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JP4851140B2 - (Meth) acrylic acid ester, polymer, resist composition, and method for producing substrate on which pattern is formed - Google Patents

(Meth) acrylic acid ester, polymer, resist composition, and method for producing substrate on which pattern is formed Download PDF

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JP4851140B2 JP2005231384A JP2005231384A JP4851140B2 JP 4851140 B2 JP4851140 B2 JP 4851140B2 JP 2005231384 A JP2005231384 A JP 2005231384A JP 2005231384 A JP2005231384 A JP 2005231384A JP 4851140 B2 JP4851140 B2 JP 4851140B2
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Description

本発明は、塗料、接着剤、粘着剤、インキ用レジン、レジスト組成物、成型材料、光学材料等に用いる樹脂の製造に有用なアセタール構造を有する多官能(メタ)アクリル酸エステルおよび該エステルを構成単位として含有する重合体に関する。また、エキシマレーザー、電子線およびX線を使用する微細加工に好適な化学増幅型レジスト組成物およびパターンが形成された基板の製造方法に関する。   The present invention relates to a polyfunctional (meth) acrylic acid ester having an acetal structure useful for the production of resins used in paints, adhesives, pressure-sensitive adhesives, ink resins, resist compositions, molding materials, optical materials, and the like. The present invention relates to a polymer contained as a structural unit. The present invention also relates to a chemically amplified resist composition suitable for fine processing using an excimer laser, an electron beam, and an X-ray, and a method for producing a substrate on which a pattern is formed.

近年、リソグラフィー技術の進歩により、半導体素子や液晶素子の製造における微細加工の分野において、微細化が急速に進んでいる。その微細化の手法としては、一般に、照射光の短波長化が用いられ、具体的には、従来のg線(波長:438nm)、i線(波長:365nm)に代表される紫外線からDUV(Deep Ultra Violet)へと照射光が変化してきている。
現在では、KrFエキシマレーザー(波長:248nm)リソグラフィー技術が市場に導入され、さらなる短波長化を図ったArFエキシマレーザー(波長:193nm)リソグラフィー技術も導入されようとしている。さらに、次世代の技術として、F2エキシマレーザー(波長:157nm)リソグラフィー技術が研究されている。また、これらとは若干異なるタイプのリソグラフィー技術として、電子線リソグラフィー技術、波長13.5nm近傍の極端紫外光(Extreme Ultra Violet light:EUV光)を用いるEUVリソグラフィー技術についても精力的に研究されている。
このような短波長の照射光または電子線に対する高解像度のレジストとして、光酸発生剤を含有する「化学増幅型レジスト」が提唱され、現在、この化学増幅型レジストの改良および開発が精力的に進められている。
In recent years, miniaturization has rapidly progressed in the field of microfabrication in the manufacture of semiconductor elements and liquid crystal elements due to advances in lithography technology. As a method for miniaturization, generally, a shorter wavelength of irradiation light is used. Specifically, from conventional ultraviolet rays typified by g-line (wavelength: 438 nm) and i-line (wavelength: 365 nm) to DUV ( The irradiation light is changing to Deep Ultra Violet).
At present, KrF excimer laser (wavelength: 248 nm) lithography technology is introduced into the market, and ArF excimer laser (wavelength: 193 nm) lithography technology for further shortening the wavelength is about to be introduced. Further, as a next-generation technique, an F 2 excimer laser (wavelength: 157 nm) lithography technique has been studied. In addition, as a slightly different type of lithography technology, an electron beam lithography technology and an EUV lithography technology using extreme ultraviolet light (Extreme Ultra Light Light: EUV light) in the vicinity of 13.5 nm wavelength are also energetically studied. .
As a high-resolution resist for such short-wavelength irradiation light or electron beam, a “chemically amplified resist” containing a photoacid generator has been proposed. At present, improvements and development of this chemically amplified resist are energetically active. It is being advanced.

ArFエキシマレーザーリソグラフィーにおいて使用されるレジスト樹脂として、波長193nmの光に対して透明なアクリル系樹脂が注目されている。このようなアクリル系樹脂としては、例えば、側鎖が分解してアルカリ可溶性を示す重合体を含有する化学増幅型レジスト組成物が開示されている(特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1に記載されている重合体をArFエキシマレーザーリソグラフィー用レジスト組成物に用いた場合には、現像液への溶解性に問題があり、そのため、ディフェクトが発生するという問題があった。また、ラインエッジラフネスが大きいという問題があった。
As a resist resin used in ArF excimer laser lithography, an acrylic resin that is transparent with respect to light having a wavelength of 193 nm has attracted attention. As such an acrylic resin, for example, a chemically amplified resist composition containing a polymer whose side chain is decomposed to show alkali solubility is disclosed (see Patent Document 1).
However, when the polymer described in Patent Document 1 is used for a resist composition for ArF excimer laser lithography, there is a problem in solubility in a developing solution, and thus there is a problem that defects occur. . There is also a problem that the line edge roughness is large.

一方、KrFエキシマレーザーリソグラフィーにおいては、高解像性で耐エッチング性に優れるレジスト組成物が開示されている(特許文献2参照)。この文献中では、原料として酸で分解する三級エステル構造を有する架橋剤を共重合させたヒドロキシスチレン系樹脂が用いられている。
しかしながら、特許文献2に記載されている樹脂はスチレン系樹脂であるため、ArFエキシマレーザーリソグラフィーには使用することができない。そこで、特許文献2に記載されている三級エステル構造を有する架橋剤を共重合させたアクリル系樹脂を用いることが考えられるが、酸で分解する三級エステル構造を有する架橋剤を単にアクリル系樹脂と共重合させても、ラインエッジラフネスやディフェクトを十分に改善することができない。
特開2003−122007号公報 特開2002−62656号公報
On the other hand, in KrF excimer laser lithography, a resist composition having high resolution and excellent etching resistance is disclosed (see Patent Document 2). In this document, a hydroxystyrene resin obtained by copolymerizing a crosslinking agent having a tertiary ester structure that decomposes with an acid is used as a raw material.
However, since the resin described in Patent Document 2 is a styrene resin, it cannot be used for ArF excimer laser lithography. Therefore, it is conceivable to use an acrylic resin obtained by copolymerizing a crosslinking agent having a tertiary ester structure described in Patent Document 2, but a crosslinking agent having a tertiary ester structure that decomposes with an acid is simply an acrylic resin. Even when copolymerized with a resin, the line edge roughness and defects cannot be sufficiently improved.
JP 2003-122007 A Japanese Patent Laid-Open No. 2002-62656

本発明の目的は、ディフェクトの生成が抑制され、レジストパターンのラインエッジラフネスを小さくすることができるレジスト組成物を提供することにあり、また、このようなレジスト組成物に好適な重合体であって熱安定性の良好な重合体を提供することにあり、さらには、このような重合体に好適な多官能(メタ)アクリル酸エステルを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a resist composition in which the generation of defects is suppressed and the line edge roughness of the resist pattern can be reduced, and is a polymer suitable for such a resist composition. It is to provide a polymer having good thermal stability, and to provide a polyfunctional (meth) acrylic acid ester suitable for such a polymer.

本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、DUVエキシマレーザーリソグラフィーあるいは電子線リソグラフィーにおいて、一分子内中にアセタール構造を一つ有する多官能(メタ)アクリル酸エステルが安定性にすぐれ、かつ該多官能(メタ)アクリル酸エステルを構成単位として含有する重合体をレジスト組成物に用いることにより、ディフクトの生成が抑制され、さらにラインエッジラフネスも小さくなることを見出し、本発明に至った。   As a result of intensive studies in view of the above problems, the inventors of the present invention have excellent stability in polyfunctional (meth) acrylic acid esters having one acetal structure in one molecule in DUV excimer laser lithography or electron beam lithography. And, by using a polymer containing the polyfunctional (meth) acrylic acid ester as a structural unit for the resist composition, it was found that the generation of defects was suppressed and the line edge roughness was also reduced, leading to the present invention. .

すなわち、本発明は、下記式(2)で表される構成単位を、重合体の構成単位中0.5モル%〜30モル%の範囲で含有する重合体からなるレジスト材料に関するものであり;下記式(2)で表される構成単位を、重合体の構成単位中0.5モル%〜30モル%の範囲で含有し、さらに酸脱離性基を有する構成単位を含有する重合体に関するものであり;該重合体を含有するレジスト組成物に関するものであり;このレジスト用組成物を用いたパターンが形成された基板の製造方法に関するものである。 That is, this invention relates to the resist material which consists of a polymer which contains the structural unit represented by following formula (2) in 0.5 mol%-30 mol% in the structural unit of a polymer; The polymer which contains the structural unit represented by following formula (2) in 0.5 mol%-30 mol% in the structural unit of a polymer, and also contains the structural unit which has an acid leaving group. It relates to a resist composition containing the polymer ; and relates to a method for producing a substrate on which a pattern is formed using the resist composition.

(式(2)中、R(In formula (2), R 1 、R, R 2 、R, R 3 はそれぞれ独立して水素原子かメチル基を表し、Aは置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよいシクロアルキレン基、置換基を有してもよいオキシアルキレン基、置換基を有してもよいポリオキシアルキレン基、または置換基を有してもよいアリーレン基を表し、m、n、はそれぞれ独立して0か1であり、かつ、−O−A−(O)Each independently represents a hydrogen atom or a methyl group, and A represents an alkylene group which may have a substituent, a cycloalkylene group which may have a substituent, an oxyalkylene group which may have a substituent, Represents a polyoxyalkylene group which may have a substituent, or an arylene group which may have a substituent, and m and n are each independently 0 or 1, and —O—A— ( O) m −の構造中にアセタール構造を有さない。)The structure of-has no acetal structure. )

本発明の多官能(メタ)アクリル酸エステルは、熱安定性に優れ、特にレジスト用重合体として用いた場合、その重合体を含むレジスト組成物を使用した際に、従来のレジスト用重合体と比較して、現像液への溶解性が向上し、ディフェクトの生成も抑制され、得られるレジストパターンのラインエッジラフネスも小さいという効果を奏する。   The polyfunctional (meth) acrylic acid ester of the present invention is excellent in thermal stability, and particularly when used as a resist polymer, when a resist composition containing the polymer is used, In comparison, the solubility in the developer is improved, the generation of defects is suppressed, and the line pattern roughness of the resulting resist pattern is small.

以下、本発明について説明する。文中「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸および/またはメタクリル酸を表す。   The present invention will be described below. In the text, “(meth) acrylic acid” represents acrylic acid and / or methacrylic acid.

まず、はじめに式(1)で表されるアセタール構造を有する多官能(メタ)アクリル酸エステルについて説明する。
First, the polyfunctional (meth) acrylic acid ester having an acetal structure represented by the formula (1) will be described.

前記式(1)中のR〜Rは、水素原子またはメチル基を表す。RまたはRがメチル基の場合には、RまたはRが水素原子の場合に比べてモノマーの熱安定性や保存安定性が優れる傾向にある。Rがメチル基の場合には、Rが水素原子の場合に比べて酸分解性が向上する傾向があるので、レジスト用途に使用する場合は、ラインエッジラフネスが小さくなる傾向や、ディフェクトが少なくなる傾向にある。一方、Rが水素原子の場合には、Rがメチル基の場合に比べてモノマーの熱安定性や保存安定性が優れる傾向にある。 R 1 to R 3 in the formula (1) represent a hydrogen atom or a methyl group. When R 1 or R 2 is a methyl group, the thermal stability and storage stability of the monomer tend to be superior to those when R 1 or R 2 is a hydrogen atom. When R 3 is a methyl group, the acid decomposability tends to be improved compared to when R 3 is a hydrogen atom. Therefore, when used in resist applications, the line edge roughness tends to be smaller and defects are not improved. It tends to decrease. On the other hand, when R 3 is a hydrogen atom, the thermal stability and storage stability of the monomer tend to be superior to those when R 3 is a methyl group.

式(1)中のAは、置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよいシクロアルキレン基、置換基を有してもよいオキシアルキレン基、置換基を有してもよいポリオキシアルキレン基、または置換基を有してもよいアリーレン基を表す。
ただし、式(1)中、−O−A−(O)−の構造中にアセタール構造を有さない。式(1)中の−O−A−(O)−の構造中にアセタール構造を有する場合は、式(1)で表される構造中にアセタール構造を二つ有することとなるため、熱安定性に劣る傾向が見られるため、好ましくない。
ここで、置換基とは、炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐しているアルキル基、ヒドロキシル基、シアノ基、またはハロゲンを示す。
Aが置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよいシクロアルキレン基、置換基を有してもよいオキシアルキレン基、置換基を有してもよいポリオキシアルキレン基、または置換基を有してもよいアリーレン基である場合に、熱安定性が向上し貯蔵安定性が向上する傾向にある。さらには、本発明の多官能(メタ)アクリル酸エステルの精製、例えば蒸留精製中における熱分解がおきにくくなる傾向にある。
Aの具体例としては、例えば、下記をあげることができる。
A in Formula (1) has an alkylene group that may have a substituent, a cycloalkylene group that may have a substituent, an oxyalkylene group that may have a substituent, and a substituent. Represents a polyoxyalkylene group which may be substituted, or an arylene group which may have a substituent.
However, in formula (1), the structure of —O—A— (O) m — does not have an acetal structure. When the structure of —O—A— (O) m — in the formula (1) has an acetal structure, the structure represented by the formula (1) has two acetal structures. Since the tendency which is inferior to stability is seen, it is not preferable.
Here, the substituent represents a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxyl group, a cyano group, or a halogen.
A is an alkylene group which may have a substituent, a cycloalkylene group which may have a substituent, an oxyalkylene group which may have a substituent, a polyoxyalkylene group which may have a substituent, Or when it is an arylene group which may have a substituent, it exists in the tendency for thermal stability to improve and for storage stability to improve. Furthermore, there is a tendency that thermal decomposition during purification of the polyfunctional (meth) acrylic acid ester of the present invention, for example, distillation purification, does not easily occur.
Specific examples of A include the following.

