JP6866866B2 - Resist material and pattern formation method - Google Patents

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Description

本発明は、ヨウ素を有する繰り返し単位を含有するポリマーと、ヨウ素を有するフルオロスルホン酸のスルホニウム塩又はヨードニウム塩を含む酸発生剤を含むレジスト材料、及びこれを用いるパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a resist material containing a polymer containing a repeating unit having iodine and an acid generator containing a sulfonium salt or an iodonium salt of fluorosulfonic acid having iodine, and a pattern forming method using the same.

LSIの高集積化と高速度化に伴い、パターンルールの微細化が急速に進んでいる。特に、スマートフォンなどに使われるロジックデバイスが微細化を牽引しており、ArFリソグラフィーによる複数露光(マルチパターニングリソグラフィー)プロセスを用いて10nmノードのロジックデバイスが量産されている。 With the increasing integration and speed of LSIs, the miniaturization of pattern rules is rapidly progressing. In particular, logic devices used in smartphones and the like are driving miniaturization, and 10 nm node logic devices are mass-produced using a multiple exposure (multi-patterning lithography) process by ArF lithography.

その次の7nmノードや5nmノードのリソグラフィーは、複数露光によるコスト高や、複数露光における重ね合わせ精度の問題が顕在化しており、露光回数を減らすことができる極端紫外線(EUV)リソグラフィーの到来が期待されている。 In the next 7 nm node and 5 nm node lithography, the high cost due to multiple exposures and the problem of overlay accuracy in multiple exposures have become apparent, and the arrival of extreme ultraviolet (EUV) lithography that can reduce the number of exposures is expected. Has been done.

波長13.5nmのEUVは、波長193nmのArFリソグラフィーに比べて波長が1/10以下と短いために、光のコントラストが高く、高解像が期待される。EUVは短波長でエネルギー密度が高いために、少量のフォトンに酸発生剤が感光してしまう。EUV露光におけるフォトンの数は、ArF露光の1/14と言われている。EUV露光では、フォトンのバラツキによってラインのエッジラフネス(LWR)やホールの寸法均一性(CDU)が劣化してしまう現象が問題視されている。 EUV with a wavelength of 13.5 nm has a shorter wavelength of 1/10 or less than ArF lithography with a wavelength of 193 nm, so that light contrast is high and high resolution is expected. Since EUV has a short wavelength and a high energy density, the acid generator is exposed to a small amount of photons. The number of photons in EUV exposure is said to be 1/14 of ArF exposure. In EUV exposure, the phenomenon that the edge roughness (LWR) of lines and the dimensional uniformity (CDU) of holes are deteriorated due to the variation of photons is regarded as a problem.

フォトンのバラツキを小さくするためには、レジストの吸収を上げてレジスト内に吸収されるフォトンの数を多くすることが提案されている。 In order to reduce the variation of photons, it has been proposed to increase the absorption of the resist and increase the number of photons absorbed in the resist.

以前からハロゲン原子で置換されたスチレン系の樹脂が検討されてきた(特許文献1)。特にハロゲン原子の中でもヨウ素原子は、波長13.5nmのEUV光に高い吸収を有するために、近年EUVレジスト材料としてヨウ素原子を有する樹脂を用いることが提案されている(特許文献2、3)。ただ、ヨウ素原子を含有すれば吸収されるフォトンの数が増えて高感度になるかと言えばそうではなく、EUV露光における酸発生効率では、ヨウ化スチレンはヒドロキシスチレンの14%しかない(非特許文献1)と報告されている。 Styrene-based resins substituted with halogen atoms have been studied for some time (Patent Document 1). In particular, among halogen atoms, iodine atoms have high absorption in EUV light having a wavelength of 13.5 nm. Therefore, in recent years, it has been proposed to use a resin having iodine atoms as an EUV resist material (Patent Documents 2 and 3). However, it is not the case that the number of photons absorbed increases and the sensitivity becomes high if iodine atoms are contained. In terms of acid generation efficiency in EUV exposure, styrene iodide is only 14% of hydroxystyrene (non-patented). It is reported as Document 1).

特開平5−204157号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-204157 特開2015−161823号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-161823 国際公開第2013/024777号International Publication No. 2013/024777

Jpn. J. Appl. Physics Vol. 46, No. 7, pp. L142-L144, 2007Jpn. J. Appl. Physics Vol. 46, No. 7, pp. L142-L144, 2007

酸を触媒とする化学増幅レジストにおいて、高感度で、かつLWRやホールパターンのCDUを低減させることが可能なレジスト材料の開発が望まれている。 In an acid-catalyzed chemically amplified resist, it is desired to develop a resist material having high sensitivity and capable of reducing LWR and hole pattern CDU.

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. To do.

本発明者らは、前記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、ヨウ素原子を含むポリマー、及びヨウ素化ベンゼン環含有フルオロスルホン酸のスルホニウム塩及び/又はヨードニウム塩を含む酸発生剤を含むレジスト材料が、高感度かつLWR及びCDUが小さく、プロセスマージンが広いレジスト材料となることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of diligent studies to achieve the above object, the present inventors have made a resist containing a polymer containing an iodine atom and an acid generator containing a sulfonium salt and / or an iodonium salt of an iodinated benzene ring-containing fluorosulfonic acid. The present invention has been completed by finding that the material is a resist material having high sensitivity, small LWR and CDU, and a wide process margin.

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.ヨウ素原子を含むポリマーを含むベースポリマー、並びにヨウ素化ベンゼン環含有フルオロスルホン酸のスルホニウム塩及び/又はヨードニウム塩を含む酸発生剤を含むレジスト材料。
2.前記ヨウ素化ベンゼン環含有フルオロスルホン酸のスルホニウム塩及びヨードニウム塩が、それぞれ下記式(A−1)で表されるスルホニウム塩及び下記式(A−2)で表されるヨードニウム塩である1のレジスト材料。

