JP2023003342A - Resist pattern forming method - Google Patents

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JP2023003342A JP2021104458A JP2021104458A JP2023003342A JP 2023003342 A JP2023003342 A JP 2023003342A JP 2021104458 A JP2021104458 A JP 2021104458A JP 2021104458 A JP2021104458 A JP 2021104458A JP 2023003342 A JP2023003342 A JP 2023003342A
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Abstract

To provide a resist pattern forming method capable of forming a resist pattern with little loss of a resist pattern top and high contrast.SOLUTION: The resist pattern forming method comprises: forming a resist film using a positive resist composition which contains a main chain scission-type copolymer A containing a fluorine substituent, a main chain scission-type copolymer B containing a fluorine substituent, and a solvent and in which the difference between the surface free energy of the copolymer A and the surface free energy of the copolymer B is 4 mJ/m2 or more; exposing the resist film; and developing the exposed resist film using a developer containing at least a solvent having a solubility parameter of 8 (cal/cm3)1/2 or less.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、レジストパターン形成方法に関し、特には、ポジ型レジスト組成物を用いたレジストパターン形成方法に関するものである。 The present invention relates to a method of forming a resist pattern, and more particularly to a method of forming a resist pattern using a positive resist composition.

従来、半導体製造等の分野において、電子線などの電離放射線や紫外線などの短波長の光(以下、電離放射線と短波長の光とを合わせて「電離放射線等」と称することがある。)の照射により主鎖が切断されて現像液に対する溶解性が増大する重合体が、主鎖切断型のポジ型レジストとして使用されている。 Conventionally, in fields such as semiconductor manufacturing, ionizing radiation such as electron beams and short-wavelength light such as ultraviolet rays (hereinafter, ionizing radiation and short-wavelength light may be collectively referred to as "ionizing radiation, etc."). Polymers whose main chains are cleaved by irradiation to increase their solubility in developers have been used as positive resists of the main chain scission type.

そして、例えば特許文献1には、電離放射線等に対する感度及び耐熱性に優れる主鎖切断型のポジ型レジストとして、α-クロロアクリル酸-1-フェニル-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル単位と、α-メチルスチレン単位とを含有する共重合体よりなるポジ型レジストを含むポジ型レジスト組成物が開示されている。 For example, in Patent Document 1, α-chloroacrylate-1-phenyl-1-trifluoromethyl-2,2,2 is disclosed as a main chain scission type positive resist excellent in sensitivity to ionizing radiation and heat resistance. A positive resist composition comprising a positive resist comprising a copolymer containing -trifluoroethyl units and α-methylstyrene units is disclosed.

特開2018-154754号公報JP 2018-154754 A

しかし、上記従来のポジ型レジスト組成物を用いて形成されたレジストパターンには、レジストパターントップの減り(トップロス)を少なくするとともに、レジストパターンのコントラストを高めるという点において改善の余地があった。 However, the resist pattern formed using the conventional positive resist composition has room for improvement in terms of reducing the top loss of the resist pattern and increasing the contrast of the resist pattern. .

そこで、本発明は、レジストパターントップの減りが少なく、かつ、コントラストの高いレジストパターンを形成可能なレジストパターンの形成方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method of forming a resist pattern that can form a high-contrast resist pattern with less decrease in the top of the resist pattern.

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を行った。そして、本発明者は、ポジ型レジストとして2種類の所定の共重合体を含むポジ型レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成するとともに、露光されたレジスト膜を現像する際に、所定の現像液を用いて現像を行なえば、レジストパターントップの減りが少なく、かつ、コントラストの高いレジストパターンを形成できることを新たに見出し、本発明を完成させた。 The inventor of the present invention has made intensive studies in order to achieve the above object. Then, the present inventors formed a resist film using a positive resist composition containing two kinds of predetermined copolymers as a positive resist, and when developing the exposed resist film, a predetermined development The present inventors have newly found that a resist pattern with a high contrast can be formed with little decrease in the top of the resist pattern by performing development using a liquid, and have completed the present invention.

すなわち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明のレジストパターン形成方法は、フッ素置換基を含む主鎖切断型の共重合体Aと、フッ素置換基を含む主鎖切断型の共重合体Bと、溶剤とを含み、かつ、前記共重合体Aの表面自由エネルギーと、前記共重合体Bの表面の自由エネルギーの差が4mJ/m以上であるポジ型レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、前記レジスト膜を露光する露光工程と、露光された前記レジスト膜を、溶解パラメータが8(cal/cm1/2以下である溶剤を少なくとも含む現像液を用いて現像する現像工程と、を含むことを特徴とする。このように、表面自由エネルギーの差が4mJ/m以上である共重合体Aと共重合体Bとを含むポジ型レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成し、レジスト膜を露光した後、露光されたレジスト膜を、溶解パラメータが8(cal/cm1/2以下である溶剤を少なくとも含む現像液を用いて現像すれば、レジストパターントップの減りが少なく、かつ、コントラストの高いレジストパターンを形成することができる。
なお、本発明において、共重合体が「主鎖切断型である」とは、共重合体に対して電子線や極端紫外線(EUV)などの電離放射線等を照射した場合に、共重合体の主鎖が切断される性質を有することを意味する。
また、本発明において、「表面自由エネルギー」及び「溶解パラメータ」(以下、「SP値」ともいう。)は、本明細書の実施例に記載の方法を用いて算出することができる。
That is, an object of the present invention is to advantageously solve the above problems, and a resist pattern forming method of the present invention comprises a main chain scission type copolymer A containing a fluorine and a solvent, and the difference between the surface free energy of the copolymer A and the surface free energy of the copolymer B is 4 mJ / m 2 or more a resist film forming step of forming a resist film using a certain positive resist composition; an exposure step of exposing the resist film ; and a developing step of developing with a developer containing at least a solvent of 2 or less. Thus, after forming a resist film using a positive resist composition containing copolymer A and copolymer B having a surface free energy difference of 4 mJ/m 2 or more and exposing the resist film, If the exposed resist film is developed using a developer containing at least a solvent having a solubility parameter of 8 (cal/cm 3 ) 1/2 or less, the resist pattern top is less reduced and the contrast is high. Patterns can be formed.
In the present invention, the term "main chain scission type" means that when the copolymer is irradiated with ionizing radiation such as an electron beam or extreme ultraviolet (EUV), the copolymer It means having the property that the main chain is cut.
In addition, in the present invention, the "surface free energy" and "solubility parameter" (hereinafter also referred to as "SP value") can be calculated using the methods described in the examples of the present specification.

ここで、本発明のレジストパターン形成方法は、前記共重合体Aが、下記式(I):

Figure 2023003342000001
〔式(I)中、Lは、フッ素原子を有する2価の連結基であり、Arは、置換基を有していてもよい芳香環基である。〕で表される単量体単位(I)と、
下記式(II):
Figure 2023003342000002
〔式(II)中、Rは、アルキル基であり、Rは、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、カルボキシル基又はハロゲン化カルボキシル基であり、Rは、水素原子、非置換のアルキル基又はフッ素原子で置換されたアルキル基であり、p及びqは、0以上5以下の整数であり、p+q=5である。〕で表される単量体単位(II)と、を有することが好ましい。単量体単位(I)と単量体単位(II)とを有する共重合体Aを用いれば、レジストパターンのコントラストを更に高めることができる。
なお、本発明において、「置換基を有していてもよい」とは、「無置換の、又は、置換基を有する」を意味する。 Here, in the resist pattern forming method of the present invention, the copolymer A is represented by the following formula (I):
Figure 2023003342000001
[In the formula (I), L is a divalent linking group having a fluorine atom, and Ar is an aromatic ring group optionally having a substituent. ] A monomeric unit (I) represented by
Formula (II) below:
Figure 2023003342000002
[In formula (II), R 1 is an alkyl group, R 2 is a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, a carboxyl group, or a halogenated carboxyl group, and R 3 is It is a hydrogen atom, an unsubstituted alkyl group, or an alkyl group substituted with a fluorine atom, p and q are integers of 0 or more and 5 or less, and p+q=5. ] and a monomer unit (II) represented by The contrast of the resist pattern can be further enhanced by using the copolymer A containing the monomer unit (I) and the monomer unit (II).
In the present invention, "optionally having a substituent" means "unsubstituted or having a substituent".

また、本発明のレジストパターン形成方法は、前記共重合体Bが、下記式(III):

Figure 2023003342000003
〔式(III)中、Rは、フッ素原子の数が5以上7以下の有機基である。〕で表される単量体単位(III)と、
下記式(IV):
Figure 2023003342000004
〔式(IV)中、Rは、アルキル基であり、Rは、水素原子、フッ素原子、非置換のアルキル基又はフッ素原子で置換されたアルキル基であり、Rは、水素原子、非置換のアルキル基又はフッ素原子で置換されたアルキル基であり、p及びqは、0以上5以下の整数であり、p+q=5である。〕で表される単量体(IV)と、を有することが好ましい。単量体単位(III)と単量体単位(IV)とを有する共重合体Bを用いれば、レジストパターンのコントラストを一層高めることができる。 Further, in the resist pattern forming method of the present invention, the copolymer B is represented by the following formula (III):
Figure 2023003342000003
[In the formula (III), R 1 is an organic group having 5 or more and 7 or less fluorine atoms. ] A monomeric unit (III) represented by
Formula (IV) below:
Figure 2023003342000004
[In formula (IV), R 1 is an alkyl group, R 2 is a hydrogen atom, a fluorine atom, an unsubstituted alkyl group or a fluorine atom-substituted alkyl group, R 3 is a hydrogen atom, It is an unsubstituted alkyl group or an alkyl group substituted with a fluorine atom, p and q are integers from 0 to 5, and p+q=5. ] and a monomer (IV) represented by The contrast of the resist pattern can be further enhanced by using the copolymer B having the monomer unit (III) and the monomer unit (IV).

さらに、本発明のレジストパターン形成方法において、前記現像工程は、前記溶解パラメータが8(cal/cm1/2以下である溶剤を現像液(1)として用いて現像する処理(1)と、前記現像液(1)とは異なる現像液(2)を用いて現像する処理(2)とを含み、前記処理(1)及び前記処理(2)をこの順に行うことが好ましい。現像工程において、処理(1)として、溶解パラメータが8(cal/cm1/2以下である溶剤を現像液(1)として用いて現像し、次いで、処理(2)として、現像液(1)とは異なる現像液(2)を用いて現像すれば、レジストパターントップの減りがより少なく、かつ、コントラストのより高いレジストパターンを効率的に形成することができる。 Further, in the method of forming a resist pattern of the present invention, the developing step includes a treatment (1) in which a solvent having a solubility parameter of 8 (cal/cm 3 ) 1/2 or less is used as a developer (1) for development. , and a process (2) of developing with a developer (2) different from the developer (1), and the processes (1) and (2) are preferably performed in this order. In the development step, as processing (1), development is performed using a solvent having a solubility parameter of 8 (cal/cm 3 ) 1/2 or less as developer (1), and then as processing (2), developer ( If the developer (2) different from 1) is used for development, it is possible to efficiently form a resist pattern with a higher contrast while reducing the reduction of the top of the resist pattern.

また、本発明のレジストパターン形成方法において、前記現像液(1)は炭化水素系溶剤であることが好ましい。現像液(1)として炭化水素系溶剤を用いれば、レジストパターンのコントラストを更に高めることができる。 Moreover, in the resist pattern forming method of the present invention, the developer (1) is preferably a hydrocarbon solvent. If a hydrocarbon solvent is used as the developer (1), the contrast of the resist pattern can be further enhanced.

また、本発明のレジストパターン形成方法において、前記現像液(2)はアルコール系溶剤であることが好ましい。現像液(2)としてアルコール系溶剤を用いれば、レジストパターンのコントラストを更に一層高めることができる Moreover, in the resist pattern forming method of the present invention, the developer (2) is preferably an alcohol solvent. If an alcohol-based solvent is used as the developer (2), the contrast of the resist pattern can be further enhanced.

本発明によれば、レジストパターントップの減りが少なく、かつ、コントラストの高いレジストパターンを形成することができる。 According to the present invention, it is possible to form a high-contrast resist pattern with less decrease in the resist pattern top.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明のレジストパターン形成方法は、電子線及びEUVなどの電離放射線等を用いてレジストパターンを形成する方法である。本発明のレジストパターン形成方法は、特に限定されることなく、例えば、半導体、フォトマスク、モールドなどの製造プロセスにおいてレジストパターンを形成する際に用いることができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The resist pattern forming method of the present invention is a method of forming a resist pattern using ionizing radiation such as an electron beam and EUV. The resist pattern forming method of the present invention is not particularly limited, and can be used, for example, when forming a resist pattern in the manufacturing process of semiconductors, photomasks, molds, and the like.

(レジストパターン形成方法)
本発明のレジストパターン形成方法は、以下に詳述する所定のポジ型レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成する工程(レジスト膜形成工程)と、レジスト膜を露光する工程(露光工程)と、露光されたレジスト膜を以下に詳述する所定の現像液を用いて現像する工程(現像工程)とを含む。
(Resist pattern forming method)
The method for forming a resist pattern of the present invention includes a step of forming a resist film using a predetermined positive resist composition described in detail below (resist film forming step), a step of exposing the resist film (exposure step), and a step of developing the exposed resist film using a predetermined developer described in detail below (development step).

なお、本発明のレジストパターン形成方法は、上述したレジスト膜形成工程、露光工程及び現像工程以外の工程を更に含んでいてもよい。具体的には、本発明のレジストパターン形成方法は、レジスト膜形成工程の前に、レジスト膜が形成される基板上に下層膜を形成する工程(下層膜形成工程)を含んでいてもよい。また、本発明のレジストパターン形成方法は、露光工程と現像工程との間に、露光されたレジスト膜を加熱する工程(ポスト露光ベーク工程)を含んでいてもよい。また、本発明のレジストパターン形成方法は、現像工程の後に、現像液を除去する工程(リンス工程)を更に含んでいてもよい。そして、本発明のレジストパターン形成方法によりレジストパターンを形成した後には、下層膜及び/又は基板をエッチングする工程(エッチング工程)を更に含んでいてもよい。 The resist pattern forming method of the present invention may further include steps other than the resist film forming step, exposure step and developing step described above. Specifically, the resist pattern forming method of the present invention may include, before the resist film forming step, a step of forming an underlayer film on the substrate on which the resist film is to be formed (underlayer film forming step). Moreover, the resist pattern forming method of the present invention may include a step of heating the exposed resist film (post-exposure bake step) between the exposure step and the development step. Moreover, the resist pattern forming method of the present invention may further include a step of removing the developer (rinsing step) after the developing step. After forming the resist pattern by the method of forming a resist pattern of the present invention, the method may further include a step of etching the underlying film and/or the substrate (etching step).

そして、本発明のレジストパターン形成方法は、所定の共重合体を含むポジ型レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成し、現像工程において、所定の現像液を用いて現像することにより、レジストパターントップの減りが少なく、かつ、コントラストの高いレジストパターンを形成することができる。
以下、本発明のレジストパターン形成方法における各工程について、順番に説明する。
Then, in the method of forming a resist pattern of the present invention, a resist film is formed using a positive resist composition containing a predetermined copolymer, and in the developing step, the resist pattern is formed by developing using a predetermined developer. It is possible to form a resist pattern with little top reduction and high contrast.
Each step in the resist pattern forming method of the present invention will be described below in order.

<下層膜形成工程>
レジスト膜形成工程の前に任意に実施し得る下層膜形成工程では、基板上に下層膜を形成する。基板上に下層膜を設けることで、基板の表面が疎水化される。これにより、基板とレジスト膜との親和性を高くして、基板とレジスト膜との密着性を高めることができる。下層膜は、無機系の下層膜であってもよく、有機系の下層膜であってもよい。
<Lower layer film forming process>
In the lower layer film forming step that can optionally be performed before the resist film forming step, an lower layer film is formed on the substrate. By providing the underlayer film on the substrate, the surface of the substrate is made hydrophobic. As a result, the affinity between the substrate and the resist film can be enhanced, and the adhesion between the substrate and the resist film can be enhanced. The underlayer film may be an inorganic underlayer film or an organic underlayer film.

-基板-
ここで、基板としては、特に限定されることなく、プリント基板の製造等に用いられる、絶縁層と、絶縁層上に設けられた銅箔とを有する基板;及び、基板上に遮光層が形成されてなるマスクブランクスなどを用いることができる。
-substrate-
Here, the substrate is not particularly limited, and a substrate having an insulating layer and a copper foil provided on the insulating layer, which is used for manufacturing a printed circuit board, and a light shielding layer formed on the substrate. Mask blanks or the like formed by the coating can be used.

基板の材質としては、例えば、金属(シリコン、銅、クロム、鉄、アルミニウム等)、ガラス、酸化チタン、二酸化ケイ素(SiO)、シリカ、マイカ等の無機物;SiN等の窒化物;SiON等の酸化窒化物;アクリル、ポリスチレン、セルロース、セルロースアセテート、フェノール樹脂等の有機物等が挙げられる。中でも、基板の材質として金属が好ましい。基板として例えばシリコン基板、二酸化ケイ素基板または銅基板、好ましくはシリコン基板または二酸化ケイ素基板を用いることで、シリンダー構造の構造体を形成することができる。 Materials for the substrate include, for example, metals (silicon, copper, chromium, iron, aluminum, etc.), glass, titanium oxide, silicon dioxide (SiO 2 ), silica, inorganic substances such as mica; nitrides such as SiN; Oxynitrides; organic substances such as acryl, polystyrene, cellulose, cellulose acetate, and phenolic resins; Among them, metal is preferable as the material of the substrate. By using a substrate such as a silicon substrate, a silicon dioxide substrate or a copper substrate, preferably a silicon substrate or a silicon dioxide substrate, a structure with a cylindrical structure can be formed.

また、基板の大きさ及び形状は特に限定されるものではない。なお、基板の表面は平滑であってもよく、曲面や凹凸形状を有していてもよく、薄片形状などの基板であってもよい。 Also, the size and shape of the substrate are not particularly limited. The surface of the substrate may be smooth, curved, uneven, or flake-shaped.

さらに、基板の表面には、必要に応じて表面処理が施されていてもよい。例えば基板の表層に水酸基を有する基板の場合、水酸基と反応可能なシラン系カップリンク剤を用いて基板の表面処理を行うことができる。これにより、基板の表層を親水性から疎水性に変化させて、基板と下層膜、あるいは基板とレジスト層との密着性を高めることができる。この際、シラン系カップリング剤としては特に限定されないが、ヘキサメチルジシラザンが好ましい。 Furthermore, the surface of the substrate may be surface-treated as necessary. For example, in the case of a substrate having hydroxyl groups on its surface layer, the surface of the substrate can be treated using a silane-based coupling agent capable of reacting with hydroxyl groups. As a result, the surface layer of the substrate can be changed from hydrophilic to hydrophobic, and the adhesion between the substrate and the underlying film or between the substrate and the resist layer can be enhanced. At this time, the silane-based coupling agent is not particularly limited, but hexamethyldisilazane is preferable.

そして、基板上に設けられる無機系の下層膜は、例えば、基板上に無機系材料を塗布し、焼成等を行うことにより形成することができる。無機系材料としては、例えば、シリコン系材料等が挙げられる。 The inorganic underlayer film provided on the substrate can be formed, for example, by coating an inorganic material on the substrate and performing baking or the like. Examples of inorganic materials include silicon-based materials.

