JP4817063B2 - Method for producing (meth) acrylic acid-based (co) polymer having perfluoroalkyl group and radiation-sensitive resin composition using (co) polymer obtained by the method - Google Patents

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本発明は、水酸基のα位にパーフルオロアルキル基を有する(メタ)アクリル酸系(共)重合体の製造方法及び該方法により得られた(共)重合体を用いた感放射線性樹脂組成物に関し、特に、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー等の遠紫外線、電子線等の荷電粒子線、シンクロトロン放射線等のX線の如き各種の放射線を使用する微細加工に有用な化学増幅型レジストとして好適に使用することができる(メタ)アクリル酸系(共)重合体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a (meth) acrylic acid-based (co) polymer having a perfluoroalkyl group at the α-position of a hydroxyl group, and a radiation-sensitive resin composition using the (co) polymer obtained by the method. In particular, it is suitable as a chemically amplified resist useful for microfabrication using various types of radiation such as deep ultraviolet rays such as KrF excimer laser and ArF excimer laser, charged particle beams such as electron beams, and X-rays such as synchrotron radiation. The present invention relates to a method for producing a (meth) acrylic acid-based (co) polymer that can be used in the process.

集積回路素子の製造に代表される微細加工の分野においては、より高い集積度を得るために、最近では0.20μm以下のレベルでの微細加工が可能なリソグラフィー技術が必要とされている。
しかし、従来のリソグラフィープロセスでは、一般に放射線としてi線等の近紫外線が用いられているが、この近紫外線では、サブクォーターミクロンレベルの微細加工が極めて困難であると言われている。
そこで、0.20μm以下のレベルでの微細加工を可能とするために、より波長の短い放射線の利用が検討されている。このような短波長の放射線としては、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、X線、電子線等を挙げることができるが、これらのうち、特にKrFエキシマレーザー(波長248nm)あるいはArFエキシマレーザー(波長193nm)が注目されている。
In the field of microfabrication represented by the manufacture of integrated circuit elements, in order to obtain a higher degree of integration, recently, lithography technology capable of microfabrication at a level of 0.20 μm or less is required.
However, in the conventional lithography process, near ultraviolet rays such as i rays are generally used as radiation, and it is said that fine processing at the sub-quarter micron level is extremely difficult with this near ultraviolet rays.
Therefore, in order to enable fine processing at a level of 0.20 μm or less, use of radiation having a shorter wavelength is being studied. Examples of such short-wavelength radiation include an emission line spectrum of a mercury lamp, far-ultraviolet rays typified by an excimer laser, an X-ray, an electron beam, and the like. ) Or ArF excimer laser (wavelength 193 nm) has been attracting attention.

このようなエキシマレーザーによる照射に適した感放射線性樹脂組成物として、酸解離性官能基を有する成分と、放射線の照射(以下、「露光」という。)により酸を発生する成分(以下、「酸発生剤」という。)とによる化学増幅効果を利用した組成物(以下、「化学増幅型感放射線性組成物」という。)が数多く提案されているが、この組成物は、露光により発生した酸の作用により、重合体中に存在する酸解離性官能基が解離して、該重合体が酸性基を有するようになり、その結果、レジスト被膜の露光領域がアルカリ現像液に易溶性となる現象を利用したものである。
こうした遠紫外線に代表される短波長の放射線に適応可能な化学増幅型感放射線性組成物においては、半導体素子における微細化の進行に対応しうる技術開発の観点から、放射線に対する透明性が高く、しかも感度、解像度、ドライエッチング耐性、パターン形状等のレジストとしての基本物性に優れ、現像欠陥が少なく、保存安定性にも優れたの新たな樹脂成分の開発が進められている。
As a radiation-sensitive resin composition suitable for irradiation with such an excimer laser, a component having an acid-dissociable functional group and a component that generates an acid upon irradiation with radiation (hereinafter referred to as “exposure”) (hereinafter referred to as “ Many compositions utilizing the chemical amplification effect of the acid generator (hereinafter referred to as “chemically amplified radiation-sensitive composition”) have been proposed, but this composition was generated by exposure. The acid-dissociable functional group present in the polymer is dissociated by the action of the acid, and the polymer has an acidic group. As a result, the exposed region of the resist film becomes readily soluble in an alkali developer. This is a phenomenon.
In the chemically amplified radiation-sensitive composition applicable to short-wavelength radiation typified by such far-ultraviolet rays, from the viewpoint of technological development that can cope with the progress of miniaturization in semiconductor elements, the transparency to radiation is high, Moreover, development of new resin components that are excellent in basic physical properties as resists such as sensitivity, resolution, dry etching resistance, and pattern shape, have few development defects, and are excellent in storage stability is underway.

例えば、レジスト被膜の放射線透過性を高める方法として、従来の代表的な化学増幅型感放射線性組成物に用いられてきた樹脂成分であるフェノール系樹脂に代えて、遠紫外線に対する透明性が高い(メタ)アクリル酸系樹脂が用いれらている。
また、遠紫外線に対する透明性を損なわず、ドライエッチング耐性を改善する方策の一つとして、脂肪族環を有する(メタ)アクリル酸系樹脂を用いた化学増幅型感放射線性組成物が提案されている。
しかしながら、化学増幅型感放射線性組成物の樹脂成分に脂肪族環を導入したものは、樹脂自体の疎水性が非常に高くなり、基板に対する接着性で問題があった。
この問題を解決する樹脂成分として、水酸基のα位にフルオロアルキル基を有する(メタ)アクリル酸系共重合体が用いられている(例えば、特許文献1)。
For example, as a method for increasing the radiation transmittance of a resist film, instead of a phenolic resin, which is a resin component that has been used in conventional representative chemically amplified radiation-sensitive compositions, transparency to deep ultraviolet rays is high ( A (meth) acrylic resin is used.
In addition, as one of the measures for improving dry etching resistance without impairing transparency to far ultraviolet rays, a chemically amplified radiation-sensitive composition using a (meth) acrylic acid-based resin having an aliphatic ring has been proposed. Yes.
However, those obtained by introducing an aliphatic ring into the resin component of the chemically amplified radiation-sensitive composition have a very high hydrophobicity of the resin itself and have a problem in adhesion to the substrate.
As a resin component that solves this problem, a (meth) acrylic acid copolymer having a fluoroalkyl group at the α-position of a hydroxyl group is used (for example, Patent Document 1).

一方、(メタ)アクリル酸系共重合体を樹脂成分として用いた化学増幅型感放射線性組成物においては、(メタ)アクリル酸系共重合体の分子量分布の狭いものを用いることにより解像性の向上、ラインエッジラフネスの低減、断面レジストパターンの矩形性向上等の優れた特性を有する化学増幅型感放射線性組成物が得られることが知られており、そのために、鉱酸のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩よりなる添加剤の存在下にアニオン重合開始剤を用いた重合方法を用いている。(例えば、特許文献2,3)
しかしながら、前述の水酸基のα位にフルオロアルキル基を有する(メタ)アクリル酸系共重合体を得るにあたり、上記のアニオン重合方法を用いて製造しようとすると、その製造に用いる単量体が水酸基を有しているために、アニオン重合を行うことは困難であるという問題がある。
特開2005−43852号公報 特開2003−82010号公報 特開2003−84436号公報
On the other hand, in a chemically amplified radiation sensitive composition using a (meth) acrylic acid copolymer as a resin component, resolution is improved by using a (meth) acrylic acid copolymer having a narrow molecular weight distribution. It is known that a chemically amplified radiation-sensitive composition having excellent properties such as improvement of the surface roughness, reduction of line edge roughness, and improvement of the rectangularity of the cross-sectional resist pattern can be obtained. Alternatively, a polymerization method using an anionic polymerization initiator in the presence of an additive composed of an alkaline earth metal salt is used. (For example, Patent Documents 2 and 3)
However, in order to obtain a (meth) acrylic acid copolymer having a fluoroalkyl group at the α-position of the above-mentioned hydroxyl group, if an attempt is made to produce it using the above anionic polymerization method, the monomer used for the production will have a hydroxyl group. Therefore, there is a problem that it is difficult to perform anionic polymerization.
JP 2005-43852 A JP 2003-82010 A JP 2003-84436 A

本発明の課題は、水酸基のα位にパーフルオロアルキル基を有する(メタ)アクリレートおよびその誘導体を含む少なくとも1種以上のモノマーを用いて、リビングアニオン重合法により(メタ)アクリル酸系(共)重合体を製造する方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a (meth) acrylic acid type (co) by a living anion polymerization method using at least one monomer including a (meth) acrylate having a perfluoroalkyl group at the α-position of a hydroxyl group and a derivative thereof. It is in providing the method of manufacturing a polymer.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、α位にパーフルオロアルキル基をもつ水酸基を酸解離性保護基で保護したモノマーを用いることにより、リビングアニオン重合が可能となるという知見を得た。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors can perform living anion polymerization by using a monomer in which a hydroxyl group having a perfluoroalkyl group at the α-position is protected with an acid-dissociable protecting group. I got the knowledge that

本発明は、該知見に基づいて完成に至ったものであり、以下のとおりのものである。
(1)化学増幅型感放射線性樹脂組成物に用いる(メタ)アクリル酸系共重合体の製造方法であって、水酸基のα位にパーフルオロアルキル基をもつ(メタ)アクリレートおよびその誘導体を含む少なくとも1種以上のモノマーを用い、該モノマーの水酸基を、アルキルビニルエーテルを用いて保護した後、アルキルリチウム及び鉱酸塩の存在下でリビングアニオン重合を行うことを特徴とする(メタ)アクリル酸系重合体の合成方法。
(2)リビングアニオン重合を行った後に、前述の保護基を解離させることを特徴とする上記(1)の(メタ)アクリル酸系重合体の製造方法
The present invention has been completed based on this finding, and is as follows.
(1) A method for producing a (meth) acrylic acid copolymer used in a chemically amplified radiation-sensitive resin composition, comprising (meth) acrylate having a perfluoroalkyl group at the α-position of a hydroxyl group and a derivative thereof A (meth) acrylic acid type wherein at least one monomer is used and the hydroxyl group of the monomer is protected with an alkyl vinyl ether, and then living anion polymerization is performed in the presence of alkyl lithium and a mineral acid salt. A method for synthesizing a copolymer.
(2) living room after the anionic polymerization method of (meth) acrylic acid copolymer of the above (1), characterized in that to dissociate a protecting group of the above.

本発明の製造方法によれば、モノマーとして用いる(メタ)アクリレー或いはその誘導体中に、α位にパーフルオロアルキル基をもつ水酸基が含まれていても、リビングアニオン重合を行うことができるので、得られた(メタ)アクリル酸系(共)重合体は分子量分布の狭いものとなり、それを樹脂成分として用いた場合には、解像性の向上、ラインエッジラフネスの低減、断面レジストパターンの矩形性向上等の優れた特性を有する化学増幅型感放射線性組成物が得られる。 また、本発明の製造方法で得られた(メタ)アクリル酸系(共)重合体を樹脂成分とする感放射線性樹脂組成物は、活性光線、例えばKrFエキシマレーザー(波長248nm)、ArFエキシマレーザー(波長193nm)等に代表される遠紫外線に対する透明性が高く、これらの遠紫外線に感応する化学増幅型レジストとして有用である。 According to the production method of the present invention, the living anion polymerization can be performed even if the (meth) acrylate or derivative thereof used as a monomer contains a hydroxyl group having a perfluoroalkyl group at the α-position. The resulting (meth) acrylic acid-based (co) polymer has a narrow molecular weight distribution. When it is used as a resin component, the resolution is improved, the line edge roughness is reduced, and the cross-sectional resist pattern is rectangular. A chemically amplified radiation-sensitive composition having excellent characteristics such as improvement is obtained. Moreover, the radiation sensitive resin composition which uses the (meth) acrylic acid type | system | group (co) polymer obtained by the manufacturing method of this invention as a resin component is actinic light, for example, KrF excimer laser (wavelength 248nm), ArF excimer laser It has high transparency to far ultraviolet rays represented by (wavelength 193 nm) and is useful as a chemically amplified resist sensitive to these far ultraviolet rays.

以下、本発明を更に詳しく説明する。
本発明における水酸基のα位にパーフルオロアルキル基をもつ(メタ)アクリレートとは、下記の一般式で表されるものである。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The (meth) acrylate having a perfluoroalkyl group at the α-position of the hydroxyl group in the present invention is represented by the following general formula.

Figure 0004817063
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Figure 0004817063
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さらに、上記一般式(I)で表される(メタ)アクリレートを重合した(メタ)アクリル酸エステル系(共)重合体を、化学増幅型感放射線性樹脂組成物における樹脂成分として用いる場合には、形成されるレジスト膜のドライエッチング耐性を向上させるために、Rとしては、その構造中に脂環式骨格を有するものが好ましく、具体的には以下の一般式(II)で表されるものが用いられる。 Furthermore, when the (meth) acrylic acid ester-based (co) polymer obtained by polymerizing the (meth) acrylate represented by the general formula (I) is used as a resin component in the chemically amplified radiation-sensitive resin composition In order to improve the dry etching resistance of the resist film to be formed, R 2 preferably has an alicyclic skeleton in its structure, and is specifically represented by the following general formula (II) Things are used.

Figure 0004817063
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上記(A)はビシクロ[2.2.1]ヘプタン、(B)はテトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7.]ドデカン、(C)はトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、(D)はトリシクロ[4.2.1.03,7]ノナンと命名される。以下の説明では、上記(A)〜(D)の命名法に従うものとする。
Figure 0004817063
The above (A) is bicyclo [2.2.1] heptane, and (B) is tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 . ] Dodecane, (C) is named tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane, and (D) is named tricyclo [4.2.1.0 3,7 ] nonane. In the following description, the nomenclature (A) to (D) is followed.