これらの中では、(A−8)、(A−9)、(A−13)、(A−17)がラインエッジラフネスが小さくなる傾向にあるため好ましい。また、原料の入手しやすさの点から(A−13)、(A−17)が特に好ましい。
式(1)中のm、nはそれぞれ独立して0か1である。本発明の重合体の分子量分散が小さくなる点から、nは1が好ましい。
本発明の式(1)で表されるアセタール構造を有する多官能(メタ)アクリル酸エステルの具体例を下記に例示する。
Among these, (A-8), (A-9), (A-13), and (A-17) are preferable because the line edge roughness tends to be small. Moreover, (A-13) and (A-17) are particularly preferable from the viewpoint of easy availability of raw materials.
M and n in Formula (1) are each independently 0 or 1. From the viewpoint of reducing the molecular weight dispersion of the polymer of the present invention, n is preferably 1.
Specific examples of the polyfunctional (meth) acrylic acid ester having an acetal structure represented by the formula (1) of the present invention are illustrated below.

これらの中では、ラインエッジラフネスが小さくなる傾向にあることから、(1−9)〜(1−12)、(1−17)、(1−18)、(1−19)、および(1−20)が好ましく、熱安定性、保存安定性の点から(1−17)、(1−18)が特に好ましい。   Among these, since the line edge roughness tends to be small, (1-9) to (1-12), (1-17), (1-18), (1-19), and (1 -20) is preferred, and (1-17) and (1-18) are particularly preferred from the viewpoints of thermal stability and storage stability.

本発明のアセタール構造を有する多官能(メタ)アクリル酸エステルは、前記式(1)に示すように、一分子中に一つのアセタール構造を含有している多官能(メタ)アクリル酸エステルである。分子中にアセタール構造を含有していることで、該多官能(メタ)アクリル酸エステルを構成単位として含有する重合体を例えばArFエキシマレーザーリソグラフィー用レジスト組成物に用いた場合に、露光時にアセタール構造が酸によって分解することによって樹脂の分子量が低下し、現像液への溶解性が向上するとともに、ディフェクトを低減させ、ラインエッジラフネスを小さくすることができる。
また、本発明の多官能(メタ)アクリル酸エステルは、一分子中にアセタール構造を一つ含有することに特徴を有する。一分子中にアセタール構造を一つ含有することによって、一分子中にアセタール構造を二つ以上含有する場合に比べて、貯蔵安定性、熱安定性といった安定性が格段に向上する。その結果、本発明の多官能(メタ)アクリル酸エステルの精製、例えば蒸留精製中における熱分解を防ぐことができる。
The polyfunctional (meth) acrylic acid ester having an acetal structure according to the present invention is a polyfunctional (meth) acrylic acid ester containing one acetal structure in one molecule as shown in the formula (1). . When the polymer containing the polyfunctional (meth) acrylic acid ester as a constituent unit is used for a resist composition for ArF excimer laser lithography, for example, it contains an acetal structure. By decomposing by acid, the molecular weight of the resin is lowered, so that the solubility in the developer is improved, the defect can be reduced, and the line edge roughness can be reduced.
Moreover, the polyfunctional (meth) acrylic acid ester of the present invention is characterized by containing one acetal structure in one molecule. By containing one acetal structure in one molecule, stability such as storage stability and thermal stability is remarkably improved as compared with the case where two or more acetal structures are contained in one molecule. As a result, it is possible to prevent thermal decomposition during purification of the polyfunctional (meth) acrylic acid ester of the present invention, for example, distillation purification.

上述したように、前記式(1)で表されるアセタール構造は酸または熱の作用により分解するが、例えば、下記式(1−17)で表されるアセタール構造を有する多官能メタクリル酸エステルを例にとって、アセタール構造の分解例を示す。
As described above, the acetal structure represented by the formula (1) is decomposed by the action of acid or heat. For example, a polyfunctional methacrylate having the acetal structure represented by the following formula (1-17) is used. For example, a decomposition example of the acetal structure is shown.

(1−17)式で表される多官能メタクリル酸エステルの分解例として、以下に、分解例1、分解例2、分解例3、分解例4を示す。
分解例1:
As decomposition examples of the polyfunctional methacrylate represented by the formula (1-17), decomposition example 1, decomposition example 2, decomposition example 3, and decomposition example 4 are shown below.
Disassembly example 1:

分解例2:
Disassembly example 2:

分解例3:
Decomposition example 3:

分解例4:
Disassembly example 4:

次に、本発明の式(1)で表されるアセタール構造を有する多官能(メタ)アクリル酸エステルの製造方法について説明する。
例えば式(1−17)で表されるアセタール構造を有する多官能(メタ)アクリル酸エステルを例にとって説明する。式(1−17)で表されるアセタール構造を有する多官能(メタ)アクリル酸エステルは、(メタ)アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル(X)のビニル基にメタクリル酸のカルボン酸を付加することによって製造することができる。
Next, the manufacturing method of the polyfunctional (meth) acrylic acid ester which has an acetal structure represented by Formula (1) of this invention is demonstrated.
For example, a polyfunctional (meth) acrylic acid ester having an acetal structure represented by the formula (1-17) will be described as an example. The polyfunctional (meth) acrylic acid ester having an acetal structure represented by the formula (1-17) is a carboxyl group of methacrylic acid on the vinyl group of (meth) acrylic acid 2- (2-vinyloxyethoxy) ethyl (X). It can be produced by adding an acid.

この反応(反応式1)は、溶媒を用いて行ってもよいし、溶媒を用いずに行ってもよい。
メタクリル酸の使用量は、特に制限されないが、(X)に対して0.5倍モル〜10倍モル使用するのが好ましく、反応後のメタクリル酸除去の点から1.0倍モル〜1.8倍モルの範囲で使用するのが効果的である。
反応温度は、特に制限されないが、0℃〜180℃の範囲で行なうのが好ましい。0℃以上で反応させた場合に、反応速度が速くなる傾向にあり、また180℃以下で反応させた場合に、分解反応が進行せず収率が高くなる傾向にある。反応温度の下限値は、50℃以上がより好ましく、また反応温度の上限値は110℃以下がより好ましい。
また、この反応は発熱反応のため、温度の上昇を防ぐために(X)に対して(メタ)アクリル酸を滴下して反応させることが好ましい。滴下速度は、特に制限されないが、10〜1000ml/分の範囲が好ましい。反応時間は、特に制限されないが、滴下終了後1時間〜6時間が好ましい。また、ルイス酸の存在下で反応させることで反応時間を短くすることもできる。
This reaction (Scheme 1) may be performed using a solvent or may be performed without using a solvent.
The amount of methacrylic acid to be used is not particularly limited, but it is preferably 0.5 to 10 times by mole to (X), and 1.0 to 1 to 1 times from the viewpoint of removing methacrylic acid after the reaction. It is effective to use in the range of 8 times mole.
The reaction temperature is not particularly limited, but it is preferably performed in the range of 0 ° C to 180 ° C. When reacted at 0 ° C. or higher, the reaction rate tends to increase, and when reacted at 180 ° C. or lower, the decomposition reaction does not proceed and the yield tends to increase. The lower limit of the reaction temperature is more preferably 50 ° C. or higher, and the upper limit of the reaction temperature is more preferably 110 ° C. or lower.
Moreover, since this reaction is an exothermic reaction, it is preferable to react by dropping (meth) acrylic acid with respect to (X) in order to prevent the temperature from rising. The dropping speed is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 to 1000 ml / min. The reaction time is not particularly limited, but is preferably 1 to 6 hours after the completion of dropping. Moreover, reaction time can also be shortened by making it react in presence of a Lewis acid.

反応後、蒸留精製を行なうが、蒸留精製は過剰の(メタ)アクリル酸を除去してから行なうのが好ましい。(メタ)アクリル酸の除去方法は、特に限定されないが、減圧除去してもよいし、炭酸カリウム水溶液、炭酸水素カリウム水溶液、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、または水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液で洗浄してもよい。(メタ)アクリル酸を除去せずに蒸留した場合には、生成物が分解して(メタ)アクリル酸が生成し、精製物に混入する傾向にある。
蒸留方法は、特に制限されないが、蒸留中の分解の点から薄膜蒸留が好ましい。
After the reaction, distillation purification is performed. The distillation purification is preferably performed after removing excess (meth) acrylic acid. Although the removal method of (meth) acrylic acid is not particularly limited, it may be removed under reduced pressure, or an aqueous potassium carbonate solution, an aqueous potassium hydrogen carbonate solution, an aqueous sodium carbonate solution, an aqueous sodium hydrogen carbonate solution, an aqueous sodium hydroxide solution, or potassium hydroxide. You may wash | clean with alkaline solutions, such as aqueous solution. When distillation is performed without removing (meth) acrylic acid, the product is decomposed to produce (meth) acrylic acid, which tends to be mixed into the purified product.
The distillation method is not particularly limited, but thin film distillation is preferred from the viewpoint of decomposition during distillation.

次に本発明の重合体について説明する。
本発明の重合体は、下記式(2)で表される構成単位を含有する。この重合体は、前述の式(1)で表される多官能(メタ)アクリル酸エステルを含有する単量体を重合することによって得ることができる。
Next, the polymer of the present invention will be described.
The polymer of this invention contains the structural unit represented by following formula (2). This polymer can be obtained by polymerizing a monomer containing a polyfunctional (meth) acrylic acid ester represented by the above formula (1).

式(2)中、R,R,R、A、m、およびnは、式(1)と同義であり、かつ、−O−A−(O)−の構造中にアセタール構造を有さない。 In formula (2), R 1 , R 2 , R 3 , A, m, and n are as defined in formula (1), and an acetal structure in the structure of —O—A— (O) m — Does not have.

がメチル基の場合には、Rが水素原子の場合に比べて酸分解性が向上する傾向があるので、レジスト用途に使用する場合は、ラインエッジラフネスが小さくなる傾向や、ディフェクトが少なくなる傾向にある。一方、Rが水素原子の場合には、Rがメチル基の場合に比べて重合体の熱安定性や保存安定性が優れる傾向にある。
また、本発明の重合体の分子量分散が小さくなる点から、nは1が好ましい。
When R 3 is a methyl group, the acid decomposability tends to be improved compared to when R 3 is a hydrogen atom. Therefore, when used in resist applications, the line edge roughness tends to be smaller and defects are not improved. It tends to decrease. On the other hand, when R 3 is a hydrogen atom, the thermal stability and storage stability of the polymer tend to be superior to those when R 3 is a methyl group.
Further, n is preferably 1 from the viewpoint of reducing the molecular weight dispersion of the polymer of the present invention.

式(2)で表される構成単位を有する重合体は、酸の作用により分解することでアルカリ現像液等に可溶化する。従来のレジスト用重合体は、側鎖の酸脱離性の脱離基が脱離してカルボキシル基が生成することにより、アルカリ現像液へ可溶化していた。これに対し、本発明の重合体は、酸によりアセタール結合の分解によりカルボキシル基が生成するだけでなく、分解によって主鎖と主鎖との間の架橋部分が切れるため、分解後は著しく分子量が減少するため、アルカリ現像液への溶解性が従来のものより顕著に増大するものである。そのため、このような重合体はラインエッジラフネスの小さいレジストとして好適に使用できる。
また、本発明の酸分解性の結合はアセタール構造であるため、三級エステル構造の酸分解性の結合に比べて、より分解性が高く、ラインエッジラフネスが小さくなる傾向にある。
The polymer having the structural unit represented by the formula (2) is solubilized in an alkali developer or the like by being decomposed by the action of an acid. Conventional resist polymers have been solubilized in an alkaline developer by the removal of side-chain acid-eliminable leaving groups to form carboxyl groups. In contrast, the polymer of the present invention not only generates a carboxyl group by the decomposition of an acetal bond by an acid, but also breaks the cross-linked portion between the main chain and the main chain by the decomposition, so that the molecular weight is remarkably reduced after the decomposition. Therefore, the solubility in an alkaline developer is remarkably increased as compared with the conventional one. Therefore, such a polymer can be suitably used as a resist having a small line edge roughness.
In addition, since the acid-decomposable bond of the present invention has an acetal structure, it tends to have higher decomposability and lower line edge roughness than an acid-decomposable bond having a tertiary ester structure.

前記式(2)で表される構成単位の含有量は、特に制限されないが、重合体の構成単位中0.5〜30モル%の範囲が好ましい。前記式(2)で表される構成単位の含有量が0.5モル%以上の場合に、ラインエッジラフネスが小さく、ディフェクトが少なくなる傾向にあり、また、この含有量が30モル%以下の場合に、ディフェクトが少なく、有機溶媒への溶解性が良好になる傾向にある。この含有量の下限値は3モル%以上がより好ましく、5モル%以上が特に好ましい。また、この含有量の上限値は20モル%以下がより好ましく、15モル%以下が特に好ましい。   The content of the structural unit represented by the formula (2) is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.5 to 30 mol% in the structural units of the polymer. When the content of the structural unit represented by the formula (2) is 0.5 mol% or more, the line edge roughness tends to be small and defects tend to decrease, and the content is 30 mol% or less. In some cases, there are few defects and the solubility in an organic solvent tends to be good. The lower limit of this content is more preferably 3 mol% or more, and particularly preferably 5 mol% or more. Further, the upper limit of the content is more preferably 20 mol% or less, and particularly preferably 15 mol% or less.