また、基板上に設けられる有機系の下層膜は、例えば、基板上に有機系材料を塗布して塗膜を形成し、乾燥させることにより形成することができる。有機系材料としては、光や電子線に対する感受性を有するものに限定されず、例えば半導体分野及び液晶分野等で一般的に使用されるレジスト材料や樹脂材料を用いることができる。中でも、有機系材料としては、エッチング、特にドライエッチング可能な有機系の下層膜を形成可能な材料であることが好ましい。このような有機系材料であれば、レジスト膜を加工して形成されるパターンを用いて有機系の下層膜をエッチングすることにより、パターンを下層膜へ転写して、下層膜のパターンを形成することができる。中でも、有機系材料としては、酸素プラズマエッチング等のエッチングが可能な有機系の下層膜を形成できる材料が好ましい。有機系の下層膜の形成に用いる有機系材料としては、例えば、Brewer Science社のAL412等が挙げられる。 Further, the organic underlayer film provided on the substrate can be formed, for example, by coating an organic material on the substrate to form a coating film and drying the coating film. The organic materials are not limited to those sensitive to light or electron beams, and for example, resist materials and resin materials commonly used in the fields of semiconductors and liquid crystals can be used. Among them, the organic material is preferably a material capable of forming an organic underlayer film that can be etched, particularly dry-etched. In the case of such an organic material, a pattern formed by processing a resist film is used to etch an organic underlying film, thereby transferring the pattern to the underlying film to form a pattern of the underlying film. be able to. Among them, as the organic material, a material capable of forming an organic underlayer film that can be etched by oxygen plasma etching or the like is preferable. Examples of the organic material used for forming the organic underlayer film include AL412 manufactured by Brewer Science.

上述した有機系材料の塗布は、スピンコート又はスピンナー等を用いた従来公知の方法により行うことができる。また、塗膜を乾燥させる方法としては、有機系材料に含まれる溶媒を揮発させることができるものであればよく、例えばベークする方法等が挙げられる。その際、ベーク条件は特に限定されないが、ベーク温度は80℃以上300℃以下であることが好ましく、200℃以上300℃以下であることがより好ましい。また、ベーク時間は30秒以上であることが好ましく、60秒以上であることがより好ましく、500秒以下であることが好ましく、400秒以下であることがより好ましく、300秒以下であることが更に好ましく、180秒以下であることが特に好ましい。そして、塗膜の乾燥後における下層膜の厚さは特に限定されないが、10nm以上100nm以下であることが好ましい。 The application of the organic material described above can be performed by a conventionally known method using spin coating, a spinner, or the like. Moreover, as a method for drying the coating film, any method can be used as long as the solvent contained in the organic material can be volatilized, and examples thereof include a baking method. At that time, the baking conditions are not particularly limited, but the baking temperature is preferably 80° C. or higher and 300° C. or lower, and more preferably 200° C. or higher and 300° C. or lower. The baking time is preferably 30 seconds or longer, more preferably 60 seconds or longer, preferably 500 seconds or shorter, more preferably 400 seconds or shorter, and 300 seconds or shorter. More preferably, it is particularly preferably 180 seconds or less. Although the thickness of the underlayer film after drying the coating film is not particularly limited, it is preferably 10 nm or more and 100 nm or less.

<レジスト膜形成工程>
レジスト膜形成工程では、レジストパターンを利用して加工される基板上(下層膜を形成した場合には下層膜の上)に、本発明のレジストパターン形成方法で用いる所定のポジ型レジスト組成物を塗布し、塗布したポジ型レジスト組成物を乾燥させてレジスト膜を形成する。なお、レジスト膜形成工程において用いる基板としては、特に限定されず、例えば、<下層膜形成工程>にて説明した基板を用いることができる。
<Resist film forming process>
In the resist film forming step, a predetermined positive resist composition used in the method of forming a resist pattern of the present invention is applied onto a substrate to be processed using a resist pattern (on the underlying film when the underlying film is formed). A resist film is formed by coating and drying the coated positive resist composition. The substrate used in the resist film forming step is not particularly limited, and for example, the substrate described in <Lower layer film forming step> can be used.

[ポジ型レジスト組成物]
そして、レジスト膜形成工程で用いるポジ型レジスト組成物は、共重合体Aと、共重合体Bと、溶剤とを含み、任意に、ポジ型レジスト組成物に配合され得る既知の添加剤を更に含有する。
なお、ポジ型レジスト組成物は、重量平均分子量(Mw)が1000未満の成分を実質的に含まないことが好ましく、具体的には、ポジ型レジスト組成物中の重量平均分子量(Mw)が1000未満の成分の含有割合は0.05質量%未満であることが好ましく、0.01質量%未満であることがより好ましく、0.001質量%未満であることが更に好ましい。
[Positive resist composition]
Then, the positive resist composition used in the resist film forming step contains a copolymer A, a copolymer B, and a solvent, and optionally further contains known additives that can be incorporated into the positive resist composition. contains.
The positive resist composition preferably does not substantially contain components having a weight average molecular weight (Mw) of less than 1,000. is preferably less than 0.05% by mass, more preferably less than 0.01% by mass, and even more preferably less than 0.001% by mass.

〔共重合体A〕
ポジ型レジスト組成物に含まれる共重合体Aは、フッ素置換基を含む主鎖切断型の共重合体である。なお、フッ素置換基は、フッ素原子を有する置換基であれば特に限定されるものではない。
[Copolymer A]
Copolymer A contained in the positive resist composition is a main chain scission type copolymer containing fluorine substituents. In addition, the fluorine substituent is not particularly limited as long as it is a substituent having a fluorine atom.

〔共重合体Aの表面自由エネルギー〕
ここで、共重合体Aの表面自由エネルギーは、28mJ/m以上であることが好ましく、29mJ/m以上であることがより好ましく、30mJ/m以上であることが更に好ましく、35mJ/m以下であることが好ましく、34mJ/m以下であることがより好ましく、33mJ/m以下であることが更に好ましい。
[Surface free energy of copolymer A]
Here, the surface free energy of copolymer A is preferably 28 mJ/m 2 or more, more preferably 29 mJ/m 2 or more, still more preferably 30 mJ/m 2 or more, and 35 mJ/m 2 or more. It is preferably m 2 or less, more preferably 34 mJ/m 2 or less, and even more preferably 33 mJ/m 2 or less.

そして、共重合体Aは、レジストパターンのコントラストを更に高める観点から、下記式(I):

Figure 2023003342000005
〔式(I)中、Lは、フッ素原子を有する2価の連結基であり、Arは、置換基を有していてもよい芳香環基である。〕で表される単量体単位(I)と、
下記式(II):
Figure 2023003342000006
〔式(II)中、Rは、アルキル基であり、Rは、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、カルボキシル基又はハロゲン化カルボキシル基であり、Rは、水素原子、非置換のアルキル基又はフッ素原子で置換されたアルキル基であり、p及びqは、0以上5以下の整数であり、p+q=5である。〕で表される単量体単位(II)と、を有することが好ましい。 From the viewpoint of further increasing the contrast of the resist pattern, the copolymer A has the following formula (I):
Figure 2023003342000005
[In the formula (I), L is a divalent linking group having a fluorine atom, and Ar is an aromatic ring group optionally having a substituent. ] A monomeric unit (I) represented by
Formula (II) below:
Figure 2023003342000006
[In formula (II), R 1 is an alkyl group, R 2 is a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, a carboxyl group, or a halogenated carboxyl group, and R 3 is It is a hydrogen atom, an unsubstituted alkyl group, or an alkyl group substituted with a fluorine atom, p and q are integers of 0 or more and 5 or less, and p+q=5. ] and a monomer unit (II) represented by

なお、共重合体Aは、単量体単位(I)及び単量体単位(II)以外の任意の単量体単位を含んでいてもよいが、共重合体Aを構成する全単量体単位中で単量体単位(I)及び単量体単位(II)が占める割合は、合計で90mol%以上であることが好ましく、100mol%である(すなわち、共重合体Aは単量体単位(I)及び単量体単位(II)のみを含む)ことがより好ましい。 Incidentally, the copolymer A may contain any monomer unit other than the monomer unit (I) and the monomer unit (II), but all the monomers constituting the copolymer A The ratio of the monomer units (I) and the monomer units (II) in the units is preferably 90 mol% or more in total, and is 100 mol% (that is, the copolymer A contains the monomer units (I) and the monomeric unit (II) only) is more preferred.

そして、共重合体Aは、単量体単位(I)及び単量体単位(II)を含んでいるので、電子線等が照射されると、主鎖が切断されて低分子量化する。 Since the copolymer A contains the monomer unit (I) and the monomer unit (II), when it is irradiated with an electron beam or the like, the main chain is cut and the molecular weight is reduced.

-単量体単位(I)-
ここで、単量体単位(I)は、下記式(a):

Figure 2023003342000007
〔式(a)中、L及びArは、式(I)と同様である。〕で表される単量体(a)に由来する構造単位である。 -Monomer unit (I)-
Here, the monomeric unit (I) is represented by the following formula (a):
Figure 2023003342000007
[In Formula (a), L and Ar are the same as in Formula (I). ] is a structural unit derived from the monomer (a) represented by

そして、式(I)及び式(a)中のLを構成し得る、フッ素原子を有する2価の連結基としては、例えば、フッ素原子を有する炭素数1~5の2価の鎖状アルキル基などが挙げられる。 As the divalent linking group having a fluorine atom, which can constitute L in the formula (I) and the formula (a), for example, a divalent chain alkyl group having 1 to 5 carbon atoms and having a fluorine atom etc.

また、式(I)及び式(a)中のArとしては、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環基及び置換基を有していてもよい芳香族複素環基が挙げられる。 Ar in formula (I) and formula (a) includes an optionally substituted aromatic hydrocarbon ring group and an optionally substituted aromatic heterocyclic group. .

そして、芳香族炭化水素環基としては、特に限定されることなく、例えば、ベンゼン環基、ビフェニル環基、ナフタレン環基、アズレン環基、アントラセン環基、フェナントレン環基、ピレン環基、クリセン環基、ナフタセン環基、トリフェニレン環基、o-テルフェニル環基、m-テルフェニル環基、p-テルフェニル環基、アセナフテン環基、コロネン環基、フルオレン環基、フルオラントレン環基、ペンタセン環基、ペリレン環基、ペンタフェン環基、ピセン環基、ピラントレン環基などが挙げられる。 The aromatic hydrocarbon ring group is not particularly limited, and examples thereof include a benzene ring group, a biphenyl ring group, a naphthalene ring group, an azulene ring group, an anthracene ring group, a phenanthrene ring group, a pyrene ring group, and a chrysene ring group. group, naphthacene ring group, triphenylene ring group, o-terphenyl ring group, m-terphenyl ring group, p-terphenyl ring group, acenaphthene ring group, coronene ring group, fluorene ring group, fluoranthrene ring group, pentacene A ring group, a perylene ring group, a pentaphen ring group, a picene ring group, a pyrantrene ring group, and the like can be mentioned.

また、芳香族複素環基としては、特に限定されることなく、例えば、フラン環基、チオフェン環基、ピリジン環基、ピリダジン環基、ピリミジン環基、ピラジン環基、トリアジン環基、オキサジアゾール環基、トリアゾール環基、イミダゾール環基、ピラゾール環基、チアゾール環基、インドール環基、ベンゾイミダゾール環基、ベンゾチアゾール環基、ベンゾオキサゾール環基、キノキサリン環基、キナゾリン環基、フタラジン環基、ベンゾフラン環基、ジベンゾフラン環基、ベンゾチオフェン環基、ジベンゾチオフェン環基、カルバゾール環基等が挙げられる。 In addition, the aromatic heterocyclic group is not particularly limited, and examples thereof include a furan ring group, a thiophene ring group, a pyridine ring group, a pyridazine ring group, a pyrimidine ring group, a pyrazine ring group, a triazine ring group, and an oxadiazole. ring group, triazole ring group, imidazole ring group, pyrazole ring group, thiazole ring group, indole ring group, benzimidazole ring group, benzothiazole ring group, benzoxazole ring group, quinoxaline ring group, quinazoline ring group, phthalazine ring group, A benzofuran ring group, a dibenzofuran ring group, a benzothiophene ring group, a dibenzothiophene ring group, a carbazole ring group, and the like can be mentioned.

さらに、Arが有し得る置換基としては、特に限定されることなく、例えば、アルキル基、フッ素原子及びフルオロアルキル基が挙げられる。そして、Arが有し得る置換基としてのアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、イソブチル基などの炭素数1~6の鎖状アルキル基が挙げられる。また、Arが有し得る置換基としてのフルオロアルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基、ペンタフルオロプロピル基などの炭素数1~5のフルオロアルキル基が挙げられる。 Furthermore, the substituent that Ar may have is not particularly limited, and examples thereof include an alkyl group, a fluorine atom and a fluoroalkyl group. Examples of the alkyl group as the substituent that Ar may have include chain alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, propyl group, n-butyl group and isobutyl group. Further, the fluoroalkyl group as a substituent that Ar may have includes, for example, a fluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms such as a trifluoromethyl group, a trifluoroethyl group, and a pentafluoropropyl group.

中でも、電子線等に対する感度を十分に向上させる観点からは、式(I)及び式(a)中のArとしては、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環基が好ましく、非置換の芳香族炭化水素環基がより好ましく、ベンゼン環基(フェニル基)が更に好ましい。 Among them, from the viewpoint of sufficiently improving the sensitivity to electron beams and the like, Ar in the formula (I) and the formula (a) is preferably an aromatic hydrocarbon ring group optionally having a substituent. A substituted aromatic hydrocarbon ring group is more preferred, and a benzene ring group (phenyl group) is even more preferred.

そして、電子線等に対する感度を十分に向上させる観点からは、上述した式(I)で表される単量体単位(I)を形成し得る、上述した式(a)で表される単量体(a)としては、α-クロロアクリル酸-1-フェニル-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル(ACAFPh)及びα-クロロアクリル酸-1-(4-メトキシフェニル)-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル(ACAFPhOMe)が好ましく、α-クロロアクリル酸-1-フェニル-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチルがより好ましい。すなわち、共重合体Aは、α-クロロアクリル酸-1-フェニル-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル単位及びα-クロロアクリル酸-1-(4-メトキシフェニル)-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル単位の少なくとも一方を有することが好ましく、α-クロロアクリル酸-1-フェニル-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル単位を有することがより好ましい。 Then, from the viewpoint of sufficiently improving the sensitivity to electron beams, etc., the monomer represented by the above formula (a) that can form the monomer unit (I) represented by the above formula (I) As the body (a), α-chloroacrylate-1-phenyl-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl (ACAFPh) and α-chloroacrylate-1-(4-methoxyphenyl) -1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl (ACAFPhOMe) is preferred, and α-chloroacrylate-1-phenyl-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl is more preferred . That is, copolymer A contains α-chloroacrylate-1-phenyl-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl units and α-chloroacrylate-1-(4-methoxyphenyl)- It preferably has at least one of 1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl units, and α-chloroacrylate-1-phenyl-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl It is more preferable to have units.

なお、共重合体Aを構成する全単量体単位中の単量体単位(I)の割合は、特に限定されることなく、例えば30mоl%以上70mоl%以下とすることができる。 In addition, the ratio of the monomer unit (I) in the total monomer units constituting the copolymer A is not particularly limited, and can be, for example, 30 mol % or more and 70 mol % or less.

また、単量体単位(II)は、下記式(b):

Figure 2023003342000008
〔式(b)中、R~R、並びに、p及びqは、式(II)と同様である。〕で表される単量体(b)に由来する構造単位である。 Further, the monomer unit (II) has the following formula (b):
Figure 2023003342000008
[In formula (b), R 1 to R 3 , p and q are the same as in formula (II). ] is a structural unit derived from the monomer (b) represented by

ここで、式(II)及び式(b)中のR,Rを構成し得るアルキル基としては、特に限定されることなく、例えば非置換の炭素数1~5のアルキル基が挙げられる。中でも、R、Rを構成し得るアルキル基としては、メチル基又はエチル基が好ましい。 Here, the alkyl group that can constitute R 1 and R 2 in formula (II) and formula (b) is not particularly limited, and examples thereof include unsubstituted alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms. . Among them, the alkyl group that can constitute R 1 and R 2 is preferably a methyl group or an ethyl group.

また、式(II)及び式(b)中のRを構成し得るハロゲン原子としては、特に限定されることなく、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。中でも、ハロゲン原子としては、フッ素原子が好ましい。 Moreover, the halogen atom that can constitute R 2 in the formulas (II) and (b) is not particularly limited, and includes a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like. Among them, a fluorine atom is preferable as the halogen atom.

さらに、式(II)及び式(b)中のRを構成し得るハロゲン化アルキル基としては、特に限定されることなく、例えば炭素数1~5のフルオロアルキル基が挙げられる。中でも、ハロゲン化アルキル基としては、炭素数1~5のパーフルオロアルキル基が好ましく、トリフルオロメチル基がより好ましい。 Further, the halogenated alkyl group that can constitute R 2 in formula (II) and formula (b) is not particularly limited and includes, for example, a fluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Among them, the halogenated alkyl group is preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a trifluoromethyl group.

さらに、式(II)及び式(b)中のRを構成し得るハロゲン化カルボキシル基としては、特に限定されることなく、例えば塩化カルボキシル基(-C(=O)-Cl)、フッ化カルボキシル基(-C(=O)-F)、臭化カルボキシル基(-C(=O)-Br)などが挙げられる。 Furthermore, the halogenated carboxyl group that can constitute R 2 in the formulas (II) and (b) is not particularly limited, and examples thereof include a chlorinated carboxyl group (-C(=O)-Cl), a fluorinated Carboxyl group (-C(=O)-F), brominated carboxyl group (-C(=O)-Br) and the like.

また、式(II)及び式(b)中のRを構成し得る非置換のアルキル基としては、特に限定されることなく、非置換の炭素原子の数が1以上5以下のアルキル基が挙げられる。中でも、Rを構成し得る非置換のアルキル基としては、メチル基又はエチル基が好ましい。 In addition, the unsubstituted alkyl group that can constitute R 3 in formula (II) and formula (b) is not particularly limited, and an unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is mentioned. Among them, the unsubstituted alkyl group that can constitute R 3 is preferably a methyl group or an ethyl group.

また、式(II)及び式(b)中のRを構成し得るフッ素原子で置換されたアルキル基としては、特に限定されることなく、アルキル基の水素原子の一部又は全部をフッ素原子で置換した構造を有する基が挙げられる。 The fluorine atom-substituted alkyl group that can constitute R 3 in formula (II) and formula (b) is not particularly limited, and some or all of the hydrogen atoms in the alkyl group may be substituted with fluorine atoms. A group having a structure substituted with is exemplified.

そして、共重合体Aの調製の容易性及び電子線等を照射した際の主鎖の切断性を向上させる観点からは、式(II)及び式(b)中のRは、炭素数1~5のアルキル基であることが好ましく、メチル基であることがより好ましい。 Then, from the viewpoint of improving the ease of preparation of copolymer A and the scission of the main chain when irradiated with an electron beam or the like, R 1 in formula (II) and formula (b) has 1 carbon atom. An alkyl group of ∼5 is preferred, and a methyl group is more preferred.

