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JP2013068675A - Photoresist composition and method for forming negative pattern - Google Patents

Photoresist composition and method for forming negative pattern Download PDF

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JP2013068675A
JP2013068675A JP2011205328A JP2011205328A JP2013068675A JP 2013068675 A JP2013068675 A JP 2013068675A JP 2011205328 A JP2011205328 A JP 2011205328A JP 2011205328 A JP2011205328 A JP 2011205328A JP 2013068675 A JP2013068675 A JP 2013068675A
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acid
photoresist composition
polymer
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JP2011205328A
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Japanese (ja)
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Norito Ikui
準人 生井
Taiichi Furukawa
泰一 古川
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JSR Corp
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JSR Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoresist composition which suppresses thickness reduction of a resist film in a pattern formation step and is excellent in resolution and LWR.SOLUTION: There is provided a photoresist composition for forming a negative pattern using a developer containing an organic solvent, wherein the photoresist composition contains [A] a polymer having (I) a structural unit including a group which is converted into a hydroxyl group by an action of an acid and [B] an acid generator. In addition, [A] the polymer preferably is a polymer which shows increased solubility in an aqueous alkali solution and decreased solubility in a developer containing an organic solvent.

Description

本発明は、フォトレジスト組成物及びネガ型パターン形成方法に関する。   The present invention relates to a photoresist composition and a negative pattern forming method.

半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイス構造の微細化に伴って、リソグラフィー工程におけるパターンの微細化が要求されている。現在、例えばArFエキシマレーザーを用いて線幅90nm程度の微細なパターンを形成することができるが、今後はさらに微細なパターン形成が要求されている。   With the miniaturization of various electronic device structures such as semiconductor devices and liquid crystal devices, pattern miniaturization in the lithography process is required. At present, it is possible to form a fine pattern having a line width of about 90 nm using, for example, an ArF excimer laser, but in the future, a finer pattern formation is required.

上記要求に対し、既存の装置を用い工程を増やすことなく、従来の化学増幅型フォトレジスト組成物の解像力を高める技術として、現像液にアルカリ水溶液よりも極性の低い有機溶媒を用いる技術が知られている(特開2000−199953号公報参照)。すなわち、現像液にアルカリ水溶液を用いてパターンを形成する際には、光学コントラストが乏しいために微細なパターンを形成することが困難であるのに対し、この技術により有機溶媒を用いた場合には光学コントラストを高くすることができるために、微細なパターンを形成することが可能となる。   In response to the above requirements, a technique using an organic solvent having a polarity lower than that of an alkaline aqueous solution as a developing solution is known as a technique for increasing the resolution of a conventional chemically amplified photoresist composition without increasing the number of steps using an existing apparatus. (See JP 2000-199953 A). In other words, when forming a pattern using an alkaline aqueous solution as a developer, it is difficult to form a fine pattern due to poor optical contrast, whereas when an organic solvent is used with this technique, Since the optical contrast can be increased, a fine pattern can be formed.

しかし、従来のフォトレジスト組成物に対して、有機溶媒を現像液として用いると、レジスト膜の膜減りが起こり、それによりエッチング耐性が低下し、所望のパターンが得られないという不都合がある。また、上記技術によると、得られるパターンのライン幅のラフネス(Line Width Roughness:LWR)が大きく、所望のパターンが得られないという不都合もある。特に最近では、パターンの微細化の進行と共に、レジスト膜の薄膜化も進んでいるため、上記膜減りの改善が強く望まれている。   However, when an organic solvent is used as a developer with respect to the conventional photoresist composition, there is a disadvantage that the film thickness of the resist film is reduced, whereby the etching resistance is lowered and a desired pattern cannot be obtained. In addition, according to the above technique, there is a disadvantage that the desired pattern cannot be obtained because the line width roughness (LWR) of the obtained pattern is large. In recent years, in particular, as the miniaturization of patterns has progressed, the resist film has become thinner. Therefore, improvement of the film reduction is strongly desired.

特開2000−199953号公報JP 2000-199953 A

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、レジスト膜の膜減りを抑制できると共に、LWR及び解像性にも優れるフォトレジスト組成物を提供することである。   The present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a photoresist composition that can suppress a decrease in the thickness of the resist film and is excellent in LWR and resolution. .

上記課題を解決するためになされた発明は、
有機溶媒を含有する現像液を用いるネガ型パターン形成用のフォトレジスト組成物であって、
[A]酸の作用により水酸基となる基を含む構造単位(I)を有する重合体(以下、「[A]重合体」ともいう)、及び
[B]酸発生体
を含有することを特徴とするフォトレジスト組成物である。
The invention made to solve the above problems is
A photoresist composition for forming a negative pattern using a developer containing an organic solvent,
[A] A polymer having a structural unit (I) containing a group that becomes a hydroxyl group by the action of an acid (hereinafter also referred to as “[A] polymer”), and [B] an acid generator. A photoresist composition.

本発明のフォトレジスト組成物は、[A]重合体及び[B]酸発生体を含有する。[A]重合体が、露光により[B]酸発生体から発生する酸の作用により、カルボキシ基等の酸ではなく水酸基となる基を含む構造単位(I)を有することで、当該フォトレジスト組成物は、膜減りを抑制することができる。また、当該フォトレジスト組成物は、現像工程における未露光部と露光部との溶解コントラストが向上するため、解像性及びLWRにも優れる。   The photoresist composition of the present invention contains a [A] polymer and a [B] acid generator. The [A] polymer has the structural unit (I) containing a group that becomes a hydroxyl group instead of an acid such as a carboxy group by the action of an acid generated from the [B] acid generator upon exposure, whereby the photoresist composition Things can suppress film loss. In addition, the photoresist composition is excellent in resolution and LWR because the dissolution contrast between the unexposed area and the exposed area in the development process is improved.

[A]重合体は、酸の作用により、アルカリ水溶液に対する溶解度が増大し、有機溶媒を含有する現像液に対する溶解度が減少する重合体であるとよい。[A]重合体が、このような重合体であることで、当該フォトレジスト組成物は、ネガ型パターン形成用として好適に用いることができる。   [A] The polymer may be a polymer whose solubility in an aqueous alkali solution increases due to the action of an acid and whose solubility in a developer containing an organic solvent decreases. [A] Since the polymer is such a polymer, the photoresist composition can be suitably used for forming a negative pattern.

上記水酸基は、アルコール性水酸基又はフェノール性水酸基であることが好ましい。[A]重合体が、酸の作用により、カルボキシ基等の酸ではなく、アルコール性水酸基又はフェノール性水酸基となる基を含むことで、当該フォトレジスト組成物は、膜減りをより抑制することができると共に、解像性及びLWRにもより優れる。なお、ここで、アルコール性水酸基とは、炭化水素基に結合した水酸基をいう。また、フェノール性水酸基とは、芳香環上に直接結合した水酸基をいう。   The hydroxyl group is preferably an alcoholic hydroxyl group or a phenolic hydroxyl group. [A] When the polymer contains a group that becomes an alcoholic hydroxyl group or a phenolic hydroxyl group instead of an acid such as a carboxy group by the action of an acid, the photoresist composition can further suppress film loss. In addition, the resolution and LWR are also excellent. Here, the alcoholic hydroxyl group means a hydroxyl group bonded to a hydrocarbon group. Moreover, a phenolic hydroxyl group means the hydroxyl group couple | bonded directly on the aromatic ring.

上記構造単位(I)は、下記式(1)から下記式(4)で表される基からなる群より選択される少なくとも1種の基を含むことが好ましい。

Figure 2013068675
(式(1)中、Rは、2価の炭化水素基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基である。Rは、酸解離性基である。但し、R〜Rのいずれかが互いに結合して、環構造を形成してもいてもよい。
式(2)中、Rは、2価の炭化水素基である。mは、0〜3の整数である。
式(3)中、Rは、1価の有機基である。nは、0〜4の整数である。但し、nが2以上である場合、複数のRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。Rは、酸解離性基である。
式(4)中、Rは、2価の有機基である。Rは、酸解離性基である。) The structural unit (I) preferably contains at least one group selected from the group consisting of groups represented by the following formulas (1) to (4).
Figure 2013068675
(In Formula (1), R 1 is a divalent hydrocarbon group. R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group. R 4 is an acid dissociative property. However, any of R 1 to R 4 may be bonded to each other to form a ring structure.
In formula (2), R 5 is a divalent hydrocarbon group. m is an integer of 0-3.
In formula (3), R 6 is a monovalent organic group. n is an integer of 0-4. However, when n is 2 or more, the plurality of R 6 may be the same or different. R 7 is an acid dissociable group.
In formula (4), R 8 is a divalent organic group. R 9 is an acid dissociable group. )

上記構造単位(I)は、上記特定構造の基を含むことで、酸の作用によりアルコール性水酸基又はフェノール性水酸基を生じるため、当該フォトレジスト組成物は、膜減りをさらに抑制することができると共に、解像性及びLWRにもより優れる。なお、ここで「酸解離性基」とは、カルボキシ基、水酸基、アミノ基、スルホ基等の極性基の水素原子を置換する基であって、酸の作用により解離する基をいう。   Since the structural unit (I) includes a group having the specific structure, an alcoholic hydroxyl group or a phenolic hydroxyl group is generated by the action of an acid. Therefore, the photoresist composition can further suppress film loss. Also, the resolution and LWR are more excellent. Here, the “acid-dissociable group” refers to a group that substitutes a hydrogen atom of a polar group such as a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group, or a sulfo group, and dissociates by the action of an acid.

[A]重合体は、下記式(5)で表される基を含む構造単位(II)をさらに有することが好ましい。

Figure 2013068675
(式(5)中、R10〜R12は、それぞれ独立して、炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基又は炭素数4〜20の脂環式基である。但し、R10〜R12の何れか2つが互いに結合して、それらが結合している炭素原子と共に2価の脂環式基を形成していてもよい。また、上記アルキル基及び脂環式基が有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。) [A] The polymer preferably further has a structural unit (II) containing a group represented by the following formula (5).
Figure 2013068675
(In Formula (5), R < 10 > -R < 12 > is respectively independently a C1-C4 linear or branched alkyl group or a C4-C20 alicyclic group, provided that Any two of R 10 to R 12 may be bonded to each other to form a divalent alicyclic group together with the carbon atom to which they are bonded, and the alkyl group and the alicyclic group are Some or all of the hydrogen atoms possessed may be substituted.)

[A]重合体が、上記特定構造の酸解離性基を含む構造単位(II)をさらに有することで、未露光部と露光部との溶解コントラストの微調整等が可能となる。それにより、当該フォトレジスト組成物は、膜減りを抑制できると共に、解像性及びLWRにもより優れる。   [A] When the polymer further has a structural unit (II) containing an acid-dissociable group having the above specific structure, fine adjustment of the dissolution contrast between the unexposed part and the exposed part becomes possible. Thereby, the photoresist composition can suppress film loss and is more excellent in resolution and LWR.

[B]酸発生体は、下記式(6)で表される化合物であることが好ましい。

Figure 2013068675
(式(6)中、R13は、フッ素原子を有さない1価の有機基である。Mは、1価のオニウムカチオンである。) [B] The acid generator is preferably a compound represented by the following formula (6).
Figure 2013068675
(In formula (6), R 13 is a monovalent organic group having no fluorine atom. M + is a monovalent onium cation.)

[B]酸発生体が、フッ素原子を含まない上記特定構造であると、露光により発生する酸は弱酸となる。酸発生体から発生する酸が弱酸である場合は、未露光部への酸の拡散の影響も少なくなるため、得られるパターンのLWRの値を低減することができる。[A]重合体が含む酸解離性基は酸の作用により解離し易いため、上記弱酸によっても十分解離することができる。これらの結果として、当該フォトレジスト組成物は、膜減りを抑制することができると共に、解像性及びLWRにもさらに優れる。   [B] When the acid generator has the specific structure not containing a fluorine atom, the acid generated by exposure becomes a weak acid. When the acid generated from the acid generator is a weak acid, the influence of acid diffusion to the unexposed area is reduced, so that the LWR value of the resulting pattern can be reduced. [A] Since the acid-dissociable group contained in the polymer is easily dissociated by the action of an acid, it can be sufficiently dissociated even by the weak acid. As a result, the photoresist composition can suppress film loss and is further excellent in resolution and LWR.

本発明のネガ型パターン形成方法は、
(1)本発明のフォトレジスト組成物を基板上に塗布して、レジスト膜を形成する工程、
(2)上記レジスト膜を露光する工程、及び
(3)有機溶媒を含有する現像液を用いて、上記露光されたレジスト膜を現像する工程
を含む。
The negative pattern forming method of the present invention is
(1) A step of applying a photoresist composition of the present invention on a substrate to form a resist film,
(2) a step of exposing the resist film; and (3) a step of developing the exposed resist film using a developer containing an organic solvent.

当該ネガ型パターン形成方法によると、レジスト膜の膜減りを抑制できると共に、解像性及びLWRに優れるパターンを形成することができる。   According to the negative pattern forming method, it is possible to suppress a reduction in the thickness of the resist film and to form a pattern having excellent resolution and LWR.

本発明のフォトレジスト組成物は、ネガ型のパターン形成方法においてレジスト膜の膜減りを抑制できると共に、解像性及びLWRにも優れる。   The photoresist composition of the present invention can suppress a decrease in the thickness of the resist film in the negative pattern forming method, and is excellent in resolution and LWR.