Figure 0006866866
(式中、L1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のアルキレン基である。
1は、ヒドロキシ基、カルボキシ基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子若しくはアミノ基、若しくはフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヒドロキシ基、アミノ基若しくは炭素数1〜10のアルコキシ基を含んでいてもよい、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜20のアシロキシ基若しくは炭素数1〜20のアルキルスルホニルオキシ基、又は−NR8−C(=O)−R9若しくは−NR8−C(=O)−O−R9であり、R8は、水素原子、又はハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜6のアシル基若しくは炭素数2〜6のアシロキシ基を含んでいてもよい炭素数1〜6のアルキル基であり、R9は、炭素数1〜16のアルキル基、炭素数2〜16のアルケニル基、又は炭素数6〜12のアリール基であり、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜6のアシル基、又は炭素数2〜6のアシロキシ基を含んでいてもよい。
2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3価又は4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。
Rf1〜Rf4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、Rf1とRf2とが合わさって、カルボニル基を形成してもよい。
3、R4、R5、R6及びR7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1価炭化水素基である。また、R3、R4及びR5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。
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。)
3.前記ヨウ素原子を含むポリマーが、下記式(a1)又は(a2)で表される繰り返し単位を含むものである1又は2のレジスト材料。
Figure 0006866866
(式中、RAは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。R21は、単結合又はメチレン基である。R22は、水素原子、又は炭素数1〜4のアルキル基である。X1は、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、−C(=O)−O−R23−、フェニレン基、−Ph−C(=O)−O−R24−)、又は−Ph−R25−O−C(=O)−R26−であり、Phはフェニレン基である。R23は、炭素数1〜10のアルキレン基であり、エーテル結合又はエステル結合を含んでいてもよい。R24、R25及びR26は、それぞれ独立に、単結合、又は直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜6のアルキレン基である。m及びnは、1≦m≦5、0≦n≦4、及び1≦m+n≦5を満たす整数である。)
4.nが、1〜3の整数である3のレジスト材料。
5.更に、有機溶剤を含む1〜4のいずれかのレジスト材料。
6.前記ヨウ素原子を含むポリマーが、更に下記式(b1)で表される繰り返し単位又は下記式(b2)で表される繰り返し単位を含むものである1〜5のいずれかのレジスト材料。
Figure 0006866866
(式中、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、又はエステル結合若しくはラクトン環を含む炭素数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。R31及びR32は、それぞれ独立に、酸不安定基である。R33は、フッ素原子、トリフルオロメチル基、シアノ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜7のアシル基、炭素数2〜7のアシロキシ基、又は炭素数2〜7のアルコキシカルボニル基である。R34は、単結合、又は炭素数1〜6のアルキレン基であり、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。tは1又は2、sは0〜4の整数であるが、1≦t+s≦5である。)
7.更に、溶解阻止剤を含む6のレジスト材料。
8.化学増幅ポジ型レジスト材料である6又は7のレジスト材料。
9.前記ヨウ素原子を含むポリマーが、酸不安定基を含まないものである1〜4のいずれかのレジスト材料。
10.更に、架橋剤を含む9のレジスト材料。
11.化学増幅ネガ型レジスト材料である9又は10のレジスト材料。
12.更に、クエンチャーを含む1〜11のいずれかのレジスト材料。
13.更に、界面活性剤を含む1〜12のいずれかのレジスト材料。
14.前記ヨウ素原子を含むポリマーが、更に、下記式(g1)〜(g3)で表される繰り返し単位から選ばれる少なくとも1種を含む1〜13のいずれかのレジスト材料。
Figure 0006866866
(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、−O−Z12−、又は−C(=O)−Z11−Z12−であり、Z11は、−O−又は−NH−であり、Z12は、炭素数1〜6のアルキレン基若しくは炭素数2〜6のアルケニレン基、又は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。
2は、単結合、−Z21−C(=O)−O−、−Z21−O−又は−Z21−O−C(=O)−であり、Z21は、炭素数1〜12のアルキレン基であり、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。
Aは、水素原子又はトリフルオロメチル基である。
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−Z32−又は−C(=O)−Z31−Z32−であり、Z31は、−O−又は−NH−であり、Z32は、炭素数1〜6のアルキレン基、フェニレン基、フッ素化フェニレン基、トリフルオロメチル基で置換されたフェニレン基、又は炭素数2〜6のアルケニレン基であり、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。
41〜R48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1価炭化水素基である。また、R43、R44及びR45のいずれか2つが、又はR46、R47及びR48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。
-は、非求核性対向イオンを表す。)
15.1〜14のいずれかのレジスト材料を基板上に塗布し、加熱処理をして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、現像液を用いて露光したレジスト膜を現像する工程とを含むパターン形成方法。
16.前記高エネルギー線が、波長193nmのArFエキシマレーザー又は波長248nmのKrFエキシマレーザーである15のパターン形成方法。
17.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15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 containing a polymer containing an iodine atom and an acid generator containing a sulfonium salt and / or an iodonium salt of an iodinated benzene ring-containing fluorosulfonic acid.
2. The resist of 1 in which the sulfonium salt and the iodonium salt of the iodinated benzene ring-containing fluorosulfonic acid are the sulfonium salt represented by the following formula (A-1) and the iodonium salt represented by the following formula (A-2), respectively. material.
Figure 0006866866
(In the formula, L 1 is an alkylene 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.
R 1 contains a hydroxy group, a carboxy group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an amino group, or a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, a hydroxy group, an amino group or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms. May be an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 2 to 10 carbon atoms, an acyloxy group having 2 to 20 carbon atoms, or an alkylsulfonyloxy group having 1 to 20 carbon atoms. , Or -NR 8- C (= O) -R 9 or -NR 8- C (= O) -O-R 9 , where R 8 is a hydrogen atom or halogen atom, hydroxy group, 1 to 1 carbon atoms. An alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may contain an alkoxy group of 6 and an acyl group having 2 to 6 carbon atoms or an acyloxy group having 2 to 6 carbon atoms, and R 9 is an alkyl having 1 to 16 carbon atoms. A group, an alkenyl group having 2 to 16 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, which is a halogen atom, a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an acyl group having 2 to 6 carbon atoms, or a carbon number of carbon atoms. It may contain 2 to 6 acyloxy groups.
R 2 is a single bond or a divalent linking group having 1 to 20 carbon atoms when p is 1, and a trivalent or tetravalent linking group having 1 to 20 carbon atoms when p is 2 or 3. Yes, the linking group may contain an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom.
Rf 1 to Rf 4 are independently hydrogen atoms, fluorine atoms or trifluoromethyl groups, but at least one of them is a fluorine atom or trifluoromethyl group. Further, Rf 1 and Rf 2 may be combined to form a carbonyl group.
R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms, which may independently contain heteroatoms. Further, any two of R 3 , R 4 and R 5 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded.
p is an integer that satisfies 1 ≦ p ≦ 3. q and r are integers that satisfy 1 ≦ q ≦ 5, 0 ≦ r ≦ 3, and 1 ≦ q + r ≦ 5. )
3. 3. The resist material of 1 or 2 in which the polymer containing an iodine atom contains a repeating unit represented by the following formula (a1) or (a2).
Figure 0006866866
(In the formula, RA is a hydrogen atom or a methyl group independently. R 21 is a single bond or a methylene group. R 22 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. .X 1 represents a single bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, -C (= O) -O- R 23 -, a phenylene group, -Ph-C (= O) -O-R 24 -), or -Ph-R 25 -O-C ( = O) -R 26 - is it, Ph is a phenylene group. R 23 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms and may contain an ether bond or an ester bond. R 24 , R 25 and R 26 are independently single-bonded or linear or branched alkylene groups having 1 to 6 carbon atoms. m and n are integers that satisfy 1 ≦ m ≦ 5, 0 ≦ n ≦ 4, and 1 ≦ m + n ≦ 5. )
4. A resist material of 3 in which n is an integer of 1 to 3.
5. Further, any of 1 to 4 resist materials containing an organic solvent.
6. The resist material according to any one of 1 to 5, wherein the polymer containing an iodine atom further contains a repeating unit represented by the following formula (b1) or a repeating unit represented by the following formula (b2).
Figure 0006866866
(In the formula, RA is independently a hydrogen atom or a methyl group. Y 1 is a single bond, a phenylene group or a naphthylene group, or a linking group having 1 to 12 carbon atoms including an ester bond or a lactone ring. Y 2 is a single bond or an ester bond. R 31 and R 32 are independently acid unstable groups. R 33 is a hydrogen atom, a trifluoromethyl group, a cyano group, and 1 carbon number. R 34 is an alkyl group of ~ 6, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an acyl group having 2 to 7 carbon atoms, an acyloxy group having 2 to 7 carbon atoms, or an alkoxycarbonyl group having 2 to 7 carbon atoms. It is a single bond or an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and a part of its carbon atom may be substituted with an ether bond or an ester bond. T is 1 or 2 and s is an integer of 0 to 4. There is, but 1 ≦ t + s ≦ 5.)
7. Further, 6 resist materials containing a dissolution inhibitor.
8. 6 or 7 resist material which is a chemically amplified positive resist material.
9. The resist material according to any one of 1 to 4, wherein the polymer containing an iodine atom does not contain an acid unstable group.
10. Further, 9 resist materials containing a cross-linking agent.
11. A resist material of 9 or 10 which is a chemically amplified negative resist material.
12. Further, any resist material of 1 to 11 containing a quencher.
13. Further, any of the resist materials 1 to 12 containing a surfactant.
14. The resist material according to any one of 1 to 13, wherein the polymer containing an iodine atom further contains at least one selected from the repeating units represented by the following formulas (g1) to (g3).
Figure 0006866866
(In the formula, RA is a hydrogen atom or a methyl group, respectively.
Z 1 is a single bond, a phenylene group, -O-Z 12 -, or -C (= O) -Z 11 -Z 12 - a and, Z 11 is -O- or -NH-, Z 12 Is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenylene group having 2 to 6 carbon atoms, or a phenylene group, and may contain a carbonyl group, an ester bond, an ether bond, or a hydroxy group.
Z 2 is a single bond, -Z 21 -C (= O) -O -, - Z 21 -O- or -Z 21 -O-C (= O ) - and is, Z 21 is 1 to carbon atoms It is 12 alkylene groups and may contain a carbonyl group, an ester bond or an ether bond.
A is a hydrogen atom or a trifluoromethyl group.
Z 3 is a single bond, a methylene group, an ethylene group, a phenylene group, a fluorinated phenylene group, -O-Z 32- or -C (= O) -Z 31- Z 32- , and Z 31 is -O. -Or -NH-, Z 32 is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, a phenylene group, a fluorinated phenylene group, a phenylene group substituted with a trifluoromethyl group, or an alkenylene group having 2 to 6 carbon atoms. Yes, it may contain a carbonyl group, an ester bond, an ether bond or a hydroxy group.
R 41 to R 48 are monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms, which may independently contain heteroatoms. Further, any two of R 43 , R 44 and R 45 , or any two of R 46 , R 47 and R 48 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded.
Q - represents a non-nucleophilic opposing ion. )
A step of applying any of the resist materials of 15.1 to 14 on a substrate and heat-treating to form a resist film, a step of exposing the resist film with high-energy rays, and an exposure using a developing solution. A pattern forming method including a step of developing a resist film.
16. Fifteen pattern forming methods in which the high energy ray is an ArF excimer laser having a wavelength of 193 nm or a KrF excimer laser having a wavelength of 248 nm.
17. A method for forming a pattern of 15 in which the high-energy ray is an electron beam or extreme ultraviolet light having a wavelength of 3 to 15 nm.

ヨウ素原子を含むポリマーに加えて、ヨウ素化ベンゼン環含有フルオロスルホン酸の酸発生剤を添加したレジスト材料は、ヨウ素の分子量が大きいため、酸拡散が小さいという特徴を有する。更に、波長13.5nmのEUVのヨウ素による吸収は非常に大きいため、露光中にヨウ素から二次電子が発生し、ヨウ素原子を含むポリマーに、ヨウ素を有しないフルオロスルホン酸を発生する酸発生剤を添加した場合よりも高感度化される。これらによって、高感度、低LWRかつ低CDUのレジスト材料を構築することが可能となる。 A resist material to which an acid generator of fluorosulfonic acid containing an iodinated benzene ring is added in addition to a polymer containing an iodine atom has a feature that acid diffusion is small because the molecular weight of iodine is large. Furthermore, since the absorption of EUV with a wavelength of 13.5 nm by iodine is very large, secondary electrons are generated from iodine during exposure, and an acid generator that generates fluorosulfonic acid without iodine in a polymer containing iodine atoms. The sensitivity is higher than when the above is added. These make it possible to construct a resist material having high sensitivity, low LWR and low CDU.