また、共重合体Aの調製の容易性及び電子線等を照射した際の主鎖の切断性を向上させる観点からは、式(II)式(b)中のpは、0又は1であることが好ましい。 In addition, from the viewpoint of improving the ease of preparation of copolymer A and the scission of the main chain when irradiated with an electron beam or the like, p in formula (II) and formula (b) is 0 or 1. is preferred.

さらに、式(II)及び式(b)中のpが1~5のいずれかである場合、式(II)及び式(b)中のRは、炭素数1~5のアルキル基であることが好ましく、メチル基であることがより好ましい。 Furthermore, when p in formula (II) and formula (b) is any one of 1 to 5, R 2 in formula (II) and formula (b) is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. is preferred, and a methyl group is more preferred.

そして、上述した式(II)で表される単量体単位(II)を形成し得る、上述した式(b)で表される単量体(b)としては、特に限定されることなく、例えば、以下の単量体(b-1)~(b-12)等のα-メチルスチレン(AMS)及びその誘導体が挙げられる。

Figure 2023003342000009
The monomer (b) represented by the above formula (b), which can form the monomer unit (II) represented by the above formula (II), is not particularly limited, Examples thereof include α-methylstyrene (AMS) such as the following monomers (b-1) to (b-12) and derivatives thereof.
Figure 2023003342000009

なお、共重合体Aの調製の容易性、及び、電子線等を照射した際の主鎖の切断性を向上させる観点からは、単量体単位(II)を形成し得る、上述した式(b)で表される単量体(b)としては、α-メチルスチレンが好ましい。すなわち、共重合体Aは、α-メチルスチレン単位を有することが好ましい。 From the viewpoint of ease of preparation of the copolymer A and improvement of the scission of the main chain when irradiated with an electron beam or the like, the above-described formula ( α-Methylstyrene is preferred as the monomer (b) represented by b). That is, the copolymer A preferably has α-methylstyrene units.

そして、共重合体Aを構成する全単量体単位中の単量体単位(II)の割合は、特に限定されることなく、例えば30mоl%以上70mоl%以下とすることができる。 The ratio of the monomer units (II) in the total monomer units constituting the copolymer A is not particularly limited, and can be, for example, 30 mol % or more and 70 mol % or less.

-共重合体Aの性状-
=重量平均分子量(Mw)=
共重合体Aの重量平均分子量(Mw)は、100000以上であることが好ましく、125000以上であることがより好ましく、150000以上であることが更に好ましく、600000以下であることが好ましく、500000以下であることがより好ましい。共重合体Aの重量平均分子量(Mw)が上記下限値以上であれば、レジストパターントップの減りを更に少なくして、コントラストが更に向上したレジストパターンを形成することができる。また、共重合体Aの重量平均分子量(Mw)が上記上限値以下であれば、ポジ型レジスト組成物の調整を容易にすることができる。
-Properties of copolymer A-
= weight average molecular weight (Mw) =
The weight average molecular weight (Mw) of copolymer A is preferably 100,000 or more, more preferably 125,000 or more, still more preferably 150,000 or more, preferably 600,000 or less, and preferably 500,000 or less. It is more preferable to have When the weight-average molecular weight (Mw) of the copolymer A is at least the above lower limit, the reduction of the top of the resist pattern can be further reduced, and a resist pattern with further improved contrast can be formed. Also, if the weight average molecular weight (Mw) of the copolymer A is equal to or less than the above upper limit, it is possible to facilitate adjustment of the positive resist composition.

=数平均分子量(Mn)=
共重合体Aの数平均分子量(Mn)は、100000以上であることが好ましく、110000以上であることがより好ましく、300000以下であることが好ましく、200000以下であることがより好ましい。共重合体Aの数平均分子量が上記下限値以上であれば、レジストパターントップの減りをより一層少なくして、コントラストがより一層向上したレジストパターンを形成することができる。また、共重合体Aの数平均分子量が上記上限値以下であれば、ポジ型レジスト組成物の調製が更に容易である。
= number average molecular weight (Mn) =
The number average molecular weight (Mn) of copolymer A is preferably 100,000 or more, more preferably 110,000 or more, preferably 300,000 or less, and more preferably 200,000 or less. When the number average molecular weight of the copolymer A is at least the above lower limit, it is possible to further reduce the decrease in the top of the resist pattern and form a resist pattern with further improved contrast. Moreover, when the number average molecular weight of the copolymer A is equal to or less than the above upper limit, the preparation of the positive resist composition is further facilitated.

=分子量分布(Mw/Mn)=
そして、共重合体Aの分子量分布(Mw/Mn)は、1.20以上であることが好ましく、1.25以上であることがより好ましく、1.30以上であることが更に好ましく、2.00以下であることが好ましく、1.80以下であることがより好ましく、1.60以下であることが更に好ましい。
なお、本発明において、「数平均分子量」は、ゲル浸透クロマトグラフィーを使用し、標準ポリスチレン換算値として測定することができ、「分子量分布」は、数平均分子量に対する重量平均分子量の比(重量平均分子量/数平均分子量)を算出して求めることができる。
= molecular weight distribution (Mw/Mn) =
The molecular weight distribution (Mw/Mn) of the copolymer A is preferably 1.20 or more, more preferably 1.25 or more, further preferably 1.30 or more. 00 or less, more preferably 1.80 or less, and even more preferably 1.60 or less.
In the present invention, the "number average molecular weight" can be measured as a standard polystyrene conversion value using gel permeation chromatography, and the "molecular weight distribution" is the ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight (weight average molecular weight It can be obtained by calculating the molecular weight/number average molecular weight).

-共重合体Aの調製方法-
そして、上述した単量体単位(I)及び単量体単位(II)を有する共重合体Aは、例えば、単量体(a)と単量体(b)とを含む単量体組成物を重合させた後、得られた共重合体を回収し、任意に精製することにより調製することができる。
なお、共重合体Aの組成、分子量分布、数平均分子量及び重量平均分子量は、重合条件及び精製条件を変更することにより調整することができる。具体的には、例えば、数平均分子量及び重量平均分子量は、重合温度を低くすれば、大きくすることができる。また、数平均分子量及び重量平均分子量は、重合時間を短くすれば、大きくすることができる。さらに、精製を行えば、分子量分布を小さくすることができる。
-Method for preparing copolymer A-
Then, the copolymer A having the monomer unit (I) and the monomer unit (II) described above is, for example, a monomer composition containing the monomer (a) and the monomer (b) After polymerizing, the resulting copolymer can be recovered and optionally purified.
The composition, molecular weight distribution, number average molecular weight and weight average molecular weight of copolymer A can be adjusted by changing polymerization conditions and purification conditions. Specifically, for example, the number average molecular weight and weight average molecular weight can be increased by lowering the polymerization temperature. Also, the number average molecular weight and weight average molecular weight can be increased by shortening the polymerization time. Furthermore, purification can narrow the molecular weight distribution.

=単量体組成物の重合=
ここで、共重合体Aの調製に用いる単量体組成物としては、単量体(a)及び単量体(b)を含む単量体成分と、任意で使用可能な溶媒と、任意で使用可能な重合開始剤と、任意に添加される添加剤との混合物を用いることができる。そして、単量体組成物の重合は、既知の方法を用いて行うことができる。中でも、溶媒としては、シクロペンタノン、水などを用いることが好ましい。
=Polymerization of monomer composition=
Here, the monomer composition used for preparing the copolymer A includes a monomer component containing the monomer (a) and the monomer (b), an optionally usable solvent, and optionally Mixtures of the available polymerization initiators and optionally added additives can be used. Polymerization of the monomer composition can then be carried out using known methods. Among them, it is preferable to use cyclopentanone, water, or the like as the solvent.

また、単量体組成物を重合して得られた重合物は、特に限定されることなく、重合物を含む溶液にテトラヒドロフラン等の良溶媒を添加した後、良溶媒を添加した溶液をメタノール、エタノール、1-プロパノール、1-ブタノール、1-ペンタノール、ヘキサン等の貧溶媒中に滴下して重合物を凝固させることにより回収することができる。 Further, the polymer obtained by polymerizing the monomer composition is not particularly limited. After adding a good solvent such as tetrahydrofuran to a solution containing the polymer, The polymer can be recovered by dropping it into a poor solvent such as ethanol, 1-propanol, 1-butanol, 1-pentanol, hexane, etc. to solidify the polymer.

=重合物の精製=
なお、得られた重合物を精製する場合に用いる精製方法としては、特に限定されることなく、再沈殿法やカラムクロマトグラフィー法などの既知の精製方法が挙げられる。中でも、精製方法としては、再沈殿法を用いることが好ましい。
また、重合物の精製は、複数回繰り返して実施してもよい。
= Purification of polymer =
The purification method used for purifying the obtained polymer is not particularly limited, and known purification methods such as reprecipitation and column chromatography can be used. Among them, it is preferable to use a reprecipitation method as the purification method.
Further, the purification of the polymer may be repeated multiple times.

そして、再沈殿法による重合物の精製は、例えば、得られた重合物をテトラヒドロフラン等の良溶媒に溶解した後、得られた溶液を、テトラヒドロフラン等の良溶媒とメタノール、エタノール、1-プロパノール、1-ブタノール、1-ペンタノール、ヘキサン等の貧溶媒との混合溶媒に滴下し、重合物の一部を析出させることにより行うことが好ましい。このように、良溶媒と貧溶媒との混合溶媒中に重合物の溶液を滴下して精製を行えば、良溶媒及び貧溶媒の種類や混合比率を変更することにより、得られる共重合体の分子量分布、数平均分子量及び重量平均分子量を容易に調整することができる。具体的には、例えば、混合溶媒中の良溶媒の割合を高めるほど、混合溶媒中で析出する共重合体の分子量を大きくすることができる。 Purification of the polymer by the reprecipitation method is performed, for example, by dissolving the obtained polymer in a good solvent such as tetrahydrofuran, and then dissolving the resulting solution in a good solvent such as tetrahydrofuran with methanol, ethanol, 1-propanol, It is preferable to add dropwise to a mixed solvent with a poor solvent such as 1-butanol, 1-pentanol, hexane, etc. to precipitate a part of the polymer. In this way, if the polymer solution is added dropwise to a mixed solvent of a good solvent and a poor solvent for purification, the copolymer obtained can be obtained by changing the kind and mixing ratio of the good solvent and the poor solvent. Molecular weight distribution, number average molecular weight and weight average molecular weight can be easily adjusted. Specifically, for example, the higher the ratio of the good solvent in the mixed solvent, the greater the molecular weight of the copolymer that precipitates in the mixed solvent.

なお、再沈殿法により重合物を精製する場合、共重合体Aとしては、所望の性状を満たせば、良溶媒と貧溶媒との混合溶媒中で析出した重合物を用いてもよいし、混合溶媒中で析出しなかった重合物(すなわち、混合溶媒中に溶解している重合物)を用いてもよい。ここで、混合溶媒中で析出しなかった重合物は、濃縮乾固などの既知の手法を用いて混合溶媒中から回収することができる。 When the polymer is purified by a reprecipitation method, as the copolymer A, a polymer precipitated in a mixed solvent of a good solvent and a poor solvent may be used as long as the desired properties are satisfied. A polymer that did not precipitate in the solvent (that is, a polymer dissolved in the mixed solvent) may be used. Here, the polymer that has not precipitated in the mixed solvent can be recovered from the mixed solvent using a known technique such as concentration to dryness.

〔共重合体B〕
ポジ型レジスト組成物に含まれる共重合体Bは、フッ素置換基を含む主鎖切断型の共重合体である。そして、共重合体Bは、上述した共重合体Aとの表面自由エネルギーの差が4mJ/m以上であることを必要とする。なお、フッ素置換基としては、フッ素原子を有する置換基であれば特に限定されるものではない。
[Copolymer B]
Copolymer B contained in the positive resist composition is a main chain scission type copolymer containing fluorine substituents. Copolymer B is required to have a surface free energy difference of 4 mJ/m 2 or more from Copolymer A described above. The fluorine substituent is not particularly limited as long as it is a substituent having a fluorine atom.

〔共重合体Bの表面自由エネルギー〕
ここで、共重合体Bの表面自由エネルギーは、18mJ/m以上であることが好ましく、19mJ/m以上であることがより好ましく、20mJ/m以上であることが更に好ましく、27mJ/m以下であることが好ましく、26mJ/m以下であることがより好ましく、25mJ/m以下であることが更に好ましい。
[Surface free energy of copolymer B]
Here, the surface free energy of copolymer B is preferably 18 mJ/m 2 or more, more preferably 19 mJ/m 2 or more, even more preferably 20 mJ/m 2 or more, and 27 mJ/m 2 or more. It is preferably m 2 or less, more preferably 26 mJ/m 2 or less, and even more preferably 25 mJ/m 2 or less.

そして、共重合体Bの表面自由エネルギーは、共重合体Aの表面自由エネルギーとの差[すなわち、(共重合体Aの表面自由エネルギー)-(共重合体Bの表面自由エネルギー)の値]が、4mJ/m以上である必要があり、この差は5.5mJ/m以上であることが好ましく、6mJ/m以上であることがより好ましく6.5mJ/m以上であることが更に好ましく、12mJ/m以下であることが好ましく、11mJ/m以下であることがより好ましく、10mJ/m以下であることが更に好ましい。 Then, the surface free energy of the copolymer B is the difference between the surface free energy of the copolymer A [that is, the value of (surface free energy of the copolymer A) - (surface free energy of the copolymer B)] should be 4 mJ/ m2 or more, and this difference is preferably 5.5 mJ/ m2 or more, more preferably 6 mJ/ m2 or more, and more preferably 6.5 mJ/ m2 or more. is more preferably 12 mJ/m 2 or less, more preferably 11 mJ/m 2 or less, even more preferably 10 mJ/m 2 or less.

そして、共重合体Bは、レジストパターンのコントラストを一層高める観点から、下記式(III):

Figure 2023003342000010
〔式(III)中、Rは、フッ素原子の数が5以上7以下の有機基である。〕で表される単量体単位(III)と、下記式(IV):
Figure 2023003342000011
〔式(IV)中、Rは、アルキル基であり、Rは、水素原子、フッ素原子、非置換のアルキル基又はフッ素原子で置換されたアルキル基であり、Rは、水素原子、非置換のアルキル基又はフッ素原子で置換されたアルキル基であり、p及びqは、0以上5以下の整数であり、p+q=5である。〕で表される単量体単位(IV)と、を有することが好ましい。 Then, from the viewpoint of further increasing the contrast of the resist pattern, the copolymer B has the following formula (III):
Figure 2023003342000010
[In the formula (III), R 1 is an organic group having 5 or more and 7 or less fluorine atoms. ] and a monomer unit (III) represented by the following formula (IV):
Figure 2023003342000011
[In formula (IV), R 1 is an alkyl group, R 2 is a hydrogen atom, a fluorine atom, an unsubstituted alkyl group or a fluorine atom-substituted alkyl group, R 3 is a hydrogen atom, It is an unsubstituted alkyl group or an alkyl group substituted with a fluorine atom, p and q are integers from 0 to 5, and p+q=5. ] and a monomer unit (IV) represented by

なお、共重合体Bは、単量体単位(III)及び単量体単位(IV)以外の任意の単量体単位を含んでいてもよいが、共重合体Bを構成する全単量体単位中で単量体単位(III)及び単量体単位(IV)が占める割合は、合計で90mol%以上であることが好ましく、100mol%である(すなわち、共重合体Bは単量体単位(III)及び単量体単位(IV)のみを含む)ことがより好ましい。 Incidentally, the copolymer B may contain any monomer unit other than the monomer units (III) and the monomer units (IV), but all the monomers constituting the copolymer B The ratio of the monomer units (III) and the monomer units (IV) in the units is preferably 90 mol% or more in total, and is 100 mol% (that is, the copolymer B is a monomer unit (III) and only the monomer unit (IV)) is more preferred.

そして、共重合体Bは、単量体単位(III)及び単量体単位(IV)を含んでいるので、電子線等が照射されると、主鎖が切断されて低分子量化する。また、共重合体Bは、少なくとも単量体単位(III)がフッ素原子を有しているので、共重合体Bの表面自由エネルギーを容易に調整でき、電子線による前方散乱、後方散乱及びEUVなどの漏れ光に対して耐性を持ち、よりパターンのコントラストを上げることができる。 Since the copolymer B contains the monomer unit (III) and the monomer unit (IV), when it is irradiated with an electron beam or the like, the main chain is cut and the molecular weight is reduced. In addition, since at least the monomer unit (III) of the copolymer B has a fluorine atom, the surface free energy of the copolymer B can be easily adjusted. It is resistant to leaked light such as light, and the contrast of the pattern can be further increased.

ここで、単量体単位(III)は、下記式(c):

Figure 2023003342000012
〔式(c)中、Rは、式(III)と同様である。〕で表される単量体(c)に由来する構造単位である。 Here, the monomer unit (III) is represented by the following formula (c):
Figure 2023003342000012
[In formula (c), R 1 is the same as in formula (III). ] is a structural unit derived from the monomer (c) represented by

そして、式(III)及び式(c)中、Rの炭素数は、2以上10以下であることが好ましく、5以下であることがより好ましい。炭素数が上記下限値以上であれば、現像液に対する溶解度を十分に向上させることができる。また、炭素数が上記上限値以下であれば、レジストパターンの明瞭性を十分に担保することができる。 In formulas (III) and (c), the number of carbon atoms in R 1 is preferably 2 or more and 10 or less, more preferably 5 or less. If the number of carbon atoms is at least the above lower limit, the solubility in the developer can be sufficiently improved. Further, when the number of carbon atoms is equal to or less than the above upper limit, the clarity of the resist pattern can be sufficiently ensured.

具体的には、式(III)及び式(c)中のRは、フルオロアルキル基、フルオロアルコキシアルキル基、又はフルオロアルコキシアルケニル基であることが好ましく、フルオロアルキル基であることがより好ましい。Rが上述した基であれば、電子線等を照射した際の共重合体Bの主鎖の切断性を十分に向上させることができる。 Specifically, R 1 in formulas (III) and (c) is preferably a fluoroalkyl group, a fluoroalkoxyalkyl group, or a fluoroalkoxyalkenyl group, more preferably a fluoroalkyl group. If R 1 is the group described above, the scission of the main chain of copolymer B upon irradiation with an electron beam or the like can be sufficiently improved.

ここで、フルオロアルキル基としては、例えば、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル基(フッ素原子の数が5、炭素数が3)、3,3,4,4,4-ペンタフルオロブチル基(フッ素原子の数が5、炭素数が4)、1H-1-(トリフルオロメチル)トリフルオロエチル基(フッ素原子の数が6、炭素数が3)、1H,1H,3H-ヘキサフルオロブチル基(フッ素原子の数が6、炭素数が4)、2,2,3,3,4,4,4-へプタフルオロブチル基(フッ素原子の数が7、炭素数が4)、及び、1,2,2,2-テトラフルオロ-1-(トリフルオロメチル)エチル基(フッ素原子の数が7、炭素数が3)などが挙げられる。中でも、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル基(フッ素原子の数が5、炭素数が3)、又は、2,2,3,3,4,4,4-へプタフルオロブチル基(フッ素原子の数が7、炭素数が4)が好ましく、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル基(フッ素原子の数が5、炭素数が3)がより好ましい。
また、フルオロアルコキシアルキル基としては、例えば、フルオロエトキシメチル基及びフルオロエトキシエチル基などが挙げられる。
さらに、フルオロアルコキシアルケニル基としては、例えば、フルオロエトキシビニル基などが挙げられる。
Here, examples of the fluoroalkyl group include a 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group (having 5 fluorine atoms and 3 carbon atoms), 3,3,4,4,4-pentafluoropropyl fluorobutyl group (5 fluorine atoms, 4 carbon atoms), 1H-1-(trifluoromethyl)trifluoroethyl group (6 fluorine atoms, 3 carbon atoms), 1H, 1H, 3H- Hexafluorobutyl group (6 fluorine atoms, 4 carbon atoms), 2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutyl group (7 fluorine atoms, 4 carbon atoms) , and 1,2,2,2-tetrafluoro-1-(trifluoromethyl)ethyl group (having 7 fluorine atoms and 3 carbon atoms). Among them, a 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group (having 5 fluorine atoms and 3 carbon atoms) or 2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutyl A group (having 7 fluorine atoms and 4 carbon atoms) is preferred, and a 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group (having 5 fluorine atoms and 3 carbon atoms) is more preferred.
Further, examples of the fluoroalkoxyalkyl group include a fluoroethoxymethyl group and a fluoroethoxyethyl group.
Furthermore, examples of fluoroalkoxyalkenyl groups include fluoroethoxyvinyl groups.

