JP2022065445A - Resist material, resist film, and pattern forming method - Google Patents

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貴美子 服部
Kimiko Hattori
和代 森田
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Abstract

To provide a resist material capable of forming a highly sensitive resist film.SOLUTION: The present invention relates to the resist material containing a polymer which contains a unit derived from a structure represented by general formula (101) and a unit derived from a structure represented by general formula (104). The resist material of the present invention may further have a unit derived from a structure represented by general formula (102) and/or a unit derived from a structure represented by general formula (103).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、レジスト材料、レジスト膜及びパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a resist material, a resist film and a pattern forming method.

半導体等の電子デバイスは微細化による高精細化が要求されている。また、半導体デバイスのパターンについては、形状の多様化も検討されている。このようなパターンの形成方法としては、例えば、フォトレジストを用いたリソグラフィ法が知られている。フォトレジストを用いたリソグラフィ法では、シリコンウエハー等の半導体基板上にレジスト膜を形成し、半導体デバイスのパターンが描かれたフォトマスクを介して紫外線などの電磁波を照射し、現像することで得られたフォトレジストパターンを保護膜として基板をエッチング処理することにより、基板に、上記パターンに対応する微細凹凸を形成することができる。 Electronic devices such as semiconductors are required to have higher definition by miniaturization. In addition, diversification of shapes of semiconductor device patterns is also being studied. As a method for forming such a pattern, for example, a lithography method using a photoresist is known. In the lithography method using a photoresist, a resist film is formed on a semiconductor substrate such as a silicon wafer, and an electromagnetic wave such as ultraviolet rays is irradiated through a photomask on which a pattern of a semiconductor device is drawn to develop the resist film. By etching the substrate using the photoresist pattern as a protective film, fine irregularities corresponding to the pattern can be formed on the substrate.

レジスト膜を構成するレジスト材料としては、その用途や求められる物性に応じて種々の構造を有するポリマーが用いられている。例えば、レジスト材料に用いられるポリマーとしては、(メタ)アクリレートに由来する構成単位を含むポリマーが知られている。特許文献1~3では、α-メチルスチレンと、メタクリル酸もしくはメタクリル酸エステルを共重合させてなるポリマーをレジスト材料として用いることが検討されている。 As the resist material constituting the resist film, polymers having various structures are used depending on the use and required physical properties. For example, as a polymer used as a resist material, a polymer containing a structural unit derived from (meth) acrylate is known. In Patent Documents 1 to 3, it is considered to use a polymer obtained by copolymerizing α-methylstyrene with methacrylic acid or a methacrylic acid ester as a resist material.

また、特許文献4では、メタクリル酸アダマンチルモノマーとアクリル酸t-ブチルモノマーを重合させることで得られるポリマーを放射線感光材料に用いることが検討されている。このように、特定の2種のモノマー成分を共重合させてレジスト材料とし、レジスト膜を形成している。特許文献5には、エステル側鎖中にフッ素化アルキル基を含むアクリル酸エステル樹脂をベースポリマーとして用いたレジスト材料が開示されている。なお、特許文献5におけるレジスト材料は光酸発生剤および塩基性化合物とともに使用される化学増幅型レジスト材料である。 Further, in Patent Document 4, it is studied to use a polymer obtained by polymerizing an adamantyl methacrylate monomer and a t-butyl monomer acrylate as a radiation photosensitive material. In this way, two specific types of monomer components are copolymerized to form a resist material to form a resist film. Patent Document 5 discloses a resist material using an acrylic acid ester resin containing a fluorinated alkyl group in the ester side chain as a base polymer. The resist material in Patent Document 5 is a chemically amplified resist material used together with a photoacid generator and a basic compound.

特開昭60-117243号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-117243 特開昭63-137227号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-137227 国際公開WO99/62964号International release WO99 / 62964 特開平07-234511号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 07-234511 特開2002-155118号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-155118

上述したように、フォトレジストを用いたリソグラフィ法においては、微細なパターンを形成することが検討されている。微細なパターンを形成するためには、レジスト膜を高精細にパターニングする必要があり、そのために高感度の高いレジスト材料の開発が求められている。 As described above, in the lithography method using a photoresist, it has been studied to form a fine pattern. In order to form a fine pattern, it is necessary to pattern the resist film with high fineness, and for this reason, the development of a highly sensitive resist material is required.

そこで本発明者らは、このような従来技術の課題を解決するために、高感度なレジスト膜を形成し得るレジスト材料を提供することを目的として検討を進めた。 Therefore, in order to solve the problems of the prior art, the present inventors have proceeded with studies for the purpose of providing a resist material capable of forming a highly sensitive resist film.

上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者らは、レジスト材料を構成するポリマーの重合成分に所定構造を有するモノマーを用いることにより、高感度なレジスト膜が形成されることを見出した。
具体的に、本発明は、以下の構成を有する。
As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have formed a highly sensitive resist film by using a monomer having a predetermined structure as a polymerization component of the polymer constituting the resist material. I found that.
Specifically, the present invention has the following configurations.

[1] 下記一般式(101)で表される構造に由来する単位と、下記一般式(104)で表される構造に由来する単位とを含むポリマーを含有するレジスト材料;

Figure 2022065445000001
Figure 2022065445000002
一般式(101)中、Rは、それぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアシル基、置換基を有していてもよいアリル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアルキルシリル基を表し、複数あるRは同一であっても異なっていてよい;R11は、水素原子又は置換基を有していてもよいアルキル基を表す;Rは、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表し、Yは、単結合又は連結基を表す;
一般式(104)中、Xは、ハロゲン化アルキル基を表し、Rは、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表し、Yは、単結合又は連結基を表す。
[2] ポリマーは、下記一般式(102)で表される構造に由来する単位をさらに含む[1]に記載のレジスト材料;
Figure 2022065445000003
一般式(102)中、Xは、置換基を有していてもよいアルキル基(但し、置換基にハロゲン原子を含むものを除く)、置換基を有していてもよいアシル基又は置換基を有していてもよいアリル基を表す;Rは、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表し、Yは、単結合又は連結基を表す。
[3] ポリマーは、下記一般式(103)で表される構造に由来する単位をさらに含む[1]又は[2]に記載のレジスト材料;
Figure 2022065445000004
一般式(103)中、Xは、置換基を有していてもよいアリール基を表す;Rは、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表し、Yは、単結合又は連結基を表す。
[4] ポリマーにおける一般式(104)で表される構造に由来する単位の含有量は、1~40モル%である、[1]~[3]のいずれかに記載のレジスト材料。
[5] 一般式(101)において、Rはフッ素原子、塩素原子又は臭素原子である[1]~[4]のいずれかに記載のレジスト材料。
[6] 一般式(101)において、R11は水素原子である[1]~[5]のいずれかに記載のレジスト材料。
[7] 一般式(102)において、Rはフッ素原子、塩素原子又は臭素原子である[2]~[6]のいずれかに記載のレジスト材料。
[8] [1]~[7]のいずれかに記載のレジスト材料から形成されるレジスト膜。
[9] [1]~[7]のいずれかに記載のレジスト材料を基板上に塗布し、レジスト膜を形成する工程と、
露光工程と、
現像工程と、を含むパターン形成方法。
[10] 現像工程の前に金属導入工程をさらに含む、[9]に記載のパターン形成方法。
[11] 露光工程では、波長が15nm以下の電磁波をレジスト膜に照射する、[9]又は[10]に記載のパターン形成方法。
[12] 現像工程で使用される現像液は、エステル系化合物、ケトン系化合物及びアルコール系化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む、[9]~[11]のいずれかに記載のパターン形成方法。 [1] A resist material containing a polymer containing a unit derived from the structure represented by the following general formula (101) and a unit derived from the structure represented by the following general formula (104);
Figure 2022065445000001
Figure 2022065445000002
In the general formula (101), R 1 may independently have a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an acyl group which may have a substituent, and a substituent. Represents an allyl group, an alkoxy group which may have a substituent or an alkylsilyl group which may have a substituent, and a plurality of R 1s may be the same or different; R 11 is hydrogen. Represents an alkyl group which may have an atom or a substituent; R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an alkyl halide group, and Y 1 is a single bond or a link. Represents a group;
In the general formula (104), X 3 represents an alkyl halide group, R 5 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an alkyl halide group, and Y 4 represents a single bond. Or represents a linking group.
[2] The resist material according to [1], wherein the polymer further contains a unit derived from the structure represented by the following general formula (102);
Figure 2022065445000003
In the general formula (102), X 1 is an alkyl group which may have a substituent (excluding those containing a halogen atom in the substituent), an acyl group which may have a substituent or a substituent. Represents an allyl group which may have a group; R 3 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an alkyl halide group, and Y 2 represents a single bond or a linking group. ..
[3] The resist material according to [1] or [2], wherein the polymer further contains a unit derived from the structure represented by the following general formula (103);
Figure 2022065445000004
In the general formula (103), X 2 represents an aryl group which may have a substituent; R 4 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an alkyl halide group. , Y 3 represent a single bond or a linking group.
[4] The resist material according to any one of [1] to [3], wherein the content of the unit derived from the structure represented by the general formula (104) in the polymer is 1 to 40 mol%.
[5] The resist material according to any one of [1] to [4], wherein R 2 is a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom in the general formula (101).
[6] The resist material according to any one of [1] to [5], wherein R 11 is a hydrogen atom in the general formula (101).
[7] The resist material according to any one of [2] to [6], wherein R 3 is a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom in the general formula (102).
[8] A resist film formed from the resist material according to any one of [1] to [7].
[9] A step of applying the resist material according to any one of [1] to [7] onto a substrate to form a resist film, and
The exposure process and
A development process and a pattern forming method including.
[10] The pattern forming method according to [9], further comprising a metal introduction step before the developing step.
[11] The pattern forming method according to [9] or [10], wherein in the exposure step, the resist film is irradiated with an electromagnetic wave having a wavelength of 15 nm or less.
[12] The developer according to any one of [9] to [11], wherein the developer used in the developing step contains at least one selected from the group consisting of ester compounds, ketone compounds and alcohol compounds. Pattern formation method.

本発明によれば、高感度なレジスト膜を形成し得るレジスト材料を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a resist material capable of forming a highly sensitive resist film.

図1は、基板とレジスト膜の構成を説明する断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a substrate and a resist film.

以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書において「~」を用いて表される数値範囲は「~」前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. The description of the constituent elements described below may be based on typical embodiments and specific examples, but the present invention is not limited to such embodiments. In addition, the numerical range represented by using "-" in this specification means the range including the numerical values before and after "-" as the lower limit value and the upper limit value.

(レジスト材料)
本発明は、下記一般式(101)で表される構造に由来する単位と、下記一般式(104)で表される構造に由来する単位とを含むポリマーを含有するレジスト材料に関する。

Figure 2022065445000005
Figure 2022065445000006
(Resist material)
The present invention relates to a resist material containing a polymer containing a unit derived from a structure represented by the following general formula (101) and a unit derived from a structure represented by the following general formula (104).
Figure 2022065445000005
Figure 2022065445000006

一般式(101)中、Rは、それぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアシル基、置換基を有していてもよいアリル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアルキルシリル基を表し、複数あるRは同一であっても異なっていてよい。R11は、水素原子又は置換基を有していてもよいアルキル基を表す。Rは、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表し、Yは、単結合又は連結基を表す。 In the general formula (101), R 1 may independently have a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an acyl group which may have a substituent, and a substituent. It represents an allyl group, an alkoxy group which may have a substituent or an alkylsilyl group which may have a substituent, and a plurality of R 1s may be the same or different. R 11 represents an alkyl group which may have a hydrogen atom or a substituent. R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an alkyl halide group, and Y 1 represents a single bond or a linking group.

また、一般式(104)中、Xは、ハロゲン化アルキル基を表し、Rは、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表し、Yは、単結合又は連結基を表す。 Further, in the general formula (104), X 3 represents an alkyl halide group, R 5 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an alkyl halide group, and Y 4 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorine atom, a chlorine atom or an alkyl halide group. Represents a single bond or linking group.

本発明のレジスト材料は、上記構造に由来する単位を含むポリマーを含有することにより、高感度なレジスト膜を形成することができる。具体的には、レジスト材料から形成したレジスト膜に照射する単位面積あたりの電磁線の照射量(ドーズ量)が小さい場合であっても所望形状のパターンを形成することができる。例えば、本実施形態のレジスト材料においては、例えば電子線照射時のドーズ量が160μC/cm以下である場合や、さらにはドーズ量が60μC/cm以下や45μC/cm以下である場合であっても微細形状のパターンを形成することができる。高感度なレジスト膜においては、電子線の照射強度を弱くすることができ、さらに、照射時間を短縮することができるため、パターニング工程の効率を高めることができる。 The resist material of the present invention can form a highly sensitive resist film by containing a polymer containing a unit derived from the above structure. Specifically, even when the irradiation amount (dose amount) of the electromagnetic beam per unit area to irradiate the resist film formed from the resist material is small, a pattern having a desired shape can be formed. For example, in the resist material of the present embodiment, for example, when the dose amount at the time of electron beam irradiation is 160 μC / cm 2 or less, or when the dose amount is 60 μC / cm 2 or less or 45 μC / cm 2 or less. Even if there is, it is possible to form a finely shaped pattern. In the highly sensitive resist film, the irradiation intensity of the electron beam can be weakened, and the irradiation time can be shortened, so that the efficiency of the patterning process can be improved.

さらに、本実施形態のレジスト材料は、上記構造に由来する単位を含むポリマーを含有することにより、高精細なパターニングが可能なレジスト膜を形成することができる。すなわち、本実施形態のレジスト材料から形成されるレジスト膜は解像度が高い。例えば、ライン幅の狭いラインアンドスペースのラインパターンであっても、ラインが直線状であり、かつスペース部にレジスト膜由来の残留物がない場合に、レジスト膜の解像度が高いと評価できる。すなわち、レジスト膜の解像度が高い場合、高精細であり、かつ所望形状のパターンを形成することができる。 Further, the resist material of the present embodiment can form a resist film capable of high-definition patterning by containing a polymer containing a unit derived from the above structure. That is, the resist film formed from the resist material of the present embodiment has a high resolution. For example, even in a line-and-space line pattern with a narrow line width, it can be evaluated that the resolution of the resist film is high when the line is linear and there is no residue derived from the resist film in the space portion. That is, when the resolution of the resist film is high, it is possible to form a pattern having a high definition and a desired shape.

ポリマーの含有量は、レジスト材料の全質量に対して、0.1質量%以上であることが好ましく、0.3質量%以上であることがより好ましい。また、ポリマーの含有量は、レジスト材料の全量に対して、40質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましい。 The content of the polymer is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, based on the total mass of the resist material. The polymer content is preferably 40% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, based on the total amount of the resist material.

本実施形態のレジスト材料から形成されるレジスト膜は、例えば、シリコンウエハー等の基板にパターンを形成するために、基板上に設けられる膜(保護膜)である。レジスト膜は、基板上に直接接するように設けられる膜であってもよく、基板上に他の層を介して積層される膜であってもよい。レジスト膜は、基板に形成したいパターン形状に加工され、パターン形状として残された部分がその後のエッチング工程における保護膜となる。なお、基板にパターンが形成された後は、レジスト膜(保護膜)は基板上から除去されてもよい。このように、レジスト膜は、例えば、基板にパターンを形成する工程において用いられるものである。 The resist film formed from the resist material of the present embodiment is a film (protective film) provided on the substrate for forming a pattern on a substrate such as a silicon wafer. The resist film may be a film provided so as to be in direct contact with the substrate, or may be a film laminated on the substrate via another layer. The resist film is processed into a pattern shape to be formed on the substrate, and the portion left as the pattern shape becomes a protective film in the subsequent etching process. After the pattern is formed on the substrate, the resist film (protective film) may be removed from the substrate. As described above, the resist film is used, for example, in a step of forming a pattern on a substrate.

本実施形態のレジスト材料は、主鎖切断型のポジ型レジスト材料であることが好ましい。レジスト材料に含まれるポリマーは電磁線の照射により、主鎖が切断され、露光部のみが現像液に溶解することになる。これにより、より高精細なパターンを形成することが可能となる。 The resist material of the present embodiment is preferably a main chain cutting type positive resist material. The main chain of the polymer contained in the resist material is cut by irradiation with electromagnetic rays, and only the exposed portion is dissolved in the developing solution. This makes it possible to form a higher-definition pattern.

<ポリマー>
本実施形態のレジスト材料は下記一般式(101)で表される構造に由来する単位と、下記一般式(104)で表される構造に由来する単位とを含むポリマーを含有する。すなわち、ポリマーは、少なくとも糖誘導体に由来する単位と、ハロゲン化アルキル基を有する単位を含むものであることが好ましい。なお、本明細書において、「単位」はポリマーの主鎖を構成する繰り返し単位(モノマー単位)である。但し、1つの糖誘導体に由来する単位の側鎖にさらに糖誘導体に由来する単位を含む場合もあり、この場合、側鎖のポリマーを構成する繰り返し単位(モノマー単位)も本明細書でいう「単位」に相当する。

Figure 2022065445000007
Figure 2022065445000008
<Polymer>
The resist material of the present embodiment contains a polymer containing a unit derived from the structure represented by the following general formula (101) and a unit derived from the structure represented by the following general formula (104). That is, the polymer preferably contains at least a unit derived from a sugar derivative and a unit having an alkyl halide group. In the present specification, the "unit" is a repeating unit (monomer unit) constituting the main chain of the polymer. However, the side chain of the unit derived from one sugar derivative may further contain a unit derived from the sugar derivative, and in this case, the repeating unit (monomer unit) constituting the polymer of the side chain is also referred to in the present specification. Corresponds to "unit".
Figure 2022065445000007
Figure 2022065445000008

一般式(101)中、Rは、それぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアシル基、置換基を有していてもよいアリル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアルキルシリル基を表し、複数あるRは同一であっても異なっていてよい。R11は、水素原子又は置換基を有していてもよいアルキル基を表す。Rは、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表し、Yは、単結合又は連結基を表す。 In the general formula (101), R 1 may independently have a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an acyl group which may have a substituent, and a substituent. It represents an allyl group, an alkoxy group which may have a substituent or an alkylsilyl group which may have a substituent, and a plurality of R 1s may be the same or different. R 11 represents an alkyl group which may have a hydrogen atom or a substituent. R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an alkyl halide group, and Y 1 represents a single bond or a linking group.

