノルボルナンラクトン−イル基等のラクトン構造を含む基;
ノルボルナンスルトン−イル基等のスルトン構造を含む基;
オキサシクロヘプチル基、オキサノルボルニル基等の酸素原子含有複素環基;
アザシクロヘキシル基、アザシクロヘプチル基、ジアザビシクロオクタン−イル基等の窒素原子含有複素環基;
チアシクロヘプチル基、チアノルボルニル基等のイオウ原子含有複素環基等が挙げられる。
Examples of the monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 6 or more ring members represented by R b1 include a group containing a lactone structure such as a norbornanelactone-yl group;
A group containing a sultone structure such as a norbornane sultone-yl group;
An oxygen atom-containing heterocyclic group such as an oxacycloheptyl group and an oxanorbornyl group;
A nitrogen atom-containing heterocyclic group such as an azacyclohexyl group, an azacycloheptyl group, a diazabicyclooctane-yl group;
And sulfur atom-containing heterocyclic groups such as a thiacycloheptyl group and a thianorbornyl group.

上記Rb1で表される基の環員数としては、上述の酸の拡散長がさらに適度になる観点から、8以上が好ましく、9〜15がより好ましく、10〜13がさらに好ましい。 The number of ring members of the group represented by R b1 is preferably 8 or more, more preferably 9 to 15 and even more preferably 10 to 13 from the viewpoint that the diffusion length of the acid described above becomes more appropriate.

上記Rb1としては、これらの中で、環員数9以上の脂環構造を含む1価の基、環員数9以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基が好ましく、アダマンチル基、ヒドロキシアダマンチル基、ノルボルナンラクトン−イル基、5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.3.1.13,8]ウンデカン−イル基がより好ましく、アダマンチル基がさらに好ましい。 Among these, R b1 is preferably a monovalent group containing an alicyclic structure having 9 or more ring members, or a monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 9 or more ring members, such as an adamantyl group or hydroxyadamantyl group. Group, norbornanelactone-yl group, and 5-oxo-4-oxatricyclo [4.3.1.1 3,8 ] undecan-yl group are more preferable, and an adamantyl group is more preferable.

上記Rb2で表される炭素数1〜10のフッ素化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、プロパンジイル基等の炭素数1〜10のアルカンジイル基が有する水素原子の1個以上をフッ素原子で置換した基等が挙げられる。
これらの中で、SO 基に隣接する炭素原子にフッ素原子が結合しているフッ素化アルカンジイル基が好ましく、SO 基に隣接する炭素原子に2個のフッ素原子が結合しているフッ素化アルカンジイル基がより好ましく、1,1−ジフルオロメタンジイル基、1,1−ジフルオロエタンジイル基、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−1,2−プロパンジイル基、1,1,2,2−テトラフルオロエタンジイル基、1,1,2,2−テトラフルオロブタンジイル基、1,1,2,2−テトラフルオロヘキサンジイル基がさらに好ましい。
Examples of the fluorinated alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms represented by R b2 include one or more hydrogen atoms of an alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms such as a methanediyl group, an ethanediyl group, and a propanediyl group. And a group in which is substituted with a fluorine atom.
Among these, SO 3 - fluorinated alkane diyl group which has a fluorine atom to carbon atom is bonded to adjacent groups are preferred, SO 3 - 2 fluorine atoms to the carbon atom adjacent to the group is attached More preferred are fluorinated alkanediyl groups, 1,1-difluoromethanediyl group, 1,1-difluoroethanediyl group, 1,1,3,3,3-pentafluoro-1,2-propanediyl group, 1,1 1,2,2-tetrafluoroethanediyl group, 1,1,2,2-tetrafluorobutanediyl group, and 1,1,2,2-tetrafluorohexanediyl group are more preferable.

上記Mで表される1価の放射線分解性オニウムカチオンは、露光光の照射により分解するカチオンである。露光部では、この放射線分解性オニウムカチオンの分解により生成するプロトンと、スルホネートアニオンとからスルホン酸を生じる。上記Mで表される1価の放射線分解性オニウムカチオンとしては、例えば、S、I、O、N、P、Cl、Br、F、As、Se、Sn、Sb、Te、Bi等の元素を含む放射線分解性オニウムカチオンが挙げられる。元素としてS(イオウ)を含むカチオンとしては、例えば、スルホニウムカチオン、テトラヒドロチオフェニウムカチオン等が挙げられ、元素としてI(ヨウ素)を含むカチオンとしては、ヨードニウムカチオン等が挙げられる。これらの中で、スルホニウムカチオン、テトラヒドロチオフェニウムカチオン、ヨードニウムカチオンが好ましい。 The monovalent radiolytic onium cation represented by M + is a cation that decomposes upon exposure to exposure light. In the exposed portion, sulfonic acid is generated from protons generated by the decomposition of the radiolytic onium cation and the sulfonate anion. Examples of the monovalent radiolytic onium cation represented by M + include elements such as S, I, O, N, P, Cl, Br, F, As, Se, Sn, Sb, Te, and Bi. And radiation-decomposable onium cations. Examples of the cation containing S (sulfur) as an element include a sulfonium cation and a tetrahydrothiophenium cation. Examples of the cation containing I (iodine) as an element include an iodonium cation. Among these, a sulfonium cation, a tetrahydrothiophenium cation, and an iodonium cation are preferable.

[C]感放射線性酸発生剤としては、例えば、下記式(CC−1)〜(CC−17)で表される化合物(以下、「化合物(CC−1)〜(CC−17)」ともいう)等が挙げられる。   [C] Examples of the radiation sensitive acid generator include compounds represented by the following formulas (CC-1) to (CC-17) (hereinafter referred to as “compounds (CC-1) to (CC-17)”). And the like).

Figure 2017167371
Figure 2017167371

Figure 2017167371
Figure 2017167371

[C]感放射線性酸発生剤としては、これらの中で、オニウム塩化合物が好ましく、スルホニウム塩がより好ましく、化合物(CC−1)〜(CC−3)、化合物(CC−13)〜(CC−17)がさらに好ましい。   [C] Of these, the radiation-sensitive acid generator is preferably an onium salt compound, more preferably a sulfonium salt, and compounds (CC-1) to (CC-3) and compounds (CC-13) to ( CC-17) is more preferred.

[C]感放射線性酸発生体の含有量としては、[C]感放射線性酸発生体が[C]感放射線性酸発生剤の場合、当該感放射線性樹脂組成物の感度及び現像性の向上の観点から、[B]化合物100質量部に対して、10質量部〜1000質量部が好ましく、30質量部〜800質量部がより好ましく、50質量部〜500質量部がさらに好ましい。   [C] The content of the radiation-sensitive acid generator is as follows. When the [C] radiation-sensitive acid generator is a [C] radiation-sensitive acid generator, the sensitivity and developability of the radiation-sensitive resin composition. From an improvement viewpoint, 10 mass parts-1000 mass parts are preferable with respect to 100 mass parts of [B] compounds, 30 mass parts-800 mass parts are more preferable, and 50 mass parts-500 mass parts are more preferable.

また、[C]感放射線性酸発生剤の含有量としては、[B]重合体100質量部に対して、0.1質量部〜30質量部が好ましく、0.5質量部〜20質量部がより好ましく、1質量部〜15質量部がさらに好ましく、3質量部〜15質量部が特に好ましい。[C]感放射線性酸発生体は、1種又は2種以上を用いることができる。   Moreover, as content of [C] radiation sensitive acid generator, 0.1 mass part-30 mass parts are preferable with respect to 100 mass parts of [B] polymers, and 0.5 mass part-20 mass parts. Is more preferable, 1 to 15 parts by mass is further preferable, and 3 to 15 parts by mass is particularly preferable. [C] The radiation sensitive acid generator may be used alone or in combination of two or more.

<[D]溶媒>
当該感放射線性樹脂組成物は、通常[D]溶媒を含有する。[D]溶媒は、少なくとも[A]化合物、[B]重合体、必要に応じて含有される[C]感放射線性酸発生剤等を溶解又は分散可能な溶媒であれば特に限定されない。
<[D] solvent>
The radiation-sensitive resin composition usually contains a [D] solvent. [D] The solvent is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving or dispersing at least the [A] compound, the [B] polymer, and the [C] radiation-sensitive acid generator contained as necessary.

[D]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。   [D] Examples of the solvent include alcohol solvents, ether solvents, ketone solvents, amide solvents, ester solvents, hydrocarbon solvents, and the like.

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。
As an alcohol solvent, for example,
C1-C18 aliphatic monoalcohol solvents 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(メチルフェニルエーテル)等の芳香環含有エーテル系溶媒などが挙げられる。
As an ether solvent, for example,
Dialkyl ether solvents such as diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, dipentyl ether, diisoamyl ether, dihexyl ether, diheptyl ether;
Cyclic ether solvents such as tetrahydrofuran and tetrahydropyran;
Aromatic ring-containing ether solvents such as diphenyl ether and anisole (methylphenyl ether) are exemplified.

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(メチル−n−ペンチルケトン)、エチル−n−ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジ−iso−ブチルケトン、トリメチルノナノン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 ketone solvents include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-iso-butyl ketone, 2-heptanone (methyl-n-pentyl ketone), and ethyl-n-butyl ketone. Chain ketone solvents such as methyl-n-hexyl ketone, 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;
γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン等のラクトン系溶媒;
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、エチレンカーボネート、プロピレンカート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;
lactone solvents such as γ-butyrolactone and δ-valerolactone;
Polycarboxylic acid diester solvents such as diethyl oxalate;
Examples thereof include carbonate solvents such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, and propylene cartonate.

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
an aliphatic hydrocarbon solvent 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、[D]溶媒としては、エステル系溶媒、ケトン系溶媒が好ましく、多価アルコール部分エーテルカルボキシレート系溶媒、ラクトン系溶媒、環状ケトン系溶媒がより好ましく、多価アルコール部分アルキルエーテルアセテート、ラクトン系溶媒、シクロアルカノンがさらに好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノンが特に好ましい。当該感放射線性樹脂組成物は、[D]溶媒を1種又は2種以上含有していてもよい。   Among these, as the [D] solvent, ester solvents and ketone solvents are preferable, polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvents, lactone solvents, and cyclic ketone solvents are more preferable, and polyhydric alcohol partial alkyl ethers. Acetate, lactone solvent, and cycloalkanone are more preferable, and propylene glycol monomethyl ether acetate, γ-butyrolactone, and cyclohexanone are particularly preferable. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more [D] solvents.

<その他の任意成分>
当該感放射線性樹脂組成物は、上記[A]〜[D]成分以外のその他の任意成分を含有していてもよい。上記その他の任意成分としては、例えば、[E]酸拡散制御剤、界面活性剤、脂環式骨格含有化合物、増感剤等が挙げられる。これらのその他の任意成分は、それぞれ1種又は2種以上を併用してもよい。
<Other optional components>
The said radiation sensitive resin composition may contain other arbitrary components other than said [A]-[D] component. Examples of the other optional components include [E] acid diffusion control agents, surfactants, alicyclic skeleton-containing compounds, and sensitizers. Each of these other optional components may be used alone or in combination of two or more.

[E]酸拡散制御剤
[E]酸拡散制御剤は、露光により[C]感放射線性酸発生体から生じる酸のレジスト膜中における拡散現象を制御する。その結果非露光領域における好ましくない化学反応を抑制する効果を奏する。また、得られる感放射線性樹脂組成物の貯蔵安定性がさらに向上する。またレジストとしての解像度がさらに向上すると共に、露光から現像処理までの引き置き時間の変動によるレジストパターンの線幅変化を抑えることができ、プロセス安定性に優れた感放射線性樹脂組成物が得られる。
[E] Acid Diffusion Control Agent [E] The acid diffusion control agent controls the diffusion phenomenon in the resist film of the acid generated from the [C] radiation sensitive acid generator upon exposure. As a result, there is an effect of suppressing an undesirable chemical reaction in the non-exposed region. Moreover, the storage stability of the obtained radiation sensitive resin composition further improves. Further, the resolution as a resist is further improved, and a change in the line width of the resist pattern due to a change in the holding time from exposure to development processing can be suppressed, and a radiation-sensitive resin composition excellent in process stability can be obtained. .

[E]酸拡散制御剤としては、例えば下記式(EE−1)で表される化合物(以下、「含窒素化合物(I)」ともいう)、同一分子内に窒素原子を2個有する化合物(以下、「含窒素化合物(II)」ともいう)、窒素原子を3個有する化合物(以下、「含窒素化合物(III)」ともいう)、アミド基含有化合物、ウレア化合物、含窒素複素環化合物等が挙げられる。   [E] Examples of the acid diffusion controller include a compound represented by the following formula (EE-1) (hereinafter also referred to as “nitrogen-containing compound (I)”), a compound having two nitrogen atoms in the same molecule ( Hereinafter, also referred to as “nitrogen-containing compound (II)”, compounds having three nitrogen atoms (hereinafter also referred to as “nitrogen-containing compound (III)”), amide group-containing compounds, urea compounds, nitrogen-containing heterocyclic compounds, etc. Is mentioned.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(EE−1)中、Rf1、Rf2及びRf3は、それぞれ独立して、水素原子、置換されていてもよい直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、アリール基又はアラルキル基である。 In the above formula (EE-1), R f1 , R f2 and R f3 are each independently a hydrogen atom, an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group, aryl group or aralkyl group. It is.

含窒素化合物(I)としては、例えばn−ヘキシルアミン等のモノアルキルアミン類;ジ−n−ブチルアミン等のジアルキルアミン類;トリエチルアミン、トリn−ペンチルアミン等のトリアルキルアミン類;アニリン等の芳香族アミン類等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing compound (I) include monoalkylamines such as n-hexylamine; dialkylamines such as di-n-butylamine; trialkylamines such as triethylamine and tri-n-pentylamine; and fragrances such as aniline Group amines and the like.

含窒素化合物(II)としては、例えばエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing compound (II) include ethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, and the like.

含窒素化合物(III)としては、例えばポリエチレンイミン、ポリアリルアミン等のポリアミン化合物;ジメチルアミノエチルアクリルアミド等の重合体等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing compound (III) include polyamine compounds such as polyethyleneimine and polyallylamine; polymers such as dimethylaminoethylacrylamide.

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 and the like. It is done.

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、トリブチルチオウレア等が挙げられる。   Examples of the urea compound include urea, methylurea, 1,1-dimethylurea, 1,3-dimethylurea, 1,1,3,3-tetramethylurea, 1,3-diphenylurea, tributylthiourea and the like.

含窒素複素環化合物としては、例えばピリジン、2−メチルピリジン等のピリジン類;N−プロピルモルホリン、N−(ウンデカン−1−イルカルボニルオキシエチル)モルホリン等のモルホリン類;ピラジン、ピラゾール等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing heterocyclic compound include pyridines such as pyridine and 2-methylpyridine; morpholines such as N-propylmorpholine and N- (undecan-1-ylcarbonyloxyethyl) morpholine; pyrazine, pyrazole and the like. .

また、[E]酸拡散制御剤として、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発生する光崩壊性塩基を用いることもできる。光崩壊性塩基の一例としては、露光により分解して酸拡散制御性を失うオニウム塩化合物がある。オニウム塩化合物としては、例えば下記式(EE−2)で表されるスルホニウム塩化合物、下記式(EE−3)で表されるヨードニウム塩化合物等が挙げられる。   [E] As the acid diffusion controller, a photodisintegratable base that is a basic compound that is exposed to light and generates a weak acid can also be used. An example of a photo-disintegrating base is an onium salt compound that loses acid diffusion controllability by decomposition upon exposure. Examples of the onium salt compound include a sulfonium salt compound represented by the following formula (EE-2) and an iodonium salt compound represented by the following formula (EE-3).

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(EE−2)及び式(EE−3)中、R40〜R44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、ハロゲン原子又は−SO−Rである。Rは、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基又はアリール基である。Zは、OH、R50−COO、R−SO−N−R50、R50−SO 又は下記式(EE−4)で示されるアニオンである。R50及びRは、それぞれ独立して、炭素数1〜30の1価の有機基である。 In the formula (EE-2) and Formula (EE-3), R 40 ~R 44 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, hydroxy group, a halogen atom or -SO 2 -R C is there. R C is an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group or an aryl group. Z is OH , R 50 —COO , R D —SO 2 —N —R 50 , R 50 —SO 3 or an anion represented by the following formula (EE-4). R 50 and RD are each independently a monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(EE−4)中、R45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 (EE-4), R 45 represents 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 carbon atom. -12 linear or branched alkoxy groups. u is an integer of 0-2.