そして、上述した式(III)で表される単量体単位(III)を形成し得る、上述した式(c)で表される単量体(c)としては、特に限定されることなく、例えば、α-クロロアクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル、α-クロロアクリル酸3,3,4,4,4-ペンタフルオロブチル、α-クロロアクリル酸1H-1-(トリフルオロメチル)トリフルオロエチル、α-クロロアクリル酸1H,1H,3H-ヘキサフルオロブチル、α-クロロアクリル酸1,2,2,2-テトラフルオロ-1-(トリフルオロメチル)エチル、α-クロロアクリル酸2,2,3,3,4,4,4-へプタフルオロブチル等のα-クロロアクリル酸フルオロアルキルエステル;α-クロロアクリル酸ペンタフルオロエトキシメチルエステル、α-クロロアクリル酸ペンタフルオロエトキシエチルエステル等のα-クロロアクリル酸フルオロアルコキシアルキルエステル;α-クロロアクリル酸ペンタフルオロエトキシビニルエステル等のα-クロロアクリル酸フルオロアルコキシアルケニルエステル;などが挙げられる。 The monomer (c) represented by the above formula (c), which can form the monomer unit (III) represented by the above formula (III), is not particularly limited, For example, α-chloroacrylate 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl, α-chloroacrylate 3,3,4,4,4-pentafluorobutyl, α-chloroacrylate 1H-1-( trifluoromethyl)trifluoroethyl, 1H,1H,3H-hexafluorobutyl α-chloroacrylate, 1,2,2,2-tetrafluoro-1-(trifluoromethyl)ethyl α-chloroacrylate, α- α-Chloroacrylic acid fluoroalkyl esters such as 2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutyl chloroacrylate; α-chloroacrylic acid pentafluoroethoxymethyl ester, α-chloroacrylic acid pentafluoro α-chloroacrylic acid fluoroalkoxyalkyl esters such as ethoxyethyl ester; α-chloroacrylic acid fluoroalkoxyalkenyl esters such as α-chloroacrylic acid pentafluoroethoxyvinyl ester;

なお、電子線等を照射した際の共重合体Bの主鎖の切断性を更に向上させる観点からは、単量体単位(III)は、α-クロロアクリル酸フルオロアルキルエステルに由来する構造単位であることが好ましい。 From the viewpoint of further improving the scission of the main chain of the copolymer B when irradiated with an electron beam or the like, the monomer unit (III) is a structural unit derived from α-chloroacrylic acid fluoroalkyl ester. is preferably

また、単量体単位(IV)は、下記の一般式(d):

Figure 2023003342000013
〔式(d)中、R~R、並びに、p及びqは、式(IV)と同様である。)で表される単量体(d)に由来する構造単位である。 Further, the monomer unit (IV) has the following general formula (d):
Figure 2023003342000013
[In formula (d), R 1 to R 3 and p and q are the same as in formula (IV). ) is a structural unit derived from the monomer (d) represented by

ここで、式(IV)及び式(d)中のRを構成し得るアルキル基としては、特に限定されることなく、炭素数1以上5以下のアルキル基が挙げられる。中でも、Rを構成し得るアルキル基としては、メチル基又はエチル基が好ましい。 Here, the alkyl group that can constitute R 1 in formula (IV) and formula (d) is not particularly limited, and includes an alkyl group having 1 or more and 5 or less carbon atoms. Among them, the alkyl group that can constitute R 1 is preferably a methyl group or an ethyl group.

また、式(IV)及び(d)のR,Rを構成し得る非置換のアルキル基としては、特に限定されることなく、非置換の炭素数1以上5以下のアルキル基が挙げられる。中でも、R,Rを構成し得る非置換のアルキル基としては、メチル基又はエチル基が好ましい。 In addition, the unsubstituted alkyl group that can constitute R 2 and R 3 in formulas (IV) and (d) is not particularly limited, and includes an unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. . Among them, the unsubstituted alkyl group that can constitute R 2 and R 3 is preferably a methyl group or an ethyl group.

さらに、式(IV)及び(d)のR,Rを構成し得るフッ素原子で置換されたアルキル基としては、特に限定されることなく、アルキル基中の水素原子の一部又は全部をフッ素原子で置換した構造を有する基が挙げられる。 Furthermore, the fluorine atom-substituted alkyl group that can constitute R 2 and R 3 in formulas (IV) and (d) is not particularly limited, and some or all of the hydrogen atoms in the alkyl group are A group having a structure substituted with a fluorine atom is included.

そして、共重合体Bの調製の容易性を向上させる観点からは、式(IV)及び式(d)中に複数存在するR及び/又はRは、すべて、水素原子又は非置換のアルキル基であることが好ましく、水素原子又は非置換の炭素数1以上5以下のアルキル基であることが好ましく、水素原子であることが好ましい。 And from the viewpoint of improving the ease of preparation of copolymer B, all of R 2 and / or R 3 present in plurality in formula (IV) and formula (d) are hydrogen atoms or unsubstituted alkyl is preferably a group, preferably a hydrogen atom or an unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, preferably a hydrogen atom.

そして、上述した式(IV)で表される単量体単位(IV)を形成し得る、上述した式(d)で表される単量体(d)としては、特に限定されることなく、例えば、以下の単量体(d-1)から(d-11)等のα-メチルスチレン(AMS)及びその誘導体(例えば、4-フルオロ-α-メチルスチレン:4FAMS)が挙げられる。

Figure 2023003342000014
The monomer (d) represented by the above formula (d), which can form the monomer unit (IV) represented by the above formula (IV), is not particularly limited, Examples thereof include α-methylstyrene (AMS) such as the following monomers (d-1) to (d-11) and derivatives thereof (eg, 4-fluoro-α-methylstyrene: 4FAMS).
Figure 2023003342000014

なお、共重合体Bの調製の容易性、及び、電子線等を照射した際の主鎖の切断性を向上させる観点からは、単量体単位(IV)を形成し得る、上述した式(d)で表される単量体(d)としては、α-メチルスチレン又は4-フルオロ-α-メチルスチレンが好ましい。すなわち、共重合体Bは、α-メチルスチレン単位又は4-フルオロ-α-メチルスチレン単位を有することが好ましい。 From the viewpoint of ease of preparation of the copolymer B and improvement of the scission of the main chain when irradiated with an electron beam or the like, the above-mentioned formula ( Preferred monomers (d) represented by d) are α-methylstyrene and 4-fluoro-α-methylstyrene. That is, copolymer B preferably has α-methylstyrene units or 4-fluoro-α-methylstyrene units.

そして、共重合体Bを構成する全単量体単位中の単量体単位(IV)の割合は、特に限定されることなく、例えば30mоl%以上70mоl%以下とすることができる。 The ratio of the monomer units (IV) in the total monomer units constituting the copolymer B is not particularly limited, and can be, for example, 30 mol % or more and 70 mol % or less.

-共重合体Bの性状-
=重量平均分子量(Mw)=
共重合体Bの重量平均分子量(Mw)は、10000以上であることが好ましく、17000以上であることがより好ましく、25000以上であることが更に好ましく、250000以下であることが好ましく、180000以下であることがより好ましく、50000以下であることが更に好ましい。共重合体Bの重量平均分子量(Mw)が上記下限値以上であれば、低い照射量でレジスト膜の現像液に対する溶解性が過剰に高まることを抑制することができる。また、共重合体Bの重量平均分子量(Mw)が上記上限値以下であれば、ポジ型レジスト組成物の調整が容易である。
-Properties of copolymer B-
= weight average molecular weight (Mw) =
The weight average molecular weight (Mw) of copolymer B is preferably 10,000 or more, more preferably 17,000 or more, still more preferably 25,000 or more, and preferably 250,000 or less, and 180,000 or less. It is more preferably 50,000 or less. When the weight-average molecular weight (Mw) of the copolymer B is at least the above lower limit, it is possible to suppress excessive increase in the solubility of the resist film in the developer at a low irradiation dose. Further, when the weight average molecular weight (Mw) of the copolymer B is equal to or less than the above upper limit, it is easy to prepare a positive resist composition.

=数平均分子量(Mn)=
共重合体Bの数平均分子量(Mn)は、7000以上であることが好ましく、10000以上であることがより好ましく、150000以下であることが好ましい。共重合体Bの数平均分子量が上記下限値以上であれば、低い照射量でレジスト膜の現像液に対する溶解性が過剰に高まることを更に抑制することができ、コントラストが更に向上したレジストパターンを形成することができる。また、共重合体Bの数平均分子量が上記上限値以下であれば、ポジ型レジスト組成物の調製が更に容易である。
= number average molecular weight (Mn) =
The number average molecular weight (Mn) of copolymer B is preferably 7,000 or more, more preferably 10,000 or more, and preferably 150,000 or less. If the number average molecular weight of the copolymer B is at least the above lower limit, it is possible to further suppress the excessive increase in the solubility of the resist film in a developer at a low irradiation dose, and to form a resist pattern with a further improved contrast. can be formed. Moreover, if the number average molecular weight of the copolymer B is equal to or less than the above upper limit, it is easier to prepare a positive resist composition.

=分子量分布(Mw/Mn)=
そして、共重合体Bの分子量分布(Mw/Mn)は、1.10以上であることが好ましく、1.20以上であることがより好ましく、1.70以下であることが好ましく、1.65以下であることがより好ましい。共重合体Bの分子量分布(Mw/Mn)が上記下限値以上であれば、共重合体Bの製造容易性を高めることができる。また、共重合体Bの分子量分布(Mw/Mn)が上記上限値以下であれば、得られるレジストパターンのコントラストを更に高めることができる。
= molecular weight distribution (Mw/Mn) =
The molecular weight distribution (Mw/Mn) of copolymer B is preferably 1.10 or more, more preferably 1.20 or more, preferably 1.70 or less, and 1.65. The following are more preferable. If the molecular weight distribution (Mw/Mn) of the copolymer B is at least the above lower limit, the ease of production of the copolymer B can be enhanced. Moreover, if the molecular weight distribution (Mw/Mn) of the copolymer B is equal to or less than the above upper limit, the contrast of the resulting resist pattern can be further enhanced.

-共重合体Bの調製方法-
そして、上述した単量体単位(III)及び単量体単位(IV)を有する共重合体Bは、特に限定されず、例えば、単量体(c)単量体(d)とを含む単量体組成物を重合させた後、得られた共重合体を回収し、任意に精製することにより調製することができる。ここで、重合方法及び精製方法は、特に限定されず、上述した共重合体Aの重合方法及び精製方法と同様とすることができる。また、共重合体Bの調製に際しては、重合開始剤を用いることが好ましく、例えば、アゾビスイソブチロニトリルなどの重合開始剤を好適に用いることができる。
-Method for preparing copolymer B-
And the copolymer B having the monomer unit (III) and the monomer unit (IV) described above is not particularly limited, for example, a monomer containing a monomer (c) and a monomer (d) After polymerizing the polymer composition, the resulting copolymer can be recovered and optionally purified. Here, the polymerization method and purification method are not particularly limited, and may be the same as the polymerization method and purification method of copolymer A described above. Moreover, in preparing the copolymer B, it is preferable to use a polymerization initiator, and for example, a polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile can be preferably used.

〔溶剤〕
ポジ型レジスト組成物中に含まれる溶剤としては、上述した共重合体A及び共重合体Bを溶解可能な溶剤であれば特に限定されることはなく、例えば特許第5938536号公報に記載の溶剤などの既知の溶剤を用いることができる。中でも、適度な粘度のポジ型レジスト組成物を得てポジ型レジスト組成物の塗工性を向上させる観点からは、溶剤としては、アニソール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、シクロペンタノン、シクロヘキサノン又は酢酸イソアミルを用いることが好ましい。
〔solvent〕
The solvent contained in the positive resist composition is not particularly limited as long as it is capable of dissolving the copolymer A and copolymer B described above. Known solvents such as can be used. Among them, anisole, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), cyclopentanone, and cyclohexanone are used as solvents from the viewpoint of obtaining a positive resist composition having an appropriate viscosity and improving the coatability of the positive resist composition. Alternatively, isoamyl acetate is preferably used.

<ポジ型レジスト組成物の調製>
ポジ型レジスト組成物は、上述した共重合体A、共重合体B、溶剤、及び任意に用い得る既知の添加剤を混合することにより調製することができる。その際、混合方法は特に限定されず、公知の方法により混合すればよい。また、各成分を混合後、混合物をろ過して調製してもよい。
<Preparation of positive resist composition>
A positive resist composition can be prepared by mixing the above-described copolymer A, copolymer B, solvent, and optionally known additives. At that time, the mixing method is not particularly limited, and the mixing may be performed by a known method. Moreover, you may filter and prepare a mixture after mixing each component.

[ろ過]
ここで、混合物のろ過方法としては、特に限定されず、例えばフィルターを用いてろ過することができる。フィルターとしては特に限定されず、例えば、フルオロカーボン系、セルロース系、ナイロン系、ポリエステル系、炭化水素系等のろ過膜が挙げられる。中でも、共重合体A及び共重合体Bの調製時に使用することのある金属配管等から金属等の不純物がポジ型レジスト組成物中に混入するのを効果的に防ぐ観点からは、フィルターを構成する材料として、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、テフロン(登録商標)等のポリフルオロカーボン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ナイロン、及びポリエチレンとナイロンとの複合膜等が好ましい。フィルターとして、例えば、米国特許第6103122号に開示されているものを使用してもよい。また、フィルターは、CUNO Incorporated製のZeta Plus(登録商標)40Q等として市販されている。さらに、フィルターは、強カチオン性もしくは弱カチオン性のイオン交換樹脂を含むものであってもよい。ここで、イオン交換樹脂の平均粒度は、特に限定されないが、好ましくは2μm以上10μm以下である。カチオン交換樹脂としては、例えば、スルホン化されたフェノール-ホルムアルデヒド縮合物、スルホン化されたフェノール-ベンズアルデヒド縮合物、スルホン化されたスチレン-ジビニルベンゼンコポリマー、スルホン化されたメタクリル酸-ジビニルベンゼンコポリマー、及び他のタイプのスルホン酸もしくはカルボン酸基含有ポリマー等が挙げられる。カチオン交換樹脂には、H対イオン、NH 対イオン又はアルカリ金属対イオン、例えばK及びNa対イオンが供される。そして、カチオン交換樹脂は、水素対イオンを有することが好ましい。このようなカチオン交換樹脂としては、H対イオンを有するスルホン化されたスチレン-ジビニルベンゼンコポリマーであって、Purolite社のMicrolite(登録商標)PrCHが挙げられる。このようなカチオン交換樹脂は、Rohm and Haas社のAMBERLYST(登録商標)として市販されている。
[Filtration]
Here, the method for filtering the mixture is not particularly limited, and for example, it can be filtered using a filter. The filter is not particularly limited, and includes, for example, fluorocarbon-based, cellulose-based, nylon-based, polyester-based, and hydrocarbon-based filtration membranes. Above all, from the viewpoint of effectively preventing impurities such as metals from entering the positive resist composition from metal pipes that may be used in the preparation of copolymer A and copolymer B, the filter is configured. Polyfluorocarbons such as nylon, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, Teflon (registered trademark), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), nylon, and composite membranes of polyethylene and nylon etc. are preferred. As filters, for example, those disclosed in US Pat. No. 6,103,122 may be used. Also, the filter is commercially available as Zeta Plus (registered trademark) 40Q manufactured by CUNO Incorporated. Additionally, the filter may contain a strongly cationic or weakly cationic ion exchange resin. Here, the average particle size of the ion exchange resin is not particularly limited, but is preferably 2 μm or more and 10 μm or less. Cation exchange resins include, for example, sulfonated phenol-formaldehyde condensates, sulfonated phenol-benzaldehyde condensates, sulfonated styrene-divinylbenzene copolymers, sulfonated methacrylic acid-divinylbenzene copolymers, and Other types of sulfonic acid or carboxylic acid group-containing polymers and the like are included. The cation exchange resin is provided with H + counterions, NH 4 + counterions or alkali metal counterions such as K + and Na + counterions. And the cation exchange resin preferably has a hydrogen counterion. Such cation exchange resins include Microlite® PrCH from Purolite, a sulfonated styrene-divinylbenzene copolymer with H 2 + counterions. Such cation exchange resins are commercially available as AMBERLYST® from Rohm and Haas.

さらに、フィルターの孔径は、0.001μm以上1μm以下であることが好ましい。フィルターの孔径が上記範囲内であれば、ポジ型レジスト組成物中に金属等の不純物が混入するのを十分に防ぐことができる。 Furthermore, the pore size of the filter is preferably 0.001 μm or more and 1 μm or less. If the pore size of the filter is within the above range, it is possible to sufficiently prevent impurities such as metals from entering the positive resist composition.

〔共重合体Aと共重合体Bとの割合〕
そして、ポジ型レジスト組成物中の共重合体Aと共重合体Bとの割合は、特に限定されないが、共重合体Bの割合は、共重合体A及び共重合体Bの合計100質量%当たり、1質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることが更により好ましく、30質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることが更により好ましい。共重合体Bの割合が上記下限値以上であれば、低い照射量でレジスト膜の現像液に対する溶解性が過剰に高まることを抑制することができ、コントラストが更に向上したレジストパターンを形成することができる。また、共重合体Bの割合が上記上限値以下であれば、ポジ型レジストの感度の悪化を抑制できる。
[Proportion of Copolymer A and Copolymer B]
The ratio of the copolymer A and the copolymer B in the positive resist composition is not particularly limited, but the ratio of the copolymer B is 100% by mass in total of the copolymer A and the copolymer B. It is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, even more preferably 10% by mass or more, preferably 30% by mass or less, and 25% by mass or less. It is more preferable that the content is 20 mass % or less. If the proportion of the copolymer B is at least the above lower limit, it is possible to suppress the excessive increase in the solubility of the resist film in the developing solution at a low irradiation dose, and to form a resist pattern with further improved contrast. can be done. Moreover, if the proportion of the copolymer B is equal to or less than the above upper limit, deterioration of the sensitivity of the positive resist can be suppressed.