また、一般式(104)中、Xは、ハロゲン化アルキル基を表し、Rは、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表し、Yは、単結合又は連結基を表す。 Further, in the general formula (104), X 3 represents an alkyl halide group, R 5 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an alkyl halide group, and Y 4 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorine atom, a chlorine atom or an alkyl halide group. Represents a single bond or linking group.

一般式(101)中、Rはそれぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアシル基、置換基を有していてもよいアリル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアルキルシリル基を表す。ここで、置換基を有していてもよいアルキル基には、糖誘導体基が含まれ、Rが直鎖または分岐鎖の糖誘導体に由来する単位であってもよい。直鎖または分岐鎖の糖誘導体に由来する単位は、結合する糖誘導体と同じ構造の糖誘導体であることが好ましい。なお、Rが直鎖または分岐鎖の糖誘導体に由来する単位である場合、糖誘導体基の連結数(糖誘導体の平均重合度)は20以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましい。 In the general formula (101), R 1 independently has a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an acyl group which may have a substituent, and an allyl which may have a substituent. Represents a group, an alkoxy group which may have a substituent or an alkylsilyl group which may have a substituent. Here, the alkyl group which may have a substituent includes a sugar derivative group, and R 1 may be a unit derived from a linear or branched sugar derivative. The unit derived from the linear or branched sugar derivative is preferably a sugar derivative having the same structure as the sugar derivative to be bound. When R 1 is a unit derived from a linear or branched sugar derivative, the number of linked sugar derivative groups (average degree of polymerization of the sugar derivative) is preferably 20 or less, and preferably 10 or less. More preferred.

中でも、Rはそれぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基又は置換基を有していてもよいアシル基であることが好ましく、Rはそれぞれ独立に水素原子又は置換基を有していてもよいアシル基であることがより好ましく、置換基を有していてもよいアシル基であることがさらに好ましい。Rが置換基を有していてもよいアシル基である場合、レジスト材料の感度をより効果的に高めることができる。 Among them, it is preferable that R 1 is an independently hydrogen atom and an alkyl group which may have a substituent or an acyl group which may have a substituent, and R 1 is an independent hydrogen atom or a substituent. It is more preferably an acyl group which may have a group, and even more preferably an acyl group which may have a substituent. When R 1 is an acyl group which may have a substituent, the sensitivity of the resist material can be increased more effectively.

がアルキル基又はアシル基である場合、その炭素数は、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、炭素数は1以上であることが好ましく、200以下であることが好ましく、100以下であることがより好ましく、20以下であることがさらに好ましく、4以下であることが特に好ましい。 When R 1 is an alkyl group or an acyl group, the carbon number thereof can be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, the number of carbon atoms is preferably 1 or more, preferably 200 or less, more preferably 100 or less, further preferably 20 or less, and particularly preferably 4 or less.

の具体例としては、例えば、アセチル基、プロパノイル基、ブチリル基、イソブチリル基、バレリル基、イソバレリル基、ピバロイル基、ヘキサノイル基、オクタノイル基、クロロアセチル基、トリクロロアセチル基、トリフルオロアセチル基、シクロペンタンカルボニル基、シクロヘキサンカルボニル基、ベンゾイル基、メトキシベンゾイル基、トリフルメトキシベンゾイル基、クロロベンゾイル基等のアシル基;メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、t-ブチル基等のアルキル基などが挙げられる。これらの中でも、Rは、メチル基、エチル基、アセチル基、トリフルオロアセチル基、プロパノイル基、n-ブチリル基、イソブチリル基、ベンゾイル基又はトリメチルシリル基であることが好ましく、アセチル基、プロパノイル基又はトリフルオロアセチル基であることが特に好ましい。 Specific examples of R 1 include, for example, an acetyl group, a propanoyl group, a butyl group, an isobutylyl group, a valeryl group, an isovaleryl group, a pivaloyl group, a hexanoyl group, an octanoyl group, a chloroacetyl group, a trichloroacetyl group, and a trifluoroacetyl group. Acetyl groups such as cyclopentanecarbonyl group, cyclohexanecarbonyl group, benzoyl group, methoxybenzoyl group, triflumethoxybenzoyl group, chlorobenzoyl group; methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, Examples thereof include an alkyl group such as a t-butyl group. Among these, R 1 is preferably a methyl group, an ethyl group, an acetyl group, a trifluoroacetyl group, a propanoyl group, an n-butyryl group, an isobutyryl group, a benzoyl group or a trimethylsilyl group, preferably an acetyl group, a propanoyl group or a group. It is particularly preferably a trifluoroacetyl group.

一般式(101)中、R11は、水素原子又は置換基を有していてもよいアルキル基を表す。R11が置換基を有していてもよいアルキル基を表す場合、アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等を挙げることができる。中でも、アルキル基はメチル基であることが好ましく、このようなアルキル基はさらに置換基を有することが好ましい。アルキル基が有する置換基としては、例えば、水酸基、アシル基、アリル基、アルコキシ基等を挙げることができ、中でも置換基は水酸基またはアシル基であることが好ましい。より具体的には、R11が置換基を有していてもよいアルキル基を表す場合、R11は、-CHORであることが好ましく、Rとしては上述した基を挙げることができる。但し、一般式(101)において、R11は水素原子であることが特に好ましい。R11を水素原子とすることで、より微細なパターン構造の形成が容易となる。 In the general formula (101), R 11 represents an alkyl group which may have a hydrogen atom or a substituent. When R 11 represents an alkyl group which may have a substituent, examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group and the like. Of these, the alkyl group is preferably a methyl group, and such an alkyl group preferably has a substituent. Examples of the substituent having an alkyl group include a hydroxyl group, an acyl group, an allyl group, an alkoxy group and the like, and the substituent is preferably a hydroxyl group or an acyl group. More specifically, when R 11 represents an alkyl group which may have a substituent, R 11 is preferably −CH 2 OR 1 , and R 1 may be the above-mentioned group. can. However, in the general formula (101), it is particularly preferable that R 11 is a hydrogen atom. By using R 11 as a hydrogen atom, it becomes easy to form a finer pattern structure.

一般式(101)中、Rは水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表す。中でも、Rは水素原子、炭素数が1以上3以下のアルキル基、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子であることが好ましく、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子であることが特に好ましい。Rに、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子を導入することにより、形成されるレジスト膜をより高感度にすることができる。 In the general formula (101), R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an alkyl halide group. Among them, R 2 is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 or more and 3 or less carbon atoms, a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom, and particularly preferably a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom. By introducing a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom into R 2 , the resist film formed can be made more sensitive.

一般式(101)中、Yはそれぞれ独立に単結合または連結基を表す。Yが連結基である場合、Yとしては、糖単位を含まない連結基を挙げることができ、例えば、アルキレン基、フェニレン基、-O-、-C(=O)O-などを含む基が挙げられる。Yはこれらの基を組み合わせた連結基であってもよい。中でもYは下記構造式で表される連結基であることが好ましい。

Figure 2022065445000009
In general formula (101), Y 1 independently represents a single bond or a linking group. When Y 1 is a linking group, examples of Y 1 include a linking group that does not contain a sugar unit, and includes, for example, an alkylene group, a phenylene group, —O—, —C (= O) O—, and the like. The group is mentioned. Y 1 may be a linking group in which these groups are combined. Above all, Y 1 is preferably a linking group represented by the following structural formula.
Figure 2022065445000009

上記構造式中、※印は主鎖側との結合部位を表し、*印は、側鎖の糖単位との結合部位を表す。 In the above structural formula, the * mark represents the binding site with the main chain side, and the * mark represents the binding site with the sugar unit of the side chain.

なお、上記一般式(101)では、糖誘導体の構造を環状構造として記載しているが、糖誘導体の構造は環状構造だけでなくアルドースやケトースと呼ばれる開環した構造(鎖状構造)であってもよい。 In the above general formula (101), the structure of the sugar derivative is described as a cyclic structure, but the structure of the sugar derivative is not only a cyclic structure but also an open structure (chain structure) called aldose or ketose. May be.

本実施形態のレジスト材料は、上記一般式(101)で表される糖誘導体の構造を含むため、主鎖切断型のポジ型レジスト材料として有用である。一般的に、主鎖切断型レジストにおいては、照射された光エネルギーによりポリマー中にラジカルが発生し、主鎖を切断すると言われている。しかしながら、従来の主鎖切断型レジストにおいてはラジカルが発生しても、その後、ラジカルが消失するため主鎖切断の効率が悪く、ゆえに感度が低いものであった。一方、本実施形態のレジスト材料においてはC-O結合の多い糖鎖を有することでラジカルの発生部位が増加しており、単位面積当たりの光エネルギーが低くてもラジカルの発生頻度が増加するため、主鎖切断をより促進することができる。これにより、レジスト材料の感度が向上したものと考えられる。 Since the resist material of the present embodiment contains the structure of the sugar derivative represented by the above general formula (101), it is useful as a main chain cutting type positive resist material. Generally, in a main chain cutting type resist, it is said that radicals are generated in the polymer by the irradiated light energy to cut the main chain. However, in the conventional main chain cutting type resist, even if a radical is generated, the radical disappears thereafter, so that the efficiency of main chain cutting is low, and therefore the sensitivity is low. On the other hand, in the resist material of the present embodiment, the number of radical generation sites increases due to the presence of sugar chains having many CO-bonds, and the frequency of radical generation increases even if the light energy per unit area is low. , Main chain breakage can be further promoted. It is considered that this has improved the sensitivity of the resist material.

一般式(104)中、Xは、ハロゲン化アルキル基を表す。Xが表すハロゲン化アルキル基の炭素数は1~10であることが好ましく、1~5であることがより好ましく、1~3であることがさらに好ましい。また、ハロゲン化アルキル基は、フルオロアルキル基、クロロアルキル基又はブロモアルキル基であることが好ましく、フルオロアルキル基又はクロロアルキル基であることがより好ましく、フルオロアルキル基であることが特に好ましい。ハロゲン化アルキル基としては、例えば、ジフルオロアルキル基、トリクロロアルキル基、パーフルオロアルキル基、トリフルオロアルキル基、テトラフルオロアルキル基、ヘプタフルオロアルキル基、ヘキサフルオロアルキル基、ヘキサクロロアルキル基を挙げることができる。 In the general formula (104), X3 represents an alkyl halide group. The alkyl halide group represented by X 3 preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms, and even more preferably 1 to 3 carbon atoms. The alkyl halide group is preferably a fluoroalkyl group, a chloroalkyl group or a bromoalkyl group, more preferably a fluoroalkyl group or a chloroalkyl group, and particularly preferably a fluoroalkyl group. Examples of the halogenated alkyl group include a difluoroalkyl group, a trichloroalkyl group, a perfluoroalkyl group, a trifluoroalkyl group, a tetrafluoroalkyl group, a heptafluoroalkyl group, a hexafluoroalkyl group, and a hexachloroalkyl group. ..

一般式(104)中、Rは、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表す。中でも、Rは水素原子、炭素数が1以上3以下のアルキル基、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子であることが好ましく、水素原子又は炭素数が1以上3以下のアルキル基であることが特に好ましい。 In the general formula (104), R 5 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an alkyl halide group. Among them, R5 is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 or more and 3 or less carbon atoms, a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom, and a hydrogen atom or an alkyl group having 1 or more and 3 or less carbon atoms. Especially preferable.

一般式(104)中、Yは、単結合又は連結基を表す。Yが連結基である場合、Yとしては、糖単位を含まない連結基を挙げることができ、例えば、アルキレン基、フェニレン基、-O-、-C(=O)O-などを含む基が挙げられる。Yはこれらの基を組み合わせた連結基であってもよい。Yとしては、一般式(101)におけるYが取り得る基と同様の構造を例示することができる。 In the general formula (104), Y4 represents a single bond or a linking group. When Y 4 is a linking group, examples of Y 4 include a linking group that does not contain a sugar unit, and includes, for example, an alkylene group, a phenylene group, —O—, —C (= O) O—, and the like. The group is mentioned. Y4 may be a linking group in which these groups are combined. As Y 4 , the same structure as the group that Y 1 can take in the general formula (101) can be exemplified.

一般式(101)で表される構造に由来する単位の含有率(モル%)は、ポリマーの全質量に対して、0.5モル%以上95モル%以下であることが好ましく、1モル%以上90モル%以下であることがより好ましく、2モル%以上85モル%以下であることがさらに好ましく、5モル%以上75モル%以下であることが特に好ましい。一般式(101)で表される構造に由来する単位の含有率を上記範囲内とすることにより、レジスト材料から形成されるレジスト膜の感度をより効果的に高めることができる。 The content (mol%) of the unit derived from the structure represented by the general formula (101) is preferably 0.5 mol% or more and 95 mol% or less with respect to the total mass of the polymer, and is preferably 1 mol%. It is more preferably 90 mol% or more, more preferably 2 mol% or more and 85 mol% or less, and particularly preferably 5 mol% or more and 75 mol% or less. By setting the content of the unit derived from the structure represented by the general formula (101) within the above range, the sensitivity of the resist film formed from the resist material can be more effectively increased.

また、一般式(104)で表される構造に由来する単位の含有率(質量%)は、ポリマーの全質量に対して、0.3モル%以上40モル%以下であることが好ましく、0.5モル%以上30モル%以下であることがより好ましく、0.7モル%以上20モル%以下であることがさらに好ましく、1モル%以上10モル%以下であることが特に好ましい。一般式(104)で表される構造に由来する単位の含有率を上記範囲内とすることにより、レジスト材料から形成されるレジスト膜の感度をより効果的に高めることができる。 The content (% by mass) of the unit derived from the structure represented by the general formula (104) is preferably 0.3 mol% or more and 40 mol% or less with respect to the total mass of the polymer, and is 0. It is more preferably 5.5 mol% or more and 30 mol% or less, further preferably 0.7 mol% or more and 20 mol% or less, and particularly preferably 1 mol% or more and 10 mol% or less. By setting the content of the unit derived from the structure represented by the general formula (104) within the above range, the sensitivity of the resist film formed from the resist material can be more effectively increased.

一般式(101)で表される構造に由来する単位の含有率及び一般式(104)で表される構造に由来する単位の含有率は、例えばH-NMRのシグナル積分比からモル組成比を求めることができる。 The content of the unit derived from the structure represented by the general formula (101) and the content of the unit derived from the structure represented by the general formula (104) are, for example, the molar composition ratio from the signal integral ratio of 1 H-NMR. Can be asked.

本実施形態のレジスト材料に含まれるポリマーは、下記一般式(102)で表される構造に由来する単位をさらに含むことが好ましい。

Figure 2022065445000010
一般式(102) The polymer contained in the resist material of the present embodiment preferably further contains a unit derived from the structure represented by the following general formula (102).
Figure 2022065445000010
General formula (102)

一般式(102)中、Xは、置換基を有していてもよいアルキル基(但し、置換基にハロゲン原子を含むものを除く)、置換基を有していてもよいアシル基又は置換基を有していてもよいアリル基を表す。Rは、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表し、Yは、単結合又は連結基を表す。 In the general formula (102), X 1 is an alkyl group which may have a substituent (excluding those containing a halogen atom in the substituent), an acyl group which may have a substituent or a substituent. Represents an allyl group which may have a group. R 3 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an alkyl halide group, and Y 2 represents a single bond or a linking group.

一般式(102)中、Xは、置換基を有していてもよいアルキル基(但し、置換基にハロゲン原子を含むものを除く)、置換基を有していてもよいアシル基又は置換基を有していてもよいアリル基を表す。中でも、Xは、置換基を有していてもよいアルキル基(但し、置換基にハロゲン原子を含むものを除く)であることが好ましく、置換基を有さないアルキル基であることが特に好ましい。アルキル基の炭素数は1以上8以下であることが好ましく、1以上5以下であることがより好ましく、1以上3以下であることがさらに好ましい。なお、上記炭素数は置換基を除く炭素数である。なお、置換基を有するアルキル基としては、例えば、-CH-OH、-CH-O-メチル、-CH-O-エチル、-CH-O-n-プロピル、-CH-O-イソプロピル、-CH-O-n-ブチル、-CH-O-イソブチル、-CH-O-t-ブチル、-CH-O-(C=O)-メチル、-CH-O-(C=O)-エチル、-CH-O-(C=O)-プロピル、-CH-O-(C=O)-イソプロピル、-CH-O-(C=O)-n-ブチル、-CH-O-(C=O)-イソブチル、-CH-O-(C=O)-t-ブチル、-C-OH、-C-O-メチル、-C-O-エチル、-C-O-n-プロピル、-C-O-イソプロピル、-C-O-n-ブチル、-C-O-イソブチル、-C-O-t-ブチル、-C-O-(C=O)-メチル、-C-O-(C=O)-エチル、-C-O-(C=O)-n-プロピル、-C-O-(C=O)-イソプロピル、-C-O-(C=O)-n-ブチル、-C-O-(C=O)-イソブチル、-C-O-(C=O)-t-ブチル、-C-O-(C=O)-CH-(C=O)-メチル等を挙げることができる。また、置換基を有するアルキル基はシクロアルキル基であってもよい。 In the general formula (102), X 1 is an alkyl group which may have a substituent (excluding those containing a halogen atom in the substituent), an acyl group which may have a substituent or a substituent. Represents an allyl group which may have a group. Among them, X 1 is preferably an alkyl group which may have a substituent (excluding those containing a halogen atom in the substituent), and particularly preferably an alkyl group having no substituent. preferable. The number of carbon atoms of the alkyl group is preferably 1 or more and 8 or less, more preferably 1 or more and 5 or less, and further preferably 1 or more and 3 or less. The carbon number is the number of carbons excluding the substituent. Examples of the alkyl group having a substituent include -CH2 -OH, -CH2 -O-methyl, -CH2 -O-ethyl, -CH2 -On-propyl, and -CH2 -O. -Isopropyl, -CH 2 -On-Butyl, -CH 2 -O-Isobutyl, -CH 2 -O-t-Butyl, -CH 2 -O- (C = O) -Methyl, -CH 2 -O -(C = O) -ethyl, -CH 2 -O- (C = O) -propyl, -CH 2 -O- (C = O) -isopropyl, -CH 2 -O- (C = O) -n -Butyl, -CH 2 -O- (C = O) -isobutyl, -CH 2 -O- (C = O) -t-butyl, -C 2 H 4 -OH, -C 2 H 4 -O-methyl , -C 2 H 4 -O-ethyl, -C 2 H 4 -On-propyl, -C 2 H 4 -O-isopropyl, -C 2 H 4 -On-butyl, -C 2 H 4 -O-isobutyl, -C 2 H 4 --O-t-butyl, -C 2 H 4 --O- (C = O) -methyl, -C 2 H 4 -O- (C = O) -ethyl,- C 2 H 4 -O- (C = O) -n-propyl, -C 2 H 4 -O- (C = O) -isopropyl, -C 2 H 4 -O- (C = O) -n-butyl , -C 2 H 4 -O- (C = O) -isobutyl, -C 2 H 4 -O- (C = O) -t-butyl, -C 2 H 4 -O- (C = O) -CH 2- (C = O) -methyl and the like can be mentioned. Further, the alkyl group having a substituent may be a cycloalkyl group.