50及びRで表される炭素数1〜30の1価の有機基としては、例えば炭素数1〜30の1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ヘテロ原子含有基を含む基、これらの基の水素原子の一部又は全部を置換基で置換した基等が挙げられる。R50及びRで表される上記炭化水素基としては、直鎖状又は分岐鎖状脂肪族炭化水素基、または脂環式炭化水素基であることが好ましい。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms represented by R 50 and RD include, for example, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, the carbon-carbon or bond side of the hydrocarbon group. A group containing a heteroatom-containing group at the terminal thereof, a group in which part or all of the hydrogen atoms of these groups are substituted with a substituent, and the like. The hydrocarbon group represented by R 50 and R D is preferably a linear or branched aliphatic hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon group.

上記式(EE−2)で表されるスルホニウム塩化合物としては、例えば下記式で表される化合物等が挙げられる。   Examples of the sulfonium salt compound represented by the above formula (EE-2) include compounds represented by the following formula.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記光崩壊性塩基としては、上記式(EE−2)で表されるスルホニウム塩化合物が好ましい。   As the photodegradable base, a sulfonium salt compound represented by the above formula (EE-2) is preferable.

当該感放射線性樹脂組成物が[E]酸拡散制御剤を含有する場合、[E]酸拡散制御剤の含有量としては、[B]重合体100質量部に対して、通常10質量部以下である。[E]酸拡散制御剤の含有量が10質量部を超えると、レジストとしての感度が低下する傾向にある。   When the said radiation sensitive resin composition contains an [E] acid diffusion control agent, as content of an [E] acid diffusion control agent, it is 10 mass parts or less normally with respect to 100 mass parts of [B] polymers. It is. [E] When the content of the acid diffusion controller exceeds 10 parts by mass, the sensitivity as a resist tends to decrease.

感放射線性樹脂組成物(Z)は、例えば[A]重合体、[B]重合体、[C]感放射線性酸発生剤及び必要に応じて[E]酸拡散制御剤等を[D]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(Z)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 (Z) includes, for example, [A] polymer, [B] polymer, [C] radiation-sensitive acid generator, and [E] acid diffusion control agent, if necessary, [D]. It can be prepared by dissolving in a solvent and preferably filtering the resulting mixture 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 (Z) is preferably 0.2% by mass, more preferably 0.5% by mass, and even more 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(Z)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 (Z) include conventionally known coating methods such as spin coating, cast coating, roll coating, and the like. 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(S)により上層膜を形成する。上層膜形成用組成物(S)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(Z)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(S)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 (S). Examples of the method for applying the upper layer film forming composition (S) include the same method as the method for applying the radiation sensitive resin composition (Z) 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 (S). 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 the upper layer 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(Z)や上層膜形成用組成物(S)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 composition of the radiation-sensitive resin composition (Z) and the composition for forming an upper layer film (S), the type 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(Z)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 (Z) 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 making the content of the organic solvent in the developer within the above range, the dissolution contrast between the exposed part and the unexposed part 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(S)の[K]酸拡散抑制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 [K] acid spreading | diffusion suppression compound of the composition (S) for upper layer film formation mentioned later, 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(S)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 is preferably a method that does not impair the lithography performance of the resist pattern. According to the negative resist pattern forming method, since the upper layer film is formed using the upper layer film forming composition (S), 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(S)>
上層膜形成用組成物(S)は、[J]重合体及び[P]溶媒を含有し、また、上層膜形成用組成物(S)は、下記(i)及び(ii)からなる群より選ばれる少なくとも1種を満たす。
(i)上記上層膜形成用組成物が[K]酸拡散抑制化合物をさらに含有する
(ii)上記[J]重合体が酸拡散抑制基を有する構造単位(VI)を含む
<Upper layer film forming composition (S)>
The composition for forming an upper layer (S) contains a [J] polymer and a [P] solvent, and the composition for forming an upper layer (S) is selected from the group consisting of (i) and (ii) below. Satisfy at least one selected.
(I) The composition for forming an upper layer film further contains a [K] acid diffusion inhibiting compound. (Ii) The [J] polymer contains a structural unit (VI) having an acid diffusion inhibiting group.

上記[K]酸拡散抑制化合物は、下記式(1)で表される化合物、下記式(2)で表される化合物、下記式(3)で表される化合物、又はこれらの組み合わせを含む。   The [K] acid diffusion inhibiting compound includes a compound represented by the following formula (1), a compound represented by the following formula (2), a compound represented by the following formula (3), or a combination thereof.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(1)中、R及びRは、水素原子、炭素数1〜20の1価の有機基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する窒素原子と共に構成される環員数3〜20の脂肪族複素環構造を表す。Rは、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。 In the above formula (1), R A and R B are a hydrogen atom, a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or are configured together with a nitrogen atom to which these groups are combined and bonded to each other. An aliphatic heterocyclic structure having 3 to 20 ring members is represented. R 1 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.

上記式(2)中、Xは、1価のオニウムカチオンである。Yは、1価の弱酸アニオンである。 In the above formula (2), X + is a monovalent onium cation. Y is a monovalent weak acid anion.

上記式(3)中、R18、R19及びR20は、それぞれ独立して、水素原子、置換されていてもよい直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、アリール基又はアラルキル基である。 In the above formula (3), R 18 , R 19 and R 20 are each independently a hydrogen atom, an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group, an aryl group or an aralkyl group. .

上記酸拡散抑制基は、下記式(1’)で表される基、下記式(2’−1)で表される基、下記式(2’−2)で表される基、下記式(3’)で表される基、又はこれらの組み合わせを含む。   The acid diffusion inhibiting group is a group represented by the following formula (1 ′), a group represented by the following formula (2′-1), a group represented by the following formula (2′-2), the following formula ( 3 '), or a combination thereof.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(1’)中、Eは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。Rは、水素原子、炭素数1〜20の1価の有機基である。RJ及びEは、互いに合わせられこれらが結合する窒素原子と共に構成される環員数3〜20の脂肪族複素環構造を表してもよい。R’は、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。 In said formula (1 '), E is a single bond or a C1-C20 bivalent organic group. R J is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. RJ and E may represent an aliphatic heterocyclic structure having 3 to 20 ring members that is configured together with the nitrogen atom to which they are bonded. R 1 ′ is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.

上記式(2’−1)中、X’は、1価のオニウムカチオンを含む1価の基である。Y’は、1価の弱酸アニオンである。 In the above formula (2′-1), X ′ + is a monovalent group containing a monovalent onium cation. Y '- is a monovalent weak acid anions.

上記式(2’−2)中、Y’’は、1価の弱酸アニオンを含む1価の基である。X’’は、1価のオニウムカチオンである。 In the above formula (2′-2), Y ″ is a monovalent group containing a monovalent weak acid anion. X ″ + is a monovalent onium cation.

上記式(3’)中、E’は、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。R28及びR29は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20の1価の有機基である。R28、R29及びE’は、これらの基のうちのいずれか2つが互いに合わせられこれらが結合する窒素原子と共に構成される環員数3〜20の脂肪族複素環構造を表してもよい。 In the above formula (3 ′), E ′ is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 28 and R 29 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 28 , R 29, and E ′ may represent an aliphatic heterocyclic structure having 3 to 20 ring members that is formed together with the nitrogen atom to which any two of these groups are combined with each other.

上層膜形成用組成物(S)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こと等により、より微細なレジストパターンを形成することができる。また、「(i)上記上層膜形成用組成物が[K]酸拡散抑制化合物をさらに含有する」、及び「(ii)上記[J]重合体が酸拡散抑制基を有する構造単位(VI)を含む」、からなる群より選ばれる少なくとも1種を満たすことにより、未露光部への酸の拡散および脱保護反応を抑制し、高い溶解コントラストを付与できる。特に、デフォーカスなどの光学コントラストが低い状態下でも所望の線幅を解像でき、プロセスウィンドウの向上を可能とする。以下、各成分について説明する。   The composition for forming an upper layer film (S) 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 compared to the positive resist pattern forming method using a developer such as an alkaline aqueous solution. A resist pattern can be formed. Further, “(i) the composition for forming an upper layer film further contains a [K] acid diffusion inhibiting compound” and “(ii) the structural unit (VI) in which the [J] polymer has an acid diffusion inhibiting group”. By satisfying at least one selected from the group consisting of “comprising”, acid diffusion to the unexposed area and deprotection reaction can be suppressed, and high dissolution contrast can be imparted. In particular, the desired line width can be resolved even under low optical contrast conditions such as defocusing, and the process window can be improved. Hereinafter, each component will be described.

<[J]重合体>
[J]重合体は、構造単位(IV)を有する。また、[J]重合体は、後述するフッ素原子を含む構造単位(V)(但し、構造単位(IV)を除く)、酸拡散抑制基を有する構造単位(VI)又はこれらの組み合わせを有すると好ましい。以下、各構造単位について説明する。
<[J] polymer>
[J] The polymer has a structural unit (IV). The [J] polymer has a structural unit (V) containing a fluorine atom (excluding the structural unit (IV) described later), a structural unit (VI) having an acid diffusion inhibiting group, or a combination thereof. preferable. Hereinafter, each structural unit will be described.

[構造単位(IV)]
構造単位(IV)は、炭化水素構造を含む構造単位である。
[Structural unit (IV)]
The structural unit (IV) is a structural unit containing a hydrocarbon structure.

炭化水素構造としては、例えば鎖状炭化水素構造、脂環式炭化水素構造、芳香族炭化水素構造等の炭化水素構造が挙げられる。ここで、鎖状炭化水素構造、脂環式炭化水素構造及び芳香族炭化水素構造とは、それぞれ、鎖状炭化水素、脂環式炭化水素及び芳香族炭化水素に由来する構造をいう。   Examples of the hydrocarbon structure include hydrocarbon structures such as a chain hydrocarbon structure, an alicyclic hydrocarbon structure, and an aromatic hydrocarbon structure. Here, the chain hydrocarbon structure, alicyclic hydrocarbon structure and aromatic hydrocarbon structure refer to structures derived from chain hydrocarbon, alicyclic hydrocarbon and aromatic hydrocarbon, respectively.

上記鎖状炭化水素構造としては、例えば
n−プロピル構造、i−プロピル構造、n−ブチル構造、i−ブチル構造、sec−ブチル構造、t−ブチル構造等のアルキル構造;
プロペニル構造、ブテニル構造等のアルケニル構造;
プロピニル構造、ブチニル構造等のアルキニル構造等が挙げられる。
上記アルキル構造、アルケニル構造、アルキニル構造としては、炭素数2〜20であると好ましい。
Examples of the chain hydrocarbon structure include alkyl structures such as an n-propyl structure, an i-propyl structure, an n-butyl structure, an i-butyl structure, a sec-butyl structure, and a t-butyl structure;
Alkenyl structures such as propenyl structure and butenyl structure;
Examples thereof include alkynyl structures such as propynyl structure and butynyl structure.
The alkyl structure, alkenyl structure, and alkynyl structure preferably have 2 to 20 carbon atoms.

上記芳香族炭化水素構造としては、例えば
フェニル構造、トリル構造、キシリル構造、ナフチル構造、アントリル構造等のアリール構造基;
ベンジル構造、フェネチル構造、フェニルプロピル構造、ナフチルメチル構造等のアラルキル構造等が挙げられる。
Examples of the aromatic hydrocarbon structure include aryl structure groups such as a phenyl structure, a tolyl structure, a xylyl structure, a naphthyl structure, and an anthryl structure;
Examples include aralkyl structures such as a benzyl structure, a phenethyl structure, a phenylpropyl structure, and a naphthylmethyl 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脂環式飽和炭化水素構造;
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脂環式不飽和炭化水素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脂環式飽和炭化水素構造;
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脂環式不飽和炭化水素構造などの多環構造などが挙げられる。
Examples of the alicyclic structure include monocyclic alicyclic saturated hydrocarbon 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;
A monocyclic structure such as a monocyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon structure such as cyclopropene structure, cyclobutene structure, cyclopentene structure, cyclohexene structure, cyclooctene structure, cyclodecene structure, cyclododecene structure,
Polycyclic alicyclic saturated hydrocarbon structures such as norbornane structure, adamantane structure, tricyclodecane structure, tetracyclododecane structure;
Examples thereof include polycyclic structures such as a polycyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon structure such as a norbornene structure, a tricyclodecene structure, and a tetracyclododecene structure.

構造単位(IV)としては、上層膜と液浸液との後退接触角が高くなり、水滴が残らずに高速でのスキャン露光が可能となる点から脂環構造が好ましく、多環の脂環構造がより好ましく、多環の脂環式飽和炭化水素構造がさらに好ましい。   As the structural unit (IV), an alicyclic structure is preferable because the receding contact angle between the upper layer film and the immersion liquid is increased, and high-speed scanning exposure is possible without leaving water droplets. The structure is more preferable, and a polycyclic alicyclic saturated hydrocarbon structure is more preferable.

構造単位(IV)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(IV−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(IV−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(IV−3)」ともいう)等が挙げられる。構造単位(IV−1)としては、下記式(6−1)で表される構造単位(以下、「構造単位(IV−1a)」ともいう)等が挙げられる。構造単位(IV−2)としては、下記式(6−2)で表される構造単位(以下、「構造単位(IV−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 (IV) include a structural unit derived from a (meth) acrylic acid ester having an alicyclic structure (hereinafter, also referred to as “structural unit (IV-1)”), and exo-methylene lactone having an alicyclic structure. And a structural unit derived from cycloolefin (hereinafter also referred to as “structural unit (IV-3)”) and the like. Examples of the structural unit (IV-1) include a structural unit represented by the following formula (6-1) (hereinafter also referred to as “structural unit (IV-1a)”). Examples of the structural unit (IV-2) include a structural unit represented by the following formula (6-2) (hereinafter also referred to as “structural unit (IV-2a)”). Examples of the cycloolefin include substituted or unsubstituted norbornene, substituted or unsubstituted tricyclodecene, substituted or unsubstituted tetracyclododecene, and the like.

Figure 2017167371
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上記式(6−1)中、R21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。R22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(6−2)中、R21’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。R22’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 the formula (6-1), R 21 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 22 is a substituted or unsubstituted monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 ring members.
In said formula (6-2), R < 21 '> 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 22 ′ is a substituted or unsubstituted monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 ring members.

21としては、構造単位(IV−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。R21’としては、構造単位(IV−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 21 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 (IV-1). R 21 ′ is preferably a hydrogen atom from the viewpoint of the copolymerizability of the monomer giving the structural unit (IV-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.

22及びR22’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脂環式飽和炭化水素基;
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脂環式不飽和炭化水素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脂環式飽和炭化水素基;
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脂環式不飽和炭化水素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 22 and R 22 ′ include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclooctyl group, a cyclodecyl group, a cyclo Monocyclic alicyclic saturated hydrocarbon groups such as dodecyl groups;
A monocyclic alicyclic hydrocarbon group such as a monocyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon group such as a cyclopropenyl group, a cyclobutenyl group, a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group, a cyclooctenyl group, a cyclodecenyl group, and a cyclododecenyl group,
A polycyclic alicyclic saturated hydrocarbon group such as a norbornyl group, an adamantyl group, a tricyclodecyl group, a tetracyclododecyl group;
And polycyclic alicyclic hydrocarbon groups such as polycyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon groups such as norbornenyl group, tricyclodecenyl group and 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.