上記一般式(II)のうち、特に好ましいものとしては、以下の化合物が挙げられる。   Of the above general formula (II), the following compounds are particularly preferred.

Figure 0004817063
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本発明においては、前記水酸基を酸解離性保護基で保護した後、アルキルリチウム及び鉱酸塩の存在下でリビングアニオン重合を行うものである。そして、リビングアニオン重合を行った後に、前述の保護基を解離させ、目的とする(メタ)アクリル酸系(共)重合体を得ることができる。
得られた(メタ)アクリル酸系共重合体は、化学増幅型感放射線性樹脂組成物における樹脂成分として用いることができる。すなわち、上記(メタ)アクリル酸系共重合体は、アルカリ不溶性あるいはアルカリ難溶性の樹脂であるが、放射線の照射により発生した酸の作用により解離して酸性基を有するようになり、その結果、照射領域がアルカリ現像胃液に易溶性となる樹脂である。
したがって、上記水酸基の酸解離性保護基としては、リビングアニオン重合のような塩基性条件下では解離せず、酸性条件下で脱離して水酸基を生じせしめるものが用いられるが、該保護基の脱離の条件としては、その条件下では、目的物である上記(メタ)アクリル酸系共重合体が解離して酸性基を生ずるようなことがないものを選ぶ必要があり、そのような条件を満たすものとしては、アセタールやアミナール、シリルエーテル等が挙げられ、中でも、保護基として、アルキルビニルエーテルを反応させたアセタール保護基を用いることが好ましい。このような保護基は、比較的温和な酸性条件で解離するため、目的とする(メタ)アクリル酸系共重合体が、この保護基を含む2種以上の酸解離性基が必要な場合には、所望の重合体を得るために比較的簡単に重合処理後の解離反応条件を容易に見出すことができるからである。
以下に、その反応式を上記一般式(I―1)で表される(メタ)アクリレートを用いて示す。
In the present invention, after the hydroxyl group is protected with an acid-dissociable protecting group, living anionic polymerization is carried out in the presence of alkyl lithium and mineral acid salt. And after performing living anion polymerization, the above-mentioned protective group is dissociated and the target (meth) acrylic-acid type (co) polymer can be obtained.
The obtained (meth) acrylic acid copolymer can be used as a resin component in the chemically amplified radiation-sensitive resin composition. That is, the (meth) acrylic acid-based copolymer is an alkali-insoluble or hardly-alkali-soluble resin, but is dissociated by the action of an acid generated by irradiation of radiation and has an acidic group. The irradiated region is a resin that is easily soluble in alkaline developing gastric juice.
Therefore, as the acid-dissociable protecting group for the hydroxyl group, those which do not dissociate under basic conditions such as living anion polymerization and can be eliminated under acidic conditions to form a hydroxyl group can be used. As the separation condition, it is necessary to select a material under which the (meth) acrylic acid copolymer, which is the target product, does not dissociate to produce an acidic group. Examples of the filling material include acetal, aminal, silyl ether, and the like. Among them, it is preferable to use an acetal protecting group obtained by reacting an alkyl vinyl ether as a protecting group. Since such a protecting group is dissociated under relatively mild acidic conditions, the target (meth) acrylic acid copolymer requires two or more acid-dissociable groups containing this protecting group. This is because the dissociation reaction conditions after the polymerization treatment can be easily found relatively easily in order to obtain a desired polymer.
The reaction formula is shown below using (meth) acrylate represented by the general formula (I-1).

Figure 0004817063
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本発明の製造方法は、上記のようにして水酸基を保護基で保護した後、アルキルリチウム及び鉱酸塩の存在下でリビングアニオン重合をおこなう。
用いるアルキルリチウムとしては、炭素数1〜18、好ましくは炭素数2〜6、特に好ましくは炭素数4のアルキルリチウム、例えばn-ブチルリチウム、sec-ブチルリチウム又はt-ブチルリチウムが用いられる。
用いる鉱酸塩中、鉱酸としては硫酸、硝酸、ホウ酸、塩酸、臭化水素酸、沃化水素酸、フッ化水素酸、過塩素酸、炭酸等を例示することができ、好ましくは、塩酸、臭化水素酸、沃化水素酸、フッ化水素酸、過塩素酸、特に好ましくは、塩酸が用いられる。また、これらの鉱酸の塩としては、アルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩が用いられ、具体的には、ナトリウム、カリウム、リチウム、バリウム、マグネシウム等を例示することができるが、特にアルカリ金属又はアルカリ土類金属のハロゲン化物が好ましく、具体的には、塩化リチウム、臭化リチウム、沃化リチウム、フッ化リチウム、臭化ナトリウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム、臭化カリウム等を例示でき、特に塩化リチウムを用いることが好ましい。
In the production method of the present invention, after the hydroxyl group is protected with a protecting group as described above, living anionic polymerization is carried out in the presence of alkyllithium and a mineral acid salt.
As the alkyl lithium to be used, alkyl lithium having 1 to 18 carbon atoms, preferably 2 to 6 carbon atoms, particularly preferably 4 carbon atoms, for example, n-butyl lithium, sec-butyl lithium or t-butyl lithium is used.
Examples of the mineral acid used in the mineral acid salt include sulfuric acid, nitric acid, boric acid, hydrochloric acid, hydrobromic acid, hydroiodic acid, hydrofluoric acid, perchloric acid, and carbonic acid. Hydrochloric acid, hydrobromic acid, hydroiodic acid, hydrofluoric acid, perchloric acid, particularly preferably hydrochloric acid is used. In addition, as the salts of these mineral acids, alkali metal salts or alkaline earth metal salts are used, and specific examples include sodium, potassium, lithium, barium, magnesium and the like. Or an alkaline earth metal halide is preferred, and specific examples include lithium chloride, lithium bromide, lithium iodide, lithium fluoride, sodium bromide, magnesium chloride, potassium chloride, potassium bromide, and the like. It is preferable to use lithium chloride.

本発明において、用いるアルキルリチウム及び鉱酸塩の割合は、アルキルリチウムに対して、5等量以下の鉱酸塩を用いることが好ましい。   In the present invention, it is preferable to use a mineral acid salt of 5 equivalents or less of alkyllithium and mineral acid salt to be used with respect to alkyllithium.

本発明のリビングアニオン重合方法としては、モノマーを含有する容液中にアルキルリチウム及び鉱酸塩を混合する方法や、アルキルリチウム及び鉱酸塩を含む溶液中にモノマーを混合する方法のいずれでも行うことができるが、リビングアニオン重合反応は、通常、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下、有機溶媒中において、−100〜50℃、好ましくは−100〜40℃、さらに好ましくは−78℃〜室温の範囲で行われる。   As the living anion polymerization method of the present invention, any of a method of mixing an alkyl lithium and a mineral acid salt in a monomer-containing solution or a method of mixing a monomer in a solution containing an alkyl lithium and a mineral acid salt is performed. However, the living anionic polymerization reaction is usually carried out in an organic solvent under an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon at −100 to 50 ° C., preferably −100 to 40 ° C., more preferably −78 ° C. to Performed at room temperature.

上記重合に使用される溶媒としては、例えば、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、n−ノナン、n−デカン等のアルカン類;シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、デカリン、ノルボルナン等のシクロアルカン類;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン等の芳香族炭化水素類;テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン類、ジエトキシエタン類等のエーテル類等を挙げられる。これらの溶媒は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。   Examples of the solvent used for the polymerization include alkanes such as n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane, and n-decane; cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, decalin, And cycloalkanes such as norbornane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene and cumene; ethers such as tetrahydrofuran, dimethoxyethanes and diethoxyethanes. These solvents can be used alone or in combination of two or more.

残留モノマーがないことをGPCで確認した後、リビングアニオン重合の終了させ、その後酸性条件下で保護基を脱離させ、α位にポーフルオロアルキル基を有する水酸基を生成せしめる。この反応は、前記リビングアニオン重合反応で例示した溶媒の他、アルコール類、ケトン類、多価アルコール誘導体類、水等の一種単独又は二種以上の混合溶媒の存在下、塩酸、硫酸、シュウ酸、酢酸等の酸を混合することにより行われる。   After confirming that there is no residual monomer by GPC, the living anion polymerization is terminated, and then the protective group is eliminated under acidic conditions to form a hydroxyl group having a porfluoroalkyl group at the α-position. In addition to the solvent exemplified in the living anion polymerization reaction, this reaction may be performed using hydrochloric acid, sulfuric acid, oxalic acid, in the presence of one kind or a mixture of two or more kinds of alcohols, ketones, polyhydric alcohol derivatives, water and the like. , By mixing an acid such as acetic acid.

本発明で得られる(メタ)アクリル酸系(共)重合体(以下、「樹脂A」という。)は、純度が高いことが好ましく、ハロゲン、金属等の不純物の含有量が少ないだけでなく、残留する単量体やオリゴマー成分が既定値以下、例えばHPLCによる分析で0.1質量%以下等、であることが好ましい。これによって、樹脂〔A〕を含有する本発明の感放射線性樹脂組成物から得られるレジストとしての感度、解像度、プロセス安定性、パターン形状等を更に改善することができるだけでなく、液中異物や感度等の経時変化がないレジストを提供することができる。
従って、上記のような方法で得られた樹脂〔A〕の精製方法として、以下の方法が挙げられる。金属等の不純物を除去する方法としては、ゼータ電位フィルターを用いて重合溶液中の金属を吸着させる方法、蓚酸、スルホン酸等の酸性水溶液で重合溶液を洗浄することで金属をキレート状態にして除去する方法等が挙げられる。また、残留する単量体やオリゴマー成分を規定値以下に除去する方法としては、水洗や適切な溶媒を組み合わせることにより残留する単量体やオリゴマー成分を除去する液々抽出法、特定の分子量以下のもののみを抽出除去する限外濾過等の溶液状態での精製方法、重合溶液を貧溶媒へ滴下することで樹脂を貧溶媒中に凝固させることにより残留する単量体等を除去する再沈澱法、濾別した樹脂スラリー貧溶媒で洗浄する等の固体状態での精製方法等が挙げられる。また、これらの方法を組み合わせてもよい。
The (meth) acrylic acid-based (co) polymer obtained in the present invention (hereinafter referred to as “resin A”) preferably has a high purity, and not only has a low content of impurities such as halogen and metal, The residual monomer or oligomer component is preferably not more than a predetermined value, for example, 0.1% by mass or less by HPLC analysis. This not only can further improve the sensitivity, resolution, process stability, pattern shape and the like as a resist obtained from the radiation-sensitive resin composition of the present invention containing the resin [A], It is possible to provide a resist that does not change with time such as sensitivity.
Therefore, the following method is mentioned as a purification method of resin [A] obtained by the above methods. As a method for removing impurities such as metals, a method in which a metal in a polymerization solution is adsorbed using a zeta potential filter, a metal is chelated and removed by washing the polymerization solution with an acidic aqueous solution such as oxalic acid or sulfonic acid. And the like. In addition, as a method of removing residual monomers and oligomer components below the specified value, liquid-liquid extraction method that removes residual monomers and oligomer components by combining water washing and an appropriate solvent, a specific molecular weight or less Refining method to remove residual monomers by coagulating resin in poor solvent by dripping polymerization solution into poor solvent And a purification method in a solid state such as washing with a poor solvent for the resin slurry separated by filtration. Moreover, you may combine these methods.

本発明の製造方法により合成される樹脂[A]は、少なくとも下記の一般式(III)、好ましくは一般式(III―1)、特に好ましくは(III―2)で表される繰り返し単位を有するものである。(以下、これらを総称して繰り返し単位(1)という。)   The resin [A] synthesized by the production method of the present invention has at least a repeating unit represented by the following general formula (III), preferably general formula (III-1), particularly preferably (III-2). Is. (Hereinafter, these are collectively referred to as a repeating unit (1).)

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Figure 0004817063
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上記繰り返し単位(1)は、1種のみが含まれるものであってもよいし、2種以上が含まれるものであってもよい。また、上記繰り返し単位(1)のみからなるものであってもよいし、他の(メタ)アクリル系の繰り返し単位とからなるものであってもよいが、化学増幅型感放射線性樹脂組成物における樹脂成分として用いる場合には、他の繰り返し単位を有する共重合体であることが好ましい。その場合、繰り返し単位(1)の種類等は特に限定されず、また、上記繰り返し単位(1)の含有量は、種類等にもよるが、全モノマーに対して、通常、5〜90モル%、好ましくは10〜80モル%、特に好ましくは10〜60モル%、更に好ましくは10〜50モル%である。上記繰り返し単位の含有率が10モル%未満では、レジストの溶剤への溶解性、基板に対する密着性、レジストの現像性等が低下する傾向がある。一方、90モル%を超えると、レジストパターンの解像性が低下する傾向がある。   The repeating unit (1) may include only one type, or may include two or more types. Moreover, although it may consist only of the said repeating unit (1), and may consist of another (meth) acrylic-type repeating unit, in chemical amplification type radiation sensitive resin composition, When used as a resin component, a copolymer having other repeating units is preferable. In that case, the type and the like of the repeating unit (1) are not particularly limited, and the content of the repeating unit (1) depends on the type and the like, but is usually 5 to 90 mol% with respect to all monomers. Preferably, it is 10-80 mol%, Especially preferably, it is 10-60 mol%, More preferably, it is 10-50 mol%. When the content of the repeating unit is less than 10 mol%, the solubility of the resist in a solvent, the adhesion to the substrate, the developability of the resist, etc. tend to be lowered. On the other hand, when it exceeds 90 mol%, the resolution of the resist pattern tends to be lowered.