一般式(102)中、Rは、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表す。中でも、Rは水素原子、炭素数が1以上3以下のアルキル基、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子であることが好ましく、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子であることが特に好ましい。Rに、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子を導入することにより、形成されるレジスト膜をより高感度にすることができる。なお、レジスト材料に含まれるポリマーが一般式(102)で表される構造に由来する単位をさらに含む場合、一般式(101)におけるRと一般式(102)におけるRの少なくともいずれかがフッ素原子、塩素原子又は臭素原子であることが好ましい。なお、一般式(101)におけるRと一般式(102)におけるRの両方がフッ素原子、塩素原子又は臭素原子であってもよい。 In the general formula (102), R 3 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an alkyl halide group. Among them, R 3 is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 or more and 3 or less carbon atoms, a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom, and particularly preferably a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom. By introducing a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom into R 3 , the resist film formed can be made more sensitive. When the polymer contained in the resist material further contains a unit derived from the structure represented by the general formula (102), at least one of R 2 in the general formula (101) and R 3 in the general formula (102) It is preferably a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom. Both R 2 in the general formula (101) and R 3 in the general formula (102) may be a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom.

一般式(102)中、Yは、単結合又は連結基を表す。Yが連結基である場合、Yとしては、アルキレン基、フェニレン基、-O-、-C(=O)O-などを含む基が挙げられる。Yはこれらの基を組み合わせた連結基であってもよい。中でもYは下記構造式で表される連結基であることが好ましい。

Figure 2022065445000011
In the general formula (102), Y 2 represents a single bond or a linking group. When Y 2 is a linking group, examples of Y 2 include a group containing an alkylene group, a phenylene group, —O—, —C (= O) O— and the like. Y 2 may be a linking group in which these groups are combined. Above all, Y 2 is preferably a linking group represented by the following structural formula.
Figure 2022065445000011

上記構造式中、※印は主鎖側との結合部位を表し、*印は、Xとの結合部位を表す。 In the above structural formula, the * mark represents the binding site with the main chain side , and the * mark represents the binding site with X1.

ポリマーが一般式(102)で表される構造に由来する単位を含むものである場合、一般式(102)で表される構造に由来する単位の含有率(モル%)は、ポリマーの全質量に対して、0.5モル%以上99モル%以下であることが好ましく、3モル%以上98モル%以下であることがより好ましく、10モル%以上95モル%以下であることが特に好ましい。なお、一般式(102)で表される構造に由来する単位の含有率(モル%)は、上述した一般式(101)で表される構造に由来する単位の含有率の算出と同様の方法で算出することができる。 When the polymer contains units derived from the structure represented by the general formula (102), the content (mol%) of the units derived from the structure represented by the general formula (102) is based on the total mass of the polymer. It is preferably 0.5 mol% or more and 99 mol% or less, more preferably 3 mol% or more and 98 mol% or less, and particularly preferably 10 mol% or more and 95 mol% or less. The content rate (mol%) of the unit derived from the structure represented by the general formula (102) is the same method as the calculation of the content rate of the unit derived from the structure represented by the general formula (101) described above. Can be calculated with.

本実施形態のレジスト材料に含まれるポリマーは、下記一般式(103)で表される構造に由来する単位をさらに含むことが好ましい。ポリマーが一般式(103)で表される構造に由来する単位をさらに含むことにより、有機溶剤への溶解性を向上させることができる。

Figure 2022065445000012
The polymer contained in the resist material of the present embodiment preferably further contains a unit derived from the structure represented by the following general formula (103). By further including the unit derived from the structure represented by the general formula (103) in the polymer, the solubility in an organic solvent can be improved.
Figure 2022065445000012

一般式(103)中、Xは、置換基を有していてもよいアリール基を表す。Rは、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表し、Yは、単結合又は連結基を表す。 In the general formula (103), X 2 represents an aryl group which may have a substituent. R4 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an alkyl halide group , and Y3 represents a single bond or a linking group.

一般式(103)中、Xは、置換基を有していてもよいアリール基を表す。中でも、Xは、フェニル基であることが好ましい。 In the general formula (103), X 2 represents an aryl group which may have a substituent. Above all, X 2 is preferably a phenyl group.

一般式(103)中、Rは、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表す。中でも、Rは水素原子、炭素数が1以上3以下のアルキル基、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子であることが好ましく、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子であることが特に好ましい。Rに、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子を導入することにより、形成されるレジスト膜をより高感度にすることができる。 In the general formula (103), R 4 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an alkyl halide group. Among them, R4 is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 or more and 3 or less carbon atoms, a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom, and particularly preferably a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom. By introducing a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom into R 4 , the resist film formed can be made more sensitive.

一般式(103)中、Yは、単結合又は連結基を表す。Yが連結基である場合、Yとしては、アルキレン基、フェニレン基、-O-、-C(=O)O-などを含む基が挙げられる。Yはこれらの基を組み合わせた連結基であってもよい。但し、Yは、単結合であることが特に好ましい。 In the general formula (103), Y 3 represents a single bond or a linking group. When Y 2 is a linking group, examples of Y 3 include a group containing an alkylene group, a phenylene group, —O—, —C (= O) O—, and the like. Y3 may be a linking group in which these groups are combined. However, it is particularly preferable that Y3 is a single bond.

一般式(103)で表される構造に由来する単位は、スチレン化合物に由来する単位であることが好ましい。スチレン化合物としては、例えば、スチレン、o-メチルスチレン、p-メチルスチレン、エチルスチレン、p-メトキシスチレン、p-フェニルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、p-n-オクチルスチレン、p-n-デシルスチレン、p-n-ドデシルスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン、トリメチルシリルスチレン、ヒドロキシスチレン、3,4,5-メトキシスチレン、ペンタメチルジシリルスチレン、t-ブトキシカルボニルスチレン、テトラヒドロピラニルスチレン、フェノキシエチルスチレン、t-ブトキシカルボニルメチルスチレン等が挙げられる。 The unit derived from the structure represented by the general formula (103) is preferably a unit derived from a styrene compound. Examples of the styrene compound include styrene, o-methylstyrene, p-methylstyrene, ethylstyrene, p-methoxystyrene, p-phenylstyrene, 2,4-dimethylstyrene, pn-octylstyrene and pn-. Decylstyrene, pn-dodecylstyrene, chlorostyrene, bromostyrene, trimethylsilylstyrene, hydroxystyrene, 3,4,5-methoxystyrene, pentamethyldisilylstyrene, t-butoxycarbonylstyrene, tetrahydropyranylstyrene, phenoxyethyl Examples thereof include styrene and t-butoxycarbonylmethylstyrene.

ポリマーが一般式(103)で表される構造に由来する単位を含むものである場合、一般式(103)で表される構造に由来する単位の含有率(モル%)は、ポリマーの全質量に対して、0.5モル%以上98モル%以下であることが好ましく、2モル%以上97モル%以下であることがより好ましく、10モル%以上95モル%以下であることが特に好ましい。なお、一般式(103)で表される構造に由来する単位の含有率(質量%)は、上述した一般式(101)で表される構造に由来する単位の含有率の算出と同様の方法で算出することができる。 When the polymer contains units derived from the structure represented by the general formula (103), the content (mol%) of the units derived from the structure represented by the general formula (103) is based on the total mass of the polymer. It is preferably 0.5 mol% or more and 98 mol% or less, more preferably 2 mol% or more and 97 mol% or less, and particularly preferably 10 mol% or more and 95 mol% or less. The content rate (mass%) of the unit derived from the structure represented by the general formula (103) is the same method as the calculation of the content rate of the unit derived from the structure represented by the general formula (101) described above. Can be calculated with.

本実施形態のレジスト材料に含まれるポリマーは、上述した一般式(101)及び一般式(104)で表される構造に由来する単位を含むものであり、さらに、一般式(102)及び/又は(103)で表される構造に由来する単位を含むものであることが好ましい。このように、本実施形態のレジスト材料に含まれるポリマーはコポリマーであり、コポリマーは、ブロックコポリマーであっても、ランダムコポリマーであってもよい。また、コポリマーは、一部がランダムコポリマー、一部がブロックコポリマーである構造であってもよい。このように、用途や要求物性により適宜適切な構造を選択することができる。但し、ラジカル発生部位がポリマー中に分散して存在することでレジストが高い解像度を有し、微細なパターンを形成させることができるため、コポリマーは、ランダムコポリマーであることが好ましい。 The polymer contained in the resist material of the present embodiment contains units derived from the structures represented by the above-mentioned general formulas (101) and (104), and further, the general formula (102) and / or It preferably contains a unit derived from the structure represented by (103). As described above, the polymer contained in the resist material of the present embodiment is a copolymer, and the copolymer may be a block copolymer or a random copolymer. Further, the copolymer may have a structure in which a part is a random copolymer and a part is a block copolymer. In this way, an appropriate structure can be appropriately selected depending on the intended use and required physical characteristics. However, the copolymer is preferably a random copolymer because the radical generation sites are dispersed in the polymer so that the resist has a high resolution and a fine pattern can be formed.

ポリマーの重量平均分子量(Mw)は、5000以上であることが好ましく、8000以上であることがより好ましく、10000以上であることがさらに好ましい。また、ポリマーの重量平均分子量(Mw)は、200万以下であることが好ましく、150万以下であることがより好ましく、100万以下であることがさらに好ましく、70万以下であることが一層好ましい。なお、ポリマーの重量平均分子量(Mw)は、GPCによるポリスチレン換算で測定された値である。 The weight average molecular weight (Mw) of the polymer is preferably 5000 or more, more preferably 8000 or more, and further preferably 10000 or more. The weight average molecular weight (Mw) of the polymer is preferably 2 million or less, more preferably 1.5 million or less, further preferably 1 million or less, still more preferably 700,000 or less. .. The weight average molecular weight (Mw) of the polymer is a value measured in terms of polystyrene by GPC.

ポリマーの重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)は、1以上であることが好ましい。また、Mw/Mnは、100以下であることが好ましく、50以下であることがより好ましく、20以下であることがさらに好ましく、15以下であることが一層好ましく、10以下であることが特に好ましい。 The ratio (Mw / Mn) of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn) of the polymer is preferably 1 or more. Further, Mw / Mn is preferably 100 or less, more preferably 50 or less, further preferably 20 or less, further preferably 15 or less, and particularly preferably 10 or less. ..

PGMEA、PGME、THF、酢酸ブチル、アニソール、シクロヘキサノン、乳酸エチル、N-メチルピロリドン、γ-ブチロラクトンおよびDMFから選択される少なくとも1種へのポリマーの溶解度は、1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上であることがより好ましく、3質量%以上であることが特に好ましく、4質量%以上であることがより特に好ましい。上記有機溶剤へのポリマーの溶解度の上限値は特に制限されるものではないが、例えば40質量%とすることができる。なお、上記溶解度は、PGMEA、PGME、THF、酢酸ブチル、アニソール、シクロヘキサノン、乳酸エチル、N-メチルピロリドン、γ-ブチロラクトン及びDMFから選択される少なくともいずれかへの溶解度である。 The solubility of the polymer in at least one selected from PGMEA, PGME, THF, butyl acetate, anisole, cyclohexanone, ethyl lactate, N-methylpyrrolidone, γ-butyrolactone and DMF is preferably 1% by mass or more. It is more preferably 2% by mass or more, particularly preferably 3% by mass or more, and even more preferably 4% by mass or more. The upper limit of the solubility of the polymer in the organic solvent is not particularly limited, but may be, for example, 40% by mass. The solubility is at least one selected from PGMEA, PGME, THF, butyl acetate, anisole, cyclohexanone, ethyl lactate, N-methylpyrrolidone, γ-butyrolactone and DMF.

ポリマーの溶解度の測定方法は、所定量のポリマーにPGMEA、PGME、THF、酢酸ブチル、アニソール、シクロヘキサノン、乳酸エチル、N-メチルピロリドン、γ-ブチロラクトン又はDMFを徐々に加えながら撹拌し、溶解したときの添加した有機溶剤量を記録する。撹拌には、マグネチックスターラーなどを使用してもよい。そして、下記式から溶解度を算出する。
溶解度(質量%)=ポリマーの質量/(ポリマーの質量+有機溶剤の質量)×100
The method for measuring the solubility of a polymer is that when PGMEA, PGME, THF, butyl acetate, anisole, cyclohexanone, ethyl lactate, N-methylpyrrolidone, γ-butyrolactone or DMF are gradually added to a predetermined amount of the polymer, the mixture is stirred and dissolved. Record the amount of organic solvent added in. A magnetic stirrer or the like may be used for stirring. Then, the solubility is calculated from the following formula.
Solubility (% by mass) = mass of polymer / (mass of polymer + mass of organic solvent) x 100

<ポリマーの合成方法>
ポリマーの合成は、リビングラジカル重合やリビングアニオン重合、原子移動ラジカル重合といった公知の重合法で行うことができる。例えばリビングラジカル重合の場合、AIBN(α、α’-アゾビスイソブチロニトリル)といった重合開始剤を用い、モノマーと反応させることによってコポリマーを得ることができる。リビングアニオン重合の場合、塩化リチウムの存在下でブチルリチウムとモノマーを反応させることによってポリマーを得ることができる。なお、本実施例において、ポリマーの合成例を示しているが、本実施形態はそれに限られるものではなく、上記各合成法や公知の合成法によって適宜合成することができる。例えば、国際公開WO99/062964等に記載されている方法を利用することができる。
<Polymer synthesis method>
The polymer can be synthesized by a known polymerization method such as living radical polymerization, living anionic polymerization, or atom transfer radical polymerization. For example, in the case of living radical polymerization, a copolymer can be obtained by reacting with a monomer using a polymerization initiator such as AIBN (α, α'-azobisisobutyronitrile). In the case of living anionic polymerization, a polymer can be obtained by reacting butyllithium with a monomer in the presence of lithium chloride. Although a polymer synthesis example is shown in this example, the present embodiment is not limited to this, and can be appropriately synthesized by each of the above synthetic methods or a known synthetic method. For example, the method described in International Publication WO99 / 062964 or the like can be used.

また、ポリマーを合成する際には、木本性植物、あるいは草本性植物由来のリグノセルロース等から抽出する工程を組み合わせて行ってもよい。例えば、木本性植物、あるいは草本性植物由来のリグノセルロース等から抽出する方法を採用する場合は、特開2012-100546号公報等に記載の抽出方法を利用することができる。 Further, when synthesizing the polymer, a step of extracting from lignocellulosic derived from a woody plant or a herbaceous plant may be combined. For example, in the case of adopting a method of extracting from lignocellulosic derived from a woody plant or a herbaceous plant, the extraction method described in JP-A-2012-100546 can be used.

キシランについては、例えば特開2012-180424号公報に開示されている方法で抽出することができる。 Xylan can be extracted, for example, by the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-180424.

そして、ポリマーを合成する際には、上記抽出方法で得た糖部のOH基をエステル化などして修飾して用いることが好ましい。例えばアセチル基を導入する場合、無水酢酸と反応させることによりアセチル化した糖誘導体部を得ることができる。 Then, when synthesizing the polymer, it is preferable to modify the OH group of the sugar portion obtained by the above extraction method by esterification or the like. For example, when an acetyl group is introduced, an acetylated sugar derivative portion can be obtained by reacting with acetic anhydride.

コポリマーを合成する際は、Macromolecules Vol.36,No.6, 2003を参考にして合成をすることもできる。具体的には、DMF、水、アセトニトリル等を含む溶媒に各化合物を入れ、還元剤を添加する。還元剤としては、NaCNBH等を挙げることができる。その後、30℃以上100℃以下で1日以上20日以下撹拌し、必要に応じて還元剤を適宜追加する。水を添加することで沈殿物を得て、固形分を真空乾燥することでコポリマーを得ることができる。 When synthesizing the copolymer, Macromolecules Vol. 36, No. It is also possible to synthesize with reference to 6, 2003. Specifically, each compound is put into a solvent containing DMF, water, acetonitrile and the like, and a reducing agent is added. Examples of the reducing agent include NaCNBH 3 and the like. Then, the mixture is stirred at 30 ° C. or higher and 100 ° C. or lower for 1 day or more and 20 days or less, and a reducing agent is appropriately added as necessary. A precipitate can be obtained by adding water, and a copolymer can be obtained by vacuum drying the solid content.