22及びR22’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、多環の脂環式飽和炭化水素基がさらに好ましく、3つの環を有する脂環式飽和炭化水素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 22 and R 22 ′ are preferably an unsubstituted alicyclic hydrocarbon group, more preferably a polycyclic alicyclic hydrocarbon group, still more preferably a polycyclic alicyclic saturated hydrocarbon group, An alicyclic saturated hydrocarbon group having a ring 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(IV−1)としては、例えば下記式(6−1−1)〜(6−1−9)で表される構造単位(以下、「構造単位(IV−1a−1)〜(IV−1a−9)」ともいう)等が挙げられる。構造単位(IV−2)としては、例えば下記式(6−2−1)、(6−2−2)で表される構造単位(以下、「構造単位(IV−2a−1)、(IV−2a−2)」等が挙げられる。構造単位(IV−3)としては、例えば下記式(6−3−1)、(6−3−2)で表される構造単位(以下、「構造単位(IV−3−1)、(IV−3−2)」ともいう)等が挙げられる。   As the structural unit (IV-1), for example, structural units represented by the following formulas (6-1-1) to (6-1-9) (hereinafter referred to as “structural units (IV-1a-1) to (IV)”) -1a-9) ") and the like. Examples of the structural unit (IV-2) include structural units represented by the following formulas (6-2-1) and (6-2-2) (hereinafter referred to as “structural units (IV-2a-1), (IV -2a-2) "etc. Examples of the structural unit (IV-3) include structural units represented by the following formulas (6-3-1) and (6-3-2) (hereinafter referred to as" structure "). Units (IV-3-1) and (IV-3-2) ”).

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(6−1−1)〜(6−1−9)中、R21は、上記式(6−1)と同義である。
構造単位(IV)としては、構造単位(IV−1)及び(IV−2)が好ましく、構造単位(IV−1a−1)〜(IV−1a−9)、(IV−2a−1)及び(IV−2a−2)がより好ましく、構造単位(IV−1a−1)、(IV−1a−9)及び(IV−2a−1)がさらに好ましい。
In the formulas (6-1-1) to (6-1-9), R 21 has the same meaning as the formula (6-1).
As the structural unit (IV), structural units (IV-1) and (IV-2) are preferable, and the structural units (IV-1a-1) to (IV-1a-9), (IV-2a-1) and (IV-2a-2) is more preferable, and structural units (IV-1a-1), (IV-1a-9), and (IV-2a-1) are more preferable.

[J]重合体における構造単位(IV)の含有割合の下限としては、[J]重合体を構成する全構造単位に対して、50モル%が好ましく、65モル%がより好ましく、70モル%がさらに好ましく、75モル%が特に好ましく、80モル%が最も好ましい。   [J] The lower limit of the content ratio of the structural unit (IV) in the polymer is preferably 50 mol%, more preferably 65 mol%, and more preferably 70 mol% with respect to all the structural units constituting the [J] polymer. Is more preferable, 75 mol% is particularly preferable, and 80 mol% is most preferable.

構造単位(IV)の含有割合を上記範囲とすることで、[J]重合体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 (IV) into the said range, the solubility to the developing solution of a [J] polymer can be adjusted more appropriately, As a result, according to the said resist pattern formation method, Both the water repellency on the surface of the upper layer film and the suppression of development defects can be enhanced.

[構造単位(V)]
構造単位(V)は、構造単位(IV)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(IV)に含まれるものとする。
[Structural unit (V)]
The structural unit (V) is a structural unit containing a fluorine atom other than the structural unit (IV). That is, the structural unit having an alicyclic structure and containing a fluorine atom is included in the structural unit (IV).

[J]重合体が構造単位(V)を有する場合、[J]重合体は、同一又は異なる重合体中に、構造単位(IV)と構造単位(V)とを有する。[J]重合体が構造単位(V)を有する場合の態様としては、例えば下記[J1]重合体、[J2]重合体等が挙げられる。
[J1]重合体:構造単位(IV)を有する重合体(a)と、構造単位(V)を有する重合体(b)とを含む。
[J2]重合体:構造単位(IV)と構造単位(V)とを有する「重合体(c)」を含む。
[J] When the polymer has the structural unit (V), the [J] polymer has the structural unit (IV) and the structural unit (V) in the same or different polymers. [J] Examples of the case where the polymer has the structural unit (V) include the following [J1] polymer and [J2] polymer.
[J1] Polymer: A polymer (a) having a structural unit (IV) and a polymer (b) having a structural unit (V) are included.
[J2] Polymer: Includes “polymer (c)” having structural unit (IV) and structural unit (V).

[J1]重合体は、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。[J2]重合体は、重合体(c)以外の他の重合体を含んでいてもよい。   [J1] The polymer may contain a polymer other than the polymer (a) and the polymer (b). [J2] The polymer may contain a polymer other than the polymer (c).

構造単位(V)としては、例えば下記式(7)で表される基を含む構造単位(V−1)、フッ素化アルキル基を含む構造単位(V−2)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (V) include a structural unit (V-1) containing a group represented by the following formula (7), a structural unit (V-2) containing a fluorinated alkyl group, and the like.

(構造単位(V−1))
構造単位(V−1)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。[J]重合体は、構造単位(V−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 (V-1))
The structural unit (V-1) is a structural unit including a group represented by the following formula (7) (hereinafter also referred to as “group (7)”). [J] By having the structural unit (V-1), the polymer 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 2017167371
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上記式(7)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 the above formula (7), R 2 O is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R P and R Q 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、例えば炭素数1〜20の1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ヘテロ原子含有基を含む基、これらの基の水素原子の一部又は全部を置換基で置換した基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 2 O include, for example, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a carbon-carbon boundary of this hydrocarbon group, or a terminal on the bond side. Examples include groups containing heteroatom-containing groups, groups in which part or all of the hydrogen atoms of these groups have been substituted with substituents.

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。 As R 2 O , a hydrogen atom is preferable 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 P and R Q, 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(7)としては、例えば下記式(7−1)〜(7−8)で表される基(以下、「基(7−1)〜(7−8)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the group (7) include groups represented by the following formulas (7-1) to (7-8) (hereinafter also referred to as “groups (7-1) to (7-8)”). .

Figure 2017167371
Figure 2017167371

基(7)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(7−1)〜(7−3)がより好ましく、基(7−1)で表される基がさらに好ましい。   As the group (7), a hydroxybis (perfluoroalkyl) methyl group is preferable, groups (7-1) to (7-3) are more preferable, and a group represented by the group (7-1) is more preferable.

構造単位(V−1)としては、例えば下記式(7−a)で表される構造単位(以下、「構造単位(V−1a)」ともいう)、下記式(7−b)で表される構造単位(以下、「構造単位(V−1b)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (V-1) include a structural unit represented by the following formula (7-a) (hereinafter, also referred to as “structural unit (V-1a)”), and a structural unit (V-a). Structural units (hereinafter also referred to as “structural units (V-1b)”) and the like.

Figure 2017167371
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上記式(7−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(7)である。
上記式(7−b)中、Rは、上記基(7)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 (7-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 (7).
In the formula (7-b), R Y is the group (7). 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(V−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 or a methyl group, more preferably a methyl group, from the viewpoint of copolymerization of the monomer that gives the structural unit (V-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−、−D−、−CO−、−CD−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 thereof include a group containing -O-, -D-, -CO-, -CD- or a combination of these 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(V−1a)としては、例えば下記式(7−a−1)〜(7−a−5)で表される構造単位(以下、「構造単位(V−1a−1)〜(V−1a−5)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (V-1a) include structural units represented by the following formulas (7-a-1) to (7-a-5) (hereinafter referred to as “structural units (V-1a-1) to (V -1a-5) ") and the like.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(7−a−1)〜(7−a−5)中、Rは、上記式(7)と同義である。Rは、上記式(7−a)と同義である。 In the above formulas (7-a-1) to (7-a-5), R A has the same meaning as the above formula (7). RD is synonymous with the above formula (7-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(6,2−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 (6,2-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−、−D−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-, -D- 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(V−1b)としては、例えば下記式(7−b−1)〜(7−b−13)で表される構造単位(以下、「構造単位(V−1b−1)〜(V−1b−13)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (V-1b) include structural units represented by the following formulas (7-b-1) to (7-b-13) (hereinafter referred to as “structural units (V-1b-1) to (V -1b-13) ") and the like.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(7−b−1)〜(7−b−13)中、Rは、上記式(7)と同義である。 In the above formulas (7-b-1) to (7-b-13), R A has the same meaning as the above formula (7).

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

[J]重合体における構造単位(V−1)の含有割合の下限としては、[J]重合体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。   [J] The lower limit of the content ratio of the structural unit (V-1) in the polymer is preferably 10 mol%, more preferably 20 mol%, based on all structural units constituting the [J] polymer, 35 More preferred is mol%, particularly preferred is 45 mol%. 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.

[J]重合体が[J1]重合体である場合、構造単位(V−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。   [J] When the polymer is a [J1] polymer, the lower limit of the content ratio of the structural unit (V-1) 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, 75 mol% is especially preferable.

[J]重合体が[J2]重合体である場合、構造単位(V−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、0.5モル%が好ましく、1モル%がより好ましく、1.5モル%がさらに好ましく、2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、35モル%がさらに好ましく、30モル%が特に好ましい。   When the [J] polymer is the [J2] polymer, the lower limit of the content ratio of the structural unit (V-1) is 0.5 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer (c). Is preferable, 1 mol% is more preferable, 1.5 mol% is further more preferable, and 2 mol% is especially preferable. As an upper limit of the said content rate, 50 mol% is preferable, 40 mol% is more preferable, 35 mol% is further more preferable, 30 mol% is especially preferable.

構造単位(V−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 a structural unit (V-1) into the said range, both the water repellency and defect inhibitory property of an upper film surface can be improved further.

(構造単位(V−2))
構造単位(V−2)は、フッ素化アルキル基を含む構造単位である。[J]重合体は、構造単位(V−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 (V-2))
The structural unit (V-2) is a structural unit containing a fluorinated alkyl group. [J] The polymer can further improve the water repellency of the upper layer film by having the structural unit (V-2).

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(V−2)としては、構造単位(V−2)を与える単量体の共重合性の観点から、下記式(8)で表される構造単位(以下、「構造単位(V−2a)」ともいう)が好ましい。   As the structural unit (V-2), from the viewpoint of copolymerization of the monomer that gives the structural unit (V-2), a structural unit represented by the following formula (8) (hereinafter referred to as “structural unit (V— 2a) ") is preferred.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(8)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 (8), 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(IV−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。 The RH 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 (IV-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(V−2a)としては、例えば下記式(8−1)〜(8−6)で表される構造単位(以下、「構造単位(V−2a−1)〜(V−2a−6)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (V-2a) include structural units represented by the following formulas (8-1) to (8-6) (hereinafter referred to as “structural units (V-2a-1) to (V-2a-6)”. ) ")) And the like.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(8−1)〜(8−6)中、Rは、上記式(8)と同義である。 In the above formulas (8-1) to (8-6), RH is synonymous with the above formula (8).

[J]重合体における構造単位(V−2)の含有割合の下限としては、[J]重合体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。   [J] The lower limit of the content ratio of the structural unit (V-2) in the polymer is preferably 10 mol%, more preferably 20 mol%, based on all the structural units constituting the [J] polymer, 30 More preferred is mol%. 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.

[J]重合体が[J1]重合体である場合、構造単位(V−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、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。   [J] When the polymer is a [J1] polymer, the lower limit of the content ratio of the structural unit (V-2) 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, 75 mol% is especially preferable.

[J]重合体が[J2]重合体である場合、構造単位(V−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、0.5モル%が好ましく、1モル%がより好ましく、1.5モル%がさらに好ましく、2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、35モル%がさらに好ましく、30モル%が特に好ましい。   [J] When the polymer is a [J2] polymer, the lower limit of the content ratio of the structural unit (V-2) is 0.5 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer (c). Is preferable, 1 mol% is more preferable, 1.5 mol% is further more preferable, and 2 mol% is especially preferable. As an upper limit of the said content rate, 50 mol% is preferable, 40 mol% is more preferable, 35 mol% is further more preferable, 30 mol% is especially preferable.

構造単位(V−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 a structural unit (V-2) into the said range, the water repellency of the surface of an upper layer film can further be improved.

[構造単位(VI)]
構造単位(VI)は、酸拡散抑制基を有する構造単位である。[J]重合体成分が構造単位(VI)を有することで、酸拡散抑制基の作用により、酸の未露光部への過剰な拡散が抑制され、リソグラフィ特性を向上することができる。
[Structural unit (VI)]
The structural unit (VI) is a structural unit having an acid diffusion inhibiting group. [J] When the polymer component has the structural unit (VI), excessive diffusion of the acid to the unexposed portion is suppressed by the action of the acid diffusion suppressing group, and the lithography characteristics can be improved.

酸拡散抑制基としては、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、アミド基等の塩基性を有する基が挙げられる。   Examples of the acid diffusion inhibiting group include basic groups such as 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.

酸拡散抑制基としては、酸解離性基を有する基を用いることもできる。このような酸解離性基を有する酸拡散抑制基としては、例えばN−(t−ブトキシカルボニル)ピペリジニル基、N−(t−ブトキシカルボニル)イミダゾール基、N−(t−アミルオキシカルボニル)メチルエチルアミノ基等が挙げられる。   As the acid diffusion inhibiting group, a group having an acid dissociable group can also be used. Examples of the acid diffusion inhibiting group having such an acid dissociable group include N- (t-butoxycarbonyl) piperidinyl group, N- (t-butoxycarbonyl) imidazole group, N- (t-amyloxycarbonyl) methylethyl. An amino group etc. are mentioned.

酸拡散抑制基としては、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。   Among these, as the acid diffusion inhibiting group, a dihydrocarbon group-substituted amino group is preferable, a dialkylamino group is more preferable, and a dimethylamino group is further preferable.

構造単位(VI)としては、例えば下記式(9)で表される構造単位(以下、「構造単位(VI−a)」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (VI) include a structural unit represented by the following formula (9) (hereinafter also referred to as “structural unit (VI-a)”).

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(9)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。Wは、−COO−又は−NH−である。Rは、酸拡散抑制基を含む基である。 In said formula (9), RU is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. W is —COO— or —NH—. R V is a group containing an acid diffusion inhibiting group.

としては、構造単位(VIII)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 units (VIII), preferably a hydrogen atom or a methyl group, more preferably a methyl group.

で表される酸拡散抑制基を含む基としては、例えば上述の酸拡散抑制基が結合した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。 Examples of the group containing an acid diffusion-inhibiting group represented by R V, for example, such monovalent hydrocarbon radicals acid diffusion inhibiting group described above is bonded 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.

上記酸拡散抑制基としては、例えば下記式(1’)、下記式(2’−1)、下記式(2’−2)、下記式(3’)で表される基等が挙げられる。   Examples of the acid diffusion inhibiting group include groups represented by the following formula (1 '), the following formula (2'-1), the following formula (2'-2), and the following formula (3').

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(1’)中、Eは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。Rは、水素原子、炭素数1〜20の1価の有機基である。R及びEは、互いに合わせられこれらが結合する窒素原子と共に構成される環員数3〜20の脂肪族複素環構造を表してもよい。R’は、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。 In said formula (1 '), E is a single bond or a C1-C20 bivalent organic group. R J is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R J and E may represent an aliphatic heterocyclic structure having 3 to 20 ring members that is formed together with the nitrogen atom to which they are bonded. R 1 ′ is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.

上記E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 E above include, for example, a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a carbon-carbon boundary of this hydrocarbon group, or a terminal on the bond side. Examples include a group (α) containing a divalent heteroatom-containing group, 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.

上記Rで表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば炭素数1〜20の1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ヘテロ原子含有基を含む基、これらの基の水素原子の一部又は全部を置換基で置換した基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R J above include, for example, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a carbon-carbon boundary of this hydrocarbon group, or a terminal on the bond side. And a group containing a heteroatom-containing group, a group in which part or all of the hydrogen atoms of these groups are substituted with a substituent, and the like.

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

上記R’で表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば炭素数1〜20の直鎖状又は分枝鎖状の鎖状炭化水素基、炭素数3〜20の脂環式炭化水素基、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基等が挙げられる。 Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 1 ′ include a linear or branched chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms and 3 to 20 carbon atoms. And an alicyclic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, and the like.

上記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、ペンチル基等のアルキル基;エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基等のアルケニル基;エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基等のアルキニル基などが挙げられる。   Examples of the chain hydrocarbon group include an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group and a pentyl group; an alkenyl group such as an ethenyl group, a propenyl group, a butenyl group and a pentenyl group; an ethynyl group and a propynyl group Alkynyl groups such as butynyl group and pentynyl group.