他の繰り返し単位としては、例えば、下記一般式(IV)で表される繰り返し単位が挙げられる。   As another repeating unit, the repeating unit represented by the following general formula (IV) is mentioned, for example.

Figure 0004817063
Figure 0004817063

上記一般式(IV)で表される繰り返し単位を構成する置換基Rとしては、上記繰り返し単位(1)において置換基Rとして例示したものを挙げることができる。
また、上記繰り返し単位を構成する置換基Rとしては、例えば、以下に示す有機基が挙げられる。
Examples of the substituent R 3 constituting the repeating unit represented by the general formula (IV) include those exemplified as the substituent R 1 in the repeating unit (1).
Further, examples of the substituent R 4 constituting the repeating unit, for example, organic groups shown below.

Figure 0004817063
Figure 0004817063

有機基(4−1)中のR11は、直鎖状、分岐状又は環状骨格を有する2価の有機基を示し、その場合、Xは水素原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、ニトロ基、シアノ基又はアミノ基であるか、あるいはR11はなくてもよく、その場合、Xはカルボキシル基又はシアノ基を示す。有機基(4−2)中のR12は、互いに独立に炭素数4〜20の脂環式炭化水素基又はその誘導体、あるいは炭素数1〜4のアルキル基又はその誘導体を示す。有機基(4−3)中のR13は炭素数1〜6のアルキル基又はその誘導体、炭素数5〜10のシクロアルキル基又はその誘導体、炭素数4〜20の多環型脂環式炭化水素基又はその誘導体、あるいは、ラクトン環を有する基を示す。 R 11 in the organic group (4-1) represents a divalent organic group having a linear, branched or cyclic skeleton, in which case X represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a carboxyl group, a nitro group, a cyano group. Or R 11 may be absent, in which case X represents a carboxyl group or a cyano group. R 12 in the organic group (4-2) independently represents an alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms or a derivative thereof, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a derivative thereof. R 13 in the organic group (4-3) is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a derivative thereof, a cycloalkyl group having 5 to 10 carbon atoms or a derivative thereof, and a polycyclic alicyclic carbonization having 4 to 20 carbon atoms. A hydrogen group or a derivative thereof, or a group having a lactone ring is shown.

上記有機基(4−1)中の置換基R11としては、下記の一般式(V)で表される繰り返し単位を形成することができるA、即ち、炭素数1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基あるいはアルキレン基(メチレン基、エチレン基、プロピレン基等)、又は炭素数4〜20の1価あるいは2価の脂環式炭化水素基もしくはその誘導体であることが好ましい。 As the substituent R 11 in the organic group (4-1), A that can form a repeating unit represented by the following general formula (V), that is, a straight chain having 1 to 4 carbon atoms or It is preferably a branched alkyl group or alkylene group (methylene group, ethylene group, propylene group, etc.), a monovalent or divalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms, or a derivative thereof.

Figure 0004817063
Figure 0004817063

上記有機基(4−2)中の置換基R12としては、互いに独立に炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基もしくはその誘導体、又は炭素数1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を示し、且つ(1)R12のうちの少なくとも1つは炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基であるか、(2)いずれか2つのR12が互いに結合して、それぞれが結合している炭素原子も含めて炭素数4〜20の2価の脂環式炭化水素環もしくはその誘導体を形成し、他のR12が炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基もしくはその誘導体、又は炭素数1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基である。また、R12は1−アルキル−1−シクロアルキル基、2−アルキル−2−アダマンチル基、(1−アルキル−1−アダマンチル)アルキル基、又は(1−アルキル−1−ノルボルニル)アルキル基であることが好ましい。 As the substituent R 12 in the organic group (4-2), each independently a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms or a derivative thereof, or a straight chain having 1 to 4 carbon atoms or A branched alkyl group, and (1) at least one of R 12 is a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms, or (2) any two R 12 are They are bonded to each other to form a divalent alicyclic hydrocarbon ring having 4 to 20 carbon atoms or a derivative thereof including the carbon atoms to which each is bonded, and the other R 12 is 1 having 4 to 20 carbon atoms. A valent alicyclic hydrocarbon group or a derivative thereof, or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. R 12 is a 1-alkyl-1-cycloalkyl group, a 2-alkyl-2-adamantyl group, a (1-alkyl-1-adamantyl) alkyl group, or a (1-alkyl-1-norbornyl) alkyl group. It is preferable.

樹脂[A]が繰り返し単位(1)と、上記有機基(4−2)を有する繰り返し単位(IV)(以下、繰り返し単位(2)とする。)とを含有する場合、それらの含有割合は特に限定されないが、樹脂[A]を構成する全繰り返し単位の合計を100モル%とした場合に、繰り返し単位(1)の含有割合は40〜90モル%、好ましくは40〜80モル%、より好ましくは60〜80モル%である。この繰り返し単位(1)の含有割合が40モル%未満では、現像性が低下し、現像欠陥が発生し易くなる傾向がある。一方、90モル%を超えると、レジストとしての解像性能が低下する傾向がある。更に、このように繰り返し単位(1)が多量に含有される場合は、樹脂[A]はラクトン骨格に由来する官能基を有さないことが好ましい。繰り返し単位(1)が多量に含有される場合に樹脂[A]がラクトン骨格に由来する官能基を有すると、レジスト溶剤への溶解性が低下するとともにパターンが膨潤し易くなる傾向がある。   When the resin [A] contains the repeating unit (1) and the repeating unit (IV) having the organic group (4-2) (hereinafter referred to as repeating unit (2)), the content ratio thereof is as follows. Although not particularly limited, when the total number of all repeating units constituting the resin [A] is 100 mol%, the content ratio of the repeating unit (1) is 40 to 90 mol%, preferably 40 to 80 mol%. Preferably it is 60-80 mol%. When the content ratio of the repeating unit (1) is less than 40 mol%, the developability tends to deteriorate and development defects tend to occur. On the other hand, when it exceeds 90 mol%, the resolution performance as a resist tends to be lowered. Furthermore, when the repeating unit (1) is contained in a large amount as described above, it is preferable that the resin [A] does not have a functional group derived from a lactone skeleton. When the repeating unit (1) is contained in a large amount, if the resin [A] has a functional group derived from a lactone skeleton, the solubility in a resist solvent is lowered and the pattern tends to swell.

また、上記有機基(4−3)中の置換基R13としては、特に下記の一般式(VI)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位(3)とする。)を形成することができるラクトン骨格に由来する官能基であることが好ましい。 In addition, as the substituent R 13 in the organic group (4-3), a repeating unit represented by the following general formula (VI) (hereinafter referred to as a repeating unit (3)) may be formed. A functional group derived from a lactone skeleton is preferable.

Figure 0004817063
Figure 0004817063

樹脂[A]が繰り返し単位(1)、繰り返し単位(2)及び繰り返し単位(3)を含有する場合、即ち、樹脂[A]がラクトン骨格に由来する官能基を含有するときは、それらの含有割合は特に限定されないものの、繰り返し単位(1)の含有量はラクトン骨格に由来する官能基を含有しないときに比べて少量であることが好ましい。具体的には、樹脂[A]を構成する全繰り返し単位の合計を100モル%とした場合に、繰り返し単位(1)の含有割合は5〜25モル%、好ましくは5〜20モル%である。この繰り返し単位(1)の含有割合が5モル%未満では、レジストとしての解像性能が低下する傾向がある。一方、25モル%を超えると、パターンが膨潤し易く、崩れ易くなる傾向がある。   When the resin [A] contains the repeating unit (1), the repeating unit (2), and the repeating unit (3), that is, when the resin [A] contains a functional group derived from a lactone skeleton, these contents are contained. Although the ratio is not particularly limited, the content of the repeating unit (1) is preferably a small amount as compared with the case where no functional group derived from the lactone skeleton is contained. Specifically, when the total of all repeating units constituting the resin [A] is 100 mol%, the content ratio of the repeating unit (1) is 5 to 25 mol%, preferably 5 to 20 mol%. . When the content ratio of the repeating unit (1) is less than 5 mol%, the resolution performance as a resist tends to be lowered. On the other hand, when it exceeds 25 mol%, the pattern tends to swell and easily collapse.

ここに、上記繰り返し単位(IV)を与える単量体の例を以下に挙げる。
(メタ)アクリル酸ヒドロキシメチルエステル、1−(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシメチルエステル、1−(メタ)アクリル酸−3−ヒドロキシプロピルエステル、1−(メタ)アクリル酸−1−フロオロ−1−ヒドロキシメチルエステル、1−(メタ)アクリル酸−1,1−フルオロ−1−ヒドロキシメチルエステル、1−(メタ)アクリル酸−1,2−ジフルオロ−2−ヒドロキシメチルエステル、1−(メタ)アクリル酸−1,1,2,2−テトラフルオロ−2−ヒドロキシメチルエステル、1−(メタ)アクリル酸−2−トリフルオロメチル−2−ヒドロキシエチルエステル、1−(メタ)アクリル酸−2,2−ジトリフルオロメチル−2−ヒドロキシエチルエステル、
Examples of monomers that give the above repeating unit (IV) are listed below.
(Meth) acrylic acid hydroxymethyl ester, 1- (meth) acrylic acid-2-hydroxymethyl ester, 1- (meth) acrylic acid-3-hydroxypropyl ester, 1- (meth) acrylic acid-1-fluoro-1 -Hydroxymethyl ester, 1- (meth) acrylic acid-1,1-fluoro-1-hydroxymethyl ester, 1- (meth) acrylic acid-1,2-difluoro-2-hydroxymethyl ester, 1- (meth) Acrylic acid-1,1,2,2-tetrafluoro-2-hydroxymethyl ester, 1- (meth) acrylic acid-2-trifluoromethyl-2-hydroxyethyl ester, 1- (meth) acrylic acid-2, 2-ditrifluoromethyl-2-hydroxyethyl ester,

(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸−3−ヒドロキシアダマンタン−1−イルエステル、(メタ)アクリル酸−5(6)−ヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−9(10)−ヒドロキシテトラシクロ
[6.2.1.13,6.02,7.]ドデカ−4−イル、(メタ)アクリル酸カルボキシルメチルエステル、(メタ)アクリル酸−2−カルボキシルエチルエステル、(メタ)アクリル酸−3−カルボキシルプロピルエステル、(メタ)アクリル酸−3−カルボキシアダマンタン−1−イルエステル、(メタ)アクリル酸−5(6)−カルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−9(10)−カルボキシテトラシクロ
[6.2.1.13,6.02,7.]ドデカ−4−イルエステル、(メタ)アクリル酸シアノメチルエステル、1−(メタ)アクリル酸−2−シアノエチルエステル、1−(メタ)アクリル酸−3−シアノプロピルエステル、(メタ)アクリル酸−3−シアノアダマンタン−1−イル、(メタ)アクリル酸−5(6)−シアノビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−9(10)−シアノテトラシクロ
[6.2.1.13,6.02,7.]ドデカ−4−イルエステル、
(Meth) acrylic acid, (meth) acrylic acid-3-hydroxyadamantan-1-yl ester, (meth) acrylic acid-5 (6) -hydroxybicyclo [2.2.1] hept-2-yl ester, (Meth) acrylic acid-9 (10) -hydroxytetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 . ] Dodec-4-yl, (meth) acrylic acid carboxyl methyl ester, (meth) acrylic acid-2-carboxyl ethyl ester, (meth) acrylic acid-3-carboxylpropyl ester, (meth) acrylic acid-3-carboxyadamantane -1-yl ester, (meth) acrylic acid-5 (6) -carboxybicyclo [2.2.1] hept-2-yl ester, (meth) acrylic acid-9 (10) -carboxytetracyclo [6. 2.1.1 3,6 . 0 2,7 . ] Dodec-4-yl ester, (meth) acrylic acid cyanomethyl ester, 1- (meth) acrylic acid-2-cyanoethyl ester, 1- (meth) acrylic acid-3-cyanopropyl ester, (meth) acrylic acid- 3-cyanoadamantan-1-yl, (meth) acrylic acid-5 (6) -cyanobicyclo [2.2.1] hept-2-yl ester, (meth) acrylic acid-9 (10) -cyanotetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 . ] Dodec-4-yl ester,

