JP2021165824A - Resist material and patterning process - Google Patents

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Abstract

To provide a resist material that has high sensitivity and small LWR and CDU independent of whether it is a positive resist material or a negative resist material, and a patterning process using the same.SOLUTION: A resist material contains a base polymer, and a quencher containing an onium salt represented by the formula (A).SELECTED DRAWING: None

Description

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

IoT市場の拡大とともにLSIの高集積化、高速度化及び低消費電力化が更に要求され、パターンルールの微細化が急速に進んでいる。特に、ロジックデバイスが微細化を牽引している。最先端の微細化技術として、ArF液浸リソグラフィーのダブルパターニング、トリプルパターニング、クアドロパターニングによる10nmノードのデバイスの量産が行われており、次世代の波長13.5nmの極端紫外線(EUV)リソグラフィーによる7nmノードデバイスの試験量産が始まり、EUVの本格適用となる5nmノードデバイスの量産が間近である。 With the expansion of the IoT market, higher integration, higher speed, and lower power consumption of LSI are further required, and the miniaturization of pattern rules is rapidly progressing. In particular, logic devices are driving miniaturization. As state-of-the-art miniaturization technology, mass production of 10 nm node devices by double patterning, triple patterning, and quadro patterning of ArF immersion lithography is being carried out, and 7 nm by next-generation extreme ultraviolet (EUV) lithography with a wavelength of 13.5 nm. Test mass production of node devices has begun, and mass production of 5nm node devices, which will be the full-scale application of EUV, is imminent.

EUVリソグラフィーは、化学増幅レジスト材料を適用することで、ライン幅の寸法が20nm以下のラインパターンが形成可能である。しかしながら、酸拡散による像のぼけの影響がより大きくなるため、ArFリソグラフィー用レジスト材料よりも高い酸拡散制御が必要である。 EUV lithography can form a line pattern with a line width dimension of 20 nm or less by applying a chemically amplified resist material. However, since the effect of image blurring due to acid diffusion becomes greater, higher acid diffusion control than that of resist materials for ArF lithography is required.

酸発生剤を添加し、光又は電子線(EB)の照射によって酸を発生させて、酸による脱保護反応を起こす化学増幅ポジ型レジスト材料及び酸による架橋反応を起こす化学増幅ネガ型レジスト材料にとって、酸の未露光部分への拡散を制御してコントラストを向上させる目的でのクエンチャーの添加は、効果的であった。そのため、多くのアミンクエンチャーが提案された(特許文献1)。 For chemically amplified positive resist materials that undergo a deprotection reaction with an acid and chemically amplified negative resist materials that undergo a cross-linking reaction with an acid by adding an acid generator and generating acid by irradiation with light or electron beam (EB). The addition of the quencher for the purpose of controlling the diffusion of the acid to the unexposed portion and improving the contrast was effective. Therefore, many amine quenchers have been proposed (Patent Document 1).

微細化が進行し、光の回折限界に近づくにつれて、光のコントラストが低下してくる。光のコントラストの低下によって、ポジ型レジスト膜においてはホールパターンやトレンチパターンの解像性や、フォーカスマージンの低下が生じる。光のコントラスト低下によるレジストパターンの解像性低下の影響を防ぐため、レジスト膜の溶解コントラストを向上させる試みが行われている。溶解コントラストを上げるための方法として、露光量の増大に従ってアミンの濃度を低下させる方法が挙げられる。これには、光によってクエンチャーとしての機能を失う化合物の適用が考えられる。 As miniaturization progresses and the diffraction limit of light is approached, the contrast of light decreases. Due to the decrease in light contrast, the resolution of hole patterns and trench patterns and the decrease in focus margin occur in the positive resist film. Attempts have been made to improve the dissolution contrast of the resist film in order to prevent the effect of the decrease in the resolution of the resist pattern due to the decrease in the contrast of light. As a method for increasing the dissolution contrast, there is a method of decreasing the concentration of amine as the exposure amount increases. This may be done by applying a compound that loses its function as a quencher due to light.

ArFレジスト材料用の(メタ)アクリレートポリマーに用いられている酸不安定基は、α位がフッ素原子で置換されたスルホン酸が発生する酸発生剤を使用することによって脱保護反応が進行するが、α位がフッ素原子で置換されていないスルホン酸やカルボン酸が発生する酸発生剤では脱保護反応が進行しない。α位がフッ素原子で置換されたスルホン酸が発生するスルホニウム塩やヨードニウム塩に、α位がフッ素原子で置換されていないスルホン酸が発生するスルホニウム塩やヨードニウム塩を混合すると、α位がフッ素原子で置換されていないスルホン酸が発生するスルホニウム塩やヨードニウム塩は、α位がフッ素原子で置換されたスルホン酸とイオン交換を起こす。光によって発生したα位がフッ素原子で置換されたスルホン酸は、イオン交換によってスルホニウム塩やヨードニウム塩に逆戻りするため、α位がフッ素原子で置換されていないスルホン酸やカルボン酸のスルホニウム塩やヨードニウム塩はクエンチャーとして機能する。さらに、α位がフッ素原子で置換されていないスルホン酸やカルボン酸、スルホンアミドが発生するスルホニウム塩やヨードニウム塩は、光分解によってクエンチャーとしての能力を失うため、光分解性クエンチャーとしても機能する(特許文献2)。 The acid-labile group used in the (meth) acrylate polymer for ArF resist materials undergoes a deprotection reaction by using an acid generator that generates sulfonic acid in which the α-position is replaced with a fluorine atom. , The deprotection reaction does not proceed with an acid generator that generates sulfonic acid or carboxylic acid whose α-position is not substituted with a fluorine atom. When a sulfonium salt or iodonium salt that generates a sulfonic acid in which the α-position is substituted with a fluorine atom is mixed with a sulfonium salt or an iodonium salt that generates a sulfonic acid in which the α-position is not substituted with a fluorine atom, the α-position is a fluorine atom. A sulfonium salt or an iodonium salt in which a sulfonic acid not substituted with is generated causes ion exchange with a sulfonic acid whose α-position is substituted with a fluorine atom. The sulfonic acid whose α-position is substituted with a fluorine atom generated by light reverts to a sulfonium salt or iodonium salt by ion exchange, so that the sulfonium salt or iodonium of a sulfonic acid or carboxylic acid whose α-position is not substituted with a fluorine atom The salt acts as a quencher. Furthermore, sulfonic acids and carboxylic acids whose α-position is not substituted with fluorine atoms, and sulfonium salts and iodonium salts that generate sulfonamides lose their ability as a quencher by photolysis, and therefore also function as a photodegradable quencher. (Patent Document 2).

パターンの微細化とともに、ラインパターンのエッジラフネス(LWR)やホールパターンの寸法均一性(CDU)が問題視されている。ベースポリマーや酸発生剤の偏在や凝集の影響、酸拡散の影響が指摘されている。さらに、レジスト膜の薄膜化にしたがってLWRが大きくなる傾向があり、微細化の進行に伴う薄膜化によるLWRの劣化は深刻な問題になっている。 Along with the miniaturization of patterns, the edge roughness (LWR) of line patterns and the dimensional uniformity (CDU) of hole patterns are regarded as problems. The effects of uneven distribution and aggregation of base polymers and acid generators, and the effects of acid diffusion have been pointed out. Further, the LWR tends to increase as the resist film becomes thinner, and the deterioration of the LWR due to the thinning with the progress of miniaturization has become a serious problem.

EUVレジスト材料は、高感度化、高解像度化、低LWR化及び低CDU化を同時に達成することが要求される。酸拡散距離を短くするとLWRは小さくなるが、低感度化する。例えば、ポストエクスポージャーベーク(PEB)温度を低くすることによってLWRは小さくなるが、低感度化する。クエンチャーの添加量を増やしてもLWRが小さくなるが、低感度化する。感度とLWRやCDUとのトレードオフの関係を打ち破ることが必要である。また、EBもEUVと同様に高エネルギー線であり、感度とLWRやCDUとのトレードオフの関係が存在する。 The EUV resist material is required to achieve high sensitivity, high resolution, low LWR and low CDU at the same time. When the acid diffusion distance is shortened, the LWR becomes smaller, but the sensitivity becomes lower. For example, lowering the post-exposure bake (PEB) temperature reduces the LWR but lowers the sensitivity. Even if the amount of the quencher added is increased, the LWR becomes smaller, but the sensitivity is lowered. It is necessary to break the trade-off relationship between sensitivity and LWRs and CDUs. In addition, EB is also a high-energy ray like EUV, and there is a trade-off relationship between sensitivity and LWR or CDU.

EUVのエネルギーはArFエキシマレーザー光に比べて遙かに高く、EUV露光のフォトン数はArF露光のそれの14分の1である。また、EUV露光で形成するパターンの寸法は、ArF露光の半分以下である。このため、EUV露光はフォトン数のバラツキの影響を受けやすい。極短波長の放射光領域におけるフォトン数のバラツキは、物理現象のショットノイズである。 The energy of EUV is much higher than that of ArF excimer laser light, and the number of photons in EUV exposure is 1/14 that of ArF exposure. The size of the pattern formed by EUV exposure is less than half that of ArF exposure. Therefore, EUV exposure is susceptible to variations in the number of photons. The variation in the number of photons in the synchrotron radiation region of extremely short wavelength is shot noise of a physical phenomenon.

確率論(Stochastics)が注目されている。ショットノイズの影響を無くすることはできないが、いかにこの影響を低減するかが議論されている。ショットノイズの影響でCDUやLWRが大きくなるだけでなく、数百万分の一の確率でホールが閉塞する現象が観察されている。ホールが閉塞すると電通不良となり、トランジスタが動作しないので、デバイス全体のパフォーマンスに悪影響を及ぼす。ショットノイズの影響をレジスト材料側で低減する方法としては、レジスト膜の光の吸収を上げてより多くのフォトンを吸収する方法が提案されている。 Probability theory (Stochastics) is drawing attention. The effect of shot noise cannot be eliminated, but how to reduce this effect is being discussed. It has been observed that not only the CDU and LWR become large due to the influence of shot noise, but also the hole is blocked with a probability of one in millions. If the hole is blocked, the communication will be poor and the transistor will not operate, which will adversely affect the performance of the entire device. As a method of reducing the influence of shot noise on the resist material side, a method of increasing the absorption of light in the resist film to absorb more photons has been proposed.

特開2001−194776号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-19477 特開2012−121838号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-121838

酸を触媒とする化学増幅レジスト材料において、高感度でかつLWRやCDUを低減させることが可能なクエンチャーの開発や、ショットノイズ低減に寄与できるレジスト材料の開発が望まれている。 In the acid-catalyzed chemically amplified resist material, the development of a quencher capable of reducing LWR and CDU with high sensitivity and the development of a resist material capable of contributing to the reduction of shot noise are desired.

本発明は、前記事情に鑑みなされたもので、ポジ型レジスト材料においてもネガ型レジスト材料においても、高感度かつLWRやCDUが小さいレジスト材料、及びこれを用いるパターン形成方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a resist material having high sensitivity and a small LWR and CDU, and a pattern forming method using the same, regardless of whether it is a positive resist material or a negative resist material. And.

本発明者は、前記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、ヨウ素原子又は臭素原子で置換されたヒドロカルビル基(ただし、ヨウ素原子又は臭素原子で置換された芳香環を含まない。)を有するスルホンアミド(以下、ヨウ素化又は臭素化脂肪族ヒドロカルビル基含有スルホンアミドともいう。)のオニウム塩をクエンチャーとして用いることによって、高感度で、LWRやCDUが小さく、コントラストが高く、解像性に優れ、プロセスマージンが広いレジスト材料を得ることができることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of diligent studies to achieve the above object, the present inventor has a hydrocarbyl group substituted with an iodine atom or a bromine atom (however, the aromatic ring substituted with an iodine atom or a bromine atom is not included). By using an onium salt of a sulfonamide (hereinafter, also referred to as an iodinated or brominated aliphatic hydrocarbyl group-containing sulfonamide) as a quencher, the sensitivity is high, the LWR and CDU are small, the contrast is high, and the resolution is improved. We have found that it is possible to obtain a resist material that is excellent and has a wide process margin, and completed the present invention.

したがって、本発明は、下記レジスト材料及びパターン形成方法を提供する。
1.ベースポリマー、及び下記式(A)で表されるオニウム塩を含むクエンチャーを含むレジスト材料。

Figure 2021165824
[式中、m及びnは、それぞれ独立に、1〜3の整数である。
BIは、ヨウ素原子又は臭素原子である。
ahは、炭素数1〜20の(n+1)価の脂肪族炭化水素基であり、エーテル結合、カルボニル基、エステル結合、アミド結合、スルトン環、ラクタム環、カーボネート基、ヨウ素原子以外のハロゲン原子、炭素数6〜12のアリール基、ヒドロキシ基及びカルボキシ基から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。
1は、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、カルボニル基又はカーボネート基である。
2は、単結合又は炭素数1〜20の(m+1)価の炭化水素基であり、エーテル結合、カルボニル基、エステル結合、アミド結合、スルトン環、ラクタム環、カーボネート基、ヨウ素原子以外のハロゲン原子、ヒドロキシ基及びカルボキシ基から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。
3は、単結合又はカルボニル基である。
Lは、単結合、−O−、−O−C(=O)−又は−NR−C(=O)−であり、Rは、水素原子又は炭素数1〜4のヒドロカルビル基である。
1は、単結合又は炭素数1〜20の飽和ヒドロカルビレン基であり、エーテル結合、エステル結合若しくはヒドロキシ基を含んでいてもよい。
2は、炭素数1〜6の飽和ヒドロカルビル基又は炭素数6〜10のアリール基であり、その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。
+は、下記式(Aa)で表されるスルホニウムカチオン、下記式(Ab)で表されるヨードニウムカチオン又は下記式(Ac)で表されるアンモニウムカチオンである。
Figure 2021165824
(式中、Ra1〜Ra3は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜20のヒドロカルビル基である。また、Ra1及びRa2が、互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよい。
a4及びRa5は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜20のヒドロカルビル基である。
a6〜Ra9は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜24のヒドロカルビル基であり、該ヒドロカルビル基は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、エーテル結合、エステル結合、チオール基、チオエステル結合、チオノエステル結合、ジチオエステル結合、アミノ基、ニトロ基、スルホン基及びフェロセニル基から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。Ra6とRa7とが、互いに結合してこれらが結合する窒素原子と共に環を形成してもよく、Ra6とRa7と及びRa8とRa9とが、それぞれ互いに結合してこれらが結合する窒素原子と共にスピロ環を形成してもよく、Ra8とRa9とが合わさって=C(Ra10)(Ra11)を形成してもよい。Ra10及びRa11は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜16のヒドロカルビル基である。Ra6とRa10とが、互いに結合してこれらが結合する炭素原子及び窒素原子と共に環を形成してもよく、該環の中に、二重結合、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を含んでいてもよい。)]
2.更に、スルホン酸、イミド酸又はメチド酸を発生する酸発生剤を含む1のレジスト材料。
3.更に、有機溶剤を含む1又は2のレジスト材料。
4.前記ベースポリマーが、下記式(a1)で表される繰り返し単位又は下記式(a2)で表される繰り返し単位を含むものである1〜3のいずれかのレジスト材料。
Figure 2021165824
(式中、RAは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。
1は、単結合、フェニレン基若しくはナフチレン基、又はエステル結合若しくはラクトン環から選ばれる少なくとも1種を含む炭素数1〜12の連結基である。
2は、単結合又はエステル結合である。
3は、単結合、エーテル結合又はエステル結合である。
11及びR12は、それぞれ独立に、酸不安定基である。)
13は、フッ素原子、トリフルオロメチル基、シアノ基又は炭素数1〜6の飽和ヒドロカルビル基である。
14は、単結合又は炭素数1〜6のアルカンジイル基であり、その炭素原子の一部がエーテル結合又はエステル結合で置換されていてもよい。
aは、1又は2である。bは、0〜4の整数である。ただし、1≦a+b≦5である。)
5.化学増幅ポジ型レジスト材料である4のレジスト材料。
6.前記ベースポリマーが、酸不安定基を含まないものである1〜3のいずれかのレジスト材料。
7.化学増幅ネガ型レジスト材料である6のレジスト材料。
8.前記ベースポリマーが、更に、下記式(f1)〜(f3)のいずれかで表される繰り返し単位を含む1〜7のいずれかのレジスト材料。
Figure 2021165824
(式中、RAは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。
1は、単結合、炭素数1〜6の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基、ナフチレン基若しくはこれらを組み合わせて得られる炭素数7〜18の基、又は−O−Z11−、−C(=O)−O−Z11−若しくは−C(=O)−NH−Z11−である。Z11は、炭素数1〜6の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基、ナフチレン基又はこれらを組み合わせて得られる炭素数7〜18の基であり、カルボニル基、エステル結合、エーテル結合又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。
2は、単結合、−Z21−C(=O)−O−、−Z21−O−又は−Z21−O−C(=O)−である。Z21は、炭素数1〜12の飽和ヒドロカルビレン基であり、カルボニル基、エステル結合又はエーテル結合を含んでいてもよい。
3は、単結合、メチレン基、エチレン基、フェニレン基、フッ素化フェニレン基、−O−Z31−、−C(=O)−O−Z31−又は−C(=O)−NH−Z31−である。Z31は、炭素数1〜6の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基、フッ素化フェニレン基、又はトリフルオロメチル基で置換されたフェニレン基であり、カルボニル基、エステル結合、エーテル結合又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。
21〜R28は、それぞれ独立に、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜20のヒドロカルビル基である。また、R23及びR24又はR26及びR27が、互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよい。
HFは、水素原子又はトリフルオロメチル基である。
-は、非求核性対向イオンである。)
9.更に、界面活性剤を含む1〜8のいずれかのレジスト材料。
10.1〜9のいずれかのレジスト材料を用いて基板上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜を高エネルギー線で露光する工程と、前記露光したレジスト膜を、現像液を用いて現像する工程とを含むパターン形成方法。
11.前記高エネルギー線が、波長193nmのArFエキシマレーザー光又は波長248nmのKrFエキシマレーザー光である10のパターン形成方法。
12.前記高エネルギー線が、EB又は波長3〜15nmのEUVである10のパターン形成方法。 Therefore, the present invention provides the following resist materials and pattern forming methods.
1. 1. A resist material containing a base polymer and a quencher containing an onium salt represented by the following formula (A).
Figure 2021165824
[In the formula, m and n are each independently an integer of 1 to 3.
X BI is an iodine atom or a bromine atom.
Rah is a (n + 1) -valent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and is a halogen atom other than an ether bond, a carbonyl group, an ester bond, an amide bond, a sulton ring, a lactam ring, a carbonate group, and an iodine atom. , At least one selected from an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, a hydroxy group and a carboxy group may be contained.
X 1 is a single bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a carbonyl group or a carbonate group.
X 2 is a single-bonded or (m + 1) -valent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and is an ether bond, a carbonyl group, an ester bond, an amide bond, a sulton ring, a lactam ring, a carbonate group, or a halogen other than an iodine atom. It may contain at least one selected from an atom, a hydroxy group and a carboxy group.
X 3 is a single bond or a carbonyl group.
L is a single bond, −O−, −OC (= O) − or −NR—C (= O) −, and R is a hydrogen atom or a hydrocarbyl group having 1 to 4 carbon atoms.
R 1 is a single bond or a saturated hydrocarbylene group having 1 to 20 carbon atoms, and may contain an ether bond, an ester bond or a hydroxy group.
R 2 is a saturated hydrocarbyl group having 1 to 6 carbon atoms or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and a part or all of its hydrogen atom may be substituted with a fluorine atom.
M + is a sulfonium cation represented by the following formula (Aa), an iodonium cation represented by the following formula (Ab), or an ammonium cation represented by the following formula (Ac).
Figure 2021165824
(In the formula, R a1 to R a3 are hydrocarbyl groups having 1 to 20 carbon atoms which may independently contain a halogen atom or a hetero atom. Further, R a1 and R a2 are bonded to each other. The rings may be formed together with the sulfur atoms to which they are bonded.
R a4 and R a5 are hydrocarbyl groups having 1 to 20 carbon atoms, which may independently contain a halogen atom or a hetero atom.
R a6 to R a9 are independently hydrogen atoms or hydrocarbyl groups having 1 to 24 carbon atoms, and the hydrocarbyl groups are halogen atoms, hydroxy groups, carboxy groups, ether bonds, ester bonds, thiol groups, and thioester bonds. , Thionoester bond, dithioester bond, amino group, nitro group, sulfone group and at least one selected from ferrocenyl group may be contained. R a6 and R a7 may be bonded to each other to form a ring together with the nitrogen atom to which they are bonded, and R a6 and R a7 and R a8 and R a9 are bonded to each other and these are bonded to each other. A spiro ring may be formed together with the nitrogen atom, or R a8 and R a9 may be combined to form = C (R a10 ) (R a11 ). R a10 and R a11 are independently hydrogen atoms or hydrocarbyl groups having 1 to 16 carbon atoms. R a6 and R a10 may be bonded to each other to form a ring with a carbon atom and a nitrogen atom to which they are bonded, and the ring contains a double bond, an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom. You may be. )]
2. Further, 1 resist material containing an acid generator that generates sulfonic acid, imic acid or methidoic acid.
3. 3. Further, 1 or 2 resist material containing an organic solvent.
4. The resist material according to any one of 1 to 3, wherein the base polymer contains a repeating unit represented by the following formula (a1) or a repeating unit represented by the following formula (a2).
Figure 2021165824
(In the formula, RA is a hydrogen atom or a methyl group, respectively.
Y 1 is a linking group having 1 to 12 carbon atoms containing at least one selected from a single bond, a phenylene group or a naphthylene group, or an ester bond or a lactone ring.
Y 2 is a single bond or an ester bond.
Y 3 is a single bond, an ether bond or an ester bond.
R 11 and R 12 are independently acid-labile groups. )
R 13 is a fluorine atom, a trifluoromethyl group, a cyano group or a saturated hydrocarbyl group having 1 to 6 carbon atoms.
R 14 is a single bond or an alkanediyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a part of the carbon atom thereof may be substituted with an ether bond or an ester bond.
a is 1 or 2. b is an integer from 0 to 4. However, 1 ≦ a + b ≦ 5. )
5. 4 resist materials which are chemically amplified positive resist materials.
6. The resist material according to any one of 1 to 3, wherein the base polymer does not contain an acid unstable group.
7. 6 resist materials which are chemically amplified negative type resist materials.
8. The resist material according to any one of 1 to 7, wherein the base polymer further contains a repeating unit represented by any of the following formulas (f1) to (f3).
Figure 2021165824
(In the formula, RA is a hydrogen atom or a methyl group, respectively.
Z 1 is a single bond, an aliphatic hydrocarbylene group having 1 to 6 carbon atoms, a phenylene group, a naphthylene group or a group having 7 to 18 carbon atoms obtained by combining these or -O-Z 11, -, - C (= O) -O-Z 11 - or -C (= O) -NH-Z 11 - is. Z 11 is an aliphatic hydrocarbylene group having 1 to 6 carbon atoms, a phenylene group, a naphthylene group or a group having 7 to 18 carbon atoms obtained by combining them, and is a carbonyl group, an ester bond, an ether bond or a hydroxy group. May include.
Z 2 is a single bond, -Z 21 -C (= O) -O -, - Z 21 -O- or -Z 21 -O-C (= O ) - is. Z 21 is a saturated hydrocarbylene group having 1 to 12 carbon atoms and may contain a carbonyl group, an ester bond or an ether bond.
Z 3 is a single bond, a methylene group, an ethylene group, a phenylene group, a fluorinated phenylene group, -O-Z 31 -, - C (= O) -O-Z 31 - or -C (= O) -NH- Z 31 −. Z 31 is a phenylene group substituted with an aliphatic hydrocarbylene group, a phenylene group, a fluorinated phenylene group, or a trifluoromethyl group having 1 to 6 carbon atoms, and is a carbonyl group, an ester bond, an ether bond, or a hydroxy group. May include.
R 21 to R 28 are hydrocarbyl groups having 1 to 20 carbon atoms, which may independently contain heteroatoms. Further, R 23 and R 24 or R 26 and R 27 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded.
R HF is a hydrogen atom or a trifluoromethyl group.
M - is a non-nucleophilic opposing ion. )
9. Further, any of 1 to 8 resist materials containing a surfactant.
A step of forming a resist film on a substrate using any of 110 to 9 resist materials, a step of exposing the resist film with high energy rays, and a step of exposing the exposed resist film with a developing solution. A pattern forming method including a step of developing.
11. 10 pattern forming methods in which the high energy ray is an ArF excimer laser light having a wavelength of 193 nm or a KrF excimer laser light having a wavelength of 248 nm.
12. 10 pattern forming methods in which the high energy rays are EB or EUV having a wavelength of 3 to 15 nm.