[レジスト材料]
本発明のレジスト材料は、ヨウ素原子を含むポリマー、及びヨウ素化ベンゼン環含有フルオロスルホン酸のスルホニウム塩又はヨードニウム塩(これらを総称して、ヨウ素化ベンゼン環含有フルオロスルホン酸オニウム塩ともいう。)を含む酸発生剤を含む。前記スルホニウム塩及びヨードニウム塩は、光照射によって、ヨウ素化ベンゼン環含有フルオロスルホン酸を発生する酸発生剤である。本発明のレジスト材料には、これとは異なるスルホン酸、イミド酸又はメチド酸を発生させる酸発生剤を添加してもよいし、ベースポリマーに結合しているバウンド型の酸発生剤と組み合わせてもよい。
[Resist material]
The resist material of the present invention includes a polymer containing an iodine atom and a sulfonium salt or iodonium salt of an iodinated benzene ring-containing fluorosulfonic acid (collectively, these are also collectively referred to as an iodinated benzene ring-containing fluorosulfonic acid onium salt). Contains acid generators. The sulfonium salt and iodonium salt are acid generators that generate iodinated benzene ring-containing fluorosulfonic acid by light irradiation. To the resist material of the present invention, an acid generator different from this that generates a sulfonic acid, imic acid or methidoic acid may be added, or in combination with a bound type acid generator bound to the base polymer. May be good.

前記ヨウ素化ベンゼン環含有フルオロスルホン酸のスルホニウム塩と、これよりも弱酸のスルホン酸又はカルボン酸のスルホニウム塩を混合した状態で光照射を行うと、ヨウ素化ベンゼン環含有フルオロスルホン酸と、これよりも弱酸のスルホン酸又はカルボン酸が発生する。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、ヨウ素化ベンゼン環含有フルオロスルホン酸と、これよりも弱酸のスルホン酸及びカルボン酸のスルホニウム塩とが共存すると、ヨウ素化ベンゼン環含有フルオロスルホン酸と、弱酸のスルホン酸及びカルボン酸のスルホニウム塩とのイオン交換が起こり、ヨウ素化ベンゼン環含有フルオロスルホン酸のスルホニウム塩が生成し、弱酸のスルホン酸やカルボン酸がリリースされる。これは、酸としての強度が高いヨウ素化ベンゼン環含有フルオロスルホン酸塩の方が安定であるためである。一方、ヨウ素化ベンゼン環含有フルオロスルホン酸のスルホニウム塩と、弱酸のスルホン酸やカルボン酸とが存在していてもイオン交換は起こらない。この酸強度の序列によるイオン交換は、スルホニウム塩だけでなく、ヨードニウム塩の場合でも同様に起こる。フルオロスルホン酸の酸発生剤として組み合わせた場合、弱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。また、ヨウ素は、波長13.5nmのEUVの吸収が極めて大きいので、露光中に二次電子が発生し、酸発生剤に二次電子のエネルギーが移動することによって分解が促進され、これによって高感度化する。特に、ヨウ素の置換数が3以上の場合、この効果が高い。 When light irradiation is performed in a state where the sulfonium salt of the iodinated benzene ring-containing fluorosulfonic acid is mixed with the sulfonic acid of a weaker acid or the sulfonium salt of a carboxylic acid, the iodinated benzene ring-containing fluorosulfonic acid and the above Weak acid sulfonic acid or carboxylic acid is also generated. Since not all acid generators are decomposed, there are undecomposed acid generators in the vicinity. Here, when the iodide benzene ring-containing fluorosulfonic acid and the sulfonic acid of a weaker acid and the sulfonium salt of the carboxylic acid coexist, the iodide benzene ring-containing fluorosulfonic acid and the sulfonic acid of the weak acid and the sulfonium of the carboxylic acid are present. Ion exchange with the salt occurs, a sulfonium salt of fluorosulfonic acid containing an iodide benzene ring is produced, and weak sulfonic acid and carboxylic acid are released. This is because the iodinated benzene ring-containing fluorosulfonate, which has higher strength as an acid, is more stable. On the other hand, ion exchange does not occur even if the sulfonium salt of fluorosulfonic acid containing an iodide benzene ring and the weak acid sulfonic acid or carboxylic acid are present. This ion exchange according to the order of acid strength occurs not only in the case of the sulfonium salt but also in the case of the iodonium salt. When combined as an acid generator of fluorosulfonic acid, the sulfonium and iodonium salts of weak acids function as quenchers. In addition, since iodine absorbs EUV having a wavelength of 13.5 nm extremely large, secondary electrons are generated during exposure, and the energy of the secondary electrons is transferred to the acid generator to promote decomposition, which is high. Increase sensitivity. In particular, this effect is high when the number of iodine substitutions is 3 or more.

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。ポリマーの凝集を抑えるためには、疎水性と親水性の差を小さくすること、ガラス転移点(Tg)を下げること、ポリマーの分子量を下げることのいずれかが効果的である。具体的には、疎水性の酸不安定基と親水性の密着性基との極性差を小さくすること、単環のラクトンのようなコンパクトな密着性基を用いてTgを下げること等が効果的である。酸発生剤の凝集を抑えるには、トリフェニルスルホニウムのカチオン部分に置換基を導入すること等が効果的である。特に、脂環族保護基とラクトンの密着性基とで形成されているArF用のメタクリレートポリマーに対しては、芳香族基だけで形成されているトリフェニルスルホニウムは異質な構造であり、相溶性が低い。トリフェニルスルホニウムに導入する置換基としては、ベースポリマーに用いられているものと同様の脂環族基かラクトンが考えられる。スルホニウム塩は親水性なため、ラクトンを導入した場合は親水性が高くなりすぎてポリマーとの相溶性が低下し、スルホニウム塩の凝集が起きる。疎水性のアルキル基を導入する方が、スルホニウム塩をレジスト膜内に均一分散することができる。国際公開第2011/048919号には、α位がフッ素化されたスルホンイミド酸が発生するスルホニウム塩にアルキル基を導入して、LWRを向上させる方法が提案されている。 In order to improve the LWR, it is effective to suppress the aggregation of the polymer and the acid generator. In order to suppress the aggregation of the polymer, it is effective to reduce the difference between hydrophobicity and hydrophilicity, lower the glass transition point (Tg), or lower the molecular weight of the polymer. Specifically, it is effective to reduce the polar difference between the hydrophobic acid unstable group and the hydrophilic adhesive group, and to reduce Tg by using a compact adhesive group such as a monocyclic lactone. Is the target. In order to suppress the aggregation of the acid generator, it is effective to introduce a substituent into the cation moiety of triphenylsulfonium. In particular, triphenylsulfonium formed only of an aromatic group has a heterogeneous structure and is compatible with a methacrylate polymer for ArF formed of an alicyclic protecting group and an adhesive group of a lactone. Is low. As the substituent to be introduced into triphenylsulfonium, an alicyclic group similar to that used in the base polymer or a lactone can be considered. Since the sulfonium salt is hydrophilic, when a lactone is introduced, the hydrophilicity becomes too high, the compatibility with the polymer decreases, and the sulfonium salt aggregates. By introducing a hydrophobic alkyl group, the sulfonium salt can be uniformly dispersed in the resist film. International Publication No. 2011/048919 proposes a method for improving LWR by introducing an alkyl group into a sulfonium salt that generates a sulfonium acid having a fluorinated α-position.

前記ヨウ素化ベンゼン環含有フルオロスルホン酸オニウム塩は、アニオン部分に原子量が大きいヨウ素が導入されているために、拡散が小さく、更にはヨウ素を有するポリマーとの相溶性も高いために、分散性に優れ、これによってLWRやCDUが向上する。 The onium salt of fluorosulfonic acid containing an iodinated benzene ring has low diffusion because iodine having a large atomic weight is introduced into the anion portion, and further has high compatibility with a polymer having iodine, so that it has high dispersibility. Excellent, which improves LWR and CDU.

前記ヨウ素化ベンゼン環含有フルオロスルホン酸オニウム塩によるLWRやCDUの向上効果は、アルカリ水溶液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 effect of improving LWR and CDU by the benzene ring-containing fluorosulfonic acid onium salt is effective in both positive pattern formation and negative pattern formation by alkaline aqueous solution development and negative pattern formation in organic solvent development.

[ヨウ素化ベンゼン環含有フルオロスルホン酸スルホニウム塩及びヨードニウム塩]
前記ヨウ素化ベンゼン環含有フルオロスルホン酸のスルホニウム塩及びヨードニウム塩は、それぞれ下記式(A−1)及び(A−2)で表されるものである。

Figure 0006866866
[Iodinated benzene ring-containing fluorosulfonic acid sulfonium salt and iodonium salt]
The sulfonium salt and iodonium salt of the iodinated benzene ring-containing fluorosulfonic acid are represented by the following formulas (A-1) and (A-2), respectively.
Figure 0006866866

式(A−1)及び(A−2)中、L1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のアルキレン基である。前記アルキレン基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。 In the formulas (A-1) and (A-2), L 1 is an alkylene 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. The alkylene group may be linear, branched or cyclic.

1は、ヒドロキシ基、カルボキシ基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子若しくはアミノ基、若しくはフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヒドロキシ基、アミノ基若しくは炭素数1〜10のアルコキシ基を含んでいてもよい、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜20のアシロキシ基若しくは炭素数1〜20のアルキルスルホニルオキシ基、又は−NR8−C(=O)−R9若しくは−NR8−C(=O)−O−R9であり、R8は、水素原子、又はハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜6のアシル基若しくは炭素数2〜6のアシロキシ基を含んでいてもよい炭素数1〜6のアルキル基であり、R9は、炭素数1〜16のアルキル基、炭素数2〜16のアルケニル基、又は炭素数6〜12のアリール基であり、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜6のアシル基、又は炭素数2〜6のアシロキシ基を含んでいてもよい。前記アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシロキシ基、アシル基及びアルケニル基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。 R 1 contains a hydroxy group, a carboxy group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an amino group, or a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, a hydroxy group, an amino group or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms. May be an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 2 to 10 carbon atoms, an acyloxy group having 2 to 20 carbon atoms, or an alkylsulfonyloxy group having 1 to 20 carbon atoms. , Or -NR 8- C (= O) -R 9 or -NR 8- C (= O) -O-R 9 , where R 8 is a hydrogen atom or halogen atom, hydroxy group, 1 to 1 carbon atoms. An alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may contain an alkoxy group of 6 and an acyl group having 2 to 6 carbon atoms or an acyloxy group having 2 to 6 carbon atoms, and R 9 is an alkyl having 1 to 16 carbon atoms. A group, an alkenyl group having 2 to 16 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, which is a halogen atom, a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an acyl group having 2 to 6 carbon atoms, or a carbon number of carbon atoms. It may contain 2 to 6 acyloxy groups. The alkyl group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, acyloxy group, acyl group and alkenyl group may be linear, branched or cyclic.