上記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、シクロヘキシル基等の単環の脂環式飽和炭化水素基;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脂環式飽和炭化水素基;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等の単環の脂環式不飽和炭化水素基;ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基等の多環の脂環式不飽和炭化水素基などが挙げられる。   Examples of the alicyclic hydrocarbon group include monocyclic alicyclic saturated hydrocarbon groups such as cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, and cyclohexyl group; norbornyl group, adamantyl group, tricyclodecyl group, tetracyclododecyl Polycyclic alicyclic saturated hydrocarbon group such as a group; monocyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon group such as cyclopropenyl group, cyclobutenyl group, cyclopentenyl group, cyclohexenyl group; norbornenyl group, tricyclodecenyl And polycyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon groups.

上記芳香族炭化水素基としては、例えばフェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、アントリルメチル基等のアラルキル基などが挙げられる。   Examples of the aromatic hydrocarbon group include aryl groups such as phenyl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group and anthryl group; aralkyl groups such as benzyl group, phenethyl group, naphthylmethyl group and anthrylmethyl group. It is done.

上記式(2’−1)中、X’は、1価のオニウムカチオンを含む1価の基である。Y’は、1価の弱酸アニオンである。 In the above formula (2′-1), X ′ + is a monovalent group containing a monovalent onium cation. Y '- is a monovalent weak acid anions.

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

上記Y’で表される1価の弱酸アニオンとしては、例えば1価のカルボキシレートアニオン又は1価のスルホンアミドアニオンが挙げられる。 The Y '- as the monovalent weak acid anion represented by include the example monovalent carboxylate anion or monovalent sulfonamide anion.

上記Y’で表される1価のカルボキシレートアニオンとしては、サリチレートアニオン等が挙げられる。上記Y−で表される1価のスルホンアミドアニオンとしては、例えばトリフルオロメチルスルホンアミドイオン等が挙げられる。 The Y '- as the monovalent carboxylate anion represented by include salicylate anion. Examples of the monovalent sulfonamide anion represented by Y- include trifluoromethylsulfonamide ion.

上記Y’で表される1価の弱酸アニオンは、上記[C]感放射線性酸発生体から発生する酸よりも弱い酸であることが好ましい。 The Y '- 1 monovalent weak acid anion represented by is preferably a weaker acid than the acid generated from the [C] photoacid generator.

上記式(2’−2)中、Y’’は、1価の弱酸アニオンを含む1価の基である。X’’は、1価のオニウムカチオンである。 In the above formula (2′-2), Y ″ is a monovalent group containing a monovalent weak acid anion. X ″ + is a monovalent onium cation.

上記Y’’で表される1価の基に含まれる1価の弱酸アニオンとしては、例えば上記Y’として例示したアニオン等が挙げられる。 '- As the monovalent weak acid anion contained in the monovalent group represented by, for example the Y' - the Y 'exemplified anions as are exemplified.

上記Y’’で表される1価の基に含まれる1価の弱酸アニオンは、上記[C]感放射線性酸発生体から発生する酸よりも弱い酸であることが好ましい。 The monovalent weak acid anion contained in the monovalent group represented by Y ″ is preferably an acid weaker than the acid generated from the [C] radiation-sensitive acid generator.

上記X’’で表される1価のオニウムカチオンとしては、例えば上記X’で表される1価の基に含まれる1価のオニウムカチオンとして例示したカチオン等が挙げられる。 'Examples of the monovalent onium cation represented by +, for example, the X' above X 'illustrated cations such as monovalent onium cation contained in the monovalent group represented by + and the like.

上記式(3’)中、E’は、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。R28及びR29は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20の1価の有機基である。R28、R29及びE’は、これらの基のうちのいずれか2つが互いに合わせられこれらが結合する窒素原子と共に構成される環員数3〜20の脂肪族複素環構造を表してもよい。 In the above formula (3 ′), E ′ is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 28 and R 29 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 28 , R 29, and E ′ may represent an aliphatic heterocyclic structure having 3 to 20 ring members that is formed together with the nitrogen atom to which any two of these groups are combined with each other.

上記E’で表される炭素数1〜20の2価の有機基としては、例えば上記Eの基として例示したものと同様の基等が挙げられる。   Examples of the divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by E ′ include the same groups as those exemplified as the E group.

28及びR29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Rの基として例示したものと同様の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 28 and R 29 include the same groups as those exemplified as the R J group.

上記R28、R29及びE’の基のうちのいずれか2つが互いに合わせられこれらが結合する窒素原子と共に構成される環員数3〜20の脂肪族複素環構造としては、例えば上記R及びEの基として例示したものと同様の基等が挙げられる。 Examples of the aliphatic heterocyclic structure having 3 to 20 ring members composed of any two of the groups R 28 , R 29 and E ′ together with the nitrogen atom to which they are bonded include the above R J and Examples thereof include the same groups as those exemplified as the group for E.

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

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(9−1)〜(9−9)中、Rは、上記式(9)と同義である。 In the above formula (9-1) ~ (9-9), R U is as defined in the above formula (9).

上記構造単位(VI−a−1)〜(VI−a−9))の中で、構造単位(VI−a−1)〜(VI−a−5)、構造単位(VI−a−8)及び構造単位(VI−a−9)が好ましく、構造単位(VI−a−1)〜構造単位(VI−a−5)及び構造単位(VI−a−9)がより好ましく、構造単位(VI−a−1)及び(VI−a−9)がさらに好ましい。   Among the structural units (VI-a-1) to (VI-a-9)), the structural units (VI-a-1) to (VI-a-5) and the structural unit (VI-a-8) And the structural unit (VI-a-9) is preferred, the structural unit (VI-a-1) to the structural unit (VI-a-5) and the structural unit (VI-a-9) are more preferred, and the structural unit (VI -A-1) and (VI-a-9) are more preferred.

また、構造単位(VI)としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。   In addition, examples of the structural unit (VI) include structural units represented by the following formulas.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

Figure 2017167371
Figure 2017167371

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式中、R及びX’’は、上記式(9)と同義である。 In the above formula, R U and X ″ + are as defined in the above formula (9).

[J]重合体成分が構造単位(VI)を有する場合、構造単位(VI)の含有割合の上限としては、30モル%が好ましく、25モル%がより好ましく、20モル%がさらに好ましく、15モル%が特に好ましい。   [J] When the polymer component has the structural unit (VI), the upper limit of the content ratio of the structural unit (VI) is preferably 30 mol%, more preferably 25 mol%, further preferably 20 mol%, Mole% is particularly preferred.

構造単位(VI)の含有割合を上記範囲とすることで、[J]重合体の現像液への溶解性をより適度に調整することができると共に、酸の未露光部への過剰な拡散が抑制され、リソグラフィ特性をより向上させることができる。   By setting the content ratio of the structural unit (VI) in the above range, the solubility of the [J] polymer in the developer can be adjusted more appropriately, and excessive diffusion of the acid to the unexposed area can be achieved. It is suppressed and the lithography properties can be further improved.

[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(VII)、下記式(8)で表される基を含む構造単位(VIII)、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(IX)等が挙げられる。
[Other structural units]
Examples of other structural units include a structural unit (VII) containing a carboxy group, a sulfo group or a combination thereof, a structural unit (VIII) containing a group represented by the following formula (8), a lactone structure, a cyclic carbonate structure, And a structural unit (IX) containing a sultone structure or a combination thereof.

(構造単位(VII))
構造単位(VII)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 (VII))
The structural unit (VII) is a structural unit including 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(VII−1)」ともいう)としては、例えば下記式(10−1)〜(10−3)で表される構造単位(以下、「構造単位(VII−1−1)〜(VII−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 (VII-1)”) include structural units represented by the following formulas (10-1) to (10-3) (hereinafter referred to as “structural units”). (VII-1-1) to (VII-1-3) "and the like.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(10−1)〜(10−3)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(10−1)及び(10−2)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 (10-1) to (10-3), R ″ represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
In the above formulas (10-1) and (10-2), R c1 and R c2 are each independently 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(11)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 the formula (11) described later.

構造単位(VII−1−1)としては、例えば下記式(10−1−1)及び(10−1−2)で表される構造単位が、構造単位(VII−1−2)としては、下記式(10−1−3)で表される構造単位が、構造単位(VII−1−3)としては、下記式(10−2−1)及び(10−2−2)で表される構造単位がそれぞれ挙げられる。   As the structural unit (VII-1-1), for example, the structural units represented by the following formulas (10-1-1) and (10-1-2) are structural units (VII-1-2): The structural unit represented by the following formula (10-1-3) is represented by the following formulas (10-2-1) and (10-2-2) as the structural unit (VII-1-3). Each structural unit may be mentioned.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(10−1−1)〜(10−2−2)中、R”は、上記式(10−1)〜(10−3)と同義である。   In the above formulas (10-1-1) to (10-2-2), R ″ is synonymous with the above formulas (10-1) to (10-3).

スルホ基を含む構造単位(以下、「構造単位(VII−2)」ともいう)としては、例えば下記式(11)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 (VII-2)”) include a structural unit represented by the following formula (11).

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(11)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 formula (11), 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(VII−2)としては、例えば、下記式(11−1)〜(11−4)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (VII-2) include structural units represented by the following formulas (11-1) to (11-4).

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(11−1)〜(11−4)中、Rは、上記式(11)と同義である。 In the above formula (11-1) ~ (11-4), R W is as defined in the above formula (11).

構造単位(VII)としては、[J]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(VII−1)が好ましい。   As the structural unit (VII), the structural unit (VII-1) is preferable from the viewpoint that the solubility of the [J] polymer component in the developer can be adjusted more appropriately.

[J]重合体成分が構造単位(VII)を有する場合、構造単位(VII)の含有割合の上限としては、[J]重合体成分を構成する全構造単位に対して、70モル%が好ましく、65モル%がより好ましく、60モル%がさらに好ましく、55モル%が特に好ましい。   [J] When the polymer component has the structural unit (VII), the upper limit of the content ratio of the structural unit (VII) is preferably 70 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer component. 65 mol% is more preferable, 60 mol% is more preferable, and 55 mol% is especially preferable.

(構造単位(VIII))
構造単位(VIII)は、下記式(12)で表される基(以下、「基(12)」ともいう)を含む構造単位である。上層膜形成用組成物(S)は、[J]重合体成分が構造単位(VIII)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 (VIII))
The structural unit (VIII) is a structural unit containing a group represented by the following formula (12) (hereinafter also referred to as “group (12)”). The composition (S) for forming the upper layer film can form a resist pattern with fewer development defects because the [J] polymer component has the structural unit (VIII).

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(12)中、R34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。R35は、−C(=O)−R36、−S(=O)−R37、−R38−CN又は−R39−NOである。R36及びR37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、R36又はR37とR34とが互いに結合して環構造を形成していてもよい。R38及びR39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 (12), R 34 represents 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 35 is —C (═O) —R 36 , —S (═O) 2 —R 37 , —R 38 —CN or —R 39 —NO 2 . R 36 and R 37 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 36 or R 37 and R 34 may be bonded to each other to form a ring structure. R 38 and R 39 are each independently a single bond, a methylene group or an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms.

34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 34 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.

34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。 The alkyl group represented by R 34, a methyl group, an ethyl group, n- propyl group, n- butyl linear alkyl group such as a group; i-propyl, i- butyl group, sec- butyl group And a branched alkyl group such as t-butyl group. As an alkyl group, a C1-C20 alkyl group is preferable.

34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 34 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.

34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。 The alkoxy group represented by R 34, a methoxy group, an ethoxy group, and the like. As an alkoxy group, a C1-C20 alkoxy group is preferable.

34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。 The acyl group represented by R 34, for example an acetyl group, a propionyl group and the like. As the acyl group, an acyl group having 2 to 20 carbon atoms is preferable.

34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 34 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.

34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。 The aryl group represented by R 34, a phenyl group, a tolyl group, dimethylphenyl group, a 2,4,6-trimethylphenyl group, a naphthyl group, and the like. As the aryl group, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms is preferable.

34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 34 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.

34としては、上層膜形成用組成物(S)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 34 , among these, from the viewpoint of balancing the developer solubility and the peeling resistance of the upper layer film formed from the upper layer film forming composition (S), 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.

35が−C(=O)−R36及び−S(=O)−R37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R34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、R36及びR37で表されるフッ素化アルキル基としては、例えば上記R34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、R36及びR37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 35 is —C (═O) —R 36 and —S (═O) 2 —R 37 , the alkyl group represented by R 6 and R 7 , a monovalent alicyclic hydrocarbon group, and an alkoxy group as the aralkyl group and the aryl group, for example, such as the same groups as those exemplified as respective groups for R 34. Examples of the fluorinated alkyl group represented by R 36 and R 37 include groups in which at least one of the hydrogen atoms exemplified as the alkyl group for R 34 has been substituted with a fluorine atom. Among these, as R 36 and R 37 , a hydrogen atom and an alkyl group are preferable, and a hydrogen atom, a methyl group, and an ethyl group are more preferable.

36又はR37とR34とが互いに結合して形成する環構造を含む基としては、R336又はR37とR34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 combining R 36 or R 37 and R 34 with each other includes a carbon atom to which R 336 or R 37 and R 34 are respectively bonded, and has 5 carbon atoms having an oxo group. ~ 12 divalent alicyclic hydrocarbon groups are preferred.

35が、−R38−CN及び−R39−NOの場合、R38及びR39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 35 is —R 38 —CN and —R 39 —NO 2 , R 38 and R 39 are preferably a single bond, a methanediyl group or an ethanediyl group.

基(12)としては、下記式(12−1)〜(12−8)で表される基(以下、「基(12−1)〜(12−8)」ともいう)が好ましい。   As the group (12), groups represented by the following formulas (12-1) to (12-8) (hereinafter also referred to as “groups (12-1) to (12-8)”) are preferable.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(12−1)〜(12−8)中、*は結合部位を示す。   In the above formulas (12-1) to (12-8), * represents a binding site.

構造単位(VIII)としては、例えば基(12)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(VII)を与える単量体の共重合性の観点から、基(12)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(VIII)としては、下記式(12−a)で表される構造単位(以下、「構造単位(VIII−a)」ともいう)が好ましい。   Examples of the structural unit (VIII) include (meth) acrylic acid ester derivatives having a group (12), (meth) acrylamide derivatives, vinyl ether derivatives, olefin derivatives, structural units derived from styrene derivatives, and the like. In this, the structural unit derived from the (meth) acrylic acid ester derivative which has group (12) from a copolymerizable viewpoint of the monomer which gives structural unit (VII) is preferable. That is, as the structural unit (VIII), a structural unit represented by the following formula (12-a) (hereinafter also referred to as “structural unit (VIII-a)”) is preferable.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(12−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。R14及びR15は、上記式(12)と同義である。mは、1〜3の整数である。R34及びR35がそれぞれ複数の場合、複数のR34及びR35はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。 In the above formula (12-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 14 and R 15 are as defined in the above formula (12). m is an integer of 1-3. If R 34 and R 35 are a plurality of each of the plurality of R 34 and R 35 may be the same as or different from each other.

としては、構造単位(12−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 (12-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(VIII−a)としては、下記式(12−a−1)〜(12−a−8)で表される構造単位(以下、「構造単位(VIII−a−1)〜(VIII−a−8)」ともいう)が好ましい。   As the structural unit (VIII-a), structural units represented by the following formulas (12-a-1) to (12-a-8) (hereinafter referred to as “structural units (VIII-a-1) to (VIII-)” a-8) ") is preferred.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(12−a−1)〜(12−a−10)中、Rは上記式(12−a)と同義である。 In the above formulas (12-a-1) to (12-a-10), R S has the same meaning as in the above formula (12-a).

[J]重合体成分が構造単位(VIII)を有する場合、構造単位(VIII)の含有割合の上限としては、[J]重合体成分を構成する全構造単位に対して、70モル%が好ましく、65モル%がより好ましく、60モル%がさらに好ましく、55モル%が特に好ましい。   [J] When the polymer component has the structural unit (VIII), the upper limit of the content ratio of the structural unit (VIII) is preferably 70 mol% with respect to all the structural units constituting the [J] polymer component. 65 mol% is more preferable, 60 mol% is more preferable, and 55 mol% is especially preferable.

構造単位(VIII)の含有割合を上記範囲とすることで、[J]重合体の現像液への溶解性をより適度に調整することができると共に、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 setting the content of the structural unit (VIII) in the above range, the solubility of the [J] polymer in the developer can be adjusted more appropriately, and a resist pattern with fewer development defects can be formed. Can do.