なお、レジスト膜形成工程において、ポジ型レジスト組成物の塗布方法及び乾燥方法としては、特に限定されることなく、レジスト膜の形成に一般的に用いられる方法を用いることができる。中でも、乾燥方法としては、加熱(プリベーク)が好ましい。また、プリベーク温度は、レジスト膜の膜密度を向上させる観点から、100℃以上であることが好ましく、120℃以上であることがより好ましく、140℃以上であることが更に好ましく、プリベーク前後のレジスト膜における共重合体A及び共重合体Bの分子量及び分子量分布の変化の低減の観点から、250℃以下であることが好ましく、220℃以下であることがより好ましく、200℃以下であることが更に好ましい。さらに、プリベーク時間は、プリベークを経て形成されたレジスト膜の膜密度を向上させる観点から、10秒間以上であることが好ましく、20秒間以上であることがより好ましく、30秒間以上であることが更に好ましく、プリベーク前後のレジスト膜における共重合体A及び共重合体Bの分子量及び分子量分布の変化の低減の観点から、10分間以下であることが好ましく、5分間以下であることがより好ましく、3分間以下であることがより好ましい。 In the resist film forming step, the method for applying and drying the positive resist composition is not particularly limited, and methods generally used for forming a resist film can be used. Among them, heating (pre-baking) is preferable as the drying method. In addition, from the viewpoint of improving the film density of the resist film, the prebaking temperature is preferably 100° C. or higher, more preferably 120° C. or higher, and even more preferably 140° C. or higher. From the viewpoint of reducing changes in the molecular weight and molecular weight distribution of copolymer A and copolymer B in the membrane, the temperature is preferably 250° C. or lower, more preferably 220° C. or lower, and preferably 200° C. or lower. More preferred. Furthermore, from the viewpoint of improving the film density of the resist film formed through prebaking, the prebaking time is preferably 10 seconds or longer, more preferably 20 seconds or longer, and further preferably 30 seconds or longer. Preferably, the time is preferably 10 minutes or less, more preferably 5 minutes or less, from the viewpoint of reducing changes in the molecular weights and molecular weight distributions of the copolymer A and the copolymer B in the resist film before and after prebaking. Minutes or less is more preferable.

<露光工程>
露光工程では、レジスト膜形成工程で形成したレジスト膜に対し、電子線、EUVなどの電離放射線等を照射して、所望のパターンを描画する。なお、電子線の照射には、電子線描画装置やEUV露光装置などの既知の描画装置を用いることができる。
<Exposure process>
In the exposure step, the resist film formed in the resist film forming step is irradiated with ionizing radiation such as an electron beam and EUV to draw a desired pattern. For electron beam irradiation, a known drawing apparatus such as an electron beam drawing apparatus or an EUV exposure apparatus can be used.

<ポスト露光ベーク工程>
任意に実施し得るポスト露光ベーク工程では、露光工程で露光されたレジスト膜を加熱する。ポスト露光ベーク工程を実施すれば、レジストパターンの表面粗さを低減することができる。
<Post-exposure bake process>
An optional post-exposure bake step heats the resist film exposed in the exposure step. By performing the post-exposure baking process, the surface roughness of the resist pattern can be reduced.

ここで、加熱温度は、70℃以上であることが好ましく、80℃以上であることがより好ましく、90℃以上であることが更に好ましく、200℃以下であることが好ましく、170℃以下であることがより好ましく、150℃以下であることが更に好ましい。加熱温度が上記範囲内であれば、レジストパターンの明瞭性を高めつつ、レジストパターンの表面粗さを良好に低減することができる。 Here, the heating temperature is preferably 70° C. or higher, more preferably 80° C. or higher, even more preferably 90° C. or higher, preferably 200° C. or lower, and 170° C. or lower. is more preferably 150° C. or lower. If the heating temperature is within the above range, the surface roughness of the resist pattern can be satisfactorily reduced while enhancing the clarity of the resist pattern.

また、ポスト露光ベーク工程においてレジスト膜を加熱する時間(加熱時間)は、10秒以上であることが好ましく、20秒以上であることがより好ましく、30秒以上であることが更に好ましい。加熱時間が10秒以上であれば、レジストパターンの明瞭性を高めつつ、レジストパターンの表面粗さを十分に低減することができる。一方、生産効率の点からは、加熱時間は、例えば、10分以下であることが好ましく、5分以下であることがより好ましく、3分以下であることが更に好ましい。 The time (heating time) for heating the resist film in the post-exposure baking step is preferably 10 seconds or longer, more preferably 20 seconds or longer, and even more preferably 30 seconds or longer. If the heating time is 10 seconds or more, the surface roughness of the resist pattern can be sufficiently reduced while enhancing the clarity of the resist pattern. On the other hand, from the viewpoint of production efficiency, the heating time is, for example, preferably 10 minutes or less, more preferably 5 minutes or less, and even more preferably 3 minutes or less.

そして、ポスト露光ベーク工程においてレジスト膜を加熱する方法は、特に限定されず、例えば、レジスト膜をホットプレートで加熱する方法、レジスト膜をオーブン中で加熱する方法、レジスト膜に熱風を吹き付ける方法が挙げられる。 The method of heating the resist film in the post-exposure baking step is not particularly limited, and examples thereof include a method of heating the resist film with a hot plate, a method of heating the resist film in an oven, and a method of blowing hot air onto the resist film. mentioned.

<現像工程>
現像工程では、露光されたレジスト膜(ポスト露光ベーク工程を実施した場合には露光及び加熱されたレジスト膜)を、溶解パラメータ(SP値)が8(cal/cm1/2以下である溶剤を少なくとも含む現像液を用いて現像する。
<Development process>
In the development step, the exposed resist film (the exposed and heated resist film when the post-exposure bake step is performed) is treated with a solubility parameter (SP value) of 8 (cal/cm 3 ) 1/2 or less. Development is performed using a developer containing at least a solvent.

[現像液]
ここで、現像液のSP値は、7.9(cal/cm1/2以下であることが好ましく、7.8(cal/cm1/2以下であることがより好ましく、6.0(cal/cm1/2以上であることが好ましく、6.2(cal/cm1/2以上であることがより好ましく、6.4(cal/cm1/2以上であることが更に好ましい。現像液のSP値が上記範囲内であれば、レジストパターンのコントラストを更に高めることができる。
[Developer]
Here, the SP value of the developer is preferably 7.9 (cal/cm 3 ) 1/2 or less, more preferably 7.8 (cal/cm 3 ) 1/2 or less. .0 (cal/cm 3 ) 1/2 or more is preferable, 6.2 (cal/cm 3 ) 1/2 or more is more preferable, and 6.4 (cal/cm 3 ) 1/2 or more is preferable. It is more preferable that it is above. If the SP value of the developer is within the above range, the contrast of the resist pattern can be further enhanced.

そして、SP値が8(cal/cm1/2以下である溶剤を少なくとも含む現像液としては、SP値が8(cal/cm1/2以下である溶剤を単体で使用することができる。あるいは、SP値が8(cal/cm1/2以下である溶剤を少なくとも含む現像液として、SP値が8(cal/cm1/2以下である溶剤と、SP値が8(cal/cm1/2以下である溶剤とは異なる溶剤(以下、「他の溶剤」という。)とを含む混合溶剤を使用することができる。 As the developer containing at least a solvent having an SP value of 8 (cal/cm 3 ) 1/2 or less, a solvent having an SP value of 8 (cal/cm 3 ) 1/2 or less is used alone. can be done. Alternatively, as a developer containing at least a solvent having an SP value of 8 (cal/cm 3 ) 1/2 or less, a solvent having an SP value of 8 (cal/cm 3 ) 1/2 or less and a solvent having an SP value of 8 ( cal/cm 3 ) 1/2 or less, and a mixed solvent containing a different solvent (hereinafter referred to as "another solvent") can be used.

そして、現像液としてSP値が8(cal/cm1/2以下である溶剤を単体で使用する場合には、現像工程では、SP値が8(cal/cm1/2以下である溶剤を現像液(1)として用いて現像する処理(1)と、現像液(1)とは異なる現像液(2)を用いて現像する処理(2)とを含み、処理(1)及び処理(2)をこの順に行うことが好ましい。現像工程において、SP値が8(cal/cm1/2以下である溶剤を現像液(1)として用いて現像する処理(1)を行い、次に、現像液(1)とは異なる現像液(2)を用いて現像する処理(2)を行うことで、レジストパターントップの減りがより少なく、かつ、コントラストのより高いレジストパターンを効率的に形成することができる。 When a solvent having an SP value of 8 (cal/cm 3 ) 1/2 or less is used alone as a developer, the SP value is 8 (cal/cm 3 ) 1/2 or less in the developing process. including processing (1) of developing using a certain solvent as developer (1) and processing (2) of developing using developer (2) different from developer (1), processing (1) and It is preferable to perform processing (2) in this order. In the development step, a process (1) is performed in which a solvent having an SP value of 8 (cal/cm 3 ) 1/2 or less is used as a developer (1) for development. By performing the process (2) of developing using the developer (2), it is possible to efficiently form a resist pattern with a higher contrast while reducing the reduction of the top of the resist pattern.

そして、現像液(1)としては、SP値が8(cal/cm1/2以下である溶剤であれば特に限定されないが、現像液(1)は、SP値が8(cal/cm1/2以下である炭化水素系溶剤であることが好ましい。ここで、炭化水素系溶剤としては、例えば、炭素数12以下の直鎖又は分岐状の脂肪族炭化水素を挙げることができ、中でも、炭素数7以上10以下の直鎖又は分岐状の脂肪族炭化水素が好ましい。炭素数が7以上であれば、レジスト膜を現像液(1)に接触させて現像する際に、現像液(1)の揮発を抑えて、現像液(1)によりレジスト膜の面内を均一に塗らすことができる。また、炭素数が10以下であれば、リンス工程において現像液(1)を容易に除去することができる。好ましい炭化水素系溶剤としては、ヘプタン、オクタン、ノナン、及びデカン等の分岐鎖アルカンが挙げられる。炭化水素系溶剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The developer (1) is not particularly limited as long as it is a solvent having an SP value of 8 (cal/cm 3 ) 1/2 or less. 3 ) It is preferable to use a hydrocarbon-based solvent that is 1/2 or less. Here, as the hydrocarbon-based solvent, for example, a linear or branched aliphatic hydrocarbon having 12 or less carbon atoms can be mentioned. Hydrocarbons are preferred. When the number of carbon atoms is 7 or more, when the resist film is brought into contact with the developer (1) and developed, volatilization of the developer (1) is suppressed and the surface of the resist film is uniformly spread with the developer (1). can be painted on. Also, if the number of carbon atoms is 10 or less, the developer (1) can be easily removed in the rinse step. Preferred hydrocarbon solvents include branched chain alkanes such as heptane, octane, nonane, and decane. One of the hydrocarbon-based solvents may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.

また、現像液(1)の沸点は、特に限定されないが、80℃以上であることが好ましく、90℃以上であることがより好ましく、230℃以下であることが好ましく、200℃以下であることが好ましい。現像液(1)の沸点が上記下限値であれば、レジスト膜を現像液(1)に接触させて現像する際に、現像液(1)の揮発を更に抑えて、現像液(1)によりレジスト膜の面内を更に均一に塗らすことができる。また、現像液(1)の沸点が上記上限値以下であれば、リンス工程において現像液(1)を更に容易に除去することができる。 The boiling point of the developer (1) is not particularly limited, but is preferably 80° C. or higher, more preferably 90° C. or higher, preferably 230° C. or lower, and 200° C. or lower. is preferred. If the boiling point of the developer (1) is the above lower limit, when the resist film is developed by contacting the developer (1), volatilization of the developer (1) is further suppressed, and the developer (1) The in-plane of the resist film can be coated more uniformly. Moreover, if the boiling point of the developer (1) is equal to or lower than the above upper limit, the developer (1) can be more easily removed in the rinsing step.

また、現像液(2)としては、現像液(1)と異なるものであれば特に限定されないが、現像液(2)のSP値は、8(cal/cm1/2超であることが好ましく、9(cal/cm1/2以上であることがより好ましく、10(cal/cm1/2以上であることが更に好ましい。そして、好ましい現像液(2)としては、例えば、炭素数1以上10以下、好ましくは炭素数5以下のアルコール溶剤が挙げられ、具体的には、例えば、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール(イソプロピルアルコール)、1-ブタノール、2-ブタノール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール等のアルコールが挙げられる。これらの中でも、レジストパターンのコントラストを更に一層高める観点からは、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1―ブタノールが好ましい。これらのアルコールは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせてもよい。 The developer (2) is not particularly limited as long as it is different from the developer (1), but the SP value of the developer (2) should be more than 8 (cal/cm 3 ) 1/2 . is preferably 9 (cal/cm 3 ) 1/2 or more, and more preferably 10 (cal/cm 3 ) 1/2 or more. Preferable developer (2) includes, for example, alcohol solvents having 1 to 10 carbon atoms, preferably 5 or less carbon atoms. Alcohols such as propanol (isopropyl alcohol), 1-butanol, 2-butanol, 1-pentanol, 2-pentanol and 3-pentanol can be mentioned. Among these, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, and 1-butanol are preferable from the viewpoint of further increasing the contrast of the resist pattern. These alcohols may be used individually by 1 type, and may combine 2 or more types.

また、上述したように、SP値が8(cal/cm1/2以下である溶剤と、他の溶剤とを含む混合溶剤を現像液として使用する場合には、SP値が8(cal/cm1/2以下である溶剤と他の溶剤との質量比(SP値が8(cal/cm1/2以下である溶剤:他の溶剤)は、10:90~90:10であることが好ましく、30:70~70:30であることがこのましい。SP値が8(cal/cm1/2以下である溶剤と、他の溶剤とを含む混合溶剤の質量比が上記範囲内であれば、レジストパターンのコントラストを更に一層高めることができる。 Further, as described above, when a mixed solvent containing a solvent having an SP value of 8 (cal/cm 3 ) 1/2 or less and another solvent is used as the developer, the SP value is 8 (cal /cm 3 ) 1/2 or less and the other solvent (solvent with SP value of 8 (cal/cm 3 ) 1/2 or less: other solvent) is 10:90 to 90: It is preferably 10, more preferably 30:70 to 70:30. If the mass ratio of the mixed solvent containing the solvent having an SP value of 8 (cal/cm 3 ) 1/2 or less and the other solvent is within the above range, the contrast of the resist pattern can be further enhanced.

ここで、SP値が8(cal/cm1/2以下である溶剤と、他の溶剤とを含む混合溶剤を現像液として使用する場合、SP値が8(cal/cm1/2以下である溶剤としては、特に限定されることなく、例えば、上述した炭化水素系溶剤を好適に用いることができる。また、他の溶剤としては、特に限定されず、例えば、上述したアルコール系溶剤を好適に用いることができる。 Here, when a mixed solvent containing a solvent having an SP value of 8 (cal/cm 3 ) 1/2 or less and another solvent is used as a developer, the SP value is 8 (cal/cm 3 ) 1/2 The solvent having a molecular weight of 2 or less is not particularly limited, and for example, the above-mentioned hydrocarbon solvents can be preferably used. Moreover, the other solvent is not particularly limited, and for example, the above-described alcohol-based solvent can be preferably used.

そして、レジスト膜の現像は、例えば、レジスト膜を上記した現像液に接触させることで行うことができる。レジスト膜と現像液とを接触させる方法は、特に限定されることなく、現像液中へのレジスト膜の浸漬やレジスト膜への現像液の塗布等の既知の手法を用いることができる。 Then, the development of the resist film can be performed, for example, by bringing the resist film into contact with the developer described above. The method of bringing the resist film into contact with the developer is not particularly limited, and known techniques such as immersion of the resist film in the developer and application of the developer to the resist film can be used.

なお、現像時の現像液の温度は、特に限定されないが、例えば5℃以上40℃以下とすることができる。また、現像時間は、例えば、10秒以上4分以下とすることができる。 The temperature of the developer during development is not particularly limited, but can be, for example, 5° C. or higher and 40° C. or lower. Also, the development time can be, for example, 10 seconds or more and 4 minutes or less.

また、現像液は、使用の前にろ過してもよい。ろ過方法としては、例えば上述した「ポジ型レジスト組成物の調製」の項で説明した、フィルターを用いたろ過方法が挙げられる。 The developer may also be filtered prior to use. As the filtering method, for example, the filtering method using a filter as described in the section "Preparation of positive resist composition" can be mentioned.

<リンス工程>
任意に実施し得るリンス工程では、現像工程の後に現像液を除去する。現像液の除去は、例えば、リンス液を用いて行うことができる。
リンス液の具体例としては、例えば、「現像工程」の項で例示した炭化水素系溶剤、アルコール溶剤、水などが挙げられる。ここで、リンス液には、界面活性剤が含まれていてもよい。そして、リンス液の選定に際しては、現像工程で使用した現像液よりも露光工程を実施する前のレジスト膜を溶解させ難く、かつ、現像液と混ざり易いリンス液を選択することが好ましい。
<Rinse process>
An optional rinse step removes the developer after the development step. The developer can be removed using, for example, a rinse.
Specific examples of the rinsing liquid include hydrocarbon solvents, alcohol solvents, water, and the like exemplified in the section "developing step". Here, the rinse liquid may contain a surfactant. When selecting the rinse solution, it is preferable to select a rinse solution that is less likely to dissolve the resist film before the exposure step than the developer used in the development step and that is easily mixed with the developer.

なお、リンス時のリンス液の温度は、特に限定されないが、例えば5℃以上40℃以下とすることができる。また、リンス時間は、例えば、5秒以上3分以下とすることができる。 The temperature of the rinsing liquid during rinsing is not particularly limited, but can be, for example, 5° C. or higher and 40° C. or lower. Also, the rinse time can be, for example, 5 seconds or more and 3 minutes or less.

また、リンス工程において用いるリンス液は、使用の前にろ過してもよい。ろ過方法としては、例えば上述した「ポジ型レジスト組成物の調製」の項で説明した、フィルターを用いたろ過方法が挙げられる。 Also, the rinse solution used in the rinse step may be filtered before use. As the filtering method, for example, the filtering method using a filter as described in the section "Preparation of positive resist composition" can be mentioned.

<エッチング工程>
任意に実施し得るエッチング工程では、上述したレジストパターンをマスクとして下層膜及び/又は基板をエッチングし、下層膜及び/又は基板にパターンを形成する。
その際、エッチング回数は特にされず、1回でも複数回であってもよい。また、エッチングは、ドライエッチングでもウェットエッチングでもよいが、ドライエッチングが好ましい。ドライエッチングは、公知のドライエッチング装置を用いて行うことができる。ドライエッチングに使用するエッチングガスは、エッチングされる下層膜や基板の元素組成等により適宜選択することができる。エッチングガスとして、例えばCHF、CF、C、C、SF等のフッ素系ガス;Cl、BCl等の塩素系ガス;O、O、HO等の酸素系ガス;H、NH、CO、CO、CH、C、C、C、C、C、C、HF、HI、HBr、HCl、NO、NH、BCl等の還元性ガス;He、N、Ar等の不活性ガスなどが挙げられる。これらのガスは1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。なお、無機系の下層膜のドライエッチングには、通常、酸素系ガスが用いられる。また、基板のドライエッチングには、通常、フッ素系ガスが用いられ、フッ素系ガスと不活性ガスとを混合したものが好適に用いられる。
<Etching process>
In an optional etching step, the underlying film and/or substrate is etched using the resist pattern described above as a mask to form a pattern in the underlying film and/or substrate.
At that time, the number of times of etching is not particularly limited, and may be one or more times. Etching may be either dry etching or wet etching, but dry etching is preferred. Dry etching can be performed using a known dry etching apparatus. The etching gas used for dry etching can be appropriately selected according to the underlying film to be etched, the elemental composition of the substrate, and the like. Examples of etching gas include fluorine-based gases such as CHF 3 , CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 and SF 6 ; chlorine-based gases such as Cl 2 and BCl 3 ; O 2 , O 3 and H 2 O and the like. oxygen - based gases; H2 , NH3 , CO , CO2 , CH4 , C2H2 , C2H4 , C2H6 , C3H4 , C3H6 , C3H8 , HF , HI, HBr, HCl, NO, NH 3 , BCl 3 and other reducing gases; He, N 2 , Ar and other inert gases. These gases may be used singly or in combination of two or more. An oxygen-based gas is usually used for dry etching of an inorganic underlayer film. For dry etching of substrates, a fluorine-based gas is usually used, and a mixture of a fluorine-based gas and an inert gas is preferably used.