<フォトレジスト組成物>
本発明のフォトレジスト組成物は、有機溶媒を含有する現像液を用いるネガ型パターン形成用であって、[A]重合体及び[B]酸発生体を含有する。また、上記フォトレジスト組成物は、好適成分として、[C]フッ素原子含有重合体、[D]酸拡散制御体、[E]溶媒を含有する。さらに本発明の効果を損なわない限り、上記フォトレジスト組成物は、その他の任意成分を含有してもよい。以下、各成分について詳述する。なお、ネガ型パターン形成方法については、後述する。
<Photoresist composition>
The photoresist composition of the present invention is for forming a negative pattern using a developer containing an organic solvent, and contains a [A] polymer and a [B] acid generator. Moreover, the said photoresist composition contains a [C] fluorine atom containing polymer, a [D] acid diffusion control body, and a [E] solvent as a suitable component. Furthermore, unless the effect of this invention is impaired, the said photoresist composition may contain another arbitrary component. Hereinafter, each component will be described in detail. The negative pattern forming method will be described later.

<[A]重合体>
[A]重合体は、酸の作用により水酸基となる基を含む構造単位(I)を有する重合体である。[A]重合体が、露光により[B]酸発生体から発生する酸の作用により、カルボキシ基等の酸ではなく水酸基となる基を含む構造単位(I)を有することで、当該フォトレジスト組成物は、膜減りを抑制することができる。また、未露光部と露光部との溶解コントラストが向上するため、当該フォトレジスト組成物は、解像性及びLWRにも優れる。
<[A] polymer>
[A] The polymer is a polymer having a structural unit (I) containing a group that becomes a hydroxyl group by the action of an acid. The [A] polymer has the structural unit (I) containing a group that becomes a hydroxyl group instead of an acid such as a carboxy group by the action of an acid generated from the [B] acid generator upon exposure, whereby the photoresist composition Things can suppress film loss. In addition, since the dissolution contrast between the unexposed area and the exposed area is improved, the photoresist composition is also excellent in resolution and LWR.

[A]重合体は、酸の作用により、アルカリ水溶液に対する溶解度は増大し、有機溶媒を含有する現像液に対する溶解度は減少する重合体であるとよい。[A]重合体が、このような性質を有すると、当該フォトレジスト組成物は、ネガ型パターン形成用として、好適に用いることができる。なお、[A]重合体は、上記性質を有するのに十分な割合で構造単位(I)を有する必要がある。   [A] The polymer is preferably a polymer whose solubility in an aqueous alkali solution is increased by the action of an acid and whose solubility in a developer containing an organic solvent is decreased. [A] When the polymer has such properties, the photoresist composition can be suitably used for forming a negative pattern. In addition, the [A] polymer needs to have structural unit (I) in a ratio sufficient to have the said property.

[A]重合体は、構造単位(I)に加えて、上記式(5)で表される基を含む構造単位(II)、ラクトン基、環状カーボネート基又はスルトン基を含む構造単位(III)を有することが好ましい。また、[A]重合体は構造単位(I)、構造単位(II)及び構造単位(III)に加えて、本発明の効果を損なわない限り、他の構造単位を有してもよい。なお、[A]重合体は、各構造単位を単独で有してもよいし、2種以上を併用してもよい。以下、各構造単位について詳述する。   [A] In addition to the structural unit (I), the polymer includes a structural unit (II) containing a group represented by the above formula (5), a structural unit (III) containing a lactone group, a cyclic carbonate group or a sultone group. It is preferable to have. In addition to the structural unit (I), the structural unit (II), and the structural unit (III), the [A] polymer may have other structural units as long as the effects of the present invention are not impaired. In addition, the [A] polymer may have each structural unit independently, and may use 2 or more types together. Hereinafter, each structural unit will be described in detail.

[構造単位(I)]
構造単位(I)は酸の作用により水酸基となる基を含む構造単位である。有機溶媒を含有する現像液を用いるネガ型パターン形成用のフォトレジスト組成物は、アルカリ現像によるポジ型パターン形成のように、酸発生体から発生する酸の作用によりカルボキシ基等の酸を発生させることは必須ではない。当該フォトレジスト組成物は、酸の作用により、カルボキシ基等の酸ではなく水酸基となる基を含むことで、レジスト膜の膜減りを抑制することができる。即ち、上記水酸基としては、アルコール性水酸基又はフェノール性水酸基であることが好ましい。
[Structural unit (I)]
The structural unit (I) is a structural unit containing a group that becomes a hydroxyl group by the action of an acid. A photoresist composition for negative pattern formation using a developer containing an organic solvent generates an acid such as a carboxy group by the action of an acid generated from an acid generator, as in the case of positive pattern formation by alkali development. That is not essential. The photoresist composition can suppress a decrease in the thickness of the resist film by including a group that becomes a hydroxyl group rather than an acid such as a carboxy group by the action of an acid. That is, the hydroxyl group is preferably an alcoholic hydroxyl group or a phenolic hydroxyl group.

構造単位(I)は、上記式(1)から上記式(4)で表される基からなる群より選択される少なくとも1種の基を含むことが好ましい。構造単位(I)がこのような基を有すると、酸の作用により、アルコール性水酸基又はフェノール性水酸基を生じさせることができる。その結果、[A]重合体は、酸の作用により、アルカリ水溶液に対する溶解度は増大し、有機溶媒を含有する現像液に対する溶解度は減少するという性質を有することができる。   The structural unit (I) preferably contains at least one group selected from the group consisting of groups represented by the above formulas (1) to (4). When the structural unit (I) has such a group, an alcoholic hydroxyl group or a phenolic hydroxyl group can be generated by the action of an acid. As a result, the [A] polymer can have the property that the solubility in an aqueous alkali solution increases and the solubility in a developer containing an organic solvent decreases due to the action of an acid.

(上記式(1)で表される基)
構造単位(I)は、上記式(1)で表されるアセタール構造を有する基を含むことで、[B]酸発生体から発生する酸が弱酸であっても水酸基を生ずることができ、膜減りをさらに抑制することができる。
(Group represented by the above formula (1))
When the structural unit (I) includes a group having an acetal structure represented by the above formula (1), [B] a hydroxyl group can be generated even if the acid generated from the acid generator is a weak acid. Reduction can be further suppressed.

式(1)中、Rは、2価の炭化水素基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基である。Rは、酸解離性基である。但し、R〜Rのいずれかが互いに結合して、環構造を形成してもいてもよい。 In formula (1), R 1 is a divalent hydrocarbon group. R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group. R 4 is an acid dissociable group. However, any of R 1 to R 4 may be bonded to each other to form a ring structure.

上記Rで表される2価の炭化水素基としては、例えば炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状の炭化水素基、炭素数4〜20の脂環式基、炭素数6〜20の芳香族基等が挙げられる。 Examples of the divalent hydrocarbon group represented by R 1 include a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, an alicyclic group having 4 to 20 carbon atoms, and 6 to 20 carbon atoms. The aromatic group etc. are mentioned.

上記炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状の炭化水素基としては、例えばメチレン基、エタンジイル基、n−プロパンジイル基、i−プロパンジイル基、n−ブタンジイル基、i−ブタンジイル基、n−ペンタンジイル基、i−ヘキサンジイル基等が挙げられる。   Examples of the linear or branched hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms include methylene group, ethanediyl group, n-propanediyl group, i-propanediyl group, n-butanediyl group, i-butanediyl group, n -A pentanediyl group, i-hexanediyl group, etc. are mentioned.

上記炭素数4〜20の脂環式基としては、例えばシクロブタンジイル基、シクロペンタンジイル基、シクロヘキサンジイル基、アダマンタンジイル基、ノルボルナンジイル基等が挙げられる。   Examples of the alicyclic group having 4 to 20 carbon atoms include a cyclobutanediyl group, a cyclopentanediyl group, a cyclohexanediyl group, an adamantanediyl group, and a norbornanediyl group.

上記炭素数6〜20の芳香族基としては、例えばフェニレン基、ナフタレニレン基、アントラセニレン基等が挙げられる。   Examples of the aromatic group having 6 to 20 carbon atoms include a phenylene group, a naphthalenylene group, and an anthracenylene group.

上記R及びRで表される1価の有機基としては、炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基、炭素数4〜20の脂環式基、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group represented by R 2 and R 3 include a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alicyclic group having 4 to 20 carbon atoms, and 6 to 20 carbon atoms. And aromatic hydrocarbon groups.

上記炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基等が挙げられる。   As said C1-C10 linear or branched alkyl group, a methyl group, an ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group etc. are mentioned, for example.

上記炭素数4〜20の脂環式基としては、例えばシクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデシル基、シクロドデシル基等が挙げられる。   Examples of the alicyclic group having 4 to 20 carbon atoms include a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, a cyclodecyl group, and a cyclododecyl group.

上記炭素数6〜20の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、ナフタレニル基、フェナントレニル基、アントラセニル基、テトラセニル基、ペンタセニル基、トルエニル基、キシレニル基、エチルベンジル基、メシチレニル基等が挙げられる。   Examples of the aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms include phenyl group, naphthalenyl group, phenanthrenyl group, anthracenyl group, tetracenyl group, pentacenyl group, toluenyl group, xylenyl group, ethylbenzyl group, and mesityrenyl group. It is done.

上記Rで表される酸解離性基としては、露光により[B]酸発生体から発生する酸の作用により解離する基であれば特に限定されないが、例えば上記R及びRで表される1価の有機基として例示した基と同様の基等を挙げることができる。これらのうち、下記式(7)で表される酸解離性基であることが好ましい。酸の作用により上記酸解離性基が解離することで、アルコール性水酸基を生じさせることができる。 The acid dissociable group represented by R 4 is not particularly limited as long as it is a group dissociated by the action of an acid generated from the [B] acid generator upon exposure, but for example, represented by R 2 and R 3 above. Examples thereof include the same groups as those exemplified as the monovalent organic group. Among these, an acid dissociable group represented by the following formula (7) is preferable. An alcoholic hydroxyl group can be generated by the dissociation of the acid-dissociable group by the action of an acid.

Figure 2013068675
Figure 2013068675

上記式(7)中、R14〜R16は、炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基又は炭素数4〜20の脂環式基である。但し、上記アルキル基及び脂環式基が有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。また、R14〜R16の何れか2つが互いに結合して、それらが結合している炭素原子と共に2価の脂環式基を形成してもよい。 In the above formula (7), R 14 ~R 16 is a cycloaliphatic radical of linear or branched alkyl group or 4 to 20 carbon atoms having 1 to 4 carbon atoms. However, one part or all part of the hydrogen atom which the said alkyl group and alicyclic group have may be substituted. Further, any two of R 14 to R 16 may be bonded to each other to form a divalent alicyclic group together with the carbon atom to which they are bonded.

上記R14〜R16で表される炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基等が挙げられる。 Examples of the linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms represented by R 14 to R 16 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an i-propyl group.

上記R14〜R16で表される炭素数4〜20の脂環式基、及び上記R14〜R16の何れか2つが互いに結合して、それらが結合している炭素原子と共に脂環式基としては、例えば上記R及びRで表される炭素数4〜20の脂環式基として例示した基と同様の基等が挙げられる。 Said R 14 4 to 20 carbon atoms represented by to R 16 cycloaliphatic radicals, and attached any two from each other of said R 14 to R 16, alicyclic together with the carbon atoms to which they are attached Examples of the group include the same groups as those exemplified as the alicyclic group having 4 to 20 carbon atoms represented by R 1 and R 2 above.

(上記式(2)で表される基)
上記式(2)中、Rは、2価の炭化水素基である。mは、0〜3の整数である。
(Group represented by the above formula (2))
In the formula (2), R 5 represents a divalent hydrocarbon group. m is an integer of 0-3.

上記Rで表される2価の炭化水素基としては、例えば上記Rで表される2価の炭化水素基として例示した基と同様の基が挙げられる。これらのうち、エタンジイル基、i−プロパンジイル基、i−ブタンジイル基、i−ペンタンジイル基、シクロブタンジイル基、シクロペンタンジイル基、シクロヘキサンジイル基、アダマンタンジイル基、ノルボルナンジイル基等の脂環式基が好ましく、エタンジイル基、i−プロパンジイル基、i−ブタンジイル基、i−ペンタンジイル基、アダマンタンジイル基がより好ましい。 Examples of the divalent hydrocarbon group represented by R 5 include the same groups as those exemplified as the divalent hydrocarbon group represented by R 1 . Among these, alicyclic groups such as ethanediyl group, i-propanediyl group, i-butanediyl group, i-pentanediyl group, cyclobutanediyl group, cyclopentanediyl group, cyclohexanediyl group, adamantanediyl group, norbornanediyl group, etc. An ethanediyl group, an i-propanediyl group, an i-butanediyl group, an i-pentanediyl group, and an adamantanediyl group are more preferable.

上記mとしては、0〜2が好ましく、0又は1がより好ましい。   As said m, 0-2 are preferable and 0 or 1 is more preferable.

構造単位(I)が上記式(2)で表される基を含むと、酸の作用により2つのアルコール性水酸基を生じさせることができる。これにより、当該フォトレジスト組成物は、レジスト膜の膜減りを抑制できると共に、解像性及びLWRにも優れる。   When the structural unit (I) contains a group represented by the above formula (2), two alcoholic hydroxyl groups can be generated by the action of an acid. Thereby, the photoresist composition can suppress a decrease in the thickness of the resist film, and is excellent in resolution and LWR.

(上記式(3)で表される基)
上記式(3)中、Rは、1価の有機基である。nは、0〜4の整数である。但し、nが2以上である場合、複数のRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。Rは、酸解離性基である。
(Group represented by the above formula (3))
In the above formula (3), R 6 is a monovalent organic group. n is an integer of 0-4. However, when n is 2 or more, the plurality of R 6 may be the same or different. R 7 is an acid dissociable group.

上記Rで表される1価の有機基としては、例えば上記R及びRで表される1価の有機基として例示した基と同様の基を挙げることができる。 Examples of the monovalent organic group represented by R 6 include the same groups as those exemplified as the monovalent organic group represented by R 2 and R 3 .