(構造単位(IX))
構造単位(IX)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 (IX))
The structural unit (IX) is a structural unit including a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure, or a combination thereof.

構造単位(IX)としては、例えば上述の感放射線性樹脂組成物(Z)の[B]重合体の構造単位(III)等が挙げられる。   Examples of the structural unit (IX) include the structural unit (III) of the [B] polymer of the radiation sensitive resin composition (Z) described above.

構造単位(IX)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 (IX), 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.

[J]重合体成分が構造単位(IX)を有する場合、構造単位(IX)の含有割合の上限としては、[J]重合体成分を構成する全構造単位に対して、70モル%が好ましく、65モル%がより好ましく、60モル%がさらに好ましく、55モル%が特に好ましい。   [J] When the polymer component has a structural unit (IX), the upper limit of the content ratio of the structural unit (IX) is preferably 70 mol% with respect to all the structural units constituting the [J] polymer component. 65 mol% is more preferable, 60 mol% is more preferable, and 55 mol% is especially preferable.

[J]重合体成分は、構造単位(IV)〜(IX)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、[J]重合体成分を構成する全構造単位に対して、60モル%が好ましく、55モル%がより好ましい。   [J] The polymer component may have other structural units in addition to the structural units (IV) to (IX). 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, 60 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [J] polymer component, and 55 mol% is more preferable.

[J1]重合体成分における重合体(a)に対する重合体(b)の質量比の上限としては、50/50が好ましく、45/55がより好ましく、40/60がさらに好ましく、35/65が特に好ましく、30/70が最も好ましい。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、[J1]重合体成分を含有する上層膜形成用組成物(S)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。   [J1] The upper limit of the mass ratio of the polymer (b) to the polymer (a) in the polymer component is preferably 50/50, more preferably 45/55, still more preferably 40/60, and 35/65. Particularly preferred is 30/70, most preferred. By setting the mass ratio of the polymer (a) to the polymer (b) within the above range, the upper film forming surface (S) containing the polymer component [J1] 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(S)は、[J1]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(S)は、[J2]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(IV)及び構造単位(V)を有さない重合体等が挙げられ、構造単位(VI)〜(IX)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 (S) may contain a polymer other than the polymer (a) and the polymer (b) as the [J1] polymer component. The composition for forming an upper layer film (S) may contain a polymer other than the polymer (c) as the [J2] polymer component. Examples of the other polymer include a polymer having no structural unit (IV) and no structural unit (V), and the polymer includes at least one of the structural units (VI) to (IX) and other structural units. A polymer etc. are mentioned.

[J]重合体が、フッ素原子を含有する場合、[J]重合体中のフッ素原子含有率の下限としては、2質量%が好ましく、5質量%がより好ましく、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%が好ましく、25質量%がより好ましく、20質量%がさらに好ましく、15質量%が特に好ましい。[J]重合体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。[J]重合体中のフッ素原子含有率(質量%)は、H−NMR、13C−NMR、19F−NMR等により[J]重合体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。 [J] When the polymer contains a fluorine atom, the lower limit of the fluorine atom content in the [J] polymer is preferably 2% by mass, more preferably 5% by mass, further preferably 7% by mass, 10% by mass is particularly preferred. As an upper limit of the said fluorine atom content rate, 30 mass% is preferable, 25 mass% is more preferable, 20 mass% is further more preferable, 15 mass% is especially preferable. [J] By setting the fluorine atom content of the polymer in the above range, both the water repellency and the development defect suppressing property of the upper layer film surface can be enhanced. [J] The fluorine atom content (% by mass) in the polymer was determined by determining the structure of the polymer constituting the [J] polymer by 1 H-NMR, 13 C-NMR, 19 F-NMR, etc. It can be calculated from

<[J]重合体の合成方法>
[J]重合体を構成する重合体(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。
<[J] Polymer Synthesis Method>
[J] The polymer (a), polymer (b), polymer (c), and other polymers constituting the polymer are, for example, a predetermined monomer, an appropriately selected polymerization initiator or chain transfer It can be synthesized by polymerization such as radical polymerization in a polymerization solvent in the presence of an 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.

[J]重合体の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。   [J] The lower limit of the Mw of the polymer 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.

[J]重合体が[J1]重合体である場合、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。   [J] When the polymer is a [J1] polymer, 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. 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.

[J]重合体が[J2]重合体である場合、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。   [J] When the polymer is a [J2] polymer, the lower limit of the Mw of the polymer (c) is preferably 2,000, more preferably 3,000, still more preferably 4,000, and 5,000. 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.

[J]重合体における重合体の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。   [J] By setting the Mw of the polymer in the polymer within 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 can be further suppressed. Can do.

[J]重合体の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。   [J] The upper limit of the Mw / Mn ratio of the polymer 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.

[J]重合体が[J1]重合体である場合、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、3.5がより好ましく、3.0がさらに好ましく、2.5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。   [J] When the polymer is a [J1] polymer, the upper limit of the ratio (Mw / Mn) of the polymer (a) to the polystyrene-equivalent number average molecular weight (Mw) by GPC of Mw is preferably 5. .5 is more preferable, 3.0 is more preferable, and 2.5 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.

[J]重合体が[J2]重合体である場合、重合体(c)のMw/Mn比の上限としては、5が好ましく、3.5がより好ましく、3.0がさらに好ましく、2.5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。   [J] When the polymer is a [J2] polymer, the upper limit of the Mw / Mn ratio of the polymer (c) is preferably 5, more preferably 3.5, still more preferably 3.0. 5 is 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(S)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(S)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[J]重合体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 composition for forming an upper layer film (S) is more preferable as it contains less impurities such as halogen ions and metals. By reducing the impurities, it is possible to improve the coating property as the upper layer film-forming composition (S) and the uniform solubility of the upper layer film in the developer containing the organic solvent. Examples of methods for purifying the [J] polymer to reduce impurities include chemical purification methods such as washing with water, liquid-liquid extraction, and demetalization filter passage, these chemical purification methods and ultrafiltration, and centrifugation. A combination with a physical purification method such as

[J]重合体の含有量の下限としては、上層膜形成用組成物(S)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。ここで、「全固形分」とは、上層膜形成用組成物(S)の溶媒以外の成分をいう。   [J] The lower limit of the content of the polymer is preferably 90% by mass, more preferably 95% by mass, and still more preferably 99% by mass with respect to the total solid content in the upper layer film-forming composition (S). . The upper limit of the content is usually 100% by mass. Here, “total solid content” refers to components other than the solvent of the composition for forming an upper layer film (S).

<[P]溶媒>
上層膜形成用組成物(S)は、[P]溶媒を含有する。[P]溶媒は、[J]重合体及び必要に応じて含有される[K]酸拡散抑制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。
<[P] solvent>
The composition for forming an upper layer film (S) contains a [P] solvent. The [P] solvent is not particularly limited as long as it can dissolve or disperse the [J] polymer and other components of the [K] acid diffusion inhibiting compound contained as necessary.

[P]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(S)は、[P]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。   [P] Examples of the solvent include the solvents exemplified as the organic solvent contained in the developer in the developing step. The composition for forming an upper layer film (S) can contain [P] solvent alone or in combination of two or more.

[P]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、エーテル系溶媒、アルコール系溶媒、炭化水素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。
これらの有機溶媒としては、例えば上述の感放射線性樹脂組成物の[C]溶媒として例示した溶媒の1種又は2種以上等が挙げられる。
[P] The solvent is preferably an ester solvent, a ketone solvent, an amide solvent, an ether solvent, an alcohol solvent, a hydrocarbon solvent, or a combination thereof.
Examples of these organic solvents include one or more of the solvents exemplified as the [C] solvent of the above-mentioned radiation-sensitive resin composition.

これらの中で、[P]溶媒としては、レジスト膜成分の溶出抑制の観点から、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒又はこれらの組み合わせが好ましい。アルコール系溶媒としては、炭素数7以下の1価のアルコールがより好ましい。エーテル系溶媒としては、多価アルコールのアルキルエーテルがより好ましい。   Among these, the [P] solvent is preferably an alcohol solvent, an ether solvent or a combination thereof from the viewpoint of suppressing elution of the resist film component. As the alcohol solvent, a monovalent alcohol having 7 or less carbon atoms is more preferable. As the ether solvent, an alkyl ether of a polyhydric alcohol is more preferable.

上記上層膜形成用組成物中の溶媒に対する上記アルコール系溶媒の含有量の下限としては、70質量%が好ましく、75質量%がより好ましく、80質量%がさらに好ましい。上記上層膜形成用組成物中の溶媒に対する上記エーテル系溶媒の含有量の下限としては、70質量%が好ましく、75質量%がより好ましく、80質量%がさらに好ましい。上記上層膜形成用組成物中の溶媒に対する上記アルコール系溶媒及び上記エーテル系溶媒の合計含有量の下限としては、70質量%が好ましく、90質量%がより好ましく、95質量%がさらに好ましい。   As a minimum of content of the above-mentioned alcohol solvent to a solvent in the above-mentioned composition for upper layer film formation, 70 mass% is preferred, 75 mass% is more preferred, and 80 mass% is still more preferred. As a minimum of content of the above-mentioned ether system solvent to a solvent in the above-mentioned composition for upper layer film formation, 70 mass% is preferred, 75 mass% is more preferred, and 80 mass% is still more preferred. The lower limit of the total content of the alcohol solvent and the ether solvent relative to the solvent in the upper layer film-forming composition is preferably 70% by mass, more preferably 90% by mass, and still more preferably 95% by mass.

<[K]酸拡散抑制化合物>
上層膜形成用組成物(S)は、上記[J]重合体の構造単位(VI)の有無にかかわらず[K]酸拡散抑制化合物を含有すると好ましい。上記[J]重合体が構造単位(VI)を有していない場合には、上層膜形成用組成物(S)は[K]酸拡散抑制化合物を含有する。[K]酸拡散抑制化合物は、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酸の未露光部への過剰な拡散が抑制され、リソグラフィ特性を向上することができる。[K]酸拡散抑制化合物は、[k1]化合物、[k2]化合物、[k3]化合物又はこれらの組み合わせを含む。
<[K] Acid Diffusion Inhibiting Compound>
The upper layer film-forming composition (S) preferably contains a [K] acid diffusion inhibiting compound regardless of the presence or absence of the structural unit (VI) of the [J] polymer. When the [J] polymer does not have the structural unit (VI), the composition for forming an upper layer film (S) contains a [K] acid diffusion inhibiting compound. [K] The acid diffusion inhibiting compound acts on the exposed portion of the resist film below the upper layer film to be formed, so that excessive diffusion of the acid to the unexposed portion is suppressed, and the lithography properties can be improved. [K] The acid diffusion inhibiting compound includes a [k1] compound, a [k2] compound, a [k3] compound, or a combination thereof.

[k1]化合物は、下記式(1)で表される化合物である。   [K1] The compound is a compound represented by the following formula (1).

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(1)中、R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の有機基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する窒素原子と共に構成される環員数3〜20の脂肪族複素環構造を表す。Rは、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。 In the above formula (1), R A and R B are each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or these groups are combined with each other to form a nitrogen atom to which they are bonded. Represents an aliphatic heterocyclic structure having 3 to 20 ring members. R 1 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.

上記R及びRで表される炭素数1〜20の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、これらの炭化水素基の炭素−炭素間又は結合手側の末端にヘテロ原子含有基を含む基、これらの基の水素原子の一部又は全部を置換基で置換した基等が挙げられる。 The monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R A and R B, for example, a monovalent chain-like hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, monovalent cycloaliphatic of 3 to 20 carbon atoms A cyclic hydrocarbon group, a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, a group containing a heteroatom-containing group at the terminal between carbon-carbon of these hydrocarbon groups or on the side of the bond, Examples include a group in which part or all of the hydrogen atoms are substituted with a substituent.

上記ヘテロ原子含有基とは、構造中に2価以上のヘテロ原子を有する基をいう。上記ヘテロ原子含有基はヘテロ原子を1個有していてもよく、2個以上有していてもよい。   The hetero atom-containing group refers to a group having a divalent or higher valent hetero atom in the structure. The hetero atom-containing group may have one hetero atom or two or more hetero atoms.

上記ヘテロ原子含有基が有する2価以上のへテロ原子としては、2価以上の原子価を有するヘテロ原子であれば特に限定されず、例えば酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子等が挙げられる。   The divalent or higher valent hetero atom of the hetero atom-containing group is not particularly limited as long as it is a hetero atom having a valence of 2 or higher. For example, an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a silicon atom, a phosphorus atom And boron atoms.

上記これらの基の水素原子の一部又は全部を置換する置換基としては、例えば
フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子;
ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アシロキシ基、アルコキシ基、ハロゲン化アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基、オキソ基(=O)などが挙げられる。
Examples of the substituent for substituting part or all of the hydrogen atoms of these groups include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom;
Examples thereof include a hydroxy group, a carboxy group, a cyano group, a nitro group, an acyl group, an acyloxy group, an alkoxy group, a halogenated alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkoxycarbonyloxy group, and an oxo group (═O).

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

上記Rで表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば上記R’の基として例示したものと同様の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 1, for example, such as the same groups as those exemplified as the groups of R 1 'and the like.

上記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、ペンチル基等のアルキル基;エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基等のアルケニル基;エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基等のアルキニル基などが挙げられる。   Examples of the chain hydrocarbon group include an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group and a pentyl group; an alkenyl group such as an ethenyl group, a propenyl group, a butenyl group and a pentenyl group; an ethynyl group and a propynyl group Alkynyl groups such as butynyl group and pentynyl group.

上記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、シクロヘキシル基等の単環の脂環式飽和炭化水素基;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脂環式飽和炭化水素基;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等の単環の脂環式不飽和炭化水素基;ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基等の多環の脂環式不飽和炭化水素基などが挙げられる。   Examples of the alicyclic hydrocarbon group include monocyclic alicyclic saturated hydrocarbon groups such as cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, and cyclohexyl group; norbornyl group, adamantyl group, tricyclodecyl group, tetracyclododecyl Polycyclic alicyclic saturated hydrocarbon group such as a group; monocyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon group such as cyclopropenyl group, cyclobutenyl group, cyclopentenyl group, cyclohexenyl group; norbornenyl group, tricyclodecenyl And polycyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon groups.

上記芳香族炭化水素基としては、例えばフェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、アントリルメチル基等のアラルキル基などが挙げられる。   Examples of the aromatic hydrocarbon group include aryl groups such as phenyl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group and anthryl group; aralkyl groups such as benzyl group, phenethyl group, naphthylmethyl group and anthrylmethyl group. It is done.

上記[k1]化合物としては、例えばN−t−ブトキシカルボニルピペリジン、N−t−ブトキシカルボニルイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニルベンゾイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニル−2−フェニルベンゾイミダゾールベンゾイミダゾール、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)ジエタノールアミン、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)ジフェニルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン、N−t−アミルオキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン、N−(ウンデカン−1−イルカルボニルオキシエチル)モルホリン等が挙げられる。   Examples of the [k1] compound include Nt-butoxycarbonylpiperidine, Nt-butoxycarbonylimidazole, Nt-butoxycarbonylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonyl-2-phenylbenzimidazolebenzimidazole, N -(T-butoxycarbonyl) di-n-octylamine, N- (t-butoxycarbonyl) diethanolamine, N- (t-butoxycarbonyl) dicyclohexylamine, N- (t-butoxycarbonyl) diphenylamine, N-t-butoxy Examples include carbonyl-4-hydroxypiperidine, Nt-amyloxycarbonyl-4-hydroxypiperidine, N- (undecan-1-ylcarbonyloxyethyl) morpholine, and the like.

[k2]化合物は、下記式(2)で表される化合物である。   [K2] The compound is a compound represented by the following formula (2).

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(2)中、Xは、1価のオニウムカチオンである。Yは、1価の弱酸アニオンである。 In the above formula (2), X + is a monovalent onium cation. Y is a monovalent weak acid anion.

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

上記Yで表される1価の弱酸アニオンとしては、例えば1価のカルボキシレートアニオン又は1価のスルホンアミドアニオンが挙げられる。 Examples of the monovalent weak acid anion represented by Y include a monovalent carboxylate anion and a monovalent sulfonamide anion.