コポリマーの合成方法としては、上記の方法の他に、ラジカル重合、RAFT重合、ATRP重合、クリック反応、NMP重合を用いた合成方法を挙げることができる。
ラジカル重合は開始剤を添加して熱反応や光反応で2個のフリーラジカルを生じさせることで起こる重合反応である。モノマー(例えばスチレンモノマーとキシロオリゴ糖の末端のβ-1位にメタクリル酸を付加した糖メタクリレート化合物)と開始剤(例えばアゾビスブチロニトリル(AIBN)のようなアゾ化合物)を150℃で加熱することでポリスチレン-ポリ糖メタクリレートランダムコポリマーを合成することができる。
RAFT重合は、チオカルボニルチオ基を利用した交換連鎖反応を伴う、ラジカル開始重合反応である。例えばキシロオリゴ糖の末端1位についたOH基をチオカルボニルチオ基に変換し、その後スチレンモノマーを30℃以上100℃以下で反応させてコポリマーを合成する、という手法を取ることができる(Material Matters vol.5, No.1 最新高分子合成 シグマアルドリッチジャパン株式会社)。
ATRP重合は、糖の末端OH基をハロゲン化し、金属錯体[(CuCl、CuCl、CuBr、CuBrもしくはCuI等)+TPMA(tris(2-pyridylmethyl)amine)]、MeTREN(tris[2-(dimethylamino)ethyl]amine)など)、モノマー(例えばスチレンモノマー)、及び、重合開始剤(2,2,5-トリメチル-3-(1-フェニルエトキシ)-4-フェニル-3-アザヘキサン)を反応させることにより、糖コポリマー(例えば糖-スチレンブロックコポリマー)を合成することができる。
NMP重合は、アルコキシアミン誘導体を開始剤として加熱することで、モノマー分子とカップリングと反応を起こしニトロキシドを生じさせる。その後、熱解離によりラジカルが生じることでポリマー化反応が進む。このようなNMP重合は、リビングラジカル重合反応の一種である。モノマー(例えばスチレンモノマーとキシロオリゴ糖の末端のβ-1位にメタクリル酸を付加した糖メタクリレート化合物)とを混合し、2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl(TEMPO)を開始剤とし、140℃で加熱することでポリスチレン-ポリ糖メタクリレートランダムコポリマーを合成することができる。
クリック反応は、プロパルギル基をもつ糖とCu触媒を用いた1,3-双極アジド/アルキン環化付加反応である。
Examples of the copolymer synthesis method include a synthesis method using radical polymerization, RAFT polymerization, ATRP polymerization, click reaction, and NMP polymerization, in addition to the above methods.
Radical polymerization is a polymerization reaction that occurs when an initiator is added to generate two free radicals by a thermal reaction or a photoreaction. The monomer (eg, a styrene monomer and a sugar methacrylate compound in which methacrylic acid is added to the β-1 position at the end of the xylooligosaccharide) and the initiator (for example, an azo compound such as azobisbutyronitrile (AIBN)) are heated at 150 ° C. This makes it possible to synthesize a polystyrene-polysaccharide methacrylate random copolymer.
RAFT polymerization is a radical initiation polymerization reaction accompanied by an exchange chain reaction using a thiocarbonylthio group. For example, a method can be taken in which the OH group attached to the terminal 1 position of the xylooligosaccharide is converted into a thiocarbonylthio group, and then the styrene monomer is reacted at 30 ° C. or higher and 100 ° C. or lower to synthesize a copolymer (Material Meters vol). .5, No.1 Latest Polymer Synthesis Sigma Aldrich Japan Co., Ltd.).
In ATRP polymerization, the terminal OH group of the sugar is halogenated, and the metal complex [(CuCl, CuCl 2 , CuBr, CuBr 2 , CuI, etc.) + TPMA (tris (2-pyridylmonomer) amino)], MeTREN (tris [2- (dimethyrene)). ) Ethyl] amine), etc.), a monomer (eg, styrene monomer), and a polymerization initiator (2,2,5-trimethyl-3- (1-phenylethoxy) -4-phenyl-3-azahexane). Allows the synthesis of sugar copolymers (eg, sugar-styrene block copolymers).
In NMP polymerization, by heating with an alkoxyamine derivative as an initiator, a reaction with a monomer molecule is caused to generate nitroxide. After that, radicals are generated by thermal dissociation, and the polymerization reaction proceeds. Such NMP polymerization is a kind of living radical polymerization reaction. A monomer (for example, a styrene monomer and a sugar methacrylate compound in which methacrylic acid is added to the β-1 position at the end of a xylooligosaccharide) is mixed, and 2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl (TEMPO) is used as an initiator. Polystyrene-polysaccharide methacrylate random copolymers can be synthesized by heating at 140 ° C.
The click reaction is a 1,3-bipolar azide / alkyne cycloaddition reaction using a sugar having a propargyl group and a Cu catalyst.

<有機溶剤>
本実施形態のレジスト材料は、さらに有機溶剤を含むものであってもよい。但し、レジスト材料は、有機溶剤に加えて、さらに水や各種水溶液などの水系溶媒を含んでいてもよい。有機溶剤としては、例えば、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、含硫黄系溶媒、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。これらの溶媒は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<Organic solvent>
The resist material of the present embodiment may further contain an organic solvent. However, the resist material may further contain an aqueous solvent such as water or various aqueous solutions in addition to the organic solvent. Examples of the organic solvent include alcohol-based solvents, ether-based solvents, ketone-based solvents, sulfur-containing solvents, amide-based solvents, ester-based solvents, hydrocarbon-based solvents and the like. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

アルコール系溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、n-プロパノール、i-プロパノール、n-ブタノール、i-ブタノール、sec-ブタノール、tert-ブタノール、n-ペンタノール、i-ペンタノール、2-メチルブタノール、sec-ペンタノール、tert-ペンタノール、3-メトキシブタノール、n-ヘキサノール、2-メチルペンタノール、sec-ヘキサノール、2-エチルブタノール、sec-ヘプタノール、3-ヘプタノール、n-オクタノール、2-エチルヘキサノール、sec-オクタノール、n-ノニルアルコール、2,6-ジメチル-4-ヘプタノール、n-デカノール、sec-ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec-テトラデシルアルコール、sec-ヘプタデシルアルコール、フルフリルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、3,3,5-トリメチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、ジアセトンアルコール等;エチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-ブチレングリコール、2,4-ペンタンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、2,5-ヘキサンジオール、2,4-ヘプタンジオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、1H,1H-トリフルオロエタノール、1H,1H-ペンタフルオロプロパノール、6-(パーフルオロエチル)ヘキサノール等;を挙げることができる。 Examples of the alcohol-based solvent include methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, sec-butanol, tert-butanol, n-pentanol, i-pentanol and 2-methylbutanol. , Se-pentanol, tert-pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, sec-heptanol, 3-heptanol, n-octanol, 2-ethyl Hexanol, sec-octanol, n-nonyl alcohol, 2,6-dimethyl-4-heptanol, n-decanol, sec-undecyl alcohol, trimethylnonyl alcohol, sec-tetradecyl alcohol, sec-heptadecyl alcohol, flufuryl alcohol , Phenol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, 3,3,5-trimethylcyclohexanol, benzyl alcohol, diacetone alcohol, etc .; ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 2,4-pentanol Diol, 2-methyl-2,4-pentandiol, 2,5-hexanediol, 2,4-heptanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene Glycols, 1H, 1H-trifluoroethanol, 1H, 1H-pentafluoropropanol, 6- (perfluoroethyl) hexanol, etc .; can be mentioned.

また、多価アルコール部分エーテル系溶媒として、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノ-2-エチルブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、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(PGME)、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル等が挙げられる。 Further, as the polyhydric alcohol partially ether-based solvent, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol mono-2. -Ethylbutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethylmethyl ether, propylene glycol monomethyl ether (PGME), propylene glycol monoethyl ether, propylene Examples thereof include glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, and dipropylene glycol monopropyl 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、ジフェニルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)等が挙げられる。 Examples of the ether solvent include diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, diphenyl ether, tetrahydrofuran (THF) and the like.

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-i-ブチルケトン、メチル-n-ペンチルケトン、メチル-i-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-i-ブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、メチルシクロヘキサノン、2,4-ペンタンジオン、アセトニルアセトン、アセトフェノン、フルフラール等が挙げられる。 Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-i-butyl ketone, methyl-n-pentyl ketone, methyl-i-pentyl ketone, and ethyl-. n-butyl ketone, methyl-n-hexyl ketone, di-i-butyl ketone, trimethylnonanone, cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone, methylcyclohexanone, 2,4-pentandione, acetonylacetone, acetophenone , Full full, etc.

含硫黄系溶媒としては、例えばジメチルスルホキシドなどが挙げられる。 Examples of the sulfur-containing solvent include dimethyl sulfoxide and the like.

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

エステル系溶媒としては、例えば、ジエチルカーボネート、プロピレンカーボネート、酢酸メチル、酢酸エチル、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、酢酸n-プロピル、酢酸i-プロピル、酢酸n-ブチル、酢酸i-ブチル、酢酸sec-ブチル、酢酸n-ペンチル、酢酸sec-ペンチル、酢酸3-メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2-エチルブチル、酢酸2-エチルヘキシル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸n-ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGMEA)、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノプロピルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノブチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリグリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n-ブチル、プロピオン酸i-アミル、3-メトキシプロピオン酸メチル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ-n-ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n-ブチル、乳酸n-アミル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル等が挙げられる。 Examples of the ester solvent include diethyl carbonate, propylene carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, n-propyl acetate, i-propyl acetate, n-butyl acetate, i-butyl acetate and acetic acid. sec-butyl, n-pentyl acetate, sec-pentyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methylpentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, benzyl acetate, cyclohexyl acetate, methylcyclohexyl acetate, n-nonyl acetate, acet Methyl acetate, ethyl acetoacetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl acetate ether, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol mono-n-butyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene acetate Glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether acetate, propylene glycol monobutyl acetate ether, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol monoethyl acetate ether, glycol diacetate, methoxytriglycol acetate, ethyl propionate, n-propionic acid Butyl, i-amyl propionate, methyl 3-methoxypropionate, diethyl oxalate, di-n-butyl oxalate, methyl lactate, ethyl lactate, n-butyl lactate, n-amyl lactate, diethyl malonate, dimethyl phthalate , Diethyl phthalate and the like.

炭化水素系溶媒としては、例えば、脂肪族炭化水素系溶媒として、n-ペンタン、i-ペンタン、n-ヘキサン、i-ヘキサン、n-ヘプタン、i-ヘプタン、2,2,4-トリメチルペンタン、n-オクタン、i-オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等;芳香族炭化水素系溶媒として、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、メチルエチルベンゼン、n-プロピルベンゼン、i-プロピルベンゼン、ジエチルベンゼン、i-ブチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジ-i-プロピルベンゼン、n-アミルナフタレン、アニソール等が挙げられる。 As the hydrocarbon solvent, for example, as an aliphatic hydrocarbon solvent, n-pentane, i-pentane, n-hexane, i-hexane, n-heptane, i-heptane, 2,2,4-trimethylpentane, n-octane, i-octane, cyclohexane, methylcyclohexane, etc .; as aromatic hydrocarbon solvents, benzene, toluene, xylene, mesitylene, ethylbenzene, trimethylbenzene, methylethylbenzene, n-propylbenzene, i-propylbenzene, diethylbenzene, etc. Examples thereof include i-butylbenzene, triethylbenzene, di-i-propylbenzene, n-amylnaphthalene and anisole.

これらの中でも、有機溶剤は、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGMEA)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、アニソール、エタノール、メタノール、アセトン、メチルエチルケトン、ヘキサン、テトラヒドロフラン(THF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、1H,1H-トリフルオロエタノール、1H,1H-ペンタフルオロプロパノール、6-(パーフルオロエチル)ヘキサノール、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、シクロヘキサノン、フルフラール、N-メチルピロリドン又はγ-ブチロラクトンであることがより好ましく、PGMEA、PGME、THF、酢酸ブチル、アニソール、シクロヘキサノン、N-メチルピロリドン、γ-ブチロラクトン又はDMFであることがさらに好ましく、アニソール、PGME又はPGMEAであることが一層好ましい。これらの溶媒は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Among these, the organic solvents are propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), N, N-dimethylformamide (DMF), propylene glycol monomethyl ether (PGME), anisole, ethanol, methanol, acetone, methyl ethyl ketone, hexane, and tetrahydrofuran (THF). ), Dimethylsulfoxide (DMSO), 1H, 1H-trifluoroethanol, 1H, 1H-pentafluoropropanol, 6- (perfluoroethyl) hexanol, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, cyclohexanone, furfural, N-methylpyrrolidone. Alternatively, it is more preferably γ-butylolactone, more preferably PGMEA, PGME, THF, butyl acetate, anisole, cyclohexanone, N-methylpyrrolidone, γ-butyrolactone or DMF, and more preferably anisole, PGME or PGMEA. More preferred. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

有機溶剤の含有量は、レジスト材料の全質量に対して、10質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましく、30質量%以上であることがさらに好ましい。また、有機溶剤の含有量は、99.9質量%以下であることが好ましく、99質量%以下であることがより好ましい。有機溶剤の含有量を上記範囲内とすることにより、レジスト材料の塗布性を向上させることができる。 The content of the organic solvent is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, still more preferably 30% by mass or more, based on the total mass of the resist material. The content of the organic solvent is preferably 99.9% by mass or less, more preferably 99% by mass or less. By setting the content of the organic solvent within the above range, the coatability of the resist material can be improved.

<任意成分>
本実施形態のレジスト材料は、後述するような任意成分を含むものであってもよい。
<Arbitrary ingredient>
The resist material of this embodiment may contain an optional component as described later.

<<モノマー成分>>
本実施形態のレジスト材料は、ポリマーに加えてさらにポリマーを構成するモノマー成分を含んでいてもよい。モノマー成分としては、例えば、上述した、一般式(101)又は一般式(104)で表される化合物や、一般式(102)又は(103)で表される化合物が挙げられる。
<< Monomer component >>
The resist material of the present embodiment may further contain a monomer component constituting the polymer in addition to the polymer. Examples of the monomer component include the above-mentioned compounds represented by the general formula (101) or the general formula (104), and the compounds represented by the general formula (102) or (103).

<<架橋性化合物>>
本実施形態のレジスト材料はさらに架橋性化合物を含んでもよい。この架橋反応により、形成されたレジスト膜は強固になり、エッチング耐性を高めることができる。また、架橋性化合物が添加された場合、電磁波を照射することで、露光部のポリマーの架橋反応を促進させ、不溶化させることもできる。この場合、適切な現像液で処理することで、未露光部分のレジスト膜(レジスト材料)が除去されることになる。
<< Crosslinkable compound >>
The resist material of this embodiment may further contain a crosslinkable compound. By this cross-linking reaction, the formed resist film becomes strong and the etching resistance can be enhanced. Further, when a crosslinkable compound is added, the crosslinking reaction of the polymer in the exposed portion can be promoted and insolubilized by irradiating with an electromagnetic wave. In this case, the resist film (resist material) in the unexposed portion is removed by treating with an appropriate developer.

架橋性化合物としては、特に制限はないが、少なくとも2個の架橋形成置換基を有する架橋性化合物が好ましく用いられる。イソシアネート基、エポキシ基、ヒドロキシメチルアミノ基、及びアルコキシメチルアミノ基から選択される少なくとも1種の架橋形成置換基を2つ以上、例えば2~6個有する化合物を架橋性化合物として使用することができる。架橋性化合物は、一種の化合物のみを使用することができ、また、二種以上の化合物を組み合わせて用いることもできる。 The crosslinkable compound is not particularly limited, but a crosslinkable compound having at least two crosslink-forming substituents is preferably used. A compound having two or more, for example, 2 to 6 crosslinkable substituents selected from an isocyanate group, an epoxy group, a hydroxymethylamino group, and an alkoxymethylamino group can be used as the crosslinkable compound. .. As the crosslinkable compound, only one kind of compound can be used, or two or more kinds of compounds can be used in combination.

これら架橋性化合物は自己縮合による架橋反応を起こすことができる。また、ポリマーに含まれる構成単位と架橋反応を起こすこともできる。 These crosslinkable compounds can undergo a crosslink reaction by self-condensation. It can also cause a cross-linking reaction with the structural units contained in the polymer.

<<触媒>>
レジスト材料には架橋反応を促進するための触媒として、p-トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ピリジニウム-p-トルエンスルホン酸、サリチル酸、スルホサリチル酸、クエン酸、安息香酸、ドデシルベンゼンスルホン酸アンモニウム、ヒドロキシ安息香酸等の酸化合物を添加することができる。また、触媒として、2,4,4,6-テトラブロモシクロヘキサジエノン、ベンゾイントシラート、2-ニトロベンジルトシラート、ビス(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、フェニル-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、N-ヒドロキシスクシンイミドトリフルオロメタンスルホネート等の酸発生剤を添加することができる。
<< Catalyst >>
The resist material contains p-toluene sulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, pyridinium-p-toluenesulfonic acid, salicylic acid, sulfosalicylic acid, citric acid, benzoic acid, ammonium dodecylbenzenesulfonic acid, as catalysts for promoting the cross-linking reaction. Acid compounds such as hydroxybenzoic acid can be added. In addition, as a catalyst, 2,4,4,6-tetrabromocyclohexadienone, benzointosylate, 2-nitrobenzyltosylate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate , Phenyl-bis (trichloromethyl) -s-triazine, N-hydroxysuccinimide trifluoromethanesulfonate and other acid generators can be added.

<<光反射防止剤>>
本実施形態のレジスト材料はさらに光反射防止剤を含んでもよい。光反射防止剤としては、例えば、吸光性を有する化合物を挙げることができる。吸光性を有する化合物としては、光反射防止膜の上に設けられるフォトレジスト中の感光成分の感光特性波長領域における光に対して高い吸収能を有するものを挙げることができ、例えば、ベンゾフェノン化合物、ベンゾトリアゾール化合物、アゾ化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、アントラキノン化合物、トリアジン化合物等が挙げられる。ポリマーとしては、ポリエステル、ポリイミド、ポリスチレン、ノボラック樹脂、ポリアセタール、アクリルポリマー等を挙げることができる。化学結合により連結した吸光性基を有するポリマーとしては、アントラセン環、ナフタレン環、ベンゼン環、キノリン環、キノキサリン環、チアゾール環といった吸光性芳香環構造を有するポリマー等を挙げることができる。
<< Light antireflection agent >>
The resist material of the present embodiment may further contain an antireflection agent. Examples of the light antireflection agent include compounds having an absorbance. Examples of the absorbent compound include those having a high absorption ability for light in the photosensitive characteristic wavelength region of the photosensitive component in the photoresist provided on the light reflection antireflection film, and examples thereof include benzophenone compounds and the like. Examples thereof include benzotriazole compounds, azo compounds, naphthalene compounds, anthracene compounds, anthracinone compounds, and triazine compounds. Examples of the polymer include polyester, polyimide, polystyrene, novolak resin, polyacetal, acrylic polymer and the like. Examples of the polymer having an absorptive group linked by a chemical bond include a polymer having an absorptive aromatic ring structure such as an anthracene ring, naphthalene ring, benzene ring, quinoline ring, quinoxaline ring, and thiazole ring.