ヨウ素化又は臭素化脂肪族ヒドロカルビル基含有スルホンアミドはEBやEUVの吸収が大きいため、式(A)で表されるオニウム塩を含むレジスト膜は、露光によって膜内に多くの二次電子を発生させ、感度を向上させることができる。式(A)で表されるオニウム塩のアニオンは、アミド基の両側に置換基が付いている立体障害のため、カチオンとの結合距離が長く、カルボン酸のスルホニウム塩型のクエンチャーに比べてスルホン酸とのイオン交換が起こりやすい。つまり、クエンチャーとしての能力が高く、これによって高いコントラストを得ることができる。 Since the sulfonamide containing an iodide or brominated aliphatic hydrocarbyl group absorbs a large amount of EB and EUV, the resist film containing the onium salt represented by the formula (A) generates many secondary electrons in the film by exposure. It is possible to improve the sensitivity. The onium salt anion represented by the formula (A) has a long bond distance with a cation due to a steric disorder in which substituents are attached to both sides of the amide group, and is compared with a sulfonium salt type quencher of a carboxylic acid. Ion exchange with sulfonic acid is likely to occur. That is, the ability as a quencher is high, and a high contrast can be obtained by this.

[レジスト材料]
本発明のレジスト材料は、ベースポリマー、及びヨウ素化又は臭素化脂肪族ヒドロカルビル基含有スルホンアミドのオニウム塩を含むクエンチャーを含む。前記スルホニウム塩、ヨードニウム塩は、光照射によって弱酸のヨウ素化又は臭素化脂肪族ヒドロカルビル基含有スルホンアミドを発生する酸発生剤であるが、強塩基性のスルホニウム塩、ヨードニウム塩の形態を有しているためクエンチャーとして機能する。前記ヨウ素化又は臭素化脂肪族ヒドロカルビル基含有スルホンアミドは、酸不安定基の脱保護反応を引き起こす程の酸性度はない。したがって、後述するように、別途酸不安定基の脱保護反応を引き起こすため、強酸であるスルホン酸、イミド酸又はメチド酸を発生させる酸発生剤を添加することが有効である。なお、スルホン酸、イミド酸又はメチド酸を発生させる酸発生剤は添加型でもよいが、ベースポリマーに結合しているバウンド型でもよい。
[Resist material]
The resist material of the present invention comprises a base polymer and a quencher containing an onium salt of an iodinated or brominated aliphatic hydrocarbyl group-containing sulfonamide. The sulfonium salt and iodonium salt are acid generators that generate weak acid iodide or brominated aliphatic hydrocarbyl group-containing sulfonamide by light irradiation, but have the form of strongly basic sulfonium salt and iodonium salt. Therefore, it functions as a quencher. The iodinated or brominated aliphatic hydrocarbyl group-containing sulfonamides are not acidic enough to cause a deprotection reaction of acid-labile groups. Therefore, as will be described later, it is effective to add an acid generator that generates a strong acid such as sulfonic acid, imidic acid or methidoic acid, because it separately causes a deprotection reaction of an acid unstable group. The acid generator that generates sulfonic acid, imidic acid or methidoic acid may be an additive type or a bound type that is bound to the base polymer.

前記ヨウ素化又は臭素化脂肪族ヒドロカルビル基含有スルホンアミドのスルホニウム塩、ヨードニウム塩と、超強酸のパーフルオロアルキルスルホン酸を発生する酸発生剤とを混合した状態で光照射を行うと、ヨウ素化又は臭素化脂肪族ヒドロカルビル基含有スルホンアミドとパーフルオロアルキルスルホン酸とが発生する。酸発生剤は全て分解しているわけではないので、近傍に分解していない酸発生剤が存在している。ここで、ヨウ素化又は臭素化脂肪族ヒドロカルビル基含有スルホンアミドのスルホニウム塩、ヨードニウム塩とパーフルオロアルキルスルホン酸とが共存すると、最初にパーフルオロアルキルスルホン酸がヨウ素化又は臭素化脂肪族ヒドロカルビル基含有スルホンアミドのスルホニウム塩、ヨードニウム塩とイオン交換を起こし、パーフルオロアルキルスルホン酸スルホニウム塩が生成し、ヨウ素化又は臭素化脂肪族ヒドロカルビル基含有スルホンアミドがリリースされる。これは、酸としての強度が高いパーフルオロアルキルスルホン酸塩の方が安定であるためである。一方、パーフルオロアルキルスルホン酸スルホニウム塩、ヨードニウム塩とヨウ素化又は臭素化脂肪族ヒドロカルビル基含有スルホンアミドとが存在していてもイオン交換は起こらない。パーフルオロアルキルスルホン酸だけでなく、ヨウ素化又は臭素化脂肪族ヒドロカルビル基含有スルホンアミドよりも酸強度が高いアリールスルホン酸、アルキルスルホン酸、イミド酸、メチド酸等において同様のイオン交換が起こる。 When light irradiation is performed in a state where the sulfonium salt and iodonium salt of the sulfonated or brominated aliphatic hydrocarbyl group-containing sulfonamide and an acid generator for generating a super strong acid perfluoroalkyl sulfonic acid are mixed, iodization or iodination or Brominated aliphatic hydrocarbyl group-containing sulfonic amides and perfluoroalkyl sulfonic acids are generated. Since not all acid generators are decomposed, there are undecomposed acid generators in the vicinity. Here, when a sulfonium salt of an iodide or brominated aliphatic hydrocarbyl group-containing sulfonamide, iodonium salt and perfluoroalkyl sulfonic acid coexist, the perfluoroalkyl sulfonic acid first contains an iodide or brominated aliphatic hydrocarbyl group. Ion exchange with the sulfonium salt and iodonium salt of the sulfonamide produces a perfluoroalkyl sulfonic acid sulfonium salt, and an iodide or brominated aliphatic hydrocarbyl group-containing sulfonamide is released. This is because the perfluoroalkyl sulfonate, which has a higher strength as an acid, is more stable. On the other hand, ion exchange does not occur even if the perfluoroalkyl sulfonic acid sulfonium salt or iodonium salt and the iodideized or brominated aliphatic hydrocarbyl group-containing sulfonamide are present. Similar ion exchange occurs not only in perfluoroalkyl sulfonic acid but also in aryl sulfonic acid, alkyl sulfonic acid, imide acid, methidoic acid, etc., which have higher acid strength than iodinated or brominated aliphatic hydrocarbyl group-containing sulfonamide.

ヨウ素化又は臭素化脂肪族ヒドロカルビル基含有スルホンアミドのオニウム塩は、酸拡散を抑えるだけでなく、EUVの吸収が高く、これによって二次電子が発生し、レジストを高感度化させ、ショットノイズを低減させることができる。ヨウ素化又は臭素化脂肪族ヒドロカルビル基含有スルホンアミドのオニウム塩は、酸拡散制御のためのクエンチャーだけでなく、増感剤としての機能も有する。 The onium salt of an iodide or brominated aliphatic hydrocarbyl group-containing sulfonamide not only suppresses acid diffusion, but also absorbs EUV highly, which generates secondary electrons, which makes the resist more sensitive and reduces shot noise. It can be reduced. The onium salt of an iodinated or brominated aliphatic hydrocarbyl group-containing sulfonamide has a function as a sensitizer as well as a quencher for controlling acid diffusion.

LWR向上のためには、ポリマーや酸発生剤の凝集を抑えることが効果的であるが、更に注目すべき点はクエンチャーの分散性である。酸発生剤のレジスト膜内における分散性が向上しても、クエンチャーが不均一に存在していると、LWR低下の原因になり得る。スルホニウム塩型のクエンチャーにおいても、トリフェニルスルホニウムカチオンにアルキル基のような置換基を導入することは、LWR向上に対して有効である。更に、スルホニウム塩型のクエンチャーにハロゲン原子を導入することで、効率よく疎水性を高めて、分散性を向上させる。ヨウ素原子等のバルキーなハロゲン原子の導入は、スルホニウム塩のカチオンだけでなく、アニオンにおいても有効である。前記ヨウ素化又は臭素化脂肪族ヒドロカルビル基含有スルホンアミドのオニウム塩は、アニオンにヨウ素原子を導入することによって、レジスト膜中におけるクエンチャーの分散性を高め、LWRを低減させるものである。 In order to improve the LWR, it is effective to suppress the aggregation of the polymer and the acid generator, but a more remarkable point is the dispersibility of the quencher. Even if the dispersibility of the acid generator in the resist film is improved, the non-uniform presence of the quencher can cause a decrease in LWR. Even in a sulfonium salt type quencher, introducing a substituent such as an alkyl group into the triphenylsulfonium cation is effective for improving LWR. Furthermore, by introducing a halogen atom into the sulfonium salt type quencher, the hydrophobicity is efficiently increased and the dispersibility is improved. The introduction of bulky halogen atoms such as iodine atoms is effective not only for cations of sulfonium salts but also for anions. The onium salt of the iodinated or brominated aliphatic hydrocarbyl group-containing sulfonamide enhances the dispersibility of the quencher in the resist film and reduces the LWR by introducing an iodine atom into the anion.

前記ヨウ素化又は臭素化脂肪族ヒドロカルビル基含有スルホンアミドのオニウム塩によるLWR低減効果は、アルカリ現像によるポジティブパターン形成やネガティブパターン形成においても、有機溶剤現像におけるネガティブパターン形成のどちらにおいても有効である。 The LWR reduction effect of the onium salt of the iodinated or brominated aliphatic hydrocarbyl group-containing sulfonamide is effective in both positive pattern formation and negative pattern formation by alkaline development and negative pattern formation in organic solvent development.

[ヨウ素化又は臭素化脂肪族ヒドロカルビル基含有スルホンアミドのオニウム塩]
本発明のレジスト材料に含まれるヨウ素化又は臭素化脂肪族ヒドロカルビル基含有スルホンアミドのオニウム塩は、下記式(A)で表される化合物である。

Figure 2021165824
[Iodinated or brominated aliphatic hydrocarbyl group-containing sulfonamide onium salt]
The onium salt of the iodinated or brominated aliphatic hydrocarbyl group-containing sulfonamide contained in the resist material of the present invention is a compound represented by the following formula (A).
Figure 2021165824

式(A)中、m及びnは、それぞれ独立に、1〜3の整数である。 In the formula (A), m and n are each independently an integer of 1 to 3.

式(A)中、XBIは、ヨウ素原子又は臭素原子である。 In formula (A), X BI is an iodine atom or a bromine atom.

式(A)中、Rahは、炭素数1〜20の(n+1)価の脂肪族炭化水素基であり、エーテル結合、カルボニル基、エステル結合、アミド結合、スルトン環、ラクタム環、カーボネート基、ヨウ素原子以外のハロゲン原子、炭素数6〜12のアリール基、ヒドロキシ基及びカルボキシ基から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。 In the formula (A), Rah is a (n + 1) -valent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and has an ether bond, a carbonyl group, an ester bond, an amide bond, a sulton ring, a lactam ring, and a carbonate group. It may contain at least one selected from a halogen atom other than the iodine atom, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, a hydroxy group and a carboxy group.

前記脂肪族炭化水素基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、メタンジイル基、エタン−1,1−ジイル基、エタン−1,2−ジイル基、プロパン−1,1−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、プロパン−1,3−ジイル基、プロパン−2,2−ジイル基、ブタン−1,1−ジイル基、ブタン−1,2−ジイル基、ブタン−1,3−ジイル基、ブタン−2,3−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、1,1−ジメチルエタン−1,2−ジイル基、ペンタン−1,5−ジイル基、2−メチルブタン−1,2−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル基、ヘプタン−1,7−ジイル基、オクタン−1,8−ジイル基、ノナン−1,9−ジイル基、デカン−1,10−ジイル基、ウンデカン−1,11−ジイル基、ドデカン−1,12−ジイル基等のアルカンジイル基;シクロプロパン−1,1−ジイル基、シクロプロパン−1,2−ジイル基、シクロブタン−1,1−ジイル基、シクロブタン−1,2−ジイル基、シクロブタン−1,3−ジイル基、シクロペンタン−1,1−ジイル基、シクロペンタン−1,2−ジイル基、シクロペンタン−1,3−ジイル基、シクロヘキサン−1,1−ジイル基、シクロヘキサン−1,2−ジイル基、シクロヘキサン−1,3−ジイル基、シクロヘキサン−1,4−ジイル基等のシクロアルカンジイル基;ノルボルナン−2,3−ジイル基、ノルボルナン−2,6−ジイル基等の多環式飽和ヒドロカルビレン基;2−プロペン−1,1−ジイル基等のアルケンジイル基;2−プロピン−1,1−ジイル基等のアルキンジイル基;2−シクロヘキセン−1,2−ジイル基、2−シクロヘキセン−1,3−ジイル基、3−シクロヘキセン−1,2−ジイル基等のシクロアルケンジイル基;5−ノルボルネン−2,3−ジイル基等の多環式不飽和ヒドロカルビレン基;シクロペンチルメタンジイル基、シクロヘキシルメタンジイル基、2−シクロペンテニルメタンジイル基、3−シクロペンテニルメタンジイル基、2−シクロヘキセニルメタンジイル基、3−シクロヘキセニルメタンジイル基等の環式脂肪族ヒドロカルビレン基で置換されたアルカンジイル基;これらを組み合わせて得られる基等の脂肪族ヒドロカルビレン基;前記脂肪族ヒドロカルビレン基から、更に1又は2個の水素原子が脱離して得られる3又は4価の基等が挙げられる。 The aliphatic hydrocarbon group may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched, or cyclic. Specific examples thereof include a methanediyl group, an ethane-1,1-diyl group, an ethane-1,2-diyl group, a propane-1,1-diyl group, a propane-1,2-diyl group, and a propane-1,3. -Diyl group, propane-2,2-diyl group, butane-1,1-diyl group, butane-1,2-diyl group, butane-1,3-diyl group, butane-2,3-diyl group, butane -1,4-diyl group, 1,1-dimethylethane-1,2-diyl group, pentane-1,5-diyl group, 2-methylbutane-1,2-diyl group, hexane-1,6-diyl group , Heptane-1,7-diyl group, octane-1,8-diyl group, nonan-1,9-diyl group, decane-1,10-diyl group, undecane-1,11-diyl group, dodecane-1, Alkanediyl group such as 12-diyl group; cyclopropane-1,1-diyl group, cyclopropane-1,2-diyl group, cyclobutane-1,1-diyl group, cyclobutane-1,2-diyl group, cyclobutane- 1,3-diyl group, cyclopentane-1,1-diyl group, cyclopentane-1,2-diyl group, cyclopentane-1,3-diyl group, cyclohexane-1,1-diyl group, cyclohexane-1, Cycloalkanediyl groups such as 2-diyl group, cyclohexane-1,3-diyl group, cyclohexane-1,4-diyl group; polycycles such as norbornan-2,3-diyl group and norbornan-2,6-diyl group Formula Saturated hydrocarbylene group; alkanediyl group such as 2-propene-1,1-diyl group; alkanediyl group such as 2-propin-1,1-diyl group; 2-cyclohexene-1,2-diyl group, 2- Cycloalkendyl group such as cyclohexene-1,3-diyl group, 3-cyclohexene-1,2-diyl group; polycyclic unsaturated hydrocarbylene group such as 5-norbornene-2,3-diyl group; cyclopentylmethane Cyclic aliphatic hydrocarbylene groups such as diyl group, cyclohexylmethanediyl group, 2-cyclopentenylmethanediyl group, 3-cyclopentenylmethanediyl group, 2-cyclohexenylmethanediyl group, 3-cyclohexenylmethanediyl group. Substituted alkanediyl group; aliphatic hydrocarbylene group such as a group obtained by combining these; tri- or tetravalent obtained by removing one or two hydrogen atoms from the aliphatic hydrocarbylene group. The basis of.

前記炭素数6〜12のアリール基としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等が挙げられる。 Examples of the aryl group having 6 to 12 carbon atoms include a phenyl group, a tolyl group, a xsilyl group, a 1-naphthyl group, a 2-naphthyl group and the like.

式(A)中、X1は、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、カルボニル基又はカーボネート基である。 In formula (A), X 1 is a single bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a carbonyl group or a carbonate group.

式(A)中、X2は、単結合又は炭素数1〜20の(m+1)価の炭化水素基であり、エーテル結合、カルボニル基、エステル結合、アミド結合、スルトン環、ラクタム環、カーボネート基、ヨウ素原子以外のハロゲン原子、ヒドロキシ基及びカルボキシ基から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。 In the formula (A), X 2 is a single bond or a (m + 1) valent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and is an ether bond, a carbonyl group, an ester bond, an amide bond, a sulton ring, a lactam ring, or a carbonate group. , At least one selected from halogen atoms other than iodine atoms, hydroxy groups and carboxy groups may be contained.

2で表される(m+1)価の炭化水素基は、炭化水素からから(m+1)個の水素原子が脱離して得られる基である。前記炭化水素は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、メタン、エタン、プロパン、ブタン、2−メチルプロパン、ペンタン、2−メチルブタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン等のアルカン;シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、ノルボルナン、アダマンタン等の環式飽和炭化水素;エチレン、プロペン、1−ブテン、2−ブテン、2−メチルプロペン等のアルケン;シクロヘキセン、ノルボルネン等の環式不飽和炭化水素;ベンゼン、ナフタレン、トルエン、キシレン、アントラセン等の芳香族炭化水素;これらの基の一部又は全部の水素原子がヒドロカルビル基で置換された化合物等が挙げられる。 The (m + 1) -valent hydrocarbon group represented by X 2 is a group obtained by desorbing (m + 1) hydrogen atoms from the hydrocarbon. The hydrocarbon may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched, or cyclic. Specific examples thereof include alkanes such as methane, ethane, propane, butane, 2-methylpropane, pentane, 2-methylbutane, hexane, heptane, octane, nonane, decane, undecane, and dodecane; cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, and the like. Cyclic saturated hydrocarbons such as cyclohexane, norbornan and adamantan; alkanes such as ethylene, propene, 1-butene, 2-butene and 2-methylpropene; cyclic unsaturated hydrocarbons such as cyclohexene and norbornene; benzene, naphthalene and toluene , Xylene, anthracene and other aromatic hydrocarbons; examples thereof include compounds in which some or all of these groups have their hydrogen atoms substituted with hydrocarbyl groups.

式(A)中、X3は、単結合又はカルボニル基である。 In formula (A), X 3 is a single bond or a carbonyl group.

式(A)中、Lは、単結合、−O−、−O−C(=O)−又は−NR−C(=O)−であり、Rは、水素原子又は炭素数1〜4のヒドロカルビル基である。 In the formula (A), L is a single bond, −O−, −OC (= O) − or −NR—C (= O) −, and R is a hydrogen atom or 1 to 4 carbon atoms. It is a hydrocarbyl group.

式(A)中、R1は、単結合又は炭素数1〜20の飽和ヒドロカルビレン基であり、エーテル結合、エステル結合若しくはヒドロキシ基を含んでいてもよい。前記飽和ヒドロカルビレン基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、その具体例としては、メタンジイル基、エタン−1,1−ジイル基、エタン−1,2−ジイル基、プロパン−1,1−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、プロパン−1,3−ジイル基、プロパン−2,2−ジイル基、ブタン−1,1−ジイル基、ブタン−1,2−ジイル基、ブタン−1,3−ジイル基、ブタン−2,3−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、1,1−ジメチルエタン−1,2−ジイル基、ペンタン−1,5−ジイル基、2−メチルブタン−1,2−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル基、ヘプタン−1,7−ジイル基、オクタン−1,8−ジイル基、ノナン−1,9−ジイル基、デカン−1,10−ジイル基、ウンデカン−1,11−ジイル基、ドデカン−1,12−ジイル基等のアルカンジイル基;シクロプロパン−1,1−ジイル基、シクロプロパン−1,2−ジイル基、シクロブタン−1,1−ジイル基、シクロブタン−1,2−ジイル基、シクロブタン−1,3−ジイル基、シクロペンタン−1,1−ジイル基、シクロペンタン−1,2−ジイル基、シクロペンタン−1,3−ジイル基、シクロヘキサン−1,1−ジイル基、シクロヘキサン−1,2−ジイル基、シクロヘキサン−1,3−ジイル基、シクロヘキサン−1,4−ジイル基等のシクロアルカンジイル基;ノルボルナン−2,3−ジイル基、ノルボルナン−2,6−ジイル基等の多環式飽和ヒドロカルビレン基が挙げられる。 In the formula (A), R 1 is a single bond or a saturated hydrocarbylene group having 1 to 20 carbon atoms, and may contain an ether bond, an ester bond or a hydroxy group. The saturated hydrocarbylene group may be linear, branched, or cyclic, and specific examples thereof include a methanediyl group, an ethane-1,1-diyl group, an ethane-1,2-diyl group, and a propane-. 1,1-diyl group, propane-1,2-diyl group, propane-1,3-diyl group, propane-2,2-diyl group, butane-1,1-diyl group, butane-1,2-diyl group Group, butane-1,3-diyl group, butane-2,3-diyl group, butane-1,4-diyl group, 1,1-dimethylethane-1,2-diyl group, pentane-1,5-diyl Group, 2-methylbutane-1,2-diyl group, hexane-1,6-diyl group, heptan-1,7-diyl group, octane-1,8-diyl group, nonan-1,9-diyl group, decane Alkanediyl groups such as -1,10-diyl group, undecane-1,11-diyl group, dodecane-1,12-diyl group; cyclopropane-1,1-diyl group, cyclopropane-1,2-diyl group , Cyclobutane-1,1-diyl group, cyclobutane-1,2-diyl group, cyclobutane-1,3-diyl group, cyclopentane-1,1-diyl group, cyclopentane-1,2-diyl group, cyclopentane Cycloalkanediyl groups such as -1,3-diyl group, cyclohexane-1,1-diyl group, cyclohexane-1,2-diyl group, cyclohexane-1,3-diyl group, cyclohexane-1,4-diyl group; Examples thereof include a polycyclic saturated hydrocarbylene group such as a norbornan-2,3-diyl group and a norbornan-2,6-diyl group.