さらに、必要に応じて、基板をエッチングする前、または、基板をエッチングした後に、基板上に残存する下層膜を除去してもよい。基板をエッチングする前に下層膜を除去する場合、下層膜はパターンが形成された下層膜であってもよく、パターンが形成されていない下層膜であってもよい。 Further, if necessary, the underlayer film remaining on the substrate may be removed before etching the substrate or after etching the substrate. When the underlying film is removed before etching the substrate, the underlying film may be a patterned underlying film or an unpatterned underlying film.

ここで、下層膜を除去する方法としては、例えば上述したドライエッチング等が挙げられる。また、無機系の下層膜の場合には、塩基性液または酸性液等の液体、好ましくは塩基性の液体を下層膜に接触させて下層膜を除去してもよい。ここで、塩基性液としては、特に限定されず、例えば、アルカリ性過酸化水素水等が挙げられる。アルカリ性過酸化水素水を用いてウェット剥離により下層膜を除去する方法としては、下層膜とアルカリ性過酸化水素水とが加熱条件下で一定時間接触できる方法であれば特に限定されず、例えば下層膜を加熱したアルカリ性過酸化水素水に浸漬する方法、加熱環境下で下層膜にアルカリ性過酸化水素水を吹き付ける方法、加熱したアルカリ性過酸化水素水を下層膜に塗工する方法等が挙げられる。これらのうちのいずれかの方法を行った後、基板を水洗し、乾燥させることで、下層膜が除去された基板を得ることができる。 Here, as a method for removing the lower layer film, for example, the above-described dry etching can be used. In the case of an inorganic lower layer film, the lower layer film may be removed by bringing a liquid such as a basic liquid or an acidic liquid, preferably a basic liquid, into contact with the lower layer film. Here, the basic liquid is not particularly limited, and examples thereof include alkaline hydrogen peroxide water and the like. The method for removing the lower layer film by wet stripping using alkaline hydrogen peroxide solution is not particularly limited as long as it is a method that allows the lower layer film and alkaline hydrogen peroxide solution to come into contact with each other for a certain period of time under heating conditions. in a heated alkaline hydrogen peroxide solution, a method of spraying an alkaline hydrogen peroxide solution on the lower layer film in a heated environment, a method of applying a heated alkaline hydrogen peroxide solution to the lower layer film, and the like. After performing one of these methods, the substrate is washed with water and dried to obtain a substrate from which the underlayer film has been removed.

(レジスト膜のエッチング耐性)
本発明のレジストパターン形成方法により得られるレジスト膜は、エッチング耐性に優れており、特に、ドライエッチング耐性に優れている。なお、ポジ型レジスト組成物中に含まれる共重合体A及び共重合体Bの単位体積当たりの炭素量の割合が多いほど、レジスト膜はドライエッチング耐性に優れる傾向にある。
(Etching resistance of resist film)
The resist film obtained by the method for forming a resist pattern of the present invention has excellent etching resistance, particularly excellent dry etching resistance. The resist film tends to be more excellent in dry etching resistance as the ratio of the carbon content per unit volume of the copolymer A and the copolymer B contained in the positive resist composition increases.

そして、本発明のレジストパターン形成方法によれば、例えば、以下に説明するような2層構造を有するレジスト膜を備える積層体を得ることができる。 Then, according to the method of forming a resist pattern of the present invention, for example, it is possible to obtain a laminate provided with a resist film having a two-layer structure as described below.

(積層体)
本発明のレジストパターンの形成方法により得られる積層体は、基板と、この基板上に形成されたレジスト膜とを備え、レジスト膜は、基板上に設けられた下層と、この下層上に設けられた上層と備える。そして、下層は、上述した共重合体Aから構成されており、上層は、上述した共重合体Bから構成されている。本発明の積層体が備えるレジスト膜は、本発明のレジストパターン形成方法により形成することができる。
(Laminate)
A laminate obtained by the method of forming a resist pattern of the present invention comprises a substrate and a resist film formed on the substrate. Prepared with the upper layer. The lower layer is composed of the copolymer A described above, and the upper layer is composed of the copolymer B described above. The resist film included in the laminate of the present invention can be formed by the method of forming a resist pattern of the present invention.

以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
なお、実施例及び比較例において、共重合体の数平均分子量、重量平均分子量及び分子量分布、表面自由エネルギー、現像液の溶解パラメータは、下記の方法で測定した。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
In the examples and comparative examples, the number average molecular weight, weight average molecular weight and molecular weight distribution of the copolymer, surface free energy, and developer solubility parameter were measured by the following methods.

<数平均分子量、重量平均分子量及び分子量分布>
得られた共重合体A及び共重合体Bについてゲル浸透クロマトグラフィーを用いて数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)を測定し、分子量分布(Mw/Mn)を算出した。
具体的には、ゲル浸透クロマトグラフ(東ソー製、HLC-8220)を使用し、展開溶媒としてテトラヒドロフランを用いて、共重合体A及び共重合体Bの数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)を標準ポリスチレン換算値として求めた。そして、分子量分布(Mw/Mn)を算出した。なお、得られた共重合体A及び共重合体Bのそれぞれにおいて、重量平均分子量(Mw)が1000未満の成分を実質的に含まないことを確認した。
<Number average molecular weight, weight average molecular weight and molecular weight distribution>
The number average molecular weight (Mn) and weight average molecular weight (Mw) of the obtained copolymer A and copolymer B were measured using gel permeation chromatography, and the molecular weight distribution (Mw/Mn) was calculated.
Specifically, using a gel permeation chromatograph (manufactured by Tosoh, HLC-8220), using tetrahydrofuran as a developing solvent, the number average molecular weight (Mn) and weight average molecular weight (Mn) of copolymer A and copolymer B Mw) was obtained as a standard polystyrene conversion value. Then, the molecular weight distribution (Mw/Mn) was calculated. It was confirmed that each of the obtained copolymers A and B substantially did not contain components having a weight-average molecular weight (Mw) of less than 1,000.

<表面自由エネルギー>
<<共重合体Aの表面自由エネルギー>>
調製例1で調製した共重合体Aとしての共重合体A1を酢酸イソアミルに溶解させて、濃度3質量%の表面自由エネルギー測定用の組成物(A)を調製した。得られた組成物(A)を用いて、以下の方法でフィルム(膜)を作製した。
<<フィルム(膜)の作製方法>>
スピンコーター(ミカサ製、MS-A150)を使用し、上記のようにして調製した組成物(A)を直径4インチのシリコンウェハ上に厚さ50nmになるように塗布した。そして、塗布した組成物(A)を温度170℃のホットプレートで1分間加熱して、シリコンウェハ上にレジスト膜を形成した。
次に、得られたフィルム(膜)について、接触角計(協和界面科学製、Drop Master700)を使用して、表面張力、極性項(p)及び分散力項(d)が既知の2種類の溶媒(水とジヨードメタン)の接触角を以下の条件で測定し、Owens-Wendt(拡張Fowkes式)の方法による表面自由エネルギーの評価を行い、フィルム(膜)の表面自由エネルギーを算出した。得られたフィルム(膜)の表面自由エネルギーを、共重合体Aの表面自由エネルギーとした。
<<接触角測定の測定条件>>
針:金属針22G(水)、テフロン(登録商標)コーティング22G(ジヨードメタン)
待機時間:1000ms
液量:1.8μL
着液認識:水50dat、ジヨードメタン100dat
温度:23℃
<<共重合体Bの表面自由エネルギー>>
共重合体Aに替えて調製例2~7で調製した共重合体Bを使用した以外は、上記した共重合体Aの表面自由エネルギーの算出と同様にして、共重合体Bの表面自由エネルギーを求めた。
<Surface free energy>
<<Surface free energy of copolymer A>>
The copolymer A1 as the copolymer A prepared in Preparation Example 1 was dissolved in isoamyl acetate to prepare a composition (A) for surface free energy measurement with a concentration of 3% by mass. Using the obtained composition (A), a film was produced by the following method.
<<Method for producing film>>
Using a spin coater (manufactured by Mikasa, MS-A150), the composition (A) prepared as described above was applied to a silicon wafer having a diameter of 4 inches to a thickness of 50 nm. Then, the applied composition (A) was heated on a hot plate at a temperature of 170° C. for 1 minute to form a resist film on the silicon wafer.
Next, the resulting film (membrane) was measured using a contact angle meter (Drop Master 700, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) to determine the surface tension, polar term (p) and dispersion force term (d) of two types with known The contact angle of the solvent (water and diiodomethane) was measured under the following conditions, the surface free energy was evaluated by the Owens-Wendt (extended Fowkes formula) method, and the surface free energy of the film was calculated. The surface free energy of the obtained film (membrane) was used as the surface free energy of the copolymer A.
<<Measurement conditions for contact angle measurement>>
Needle: metal needle 22G (water), Teflon (registered trademark) coating 22G (diiodomethane)
Standby time: 1000ms
Liquid volume: 1.8 μL
Liquid contact recognition: water 50 dat, diiodomethane 100 dat
Temperature: 23°C
<<Surface free energy of copolymer B>>
The surface free energy of copolymer B was calculated in the same manner as in the calculation of the surface free energy of copolymer A described above, except that copolymer B prepared in Preparation Examples 2 to 7 was used instead of copolymer A. asked for

<現像液の溶解パラメータ(SP値)>
実施例、比較例で使用した現像液の溶解パラメータ(SP値)は、Hansen法より算出した文献値を用いた。
<Solubility parameter (SP value) of developer>
Literature values calculated by the Hansen method were used as the solubility parameters (SP values) of the developers used in Examples and Comparative Examples.

<共重合体Aの調製>
<<調製例1:共重合体A1の調製>>
[半硬化牛脂脂肪酸カリ石鹸の固形分18%の水溶液の調製]
イオン交換水100gを用意し、攪拌しながら70℃まで昇温して、水酸化カリウム(49%水溶液)を8.40g添加した。次に、牛脂45°硬化脂肪酸HFA(日油社製)19.6gを1.28g/分の添加速度で添加して、その後、ケイ酸カリウムを0.126g添加した。そして80℃で2時間以上撹拌して、半硬化牛脂脂肪酸カリ石鹸の固形分18%の水溶液を得た。
[重合物の合成]
撹拌子を入れたガラス製のアンプルに、単量体(a)としてのα-クロロアクリル酸-1-フェニル-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル(ACAFPh)3gと、単量体(b)としてのα-メチルスチレン1.066gとを加えた。さらに、同じアンプルに、上記で調製した半硬化牛脂脂肪酸カリ石鹸の固形分18%の水溶液0.5463gに対して、イオン交換水6.771gを添加して、単量体組成物としてからアンプルを密封し、窒素ガスで加圧及び脱圧を10回繰り返して系内の酸素を除去した。
そして、系内を75℃に加温し、1時間重合反応を行った。次に、系内にテトラヒドロフラン(THF)10gを加え、得られた溶液をMeOH100g中に滴下して重合物を析出させた。その後、析出した重合物をろ過で回収した。なお、得られた重合物は、α-クロロアクリル酸-1-フェニル-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル単位54mol%とα-メチルスチレン単位46mоl%とを含む共重合体であった。
その後、得られた共重合体(精製前の共重合体A1)について、数平均分子量、重量平均分子量及び分子量分布を測定した。結果を表1に示す。
[重合物の精製]
ろ過により回収した重合物を10gのTHFに溶解させ、得られた溶液をTHFとMeOHとの混合溶媒100g(THF:MeOH(質量比)33:67)に滴下し、白色の凝固物(α-クロロアクリル酸-1-フェニル-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル単位及びα-メチルスチレン単位を含有する共重合体)を析出させた。その後、析出した共重合体を含む溶液をキリヤマ漏斗によりろ過し、白色の共重合体(α-クロロアクリル酸-1-フェニル-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル単位54mоl%とα-メチルスチレン単位46mоl%とを含む共重合体)を得た。
その後、得られた共重合体(精製後の共重合体A1)について、数平均分子量、重量平均分子量及び分子量分布、並びに表面自由エネルギーを測定した。結果を表1に示す。
<Preparation of copolymer A>
<<Preparation Example 1: Preparation of Copolymer A1>>
[Preparation of aqueous solution of semi-hardened beef tallow fatty acid potash soap with a solid content of 18%]
100 g of ion-exchanged water was prepared, heated to 70° C. with stirring, and 8.40 g of potassium hydroxide (49% aqueous solution) was added. Next, 19.6 g of beef tallow 45° hardened fatty acid HFA (manufactured by NOF Corporation) was added at an addition rate of 1.28 g/min, and then 0.126 g of potassium silicate was added. Then, the mixture was stirred at 80° C. for 2 hours or more to obtain an aqueous solution of semi-hardened beef tallow fatty acid potash soap having a solid content of 18%.
[Synthesis of polymer]
3 g of α-chloroacrylate-1-phenyl-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl (ACAFPh) as the monomer (a) was placed in a glass ampoule containing a stirring bar; 1.066 g of α-methylstyrene as monomer (b) was added. Further, in the same ampoule, 6.771 g of ion-exchanged water is added to 0.5463 g of the above-prepared 18% solids aqueous solution of the semi-cured beef tallow fatty acid potash soap to obtain a monomer composition, and then the ampoule is filled. It was sealed, and pressurization and depressurization with nitrogen gas were repeated 10 times to remove oxygen in the system.
Then, the inside of the system was heated to 75° C., and the polymerization reaction was carried out for 1 hour. Next, 10 g of tetrahydrofuran (THF) was added to the system, and the obtained solution was dropped into 100 g of MeOH to precipitate a polymer. After that, the precipitated polymer was collected by filtration. The obtained polymer was a copolymer containing 54 mol % of α-chloroacrylate-1-phenyl-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl units and 46 mol % of α-methylstyrene units. was a coalescence.
After that, the obtained copolymer (copolymer A1 before purification) was measured for number average molecular weight, weight average molecular weight and molecular weight distribution. Table 1 shows the results.
[Purification of polymer]
The polymer recovered by filtration was dissolved in 10 g of THF, and the resulting solution was added dropwise to 100 g of a mixed solvent of THF and MeOH (THF:MeOH (mass ratio) 33:67) to obtain a white coagulum (α- A copolymer containing 1-phenyl-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl chloroacrylate units and α-methylstyrene units) was precipitated. Thereafter, the solution containing the precipitated copolymer was filtered through a Kiriyama funnel, and the white copolymer (α-chloroacrylate-1-phenyl-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl units 54 mol % and 46 mol % of α-methylstyrene units).
After that, the obtained copolymer (copolymer A1 after purification) was measured for number average molecular weight, weight average molecular weight, molecular weight distribution, and surface free energy. Table 1 shows the results.

<調製例2:共重合体B1の調製>
[重合物の合成]
単量体(c)としてのとしてのα-クロロアクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル(ACAPFP)3g及び単量体(d)としてのα-メチルスチレン3.476gと、重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリル0.0551gと、溶媒としてのシクロペンタノン1.6205gとを含む単量体組成物をガラス容器に入れ、ガラス容器を密閉及び窒素置換して、窒素雰囲気下、78℃の恒温槽内で6時間撹拌した。
その後、室温に戻し、ガラス容器内を大気解放した後、得られた溶液にTHF10gを加えた。そして、THFを加えた溶液を、溶媒としてのMeOH100g中に滴下し、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キリヤマ漏斗によりろ過し、白色の凝固物(重合物)を得た。なお、得られた重合物は、α-クロロアクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル単位50mоl%とα-メチルスチレン単位50mоl%とを含む共重合体であった。
その後、得られた共重合体(精製前の共重合体B1)について、調製例1と同様にして各種測定を行った。結果を表1に示す。
[重合物の精製]
次いで、得られた重合物を100gのTHFに溶解させ、得られた溶液をTHFとMeOHとの混合溶媒100g(THF:MeOH(質量比)6:94)に滴下し、白色の凝固物(α-クロロアクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル単位及びα-メチルスチレン単位を含有する共重合体)を析出させた。その後、析出した凝固物を含む溶液をキリヤマ漏斗によりろ過し、白色の重合体(α-クロロアクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル単位50mоl%とα-メチルスチレン単位50mоl%とを含む共重合体)を得た。
その後、得られた共重合体(精製後の共重合体B1)について、調製例1と同様にして各種測定を行った。結果を表1に示す。
<Preparation Example 2: Preparation of copolymer B1>
[Synthesis of polymer]
3 g of α-chloroacrylate 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl (ACAPFP) as monomer (c) and 3.476 g of α-methylstyrene as monomer (d); A monomer composition containing 0.0551 g of azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator and 1.6205 g of cyclopentanone as a solvent is placed in a glass container, and the glass container is sealed and replaced with nitrogen. The mixture was stirred for 6 hours in a constant temperature bath at 78°C under atmosphere.
Thereafter, the temperature was returned to room temperature, and after the inside of the glass container was exposed to the atmosphere, 10 g of THF was added to the obtained solution. Then, the solution containing THF was dropped into 100 g of MeOH as a solvent to precipitate a polymer. After that, the solution containing the precipitated polymer was filtered through a Kiriyama funnel to obtain a white coagulate (polymer). The obtained polymer was a copolymer containing 50 mol % of α-chloroacrylic acid 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl units and 50 mol % of α-methylstyrene units.
After that, various measurements were performed in the same manner as in Preparation Example 1 for the obtained copolymer (copolymer B1 before purification). Table 1 shows the results.
[Purification of polymer]
Next, the obtained polymer is dissolved in 100 g of THF, and the obtained solution is added dropwise to 100 g of a mixed solvent of THF and MeOH (THF:MeOH (mass ratio) 6:94) to form a white solid (α - a copolymer containing 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl chloroacrylate units and α-methylstyrene units) was precipitated. Thereafter, the solution containing the precipitated coagulum was filtered through a Kiriyama funnel, and the white polymer (α-chloroacrylic acid 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl unit 50 mol% and α-methylstyrene unit 50 mol% A copolymer containing and was obtained.
After that, various measurements were performed in the same manner as in Preparation Example 1 for the obtained copolymer (copolymer B1 after purification). Table 1 shows the results.