上記nとしては、0〜2が好ましく、0又は1がより好ましい。   As said n, 0-2 are preferable and 0 or 1 is more preferable.

上記Rで表される酸解離性基としては、露光により[B]酸発生体から発生する酸の作用により解離する基であれば特に限定されないが、例えば上記R及びRで表される1価の有機基として例示した基と同様の基等を挙げることができる。これらのうち、上記式(7)で表される酸解離性基であることが好ましい。酸の作用により上記酸解離性基が解離することで、フェノール性水酸基を生じさせることができる。 The acid dissociable group represented by R 7 is not particularly limited as long as it is a group dissociated by the action of an acid generated from the [B] acid generator upon exposure, but for example, represented by R 2 and R 3 above. Examples thereof include the same groups as those exemplified as the monovalent organic group. Among these, an acid dissociable group represented by the above formula (7) is preferable. The acid dissociable group is dissociated by the action of an acid, whereby a phenolic hydroxyl group can be generated.

(上記式(4)で表される基)
上記式(4)中、Rは、2価の有機基である。Rは、酸解離性基である。
(Group represented by the above formula (4))
In the above formula (4), R 8 is a divalent organic group. R 9 is an acid dissociable group.

上記Rで表される2価の有機基としては、例えば2価の炭化水素基等が挙げられる。 Examples of the divalent organic group represented by R 8 include a divalent hydrocarbon group.

上記2価の炭化水素基としては、例えば上記Rで表される2価の炭化水素基として例示した基と同様の基等が挙げられる。 Examples of the divalent hydrocarbon group include the same groups as those exemplified as the divalent hydrocarbon group represented by R 1 .

上記Rで表される酸解離性基としては、露光により[B]酸発生体から発生する酸の作用により解離する基であれば特に限定されないが、例えば上記R及びRで表される1価の有機基として例示した基と同様の基を挙げることができる。これらのうち、上記式(7)で表される酸解離性基であることが好ましい。酸の作用により上記酸解離性基が解離することで、−R−O(CO)OH基が生じ、二酸化炭素を放出することで、最終的に−R−OH基を発生させると考えられる。 The acid dissociable group represented by R 9 is not particularly limited as long as it is a group that can be dissociated by the action of an acid generated from the [B] acid generator upon exposure, but for example, represented by R 2 and R 3 above. Examples thereof include the same groups as those exemplified as the monovalent organic group. Among these, an acid dissociable group represented by the above formula (7) is preferable. It is considered that the acid dissociable group is dissociated by the action of an acid to generate a —R 8 —O (CO) OH group, and carbon dioxide is released to eventually generate a —R 8 —OH group. It is done.

構造単位(I)としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (I) include a structural unit represented by the following formula.

Figure 2013068675
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上記式中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。R及びRは、それぞれ独立して炭素数1〜20の炭化水素基である。Rは、置換基を有していても良いメチレン基である。p及びqは、それぞれ独立して0〜4の整数である。R〜Rは、上記式(1)と同義である。Rは、上記式(2)と同義である。Rは、上記式(3)と同義である。Rは上記式(4)と同義である。 In the above formula, R a is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R b and R c are each independently a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R d is a methylene group which may have a substituent. p and q are each independently an integer of 0 to 4. R < 2 > -R < 4 > is synonymous with the said Formula (1). R 5 has the same meaning as the above formula (2). R 6 has the same meaning as the above formula (3). R 9 has the same meaning as in the above formula (4).

これらのうち、下記式で表される構造単位が好ましい。   Among these, the structural unit represented by the following formula is preferable.

Figure 2013068675
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上記式中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。pは、0〜4の整数である。R及びnは、上記式(3)と同義である。 In the above formula, R a is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. p is an integer of 0-4. R 6 and n are synonymous with the above formula (3).

[A]重合体において、構造単位(I)の含有率は、10モル%以上80モル%以下が好ましく、30モル%以上70モル%以下がより好ましい。構造単位(I)の含有量を上記範囲とすることで、他の性能を維持しつつ、膜減りを効果的に抑制することができる。   [A] In the polymer, the content of the structural unit (I) is preferably 10 mol% or more and 80 mol% or less, and more preferably 30 mol% or more and 70 mol% or less. By setting the content of the structural unit (I) in the above range, film loss can be effectively suppressed while maintaining other performance.

構造単位(I)を与える単量体としては、例えば、下記式で表される化合物が挙げられる。   As a monomer which gives structural unit (I), the compound represented by a following formula is mentioned, for example.

Figure 2013068675
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[構造単位(II)]
構造単位(II)は、上記式(5)で表される基を含む。[A]重合体は、現像工程における未露光部と露光部との溶解コントラストの微調整等を目的として、構造単位(I)に加えて構造単位(II)を有していても良い。
[Structural unit (II)]
The structural unit (II) includes a group represented by the above formula (5). [A] The polymer may have a structural unit (II) in addition to the structural unit (I) for the purpose of fine adjustment of the dissolution contrast between the unexposed area and the exposed area in the development step.

上記式(5)中、R10〜R12は、それぞれ独立して、炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基又は炭素数4〜20の脂環式基である。但し、R10〜R12の何れか2つが互いに結合して、それらが結合している炭素原子と共に2価の脂環式基を形成していてもよい。また、上記アルキル基及び脂環式基が有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。 In said formula (5), R < 10 > -R < 12 > is respectively independently a C1-C4 linear or branched alkyl group or a C4-C20 alicyclic group. However, any two of R 10 to R 12 may be bonded to each other to form a divalent alicyclic group together with the carbon atom to which they are bonded. Moreover, one part or all part of the hydrogen atom which the said alkyl group and alicyclic group have may be substituted.

上記R10〜R12で表される炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、炭素数4〜20の脂環式基、R10〜R12の何れか2つが互いに結合して、それらが結合している炭素原子と共に形成される2価の脂環式基については、構造単位(I)における上記式(7)のR14〜R16で表される基の説明を適用することができる。 Linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms represented by R 10 to R 12, alicyclic group having 4 to 20 carbon atoms, although any two of R 10 to R 12 bond to each other For the divalent alicyclic group formed together with the carbon atom to which they are bonded, the explanation of the group represented by R 14 to R 16 in the above formula (7) in the structural unit (I) is applied. can do.

構造単位(II)としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (II) include a structural unit represented by the following formula.

Figure 2013068675
Figure 2013068675

上記式中、R17は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。R18は、炭素数1〜4のアルキル基である。rは、1〜6の整数である。 In the above formula, R 17 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 18 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. r is an integer of 1-6.

これらのうち、好ましい構造単位として、下記式(2−1)〜(2−22)で表される構造単位が挙げられる。   Among these, preferred structural units include structural units represented by the following formulas (2-1) to (2-22).

Figure 2013068675
Figure 2013068675

上記式中、R17は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the above formula, R 17 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

これらのうち、上記式(2−4)で表される構造単位がより好ましい。   Among these, the structural unit represented by the above formula (2-4) is more preferable.

[A]重合体において、構造単位(II)の含有率としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、5モル%〜50モル%が好ましく、10モル%〜45モル%がより好ましく、15モル%〜40モル%がさらに好ましい。構造単位(II)の含有率を上記範囲とすることで、当該フォトレジスト組成物は解像性及びLWRに優れる。   [A] In the polymer, the content of the structural unit (II) is preferably 5 mol% to 50 mol%, and preferably 10 mol% to 45 mol%, based on all structural units constituting the [A] polymer. Is more preferable, and 15 mol% to 40 mol% is more preferable. By making the content rate of structural unit (II) into the said range, the said photoresist composition is excellent in resolution and LWR.

構造単位(II)を与える単量体としては、1−アルキル−シクロアルキルエステル等の単環の脂環式基を有する酸解離性基を含む単量体、2−アルキル−2−ジシクロアルキルエステル等の多環の脂環式基を有する酸解離性基を含む単量体等が挙げられる。   Monomers that give structural unit (II) include monomers containing an acid-dissociable group having a monocyclic alicyclic group such as 1-alkyl-cycloalkyl ester, 2-alkyl-2-dicycloalkyl, etc. And monomers containing an acid dissociable group having a polycyclic alicyclic group such as an ester.

[構造単位(III)]
[A]重合体は、ラクトン基、環状カーボネート基又はスルトン基を含む構造単位(III)を有することが好ましい。[A]重合体が構造単位(III)をさらに有することで、当該フォトレジスト組成物から形成されるレジスト膜は、基板への密着性を向上することができる。ここで、ラクトン基とは、−O−C(O)−で表される構造を含むひとつの環(ラクトン環)を含有する基をいう。また、環状カーボネート基とは、−O−C(O)−O−で表される構造を含むひとつの環(環状カーボネート環)を含有する基をいう。スルトン基とは、−O−SO−で表される構造を含むひとつの環(スルトン環)を含有する基をいう。なお、ラクトン環、環状カーボネート環又はスルトン環を1つめの環として数え、ラクトン環、環状カーボネート環又はスルトン環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基という。
[Structural unit (III)]
[A] The polymer preferably has a structural unit (III) containing a lactone group, a cyclic carbonate group or a sultone group. [A] When the polymer further has the structural unit (III), the resist film formed from the photoresist composition can improve the adhesion to the substrate. Here, the lactone group refers to a group containing one ring (lactone ring) including a structure represented by —O—C (O) —. Moreover, a cyclic carbonate group means group containing one ring (cyclic carbonate ring) containing the structure represented by -OC (O) -O-. The sultone group refers to a group containing one ring (sultone ring) including a structure represented by —O—SO 2 —. Note that the lactone ring, cyclic carbonate ring or sultone ring is counted as the first ring. If only the lactone ring, cyclic carbonate ring or sultone ring is a monocyclic group, and if it has another ring structure, the structure is Regardless, it is called a polycyclic group.

構造単位(III)としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (III) include a structural unit represented by the following formula.

Figure 2013068675
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Figure 2013068675
Figure 2013068675

上記式中、R19は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the above formula, R 19 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

これらのうち、レジスト膜の密着性を向上させる観点から、上記式(3−1)で表される構造単位が好ましい。   Among these, from the viewpoint of improving the adhesion of the resist film, the structural unit represented by the above formula (3-1) is preferable.

構造単位(III)を与える単量体化合物としては、例えば、下記式で表される化合物が挙げられる。   As a monomer compound which gives structural unit (III), the compound represented by a following formula is mentioned, for example.

Figure 2013068675
Figure 2013068675

Figure 2013068675
Figure 2013068675

[A]重合体における構造単位(III)の含有率は、10モル%以上80モル%以下が好ましく、20モル%以上70モル%以下がより好ましい。構造単位(III)の含有率を上記範囲とすることで、当該フォトレジスト組成物から得られるレジスト膜は基板等への密着性を向上させることができる。   [A] The content of the structural unit (III) in the polymer is preferably 10 mol% or more and 80 mol% or less, and more preferably 20 mol% or more and 70 mol% or less. By making the content rate of structural unit (III) into the said range, the resist film obtained from the said photoresist composition can improve the adhesiveness to a board | substrate etc.

[他の構造単位]
[A]重合体は、構造単位(I)〜(III)以外の他の構造単位として、本発明の効果を損なわない限り、極性基を含む構造単位等をさらに有してもよい。[A]重合体が極性基を含む構造単位をさらに有することで、[A]重合体と、[B]酸発生体等の他の成分との相溶性が向上するため、当該フォトレジスト組成物の解像性及びLWRを優れた値とすることができる。
[Other structural units]
[A] The polymer may further have a structural unit containing a polar group as a structural unit other than the structural units (I) to (III) as long as the effects of the present invention are not impaired. Since the [A] polymer further has a structural unit containing a polar group, the compatibility between the [A] polymer and other components such as the [B] acid generator is improved. The resolution and LWR can be made excellent values.

<[A]重合体の合成方法>
[A]重合体は、例えば所定の各構造単位に対応する単量体を、ラジカル重合開始剤を使用し、適当な溶媒中で重合することにより製造できる。例えば、単量体及びラジカル開始剤を含有する溶液を、反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法、単量体を含有する溶液と、ラジカル開始剤を含有する溶液とを各別に、反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法、各々の単量体を含有する複数種の溶液と、ラジカル開始剤を含有する溶液とを各別に、反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法等の方法で合成することが好ましい。
<[A] Polymer Synthesis Method>
[A] The polymer can be produced, for example, by polymerizing a monomer corresponding to each predetermined structural unit in a suitable solvent using a radical polymerization initiator. For example, a method of dropping a solution containing a monomer and a radical initiator into a reaction solvent or a solution containing the monomer to cause a polymerization reaction, a solution containing the monomer, and a solution containing the radical initiator Separately, a method of dropping a reaction solvent or a monomer-containing solution into a polymerization reaction, a plurality of types of solutions containing each monomer, and a solution containing a radical initiator, It is preferable to synthesize by a method such as a method of dropping it into a reaction solvent or a solution containing a monomer to cause a polymerization reaction.

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

上記重合における反応温度は、ラジカル開始剤の種類に応じて適宜決定すればよいが、通常40℃〜150℃であり、50℃〜120℃が好ましい。反応時間としては、通常1時間〜48時間であり、1時間〜24時間が好ましい。   Although the reaction temperature in the said polymerization should just be suitably determined according to the kind of radical initiator, it is 40 to 150 degreeC normally, and 50 to 120 degreeC is preferable. The reaction time is usually 1 hour to 48 hours, preferably 1 hour to 24 hours.

上記重合に使用されるラジカル開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−シクロプロピルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)等が挙げられる。これらの開始剤は2種以上を混合して使用してもよい。   Examples of the radical initiator used in the polymerization include azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (2 -Cyclopropylpropionitrile), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis (2-methylpropionitrile) and the like. Two or more of these initiators may be mixed and used.