式(A)中、R2は、炭素数1〜6の飽和ヒドロカルビル基又は炭素数6〜10のアリール基であり、その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。前記飽和ヒドロカルビル基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、その具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基等の炭素数1〜6のアルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の炭素数3〜6の環式飽和ヒドロカルビル基が挙げられる。前記アリール基としては、フェニル基、メチルフェニル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、エチルフェフェニル基、ジエチルフェニル基、n−プロピルフェニル基、イソプロピルフェニル基、n−ブチルフェニル基、イソブチルフェニル基、sec−ブチルフェニル基、tert−ブチルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等が挙げられる。 In the formula (A), R 2 is a saturated hydrocarbyl group having 1 to 6 carbon atoms or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and a part or all of its hydrogen atom may be substituted with a fluorine atom. The saturated hydrocarbyl group may be linear, branched or cyclic, and specific examples thereof include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group and a sec-butyl group. Alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms such as groups, tert-butyl groups, n-pentyl groups and n-hexyl groups; cyclic saturation of 3 to 6 carbon atoms such as cyclopropyl groups, cyclobutyl groups, cyclopentyl groups and cyclohexyl groups. Hydrocarbyl groups can be mentioned. Examples of the aryl group include a phenyl group, a methylphenyl group, a dimethylphenyl group, a trimethylphenyl group, an ethylfephenyl group, a diethylphenyl group, an n-propylphenyl group, an isopropylphenyl group, an n-butylphenyl group and an isobutylphenyl group. Examples thereof include sec-butylphenyl group, tert-butylphenyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group and the like.

式(A)中、M+は、下記式(Aa)で表されるスルホニウムカチオン、下記式(Ab)で表されるヨードニウムカチオン又は下記式(Ac)で表されるアンモニウムカチオンである。

Figure 2021165824
In the formula (A), M + is a sulfonium cation represented by the following formula (Aa), an iodonium cation represented by the following formula (Ab), or an ammonium cation represented by the following formula (Ac).
Figure 2021165824

式(Aa)中、Ra1〜Ra3は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜20のヒドロカルビル基である。式(Ab)中、Ra4及びRa5は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜20のヒドロカルビル基である。 Wherein (Aa), R a1 ~R a3 are each independently a hydrocarbyl group having a halogen atom, or carbon atoms which may contain a hetero atom having 1 to 20. In the formula (Ab), R a4 and R a5 are hydrocarbyl groups having 1 to 20 carbon atoms which may independently contain a halogen atom or a hetero atom.

a1〜Ra5で表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。 Examples of the halogen atom represented by R a1 to R a5 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like.

a1〜Ra5で表される炭素数1〜20のヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基等の炭素数1〜20のアルキル基;シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロプロピルメチル基、4−メチルシクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等の炭素数3〜20の環式飽和ヒドロカルビル基;ビニル基、プロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基等のアルケニル基;エチニル基、プロピニル基、ブチニル基等の炭素数2〜20のアルキニル基;シクロヘキセニル基、ノルボルネニル基等の炭素数3〜20の環式不飽和脂肪族ヒドロカルビル基;フェニル基、メチルフェニル基、エチルフェニル基、n−プロピルフェニル基、イソプロピルフェニル基、n−ブチルフェニル基、イソブチルフェニル基、sec−ブチルフェニル基、tert−ブチルフェニル基、ナフチル基、メチルナフチル基、エチルナフチル基、n−プロピルナフチル基、イソプロピルナフチル基、n−ブチルナフチル基、イソブチルナフチル基、sec−ブチルナフチル基、tert−ブチルナフチル基等の炭素数6〜20のアリール基;ベンジル基、フェネチル基等の炭素数7〜20のアラルキル基;これらを組み合わせて得られる基等が挙げられる。 The hydrocarbyl groups having 1 to 20 carbon atoms represented by R a1 to R a5 may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched, or cyclic. Specific examples thereof include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group and n-. Alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms such as octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecil group and icosyl group; Cyclic saturated hydrocarbyl group having 3 to 20 carbon atoms such as cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclopropylmethyl group, 4-methylcyclohexyl group, cyclohexylmethyl group, norbornyl group, adamantyl group; vinyl group, propenyl group, Alkenyl groups such as butenyl group and hexenyl group; alkynyl groups having 2 to 20 carbon atoms such as ethynyl group, propynyl group and butyl group; cyclic unsaturated aliphatic hydrocarbyl having 3 to 20 carbon atoms such as cyclohexenyl group and norbornenyl group. Group; phenyl group, methylphenyl group, ethylphenyl group, n-propylphenyl group, isopropylphenyl group, n-butylphenyl group, isobutylphenyl group, sec-butylphenyl group, tert-butylphenyl group, naphthyl group, methylnaphthyl Group, ethylnaphthyl group, n-propylnaphthyl group, isopropylnaphthyl group, n-butylnaphthyl group, isobutylnaphthyl group, sec-butylnaphthyl group, tert-butylnaphthyl group and other aryl groups having 6 to 20 carbon atoms; benzyl group , An aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms such as a phenethyl group; a group obtained by combining these groups and the like can be mentioned.

また、これらの基の水素原子の一部又は全部が、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ハロゲン原子等のヘテロ原子含有基で置換されていてもよく、これらの基の炭素原子の一部が、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子含有基で置換されていてもよく、その結果、ヒドロキシ基、シアノ基、カルボニル基、エーテル結合、エステル結合、スルホン酸エステル結合、カーボネート基、ラクトン環、スルトン環、カルボン酸無水物、ハロアルキル基等を含んでいてもよい。 Further, a part or all of the hydrogen atoms of these groups may be substituted with heteroatom-containing groups such as oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom and halogen atom, and a part of carbon atoms of these groups may be substituted. , Oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom and the like may be substituted with a hetero atom-containing group, and as a result, a hydroxy group, a cyano group, a carbonyl group, an ether bond, an ester bond, a sulfonic acid ester bond, a carbonate group, a lactone. It may contain a ring, a sulton ring, a carboxylic acid anhydride, a haloalkyl group and the like.

また、Ra1及びRa2が、互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよい。このとき、前記環としては、以下に示す構造のものが好ましい。

Figure 2021165824
(式中、破線は、Ra3との結合手である。) Further, R a1 and R a2 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded. At this time, the ring preferably has the structure shown below.
Figure 2021165824
(In the formula, the broken line is the bond with Ra3.)

式(Ac)中、Ra6〜Ra9は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜24のヒドロカルビル基であり、該ヒドロカルビル基は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、エーテル結合、エステル結合、チオール基、チオエステル結合、チオノエステル結合、ジチオエステル結合、アミノ基、ニトロ基、スルホン基及びフェロセニル基から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。Ra6〜Ra9で表される炭素数1〜24のヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基等の炭素数1〜24のアルキル基;シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロプロピルメチル基、4−メチルシクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等の炭素数3〜24の環式飽和ヒドロカルビル基;ビニル基、プロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基等の炭素数2〜24のアルケニル基;エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、2−シクロヘキシルエチニル基、2−フェニルエチニル基等の炭素数2〜24のアルキニル基;シクロヘキセニル基、ノルボルネニル基等の炭素数3〜24の環式不飽和脂肪族ヒドロカルビル基;フェニル基、メチルフェニル基、エチルフェニル基、n−プロピルフェニル基、イソプロピルフェニル基、n−ブチルフェニル基、イソブチルフェニル基、sec−ブチルフェニル基、tert−ブチルフェニル基、ナフチル基、メチルナフチル基、エチルナフチル基、n−プロピルナフチル基、イソプロピルナフチル基、n−ブチルナフチル基、イソブチルナフチル基、sec−ブチルナフチル基、tert−ブチルナフチル基等の炭素数6〜24のアリール基;ベンジル基、フェネチル基等の炭素数7〜24のアラルキル基;これらを組み合わせて得られる基等が挙げられる。 In the formula (Ac), R a6 to R a9 are each independently a hydrogen atom or a hydrocarbyl group having 1 to 24 carbon atoms, and the hydrocarbyl group is a halogen atom, a hydroxy group, a carboxy group, an ether bond or an ester bond. , A thiol group, a thioester bond, a thionoester bond, a dithioester bond, an amino group, a nitro group, a sulfone group and a ferrocenyl group. The hydrocarbyl groups having 1 to 24 carbon atoms represented by R a6 to R a9 may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched, or cyclic. Specific examples thereof include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group and n-. Alkyl groups having 1 to 24 carbon atoms such as octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecil group and icosyl group; Cyclic saturated hydrocarbyl group having 3 to 24 carbon atoms such as cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclopropylmethyl group, 4-methylcyclohexyl group, cyclohexylmethyl group, norbornyl group, adamantyl group; vinyl group, propenyl group, An alkenyl group having 2 to 24 carbon atoms such as a butenyl group and a hexenyl group; an alkynyl group having 2 to 24 carbon atoms such as an ethynyl group, a propynyl group, a butyl group, a 2-cyclohexylethynyl group and a 2-phenylethynyl group; a cyclohexenyl group. , Norbornenyl group and other cyclic unsaturated aliphatic hydrocarbyl groups having 3 to 24 carbon atoms; phenyl group, methylphenyl group, ethylphenyl group, n-propylphenyl group, isopropylphenyl group, n-butylphenyl group, isobutylphenyl group. , Se-butylphenyl group, tert-butylphenyl group, naphthyl group, methylnaphthyl group, ethylnaphthyl group, n-propylnaphthyl group, isopropylnaphthyl group, n-butylnaphthyl group, isobutylnaphthyl group, sec-butylnaphthyl group, Examples thereof include an aryl group having 6 to 24 carbon atoms such as a tert-butylnaphthyl group; an aralkyl group having 7 to 24 carbon atoms such as a benzyl group and a phenethyl group; and a group obtained by combining these.

また、Ra6とRa7とが、互いに結合してこれらが結合する窒素原子と共に環を形成してもよく、Ra6とRa7と及びRa8とRa9とが、それぞれ互いに結合してこれらが結合する窒素原子と共にスピロ環を形成してもよく、Ra8とRa9とが合わさって=C(Ra10)(Ra11)を形成してもよい。Ra10及びRa11は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜16のヒドロカルビル基である。前記ヒドロカルビル基としては、Ra6〜Ra9で表されるヒドロカルビル基として例示したもののうち、炭素数1〜16のものが挙げられる。Ra6とRa10とが、互いに結合してこれらが結合する炭素原子及び窒素原子と共に環を形成してもよく、該環の中に、二重結合、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を含んでいてもよい。 Further, R a6 and R a7 may be bonded to each other to form a ring together with the nitrogen atom to which they are bonded, and R a6 and R a7 and R a8 and R a9 may be bonded to each other to form a ring. A spiro ring may be formed together with the nitrogen atom to which R a8 is bonded, or R a8 and R a9 may be combined to form = C (R a10 ) (R a11 ). R a10 and R a11 are independently hydrogen atoms or hydrocarbyl groups having 1 to 16 carbon atoms. Examples of the hydrocarbyl groups, among those exemplified as hydrocarbyl group represented by R a6 to R a9, are those having 1 to 16 carbon atoms. R a6 and R a10 may be bonded to each other to form a ring with a carbon atom and a nitrogen atom to which they are bonded, and the ring contains a double bond, an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom. You may be.

式(A)で表されるオニウム塩のアニオンとしては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。

Figure 2021165824
Examples of the onium salt anion represented by the formula (A) include, but are not limited to, those shown below.
Figure 2021165824

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式(Aa)で表されるスルホニウムカチオンとしては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。

Figure 2021165824
Examples of the sulfonium cation represented by the formula (Aa) include, but are not limited to, those shown below.
Figure 2021165824

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式(Ab)で表されるヨードニウムカチオンとしては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。

Figure 2021165824
Examples of the iodonium cation represented by the formula (Ab) include, but are not limited to, those shown below.
Figure 2021165824

式(Ac)で表されるアンモニウムカチオンとしては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。

Figure 2021165824
Examples of the ammonium cation represented by the formula (Ac) include, but are not limited to, those shown below.
Figure 2021165824

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式(A)で表されるオニウム塩の合成方法としては、ヨウ素化又は臭素化脂肪族ヒドロカルビル基含有スルホンアミドよりも弱酸のオニウム塩とイオン交換をする方法が挙げられる。ヨウ素化又は臭素化脂肪族ヒドロカルビル基含有スルホンアミドよりも弱い酸としては、塩酸や炭酸等が挙げられる。前記オニウム塩がスルホニウム塩又はヨードニウム塩である場合は、ヨウ素化又は臭素化脂肪族ヒドロカルビル基含有スルホンアミド、これのナトリウム塩又はアンモニウム塩を、スルホニウムクロリド又はヨードニウムクロリドとイオン交換をすることで合成することもできる。また、前記オニウム塩が第4級アンモニウム塩である場合は、ヨウ素化又は臭素化脂肪族ヒドロカルビル基含有スルホンアミドと所望のカチオンを含む第4級アンモニウムヒドロキシドとの中和反応によって、前記オニウム塩が第1〜3級アンモニウム塩である場合は、ヨウ素化又は臭素化脂肪族ヒドロカルビル基含有スルホンアミドと所望のカチオンを与える第1〜3級アミンとの中和反応によって合成することもできる。 Examples of the method for synthesizing the onium salt represented by the formula (A) include a method of ion-exchange with an onium salt having a weaker acid than an iodinated or brominated aliphatic hydrocarbyl group-containing sulfonamide. Examples of the acid weaker than the iodinated or brominated aliphatic hydrocarbyl group-containing sulfonamide include hydrochloric acid and carbonic acid. When the onium salt is a sulfonium salt or an iodonium salt, an iodide or brominated aliphatic hydrocarbyl group-containing sulfonamide, a sodium salt or an ammonium salt thereof is synthesized by ion exchange with a sulfonium chloride or an iodonium chloride. You can also do it. When the onium salt is a quaternary ammonium salt, the onium salt is neutralized by a neutralization reaction between an iodide or brominated aliphatic hydrocarbyl group-containing sulfonamide and a quaternary ammonium hydroxide containing a desired cation. When is a primary to primary ammonium salt, it can also be synthesized by a neutralization reaction between an iodide or brominated aliphatic hydrocarbyl group-containing sulfonamide and a primary to primary amine giving the desired cation.

本発明のレジスト材料中、式(A)で表されるオニウム塩の含有量は、後述するベースポリマー100質量部に対し、感度と酸拡散抑制効果の点から0.001〜50質量部が好ましく、0.01〜20質量部がより好ましい。 In the resist material of the present invention, the content of the onium salt represented by the formula (A) is preferably 0.001 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the base polymer described later from the viewpoint of sensitivity and acid diffusion suppressing effect. , 0.01 to 20 parts by mass is more preferable.

[ベースポリマー]
本発明のレジスト材料に含まれるベースポリマーは、ポジ型レジスト材料の場合、酸不安定基を含む繰り返し単位を含む。酸不安定基を含む繰り返し単位としては、下記式(a1)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位a1ともいう。)又は式(a2)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位a2ともいう。)が好ましい。

Figure 2021165824
[Base polymer]
In the case of a positive resist material, the base polymer contained in the resist material of the present invention contains a repeating unit containing an acid unstable group. The repeating unit containing an acid unstable group includes a repeating unit represented by the following formula (a1) (hereinafter, also referred to as a repeating unit a1) or a repeating unit represented by the formula (a2) (hereinafter, also referred to as a repeating unit a2). ) Is preferable.
Figure 2021165824

式(a1)及び(a2)中、RAは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。Y1は、単結合、フェニレン基若しくはナフチレン基、又はエステル結合及びラクトン環から選ばれる少なくとも1種を含む炭素数1〜12の連結基である。Y2は、単結合又はエステル結合である。Y3は、単結合、エーテル結合又はエステル結合である。R11及びR12は、それぞれ独立に、酸不安定基である。R13は、フッ素原子、トリフルオロメチル基、シアノ基又は炭素数1〜6の飽和ヒドロカルビル基である。R14は、単結合又は炭素数1〜6のアルカンジイル基であり、その炭素原子の一部がエーテル結合又はエステル結合で置換されていてもよい。aは、1又は2である。bは、0〜4の整数である。ただし、1≦a+b≦5である。 In formulas (a1) and (a2), RA is independently a hydrogen atom or a methyl group. Y 1 is a linking group having 1 to 12 carbon atoms containing at least one selected from a single bond, a phenylene group or a naphthylene group, or an ester bond and a lactone ring. Y 2 is a single bond or an ester bond. Y 3 is a single bond, an ether bond or an ester bond. R 11 and R 12 are independently acid-labile groups. R 13 is a fluorine atom, a trifluoromethyl group, a cyano group or a saturated hydrocarbyl group having 1 to 6 carbon atoms. R 14 is a single bond or an alkanediyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a part of the carbon atom thereof may be substituted with an ether bond or an ester bond. a is 1 or 2. b is an integer from 0 to 4. However, 1 ≦ a + b ≦ 5.

繰り返し単位a1を与えるモノマーとしては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中、RA及びR11は、前記と同じである。

Figure 2021165824
Examples of the monomer that gives the repeating unit a1 include, but are not limited to, those shown below. In the following formula, RA and R 11 are the same as described above.
Figure 2021165824

繰り返し単位a2を与えるモノマーとしては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中、RA及びR12は、前記と同じである。

Figure 2021165824
Examples of the monomer that gives the repeating unit a2 include, but are not limited to, those shown below. In the following formula, RA and R 12 are the same as described above.
Figure 2021165824

11及びR12で表される酸不安定基としては、例えば、特開2013−80033号公報、特開2013−83821号公報に記載のものが挙げられる。 Examples of the acid unstable group represented by R 11 and R 12 include those described in JP-A-2013-80033 and JP-A-2013-83821.

典型的には、前記酸不安定基としては、下記式(AL−1)〜(AL−3)で表されるものが挙げられる。

Figure 2021165824
(式中、破線は、結合手である。) Typically, the acid unstable group includes those represented by the following formulas (AL-1) to (AL-3).
Figure 2021165824
(In the formula, the broken line is the bond.)

式(AL−1)及び(AL−2)中、RL1及びRL2は、それぞれ独立に、炭素数1〜40のヒドロカルビル基であり、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、フッ素原子等のヘテロ原子を含んでいてもよい。前記ヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。前記ヒドロカルビル基としては、炭素数1〜40の飽和ヒドロカルビル基が好ましく、炭素数1〜20の飽和ヒドロカルビル基がより好ましい。 Wherein (AL-1) and (AL-2), R L1 and R L2 are each independently a hydrocarbyl group having 1 to 40 carbon atoms, an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, a hetero such as a fluorine atom It may contain atoms. The hydrocarbyl group may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched, or cyclic. As the hydrocarbyl group, a saturated hydrocarbyl group having 1 to 40 carbon atoms is preferable, and a saturated hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms is more preferable.

式(AL−1)中、cは、0〜10の整数であり、1〜5の整数が好ましい。 In the formula (AL-1), c is an integer of 0 to 10, and an integer of 1 to 5 is preferable.

式(AL−2)中、RL3及びRL4は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜20のヒドロカルビル基であり、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、フッ素原子等のヘテロ原子を含んでいてもよい。前記ヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。前記ヒドロカルビル基としては、炭素数1〜20の飽和ヒドロカルビル基が好ましい。また、RL2、RL3及びRL4のいずれか2つが、互いに結合してこれらが結合する炭素原子又は炭素原子と酸素原子と共に炭素数3〜20の環を形成してもよい。前記環としては、炭素数4〜16の環が好ましく、特に脂環が好ましい。 In the formula (AL-2), R L3 and R L4 are independently hydrogen atoms or hydrocarbyl groups having 1 to 20 carbon atoms, and contain heteroatoms such as oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom and fluorine atom. You may be. The hydrocarbyl group may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched, or cyclic. As the hydrocarbyl group, a saturated hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms is preferable. Further, any two of R L2, R L3 and R L4, may form a ring of 3 to 20 carbon atoms with the carbon atom or carbon and oxygen atoms to which it binds them combine with each other. As the ring, a ring having 4 to 16 carbon atoms is preferable, and an alicyclic ring is particularly preferable.

式(AL−3)中、RL5、RL6及びRL7は、それぞれ独立に、炭素数1〜20のヒドロカルビル基であり、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、フッ素原子等のヘテロ原子を含んでいてもよい。前記ヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。前記ヒドロカルビル基としては、炭素数1〜20の飽和ヒドロカルビル基が好ましい。また、RL5、RL6及びRL7のいずれか2つが、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に炭素数3〜20の環を形成してもよい。前記環としては、炭素数4〜16の環が好ましく、特に脂環が好ましい。 In the formula (AL-3), RL5 , RL6 and RL7 are independently hydrocarbyl groups having 1 to 20 carbon atoms and contain heteroatoms such as oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom and fluorine atom. You may be. The hydrocarbyl group may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched, or cyclic. As the hydrocarbyl group, a saturated hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms is preferable. Further, any two of R L5, R L6 and R L7, may form a ring of 3 to 20 carbon atoms with the carbon atom bonded these combined with each other. As the ring, a ring having 4 to 16 carbon atoms is preferable, and an alicyclic ring is particularly preferable.

前記ベースポリマーは、密着性基としてフェノール性ヒドロキシ基を含む繰り返し単位bを含んでもよい。繰り返し単位bを与えるモノマーとしては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中、RAは、前記と同じである。

Figure 2021165824
The base polymer may contain a repeating unit b containing a phenolic hydroxy group as an adhesive group. Examples of the monomer that gives the repeating unit b include, but are not limited to, those shown below. In the following formula, RA is the same as described above.
Figure 2021165824

前記ベースポリマーは、他の密着性基として、フェノール性ヒドロキシ基以外のヒドロキシ基、カルボキシ基、ラクトン環、エーテル結合、エステル結合、カルボニル基又はシアノ基を含む繰り返し単位cを含んでもよい。繰り返し単位cを与えるモノマーとしては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中、RAは、前記と同じである。

Figure 2021165824
The base polymer may contain a repeating unit c containing a hydroxy group other than the phenolic hydroxy group, a carboxy group, a lactone ring, an ether bond, an ester bond, a carbonyl group or a cyano group as other adhesive groups. Examples of the monomer that gives the repeating unit c include, but are not limited to, those shown below. In the following formula, RA is the same as described above.
Figure 2021165824

Figure 2021165824
Figure 2021165824

Figure 2021165824
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Figure 2021165824
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Figure 2021165824
Figure 2021165824

Figure 2021165824
Figure 2021165824

前記ベースポリマーは、インデン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、アセナフチレン、クロモン、クマリン、ノルボルナジエン又はこれらの誘導体に由来する繰り返し単位dを含んでもよい。繰り返し単位dを与えるモノマーとしては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。

Figure 2021165824
The base polymer may contain a repeating unit d derived from indene, benzofuran, benzothiophene, acenaphtylene, chromone, coumarin, norbornadiene or derivatives thereof. Examples of the monomer that gives the repeating unit d include, but are not limited to, those shown below.
Figure 2021165824

前記ベースポリマーは、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、ビニルピレン、メチレンインダン、ビニルピリジン又はビニルカルバゾールに由来する繰り返し単位eを含んでもよい。 The base polymer may contain a repeating unit e derived from vinylnaphthalene, vinylanthracene, vinylpyrene, methyleneindane, vinylpyridine or vinylcarbazole.