これらのうち、R1としては、ヒドロキシ基、−NR8−C(=O)−R9、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, as R 1 , a hydroxy group, −NR 8- C (= O) −R 9 , a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, a methyl group, a methoxy group and the like are preferable.

2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3価又は4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。 R 2 is a single bond or a divalent linking group having 1 to 20 carbon atoms when p is 1, and a trivalent or tetravalent linking group having 1 to 20 carbon atoms when p is 2 or 3. Yes, the linking group may contain an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom.

Rf1〜Rf4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、Rf1とRf2とが合わさって、カルボニル基を形成してもよい。特に、Rf3及びRf4がともにフッ素原子であることが好ましい。 Rf 1 to Rf 4 are independently hydrogen atoms, fluorine atoms or trifluoromethyl groups, but at least one of them is a fluorine atom or trifluoromethyl group. Further, Rf 1 and Rf 2 may be combined to form a carbonyl group. In particular, it is preferable that both Rf 3 and Rf 4 are fluorine atoms.

3、R4、R5、R6及びR7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1価炭化水素基である。また、R3、R4及びR5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。前記1価炭化水素基は、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、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数2〜12のアルキニル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜12のアラルキル基等が挙げられる。また、これらの基の水素原子の一部又は全部が、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、アミド基、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、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。 R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms, which may independently contain heteroatoms. Further, any two of R 3 , R 4 and R 5 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded. The monovalent hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic, and specific examples thereof include an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, and 2 to 12 carbon atoms. Examples thereof include an alkynyl group, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms. Further, some or all of the hydrogen atoms of these groups are substituted with a hydroxy group, a carboxy group, a halogen atom, a cyano group, an amide group, a nitro group, a mercapto group, a sulton group, a sulfone group or a sulfonium salt-containing group. Alternatively, some of the carbon atoms of these groups may be substituted with ether bonds, ester bonds, carbonyl groups, carbonate groups or sulfonic acid ester bonds.

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。 p is an integer that satisfies 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(A−1)で表されるスルホニウム塩のカチオンとしては、下記式(A−3)又は(A−4)で表されるものが好ましく、式(A−2)で表されるヨードニウム塩のカチオンとしては、下記式(A−5)で表されるものが好ましい。

Figure 0006866866
The cation of the sulfonium salt represented by the formula (A-1) is preferably the cation represented by the following formula (A-3) or (A-4), and the iodonium salt represented by the formula (A-2). As the cation of, the one represented by the following formula (A-5) is preferable.
Figure 0006866866

式中、R11〜R18は、それぞれ独立に、炭素数1〜14の1価炭化水素基である。前記1価炭化水素基としては、炭素数1〜14のアルキル基、炭素数2〜14のアルケニル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜14のアラルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、アミド基、ニトロ基、スルトン基、スルホン基又はスルホニウム塩含有基である。また、前記1価炭化水素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、アミド基、ニトロ基、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、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。L2は、単結合、メチレン基、エーテル結合、チオエーテル結合、又はカルボニル基である。a〜hは、それぞれ独立に、0〜5の整数である。 In the formula, R 11 to R 18 are independently monovalent hydrocarbon groups having 1 to 14 carbon atoms. The monovalent hydrocarbon group includes an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 14 carbon atoms, an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 14 carbon atoms, a hydroxy group and a carboxy group. , Halogen atom, cyano group, amide group, nitro group, sulton group, sulfone group or sulfonium salt containing group. Further, a part or all of the hydrogen atoms of the monovalent hydrocarbon group are substituted with a hydroxy group, a carboxy group, a halogen atom, a cyano group, an amide group, a nitro group, a sulton group, a sulfone group or a sulfonium salt-containing group. Alternatively, some of the carbon atoms of these groups may be substituted with ether bonds, ester bonds, carbonyl groups, carbonate groups or sulfonic acid ester bonds. L 2 is a single bond, a methylene group, an ether bond, a thioether bond, or a carbonyl group. a to h are independently integers of 0 to 5.

式(A−1)で表されるスルホニウム塩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。

Figure 0006866866
Examples of the cation of the sulfonium salt represented by the formula (A-1) include, but are not limited to, those shown below.
Figure 0006866866

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式(A−2)で表されるヨードニウム塩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。

Figure 0006866866
Examples of the cation of the iodonium salt represented by the formula (A-2) include, but are not limited to, those shown below.
Figure 0006866866

式(A−1)で表されるスルホニウム塩及び式(A−2)で表されるヨード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。 Examples of the anion of the sulfonium salt represented by the formula (A-1) and the iodonium salt represented by the formula (A-2) include, but are not limited to, those shown below.

Figure 0006866866
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式(A−1)で表されるスルホニウム塩及び式(A−2)で表されるヨードニウム塩の合成方法としては、ヨウ素化ベイゾイルオキシ基含有フッ素化スルホン酸よりも弱酸のスルホニウム塩又はヨードニウム塩とイオン交換をする方法が挙げられる。ヨウ素で置換されたベンゼンに結合するフッ素化スルホン酸よりも弱い酸としては、塩酸や炭酸等が挙げられる。また、ヨウ素で置換されたベンゼンに結合するフッ素化スルホン酸のナトリウム塩やアンモニウム塩をスルホニウムクロリド塩又はヨードニウムクロリド塩とイオン交換して合成することもできる。 As a method for synthesizing the sulfonium salt represented by the formula (A-1) and the iodonium salt represented by the formula (A-2), a sulfonium salt or iodonium having a weaker acid than the iodinated bayzoyloxy group-containing fluorinated sulfonic acid. Examples include a method of ion exchange with salt. Examples of the acid weaker than the fluorinated sulfonic acid bonded to benzene substituted with iodine include hydrochloric acid, carbonic acid and the like. It is also possible to synthesize a sodium salt or ammonium salt of fluorinated sulfonic acid bonded to benzene substituted with iodine by ion exchange with a sulfonium chloride salt or an iodonium chloride salt.

本発明のレジスト材料において、前記ヨウ素化ベンゼン環含有フルオロスルホン酸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0.01〜1,000質量部が好ましく、0.05〜500質量部がより好ましい。前記ヨウ素化ベンゼン環含有フルオロスルホン酸オニウム塩は、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 the resist material of the present invention, the content of the benzene ring-containing fluorosulfonic acid onium salt is 0.01 to 1,000 mass by mass with respect to 100 parts by mass of the base polymer, which will be described later, in terms of sensitivity and acid diffusion suppressing effect. Parts are preferable, and 0.05 to 500 parts by mass is more preferable. The iodinated benzene ring-containing fluorosulfonic acid onium salt can be used alone or in combination of two or more.

[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、ヨウ素原子を有するポリマー(以下、ポリマーAともいう。)を含むものである。ポリマーA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。)又は下記式(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。)を含むものが好ましい。

Figure 0006866866
[Base polymer]
The base polymer contained in the resist material of the present invention contains a polymer having an iodine atom (hereinafter, also referred to as polymer A). The polymer A 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 following formula (a2) (hereinafter, also referred to as a repeating unit a2). Is preferable.
Figure 0006866866

式中、RAは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。R21は、単結合又はメチレン基である。R22は、水素原子、又は炭素数1〜4のアルキル基である。前記アルキル基としては、直鎖状又は分岐状のものが好ましい。X1は、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、−C(=O)−O−R23−、フェニレン基、−Ph−C(=O)−O−R24−、又は−Ph−R25−O−C(=O)−R26−であり、Phはフェニレン基である。R23は、炭素数1〜10のアルキレン基であり、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、エーテル結合又はエステル結合を含んでいてもよい。R24、R25及びR26は、それぞれ独立に、単結合、又は直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜6のアルキレン基である。 In the formula, RA is independently a hydrogen atom or a methyl group. R 21 is a single bond or a methylene group. R 22 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. The alkyl group is preferably linear or branched. X 1 represents a single bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, -C (= O) -O- R 23 -, a phenylene group, -Ph-C (= O) -O-R 24 -, or -Ph -R 25 -O-C (= O ) -R 26 - is it, Ph is a phenylene group. R 23 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, may be linear, branched, or cyclic, and may contain an ether bond or an ester bond. R 24 , R 25 and R 26 are independently single-bonded or linear or branched alkylene groups having 1 to 6 carbon atoms.

m及びnは、1≦m≦5、0≦n≦4、及び1≦m+n≦5を満たす整数である。ヒドロキシ基が存在すると、二次電子の発生効率が高まり、より高感度化することから、nは、1≦n≦3を満たす整数が好ましい。mは、1≦m≦3を満たす整数が好ましい。 m and n are integers that satisfy 1 ≦ m ≦ 5, 0 ≦ n ≦ 4, and 1 ≦ m + n ≦ 5. The presence of a hydroxy group increases the efficiency of secondary electron generation and increases the sensitivity. Therefore, n is preferably an integer satisfying 1 ≦ n ≦ 3. m is preferably an integer satisfying 1 ≦ m ≦ 3.