上記Yで表される1価のカルボキシレートアニオンとしては、サリチレートアニオン等が挙げられる。上記Y−で表される1価のスルホンアミドアニオンとしては、例えばトリフルオロメチルスルホンアミドイオン等が挙げられる。 Examples of the monovalent carboxylate anion represented by Y include a salicylate anion. Examples of the monovalent sulfonamide anion represented by Y- include trifluoromethylsulfonamide ion.

上記Yで表される1価の弱酸アニオンは、上記[C]感放射線性酸発生体から発生する酸よりも弱い酸であることが好ましい。 The monovalent weak acid anion represented by Y is preferably a weaker acid than the acid generated from the [C] radiation-sensitive acid generator.

上記[k2]化合物としては、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光崩壊性塩基も含まれる。光崩壊性塩基としては、上記[E]酸拡散制御剤で挙げたものと同じものが挙げられる。   The above-mentioned [k2] compound includes a photo-disintegrating base which is a basic compound and is a compound which is exposed to light to generate a weak acid and lowers the basicity. Examples of the photodegradable base include the same ones as mentioned above for the [E] acid diffusion controller.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

また、上記[k2]化合物としては、例えば以下の化合物が挙げられる。   Moreover, as said [k2] compound, the following compounds are mentioned, for example.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

[k3]化合物は、下記式(3)で表される化合物である。   [K3] The compound is a compound represented by the following formula (3).

Figure 2017167371
Figure 2017167371

上記式(3)中、R18、R19及びR20は、それぞれ独立して、水素原子、置換されていてもよい直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、アリール基又はアラルキル基である。 In the above formula (3), R 18 , R 19 and R 20 are each independently a hydrogen atom, an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group, an aryl group or an aralkyl group. .

[k3]化合物としては、例えばn−ヘキシルアミン等のモノアルキルアミン類;ジ−n−ブチルアミン等のジアルキルアミン類;トリエチルアミン等のトリアルキルアミン類;アニリン等の芳香族アミン類等が挙げられる。   Examples of the [k3] compound include monoalkylamines such as n-hexylamine; dialkylamines such as di-n-butylamine; trialkylamines such as triethylamine; aromatic amines such as aniline.

[E]酸拡散制御剤としては、上記[k1]化合物、[k2]化合物及び[k3]化合物以外にも、例えば同一分子内に窒素原子を2個有する化合物(以下、「含窒素化合物(II)」ともいう)、窒素原子を3個有する化合物(以下、「含窒素化合物(III)」ともいう)、アミド基含有化合物、ウレア化合物、含窒素複素環化合物等が挙げられる。   [E] As the acid diffusion controller, in addition to the above [k1] compound, [k2] compound and [k3] compound, for example, a compound having two nitrogen atoms in the same molecule (hereinafter referred to as “nitrogen-containing compound (II ) ”, Compounds having three nitrogen atoms (hereinafter also referred to as“ nitrogen-containing compound (III) ”), amide group-containing compounds, urea compounds, nitrogen-containing heterocyclic compounds, and the like.

含窒素化合物(II)としては、例えばエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing compound (II) include ethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, and the like.

含窒素化合物(III)としては、例えばポリエチレンイミン、ポリアリルアミン等のポリアミン化合物;ジメチルアミノエチルアクリルアミド等の重合体等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing compound (III) include polyamine compounds such as polyethyleneimine and polyallylamine; polymers such as dimethylaminoethylacrylamide.

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 and the like. It is done.

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、トリブチルチオウレア等が挙げられる。   Examples of the urea compound include urea, methylurea, 1,1-dimethylurea, 1,3-dimethylurea, 1,1,3,3-tetramethylurea, 1,3-diphenylurea, tributylthiourea and the like.

含窒素複素環化合物としては、例えばピリジン、2−メチルピリジン等のピリジン類;N−プロピルモルホリン、N−(ウンデシルカルボニルオキシエチル)モルホリン等のモルホリン類;ピラジン、ピラゾール等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing heterocyclic compound include pyridines such as pyridine and 2-methylpyridine; morpholines such as N-propylmorpholine and N- (undecylcarbonyloxyethyl) morpholine; pyrazine and pyrazole.

[K]酸拡散抑制化合物としては、テトラブチルアンモニウムカンファースルホン酸及びトリフェニルスルホニウムサリチル酸等が好ましい。   [K] As the acid diffusion inhibiting compound, tetrabutylammonium camphorsulfonic acid and triphenylsulfonium salicylic acid are preferable.

上層膜形成用組成物(S)が[K]酸拡散抑制化合物を含有する場合、[K]酸拡散抑制化合物の含有量の下限としては、[J]重合体100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、0.5質量部がより好ましく、0.8質量部がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、20質量部が好ましく、15質量部がより好ましく、12質量部がさらに好ましい。[K]酸拡散抑制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。[K]酸拡散抑制化合物は、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 the composition for forming an upper layer film (S) contains a [K] acid diffusion inhibiting compound, the lower limit of the content of the [K] acid diffusion inhibiting compound is 0 with respect to 100 parts by mass of the [J] polymer. 0.1 parts by mass is preferable, 0.5 parts by mass is more preferable, and 0.8 parts by mass is more preferable. As an upper limit of the said content, 20 mass parts is preferable, 15 mass parts is more preferable, and 12 mass parts is further more preferable. [K] By setting the content of the acid diffusion inhibiting compound in the above range, film loss in resist pattern formation can be further reduced. [K] The acid diffusion inhibiting compound can be used alone or in combination of two or more.

<他の成分>
上層膜形成用組成物(S)は、[J]重合体、[P]溶媒及び[K]酸拡散抑制化合物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、例えば界面活性剤等が挙げられる。
<Other ingredients>
The composition for forming an upper layer film (S) may contain other components in addition to the [J] polymer, the [P] solvent, and the [K] acid diffusion inhibiting compound. Examples of other components include a surfactant.

[界面活性剤]
界面活性剤は、上層膜形成用組成物(S)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、[J]重合体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 composition for forming an upper layer film (S). 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 [J] polymers, and 2 mass parts is more preferable.

<上層膜形成用組成物(S)の調製方法>
上層膜形成用組成物(S)は、例えば[J]重合体、及び必要に応じて[K]酸拡散抑制化合物等の他の成分を、[P]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(S)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 Layer Film (S)>
The upper layer film-forming composition (S) is prepared by mixing, for example, the [J] polymer and, if necessary, other components such as the [K] acid diffusion inhibiting compound with the [P] solvent, 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 (S) 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.

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.

<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.

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

Figure 2017167371
Figure 2017167371

なお、単量体(M−1)〜(M−3)は構造単位(II)を、単量体(M−4)はヒドロキシ基を有する構造単位を、単量体(M−5)及び(M−6)は構造単位(III)を、(M−7)は構造単位(I)を、(M−8)は非解離性の一価の脂環式炭化水素基を含む構造単位をそれぞれ与える。   The monomers (M-1) to (M-3) are structural units (II), the monomer (M-4) is a structural unit having a hydroxy group, the monomers (M-5) and (M-6) represents a structural unit (III), (M-7) represents a structural unit (I), and (M-8) represents a structural unit containing a non-dissociable monovalent alicyclic hydrocarbon group. Give each.

[[A]重合体の合成]
[合成例1]重合体(A−1)の合成
表1に示すように、化合物(M−7)50モル%及び化合物(M−8)50モル%を2−ブタノン20gに溶解させ、さらに重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを全モノマーに対して7モル%溶解させ、単量体溶液を調製した。使用する単量体の合計質量は、100gとした。次に、2−ブタノン100gを入れた500mL三口フラスコを窒素雰囲気下で撹拌しながら80℃に加熱し、調製した単量体溶液を3時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに3時間、80℃で加熱することにより重合反応を行った。重合反応終了後、反応溶液を室温に冷却した。反応溶液を分液漏斗に移液した後、300gのn−ヘキサンで上記反応溶液を均一に希釈し、1200gのメタノールを投入して混合した。次に、60gの蒸留水を投入し、さらに攪拌して30分静置した。次に、下層を回収し、溶媒をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに置換することで、固形分である重合体(A−1)を含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た(収率75.5%)。重合体(A−1)のMwは5,000であり、Mw/Mnは1.50であった。
[[A] Synthesis of polymer]
[Synthesis Example 1] Synthesis of polymer (A-1) As shown in Table 1, 50 mol% of the compound (M-7) and 50 mol% of the compound (M-8) were dissolved in 20 g of 2-butanone, and A monomer solution was prepared by dissolving 7 mol% of azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator with respect to all monomers. The total mass of the monomers used was 100 g. Next, a 500 mL three-necked flask containing 100 g of 2-butanone was heated to 80 ° C. with stirring in a nitrogen atmosphere, and the prepared monomer solution was added dropwise over 3 hours. After completion of the dropwise addition, the polymerization reaction was carried out by heating at 80 ° C. for 3 hours. After completion of the polymerization reaction, the reaction solution was cooled to room temperature. After the reaction solution was transferred to a separatory funnel, the reaction solution was uniformly diluted with 300 g of n-hexane, and 1200 g of methanol was added and mixed. Next, 60 g of distilled water was added, and the mixture was further stirred and allowed to stand for 30 minutes. Next, the lower layer was recovered, and the solvent was replaced with propylene glycol monomethyl ether acetate to obtain a propylene glycol monomethyl ether acetate solution containing the polymer (A-1) as a solid content (yield 75.5%). ). Mw of the polymer (A-1) was 5,000, and Mw / Mn was 1.50.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

[[B]重合体の合成]
[合成例2]重合体(B−1)の合成
下記表2に示すように、化合物(M−2)50モル%、化合物(M−4)25モル%及び化合物(M−5)25モル%を2−ブタノン40gに溶解させ、さらに重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを全モノマーに対して3モル%を溶解させ、単量体溶液を調製した。使用する単量体の合計質量は、100gとした。次に、2−ブタノン100gを入れた500mL三口フラスコを窒素雰囲気下で撹拌しながら80℃に加熱し、調製した単量体溶液を3時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに3時間、80℃で加熱することにより重合反応を行った。重合反応終了後、反応溶液を室温に冷却し、メタノール2000g中に投入して析出した固体を濾別した。濾別した固体をメタノール400gで2回洗浄し、濾別した後、減圧下、50℃で15時間乾燥させ、重合体(B−1)を合成した(収率66.5%)。重合体(B−1)のMwは9,100であり、Mw/Mnは1.75であった。
[[B] Synthesis of polymer]
Synthesis Example 2 Synthesis of Polymer (B-1) As shown in Table 2 below, compound (M-2) 50 mol%, compound (M-4) 25 mol%, and compound (M-5) 25 mol % Was dissolved in 40 g of 2-butanone, and 3 mol% of azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator was dissolved with respect to all monomers to prepare a monomer solution. The total mass of the monomers used was 100 g. Next, a 500 mL three-necked flask containing 100 g of 2-butanone was heated to 80 ° C. with stirring in a nitrogen atmosphere, and the prepared monomer solution was added dropwise over 3 hours. After completion of the dropwise addition, the polymerization reaction was carried out by heating at 80 ° C. for 3 hours. After completion of the polymerization reaction, the reaction solution was cooled to room temperature, poured into 2000 g of methanol, and the precipitated solid was separated by filtration. The solid separated by filtration was washed twice with 400 g of methanol, filtered, and then dried under reduced pressure at 50 ° C. for 15 hours to synthesize a polymer (B-1) (yield 66.5%). Mw of the polymer (B-1) was 9,100, and Mw / Mn was 1.75.

[合成例3]重合体(B−2)の合成
下記表2に示すように、化合物(M−1)40モル%、化合物(M−3)10モル%、化合物(M−4)20モル%、化合物(M−5)20モル%、化合物(M−6)10モル%、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを全モノマーに対して3モル%を2−ブタノン100gに溶解させた。使用する単量体の合計質量は、100gとした。次に、2−ブタノン100gを入れた500mL三口フラスコを窒素雰囲気下で撹拌しながら80℃に加熱し、調製した単量体溶液を3時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに3時間、80℃で加熱することにより重合反応を行った。重合反応終了後、重合溶液を2000gのメタノール中に滴下して析出した固体を濾別した。ろ別した固体をメタノール400gで2回洗浄し、濾別した後、減圧下、50℃で17時間乾燥させて白色粉末状の重合体(B−2)を得た(収率70.5%)。重合体(B−2)のMwは8700であり、Mw/Mnは1.78であった。
[Synthesis Example 3] Synthesis of polymer (B-2) As shown in Table 2 below, compound (M-1) 40 mol%, compound (M-3) 10 mol%, compound (M-4) 20 mol% %, Compound (M-5) 20 mol%, compound (M-6) 10 mol%, azobisisobutyronitrile 3 mol% as a polymerization initiator was dissolved in 100 g of 2-butanone with respect to all monomers. . The total mass of the monomers used was 100 g. Next, a 500 mL three-necked flask containing 100 g of 2-butanone was heated to 80 ° C. with stirring in a nitrogen atmosphere, and the prepared monomer solution was added dropwise over 3 hours. After completion of the dropwise addition, the polymerization reaction was carried out by heating at 80 ° C. for 3 hours. After completion of the polymerization reaction, the polymerization solution was dropped into 2000 g of methanol, and the precipitated solid was separated by filtration. The solid separated by filtration was washed twice with 400 g of methanol, filtered, and dried under reduced pressure at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powdery polymer (B-2) (yield 70.5%). ). Mw of the polymer (B-2) was 8700, and Mw / Mn was 1.78.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

<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[C]感放射線性酸発生剤、[E]酸拡散制御剤及び[D]溶媒について以下に示す。
<Preparation of radiation-sensitive resin composition>
The [C] radiation sensitive acid generator, [E] acid diffusion controller and [D] solvent used for the preparation of the radiation sensitive resin composition are shown below.

[[C]感放射線性酸発生剤]
C−1:下記式(C−1)で表される化合物
C−2:下記式(C−2)で表される化合物
[[C] Radiation sensitive acid generator]
C-1: Compound represented by the following formula (C-1) C-2: Compound represented by the following formula (C-2)

Figure 2017167371
Figure 2017167371

[[E]酸拡散制御剤]
E−1:下記式(E−1)で表される化合物
E−2:下記式(E−2)で表される化合物
[[E] acid diffusion controller]
E-1: Compound represented by the following formula (E-1) E-2: Compound represented by the following formula (E-2)

Figure 2017167371
Figure 2017167371

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

[感放射線性樹脂組成物(Z−1)]
下記表3に示すように、[A]重合体(A−1)3質量部、[B]重合体(B−1)100質量部、[C]感放射線性酸発生剤(C−1)10質量部、[E]酸拡散制御剤(E−1)8.7質量部並びに[D]溶媒(D−1)2,640質量部、(D−2)1,130質量部及び(D−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(Z−1)を調製した。
[Radiation-sensitive resin composition (Z-1)]
As shown in Table 3 below, [A] 3 parts by mass of polymer (A-1), [B] 100 parts by mass of polymer (B-1), [C] radiation sensitive acid generator (C-1) 10 parts by mass, 8.7 parts by mass of [E] acid diffusion controlling agent (E-1), and [D] 2,640 parts by mass of solvent (D-1), (D-2) 1,130 parts by mass and (D -3) 30 mass parts was mixed, and the radiation sensitive resin composition (Z-1) was prepared by filtering the obtained mixture with a membrane filter with the hole diameter of 0.2 micrometer.

[感放射線性樹脂組成物(Z−2)〜(Z−4)の調製]
下記表3に示す種類及び配合量の各成分を用いた以外は、感放射線性樹脂組成物(Z−1)1と同様に操作して、(Z−2)〜(Z−4)の感放射線性樹脂組成物を調製した。
[Preparation of Radiation Sensitive Resin Compositions (Z-2) to (Z-4)]
The feeling of (Z-2) to (Z-4) is the same as that of the radiation sensitive resin composition (Z-1) 1 except that the components of the types and blending amounts shown in Table 3 below are used. A radiation resin composition was prepared.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

<上層膜形成用組成物用[J]重合体の合成>
[J]重合体の合成に用いた単量体を以下に示す。
<Synthesis of [J] polymer for composition for forming upper layer film>
[J] Monomers used for polymer synthesis are shown below.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

なお、単量体(M−9)〜(M−11)は構造単位(IV)を、単量体(M−12)及び(M−13)は構造単位(VI)を、(M−14)は構造単位(IX)を、単量体(M−15)及び(M−16)は構造単位(V)をそれぞれ与える。   The monomers (M-9) to (M-11) are structural units (IV), the monomers (M-12) and (M-13) are structural units (VI), (M-14). ) Gives structural unit (IX), and monomers (M-15) and (M-16) give structural unit (V).