前記ベースポリマーは、重合性不飽和結合を含むオニウム塩に由来する繰り返し単位fを含んでもよい。好ましい繰り返し単位fとしては、下記式(f1)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位f1ともいう。)、下記式(f2)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位f2ともいう。)及び下記式(f3)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位f3ともいう。)が挙げられる。なお、繰り返し単位f1〜f3は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。

Figure 2021165824
The base polymer may contain a repeating unit f derived from an onium salt containing a polymerizable unsaturated bond. Preferred repeating units f include a repeating unit represented by the following formula (f1) (hereinafter, also referred to as a repeating unit f1) and a repeating unit represented by the following formula (f2) (hereinafter, also referred to as a repeating unit f2). And a repeating unit represented by the following formula (f3) (hereinafter, also referred to as a repeating unit f3) can be mentioned. The repeating units f1 to f3 may be used alone or in combination of two or more.
Figure 2021165824

式(f1)〜(f3)中、RAは、前記と同じである。Z1は、単結合、炭素数1〜6の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基、ナフチレン基若しくはこれらを組み合わせて得られる炭素数7〜18の基、又は−O−Z11−、−C(=O)−O−Z11−若しくは−C(=O)−NH−Z11−である。Z11は、炭素数1〜6の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基、ナフチレン基又はこれらを組み合わせて得られる炭素数7〜18の基であり、カルボニル基、エステル結合、エーテル結合又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。Z2は、単結合、−Z21−C(=O)−O−、−Z21−O−又は−Z21−O−C(=O)−である。Z21は、炭素数1〜12の飽和ヒドロカルビレン基であり、カルボニル基、エステル結合又はエーテル結合を含んでいてもよい。Z3は、単結合、メチレン基、エチレン基、フェニレン基、フッ素化フェニレン基、−O−Z31−、−C(=O)−O−Z31−又は−C(=O)−NH−Z31−である。Z31は、炭素数1〜6の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基、フッ素化フェニレン基、
又はトリフルオロメチル基で置換されたフェニレン基であり、カルボニル基、エステル結合、エーテル結合又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。なお、Z11及びZ31で表される脂肪族ヒドロカルビレン基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。Z21で表される飽和ヒドロカルビレン基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。
In the formulas (f1) to (f3), RA is the same as described above. Z 1 is a single bond, an aliphatic hydrocarbylene group having 1 to 6 carbon atoms, a phenylene group, a naphthylene group or a group having 7 to 18 carbon atoms obtained by combining these or -O-Z 11, -, - C (= O) -O-Z 11 - or -C (= O) -NH-Z 11 - is. Z 11 is an aliphatic hydrocarbylene group having 1 to 6 carbon atoms, a phenylene group, a naphthylene group or a group having 7 to 18 carbon atoms obtained by combining them, and is a carbonyl group, an ester bond, an ether bond or a hydroxy group. May include. Z 2 is a single bond, -Z 21 -C (= O) -O -, - Z 21 -O- or -Z 21 -O-C (= O ) - is. Z 21 is a saturated hydrocarbylene group having 1 to 12 carbon atoms and may contain a carbonyl group, an ester bond or an ether bond. Z 3 is a single bond, a methylene group, an ethylene group, a phenylene group, a fluorinated phenylene group, -O-Z 31 -, - C (= O) -O-Z 31 - or -C (= O) -NH- Z 31 −. Z 31 is an aliphatic hydrocarbylene group having 1 to 6 carbon atoms, a phenylene group, a fluorinated phenylene group,
Alternatively, it is a phenylene group substituted with a trifluoromethyl group and may contain a carbonyl group, an ester bond, an ether bond or a hydroxy group. The aliphatic hydrocarbylene group represented by Z 11 and Z 31 may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched or cyclic. The saturated hydrocarbylene group represented by Z 21 may be linear, branched or cyclic.

式(f1)〜(f3)中、R21〜R28は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜20のヒドロカルビル基である。前記ヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、式(Aa)中のRa1〜Ra3で表されるヒドロカルビル基として例示したものと同様のものが挙げられる。また、R23及びR24又はR26及びR27が、互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよい。このとき、前記環としては、式(Aa)の説明においてRa1とRa2とが結合してこれらが結合する硫黄原子と共に形成し得る環として例示したものと同様のものが挙げられる。 In the formulas (f1) to (f3), R 21 to R 28 are hydrocarbyl groups having 1 to 20 carbon atoms which may independently contain a halogen atom or a hetero atom. The hydrocarbyl group may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched, or cyclic. Specific examples thereof include the same as those exemplified as hydrocarbyl group represented by R a1 to R a3 in Formula (Aa). Further, R 23 and R 24 or R 26 and R 27 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded. At this time, examples of the ring include the same ring as that exemplified as a ring in which R a1 and R a 2 are bonded and can be formed together with a sulfur atom to which they are bonded in the description of the formula (Aa).

式(f2)中、RHFは、水素原子又はトリフルオロメチル基である。 In formula (f2), R HF is a hydrogen atom or a trifluoromethyl group.

式(f1)中、M-は、非求核性対向イオンである。前記非求核性対向イオンとしては、塩化物イオン、臭化物イオン等のハロゲン化物イオン、トリフレートイオン、1,1,1−トリフルオロエタンスルホネートイオン、ノナフルオロブタンスルホネートイオン等のフルオロアルキルスルホネートイオン、トシレートイオン、ベンゼンスルホネートイオン、4−フルオロベンゼンスルホネートイオン、1,2,3,4,5−ペンタフルオロベンゼンスルホネートイオン等のアリールスルホネートイオン、メシレートイオン、ブタンスルホネートイオン等のアルキルスルホネートイオン、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミドイオン、ビス(パーフルオロエチルスルホニル)イミドイオン、ビス(パーフルオロブチルスルホニル)イミドイオン等のイミドイオン、トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチドイオン、トリス(パーフルオロエチルスルホニル)メチドイオン等のメチドイオンが挙げられる。 Wherein (f1), M - is a non-nucleophilic counter ion. Examples of the non-nucleophilic counter ion include halide ions such as chloride ion and bromide ion, triflate ion, 1,1,1-trifluoroethanesulfonate ion, fluoroalkylsulfonate ion such as nonafluorobutane sulfonate ion, and the like. Tosylate ion, benzene sulfonate ion, 4-fluorobenzene sulfonate ion, aryl sulfonate ion such as 1,2,3,4,5-pentafluorobenzene sulfonate ion, alkyl sulfonate ion such as mesilate ion, butane sulfonate ion, bis Methyl ions such as (trifluoromethylsulfonyl) imide ion, bis (perfluoroethylsulfonyl) imide ion, bis (perfluorobutylsulfonyl) imide ion, tris (trifluoromethylsulfonyl) methide ion, tris (perfluoroethylsulfonyl) methide ion, etc. Can be mentioned.

前記非求核性対向イオンとしては、更に、下記式(f1−1)で表されるα位がフッ素原子で置換されたスルホン酸イオン、下記式(f1−2)で表されるα位がフッ素原子で置換され、β位がトリフルオロメチル基で置換されたスルホン酸イオン等が挙げられる。

Figure 2021165824
Further, as the non-nucleophilic opposed ion, a sulfonic acid ion in which the α-position represented by the following formula (f1-1) is replaced with a fluorine atom and the α-position represented by the following formula (f1-2) are further used. Examples thereof include a sulfonic acid ion substituted with a fluorine atom and the β-position substituted with a trifluoromethyl group.
Figure 2021165824

式(f1−1)中、R31は、水素原子又は炭素数1〜20のヒドロカルビル基であり、エーテル結合、エステル結合、カルボニル基、ラクトン環又はフッ素原子を含んでいてもよい。前記ヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、後述する式(1A')中のR111で表されるヒドロカルビル基として例示するものと同様のものが挙げられる。 In the formula (f1-1), R 31 is a hydrogen atom or a hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms, and may contain an ether bond, an ester bond, a carbonyl group, a lactone ring or a fluorine atom. The hydrocarbyl group may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched, or cyclic. Specific examples thereof include those similar to those exemplified as the hydrocarbyl group represented by R 111 in the formula (1A') described later.

式(f1−2)中、R32は、水素原子、炭素数1〜30のヒドロカルビル基又は炭素数2〜30のヒドロカルビルカルボニル基であり、エーテル結合、エステル結合、カルボニル基又はラクトン環を含んでいてもよい。前記ヒドロカルビル基及びヒドロカルビルカルボニル基のヒドロカルビル部は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、後述する式(1A')中のR111で表されるヒドロカルビル基として例示するものと同様のものが挙げられる。 In formula (f1-2), R 32 is a hydrogen atom, a hydrocarbyl group having 1 to 30 carbon atoms or a hydrocarbylcarbonyl group having 2 to 30 carbon atoms, and contains an ether bond, an ester bond, a carbonyl group or a lactone ring. You may. The hydrocarbyl moiety of the hydrocarbyl group and the hydrocarbylcarbonyl group may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched or cyclic. Specific examples thereof include those similar to those exemplified as the hydrocarbyl group represented by R 111 in the formula (1A') described later.

繰り返し単位f1を与えるモノマーのカチオンとしては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中、RAは、前記と同じである。

Figure 2021165824
Examples of the cation of the monomer giving the repeating unit f1 include, but are not limited to, those shown below. In the following formula, RA is the same as described above.
Figure 2021165824

繰り返し単位f2又f3を与えるモノマーのカチオンとしては、式(Aa)で表されるスルホニウムカチオンとして例示したものと同様のものが挙げられる。 Examples of the monomer cation giving the repeating unit f2 or f3 include those similar to those exemplified as the sulfonium cation represented by the formula (Aa).

繰り返し単位f2を与えるモノマーのアニオンとしては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中、RAは、前記と同じである。

Figure 2021165824
Examples of the monomer anion that gives the repeating unit f2 include, but are not limited to, those shown below. In the following formula, RA is the same as described above.
Figure 2021165824

Figure 2021165824
Figure 2021165824

繰り返し単位f3を与えるモノマーのアニオンとしては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中、RAは、前記と同じである。

Figure 2021165824
Examples of the monomer anion that gives the repeating unit f3 include, but are not limited to, those shown below. In the following formula, RA is the same as described above.
Figure 2021165824

Figure 2021165824
Figure 2021165824

Figure 2021165824
Figure 2021165824

ポリマー主鎖に酸発生剤を結合させることによって酸拡散を小さくし、酸拡散のぼけによる解像性の低下を防止できる。また、酸発生剤が均一に分散することによってLWRやCDUが改善される。なお、繰り返し単位fを含むベースポリマー(すなわち、ポリマーバウンド型酸発生剤)を用いる場合、後述する酸発生剤の配合を省略し得る。 By binding an acid generator to the polymer main chain, acid diffusion can be reduced and deterioration of resolution due to blurring of acid diffusion can be prevented. In addition, LWR and CDU are improved by uniformly dispersing the acid generator. When a base polymer containing a repeating unit f (that is, a polymer bound type acid generator) is used, the formulation of the acid generator described later may be omitted.

ポジ型レジスト材料用のベースポリマーは、酸不安定基を含む繰り返し単位a1又はa2を必須とする。この場合、繰り返し単位a1、a2、b、c、d、e及びfの含有比率は、0≦a1<1.0、0≦a2<1.0、0<a1+a2<1.0、0≦b≦0.9、0≦c≦0.9、0≦d≦0.8、0≦e≦0.8及び0≦f≦0.5が好ましく、0≦a1≦0.9、0≦a2≦0.9、0.1≦a1+a2≦0.9、0≦b≦0.8、0≦c≦0.8、0≦d≦0.7、0≦e≦0.7及び0≦f≦0.4がより好ましく、0≦a1≦0.8、0≦a2≦0.8、0.1≦a1+a2≦0.8、0≦b≦0.75、0≦c≦0.75、0≦d≦0.6、0≦e≦0.6及び0≦f≦0.3が更に好ましい。なお、繰り返し単位fが繰り返し単位f1〜f3から選ばれる少なくとも1種である場合、f=f1+f2+f3である。また、a1+a2+b+c+d+e+f=1.0である。 The base polymer for positive resist materials requires repeating units a1 or a2 containing acid-labile groups. In this case, the content ratios of the repeating units a1, a2, b, c, d, e and f are 0 ≦ a1 <1.0, 0 ≦ a2 <1.0, 0 <a1 + a2 <1.0, 0 ≦ b. ≦ 0.9, 0 ≦ c ≦ 0.9, 0 ≦ d ≦ 0.8, 0 ≦ e ≦ 0.8 and 0 ≦ f ≦ 0.5 are preferable, and 0 ≦ a1 ≦ 0.9, 0 ≦ a2 ≦ 0.9, 0.1 ≦ a1 + a2 ≦ 0.9, 0 ≦ b ≦ 0.8, 0 ≦ c ≦ 0.8, 0 ≦ d ≦ 0.7, 0 ≦ e ≦ 0.7 and 0 ≦ f ≤0.4 is more preferable, 0≤a1≤0.8, 0≤a2≤0.8, 0.1≤a1 + a2≤0.8, 0≤b≤0.75, 0≤c≤0.75, More preferably, 0 ≦ d ≦ 0.6, 0 ≦ e ≦ 0.6, and 0 ≦ f ≦ 0.3. When the repeating unit f is at least one selected from the repeating units f1 to f3, f = f1 + f2 + f3. Further, a1 + a2 + b + c + d + e + f = 1.0.

一方、ネガ型レジスト材料用のベースポリマーは、酸不安定基は必ずしも必要ではない。このようなベースポリマーとしては、繰り返し単位bを含み、必要に応じて更に繰り返し単位c、d、e及び/又はfを含むものが挙げられる。これらの繰り返し単位の含有比率は、0<b≦1.0、0≦c≦0.9、0≦d≦0.8、0≦e≦0.8及び0≦f≦0.5が好ましく、0.2≦b≦1.0、0≦c≦0.8、0≦d≦0.7、0≦e≦0.7及び0≦f≦0.4がより好ましく、0.3≦b≦1.0、0≦c≦0.75、0≦d≦0.6、0≦e≦0.6及び0≦f≦0.3が更に好ましい。なお、繰り返し単位fが繰り返し単位f1〜f3から選ばれる少なくとも1種である場合、f=f1+f2+f3である。また、b+c+d+e+f=1.0である。 On the other hand, the base polymer for negative resist materials does not necessarily require an acid-labile group. Examples of such a base polymer include a repeating unit b and, if necessary, a repeating unit c, d, e and / or f. The content ratio of these repeating units is preferably 0 <b ≦ 1.0, 0 ≦ c ≦ 0.9, 0 ≦ d ≦ 0.8, 0 ≦ e ≦ 0.8, and 0 ≦ f ≦ 0.5. , 0.2 ≦ b ≦ 1.0, 0 ≦ c ≦ 0.8, 0 ≦ d ≦ 0.7, 0 ≦ e ≦ 0.7 and 0 ≦ f ≦ 0.4, more preferably 0.3 ≦ More preferably, b ≦ 1.0, 0 ≦ c ≦ 0.75, 0 ≦ d ≦ 0.6, 0 ≦ e ≦ 0.6 and 0 ≦ f ≦ 0.3. When the repeating unit f is at least one selected from the repeating units f1 to f3, f = f1 + f2 + f3. Further, b + c + d + e + f = 1.0.

前記ベースポリマーを合成するには、例えば、前述した繰り返し単位を与えるモノマーを、有機溶剤中、ラジカル重合開始剤を加えて加熱し、重合を行えばよい。 In order to synthesize the base polymer, for example, the above-mentioned monomer giving the repeating unit may be heated by adding a radical polymerization initiator in an organic solvent to carry out the polymerization.

重合時に使用する有機溶剤としては、トルエン、ベンゼン、テトラヒドロフラン(THF)、ジエチルエーテル、ジオキサン等が挙げられる。重合開始剤としては、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド等が挙げられる。重合時の温度は、好ましくは50〜80℃である。反応時間は、好ましくは2〜100時間、より好ましくは5〜20時間である。 Examples of the organic solvent used at the time of polymerization include toluene, benzene, tetrahydrofuran (THF), diethyl ether, dioxane and the like. As the polymerization initiator, 2,2'-azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl 2,2-azobis (2-methylpropionate) ), Benzoyl peroxide, lauroyl peroxide and the like. The temperature at the time of polymerization is preferably 50 to 80 ° C. The reaction time is preferably 2 to 100 hours, more preferably 5 to 20 hours.

ヒドロキシ基を含むモノマーを共重合する場合、重合時にヒドロキシ基をエトキシエトキシ基等の酸によって脱保護しやすいアセタール基で置換しておいて重合後に弱酸と水によって脱保護を行ってもよいし、アセチル基、ホルミル基、ピバロイル基等で置換しておいて重合後にアルカリ加水分解を行ってもよい。 When copolymerizing a monomer containing a hydroxy group, the hydroxy group may be replaced with an acetal group which is easily deprotected with an acid such as an ethoxyethoxy group at the time of polymerization, and deprotection may be carried out with a weak acid and water after the polymerization. Alkali hydrolysis may be carried out after polymerization by substituting with an acetyl group, a formyl group, a pivaloyl group or the like.

ヒドロキシスチレンやヒドロキシビニルナフタレンを共重合する場合は、ヒドロキシスチレンやヒドロキシビニルナフタレンのかわりにアセトキシスチレンやアセトキシビニルナフタレンを用い、重合後前記アルカリ加水分解によってアセトキシ基を脱保護してヒドロキシスチレンやヒドロキシビニルナフタレンにしてもよい。 When copolymerizing hydroxystyrene or hydroxyvinylnaphthalene, acetoxystyrene or acetoxyvinylnaphthalene is used instead of hydroxystyrene or hydroxyvinylnaphthalene, and after polymerization, the acetoxy group is deprotected by the alkali hydrolysis to remove hydroxystyrene or hydroxyvinyl. It may be naphthalene.

アルカリ加水分解時の塩基としては、アンモニア水、トリエチルアミン等が使用できる。また、反応温度は、好ましくは−20〜100℃、より好ましくは0〜60℃である。反応時間は、好ましくは0.2〜100時間、より好ましくは0.5〜20時間である。 As the base for alkaline hydrolysis, aqueous ammonia, triethylamine and the like can be used. The reaction temperature is preferably -20 to 100 ° C, more preferably 0 to 60 ° C. The reaction time is preferably 0.2 to 100 hours, more preferably 0.5 to 20 hours.

前記ベースポリマーは、溶剤としてTHFを用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)が、好ましくは1,000〜500,000、より好ましくは2,000〜30,000である。Mwが小さすぎるとレジスト材料が耐熱性に劣るものとなり、大きすぎるとアルカリ溶解性が低下し、パターン形成後に裾引き現象が生じやすくなる。 The base polymer has a polystyrene-equivalent weight average molecular weight (Mw) of preferably 1,000 to 500,000, more preferably 2,000 to 30,000, by gel permeation chromatography (GPC) using THF as a solvent. Is. If Mw is too small, the resist material will be inferior in heat resistance, and if it is too large, the alkali solubility will decrease, and the tailing phenomenon will easily occur after pattern formation.

更に、前記ベースポリマーにおいて分子量分布(Mw/Mn)が広い場合は、低分子量や高分子量のポリマーが存在するため、露光後、パターン上に異物が見られたり、パターンの形状が悪化したりするおそれがある。パターンルールが微細化するに従って、MwやMw/Mnの影響が大きくなりやすいことから、微細なパターン寸法に好適に用いられるレジスト材料を得るには、前記ベースポリマーのMw/Mnは、1.0〜2.0、特に1.0〜1.5と狭分散であることが好ましい。 Further, when the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the base polymer is wide, since a polymer having a low molecular weight or a high molecular weight is present, foreign matter may be seen on the pattern or the shape of the pattern may be deteriorated after exposure. There is a risk. As the pattern rule becomes finer, the influence of Mw and Mw / Mn tends to increase. Therefore, in order to obtain a resist material suitable for fine pattern dimensions, Mw / Mn of the base polymer is 1.0. It is preferable that the dispersion is as narrow as ~ 2.0, particularly 1.0 to 1.5.

前記ベースポリマーは、組成比率、Mw、Mw/Mnが異なる2つ以上のポリマーを含んでもよい。また、本発明の効果を損なわない範囲で、前記ベースポリマーは、前述したポリマーとは異なるポリマーを含んでもよいが、含まないことが好ましい。 The base polymer may contain two or more polymers having different composition ratios, Mw, and Mw / Mn. Further, the base polymer may contain a polymer different from the above-mentioned polymer as long as the effect of the present invention is not impaired, but it is preferable not to contain the polymer.

[酸発生剤]
本発明のレジスト材料は、強酸を発生する酸発生剤(以下、添加型酸発生剤ともいう。)を含んでもよい。ここでいう強酸とは、ポジ型レジスト材料の場合はベースポリマーの酸不安定基の脱保護反応を起こすのに十分な酸性度を有している化合物、ネガ型レジスト材料の場合は酸による極性変化反応又は架橋反応を起こすのに十分な酸性度を有している化合物を意味する。このような酸発生剤を含むことで、式(A)で表されるオニウム塩がクエンチャーとして機能し、本発明のレジスト材料が、化学増幅ポジ型レジスト材料又は化学増幅ネガ型レジスト材料として機能することができる。酸触媒反応を利用した化学増幅レジスト材料とすることで、より高感度なレジスト材料となるとともに、諸特性が一層優れたものとなり極めて有用なものとなる。なお、前記ベースポリマーがポリマーバウンド型酸発生である場合は、添加型酸発生剤は含まなくてもよい。
[Acid generator]
The resist material of the present invention may contain an acid generator that generates a strong acid (hereinafter, also referred to as an additive acid generator). The strong acid referred to here is a compound having sufficient acidity to cause a deprotection reaction of the acid unstable group of the base polymer in the case of a positive resist material, and a polarity due to an acid in the case of a negative resist material. It means a compound having sufficient acidity to cause a change reaction or a cross-linking reaction. By containing such an acid generator, the onium salt represented by the formula (A) functions as a quencher, and the resist material of the present invention functions as a chemically amplified positive resist material or a chemically amplified negative resist material. can do. By using a chemically amplified resist material that utilizes an acid-catalyzed reaction, the resist material becomes more sensitive, and various properties become more excellent, which makes it extremely useful. When the base polymer is a polymer bound type acid generator, the additive type acid generator may not be contained.