繰り返し単位a1を与えるモノマーとして、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 0006866866
Examples of the monomer that gives the repeating unit a1 include, but are not limited to, those shown below. In the following formula, RA is the same as described above.
Figure 0006866866

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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は、前記と同じである。

Figure 0006866866
Examples of the monomer that gives the repeating unit a2 include, but are not limited to, those shown below. In the following formula, RA is the same as described above.
Figure 0006866866

繰り返し単位a1及びa2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 repeating units a1 and a2 can 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、ポリマーAは、更に酸不安定基を含む繰り返し単位を含むことが好ましい。前記酸不安定基を含む繰り返し単位としては、下記式(b1)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位b1ともいう。)、又は式(b2)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位b2ともいう。)が好ましい。なお、本発明のレジスト材料がネガ型である場合、ポリマーAは、酸不安定基を含む繰り返し単位を含まないことが好ましい。

Figure 0006866866
When the resist material of the present invention is of the positive type, the polymer A preferably further contains a repeating unit containing an acid unstable group. The repeating unit containing the acid-labile group includes a repeating unit represented by the following formula (b1) (hereinafter, also referred to as a repeating unit b1) or a repeating unit represented by the formula (b2) (hereinafter, repeating unit). b2) is preferable. When the resist material of the present invention is a negative type, it is preferable that the polymer A does not contain a repeating unit containing an acid unstable group.
Figure 0006866866

式中、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、又はエステル結合若しくはラクトン環を含む炭素数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。R31及びR32は、それぞれ独立に、酸不安定基である。R33は、フッ素原子、トリフルオロメチル基、シアノ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜7のアシル基、炭素数2〜7のアシロキシ基、又は炭素数2〜7のアルコキシカルボニル基である。R34は、単結合、又は炭素数1〜6のアルキレン基であり、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。tは1又は2、sは0〜4の整数であるが、1≦t+s≦5である。前記アルキル基、アルコキシ基、アシル基、アシロキシ基及びアルコキシカルボニル基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。また、炭素数1〜6のアルキレン基としては、直鎖状又は分岐状のものが好ましい。 In the formula, RA is independently a hydrogen atom or a methyl group. Y 1 is a single bond, a phenylene group or a naphthylene group, or a linking group having 1 to 12 carbon atoms containing an ester bond or a lactone ring. Y 2 is a single bond or an ester bond. R 31 and R 32 are independently acid-labile groups. R 33 is a fluorine atom, a trifluoromethyl group, a cyano group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an acyl group having 2 to 7 carbon atoms, and an acyloxy group having 2 to 7 carbon atoms. , Or an alkoxycarbonyl group having 2 to 7 carbon atoms. R 34 is a single bond or an alkylene 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. Although t is an integer of 1 or 2 and s is an integer of 0 to 4, 1 ≦ t + s ≦ 5. The alkyl group, alkoxy group, acyl group, acyloxy group and alkoxycarbonyl group may be linear, branched or cyclic. The alkylene group having 1 to 6 carbon atoms is preferably linear or branched.

繰り返し単位b1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R31は、前記と同じである。

Figure 0006866866
Examples of the monomer that gives the repeating unit b1 include, but are not limited to, those shown below. In the following formula, RA and R 31 are the same as described above.
Figure 0006866866

繰り返し単位b2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R32は、前記と同じである。

Figure 0006866866
Examples of the monomer that gives the repeating unit b2 include, but are not limited to, those shown below. In the following formula, RA and R 32 are the same as described above.
Figure 0006866866

繰り返し単位b1及びb2中の、R31及びR32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 31 and R 32 in the repeating units b1 and b2 include those described in JP2013-83033A and JP2013-83821A.

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 0006866866
Typically, the acid unstable group includes those represented by the following formulas (AL-1) to (AL-3).
Figure 0006866866

式(AL−1)及び(AL−2)中、RL1及びRL2は、1価炭化水素基であり、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1価炭化水素基としては、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、炭素数1〜40のアルキル基が好ましく、炭素数1〜20のアルキル基がより好ましい。式(AL−1)中、xは、0〜10の整数であり、1〜5の整数が好ましい。 In the formulas (AL-1) and (AL-2), RL1 and RL2 are monovalent hydrocarbon groups and may contain heteroatoms such as oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom and fluorine atom. .. The monovalent hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic, and an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms is more preferable. In the formula (AL-1), x 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1価炭化水素基であり、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1価炭化水素基としては、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、炭素数1〜20のアルキル基が好ましい。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 monovalent hydrocarbon groups, and contain heteroatoms such as oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom and fluorine atom. May be good. The monovalent hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic, and an alkyl 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、1価炭化水素基であり、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1価炭化水素基としては、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、炭素数1〜20のアルキル基が好ましい。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 formula (AL-3), RL5 , RL6 and RL7 are independently monovalent hydrocarbon groups, even if they contain heteroatoms such as oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom and fluorine atom. Good. The monovalent hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic, and an alkyl 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.

ポリマーAは、更に、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cを含んでもよい。繰り返し単位c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 polymer A may further contain a repeating unit c containing a phenolic hydroxy group as an adhesive group. The repeating unit c can be used alone or in combination of two or more.

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 0006866866
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 0006866866

ポリマーAは、更に、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dを含んでもよい。繰り返し単位d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 polymer A may further contain, as other adhesive groups, a repeating unit d 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. The repeating unit d may be used alone or in combination of two or more.

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。なお、下記式中、RAは、前記と同じである。

Figure 0006866866
Examples of the monomer that gives the repeating unit d include, but are not limited to, those shown below. In the following formula, RA is the same as described above.
Figure 0006866866

Figure 0006866866
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Figure 0006866866

ポリマーAは、更に、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eを含んでもよい。繰り返し単位e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。 Polymer A may further contain a repeating unit e derived from indene, benzofuran, benzothiophene, acenaphthylene, chromone, coumarin, norbornadiene or derivatives thereof. The repeating unit e can be used alone or in combination of two or more.

繰り返し単位e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 0006866866
Examples of the monomer that gives the repeating unit e include, but are not limited to, those shown below.
Figure 0006866866

ポリマーAは、更に、スチレン、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fを含んでもよい。繰り返し単位f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。 Polymer A may further contain a repeating unit f derived from styrene, vinylnaphthalene, vinylanthracene, vinylpyrene, methyleneindane, vinylpyridine or vinylcarbazole. The repeating unit f can be used alone or in combination of two or more.

ポリマーAは、更に、重合性オレフィンを含むオニウム塩に由来する繰り返し単位gを含んでもよい。特開2005−84365号公報には、特定のスルホン酸が発生する重合性オレフィンを含むスルホニウム塩やヨードニウム塩が提案されている。特開2006−178317号公報には、スルホン酸が主鎖に直結したスルホニウム塩が提案されている。 The polymer A may further contain a repeating unit g derived from an onium salt containing a polymerizable olefin. Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-84365 proposes a sulfonium salt or an iodonium salt containing a polymerizable olefin that generates a specific sulfonic acid. Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-178317 proposes a sulfonium salt in which sulfonic acid is directly linked to the main chain.

好ましい繰り返し単位gとしては、下記式(g1)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位g1ともいう。)、下記式(g2)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位g2ともいう。)、及び下記式(g3)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位g3ともいう。)が挙げられる。なお、繰り返し単位g1〜g3は、1種単独で又は2種以上を組み合せて使用することができる。

Figure 0006866866
The preferred repeating unit g is a repeating unit represented by the following formula (g1) (hereinafter, also referred to as a repeating unit g1) and a repeating unit represented by the following formula (g2) (hereinafter, also referred to as a repeating unit g2). , And a repeating unit represented by the following formula (g3) (hereinafter, also referred to as a repeating unit g3). The repeating units g1 to g3 can be used alone or in combination of two or more.
Figure 0006866866

式中、RAは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。Z1は、単結合、フェニレン基、−O−Z12−、又は−C(=O)−Z11−Z12−であり、Z11は、−O−又は−NH−であり、Z12は、炭素数1〜6のアルキレン基若しくは炭素数2〜6のアルケニレン基、又は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。Z2は、単結合、−Z21−C(=O)−O−、−Z21−O−又は−Z21−O−C(=O)−であり、Z21は、炭素数1〜12のアルキレン基であり、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。Aは、水素原子又はトリフルオロメチル基である。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−Z32−又は−C(=O)−Z31−Z32−であり、Z31は、−O−又は−NH−であり、Z32は、炭素数1〜6のアルキレン基、フェニレン基、フッ素化フェニレン基、トリフルオロメチル基で置換されたフェニレン基、又は炭素数2〜6のアルケニレン基であり、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。 In the formula, RA is independently a hydrogen atom or a methyl group. Z 1 is a single bond, a phenylene group, -O-Z 12 -, or -C (= O) -Z 11 -Z 12 - a and, Z 11 is -O- or -NH-, Z 12 Is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenylene group having 2 to 6 carbon atoms, or a phenylene group, and may contain a carbonyl group, an ester bond, an ether bond, or a hydroxy group. Z 2 is a single bond, -Z 21 -C (= O) -O -, - Z 21 -O- or -Z 21 -O-C (= O ) - and is, Z 21 is 1 to carbon atoms It is 12 alkylene groups and may contain a carbonyl group, an ester bond or an ether bond. A is a hydrogen atom or a trifluoromethyl group. Z 3 is a single bond, a methylene group, an ethylene group, a phenylene group, a fluorinated phenylene group, -O-Z 32- or -C (= O) -Z 31- Z 32- , and Z 31 is -O. -Or -NH-, Z 32 is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, a phenylene group, a fluorinated phenylene group, a phenylene group substituted with a trifluoromethyl group, or an alkenylene group having 2 to 6 carbon atoms. Yes, it may contain a carbonyl group, an ester bond, an ether bond or a hydroxy group.