本発明の重合体は、前記式(2)で表される構成単位を含有するものであるが、レジスト用重合体として用いる場合には、さらに酸脱離性基を含む構成単位を含有することが好ましい。
本発明の酸脱離性基を含む構成単位とは、重合体中の側鎖に酸脱離性基を含んでいる構成単位をいう。
ここで酸脱離性基とは、酸の作用によって脱離する構造を有する基であり、酸脱離性基を含む構成単位は、酸により分解してアルカリ可溶性基と酸脱離性基由来の残基となる。
The polymer of the present invention contains the structural unit represented by the formula (2), but when used as a resist polymer, it further contains a structural unit containing an acid leaving group. Is preferred.
The structural unit containing an acid leaving group of the present invention refers to a structural unit containing an acid leaving group in a side chain in a polymer.
Here, the acid leaving group is a group having a structure that is eliminated by the action of an acid, and the structural unit containing the acid leaving group is derived from an alkali-soluble group and an acid leaving group by being decomposed by an acid. It becomes the residue.

酸脱離性基としては、特に制限されないが、t−ブチル基、メチルシクロペンチル基、エチルシクロペンチル基、メチルアダマンチル基、エチルアダマンチル、基メチルシクロヘキシル基、エチルシクロヘキシル基、メチルオキシメチル基、シクロペンチルオキシメチル基、シクロヘイシルオキシメチル基、1−アダマンチルオキシメチル基、2−アダマンチルオキシメチル基等が挙げられる。中でも、メチルアダマンチル基、エチルシクロヘキシル基、シクロペンチルオキシメチル基が好ましい。
酸脱離性基を有する構成単位を重合体に導入するためには、酸脱離性基を有する単量体を前記式(1)で表される多官能(メタ)アクリル酸エステルと共重合することによって得ることができる。酸脱離性基を有する単量体としては、特に制限されないが、例えば、下記式(3)で表される単量体が挙げられる。
The acid leaving group is not particularly limited, but t-butyl group, methylcyclopentyl group, ethylcyclopentyl group, methyladamantyl group, ethyladamantyl, group methylcyclohexyl group, ethylcyclohexyl group, methyloxymethyl group, cyclopentyloxymethyl. Group, cyclohaesyloxymethyl group, 1-adamantyloxymethyl group, 2-adamantyloxymethyl group and the like. Of these, a methyladamantyl group, an ethylcyclohexyl group, and a cyclopentyloxymethyl group are preferable.
In order to introduce a structural unit having an acid leaving group into a polymer, a monomer having an acid leaving group is copolymerized with a polyfunctional (meth) acrylic acid ester represented by the above formula (1). Can be obtained. Although it does not restrict | limit especially as a monomer which has an acid leaving group, For example, the monomer represented by following formula (3) is mentioned.

(式(3)中、Rは水素原子またはメチル基を表す。また、Zは酸脱離性基を表す。) (In the formula (3), R represents a hydrogen atom or a methyl group, and Z represents an acid leaving group.)

式(3)で表される単量体としては、特に制限されないが、例えば、下記式(3−1)〜(3−92)で表される単量体が挙げられる。なお、下記式(3−1)〜(3−92)のRまたはR’は、水素原子またはメチル基を示す。   Although it does not restrict | limit especially as a monomer represented by Formula (3), For example, the monomer represented by following formula (3-1)-(3-92) is mentioned. In the following formulas (3-1) to (3-92), R or R ′ represents a hydrogen atom or a methyl group.

式(3)で表される酸脱離性基を有する単量体の中では、上記式(3−1)で表される単量体、上記式(3−2)で表される単量体、上記式(3−5)で表される単量体、上記式(3−23)で表される単量体、上記式(3−24)〜(3−29)で表される単量体、上記式(3−32)であらわされる単量体、上記式(3−37)で表される単量体、上記式(3−42)〜(3−45)で表される単量体、上記式(3−57)〜(3−58)で表される単量体が、高い感度および高い解像度が得られる点から好ましい。
酸脱離性基を有する単量体としては、前記式(3)で表される単量体のほかにも、下記式(5−101)〜(5−112)で表される単量体、下記式(5−201)〜(5−214)で表される単量体、下記式(5−301)〜(5−313)で表される単量体が挙げられる。なお、式(5−101)〜(5−112)、式(5−201)〜(5−214)、下記式(5−301)〜(5−313)で表される単量体中、Rは水素原子またはメチル基を表す。
Among the monomers having an acid leaving group represented by the formula (3), the monomer represented by the above formula (3-1), the single monomer represented by the above formula (3-2) Body, monomer represented by the above formula (3-5), monomer represented by the above formula (3-23), single unit represented by the above formulas (3-24) to (3-29) A monomer represented by the above formula (3-32), a monomer represented by the above formula (3-37), and a single monomer represented by the above formulas (3-42) to (3-45). The monomer and the monomer represented by the above formulas (3-57) to (3-58) are preferable in that high sensitivity and high resolution can be obtained.
As the monomer having an acid leaving group, in addition to the monomer represented by the formula (3), monomers represented by the following formulas (5-101) to (5-112) , Monomers represented by the following formulas (5-201) to (5-214), and monomers represented by the following formulas (5-301) to (5-313). In the monomers represented by the formulas (5-101) to (5-112), formulas (5-201) to (5-214), and the following formulas (5-301) to (5-313), R represents a hydrogen atom or a methyl group.

これらの酸脱離性基を有する構成単位の中では、レジストに必要とされるドライエッチング耐性が高い点では、脂環式骨格を有する構成単位、すなわち酸分解性基を有する脂環式骨格を有する構成単位が好ましい。脂環式骨格とは、環状の炭化水素基を1個以上有する構造を有する骨格である。このような構成単位は、通常、環状の炭化水素基が酸の作用により分解する。
酸脱離性基を有する単量体は、1種または2種以上を必要に応じて使用することができる。
Among these structural units having an acid-eliminable group, a structural unit having an alicyclic skeleton, that is, an alicyclic skeleton having an acid-decomposable group, is required in terms of high dry etching resistance required for a resist. The structural unit it has is preferable. An alicyclic skeleton is a skeleton having a structure having one or more cyclic hydrocarbon groups. In such a structural unit, a cyclic hydrocarbon group is usually decomposed by the action of an acid.
The monomer which has an acid leaving group can be used 1 type, or 2 or more types as needed.

酸脱離性基を有する構成単位の含有量は、特に制限されないが、重合体の構成単位中10〜60モル%の範囲が好ましい。酸脱離性基を有する構成単位の含有量が10モル%以上の場合に、感度・解像性が向上する傾向にあり、また、この含有量が60モル%以下の場合に、解像性が向上する傾向にある。この含有量の下限値は20モル%以上がより好ましく、30モル%以上が特に好ましい。また、この含有量の上限値は55モル%以下がより好ましく、50モル%以下が特に好ましい。   The content of the structural unit having an acid leaving group is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 to 60 mol% in the structural unit of the polymer. When the content of the structural unit having an acid leaving group is 10 mol% or more, the sensitivity and resolution tend to be improved. When the content is 60 mol% or less, the resolution is improved. Tend to improve. The lower limit of this content is more preferably 20 mol% or more, and particularly preferably 30 mol% or more. Further, the upper limit of the content is more preferably 55 mol% or less, and particularly preferably 50 mol% or less.

本発明の重合体は、酸脱離性基を有する構成単位以外にも、必要に応じて他の構成単位を含有させてもよい。
例えば、本発明の重合体に、基板との密着性等を付与させるために、ラクトン骨格を有する構成単位を含有させることも可能である。
ラクトン骨格を有する構成単位が酸により分解する保護基を有している場合、より優れた感度を有する傾向にある。また、ラクトン骨格を有する構成単位が高い炭素密度、つまり構成単位中の全原子数に対する炭素原子数の割合が高い場合、より優れたドライエッチング耐性を有する傾向にある。
In addition to the structural unit having an acid leaving group, the polymer of the present invention may contain other structural unit as necessary.
For example, the polymer of the present invention can contain a structural unit having a lactone skeleton in order to impart adhesion to the substrate.
When the structural unit having a lactone skeleton has a protecting group that is decomposed by an acid, it tends to have better sensitivity. In addition, when the structural unit having a lactone skeleton has a high carbon density, that is, when the ratio of the number of carbon atoms to the total number of atoms in the structural unit is high, it tends to have better dry etching resistance.

ラクトン骨格を有する構成単位を重合体に導入するためには、ラクトン骨格を有する単量体を共重合すればよい。ラクトン骨格を有する単量体は、1種または2種以上を必要に応じて使用することができる。
ラクトン骨格を有する単量体としては、特に制限されないが、例えば、δ−バレロラクトン環を有する(メタ)アクリル酸誘導体、γ−ブチロラクトン環を有する(メタ)アクリル酸誘導体、多環式ラクトンを有する(メタ)アクリル酸誘導体、2−メチレン−4−ブタノリド、またはこれらの化合物のラクトン環上に置換基を有する誘導体が挙げられる。
ラクトン骨格を有する単量体として、具体的には、下記式(10−1)〜(10−34)、下記式(10−101)〜(10−120)、下記式(10−301)〜(10−304)で表される単量体が挙げられる。式(10−1)〜(10−34)中、Rは水素原子またはメチル基を表す。
In order to introduce a structural unit having a lactone skeleton into a polymer, a monomer having a lactone skeleton may be copolymerized. One or more monomers having a lactone skeleton can be used as necessary.
The monomer having a lactone skeleton is not particularly limited. For example, the monomer has a (meth) acrylic acid derivative having a δ-valerolactone ring, a (meth) acrylic acid derivative having a γ-butyrolactone ring, and a polycyclic lactone. Examples thereof include (meth) acrylic acid derivatives, 2-methylene-4-butanolide, and derivatives having a substituent on the lactone ring of these compounds.
Specific examples of the monomer having a lactone skeleton include the following formulas (10-1) to (10-34), the following formulas (10-101) to (10-120), and the following formulas (10-301) to And a monomer represented by (10-304). In formulas (10-1) to (10-34), R represents a hydrogen atom or a methyl group.

これらのラクトン骨格を有する単量体の中では、感度の点から、上記式(10−1)で表される単量体、上記式(10−2)で表される単量体、上記式(10−34)で表される単量体、またはこれらの光学異性体が好ましい。
また、ドライエッチング耐性の点からは、上記式(10−6)で表される単量体、上記式(10−10)で表される単量体、上記式(10−14)で表される単量体、上記式(10−18)で表される単量体、上記式(10−21)で表される単量体、またはこれらの幾何異性体もしくは光学異性体が好ましい。
また、レジスト溶媒への溶解性の点からは、上記式(10−7)で表される単量体、上記式(10−11)で表される単量体、上記式(10−15)で表される単量体、上記式(10−19)で表される単量体、上記式(10−25)〜(10−33)で表される単量体、またはこれらの幾何異性体もしくは光学異性体が好ましい。
また、ラインエッジラフネス、ディフェクト、およびマイクロゲルの点からは、前記式(10−1)、(10−2)、またはこれらの光学異性体が特に好ましい。
Among these monomers having a lactone skeleton, from the viewpoint of sensitivity, the monomer represented by the above formula (10-1), the monomer represented by the above formula (10-2), and the above formula The monomer represented by (10-34) or an optical isomer thereof is preferable.
From the viewpoint of dry etching resistance, the monomer represented by the above formula (10-6), the monomer represented by the above formula (10-10), and the above formula (10-14). The monomer represented by the above formula (10-18), the monomer represented by the above formula (10-21), or a geometric isomer or optical isomer thereof is preferable.
From the viewpoint of solubility in a resist solvent, the monomer represented by the above formula (10-7), the monomer represented by the above formula (10-11), and the above formula (10-15) A monomer represented by the above formula (10-19), a monomer represented by the above formulas (10-25) to (10-33), or a geometric isomer thereof. Or an optical isomer is preferable.
Further, from the viewpoint of line edge roughness, defect, and microgel, the above formulas (10-1), (10-2), or optical isomers thereof are particularly preferable.

ラクトン骨格を有する構成単位の含有量は、特に制限されないが、重合体の構成単位中5〜50モル%の範囲が好ましい。ラクトン骨格を有する構成単位の含有量が5モル%以上の場合に、基盤との密着性が良好になる傾向にあり、また、この含有量が50モル%以下の場合に、ディフェクトが少なくなる傾向にある。この含有量の下限値は15モル%以上がより好ましく、30モル%以上が特に好ましい。また、この含有量の上限値は45モル%以下がより好ましく、40モル%以下が特に好ましい。   The content of the structural unit having a lactone skeleton is not particularly limited, but is preferably in the range of 5 to 50 mol% in the structural units of the polymer. When the content of the structural unit having a lactone skeleton is 5 mol% or more, the adhesion to the substrate tends to be good, and when this content is 50 mol% or less, defects tend to decrease. It is in. The lower limit of the content is more preferably 15 mol% or more, and particularly preferably 30 mol% or more. Further, the upper limit of the content is more preferably 45 mol% or less, and particularly preferably 40 mol% or less.