前記添加型酸発生剤としては、例えば、高エネルギー線に感応して強酸を発生する化合物(光酸発生剤)が挙げられる。光酸発生剤としては、高エネルギー線照射により強酸を発生する化合物であればいかなるものでも構わないが、スルホン酸、イミド酸又はメチド酸を発生するものが好ましい。好適な光酸発生剤としてはスルホニウム塩型、ヨードニウム塩型、スルホニルジアゾメタン型、N−スルホニルオキシイミド型、オキシム−O−スルホネート型等の光酸発生剤がある。光酸発生剤の具体例としては、特開2008−111103号公報の段落[0122]〜[0142]に記載されているものが挙げられる。 Examples of the additive-type acid generator include a compound (photoacid generator) that generates a strong acid in response to high energy rays. The photoacid generator may be any compound that generates a strong acid by irradiation with high energy rays, but a compound that generates a sulfonic acid, an imic acid or a methidoic acid is preferable. Suitable photoacid generators include sulfonium salt type, iodonium salt type, sulfonyldiazomethane type, N-sulfonyloxyimide type, oxime-O-sulfonate type and other photoacid generators. Specific examples of the photoacid generator include those described in paragraphs [0122] to [0142] of JP-A-2008-111103.

また、光酸発生剤として、下記式(1)で表されるものも好適に使用できる。

Figure 2021165824
Further, as the photoacid generator, one represented by the following formula (1) can also be preferably used.
Figure 2021165824

式(1)中、R101〜R103は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜20のヒドロカルビル基である。前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。前記ヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、式(Aa)中のRa1〜Ra3で表されるヒドロカルビル基として例示したものと同様のものが挙げられる。また、R101及びR102が、互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよい。このとき、前記環としては、式(Aa)の説明においてRa1とRa2とが結合してこれらが結合する硫黄原子と共に形成し得る環として例示したものと同様のものが挙げられる。 In the formula (1), R 101 to R 103 are hydrocarbyl groups having 1 to 20 carbon atoms which may independently contain a halogen atom or a hetero atom. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom. The hydrocarbyl group may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched, or cyclic. Specific examples thereof include the same as those exemplified as hydrocarbyl group represented by R a1 to R a3 in Formula (Aa). Further, R 101 and R 102 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded. At this time, examples of the ring include the same ring as that exemplified as a ring in which R a1 and R a 2 are bonded and can be formed together with a sulfur atom to which they are bonded in the description of the formula (Aa).

式(1)で表されるスルホニウム塩のカチオンとしては式(Aa)で表されるスルホニウムカチオンとして例示したものと同様のものが挙げられる。 Examples of the sulfonium salt cation represented by the formula (1) include those similar to those exemplified as the sulfonium cation represented by the formula (Aa).

式(1)中、X-は、下記式(1A)〜(1D)から選ばれるアニオンである。

Figure 2021165824
In the formula (1), X - is an anion selected from the following formulas (1A) to (1D).
Figure 2021165824

式(1A)中、Rfaは、フッ素原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜40のヒドロカルビル基である。前記ヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、後述する式(1A')中のR111で表されるヒドロカルビル基として例示するものと同様のものが挙げられる。 In formula (1A), R fa is a hydrocarbyl group having 1 to 40 carbon atoms which may contain a fluorine atom or a hetero atom. The hydrocarbyl group may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched, or cyclic. Specific examples thereof include those similar to those exemplified as the hydrocarbyl group represented by R 111 in the formula (1A') described later.

式(1A)で表されるアニオンとしては、下記式(1A')で表されるものが好ましい。

Figure 2021165824
As the anion represented by the formula (1A), the anion represented by the following formula (1A') is preferable.
Figure 2021165824

式(1A')中、RHFは、水素原子又はトリフルオロメチル基であり、好ましくはトリフルオロメチル基である。R111は、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜38のヒドロカルビル基である。前記ヘテロ原子としては、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ハロゲン原子等が好ましく、酸素原子がより好ましい。前記ヒドロカルビル基としては、微細パターン形成において高い解像度を得る点から、特に炭素数6〜30であるものが好ましい。 In formula (1A'), R HF is a hydrogen atom or a trifluoromethyl group, preferably a trifluoromethyl group. R 111 is a hydrocarbyl group having 1 to 38 carbon atoms which may contain a hetero atom. As the hetero atom, an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a halogen atom and the like are preferable, and an oxygen atom is more preferable. The hydrocarbyl group is particularly preferably one having 6 to 30 carbon atoms from the viewpoint of obtaining high resolution in fine pattern formation.

111で表されるヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、ウンデシル基、トリデシル基、ペンタデシル基、ヘプタデシル基、イコサニル基等の炭素数1〜38のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基、1−アダマンチルメチル基、ノルボルニル基、ノルボルニルメチル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、テトラシクロドデカニルメチル基、ジシクロヘキシルメチル基等の炭素数3〜38の環式飽和ヒドロカルビル基;アリル基、3−シクロヘキセニル基等の炭素数2〜38の不飽和脂肪族ヒドロカルビル基;フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等の炭素数6〜38のアリール基;ベンジル基、ジフェニルメチル基等の炭素数7〜38のアラルキル基;これらを組み合わせて得られる基等が挙げられる。 The hydrocarbyl group represented by R 111 may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched or cyclic. Specific examples thereof include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, neopentyl group, hexyl group, heptyl group and 2-ethylhexyl group. , Nonyl group, undecyl group, tridecyl group, pentadecyl group, heptadecyl group, icosanyl group and other alkyl groups having 1-38 carbon atoms; cyclopentyl group, cyclohexyl group, 1-adamantyl group, 2-adamantyl group, 1-adamantylmethyl group. , Norbornyl group, Norbornylmethyl group, Tricyclodecanyl group, Tetracyclododecanyl group, Tetracyclododecanylmethyl group, Dicyclohexylmethyl group and other cyclic saturated hydrocarbyl groups having 3 to 38 carbon atoms; allyl group, 3 -Unsaturated aliphatic hydrocarbyl group having 2-38 carbon atoms such as cyclohexenyl group; aryl group having 6-38 carbon atoms such as phenyl group, 1-naphthyl group and 2-naphthyl group; benzyl group, diphenylmethyl group and the like. An aralkyl group having 7 to 38 carbon atoms; a group obtained by combining these groups and the like can be mentioned.

また、これらの基の水素原子の一部又は全部が、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ハロゲン原子等のヘテロ原子含有基で置換されていてもよく、これらの基の炭素原子の一部が、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子含有基で置換されていてもよく、その結果、ヒドロキシ基、シアノ基、カルボニル基、エーテル結合、エステル結合、スルホン酸エステル結合、カーボネート基、ラクトン環、スルトン環、カルボン酸無水物、ハロアルキル基等を含んでいてもよい。ヘテロ原子を含むヒドロカルビル基としては、テトラヒドロフリル基、メトキシメチル基、エトキシメチル基、メチルチオメチル基、アセトアミドメチル基、トリフルオロエチル基、(2−メトキシエトキシ)メチル基、アセトキシメチル基、2−カルボキシ−1−シクロヘキシル基、2−オキソプロピル基、4−オキソ−1−アダマンチル基、3−オキソシクロヘキシル基等が挙げられる。 Further, a part or all of the hydrogen atoms of these groups may be substituted with heteroatom-containing groups such as oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom and halogen atom, and a part of carbon atoms of these groups may be substituted. , Oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom and the like may be substituted with a hetero atom-containing group, and as a result, a hydroxy group, a cyano group, a carbonyl group, an ether bond, an ester bond, a sulfonic acid ester bond, a carbonate group, a lactone. It may contain a ring, a sulton ring, a carboxylic acid anhydride, a haloalkyl group and the like. Hydrocarbyl groups containing heteroatoms include tetrahydrofuryl group, methoxymethyl group, ethoxymethyl group, methylthiomethyl group, acetamidomethyl group, trifluoroethyl group, (2-methoxyethoxy) methyl group, acetoxymethyl group and 2-carboxy. Examples thereof include a -1-cyclohexyl group, a 2-oxopropyl group, a 4-oxo-1-adamantyl group and a 3-oxocyclohexyl group.

式(1A')で表されるアニオンを含むスルホニウム塩の合成に関しては、特開2007−145797号公報、特開2008−106045号公報、特開2009−7327号公報、特開2009−258695号公報等に詳しい。また、特開2010−215608号公報、特開2012−41320号公報、特開2012−106986号公報、特開2012−153644号公報等に記載のスルホニウム塩も好適に用いられる。 Regarding the synthesis of a sulfonium salt containing an anion represented by the formula (1A'), JP-A-2007-145977, JP-A-2008-106045, JP-A-2009-7327, and JP-A-2009-258695 And so on. Further, the sulfonium salts described in JP-A-2010-215608, JP-A-2012-41320, JP-A-2012-106986, JP-A-2012-153644 and the like are also preferably used.

式(1A)で表されるアニオンとしては、特開2018−197853号公報の式(1A)で表されるアニオンとして例示されたものと同様のものが挙げられる。 Examples of the anion represented by the formula (1A) include those similar to those exemplified as the anion represented by the formula (1A) of JP-A-2018-197853.

式(1B)中、Rfb1及びRfb2は、それぞれ独立に、フッ素原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜40のヒドロカルビル基である。前記ヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、式(1A')中のR111で表されるヒドロカルビル基として例示したものと同様のものが挙げられる。Rfb1及びRfb2として好ましくは、フッ素原子又は炭素数1〜4の直鎖状フッ素化アルキル基である。また、Rfb1とRfb2とは、互いに結合してこれらが結合する基(−CF2−SO2−N-−SO2−CF2−)と共に環を形成してもよく、このとき、Rfb1とRfb2とが互いに結合して得られる基は、フッ素化エチレン基又はフッ素化プロピレン基であることが好ましい。 In formula (1B), R fb1 and R fb2 are hydrocarbyl groups having 1 to 40 carbon atoms which may independently contain a fluorine atom or a hetero atom. The hydrocarbyl group may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched, or cyclic. Specific examples thereof include those similar to those exemplified as the hydrocarbyl group represented by R 111 in the formula (1A'). The R fb1 and R fb2 are preferably a fluorine atom or a linear fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Further, R fb1 and R fb2 may be bonded to each other to form a ring together with a group (−CF 2 −SO 2 −N −SO 2 −CF 2 −) to which they are bonded. The group obtained by bonding fb1 and R fb2 to each other is preferably an ethylene fluorinated group or a propylene fluorinated group.

式(1C)中、Rfc1、Rfc2及びRfc3は、それぞれ独立に、フッ素原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜40のヒドロカルビル基である。前記ヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、式(1A')中のR111で表されるヒドロカルビル基として例示したものと同様のものが挙げられる。Rfc1、Rfc2及びRfc3として好ましくは、フッ素原子又は炭素数1〜4の直鎖状フッ素化アルキル基である。また、Rfc1とRfc2とは、互いに結合してこれらが結合する基(−CF2−SO2−C-−SO2−CF2−)と共に環を形成してもよく、このとき、Rfc1とRfc2とが互いに結合して得られる基は、フッ素化エチレン基又はフッ素化プロピレン基であることが好ましい。 In the formula (1C), R fc1 , R fc2 and R fc3 are hydrocarbyl groups having 1 to 40 carbon atoms which may independently contain a fluorine atom or a hetero atom. The hydrocarbyl group may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched, or cyclic. Specific examples thereof include those similar to those exemplified as the hydrocarbyl group represented by R 111 in the formula (1A'). R fc1 , R fc2 and R fc3 are preferably a fluorine atom or a linear fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Further, R fc1 and R fc2 may be bonded to each other to form a ring together with a group (−CF 2 −SO 2 −C −SO 2 −CF 2 −) to which they are bonded. The group obtained by bonding fc1 and R fc2 to each other is preferably an ethylene fluorinated group or a propylene fluorinated group.

式(1D)中、Rfdは、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜40のヒドロカルビル基である。前記ヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、式(1A')中のR111で表されるヒドロカルビル基として例示したものと同様のものが挙げられる。 In formula (1D), R fd is a hydrocarbyl group having 1 to 40 carbon atoms which may contain a heteroatom. The hydrocarbyl group may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched, or cyclic. Specific examples thereof include those similar to those exemplified as the hydrocarbyl group represented by R 111 in the formula (1A').

式(1D)で表されるアニオンを含むスルホニウム塩の合成に関しては、特開2010−215608号公報及び特開2014−133723号公報に詳しい。 The synthesis of a sulfonium salt containing an anion represented by the formula (1D) is described in detail in JP-A-2010-215608 and JP-A-2014-133723.

式(1D)で表されるアニオンとしては、特開2018−197853号公報の式(1D)で表されるアニオンとして例示されたものと同様のものが挙げられる。 Examples of the anion represented by the formula (1D) include those similar to those exemplified as the anion represented by the formula (1D) of JP-A-2018-197853.

なお、式(1D)で表されるアニオンを含む光酸発生剤は、スルホ基のα位にフッ素原子は有していないが、β位に2つのトリフルオロメチル基を有していることに起因して、ベースポリマー中の酸不安定基を切断するのに十分な酸性度を有している。そのため、光酸発生剤として使用することができる。 The photoacid generator containing an anion represented by the formula (1D) does not have a fluorine atom at the α-position of the sulfo group, but has two trifluoromethyl groups at the β-position. Due to this, it has sufficient acidity to cleave the acid-labile groups in the base polymer. Therefore, it can be used as a photoacid generator.

更に、光酸発生剤として、下記式(2)で表されるものも好適に使用できる。

Figure 2021165824
Further, as the photoacid generator, one represented by the following formula (2) can also be preferably used.
Figure 2021165824

式(2)中、R201及びR202は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜30のヒドロカルビル基である。R203は、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜30のヒドロカルビレン基である。また、R201、R202及びR203のうちのいずれか2つが、互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよい。このとき、前記環としては、式(Aa)の説明においてRa1とRa2とが互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に形成し得る環として例示したものと同様のものが挙げられる。 In the formula (2), R 201 and R 202 are hydrocarbyl groups having 1 to 30 carbon atoms which may independently contain a halogen atom or a hetero atom. R 203 is a hydrocarbylene group having 1 to 30 carbon atoms which may contain a hetero atom. Further, any two of R 201 , R 202 and R 203 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded. At this time, examples of the ring include those similar to those exemplified as a ring in which R a1 and R a 2 are bonded to each other and can be formed together with a sulfur atom to which they are bonded in the description of the formula (Aa).

201及びR202で表されるヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、n−ノニル基、n−デシル基等の炭素数1〜30のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、シクロペンチルエチル基、シクロペンチルブチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基、シクロヘキシルブチル基、ノルボルニル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル基、アダマンチル基等の炭素数3〜30の環式飽和ヒドロカルビル基;フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基等の炭素数6〜30のアリール基;これらを組み合わせて得られる基等が挙げられる。また、これらの基の水素原子の一部又は全部が、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ハロゲン原子等のヘテロ原子含有基で置換されていてもよく、これらの基の炭素原子の一部が、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子含有基で置換されていてもよく、その結果、ヒドロキシ基、シアノ基、カルボニル基、エーテル結合、エステル結合、スルホン酸エステル結合、カーボネート基、ラクトン環、スルトン環、カルボン酸無水物、ハロアルキル基等を含んでいてもよい。 The hydrocarbyl groups represented by R 201 and R 202 may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched, or cyclic. Specific examples thereof include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, tert-pentyl group, n-hexyl group and n-. Alkyl groups having 1 to 30 carbon atoms such as octyl group, 2-ethylhexyl group, n-nonyl group, n-decyl group; cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclopentylmethyl group, cyclopentylethyl group, cyclopentylbutyl group, cyclohexylmethyl group, Cyclic saturated hydrocarbyl group having 3 to 30 carbon atoms such as cyclohexylethyl group, cyclohexylbutyl group, norbornyl group, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanyl group, adamantyl group; phenyl group, naphthyl group, anthracenyl group An aryl group having 6 to 30 carbon atoms such as a group; a group obtained by combining these groups and the like can be mentioned. Further, a part or all of the hydrogen atoms of these groups may be substituted with heteroatom-containing groups such as oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom and halogen atom, and a part of carbon atoms of these groups may be substituted. , Oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom and the like may be substituted with a hetero atom-containing group, and as a result, a hydroxy group, a cyano group, a carbonyl group, an ether bond, an ester bond, a sulfonic acid ester bond, a carbonate group, a lactone. It may contain a ring, a sulton ring, a carboxylic acid anhydride, a haloalkyl group and the like.

203で表されるヒドロカルビレン基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、メタンジイル基、エタン−1,1−ジイル基、エタン−1,2−ジイル基、プロパン−1,3−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ペンタン−1,5−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル基、ヘプタン−1,7−ジイル基、オクタン−1,8−ジイル基、ノナン−1,9−ジイル基、デカン−1,10−ジイル基、ウンデカン−1,11−ジイル基、ドデカン−1,12−ジイル基、トリデカン−1,13−ジイル基、テトラデカン−1,14−ジイル基、ペンタデカン−1,15−ジイル基、ヘキサデカン−1,16−ジイル基、ヘプタデカン−1,17−ジイル基等の炭素数1〜30のアルカンジイル基;シクロペンタンジイル基、シクロヘキサンジイル基、ノルボルナンジイル基、アダマンタンジイル基等の炭素数3〜30の環式飽和ヒドロカルビレン基;フェニレン基、ナフチレン基等のアリーレン基;これらを組み合わせて得られる基等が挙げられる。また、これらの基の水素原子の一部又は全部が、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ハロゲン原子等のヘテロ原子含有基で置換されていてもよく、これらの基の炭素原子の一部が、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子含有基で置換されていてもよく、その結果、ヒドロキシ基、シアノ基、カルボニル基、エーテル結合、エステル結合、スルホン酸エステル結合、カーボネート基、ラクトン環、スルトン環、カルボン酸無水物、ハロアルキル基等を含んでいてもよい。前記ヘテロ原子としては、酸素原子が好ましい。 The hydrocarbylene group represented by R 203 may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched or cyclic. Specific examples thereof include a methanediyl group, an ethane-1,1-diyl group, an ethane-1,2-diyl group, a propane-1,3-diyl group, a butane-1,4-diyl group, and a pentane-1,5. -Diyl group, hexane-1,6-diyl group, heptane-1,7-diyl group, octane-1,8-diyl group, nonan-1,9-diyl group, decan-1,10-diyl group, undecane -1,11-diyl group, dodecane-1,12-diyl group, tridecane-1,13-diyl group, tetradecane-1,14-diyl group, pentadecane-1,15-diyl group, hexadecane-1,16- Alkanediyl group having 1 to 30 carbon atoms such as diyl group and heptadecane-1,17-diyl group; cyclic saturation of 3 to 30 carbon atoms such as cyclopentanediyl group, cyclohexanediyl group, norbornandyl group and adamantandiyl group. Examples thereof include a hydrocarbylene group; an arylene group such as a phenylene group and a naphthylene group; and a group obtained by combining these groups. Further, a part or all of the hydrogen atoms of these groups may be substituted with heteroatom-containing groups such as oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom and halogen atom, and a part of carbon atoms of these groups may be substituted. , Oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom and the like may be substituted with a hetero atom-containing group, and as a result, a hydroxy group, a cyano group, a carbonyl group, an ether bond, an ester bond, a sulfonic acid ester bond, a carbonate group, a lactone. It may contain a ring, a sulton ring, a carboxylic acid anhydride, a haloalkyl group and the like. As the hetero atom, an oxygen atom is preferable.

式(2)中、L1は、単結合、エーテル結合、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜20のヒドロカルビレン基である。前記ヒドロカルビレン基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、R203で表されるヒドロカルビレン基として例示したものと同様のものが挙げられる。 In formula (2), L 1 is a hydrocarbylene group having 1 to 20 carbon atoms which may contain a single bond, an ether bond, or a hetero atom. The hydrocarbylene group may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched, or cyclic. Specific examples thereof include those similar to those exemplified as the hydrocarbylene group represented by R 203.

式(2)中、XA、XB、XC及びXDは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又はトリフルオロメチル基である。ただし、XA、XB、XC及びXDのうち少なくとも1つは、フッ素原子又はトリフルオロメチル基である。 In formula (2), X A , X B , X C and X D are independently hydrogen atoms, fluorine atoms or trifluoromethyl groups. However, at least one of X A , X B , X C and X D is a fluorine atom or a trifluoromethyl group.

式(2)中、kは、0〜3の整数である。 In equation (2), k is an integer from 0 to 3.

式(2)で表される光酸発生剤としては、下記式(2')で表されるものが好ましい。

Figure 2021165824
As the photoacid generator represented by the formula (2), the one represented by the following formula (2') is preferable.
Figure 2021165824

式(2')中、L1は、前記と同じ。RHFは、水素原子又はトリフルオロメチル基であり、好ましくはトリフルオロメチル基である。R301、R302及びR303は、それぞれ独立に、水素原子又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜20のヒドロカルビル基である。前記ヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、式(1A')中のR111で表されるヒドロカルビル基として例示したものと同様のものが挙げられる。x及びyは、それぞれ独立に、0〜5の整数であり、zは、0〜4の整数である。 In equation (2'), L 1 is the same as described above. R HF is a hydrogen atom or a trifluoromethyl group, preferably a trifluoromethyl group. R 301 , R 302 and R 303 are hydrocarbyl groups having 1 to 20 carbon atoms which may independently contain a hydrogen atom or a hetero atom. The hydrocarbyl group may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched, or cyclic. Specific examples thereof include those similar to those exemplified as the hydrocarbyl group represented by R 111 in the formula (1A'). x and y are independently integers from 0 to 5, and z is an integer from 0 to 4.

式(2)で表される光酸発生剤としては、特開2017−026980号公報の式(2)で表される光酸発生剤として例示されたものと同様のものが挙げられる。 Examples of the photoacid generator represented by the formula (2) include those similar to those exemplified as the photoacid generator represented by the formula (2) of JP-A-2017-026980.

前記光酸発生剤のうち、式(1A')又は(1D)で表されるアニオンを含むものは、酸拡散が小さく、かつ溶剤への溶解性にも優れており、特に好ましい。また、式(2')で表されるものは、酸拡散が極めて小さく、特に好ましい。 Among the photoacid generators, those containing an anion represented by the formula (1A') or (1D) are particularly preferable because they have low acid diffusion and excellent solubility in a solvent. Further, the one represented by the formula (2') has extremely small acid diffusion and is particularly preferable.

前記光酸発生剤として、ヨウ素原子又は臭素原子で置換された芳香環を含むアニオンを有するスルホニウム塩又はヨードニウム塩を用いることもできる。このような塩としては、下記式(3−1)又は(3−2)で表されるものが挙げられる。

Figure 2021165824
As the photoacid generator, a sulfonium salt or an iodonium salt having an anion containing an aromatic ring substituted with an iodine atom or a bromine atom can also be used. Examples of such a salt include those represented by the following formula (3-1) or (3-2).
Figure 2021165824

式(3−1)及び(3−2)中、pは、1≦p≦3を満たす整数である。q及びrは、1≦q≦5、0≦r≦3及び1≦q+r≦5を満たす整数である。qは、1≦q≦3を満たす整数が好ましく、2又は3がより好ましい。rは、0≦r≦2を満たす整数が好ましい。 In the formulas (3-1) and (3-2), p is an integer satisfying 1 ≦ p ≦ 3. q and r are integers that satisfy 1 ≦ q ≦ 5, 0 ≦ r ≦ 3, and 1 ≦ q + r ≦ 5. q is preferably an integer satisfying 1 ≦ q ≦ 3, more preferably 2 or 3. r is preferably an integer satisfying 0 ≦ r ≦ 2.