<<他の成分>>
レジスト材料は、イオン液体や界面活性剤等をさらに含んでもよい。レジスト材料にイオン液体を含有させることで、ポリマーと有機溶剤との相溶性を高めることができる。
レジスト材料に界面活性剤を含有させることで、レジスト材料の基板への塗布性を向上させることができる。好ましい界面活性剤としては、ノニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤及びシリコン系界面活性剤が挙げられる。
その他、既知のレオロジー調整剤や、接着補助剤、酸発生剤や、増感剤、消光剤など任意の材料をレジスト材料に含めてもよい。
<< Other ingredients >>
The resist material may further contain an ionic liquid, a surfactant and the like. By containing an ionic liquid in the resist material, the compatibility between the polymer and the organic solvent can be enhanced.
By containing a surfactant in the resist material, the applicability of the resist material to the substrate can be improved. Preferred surfactants include nonionic surfactants, fluorine-based surfactants and silicon-based surfactants.
In addition, any known material such as a rheology adjuster, an adhesion aid, an acid generator, a sensitizer, and a quencher may be included in the resist material.

なお、上述したような任意成分の含有量は、レジスト材料の全質量に対して、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。 The content of the optional component as described above is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, based on the total mass of the resist material.

(レジスト膜)
本発明は、上述したレジスト材料から形成されたレジスト膜に関するものであってもよい。レジスト膜は、基板等にパターンを形成する際に使用されるものであって、基板にエッチング処理を施す際の保護膜として機能し得る膜である。なお、レジスト膜には、パターンを形成する前の層状の膜も、パターン形成後の間欠膜も含まれる。
(Resist film)
The present invention may relate to a resist film formed from the resist material described above. The resist film is used when forming a pattern on a substrate or the like, and is a film that can function as a protective film when an etching process is applied to the substrate. The resist film includes a layered film before forming a pattern and an intermittent film after forming a pattern.

図1(a)には、基板10の上にレジスト膜40が形成された積層体が示されている。なお、図示していないが基板10とレジスト膜40の間には他の層が設けられていてもよい。 FIG. 1A shows a laminate in which a resist film 40 is formed on a substrate 10. Although not shown, another layer may be provided between the substrate 10 and the resist film 40.

図1(b)に示されるように、レジスト膜40の一部は、基板10に形成したいパターン形状となるように少なくとも一部が除去される。例えば、レジスト膜40に対し、露光及び現像処理を行うことで、図1(b)に示されるようなパターン形状を形成することができる。 As shown in FIG. 1 (b), at least a part of the resist film 40 is removed so as to have a pattern shape desired to be formed on the substrate 10. For example, the resist film 40 can be exposed and developed to form a pattern shape as shown in FIG. 1 (b).

露光工程では、回路パターンが描画されたマスクを通して電磁波をレジスト膜40に照射し、光が当たった部分のレジスト膜を変質させてパターンを転写する。この際、光が当たった部分では、レジスト膜に含まれるポリマーの主鎖が切断されることが好ましい。これにより、ポリマーの分子量が低下し、露光された部分を現像液で溶解及び除去することができ、レジスト膜の間欠部が形成されることになる。このようにして形成されたレジスト膜の間欠部では基板10が露出する。露出した基板10に対して、塩素ガスや、三塩化ホウ素、四フッ化メタンガス、三フッ化メタンガス、六フッ化エタンガス、八フッ化プロパンガス、八フッ化ブタンガス、六フッ化硫黄ガス、アルゴンガス、酸素ガス、ヘリウムガスなどを用いて、誘導結合プラズマなどの反応性イオンエッチング等を行うことでパターン形成を行い、図1(c)に示されるようなパターンを基板10に形成する。また、露光工程では、マスクレス露光機や電子線描画装置のようなマスクを用いない露光を行うこともできる。その場合、微細なビームを用いて光エネルギーをレジスト膜40に照射し直接レジストに潜像を描画することができる。 In the exposure step, an electromagnetic wave is applied to the resist film 40 through a mask on which a circuit pattern is drawn, and the resist film in the portion exposed to the light is altered to transfer the pattern. At this time, it is preferable that the main chain of the polymer contained in the resist film is cut at the portion exposed to light. As a result, the molecular weight of the polymer is reduced, the exposed portion can be dissolved and removed with a developing solution, and an intermittent portion of the resist film is formed. The substrate 10 is exposed at the intermittent portion of the resist film thus formed. For the exposed substrate 10, chlorine gas, boron trichloride, methane tetrafluoride gas, methane trifluoride gas, ethane hexafluoride gas, propane octafluoride gas, butane octafluoride gas, sulfur hexafluoride gas, argon gas , Oxygen gas, helium gas, etc. are used to form a pattern by performing reactive ion etching or the like such as inductively coupled plasma, and a pattern as shown in FIG. 1C is formed on the substrate 10. Further, in the exposure step, exposure without using a mask such as a maskless exposure machine or an electron beam drawing apparatus can be performed. In that case, a latent image can be drawn directly on the resist by irradiating the resist film 40 with light energy using a fine beam.

レジスト膜の膜厚は用途によって適宜調整することができるが、例えば、1nm以上20000nm以下であることが好ましく、1nm以上10000nm以下であることがより好ましく、1nm以上5000nm以下であることがさらに好ましく、1nm以上3000nm以下であることが特に好ましい。 The film thickness of the resist film can be appropriately adjusted depending on the application, but for example, it is preferably 1 nm or more and 20000 nm or less, more preferably 1 nm or more and 10000 nm or less, and further preferably 1 nm or more and 5000 nm or less. It is particularly preferable that the thickness is 1 nm or more and 3000 nm or less.

レジスト膜は金属導入用の膜であってもよく、金属が導入された膜であってもよい。なお、レジスト膜は金属を含むものであってもよい。この場合、レジスト膜の金属含有率は、3at%以上であることが好ましく、5at%以上であることがより好ましく、7at%以上であることがさらに好ましく、10at%以上であることが特に好ましい。金属含有率は、例えば、以下の方法で算出できる。金属導入後のレジスト膜について、電子顕微鏡JSM7800F(日本電子製)を用いてEDX分析(エネルギー分散型X線分析)を行い、金属成分の比率(金属含有率)を算出し、これを金属含有率とする。 The resist film may be a film for introducing a metal, or may be a film into which a metal has been introduced. The resist film may contain a metal. In this case, the metal content of the resist film is preferably 3 at% or more, more preferably 5 at% or more, further preferably 7 at% or more, and particularly preferably 10 at% or more. The metal content can be calculated, for example, by the following method. EDX analysis (energy dispersive X-ray analysis) was performed on the resist film after metal introduction using an electron microscope JSM7800F (manufactured by JEOL Ltd.) to calculate the ratio of metal components (metal content), which was used as the metal content. And.

(パターン形成方法)
本発明は、上述したレジスト材料を用いたパターン形成方法に関するものでもある。具体的には、パターン形成方法は、上述したレジスト材料を基板上に塗布し、レジスト膜を形成する工程と、露光工程と、現像工程と、を含むことが好ましい。
(Pattern formation method)
The present invention also relates to a pattern forming method using the resist material described above. Specifically, the pattern forming method preferably includes a step of applying the above-mentioned resist material on a substrate to form a resist film, an exposure step, and a developing step.

パターン形成方法に用いる基板としては、例えば、ガラス、シリコン、SiN、GaN、AlN、SiO、石英、サファイア等の基板を挙げることができる。また、PET、PE、PEO、PS、シクロオレフィンポリマー、ポリ乳酸、セルロースナノファイバーのような有機材料からなる基板を用いてもよい。 Examples of the substrate used in the pattern forming method include substrates such as glass, silicon, SiN, GaN, AlN, SiO 2 , quartz, and sapphire. Further, a substrate made of an organic material such as PET, PE, PEO, PS, cycloolefin polymer, polylactic acid, and cellulose nanofiber may be used.

基板にレジスト材料を塗布する前には、基板を洗浄する工程を設けることが好ましい。基板表面を洗浄することによりレジスト材料の塗布性が向上する。洗浄処理方法としては、従来公知の方法を利用でき、例えば酸素プラズマ処理、オゾン酸化処理、酸アルカリ処理、化学修飾処理等が挙げられる。 Before applying the resist material to the substrate, it is preferable to provide a step of cleaning the substrate. By cleaning the surface of the substrate, the applicability of the resist material is improved. As the cleaning treatment method, a conventionally known method can be used, and examples thereof include oxygen plasma treatment, ozone oxidation treatment, acid-alkali treatment, and chemical modification treatment.

レジスト材料の塗布方法は、特に限定されないが、例えば、レジスト材料を基板上にスピンコート法等の公知の方法により塗布することができる。また、レジスト材料を塗布した後には、加熱することによりレジスト材料を硬化させてレジスト膜を形成してもよい。塗膜を加熱する際の温度は、特に限定されないが、60以上550℃以下が好ましい。また、加熱処理は、大気下でかつ比較的低温での加熱処理であることが好ましい。 The method for applying the resist material is not particularly limited, but for example, the resist material can be applied onto the substrate by a known method such as a spin coating method. Further, after the resist material is applied, the resist material may be cured by heating to form a resist film. The temperature at which the coating film is heated is not particularly limited, but is preferably 60 or more and 550 ° C. or less. Further, the heat treatment is preferably a heat treatment in the atmosphere and at a relatively low temperature.

基板とレジスト膜は、この順で隣り合う層同士が直接接するように積層されることが好ましいが、各層の間には他の層が設けられていてもよい。例えば、基板とレジスト膜の間にはアンカー層や光反射防止膜が設けられてもよい。アンカー層は、基板の濡れ性をコントロールする層であり、基板とレジスト膜の密着性を高める層である。光反射防止膜は使用する電磁波を吸収する層である。また、基板とレジスト膜の間には、異なる材料からなる層が複数層挟まれていてもよい。これらの材料としては、特に特定されるものではないが、例えばSiO、SiN,Al、AlN、GaN、GaAs、W、Cr、Ru、TaN、SOG、アモルファスカーボンなどの無機材料や、市販されているSOCや接着剤のような有機材料を挙げることができる。基板とレジスト膜の間に光反射防止膜が設けられる場合、光反射防止膜の形成に使用される光反射防止膜用組成物としては特に制限はなく、リソグラフィープロセスにおいて慣用されているものの中から任意に選択して使用することができる。 The substrate and the resist film are preferably laminated so that adjacent layers are in direct contact with each other in this order, but another layer may be provided between the layers. For example, an anchor layer or an antireflection film may be provided between the substrate and the resist film. The anchor layer is a layer that controls the wettability of the substrate and enhances the adhesion between the substrate and the resist film. The antireflection film is a layer that absorbs the electromagnetic waves used. Further, a plurality of layers made of different materials may be sandwiched between the substrate and the resist film. These materials are not particularly specified, but include inorganic materials such as SiO 2 , SiN, Al 2 O 3 , AlN, GaN, GaAs, W, Cr, Ru, TaN, SOG, and amorphous carbon. Examples include commercially available organic materials such as SOCs and adhesives. When the light antireflection film is provided between the substrate and the resist film, the composition for the light antireflection film used for forming the light antireflection film is not particularly limited, and can be selected from those commonly used in the lithography process. It can be arbitrarily selected and used.

レジスト膜にパターンを形成する際は、回路パターンが描画されたマスクを通して露光を行う工程(露光工程)、もしくは、マスクを使用せず微細な電磁波を使用して露光を行う工程(露光工程)を含むことが好ましい。露光に使用する電磁波は、KrFエキシマレーザー(波長248nm)、ArFエキシマレーザー(波長193nm)及びF2エキシマレーザー(波長157nm)、電子線、EUV(極端紫外線、波長13.5nmまたはそれ以下)等を使用することができる。露光は微細なパターンの描画を行うため、電子線、EUVを使用することが好ましい。露光後、必要に応じて露光後加熱(post exposure bake)を行なうこともできる。露光後加熱は、加熱温度70℃~150℃、加熱時間0.3~10分間の条件で行うことが好ましい。 When forming a pattern on a resist film, a step of exposing through a mask on which a circuit pattern is drawn (exposure step) or a step of exposing using fine electromagnetic waves without using a mask (exposure step) is performed. It is preferable to include it. As the electromagnetic waves used for exposure, KrF excimer laser (wavelength 248 nm), ArF excimer laser (wavelength 193 nm) and F2 excimer laser (wavelength 157 nm), electron beam, EUV (extreme ultraviolet rays, wavelength 13.5 nm or less), etc. are used. can do. Since the exposure draws a fine pattern, it is preferable to use an electron beam or EUV. After the exposure, if necessary, post-exposure heating can be performed. The post-exposure heating is preferably performed under the conditions of a heating temperature of 70 ° C. to 150 ° C. and a heating time of 0.3 to 10 minutes.

露光工程では、電磁波を照射することで、光が当たった部分のレジスト膜を変質させてマスクのパターンを転写する。この際、光が当たった部分では、レジスト膜に含まれるポリマーの主鎖が切断されることが好ましい。ポリマーの主鎖が切断された部分では、後工程の現像工程において、露光された部分のレジスト膜(レジスト材料)が除去されることになる。 In the exposure process, by irradiating with electromagnetic waves, the resist film in the portion exposed to the light is altered and the mask pattern is transferred. At this time, it is preferable that the main chain of the polymer contained in the resist film is cut at the portion exposed to light. In the portion where the main chain of the polymer is cut, the resist film (resist material) in the exposed portion is removed in the developing step of the subsequent step.

露光工程においてレジスト膜に電磁波を照射する場合、電磁波の波長は15nm以下であることが好ましい、また、電磁波の波長は0.0001nm以上であることが好ましい。露光工程において波長が15nm以下の電磁波を照射することにより、微細パターンを精度よく形成することができる。 When the resist film is irradiated with electromagnetic waves in the exposure step, the wavelength of the electromagnetic waves is preferably 15 nm or less, and the wavelength of the electromagnetic waves is preferably 0.0001 nm or more. By irradiating an electromagnetic wave having a wavelength of 15 nm or less in the exposure process, a fine pattern can be formed with high accuracy.

なお、レジスト材料に架橋性基を有するポリマーが含有されているか、もしくは架橋性化合物が添加されている場合には、光エネルギーを照射することで、露光部のポリマーの架橋反応を促進させ、不溶化させることもできる。この場合、適切な現像液で処理することで、未露光部分のレジスト膜(レジスト材料)が除去されることになる。 When the resist material contains a polymer having a crosslinkable group or a crosslinkable compound is added, the resist material is irradiated with light energy to promote the crosslinking reaction of the polymer in the exposed portion and insolubilize it. You can also let it. In this case, the resist film (resist material) in the unexposed portion is removed by treating with an appropriate developer.

現像工程で用いる現像液としては、特に限定されないが、既知の現像液を使用することができる。例えば、キシレン、トルエン、アニソール等の芳香族系、酢酸ペンチル、酢酸ヘキシル、酢酸ヘプチル、酢酸オクチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸n-ブチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、γブチロラクトン等のエステル、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類、ジエチルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、無水酢酸、酢酸等の有機酸や、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物の水溶液、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、コリンなどの水酸化四級アンモニウムの水溶液、エタノールアミン、プロピルアミン、エチレンジアミンなどのアミン水溶液等のアルカリ性水溶液を例として挙げることができる。現像液としては、これらをそれぞれ単独で、あるいは2種類以上を組み合わせて使用することができる。さらに、これらの現像液に界面活性剤などを加えることもできる。現像の条件は、温度-70~50℃、時間10~300秒から適宜選択される。 The developer used in the developing step is not particularly limited, but a known developer can be used. For example, esters such as aromatics such as xylene, toluene and anisole, pentyl acetate, hexyl acetate, heptyl acetate, octyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, n-butyl acetate, ethyl lactate, propyl lactate, butyl lactate, γ butyrolactone and the like. , Ethanol, alcohols such as isopropanol, diethyl ketone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ketone such as cyclohexanone, ethers such as diethylene glycol dimethyl ether, organic acids such as anhydrous acetic acid and acetic acid, and alkalis such as potassium hydroxide and sodium hydroxide. Examples include an aqueous solution of a metal hydroxide, an aqueous solution of quaternary ammonium hydroxide such as tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, and choline, and an alkaline aqueous solution such as an amine aqueous solution such as ethanolamine, propylamine, and ethylenediamine. can. As the developer, these can be used alone or in combination of two or more. Further, a surfactant or the like can be added to these developers. The developing conditions are appropriately selected from a temperature of −70 to 50 ° C. and a time of 10 to 300 seconds.

中でも、現像工程で用いる現像液は、エステル系化合物、ケトン系化合物及びアルコール系化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。このような現像液を用いることで、高感度であり、かつ高精細なパターニングが容易となる。なお、現像液には、上述した化合物を2種類以上組み合わせて用いてもよい。例えば、上述した化合物を混合する場合は、現像液としては、酢酸ブチル等のエステル系化合物2種以上の混合液、エステル系化合物とイソプロピルアルコール等のアルコール系化合物の混合液、エステル系化合物とシクロヘキサノン等のケトン系化合物の混合液、エステル系化合物とジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系化合物の混合液、ケトン系化合物2種以上の混合液、ケトン系化合物とアルコール系化合物の混合液、ケトン系化合物とエーテル系化合物の混合液、アルコール系化合物2種以上の混合液、アルコール系化合物と無水酢酸等の有機酸の混合液、アルコール系化合物と水酸化テトラメチルアンモニウム等のアミン系化合物の混合液等を用いることができる。 Above all, the developer used in the developing step preferably contains at least one selected from the group consisting of ester compounds, ketone compounds and alcohol compounds. By using such a developer, high-sensitivity and high-definition patterning becomes easy. In addition, 2 or more kinds of the above-mentioned compounds may be used in combination in a developer. For example, when the above-mentioned compounds are mixed, the developing solution includes a mixed solution of two or more ester compounds such as butyl acetate, a mixed solution of an ester compound and an alcohol compound such as isopropyl alcohol, and an ester compound and cyclohexanone. Mixture of ketone compounds such as, ester compound and ether compound such as diethylene glycol dimethyl ether, mixture of two or more ketone compounds, mixture of ketone compound and alcohol compound, ketone compound and ether A mixed solution of a system compound, a mixed solution of two or more kinds of alcohol-based compounds, a mixed solution of an alcohol-based compound and an organic acid such as anhydrous acetic acid, and a mixed solution of an alcohol-based compound and an amine-based compound such as tetramethylammonium hydroxide are used. be able to.