重合反応により得られた重合体は、再沈殿法により回収することが好ましい。すなわち、重合反応終了後、重合液を再沈溶媒に投入することにより、目的の樹脂を粉体として回収する。再沈溶媒としては、アルコール類やアルカン類等を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。再沈殿法の他に、分液操作やカラム操作、限外ろ過操作等により、単量体、オリゴマー等の低分子成分を除去して、重合体を回収することもできる。   The polymer obtained by the polymerization reaction is preferably recovered by a reprecipitation method. That is, after completion of the polymerization reaction, the target resin is recovered as a powder by introducing the polymerization solution into a reprecipitation solvent. As the reprecipitation solvent, alcohols or alkanes can be used alone or in admixture of two or more. In addition to the reprecipitation method, the polymer can be recovered by removing low-molecular components such as monomers and oligomers by a liquid separation operation, a column operation, an ultrafiltration operation, or the like.

[A]重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による重量平均分子量(Mw)としては、1,000〜100,000が好ましく、2,000〜50,000がより好ましく、3,000〜30,000がさらに好ましい。[A]重合体のMwを上記特定範囲とすることで、膜減りを抑制し、得られるパターンのLWRを優れた値とすることができる。   [A] As a weight average molecular weight (Mw) by the gel permeation chromatography (GPC) of a polymer, 1,000-100,000 are preferable, 2,000-50,000 are more preferable, 3,000-30 Is more preferred. [A] By making Mw of a polymer into the above-mentioned specific range, film loss can be suppressed and LWR of the pattern obtained can be made an excellent value.

[A]重合体のMwと数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)としては、通常1〜5であり、1〜3が好ましく、1〜2がより好ましい。Mw/Mnをこのような特定範囲とすることで、膜減りを抑制し、得られるパターンのLWRを優れた値とすることができる。   [A] The ratio (Mw / Mn) of Mw and number average molecular weight (Mn) of the polymer is usually 1 to 5, preferably 1 to 3, and more preferably 1 to 2. By making Mw / Mn into such a specific range, film loss can be suppressed and the LWR of the resulting pattern can be made an excellent value.

なお、本明細書においてMw及びMnは、GPCカラム(G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本、以上東ソー社製)を用い、流量1.0mL/分、溶出溶媒テトラヒドロフラン、試料濃度1.0質量%、試料注入量100μL、カラム温度40℃の分析条件で、検出器として示差屈折計を使用し、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)により測定した値をいう。   In this specification, Mw and Mn are GPC columns (2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL, manufactured by Tosoh Corporation), flow rate 1.0 mL / min, elution solvent tetrahydrofuran, sample concentration 1.0. A value measured by gel permeation chromatography (GPC) using a monodisperse polystyrene as a standard using a differential refractometer as a detector under the analysis conditions of mass%, sample injection amount 100 μL, and column temperature 40 ° C.

<[B]酸発生体>
[B]酸発生体は、パターン形成方法における露光工程において、放射線照射により酸を発生する化合物である。その酸の作用により[A]重合体中に存在する構造単位(I)が有する酸解離性基が解離し水酸基が発生する。また、構造単位(II)が有する酸解離性基が解離しカルボキシ基等の極性基が発生する。その結果、[A]重合体が有機溶媒を含有する現像液に難溶性又は不溶性となる。当該フォトレジスト組成物における[B]酸発生体の含有形態としては、後述するような化合物の形態(以下、適宜「[B]酸発生剤」ともいう)でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[B] Acid generator>
[B] The acid generator is a compound that generates an acid upon irradiation with radiation in the exposure step of the pattern forming method. By the action of the acid, the acid dissociable group of the structural unit (I) present in the [A] polymer is dissociated to generate a hydroxyl group. Further, the acid dissociable group of the structural unit (II) is dissociated to generate a polar group such as a carboxy group. As a result, the [A] polymer becomes hardly soluble or insoluble in a developer containing an organic solvent. As the form of inclusion of the [B] acid generator in the photoresist composition, the form of a compound as described later (hereinafter also referred to as “[B] acid generator” as appropriate) is incorporated as part of the polymer. Either of these forms may be used.

[B]酸発生剤としては、例えばオニウム塩化合物、スルホンイミド化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾケトン化合物等が挙げられる。これらの[B]酸発生剤のうち、オニウム塩化合物が好ましい。   [B] Examples of the acid generator include onium salt compounds, sulfonimide compounds, halogen-containing compounds, diazoketone compounds, and the like. Of these [B] acid generators, onium salt compounds are preferred.

オニウム塩化合物としては、例えば上記式(6)で表されるスルホニウム塩、下記に具体例を示す他のスルホニウム塩(テトラヒドロチオフェニウム塩を含む)、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ピリジニウム塩等が挙げられる。   Examples of the onium salt compounds include sulfonium salts represented by the above formula (6), other sulfonium salts (including tetrahydrothiophenium salts) shown below as specific examples, iodonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, pyridinium salts. Etc.

上記式(6)中、R13は、フッ素原子を有さない1価の有機基である。Mは、1価のオニウムカチオンである。 In the above formula (6), R 13 is a monovalent organic group having no fluorine atom. M + is a monovalent onium cation.

上記式(6)で表されるオニウム塩としては、例えばトリフェニルスルホニウムカンファースルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムカンファースルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムカンファースルホネート等が挙げられる。   Examples of the onium salt represented by the above formula (6) include triphenylsulfonium camphorsulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium camphorsulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium camphorsulfonate, and the like.

上記他のスルホニウム塩としては、例えばトリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1−ジフルオロエタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、トリフェニルホスホニウム1,1,2,2−テトラフルオロ−6−(1−アダマンタンカルボニロキシ)−ヘキサン−1−スルホネート、トリフェニルスルホニウムノルボルニル−ジフルオロエタンスルホネート等が挙げられる。   Examples of the other sulfonium salts include triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, triphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, and triphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1]. ] Hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, triphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1-difluoroethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyl Diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium perful Rho-n-octanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium trifluoro L-methanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] Hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, triphenylphosphonium 1,1,2,2-tetrafluoro-6- (1-adamantane carbonilo Sheet) - hexane-1-sulfonate, triphenylsulfonium norbornyl - difluoroethanesulfonate the like.

これらのうち、トリフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1−ジフルオロエタンスルホネートが好ましい。   Of these, triphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1-difluoroethanesulfonate is preferred.

テトラヒドロチオフェニウム塩としては、例えば1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムカンファースルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムカンファースルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムカンファースルホネート等が挙げられる。これらのテトラヒドロチオフェニウム塩のうち、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート及び1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネートが好ましい。   Examples of the tetrahydrothiophenium salt include 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium nona. Fluoro-n-butanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophene Ni-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium camphorsulfonate , 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) Torahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydro Thiophenium perfluoro-n-octanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiophenium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2 , 2-tetrafluoroethanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiophenium camphorsulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate , 1- (3,5-dimethyl-4 Hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl- 4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxy Phenyl) tetrahydrothiophenium camphorsulfonate and the like. Of these tetrahydrothiophenium salts, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) Tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octane sulfonate and 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butane sulfonate are preferred.

ヨードニウム塩としては、例えば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ノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムカンファースルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムカンファースルホネート等が挙げられる。これらのヨードニウム塩のうち、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネートが好ましい。   Examples of the iodonium salt include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, diphenyliodonium perfluoro-n-octanesulfonate, diphenyliodonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl- 1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, diphenyliodonium camphorsulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, Bis (4-t-butylphenyl) iodonium perfluoro-n-octanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium 2-bicyclo [2.2 1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, bis (4-t- butylphenyl) iodonium camphorsulfonate, and the like. Of these iodonium salts, bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluoro-n-butanesulfonate is preferred.

[B]酸発生体としては、トリフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1−ジフルオロエタンスルホネートであることがより好ましい。   [B] The acid generator is more preferably triphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1-difluoroethanesulfonate.

これらの[B]酸発生体は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。[B]酸発生体が酸発生剤である場合の含有量としては、レジストとしての感度及び現像性を確保する観点から、[A]重合体100質量部に対して、通常、0.1質量部以上30質量部以下、好ましくは0.5質量部以上20質量部以下である。[B]酸発生剤の使用量が上記特定の範囲であると、当該フォトレジスト組成物は解像性及びLWRに優れる。   These [B] acid generators may be used alone or in combination of two or more. [B] The content when the acid generator is an acid generator is usually 0.1 mass with respect to 100 parts by mass of the polymer [A] from the viewpoint of ensuring sensitivity and developability as a resist. Part to 30 parts by mass, preferably 0.5 part to 20 parts by mass. [B] When the usage-amount of an acid generator is the said specific range, the said photoresist composition is excellent in resolution and LWR.

<[C]フッ素原子含有重合体>
当該フォトレジスト組成物は、[C]フッ素原子含有重合体(以下、「[C]重合体」ともいう)を含有することが好ましい。上記フォトレジスト組成物が、[C]重合体を含有することで、レジスト膜を形成した際に、[C]重合体の撥水性的特徴により、その分布がレジスト膜表層に偏在化する傾向があるため、液浸露光時において、膜中の酸発生剤や酸拡散制御剤等の液浸媒体への溶出を抑制することができる。なお、[C]重合体としては、[A]重合体に該当する重合体は除かれるものとする。
<[C] Fluorine atom-containing polymer>
The photoresist composition preferably contains a [C] fluorine atom-containing polymer (hereinafter also referred to as “[C] polymer”). When the photoresist composition contains the [C] polymer, the distribution tends to be unevenly distributed on the surface of the resist film due to the water-repellent characteristics of the [C] polymer when the resist film is formed. Therefore, at the time of immersion exposure, elution of the acid generator and the acid diffusion controller in the film into the immersion medium can be suppressed. As the [C] polymer, a polymer corresponding to the [A] polymer is excluded.

[C]重合体は、通常フッ素原子を構造中に含む単量体を1種類以上重合することにより形成することができる。   [C] The polymer can be usually formed by polymerizing one or more monomers containing fluorine atoms in the structure.

[C]重合体は下記式(8)で表される構造単位(F−I)を有することが好ましい。   [C] The polymer preferably has a structural unit (FI) represented by the following formula (8).

Figure 2013068675
Figure 2013068675

上記式(8)中、R20は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Aは、単結合又は2価の連結基である。R21は、少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数1〜6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基若しくはその誘導基である。 In the formula (8), R 20 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. A is a single bond or a divalent linking group. R 21 is a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms having at least one fluorine atom, or a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms or a derivative thereof. .

上記Aで表される2価の連結基としては、例えば、酸素原子、硫黄原子、カルボニルオキシ基、オキシカルボニル基、アミド基、スルホニルアミド基、ウレタン基等が挙げられる。   Examples of the divalent linking group represented by A include an oxygen atom, a sulfur atom, a carbonyloxy group, an oxycarbonyl group, an amide group, a sulfonylamide group, and a urethane group.

上記構造単位(F−I)を与える好ましい単量体としては、トリフルオロメチル(メタ)アクリル酸エステル、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロエチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロn−プロピル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロi−プロピル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロn−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロi−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロt−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、2−(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル)(メタ)アクリル酸エステル、1−(2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル)(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロシクロヘキシルメチル(メタ)アクリル酸エステル、1−(2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)(メタ)アクリル酸エステル、1−(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10−ヘプタデカフルオロデシル)(メタ)アクリル酸エステル、1−(5−トリフルオロメチル−3,3,4,4,5,6,6
9,6−オクタフルオロヘキシル)(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。
Preferred monomers that give the structural unit (FI) include trifluoromethyl (meth) acrylic acid ester, 2,2,2-trifluoroethyl (meth) acrylic acid ester, and perfluoroethyl (meth) acrylic. Acid ester, perfluoro n-propyl (meth) acrylic acid ester, perfluoro i-propyl (meth) acrylic acid ester, perfluoro n-butyl (meth) acrylic acid ester, perfluoro i-butyl (meth) acrylic acid ester , Perfluoro t-butyl (meth) acrylate, 2- (1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl) (meth) acrylate, 1- (2,2,3,3, 4,4,5,5-octafluoropentyl) (meth) acrylic acid ester, perfluorocyclohexylmethyl (meth) ) Acrylic acid ester, 1- (2,2,3,3,3-pentafluoropropyl) (meth) acrylic acid ester, 1- (3,3,4,4,5,5,6,6,7, 7,8,8,9,9,10,10,10-heptadecafluorodecyl) (meth) acrylic acid ester, 1- (5-trifluoromethyl-3,3,4,4,5,6,6
9,6-octafluorohexyl) (meth) acrylic acid ester.

[C]重合体における構造単位(F−I)の含有率としては、通常5モル%以上であり、10モル%以上が好ましく、15モル%以上がより好ましい。構造単位(F−I)の含有率が5モル%未満であると、後退接触角が70度未満となり、レジスト膜からの酸発生剤等の溶出を抑制できない等の不都合が発生するおそれがある。なお、[C]重合体は、構造単位(F−I)を1種のみ有していてもよいし、2種以上を有していてもよい。   [C] The content of the structural unit (FI) in the polymer is usually 5 mol% or more, preferably 10 mol% or more, and more preferably 15 mol% or more. If the content of the structural unit (FI) is less than 5 mol%, the receding contact angle becomes less than 70 degrees, and there is a possibility that inconveniences such as inability to suppress the elution of the acid generator from the resist film may occur. . In addition, the [C] polymer may have only 1 type of structural unit (FI), and may have 2 or more types.