式(g1)〜(g3)中、R41〜R48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1価炭化水素基である。また、R43、R44及びR45のいずれか2つが、又はR46、R47及びR48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。式(g2)及び(g3)中のスルホニウムカチオンとしては、前述した式(A−3)又は(A−4)で表されるものが好ましく、その具体例としては、式(A−1)中のスルホニウムカチオンとして前述したものと同様のものが挙げられる。 In the formulas (g1) to (g3), R 41 to R 48 are monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms which may independently contain a hetero atom. Further, any two of R 43 , R 44 and R 45 , or any two of R 46 , R 47 and R 48 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded. As the sulfonium cation in the formulas (g2) and (g3), those represented by the above-mentioned formula (A-3) or (A-4) are preferable, and specific examples thereof are in the formula (A-1). Examples of the sulfonium cation of the above include those similar to those described above.

式(g1)中、Q-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ライドイオン、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 (g1), Q - is a non-nucleophilic counter ion. Examples of the non-nucleophilic counter ion include a halide ion such as chloride ion and bromide ion, a trifurate ion, a fluoroalkyl sulfonate ion such as 1,1,1-trifluoroethanesulfonate ion, and a nonafluorobutane sulfonate ion, and Toshi. Rate 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 mesylate ion, butane sulfonate ion, bis ( Examples include imide ions such as trifluoromethylsulfonyl) imide ion, bis (perfluoroethylsulfonyl) imide ion, and bis (perfluorobutylsulfonyl) imide ion, and methide ions such as tris (trifluoromethylsulfonyl) methide ion and tris (perfluoroethylsulfonyl) methide ion. Be done.

前記非求核性対向イオンとしては、更に、下記式(K−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(K−2)で表されるα及びβ位がフッ素原子で置換されたスルホン酸イオン等が挙げられる。

Figure 0006866866
Examples of the non-nucleophilic counter ion include a sulfonic acid ion in which the α-position represented by the following formula (K-1) is replaced with a fluorine atom, and α and β represented by the following formula (K-2). Examples thereof include a sulfonic acid ion in which the position is substituted with a fluorine atom.
Figure 0006866866

式(K−1)中、R51は、水素原子、直鎖状、分岐状若しくは環状の炭素数1〜20のアルキル基若しくは炭素数2〜20のアルケニル基、又は炭素数6〜20のアリール基であり、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。 In formula (K-1), R 51 is a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, or an aryl having 6 to 20 carbon atoms. It is a group and may contain an ether bond, an ester bond, a carbonyl group, a lactone ring or a fluorine atom.

式(K−2)中、R52は、水素原子、直鎖状、分岐状若しくは環状の炭素数1〜30のアルキル基、炭素数2〜20のアシル基若しくは炭素数2〜20のアルケニル基、又は炭素数6〜20のアリール基若しくはアリールオキシ基であり、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。 In the formula (K-2), R 52 is a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, an acyl group having 2 to 20 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms. , Or an aryl group or an aryloxy group having 6 to 20 carbon atoms, which may contain an ether bond, an ester bond, a carbonyl group or a lactone ring.

繰り返し単位g1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Q-は、前記と同じである。

Figure 0006866866
Examples of the monomer that gives the repeating unit g1 include, but are not limited to, those shown below. In the following formula, RA and Q - are the same as described above.
Figure 0006866866

繰り返し単位g2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 0006866866
Examples of the monomer that gives the repeating unit g2 include, but are not limited to, those shown below. In the following formula, RA is the same as described above.
Figure 0006866866

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Figure 0006866866
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繰り返し単位g3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 0006866866
Examples of the monomer that gives the repeating unit g3 include, but are not limited to, those shown below. In the following formula, RA is the same as described above.
Figure 0006866866

Figure 0006866866
Figure 0006866866

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エッジラフネスが改善される。 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. Further, the edge roughness is improved by uniformly dispersing the acid generator.

ポジ型レジスト材料用のポリマーAとしては、ヨウ素原子を含む繰り返し単位a1又はa2を含み、これに加えて酸不安定基を含む繰り返し単位b1又はb2も含む。この場合、繰り返し単位a1、a2、b1、b2、c、d、e、f及びgの含有比率は、0≦a1<1.0、0≦a2<1.0、0<a1+a2<1.0、0≦b1<1.0、0≦b2<1.0、0<b1+b2<1.0、0≦c≦0.9、0≦d≦0.9、0≦e≦0.8、0≦f≦0.8、及び0≦g≦0.5が好ましく、0≦a1≦0.9、0≦a2≦0.9、0.1≦a1+a2≦0.9、0≦b1≦0.9、0≦b2≦0.9、0.1≦b1+b2≦0.9、0≦c≦0.8、0≦d≦0.8、0≦e≦0.7、0≦f≦0.7、及び0≦g≦0.4がより好ましく、0≦a1≦0.8、0≦a2≦0.8、0.1≦a1+a2≦0.8、0≦b1≦0.8、0≦b2≦0.8、0.1≦b1+b2≦0.8、0≦c≦0.75、0≦d≦0.75、0≦e≦0.6、0≦f≦0.6、及び0≦g≦0.3が更に好ましい。なお、繰り返し単位gが繰り返し単位g1〜g3から選ばれる少なくとも1種である場合、g=g1+g2+g3である。また、a1+a2+b1+b2+c+d+e+f+g=1.0である。 The polymer A for a positive resist material contains a repeating unit a1 or a2 containing an iodine atom, and additionally contains a repeating unit b1 or b2 containing an acid unstable group. In this case, the content ratios of the repeating units a1, a2, b1, b2, c, d, e, f and g are 0 ≦ a1 <1.0, 0 ≦ a2 <1.0, 0 <a1 + a2 <1.0. , 0 ≦ b1 <1.0, 0 ≦ b2 <1.0, 0 <b1 + b2 <1.0, 0 ≦ c ≦ 0.9, 0 ≦ d ≦ 0.9, 0 ≦ e ≦ 0.8, 0 ≦ f ≦ 0.8 and 0 ≦ g ≦ 0.5 are preferable, and 0 ≦ a1 ≦ 0.9, 0 ≦ a2 ≦ 0.9, 0.1 ≦ a1 + a2 ≦ 0.9, 0 ≦ b1 ≦ 0. 9, 0 ≦ b2 ≦ 0.9, 0.1 ≦ b1 + b2 ≦ 0.9, 0 ≦ c ≦ 0.8, 0 ≦ d ≦ 0.8, 0 ≦ e ≦ 0.7, 0 ≦ f ≦ 0. 7 and 0 ≦ g ≦ 0.4 are more preferable, and 0 ≦ a1 ≦ 0.8, 0 ≦ a2 ≦ 0.8, 0.1 ≦ a1 + a2 ≦ 0.8, 0 ≦ b1 ≦ 0.8, 0 ≦ b2 ≦ 0.8, 0.1 ≦ b1 + b2 ≦ 0.8, 0 ≦ c ≦ 0.75, 0 ≦ d ≦ 0.75, 0 ≦ e ≦ 0.6, 0 ≦ f ≦ 0.6, and 0 ≦ g ≦ 0.3 is more preferable. When the repeating unit g is at least one selected from the repeating units g1 to g3, g = g1 + g2 + g3. Further, a1 + a2 + b1 + b2 + c + d + e + f + g = 1.0.

一方、ネガ型レジスト材料用のポリマーA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、ヨウ素原子を含む繰り返し単位a1又はa2及び繰り返し単位cを含み、必要に応じて更に繰り返し単位d、e、f及び/又はg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≦a1<1.0、0≦a2<1.0、0<a1+a2<1.0、0<c<1.0、0≦d≦0.9、0≦e≦0.8、0≦f≦0.8、及び0≦g≦0.5が好ましく、0≦a1≦0.8、0≦a2≦0.8、0.1≦a1+a2≦0.8、0.2≦c≦0.9、0≦d≦0.8、0≦e≦0.7、0≦f≦0.7、及び0≦g≦0.4がより好ましく、0≦a1≦0.7、0≦a2≦0.7、0.2≦a1+a2≦0.7、0.3≦c≦0.8、0≦d≦0.75、0≦e≦0.6、0≦f≦0.6、及び0≦g≦0.3が更に好ましい。なお、繰り返し単位gが繰り返し単位g1〜g3から選ばれる少なくとも1種である場合、g=g1+g2+g3である。また、a1+a2+c+d+e+f+g=1.0である。 On the other hand, the polymer A for the negative resist material does not necessarily require an acid unstable group. Examples of such a base polymer include a repeating unit a1 or a2 containing an iodine atom and a repeating unit c, and if necessary, further containing a repeating unit d, e, f and / or g. The content ratio of these repeating units is 0 ≦ a1 <1.0, 0 ≦ a2 <1.0, 0 <a1 + a2 <1.0, 0 <c <1.0, 0 ≦ d ≦ 0.9, 0. ≦ e ≦ 0.8, 0 ≦ f ≦ 0.8, and 0 ≦ g ≦ 0.5 are preferable, and 0 ≦ a1 ≦ 0.8, 0 ≦ a2 ≦ 0.8, 0.1 ≦ a1 + a2 ≦ 0. 8, 0.2 ≦ c ≦ 0.9, 0 ≦ d ≦ 0.8, 0 ≦ e ≦ 0.7, 0 ≦ f ≦ 0.7, and 0 ≦ g ≦ 0.4 are more preferable, and 0 ≦ a1 ≦ 0.7, 0 ≦ a2 ≦ 0.7, 0.2 ≦ a1 + a2 ≦ 0.7, 0.3 ≦ c ≦ 0.8, 0 ≦ d ≦ 0.75, 0 ≦ e ≦ 0.6, 0 ≦ f ≦ 0.6 and 0 ≦ g ≦ 0.3 are more preferable. When the repeating unit g is at least one selected from the repeating units g1 to g3, g = g1 + g2 + g3. Further, a1 + a2 + c + d + e + f + g = 1.0.