(メタ)アクリル酸−t−ブチルエステル、(メタ)アクリル酸−2−メチル−2−プロピルエステル、(メタ)アクリル酸−2−メチル−2−ブチルエステル、(メタ)アクリル酸−2−エチル−2−ブチルエステル、(メタ)アクリル酸−3−エチル−3−ブチルエステル、(メタ)アクリル酸−2−メチルアダマンタン−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−2−メチル−3−ヒドロキシアダマンタン−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−2−エチルアダマンタン−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−8−メチルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イルエステル、(メタ)アクリル酸−8−エチルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イルエステル、(メタ)アクリル酸−1−メチルシクロペンチルエステル、(メタ)アクリル酸−1−エチルシクロペンチルエステル、(メタ)アクリル酸−1−メチルシクロヘキシルエステル、(メタ)アクリル酸−1−エチルシクロヘキシルエステル、(メタ)アクリル酸−2−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−2−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−4−メチル−テトラシクロ
[6.2.1.13,6.02,7.]ドデカ−4−イルエステル、(メタ)アクリル酸−4−エチル−テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7.]ドデカ−4−イルエステル、(メタ)アクリル酸−1−シクロヘキシル−1−メチルエチルエステル、(メタ)アクリル酸−1−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1−メチルエチルエステル、(メタ)アクリル酸−1−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−イル−1−メチルエチルエステル、(メタ)アクリル酸−1−テトラシクロ
[6.2.1.13,6.02,7.]ドデカ−4−イル−1−メチルエチルエステル、(メタ)アクリル酸−1−アダマンタン−1−イル−1−メチルエチルエステル、(メタ)アクリル酸−1−(2(3)−ヒドロキシシクロペンチル)−1−メチルエチルエステル、(メタ)アクリル酸−1−(3(4)−ヒドロキシシクロヘキシル)−1−メチルエチルエステル、(メタ)アクリル酸−1−(3(4)−ヒドロキシシクロへプチル)−1−メチルエチルエステル、(メタ)アクリル酸−1−(3−ヒドロキシアダマンタン−1−イル)−1−メチルエチルエステル、(メタ)アクリル酸−1,1−ジシクロヘキシルエチルエステル、1,1−ジビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イルエチルエステル、(メタ)アクリル酸−1,1−ジトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−イルエチルエステル、(メタ)アクリル酸−1,1−ジ(テトラシクロ
[6.2.1.13,6.02,7.]ドデカ−4−イル)エチルエステル、(メタ)アクリル酸−1,1−ジアダマンタン−1−イルエチルエステル、
(Meth) acrylic acid-t-butyl ester, (meth) acrylic acid-2-methyl-2-propyl ester, (meth) acrylic acid-2-methyl-2-butyl ester, (meth) acrylic acid-2-ethyl 2-butyl ester, (meth) acrylic acid-3-ethyl-3-butyl ester, (meth) acrylic acid-2-methyladamantan-2-yl ester, (meth) acrylic acid-2-methyl-3-hydroxy Adamantane-2-yl ester, (meth) acrylic acid-2-ethyladamantan-2-yl ester, (meth) acrylic acid-8-methyltricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane-8- Yl ester, (meth) acrylic acid-8-ethyltricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decan-8-yl ester, (meth) acrylic acid-1-methyl ester Clopentyl ester, (meth) acrylic acid-1-ethylcyclopentyl ester, (meth) acrylic acid-1-methylcyclohexyl ester, (meth) acrylic acid-1-ethylcyclohexyl ester, (meth) acrylic acid-2-methylbicyclo [2.2.1] Hept-2-yl ester, (meth) acrylic acid-2-ethylbicyclo [2.2.1] hept-2-yl ester, (meth) acrylic acid-4-methyl-tetracyclo [ 6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 . ] Dodec-4-yl ester, (meth) acrylic acid-4-ethyl-tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 . ] Dodec-4-yl ester, (meth) acrylic acid-1-cyclohexyl-1-methylethyl ester, (meth) acrylic acid-1-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1-methylethyl Ester, (meth) acrylic acid-1-tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] dec-8-yl-1-methylethyl ester, (meth) acrylic acid-1-tetracyclo [6.2.1 .1,3,6 . 0 2,7 . ] Dodec-4-yl-1-methyl ethyl ester, (meth) acrylic acid-1-adamantan-1-yl-1-methyl ethyl ester, (meth) acrylic acid-1- (2 (3) -hydroxycyclopentyl) -1-methylethyl ester, (meth) acrylic acid-1- (3 (4) -hydroxycyclohexyl) -1-methylethyl ester, (meth) acrylic acid-1- (3 (4) -hydroxycycloheptyl) -1-methyl ethyl ester, (meth) acrylic acid-1- (3-hydroxyadamantan-1-yl) -1-methyl ethyl ester, (meth) acrylic acid-1,1-dicyclohexyl ethyl ester, 1,1- Dibicyclo [2.2.1] hept-2-ylethyl ester, (meth) acrylic acid-1,1-ditricyclo [5.2.1.0 2, 6] dec-8-yl ethyl ester, (meth) -1,1 acrylate di (tetracyclo [6.2.1.1 3,6 .0 2,7.] Dodeca-4-yl) ethyl ester, (Meth) acrylic acid-1,1-diadamantane-1-ylethyl ester,

(メタ)アクリル酸メチルエステル、(メタ)アクリル酸エチルエステル、(メタ)アクリル酸n−プロピルエステル、(メタ)アクリル酸シクロペンチルエステル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシルエステル、(メタ)アクリル酸アダマンタン−1−イルエステル、(メタ)アクリル酸ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−7,7−ジメチルビシクロ[2.2.1]ヘプタ−1−イルエステル、(メタ)アクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−イルエステル、(メタ)アクリル酸テトラシクロ
[6.2.1.13,6.02,7.]ドデカ−4−イルエステル;
(Meth) acrylic acid methyl ester, (meth) acrylic acid ethyl ester, (meth) acrylic acid n-propyl ester, (meth) acrylic acid cyclopentyl ester, (meth) acrylic acid cyclohexyl ester, (meth) acrylic acid adamantane-1 -Yl ester, (meth) acrylic acid bicyclo [2.2.1] hept-2-yl ester, (meth) acrylic acid-7,7-dimethylbicyclo [2.2.1] hept-1-yl ester, (Meth) acrylic acid tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] dec-8-yl ester, (meth) acrylic acid tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 . ] Dodec-4-yl ester;

(メタ)アクリル酸−5−オキソ−4−オキサ−トリシクロ[4.2.1.03,7]ノナ−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−9−メトキシカルボニル−5−オキソ−4−オキサ−トリシクロ[4.2.1.03,7]ノナ−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−7−オキソ−6−オキサ−ビシクロ[3.2.1]オクタ−4−イルエステル、(メタ)アクリル酸−2−メトキシカルボニル−7−オキソ−6−オキサ−ビシクロ[3.2.1]オクタ−4−イルエステル、(メタ)アクリル酸−2−オキソテトラヒドロピラン−4−イルエステル、(メタ)アクリル酸−4−メチル−2−オキソテトラヒドロピラン−4−イルエステル、(メタ)アクリル酸−4−エチル−2−オキソテトラヒドロピラン−4−イルエステル、(メタ)アクリル酸−4−プロピル−2−オキソテトラヒドロピラン−4−イルエステル、(メタ)アクリル酸−5−オキソテトラヒドロフラン−3−イルエステル、(メタ)アクリル酸−2,2−ジメチル−5−オキソテトラヒドロフラン−3−イルエステル、(メタ)アクリル酸−4,4−ジメチル−5−オキソテトラヒドロフラン−3−イルエステル、(メタ)アクリル酸−2−オキソテトラヒドロフラン−3−イルエステル、(メタ)アクリル酸−4,4−ジメチル−2−オキソテトラヒドロフラン−3−イルエステル、(メタ)アクリル酸−5,5−ジメチル−2−オキソテトラヒドロフラン−3−イルエステル、(メタ)アクリル酸−2−オキソテトラヒドロフラン−3−イルエステル、(メタ)アクリル酸−5−オキソテトラヒドロフラン−2−イルメチルエステル、(メタ)アクリル酸−3,3−ジメチル−5−オキソテトラヒドロフラン−2−イルメチルエステル、(メタ)アクリル酸−4,4−ジメチル−5−オキソテトラヒドロフラン−2−イルメチルエステル等。 (Meth) acrylic acid-5-oxo-4-oxa-tricyclo [4.2.1.0 3,7 ] non-2-yl ester, (meth) acrylic acid-9-methoxycarbonyl-5-oxo-4 -Oxa-tricyclo [4.2.1.0 3,7 ] non-2-yl ester, (meth) acrylic acid-7-oxo-6-oxa-bicyclo [3.2.1] oct-4-yl Ester, (meth) acrylic acid-2-methoxycarbonyl-7-oxo-6-oxa-bicyclo [3.2.1] oct-4-yl ester, (meth) acrylic acid-2-oxotetrahydropyran-4- Yl ester, (meth) acrylic acid-4-methyl-2-oxotetrahydropyran-4-yl ester, (meth) acrylic acid-4-ethyl-2-oxotetrahydropyran-4-yl ester, (Meth) acrylic acid-4-propyl-2-oxotetrahydropyran-4-yl ester, (meth) acrylic acid-5-oxotetrahydrofuran-3-yl ester, (meth) acrylic acid-2,2-dimethyl-5 -Oxotetrahydrofuran-3-yl ester, (meth) acrylic acid-4,4-dimethyl-5-oxotetrahydrofuran-3-yl ester, (meth) acrylic acid-2-oxotetrahydrofuran-3-yl ester, (meth) Acrylic acid-4,4-dimethyl-2-oxotetrahydrofuran-3-yl ester, (meth) acrylic acid-5,5-dimethyl-2-oxotetrahydrofuran-3-yl ester, (meth) acrylic acid-2-oxo Tetrahydrofuran-3-yl ester, (meth) acrylic acid-5-oxotetra Drofuran-2-ylmethyl ester, (meth) acrylic acid-3,3-dimethyl-5-oxotetrahydrofuran-2-ylmethyl ester, (meth) acrylic acid-4,4-dimethyl-5-oxotetrahydrofuran-2- Ilmethyl ester and the like.

上記繰り返し単位(IV)として例示した繰り返し単位は、上記樹脂〔A〕中に1種のみが含まれるものであってもよいし、2種以上が含まれるものであってもよい。
また、上記繰り返し単位(IV)の含有量の合計は、繰り返し単位(IV)の種類等にもよるが、全繰り返し単位に対して、通常、80モル%以下、好ましくは70モル%以下、更に好ましくは60モル%以下である。この場合、上記繰り返し単位(IV)の含有量の合計が80モル%を超えると、レジストの密着性や現像性が低下するとともに現像欠陥を低減する効果が低下する傾向がある。また、樹脂[A]がラクトン骨格に由来する官能基を有する場合は、上記繰り返し単位(IV)の含有量の合計は却って多いほうが好ましく、70モル%以上、特に80モル%以上、更にはそれ以上に多量であってもよい。
As for the repeating unit exemplified as the repeating unit (IV), only one kind may be contained in the resin [A], or two or more kinds may be contained.
The total content of the repeating unit (IV) depends on the type of the repeating unit (IV) and the like, but is usually 80 mol% or less, preferably 70 mol% or less, based on all repeating units. Preferably it is 60 mol% or less. In this case, when the total content of the repeating units (IV) exceeds 80 mol%, the adhesiveness and developability of the resist are lowered, and the effect of reducing development defects tends to be lowered. In addition, when the resin [A] has a functional group derived from a lactone skeleton, the total content of the repeating unit (IV) is preferably larger, more than 70 mol%, particularly 80 mol% or more, and more More than that may be sufficient.

本発明に関わる樹脂〔A〕としては、以下のような単量体単位を有するものが例示されるが、単量体単位の構成順序及び含有割合等は特に限定されない。   Examples of the resin [A] related to the present invention include those having the following monomer units, but the constitutional order and content ratio of the monomer units are not particularly limited.

Figure 0004817063
Figure 0004817063

Figure 0004817063
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Figure 0004817063
上記すべての式において、Rは、水素原子、メチル基、又は炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基を示し、Rはメチル基又はエチル 基を示す。
Figure 0004817063
In all the above formulas, R 1 represents a hydrogen atom, a methyl group, or a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R represents a methyl group or an ethyl group.

また、本発明に関わる樹脂〔A〕としては、以下のような単量体単位を有するものも例示されるが、これらの場合には、α位にパーフルオロアルキル基を有ずる水酸基以外に、その脂環式骨格にも水酸基を有しているので、この水酸基も同様に酸解離性保護基により保護しておく必要がある。   Examples of the resin [A] related to the present invention include those having the following monomer units, but in these cases, in addition to the hydroxyl group having a perfluoroalkyl group at the α-position, Since the alicyclic skeleton also has a hydroxyl group, it is necessary to protect this hydroxyl group with an acid-dissociable protecting group as well.

Figure 0004817063
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Figure 0004817063
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Figure 0004817063
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本発明に関わる樹脂〔A〕のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算の重量平均分子量(以下、「Mw」という。)は、通常、1,000〜300,000、好ましくは2,000〜200,000、更に好ましくは3,000〜100,000である。Mwが1,000未満では、レジストとしての耐熱性が低下する傾向があり、一方、300,000を超えると、レジストとしての現像性が低下する傾向がある。
また、上記Mwと、GPCにより同時に求められる数平均分子量(以下、「Mn」という。)との比(Mw/Mn)は、通常、1〜5、好ましくは1〜3である。
本発明の感放射線性樹脂組成物に用いられる樹脂〔A〕は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。
The weight average molecular weight (hereinafter referred to as “Mw”) in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) of the resin [A] according to the present invention is usually 1,000 to 300,000, preferably 2,000. To 200,000, more preferably 3,000 to 100,000. When Mw is less than 1,000, the heat resistance as a resist tends to be reduced. On the other hand, when it exceeds 300,000, the developability as a resist tends to be lowered.
Further, the ratio (Mw / Mn) between the Mw and the number average molecular weight (hereinafter referred to as “Mn”) simultaneously obtained by GPC is usually 1 to 5, preferably 1 to 3.
Resin [A] used for the radiation sensitive resin composition of this invention can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

樹脂[A]を、化学増幅型感照射線性樹脂組成物における樹脂成分として用いる場合、該組成物中には、感放射線性酸発生剤〔B〕(以下、「酸発生剤〔B〕」という。)を含有せしめる。
酸発生剤[B]は、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、X線等の放射線による露光により酸を発生する物質である。
上記酸発生剤〔B〕は、露光により発生した酸の作用によって、樹脂〔A〕中に存在するアルキルアダマンチル基、t−ブチル基、テトラヒドロピラニル基等の酸解離性基を解離させる。その結果、レジスト被膜の露光部がアルカリ現像液に易溶性となり、ポジ型のレジストパターンが形成される。
酸発生剤[B]としては、例えばオニウム塩化合物、ハロゲン含有化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、キノンジアジド化合物等を挙げることができる。
これらの酸発生剤の具体例としては、下記に示すものを挙げることができる。
When the resin [A] is used as a resin component in the chemically amplified radiation-sensitive resin composition, the composition contains a radiation-sensitive acid generator [B] (hereinafter referred to as “acid generator [B]”). .).
The acid generator [B] is a substance that generates an acid upon exposure to radiation such as visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, electron beam, and X-ray.
The acid generator [B] dissociates acid-dissociable groups such as alkyladamantyl groups, t-butyl groups, and tetrahydropyranyl groups present in the resin [A] by the action of the acid generated by exposure. As a result, the exposed portion of the resist film becomes readily soluble in an alkali developer, and a positive resist pattern is formed.
Examples of the acid generator [B] include onium salt compounds, halogen-containing compounds, sulfone compounds, sulfonic acid ester compounds, and quinonediazide compounds.
Specific examples of these acid generators include those shown below.