本発明の重合体は、さらに、上記以外の構成単位を含有していてもよい。例えば、酸分解性基を有しない脂環式骨格を有する構成単位(以下、脂環式骨格を有する構成単位という。)を含有することができる。
脂環式骨格を有する構成単位を重合体に導入するためには、脂環式骨格を有する単量体を共重合すればよい。脂環式骨格を有する単量体は、1種または2種以上を必要に応じて使用することができる。
脂環式骨格を有する単量体として、具体的には下記式(13−1)〜(13−122)、下記式(14−101)〜(14−131)で表される単量体が挙げられる。式(13−1)〜(13−122)中、Rは水素原子またはメチル基を表す。
The polymer of the present invention may further contain structural units other than those described above. For example, a structural unit having an alicyclic skeleton having no acid-decomposable group (hereinafter referred to as a structural unit having an alicyclic skeleton) can be contained.
In order to introduce a structural unit having an alicyclic skeleton into a polymer, a monomer having an alicyclic skeleton may be copolymerized. One or more monomers having an alicyclic skeleton can be used as necessary.
Specific examples of the monomer having an alicyclic skeleton include monomers represented by the following formulas (13-1) to (13-122) and the following formulas (14-101) to (14-131). Can be mentioned. In formulas (13-1) to (13-122), R represents a hydrogen atom or a methyl group.

脂環式骨格を有する構成単位を含有する重合体は、ドライエッチング耐性に優れる傾向にある。さらにはこれらの構成単位が、水酸基、シアノ基、または−C(CF3)2−OH基を有している場合、より優れたレジストパターン形状が得られる傾向にある。
これら脂環式骨格を有する単量体の中では、レジストパターン形状が良好な点から、上記式(13−1)で表される単量体、上記式(13−3)〜(13−5)で表される単量体、上記式(13−32)〜(13−34)で表される単量体、上記式(13−36)〜(13−39)で表される単量体、上記式(13−43)で表される単量体、上記式(13−58)〜(13−61)で表される単量体、またはこれらの幾何異性体もしくは光学異性体が好ましい。
A polymer containing a structural unit having an alicyclic skeleton tends to be excellent in dry etching resistance. Furthermore, when these structural units have a hydroxyl group, a cyano group, or a —C (CF 3 ) 2 —OH group, a more excellent resist pattern shape tends to be obtained.
Among these monomers having an alicyclic skeleton, the monomer represented by the above formula (13-1), the above formulas (13-3) to (13-5), from the viewpoint of good resist pattern shape. ), Monomers represented by the above formulas (13-32) to (13-34), monomers represented by the above formulas (13-36) to (13-39) A monomer represented by the above formula (13-43), a monomer represented by the above formulas (13-58) to (13-61), or a geometric isomer or optical isomer thereof is preferable.

また、レジスト溶媒への溶解性が良好な点から、上記式(13−6)で表される単量体、上記式(13−8)〜(13−10)で表される単量体、上記式(13−31)で表される単量体、上記式(13−35)で表される単量体、上記式(13−40)で表される単量体、上記式(13−44)で表される単量体、上記式(13−55)〜(13−57)で表される単量体、上記式(13−62)〜(13−65)で表される単量体、またはこれらの幾何異性体もしくはこれらの光学異性体が好ましい。
また、ドライエッチング耐性が高い点から、上記式(13−118)〜(13−122)で表される単量体、またはこれらの幾何異性体もしくは光学異性体がより好ましい。
また、ラインエッジラフネス、マイクロゲル、およびディフェクトが少ない点で式(13−1)で表される単量体またはこの幾何異性体もしくは光学異性体が、特に好ましい。
Further, from the viewpoint of good solubility in a resist solvent, a monomer represented by the above formula (13-6), a monomer represented by the above formulas (13-8) to (13-10), The monomer represented by the above formula (13-31), the monomer represented by the above formula (13-35), the monomer represented by the above formula (13-40), the above formula (13- 44), monomers represented by the above formulas (13-55) to (13-57), monomers represented by the above formulas (13-62) to (13-65) Or geometric isomers or optical isomers thereof.
Further, from the viewpoint of high dry etching resistance, monomers represented by the above formulas (13-118) to (13-122), or geometrical isomers or optical isomers thereof are more preferable.
Further, the monomer represented by the formula (13-1) or a geometric isomer or optical isomer thereof is particularly preferable in that the line edge roughness, the microgel, and the number of defects are small.

脂環式骨格を有する構成単位の含有量は、特に制限されないが、重合体の構成単位中5〜40モル%の範囲が好ましい。脂環式骨格を有する構成単位の含有量が5モル%以上の場合に、レジストパターン形状が良好となる傾向にあり、また、この含有量が40モル%以下の場合に、マイクロゲル、ディフェクトが少ない傾向にある。この含有量の下限値は10モル%以上がより好ましく、15モル%以上が特に好ましい。また、この含有量の上限値は35モル%以下がより好ましく、30モル%以下が特に好ましい。   The content of the structural unit having an alicyclic skeleton is not particularly limited, but is preferably in the range of 5 to 40 mol% in the structural units of the polymer. When the content of the structural unit having an alicyclic skeleton is 5 mol% or more, the resist pattern shape tends to be good, and when the content is 40 mol% or less, the microgel and the defect are It tends to be less. The lower limit of the content is more preferably 10 mol% or more, and particularly preferably 15 mol% or more. Further, the upper limit of the content is more preferably 35 mol% or less, and particularly preferably 30 mol% or less.

さらに、本発明の重合体は、例えば、酸分解性基を有しない、芳香族環を有する構成単位(以下、芳香族環を有する構成単位という。)を含有することができる。
芳香族環を有する構成単位を含有する重合体は、ドライエッチング耐性に優れる傾向にある。さらには、これらの構成単位が水酸基、シアノ基または−C(CF3)2−OH基を有している場合、より優れたレジストパターン形状が得られる傾向にある。
芳香族環を有する構成単位を重合体に導入するためには、芳香族環を有する単量体を共重合すればよい。芳香族環を有する単量体は、1種または2種以上を必要に応じて使用することができる。
芳香族環を有する単量体の具体例として、例えば、下記式(15−201)〜(15−211)、下記式(16−301)〜(16−316)で表される単量体が挙げられる。式(15−201)〜(15−211)、式(16−301)〜(16−316)中、Rは水素原子またはメチル基を表す。
Furthermore, the polymer of the present invention can contain, for example, a structural unit having an aromatic ring that does not have an acid-decomposable group (hereinafter referred to as a structural unit having an aromatic ring).
A polymer containing a structural unit having an aromatic ring tends to be excellent in dry etching resistance. Furthermore, when these structural units have a hydroxyl group, a cyano group, or a —C (CF 3 ) 2 —OH group, a better resist pattern shape tends to be obtained.
In order to introduce a structural unit having an aromatic ring into the polymer, a monomer having an aromatic ring may be copolymerized. The monomer which has an aromatic ring can use 1 type (s) or 2 or more types as needed.
Specific examples of the monomer having an aromatic ring include monomers represented by the following formulas (15-201) to (15-211) and the following formulas (16-301) to (16-316). Can be mentioned. In formulas (15-201) to (15-211) and formulas (16-301) to (16-316), R represents a hydrogen atom or a methyl group.

芳香族環を有する構成単位の含有量は、特に制限されないが、重合体の構成単位中5〜40モル%の範囲が好ましい。芳香族環を有する構成単位の含有量が5モル%以上の場合に、エッチング耐性が優れる傾向にあり、また、この含有量が40モル%以下の場合に、ディフェクトが少なくなる傾向にある。この含有量の下限値は10モル%以上がより好ましく、20モル%以上が特に好ましい。また、この含有量の上限値は35モル%以下がより好ましく、30モル%以下が特に好ましい。   Although content of the structural unit which has an aromatic ring is not restrict | limited in particular, The range of 5-40 mol% in the structural unit of a polymer is preferable. When the content of the structural unit having an aromatic ring is 5 mol% or more, the etching resistance tends to be excellent, and when this content is 40 mol% or less, the defect tends to be reduced. The lower limit of the content is more preferably 10 mol% or more, and particularly preferably 20 mol% or more. Further, the upper limit of the content is more preferably 35 mol% or less, and particularly preferably 30 mol% or less.

さらに、本発明の重合体は、例えば、酸分解性基を有せず、脂環式骨格を有しない、カルボン酸または無水カルボン酸を有する構成単位(以下、カルボン酸を有する構成単位という。)を含有することができる。カルボン酸を有する構成単位を含有する重合体は、アルカリ現像液への溶解性が良好となる傾向にある。
カルボン酸を有する構成単位を重合体に導入するためには、不飽和カルボン酸または不飽和カルボン酸無水物を共重合すればよい。不飽和カルボン酸または不飽和カルボン酸無水物は、1種または2種以上を必要に応じて使用することができる。
不飽和カルボン酸または不飽和カルボン酸無水物の具体例として、下記式(17−1)〜(17−6)で表される構成単位が挙げられる。式(17−1)〜(17−6)中、Rは水素原子またはメチル基を表す。
Furthermore, the polymer of the present invention has, for example, a structural unit having a carboxylic acid or a carboxylic anhydride that does not have an acid-decomposable group and does not have an alicyclic skeleton (hereinafter referred to as a structural unit having a carboxylic acid). Can be contained. A polymer containing a structural unit having a carboxylic acid tends to have good solubility in an alkaline developer.
In order to introduce a structural unit having a carboxylic acid into the polymer, an unsaturated carboxylic acid or an unsaturated carboxylic acid anhydride may be copolymerized. One or more unsaturated carboxylic acids or unsaturated carboxylic anhydrides can be used as necessary.
Specific examples of the unsaturated carboxylic acid or unsaturated carboxylic acid anhydride include structural units represented by the following formulas (17-1) to (17-6). In formulas (17-1) to (17-6), R represents a hydrogen atom or a methyl group.

カルボン酸を有する構成単位の含有量は、特に制限されないが、重合体の構成単位中0.01〜5モル%の範囲が好ましい。カルボン酸を有する構成単位の含有量が0.01モル%以上の場合に、アルカリ現像液への溶解が良好となり、ラインエッジラフネスが小さい傾向にあり、また、この含有量が5モル%以下の場合に、エッチング耐性に優れる傾向にある。この含有量の下限値は0.1モル%以上がより好ましく、0.3モル%以上が特に好ましい。また、この含有量の上限値は2モル%以下がより好ましく、1モル%以下が特に好ましい。   Although content of the structural unit which has carboxylic acid is not restrict | limited in particular, the range of 0.01-5 mol% in the structural unit of a polymer is preferable. When the content of the structural unit having a carboxylic acid is 0.01 mol% or more, the dissolution in an alkali developer tends to be good, and the line edge roughness tends to be small, and the content is 5 mol% or less. In some cases, the etching resistance tends to be excellent. The lower limit of this content is more preferably 0.1 mol% or more, and particularly preferably 0.3 mol% or more. Further, the upper limit of this content is more preferably 2 mol% or less, and particularly preferably 1 mol% or less.

また、前述した単量体以外にも、必要に応じて、他の共重合可能な単量体を共重合させることもできる。例えば、下記式(18−1)〜(18−5)で表される単量体が挙げられる。これらの単量体は、1種または2種以上を必要に応じて使用することができる。   In addition to the above-described monomers, other copolymerizable monomers can be copolymerized as necessary. Examples thereof include monomers represented by the following formulas (18-1) to (18-5). These monomers can be used alone or in combination of two or more.

さらに、上記の単量体以外にも、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸n−プロポキシエチル、(メタ)アクリル酸iso−プロポキシエチル、(メタ)アクリル酸n−ブトキシエチル、(メタ)アクリル酸iso−ブトキシエチル、(メタ)アクリル酸tert−ブトキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシ−n−プロピル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシ−n−ブチル、(メタ)アクリル酸2−エトキシエチル、(メタ)アクリル酸1−エトキシエチル、(メタ)アクリル酸2,2,2−トリフルオロエチル、(メタ)アクリル酸2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル、(メタ)アクリル酸2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸メチル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸エチル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸2−エチルヘキシル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸n−プロピル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸iso−プロピル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸n−ブチル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸iso−ブチル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸tert−ブチル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸メトキシメチル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸エトキシエチル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸n−プロポキシエチル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸iso−プロポキシエチル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸n−ブトキシエチル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸iso−ブトキシエチル、α−(トリ)フルオロメチルアクリル酸tert−ブトキシエチル等の直鎖または分岐構造を持つ(メタ)アクリル酸エステル等を共重合することもできる。これらの単量体は、1種または2種以上を必要に応じて使用することができる。   In addition to the above monomers, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid Isopropyl, butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, n-propoxyethyl (meth) acrylate, iso-propoxyethyl (meth) acrylate, n-butoxyethyl (meth) acrylate, (meth) acryl Iso-butoxyethyl acid, tert-butoxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxy-n-propyl (meth) acrylate, ( (Meth) acrylic acid 4-hydroxy-n-butyl, (meth) acrylic acid 2-ethoxyethyl , (Meth) acrylic acid 1-ethoxyethyl, (meth) acrylic acid 2,2,2-trifluoroethyl, (meth) acrylic acid 2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl, (meth) acrylic Acid 2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl, methyl α- (tri) fluoromethyl acrylate, ethyl α- (tri) fluoromethyl acrylate, α- (tri) fluoromethyl acrylic acid 2 -Ethylhexyl, n-propyl α- (tri) fluoromethyl acrylate, iso-propyl α- (tri) fluoromethyl acrylate, n-butyl α- (tri) fluoromethyl acrylate, α- (tri) fluoromethyl acryl Iso-butyl acid, tert-butyl α- (tri) fluoromethyl acrylate, methoxymethyl α- (tri) fluoromethyl acrylate, α- (to R) Ethoxyethyl fluoromethyl acrylate, n-propoxyethyl α- (tri) fluoromethyl acrylate, iso-propoxyethyl α- (tri) fluoromethyl acrylate, n-butoxyethyl α- (tri) fluoromethyl acrylate , (Meth) acrylic acid esters having a linear or branched structure, such as iso-butoxyethyl α- (tri) fluoromethyl acrylate, tert-butoxyethyl α- (tri) fluoromethyl acrylate, etc. it can. These monomers can be used alone or in combination of two or more.