[C]重合体は、上述のフッ素原子を構造中に有する構造単位以外にも、例えば、現像液に対する溶解速度をコントールするために酸解離性基を含む構造単位や、ラクトン基、環状カーボネート基又はスルトン基を含む構造単位、水酸基等を含む構造単位、脂環式基等を含む構造単位、基板からの反射による光の散乱を抑えるために芳香族化合物に由来する構造単位等の「他の構造単位」を1種類以上含有させることができる。   In addition to the structural unit having the above-described fluorine atom in the structure, the polymer [C] includes, for example, a structural unit containing an acid-dissociable group, a lactone group, a cyclic carbonate group in order to control the dissolution rate in the developer. Or, a structural unit containing a sultone group, a structural unit containing a hydroxyl group, a structural unit containing an alicyclic group, etc., a structural unit derived from an aromatic compound to suppress light scattering due to reflection from the substrate, etc. One or more “structural units” can be contained.

上記解離性基を含む構造単位としては、[A]重合体の構造単位(II)と同様の構造単位が挙げられる。上記ラクトン基、環状カーボネート基又はスルトン基を含む構造単位としては、[A]重合体の構造単位(III)と同様の構造単位が挙げられる。   Examples of the structural unit containing the dissociable group include the same structural unit as the structural unit (II) of the [A] polymer. Examples of the structural unit containing the lactone group, cyclic carbonate group or sultone group include the same structural unit as the structural unit (III) of the polymer [A].

[C]重合体において、これらの他の構造単位の含有率としては、通常80モル%以下であり、75モル%以下が好ましく、70モル%以下がより好ましい。   [C] In the polymer, the content of these other structural units is usually 80 mol% or less, preferably 75 mol% or less, and more preferably 70 mol% or less.

<[C]重合体の合成方法>
[C]重合体は、例えば所定の各構造単位に対応する単量体を、ラジカル重合開始剤を使用し、適当な溶媒中で重合することにより合成できる。なお、[C]重合体の合成に使用される重合開始剤、溶媒等としては、上記[A]重合体の合成方法において例示したものと同様のものを挙げることができる。
<[C] Polymer Synthesis Method>
[C] The polymer can be synthesized, for example, by polymerizing a monomer corresponding to each predetermined structural unit in a suitable solvent using a radical polymerization initiator. In addition, as a polymerization initiator, a solvent, etc. which are used for the synthesis | combination of a [C] polymer, the thing similar to what was illustrated in the said synthesis method of a [A] polymer can be mentioned.

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

[C]重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)法によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)としては、1,000〜100,000が好ましく、2,000〜50,000がより好ましく、3,000〜30,000が特に好ましい。[C]重合体のMwが上記特定の範囲であることで、レジストとした際の現像性に優れる。   [C] The polystyrene-reduced weight average molecular weight (Mw) of the polymer by gel permeation chromatography (GPC) is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 2,000 to 50,000, and 3,000. ˜30,000 is particularly preferred. [C] When the Mw of the polymer is in the specific range, the developability when the resist is formed is excellent.

[C]重合体のMwとGPC法によるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)としては、通常1〜3であり、好ましくは1〜2.5である。   [C] The ratio (Mw / Mn) of the polymer Mw to the polystyrene-equivalent number average molecular weight (Mn) by the GPC method is usually 1 to 3, preferably 1 to 2.5.

<[D]酸拡散制御体>
[D]酸拡散制御体は、露光により[B]酸発生体から生じる酸のレジスト膜中における拡散現象を制御し、未露光部における好ましくない化学反応を抑制する効果を奏する成分である。フォトレジスト組成物が[D]酸拡散制御体を含有することで、得られるフォトレジスト組成物の貯蔵安定性がさらに向上し、またレジストとしての解像性がさらに向上する。また、露光から現像処理までの引き置き時間の変動によるレジストパターンの線幅変化を抑えることができ、プロセス安定性に極めて優れた組成物が得られる。なお、[D]酸拡散制御体の本発明におけるフォトレジスト組成物における含有形態としては、遊離の化合物の形態(以下、適宜「[D]酸拡散制御剤」ともいうこともある)でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[D] Acid diffusion controller>
[D] The acid diffusion controller is a component that controls the diffusion phenomenon in the resist film of the acid generated from the [B] acid generator by exposure and suppresses an undesirable chemical reaction in the unexposed area. When the photoresist composition contains the [D] acid diffusion controller, the storage stability of the resulting photoresist composition is further improved, and the resolution as a resist is further improved. In addition, it is possible to suppress a change in the line width of the resist pattern due to a change in the holding time from exposure to development processing, and a composition having extremely excellent process stability can be obtained. The content of the [D] acid diffusion controller in the photoresist composition of the present invention may be a free compound (hereinafter also referred to as “[D] acid diffusion controller” as appropriate). It may be a form incorporated as part of the coalescence or both forms.

[D]酸拡散制御剤としては、例えばアミン化合物、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。   [D] Examples of the acid diffusion controller include amine compounds, amide group-containing compounds, urea compounds, nitrogen-containing heterocyclic compounds, and the like.

アミン化合物としては、例えばモノ(シクロ)アルキルアミン類;ジ(シクロ)アルキルアミン類;トリ(シクロ)アルキルアミン類;置換アルキルアニリン又はその誘導体;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、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、1−(2−ヒドロキシエチル)−2−イミダゾリジノン、2−キノキサリノール、N,N,N’,N’−テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、N,N,N’,N’’N’’−ペンタメチルジエチレントリアミン、トリエタノールアミン等が挙げられる。   Examples of the amine compound include mono (cyclo) alkylamines; di (cyclo) alkylamines; tri (cyclo) alkylamines; substituted alkylanilines or derivatives thereof; ethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetra Methylethylenediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminobenzophenone, 4,4′-diaminodiphenylamine, 2,2-bis (4 -Aminophenyl) propane, 2- (3-aminophenyl) -2- (4-aminophenyl) propane, 2- (4-aminophenyl) -2- (3-hydroxyphenyl) propane, 2- (4-amino) Phenyl) -2- (4-hydroxyphenyl) propane, 1, -Bis (1- (4-aminophenyl) -1-methylethyl) benzene, 1,3-bis (1- (4-aminophenyl) -1-methylethyl) benzene, bis (2-dimethylaminoethyl) ether Bis (2-diethylaminoethyl) ether, 1- (2-hydroxyethyl) -2-imidazolidinone, 2-quinoxalinol, N, N, N ′, N′-tetrakis (2-hydroxypropyl) ethylenediamine, N, N, N ′, N ″ N ″ -pentamethyldiethylenetriamine, triethanolamine and the like can be mentioned.

アミド基含有化合物としては、例えば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、N−アセチル−1−アダマンチルアミン、イソシアヌル酸トリス(2−ヒドロキシエチル)等が挙げられる。   Examples of amide group-containing compounds include Nt-butoxycarbonyl group-containing amino compounds, formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, propionamide, Examples thereof include benzamide, pyrrolidone, N-methylpyrrolidone, N-acetyl-1-adamantylamine, and isocyanuric acid tris (2-hydroxyethyl).

ウレア化合物としては、例えば尿素、メチルウレア、1,1−ジメチルウレア、1,3−ジメチルウレア、1,1,3,3−テトラメチルウレア、1,3−ジフェニルウレア、トリ−n−ブチルチオウレア等が挙げられる。   Examples of urea compounds include urea, methylurea, 1,1-dimethylurea, 1,3-dimethylurea, 1,1,3,3-tetramethylurea, 1,3-diphenylurea, tri-n-butylthiourea and the like. Is mentioned.

含窒素複素環化合物としては、例えばイミダゾール類;ピリジン類;ピペラジン類;ピラジン、ピラゾール、ピリダジン、キノザリン、プリン、ピロリジン、ピペリジン、4−ヒドロキシ−N−アミロキシカルボニルピペリジン、ピペリジンエタノール、3−ピペリジノ−1,2−プロパンジオール、モルホリン、4−メチルモルホリン、1−(4−モルホリニル)エタノール、4−アセチルモルホリン、3−(N−モルホリノ)−1,2−プロパンジオール、1,4−ジメチルピペラジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、N−t−ブトキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing heterocyclic compound include imidazoles; pyridines; piperazines; pyrazine, pyrazole, pyridazine, quinosaline, purine, pyrrolidine, piperidine, 4-hydroxy-N-amyloxycarbonylpiperidine, piperidineethanol, 3-piperidino- 1,2-propanediol, morpholine, 4-methylmorpholine, 1- (4-morpholinyl) ethanol, 4-acetylmorpholine, 3- (N-morpholino) -1,2-propanediol, 1,4-dimethylpiperazine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, Nt-butoxycarbonyl-4-hydroxypiperidine and the like can be mentioned.

また、[D]酸拡散制御剤として、露光により感光し弱酸を発生する光崩壊性塩基を用いることもできる。光崩壊性塩基は、露光部においては酸を発生して[A]重合体の当該現像液に対する不溶性を高め、結果として現像後の露光部表面のラフネスを抑制する。一方、未露光部ではアニオンによる高い酸捕捉機能が発揮されクエンチャーとして機能し、露光部から拡散する酸を捕捉する。すなわち、未露光部のみにおいてクエンチャーとして機能するため、脱保護反応のコントラストが向上し、結果として解像性をより向上させることができる。光崩壊性塩基の一例として、露光により分解して酸拡散制御性を失うオニウム塩化合物がある。オニウム塩化合物としては、例えば下記式(D1)で示されるスルホニウム塩化合物、下記式(D2)で表されるヨードニウム塩化合物等が挙げられる。   Further, as the [D] acid diffusion control agent, a photodisintegratable base that is exposed to light and generates a weak acid by exposure can also be used. The photodegradable base generates an acid in the exposed portion to increase the insolubility of the [A] polymer in the developer, and as a result, suppresses the roughness of the exposed portion surface after development. On the other hand, in the unexposed area, a high acid capturing function by anions is exhibited and functions as a quencher, and the acid diffused from the exposed area is captured. That is, since it functions as a quencher only in the unexposed area, the contrast of the deprotection reaction is improved, and as a result, the resolution can be further improved. As an example of the photodegradable base, there is an onium salt compound that is decomposed by exposure and loses acid diffusion controllability. Examples of the onium salt compound include a sulfonium salt compound represented by the following formula (D1) and an iodonium salt compound represented by the following formula (D2).

Figure 2013068675
Figure 2013068675

上記式(D1)及び式(D2)中、R22〜R26はそれぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子又は−SO−Rである。Rは、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基又はアリール基である。Zは、OH、R27−COO、R−SO−N―R27、R27−SO 又は下記式(D3)で示されるアニオンである。R27は炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数7〜30のアルカリール基である。上記アルキル基、シクロアルキル基、アリール基及びアルカリール基の水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。Rは、炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換基を有してもいてもよい炭素数3〜20のシクロアルキル基である。上記アルキル基及びシクロアルキル基の水素原子の一部又は全部はフッ素原子で置換されていてもよい。但し、ZがR27−SO の場合、SO が結合する炭素原子にフッ素原子が結合する場合はない。 In the formula (D1) and Formula (D2), R 22 ~R 26 independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, a halogen atom or -SO 2 -R C. R C is an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group or an aryl group. Z is OH , R 27 —COO , R D —SO 2 —N —R 27 , R 27 —SO 3 or an anion represented by the following formula (D3). R 27 is a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, or an alkaryl group having 7 to 30 carbon atoms. Some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and alkaryl group may be substituted. RD is a C1-C10 linear or branched alkyl group or a C3-C20 cycloalkyl group which may have a substituent. Some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group and cycloalkyl group may be substituted with fluorine atoms. However, when Z is R 27 —SO 3 , a fluorine atom is not bonded to a carbon atom to which SO 3 is bonded.

Figure 2013068675
Figure 2013068675

上記式(D3)中、R28は、水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシ基である。uは0〜2の整数である。 In said formula (D3), R < 28 > is a C1-C12 linear or branched alkyl group by which a part or all of a hydrogen atom may be substituted by the fluorine atom, or C1-C12 These are linear or branched alkoxy groups. u is an integer of 0-2.

当該パターン形成方法に用いられるフォトレジスト組成物における[D]酸拡散制御剤の含有量としては、[A]重合体100質量部に対して、10質量部未満が好ましい。合計使用量が10質量部未満であると、レジストとしての感度が維持され易い。これらの[D]酸拡散抑制剤は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。   The content of the [D] acid diffusion controller in the photoresist composition used in the pattern forming method is preferably less than 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the [A] polymer. When the total amount used is less than 10 parts by mass, the sensitivity as a resist is easily maintained. These [D] acid diffusion inhibitors may be used alone or in combination of two or more.

<[E]溶媒>
当該フォトレジスト組成物は通常[E]溶媒を含有する。[E]溶媒は少なくとも[A]重合体、[B]酸発生体、好適成分である[C]重合体、[D]酸拡散制御剤及び任意成分を溶解できれば特に限定されない。[E]溶媒としては、例えばアルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、エステル系溶媒、炭化水素系溶媒及びその混合溶媒等が挙げられる。
<[E] solvent>
The photoresist composition usually contains an [E] solvent. [E] The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve at least the [A] polymer, the [B] acid generator, the preferred component [C] polymer, the [D] acid diffusion controller and the optional component. [E] Examples of the solvent include alcohol solvents, ether solvents, ketone solvents, amide solvents, ester solvents, hydrocarbon solvents, and mixed solvents thereof.