式(3−1)及び(3−2)中、XBIは、ヨウ素原子又は臭素原子であり、p及び/又はqが2以上のとき、互いに同一であっても異なっていてもよい。 In formulas (3-1) and (3-2), XBI is an iodine atom or a bromine atom, and when p and / or q is 2 or more, they may be the same or different from each other.

式(3−1)及び(3−2)中、L11は、単結合、エーテル結合若しくはエステル結合、又はエーテル結合若しくはエステル結合を含んでいてもよい炭素数1〜6の飽和ヒドロカルビレン基である。前記飽和ヒドロカルビレン基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。 In formulas (3-1) and (3-2), L 11 is a saturated hydrocarbylene group having 1 to 6 carbon atoms which may contain a single bond, an ether bond or an ester bond, or an ether bond or an ester bond. Is. The saturated hydrocarbylene group may be linear, branched or cyclic.

式(3−1)及び(3−2)中、L12は、pが1のときは単結合又は炭素数1〜20の2価の連結基であり、pが2又は3のときは炭素数1〜20の(p+1)価の連結基であり、該連結基は酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を含んでいてもよい。 In formulas (3-1) and (3-2), L 12 is a single bond or a divalent linking group having 1 to 20 carbon atoms when p is 1, and carbon when p is 2 or 3. It is a (p + 1) -valent linking group of the number 1 to 20, and the linking group may contain an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom.

式(3−1)及び(3−2)中、R401は、ヒドロキシ基、カルボキシ基、フッ素原子若しくは塩素原子、若しくはフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヒドロキシ基、アミノ基若しくはエーテル結合を含んでいてもよい、炭素数1〜20の飽和ヒドロカルビル基、炭素数1〜20の飽和ヒドロカルビルオキシ基、炭素数2〜20の飽和ヒドロカルビルカルボニル基、炭素数2〜20の飽和ヒドロカルビルオキシカルボニル基、炭素数2〜20の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基若しくは炭素数1〜20の飽和ヒドロカルビルスルホニルオキシ基、又は−N(R401A)(R401B)、−N(R401C)−C(=O)−R401D若しくは−N(R401C)−C(=O)−O−R401Dである。R401A及びR401Bは、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜6の飽和ヒドロカルビル基である。R401Cは、水素原子又は炭素数1〜6の飽和ヒドロカルビル基であり、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜6の飽和ヒドロカルビルオキシ基、炭素数2〜6の飽和ヒドロカルビルカルボニル基又は炭素数2〜6の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基を含んでいてもよい。R401Dは、炭素数1〜16の脂肪族ヒドロカルビル基、炭素数6〜14のアリール基又は炭素数7〜15のアラルキル基であり、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜6の飽和ヒドロカルビルオキシ基、炭素数2〜6の飽和ヒドロカルビルカルボニル基又は炭素数2〜6の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基を含んでいてもよい。前記脂肪族ヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。前記飽和ヒドロカルビル基、飽和ヒドロカルビルオキシ基、飽和ヒドロカルビルオキシカルボニル基、飽和ヒドロカルビルカルボニル基及び飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。p及び/又はrが2以上のとき、各R401は互いに同一であっても異なっていてもよい。 In formulas (3-1) and (3-2), R 401 contains a hydroxy group, a carboxy group, a fluorine atom or a chlorine atom, or a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, a hydroxy group, an amino group or an ether bond. It may be a saturated hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms, a saturated hydrocarbyloxy group having 1 to 20 carbon atoms, a saturated hydrocarbylcarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms, a saturated hydrocarbyloxycarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms, and carbon. Saturated hydrocarbyl carbonyloxy group of number 2 to 20 or saturated hydrocarbyl sulfonyloxy group of number 1 to 20 carbon, or -N (R 401A ) (R 401B ), -N (R 401C ) -C (= O) -R 401D Alternatively, -N (R 401C ) -C (= O) -OR 401D . R 401A and R 401B are independently hydrogen atoms or saturated hydrocarbyl groups having 1 to 6 carbon atoms. R 401C is a hydrogen atom or a saturated hydrocarbyl group having 1 to 6 carbon atoms, a halogen atom, a hydroxy group, a saturated hydrocarbyloxy group having 1 to 6 carbon atoms, a saturated hydrocarbylcarbonyl group having 2 to 6 carbon atoms or a saturated hydrocarbyl group having 2 carbon atoms. It may contain ~ 6 saturated hydrocarbylcarbonyloxy groups. R 401D is an aliphatic hydrocarbyl group having 1 to 16 carbon atoms, an aryl group having 6 to 14 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 15 carbon atoms, and is a halogen atom, a hydroxy group, or a saturated hydrocarbyloxy having 1 to 6 carbon atoms. It may contain a group, a saturated hydrocarbylcarbonyl group having 2 to 6 carbon atoms or a saturated hydrocarbylcarbonyloxy group having 2 to 6 carbon atoms. The aliphatic hydrocarbyl group may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched, or cyclic. The saturated hydrocarbyl group, saturated hydrocarbyloxy group, saturated hydrocarbyloxycarbonyl group, saturated hydrocarbylcarbonyl group and saturated hydrocarbylcarbonyloxy group may be linear, branched or cyclic. When p and / or r is 2 or more, each R 401 may be the same or different from each other.

これらのうち、R401としては、ヒドロキシ基、−N(R401C)−C(=O)−R401D、−N(R401C)−C(=O)−O−R401D、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、メチル基、メトキシ基等が好ましい。 Of these, R 401 includes a hydroxy group, -N (R 401C ) -C (= O) -R 401D , -N (R 401C ) -C (= O) -OR 401D , a fluorine atom, and chlorine. Atoms, bromine atoms, methyl groups, methoxy groups and the like are preferable.

式(3−1)及び(3−2)中、Rf11〜Rf14は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又はトリフルオロメチル基であるが、これらのうち少なくとも1つはフッ素原子又はトリフルオロメチル基である。また、Rf11とRf12とが合わさってカルボニル基を形成してもよい。特に、Rf13及びRf14がともにフッ素原子であることが好ましい。 In formulas (3-1) and (3-2), Rf 11 to Rf 14 are independently hydrogen atoms, fluorine atoms or trifluoromethyl groups, but at least one of them is a fluorine atom or trifluoromethyl group. It is a fluoromethyl group. Further, Rf 11 and Rf 12 may be combined to form a carbonyl group. In particular, it is preferable that both Rf 13 and Rf 14 are fluorine atoms.

式(3−1)及び(3−2)中、R402〜R406は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜20のヒドロカルビル基である。前記ヒドロカルビル基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。その具体例としては、式(Aa)及び(Ab)の説明においてRa1〜Ra5で表されるヒドロカルビル基として例示したものと同様のものが挙げられる。また、これらの基の水素原子の一部又は全部が、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、メルカプト基、スルトン基、スルホン基又はスルホニウム塩含有基で置換されていてもよく、これらの基の炭素原子の一部が、エーテル結合、エステル結合、カルボニル基、アミド結合、カーボネート基又はスルホン酸エステル結合で置換されていてもよい。また、R402及びR403が、互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよい。このとき、前記環としては、式(Aa)の説明においてRa1とRa2とが互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に形成し得る環として例示したものと同様のものが挙げられる。 In formulas (3-1) and (3-2), R 402 to R 406 are hydrocarbyl groups having 1 to 20 carbon atoms which may independently contain a halogen atom or a hetero atom. The hydrocarbyl group may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched, or cyclic. Specific examples thereof include the same as those exemplified as hydrocarbyl group represented by R a1 to R a5 in the description of formula (Aa) and (Ab). Further, a part or all of the hydrogen atoms of these groups may be substituted with a hydroxy group, a carboxy group, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, a mercapto group, a sulton group, a sulfone group or a sulfonium salt-containing group. , Some of the carbon atoms of these groups may be substituted with ether bonds, ester bonds, carbonyl groups, amide bonds, carbonate groups or sulfonic acid ester bonds. Further, R 402 and R 403 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded. At this time, examples of the ring include those similar to those exemplified as a ring in which R a1 and R a 2 are bonded to each other and can be formed together with a sulfur atom to which they are bonded in the description of the formula (Aa).

式(3−1)で表されるスルホニウム塩のカチオンとしては、式(Aa)で表されるスルホニウムカチオンとして例示したものと同様のものが挙げられる。また、式(3−2)で表されるヨードニウム塩のカチオンとしては、式(Ab)で表されるヨードニウムカチオンとして例示したものと同様のものが挙げられる。 Examples of the sulfonium salt cation represented by the formula (3-1) include those similar to those exemplified as the sulfonium cation represented by the formula (Aa). Further, examples of the cation of the iodonium salt represented by the formula (3-2) include those similar to those exemplified as the iodonium cation represented by the formula (Ab).

式(3−1)又は(3−2)で表されるオニウム塩のアニオンとしては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中、XBIは前記と同じである。

Figure 2021165824
Examples of the onium salt anion represented by the formula (3-1) or (3-2) include, but are not limited to, those shown below. In the following formula, X BI is the same as above.
Figure 2021165824

Figure 2021165824
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本発明のレジスト材料が前記添加型酸発生剤を含む場合、その含有量は、ベースポリマー100質量部に対し、0.1〜50質量部が好ましく、1〜40質量部がより好ましい。 When the resist material of the present invention contains the additive-type acid generator, the content thereof is preferably 0.1 to 50 parts by mass, more preferably 1 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the base polymer.

[有機溶剤]
本発明のレジスト材料は、有機溶剤を含んでもよい。前記有機溶剤は、前述した各成分及び後述する各成分が溶解可能なものであれば、特に限定されない。前記有機溶剤としては、特開2008−111103号公報の段落[0144]〜[0145]に記載の、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチル−2−n−ペンチルケトン、2−ヘプタノン等のケトン類、3−メトキシブタノール、3−メチル−3−メトキシブタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール、ジアセトンアルコール等のアルコール類、プロピ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、エチ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ジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、酢酸tert−ブチル、プロピオン酸tert−ブチル、プロピレングリコールモノtert−ブチルエーテルアセテート等のエステル類、γ−ブチロラクトン等のラクトン類、及びこれらの混合溶剤が挙げられる。これらの溶剤は、1種単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
[Organic solvent]
The resist material of the present invention may contain an organic solvent. The organic solvent is not particularly limited as long as each of the above-mentioned components and each of the following components can be dissolved. Examples of the organic solvent include ketones such as cyclohexanone, cyclopentanone, methyl-2-n-pentyl ketone and 2-heptanone described in paragraphs [0144] to [0145] of JP-A-2008-111103, 3. -Alcohols such as methoxybutanol, 3-methyl-3-methoxybutanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol, diacetone alcohol, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol mono Ethers such as ethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl lactate, ethyl pyruvate, butyl acetate, methyl 3-methoxypropionate, Examples thereof include esters such as ethyl 3-ethoxypropionate, tert-butyl acetate, tert-butyl propionate and propylene glycol monotert-butyl ether acetate, lactones such as γ-butyrolactone, and mixed solvents thereof. These solvents can be used alone or in admixture of two or more.

本発明のレジスト材料中、前記有機溶剤の含有量は、ベースポリマー100質量部に対し、100〜10,000質量部が好ましく、200〜8,000質量部がより好ましい。 In the resist material of the present invention, the content of the organic solvent is preferably 100 to 10,000 parts by mass, more preferably 200 to 8,000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the base polymer.

[その他の成分]
前述した成分に加えて、界面活性剤、溶解阻止剤、架橋剤等を目的に応じて適宜組み合わせて配合してポジ型レジスト材料及びネガ型レジスト材料を構成することによって、露光部では前記ベースポリマーが触媒反応により現像液に対する溶解速度が加速されるので、極めて高感度のポジ型レジスト材料及びネガ型レジスト材料とすることができる。この場合、レジスト膜の溶解コントラスト及び解像性が高く、露光余裕度があり、プロセス適応性に優れ、露光後のパターン形状が良好でありながら、特に酸拡散を抑制できることから粗密寸法差が小さく、これらのことから実用性が高く、超LSI用レジスト材料として非常に有効なものとすることができる。
[Other ingredients]
In addition to the above-mentioned components, a surfactant, a dissolution inhibitor, a cross-linking agent, etc. are appropriately combined and blended according to the purpose to form a positive resist material and a negative resist material, whereby the base polymer is formed in the exposed part. However, since the dissolution rate in the developing solution is accelerated by the catalytic reaction, it is possible to obtain an extremely sensitive positive resist material and negative resist material. In this case, the dissolution contrast and resolution of the resist film are high, there is an exposure margin, the process adaptability is excellent, the pattern shape after exposure is good, and acid diffusion can be suppressed in particular, so that the difference in coarseness and density is small. From these facts, it is highly practical and can be made very effective as a resist material for VLSI.

前記界面活性剤としては、特開2008−111103号公報の段落[0165]〜[0166]に記載されたものが挙げられる。界面活性剤を添加することによって、レジスト材料の塗布性を一層向上あるいは制御することができる。本発明のレジスト材料中、前記界面活性剤の含有量は、ベースポリマー100質量部に対し、0.0001〜10質量部が好ましい。前記界面活性剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 Examples of the surfactant include those described in paragraphs [0165] to [0166] of JP-A-2008-111103. By adding a surfactant, the coatability of the resist material can be further improved or controlled. In the resist material of the present invention, the content of the surfactant is preferably 0.0001 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the base polymer. The surfactant may be used alone or in combination of two or more.

本発明のレジスト材料がポジ型である場合は、溶解阻止剤を配合することによって、露光部と未露光部との溶解速度の差を一層大きくすることができ、解像度を一層向上させることができる。前記溶解阻止剤としては、分子量が好ましくは100〜1,000、より好ましくは150〜800で、かつ分子内にフェノール性ヒドロキシ基を2つ以上含む化合物の該フェノール性ヒドロキシ基の水素原子を酸不安定基によって全体として0〜100モル%の割合で置換した化合物、又は分子内にカルボキシ基を含む化合物の該カルボキシ基の水素原子を酸不安定基によって全体として平均50〜100モル%の割合で置換した化合物が挙げられる。具体的には、ビスフェノールA、トリスフェノール、フェノールフタレイン、クレゾールノボラック、ナフタレンカルボン酸、アダマンタンカルボン酸、コール酸のヒドロキシ基、カルボキシ基の水素原子を酸不安定基で置換した化合物等が挙げられ、例えば、特開2008−122932号公報の段落[0155]〜[0178]に記載されている。 When the resist material of the present invention is of the positive type, the difference in dissolution rate between the exposed portion and the unexposed portion can be further increased by adding a dissolution inhibitor, and the resolution can be further improved. .. As the dissolution inhibitor, the hydrogen atom of the phenolic hydroxy group of a compound having a molecular weight of preferably 100 to 1,000, more preferably 150 to 800 and containing two or more phenolic hydroxy groups in the molecule is acid. A compound in which the hydrogen atom of the carboxy group is replaced by an unstable group at a ratio of 0 to 100 mol% as a whole, or a compound containing a carboxy group in the molecule, and a hydrogen atom of the carboxy group is replaced by an acid unstable group in an average ratio of 50 to 100 mol% as a whole. Examples thereof include compounds substituted with. Specific examples thereof include bisphenol A, trisphenol, phenolphthalein, cresol novolac, naphthalenecarboxylic acid, adamantancarboxylic acid, hydroxy group of cholic acid, and compounds in which the hydrogen atom of the carboxy group is replaced with an acid unstable group. For example, it is described in paragraphs [0155] to [0178] of JP-A-2008-122932.

本発明のレジスト材料がポジ型レジスト材料の場合、前記溶解阻止剤の含有量は、ベースポリマー100質量部に対し、0〜50質量部が好ましく、5〜40質量部がより好ましい。前記溶解阻止剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 When the resist material of the present invention is a positive resist material, the content of the dissolution inhibitor is preferably 0 to 50 parts by mass, more preferably 5 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the base polymer. The dissolution inhibitor may be used alone or in combination of two or more.

一方、本発明のレジスト材料がネガ型である場合は、架橋剤を添加することによって、露光部の溶解速度を低下させることによりネガティブパターンを得ることができる。前記架橋剤としては、メチロール基、アルコキシメチル基及びアシロキシメチル基から選ばれる少なくとも1つの基で置換された、エポキシ化合物、メラミン化合物、グアナミン化合物、グリコールウリル化合物又はウレア化合物、イソシアネート化合物、アジド化合物、アルケニルオキシ基等の二重結合を含む化合物等が挙げられる。これらは、添加剤として用いてもよいが、ポリマー側鎖にペンダント基として導入してもよい。また、ヒドロキシ基を含む化合物も架橋剤として用いることができる。 On the other hand, when the resist material of the present invention is a negative type, a negative pattern can be obtained by reducing the dissolution rate of the exposed portion by adding a cross-linking agent. The cross-linking agent includes an epoxy compound, a melamine compound, a guanamine compound, a glycoluril compound or a urea compound, an isocyanate compound, and an azide compound substituted with at least one group selected from a methylol group, an alkoxymethyl group and an acyloxymethyl group. , Compounds containing a double bond such as an alkenyloxy group, and the like. These may be used as additives or may be introduced as pendant groups in the polymer side chain. Further, a compound containing a hydroxy group can also be used as a cross-linking agent.

前記エポキシ化合物としては、トリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレート、トリメチロールメタントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリエチロールエタントリグリシジルエーテル等が挙げられる。 Examples of the epoxy compound include tris (2,3-epoxypropyl) isocyanurate, trimethylolmethane triglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, and trimethylolethane triglycidyl ether.

前記メラミン化合物としては、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサメチロールメラミンの1〜6個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物又はその混合物、ヘキサメトキシエチルメラミン、ヘキサアシロキシメチルメラミン、ヘキサメチロールメラミンのメチロール基の1〜6個がアシロキシメチル化した化合物又はその混合物等が挙げられる。 Examples of the melamine compound include a compound in which 1 to 6 methylol groups of hexamethylol melamine, hexamethoxymethyl melamine, and hexamethylol melamine are methoxymethylated or a mixture thereof, hexamethoxyethyl melamine, hexaacyloxymethyl melamine, and hexamethylol melamine. Examples thereof include a compound in which 1 to 6 methylol groups of the above are acyloxymethylated, or a mixture thereof.

グアナミン化合物としては、テトラメチロールグアナミン、テトラメトキシメチルグアナミン、テトラメチロールグアナミンの1〜4個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物又はその混合物、テトラメトキシエチルグアナミン、テトラアシロキシグアナミン、テトラメチロールグアナミンの1〜4個のメチロール基がアシロキシメチル化した化合物又はその混合物等が挙げられる。 Examples of the guanamine compound include a compound in which 1 to 4 methylol groups of tetramethylol guanamine, tetramethoxymethyl guanamine, and tetramethylol guanamine are methoxymethylated or a mixture thereof, and one of tetramethoxyethyl guanamine, tetraacyloxyguanamine, and tetramethylol guanamine. Examples thereof include a compound in which ~ 4 methoxyl groups are acyloxymethylated, or a mixture thereof.

グリコールウリル化合物としては、テトラメチロールグリコールウリル、テトラメトキシグリコールウリル、テトラメトキシメチルグリコールウリル、テトラメチロールグリコールウリルのメチロール基の1〜4個がメトキシメチル化した化合物又はその混合物、テトラメチロールグリコールウリルのメチロール基の1〜4個がアシロキシメチル化した化合物又はその混合物等が挙げられる。ウレア化合物としてはテトラメチロールウレア、テトラメトキシメチルウレア、テトラメチロールウレアの1〜4個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物又はその混合物、テトラメトキシエチルウレア等が挙げられる。 Examples of the glycol uryl compound include tetramethylol glycol uryl, tetramethoxyglycol uryl, tetramethoxymethyl glycol uryl, and a compound in which 1 to 4 methylol groups of tetramethylol glycol uryl are methoxymethylated or a mixture thereof, and methylol of tetramethylol glycol uryl. Examples thereof include a compound in which 1 to 4 groups are acyloxymethylated or a mixture thereof. Examples of the urea compound include tetramethylol urea, tetramethoxymethylurea, a compound in which 1 to 4 methylol groups of tetramethylol urea are methoxymethylated, or a mixture thereof, and tetramethoxyethylurea.

イソシアネート化合物としては、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート等が挙げられる。 Examples of the isocyanate compound include tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, cyclohexane diisocyanate and the like.

アジド化合物としては、1,1'−ビフェニル−4,4'−ビスアジド、4,4'−メチリデンビスアジド、4,4'−オキシビスアジド等が挙げられる。 Examples of the azide compound include 1,1'-biphenyl-4,4'-bis azide, 4,4'-methylidene bis azide, and 4,4'-oxybis azide.

アルケニルオキシ基を含む化合物としては、エチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、1,2−プロパンジオールジビニルエーテル、1,4−ブタンジオールジビニルエーテル、テトラメチレングリコールジビニルエーテル、ネオペンチルグリコールジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、1,4−シクロヘキサンジオールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、ソルビトールテトラビニルエーテル、ソルビトールペンタビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル等が挙げられる。 Examples of the compound containing an alkenyloxy group include ethylene glycol divinyl ether, triethylene glycol divinyl ether, 1,2-propanediol divinyl ether, 1,4-butanediol divinyl ether, tetramethylene glycol divinyl ether, and neopentyl glycol divinyl ether. Examples thereof include trimethylolpropane trivinyl ether, hexanediol divinyl ether, 1,4-cyclohexanediol divinyl ether, pentaerythritol trivinyl ether, pentaerythritol tetravinyl ether, sorbitol tetravinyl ether, sorbitol pentavinyl ether, and trimethylolpropanetrivinyl ether.

本発明のレジスト材料がネガ型レジスト材料の場合、前記架橋剤の含有量は、ベースポリマー100質量部に対し、0.1〜50質量部が好ましく、1〜40質量部がより好ましい。前記架橋剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 When the resist material of the present invention is a negative resist material, the content of the cross-linking agent is preferably 0.1 to 50 parts by mass, more preferably 1 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the base polymer. The cross-linking agent may be used alone or in combination of two or more.