(オニウム塩化合物)
オニウム塩化合物としては、例えばヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ピリジニウム塩等を挙げることができる。
好ましいオニウム塩化合物は、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムピレンスルホネート、ジフェニルヨードニウムドデシルベンゼンスルホネート、トリフェニルスルホニウムトリフレート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムナフタレンスルホネート、(ヒドロキシフェニル)ベンジルメチルスルホニウムトルエンスルホネート等である。
(Onium salt compound)
Examples of onium salt compounds include iodonium salts, sulfonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, pyridinium salts, and the like.
Preferred onium salt compounds are diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium pyrenesulfonate, diphenyliodonium dodecylbenzenesulfonate, triphenylsulfonium triflate, triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium naphthalenesulfonate, (hydroxyphenyl) benzylmethylsulfonium And toluene sulfonate.

(ハロゲン含有化合物)
ハロゲン含有化合物としては、例えばハロアルキル基含有炭化水素化合物、ハロアルキル基含有複素環式化合物等を挙げることができる。
好ましいハロゲン含有化合物は、フェニル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、メトキシフェニル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、ナフチル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン等の(トリクロロメチル)−s−トリアジン誘導体や、1,1−ビス(4−クロロフェニル)−2,2,2−トリクロロエタン等である。
(Halogen-containing compounds)
Examples of the halogen-containing compound include haloalkyl group-containing hydrocarbon compounds and haloalkyl group-containing heterocyclic compounds.
Preferred halogen-containing compounds are (trichloromethyl) -s such as phenyl-bis (trichloromethyl) -s-triazine, methoxyphenyl-bis (trichloromethyl) -s-triazine, naphthyl-bis (trichloromethyl) -s-triazine. -Triazine derivatives, 1,1-bis (4-chlorophenyl) -2,2,2-trichloroethane and the like.

(スルホン化合物)
スルホン化合物としては、例えばβ−ケトスルホン、β−スルホニルスルホン、これらのα−ジアゾ化合物等を挙げることができる。
好ましいスルホン化合物は、フェナシルフェニルスルホン、メシチルフェナシルスルホン、ビス(フェニルスルホニル)メタン、ビス(フェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、4−トリスフェナシルスルホン等である。
(Sulfone compound)
Examples of the sulfone compound include β-ketosulfone, β-sulfonylsulfone, and α-diazo compounds thereof.
Preferred sulfone compounds are phenacylphenylsulfone, mesitylphenacylsulfone, bis (phenylsulfonyl) methane, bis (phenylsulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, 4-trisphenacylsulfone and the like.

(スルホン酸エステル化合物)
スルホン酸エステル化合物としては、例えばアルキルスルホン酸エステル、ハロアルキルスルホン酸エステル、アリールスルホン酸エステル、イミノスルホネート、イミドスルホネート等を挙げることができる。
好ましいスルホン酸エステル化合物は、ベンゾイントシレート、ピロガロールのトリストリフレート、ニトロベンジル−9,10−ジエトキシアントラセン−2−スルホネート、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)マレイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)−ビシクロ[ 2.2.1 ]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ナフチルイミド、N−(カンファニルスルホニルオキシ)ナフチルイミド等である。
(Sulfonate compound)
Examples of the sulfonate compound include alkyl sulfonate, haloalkyl sulfonate, aryl sulfonate, imino sulfonate, and imide sulfonate.
Preferred sulfonic acid ester compounds include benzoin tosylate, pyrogallol tristriflate, nitrobenzyl-9,10-diethoxyanthracene-2-sulfonate, N- (trifluoromethylsulfonyloxy) maleimide, N- (trifluoromethylsulfonyl) Oxy) phthalimide, N- (trifluoromethylsulfonyloxy) -bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (trifluoromethylsulfonyloxy) naphthylimide, N- (Camphanylsulfonyloxy) naphthylimide and the like.

上記酸発生剤〔B〕は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。
上記酸発生剤〔B〕の含有量は、樹脂〔A〕100質量部に対して、通常、0.1〜20質量部、好ましくは0.1〜15質量部、より好ましくは0.1〜10質量部である。このような含有量とすることにより、レジストとしての感度及び現像性を十分に確保することができる。また、上記酸発生剤〔B〕の含有量が0.1質量部未満では、感度及び現像性が低下する傾向があり、一方、10質量部を超えると、放射線に対する透明性が低下して、矩形のレジストパターンが得られ難くなる傾向がある。
The said acid generator [B] can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
The content of the acid generator [B] is usually 0.1 to 20 parts by mass, preferably 0.1 to 15 parts by mass, more preferably 0.1 to 100 parts by mass of the resin [A]. 10 parts by mass. By setting it as such content, the sensitivity and developability as a resist can be sufficiently ensured. In addition, when the content of the acid generator [B] is less than 0.1 parts by mass, the sensitivity and developability tend to decrease. On the other hand, when the content exceeds 10 parts by mass, the transparency to radiation decreases, A rectangular resist pattern tends to be difficult to obtain.

本発明の化学増幅型感照射線性樹脂組成物には、各種添加剤を含有させることができる。なかでも、露光により酸発生剤〔B〕から生じる酸のレジスト被膜中の拡散現象を制御し、非露光領域における不必要な化学反応を抑制する作用を有する酸拡散制御剤〔C〕を配合することが好ましい。
上記酸拡散制御剤としては、レジストパターンの形成工程中の露光や加熱処理により塩基性が変化しない含窒素有機化合物が好ましい。
Various additives can be contained in the chemically amplified radiation-sensitive resin composition of the present invention. Among them, an acid diffusion control agent [C] that controls the diffusion phenomenon in the resist film of the acid generated from the acid generator [B] by exposure and suppresses unnecessary chemical reaction in the non-exposed region is blended. It is preferable.
The acid diffusion controller is preferably a nitrogen-containing organic compound whose basicity does not change by exposure or heat treatment during the resist pattern formation step.

上記含窒素有機化合物としては特に限定されないが、下記一般式(VII)で表される化合物、4級アンモニウムヒドロキシド化合物、アミド基含有化合物、ウレア化合物、含窒素複素環化合物等が挙げられる。   Although it does not specifically limit as said nitrogen-containing organic compound, The compound represented by the following general formula (VII), a quaternary ammonium hydroxide compound, an amide group containing compound, a urea compound, a nitrogen-containing heterocyclic compound, etc. are mentioned.

Figure 0004817063
式中、各Rは互いに独立に水素原子、置換あるいは非置換の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、置換あるいは非置換のアリール基、又は置換あるいは非置換のアラルキル基を示し、Xは2価の有機基を示し、nは0〜2の整数を示す。
Figure 0004817063
In the formula, each R independently represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted linear, branched or cyclic alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, or a substituted or unsubstituted aralkyl group, and X represents A divalent organic group is shown, and n is an integer of 0-2.

上記一般式(VII)を構成する置換基Rに官能基を有する場合、その例としては、ヒドロキシル基等が挙げられる。これらは1種のみあるいは2種以上が結合したものであってもよい。
上記一般式(VII)において、n=0の場合を「含窒素化合物(a)」とする。また、n=1〜2の場合を「含窒素化合物(b)」とする。更に、窒素原子を3個以上有するポリアミノ化合物や重合体を「含窒素化合物(c)」とする。
When the substituent R constituting the general formula (VII) has a functional group, examples thereof include a hydroxyl group. These may be a single type or a combination of two or more types.
In the above general formula (VII), the case where n = 0 is referred to as “nitrogen-containing compound (a)”. The case where n = 1 to 2 is referred to as “nitrogen-containing compound (b)”. Furthermore, a polyamino compound or polymer having 3 or more nitrogen atoms is referred to as “nitrogen-containing compound (c)”.

上記含窒素化合物(a)としては、例えば、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、n−デシルアミン、シクロヘキシルアミン等のモノ(シクロ)アルキルアミン類;ジ−n−ブチルアミン、ジ−n−ペンチルアミン、ジ−n−ヘキシルアミン、ジ−n−ヘプチルアミン、ジ−n−オクチルアミン、ジ−n−ノニルアミン、ジ−n−デシルアミン、シクロヘキシルメチルアミン、ジシクロヘキシルアミン等のジ(シクロ)アルキルアミン類;トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−ヘキシルアミン、トリ−n−ヘプチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、トリ−n−ノニルアミン、トリ−n−デシルアミン、シクロヘキシルジメチルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、トリシクロヘキシルアミン等のトリ(シクロ)アルキルアミン類;アニリン、N−メチルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、2−メチルアニリン、3−メチルアニリン、4−メチルアニリン、4−ニトロアニリン、2,6−ジメチルアニリン、2,6−ジイソプロピルアニリン、ジフェニルアミン、トリフェニルアミン、ナフチルアミン等の芳香族アミン類が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing compound (a) include mono- (cyclo) alkylamines such as n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, n-decylamine, cyclohexylamine; -Butylamine, di-n-pentylamine, di-n-hexylamine, di-n-heptylamine, di-n-octylamine, di-n-nonylamine, di-n-decylamine, cyclohexylmethylamine, dicyclohexylamine, etc. Of di (cyclo) alkylamines; triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-hexylamine, tri-n-heptylamine, tri-n-octyl Amine, tri-n-nonylamine, tri-n-decylamine, cyclohexane Tri (cyclo) alkylamines such as sildimethylamine, dicyclohexylmethylamine, tricyclohexylamine; aniline, N-methylaniline, N, N-dimethylaniline, 2-methylaniline, 3-methylaniline, 4-methylaniline, Aromatic amines such as 4-nitroaniline, 2,6-dimethylaniline, 2,6-diisopropylaniline, diphenylamine, triphenylamine, naphthylamine and the like can be mentioned.

上記含窒素化合物(b)としては、例えば、エチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、1,3−ビス[1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル]ベンゼンテトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノジフェニルアミン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−(4−アミノフェニル)プロパン、2−(4−アミノフェニル)−2−(3−ヒドロキシフェニル)プロパン、2−(4−アミノフェニル)−2−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,4−ビス[1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル]ベンゼン、1,3−ビス[1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル]ベンゼン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、ビス(2−ジエチルアミノエチル)エーテル等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing compound (b) include ethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetrakis (2-hydroxypropyl) ethylenediamine, and tetramethylenediamine. 1,3-bis [1- (4-aminophenyl) -1-methylethyl] benzenetetramethylenediamine, hexamethylenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4 ′ -Diaminobenzophenone, 4,4'-diaminodiphenylamine, 2,2-bis (4-aminophenyl) propane, 2- (3-aminophenyl) -2- (4-aminophenyl) propane, 2- (4-amino Phenyl) -2- (3-hydroxyphenyl) propane, 2- (4-aminophenyl) 2- (4-hydroxyphenyl) propane, 1,4-bis [1- (4-aminophenyl) -1-methylethyl] benzene, 1,3-bis [1- (4-aminophenyl) -1- Methylethyl] benzene, bis (2-dimethylaminoethyl) ether, bis (2-diethylaminoethyl) ether and the like.

また、上記含窒素化合物(c)としては、例えば、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、2−ジメチルアミノエチルアクリルアミドの重合体等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing compound (c) include polyethyleneimine, polyallylamine, 2-dimethylaminoethylacrylamide polymer, and the like.

上記一般式(VII)で表される化合物以外の酸拡散制御剤〔C〕として用いられる、上記4級アンモニウムヒドロキシド化合物としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラ−n−プロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラ−n−ブチルアンモニウムヒドロキシド等が挙げられる。   Examples of the quaternary ammonium hydroxide compound used as the acid diffusion controller [C] other than the compound represented by the general formula (VII) include tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, and tetra-n-propyl. Ammonium hydroxide, tetra-n-butylammonium hydroxide, etc. are mentioned.