また、現像工程の後にリンス液を用いたリンス工程を設けてもよい。リンス液としては、特に限定されないが、既知のリンス液を使用することができる。例えば、キシレンや酢酸ブチル、エタノール、イソプロピルアルコール、メチルイソブチルケトン、純水等を用いることができる。リンス液としては、これらをそれぞれ単独で、あるいは2種類以上を組み合わせて使用することができる。また、これらリンス液に界面活性剤などを加えて用いてもよい。リンス工程の条件は、温度-70~50℃、時間10~100秒から適宜選択される。 Further, a rinsing step using a rinsing liquid may be provided after the developing step. The rinsing solution is not particularly limited, but a known rinsing solution can be used. For example, xylene, butyl acetate, ethanol, isopropyl alcohol, methyl isobutyl ketone, pure water and the like can be used. As the rinsing solution, these can be used alone or in combination of two or more. Further, a surfactant or the like may be added to these rinse liquids for use. The conditions of the rinsing step are appropriately selected from a temperature of −70 to 50 ° C. and a time of 10 to 100 seconds.

本発明のパターン形成方法は、現像工程の前に、金属導入工程をさらに含んでもよい。すなわち、本発明のパターン形成方法は、レジスト膜を形成する工程と露光工程の間、もしくは現像工程の後に金属導入工程をさらに含んでもよい。この場合、金属導入工程としては、SIS法(Sequencial Infiltration Synthesis;逐次浸透合成)のような、レジスト膜へ金属を導入する工程を挙げることができる。導入する金属としては、Li、Be、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、As、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、Cs、Ba、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi、Po、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luなどが挙げられる。このようなプロセスは、例えばJornal of Photopolymer Science and Technology Volume29, Number5(2016)653-657に記載されている方法により行うことができる。また、金属を導入する工程では、金属錯体ガスを使用する方法、金属を含む溶液を塗布する方法、あるいは、イオンインプラント法により金属をレジストに導入する方法を採用することができる。 The pattern forming method of the present invention may further include a metal introduction step before the developing step. That is, the pattern forming method of the present invention may further include a metal introduction step between the step of forming the resist film and the exposure step, or after the developing step. In this case, examples of the metal introduction step include a step of introducing the metal into the resist membrane, such as the SIS method (Sequential Infiltration Synthesis). The metals to be introduced include Li, Be, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Rb, etc. Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, Cs, Ba, La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Examples thereof include Tl, Pb, Bi, Po, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu. Such a process can be performed, for example, by the method described in General of Photopolymer Science and Technology Volume 29, Number 5 (2016) 653-657. Further, in the step of introducing the metal, a method of using a metal complex gas, a method of applying a solution containing the metal, or a method of introducing the metal into the resist by an ion implant method can be adopted.

本実施形態のパターン形成方法は、レジスト材料から形成されたレジスト膜にパターンを形成する方法であるが、レジスト膜に形成されたパターンを保護膜として、半導体基板等を加工する工程をさらに含むものであってもよい。このような工程をエッチング工程と呼ぶ。この場合、現像工程の後工程としてエッチング工程が設けられる。 The pattern forming method of the present embodiment is a method of forming a pattern on a resist film formed from a resist material, but further includes a step of processing a semiconductor substrate or the like using the pattern formed on the resist film as a protective film. It may be. Such a process is called an etching process. In this case, an etching process is provided as a post-process of the developing process.

エッチング工程において半導体基板を加工する方法としては、例えば、ケミカルドライエッチング等の反応性イオンエッチング(RIE)、ケミカルウェットエッチング(湿式現像)、スパッタエッチング、イオンビームエッチング等の物理的エッチング等の公知の方法が挙げられる。半導体基板の加工は、例えば、テトラフルオロメタン、パーフルオロシクロブタン(C)、パーフルオロプロパン(C)、トリフルオロメタン、一酸化炭素、アルゴン、酸素、窒素、塩素、六フッ化硫黄、ジフルオロメタン、三フッ化窒素及び三フッ化塩素等のガスを用いたドライエッチングによって行われることが好ましい。 Known methods for processing a semiconductor substrate in the etching step include, for example, reactive ion etching (RIE) such as chemical dry etching, chemical wet etching (wet development), spatter etching, and physical etching such as ion beam etching. The method is mentioned. Processing of semiconductor substrates includes, for example, tetrafluoromethane, perfluorocyclobutane ( C4 F 8 ), perfluoropropane (C 3 F 8 ), trifluoromethane, carbon monoxide, argon, oxygen, nitrogen, chlorine, and hexafluoride. It is preferably performed by dry etching using a gas such as sulfur, difluoromethane, nitrogen trifluoride and chlorine trifluoride.

以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。なお、以下、実施例中の構造式におけるn、m、l、sは、それぞれポリマー中の各構成単位の繰り返し数である。 Hereinafter, the features of the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. The materials, amounts used, ratios, treatment contents, treatment procedures, etc. shown in the following examples can be appropriately changed as long as they do not deviate from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as limiting by the specific examples shown below. Hereinafter, n, m, l, and s in the structural formulas in the examples are the number of repetitions of each structural unit in the polymer.

[実施例1:コポリマー1の合成]
(アセチル糖メタクリレート1の合成)
キシロース20gを、無水酢酸(富士フイルム和光純薬社製)250gと酢酸(富士フイルム和光純薬社製)320gの混合溶液へ添加し、30℃で2時間撹拌した。溶液のおよそ5倍量の冷水を撹拌しながらゆっくりと加え、2時間撹拌したのちに1晩静置し、結晶を析出させた。フラスコ中テトラヒドロフラン(THF、富士フイルム和光純薬社製)400mLにエチレンジアミン(富士フイルム和光純薬社製)1.2gと酢酸0.14gを加えて0℃にした溶液に、析出した結晶10gを加え、4時間撹拌した。これを冷水1Lに注入し、ジクロロメタン(富士フイルム和光純薬社製)で2回抽出した。この抽出物20g、ジクロロメタン300mL及びトリエチルアミン(東京化成工業社製)4.8gをフラスコに入れ、-30℃に冷却した。塩化メタクリロイル(富士フイルム和光純薬社製)2.8gを加えて2時間撹拌した。これを冷水300mLに注入し、ジクロロメタンで2回抽出し、溶媒を濃縮することにより、アセチル糖メタクリレート1を16.1g得た。得られたアセチル糖メタクリレート1の構造は以下のとおりである。

Figure 2022065445000013
[Example 1: Synthesis of copolymer 1]
(Synthesis of Acetyl Sugar Methacrylate 1)
20 g of xylose was added to a mixed solution of 250 g of acetic anhydride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 320 g of acetic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and the mixture was stirred at 30 ° C. for 2 hours. Approximately 5 times the amount of cold water of the solution was slowly added with stirring, and after stirring for 2 hours, the mixture was allowed to stand overnight to precipitate crystals. In a flask, add 1.2 g of ethylenediamine (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 0.14 g of acetic acid to 400 mL of tetrahydrofuran (THF, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and bring the temperature to 0 ° C., and add 10 g of the precipitated crystals. The mixture was stirred for 4 hours. This was poured into 1 L of cold water and extracted twice with dichloromethane (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). 20 g of this extract, 300 mL of dichloromethane and 4.8 g of triethylamine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were placed in a flask and cooled to −30 ° C. 2.8 g of methacryl chloride (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added, and the mixture was stirred for 2 hours. This was poured into 300 mL of cold water, extracted twice with dichloromethane, and the solvent was concentrated to obtain 16.1 g of acetyl sugar methacrylate 1. The structure of the obtained acetyl sugar methacrylate 1 is as follows.
Figure 2022065445000013

(アセチル糖メタクリレート1-トリフルオロエチルメタクリレートランダムコポリマーの合成)
フラスコにアセチル糖メタクリレート1 19.5gと2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業社製)0.5gを入れた後、溶媒としてTHF100g、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(東京化成工業社製)0.8gを入れ、フラスコを密閉し窒素置換した。窒素雰囲気下、78℃に昇温し6時間撹拌した。その後、室温に戻し、フラスコを大気下とした。得られた溶液にメタノール(富士フイルム和光純薬社製)300gを滴下し、重合物を析出させた。その後、析出した重合物を含む溶液を吸引ろ過し、白色のコポリマー1 11gを得た。得られたコポリマー1の各構成単位の構造は以下のとおりである。

Figure 2022065445000014
(Synthesis of Acetyl Sugar Methacrylate 1-Trifluoroethyl Methacrylate Random Copolymer)
After 19.5 g of acetyl sugar methacrylate and 0.5 g of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) are placed in a flask, 100 g of THF is used as a solvent and azobisisobutyronitrile (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) is used as a polymerization initiator. 0.8 g (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added, the flask was sealed and replaced with nitrogen. The temperature was raised to 78 ° C. under a nitrogen atmosphere, and the mixture was stirred for 6 hours. Then, the temperature was returned to room temperature, and the flask was placed under the atmosphere. 300 g of methanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added dropwise to the obtained solution to precipitate the polymer. Then, the solution containing the precipitated polymer was suction-filtered to obtain 11 g of a white copolymer. The structure of each structural unit of the obtained copolymer 1 is as follows.
Figure 2022065445000014

[実施例2:コポリマー2の合成]
(アセチル糖メタクリレート1-クロロアクリル酸メチル-トリフルオロエチルメタクリレートランダムコポリマーの合成)
フラスコにアセチル糖メタクリレート1 14.7g、2-クロロアクリル酸メチル(東京化成社製)4.6g及び2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート0.7gを入れた後、溶媒としてTHF100g、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル0.8gを入れた後、フラスコを密閉し、窒素置換した。窒素雰囲気下、78℃に昇温し6時間撹拌した。その後、室温に戻し、フラスコを大気下とし、得られた溶液にメタノール300gを滴下し、重合物を析出させた。その後、析出した重合物を含む溶液を吸引ろ過し、白色のコポリマー2 12.1gを得た。得られたコポリマー2の各構成単位の構造は以下のとおりである。

Figure 2022065445000015
[Example 2: Synthesis of copolymer 2]
(Synthesis of Acetyl Sugar Methacrylate 1-Methyl Chloroacrylate-Trifluoroethyl Methacrylate Random Copolymer)
After putting 14.7 g of acetyl sugar methacrylate 1, 4.6 g of methyl 2-chloroacrylate (manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd.) and 0.7 g of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate in a flask, 100 g of THF as a solvent was used to initiate polymerization. After adding 0.8 g of azobisisobutyronitrile as an agent, the flask was sealed and replaced with nitrogen. The temperature was raised to 78 ° C. under a nitrogen atmosphere, and the mixture was stirred for 6 hours. Then, the temperature was returned to room temperature, the flask was placed under the atmosphere, and 300 g of methanol was added dropwise to the obtained solution to precipitate the polymer. Then, the solution containing the precipitated polymer was suction-filtered to obtain 12.1 g of the white copolymer 2. The structure of each structural unit of the obtained copolymer 2 is as follows.
Figure 2022065445000015

[実施例3:コポリマー3の合成]
(アセチル糖メタクリレート1-メタクリル酸メチル-スチレン-トリフルオロエチルメタクリレートランダムコポリマーの合成)
フラスコにアセチル糖メタクリレート1 11.6gとメタクリル酸メチル(東京化成工業社製)3.4g、スチレン(東京化成工業社製) 4.2g、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート0.9gを入れた後、溶媒としてTHF100g、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル0.8gをフラスコに入れ、フラスコを密閉し窒素置換した。窒素雰囲気下、78℃に昇温し6時間撹拌した。その後、室温に戻し、フラスコを大気下とし、得られた溶液にメタノール310gを滴下し、重合物を析出させた。その後、析出した重合物を含む溶液を吸引ろ過し、白色のコポリマー3 10.2gを得た。得られたコポリマー3の各構成単位の構造は以下のとおりである。

Figure 2022065445000016
[Example 3: Synthesis of copolymer 3]
(Synthesis of Acetyl Sugar Methacrylate 1-Methyl Methacrylate-Styrene-Trifluoroethyl Methacrylate Random Copolymer)
11.6 g of acetyl sugar methacrylate, 3.4 g of methyl methacrylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 4.2 g of styrene (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 0.9 g of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate in a flask. After the addition, 100 g of THF as a solvent and 0.8 g of azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator were placed in a flask, and the flask was sealed and replaced with nitrogen. The temperature was raised to 78 ° C. under a nitrogen atmosphere, and the mixture was stirred for 6 hours. Then, the temperature was returned to room temperature, the flask was placed under the atmosphere, and 310 g of methanol was added dropwise to the obtained solution to precipitate the polymer. Then, the solution containing the precipitated polymer was suction-filtered to obtain 10.2 g of a white copolymer 3. The structure of each structural unit of the obtained copolymer 3 is as follows.
Figure 2022065445000016

[実施例4:コポリマー4の合成]
(アセチル糖クロロアクリレートの合成)
アセチル糖メタクリレート1の合成にて、塩化メタクリロイルを2-クロロアクリル酸クロリド(1Click Chemistry Stock Products社製)に変更して合成を行い、アセチル糖クロロアクリレート20gを得た。得られたアセチル糖クロロアクリレートの構造は以下のとおりである。

Figure 2022065445000017
[Example 4: Synthesis of copolymer 4]
(Synthesis of acetyl sugar chloroacrylate)
In the synthesis of acetyl sugar methacrylate 1, methacryl chloride was changed to 2-chloroacrylic acid chloride (manufactured by 1Click Chemistry Stock Products) and synthesized to obtain 20 g of acetyl sugar chloroacrylate. The structure of the obtained acetyl sugar chloroacrylate is as follows.
Figure 2022065445000017

(アセチル糖クロロアクリレート-クロロアクリル酸メチル-メチルスチレン-トリフルオロエチルメタクリレートランダムコポリマーの合成)
コポリマー3の合成にて、アセチル糖メタクリレート1 11.6gをアセチル糖クロロアクリレート 9.8gに変更し、メタクリル酸メチル3.4gを2-クロロアクリル酸メチル3.9gに変更し、さらにスチレン 4.2gをα-メチルスチレン(東京化成工業社製)4.6gに変更し、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレートの添加量を0.9gから1.8gに変更した以外は同様の方法にてコポリマー4 9.7gを得た。得られたコポリマー4の各構成単位の構造は以下のとおりである。

Figure 2022065445000018
(Synthesis of acetyl sugar chloroacrylate-methyl chloroacrylate-methylstyrene-trifluoroethyl methacrylate random copolymer)
In the synthesis of copolymer 3, 11.6 g of acetyl sugar methacrylate 1 was changed to 9.8 g of acetyl sugar chloroacrylate, 3.4 g of methyl methacrylate was changed to 3.9 g of methyl 2-chloroacrylate, and styrene 4. The same method was used except that 2 g was changed to 4.6 g of α-methylstyrene (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) and the amount of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate added was changed from 0.9 g to 1.8 g. 49.7 g of the copolymer was obtained. The structure of each structural unit of the obtained copolymer 4 is as follows.
Figure 2022065445000018

[実施例5:コポリマー5の合成]
(プロピル糖メタクリレートの合成)
アセチル糖メタクリレート1の合成にて、無水酢酸250gと酢酸320gの混合溶液を無水プロピオン酸(東京化成工業社製)300gとプロピオン酸(富士フイルム和光純薬社製)400gに変更して合成を行い、プロピル糖メタクリレート22.1gを得た。得られたプロピル糖メタクリレートの構造は以下のとおりである。

Figure 2022065445000019
[Example 5: Synthesis of copolymer 5]
(Synthesis of propyl sugar methacrylate)
In the synthesis of acetyl sugar methacrylate 1, the mixed solution of 250 g of acetic anhydride and 320 g of acetic acid was changed to 300 g of propionic anhydride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 400 g of propionic acid (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). , 22.1 g of propyl sugar methacrylate was obtained. The structure of the obtained propyl sugar methacrylate is as follows.
Figure 2022065445000019

(プロピル糖メタクリレート-クロロアクリル酸メチル-メチルスチレン-トリフルオロエチルメタクリレートランダムコポリマーの合成)
コポリマー3の合成にて、アセチル糖メタクリレート1 11.6gをプロピル糖メタクリレート 8.1gに変更し、メタクリル酸メチル3.4gを2-クロロアクリル酸メチル2.5gに変更し、さらにスチレン4.2gをα-メチルスチレン3.6gに変更し、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレートの添加量を0.9gから6.2gに変更した以外は同様の方法にてコポリマー5 10.0gを得た。得られたコポリマー5の各構成単位の構造は以下のとおりである。

Figure 2022065445000020
(Synthesis of propyl sugar methacrylate-methyl chloroacrylate-methyl styrene-trifluoroethyl methacrylate random copolymer)
In the synthesis of the copolymer 3, 11.6 g of acetyl sugar methacrylate 1 was changed to 8.1 g of propyl sugar methacrylate, 3.4 g of methyl methacrylate was changed to 2.5 g of methyl 2-chloroacrylate, and 4.2 g of styrene was further changed. Was changed to 3.6 g of α-methylstyrene, and 10.0 g of the copolymer 5 was obtained by the same method except that the amount of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate changed from 0.9 g to 6.2 g. rice field. The structure of each structural unit of the obtained copolymer 5 is as follows.
Figure 2022065445000020

[実施例6:コポリマー6の合成]
(トリフルオロアセチル糖メタクリレートの合成)
アセチル糖メタクリレート1の合成にて、無水酢酸250gと酢酸320gの混合溶液を無水トリフルオロ酢酸(東京化成工業社製)400gとトリフルオロ酢酸(東京化成工業社製)500gに変更して合成を行い、トリフルオロアセチル糖メタクリレート20.0gを得た。得られたトリフルオロアセチル糖メタクリレートの構造は以下のとおりである。