アルコール系溶媒としては、例えば
メタノール、エタノール、n−プロパノール、i−プロパノール、n−ブタノール、i−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、n−ペンタノール、i−ペンタノール、2−メチルブタノール、sec−ペンタノール、tert−ペンタノール、3−メトキシブタノール、n−ヘキサノール、2−メチルペンタノール、sec−ヘキサノール、2−エチルブタノール、sec−ヘプタノール、3−ヘプタノール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、sec−オクタノール、n−ノニルアルコール、2,6−ジメチル−4−ヘプタノール、n−デカノール、sec−ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec−テトラデシルアルコール、sec−ヘプタデシルアルコール、フルフリルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、ジアセトンアルコール等のモノアルコール系溶媒;
エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、2,4−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2,4−ヘプタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等の多価アルコール系溶媒;
エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノ−2−エチルブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、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プロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル等の多価アルコール部分エーテル系溶媒等が挙げられる。
Examples of alcohol solvents include methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, sec-butanol, tert-butanol, n-pentanol, i-pentanol, 2-methylbutanol, sec-pentanol, tert-pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, sec-heptanol, 3-heptanol, n-octanol, 2-ethylhexanol , Sec-octanol, n-nonyl alcohol, 2,6-dimethyl-4-heptanol, n-decanol, sec-undecyl alcohol, trimethylnonyl alcohol, sec-tetradecyl alcohol, sec-heptadeci Monoalcohol solvents such as alcohol, furfuryl alcohol, phenol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, 3,3,5-trimethylcyclohexanol, benzyl alcohol, diacetone alcohol;
Ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 2,4-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,5-hexanediol, 2,4-heptanediol, 2 -Polyhydric alcohol solvents such as ethyl-1,3-hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol;
Ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol mono-2-ethylbutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl Ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol Monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, polyhydric alcohol partial ether solvents such as dipropylene glycol monopropyl ether.

エーテル系溶媒としては、例えばジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジフェニルエーテル等が挙げられる。   Examples of ether solvents include diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, diphenyl ether and the like.

ケトン系溶媒としては、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル−i−ブチルケトン、メチル−n−ペンチルケトン、エチル−n−ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジ−i−ブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、メチルシクロヘキサノン、2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン、アセトフェノン等のケトン系溶媒が挙げられる。   Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-i-butyl ketone, methyl-n-pentyl ketone, ethyl-n-butyl ketone, methyl-n- Examples include ketone solvents such as hexyl ketone, di-i-butyl ketone, trimethylnonanone, cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone, methylcyclohexanone, 2,4-pentanedione, acetonylacetone, acetophenone, and the like. .

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

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

炭化水素系溶媒としては、例えば
n−ペンタン、i−ペンタン、n−ヘキサン、i−ヘキサン、n−ヘプタン、i−ヘプタン、2,2,4−トリメチルペンタン、n−オクタン、i−オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;
ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、メチルエチルベンゼン、n−プロピルベンゼン、i−プロピルベンゼン、ジエチルベンゼン、i−ブチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジ−i−プロピルベンセン、n−アミルナフタレン等の芳香族炭化水素系溶媒等が挙げられる。
Examples of hydrocarbon solvents include n-pentane, i-pentane, n-hexane, i-hexane, n-heptane, i-heptane, 2,2,4-trimethylpentane, n-octane, i-octane, and cyclohexane. , Aliphatic hydrocarbon solvents such as methylcyclohexane;
Fragrances such as benzene, toluene, xylene, mesitylene, ethylbenzene, trimethylbenzene, methylethylbenzene, n-propylbenzene, i-propylbenzene, diethylbenzene, i-butylbenzene, triethylbenzene, di-i-propylbenzene, n-amylnaphthalene Group hydrocarbon solvents and the like.

これらのうち酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトンが好ましく、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテルがより好ましい。これらの溶媒は単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。   Of these, propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, and γ-butyrolactone are preferable, and propylene glycol monomethyl ether acetate is more preferable. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

<その他の任意成分>
当該フォトレジスト組成物は、その他の任意成分として、界面活性剤、脂環式骨格含有化合物、増感剤等を含有できる。なお、上記フォトレジスト組成物は、上記その他の任意成分をそれぞれ1種のみ含有してもよいし、2種以上を含有してもよい。
<Other optional components>
The photoresist composition can contain a surfactant, an alicyclic skeleton-containing compound, a sensitizer, and the like as other optional components. In addition, the said photoresist composition may contain only 1 type of said other arbitrary components, respectively, and may contain 2 or more types.

[界面活性剤]
界面活性剤は、当該パターン形成方法に用いられるフォトレジスト組成物の塗布性、ストリエーション、現像性等を改良する効果を奏する。
[Surfactant]
The surfactant has an effect of improving applicability, striation, developability and the like of the photoresist composition used in the pattern forming method.

[脂環式骨格含有化合物]
脂環式骨格含有化合物は、当該パターン形成方法に用いられるフォトレジスト組成物の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改善する効果を奏する。
[Alicyclic skeleton-containing compound]
The alicyclic skeleton-containing compound has the effect of improving the dry etching resistance, pattern shape, adhesion to the substrate, and the like of the photoresist composition used in the pattern forming method.

[増感剤]
増感剤は、[B]酸発生体からの酸の生成量を増加する作用を示すものであり、当該パターン形成方法に用いられるフォトレジスト組成物の「みかけの感度」を向上させる効果を奏する。
[Sensitizer]
The sensitizer exhibits the effect of increasing the amount of acid generated from the [B] acid generator, and has the effect of improving the “apparent sensitivity” of the photoresist composition used in the pattern forming method. .

<フォトレジスト組成物の調製方法>
当該パターン形成方法に用いられるフォトレジスト組成物は、例えば[E]溶媒中で[A]重合体、[B]酸発生体、[C]重合体、[D]酸拡散制御剤及び任意成分を所定の割合で混合することにより調製できる。また、当該組成物は、適当な[E]溶媒に溶解又は分散させた状態に調製され使用され得る。
<Method for preparing photoresist composition>
The photoresist composition used in the pattern forming method includes, for example, an [A] polymer, a [B] acid generator, a [C] polymer, a [D] acid diffusion controller and an optional component in a [E] solvent. It can be prepared by mixing at a predetermined ratio. Moreover, the said composition can be prepared and used in the state melt | dissolved or disperse | distributed to the appropriate [E] solvent.

<ネガ型のパターン形成方法>
本発明のパターン形成方法は、
(1)当該フォトレジスト組成物を基板上に塗布して、レジスト膜を形成する工程、
(2)上記レジスト膜を露光する工程、及び
(3)有機溶媒を含有する現像液を用いて、上記露光されたレジスト膜を現像する工程
を含むネガ型パターン形成方法である。以下、各工程について詳述する。
<Negative pattern forming method>
The pattern forming method of the present invention comprises:
(1) A step of applying the photoresist composition on a substrate to form a resist film,
(2) A negative pattern forming method including a step of exposing the resist film, and (3) a step of developing the exposed resist film using a developer containing an organic solvent. Hereinafter, each process is explained in full detail.

[(1)工程]
本工程では、当該フォトレジスト組成物を基板上に塗布し、レジスト膜を形成する。基板としては、例えばシリコンウェハ、アルミニウムで被覆されたウェハ等の従来公知の基板を使用できる。また、例えば特公平6−12452号公報や特開昭59−93448号公報等に開示されている有機系又は無機系の下層反射防止膜を基板上に形成してもよい。
[(1) Process]
In this step, the photoresist composition is applied onto a substrate to form a resist film. As the substrate, for example, a conventionally known substrate such as a silicon wafer or a wafer coated with aluminum can be used. Further, for example, an organic or inorganic lower antireflection film disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-12452, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-93448, etc. may be formed on the substrate.

塗布方法としては、例えば回転塗布(スピンコーティング)、流延塗布、ロール塗布等が挙げられる。なお、形成されるレジスト膜の膜厚としては、通常0.01μm〜1μmであり、0.01μm〜0.5μmが好ましい。   Examples of the coating method include spin coating (spin coating), cast coating, and roll coating. In addition, as a film thickness of the resist film formed, it is 0.01 micrometer-1 micrometer normally, and 0.01 micrometer-0.5 micrometer are preferable.

当該フォトレジスト組成物を塗布した後、必要に応じてプレベーク(PB)によって塗膜中の溶媒を揮発させてもよい。PBの加熱条件としては、上記フォトレジスト組成物の配合組成によって適宜選択されるが、通常30℃〜200℃程度であり、50℃〜150℃が好ましい。   After apply | coating the said photoresist composition, you may volatilize the solvent in a coating film by prebaking (PB) as needed. The heating conditions for PB are appropriately selected depending on the composition of the photoresist composition, but are usually about 30 ° C to 200 ° C, preferably 50 ° C to 150 ° C.

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に、例えば特開平5−188598号公報等に開示されている保護膜をレジスト層上に設けることもできる。さらに、レジスト層からの酸発生剤等の流出を防止するために、例えば特開2005−352384号公報等に開示されている液浸用保護膜をレジスト層上に設けることもできる。なお、これらの技術は併用できる。   In order to prevent the influence of basic impurities contained in the environmental atmosphere, a protective film disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-188598 can be provided on the resist layer. Furthermore, in order to prevent the acid generator and the like from flowing out of the resist layer, a liquid immersion protective film disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-352384 can be provided on the resist layer. These techniques can be used in combination.

[(2)工程]
本工程では、(1)工程で形成されたレジスト膜の所望の領域に特定パターンのマスク、及び必要に応じて液浸液を介して縮小投影することにより露光を行う。例えば、所望の領域にアイソラインパターンマスクを介して縮小投影露光を行うことにより、アイソラインパターンを形成できる。同様にして、ドットパターンマスクを介して縮小投影露光を行うことによりホールパターンを形成することができる。また、露光は所望のパターンとマスクパターンによって2回以上行ってもよい。2回以上露光を行う場合、露光は連続して行うことが好ましい。複数回露光する場合、例えば所望の領域にラインアンドスペースパターンマスクを介して第1の縮小投影露光を行い、続けて第1の露光を行った露光部に対してラインが交差するように第2の縮小投影露光を行う。第1の露光部と第2の露光部とは直交することが好ましい。直交することにより、露光部で囲まれた未露光部においてコンタクトホールパターンを形成することができる。なお、露光の際に用いられる液浸液としては水やフッ素系不活性液体等が挙げられる。液浸液は、露光波長に対して透明であり、かつ膜上に投影される光学像の歪みを最小限に留めるよう屈折率の温度係数ができる限り小さい液体が好ましいが、特に露光光源がArFエキシマレーザー光(波長193nm)である場合、上述の観点に加えて、入手の容易さ、取り扱いのし易さといった点から水を用いるのが好ましい。
[(2) Process]
In this step, exposure is performed by reducing and projecting a desired pattern of the resist film formed in step (1) through a mask of a specific pattern and, if necessary, an immersion liquid. For example, an isoline pattern can be formed by performing reduced projection exposure on a desired region through an isoline pattern mask. Similarly, a hole pattern can be formed by performing reduced projection exposure through a dot pattern mask. Moreover, you may perform exposure twice or more with a desired pattern and a mask pattern. When performing exposure twice or more, it is preferable to perform exposure continuously. In the case of performing multiple exposures, for example, a first reduced projection exposure is performed on a desired area via a line and space pattern mask, and then the second is so that the line intersects the exposed portion where the first exposure has been performed. Reduced projection exposure is performed. The first exposure part and the second exposure part are preferably orthogonal. By being orthogonal, a contact hole pattern can be formed in the unexposed area surrounded by the exposed area. Examples of the immersion liquid used for exposure include water and a fluorine-based inert liquid. The immersion liquid is preferably a liquid that is transparent to the exposure wavelength and has a refractive index temperature coefficient that is as small as possible so as to minimize distortion of the optical image projected onto the film. In the case of excimer laser light (wavelength 193 nm), it is preferable to use water from the viewpoints of availability and easy handling in addition to the above-described viewpoints.

露光に使用される放射線としては、[B]酸発生体の種類に応じて適宜選択されるが、例えば、紫外線、遠紫外線、X線、荷電粒子線等が挙げられる。これらのうち、ArFエキシマレーザーやKrFエキシマレーザー(波長248nm)に代表される遠紫外線が好ましく、ArFエキシマレーザーがより好ましい。露光量等の露光条件は、上記フォトレジスト組成物の配合組成や添加剤の種類等に応じて適宜選択される。当該レジストパターン形成方法においては、上述のように露光工程を複数回有してもよく、これらの複数回の露光においては、同じ光源を用いても異なる光源を用いても良い。但し、1回目の露光にはArFエキシマレーザー光を用いることが好ましい。   The radiation used for the exposure is appropriately selected according to the type of the [B] acid generator, and examples thereof include ultraviolet rays, far ultraviolet rays, X-rays, and charged particle beams. Among these, far ultraviolet rays represented by ArF excimer laser and KrF excimer laser (wavelength 248 nm) are preferable, and ArF excimer laser is more preferable. The exposure conditions such as the exposure amount are appropriately selected according to the composition of the photoresist composition and the type of additive. In the resist pattern forming method, the exposure process may be performed a plurality of times as described above, and the same light source or different light sources may be used in the plurality of times of exposure. However, it is preferable to use ArF excimer laser light for the first exposure.

また、露光後にポストエクスポージャーベーク(PEB)を行なうことが好ましい。PEBを行なうことにより、上記フォトレジスト組成物中の酸解離性基の解離反応を円滑に進行できる。PEBの加熱条件としては、通常30℃〜200℃であり、50℃〜170℃が好ましい。   In addition, post exposure baking (PEB) is preferably performed after exposure. By performing PEB, the dissociation reaction of the acid dissociable group in the photoresist composition can proceed smoothly. As a heating condition of PEB, it is 30 degreeC-200 degreeC normally, and 50 degreeC-170 degreeC is preferable.