上記アミド基含有化合物としては、N−t−ブトキシカルボニルジ−n−オクチルアミン、N−t−ブトキシカルボニルジ−n−ノニルアミン、N−t−ブトキシカルボニルジ−n−デシルアミン、N−t−ブトキシカルボニルジシクロヘキシルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−1−アダマンチルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−N−メチル−1−アダマンチルアミン、N,N−ジ−t−ブトキシカルボニル−1−アダマンチルアミン、N,N−ジ−t−ブトキシカルボニル−N−メチル−1−アダマンチルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニルヘキサメチレンジアミン、N,N,N’N’−テトラ−t−ブトキシカルボニルヘキサメチレンジアミン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,7−ジアミノヘプタン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,8−ジアミノオクタン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,9−ジアミノノナン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,10−ジアミノデカン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,12−ジアミノドデカン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、N−t−ブトキシカルボニルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニル−2−メチルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニル−2−フェニルベンズイミダゾール等のN−t−ブトキシカルボニル基含有アミノ化合物;ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド、ピロリドン、N−メチルピロリドン等が挙げられる。   Examples of the amide group-containing compound include Nt-butoxycarbonyldi-n-octylamine, Nt-butoxycarbonyldi-n-nonylamine, Nt-butoxycarbonyldi-n-decylamine, Nt-butoxy. Carbonyldicyclohexylamine, Nt-butoxycarbonyl-1-adamantylamine, Nt-butoxycarbonyl-N-methyl-1-adamantylamine, N, N-di-t-butoxycarbonyl-1-adamantylamine, N, N-di-t-butoxycarbonyl-N-methyl-1-adamantylamine, Nt-butoxycarbonyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, N, N′-di-t-butoxycarbonylhexamethylenediamine, N, N, N′N′-tetra-t-butoxycarbonylhexamethylenedia N, N′-di-t-butoxycarbonyl-1,7-diaminoheptane, N, N′-di-t-butoxycarbonyl-1,8-diaminooctane, N, N′-di-t-butoxy Carbonyl-1,9-diaminononane, N, N′-di-t-butoxycarbonyl-1,10-diaminodecane, N, N′-di-t-butoxycarbonyl-1,12-diaminododecane, N, N ′ -Di-t-butoxycarbonyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, Nt-butoxycarbonylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonyl-2-methylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonyl-2-phenylbenzimidazole Nt-butoxycarbonyl group-containing amino compounds such as formamide, N-methylformamide, N, N-dimethyl Formamide, acetamide, N- methylacetamide, N, N- dimethylacetamide, propionamide, benzamide, pyrrolidone, N- methylpyrrolidone and the like.

上記ウレア化合物としては、尿素、メチルウレア、1,1−ジメチルウレア、1,3−ジメチルウレア、1,1,3,3−テトラメチルウレア、1,3−ジフェニルウレア、トリ−n−ブチルチオウレア等が挙げられる。
上記含窒素複素環化合物としては、イミダゾール、4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、4−メチル−2−フェニルイミダゾール、ベンズイミダゾール、2−フェニルベンズイミダゾール等のイミダゾール類;ピリジン、2−メチルピリジン、4−メチルピリジン、2−エチルピリジン、4−エチルピリジン、2−フェニルピリジン、4−フェニルピリジン、2−メチル−4−フェニルピリジン、ニコチン、ニコチン酸、ニコチン酸アミド、キノリン、4−ヒドロキシキノリン、8−オキシキノリン、アクリジン等のピリジン類;ピペラジン、1−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン等のピペラジン類のほか、ピラジン、ピラゾール、ピリダジン、キノザリン、プリン、ピロリジン、ピペリジン、3−ピペリジノ−1,2−プロパンジオール、モルホリン、4−メチルモルホリン、1,4−ジメチルピペラジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等が挙げられる。
Examples of the urea compound include urea, methylurea, 1,1-dimethylurea, 1,3-dimethylurea, 1,1,3,3-tetramethylurea, 1,3-diphenylurea, and tri-n-butylthiourea. Is mentioned.
Examples of the nitrogen-containing heterocyclic compound include imidazoles such as imidazole, 4-methylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 4-methyl-2-phenylimidazole, benzimidazole, and 2-phenylbenzimidazole; pyridine, 2 -Methylpyridine, 4-methylpyridine, 2-ethylpyridine, 4-ethylpyridine, 2-phenylpyridine, 4-phenylpyridine, 2-methyl-4-phenylpyridine, nicotine, nicotinic acid, nicotinamide, quinoline, 4 -Pyridines such as hydroxyquinoline, 8-oxyquinoline and acridine; piperazines such as piperazine and 1- (2-hydroxyethyl) piperazine, pyrazine, pyrazole, pyridazine, quinosaline, purine, pyrrolidine, piperidine, 3-piperidine Roh-1,2-propanediol, morpholine, 4-methylmorpholine, 1,4-dimethylpiperazine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane.

これらの含窒素有機化合物のうち、アミド基含有化合物、含窒素複素環化合物が好ましい。アミド基含有化合物としてはN−t−ブトキシカルボニル基含有アミノ化合物が好ましく、含窒素複素環化合物としてはイミダゾール類が好ましい。また、上記含窒素有機化合物は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。   Of these nitrogen-containing organic compounds, amide group-containing compounds and nitrogen-containing heterocyclic compounds are preferred. The amide group-containing compound is preferably an Nt-butoxycarbonyl group-containing amino compound, and the nitrogen-containing heterocyclic compound is preferably an imidazole. Moreover, the said nitrogen-containing organic compound can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

上記酸拡散制御剤〔C〕の配合量は、上記樹脂〔A〕100質量部に対して、通常、0.001〜15質量部、好ましくは0.01〜10質量部、更に好ましくは0.01〜5質量部である。このような配合量とすることにより、得られる感放射線性樹脂組成物の貯蔵安定性が更に向上する。また、レジストとしての解像度が更に向上するとともに、露光から現像処理までの引き置き時間(PED)の変動によるレジストパターンの線幅変化を抑えることができ、プロセス安定性に極めて優れた組成物が得られる。
尚、上記酸拡散制御剤〔C〕の配合量が15質量部を超えると、レジストとしての感度や露光部の現像性が低下する傾向がある。一方、0.001質量部未満であると、プロセス条件によっては、レジストとしてのパターン形状や寸法安定性が低下するおそれがある。
The compounding amount of the acid diffusion controller [C] is usually 0.001 to 15 parts by mass, preferably 0.01 to 10 parts by mass, and more preferably 0.001 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin [A]. 01 to 5 parts by mass. By setting it as such a compounding quantity, the storage stability of the radiation sensitive resin composition obtained improves further. In addition, the resolution as a resist is further improved, and a change in the line width of the resist pattern due to fluctuations in the holding time (PED) from exposure to development processing can be suppressed, and a composition having excellent process stability can be obtained. It is done.
In addition, when the compounding quantity of the said acid diffusion control agent [C] exceeds 15 mass parts, there exists a tendency for the sensitivity as a resist and the developability of an exposure part to fall. On the other hand, if it is less than 0.001 part by mass, the pattern shape and dimensional stability as a resist may be lowered depending on the process conditions.

本発明の感放射線性樹脂組成物中の樹脂〔A〕、酸発生剤〔B〕及び酸拡散制御剤〔C〕の好ましい含有割合は、以下の通りである。即ち、上記樹脂〔A〕100質量部に対して、通常、上記酸発生剤〔B〕が0.1〜20質量部、上記酸拡散制御剤〔C〕が0.001〜15質量部、好ましくは上記酸発生剤〔B〕が0.1〜15質量部、上記酸拡散制御剤〔C〕が0.01〜10質量部、より好ましくは上記酸発生剤〔B〕が0.1〜10質量部、上記酸拡散制御剤〔C〕が0.01〜5質量部である   The preferred content ratios of the resin [A], the acid generator [B] and the acid diffusion controller [C] in the radiation-sensitive resin composition of the present invention are as follows. That is, with respect to 100 parts by mass of the resin [A], the acid generator [B] is usually 0.1 to 20 parts by mass, and the acid diffusion controller [C] is 0.001 to 15 parts by mass, preferably Is 0.1 to 15 parts by mass of the acid generator [B], 0.01 to 10 parts by mass of the acid diffusion controller [C], more preferably 0.1 to 10 parts of the acid generator [B]. Parts by mass, the acid diffusion controller [C] is 0.01 to 5 parts by mass

本発明の感放射線性樹脂組成物には、ドライエッチング耐性、パターン形状、基板との接着性等を更に改善する作用を示す添加剤を配合することができる。この添加剤は、酸解離性官能基を含有するものであってもよいし、含有しないものであってもよい。その例としては、1−アダマンタンカルボン酸t−ブチル、1−アダマンタンカルボン酸t−ブトキシカルボニルメチル、1−アダマンタンカルボン酸α−ブチロラクトンエステル、1,3−アダマンタンジカルボン酸ジ−t−ブチル、1−アダマンタン酢酸t−ブチル、1−アダマンタン酢酸t−ブトキシカルボニルメチル、1,3−アダマンタンジ酢酸ジ−t−ブチル、2,5−ジメチル−2,5−ジ(アダマンチルカルボニルオキシ)ヘキサン等のアダマンタン誘導体類;
デオキシコール酸t−ブチル、デオキシコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、デオキシコール酸2−エトキシエチル、デオキシコール酸2−シクロヘキシルオキシエチル、デオキシコール酸3−オキソシクロヘキシル、デオキシコール酸テトラヒドロピラニル、デオキシコール酸メバロノラクトンエステル等のデオキシコール酸エステル類;
リトコール酸t−ブチル、リトコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、リトコール酸2−エトキシエチル、リトコール酸2−シクロヘキシルオキシエチル、リトコール酸3−オキソシクロヘキシル、リトコール酸テトラヒドロピラニル、リトコール酸メバロノラクトンエステル等のリトコール酸エステル類;
アジピン酸ジメチル、アジピン酸ジエチル、アジピン酸ジプロピル、アジピン酸ジn−ブチル、アジピン酸ジt−ブチル等のアルキルカルボン酸エステル類;
等が挙げられる。これらのうち、1−アダマンタンカルボン酸t−ブチル、1,3−アダマンタンジカルボン酸ジ−t−ブチル、1−アダマンタン酢酸t−ブチル、2,5−ジメチル−2,5−ジ(アダマンチルカルボニルオキシ)ヘキサン、デオキシコール酸t−ブチル、デオキシコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、リトコール酸t−ブチル、リトコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、アジピン酸ジn−ブチルが好ましい。また、これらは1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
The radiation-sensitive resin composition of the present invention can be blended with an additive exhibiting an action of further improving dry etching resistance, pattern shape, adhesion to the substrate, and the like. This additive may contain an acid dissociable functional group, or may not contain it. Examples thereof include 1-adamantanecarboxylic acid t-butyl, 1-adamantanecarboxylic acid t-butoxycarbonylmethyl, 1-adamantanecarboxylic acid α-butyrolactone ester, 1,3-adamantane dicarboxylic acid di-t-butyl, Adamantane derivatives such as t-butyl adamantane acetate, t-butoxycarbonylmethyl 1-adamantane acetate, di-t-butyl 1,3-adamantane diacetate, 2,5-dimethyl-2,5-di (adamantylcarbonyloxy) hexane Kind;
Deoxycholate t-butyl, deoxycholate t-butoxycarbonylmethyl, deoxycholate 2-ethoxyethyl, deoxycholate 2-cyclohexyloxyethyl, deoxycholate 3-oxocyclohexyl, deoxycholate tetrahydropyranyl, deoxychol Deoxycholic acid esters such as acid mevalonolactone ester;
Lithocholic acid t-butyl, lithocholic acid t-butoxycarbonylmethyl, lithocholic acid 2-ethoxyethyl, lithocholic acid 2-cyclohexyloxyethyl, lithocholic acid 3-oxocyclohexyl, lithocholic acid tetrahydropyranyl, lithocholic acid mevalonolactone ester, etc. Lithocholic acid esters;
Alkyl carboxylic acid esters such as dimethyl adipate, diethyl adipate, dipropyl adipate, di-n-butyl adipate, di-t-butyl adipate;
Etc. Of these, t-butyl 1-adamantanecarboxylate, di-t-butyl 1,3-adamantanedicarboxylate, t-butyl 1-adamantaneacetate, 2,5-dimethyl-2,5-di (adamantylcarbonyloxy) Hexane, deoxycholate t-butyl, deoxycholate t-butoxycarbonylmethyl, lithocholic acid t-butyl, lithocholic acid t-butoxycarbonylmethyl, and di-n-butyl adipate are preferred. Moreover, these can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

上記添加剤の配合量は、上記樹脂〔A〕100質量部に対して、通常、50質量部以下、好ましくは1〜30質量部である。上記添加剤の配合量が50質量部を超えると、レジストとしての耐熱性が低下する傾向がある。   The amount of the additive is usually 50 parts by mass or less, preferably 1 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin [A]. When the blending amount of the additive exceeds 50 parts by mass, the heat resistance as a resist tends to decrease.

また、本発明の感放射線性樹脂組成物には、塗布性、現像性等を改良する作用を示す界面活性剤を配合することができる。アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤のいずれをも用いることができ、これらのうち、ノニオン系界面活性剤が好ましい。その例としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンn−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等が挙げられる。そのほか、以下商品名で、KP341(信越化学工業社製)、ポリフローNo.75,同No.95(共栄社化学社製)、エフトップEF301,同EF303,同EF352(トーケムプロダクツ社製)、メガファックスF171,同F173(大日本インキ化学工業社製)、フロラードFC430,同FC431(住友スリーエム社製)、アサヒガードAG710,サーフロンS−382,同SC−101,同SC−102,同SC−103,同SC−104,同SC−105,同SC−106(旭硝子社製)等が挙げられる。上記界面活性剤は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、上記界面活性剤の配合量は、樹脂〔A〕及び酸発生剤〔B〕の合計100質量部に対して、通常、2質量部以下、好ましくは0.001〜2質量部である。
In addition, the radiation-sensitive resin composition of the present invention can be blended with a surfactant exhibiting an effect of improving coatability, developability and the like. Any of an anionic surfactant, a cationic surfactant, and a nonionic surfactant can be used, and among these, a nonionic surfactant is preferable. Examples include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene n-octylphenyl ether, polyoxyethylene n-nonylphenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol distearate. Etc. In addition, KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow No. 75, no. 95 (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), F-top EF301, EF303, EF352 (manufactured by Tochem Products), Megafax F171, F173 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals), Florard FC430, FC431 (Sumitomo 3M) Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC-101, SC-102, SC-103, SC-104, SC-105, SC-106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), etc. . The said surfactant can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
Moreover, the compounding quantity of the said surfactant is 2 mass parts or less normally with respect to a total of 100 mass parts of resin [A] and an acid generator [B], Preferably it is 0.001-2 mass parts.