本発明の重合体の質量平均分子量(Mw)は、特に限定されないが、ドライエッチング耐性およびレジスト形状の点から、1,000以上であることが好ましく、2,000以上であることがより好ましく、4,000以上であることが特に好ましい。また、本発明の重合体の質量平均分子量は、レジスト溶液に対する溶解性および解像度の点から、100,000以下であることが好ましく、50,000以下であることがより好ましく、30,000以下であることが特に好ましい。   The mass average molecular weight (Mw) of the polymer of the present invention is not particularly limited, but is preferably 1,000 or more, more preferably 2,000 or more, from the viewpoint of dry etching resistance and resist shape. It is especially preferable that it is 4,000 or more. Further, the mass average molecular weight of the polymer of the present invention is preferably 100,000 or less, more preferably 50,000 or less, and more preferably 30,000 or less, from the viewpoints of solubility in a resist solution and resolution. It is particularly preferred.

なお、ここでいう質量平均分子量とは、以下の条件で測定したものである。
装置:東ソー製ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)装置HLC−8220
分離カラム:昭和電工社製、Shodex GPC K−805L(商品名)を3本直列にしたもの
溶剤:テトラヒドロフラン(THF)
流量:1.0mL/分
検出器:示差屈折計
測定温度:40℃
注入量:0.1mL
標準ポリマー:ポリスチレン
試料溶液:約20mgの重合体を5mLのTHFに溶解し、0.5μmメンブランフィルターで濾過して試料溶液を調製した。
In addition, the mass average molecular weight here is measured under the following conditions.
Apparatus: Tosoh gel permeation chromatography (GPC) apparatus HLC-8220
Separation column: manufactured by Showa Denko KK, Shodex GPC K-805L (trade name) in series 3 Solvent: tetrahydrofuran (THF)
Flow rate: 1.0 mL / min Detector: Differential refractometer Measurement temperature: 40 ° C
Injection volume: 0.1 mL
Standard polymer: Polystyrene sample solution: About 20 mg of the polymer was dissolved in 5 mL of THF, and filtered through a 0.5 μm membrane filter to prepare a sample solution.

次に、本発明の重合体の製造方法について説明する。
本発明の重合体の製造方法は、特に制限されないが、重合開始剤の存在下で、単量体組成物をラジカル重合して得られるものが好ましい。ラジカル重合によって重合させることにより低コストで製造できる。また、得られる重合体は異物が少なく、透明性の高い重合体が得られる傾向にある。
ラジカル重合では、まず熱等によって重合開始剤が分解してラジカル体が生じ、このラジカル体を起点として単量体の連鎖重合が進行する。
Next, the manufacturing method of the polymer of this invention is demonstrated.
The method for producing the polymer of the present invention is not particularly limited, but is preferably obtained by radical polymerization of the monomer composition in the presence of a polymerization initiator. It can manufacture at low cost by polymerizing by radical polymerization. Moreover, the polymer obtained has few foreign substances and tends to obtain a highly transparent polymer.
In radical polymerization, first, a polymerization initiator is decomposed by heat or the like to generate a radical, and monomer chain polymerization proceeds from this radical as a starting point.

本発明の重合体の製造に用いられる重合開始剤としては、熱により効率的にラジカルを発生するものが好ましい。このような重合開始剤としては、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]等のアゾ化合物;2,5−ジメチル−2,5−ビス(tert−ブチルパーオキシ)ヘキサン等の有機過酸化物などが挙げられる。   As the polymerization initiator used in the production of the polymer of the present invention, those that generate radicals efficiently by heat are preferable. Examples of such a polymerization initiator include 2,2′-azobisisobutyronitrile, dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate, 2,2′-azobis [2- (2-imidazoline- Azo compounds such as 2-yl) propane; and organic peroxides such as 2,5-dimethyl-2,5-bis (tert-butylperoxy) hexane.

また、本発明の重合体を特にArFエキシマレーザー(波長:193nm)リソグラフィーにおいて使用されるレジスト用重合体として用いる場合には、得られるレジスト用重合体の光線透過率(波長193nmの光に対する透過率)をできるだけ低下させない点から、用いる重合開始剤としては、分子構造中に芳香環を有しないものが好ましい。さらに、重合時の安全性等を考慮すると、用いる重合開始剤としては、10時間半減期温度が60℃以上のものが好ましい。
重合開始剤の使用量は、特に限定されないが、重合体の収率を高くさせる点から、重合に使用する単量体全量に対して0.1モル%以上が好ましく、重合体の分子量分布を狭くさせる点から、重合に使用する単量体全量に対して30モル%以下が好ましい。重合開始剤の使用量は、0.3モル%以上がより好ましく、1モル%以上が特に好ましい。
In addition, when the polymer of the present invention is used as a resist polymer particularly used in ArF excimer laser (wavelength: 193 nm) lithography, the light transmittance of the resulting resist polymer (transmittance to light having a wavelength of 193 nm). ) Is not reduced as much as possible, and the polymerization initiator used preferably has no aromatic ring in the molecular structure. Furthermore, in consideration of safety during polymerization, the polymerization initiator used preferably has a 10-hour half-life temperature of 60 ° C. or higher.
Although the amount of the polymerization initiator used is not particularly limited, it is preferably 0.1 mol% or more based on the total amount of monomers used for the polymerization in order to increase the yield of the polymer, and the molecular weight distribution of the polymer is determined. From the point of narrowing, 30 mol% or less is preferable with respect to the total amount of monomers used for polymerization. The amount of the polymerization initiator used is more preferably 0.3 mol% or more, and particularly preferably 1 mol% or more.

本発明の重合体を製造する際には、連鎖移動剤を使用してもよい。
連鎖移動剤としては、特に制限されないが、本発明の重合体をArFエキシマレーザー(波長:193nm)リソグラフィーにおいて使用されるレジスト用重合体として用いる場合には、得られるレジスト用重合体の光線透過率(波長193nmの光に対する透過率)をできるだけ低下させない点から、芳香環を有しないものが好ましい。
好適な連鎖移動剤としては、例えば、1−ブタンチオール、2−ブタンチオール、1−オクタンチオール、1−デカンチオール、1−テトラデカンチオール、シクロヘキサンチオール、2−メチル−1−プロパンチオール、2−メルカプトエタノール、1−チオグリセロール、メルカプト酢酸などのチオールが好ましい。
In producing the polymer of the present invention, a chain transfer agent may be used.
The chain transfer agent is not particularly limited, but when the polymer of the present invention is used as a resist polymer used in ArF excimer laser (wavelength: 193 nm) lithography, the light transmittance of the resulting resist polymer. From the viewpoint of not reducing (transmittance with respect to light having a wavelength of 193 nm) as much as possible, those having no aromatic ring are preferable.
Suitable chain transfer agents include, for example, 1-butanethiol, 2-butanethiol, 1-octanethiol, 1-decanethiol, 1-tetradecanethiol, cyclohexanethiol, 2-methyl-1-propanethiol, 2-mercapto Thiols such as ethanol, 1-thioglycerol and mercaptoacetic acid are preferred.

ラジカル重合反応においては成長末端にラジカルを持つ重合体が生じるが、連鎖移動剤を使用すると、この成長末端のラジカルが連鎖移動剤の水素を引き抜き、成長末端が失活した重合体になる。一方、水素を引き抜かれた連鎖移動剤はラジカルを持った構造、すなわちラジカル体になり、このラジカル体が起点となって再び単量体が連鎖重合していく。2官能の連鎖移動剤を用いるとそれぞれの官能基から重合が進行するため、得られた重合体の主鎖には連鎖移動残基が取り込まれる。また、アニオン重合反応においても、重合終了時に連鎖移動剤を添加することにより、重合体に連鎖移動剤残基を取り込ませることが可能である。
連鎖移動剤の使用量は、特に限定されないが、重合に使用する単量体全量に対して0.001〜30モル%が好ましく、0.01〜2モル%がより好ましい。
In the radical polymerization reaction, a polymer having a radical at the growth end is generated. However, when a chain transfer agent is used, the radical at the growth end pulls out the hydrogen of the chain transfer agent, and the growth end becomes a deactivated polymer. On the other hand, the chain transfer agent from which hydrogen has been extracted becomes a structure having a radical, that is, a radical body, and the monomer is chain-polymerized again starting from this radical body. When a bifunctional chain transfer agent is used, polymerization proceeds from each functional group, and thus a chain transfer residue is incorporated into the main chain of the obtained polymer. In the anionic polymerization reaction, it is possible to incorporate a chain transfer agent residue into the polymer by adding a chain transfer agent at the end of the polymerization.
Although the usage-amount of a chain transfer agent is not specifically limited, 0.001-30 mol% is preferable with respect to the monomer whole quantity used for superposition | polymerization, and 0.01-2 mol% is more preferable.

本発明の重合体を製造する方法は、特に限定されないが、溶液重合法が好ましい。中でも、組成分布および/または分子量分布の狭い重合体が簡便に得られる点から、単量体(単量体のみであっても、単量体を有機溶剤に溶解させた溶液であってもよい)を重合容器中に滴下しながら重合を行なう方法(いわゆる滴下重合法)が好ましい。
滴下重合法における重合温度は、特に限定されないが、50〜150℃の範囲内であることが好ましい。
The method for producing the polymer of the present invention is not particularly limited, but a solution polymerization method is preferred. Among them, from the viewpoint that a polymer having a narrow composition distribution and / or molecular weight distribution can be easily obtained, a monomer (a monomer alone or a solution obtained by dissolving a monomer in an organic solvent may be used. ) Is preferably dropped into the polymerization vessel (so-called dropping polymerization method).
The polymerization temperature in the dropping polymerization method is not particularly limited, but is preferably in the range of 50 to 150 ° C.

滴下重合法において用いられる有機溶剤としては、特に制限されないが、用いる単量体、重合開始剤、得られる重合体、さらに連鎖移動剤を使用する場合はその連鎖移動剤のいずれをも溶解できる溶剤が好ましい。
このような有機溶媒としては、例えば、1,4−ジオキサン、イソプロピルアルコール、アセトン、テトラヒドロフラン(以下「THF」という。)、メチルエチルケトン(以下「MEK」という。)、メチルイソブチルケトン(以下「MIBK」という。)、γ−ブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(以下「PGMEA」という。)、乳酸エチルなどが挙げられる。
有機溶剤中に滴下する単量体溶液の単量体濃度は、特に限定されないが、5〜50質量%の範囲内であることが好ましい。
なお、重合容器に仕込む有機溶剤の量は特に限定されず、適宜決めればよい。通常は、重合に使用する単量体100質量部に対して30〜700質量部の範囲内で使用する。
Although it does not restrict | limit especially as an organic solvent used in the dropping polymerization method, The solvent which can melt | dissolve all of the chain transfer agent when using the monomer to be used, a polymerization initiator, the polymer obtained, and also a chain transfer agent. Is preferred.
Examples of such an organic solvent include 1,4-dioxane, isopropyl alcohol, acetone, tetrahydrofuran (hereinafter referred to as “THF”), methyl ethyl ketone (hereinafter referred to as “MEK”), and methyl isobutyl ketone (hereinafter referred to as “MIBK”). ), Γ-butyrolactone, propylene glycol monomethyl ether acetate (hereinafter referred to as “PGMEA”), ethyl lactate and the like.
The monomer concentration of the monomer solution dropped into the organic solvent is not particularly limited, but is preferably in the range of 5 to 50% by mass.
The amount of the organic solvent charged into the polymerization vessel is not particularly limited and may be determined as appropriate. Usually, it uses within the range of 30-700 mass parts with respect to 100 mass parts of monomers used for superposition | polymerization.

溶液重合等の方法によって製造された重合体溶液は、必要に応じて、1,4−ジオキサン、アセトン、THF、MEK、MIBK、γ−ブチロラクトン、PGMEA、乳酸エチル等の良溶媒で適当な溶液粘度に希釈した後、メタノール、水等の多量の貧溶媒中に滴下して重合体を析出させる。この工程は一般に再沈殿と呼ばれ、重合溶液中に残存する未反応の単量体や重合開始剤等を取り除くために非常に有効である。これらの未反応物は、そのまま残存しているとレジスト性能に悪影響を及ぼす可能性があるので、できるだけ取り除くことが好ましい。再沈殿工程は、場合により不要となることもある。
再沈殿工程の後、その析出物を濾別し、十分に乾燥して本発明の重合体を得ることができる。また、濾別した後、乾燥せずに湿粉のまま使用することもできる。
また、製造された重合体溶液はそのまま、または適当な溶剤で希釈してレジスト組成物として使うこともできる。その際、保存安定剤などの添加剤を適宜添加してもよい。
The polymer solution produced by a method such as solution polymerization can be prepared with a good solvent viscosity such as 1,4-dioxane, acetone, THF, MEK, MIBK, γ-butyrolactone, PGMEA, and ethyl lactate as necessary. Then, it is dropped into a large amount of poor solvent such as methanol or water to precipitate the polymer. This process is generally called reprecipitation and is very effective for removing unreacted monomers, polymerization initiators, and the like remaining in the polymerization solution. If these unreacted substances remain as they are, there is a possibility of adversely affecting the resist performance. Therefore, it is preferable to remove them as much as possible. The reprecipitation process may be unnecessary depending on circumstances.
After the reprecipitation step, the precipitate can be filtered and sufficiently dried to obtain the polymer of the present invention. Moreover, after filtering off, it can also be used with a wet powder, without drying.
Further, the produced polymer solution can be used as a resist composition as it is or after being diluted with an appropriate solvent. At that time, additives such as a storage stabilizer may be appropriately added.