<<調製例3:共重合体B2の調製>>
[重合物の合成]
重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリルの量を0.02755gに変更したことと、得られた重合物の精製を行わなかったこと以外は、調製例2と同様の操作を行い、白色の凝固物(重合物)として、α-クロロアクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル単位50mоl%とα-メチルスチレン単位50mоl%とを含む共重合体を得た。
得られた共重合体を共重合体B2とし、共重合体B2について、調製例1と同様にして各種測定を行った。結果を表1に示す。
<<Preparation Example 3: Preparation of Copolymer B2>>
[Synthesis of polymer]
Except that the amount of azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator was changed to 0.02755 g and that the obtained polymer was not purified, the same operation as in Preparation Example 2 was performed to obtain a white A copolymer containing 50 mol % of α-chloroacrylic acid 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl units and 50 mol % of α-methylstyrene units was obtained as a coagulate (polymer).
The obtained copolymer was designated as copolymer B2, and various measurements were carried out in the same manner as in Preparation Example 1 for copolymer B2. Table 1 shows the results.

<<調製例4:共重合体B3の調製>>
[重合物の合成]
重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリルの量を0.00551gに変更した以外は、調製例2と同様の操作を行い、白色の凝固物(重合物)を得た。なお、得られた重合物は、α-クロロアクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル単位50mоl%とα-メチルスチレン単位50mоl%とを含む共重合体であった。
その後、得られた共重合体(精製前の共重合体B3)について、調製例1と同様にして各種測定を行った。結果を表1に示す。
[重合物の精製]
次いで、得られた重合物を100gのTHFに溶解させ、得られた溶液とTHFとMeOHとの混合溶媒100g(THF:MeOH(質量比)15:85)に滴下し、白色の凝固物(α-クロロアクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル単位及びα-メチルスチレン単位を含有する共重合体)を析出させた。その後、析出した凝固物を含む溶液をキリヤマ漏斗によりろ過し、白色の重合体(α-クロロアクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル単位50mоl%とα-メチルスチレン単位50mоl%とを含む共重合体)を得た。
その後、得られた共重合体(精製後の共重合体B3)について、調製例1と同様にして各種測定を行った。結果を表1に示す。
<<Preparation Example 4: Preparation of Copolymer B3>>
[Synthesis of polymer]
A white coagulate (polymer) was obtained in the same manner as in Preparation Example 2, except that the amount of azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator was changed to 0.00551 g. The obtained polymer was a copolymer containing 50 mol % of α-chloroacrylic acid 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl units and 50 mol % of α-methylstyrene units.
After that, various measurements were performed in the same manner as in Preparation Example 1 for the obtained copolymer (copolymer B3 before purification). Table 1 shows the results.
[Purification of polymer]
Then, the obtained polymer was dissolved in 100 g of THF, and the obtained solution was added dropwise to 100 g of a mixed solvent of THF and MeOH (THF:MeOH (mass ratio) 15:85) to form a white solid (α - a copolymer containing 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl chloroacrylate units and α-methylstyrene units) was precipitated. Thereafter, the solution containing the precipitated coagulum was filtered through a Kiriyama funnel, and the white polymer (α-chloroacrylic acid 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl unit 50 mol% and α-methylstyrene unit 50 mol% A copolymer containing and was obtained.
After that, various measurements were performed in the same manner as in Preparation Example 1 for the obtained copolymer (copolymer B3 after purification). Table 1 shows the results.

<<調製例5:共重合体B4の調製>>
[重合物の合成]
重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリルの量を0.02755gに変更した以外は、調製例2と同様の操作を行い、白色の凝固物(重合物)を得た。なお、得られた重合物は、α-クロロアクリル酸2,2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル単位50mоl%とα-メチルスチレン単位50mоl%とを含む共重合体であった。
その後、得られた共重合体(精製前の共重合体B4)について、調製例1と同様にして各種測定を行った。結果を表1に示す。
[重合物の精製]
次いで、得られた重合物を100gのTHFに溶解させ、得られた溶液をTHFとMeOHとの混合溶媒100g(THF:MeOH(質量比)9:91)に滴下し、白色の凝固物(α-クロロアクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル単位及びα-メチルスチレン単位を含有する共重合体)を析出させた。その後、析出した凝固物を含む溶液をキリヤマ漏斗によりろ過し、白色の重合体(α-クロロアクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル単位50mоl%とα-メチルスチレン単位50mоl%とを含む共重合体)を得た。
その後、得られた共重合体(精製後の共重合体B4)について、調製例1と同様にして各種測定を行った。結果を表1に示す。
<<Preparation Example 5: Preparation of Copolymer B4>>
[Synthesis of polymer]
Except for changing the amount of azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator to 0.02755 g, the same operation as in Preparation Example 2 was performed to obtain a white coagulate (polymer). The obtained polymer was a copolymer containing 50 mol % of α-chloroacrylic acid 2,2,2,3,3,3-pentafluoropropyl units and 50 mol % of α-methylstyrene units.
After that, various measurements were performed in the same manner as in Preparation Example 1 for the obtained copolymer (copolymer B4 before purification). Table 1 shows the results.
[Purification of polymer]
Next, the resulting polymer is dissolved in 100 g of THF, and the resulting solution is added dropwise to 100 g of a mixed solvent of THF and MeOH (THF:MeOH (mass ratio) 9:91) to form a white solid (α - a copolymer containing 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl chloroacrylate units and α-methylstyrene units) was precipitated. Thereafter, the solution containing the precipitated coagulum was filtered through a Kiriyama funnel, and the white polymer (α-chloroacrylic acid 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl unit 50 mol% and α-methylstyrene unit 50 mol% A copolymer containing and was obtained.
After that, various measurements were performed in the same manner as in Preparation Example 1 for the obtained copolymer (copolymer B4 after purification). Table 1 shows the results.

<<調製例6:共重合体B5の調製>>
[重合物の合成]
重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリルの量を0.1102gに変更した以外は、調製例2と同様の操作を行い、白色の凝固物(重合物)を得た。なお、なお、得られた重合物は、α-クロロアクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル単位50mоl%とα-メチルスチレン単位50mоl%とを含む共重合体であった。
その後、得られた共重合体(精製前の共重合体B5)について、調製例1と同様にして各種測定を行った。結果を表1に示す。
[重合物の精製]
次いで、得られた重合物を100gのTHFに溶解させ、得られた溶液をTHFとMeOHとの混合溶媒100g(THF:MeOH(質量比)5:95)に滴下し、白色の凝固物(α-クロロアクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル単位及びα-メチルスチレン単位を含有する共重合体)を析出させた。その後、析出した凝固物を含む溶液をキリヤマ漏斗によりろ過し、白色の重合体(α-クロロアクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル単位50mоl%とα-メチルスチレン単位50mоl%とを含む共重合体)を得た。
その後、得られた共重合体(精製後の共重合体B5)について、調製例1と同様にして各種測定を行った。結果を表1に示す。
<<Preparation Example 6: Preparation of copolymer B5>>
[Synthesis of polymer]
Except for changing the amount of azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator to 0.1102 g, the same operation as in Preparation Example 2 was performed to obtain a white coagulate (polymer). The obtained polymer was a copolymer containing 50 mol % of α-chloroacrylic acid 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl units and 50 mol % of α-methylstyrene units.
After that, the obtained copolymer (copolymer B5 before purification) was subjected to various measurements in the same manner as in Preparation Example 1. Table 1 shows the results.
[Purification of polymer]
Then, the resulting polymer is dissolved in 100 g of THF, and the resulting solution is added dropwise to 100 g of a mixed solvent of THF and MeOH (THF:MeOH (mass ratio) 5:95) to form a white solid (α - a copolymer containing 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl chloroacrylate units and α-methylstyrene units) was precipitated. Thereafter, the solution containing the precipitated coagulum was filtered through a Kiriyama funnel, and the white polymer (α-chloroacrylic acid 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl unit 50 mol% and α-methylstyrene unit 50 mol% A copolymer containing and was obtained.
After that, various measurements were performed in the same manner as in Preparation Example 1 for the obtained copolymer (copolymer B5 after purification). Table 1 shows the results.

<<調製例7:共重合体B6の調製>>
[重合物の合成]
重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリルの量を0.551gに変更したことと、得られた重合物の精製を行わなかったこと以外は、調製例2と同様お操作を行い、白色の重合体(α-クロロアクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル50mоl%とα-メチルスチレン50mоl%とを含む共重合体)を得た。
得られた共重合体を共重合体B6とし、共重合体B6について、調製例1と同様にして各種測定を行った。結果を表1に示す。
<<Preparation Example 7: Preparation of copolymer B6>>
[Synthesis of polymer]
Except that the amount of azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator was changed to 0.551 g and that the obtained polymer was not purified, the same operation as in Preparation Example 2 was performed to obtain a white A polymer (a copolymer containing 50 mol % of 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl α-chloroacrylate and 50 mol % of α-methylstyrene) was obtained.
The obtained copolymer was designated as copolymer B6, and various measurements were performed in the same manner as in Preparation Example 1 for copolymer B6. Table 1 shows the results.

Figure 2023003342000015
Figure 2023003342000015

表1中、
「ACAFPh」は、α-クロロアクリル酸-1-フェニル-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチルを表し、
「ACAPFP」は、α-クロロアクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルを表し、
「KORR(18%)石鹸」は、半硬化牛脂脂肪酸カリ石鹸の固形分18%の水溶液を表し、
「THF」は、テトラヒドロフランを表し、
「MeOH」は、メタノールを表す。
In Table 1,
"ACAFPh" represents α-chloroacrylate-1-phenyl-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl,
"ACAPFP" stands for 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl α-chloroacrylate;
"KORR (18%) soap" refers to an 18% solids aqueous solution of semi-hardened tallow fatty acid potash soap;
"THF" stands for tetrahydrofuran;
"MeOH" represents methanol.

(実施例1)
<ポジ型レジスト組成物の調製>
共重合体Aとして、調製例1で調製した共重合体A1と、共重合体Bとして、調製例2で調製した共重合体B1とを使用した。そして、共重合体Aと共重合体Bとを質量比(共重合体A:共重合体B)が90:10となるようにして、溶剤としての酢酸イソアミルに溶解させた。そして、共重合体Aと共重合体Bとを含む、濃度3質量%のポジ型レジスト組成物を調製した。
(Example 1)
<Preparation of positive resist composition>
As the copolymer A, the copolymer A1 prepared in Preparation Example 1 and as the copolymer B, the copolymer B1 prepared in Preparation Example 2 were used. Then, the copolymer A and the copolymer B were dissolved in isoamyl acetate as a solvent so that the mass ratio (copolymer A:copolymer B) was 90:10. Then, a positive resist composition containing the copolymer A and the copolymer B and having a concentration of 3% by mass was prepared.

<レジストパターンの形成>
<<レジスト膜形成工程>>
スピンコーター(ミカサ製、MS-A150)を使用し、上記のようにして得たポジ型レジスト組成物を直径4インチのシリコンウェハ上に厚さ50nmになるように塗布した。そして、塗布したポジ型レジスト組成物を温度170℃のホットプレートで1分間加熱して、シリコンウェハ上にレジスト膜を形成した。
<<露光工程>>
形成されたレジスト膜を露光した。具体的には、電子線描画装置(エリオニクス社製、ELS-S50)を用いて、電子線の照射量が互いに異なるパターン(寸法500μm×500μm)をレジスト膜上に複数描画した。なお、電子線の照射量は、4μC/cmから200μC/cmの範囲内で4μC/cmずつ異ならせた。
<<ポスト露光ベーク工程>>
露光されたレジスト膜を、100℃のホットプレートで1分間加熱した。
<<現像工程>>
露光されたレジスト膜を、現像液を用いて現像した。具体的には、現像液(1)としてヘプタン(SP値:7.4(cal/cm1/2、沸点:98℃)を用いて温度23℃で1分間の現像処理を行った(処理(1))。その後、窒素ブローにより現像液(1)を除去した。続いて、現像液(2)としてエタノール(SP値:12.7(cal/cm1/2、沸点:78℃)を用いて温度23℃で1分間の現像処理を行った(処理(2))。その後、窒素ブローにより現像液(2)を除去した。
<Formation of resist pattern>
<<Resist film formation process>>
Using a spin coater (Mikasa, MS-A150), the positive resist composition obtained as described above was applied to a silicon wafer having a diameter of 4 inches to a thickness of 50 nm. Then, the applied positive resist composition was heated on a hot plate at a temperature of 170° C. for 1 minute to form a resist film on the silicon wafer.
<<Exposure process>>
The formed resist film was exposed. Specifically, using an electron beam drawing apparatus (ELS-S50, manufactured by Elionix), a plurality of patterns (dimensions of 500 μm×500 μm) with different electron beam doses were drawn on the resist film. The dose of the electron beam was varied by 4 μC/cm 2 within the range of 4 μC/cm 2 to 200 μC/cm 2 .
<<Post-exposure baking process>>
The exposed resist film was heated with a hot plate at 100° C. for 1 minute.
<<development process>>
The exposed resist film was developed using a developer. Specifically, heptane (SP value: 7.4 (cal/cm 3 ) 1/2 , boiling point: 98°C) was used as developer (1), and development processing was performed at a temperature of 23°C for 1 minute ( process (1)). After that, the developer (1) was removed by nitrogen blow. Subsequently, using ethanol (SP value: 12.7 (cal/cm 3 ) 1/2 , boiling point: 78°C) as developer (2), development processing was performed at a temperature of 23°C for 1 minute (processing ( 2)). After that, the developer (2) was removed by nitrogen blow.

<γ値>
上記のようにしてパターンを描画した部分のレジスト膜の厚みを光学式膜厚計(SCREENセミコンダクタソリューション社製、ラムダエース)で測定し、電子線の総照射量の常用対数と、現像後のレジスト膜の残膜率(=現像後のレジスト膜の膜厚/シリコンウェハ上に形成したレジスト膜の膜厚)との関係を示す感度曲線を作成した。
そして、得られた感度曲線(横軸:電子線の総照射量の常用対数、縦軸:レジスト膜の残膜率(0≦残膜率≦1.00))について、残膜率0.20~0.80の範囲において感度曲線を二次関数にフィッティングし、得られた二次関数(残膜率と総照射量の常用対数との関数)上の残膜率0の点と残膜率0.50の点とを結ぶ直線(感度曲線の傾きの近似線)を作成した。
また、下記の式を用いてγ値を求めた。結果を表2に示す。なお、下記の式中、Eは、残膜率0.20~0.80の範囲において感度曲線を二次関数にフィッティングし、得られた二次関数(残膜率と総照射量の常用対数との関数)に対して残膜率0を代入した際に得られる総照射量の対数である。また、Eは、得られた二次関数上の残膜率0の点と残膜率0.50の点とを結ぶ直線(感度曲線の傾きの近似線)を作成し、得られた直線(残膜率と総照射量の常用対数との関数)に対して残膜率1.00を代入した際に得られる総照射量の対数である。そして、下記式は、残膜率0と1.00との間での上記直線の傾きを表している。なお、γ値の値が9.8超であれば、感度曲線の傾きが大きく、コントラストの高いレジストパターンを良好に形成し得ることを示す。

Figure 2023003342000016
<γ value>
The thickness of the resist film in the portion where the pattern was drawn as described above was measured with an optical film thickness meter (Lambda Ace, manufactured by SCREEN Semiconductor Solutions Co., Ltd.). A sensitivity curve showing the relationship between the residual film ratio (=thickness of the resist film after development/thickness of the resist film formed on the silicon wafer) was prepared.
Then, the resulting sensitivity curve (horizontal axis: common logarithm of the total electron beam dose, vertical axis: residual film ratio of the resist film (0≦remaining film ratio≦1.00)), the residual film ratio is 0.20. The sensitivity curve is fitted to a quadratic function in the range of ~0.80, and the point of the residual film rate of 0 and the residual film rate on the obtained quadratic function (function of the residual film rate and the common logarithm of the total irradiation dose) A straight line (approximation line of the slope of the sensitivity curve) connecting the 0.50 points was created.
Also, the γ value was obtained using the following formula. Table 2 shows the results. In the following formula, E 0 is the quadratic function obtained by fitting the sensitivity curve to a quadratic function in the range of the residual film rate of 0.20 to 0.80 (commonly used for the residual film rate and total irradiation dose is the logarithm of the total dose obtained when the remaining film rate of 0 is substituted for the function of the logarithm. In addition, E1 is a straight line (approximation line of the slope of the sensitivity curve) connecting the point of the residual film rate of 0 and the point of the residual film rate of 0.50 on the obtained quadratic function, and the obtained straight line It is the logarithm of the total irradiation dose obtained when the residual film ratio of 1.00 is substituted for (the function of the residual film ratio and the common logarithm of the total irradiation dose). The following formula represents the slope of the straight line between the residual film ratios of 0 and 1.00. If the γ value exceeds 9.8, the slope of the sensitivity curve is large, indicating that a high-contrast resist pattern can be satisfactorily formed.
Figure 2023003342000016

<Eth>
上記により得られたレジスト膜の初期厚みTを光学式膜厚計(SCREENセミコンダクタソリューション社製、ラムダエース)で測定した。また、γ値の算出の際に得られた直線(感度曲線の傾きの近似線)の残膜率が0となる際の、電子線の総照射量Eth(μC/cm)を求めた。結果を表2に示す。Ethの値が小さいほど、レジスト膜の感度が高く、レジストパターンの形成効率が高いことを意味する。
<Eth>
The initial thickness T0 of the resist film obtained above was measured with an optical film thickness meter (Lambda Ace manufactured by SCREEN Semiconductor Solution Co., Ltd.). In addition, the total dose Eth (μC/cm 2 ) of the electron beam when the residual film ratio of the straight line (approximate line of the slope of the sensitivity curve) obtained when calculating the γ value was 0 was determined. Table 2 shows the results. The smaller the Eth value, the higher the sensitivity of the resist film and the higher the resist pattern formation efficiency.

(実施例2~3)
<ポジ型レジスト組成物の調製>
ポジ型レジスト組成物を調製する際に、共重合体Bとして、共重合体B2を使用した。そして、共重合体Aと共重合体Bとの質量比(共重合体A:共重合体B)が80:20(実施例2)、70:30(実施例3)となるようにした以外は、実施例1と同様にしてポジ型レジスト組成物を調製した。
<レジストパターンの形成>
上記のように調製したポジ型レジスト組成物を用いた以外は、実施例1と同様にしてレジストパターンを形成し、各種測定を行った。結果を表2に示す。
(Examples 2-3)
<Preparation of positive resist composition>
Copolymer B2 was used as copolymer B in preparing the positive resist composition. Then, except that the mass ratio of copolymer A and copolymer B (copolymer A: copolymer B) was set to 80:20 (Example 2) and 70:30 (Example 3). prepared a positive resist composition in the same manner as in Example 1.
<Formation of resist pattern>
A resist pattern was formed in the same manner as in Example 1 except that the positive resist composition prepared as described above was used, and various measurements were performed. Table 2 shows the results.