Figure 2022065445000021
[Example 6: Synthesis of copolymer 6]
(Synthesis of trifluoroacetyl sugar methacrylate)
In the synthesis of acetyl sugar methacrylate 1, a mixed solution of 250 g of acetic anhydride and 320 g of acetic acid was changed to 400 g of trifluoroacetic anhydride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 500 g of trifluoroacetic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.). , 20.0 g of trifluoroacetylsaccharide methacrylate was obtained. The structure of the obtained trifluoroacetyl sugar methacrylate is as follows.
Figure 2022065445000021

(トリフルオロアセチル糖メタクリレート-クロロアクリル酸メチル-メチルスチレン-トリフルオロエチルメタクリレートランダムコポリマーの合成)
コポリマー3の合成にて、アセチル糖メタクリレート1 11.6gをトリフルオロアセチル糖メタクリレート 11.9gに変更し、メタクリル酸メチル3.4gを2-クロロアクリル酸メチルの添加量3.4gに変更し、さらにスチレン4.2gをα-メチルスチレンの添加量4.0gに変更し、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレートの添加量を0.9gから0.8gに変更した以外は同様の方法にてコポリマー6 13.0gを得た。得られたコポリマー6の各構成単位の構造は以下のとおりである。

Figure 2022065445000022
(Synthesis of trifluoroacetyl sugar methacrylate-methyl chloroacrylate-methyl styrene-trifluoroethyl methacrylate random copolymer)
In the synthesis of the copolymer 3, 11.6 g of acetyl sugar methacrylate 1 was changed to 11.9 g of trifluoroacetyl sugar methacrylate, and 3.4 g of methyl methacrylate was changed to 3.4 g of methyl 2-chloroacrylate. Further, the same method was used except that 4.2 g of styrene was changed to 4.0 g of α-methylstyrene and the amount of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate added was changed from 0.9 g to 0.8 g. The copolymer 6 was obtained in an amount of 13.0 g. The structure of each structural unit of the obtained copolymer 6 is as follows.
Figure 2022065445000022

[実施例7:コポリマー7の合成]
(糖メタクリレートの合成)
キシロース33gを水150mLに溶かし、炭酸水素アンモニウム(富士フイルム和光純薬社製)を28.5gずつ24時間ごとに4回加え、37℃で96時間撹拌した。その後、蒸留水200mLを加え、20mLになるまで水を留去した後、150mLの水を加え、10mLになるまで濃縮した。これをアンモニア臭が消失するまで繰り返し、凍結乾燥後、白色固体を得た。この物質を1x10-3MのKOH(富士フイルム和光純薬社製)水溶液50mLに溶解させ、2-イソシアネートエチルメタクリレート(富士フイルム和光純薬社製)を10.4g加え、3℃に保ったまま12時間激しく撹拌した。析出した白色固体を除去したのち、ろ液を50mLのジエチルエーテル(富士フイルム和光純薬社製)を用いて4回洗浄し、凍結乾燥を行った。この後、得られた白色固体を水2mL、メタノール10mLの混合溶液に溶解させ、アセトン(富士フイルム和光純薬社製)200mLの混合溶液に滴下し冷却した。その後、フィルター濾過し減圧乾燥することにより、糖メタクリレート 25gを得た。糖メタクリレートの構造は以下のとおりである。

Figure 2022065445000023
[Example 7: Synthesis of copolymer 7]
(Synthesis of sugar methacrylate)
33 g of xylose was dissolved in 150 mL of water, 28.5 g of ammonium hydrogen carbonate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added 4 times every 24 hours, and the mixture was stirred at 37 ° C. for 96 hours. Then, 200 mL of distilled water was added, the water was distilled off until it became 20 mL, 150 mL of water was added, and the mixture was concentrated to 10 mL. This was repeated until the ammonia odor disappeared, and after freeze-drying, a white solid was obtained. Dissolve this substance in 50 mL of a 1x10-3M KOH (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) aqueous solution, add 10.4 g of 2-isocyanate ethyl methacrylate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and keep the temperature at 3 ° C. The mixture was vigorously stirred for 12 hours. After removing the precipitated white solid, the filtrate was washed 4 times with 50 mL of diethyl ether (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and freeze-dried. Then, the obtained white solid was dissolved in a mixed solution of 2 mL of water and 10 mL of methanol, and the mixture was dropped into a mixed solution of 200 mL of acetone (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and cooled. Then, it was filtered through a filter and dried under reduced pressure to obtain 25 g of sugar methacrylate. The structure of sugar methacrylate is as follows.
Figure 2022065445000023

(糖メタクリレート-クロロアクリル酸メチル-メチルスチレン-トリフルオロエチルメタクリレートランダムコポリマーの合成)
コポリマー3の合成にて、アセチル糖メタクリレート1 11.6gを糖メタクリレート 14.2gに変更し、メタクリル酸メチル3.4gを2-クロロアクリル酸メチル2.2gに変更し、さらにスチレン4.2gをα-メチルスチレン2.8gに変更し、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレートの添加量を0.9gから0.8gに変更した以外は同様の方法にてコポリマー7 11.3gを得た。得られたコポリマー7の各構成単位の構造は以下のとおりである。

Figure 2022065445000024
(Synthesis of sugar methacrylate-methyl chloroacrylate-methyl styrene-trifluoroethyl methacrylate random copolymer)
In the synthesis of copolymer 3, 11.6 g of acetyl sugar methacrylate 1 was changed to 14.2 g of sugar methacrylate, 3.4 g of methyl methacrylate was changed to 2.2 g of methyl 2-chloroacrylate, and 4.2 g of styrene was further changed. Copolymer 7 11.3 g was obtained by the same method except that the amount of α-methylstyrene was changed to 2.8 g and the amount of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate was changed from 0.9 g to 0.8 g. .. The structure of each structural unit of the obtained copolymer 7 is as follows.
Figure 2022065445000024

[実施例8:コポリマー8の合成]
(アセチルキシロオリゴ糖メタクリレートの合成)
アセチル糖メタクリレート1の合成にて、キシロース20gをキシロオリゴ糖(平均糖鎖長3)55gに変更した以外は同様の方法にて合成を行い、アセチルキシロオリゴ糖メタクリレート 30.0gを得た。得られたアセチルキシロオリゴ糖メタクリレートの構造は以下のとおりである。

Figure 2022065445000025
[Example 8: Synthesis of copolymer 8]
(Synthesis of Acetylxylooligosaccharide Methacrylate)
In the synthesis of acetyl sugar methacrylate 1, 20 g of xylose was changed to 55 g of xylooligosaccharide (average sugar chain length 3), and the same method was used for synthesis to obtain 30.0 g of acetylxylooligosaccharide methacrylate. The structure of the obtained acetylxylooligosaccharide methacrylate is as follows.
Figure 2022065445000025

(アセチルキシロオリゴ糖メタクリレート-クロロアクリル酸メチル-メチルスチレン-ブロモエチルアクリレートランダムコポリマーの合成)
コポリマー3の合成にて、アセチル糖メタクリレート1 11.6gをアセチルキシロオリゴ糖メタクリレート 14.6gに変更し、メタクリル酸メチル3.4gを2-クロロアクリル酸メチル2.3gに変更し、さらにスチレン4.2gをα-メチルスチレン2.6gに変更し、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート0.9gを2-ブロモエチルアクリレート(Alfa Aesar社製)0.6gに変更した以外は同様の方法にてコポリマー8 8.1gを得た。得られたコポリマー8の各構成単位の構造は以下のとおりである。

Figure 2022065445000026
(Synthesis of Acetyl Xylooligosaccharide Methacrylate-Methyl Chloroacrylate-Methyl Styrene-Bromoethyl Acrylate Random Copolymer)
In the synthesis of the copolymer 3, 11.6 g of acetyl sugar methacrylate 1 was changed to 14.6 g of acetyl xylooligosaccharide methacrylate, 3.4 g of methyl methacrylate was changed to 2.3 g of methyl 2-chloroacrylate, and styrene 4. The same method was used except that 2 g was changed to 2.6 g of α-methylstyrene and 0.9 g of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate was changed to 0.6 g of 2-bromoethyl acrylate (manufactured by Alfa Aesar). 88.1 g of the copolymer was obtained. The structure of each structural unit of the obtained copolymer 8 is as follows.
Figure 2022065445000026

[実施例9:コポリマー9の合成]
(アセチル糖メタクリレート2の合成)
糖メタクリレート10gに、無水酢酸120gを添加し2時間撹拌した。その後、33質量%の酢酸マグネシウム(富士フイルム和光純薬社製)溶液で反応を停止させ、純水を加えて結晶を析出させることにより、アセチル糖メタクリレート2 11gを得た。得られたアセチル糖メタクリレート2の構造は以下のとおりである。

Figure 2022065445000027
[Example 9: Synthesis of copolymer 9]
(Synthesis of Acetyl Sugar Methacrylate 2)
120 g of acetic anhydride was added to 10 g of sugar methacrylate, and the mixture was stirred for 2 hours. Then, the reaction was stopped with a 33% by mass magnesium acetate solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and pure water was added to precipitate crystals to obtain 211 g of acetyl sugar methacrylate. The structure of the obtained acetyl sugar methacrylate 2 is as follows.
Figure 2022065445000027

(アセチル糖メタクリレート2-クロロアクリル酸メチル-メチルスチレン-2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルメタクリラートランダムコポリマーの合成)
コポリマー3の合成にて、アセチル糖メタクリレート1 11.6gをアセチル糖メタクリレート2 11.9gに変更し、メチルメタクリレート3.4gを2-クロロアクリル酸メチル3.3gに変更し、さらにスチレン4.2gをα-メチルスチレン3.9gに変更し、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート 0.9gを2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルメタクリラート(シグマアルドリッチ社製)1.0gに変更した以外は同様の方法にてコポリマー9 10.5gを得た。得られたコポリマー9の各構成単位の構造は以下のとおりである。

Figure 2022065445000028
(Synthesis of Acetyl Sugar Methacrylate 2-Chloroacrylate Methyl-Methylstyrene-2,2,3,3,3-Pentafluoropropyl Methrate Random Copolymer)
In the synthesis of copolymer 3, 11.6 g of acetyl sugar methacrylate 1 was changed to 11.9 g of acetyl sugar methacrylate 2, 3.4 g of methyl methacrylate was changed to 3.3 g of methyl 2-chloroacrylate, and 4.2 g of styrene. To 3.9 g of α-methylstyrene and 0.9 g of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate 1.0 g of 2,2,3,3,3-pentafluoropropylmethacrylate (manufactured by Sigma Aldrich). 10.5 g of copolymer 9 was obtained by the same method except that it was changed to. The structure of each structural unit of the obtained copolymer 9 is as follows.
Figure 2022065445000028

[実施例10:コポリマー10の合成]
(アセチル糖メタクリレート1-クロロアクリル酸メチル-メチルスチレン-トリフルオロエチルメタクリレートランダムコポリマーの合成)
コポリマー3の合成にて、アセチル糖メタクリレート1の添加量を11.6gから10.9gに変更し、メタクリル酸メチル3.4gを2-クロロアクリル酸メチル3.8gに変更し、さらにスチレン4.2gをα-メチルスチレン4.5gに変更した以外は同様の方法にてコポリマー10 10.7gを得た。得られたコポリマー10の各構成単位の構造は以下のとおりである。

Figure 2022065445000029
[Example 10: Synthesis of copolymer 10]
(Synthesis of Acetyl Sugar Methacrylate 1-Methyl Chloroacrylate-Methylstyrene-Trifluoroethyl Methacrylate Random Copolymer)
In the synthesis of the copolymer 3, the amount of acetyl sugar methacrylate 1 added was changed from 11.6 g to 10.9 g, 3.4 g of methyl methacrylate was changed to 3.8 g of methyl 2-chloroacrylate, and styrene 4. 10.7 g of the copolymer 10 was obtained by the same method except that 2 g was changed to 4.5 g of α-methylstyrene. The structure of each structural unit of the obtained copolymer 10 is as follows.
Figure 2022065445000029

[実施例11:コポリマー11の合成]
(アセチル糖メタクリレート1-クロロアクリル酸メチル-メチルスチレン-トリクロロエチルアクリレートランダムコポリマーの合成)
コポリマー3の合成にて、アセチル糖メタクリレート1の添加量を11.6gから11.1gに変更し、メタクリル酸メチル3.4gを2-クロロアクリル酸メチル3.9gに変更し、さらにスチレン4.2gをα-メチルスチレン4.0gに変更し、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート 0.9gを2,2,2-トリクロロエチルアクリレート(富士フイルム和光純薬社製)1.1gに変更した以外は同様の方法にてコポリマー11 6.1gを得た。得られたコポリマー11の各構成単位の構造は以下のとおりである。

Figure 2022065445000030
[Example 11: Synthesis of copolymer 11]
(Synthesis of Acetyl Sugar Methacrylate 1-Methyl Chloroacrylate-Methylstyrene-Trichloroethyl Acrylate Random Copolymer)
In the synthesis of the copolymer 3, the amount of acetyl sugar methacrylate 1 added was changed from 11.6 g to 11.1 g, 3.4 g of methyl methacrylate was changed to 3.9 g of methyl 2-chloroacrylate, and styrene 4. Change 2g to 4.0g of α-methylstyrene and change 0.9g of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate to 1.1g of 2,2,2-trichloroethyl acrylate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). The copolymer 11 was obtained in the same manner except for the above. The structure of each structural unit of the obtained copolymer 11 is as follows.
Figure 2022065445000030

[実施例12:コポリマー12の合成]
(アセチル糖メタクリレート1-フルオロアクリル酸メチル-メチルスチレン-トリフルオロエチルメタクリレートランダムコポリマーの合成)
コポリマー3の合成にて、アセチル糖メタクリレート1の添加量を11.6gから11.2gに変更し、メチルメタクリレート3.4gを2-フルオロアクリル酸メチル(富士フイルム和光純薬社製)を3.4gに変更し、さらにスチレン4.2gをα-メチルスチレン4.6gに変更した以外は同様の方法にてコポリマー12 11.0gを得た。得られたコポリマー12の各構成単位の構造は以下のとおりである。

Figure 2022065445000031
[Example 12: Synthesis of copolymer 12]
(Synthesis of Acetyl Sugar Methacrylate 1-Fluoroacrylate Methyl-Methylstyrene-Trifluoroethyl Methacrylate Random Copolymer)
In the synthesis of the copolymer 3, the amount of acetyl sugar methacrylate 1 added was changed from 11.6 g to 11.2 g, and 3.4 g of methyl methacrylate was added to methyl 2-fluoroacrylate (manufactured by Fujifilm Wako Junyaku Co., Ltd.). 11.0 g of the copolymer 12 was obtained by the same method except that the amount was changed to 4 g and 4.2 g of styrene was changed to 4.6 g of α-methylstyrene. The structure of each structural unit of the obtained copolymer 12 is as follows.
Figure 2022065445000031

[実施例13:コポリマー13の合成]
(アセチル糖スチレンの合成)
キシロース20gを、無水酢酸(富士フイルム和光純薬社製)250gと酢酸(富士フイルム和光純薬社製)320gの混合溶液へ添加し、30℃で2時間撹拌した。溶液のおよそ5倍量の冷水を撹拌しながらゆっくりと加え、2時間撹拌したのちに1晩静置し、結晶を析出させ、結晶をろ過することでアセチル糖を30g合成した。アセチル糖4-ビニルフェノール(富士フイルム和光純薬社製)10.8g(90mmol)、アセチル糖32.2g(32mmol)及び塩化亜鉛(富士フイルム和光純薬社製)0.5gをかきまぜながらシリコン油浴中で160℃で、30分加熱した。融解混合物を約60℃に冷却し、ベンゼン(富士フイルム和光純薬社製)200mLに溶かした。この溶液を水で2回洗浄し、次いで水相がほぼ無色になるまで1M水酸化ナトリウム(富士フイルム和光純薬社製)で洗浄した。続いて水で2回洗った後乾燥し、減圧濃縮することにより、アセチル糖スチレン26.5gを得た。得られたアセチル糖スチレンの構造は以下のとおりである。

Figure 2022065445000032
[Example 13: Synthesis of copolymer 13]
(Synthesis of acetyl sugar styrene)
20 g of xylose was added to a mixed solution of 250 g of acetic anhydride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 320 g of acetic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and the mixture was stirred at 30 ° C. for 2 hours. About 5 times the amount of cold water of the solution was slowly added with stirring, and after stirring for 2 hours, the mixture was allowed to stand overnight to precipitate crystals, and the crystals were filtered to synthesize 30 g of acetyl sugar. Silicon oil while stirring 10.8 g (90 mmol) of acetyl sugar 4-vinylphenol (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 32.2 g (32 mmol) of acetyl sugar and 0.5 g of zinc chloride (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) It was heated in a bath at 160 ° C. for 30 minutes. The melting mixture was cooled to about 60 ° C. and dissolved in 200 mL of benzene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). This solution was washed twice with water and then with 1M sodium hydroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) until the aqueous phase became almost colorless. Subsequently, it was washed twice with water, dried, and concentrated under reduced pressure to obtain 26.5 g of acetyl sugar styrene. The structure of the obtained acetyl sugar styrene is as follows.
Figure 2022065445000032

(アセチル糖スチレン-クロロアクリル酸メチル-メチルスチレン-トリフルオロエチルメタクリレートランダムコポリマーの合成)
コポリマー3の合成にて、アセチル糖メタクリレート1 11.6gをアセチル糖スチレン 11.2gに変更し、メタクリル酸メチル3.4gを2-クロロアクリル酸メチル3.7gに変更し、さらにスチレン4.2gをα-メチルスチレン4.3gに変更した以外は同様の方法にてコポリマー13 10.8gを得た。得られたコポリマー13の各構成単位の構造は以下のとおりである。

Figure 2022065445000033
(Synthesis of Acetyl Styrene-Methyl Chloroacrylate-Methylstyrene-Trifluoroethyl Methacrylate Random Copolymer)
In the synthesis of the copolymer 3, 11.6 g of acetyl sugar methacrylate 1 was changed to 11.2 g of acetyl sugar styrene, 3.4 g of methyl methacrylate was changed to 3.7 g of methyl 2-chloroacrylate, and 4.2 g of styrene was further changed. Copolymer 13 10.8 g was obtained by the same method except that the amount was changed to 4.3 g of α-methylstyrene. The structure of each structural unit of the obtained copolymer 13 is as follows.
Figure 2022065445000033