[合成例4]
下記表4に示すように、上記化合物(M−9)25モル%及び化合物(M−10)75モル%を200gの2−ブタノンに溶解した。使用する単量体の合計質量は、100gとした。次に、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)4.11g(単量体の合計に対して5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(J−1)を得た(収率77.0%)。得られた重合体(J−1)のMwは9,200であり、Mw/Mnは1.60であった。
[Synthesis Example 4]
As shown in Table 4 below, 25 mol% of the compound (M-9) and 75 mol% of the compound (M-10) were dissolved in 200 g of 2-butanone. The total mass of the monomers used was 100 g. Next, 4.12 g (5 mol% with respect to the total amount of monomers) of 2,2′-azobis- (methyl 2-methylpropionate) as a radical polymerization initiator was added to prepare a monomer solution. did. 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 (J-1) (yield 77.0%). . Mw of the obtained polymer (J-1) was 9,200, and Mw / Mn was 1.60.

[合成例5〜8]
下記表4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4と同様にして、重合体(J−2)〜(J−5)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。得られた重合体の収率、Mw及びMw/Mnの値を表4に合わせて示す。
[Synthesis Examples 5 to 8]
Polymers (J-2) to (J-5) were respectively synthesized in the same manner as in Synthesis Example 4 except that the types and amounts of monomers listed in Table 4 were used. The total mass of the monomers used was 100 g. In Table 1, “-” indicates that the corresponding component was not used. Table 4 shows the yield, Mw, and Mw / Mn values of the obtained polymer.

[合成例9]
下記表4に示すように、上記化合物(M−15)50モル%及び化合物(M−16)50%を200gの2−ブタノンに溶解した。使用する単量体の合計質量は、100gとした。次に、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。次に、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(J−1)を含む液を得た。この重合体(J−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(J−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。得られた重合体(J−6)の収率71.2%、Mwは11,000であり、Mw/Mnは1.65であった。
[Synthesis Example 9]
As shown in Table 4 below, 50 mol% of the compound (M-15) and 50% of the compound (M-16) were dissolved in 200 g of 2-butanone. The total mass of the monomers used was 100 g. Next, 2.99 g of 2,2′-azobis- (methyl 2-methylpropionate) as a radical polymerization initiator (3 mol% based on the total amount of monomers) was added to prepare a monomer solution. did. 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 (J-1). 0.5 g of the liquid containing the polymer (J-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 (J-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. The yield of the obtained polymer (J-6) was 71.2%, Mw was 11,000, and Mw / Mn was 1.65.

[合成例10]
下記表4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9と同様にして、重合体(J−7)を合成した。使用する単量体の合計質量は、100gとした。なお、表4中の「―」は、該当する成分を用いなかったことを示す。得られた重合体の収率、Mw及びMw/Mnの値を表4に合わせて示す。
[Synthesis Example 10]
A polymer (J-7) was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 9, except that the types and amounts of monomers listed in Table 4 were used. The total mass of the monomers used was 100 g. In Table 4, “-” indicates that the corresponding component was not used. Table 4 shows the yield, Mw, and Mw / Mn values of the obtained polymer.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

<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[K]酸拡散抑制化合物及び[P]溶媒について以下に示す。
<Preparation of composition for forming upper layer film>
The [K] acid diffusion inhibiting compound and the [P] solvent used for the preparation of the composition for forming the upper layer film are shown below.

[[K]酸拡散抑制化合物]
K−1:下記式(K−1)で表される化合物
K−2:下記式(K−2)で表される化合物
K−3:下記式(K−3)で表される化合物
E−4:下記式(K−4)で表される化合物
[[K] acid diffusion inhibiting compound]
K-1: Compound represented by the following formula (K-1) K-2: Compound represented by the following formula (K-2) K-3: Compound represented by the following formula (K-3) E- 4: Compound represented by the following formula (K-4)

Figure 2017167371
Figure 2017167371

[[P]溶媒]
P−1:4−メチル−2−ペンタノール
P−2:2−ヘプタノール
P−3:ジイソアミルエーテル
P−4:n−デカン
P−5:γ−ブチロラクトン
[[P] solvent]
P-1: 4-methyl-2-pentanol P-2: 2-heptanol P-3: Diisoamyl ether P-4: n-decane P-5: γ-butyrolactone

[上層膜形成用組成物(S−1)]
[J]重合体としての重合体(J−1)95質量部、及び重合体(J−6)5質量部を含む液、並びに[P]溶媒としての(P−1)11,350質量部及び(P−3)2,840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(S−1)を調製した。
[Composition for forming upper layer film (S-1)]
[J] A liquid containing 95 parts by mass of polymer (J-1) as a polymer and 5 parts by mass of polymer (J-6), and 11,350 parts by mass of (P-1) as a solvent And (P-3) 2,840 mass parts was mixed and the obtained mixture was filtered with a 0.2 micrometer membrane filter, and the composition for upper film | membrane formation (S-1) was prepared.

[上層膜形成用組成物(S−2)〜(S−13)の調製]
下記表5に示す種類及び含有量の各成分を用いた以外は上層膜形成用組成物(S−1)と同様にして、上層膜形成用組成物(S−2)〜(S−13)を調製した。上層膜形成用組成物の[J]重合体中のフッ素原子の質量含有率(質量%)の値を表5に合わせて示す。
[Preparation of Upper Film Formation Compositions (S-2) to (S-13)]
The upper layer film-forming compositions (S-2) to (S-13) are the same as the upper layer film-forming composition (S-1) except that the types and contents shown in Table 5 below are used. Was prepared. The value of the mass content (% by mass) of fluorine atoms in the [J] polymer of the composition for forming an upper layer film is shown in Table 5 together.

Figure 2017167371
Figure 2017167371

<評価>
下記表6に示すように、上記調製した感放射線性樹脂組成物(Z−1)〜(Z−4)及び上層膜形成用組成物(S−1)〜(S−13)の種類の組み合わせについて以下に示す各種評価を行った。なお、表6中の「−」は、上層膜形成用組成物を用いなかったことを示す。評価結果を下記表6に示す。
<Evaluation>
As shown in Table 6 below, combinations of the types of the prepared radiation sensitive resin compositions (Z-1) to (Z-4) and upper layer film forming compositions (S-1) to (S-13) Various evaluations shown below were performed. In addition, “-” in Table 6 indicates that the composition for forming an upper layer film was not used. The evaluation results are shown in Table 6 below.

[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インチシリコンウェハ上に、感放射性樹脂組成物を塗布し、PB(90℃,60秒間)した後、23℃30秒間冷却することにより膜厚90nmのレジスト膜を形成した。次に、上層膜形成用組成物をスピンコートし、ホットプレート上において90℃で60秒間PBを行い、膜厚30nmの上層膜を形成した。その後、接触角計(DSA−10、KRUS社製)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。始めに、上記接触角計のウェ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ェハをセットした。次に、針に水を注入し、上記セットしたウェ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ェハ上に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70°以上の場合は「良好」と、70°未満の場合は「不良」と判断した。
[Backward contact angle]
The receding contact angle value of water on the upper film surface was measured. A radiation-sensitive resin composition was applied onto an 8-inch silicon wafer, PB (90 ° C., 60 seconds), and then cooled at 23 ° C. for 30 seconds to form a resist film having a thickness of 90 nm. Next, the composition for forming an upper layer film was spin-coated, and PB was performed on a hot plate at 90 ° C. for 60 seconds to form an upper layer film having a 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 can 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 withdrawn from the water droplet, and the needle was 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 was 70 ° or more, it was judged as “good”, and when it was less than 70 °, it was judged as “bad”.

[DOF(フォーカス余裕度)]
12インチのリコンウェハ上に、下層反射防止膜(ARC66,日産化学工業社製)をスピンコーター(CLEAN TRACK Lithius Proi,東京エレクトロン製)を使用して塗布した後、205℃60秒間加熱することにより膜厚105nmの下層反射防止膜を形成した。次に、上記スピンコーターを用いて、感放射性樹脂組成物を塗布し、PB(90℃,60秒間)した後、23℃30秒間冷却することにより膜厚90nmのレジスト膜を形成した。次に、上記スピンコーターを用いて、上層膜形成組成物を塗布し、PB(90℃、60秒間)した後、23℃30秒間冷却することにより膜厚30nmの上層膜を形成した。次に、ArF液浸露光装置(S610C、ニコン製)を使用し、NA:1.30、Crosspole光学条件にて、45nmホール/800nm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「Lithius Pro−i」のホットプレート上において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。
[DOF (focus margin)]
An underlayer antireflection film (ARC66, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was applied on a 12-inch recon wafer using a spin coater (CLEAN TRACK Lithius Proi, manufactured by Tokyo Electron), and then heated at 205 ° C. for 60 seconds. A lower antireflection film having a thickness of 105 nm was formed. Next, using the spin coater, the radiation sensitive resin composition was applied, PB (90 ° C., 60 seconds), and then cooled at 23 ° C. for 30 seconds to form a resist film having a thickness of 90 nm. Next, using the spin coater, the upper layer film-forming composition was applied, PB (90 ° C., 60 seconds), and then cooled at 23 ° C. for 30 seconds to form an upper layer film having a thickness of 30 nm. Next, using an ArF immersion exposure apparatus (S610C, manufactured by Nikon), exposure was performed through a mask for forming a pattern of 45 nm holes / 800 nm pitch under the optical conditions of NA: 1.30 and Crosssole. Next, PEB was performed at 90 ° C. for 60 seconds on the “Lithius Pro-i” hot plate, cooled at 23 ° C. for 30 seconds, and then subjected to paddle development for 30 seconds using butyl acetate as a developer.

次に、4−メチルー2−ペンタノールを用いて7秒間リンスした後、2,000rpmで15秒間スピンドライすることにより、45nmホール/800nmピッチのレジストパターンを形成した。このとき、45nmのホールを形成する露光量を最適露光量(Eop)とした。そして、得られたレジストパターンを走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ製,CG4000)を用いて測長した。形成されるホールパターンサイズが45nmの±10%以内となる場合のフォーカスの振れ幅をDOFとした。DOFの値が大きいほど、フォーカス変化に対するパターニング性能の変量が小さく良好であると判断した。   Next, after rinsing with 4-methyl-2-pentanol for 7 seconds, spin drying was performed at 2,000 rpm for 15 seconds to form a resist pattern having a 45 nm hole / 800 nm pitch. At this time, the exposure amount for forming a 45 nm hole was determined as the optimum exposure amount (Eop). The obtained resist pattern was measured using a scanning electron microscope (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, CG4000). The focus fluctuation width when the hole pattern size to be formed is within ± 10% of 45 nm was defined as DOF. It was judged that the larger the DOF value, the smaller the variation in patterning performance with respect to the focus change and the better.

[CDU性能]
12インチのリコンウェハ上に、下層反射防止膜(ARC66,日産化学工業社製)をスピンコーター(CLEAN TRACK Lithius Proi,東京エレクトロン製)を使用して塗布した後、205℃で60秒間加熱することにより膜厚105nmの下層反射防止膜を形成した。次に、上記スピンコーターを用いて、感放射性樹脂組成物を塗布し、PB(90℃,60秒間)した後、23℃で30秒間冷却することにより膜厚90nmのレジスト膜を形成した。次に、上記スピンコーターを用いて、上層膜形成組成物を塗布し、PB(90℃、60秒間)した後、23℃で30秒間冷却することにより膜厚30nmの上層膜を形成した。次に、ArF液浸露光装置(S610C、ニコン製)を使用し、NA:1.30、Crosspole光学条件にて、45nmホール/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「Lithius Pro−i」のホットプレート上において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。次に、4−メチル−2−ペンタノールを用いて7秒間リンスした後、2,000rpmで15秒間スピンドライすることにより、45nmホール/90nmピッチのレジストパターンを形成した。得られたレジストパターンを走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ製、CG4000)を用いて測長した。形成したホールパターン1800個についてホール径のバラつき(3σ)をCDUとした。CDUが6.5nm以下の場合を「良好」、6.5nmを超える場合を「不良」と判断した。
[CDU performance]
By applying a lower antireflection film (ARC66, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) on a 12-inch recon wafer using a spin coater (CLEAN TRACK Lithius Proi, manufactured by Tokyo Electron), heating at 205 ° C. for 60 seconds. A lower antireflection film having a thickness of 105 nm was formed. Next, using the spin coater, the radiation sensitive resin composition was applied, PB (90 ° C., 60 seconds), and then cooled at 23 ° C. for 30 seconds to form a resist film having a thickness of 90 nm. Next, using the spin coater, the upper layer film-forming composition was applied, PB (90 ° C., 60 seconds), and then cooled at 23 ° C. for 30 seconds to form an upper layer film having a thickness of 30 nm. Next, using an ArF immersion exposure apparatus (S610C, manufactured by Nikon Corporation), exposure was performed through a mask for pattern formation of 45 nm holes / 90 nm pitch under NA: 1.30 and Crosssole optical conditions. Next, PEB was performed at 90 ° C. for 60 seconds on the “Lithius Pro-i” hot plate, cooled at 23 ° C. for 30 seconds, and then subjected to paddle development for 30 seconds using butyl acetate as a developer. Next, after rinsing with 4-methyl-2-pentanol for 7 seconds, spin drying was performed at 2,000 rpm for 15 seconds to form a resist pattern with 45 nm holes / 90 nm pitch. The obtained resist pattern was measured using a scanning electron microscope (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, CG4000). The variation of the hole diameter (3σ) for 1800 hole patterns formed was defined as CDU. A case where CDU was 6.5 nm or less was judged as “good”, and a case where CDU exceeded 6.5 nm was judged as “bad”.

[LWR性能]確認
12インチのリコンウェハ上に、下層反射防止膜(ARC66、日産化学工業社製)をスピンコーター(CLEAN TRACK Lithius Proi、東京エレクトロン製)を使用して塗布した後、205℃で60秒間加熱することにより膜厚105nmの下層反射防止膜を形成した。次に、上記スピンコーターを用いて、感放射性樹脂組成物を塗布し、PB(90℃、60秒間)した後、23℃で30秒間冷却することにより膜厚90nmのレジスト膜を形成した。次に、上記スピンコーターを用いて、上層膜形成組成物を塗布し、PB(90℃、60秒間)した後、23℃で30秒間冷却することにより膜厚30nmの上層膜を形成した。次に、ArF液浸露光装置(S610C、ニコン製)を使用し、NA:1.30、Crosspole光学条件にて45nmスペース/100nm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「Lithius Pro−i」のホットプレート上において90℃で60秒間PEBを行った。そして、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。次に、4−メチル−2−ペンタノールを用いて7秒間リンスした後、2,000rpmで15秒間スピンドライすることにより、45nmスペース/100nmピッチレジストパターンを形成した。得られたレジストパターンを走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ製、CG4000)を用いて測長した。形成したスペースパターン20カ所についてスペース幅のバラつき(3σ)をLWRとした。LWRが5.5nm以下の場合は「良好」、5.5nmを超える場合は「不良」と判断した。
[LWR Performance] Confirmation A lower antireflection film (ARC66, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was applied on a 12-inch recon wafer using a spin coater (CLEAN TRACK Lithius Proi, manufactured by Tokyo Electron), and then at 60 ° C. at 60 ° C. A lower antireflection film having a film thickness of 105 nm was formed by heating for 2 seconds. Next, using the spin coater, the radiation sensitive resin composition was applied, PB (90 ° C., 60 seconds), and then cooled at 23 ° C. for 30 seconds to form a resist film having a thickness of 90 nm. Next, using the spin coater, the upper layer film-forming composition was applied, PB (90 ° C., 60 seconds), and then cooled at 23 ° C. for 30 seconds to form an upper layer film having a thickness of 30 nm. Next, using an ArF immersion exposure apparatus (S610C, manufactured by Nikon Corporation), exposure was performed through a mask for pattern formation with a 45 nm space / 100 nm pitch under optical conditions of NA: 1.30 and Crosspore. Next, PEB was performed for 60 seconds at 90 ° C. on the hot plate of “Lithius Pro-i”. Then, after cooling at 23 ° C. for 30 seconds, paddle development was performed for 30 seconds using butyl acetate as a developer. Next, after rinsing with 4-methyl-2-pentanol for 7 seconds, spin drying was performed at 2,000 rpm for 15 seconds to form a 45 nm space / 100 nm pitch resist pattern. The obtained resist pattern was measured using a scanning electron microscope (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, CG4000). The space width variation (3σ) at 20 formed space patterns was defined as LWR. When the LWR was 5.5 nm or less, it was judged as “good”, and when it exceeded 5.5 nm, it was judged as “bad”.