次に、本発明のレジスト組成物について説明する。
本発明のレジスト組成物は、前述した本発明の重合体を溶剤に溶解したものである。本発明の重合体は、1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。なお、溶液重合等によって得られた重合体溶液から重合体を分離することなく、この重合体溶液をそのままレジスト組成物に使用すること、あるいはこの重合体溶液を適当な溶剤で希釈してレジスト組成物に使用することもできる。
本発明のレジスト組成物において、本発明の重合体を溶解させる溶剤は目的に応じて任意に選択されるが、溶剤の選択は樹脂の溶解性以外の理由、例えば、塗膜の均一性、外観あるいは安全性などからも制約を受けることがある。
Next, the resist composition of the present invention will be described.
The resist composition of the present invention is obtained by dissolving the above-described polymer of the present invention in a solvent. 1 type may be used for the polymer of this invention and it may use 2 or more types together. In addition, without separating the polymer from the polymer solution obtained by solution polymerization or the like, the polymer solution can be used as it is for the resist composition, or the polymer solution can be diluted with an appropriate solvent to form a resist composition. It can also be used for things.
In the resist composition of the present invention, the solvent for dissolving the polymer of the present invention is arbitrarily selected according to the purpose, but the selection of the solvent is for reasons other than the solubility of the resin, for example, the uniformity of the coating film, the appearance Or there may be restrictions from safety.

レジスト組成物に用いる溶剤としては、特に制限されないが、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、2−ペンタノン等の直鎖もしくは分岐鎖ケトン類;シクロペンタノン、シクロヘキサノン等の環状ケトン類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルアセテート類;エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;プロピレングリコールモノメチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類;エチレングリコールモノメチルエーテル等のエチレングリコールモノアルキルエーテル類;ジエチレングリコールジメチルエーテル等のジエチレングリコールアルキルエーテル類;酢酸エチル、乳酸エチル等のエステル類;n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール等のアルコール類;1,4−ジオキサン、炭酸エチレン、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。これらの溶剤は、1種を用いても、2種以上を併用してもよい。   The solvent used in the resist composition is not particularly limited. For example, linear or branched ketones such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and 2-pentanone; cyclic ketones such as cyclopentanone and cyclohexanone; propylene glycol monomethyl ether Propylene glycol monoalkyl acetates such as acetate; Ethylene glycol monoalkyl ether acetates such as ethylene glycol monomethyl ether acetate; Propylene glycol monoalkyl ethers such as propylene glycol monomethyl ether; Ethylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monomethyl ether Diethylene glycol alkyl ethers such as diethylene glycol dimethyl ether; ethyl acetate; Esters such as ethyl; n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n- butyl alcohol, tert- butyl alcohol; 1,4-dioxane, ethylene carbonate, .gamma.-butyrolactone. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

溶剤の含有量は、特に制限されないが、重合体100質量部に対して200質量部以上が好ましく、300質量部以上がより好ましい。また、溶剤の含有量の上限値は、特に制限されないが、重合体100質量部に対して、5000質量部以下が好ましく、2000質量部以下がより好ましい。   Although content in particular of a solvent is not restrict | limited, 200 mass parts or more are preferable with respect to 100 mass parts of polymers, and 300 mass parts or more are more preferable. Moreover, the upper limit of content of a solvent is although it does not restrict | limit in particular, 5000 mass parts or less are preferable with respect to 100 mass parts of polymers, and 2000 mass parts or less are more preferable.

本発明のレジスト組成物を化学増幅型レジストに使用する場合は、光酸発生剤を用いることが必要である。
光酸発生剤は、化学増幅型レジスト組成物の酸発生剤として使用可能なものの中から任意に選択することができる。光酸発生剤は、1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
このような光酸発生剤としては、例えば、オニウム塩化合物、スルホンイミド化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、キノンジアジド化合物、ジアゾメタン化合物等が挙げられる。中でも、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ピリジニウム塩等のオニウム塩化合物が好ましく、具体的には、トリフェニルスルホニウムトリフレート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムナフタレンスルホネート、(ヒドロキシフェニル)ベンジルメチルスルホニウムトルエンスルホネート、ジフェニルヨードニウムトリフレート、ジフェニルヨードニウムピレンスルホネート、ジフェニルヨードニウムドデシルベンゼンスルホネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、p−メチルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネート、トリ(tert−ブチルフェニル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート等が挙げられる。
When the resist composition of the present invention is used for a chemically amplified resist, it is necessary to use a photoacid generator.
The photoacid generator can be arbitrarily selected from those that can be used as the acid generator of the chemically amplified resist composition. 1 type may be used for a photo-acid generator, and it may use 2 or more types together.
Examples of such a photoacid generator include onium salt compounds, sulfonimide compounds, sulfone compounds, sulfonic acid ester compounds, quinonediazide compounds, diazomethane compounds, and the like. Among them, onium salt compounds such as sulfonium salt, iodonium salt, phosphonium salt, diazonium salt, pyridinium salt are preferable. Specifically, triphenylsulfonium triflate, triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium naphthalenesulfonate, ( Hydroxyphenyl) benzylmethylsulfonium toluenesulfonate, diphenyliodonium triflate, diphenyliodonium pyrenesulfonate, diphenyliodonium dodecylbenzenesulfonate, diphenyliodonium hexafluoroantimonate, p-methylphenyldiphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate, tri (tert-butylphenyl) Sulfonium trifluoromethanesulfonate Etc. The.

光酸発生剤の含有量は、選択された光酸発生剤の種類により適宜決められるが、重合体100質量部に対して0.1質量部以上が好ましく、0.5質量部以上がより好ましい。光酸発生剤の含有量をこの範囲にすることにより、露光により発生した酸の触媒作用による化学反応を十分に生起させることができる。また、光酸発生剤の含有量の上限値は、特に制限されないが、重合体100質量部に対して20質量部以下が好ましく、10質量部以下がより好ましい。光酸発生剤の含有量をこの範囲にすることにより、レジスト組成物の安定性が向上し、組成物を塗布する際の塗布むらや現像時のスカム等の発生が十分に少なくなる傾向にある。   Although content of a photo-acid generator is suitably determined by the kind of selected photo-acid generator, 0.1 mass part or more is preferable with respect to 100 mass parts of polymers, and 0.5 mass part or more is more preferable. . By setting the content of the photoacid generator within this range, a chemical reaction due to the catalytic action of the acid generated by exposure can be sufficiently caused. The upper limit of the content of the photoacid generator is not particularly limited, but is preferably 20 parts by mass or less and more preferably 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polymer. By setting the content of the photoacid generator within this range, the stability of the resist composition is improved, and there is a tendency that the occurrence of uneven coating during application of the composition, scum during development, etc. is sufficiently reduced. .

さらに、化学増幅型レジスト組成物には、含窒素化合物を配合することもできる。含窒素化合物を含有させることにより、レジストパターン形状、引き置き経時安定性などがさらに向上する傾向にある。つまり、レジストパターンの断面形状が矩形により近くなり、また、レジスト膜を露光し、露光後ベーク(PEB)して、次の現像処理までの間に数時間放置されることが半導体の量産ラインではあるが、そのような放置(経時)したときにレジストパターンの断面形状の劣化がより抑制される傾向にある。
含窒素化合物は、公知のものいずれも使用可能であるが、アミンが好ましく、中でも、第2級低級脂肪族アミン、第3級低級脂肪族アミンがより好ましい。
ここで「低級脂肪族アミン」とは、炭素数5以下のアルキルまたはアルキルアルコールのアミンのことをいう。
Furthermore, a nitrogen-containing compound can also be mix | blended with a chemically amplified resist composition. By containing a nitrogen-containing compound, the resist pattern shape, the stability over time, and the like tend to be further improved. In other words, the cross-sectional shape of the resist pattern is closer to a rectangle, and the resist film is exposed, post-exposure baked (PEB), and left for several hours before the next development process. However, there is a tendency that the deterioration of the cross-sectional shape of the resist pattern is more suppressed when left as such (timed).
As the nitrogen-containing compound, any known compounds can be used, but amines are preferable, and among them, secondary lower aliphatic amines and tertiary lower aliphatic amines are more preferable.
Here, the “lower aliphatic amine” refers to an alkyl or alkyl alcohol amine having 5 or less carbon atoms.

第2級低級脂肪族アミン、第3級低級脂肪族アミンとしては、例えば、トリメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリペンチルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどが挙げられる。含窒素化合物としては、中でも、トリエタノールアミンなどの第3級アルカノールアミンがより好ましい。
含窒素化合物は、1種を用いても、2種以上を併用してもよい。含窒素化合物の含有量は、選択された含窒素化合物の種類などにより適宜決められるが、重合体100質量部に対して0.01質量部以上であることが好ましい。含窒素化合物の含有量をこの範囲にすることにより、レジストパターン形状をより矩形にすることができる傾向にある。また、含窒素化合物の含有量の上限値は、特に制限されないが、重合体100質量部に対して2質量部以下であることが好ましい。含窒素化合物の含有量をこの範囲にすることにより、感度の劣化を小さくすることができる傾向にある。
Examples of the secondary lower aliphatic amine and tertiary lower aliphatic amine include trimethylamine, diethylamine, triethylamine, di-n-propylamine, tri-n-propylamine, tripentylamine, diethanolamine, triethanolamine and the like. Is mentioned. Among these nitrogen-containing compounds, tertiary alkanolamines such as triethanolamine are more preferable.
The nitrogen-containing compound may be used alone or in combination of two or more. The content of the nitrogen-containing compound is appropriately determined depending on the type of the selected nitrogen-containing compound, but is preferably 0.01 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the polymer. By setting the content of the nitrogen-containing compound within this range, the resist pattern shape tends to be more rectangular. The upper limit of the content of the nitrogen-containing compound is not particularly limited, but is preferably 2 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polymer. By setting the content of the nitrogen-containing compound within this range, the sensitivity deterioration tends to be reduced.

また、化学増幅型レジスト組成物には、有機カルボン酸、リンのオキソ酸、または、その誘導体を配合することもできる。これらの化合物を含有させることにより、含窒素化合物の配合による感度劣化を防止することができ、また、レジストパターン形状、引き置き経時安定性などがさらに向上する傾向にある。
有機カルボン酸としては、例えば、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸などが好ましい。
リンのオキソ酸、または、その誘導体としては、例えば、リン酸、リン酸ジ−n−ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステル等のリン酸およびそれらのエステルのような誘導体;ホスホン酸、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸ジ−n−ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステル等のホスホン酸およびそれらのエステルのような誘導体;ホスフィン酸、フェニルホスフィン酸等のホスフィン酸およびそれらのエステルのような誘導体などが挙げられ、中でも、ホスホン酸が好ましい。
The chemically amplified resist composition may also contain an organic carboxylic acid, a phosphorus oxo acid, or a derivative thereof. By containing these compounds, it is possible to prevent sensitivity deterioration due to the compounding of the nitrogen-containing compound, and there is a tendency that the resist pattern shape, the stability over time and the like are further improved.
As the organic carboxylic acid, for example, malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, salicylic acid and the like are preferable.
Phosphorus oxoacids or derivatives thereof include, for example, phosphoric acid, phosphoric acid di-n-butyl ester, phosphoric acid diphenyl ester and other phosphoric acid and derivatives thereof; phosphonic acid, phosphonic acid dimethyl ester Phosphonic acids such as phosphonic acid di-n-butyl ester, phenylphosphonic acid, phosphonic acid diphenyl ester, phosphonic acid dibenzyl ester, etc. and derivatives thereof; phosphinic acids such as phosphinic acid, phenylphosphinic acid and their Examples thereof include derivatives such as esters, and among them, phosphonic acid is preferable.

これらの化合物(有機カルボン酸、リンのオキソ酸、または、その誘導体)は、1種を用いても、2種以上を併用してもよい。
これらの化合物(有機カルボン酸、リンのオキソ酸、または、その誘導体)の含有量は、選択された化合物の種類などにより適宜決められるが、重合体100質量部に対して0.01質量部以上であることが好ましい。これらの化合物の含有量をこの範囲にすることにより、レジストパターン形状をより矩形にすることができる傾向にある。また、これらの化合物(有機カルボン酸、リンのオキソ酸、または、その誘導体)の含有量の上限値は、特に制限されないが、重合体100質量部に対して5質量部以下であることが好ましい。これらの化合物の含有量をこの範囲にすることにより、レジストパターンの膜減りを小さくすることができる傾向にある。
なお、含窒素化合物と有機カルボン酸、リンのオキソ酸、または、その誘導体との両方を本発明の化学増幅型レジスト組成物に含有させることもできるし、いずれか片方のみを含有させることもできる。
These compounds (organic carboxylic acid, phosphorus oxo acid, or derivatives thereof) may be used alone or in combination of two or more.
The content of these compounds (organic carboxylic acid, phosphorus oxo acid or derivative thereof) is appropriately determined depending on the type of the selected compound, etc., but 0.01 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the polymer. It is preferable that By setting the content of these compounds within this range, the resist pattern shape tends to be more rectangular. Further, the upper limit of the content of these compounds (organic carboxylic acid, phosphorus oxoacid or derivative thereof) is not particularly limited, but is preferably 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polymer. . By setting the content of these compounds within this range, there is a tendency that the film loss of the resist pattern can be reduced.
Note that both the nitrogen-containing compound and the organic carboxylic acid, phosphorus oxoacid, or a derivative thereof can be contained in the chemically amplified resist composition of the present invention, or only one of them can be contained. .