本発明のレジスト材料には、式(A)で表されるオニウム塩以外のクエンチャー(以下、その他のクエンチャーという。)を配合してもよい。前記クエンチャーとしては、従来型の塩基性化合物が挙げられる。従来型の塩基性化合物としては、第1級、第2級、第3級の脂肪族アミン類、混成アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、カルボキシ基を有する含窒素化合物、スルホニル基を有する含窒素化合物、ヒドロキシ基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物、アミド類、イミド類、カーバメート類等が挙げられる。特に、特開2008−111103号公報の段落[0146]〜[0164]に記載の第1級、第2級、第3級のアミン化合物、特にはヒドロキシ基、エーテル結合、エステル結合、ラクトン環、シアノ基、スルホン酸エステル結合を有するアミン化合物あるいは特許第3790649号公報に記載のカーバメート基を有する化合物等が好ましい。このような塩基性化合物を添加することによって、例えば、レジスト膜中での酸の拡散速度を更に抑制したり、形状を補正したりすることができる。 The resist material of the present invention may contain a quencher other than the onium salt represented by the formula (A) (hereinafter, referred to as another quencher). Examples of the quencher include conventional basic compounds. Conventional basic compounds include primary, secondary and tertiary aliphatic amines, mixed amines, aromatic amines, heterocyclic amines, nitrogen-containing compounds having a carboxy group, and sulfonyl groups. Examples thereof include a nitrogen-containing compound having a hydroxy group, a nitrogen-containing compound having a hydroxyphenyl group, an alcoholic nitrogen-containing compound, amides, imides, and carbamates. In particular, primary, secondary and tertiary amine compounds described in paragraphs [0146] to [0164] of JP-A-2008-111103, particularly hydroxy groups, ether bonds, ester bonds, lactone rings, and the like. A cyano group, an amine compound having a sulfonic acid ester bond, a compound having a carbamate group described in Japanese Patent No. 3790649, and the like are preferable. By adding such a basic compound, for example, the diffusion rate of the acid in the resist film can be further suppressed or the shape can be corrected.

また、その他のクエンチャーとして、特開2008−158339号公報に記載されているα位がフッ素化されていないスルホン酸及びカルボン酸の、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、アンモニウム塩等のオニウム塩が挙げられる。α位がフッ素化されたスルホン酸、イミド酸又はメチド酸は、カルボン酸エステルの酸不安定基を脱保護させるために必要であるが、α位がフッ素化されていないオニウム塩との塩交換によってα位がフッ素化されていないスルホン酸又はカルボン酸が放出される。α位がフッ素化されていないスルホン酸及びカルボン酸は脱保護反応を起こさないため、クエンチャーとして機能する。 In addition, examples of other quenchers include onium salts such as sulfonium salts, iodonium salts, and ammonium salts of sulfonic acids and carboxylic acids whose α-position is not fluorinated, which is described in JP-A-2008-158339. .. Sulfonic acid, imidic acid or methidoic acid with fluorinated α-position is required to deprotect the acid instability group of the carboxylic acid ester, but salt exchange with onium salt with fluorinated α-position. Releases a sulfonic acid or carboxylic acid whose α-position is not fluorinated. Sulfonic acids and carboxylic acids whose α-position is not fluorinated do not undergo a deprotection reaction and therefore function as a quencher.

その他のクエンチャーとしては、更に、特開2008−239918号公報に記載のポリマー型のクエンチャーが挙げられる。これは、レジスト膜表面に配向することによってレジストパターンの矩形性を高める。ポリマー型クエンチャーは、液浸露光用の保護膜を適用したときのパターンの膜減りやパターントップのラウンディングを防止する効果もある。 Further, as the other quencher, the polymer type quencher described in JP-A-2008-239918 can be mentioned. This enhances the rectangularity of the resist pattern by orienting it on the surface of the resist film. The polymer-type quencher also has the effect of preventing the film from being reduced and the pattern top from being rounded when a protective film for immersion exposure is applied.

その他のクエンチャーとしては、更に、特開2020−027298号公報に記載のヨウ素原子で置換された安息香酸のアンモニウム塩、特開2020−027297号公報に記載のヨウ素化芳香族基を有するアミン化合物、特開2020−038358号公報に記載のヨウ素化芳香族基を有するアンモニウム塩化合物、特開2017−219836号公報に記載のヨウ素原子で置換された安息香酸のスルホニウム塩が挙げられる。高吸収なヨウ素原子を含むことによって感度と寸法均一性が向上するため、本発明のクエンチャーと、これらのクエンチャーとを併用することもできる。 Other quenchers include an ammonium salt of benzoic acid substituted with an iodine atom described in JP-A-2020-02197298, and an amine compound having an iodinated aromatic group described in JP-A-2020-0227297. , An ammonium salt compound having an iodinated aromatic group described in JP-A-2020-0383558, and a sulfonium salt of benzoic acid substituted with an iodine atom described in JP-A-2017-219836. Since the sensitivity and dimensional uniformity are improved by containing a highly absorbed iodine atom, the quencher of the present invention can be used in combination with these quenchers.

本発明のレジスト材料中、その他のクエンチャーの含有量は、ベースポリマー100質量部に対し、0〜5質量部が好ましく、0〜4質量部がより好ましい。その他のクエンチャーは、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 The content of other quenchers in the resist material of the present invention is preferably 0 to 5 parts by mass, more preferably 0 to 4 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the base polymer. Other quenchers can be used alone or in combination of two or more.

本発明のレジスト材料には、レジスト膜表面の撥水性を向上させるため、撥水性向上剤を配合してもよい。前記撥水性向上剤は、トップコートを用いない液浸リソグラフィーに用いることができる。前記撥水性向上剤としては、フッ化アルキル基を含むポリマー、特定構造の1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール残基を含むポリマー等が好ましく、特開2007−297590号公報、特開2008−111103号公報等に例示されているものがより好ましい。前記撥水性向上剤は、アルカリ現像液や有機溶剤現像液に溶解する必要がある。前述した特定の1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール残基を有する撥水性向上剤は、現像液への溶解性が良好である。撥水性向上剤として、アミノ基やアミン塩を含む繰り返し単位を含むポリマーは、PEB中の酸の蒸発を防いで現像後のホールパターンの開口不良を防止する効果が高い。本発明のレジスト材料中、前記撥水性向上剤の含有量は、ベースポリマー100質量部に対し、0〜20質量部が好ましく、0.5〜10質量部がより好ましい。前記撥水性向上剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 In order to improve the water repellency of the surface of the resist film, the resist material of the present invention may contain a water repellency improver. The water repellency improver can be used for immersion lithography without using a top coat. As the water repellency improving agent, a polymer containing an alkyl fluoride group, a polymer containing a 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol residue having a specific structure, or the like is preferable, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007- Those exemplified in JP-A-297590, JP-A-2008-111103 and the like are more preferable. The water repellency improver needs to be dissolved in an alkaline developer or an organic solvent developer. The water repellency improver having the specific 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol residue described above has good solubility in a developing solution. As a water repellency improving agent, a polymer containing a repeating unit containing an amino group or an amine salt is highly effective in preventing evaporation of an acid in PEB and preventing poor opening of a hole pattern after development. In the resist material of the present invention, the content of the water repellency improver is preferably 0 to 20 parts by mass, more preferably 0.5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the base polymer. The water repellency improver may be used alone or in combination of two or more.

本発明のレジスト材料には、アセチレンアルコール類を配合することもできる。前記アセチレンアルコール類としては、特開2008−122932号公報の段落[0179]〜[0182]に記載されたものが挙げられる。本発明のレジスト材料中、アセチレンアルコール類の含有量は、ベースポリマー100質量部に対し、0〜5質量部が好ましい。前記アセチレンアルコール類は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 Acetylene alcohols can also be blended with the resist material of the present invention. Examples of the acetylene alcohols include those described in paragraphs [0179] to [0182] of JP-A-2008-122932. The content of acetylene alcohols in the resist material of the present invention is preferably 0 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the base polymer. The acetylene alcohols may be used alone or in combination of two or more.

[パターン形成方法]
本発明のレジスト材料を種々の集積回路製造に用いる場合は、公知のリソグラフィー技術を適用することができる。例えば、パターン形成方法としては、前述したレジスト材料を用いて基板上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜を高エネルギー線で露光する工程と、露光したレジスト膜を、現像液を用いて現像する工程とを含む方法が挙げられる。
[Pattern formation method]
When the resist material of the present invention is used for manufacturing various integrated circuits, known lithography techniques can be applied. For example, as a pattern forming method, a step of forming a resist film on a substrate using the resist material described above, a step of exposing the resist film with high energy rays, and a step of exposing the exposed resist film with a developing solution are used. Examples thereof include a method including a step of developing.

まず、本発明のレジスト材料を、集積回路製造用の基板(Si、SiO2、SiN、SiON、TiN、WSi、BPSG、SOG、有機反射防止膜等)あるいはマスク回路製造用の基板(Cr、CrO、CrON、MoSi2、SiO2等)上にスピンコート、ロールコート、フローコート、ディップコート、スプレーコート、ドクターコート等の適当な塗布方法により塗布膜厚が0.01〜2μmとなるように塗布する。これをホットプレート上で、好ましくは60〜150℃、10秒〜30分間、より好ましくは80〜120℃、30秒〜20分間プリベークし、レジスト膜を形成する。
次いで、高エネルギー線を用いて、前記レジスト膜を露光する。前記高エネルギー線としては、紫外線、遠紫外線、EB、EUV、X線、軟X線、エキシマレーザー光、γ線、シンクロトロン放射線等が挙げられる。前記高エネルギー線として紫外線、遠紫外線、EUV、X線、軟X線、エキシマレーザー光、γ線、シンクロトロン放射線等を用いる場合は、直接又は目的のパターンを形成するためのマスクを用いて、露光量が好ましくは1〜200mJ/cm2程度、より好ましくは10〜100mJ/cm2程度となるように照射する。高エネルギー線としてEBを用いる場合は、露光量が好ましくは0.1〜100μC/cm2程度、より好ましくは0.5〜50μC/cm2程度で直接又は目的のパターンを形成するためのマスクを用いて描画する。なお、本発明のレジスト材料は、特に高エネルギー線の中でも、KrFエキシマレーザー光、ArFエキシマレーザー光、EB、EUV、X線、軟X線、γ線、シンクロトロン放射線による微細パターニングに好適であり、特にEB又はEUVによる微細パターニングに好適である。
First, the resist material of the present invention is applied to a substrate for manufacturing an integrated circuit (Si, SiO 2 , SiN, SiON, TiN, WSi, BPSG, SOG, an organic antireflection film, etc.) or a substrate for manufacturing a mask circuit (Cr, CrO). , CrON, MoSi 2 , SiO 2, etc.) by an appropriate coating method such as spin coating, roll coating, flow coating, dip coating, spray coating, doctor coating, etc. so that the coating film thickness is 0.01 to 2 μm. do. This is prebaked on a hot plate at preferably 60 to 150 ° C. for 10 seconds to 30 minutes, more preferably 80 to 120 ° C. for 30 seconds to 20 minutes to form a resist film.
The resist film is then exposed to high energy rays. Examples of the high-energy rays include ultraviolet rays, far ultraviolet rays, EB, EUV, X-rays, soft X-rays, excimer laser light, γ-rays, synchrotron radiation and the like. When ultraviolet rays, far ultraviolet rays, EUV, X-rays, soft X-rays, excimer laser light, γ-rays, synchrotron radiation, etc. are used as the high-energy rays, a mask for directly or forming a desired pattern is used. Irradiation is performed so that the exposure amount is preferably about 1 to 200 mJ / cm 2 , and more preferably about 10 to 100 mJ / cm 2. When using the EB as the high-energy radiation, the exposure amount is preferably 0.1~100μC / cm 2, more preferably about a mask for forming a pattern of direct or object at about 0.5~50μC / cm 2 Draw using. The resist material of the present invention is particularly suitable for fine patterning by KrF excimer laser light, ArF excimer laser light, EB, EUV, X-ray, soft X-ray, γ-ray, and synchrotron radiation, among high-energy rays. , Especially suitable for fine patterning by EB or EUV.

露光後、ホットプレート上又はオーブン中で、好ましくは50〜150℃、10秒〜30分間、より好ましくは60〜120℃、30秒〜20分間PEBを行ってもよい。 After the exposure, PEB may be carried out on a hot plate or in an oven, preferably at 50 to 150 ° C. for 10 seconds to 30 minutes, more preferably at 60 to 120 ° C. for 30 seconds to 20 minutes.

なお、PEBは、行わなくてもよい。特に前記繰り返し単位f2又はf3を含むアニオンバウンドPAGポリマーの場合は、露光によりスルホン酸が発生してアルカリ溶解性が向上するので、PEBを行わなくても露光部がアルカリに溶解する。PEBを行わなければ酸拡散による像のぼけがなくなり、PEBを行った場合よりも微細なパターン形成が期待できる。 It is not necessary to perform PEB. In particular, in the case of the anion bound PAG polymer containing the repeating unit f2 or f3, sulfonic acid is generated by exposure and the alkali solubility is improved, so that the exposed portion dissolves in alkali without PEB. If PEB is not performed, the image blur due to acid diffusion disappears, and finer pattern formation can be expected than when PEB is performed.

PEBを行わない場合は、酸による脱保護反応が起きないため、本発明のレジスト材料は非化学増幅レジスト材料として機能する。この場合は、溶解コントラストが低いことによって、現像後にパターンの膜減りやスペース部分の残膜が生じる。非化学増幅レジスト材料では、如何に溶解コントラストを向上させるかがキーポイントになる。 When PEB is not performed, the deprotection reaction by acid does not occur, so that the resist material of the present invention functions as a non-chemically amplified resist material. In this case, due to the low dissolution contrast, the film of the pattern is reduced and the residual film of the space portion is generated after development. For non-chemically amplified resist materials, the key point is how to improve the dissolution contrast.

前記繰り返し単位f2又はf3を含むベースポリマーの場合、露光によりα−フルオロスルホン酸が発生してアルカリ現像液への溶解性が向上するが、α位がフッ素化されていないオニウム塩を添加することによるこれとの塩交換によってα−フルオロスルホン酸の発生が抑えられる。更に露光量を上げると、α位がフッ素化されていないスルホン酸又はカルボン酸のオニウム塩が分解することによってアルカリ溶解性が向上する。つまり、露光量の少ない領域では溶解阻止性が向上し、露光量の多い領域では溶解促進性が向上することによってコントラストが向上する。イオン交換反応の速度は速く、室温で進行するのでPEBを行う必要がない。式(A)で表されるオニウム塩も、α−フルオロスルホン酸よりも弱酸の塩であるので、同様のイオン交換が起こるため、PEBを行わない場合でもコントラストが向上する。 In the case of the base polymer containing the repeating unit f2 or f3, α-fluorosulfonic acid is generated by exposure to improve the solubility in an alkaline developing solution, but an onium salt in which the α-position is not fluorinated is added. The generation of α-fluorosulfonic acid is suppressed by salt exchange with this. When the exposure amount is further increased, the alkali solubility is improved by decomposing the onium salt of the sulfonic acid or carboxylic acid whose α-position is not fluorinated. That is, in the region where the exposure amount is small, the dissolution inhibitory property is improved, and in the region where the exposure amount is large, the dissolution promotion property is improved, so that the contrast is improved. Since the rate of the ion exchange reaction is high and proceeds at room temperature, it is not necessary to perform PEB. Since the onium salt represented by the formula (A) is also a salt of a weaker acid than α-fluorosulfonic acid, the same ion exchange occurs, so that the contrast is improved even when PEB is not performed.

露光後又はPEB後、0.1〜10質量%、好ましくは2〜5質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド(TEAH)、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド(TPAH)、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド(TBAH)等のアルカリ水溶液の現像液を用い、3秒〜3分間、好ましくは5秒〜2分間、浸漬(dip)法、パドル(puddle)法、スプレー(spray)法等の常法により露光したレジスト膜を現像することで、目的のパターンが形成される。ポジ型レジスト材料の場合は、光を照射した部分は現像液に溶解し、露光されなかった部分は溶解せず、基板上に目的のポジ型のパターンが形成される。ネガ型レジスト材料の場合はポジ型レジスト材料の場合とは逆であり、光を照射した部分は現像液に不溶化し、露光されなかった部分は溶解する。 After exposure or PEB, 0.1 to 10% by mass, preferably 2 to 5% by mass of tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetraethylammonium hydroxide (TEAH), tetrapropylammonium hydroxide (TPAH), tetrabutyl Using a developing solution of an alkaline aqueous solution such as ammonium hydroxide (TBAH), the dipping method, the puddle method, the spray method, etc. are usually used for 3 seconds to 3 minutes, preferably 5 seconds to 2 minutes. By developing the resist film exposed by the method, a desired pattern is formed. In the case of a positive resist material, the portion irradiated with light is dissolved in the developing solution, the portion not exposed is not dissolved, and a desired positive pattern is formed on the substrate. In the case of the negative resist material, the opposite of the case of the positive resist material, the light-irradiated portion is insoluble in the developing solution, and the unexposed portion is dissolved.

酸不安定基を含むベースポリマーを含むポジ型レジスト材料を用いて、有機溶剤現像によってネガティブパターンを得るネガティブ現像を行うこともできる。このときに用いる現像液としては、2−オクタノン、2−ノナノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、2−ヘキサノン、3−ヘキサノン、ジイソブチルケトン、メチルシクロヘキサノン、アセトフェノン、メチルアセトフェノン、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸ペンチル、酢酸ブテニル、酢酸イソペンチル、ギ酸プロピル、ギ酸ブチル、ギ酸イソブチル、ギ酸ペンチル、ギ酸イソペンチル、吉草酸メチル、ペンテン酸メチル、クロトン酸メチル、クロトン酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、乳酸イソブチル、乳酸ペンチル、乳酸イソペンチル、2−ヒドロキシイソ酪酸メチル、2−ヒドロキシイソ酪酸エチル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、酢酸フェニル、酢酸ベンジル、フェニル酢酸メチル、ギ酸ベンジル、ギ酸フェニルエチル、3−フェニルプロピオン酸メチル、プロピオン酸ベンジル、フェニル酢酸エチル、酢酸2−フェニルエチル等が挙げられる。これらの有機溶剤は、1種単独で又は2種以上を混合して使用することができる。 Negative development to obtain a negative pattern by organic solvent development can also be performed using a positive resist material containing a base polymer containing an acid unstable group. The developing solution used at this time is 2-octanone, 2-nonanone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4-heptanone, 2-hexanone, 3-hexanone, diisobutylketone, methylcyclohexanone, acetphenone, methylacetphenone, propyl acetate. , Butyl acetate, Isobutyl acetate, Pentyl acetate, Butenyl acetate, Isopentyl acetate, propyl formate, Butyl formate, Isobutyl formate, Pentyl formate, Isopentyl formate, Methyl valerate, Methyl pentate, Methyl crotonate, Ethyl crotonate, Methyl propionate , Ethyl propionate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl lactate, ethyl lactate, propyl lactate, butyl lactate, isobutyl lactate, pentyl lactate, isopentyl lactate, methyl 2-hydroxyisobutyrate, ethyl 2-hydroxyisobutyrate, methyl benzoate , Ethyl benzoate, phenyl acetate, benzyl acetate, methyl phenylacetate, benzyl formate, phenylethyl formate, methyl 3-phenylpropionate, benzyl propionate, ethyl phenylacetate, 2-phenylethyl acetate and the like. These organic solvents can be used alone or in admixture of two or more.

現像の終了時には、リンスを行う。リンス液としては、現像液と混溶し、レジスト膜を溶解させない溶剤が好ましい。このような溶剤としては、炭素数3〜10のアルコール、炭素数8〜12のエーテル化合物、炭素数6〜12のアルカン、アルケン、アルキン、芳香族系の溶剤が好ましく用いられる。 Rinse at the end of development. As the rinsing solution, a solvent that is miscible with the developing solution and does not dissolve the resist film is preferable. As such a solvent, an alcohol having 3 to 10 carbon atoms, an ether compound having 8 to 12 carbon atoms, an alkane having 6 to 12 carbon atoms, an alkene, an alkyne, and an aromatic solvent are preferably used.

具体的に、炭素数3〜10のアルコールとしては、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、1−ブチルアルコール、2−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、tert−ペンチルアルコール、ネオペンチルアルコール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、3−メチル−3−ペンタノール、シクロペンタノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、2,3−ジメチル−2−ブタノール、3,3−ジメチル−1−ブタノール、3,3−ジメチル−2−ブタノール、2−エチル−1−ブタノール、2−メチル−1−ペンタノール、2−メチル−2−ペンタノール、2−メチル−3−ペンタノール、3−メチル−1−ペンタノール、3−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−3−ペンタノール、4−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、4−メチル−3−ペンタノール、シクロヘキサノール、1−オクタノール等が挙げられる。 Specifically, the alcohols having 3 to 10 carbon atoms include n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, 1-butyl alcohol, 2-butyl alcohol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, and the like. 3-Pentanol, tert-pentyl alcohol, neopentyl alcohol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl-1-butanol, 3-methyl-3-pentanol, cyclopentanol, 1-hexanol, 2-hexanol , 3-Hexanol, 2,3-dimethyl-2-butanol, 3,3-dimethyl-1-butanol, 3,3-dimethyl-2-butanol, 2-ethyl-1-butanol, 2-methyl-1-pen Tanol, 2-methyl-2-pentanol, 2-methyl-3-pentanol, 3-methyl-1-pentanol, 3-methyl-2-pentanol, 3-methyl-3-pentanol, 4-methyl Examples thereof include -1-pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 4-methyl-3-pentanol, cyclohexanol, 1-octanol and the like.

炭素数8〜12のエーテル化合物としては、ジ−n−ブチルエーテル、ジイソブチルエーテル、ジ−sec−ブチルエーテル、ジ−n−ペンチルエーテル、ジイソペンチルエーテル、ジ−sec−ペンチルエーテル、ジ−tert−ペンチルエーテル、ジ−n−ヘキシルエーテル等が挙げられる。 Examples of the ether compound having 8 to 12 carbon atoms include di-n-butyl ether, diisobutyl ether, di-sec-butyl ether, di-n-pentyl ether, diisopentyl ether, di-sec-pentyl ether, and di-tert-pentyl. Examples include ether and di-n-hexyl ether.

炭素数6〜12のアルカンとしては、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、メチルシクロペンタン、ジメチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン等が挙げられる。炭素数6〜12のアルケンとしては、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、シクロヘキセン、メチルシクロヘキセン、ジメチルシクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン等が挙げられる。炭素数6〜12のアルキンとしては、ヘキシン、ヘプチン、オクチン等が挙げられる。 Examples of alkanes having 6 to 12 carbon atoms include hexane, heptane, octane, nonane, decane, undecane, dodecane, methylcyclopentane, dimethylcyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, dimethylcyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, cyclononane and the like. Be done. Examples of the alkene having 6 to 12 carbon atoms include hexene, heptene, octene, cyclohexene, methylcyclohexene, dimethylcyclohexene, cycloheptene, cyclooctene and the like. Examples of the alkyne having 6 to 12 carbon atoms include hexyne, heptin, octyne and the like.

芳香族系の溶剤としては、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、tert−ブチルベンゼン、メシチレン等が挙げられる。 Examples of the aromatic solvent include toluene, xylene, ethylbenzene, isopropylbenzene, tert-butylbenzene, mesitylene and the like.

リンスを行うことによってレジストパターンの倒れや欠陥の発生を低減させることができる。また、リンスは必ずしも必須ではなく、リンスを行わないことによって溶剤の使用量を削減することができる。 By rinsing, it is possible to reduce the occurrence of the resist pattern collapse and defects. In addition, rinsing is not always essential, and the amount of solvent used can be reduced by not rinsing.