[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インチシリコンウェハ表面に、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。
[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.

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において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ウェハあたり100個未満の場合は「良好」と、100個以上の場合は「不良」と評価することができる。   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 100 per wafer, and as “bad” when the number of defects is 100 or more.

Figure 2017167371
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表6の結果から、実施例のネガ型レジストパターン形成方法によれば、上層膜表面の良好な後退接触角を維持しつつ、DOF、CDU、LWR性能等のリソグラフィ特性が良好となり、特にブリッジ欠陥抑制性及び断線欠陥抑制性が優れるレジストパターンを形成することができることが示された。特に実施例7は、上層膜形成用組成物にフッ素原子が含有されていないにも係らず、フッ素原子を含む感放射線性樹脂組成物から構成されるレジスト膜との組み合わせにより、後退接触角、DOF、CDU、LWR等について良好な結果が得られるとともに、現像欠陥抑制性に優れていた。また、実施例1〜4は、上層膜形成用組成物のフッ素原子の質量含有率が小さいにも係らず、後退接触角が良好であった。従って、当該ネガ型レジストパターン形成方法によれば、ブリッジ欠陥の要因となる上層膜中のフッ素原子の含有量を低減させても、液浸露光に求められる良好な撥水性を維持できることが確認された。一方、比較例の上層膜が形成されないネガ型レジストパターン形成方法、又はフッ素原子を含む重合体を含有する感放射線性樹脂組成物を用いてレジスト膜が形成されていないネガ型レジストパターン形成方法においては、後退接触角、DOF、CDU、LWR、現像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 6, according to the negative resist pattern forming method of the example, the lithography characteristics such as DOF, CDU, LWR performance, etc. are improved while maintaining a good receding contact angle on the surface of the upper layer film. It was shown that it is possible to form a resist pattern that is excellent in suppression and disconnection defect suppression. In particular, Example 7 has a receding contact angle in combination with a resist film composed of a radiation-sensitive resin composition containing fluorine atoms, even though the upper layer film-forming composition does not contain fluorine atoms. Good results were obtained for DOF, CDU, LWR, and the like, and development defect suppression was excellent. In Examples 1 to 4, the receding contact angle was good despite the small mass content of fluorine atoms in the composition for forming an upper layer film. Therefore, according to the negative resist pattern forming method, it was confirmed that the good water repellency required for immersion exposure can be maintained even if the content of fluorine atoms in the upper layer film that causes bridge defects is reduced. It was. On the other hand, in a negative resist pattern forming method in which an upper layer film of a comparative example is not formed, or in a negative resist pattern forming method in which a resist film is not formed using a radiation-sensitive resin composition containing a polymer containing fluorine atoms At least one of receding contact angle, DOF, CDU, LWR, and development defect suppression was poor.

本発明のネガ型レジストパターン形成方法によれば、上層膜表面の良好な撥水性を維持しつつ、優れたリソグラフィ特性を備え、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 negative resist pattern forming method of the present invention, a negative resist pattern formation that can form a resist pattern having excellent lithography characteristics and few development defects while maintaining good water repellency on the surface of the upper layer film. can do. Therefore, the negative resist pattern forming method 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 (17)

感放射線性樹脂組成物を用いて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、
上記感放射線性樹脂組成物が、フッ素原子を含む[A]重合体、酸解離性基を有する[B]重合体及び[C]感放射線性酸発生体を含有するネガ型レジストパターン形成方法。
Forming a resist film using the radiation-sensitive resin composition;
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 negative resist pattern formation method in which the said radiation sensitive resin composition contains the [A] polymer containing a fluorine atom, the [B] polymer which has an acid dissociable group, and the [C] radiation sensitive acid generator.
上記上層膜形成用組成物が、
[J]重合体と、
[P]溶媒と
を含有し、
下記(i)及び(ii)からなる群より選ばれる少なくとも1種を満たし、
(i)上記上層膜形成用組成物が[K]酸拡散抑制化合物をさらに含有する
(ii)上記[J]重合体が酸拡散抑制基を有する構造単位(VI)を含む
上記[K]酸拡散抑制化合物が、下記式(1)で表される化合物、下記式(2)で表される化合物、下記式(3)で表される化合物、又はこれらの組み合わせを含み、
上記酸拡散抑制基が、下記式(1’)で表される基、下記式(2’−1)で表される基、下記式(2’−2)で表される基、下記式(3’)で表される基、又はこれらの組み合わせを含む請求項1に記載のネガ型レジストパターン形成方法。
Figure 2017167371
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(式(1)中、R及びRは、水素原子、炭素数1〜20の1価の有機基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する窒素原子と共に構成される環員数3〜20の脂肪族複素環構造を表す。Rは、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。
式(2)中、Xは、1価のオニウムカチオンである。Yは、1価の弱酸アニオンである。
式(3)中、R18、R19及びR20は、それぞれ独立して、水素原子、置換されていてもよい直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、アリール基又はアラルキル基である。
式(1’)中、Eは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。Rは、水素原子、炭素数1〜20の1価の有機基である。R及びEは、互いに合わせられこれらが結合する窒素原子と共に構成される環員数3〜20の脂肪族複素環構造を表してもよい。R’は、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。
式(2’−1)中、X’は、1価のオニウムカチオンを含む1価の基である。Y’は、1価の弱酸アニオンである。
式(2’−2)中、Y’’は、1価の弱酸アニオンを含む1価の基である。X’’は、1価のオニウムカチオンである。
式(3’)中、E’は、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。R28及びR29は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20の1価の有機基である。R28、R29及びE’は、これらの基のうちのいずれか2つが互いに合わせられこれらが結合する窒素原子と共に構成される環員数3〜20の脂肪族複素環構造を表してもよい。)
The composition for forming an upper layer film is
[J] a polymer;
[P] a solvent and
Satisfy at least one selected from the group consisting of (i) and (ii) below,
(I) The composition for forming an upper layer film further contains a [K] acid diffusion inhibiting compound. (Ii) The [J] polymer contains a structural unit (VI) having an acid diffusion inhibiting group. The diffusion inhibiting compound includes a compound represented by the following formula (1), a compound represented by the following formula (2), a compound represented by the following formula (3), or a combination thereof,
The acid diffusion inhibiting group is a group represented by the following formula (1 ′), a group represented by the following formula (2′-1), a group represented by the following formula (2′-2), the following formula ( The negative resist pattern forming method according to claim 1, comprising a group represented by 3 ′) or a combination thereof.
Figure 2017167371
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(In the formula (1), R A and R B are a hydrogen atom, a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or are configured together with a nitrogen atom to which these groups are combined and bonded to each other. An aliphatic heterocyclic structure having 3 to 20 ring members is represented, and R 1 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.
In the formula (2), X + is a monovalent onium cation. Y is a monovalent weak acid anion.
In formula (3), R 18 , R 19 and R 20 are each independently a hydrogen atom, an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group, an aryl group or an aralkyl group.
In formula (1 ′), E represents a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R J is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R J and E may represent an aliphatic heterocyclic structure having 3 to 20 ring members that is formed together with the nitrogen atom to which they are bonded. R 1 ′ is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.
In formula (2′-1), X ′ + is a monovalent group containing a monovalent onium cation. Y '- is a monovalent weak acid anions.
In formula (2′-2), Y ″ is a monovalent group containing a monovalent weak acid anion. X ″ + is a monovalent onium cation.
In formula (3 ′), E ′ is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 28 and R 29 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 28 , R 29, and E ′ may represent an aliphatic heterocyclic structure having 3 to 20 ring members that is formed together with the nitrogen atom to which any two of these groups are combined with each other. )
上記[K]酸拡散抑制化合物が、上記式(1)で表される化合物である請求項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 the [K] acid diffusion inhibiting compound is a compound represented by the formula (1). 上記[K]酸拡散抑制化合物が、上記式(2)で表される化合物であって、上記1価の弱酸アニオンが上記[C]感放射線性酸発生体から発生する酸よりも弱い酸である請求項2に記載のネガ型レジストパターン形成方法。   The [K] acid diffusion inhibiting compound is a compound represented by the above formula (2), wherein the monovalent weak acid anion is weaker than an acid generated from the [C] radiation sensitive acid generator. The negative resist pattern forming method according to claim 2. 上記[K]酸拡散抑制化合物が、上記式(3)で表される化合物である請求項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 the [K] acid diffusion inhibiting compound is a compound represented by the formula (3). 上記酸拡散抑制基が、上記式(2’−1)又は上記式(2’−2)で表される化合物であって、上記1価の弱酸アニオンが上記[C]感放射線性酸発生体から発生する酸よりも弱い酸である請求項2に記載のネガ型レジストパターン形成方法。   The acid diffusion inhibiting group is a compound represented by the formula (2′-1) or the formula (2′-2), and the monovalent weak acid anion is the [C] radiation-sensitive acid generator. The negative resist pattern forming method according to claim 2, wherein the acid is weaker than an acid generated from the resist. 上記上層膜形成用組成物中の[J]重合体が、炭化水素構造を含む構造単位(IV)を有する請求項2から請求項6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 2 to 6, wherein the [J] polymer in the composition for forming an upper layer film has a structural unit (IV) containing a hydrocarbon structure. 上記炭化水素構造が、脂環構造である請求項7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 7, wherein the hydrocarbon structure is an alicyclic structure. 上記上層膜形成用組成物中の[J]重合体に対する構造単位(IV)の含有率が50モル%以上である請求項7又は請求項8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 7 or 8, wherein the content of the structural unit (IV) with respect to the [J] polymer in the composition for forming an upper layer film is 50 mol% or more. 上記上層膜形成用組成物中の[J]重合体に対する構造単位(IV)の含有率が70モル%以上である請求項7又は請求項8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 7 or 8, wherein the content of the structural unit (IV) relative to the [J] polymer in the composition for forming an upper layer film is 70 mol% or more. 上記上層膜形成用組成物の全固形分に対するフッ素原子の含有量が、2質量%以上30質量%以下である請求項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。   The negative resist pattern forming method according to any one of claims 1 to 10, wherein a content of fluorine atoms with respect to a total solid content of the composition for forming an upper layer film is 2% by mass or more and 30% by mass or less. . 上記上層膜形成用組成物中の溶媒が、アルコール系溶媒を含む請求項2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 2 to 11, wherein the solvent in the composition for forming an upper layer film contains an alcohol solvent. 上記上層膜形成用組成物中の溶媒が、エーテル系溶媒を含む請求項2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 2 to 11, wherein the solvent in the composition for forming an upper layer film contains an ether solvent. 上記上層膜形成用組成物中の溶媒が、アルコール系溶媒及びエーテル系溶媒を含む請求項2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 2 to 11, wherein the solvent in the composition for forming an upper layer film includes an alcohol solvent and an ether solvent. 上記上層膜形成用組成物中の溶媒に対する上記アルコール系溶媒の含有量が、70質量%以上である請求項12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 12, wherein the content of the alcohol-based solvent with respect to the solvent in the composition for forming an upper layer film is 70% by mass or more. 上記上層膜形成用組成物中の溶媒に対する上記エーテル系溶媒の含有量が、70質量%以上である請求項13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 13, wherein the content of the ether solvent with respect to the solvent in the composition for forming an upper layer film is 70% by mass or more. 上記上層膜形成用組成物中の溶媒に対する上記アルコール系溶媒及び上記エーテル系溶媒の合計含有量が、70質量%以上である請求項14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 14, wherein a total content of the alcohol solvent and the ether solvent with respect to the solvent in the composition for forming an upper layer film is 70% by mass or more.
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009275155A (en) * 2008-05-15 2009-11-26 Jsr Corp Composition for upper layer film and resist pattern forming method
US20130171561A1 (en) * 2011-12-28 2013-07-04 Korea Kumho Petrochemical Co., Ltd. Additive for resist and resist composition comprising same
JP2014026179A (en) * 2012-07-27 2014-02-06 Fujifilm Corp Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, resist film using the same, pattern forming method, method for manufacturing electronic device using the composition and the pattern forming method, and electronic device
JP2014056194A (en) * 2012-09-13 2014-03-27 Jsr Corp Composition for forming protective film, and method for forming negative resist pattern
KR20150046613A (en) * 2013-10-22 2015-04-30 주식회사 동진쎄미켐 Coating composition for forming fine pattern and method for forming fine pattern using the same
WO2015190174A1 (en) * 2014-06-13 2015-12-17 富士フイルム株式会社 Pattern forming method, active light sensitive or radiation sensitive resin composition, active light sensitive or radiation sensitive film, method for manufacturing electronic device, and electronic device
WO2016052341A1 (en) * 2014-09-30 2016-04-07 富士フイルム株式会社 Pattern forming method, resist pattern, and electronic device manufacturing method
WO2016052384A1 (en) * 2014-09-30 2016-04-07 富士フイルム株式会社 Pattern formation method, composition for forming overlay film, resist pattern, and method for producing electronic device
WO2016136354A1 (en) * 2015-02-26 2016-09-01 富士フイルム株式会社 Pattern forming method, resist pattern, method for manufacturing electronic device, and electronic device
WO2016181722A1 (en) * 2015-05-14 2016-11-17 富士フイルム株式会社 Pattern formation method, method for manufacturing electronic device, and actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition
WO2017056805A1 (en) * 2015-09-30 2017-04-06 富士フイルム株式会社 Pattern formation method, electronic device production method, and laminate
WO2017094860A1 (en) * 2015-12-02 2017-06-08 富士フイルム株式会社 Pattern formation method, method for manufacturing electronic device, laminate film, and upper layer film formation composition

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009275155A (en) * 2008-05-15 2009-11-26 Jsr Corp Composition for upper layer film and resist pattern forming method
US20130171561A1 (en) * 2011-12-28 2013-07-04 Korea Kumho Petrochemical Co., Ltd. Additive for resist and resist composition comprising same
JP2014026179A (en) * 2012-07-27 2014-02-06 Fujifilm Corp Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, resist film using the same, pattern forming method, method for manufacturing electronic device using the composition and the pattern forming method, and electronic device
JP2014056194A (en) * 2012-09-13 2014-03-27 Jsr Corp Composition for forming protective film, and method for forming negative resist pattern
KR20150046613A (en) * 2013-10-22 2015-04-30 주식회사 동진쎄미켐 Coating composition for forming fine pattern and method for forming fine pattern using the same
WO2015190174A1 (en) * 2014-06-13 2015-12-17 富士フイルム株式会社 Pattern forming method, active light sensitive or radiation sensitive resin composition, active light sensitive or radiation sensitive film, method for manufacturing electronic device, and electronic device
WO2016052341A1 (en) * 2014-09-30 2016-04-07 富士フイルム株式会社 Pattern forming method, resist pattern, and electronic device manufacturing method
WO2016052384A1 (en) * 2014-09-30 2016-04-07 富士フイルム株式会社 Pattern formation method, composition for forming overlay film, resist pattern, and method for producing electronic device
WO2016136354A1 (en) * 2015-02-26 2016-09-01 富士フイルム株式会社 Pattern forming method, resist pattern, method for manufacturing electronic device, and electronic device
WO2016181722A1 (en) * 2015-05-14 2016-11-17 富士フイルム株式会社 Pattern formation method, method for manufacturing electronic device, and actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition
WO2017056805A1 (en) * 2015-09-30 2017-04-06 富士フイルム株式会社 Pattern formation method, electronic device production method, and laminate
WO2017094860A1 (en) * 2015-12-02 2017-06-08 富士フイルム株式会社 Pattern formation method, method for manufacturing electronic device, laminate film, and upper layer film formation composition

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