また、本発明の感放射線性樹脂組成物には、感度等を改良する作用を示す増感剤を配合することができる。その例としては、カルバゾール類、ベンゾフェノン類、ローズベンガル類、アントラセン類、フェノール類等が挙げられる。また、これらは1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記増感剤の配合量は、樹脂〔A〕100質量部に対して、通常、50質量部以下、好ましくは1〜20質量部である。
Moreover, the radiation sensitive resin composition of this invention can be mix | blended with the sensitizer which shows the effect | action which improves a sensitivity. Examples thereof include carbazoles, benzophenones, rose bengals, anthracenes, phenols and the like. Moreover, these can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
The compounding quantity of the said sensitizer is 50 mass parts or less normally with respect to 100 mass parts of resin [A], Preferably it is 1-20 mass parts.

本発明の感放射線性樹脂組成物に配合される、更に他の添加剤としては、ハレーション防止剤、接着助剤、保存安定化剤、消泡剤等が挙げられる。   Still other additives blended in the radiation sensitive resin composition of the present invention include antihalation agents, adhesion assistants, storage stabilizers, antifoaming agents, and the like.

本発明の感放射線性樹脂組成物は、樹脂〔A〕、酸発生剤〔B〕等を溶剤等に溶解したものとすることができる。この溶剤としては、2−ブタノン、2−ペンタノン、3−メチル−2−ブタノン、2−ヘキサノン、4−メチル−2−ペンタノン、3−メチル−2−ペンタノン、3,3−ジメチル−2−ブタノン、2−ヘプタノン、2−オクタノン等の直鎖状あるいは分岐状のケトン類;
シクロペンタノン、3−メチルシクロペンタノン、シクロヘキサノン、2−メチルシクロヘキサノン、2,6−ジメチルシクロヘキサノン、イソホロン等の環状のケトン類;
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−i−プロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−i−ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−sec−ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−t−ブチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;
The radiation-sensitive resin composition of the present invention can be prepared by dissolving resin [A], acid generator [B] and the like in a solvent or the like. As this solvent, 2-butanone, 2-pentanone, 3-methyl-2-butanone, 2-hexanone, 4-methyl-2-pentanone, 3-methyl-2-pentanone, 3,3-dimethyl-2-butanone Linear or branched ketones such as 2-heptanone and 2-octanone;
Cyclic ketones such as cyclopentanone, 3-methylcyclopentanone, cyclohexanone, 2-methylcyclohexanone, 2,6-dimethylcyclohexanone, isophorone;
Propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol mono-n-propyl ether acetate, propylene glycol mono-i-propyl ether acetate, propylene glycol mono-n-butyl ether acetate, propylene glycol mono-i-butyl ether acetate Propylene glycol monoalkyl ether acetates such as propylene glycol mono-sec-butyl ether acetate, propylene glycol mono-t-butyl ether acetate;

2−ヒドロキシプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシプロピオン酸n−プロピル、2−ヒドロキシプロピオン酸i−プロピル、2−ヒドロキシプロピオン酸n−ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸i−ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸sec−ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸t−ブチル等の2−ヒドロキシプロピオン酸アルキル類;
3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル等の3−アルコキシプロピオン酸アルキル類;
Methyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxypropionate, n-propyl 2-hydroxypropionate, i-propyl 2-hydroxypropionate, n-butyl 2-hydroxypropionate, i-butyl 2-hydroxypropionate, Alkyl 2-hydroxypropionates such as sec-butyl 2-hydroxypropionate and t-butyl 2-hydroxypropionate;
Alkyl 3-alkoxypropionates such as methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate;

n−プロピルアルコール、i−プロピルアルコール、n−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール、シクロヘキサノール等のアルコール類;
エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル等のアルキレングリコールモノアルキルエーテル等;
トルエン、キシレン等の芳香族系溶剤;
2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチル酪酸メチル、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、3−メチル−3−メトキシブチルブチレート、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸n−ブチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ベンジルエチルエーテル、ジ−n−ヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、カプロン酸、カプリル酸、1−オクタノール、1−ノナノール、ベンジルアルコール、酢酸ベンジル、安息香酸エチル、しゅう酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、γ−ブチロラクトン、炭酸エチレン、炭酸プロピレン等が挙げられる。
alcohols such as n-propyl alcohol, i-propyl alcohol, n-butyl alcohol, t-butyl alcohol, cyclohexanol;
Ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono-n-propyl ether, ethylene glycol mono-n-butyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol di-n-propyl ether, diethylene glycol di-n-butyl ether, Alkylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol mono-n-propyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol mono-n-propyl ether, etc. ;
Aromatic solvents such as toluene and xylene;
Ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl ethoxyacetate, ethyl hydroxyacetate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutyrate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3 -Methoxybutyl propionate, 3-methyl-3-methoxybutyl butyrate, ethyl acetate, n-propyl acetate, n-butyl acetate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, N-methyl Pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, benzyl ethyl ether, di-n-hexyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, caproic acid, caprylic acid, 1-octanol, 1-nona Lumpur, benzyl alcohol, benzyl acetate, ethyl benzoate, diethyl oxalate, diethyl maleate, .gamma.-butyrolactone, ethylene carbonate and propylene carbonate.

これらのうち、直鎖状あるいは分岐状のケトン類、環状のケトン類、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、2−ヒドロキシプロピオン酸アルキル類、3−アルコキシプロピオン酸アルキル類、γ−ブチロラクトンが好ましい。また、上記溶剤は1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。   Of these, linear or branched ketones, cyclic ketones, propylene glycol monoalkyl ether acetates, alkyl 2-hydroxypropionate, alkyl 3-alkoxypropionate, and γ-butyrolactone are preferable. Moreover, the said solvent can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

本発明の感放射線性樹脂組成物は、一般に、全成分の全固形分濃度が、通常、3〜50質量%、好ましくは5〜25質量%となるように、各成分を溶剤に溶解させた後、例えば孔径0.2μm程度のフィルターでろ過することによって得られる。   In general, the radiation-sensitive resin composition of the present invention is prepared by dissolving each component in a solvent so that the total solid concentration of all components is usually 3 to 50% by mass, preferably 5 to 25% by mass. Thereafter, it is obtained by, for example, filtering with a filter having a pore diameter of about 0.2 μm.

(レジストパターンの形成方法)
本発明の感放射線性樹脂組成物を用いてレジストパターンを形成する際には、組成物を、回転塗布、流延塗布、ロール塗布、スプレー塗布等の塗布手段によって、シリコンウエハー、アルミニウムで被覆されたウエハー等の基板上に塗布することにより、塗膜を形成し、場合により予め加熱処理(以下、「PB」という。)を行った後、所定のレジストパターンが形成されるように該塗膜を露光させる。その際に使用される放射線としては、紫外線、KrFエキシマレーザー(波長248nm)、ArFエキシマレーザー(波長193nm)、Fエキシマレーザー(波長157nm)、EUV(極紫外線、波長13nm等)等の遠紫外線、電子線等の荷電粒子線、シンクロトロン放射線等のX線等が挙げられる。これらのうち、遠紫外線、電子線が好ましい。また、露光量等の露光条件は、感放射線性樹脂組成物の配合組成、各添加剤の種類等に応じて、適宜選定される。
(Method for forming resist pattern)
When forming a resist pattern using the radiation-sensitive resin composition of the present invention, the composition is coated with a silicon wafer or aluminum by a coating means such as spin coating, cast coating, roll coating or spray coating. A coating film is formed by coating on a substrate such as a wafer, and the coating film is formed so that a predetermined resist pattern is formed after heat treatment (hereinafter referred to as “PB”) in advance. To expose. The radiation used at this time is far ultraviolet rays such as ultraviolet rays, KrF excimer laser (wavelength 248 nm), ArF excimer laser (wavelength 193 nm), F 2 excimer laser (wavelength 157 nm), EUV (extreme ultraviolet rays, wavelength 13 nm, etc.). And charged particle beams such as electron beams, and X-rays such as synchrotron radiation. Of these, deep ultraviolet rays and electron beams are preferred. Moreover, exposure conditions, such as exposure amount, are suitably selected according to the compounding composition of a radiation sensitive resin composition, the kind of each additive, etc.

高精度の微細パターンを安定して形成するために、通常、露光後に加熱処理(以下、「PEB」という。)が行われる。このPEBにより、樹脂〔A〕中の酸解離性官能基の解離反応が円滑に進行する。PEBの加熱条件は、感放射線性樹脂組成物の配合組成によって変わるが、通常、温度は30〜200℃、好ましくは50〜170℃であり、時間は0.1〜5分、好ましくは0.2〜3分である。
本発明の感放射線性樹脂組成物の潜在能力を最大限に引き出すため、特公平6−12452号公報等に開示されているように、使用される基板上に有機系あるいは無機系の反射防止膜を形成しておいてもよい。また、環境雰囲気中に含まれる塩基性不純物等の影響を防止するため、特開平5−188598号公報等に開示されているように、レジスト被膜上に保護膜を設けておいてもよい。
次いで、露光されたレジスト被膜を現像することにより、所定のレジストパターンが形成される。
In order to stably form a high-precision fine pattern, heat treatment (hereinafter referred to as “PEB”) is usually performed after exposure. By this PEB, the dissociation reaction of the acid dissociable functional group in the resin [A] proceeds smoothly. Although the heating conditions for PEB vary depending on the composition of the radiation sensitive resin composition, the temperature is usually 30 to 200 ° C., preferably 50 to 170 ° C., and the time is 0.1 to 5 minutes, preferably 0. 2-3 minutes.
In order to maximize the potential of the radiation-sensitive resin composition of the present invention, an organic or inorganic antireflection film is used on a substrate to be used, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-12458. May be formed. In order to prevent the influence of basic impurities contained in the environmental atmosphere, a protective film may be provided on the resist film as disclosed in JP-A-5-188598.
Next, by developing the exposed resist film, a predetermined resist pattern is formed.

現像に使用される現像液としては特に限定されないが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、エチルジメチルアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、ピロール、ピペリジン、コリン、1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−[4.3.0]−5−ノネン等のアルカリ性化合物の少なくとも1種が溶解したアルカリ性水溶液が挙げられる。上記アルカリ性化合物としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドが好ましい。
また、上記アルカリ性水溶液中のアルカリ性化合物の濃度は、通常、10質量%以下である。この場合、上記アルカリ性化合物の濃度が10質量%を超えると、非露光部も現像液に溶解するおそれがあり好ましくない。
Although it does not specifically limit as a developing solution used for image development, Sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, ammonia water, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propyl Amine, triethylamine, methyldiethylamine, ethyldimethylamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo- [5.4.0] -7-undecene, 1,5-diazabicyclo -[4.3.0] -5-Alkaline aqueous solution in which at least one kind of alkaline compound such as nonene is dissolved may be mentioned. As the alkaline compound, tetramethylammonium hydroxide is preferable.
Moreover, the density | concentration of the alkaline compound in the said alkaline aqueous solution is 10 mass% or less normally. In this case, if the concentration of the alkaline compound exceeds 10% by mass, the unexposed area may be dissolved in the developer, which is not preferable.

また、上記現像液には、有機溶媒を添加することもできる。この例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルi−ブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、3−メチルシクロペンタノン、2,6−ジメチルシクロヘキサノン等の直鎖状、分岐状もしくは環状のケトン類;メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、i−プロピルアルコール、n−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、1,4−ヘキサンジオール、1,4−ヘキサンジメチロール等のアルコール類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸i−アミル等のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類や、フェノール、アセトニトリル、アセトン、ジメチルホルムアミド等が挙げられる。これらの有機溶媒は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。   An organic solvent can also be added to the developer. Examples thereof include linear, branched or cyclic ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl i-butyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, 3-methylcyclopentanone, 2,6-dimethylcyclohexanone; methyl alcohol, Alcohols such as ethyl alcohol, n-propyl alcohol, i-propyl alcohol, n-butyl alcohol, t-butyl alcohol, cyclopentanol, cyclohexanol, 1,4-hexanediol, 1,4-hexanedimethylol; tetrahydrofuran And ethers such as dioxane; esters such as ethyl acetate, n-butyl acetate, i-amyl acetate; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; phenol, acetonitrile, acetone, dimethylformamide, and the like.These organic solvents can be used singly or in combination of two or more.

上記有機溶媒の配合量は、有機溶媒を配合する前の現像液100質量部に対して、通常、100質量部以下、好ましくは0.01〜20質量部である。上記有機溶媒の配合量が100質量部を超えると、現像性が低下して、露光部の現像残りが多くなるおそれがある。また、上記現像液には、更に界面活性剤等を適量添加することもできる。
なお、アルカリ性水溶液からなる現像液で現像した後、水で洗浄して乾燥することが好ましい。
The compounding amount of the organic solvent is usually 100 parts by mass or less, preferably 0.01 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the developer before compounding the organic solvent. When the blending amount of the organic solvent exceeds 100 parts by mass, the developability is lowered, and there is a possibility that the development residue in the exposed area increases. Further, an appropriate amount of a surfactant or the like can be further added to the developer.
In addition, after developing with the developing solution which consists of alkaline aqueous solution, it is preferable to wash | clean and dry with water.