(実施例4~11)
<ポジ型レジスト組成物の調製>
ポジ型レジスト組成物を調製する際に、共重合体Bとして、共重合体B1(実施例6)、共重合体B3(実施例4,10)、共重合体B4(実施例5,7,11)、共重合体B5(実施例8,9)を使用した。そして、共重合体Aと共重合体Bの質量比(共重合体A:共重合体B)が80:20(実施例4,6,8,11)、70:30(実施例5,9)、90:10(実施例7,10)となるようにした以外は、実施例1と同様にしてポジ型レジスト組成物を調製した。
<レジストパターンの形成>
現像工程において、現像液(2)として、イソプロピルアルコール(SP値:11.5(cal/cm1/2、沸点:83℃、実施例4~6)、1-プロパノール(SP値:11.9(cal/cm1/2、沸点:97℃、実施例7~9)、1-ブタノール(SP値:11.4(cal/cm1/2、沸点:117℃、実施例10,11)を使用して処理(2)を行った。それ以外は、実施例1と同様にしてレジストパターンを形成し、各種測定を行った。結果を表2に示す。
(Examples 4 to 11)
<Preparation of positive resist composition>
Copolymer B1 (Example 6), Copolymer B3 (Examples 4 and 10), Copolymer B4 (Examples 5, 7, 11) and copolymer B5 (Examples 8 and 9) were used. Then, the mass ratio of copolymer A and copolymer B (copolymer A: copolymer B) was 80: 20 (Examples 4, 6, 8, 11), 70: 30 (Examples 5, 9 ) and 90:10 (Examples 7 and 10), positive resist compositions were prepared in the same manner as in Example 1.
<Formation of resist pattern>
In the development step, the developer (2) was isopropyl alcohol (SP value: 11.5 (cal/cm 3 ) 1/2 , boiling point: 83°C, Examples 4 to 6), 1-propanol (SP value: 11 .9 (cal/cm 3 ) 1/2 , boiling point: 97°C, Examples 7-9), 1-butanol (SP value: 11.4 (cal/cm 3 ) 1/2 , boiling point: 117°C, Treatment (2) was carried out using Examples 10, 11). Other than that, a resist pattern was formed in the same manner as in Example 1, and various measurements were performed. Table 2 shows the results.

Figure 2023003342000017
Figure 2023003342000017

(実施例12~18)
<ポジ型レジスト組成物の調製>
共重合体Bとして、共重合体B1(実施例12,16,18)、共重合体B4(実施例13~15,17)を使用した。そして、共重合体Aと共重合体Bの質量比(共重合A:共重合体B)が90:10(実施例12,15)、80:20(実施例13,16,17)、70:30(実施例14,18)になるようにした以外は、実施例1と同様にしてポジ型レジスト組成物を調製した。
<レジストパターンの形成>
現像工程において、現像液(1)としてオクタン(SP値:7.5cal/cm1/2、沸点:125℃)を使用して処理(1)を行った。また、現像液(2)として上記したエタノール(実施例12)、上記したイソプロピルアルコール(実施例13,14)、上記した1-プロパノール(実施例15,16)、上記した1-ブタノール(実施例17,18)を使用して処理(2)を行った。それ以外は、実施例1と同様にしてレジストパターンを形成し、各種測定を行った。結果を表3に示す。
(Examples 12-18)
<Preparation of positive resist composition>
As copolymer B, copolymer B1 (Examples 12, 16 and 18) and copolymer B4 (Examples 13 to 15 and 17) were used. And the mass ratio of copolymer A and copolymer B (copolymer A: copolymer B) is 90: 10 (Examples 12, 15), 80: 20 (Examples 13, 16, 17), 70 A positive resist composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that it was adjusted to : 30 (Examples 14 and 18).
<Formation of resist pattern>
In the development step, Octane (SP value: 7.5 cal/cm 3 ) 1/2 , boiling point: 125° C.) was used as developer (1), and processing (1) was carried out. Further, as the developer (2), the above ethanol (Example 12), the above isopropyl alcohol (Examples 13 and 14), the above 1-propanol (Examples 15 and 16), the above 1-butanol (Example 17, 18) were used to carry out treatment (2). Other than that, a resist pattern was formed in the same manner as in Example 1, and various measurements were performed. Table 3 shows the results.

(実施例19~22)
<ポジ型レジスト組成物の調製>
共重合体Bとして、共重合体B1(実施例21,22)、共重合体B4(実施例19,20)を使用した。そして、共重合体Aと共重合体の質量比(共重合体A:共重合体B)が90:10(実施例19)、80:20(実施例20,21)、70:30(実施例22)になるようにした以外は、実施例1と同様にしてポジ型レジスト組成物を調製した。
<レジストパターンの形成>
現像工程において、現像液(1)としてノナン(SP値:7.7cal/cm)1/2、沸点:150℃)を使用して処理(1)を行った。また、現像液(2)として、上記したイソプロピルアルコール(実施例19,20)、上記した1-プロパノール(実施例21)、上記した1-ブタノール(実施例22)を使用して処理(2)を行った。それ以外は、実施例1と同様にしてレジストパターンを形成し、各種測定を行った。結果を表3に示す。
(Examples 19-22)
<Preparation of positive resist composition>
As copolymer B, copolymer B1 (Examples 21 and 22) and copolymer B4 (Examples 19 and 20) were used. Then, the mass ratio of the copolymer A and the copolymer (copolymer A: copolymer B) was 90:10 (Example 19), 80:20 (Examples 20 and 21), 70:30 (implementation Example 22) A positive resist composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that 2) was used.
<Formation of resist pattern>
In the development step, processing (1) was performed using nonane (SP value: 7.7 cal 3 /cm) 1/2 , boiling point: 150° C.) as developer (1). In addition, processing (2) using the above isopropyl alcohol (Examples 19 and 20), the above 1-propanol (Example 21), and the above 1-butanol (Example 22) as the developer (2) did Other than that, a resist pattern was formed in the same manner as in Example 1, and various measurements were performed. Table 3 shows the results.

Figure 2023003342000018
Figure 2023003342000018

(実施例23~31)
<ポジ型レジスト組成物の調製>
共重合体Bとして、共重合体B1(実施例26,30)、共重合体B2(実施例29)、共重合体B3(実施例24)、共重合体B4(実施例25,28)、共重合体B5(実施例27,31)、共重合体B6(実施例23)を使用した。そして、共重合体Aと共重合体Bの質量比(共重合体A:共重合体B)が80:20(実施例23,25,30,31)、90:10(実施例24、28)、70:30(実施例26,27,29)になるようにした以外は、実施例1と同様にしてポジ型レジスト組成物を調製した。
<レジストパターンの形成>
現像工程において、現像液(1)としてデカン(SP値:7.7)cal/cm1/2、沸点:174℃)を使用して処理(1)を行った。また、現像液(2)として、上記したエタノール(実施例23)、上記したイソプロピルアルコール(実施例24~27)、上記した1-プロパノール(実施例28,29)、上記した1-ブタノール(実施例30,31)を使用して処理(2)を行った。それ以外は、実施例1と同様にしてレジストパターンを形成し、各種測定を行った。結果を表4に示す。
(Examples 23-31)
<Preparation of positive resist composition>
Examples of copolymer B include copolymer B1 (Examples 26 and 30), copolymer B2 (Example 29), copolymer B3 (Example 24), copolymer B4 (Examples 25 and 28), Copolymer B5 (Examples 27 and 31) and copolymer B6 (Example 23) were used. Then, the mass ratio of copolymer A and copolymer B (copolymer A: copolymer B) was 80:20 (Examples 23, 25, 30, 31), 90:10 (Examples 24, 28 ) and 70:30 (Examples 26, 27, 29), positive resist compositions were prepared in the same manner as in Example 1.
<Formation of resist pattern>
In the development step, processing (1) was performed using decane (SP value: 7.7) cal/cm 3 ) 1/2 , boiling point: 174°C as developer (1). Further, as the developer (2), the above ethanol (Example 23), the above isopropyl alcohol (Examples 24 to 27), the above 1-propanol (Examples 28 and 29), the above 1-butanol ( Treatment (2) was carried out using Examples 30, 31). Other than that, a resist pattern was formed in the same manner as in Example 1, and various measurements were performed. Table 4 shows the results.

Figure 2023003342000019
Figure 2023003342000019

(実施例32)
<ポジ型レジスト組成物の調製>
共重合体Bとして、共重合体B3を使用した。そして、共重合体Aと共重合体Bの質量比(共重合体A:共重合体B)が80:20になるようにした以外は、実施例1と同様にしてポジ型レジスト組成物を調製した。
<レジストパターンの形成>
現像工程において、露光されたレジスト膜を、現像液としての上記したヘプタンと上記したイソプロピルアルコールとを質量比(ヘプタン:イソプロピルアルコール)50:50で含む混合溶剤を使用して現像した。それ以外は、実施例1と同様にしてレジストパターンを形成し、各種測定を行った。結果を表5に示す。
(Example 32)
<Preparation of positive resist composition>
As copolymer B, copolymer B3 was used. Then, a positive resist composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the mass ratio of copolymer A and copolymer B (copolymer A:copolymer B) was set to 80:20. prepared.
<Formation of resist pattern>
In the development step, the exposed resist film was developed using a mixed solvent containing the above-described heptane and the above-described isopropyl alcohol as a developer at a mass ratio (heptane:isopropyl alcohol) of 50:50. Other than that, a resist pattern was formed in the same manner as in Example 1, and various measurements were performed. Table 5 shows the results.

(実施例33~35)
<ポジ型レジスト組成物の調製>
共重合体Bとして、共重合体B4を使用した。そして、共重合体Aと共重合体Bの質量比(共重合体A:共重合体B)が80:20になるようにした以外は、実施例1と同様にしてポジ型レジスト組成物を調製した。
<レジストパターンの形成>
現像工程において、露光されたレジスト膜を、現像液としての上記したオクタンと上記したイソプロピルアルコールとを質量比(オクタン:イソプロピルアルコール)50:50で含む混合溶剤(実施例33)、上記したノナンと上記したイソプロピルアルコールとを質量比(ノナン:イソプロピルアルコール)50:50で含む混合溶剤(実施例34)、上記したデカンと上記したイソプロピルアルコールとを質量比(デカン:イソプロピルアルコール)50:50で含む混合溶剤(実施例35)を使用した。それ以外は、実施例32と同様にしてレジストパターンを形成し、各種測定を行った。結果を表5に示す。
(Examples 33-35)
<Preparation of positive resist composition>
As copolymer B, copolymer B4 was used. Then, a positive resist composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the mass ratio of copolymer A and copolymer B (copolymer A:copolymer B) was set to 80:20. prepared.
<Formation of resist pattern>
In the development step, the exposed resist film was treated with a mixed solvent (Example 33) containing the above-described octane and the above-described isopropyl alcohol as a developer at a mass ratio (octane:isopropyl alcohol) of 50:50, and the above-described nonane. A mixed solvent (Example 34) containing the above isopropyl alcohol at a mass ratio (nonane:isopropyl alcohol) of 50:50, and a mixed solvent containing the above decane and the above isopropyl alcohol at a mass ratio (decane:isopropyl alcohol) of 50:50 A mixed solvent (Example 35) was used. Other than that, a resist pattern was formed in the same manner as in Example 32, and various measurements were performed. Table 5 shows the results.

Figure 2023003342000020
Figure 2023003342000020

(比較例1)
<ポジ型レジスト組成物の調製>
共重合体Bは使用せず、共重合体Aとして共重合体A1のみを使用した。そして、共重合体A1を、溶剤としての酢酸イソアミルに溶解させて、濃度3質量%のポジ型レジスト組成物を調製した。
<レジストパターンの形成>
現像工程において、現像液(1)として上記したエタノールを使用して処理(1)のみを行い、現像液(2)を使用した処理(2)は行わなかった。それ以外は、実施例1と同様にしてレジストパターンを形成し、各種測定を行った。結果を表6に示す。
(Comparative example 1)
<Preparation of positive resist composition>
Copolymer B was not used, and only copolymer A1 was used as copolymer A. Then, the copolymer A1 was dissolved in isoamyl acetate as a solvent to prepare a positive resist composition having a concentration of 3% by mass.
<Formation of resist pattern>
In the development process, only the processing (1) was performed using the above ethanol as the developer (1), and the processing (2) using the developer (2) was not performed. Other than that, a resist pattern was formed in the same manner as in Example 1, and various measurements were performed. Table 6 shows the results.

(比較例2~4)
<ポジ型レジスト組成物の調製>
比較例1と同様にしてポジ型レジスト組成物を調製した。
<レジストパターンの形成>
現像工程において、現像液(1)として上記したイソプロピルアルコール(比較例2)、上記した1-プロパノール(比較例3)、上記した1-ブタノール(比較例4)を使用した以外は、比較例1と同様にしてレジストパターンを形成し、各種測定を行った。結果を表6に示す。
(Comparative Examples 2-4)
<Preparation of positive resist composition>
A positive resist composition was prepared in the same manner as in Comparative Example 1.
<Formation of resist pattern>
Comparative Example 1 except that the above isopropyl alcohol (Comparative Example 2), the above 1-propanol (Comparative Example 3), and the above 1-butanol (Comparative Example 4) were used as the developer (1) in the development step. A resist pattern was formed in the same manner as in , and various measurements were performed. Table 6 shows the results.

Figure 2023003342000021
Figure 2023003342000021

表2~表5より、所定の共重合体A及び共重合体Bを含むポジ型レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成し、得られたレジスト膜を露光後、SP値が8(cal/cm1/2以下である溶剤を少なくとも含む現像液を用いて現像を行った実施例1~35では、Ethとγ値の値から、レジスト膜の感度が高く、レジストパターン形成効率が高いため、レジストパターントップの減りが少ないことが分かる。また、実施例1~35では、γ値が9.8を超えていることから、コントラストの高いレジストパターンが形成できることが分かる。
一方で、表6より、所定の共重合体Aのみを含むポジ型レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成し、得られたレジスト膜を露光後、SP値が8(cal/cm1/2を超える現像液を用いて現像を行った比較例1~4では、γ値の値が9.8以下であることから、比較例1~4では、レジストパターントップの減りが少なく、かつ、コントラストの高いレジストパターンを形成できなかったことが分かる。
From Tables 2 to 5, a resist film was formed using a positive resist composition containing predetermined copolymer A and copolymer B, and after exposure of the obtained resist film, the SP value was 8 (cal/ cm 3 ) 1/2 or less, in Examples 1 to 35 in which development was performed using a developer containing at least a solvent of 1/2 or less, the sensitivity of the resist film was high and the efficiency of resist pattern formation was high from the values of Eth and γ values. Therefore, it can be seen that the decrease of the resist pattern top is small. Moreover, in Examples 1 to 35, the γ value exceeds 9.8, which indicates that a high-contrast resist pattern can be formed.
On the other hand, from Table 6, a resist film was formed using a positive resist composition containing only a predetermined copolymer A, and after exposure of the obtained resist film, the SP value was 8 (cal/cm 3 ) 1 . In Comparative Examples 1 to 4 in which development was performed using a developer exceeding /2 , the γ value was 9.8 or less, so in Comparative Examples 1 to 4, the decrease in the resist pattern top was small, and , it can be seen that a resist pattern with high contrast could not be formed.

本発明のレジストパターン形成方法によれば、レジストパターントップの減りが少なく、かつ、コントラストの高いレジストパターンを形成することができる。 According to the resist pattern forming method of the present invention, it is possible to form a high-contrast resist pattern with little decrease in the resist pattern top.

Claims (6)

フッ素置換基を含む主鎖切断型の共重合体Aと、フッ素置換基を含む主鎖切断型の共重合体Bと、溶剤とを含み、かつ、前記共重合体Aの表面自由エネルギーと、前記共重合体Bの表面の自由エネルギーの差が4mJ/m以上であるポジ型レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記レジスト膜を露光する露光工程と、
露光された前記レジスト膜を、溶解パラメータが8(cal/cm1/2以下である溶剤を少なくとも含む現像液を用いて現像する現像工程と、を含む、レジストパターン形成方法。
A main chain scission type copolymer A containing a fluorine substituent, a main chain scission type copolymer B containing a fluorine substituent, and a solvent, and the surface free energy of the copolymer A, a resist film forming step of forming a resist film using a positive resist composition having a free energy difference of 4 mJ/m 2 or more on the surface of the copolymer B;
an exposure step of exposing the resist film;
a developing step of developing the exposed resist film using a developer containing at least a solvent having a solubility parameter of 8 (cal/cm 3 ) 1/2 or less.
前記共重合体Aが、下記式(I):
Figure 2023003342000022
〔式(I)中、Lは、フッ素原子を有する2価の連結基であり、Arは、置換基を有していてもよい芳香環基である。〕で表される単量体単位(I)と、
下記式(II):
Figure 2023003342000023
〔式(II)中、Rは、アルキル基であり、Rは、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、カルボキシル基又はハロゲン化カルボキシル基であり、Rは、水素原子、非置換のアルキル基又はフッ素原子で置換されたアルキル基であり、p及びqは、0以上5以下の整数であり、p+q=5である。〕
で表される単量体単位(II)と、を有する、請求項1に記載のレジストパターン形成方法。
The copolymer A has the following formula (I):
Figure 2023003342000022
[In the formula (I), L is a divalent linking group having a fluorine atom, and Ar is an aromatic ring group optionally having a substituent. ] A monomeric unit (I) represented by
Formula (II) below:
Figure 2023003342000023
[In formula (II), R 1 is an alkyl group, R 2 is a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, a carboxyl group, or a halogenated carboxyl group, and R 3 is It is a hydrogen atom, an unsubstituted alkyl group, or an alkyl group substituted with a fluorine atom, p and q are integers of 0 or more and 5 or less, and p+q=5. ]
2. The method of forming a resist pattern according to claim 1, comprising a monomer unit (II) represented by
前記共重合体Bが、下記式(III):
Figure 2023003342000024
〔式(III)中、Rは、フッ素原子の数が5以上7以下の有機基である。〕
で表される単量体単位(III)と、
下記式(IV):
Figure 2023003342000025
〔式(IV)中、Rは、アルキル基であり、Rは、水素原子、フッ素原子、非置換のアルキル基又はフッ素原子で置換されたアルキル基であり、Rは、水素原子、非置換のアルキル基又はフッ素原子で置換されたアルキル基であり、p及びqは、0以上5以下の整数であり、p+q=5である。〕
で表される単量体(IV)と、を有する、請求項1又は2に記載のレジストパターン形成方法。
The copolymer B is represented by the following formula (III):
Figure 2023003342000024
[In the formula (III), R 1 is an organic group having 5 or more and 7 or less fluorine atoms. ]
A monomeric unit (III) represented by
Formula (IV) below:
Figure 2023003342000025
[In formula (IV), R 1 is an alkyl group, R 2 is a hydrogen atom, a fluorine atom, an unsubstituted alkyl group or a fluorine atom-substituted alkyl group, R 3 is a hydrogen atom, It is an unsubstituted alkyl group or an alkyl group substituted with a fluorine atom, p and q are integers from 0 to 5, and p+q=5. ]
3. The method of forming a resist pattern according to claim 1, comprising the monomer (IV) represented by:
前記現像工程は、前記溶解パラメータが8(cal/cm1/2以下である溶剤を現像液(1)として用いて現像する処理(1)と、前記現像液(1)とは異なる現像液(2)を用いて現像する処理(2)とを含み、
前記処理(1)及び前記処理(2)をこの順に行う、請求項1~3のいずれか1項に記載のレジストパターン形成方法。
The developing step includes a process (1) in which a solvent having a solubility parameter of 8 (cal/cm 3 ) 1/2 or less is used as a developer (1) for development, and a developer different from the developer (1). including processing (2) for development using liquid (2),
4. The method of forming a resist pattern according to claim 1, wherein said treatment (1) and said treatment (2) are performed in this order.
前記現像液(1)は炭化水素系溶剤である、請求項4に記載のレジストパターン形成方法。 5. The method of forming a resist pattern according to claim 4, wherein said developer (1) is a hydrocarbon solvent. 前記現像液(2)はアルコール系溶剤である、請求項4又は5に記載のレジストパターン形成方法。 6. The method of forming a resist pattern according to claim 4, wherein said developer (2) is an alcoholic solvent.
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