[比較例1:コポリマー14の合成]
(クロロアクリル酸メチル-メチルスチレン-トリフルオロメチルメタクリレートランダムコポリマーの合成)
フラスコにα-メチルスチレン10.0g、2-クロロアクリル酸メチル8.9g及び2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート1.4gを入れた後、溶媒としてTHF100g、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル0.8gを入れた後、フラスコを密閉し、窒素置換した。窒素雰囲気下、78℃に昇温し6時間撹拌した。その後、室温に戻し、フラスコを大気下とし、得られた溶液にメタノール300gを滴下し、重合物を析出させた。その後、析出した重合物を含む溶液を吸引ろ過し、白色のコポリマー14 14.0gを得た。得られたコポリマー14の各構成単位の構造は以下のとおりである。

Figure 2022065445000034
[Comparative Example 1: Synthesis of Copolymer 14]
(Synthesis of Methyl Chloroacrylate-Methylstyrene-Trifluoromethylmethacrylate Random Copolymer)
After putting 10.0 g of α-methylstyrene, 8.9 g of methyl 2-chloroacrylate and 1.4 g of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate in a flask, 100 g of THF as a solvent and azobisisobuty as a polymerization initiator After adding 0.8 g of lonitrile, the flask was sealed and replaced with nitrogen. The temperature was raised to 78 ° C. under a nitrogen atmosphere, and the mixture was stirred for 6 hours. Then, the temperature was returned to room temperature, the flask was placed under the atmosphere, and 300 g of methanol was added dropwise to the obtained solution to precipitate the polymer. Then, the solution containing the precipitated polymer was suction-filtered to obtain 14.0 g of a white copolymer. The structure of each structural unit of the obtained copolymer 14 is as follows.
Figure 2022065445000034

[比較例2:コポリマー15の合成]
(アセチル糖メタクリレート1-クロロアクリル酸メチル-メチルスチレンランダムコポリマーの合成)
コポリマー2の合成にて、アセチル糖メタクリレート1 の添加量を14.7gから11.1gに変更し、2-クロロアクリル酸メチルの添加量を4.6gから4.5gに変更し、さらに2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレートを添加せずに、α-メチルスチレン4.4gを添加した以外は同様の方法にてコポリマー15 12.0gを得た。得られたコポリマー15の各構成単位の構造は以下のとおりである。

Figure 2022065445000035
[Comparative Example 2: Synthesis of Copolymer 15]
(Synthesis of Acetyl Sugar Methacrylate 1-Methyl Chloroacrylate Random Copolymer)
In the synthesis of copolymer 2, the amount of acetyl sugar methacrylate 1 added was changed from 14.7 g to 11.1 g, the amount of methyl 2-chloroacrylate added was changed from 4.6 g to 4.5 g, and further 2, 12.0 g of the copolymer 15 was obtained by the same method except that 4.4 g of α-methylstyrene was added without adding 2,2-trifluoroethyl methacrylate. The structure of each structural unit of the obtained copolymer 15 is as follows.
Figure 2022065445000035

[比較例3:コポリマー16の合成]
(アセチル糖メタクリレート-クロロアクリル酸メチルランダムコポリマーの合成)
コポリマー1の合成にて、アセチル糖メタクリレート1の添加量を19.5gから14.8gに変更し、さらに2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート0.5gを添加せずに、2-クロロアクリル酸メチル5.2gを添加した以外は同様の方法にてコポリマー16 10.5gを得た。得られたコポリマー16の各構成単位の構造は以下のとおりである。

Figure 2022065445000036
[Comparative Example 3: Synthesis of Copolymer 16]
(Synthesis of Acetyl Sugar Methacrylate-Methyl Chloroacrylate Random Copolymer)
In the synthesis of copolymer 1, the amount of acetyl sugar methacrylate 1 added was changed from 19.5 g to 14.8 g, and 2-chloroacrylic was added without adding 0.5 g of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate. 10.5 g of the copolymer 16 was obtained by the same method except that 5.2 g of methyl oxyate was added. The structure of each structural unit of the obtained copolymer 16 is as follows.
Figure 2022065445000036

[比較例4:コポリマー17の合成]
(メタクリル酸アダマンチル-クロロアクリル酸メチル-メチルスチレン-トリフルオロエチルメタクリレートランダムコポリマーの合成)
コポリマー3の合成にて、アセチル糖メタクリレート1 11.6gをメタクリル酸1-アダマンチル(東京化成工業社製)8.7gに変更し、メタクリル酸メチル3.4gを2-クロロアクリル酸メチル4.7gに変更し、さらにスチレン4.2gをα-メチルスチレンの5.6gに変更し、さらに2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレートの添加量を0.9gから1.1gに変更した以外は同様の方法にてコポリマー17 8.4gを得た。得られたコポリマー17の各構成単位の構造は以下のとおりである。

Figure 2022065445000037
[Comparative Example 4: Synthesis of Copolymer 17]
(Synthesis of adamantyl methacrylate-methyl-methylstyrene-trifluoroethyl methacrylate random copolymer)
In the synthesis of copolymer 3, 11.6 g of acetylsaccharide methacrylate 1 was changed to 8.7 g of 1-adamantyl methacrylate (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.), and 3.4 g of methyl methacrylate was changed to 4.7 g of methyl 2-chloroacrylate. The same applies except that 4.2 g of styrene was changed to 5.6 g of α-methylstyrene, and the amount of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate added was changed from 0.9 g to 1.1 g. To obtain 8.4 g of the copolymer 17 by the above method. The structure of each structural unit of the obtained copolymer 17 is as follows.
Figure 2022065445000037

[比較例5:コポリマー18の合成]
(アセチル糖メタクリレート-メタクリル酸メチル-メチルスチレンランダムコポリマーの合成)
コポリマー2の合成にて、アセチル糖メタクリレート1の添加量を14.7gから11.5gに変更し、2-クロロアクリル酸メチル4.6gをメタクリル酸メチル3.9gに変更し、さらに,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート0.7gを添加せずに、α-メチルスチレン4.6gを添加した以外は同様の方法にてコポリマー18 9.8gを得た。得られたコポリマー18の各構成単位の構造は以下のとおりである。

Figure 2022065445000038
[Comparative Example 5: Synthesis of Copolymer 18]
(Synthesis of Acetyl Sugar Methacrylate-Methyl Methacrylate-Methylstyrene Random Copolymer)
In the synthesis of copolymer 2, the amount of acetyl sugar methacrylate 1 added was changed from 14.7 g to 11.5 g, 4.6 g of methyl 2-chloroacrylate was changed to 3.9 g of methyl methacrylate, and further 2, Copolymer 189.8 g was obtained by the same method except that 4.6 g of α-methylstyrene was added without adding 0.7 g of 2-trifluoroethyl methacrylate. The structure of each structural unit of the obtained copolymer 18 is as follows.
Figure 2022065445000038

[コポリマーの分析]
<重量平均分子量>
コポリマーの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラム(GPC)法にて測定した。
GPCカラム:Shodex K-806M/K-802連結カラム(昭和電工社製)
カラム温度:40℃
移動層:クロロホルム
検出器:RI
すべて重合が終了してから、GPC法で重合度を確認することにより、狙いの重合度、平均分子量のランダムコポリマーができていることを確認した。なお、各コポリマーの数平均分子量Mnは50,000であった。
[Analysis of copolymer]
<Weight average molecular weight>
The weight average molecular weight of the copolymer was measured by the gel permeation chromatogram (GPC) method.
GPC column: Shodex K-806M / K-802 connecting column (manufactured by Showa Denko KK)
Column temperature: 40 ° C
Moving layer: Chloroform detector: RI
After all the polymerization was completed, the degree of polymerization was confirmed by the GPC method, and it was confirmed that the random copolymer having the desired degree of polymerization and average molecular weight was formed. The number average molecular weight Mn of each copolymer was 50,000.

<単位(a):単位(b):単位(c):単位(d)の比率>
コポリマーの各単位の比率はJNM-ECS-400(日本電子社製)を用いて、ポリマーのH-NMRを測定することで算出した。各単位由来のピーク面積からコポリマーの単位(a)と単位(b):単位(c):単位(d)の比率(モル比)を求めて、算出した。モル比とは、コポリマー中に存在する各単位の個数の比率を示す。
<Unit (a): Unit (b): Unit (c): Unit (d) ratio>
The ratio of each unit of the copolymer was calculated by measuring 1 H-NMR of the polymer using JNM-ECS-400 (manufactured by JEOL Ltd.). From the peak area derived from each unit, the ratio (molar ratio) of the unit (a) and the unit (b): unit (c): unit (d) of the copolymer was calculated. The molar ratio indicates the ratio of the number of units present in the copolymer.

Figure 2022065445000039
Figure 2022065445000039

[コポリマーの溶解性の評価]
合成したコポリマーを秤量し、23℃の酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル(関東化学社製)に3.0質量%になるように溶解させ、目視で溶解性を確認し、以下基準で評価した。
○:溶液が透明であり、白濁や沈殿はない
△:溶液が白濁しているが、沈殿はない
×:溶液中に沈殿がみられる
[Evaluation of copolymer solubility]
The synthesized copolymer was weighed and dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) at 23 ° C. so as to be 3.0% by mass, and the solubility was visually confirmed and evaluated according to the following criteria.
◯: The solution is transparent and there is no white turbidity or precipitation △: The solution is turbid but there is no precipitation ×: Precipitation is observed in the solution

[レジスト評価用サンプルの作製]
合成したコポリマーを秤量し、23℃の酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル(関東化学社製)に3.0質量%になるように溶解させた。この溶液を、シリコンウエハー上に膜厚100nmになるようにスピンコートし、ホットプレートにて180℃で2分間加熱し、焼成した。焼成後のシリコンウエハーに電子ビーム描画装置ELS-F125(エリオニクス社製)を用いて加速電圧50kV、電流500pA(波長0.0053nm)の条件で電子線照射をし、潜像を描画した。その後、下記に示した工程を行い感度、解像度評価用サンプルを作製し、感度の評価を行った。
[Preparation of sample for resist evaluation]
The synthesized copolymer was weighed and dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) at 23 ° C. to a concentration of 3.0% by mass. This solution was spin-coated on a silicon wafer so as to have a film thickness of 100 nm, heated on a hot plate at 180 ° C. for 2 minutes, and fired. An electron beam drawing device ELS-F125 (manufactured by Elionix Inc.) was used to irradiate the fired silicon wafer with an electron beam under the conditions of an acceleration voltage of 50 kV and a current of 500 pA (wavelength 0.0053 nm) to draw a latent image. Then, the steps shown below were performed to prepare a sample for sensitivity and resolution evaluation, and the sensitivity was evaluated.

[感度評価]
ドーズ量をそれぞれ15μC/cm、30μC/cm、45μC/cm、60μC/cm、160μC/cmとし、レジスト膜上に線幅100nmであり、ライン:スペース比が1:1のラインアンドスペースの潜像を描画した。描画後のシリコンウエハーを23℃の酢酸ペンチル(東京化成社製)に浸漬し現像を行った。現像後、窒素ブローにて乾燥させることで、感度評価用サンプルを作製した。
ラインアンドスペース部の表面及び断面について、走査型電子顕微鏡(SEM)JSM7800F(日本電子製)を用いて、加速電圧5kV、エミッション電流86.0μA、倍率100,000倍の条件で観察し、感度を確認した。状態については、下記の評価基準で評価を行った。なお、45μC/cm以下のドーズ量にてラインアンドスペースのパターンが現像されていた場合を感度が良好であると評価した。
○:ラインアンドスペースのパターンが現像されている
×:ラインアンドスペースのパターンが現像されていない
[Sensitivity evaluation]
The dose amount is 15 μC / cm 2 , 30 μC / cm 2 , 45 μC / cm 2 , 60 μC / cm 2 , 160 μC / cm 2 , respectively, the line width is 100 nm on the resist film, and the line: space ratio is 1: 1. I drew a latent image of Andspace. The silicon wafer after drawing was immersed in amyl acetate (manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd.) at 23 ° C. for development. After development, it was dried with a nitrogen blow to prepare a sample for sensitivity evaluation.
The surface and cross section of the line-and-space portion were observed using a scanning electron microscope (SEM) JSM7800F (manufactured by JEOL Ltd.) under the conditions of an acceleration voltage of 5 kV, an emission current of 86.0 μA, and a magnification of 100,000 times, and the sensitivity was measured. confirmed. The condition was evaluated according to the following evaluation criteria. When the line-and-space pattern was developed with a dose amount of 45 μC / cm 2 or less, the sensitivity was evaluated as good.
○: Line and space pattern is developed ×: Line and space pattern is not developed

Figure 2022065445000040
Figure 2022065445000040

実施例で得られたコポリマーを用いてレジスト膜を形成した場合、レジスト膜の感度が高かった。 When the resist film was formed by using the copolymer obtained in the examples, the sensitivity of the resist film was high.

10 基板
40 レジスト膜
10 Substrate 40 Resist film

Claims (12)

下記一般式(101)で表される構造に由来する単位と、下記一般式(104)で表される構造に由来する単位とを含むポリマーを含有するレジスト材料;
Figure 2022065445000041
Figure 2022065445000042
一般式(101)中、Rは、それぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアシル基、置換基を有していてもよいアリル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアルキルシリル基を表し、複数あるRは同一であっても異なっていてよい;R11は、水素原子又は置換基を有していてもよいアルキル基を表す;Rは、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表し、Yは、単結合又は連結基を表す;
一般式(104)中、Xは、ハロゲン化アルキル基を表し、Rは、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表し、Yは、単結合又は連結基を表す。
A resist material containing a polymer containing a unit derived from the structure represented by the following general formula (101) and a unit derived from the structure represented by the following general formula (104);
Figure 2022065445000041
Figure 2022065445000042
In the general formula (101), R 1 may independently have a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an acyl group which may have a substituent, and a substituent. Represents an allyl group, an alkoxy group which may have a substituent or an alkylsilyl group which may have a substituent, and a plurality of R 1s may be the same or different; R 11 is hydrogen. Represents an alkyl group which may have an atom or a substituent; R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an alkyl halide group, and Y 1 is a single bond or a link. Represents a group;
In the general formula (104), X 3 represents an alkyl halide group, R 5 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an alkyl halide group, and Y 4 represents a single bond. Or represents a linking group.
前記ポリマーは、下記一般式(102)で表される構造に由来する単位をさらに含む請求項1に記載のレジスト材料;
Figure 2022065445000043
一般式(102)中、Xは、置換基を有していてもよいアルキル基(但し、置換基にハロゲン原子を含むものを除く)、置換基を有していてもよいアシル基又は置換基を有していてもよいアリル基を表す;Rは、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表し、Yは、単結合又は連結基を表す。
The resist material according to claim 1, wherein the polymer further contains a unit derived from the structure represented by the following general formula (102);
Figure 2022065445000043
In the general formula (102), X 1 is an alkyl group which may have a substituent (excluding those containing a halogen atom in the substituent), an acyl group which may have a substituent or a substituent. Represents an allyl group which may have a group; R 3 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an alkyl halide group, and Y 2 represents a single bond or a linking group. ..
前記ポリマーは、下記一般式(103)で表される構造に由来する単位をさらに含む請求項1又は2に記載のレジスト材料;
Figure 2022065445000044
一般式(103)中、Xは、置換基を有していてもよいアリール基を表す;Rは、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表し、Yは、単結合又は連結基を表す。
The resist material according to claim 1 or 2, wherein the polymer further contains a unit derived from the structure represented by the following general formula (103);
Figure 2022065445000044
In the general formula (103), X 2 represents an aryl group which may have a substituent; R 4 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an alkyl halide group. , Y 3 represent a single bond or a linking group.
前記ポリマーにおける前記一般式(104)で表される構造に由来する単位の含有量は、1~40モル%である、請求項1~3のいずれか1項に記載のレジスト材料。 The resist material according to any one of claims 1 to 3, wherein the content of the unit derived from the structure represented by the general formula (104) in the polymer is 1 to 40 mol%. 前記一般式(101)において、Rはフッ素原子、塩素原子又は臭素原子である請求項1~4のいずれか1項に記載のレジスト材料。 The resist material according to any one of claims 1 to 4, wherein R 2 is a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom in the general formula (101). 前記一般式(101)において、R11は水素原子である請求項1~5のいずれか1項に記載のレジスト材料。 The resist material according to any one of claims 1 to 5, wherein R 11 is a hydrogen atom in the general formula (101). 前記一般式(102)において、Rはフッ素原子、塩素原子又は臭素原子である請求項2~6のいずれか1項に記載のレジスト材料。 The resist material according to any one of claims 2 to 6, wherein R 3 is a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom in the general formula (102). 請求項1~7のいずれか1項に記載のレジスト材料から形成されるレジスト膜。 A resist film formed from the resist material according to any one of claims 1 to 7. 請求項1~7のいずれか1項に記載のレジスト材料を基板上に塗布し、レジスト膜を形成する工程と、
露光工程と、
現像工程と、を含むパターン形成方法。
A step of applying the resist material according to any one of claims 1 to 7 onto a substrate to form a resist film, and
The exposure process and
A development process and a pattern forming method including.
前記現像工程の前に金属導入工程をさらに含む、請求項9に記載のパターン形成方法。 The pattern forming method according to claim 9, further comprising a metal introduction step before the developing step. 前記露光工程では、波長が15nm以下の電磁波を前記レジスト膜に照射する、請求項9又は10に記載のパターン形成方法。 The pattern forming method according to claim 9 or 10, wherein in the exposure step, the resist film is irradiated with an electromagnetic wave having a wavelength of 15 nm or less. 前記現像工程で使用される現像液は、エステル系化合物、ケトン系化合物及びアルコール系化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項9~11のいずれか1項に記載のパターン形成方法。 The pattern forming according to any one of claims 9 to 11, wherein the developing solution used in the developing step contains at least one selected from the group consisting of an ester compound, a ketone compound and an alcohol compound. Method.
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