[(3)工程]
本工程は、(2)工程において露光されたレジスト膜を本発明の現像液で現像しパターンを形成する工程である。当該現像液は、有機溶媒を含有するネガ型現像液である。ここで、ネガ型現像液とは、低露光部及び未露光部を選択的に溶解・除去させる現像液のことである。現像液中の有機溶媒の含有量としては、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、99質量%以上がさらに好ましい。現像液中の有機溶媒の含有量を上記特定の範囲とすることにより、露光部、未露光部間の溶解コントラストを向上させることができ、その結果、LWRに優れたパターンを形成することができる。なお、有機溶媒以外の成分としては、例えば、水、シリコンオイル等が挙げられる。
[(3) Process]
In this step, the resist film exposed in step (2) is developed with the developer of the present invention to form a pattern. The developer is a negative developer containing an organic solvent. Here, the negative developer is a developer that selectively dissolves and removes the low-exposed portion and the unexposed portion. As content of the organic solvent in a developing solution, 80 mass% or more is preferable, 90 mass% or more is more preferable, and 99 mass% or more is further more preferable. By setting the content of the organic solvent in the developer to the above specific range, the dissolution contrast between the exposed and unexposed areas can be improved, and as a result, a pattern with excellent LWR can be formed. . Examples of components other than the organic solvent include water and silicone oil.

上記有機溶媒としては、例えばアルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系有機溶媒、アミド系溶媒、エステル系有機溶媒、炭化水素系溶媒等が挙げられる。それぞれの溶媒としては、[E]溶媒として例示した溶媒と同様の溶媒等を挙げることができる。   Examples of the organic solvent include alcohol solvents, ether solvents, ketone organic solvents, amide solvents, ester organic solvents, hydrocarbon solvents, and the like. As each solvent, the solvent similar to the solvent illustrated as a [E] solvent etc. can be mentioned.

これらのうち、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒が好ましく、酢酸ブチル、酢酸イソプロピル、酢酸アミル、アニソール、メチルエチルケトン、メチル−n−ブチルケトン、メチル−n−アミルケトンが好ましく、酢酸ブチルがより好ましい。これらの有機溶媒は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。   Of these, ether solvents, ketone solvents, and ester solvents are preferable, butyl acetate, isopropyl acetate, amyl acetate, anisole, methyl ethyl ketone, methyl-n-butyl ketone, and methyl-n-amyl ketone are preferable, and butyl acetate is more preferable. . These organic solvents may be used alone or in combination of two or more.

現像液には、必要に応じて界面活性剤を適当量添加することができる。界面活性剤としては例えば、イオン性や非イオン性のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤等を用いることができる。   An appropriate amount of a surfactant can be added to the developer as necessary. As the surfactant, for example, an ionic or nonionic fluorine-based and / or silicon-based surfactant can be used.

現像方法としては、例えば現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液塗出ノズルをスキャンしながら現像液を塗出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)等が挙げられる。   As a developing method, for example, a method in which a substrate is immersed in a tank filled with a developer for a certain period of time (dip method), a method in which the developer is raised on the surface of the substrate by surface tension and is left stationary for a certain time (paddle method) ), A method of spraying the developer on the substrate surface (spray method), a method of continuously applying the developer while scanning the developer coating nozzle on the substrate rotating at a constant speed (dynamic dispensing method) Etc.

当該ネガ型パターン形成方法では、(3)工程の後にレジスト膜をリンス液により洗浄するリンス工程を含むことが好ましい。上記リンス工程におけるリンス液としては、有機溶媒を使用することができる。リンス液として、有機溶媒を使用することで、発生したスカムを効率よく洗浄することができる。   The negative pattern forming method preferably includes a rinsing step of washing the resist film with a rinsing liquid after the step (3). An organic solvent can be used as the rinsing liquid in the rinsing step. By using an organic solvent as the rinsing liquid, the generated scum can be efficiently washed.

リンス液として使用する有機溶媒としては、炭化水素系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、アルコール系溶媒、アミド系溶媒等が好ましい。これらのうちアルコール系溶媒、エステル系溶媒がより好ましく、アルコール系溶媒がより好ましい。上記アルコール系溶媒のうち、炭素数6〜8の1価のアルコール系溶媒がさらに好ましい。   As the organic solvent used as the rinsing liquid, hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents and the like are preferable. Of these, alcohol solvents and ester solvents are more preferable, and alcohol solvents are more preferable. Among the alcohol solvents, monovalent alcohol solvents having 6 to 8 carbon atoms are more preferable.

上記リンス液の各成分は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。リンス液中の含水率は、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下がさらに好ましい。リンス液中の含水率を10質量%以下にすることで、良好な現像特性を得ることができる。なお、リンス液には界面活性剤を添加できる。   Each component of the said rinse liquid may be used independently and may use 2 or more types together. The water content in the rinse liquid is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and further preferably 3% by mass or less. By setting the water content in the rinse liquid to 10% by mass or less, good development characteristics can be obtained. A surfactant can be added to the rinse liquid.

上記リンス液による洗浄処理の方法としては、例えば一定速度で回転している基板上にリンス液を塗出しつづける方法(回転塗布法)、リンス液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)等が挙げられる。   Examples of the cleaning treatment using the rinsing liquid include, for example, a method of continuously applying the rinsing liquid onto a substrate rotating at a constant speed (rotary coating method), and immersing the substrate in a tank filled with the rinsing liquid for a predetermined time. Examples thereof include a method (dip method) and a method (spray method) of spraying a rinsing liquid on the substrate surface.

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。各物性値の測定方法を下記に示す。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples. The measuring method of each physical property value is shown below.

[重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)及び分散度(Mw/Mn)]
重合体のMw及びMnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により東ソー社製のGPCカラム(G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本)を使用し、以下の条件により測定した。また、分散度(Mw/Mn)は、Mw及びMnの測定結果より算出した。
溶離液:テトラヒドロフラン
流量:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
カラム温度:40℃
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
[Weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn) and dispersity (Mw / Mn)]
Mw and Mn of the polymer were measured by gel permeation chromatography (GPC) using Tosoh GPC columns (2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL) under the following conditions. The degree of dispersion (Mw / Mn) was calculated from the measurement results of Mw and Mn.
Eluent: Tetrahydrofuran Flow rate: 1.0 mL / min Sample concentration: 1.0% by mass
Sample injection volume: 100 μL
Column temperature: 40 ° C
Detector: Differential refractometer Standard material: Monodisperse polystyrene

[低分子量成分含有量]
[A]重合体中の低分子量成分(分子量1,000未満の成分)の含有量(質量%)は、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により、ジーエルサイエンス社製Intersil ODS−25μmカラム(4.6mmφ×250mm)を使用し、以下の条件により測定した。なお、低分子量成分はモノマーを主成分とする成分であり、より具体的には分子量500以下の成分である。
溶出溶媒:アクリロニトリル/0.1%リン酸水溶液
流量:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
[Low molecular weight component content]
[A] The content (mass%) of the low molecular weight component (component having a molecular weight of less than 1,000) in the polymer was determined by high performance liquid chromatography (HPLC) using an Intersil ODS-25 μm column (4.6 mmφ manufactured by GL Sciences). × 250 mm) was used, and the measurement was performed under the following conditions. The low molecular weight component is a component having a monomer as a main component, and more specifically, a component having a molecular weight of 500 or less.
Elution solvent: Acrylonitrile / 0.1% phosphoric acid aqueous solution Flow rate: 1.0 mL / min Sample concentration: 1.0 mass%
Sample injection volume: 100 μL
Detector: Differential refractometer

13C−NMR分析]
13C−NMR分析は、日本電子社製JNM−EX270を使用し、測定溶媒としてDMSO−dを使用して行った。重合体における各構造単位の含有率は、13C−NMRで得られたスペクトルにおける各構造単位に対応するピークの面積比から算出した。
[ 13 C-NMR analysis]
The 13 C-NMR analysis was performed using JNM-EX270 manufactured by JEOL Ltd. and DMSO-d 6 as a measurement solvent. The content rate of each structural unit in a polymer was computed from the area ratio of the peak corresponding to each structural unit in the spectrum obtained by < 13 > C-NMR.

<[A]重合体の合成>
[A]重合体及び後述する[C]重合体の合成に用いた単量体を下記に示す。
<[A] Synthesis of polymer>
The monomers used for the synthesis of the [A] polymer and the later-described [C] polymer are shown below.

Figure 2013068675
Figure 2013068675

[合成例1]
構造単位(I)を与える化合物(M−3)9.48g(50モル%)及び構造単位(III)を与える化合物(M−2)10.52g(50モル%)を2−ブタノン40gに溶解し、更に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.78g(5モル%)を投入した単量体溶液を調製した。次に、温度計および滴下漏斗を備えた100mLの三つ口フラスコに20gの2−ブタノンを投入し、この三つ口フラスコ内を30分窒素パージした。窒素パージの後、三つ口フラスコ内をマグネティックスターラーで攪拌しながら80℃になるように加熱し、温度を保持したまま、事前に準備した上記単量体溶液を、滴下漏斗を用いて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合開始時間として6時間重合反応を実施した。重合終了後、重合溶液は水冷により30℃以下に冷却した。冷却後、400gのメタノールに投入し、析出した白色粉末をろ別した。ろ別された白色粉末を、2度80gのメタノールにてスラリー状で洗浄し、ろ別し、50℃で17時間乾燥させて白色粉末の共重合体(A−1)を得た(11.1g、収率56%)。この共重合体は、Mwが7,240であり、Mw/Mnが1.64であり、13C−NMR分析の結果、化合物(M−1)及び化合物(M−2)に由来する各構造単位の含有率は、50.3:49.7(モル%)であった。また、この共重合体における低分子量成分の含有量は、0.04質量%であった。
[Synthesis Example 1]
9.48 g (50 mol%) of the compound (M-3) giving the structural unit (I) and 10.52 g (50 mol%) of the compound (M-2) giving the structural unit (III) are dissolved in 40 g of 2-butanone. Further, a monomer solution in which 0.78 g (5 mol%) of azobisisobutyronitrile (AIBN) was added as an initiator was prepared. Next, 20 g of 2-butanone was charged into a 100 mL three-necked flask equipped with a thermometer and a dropping funnel, and the inside of this three-necked flask was purged with nitrogen for 30 minutes. After purging with nitrogen, the inside of the three-necked flask was heated to 80 ° C. while stirring with a magnetic stirrer, and the monomer solution prepared in advance was maintained for 3 hours using a dropping funnel while maintaining the temperature. It was dripped over. The polymerization reaction was carried out for 6 hours with the start of dropping as the polymerization start time. After completion of the polymerization, the polymerization solution was cooled to 30 ° C. or less by water cooling. After cooling, it was poured into 400 g of methanol, and the precipitated white powder was filtered off. The filtered white powder was washed twice with 80 g of methanol as a slurry, filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powder copolymer (A-1) (11. 1 g, yield 56%). This copolymer has Mw of 7,240 and Mw / Mn of 1.64. As a result of 13 C-NMR analysis, each structure derived from compound (M-1) and compound (M-2) The unit content was 50.3: 49.7 (mol%). Moreover, content of the low molecular weight component in this copolymer was 0.04 mass%.

[合成例2〜4]
表1に記載の単量体を所定量配合した以外は、合成例1と同様に操作して重合体(A−2)〜(A−3)及び(a−1)を得た。また、得られた各重合体の各構造単位の含有率、Mw、Mw/Mn比、収率(%)、低分子量成分含有量を合わせて表1に示す。
[Synthesis Examples 2 to 4]
Polymers (A-2) to (A-3) and (a-1) were obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that a predetermined amount of the monomers listed in Table 1 were blended. Table 1 shows the content of each structural unit, Mw, Mw / Mn ratio, yield (%), and low molecular weight component content of each polymer obtained.

Figure 2013068675
Figure 2013068675

<[C]フッ素原子含有重合体の合成>
[合成例5]
化合物(M−6)79.9g(70モル%)及び化合物(M−7)20.91g(30モル%)を100gの2−ブタノンに溶解し、ジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート4.77gを添加して単量体溶液を調製した。100gの2−ブタノンを入れた1,000mLの三口フラスコを30分窒素パージした後、撹拌しながら80℃に加熱し調製した単量体溶液を滴下漏斗にて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、重合溶液を水冷して30℃以下に冷却した。反応溶液を2L分液漏斗に移液した後、150gのn−ヘキサンでその重合溶液を均一に希釈し、600gのメタノールを投入して混合した。次いで、30gの蒸留水を投入し、さらに攪拌して30分静置した。その後、下層を回収し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液とした(収率60%)。得られた重合体(C−1)のMwは7,200であり、Mw/Mnは2.00であり、低分子量成分含有量は0.07質量%であった。また、13C−NMR分析の結果、重合体(C−1)における化合物(M−6)由来の構造単位及び化合物(M−7)由来の構造単位の含有率は、71.1モル%:28.9モル%であった。
<Synthesis of [C] fluorine atom-containing polymer>
[Synthesis Example 5]
Compound (M-6) 79.9 g (70 mol%) and compound (M-7) 20.91 g (30 mol%) were dissolved in 100 g of 2-butanone to obtain dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate. 4.77 g was added to prepare a monomer solution. A 1,000 mL three-necked flask containing 100 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, and then the monomer solution prepared by heating to 80 ° C. with stirring was added dropwise using a dropping funnel over 3 hours. The dripping start was set as the polymerization reaction start time, and the polymerization reaction was carried out for 6 hours. After completion of the polymerization reaction, the polymerization solution was cooled with water and cooled to 30 ° C. or lower. After transferring the reaction solution to a 2 L separatory funnel, the polymerization solution was uniformly diluted with 150 g of n-hexane, and 600 g of methanol was added and mixed. Next, 30 g of distilled water was added, and the mixture was further stirred and allowed to stand for 30 minutes. Thereafter, the lower layer was recovered to obtain a propylene glycol monomethyl ether acetate solution (yield 60%). Mw of the obtained polymer (C-1) was 7,200, Mw / Mn was 2.00, and low molecular weight component content was 0.07 mass%. As a result of 13 C-NMR analysis, the content of the structural unit derived from the compound (M-6) and the structural unit derived from the compound (M-7) in the polymer (C-1) was 71.1 mol%: It was 28.9 mol%.