さらに、本発明のレジスト組成物には、必要に応じて、界面活性剤、その他のクエンチャー、増感剤、ハレーション防止剤、保存安定剤、消泡剤等の各種添加剤を配合することもできる。これらの添加剤は、当該分野で公知のものであればいずれも使用可能である。また、これらの添加剤の配合量は特に限定されず、適宜決めればよい。
本発明のレジスト組成物は、半導体用、金属エッチング用、フォトファブリケーション用、製版用、ホログラム用、カラーフィルター用、位相差フィルム用等のレジスト組成物として使用することができる。
Furthermore, the resist composition of the present invention may contain various additives such as surfactants, other quenchers, sensitizers, antihalation agents, storage stabilizers, and antifoaming agents as necessary. it can. Any of these additives can be used as long as it is known in the art. Moreover, the compounding quantity of these additives is not specifically limited, What is necessary is just to determine suitably.
The resist composition of the present invention can be used as a resist composition for semiconductors, metal etching, photofabrication, plate making, holograms, color filters, retardation films and the like.

次に、本発明のパターンが形成された基板の製造方法について説明する。
最初に、パターンを形成するシリコンウエハー等の被加工基板の表面に、本発明のレジスト組成物をスピンコート等により塗布する。そして、このレジスト組成物が塗布された被加工基板は、ベーキング処理(プリベーク)等で乾燥し、基板上にレジスト膜を形成する。
次いで、このようにして得られたレジスト膜に、フォトマスクを介して、250nm以下の波長の光を照射する(露光)。露光に用いる光は、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザーまたはF2エキシマレーザーであることが好ましく、特にArFエキシマレーザーであることが好ましい。また、電子線で露光することも好ましい。
Next, the manufacturing method of the board | substrate with which the pattern of this invention was formed is demonstrated.
First, the resist composition of the present invention is applied to the surface of a substrate to be processed such as a silicon wafer on which a pattern is formed by spin coating or the like. And the to-be-processed board | substrate with which this resist composition was apply | coated is dried by baking process (prebaking) etc., and a resist film is formed on a board | substrate.
Next, the resist film thus obtained is irradiated with light having a wavelength of 250 nm or less through a photomask (exposure). The light used for exposure is preferably a KrF excimer laser, an ArF excimer laser, or an F 2 excimer laser, and particularly preferably an ArF excimer laser. It is also preferable to expose with an electron beam.

露光後、適宜熱処理(露光後ベーク、PEB)し、基板をアルカリ現像液に浸漬し、露光部分を現像液に溶解除去する(現像)。アルカリ現像液は公知のもののいずれを用いてもよい。そして、現像後、基板を純水等で適宜リンス処理する。このようにして被加工基板上にレジストパターンが形成される。
通常、レジストパターンが形成された被加工基板は、適宜熱処理(ポストベーク)してレジストを強化し、レジストのない部分を選択的にエッチングする。エッチングを行った後、レジストは、通常、剥離剤を用いて除去される。このようにして、パターンが形成された基板を製造することができる。
After the exposure, heat treatment is appropriately performed (post-exposure baking, PEB), the substrate is immersed in an alkaline developer, and the exposed portion is dissolved and removed in the developer (development). Any known alkaline developer may be used. Then, after development, the substrate is appropriately rinsed with pure water or the like. In this way, a resist pattern is formed on the substrate to be processed.
Usually, a substrate to be processed on which a resist pattern is formed is appropriately heat-treated (post-baked) to strengthen the resist, and a portion without the resist is selectively etched. After etching, the resist is usually removed using a release agent. In this way, a substrate on which a pattern is formed can be manufactured.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、各実施例および比較例中「部」とあるのは、特に断りのない限り「質量部」を示す。
また、以下のようにして、多官能(メタ)アクリル酸エステル、重合体、およびレジスト組成物を評価した。
Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples, but the present invention is not limited thereto. Further, “parts” in the examples and comparative examples means “parts by mass” unless otherwise specified.
In addition, polyfunctional (meth) acrylic acid esters, polymers, and resist compositions were evaluated as follows.

(1)多官能(メタ)アクリル酸エステルの評価
<多官能(メタ)アクリル酸エステルの熱安定性>
多官能(メタ)アクリル酸エステルモノマーの熱安定性は、モノマー3.0gを100℃、4時間加熱攪拌し、加熱攪拌前と過熱攪拌後の1H−NMRの測定により求めた。具体的には、加熱攪拌前または加熱攪拌後のモノマーに重水素化クロロホルムを加えて約5質量%の溶液とし、この溶液を直径5mmφの試験管に入れ、日本電子(株)製、JN GX−270型FT−NMR(商品名)を用いて、測定温度40℃、観測周波数270MHz、シングルパルスモードにて、64回の積算を行い、1H−NMRの測定を行った。
熱安定性は、アセタール構造の酸素と酸素に挟まれた炭素に結合した水素の比率がどれだけ変化しないかで評価した。
熱安定性={(熱分解試験後の酸素と酸素に挟まれた炭素に結合した水素の積分値)/(熱分解試験後のケミカルシフトδ値3.0〜5.0ppm間の合計積分値)}/{(熱分解性試験前の酸素と酸素に挟まれた炭素に結合した水素の積分値)/(熱分解試験前のケミカルシフトδ値3.0〜5.0ppm間の合計積分値)}
この値が1に近い程アセタール構造の熱安定性が高く、1より小さいとアセタール構造の熱安定性が低いことを示す。
(1) Evaluation of polyfunctional (meth) acrylic acid ester <Thermal stability of polyfunctional (meth) acrylic acid ester>
The thermal stability of the polyfunctional (meth) acrylic acid ester monomer was determined by measuring 1 H-NMR after stirring 3.0 g of the monomer at 100 ° C. for 4 hours, and before heating and stirring. Specifically, deuterated chloroform is added to the monomer before or after heating and stirring to make a solution of about 5% by mass, and this solution is put into a test tube having a diameter of 5 mmφ, JN GX, manufactured by JEOL Ltd. Using -270 FT-NMR (trade name), 1 H-NMR measurement was performed by performing 64 integrations at a measurement temperature of 40 ° C., an observation frequency of 270 MHz, and a single pulse mode.
The thermal stability was evaluated by how much the ratio of oxygen in the acetal structure and the hydrogen bonded to the carbon sandwiched between the oxygens did not change.
Thermal stability = {(integral value of oxygen after pyrolysis test and hydrogen bonded to carbon sandwiched between oxygen) / (total integral value between chemical shift δ value 3.0 to 5.0 ppm after pyrolysis test) )} / {(Integral value of oxygen bonded to carbon sandwiched between oxygen and oxygen before thermal decomposition test) / (total integrated value between chemical shift δ value 3.0 to 5.0 ppm before thermal decomposition test) )}
The closer this value is to 1, the higher the thermal stability of the acetal structure, and the smaller the value, the lower the thermal stability of the acetal structure.

(2)重合体の評価
<重合体の熱安定性>
重合体の熱安定性は、重合体3.0gを100℃、4時間加熱攪拌し、加熱攪拌前と過熱攪拌後の1H−NMRの測定により求めた。具体的には、加熱攪拌前または加熱攪拌後の重合体を重水素化クロロホルムに溶解させて約5質量%の溶液とし、この溶液を直径5mmφの試験管に入れ、日本電子(株)製、JN GX−270型FT−NMR(商品名)を用いて、測定温度40℃、観測周波数270MHz、シングルパルスモードにて、64回の積算を行い、1H−NMRの測定を行った。
熱安定性は、アセタール構造の酸素と酸素に挟まれた炭素に結合した水素の比率がどれだけ変化しないかで評価した。
熱安定性={(熱分解試験後の酸素と酸素に挟まれた炭素に結合した水素の積分値)/(熱分解試験後のケミカルシフトδ値0〜2.6ppm間の合計積分値)}/{(熱分解性試験前の酸素と酸素に挟まれた炭素に結合した水素の積分値)/(熱分解試験前のケミカルシフトδ値0〜2.6ppm間の合計積分値)}
この値が1に近い程、アセタール構造の熱安定性が高く、1より小さいとアセタール構造の熱安定性が低いことを示す。
(2) Evaluation of polymer <Thermal stability of polymer>
The thermal stability of the polymer was determined by measuring 1 H-NMR of 3.0 g of the polymer by heating and stirring at 100 ° C. for 4 hours, and before heating and after heating and stirring. Specifically, the polymer before or after heating and stirring is dissolved in deuterated chloroform to obtain a solution of about 5% by mass, and this solution is put into a test tube having a diameter of 5 mmφ, manufactured by JEOL Ltd., Using JN GX-270 type FT-NMR (trade name), integration was performed 64 times at a measurement temperature of 40 ° C., an observation frequency of 270 MHz, and a single pulse mode, and 1 H-NMR was measured.
The thermal stability was evaluated by how much the ratio of oxygen in the acetal structure and the hydrogen bonded to the carbon sandwiched between the oxygens did not change.
Thermal stability = {(integral value of oxygen after pyrolysis test and hydrogen bonded to carbon sandwiched between oxygen) / (total integral value between 0 and 2.6 ppm of chemical shift δ value after pyrolysis test)} / {(Oxygen before thermal decomposition test and integral value of hydrogen bonded to carbon sandwiched between oxygen) / (Total integrated value between chemical shift δ value 0 to 2.6 ppm before thermal decomposition test)}
The closer this value is to 1, the higher the thermal stability of the acetal structure, and the smaller the value, the lower the thermal stability of the acetal structure.

<重合体の平均共重合組成比(モル%)>
重合体の平均共重合組成比は、H−NMRの測定により求めた。具体的には、重合体を重水素化クロロホルムに溶解させて約5質量%の溶液とし、この溶液を直径5mmφの試験管に入れ、日本電子(株)製、GSX−400型FT−NMR(商品名)を用いて、測定温度40℃、観測周波数400MHz、シングルパルスモードにて、64回の積算を行い、1H−NMRの測定を行った。
<Average copolymer composition ratio of polymer (mol%)>
The average copolymer composition ratio of the polymer was determined by 1 H-NMR measurement. Specifically, the polymer is dissolved in deuterated chloroform to make a solution of about 5% by mass. This solution is put in a test tube having a diameter of 5 mmφ, and manufactured by JEOL Co., Ltd., GSX-400 type FT-NMR ( (Trade name) was used, and the integration was performed 64 times in a single pulse mode at a measurement temperature of 40 ° C., an observation frequency of 400 MHz, and 1 H-NMR was measured.

<重合体の質量平均分子量>
約20mgの重合体を5mLのTHFに溶解し、0.5μmメンブランフィルターで濾過して試料溶液を調製し、この試料溶液を東ソー製ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)装置:HLC−8220を用いて測定した。この測定は、分離カラムは昭和電工社製、Shodex GPC K−805L(商品名)を3本直列にしたものを用い、溶剤はTHF、流量1.0mL/min、検出器は示差屈折計、測定温度40℃、注入量0.1mLで、標準ポリマーとしてポリスチレンを使用して測定した。
<Mass average molecular weight of polymer>
About 20 mg of the polymer was dissolved in 5 mL of THF and filtered through a 0.5 μm membrane filter to prepare a sample solution. This sample solution was prepared by using a gel permeation chromatography (GPC) apparatus manufactured by Tosoh: HLC-8220. And measured. For this measurement, a separation column was manufactured by Showa Denko Co., Ltd., Shodex GPC K-805L (trade name) in series, the solvent was THF, the flow rate was 1.0 mL / min, the detector was a differential refractometer, measurement Measurements were made using polystyrene as the standard polymer at a temperature of 40 ° C. and an injection volume of 0.1 mL.

(3)レジスト組成物の評価
<感度>
0.16μmのライン・アンド・スペースパターンのマスクが0.16μmの線幅に転写される露光量(mJ/cm2)を感度として測定した。
<解像度>
前記露光量で露光したときに解像されるレジストパターンの最小寸法(μm)を解像度とした。
(3) Evaluation of resist composition <Sensitivity>
The exposure amount (mJ / cm 2 ) at which a 0.16 μm line-and-space pattern mask was transferred to a line width of 0.16 μm was measured as sensitivity.
<Resolution>
The minimum dimension (μm) of the resist pattern resolved when exposed at the exposure amount was defined as the resolution.

<ラインエッジラフネス>
マスクにおける0.20μmのレジストパターンを再現する最小露光量により得られた0.20μmのレジストパターンの長手方向の側端5μmの範囲について、日本電子製、JSM−6340F型電界放射型走査型電子顕微鏡(商品名)により、パターン側端があるべき基準線からの距離を50ポイント測定し、標準偏差を求めて3σを算出しラインエッジラフネスの指標とした。この値が小さいほど良好な性能であることを示す。
<ディフェクト量>
上記のようにして得られたレジストパターンについて、KLAテンコール社製表面欠陥観察装置KLA2132により、現像欠陥数を測定した。
<Line edge roughness>
JSM-6340F field emission scanning electron microscope manufactured by JEOL Ltd. with respect to a range of 5 μm on the side edge in the longitudinal direction of the 0.20 μm resist pattern obtained by the minimum exposure amount reproducing the 0.20 μm resist pattern on the mask Based on (product name), the distance from the reference line where the pattern side edge should be was measured at 50 points, the standard deviation was obtained, and 3σ was calculated as an index of line edge roughness. A smaller value indicates better performance.
<Defect amount>
With respect to the resist pattern obtained as described above, the number of development defects was measured with a surface defect observation apparatus KLA2132 manufactured by KLA Tencor.