以下、実施例を挙げて、本発明の実施の形態をさらに具体的に説明する。但し、本発明は、これらの実施例に何ら制約されるものではない。ここで、部は、特記しない限り重量基準である。
実施例および比較例における各測定・評価は、下記の要領で行った。
〈Mw〉
東ソー(株)製GPCカラム(G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本)を用い、流量1.0ミリリットル/分、溶出溶媒テトラヒドロフラン、カラム温度40℃の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。
〈感度〉
実施例及び比較例に関して、ウエハー表面に770AのARC29A(日産化学社製)膜を形成した基板を用い、組成物を基板上にスピンコートにより塗布し、ホットプレート上にて、100℃90秒でPBを行って形成した膜厚0.20umのレジスト被膜に、Nikon社製フルフィールド縮小投影露光装置S306C(開口数0.75)を用い、マスクパターンを解して露光した。その後に、120℃90秒でPEBを行った後、2.38重量%のTMAH水溶液により、25℃で60秒現像し、水洗し、乾燥して、ポジ型レジストパターンを形成した。このとき、寸法100nmの1対1ラインアンドスペースのマスクを介して形成した線幅が、線幅100nmの1対1ラインアンドスペースに形成される露光量を最適露光量とし、この最適露光量を「感度」とした。
(解像度)
上記最適露光量で解像される最小のレジストパターンの寸法を、解像度とした。
〈ラインエッジラフネス(LER)〉
最適露光量にて解像した100nm1L/1Sパターンの観測において、日立製測長SEM:S9220にてパターン上部から観察する際、線幅を任意のポイントで観測し、その測定ばらつきを3シグマで評価した。
Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples. Here, the part is based on weight unless otherwise specified.
Each measurement and evaluation in Examples and Comparative Examples was performed as follows.
<Mw>
Using a GPC column (2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL) manufactured by Tosoh Corporation, monodisperse polystyrene as the standard under the analysis conditions of flow rate 1.0 ml / min, elution solvent tetrahydrofuran, column temperature 40 ° C. Measured by gel permeation chromatography (GPC).
<sensitivity>
Regarding Examples and Comparative Examples, a substrate having a 770A ARC29A (Nissan Chemical Co., Ltd.) film formed on the wafer surface was used, and the composition was applied onto the substrate by spin coating, and then on a hot plate at 100 ° C. for 90 seconds. A resist film having a thickness of 0.20 μm formed by PB was exposed using a full-field reduction projection exposure apparatus S306C (numerical aperture 0.75) manufactured by Nikon through a mask pattern. Thereafter, PEB was performed at 120 ° C. for 90 seconds, and then developed with a 2.38 wt% TMAH aqueous solution at 25 ° C. for 60 seconds, washed with water, and dried to form a positive resist pattern. At this time, an exposure amount formed in a one-to-one line-and-space with a line width of 100 nm is defined as an optimum exposure amount, and the optimum exposure amount is set as a line width formed through a one-to-one line-and-space mask having a dimension of 100 nm. “Sensitivity”.
(resolution)
The dimension of the smallest resist pattern that can be resolved at the optimum exposure amount is defined as the resolution.
<Line edge roughness (LER)>
When observing the 100 nm 1L / 1S pattern resolved at the optimal exposure dose, the line width is observed at an arbitrary point when observing from the top of the pattern with Hitachi SEM: S9220, and the measurement variation is evaluated with 3 sigma. did.

(モノマー合成例) 脱水した酢酸エチル中100ml中にピリジニウムp−トルエンスルホン酸塩を0.5g、おおよび下記の化合物(M−3)15gを溶解させた後、エチルビニルエーテル4gを加えて室温で16時間攪拌した。その後トリエチルアミン0.5gを加えて反応を停止させ、分液漏斗を用いて水洗を行った後、エバポレーターにて溶剤および余剰のエチルビニルエーテルを取り除いた。得られたオイル状化合物を酢酸エチル/ヘキサンにて再結晶を行った。収量12.5g(収率69.4%) (Monomer Synthesis Example) After dissolving 0.5 g of pyridinium p-toluenesulfonate and 15 g of the following compound (M-3) in 100 ml of dehydrated ethyl acetate, 4 g of ethyl vinyl ether was added at room temperature. Stir for 16 hours. Thereafter, 0.5 g of triethylamine was added to stop the reaction, and after washing with a separatory funnel, the solvent and excess ethyl vinyl ether were removed with an evaporator. The obtained oily compound was recrystallized from ethyl acetate / hexane. Yield 12.5 g (Yield 69.4%)

Figure 0004817063
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得られた結晶についてIRを用いて確認したところ、水酸基のピークが消失し、水酸基のすべてに保護基を有していることが確認された。これを化合物(M´―3)とする。 When the obtained crystal was confirmed using IR, the peak of the hydroxyl group disappeared, and it was confirmed that all the hydroxyl groups had a protecting group. This is designated as Compound (M′-3).

(樹脂の合成例) 上記化合物(M´−3)98.62g(70mol%)と下記記化合物(M−2)17.82g(30mol%)とを脱水THF1000gに溶解し、乾燥窒素を30分バブリングさせた。その後ドライアイスメタノールバスを用い−78度まで冷却し、塩化リチウム0.33gおよびn−ブチルリチウムを0.42g(1Mヘキサン溶液を用い、n−ブチルリチウム換算で)加え、そのまま4時間ー78度で攪拌した。その後1時間かけて徐々に室温に戻した後、過剰量のメタノールを加えてアニオンをクエンチした。得られたTHF溶液に5%シュウ酸水溶液を50g加え室温で4時間攪拌した。その後、過剰量の水中への再沈を行い、再び100gのTHFに溶解させて過剰量の水への再沈を行うことを3度繰り返した。その後60℃にて17時間乾燥、白色粉末の樹脂52gを得た。収率は52%であった。 得られた樹脂は、Mwが14500、Mw/Mn=1.2であり、13CNMRで分析を行った結果化合物(M−3)、化合物(M−2)からなる繰り返し単位の含有率は70.2/29.8(mol%)であった。またこのときM−2に由来する繰り返し単位の分解は見られなかった。この樹脂を樹脂(A−1)とする。 同様に、下記の化合物(M―4)、(M−5)及び(M−6)を用いて、ポリマーA−2〜A−5を合成した。それぞれの樹脂の繰り返し単位の含有率、重量平均分子量、及びMw/Mnは、以下のとおりであった。A−2:(M−3)/(M−2)=50.5/49.5 Mw=6500、Mw/Mn=1.1A−3(M−3)/(M−2)/(M−4)=50.2/15.0/34.8 Mw=9500、Mw/Mn=1.2A−4:(M−3)/(M−5)=45.5/54.5 Mw=7500、Mw/Mn=1.2A−5:(M−3)/(M−6)/(M−4)=10.5/40.5/49.0 Mw=8600、Mw/Mn=1.2 (Resin Synthesis Example) 98.62 g (70 mol%) of the above compound (M′-3) and 17.82 g (30 mol%) of the following compound (M-2) are dissolved in 1000 g of dehydrated THF, and dry nitrogen is added for 30 minutes. Bubbled. Then, it is cooled to −78 ° C. using a dry ice methanol bath, 0.33 g of lithium chloride and 0.42 g of n-butyl lithium (in terms of n-butyl lithium using a 1M hexane solution) are added, and the temperature is kept at −78 ° C. for 4 hours. And stirred. After gradually returning to room temperature over 1 hour, an excess amount of methanol was added to quench the anion. 50 g of 5% oxalic acid aqueous solution was added to the obtained THF solution and stirred at room temperature for 4 hours. Thereafter, reprecipitation into an excessive amount of water was repeated three times by dissolving in 100 g of THF again and reprecipitation into an excessive amount of water. Thereafter, the resultant was dried at 60 ° C. for 17 hours to obtain 52 g of a white powdery resin. The yield was 52%. The obtained resin had Mw of 14500 and Mw / Mn = 1.2. As a result of analysis by 13CNMR, the content of the repeating unit consisting of compound (M-3) and compound (M-2) was 70. It was 2 / 29.8 (mol%). Moreover, decomposition | disassembly of the repeating unit derived from M-2 was not seen at this time. This resin is referred to as “resin (A-1)”. Similarly, polymers A-2 to A-5 were synthesized using the following compounds (M-4), (M-5) and (M-6). The content of repeating units, the weight average molecular weight, and Mw / Mn of each resin were as follows. A-2: (M-3) / (M-2) = 50.5 / 49.5 Mw = 6500, Mw / Mn = 1.1 A-3 (M-3) / (M-2) / (M -4) = 50.2 / 15.0 / 34.8 Mw = 9500, Mw / Mn = 1.2A-4: (M-3) / (M-5) = 45.5 / 54.5 Mw = 7500, Mw / Mn = 1.2A-5: (M-3) / (M-6) / (M-4) = 10.5 / 40.5 / 49.0 Mw = 8600, Mw / Mn = 1 .2

Figure 0004817063
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(樹脂の比較合成例:ラジカル重合法による合成) 上記化合物(M−3)82.18g(70mol%)と上記化合物(M−2)17.82g(30mol%)とを2−ブタノン200gに溶解し、更にアゾビスイソブチロにトリル3.21gを加えて溶解させて単量体溶液とし、滴下漏斗へ準備した。その後、500mlの三口フラスコに2−ブタノン100g入れ30分間窒素パージし、攪拌しながら80℃に加熱し,滴下漏斗から単量体溶液を2時間かけて滴下した。滴下を開始してから6時間反応させた。重合終了後、30℃以下に冷却した。次いで、n−ヘキサン4000gの中へ投入し、白色固体を析出させた。これを濾別した後、得られた白色固体をn−ヘキサン400gにて洗浄を2回実施した。それを濾別し、60℃にて17時間乾燥、白色粉末の樹脂72gを得た。収率は72%であった。得られた樹脂は、Mwが11500であり、化合物(M―3)、化合物(M−2)からなる繰り返し単位の含有率は69.5/30.5(mol%)であった。この樹脂を樹脂(R−1)とする。 (Comparative synthesis example of resin: synthesis by radical polymerization method) 82.18 g (70 mol%) of the above compound (M-3) and 17.82 g (30 mol%) of the above compound (M-2) are dissolved in 200 g of 2-butanone. Further, 3.21 g of tolyl was added to azobisisobutyro and dissolved to prepare a monomer solution, which was then prepared in a dropping funnel. Thereafter, 100 g of 2-butanone was placed in a 500 ml three-necked flask, purged with nitrogen for 30 minutes, heated to 80 ° C. with stirring, and the monomer solution was dropped from the dropping funnel over 2 hours. It was made to react for 6 hours after dripping was started. After completion of the polymerization, it was cooled to 30 ° C. or lower. Next, it was poured into 4000 g of n-hexane to precipitate a white solid. After filtering this off, the resulting white solid was washed twice with 400 g of n-hexane. It was filtered and dried at 60 ° C. for 17 hours to obtain 72 g of a white powdery resin. The yield was 72%. The obtained resin had Mw of 11500, and the content of the repeating unit consisting of the compound (M-3) and the compound (M-2) was 69.5 / 30.5 (mol%). This resin is referred to as “resin (R-1)”.

(レジスト組成物の調製及びパターン形成:実施例1〜5及び比較例) 表1に示す成分からなる各組成物について、各種評価を行った。 評価結果を表2に示す。表1において、樹脂以外の成分は以下の通りである。
酸発生剤(B):トリフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート
酸拡散制御剤(C):N−t−ブトキシカルボニル−2−フェニルベンズイミダゾール
溶剤(D):プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
(Preparation of resist composition and pattern formation: Examples 1 to 5 and comparative example) Various evaluations were performed on the compositions composed of the components shown in Table 1. The evaluation results are shown in Table 2. In Table 1, components other than the resin are as follows.
Acid generator (B): Triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate Acid diffusion controller (C): Nt-butoxycarbonyl-2-phenylbenzimidazole Solvent (D): Propylene glycol monomethyl ether acetate

Figure 0004817063
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Figure 0004817063
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表2から明らかなように、本発明の製造方法により製造された共重合体からなる樹脂を用いることにより、解像度の向上及びラインエッジラフネス(LER)の低減が達成された。   As is clear from Table 2, by using a resin made of a copolymer produced by the production method of the present invention, an improvement in resolution and a reduction in line edge roughness (LER) were achieved.

Claims (2)

化学増幅型感放射線性樹脂組成物に用いる(メタ)アクリル酸系共重合体の製造方法であって、水酸基のα位にパーフルオロアルキル基をもつ(メタ)アクリレートおよびその誘導体を含む少なくとも1種以上のモノマーを用い、該モノマーの水酸基を、アルキルビニルエーテルを用いて保護した後、アルキルリチウム及び鉱酸塩の存在下でリビングアニオン重合を行うことを特徴とする(メタ)アクリル酸系重合体の合成方法。 A method for producing a (meth) acrylic acid copolymer used in a chemically amplified radiation-sensitive resin composition , comprising at least one (meth) acrylate having a perfluoroalkyl group at the α-position of a hydroxyl group and a derivative thereof using the above monomers, the hydroxyl group of the monomer, was protected with alkyl vinyl ether, and performing living anion polymerization in the presence of an alkyl lithium and mineral (meth) acrylic acid-based copolymer polymer Synthesis method. リビングアニオン重合を行った後に、前述の保護基を脱離させることを特徴とする請求項1記載の(メタ)アクリル酸系重合体の製造方法。 After the living anionic polymerization process according to claim 1, wherein the (meth) acrylic acid copolymer, characterized in that to detach the protective group described above.
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