<フォトレジスト組成物の調製>
フォトレジスト組成物の調製に用いた[B]酸発生体、[D]酸拡散制御剤、[E]溶媒について以下に示す。
<Preparation of photoresist composition>
The [B] acid generator, [D] acid diffusion controller, and [E] solvent used for the preparation of the photoresist composition are shown below.

([B]酸発生剤)
下記式(B−1)で表される化合物:トリフェニルスルホニウム・2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−イル)−1,1−ジフルオロエタンスルホネート
([B] acid generator)
Compound represented by the following formula (B-1): triphenylsulfonium 2- (bicyclo [2.2.1] hept-2-yl) -1,1-difluoroethanesulfonate

Figure 2013068675
Figure 2013068675

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

Figure 2013068675
Figure 2013068675

([E]溶媒)
(E−1):酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル
([E] solvent)
(E-1): Propylene glycol monomethyl ether acetate

[実施例1]
重合体(A−1)100質量部、重合体(C−1)3質量部、酸発生剤(B−1)7.87質量部、酸拡散制御剤(D−1)0.945質量部、及び溶媒(E−1)3,500質量部を混合し、得られた混合溶液を孔径0.20μmのフィルターでろ過してフォトレジスト組成物(J−1)を調製した。
[Example 1]
100 parts by weight of polymer (A-1), 3 parts by weight of polymer (C-1), 7.87 parts by weight of acid generator (B-1), 0.945 parts by weight of acid diffusion controller (D-1) And 3,500 parts by mass of the solvent (E-1) were mixed, and the resulting mixed solution was filtered through a filter having a pore size of 0.20 μm to prepare a photoresist composition (J-1).

[実施例2〜3及び合成例6]
下記表2に記載した種類及び配合量の各成分を混合した以外は、実施例1と同様にして各フォトレジスト組成物(J−2)〜(J−3)及び(j−1)を調製した。
[Examples 2-3 and Synthesis Example 6]
The photoresist compositions (J-2) to (J-3) and (j-1) were prepared in the same manner as in Example 1 except that the components of the types and blending amounts described in Table 2 were mixed. did.

Figure 2013068675
Figure 2013068675

<レジストパターンの形成>
[実施例4〜6及び比較例1〜3]
12インチシリコンウェハ上に、下層反射防止膜(ARC66、ブルワーサイエンス製)をスピンコーター(CLEAN TRACK ACT12、東京エレクトロン製)を使用して塗布した後、205℃で60秒間加熱することにより膜厚105nmの下層反射防止膜を形成した。次いで、上記スピンコーターを使用して、表3に記載の各フォトレジスト組成物を塗布し、90℃で60秒間PBを行った。その後23℃で30秒間冷却し、膜厚90nmのレジスト膜を形成した。次いで、ArF液浸露光装置(NSR−S610C、ニコン精機カンパニー製)を使用し、NA=1.3、ダイポール(シグマ0.977/0.782)の光学条件にて、マスクパターンを介して、ベストフォーカスの条件で露光した。その後、85℃で60秒間PEBし、表3に記載の現像液を用いて23℃で30秒間現像し、乾燥してレジストパターンを形成した。形成したパターンについて、以下の評価を行った。なお、それぞれの評価における測長には走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ製、CG4000)を用いた。
<Formation of resist pattern>
[Examples 4 to 6 and Comparative Examples 1 to 3]
A lower antireflection film (ARC66, manufactured by Brewer Science) was applied on a 12-inch silicon wafer using a spin coater (CLEAN TRACK ACT12, manufactured by Tokyo Electron), and then heated at 205 ° C. for 60 seconds to have a film thickness of 105 nm. A lower antireflection film was formed. Next, using the spin coater, each photoresist composition shown in Table 3 was applied, and PB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. Thereafter, it was cooled at 23 ° C. for 30 seconds to form a resist film having a thickness of 90 nm. Next, using an ArF immersion exposure apparatus (NSR-S610C, manufactured by Nikon Seiki Company) under the optical conditions of NA = 1.3 and dipole (Sigma 0.977 / 0.782), through the mask pattern, Exposure was performed under conditions of best focus. Thereafter, PEB was carried out at 85 ° C. for 60 seconds, developed using the developer shown in Table 3 at 23 ° C. for 30 seconds, and dried to form a resist pattern. The following evaluation was performed about the formed pattern. A scanning electron microscope (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, CG4000) was used for length measurement in each evaluation.

<評価>
上記のように形成したレジストパターンについて、以下のように各種物性を評価した。結果を表3に示す。なお、表3中、「−」は、パターンが形成されなかったために評価ができなかったことを示す。また、「TMAH」は、2.38%水酸化テトラメチルアンモニウムを示す。
<Evaluation>
Various physical properties of the resist pattern formed as described above were evaluated as follows. The results are shown in Table 3. In Table 3, “-” indicates that the pattern could not be evaluated because no pattern was formed. “TMAH” indicates 2.38% tetramethylammonium hydroxide.

[解像度(nm)]
上記パターン形成方法により形成されるパターンが線幅80nmのライン・アンド・スペースパターンとなるような露光量を最適露光量とし、この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(nm)とした。なお、解像度が35(nm)未満の場合解像性が良好であり、35(nm)以上の場合解像性が不良であると判断した。
[Resolution (nm)]
The exposure amount at which the pattern formed by the pattern forming method is a line-and-space pattern with a line width of 80 nm is set as the optimal exposure amount, and the minimum resist pattern dimension resolved at this optimal exposure amount is set as the resolution ( nm). When the resolution was less than 35 (nm), the resolution was good, and when the resolution was 35 (nm) or more, it was judged that the resolution was poor.

[LWR:Line Width Roughness(nm)]
上記最適露光量にて解像した線幅80nmのライン・アンド・スペースパターンを、走査型電子顕微鏡(CG−4000、日立ハイテクノロジーズ社製)を用い、パターン上部から観察した。そして、線幅を任意のポイントで計50点測定し、その測定ばらつきを3シグマとして算出した値をLWR(nm)とした。LWRの値が4.5(nm)未満である場合を良好、4.5(nm)以上である場合を不良と判断した。
[LWR: Line Width Roughness (nm)]
A line-and-space pattern with a line width of 80 nm resolved at the optimum exposure dose was observed from above the pattern using a scanning electron microscope (CG-4000, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). Then, a total of 50 points were measured for the line width at an arbitrary point, and the value calculated with the measurement variation as 3 sigma was defined as LWR (nm). The case where the value of LWR was less than 4.5 (nm) was judged as good, and the case where it was 4.5 (nm) or more was judged as bad.

[膜減り(nm)]
まず、膜厚77nmの下層反射防止膜(ARC29A、ブルワー・サイエンス社製)を形成した8インチシリコンウェハ上に、上記各フォトレジスト組成物によって、膜厚120nmのレジスト膜を形成し、90℃で60秒間PBを行った。次に、このレジスト膜を、ArFエキシマレーザー露光装置(NSR S306C、NIKON社製)を用い、NA=0.78、sigma=0.90、Annularの条件により、マスクを介する事無く、25mJ/cmの露光量でウェハ全面を露光した。露光後、85℃で60秒間PEBを行った。この時の膜厚(F1)を測定した。その後、酢酸ブチルにより23℃で30秒間現像し、膜厚(F2)を測定した。F1からF2を引いた値(F1−F2)を求めた。これを10点で測定し、その平均値を膜減り(nm)とした。なお、膜厚測定には光干渉式膜厚測定装置(ラムダエース、大日本スクリーン製造社製)を用いた。膜減りが、5.0nm未満の場合を良好、5.0nm以上の場合を不良と判断した。
[Film reduction (nm)]
First, a resist film having a thickness of 120 nm is formed on each of the above photoresist compositions on an 8-inch silicon wafer on which a 77 nm-thick lower layer antireflection film (ARC29A, manufactured by Brewer Science Co., Ltd.) is formed. PB was performed for 60 seconds. Next, this resist film was subjected to 25 mJ / cm without using a mask under the conditions of NA = 0.78, sigma = 0.90, Annular using an ArF excimer laser exposure apparatus (NSR S306C, manufactured by NIKON). The entire wafer surface was exposed with an exposure amount of 2 . After exposure, PEB was performed at 85 ° C. for 60 seconds. The film thickness (F1) at this time was measured. Thereafter, development was performed with butyl acetate at 23 ° C. for 30 seconds, and the film thickness (F2) was measured. A value obtained by subtracting F2 from F1 (F1-F2) was obtained. This was measured at 10 points, and the average value was defined as film thickness reduction (nm). In addition, the optical interference type film thickness measuring apparatus (Lambda ace, Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd.) was used for the film thickness measurement. The film thickness was judged to be good when it was less than 5.0 nm and bad when it was 5.0 nm or more.

Figure 2013068675
Figure 2013068675

表3に示す結果から、本発明の感放射線性樹脂組成物は、有機溶媒現像液を用いるネガ型パターン形成方法において、解像性及びLWRに優れると共に、膜減りを抑制できることが分かった。   From the results shown in Table 3, it was found that the radiation-sensitive resin composition of the present invention was excellent in resolution and LWR and suppressed film loss in a negative pattern forming method using an organic solvent developer.

本発明のフォトレジスト組成物は、ネガ型のレジストパターン形成工程における膜減りを抑制することができると共に、解像性及びLWRにも優れる。従って、本発明のフォトレジスト組成物は、半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイスのリソグラフィー工程におけるレジストパターン形成に好適に用いることができる。   The photoresist composition of the present invention can suppress film loss in the negative resist pattern forming step, and is excellent in resolution and LWR. Therefore, the photoresist composition of the present invention can be suitably used for forming a resist pattern in the lithography process of various electronic devices such as semiconductor devices and liquid crystal devices.

Claims (6)

有機溶媒を含有する現像液を用いるネガ型パターン形成用のフォトレジスト組成物であって、
[A]酸の作用により水酸基となる基を含む構造単位(I)を有する重合体、及び
[B]酸発生体
を含有することを特徴とするフォトレジスト組成物。
A photoresist composition for forming a negative pattern using a developer containing an organic solvent,
[A] A polymer having a structural unit (I) containing a group that becomes a hydroxyl group by the action of an acid, and [B] an acid generator.
[A]重合体は、酸の作用により、アルカリ水溶液に対する溶解度が増大し、有機溶媒を含有する現像液に対する溶解度が減少する請求項1に記載のフォトレジスト組成物。   [A] The photoresist composition according to claim 1, wherein the polymer has increased solubility in an aqueous alkali solution and decreased solubility in a developer containing an organic solvent due to the action of an acid. 上記水酸基が、アルコール性水酸基又はフェノール性水酸基である請求項1又は請求項2に記載のフォトレジスト組成物。   The photoresist composition according to claim 1, wherein the hydroxyl group is an alcoholic hydroxyl group or a phenolic hydroxyl group. 上記構造単位(I)が、下記式(1)から下記式(4)で表される基からなる群より選択される少なくとも1種の基を含む請求項1、請求項2又は請求項3に記載のフォトレジスト組成物。
Figure 2013068675
(式(1)中、Rは、2価の炭化水素基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基である。Rは、酸解離性基である。但し、R〜Rのいずれかが互いに結合して、環構造を形成してもいてもよい。
式(2)中、Rは、2価の炭化水素基である。mは、0〜3の整数である。
式(3)中、Rは、1価の有機基である。nは、0〜4の整数である。但し、nが2以上である場合、複数のRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。Rは、酸解離性基である。
式(4)中、Rは、2価の有機基である。Rは、酸解離性基である。)
The structural unit (I) contains at least one group selected from the group consisting of groups represented by the following formula (1) to the following formula (4): The photoresist composition as described.
Figure 2013068675
(In Formula (1), R 1 is a divalent hydrocarbon group. R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group. R 4 is an acid dissociative property. However, any of R 1 to R 4 may be bonded to each other to form a ring structure.
In formula (2), R 5 is a divalent hydrocarbon group. m is an integer of 0-3.
In formula (3), R 6 is a monovalent organic group. n is an integer of 0-4. However, when n is 2 or more, the plurality of R 6 may be the same or different. R 7 is an acid dissociable group.
In formula (4), R 8 is a divalent organic group. R 9 is an acid dissociable group. )
[A]重合体が、下記式(5)で表される基を含む構造単位(II)をさらに有する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のフォトレジスト組成物。
Figure 2013068675
(式(5)中、R10〜R12は、それぞれ独立して、炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基又は炭素数4〜20の脂環式基である。但し、R10〜R12の何れか2つが互いに結合して、それらが結合している炭素原子と共に2価の脂環式基を形成していてもよい。また、上記アルキル基及び脂環式基が有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。)
[A] The photoresist composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the polymer further comprises a structural unit (II) containing a group represented by the following formula (5).
Figure 2013068675
(In Formula (5), R < 10 > -R < 12 > is respectively independently a C1-C4 linear or branched alkyl group or a C4-C20 alicyclic group, provided that Any two of R 10 to R 12 may be bonded to each other to form a divalent alicyclic group together with the carbon atom to which they are bonded, and the alkyl group and the alicyclic group are Some or all of the hydrogen atoms possessed may be substituted.)
(1)請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のフォトレジスト組成物を基板上に塗布して、レジスト膜を形成する工程、
(2)上記レジスト膜を露光する工程、及び
(3)有機溶媒を含有する現像液を用いて、上記露光されたレジスト膜を現像する工程
を含むネガ型パターン形成方法。
(1) A step of coating the photoresist composition according to any one of claims 1 to 5 on a substrate to form a resist film;
(2) A negative pattern forming method including a step of exposing the resist film, and (3) a step of developing the exposed resist film using a developer containing an organic solvent.
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