実施例1
200mlのフラスコ中に下記式(20)で表されるアクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)エチルを50.3g仕込み、60℃に加熱し攪拌した。これにアクリル酸29.2gを1時間かけて滴下し、その後3時間熟成させた。室温まで冷却し、トルエン80mlを加えた後、飽和重曹水80mlで2回洗浄した。有機層を濃縮した後、濃縮物を減圧下で薄膜蒸留して、下記式(M−1)で表される多官能アクリル酸エステルを52.8g得た。熱安定性の評価結果を表1に示す。
Example 1
In a 200 ml flask, 50.3 g of 2- (vinyloxyethoxy) ethyl acrylate represented by the following formula (20) was charged, heated to 60 ° C. and stirred. Acrylic acid 29.2g was dripped at this over 1 hour, and it was made to age | cure | ripen after that for 3 hours. After cooling to room temperature and adding 80 ml of toluene, it was washed twice with 80 ml of saturated aqueous sodium bicarbonate. After concentrating the organic layer, the concentrate was subjected to thin-film distillation under reduced pressure to obtain 52.8 g of a polyfunctional acrylic ester represented by the following formula (M-1). Table 1 shows the evaluation results of thermal stability.

実施例2
200mlのフラスコ中に下記式(21)で表されるメタクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)エチルを50.2g仕込み、90℃に加熱し攪拌した。これにメタクリル酸32.3gを1時間かけて滴下し、その後4時間熟成させた。室温まで冷却し、トルエン80mlを加えた後、飽和重曹水80mlで3回洗浄した。有機層を濃縮した後、濃縮物を減圧下で薄膜蒸留し、下記式(M−2)で表される多官能メタクリル酸エステルを55.3g得た。熱安定性の評価結果を表1に示す。
Example 2
In a 200 ml flask, 50.2 g of 2- (vinyloxyethoxy) ethyl methacrylate represented by the following formula (21) was charged, heated to 90 ° C. and stirred. To this, 32.3 g of methacrylic acid was added dropwise over 1 hour and then aged for 4 hours. After cooling to room temperature and adding 80 ml of toluene, it was washed 3 times with 80 ml of saturated aqueous sodium bicarbonate. After the organic layer was concentrated, the concentrate was subjected to thin-film distillation under reduced pressure to obtain 55.3 g of a polyfunctional methacrylate represented by the following formula (M-2). Table 1 shows the evaluation results of thermal stability.

比較例1
300mlのフラスコ中に下記式(22)で表されるエチレングリコールジビニルエーテルを25.0gと少量の4−t−ブチルカテコールを仕込み、70℃に加熱し攪拌した。これにメタクリル酸36.5gを20分かけて滴下し、その後6時間熟成させた。室温まで冷却し、トルエン80mlを加えた後、反応液を減圧下で薄膜蒸留し、下記式(M−3)で表される多官能メタクリル酸エステルを55.3g得た。熱安定性の評価結果を表1に示す。熱安定性の評価結果は0.97であり、熱安定性が低かった。
Comparative Example 1
In a 300 ml flask, 25.0 g of ethylene glycol divinyl ether represented by the following formula (22) and a small amount of 4-t-butylcatechol were charged, heated to 70 ° C. and stirred. To this was added dropwise 36.5 g of methacrylic acid over 20 minutes, and then aged for 6 hours. After cooling to room temperature and adding 80 ml of toluene, the reaction solution was subjected to thin-film distillation under reduced pressure to obtain 55.3 g of a polyfunctional methacrylate represented by the following formula (M-3). Table 1 shows the evaluation results of thermal stability. The evaluation result of thermal stability was 0.97, and the thermal stability was low.

実施例3
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、滴下装置、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、PGMEAを39.0部入れ、攪拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
下記式(51)で表されるα−メタクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトン(以下、GBLMAという。)13.3部、
下記式(52)で表される2−メタクリロイルオキシ−2−メチルアダマンチル(以下、MAdMAという。)19.2部、
下記式(53)で表される1−メタクリロイルオキシ−3−ヒドロキシアダマンチル(以下、HAdMAという。)9.4部、
下記式(M−1)で表される多官能アクリル酸エステルを5.2部、
PGMEA68.8部、および2,2'−アゾビスイソブチロニトリル(以下、AIBNという。)1.31部を混合した単量体溶液を、一定速度で6時間かけてフラスコ中へ滴下した。その後、80℃の温度を1時間保持した。次いで、得られた反応溶液を約10倍量のメタノール中に攪拌しながら滴下し、白色の析出物(重合体A−1)の沈殿を得た。得られた沈殿を濾別し、減圧下60℃で約40時間乾燥した。得られた重合体A−1の各物性を測定した結果を表2に示す。
Example 3
Under a nitrogen atmosphere, 39.0 parts of PGMEA was placed in a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, a dropping device, and a thermometer, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring.
13.3 parts of α-methacryloyloxy-γ-butyrolactone (hereinafter referred to as GBLMA) represented by the following formula (51);
19.2 parts of 2-methacryloyloxy-2-methyladamantyl (hereinafter referred to as MAdMA) represented by the following formula (52);
9.4 parts of 1-methacryloyloxy-3-hydroxyadamantyl (hereinafter referred to as HAdMA) represented by the following formula (53);
5.2 parts of a polyfunctional acrylic ester represented by the following formula (M-1),
A monomer solution in which 68.8 parts of PGMEA and 1.31 parts of 2,2′-azobisisobutyronitrile (hereinafter referred to as AIBN) were mixed was dropped into the flask at a constant rate over 6 hours. Then, the temperature of 80 degreeC was hold | maintained for 1 hour. Next, the obtained reaction solution was added dropwise to about 10 times amount of methanol with stirring to obtain a white precipitate (polymer A-1). The resulting precipitate was filtered off and dried under reduced pressure at 60 ° C. for about 40 hours. Table 2 shows the results obtained by measuring the physical properties of the obtained polymer A-1.

得られた重合体100部と、光酸発生剤であるトリフェニルスルホニウムトリフレート2部と、溶剤であるPGMEA700部とを混合して均一溶液とした後、孔径0.1μmのメンブランフィルターで濾過し、レジスト組成物溶液を調製した。
調製したレジスト組成物溶液をシリコンウエハー(直径:200mm)上にスピンコートし、ホットプレートを用いて120℃、60秒間プリベークを行い、膜厚0.4μmのレジスト膜を形成した。次いで、ArFエキシマレーザー露光機(波長:193nm)を使用して露光した後、ホットプレートを用いて120℃、60秒間露光後ベークを行った。次いで、2.38質量%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を用いて室温で現像し、純水で洗浄し、乾燥してレジストパターンを形成した。
レジスト組成物の評価結果を表2に示す。
100 parts of the obtained polymer, 2 parts of triphenylsulfonium triflate as a photoacid generator, and 700 parts of PGMEA as a solvent were mixed to obtain a uniform solution, and then filtered through a membrane filter having a pore size of 0.1 μm. A resist composition solution was prepared.
The prepared resist composition solution was spin coated on a silicon wafer (diameter: 200 mm), and prebaked at 120 ° C. for 60 seconds using a hot plate to form a resist film having a thickness of 0.4 μm. Next, after exposure using an ArF excimer laser exposure machine (wavelength: 193 nm), post-exposure baking was performed using a hot plate at 120 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed at room temperature using a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, washed with pure water, and dried to form a resist pattern.
The evaluation results of the resist composition are shown in Table 2.

実施例4
式(M−1)で表される多官能アクリル酸エステルに代えて式(M−2)で表される多官能メタクリル酸エステルを5.2部用い、HAdMAに代えて下記式(54)で表されるシアノノルボルナンメタアクリレート(以下、CNNMAという。)8.2部を用いたこと以外は、実施例3と同様の操作を行って重合体A−2を得た。得られた重合体A−2の各物性を測定した結果を表2に示す。
また、得られた重合体A−2を用いたこと以外は、実施例3と同様の操作を行ってレジスト組成物を得て、レジストパターンを形成した。評価結果を表2に示す。
Example 4
Instead of the polyfunctional acrylate represented by the formula (M-1), 5.2 parts of the polyfunctional methacrylic ester represented by the formula (M-2) is used, and instead of HAdMA, the following formula (54) is used. A polymer A-2 was obtained in the same manner as in Example 3, except that 8.2 parts of the represented cyanonorbornane methacrylate (hereinafter referred to as CNNMA) was used. Table 2 shows the results of measurement of physical properties of the obtained polymer A-2.
Moreover, except having used obtained polymer A-2, operation similar to Example 3 was performed and the resist composition was obtained, and the resist pattern was formed. The evaluation results are shown in Table 2.

比較例2
式(M−1)で表される多官能アクリル酸エステルに変えて式(M−3)で表される多官能メタクリル酸エステルを5.2部用いたこと以外は、実施例3と同様の操作を行って重合体A−3を得た。得られた重合体A−3の各物性を測定した結果を表2に示す。
また、得られた重合体A−3を用いたこと以外は、実施例3と同様の操作を行ってレジスト組成物を得て、レジストパターンを形成した。評価結果を表2に示す。熱安定性の評価結果は0.98であり、熱安定性が低かった。
Comparative Example 2
The same as Example 3 except that 5.2 parts of the polyfunctional methacrylate represented by the formula (M-3) was used instead of the polyfunctional acrylic ester represented by the formula (M-1). Operation was performed to obtain a polymer A-3. Table 2 shows the results of measurement of physical properties of the obtained polymer A-3.
Moreover, except having used obtained polymer A-3, operation similar to Example 3 was performed and the resist composition was obtained, and the resist pattern was formed. The evaluation results are shown in Table 2. The evaluation result of thermal stability was 0.98, and the thermal stability was low.

本発明の多官能(メタ)アクリル酸エステルは、レジスト組成物に用いる樹脂の原料として有用であるばかりでなく、塗料、接着剤、粘着剤、インキ用レジン、成型材料、光学材料等に用いる樹脂の原料として有用である。また、本発明の重合体は、レジスト組成物に有用であるばかりでなく、塗料、接着剤、粘着剤、インキ用レジン、成型材料、光学材料等に用いる樹脂に有用である。   The polyfunctional (meth) acrylic acid ester of the present invention is not only useful as a raw material for resins used in resist compositions, but also used in paints, adhesives, pressure-sensitive adhesives, ink resins, molding materials, optical materials, etc. It is useful as a raw material. The polymer of the present invention is useful not only for resist compositions but also for resins used in paints, adhesives, pressure-sensitive adhesives, ink resins, molding materials, optical materials, and the like.

Claims (4)

下記式(2)で表される構成単位を、重合体の構成単位中0.5モル%〜30モル%の範囲で含有する重合体からなるレジスト材料。
(式(2)中、R、R、Rはそれぞれ独立して水素原子かメチル基を表し、Aは置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよいシクロアルキレン基、置換基を有してもよいオキシアルキレン基、置換基を有してもよいポリオキシアルキレン基、または置換基を有してもよいアリーレン基を表し、m、n、はそれぞれ独立して0か1であり、かつ、−O−A−(O)−の構造中にアセタール構造を有さない。)
The resist material which consists of a polymer which contains the structural unit represented by following formula (2) in 0.5 mol%-30 mol% in the structural unit of a polymer.
(In formula (2), R 1 , R 2 and R 3 each independently represents a hydrogen atom or a methyl group, and A represents an alkylene group which may have a substituent, or a cyclo which may have a substituent. Represents an alkylene group, an oxyalkylene group which may have a substituent, a polyoxyalkylene group which may have a substituent, or an arylene group which may have a substituent, and m and n are each independently 0 or 1 and the structure of —O—A— (O) m — has no acetal structure.)
下記式(2)で表される構成単位を、重合体の構成単位中0.5モル%〜30モル%の範囲で含有し、さらに酸脱離性基を有する構成単位を含有する重合体からなる請求項1に記載のレジスト材料。
(式(2)中、R、R、Rはそれぞれ独立して水素原子かメチル基を表し、Aは置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよいシクロアルキレン基、置換基を有してもよいオキシアルキレン基、置換基を有してもよいポリオキシアルキレン基、または置換基を有してもよいアリーレン基を表し、m、n、はそれぞれ独立して0か1であり、かつ、−O−A−(O)−の構造中にアセタール構造を有さない。)
From the polymer which contains the structural unit represented by following formula (2) in the range of 0.5 mol%-30 mol% in the structural unit of a polymer, and also contains the structural unit which has an acid leaving group. The resist material according to claim 1.
(In formula (2), R 1 , R 2 and R 3 each independently represents a hydrogen atom or a methyl group, and A represents an alkylene group which may have a substituent, or a cyclo which may have a substituent. Represents an alkylene group, an oxyalkylene group which may have a substituent, a polyoxyalkylene group which may have a substituent, or an arylene group which may have a substituent, and m and n are each independently 0 or 1 and the structure of —O—A— (O) m — has no acetal structure.)
請求項1または2記載の重合体を含有するレジスト組成物。   A resist composition containing the polymer according to claim 1. 請求3記載のレジスト組成物と光酸発生剤とを含む組成物を被加工基板上に塗布する工程と、露光する工程と、現像液を用いて現像する工程とを有することを特徴とするパターンが形成された基板の製造方法。 And having the steps of applying a composition comprising a billing resist composition claim 3, wherein the photoacid generator on the substrate to be processed, a step of exposing, and a step of developing with a developer A method for manufacturing a substrate on which a pattern is formed.
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