ポリマーA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重合を行えばよい。 In order to synthesize the polymer A, for example, the above-mentioned monomer giving a repeating unit may be thermally polymerized by adding a radical polymerization initiator in an organic solvent.

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、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。反応温度は、好ましくは50〜80℃であり、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, 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-methylpropio) Nate), benzoyl peroxide, lauroyl peroxide and the like. The reaction temperature is preferably 50 to 80 ° C., and 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 that is easily deprotected with an acid such as an ethoxyethoxy group at the time of polymerization, and then deprotected 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単位やヒドロキシビニルナフタレン単位にしてもよい。 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 obtain a hydroxystyrene unit or It may be a hydroxyvinylnaphthalene unit.

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℃であり、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., and the reaction time is preferably 0.2 to 100 hours, more preferably 0.5 to 20 hours.

ポリマーAは、溶剤としてテトラヒドロフラン(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が前記範囲であると、耐熱性やアルカリ溶解性が良好である。 The polystyrene-equivalent weight average molecular weight (Mw) of the polymer A by gel permeation chromatography (GPC) using tetrahydrofuran (THF) as a solvent is preferably 1,000 to 500,000, more preferably 2,000 to 30. It is 000. When Mw is in the above range, heat resistance and alkali solubility are good.

更に、ポリマーA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に、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や分子量分布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分子量分布は、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 polymer A is wide, foreign matter is seen on the pattern or the shape of the pattern is deteriorated after exposure due to the presence of the polymer having a low molecular weight or a high molecular weight. There is a risk. As the pattern rule becomes finer, the influence of Mw and the molecular weight distribution tends to increase. Therefore, in order to obtain a resist material suitable for fine pattern dimensions, the molecular weight distribution of the base polymer is 1.0 to 2. It is preferable that the dispersion is as narrow as .0, particularly 1.0 to 1.5.

前記ベースポリマーは、組成比率、Mw、分子量分布が異なる2つ以上のポリマーAを含んでもよい。また、本発明の効果を損なわない範囲で、ポリマーA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 A having different composition ratios, Mw, and molecular weight distributions. Further, a polymer different from the polymer A may be contained as long as the effect of the present invention is not impaired, but it is preferable not to contain the polymer.

[その他の成分]
前述したヨウ素化ベンゼン環含有フルオロスルホン酸オニウム塩及びベースポリマーを含むレジスト材料に、有機溶剤、前記ヨウ素化ベンゼン環含有フルオロスルホン酸オニウム塩以外の酸発生剤、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。特に、酸触媒反応を利用した化学増幅ポジ型レジスト材料とすると、より高感度のものとすることができると共に、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。
[Other ingredients]
A resist material containing the above-mentioned onium salt of benzene ring-containing fluorosulfonic acid and a base polymer, an organic solvent, an acid generator other than the onium salt of fluorosulfonic acid containing a benzene ring of iodide, a surfactant, a dissolution inhibitor, and a cross-linking. By appropriately combining and blending agents and the like according to the purpose to form a positive resist material and a negative resist material, the dissolution rate of the base polymer in the developing solution is accelerated by a catalytic reaction in the exposed portion. It can be a highly sensitive positive resist material or a 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. In particular, when a chemically amplified positive resist material utilizing an acid catalyst reaction is used, it can be made more sensitive and has more excellent properties, which is extremely useful.

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。 Examples of the organic solvent include ketones such as cyclohexanone, cyclopentanone, and methyl-2-n-pentyl ketone described in paragraphs [0144] to [0145] of JP-A-2008-111103, 3-methoxybutanol, and the like. Alcohols such as 3-methyl-3-methoxybutanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether , Ethers such as 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, ethyl 3-ethoxypropionate, acetate Examples thereof include esters such as tert-butyl, tert-butyl propionate and propylene glycol mono-tert-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において、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.

本発明のレジスト材料は、本発明の効果を損なわない範囲で、前記ヨウ素化ベンゼン環含有フルオロスルホン酸オニウム塩以外の酸発生剤(以下、その他の酸発生剤ともいう。)を含んでもよい。その他の酸発生剤としては、活性光線又は放射線に感応して酸を発生する化合物(光酸発生剤)が挙げられる。光酸発生剤の成分としては、高エネルギー線照射により酸を発生する化合物であればいずれでも構わないが、スルホン酸、イミド酸又はメチド酸を発生する酸発生剤が好ましい。好適な光酸発生剤としてはスルホニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニルジアゾメタン、N−スルホニルオキシイミド、オキシム−O−スルホネート型酸発生剤等がある。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。その他の酸発生剤は、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。その他の酸発生剤の含有量は、ベースポリマー100質量部に対し、0〜200質量部が好ましく、0.1〜100質量部がより好ましい。 The resist material of the present invention may contain an acid generator other than the iodinated benzene ring-containing fluorosulfonic acid onium salt (hereinafter, also referred to as other acid generator) as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of other acid generators include compounds that generate acids in response to active light or radiation (photoacid generators). The component of the photoacid generator may be any compound that generates an acid by irradiation with high energy rays, but an acid generator that generates sulfonic acid, imidic acid or methidoic acid is preferable. Suitable photoacid generators include sulfonium salts, iodonium salts, sulfonyldiazomethanes, N-sulfonyloxyimides, oxime-O-sulfonate type acid generators and the like. Specific examples of the acid generator are described in paragraphs [0122] to [0142] of JP-A-2008-111103. Other acid generators can be used alone or in admixture of two or more. The content of the other acid generator is preferably 0 to 200 parts by mass, more preferably 0.1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the base polymer.

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。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。本発明のレジスト材料において、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。 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. The surfactant may be used alone or in combination of two or more. 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.

ポジ型レジスト材料の場合は、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。ネガ型レジスト材料の場合は、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。 In the case of a positive resist material, by blending a dissolution inhibitor, the difference in dissolution rate between the exposed portion and the unexposed portion can be further increased, and the resolution can be further improved. In the case of a negative resist material, a negative pattern can be obtained by reducing the dissolution rate of the exposed portion by adding a cross-linking agent.

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。 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 of a compound substituted with an unstable group as a whole at a ratio of 0 to 100 mol% or a compound containing a carboxy group in the molecule is averaged at a ratio of 50 to 100 mol% as a whole with an acid unstable group. 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.

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、アルケニルエーテル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。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。 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 azido 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 alkenyl ether 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. The cross-linking agent may be used alone or in combination of two or more.

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 methylol 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 tetramethylol glycol uryl, a compound in which 1 to 4 methylol groups 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, tetramethoxymethyl urea, a compound in which 1 to 4 methylol groups of tetramethylol urea are methoxymethylated, or a mixture thereof, and tetramethoxyethyl urea.

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.

アルケニルエーテル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 alkenyl ether group include ethylene glycol divinyl ether, triethylene glycol divinyl ether, 1,2-propanediol divinyl ether, 1,4-butanediol divinyl ether, tetramethylene glycol divinyl ether, neopentyl glycol divinyl ether, and the like. 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、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。 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.

本発明のレジスト材料には、クエンチャーを配合してもよい。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. 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 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、前記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に、クエンチャーとして機能する。 In addition, examples of the quencher 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 sulfonic acids or carboxylic acids 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.

更に、下記式(1)で表されるカルボン酸オニウム塩もクエンチャーとして好適に使用できる。

Figure 0006866866
Further, the onium carboxylic acid salt represented by the following formula (1) can also be suitably used as a quencher.
Figure 0006866866

式(1)中、R101は、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜40の1価炭化水素基である。前記1価炭化水素基は、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、炭素数1〜40のアルキル基、炭素数2〜40のアルケニル基、炭素数2〜40のアルキニル基、炭素数6〜40のアリール基、炭素数7〜40のアラルキル基等が挙げられる。また、これらの基の水素原子の一部又は全部が、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、アミド基、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、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。 In formula (1), R 101 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 40 carbon atoms which may contain a hetero atom. The monovalent hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic, and specific examples thereof include an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, and 2 to 40 carbon atoms. Examples thereof include an alkynyl group, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms, and an aralkyl group having 7 to 40 carbon atoms. Further, some or all of the hydrogen atoms of these groups are substituted with a hydroxy group, a carboxy group, a halogen atom, a cyano group, an amide group, a nitro group, a mercapto group, a sulton group, a sulfone group or a sulfonium salt-containing group. Alternatively, some of the carbon atoms of these groups may be substituted with ether bonds, ester bonds, carbonyl groups, carbonate groups or sulfonic acid ester bonds.