現像後のホールパターンやトレンチパターンを、サーマルフロー、RELACS技術又はDSA技術でシュリンクすることもできる。ホールパターン上にシュリンク剤を塗布し、ベーク中のレジスト膜からの酸触媒の拡散によってレジスト膜の表面でシュリンク剤の架橋が起こり、シュリンク剤がホールパターンの側壁に付着する。ベーク温度は、好ましくは70〜180℃、より好ましくは80〜170℃であり、ベーク時間は、好ましくは10〜300秒であり、余分なシュリンク剤を除去し、ホールパターンを縮小させる。 The developed hole pattern or trench pattern can also be shrunk by thermal flow, RELACS technology or DSA technology. A shrink agent is applied onto the hole pattern, and the acid catalyst diffuses from the resist film during baking to cause cross-linking of the shrink agent on the surface of the resist film, and the shrink agent adheres to the side wall of the hole pattern. The bake temperature is preferably 70 to 180 ° C., more preferably 80 to 170 ° C., and the bake time is preferably 10 to 300 seconds, removing excess shrink agent and reducing the hole pattern.

以下、合成例、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Synthesis Examples, Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

[1]クエンチャーの合成
本発明のレジスト材料に用いた、ヨウ素化又は臭素化脂肪族ヒドロカルビル基含有スルホンアミドのスルホニウム塩SQ−1〜SQ−12、ヨードニウム塩IQ−1〜IQ−3及びアンモニウム塩NQ−1〜NQ−5の構造を以下に示す。

Figure 2021165824
[1] Synthesis of Quencher Sulfonium salts SQ-1 to SQ-12, iodonium salts IQ-1 to IQ-3 and ammonium of iodinated or brominated aliphatic hydrocarbyl group-containing sulfonamides used in the resist material of the present invention. The structures of the salts NQ-1 to NQ-5 are shown below.
Figure 2021165824

Figure 2021165824
Figure 2021165824

Figure 2021165824
Figure 2021165824

Figure 2021165824
Figure 2021165824

Figure 2021165824
Figure 2021165824

[合成例1−1〜1−20]
スルホニウム塩SQ−1は、トリフルオロメタンスルホン酸アミドエタノールと、2−ヨードプロピオン酸クロリドを反応させ、N−[2−(2−ヨード−1−イルカルボニルオキシ)エチル]トリフルオロメタンスルホンアミドを合成し、これを、トリフェニルスルホニウムクロリドとアニオンとイオン交換することで合成した。スルホニウム塩SQ−2〜SQ−12は、同様に、所定のアニオンを与えるスルホンアミド化合物と所定のカチオンを与えるスルホニウムクロリドとのイオン交換によって合成した。
[Synthesis Examples 1-1-1-20]
The sulfonium salt SQ-1 reacts trifluoromethanesulfonic acid amide ethanol with 2-iodopropionic acid chloride to synthesize N- [2- (2-iodo-1-ylcarbonyloxy) ethyl] trifluoromethanesulfonamide. , This was synthesized by ion exchange with triphenylsulfonium chloride and an anion. Similarly, the sulfonium salts SQ-2 to SQ-12 were synthesized by ion exchange between a sulfonamide compound giving a predetermined anion and a sulfonium chloride giving a predetermined cation.

ヨードニウム塩IQ−1〜IQ−3は、N−[2−(2−ヨード−1−イルカルボニルオキシ)エチル]トリフルオロメタンスルホンアミドと所定のカチオンを与えるヨードニウムクロリドとのイオン交換によって合成した。 The iodonium salts IQ-1 to IQ-3 were synthesized by ion exchange between N- [2- (2-iodo-1-ylcarbonyloxy) ethyl] trifluoromethanesulfonamide and iodonium chloride giving a given cation.

アンモニウム塩NQ−1及びNQ−2は、N−[2−(2−ヨード−1−イルカルボニルオキシ)エチル]トリフルオロメタンスルホンアミドと所定のカチオンを与える4級アンモニウムヒドロキシドとの中和反応によって合成した。また、アンモニウム塩NQ−3〜NQ−5は、N−[2−(2−ヨード−1−イルカルボニルオキシ)エチル]トリフルオロメタンスルホンアミドと所定のカチオンを与える3級アミンとの中和反応によって合成した。 Ammonium salts NQ-1 and NQ-2 are neutralized by a neutralization reaction between N- [2- (2-iodo-1-ylcarbonyloxy) ethyl] trifluoromethanesulfonamide and a quaternary ammonium hydroxide that gives a predetermined cation. Synthesized. The ammonium salts NQ-3 to NQ-5 are neutralized by a neutralization reaction between N- [2- (2-iodo-1-ylcarbonyloxy) ethyl] trifluoromethanesulfonamide and a tertiary amine that gives a predetermined cation. Synthesized.

[2]ベースポリマーの合成
[合成例2−1〜2−5]
各モノマーを組み合わせてTHF溶剤下で共重合反応を行い、メタノールに晶出し、更にヘキサンで洗浄を繰り返した後、単離し、乾燥させて、以下に示す組成のベースポリマー(ポリマー1〜5)を得た。得られたベースポリマーの組成は1H−NMRにより、Mw及びMw/MnはGPC(溶剤:THF、標準:ポリスチレン)により確認した。

Figure 2021165824
[2] Synthesis of base polymer [Synthesis Examples 2-1 to 2-5]
Each monomer is combined and subjected to a copolymerization reaction under a THF solvent, crystallized in methanol, washed with hexane repeatedly, isolated and dried to obtain a base polymer (polymers 1 to 5) having the composition shown below. Obtained. The composition of the obtained base polymer was confirmed by 1 H-NMR, and Mw and Mw / Mn were confirmed by GPC (solvent: THF, standard: polystyrene).
Figure 2021165824

[3]レジスト材料の調製及びその評価
[実施例1〜26、比較例1〜5]
(1)レジスト材料の調製
界面活性剤としてオムノバ社製Polyfox636を50ppm溶解させた溶剤に、表1〜3に示す組成で各成分を溶解させた溶液を、0.2μmサイズのフィルターで濾過してレジスト材料を調製した。実施例1〜19、21〜26及び比較例1〜4はポジ型レジスト材料であり、実施例20及び比較例5はネガ型レジスト材料である。
[3] Preparation of resist material and its evaluation [Examples 1 to 26, Comparative Examples 1 to 5]
(1) Preparation of resist material A solution in which each component is dissolved in a solvent in which 50 ppm of Polyfox636 manufactured by Omniova Co., Ltd. is dissolved as a surfactant with the compositions shown in Tables 1 to 3 is filtered through a 0.2 μm size filter. A resist material was prepared. Examples 1 to 19, 21 to 26 and Comparative Examples 1 to 4 are positive resist materials, and Examples 20 and 5 are negative resist materials.

表1〜3中、各成分は、以下のとおりである。
有機溶剤:PGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)
DAA(ジアセトンアルコール)
In Tables 1 to 3, each component is as follows.
Organic solvent: PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate)
DAA (diacetone alcohol)

・酸発生剤:PAG1

Figure 2021165824
-Acid generator: PAG1
Figure 2021165824

・アミンクエンチャー:AQ−1

Figure 2021165824
・ Amine quencher: AQ-1
Figure 2021165824

・比較例用クエンチャー:cQ−1〜cQ−4

Figure 2021165824
・ Quencher for comparative examples: cQ-1 to cQ-4
Figure 2021165824

(2)EUVリソグラフィー評価
表1〜3に示す各レジスト材料を、信越化学工業(株)製ケイ素含有スピンオンハードマスクSHB-A940(ケイ素の含有量が43質量%)を膜厚20nmで形成したSi基板上にスピンコートし、ホットプレートを用いて105℃で60秒間プリベークして膜厚50nmのレジスト膜を作製した。これを、ASML社製EUVスキャナーNXE3300(NA0.33、σ0.9/0.6、クアドルポール照明、ウェハー上寸法がピッチ46nm、+20%バイアスのホールパターンのマスク)を用いて露光し、ホットプレート上で表1〜3記載の温度で60秒間PEBを行い、2.38質量%のTMAH水溶液で30秒間現像を行って実施例1〜19、21〜26及び比較例1〜4では寸法23nmのホールパターンを、実施例20及び比較例5では寸法23nmのドットパターンを得た。
ホール寸法とドット寸法がそれぞれ23nmで形成されるときの露光量を測定して、これを感度とした。また、(株)日立ハイテクノロジーズ製測長SEM(CG5000)を用いてホールとドット50個の寸法を測定し、その結果から算出した標準偏差(σ)の3倍値(3σ)を寸法バラツキ(CDU)とした。
結果を表1〜3に併記する。
(2) EUV lithography evaluation Each resist material shown in Tables 1 to 3 is Si formed by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. silicon-containing spin-on hard mask SHB-A940 (silicon content is 43% by mass) with a film thickness of 20 nm. A resist film having a film thickness of 50 nm was prepared by spin coating on a substrate and prebaking at 105 ° C. for 60 seconds using a hot plate. This was exposed using ASML's EUV scanner NXE3300 (NA0.33, σ0.9 / 0.6, quadrupole illumination, wafer top dimension pitch 46 nm, + 20% bias hole pattern mask) and placed on a hot plate. PEB was carried out at the temperatures shown in Tables 1 to 3 for 60 seconds, and development was carried out with a 2.38 mass% TMAH aqueous solution for 30 seconds. In Example 20 and Comparative Example 5, a dot pattern having a size of 23 nm was obtained.
The exposure amount when the hole size and the dot size were each formed at 23 nm was measured, and this was used as the sensitivity. In addition, the dimensions of holes and 50 dots were measured using Hitachi High-Technologies Corporation's length measurement SEM (CG5000), and the dimensional variation (3σ), which is three times the standard deviation (σ) calculated from the results, was measured. CDU).
The results are also shown in Tables 1 to 3.

Figure 2021165824
Figure 2021165824

Figure 2021165824
Figure 2021165824

Figure 2021165824
Figure 2021165824

表1〜3に示した結果より、式(A)で表されるオニウム塩を含む本発明のレジスト材料は、高感度でかつCDUが小さいことがわかった。 From the results shown in Tables 1 to 3, it was found that the resist material of the present invention containing the onium salt represented by the formula (A) has high sensitivity and a small CDU.

Claims (12)

ベースポリマー、及び下記式(A)で表されるオニウム塩を含むクエンチャーを含むレジスト材料。
Figure 2021165824
[式中、m及びnは、それぞれ独立に、1〜3の整数である。
BIは、ヨウ素原子又は臭素原子である。
ahは、炭素数1〜20の(n+1)価の脂肪族炭化水素基であり、エーテル結合、カルボニル基、エステル結合、アミド結合、スルトン環、ラクタム環、カーボネート基、ヨウ素原子以外のハロゲン原子、炭素数6〜12のアリール基、ヒドロキシ基及びカルボキシ基から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。
1は、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、カルボニル基又はカーボネート基である。
2は、単結合又は炭素数1〜20の(m+1)価の炭化水素基であり、エーテル結合、カルボニル基、エステル結合、アミド結合、スルトン環、ラクタム環、カーボネート基、ヨウ素原子以外のハロゲン原子、ヒドロキシ基及びカルボキシ基から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。
3は、単結合又はカルボニル基である。
Lは、単結合、−O−、−O−C(=O)−又は−NR−C(=O)−であり、Rは、水素原子又は炭素数1〜4のヒドロカルビル基である。
1は、単結合又は炭素数1〜20の飽和ヒドロカルビレン基であり、エーテル結合、エステル結合若しくはヒドロキシ基を含んでいてもよい。
2は、炭素数1〜6の飽和ヒドロカルビル基又は炭素数6〜10のアリール基であり、その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。
+は、下記式(Aa)で表されるスルホニウムカチオン、下記式(Ab)で表されるヨードニウムカチオン又は下記式(Ac)で表されるアンモニウムカチオンである。
Figure 2021165824
(式中、Ra1〜Ra3は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜20のヒドロカルビル基である。また、Ra1及びRa2が、互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよい。
a4及びRa5は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜20のヒドロカルビル基である。
a6〜Ra9は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜24のヒドロカルビル基であり、該ヒドロカルビル基は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、エーテル結合、エステル結合、チオール基、チオエステル結合、チオノエステル結合、ジチオエステル結合、アミノ基、ニトロ基、スルホン基及びフェロセニル基から選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。Ra6とRa7とが、互いに結合してこれらが結合する窒素原子と共に環を形成してもよく、Ra6とRa7と及びRa8とRa9とが、それぞれ互いに結合してこれらが結合する窒素原子と共にスピロ環を形成してもよく、Ra8とRa9とが合わさって=C(Ra10)(Ra11)を形成してもよい。Ra10及びRa11は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜16のヒドロカルビル基である。Ra6とRa10とが、互いに結合してこれらが結合する炭素原子及び窒素原子と共に環を形成してもよく、該環の中に、二重結合、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を含んでいてもよい。)]
A resist material containing a base polymer and a quencher containing an onium salt represented by the following formula (A).
Figure 2021165824
[In the formula, m and n are each independently an integer of 1 to 3.
X BI is an iodine atom or a bromine atom.
Rah is a (n + 1) -valent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and is a halogen atom other than an ether bond, a carbonyl group, an ester bond, an amide bond, a sulton ring, a lactam ring, a carbonate group, and an iodine atom. , At least one selected from an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, a hydroxy group and a carboxy group may be contained.
X 1 is a single bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a carbonyl group or a carbonate group.
X 2 is a single-bonded or (m + 1) -valent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and is an ether bond, a carbonyl group, an ester bond, an amide bond, a sulton ring, a lactam ring, a carbonate group, or a halogen other than an iodine atom. It may contain at least one selected from an atom, a hydroxy group and a carboxy group.
X 3 is a single bond or a carbonyl group.
L is a single bond, −O−, −OC (= O) − or −NR—C (= O) −, and R is a hydrogen atom or a hydrocarbyl group having 1 to 4 carbon atoms.
R 1 is a single bond or a saturated hydrocarbylene group having 1 to 20 carbon atoms, and may contain an ether bond, an ester bond or a hydroxy group.
R 2 is a saturated hydrocarbyl group having 1 to 6 carbon atoms or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and a part or all of its hydrogen atom may be substituted with a fluorine atom.
M + is a sulfonium cation represented by the following formula (Aa), an iodonium cation represented by the following formula (Ab), or an ammonium cation represented by the following formula (Ac).
Figure 2021165824
(In the formula, R a1 to R a3 are hydrocarbyl groups having 1 to 20 carbon atoms which may independently contain a halogen atom or a hetero atom. Further, R a1 and R a2 are bonded to each other. The rings may be formed together with the sulfur atoms to which they are bonded.
R a4 and R a5 are hydrocarbyl groups having 1 to 20 carbon atoms, which may independently contain a halogen atom or a hetero atom.
R a6 to R a9 are independently hydrogen atoms or hydrocarbyl groups having 1 to 24 carbon atoms, and the hydrocarbyl groups are halogen atoms, hydroxy groups, carboxy groups, ether bonds, ester bonds, thiol groups, and thioester bonds. , Thionoester bond, dithioester bond, amino group, nitro group, sulfone group and at least one selected from ferrocenyl group may be contained. R a6 and R a7 may be bonded to each other to form a ring together with the nitrogen atom to which they are bonded, and R a6 and R a7 and R a8 and R a9 are bonded to each other and these are bonded to each other. A spiro ring may be formed together with the nitrogen atom, or R a8 and R a9 may be combined to form = C (R a10 ) (R a11 ). R a10 and R a11 are independently hydrogen atoms or hydrocarbyl groups having 1 to 16 carbon atoms. R a6 and R a10 may be bonded to each other to form a ring with a carbon atom and a nitrogen atom to which they are bonded, and the ring contains a double bond, an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom. You may be. )]
更に、スルホン酸、イミド酸又はメチド酸を発生する酸発生剤を含む請求項1記載のレジスト材料。 The resist material according to claim 1, further comprising an acid generator that generates sulfonic acid, imic acid or methidoic acid. 更に、有機溶剤を含む請求項1又は2記載のレジスト材料。 The resist material according to claim 1 or 2, further comprising an organic solvent. 前記ベースポリマーが、下記式(a1)で表される繰り返し単位又は下記式(a2)で表される繰り返し単位を含むものである請求項1〜3のいずれか1項記載のレジスト材料。
Figure 2021165824
(式中、RAは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。
1は、単結合、フェニレン基若しくはナフチレン基、又はエステル結合若しくはラクトン環から選ばれる少なくとも1種を含む炭素数1〜12の連結基である。
2は、単結合又はエステル結合である。
3は、単結合、エーテル結合又はエステル結合である。
11及びR12は、それぞれ独立に、酸不安定基である。)
13は、フッ素原子、トリフルオロメチル基、シアノ基又は炭素数1〜6の飽和ヒドロカルビル基である。
14は、単結合又は炭素数1〜6のアルカンジイル基であり、その炭素原子の一部がエーテル結合又はエステル結合で置換されていてもよい。
aは、1又は2である。bは、0〜4の整数である。ただし、1≦a+b≦5である。)
The resist material according to any one of claims 1 to 3, wherein the base polymer contains a repeating unit represented by the following formula (a1) or a repeating unit represented by the following formula (a2).
Figure 2021165824
(In the formula, RA is a hydrogen atom or a methyl group, respectively.
Y 1 is a linking group having 1 to 12 carbon atoms containing at least one selected from a single bond, a phenylene group or a naphthylene group, or an ester bond or a lactone ring.
Y 2 is a single bond or an ester bond.
Y 3 is a single bond, an ether bond or an ester bond.
R 11 and R 12 are independently acid-labile groups. )
R 13 is a fluorine atom, a trifluoromethyl group, a cyano group or a saturated hydrocarbyl group having 1 to 6 carbon atoms.
R 14 is a single bond or an alkanediyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a part of the carbon atom thereof may be substituted with an ether bond or an ester bond.
a is 1 or 2. b is an integer from 0 to 4. However, 1 ≦ a + b ≦ 5. )
化学増幅ポジ型レジスト材料である請求項4記載のレジスト材料。 The resist material according to claim 4, which is a chemically amplified positive resist material. 前記ベースポリマーが、酸不安定基を含まないものである請求項1〜3のいずれか1項記載のレジスト材料。 The resist material according to any one of claims 1 to 3, wherein the base polymer does not contain an acid unstable group. 化学増幅ネガ型レジスト材料である請求項6記載のレジスト材料。 The resist material according to claim 6, which is a chemically amplified negative resist material. 前記ベースポリマーが、更に、下記式(f1)〜(f3)のいずれかで表される繰り返し単位を含む請求項1〜7のいずれか1項記載のレジスト材料。
Figure 2021165824
(式中、RAは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。
1は、単結合、炭素数1〜6の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基、ナフチレン基若しくはこれらを組み合わせて得られる炭素数7〜18の基、又は−O−Z11−、−C(=O)−O−Z11−若しくは−C(=O)−NH−Z11−である。Z11は、炭素数1〜6の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基、ナフチレン基又はこれらを組み合わせて得られる炭素数7〜18の基であり、カルボニル基、エステル結合、エーテル結合又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。
2は、単結合、−Z21−C(=O)−O−、−Z21−O−又は−Z21−O−C(=O)−である。Z21は、炭素数1〜12の飽和ヒドロカルビレン基であり、カルボニル基、エステル結合又はエーテル結合を含んでいてもよい。
3は、単結合、メチレン基、エチレン基、フェニレン基、フッ素化フェニレン基、−O−Z31−、−C(=O)−O−Z31−又は−C(=O)−NH−Z31−である。Z31は、炭素数1〜6の脂肪族ヒドロカルビレン基、フェニレン基、フッ素化フェニレン基、又はトリフルオロメチル基で置換されたフェニレン基であり、カルボニル基、エステル結合、エーテル結合又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。
21〜R28は、それぞれ独立に、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜20のヒドロカルビル基である。また、R23及びR24又はR26及びR27が、互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよい。
HFは、水素原子又はトリフルオロメチル基である。
-は、非求核性対向イオンである。)
The resist material according to any one of claims 1 to 7, wherein the base polymer further contains a repeating unit represented by any of the following formulas (f1) to (f3).
Figure 2021165824
(In the formula, RA is a hydrogen atom or a methyl group, respectively.
Z 1 is a single bond, an aliphatic hydrocarbylene group having 1 to 6 carbon atoms, a phenylene group, a naphthylene group or a group having 7 to 18 carbon atoms obtained by combining these or -O-Z 11, -, - C (= O) -O-Z 11 - or -C (= O) -NH-Z 11 - is. Z 11 is an aliphatic hydrocarbylene group having 1 to 6 carbon atoms, a phenylene group, a naphthylene group or a group having 7 to 18 carbon atoms obtained by combining them, and is a carbonyl group, an ester bond, an ether bond or a hydroxy group. May include.
Z 2 is a single bond, -Z 21 -C (= O) -O -, - Z 21 -O- or -Z 21 -O-C (= O ) - is. Z 21 is a saturated hydrocarbylene group having 1 to 12 carbon atoms and may contain a carbonyl group, an ester bond or an ether bond.
Z 3 is a single bond, a methylene group, an ethylene group, a phenylene group, a fluorinated phenylene group, -O-Z 31 -, - C (= O) -O-Z 31 - or -C (= O) -NH- Z 31 −. Z 31 is a phenylene group substituted with an aliphatic hydrocarbylene group, a phenylene group, a fluorinated phenylene group, or a trifluoromethyl group having 1 to 6 carbon atoms, and is a carbonyl group, an ester bond, an ether bond, or a hydroxy group. May include.
R 21 to R 28 are hydrocarbyl groups having 1 to 20 carbon atoms, which may independently contain heteroatoms. Further, R 23 and R 24 or R 26 and R 27 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded.
R HF is a hydrogen atom or a trifluoromethyl group.
M - is a non-nucleophilic opposing ion. )
更に、界面活性剤を含む請求項1〜8のいずれか1項記載のレジスト材料。 The resist material according to any one of claims 1 to 8, further comprising a surfactant. 請求項1〜9のいずれか1項記載のレジスト材料を用いて基板上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜を高エネルギー線で露光する工程と、前記露光したレジスト膜を、現像液を用いて現像する工程とを含むパターン形成方法。 A step of forming a resist film on a substrate using the resist material according to any one of claims 1 to 9, a step of exposing the resist film with high energy rays, and a developing solution for exposing the exposed resist film. A pattern forming method including a step of developing using. 前記高エネルギー線が、波長193nmのArFエキシマレーザー光又は波長248nmのKrFエキシマレーザー光である請求項10記載のパターン形成方法。 The pattern forming method according to claim 10, wherein the high-energy ray is an ArF excimer laser light having a wavelength of 193 nm or a KrF excimer laser light having a wavelength of 248 nm. 前記高エネルギー線が、電子線又は波長3〜15nmの極端紫外線である請求項10記載のパターン形成方法。 The pattern forming method according to claim 10, wherein the high energy ray is an electron beam or extreme ultraviolet rays having a wavelength of 3 to 15 nm.
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KR102682172B1 (en) 2021-11-24 2024-07-04 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 Positive resist composition and pattern forming process

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102682172B1 (en) 2021-11-24 2024-07-04 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 Positive resist composition and pattern forming process
KR102682173B1 (en) 2021-11-24 2024-07-04 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 Positive resist composition and pattern forming process
WO2023119910A1 (en) * 2021-12-21 2023-06-29 Jsr株式会社 Radiation-sensitive composition, resist pattern formation method, acid generator, and compound

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