式(1)中、MA +は、オニウムカチオンを表す。前記オニウムカチオンとしては、スルホニウムカチオン、ヨードニウムカチオン、アンモニウムカチオン等が挙げられるが、前述した式(A−3)若しくは(A−4)で表されるスルホニウムカチオン、又は式(A−5)で表されるヨードニウムカチオンが好ましい。 Wherein (1), M A + represents an onium cation. Examples of the onium cation include sulfonium cations, iodonium cations, ammonium cations, etc., which are represented by the above-mentioned sulfonium cations represented by the formula (A-3) or (A-4) or the formula (A-5). The iodonium cation to be produced is preferable.

前記カルボン酸オニウム塩のアニオン部分としては、下記式(2)で表されるものが好ましい。

Figure 0006866866
As the anion moiety of the carboxylic acid onium salt, those represented by the following formula (2) are preferable.
Figure 0006866866

式(2)中、R102及びR103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。R104は、水素原子、ヒドロキシ基、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜35の1価炭化水素基である。前記前記1価炭化水素基は、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、炭素数1〜35のアルキル基、炭素数2〜35のアルケニル基、炭素数2〜35のアルキニル基、炭素数6〜35のアリール基、炭素数7〜35のアラルキル基等が挙げられる。また、これらの基の水素原子の一部又は全部が、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、アミド基、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、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。 In formula (2), R 102 and R 103 are independently hydrogen atoms, fluorine atoms, or trifluoromethyl groups, respectively. R 104 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 35 carbon atoms which may contain a hydrogen atom, a hydroxy group and a hetero atom. The monovalent hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic, and specific examples thereof include an alkyl group having 1 to 35 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 35 carbon atoms, and 2 to 2 carbon atoms. Examples thereof include an alkynyl group having 35 carbon atoms, an aryl group having 6 to 35 carbon atoms, and an aralkyl group having 7 to 35 carbon atoms. Further, some or all of the hydrogen atoms of these groups are substituted with a hydroxy group, a carboxy group, a halogen atom, a cyano group, an amide group, a nitro group, a mercapto group, a sulton group, a sulfone group or a sulfonium salt-containing group. Alternatively, some of the carbon atoms of these groups may be substituted with ether bonds, ester bonds, carbonyl groups, carbonate groups or sulfonic acid ester bonds.

前記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、コート後のレジスト表面に配向することによってパターン後のレジストの矩形性を高める。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 citrate, the polymer type citrate described in JP-A-2008-239918 can be mentioned. This enhances the rectangularity of the resist after patterning by orienting it on the surface of the resist after coating. 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.

本発明のレジスト材料において、前記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。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。 In the resist material of the present invention, the content of the quencher 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. The quencher can be used alone or in combination of two or more.

本発明のレジスト材料には、スピンコート後のレジスト表面の撥水性を向上させるために撥水性向上剤を配合してもよい。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。撥水性向上剤としては、フッ化アルキル基を含む高分子化合物、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高分子化合物等が好ましく、特開2007−297590号公報、特開2008−111103号公報等に例示されている。前記撥水性向上剤は、有機溶剤現像液に溶解する必要がある。前述の特定の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高分子化合物は、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。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。本発明のレジスト材料において、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。 The resist material of the present invention may contain a water repellency improver in order to improve the water repellency of the resist surface after spin coating. The water repellency improver can be used for immersion lithography without a top coat. As the water repellency improver, a polymer compound containing an alkyl fluoride group, a polymer compound containing a 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol residue having a specific structure, and the like are preferable, and in particular, It is exemplified in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-297590, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-111103 and the like. The water repellency improver needs to be dissolved in an organic solvent developer. The water repellency improver having the above-mentioned specific 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol residue has good solubility in a developing solution. As a water repellency improving agent, a polymer compound 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. The water repellency improver may be used alone or in combination of two or more. 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.

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において、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。 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. In the resist material of the present invention, the content of acetylene alcohols is preferably 0 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the base polymer.

[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。
[Pattern formation method]
When the resist material of the present invention is used for manufacturing various integrated circuits, known lithography techniques can be applied.

例えば、本発明のポジ型レジスト材料を、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0.01〜2.0μm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分間プリベークする。次いで、紫外線、遠紫外線、EB、EUV、X線、軟X線、エキシマレーザー、γ線、シンクロトロン放射線等の高エネルギー線で、目的とするパターンを所定のマスクを通じて又は直接露光を行う。露光量は、1〜200mJ/cm2程度、特に10〜100mJ/cm2程度、又は0.1〜100μC/cm2程度、特に0.5〜50μC/cm2程度となるように露光することが好ましい。次に、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PEBする。 For example, the positive resist material of the present invention can be used as a substrate for manufacturing integrated circuits (Si, SiO 2 , SiN, SiON, TiN, WSI, BPSG, SOG, organic antireflection film, etc.) or a substrate for manufacturing mask circuits (Cr). , CrO, CrON, MoSi 2 , SiO 2, etc.) with a coating film thickness of 0.01 to 2.0 μm by an appropriate coating method such as spin coating, roll coating, flow coating, dip coating, spray coating, doctor coating, etc. Apply so that 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. Next, the target pattern is directly exposed through a predetermined mask with high-energy rays such as ultraviolet rays, far ultraviolet rays, EB, EUV, X-rays, soft X-rays, excimer laser, γ-rays, and synchrotron radiation. The exposure dose, 1 to 200 mJ / cm 2 or so, in particular 10 to 100 mJ / cm 2 or so, or 0.1~100μC / cm 2 or so, be exposed to particularly a 0.5~50μC / cm 2 of about preferable. Next, PEB is performed 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.

更に、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)法等の常法により現像することにより、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。ネガレジストの場合はポジレジストの場合とは逆であり、即ち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。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、ArFエキシマレーザー、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最適である。 Further, 0.1 to 10% by mass, preferably 2 to 5% by mass of tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetraethylammonium hydroxide (TEAH), tetrapropylammonium hydroxide (TPAH), tetrabutylammonium hydroxide (TMAH). Develop with a developer of an alkaline aqueous solution such as TBAH) for 3 seconds to 3 minutes, preferably 5 seconds to 2 minutes by a conventional method such as a dip method, a puddle method, or a spray method. As a result, 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 negative resist, it is the opposite of the case of positive resist, that is, the portion irradiated with light is insoluble in the developing solution, and the portion not exposed is dissolved. The resist material of the present invention is particularly suitable for fine patterning by KrF excimer laser, ArF excimer laser, EB, EUV, X-ray, soft X-ray, γ-ray, and synchrotron radiation among high-energy rays.

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 propionate, 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−ヘキシルエーテルから選ばれる1種以上の溶剤が挙げられる。 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 thereof include one or more solvents selected from 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, heptyne, 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技術あるいは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層からの酸触媒の拡散によってレジスト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、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。 It is also possible to shrink the developed hole pattern or trench pattern by thermal flow, RELACS technology or DSA technology. A shrink agent is applied onto the hole pattern, and the diffusion of the acid catalyst from the resist layer during baking causes cross-linking of the shrink agent on the surface of the resist, 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 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.

レジスト材料に用いた酸発生剤PAG1〜PAG21の構造を以下に示す。PAG1〜PAG21は、それぞれ下記アニオンを与えるヨウ素化ベンゼン環含有フルオロスルホン酸のアンモニウム塩と、下記カチオンを与えるスルホニウムクロリド又は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 structures of the acid generators PAG1 to PAG21 used in the resist material are shown below. PAG1 to PAG21 were synthesized by ion exchange between an ammonium salt of an iodinated benzene ring-containing fluorosulfonic acid giving the following anion and sulfonium chloride or iodonium chloride giving the following cation, respectively.

Figure 0006866866
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[合成例]ベースポリマー(ポリマー1〜9、比較ポリマー1、2)の合成
各々のモノマーを組み合わせてTHF溶剤中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に単離、乾燥して、以下に示す組成のベースポリマー(ポリマー1〜9、比較ポリマー1、2)を得た。得られたベースポリマーの組成は1H−NMRにより、Mw及び分散度(Mw/Mn)はGPC(溶剤:THF、標準:ポリスチレン)により確認した。
[Synthesis Example] Synthesis of Base Polymers (Polymers 1-9, Comparative Polymers 1 and 2) After combining each monomer and performing a copolymerization reaction in a THF solvent, crystallizing in methanol and repeating washing with hexane, it is simply used. It was separated and dried to obtain a base polymer (polymers 1 to 9, comparative polymers 1 and 2) having the composition shown below. The composition of the obtained base polymer was confirmed by 1 H-NMR, and the Mw and dispersity (Mw / Mn) were confirmed by GPC (solvent: THF, standard: polystyrene).

Figure 0006866866
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[実施例、比較例]
界面活性剤としてスリーエム社製FC-4430を100ppm溶解させた溶剤に、表1及び2に示される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。
[Examples, comparative examples]
A solution prepared by dissolving each component in a solvent containing 100 ppm of 3M FC-4430 as a surfactant with the compositions shown in Tables 1 and 2 is filtered through a 0.2 μm size filter to prepare a resist material. did.

表1、2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)
GBL(γ−ブチロラクトン)
CyH(シクロヘキサノン)
PGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル)
DAA(ジアセトンアルコール)
In Tables 1 and 2, each component is as follows.
Organic solvent: PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate)
GBL (γ-butyrolactone)
CyH (cyclohexanone)
PGME (Propylene Glycol Monomethyl Ether)
DAA (diacetone alcohol)

比較酸発生剤:比較PAG1、2(下記構造式参照)

Figure 0006866866
Comparative acid generators: Comparative PAGs 1 and 2 (see structural formula below)
Figure 0006866866

クエンチャー1、2(下記構造式参照)

Figure 0006866866
Quenchers 1 and 2 (see structural formula below)
Figure 0006866866

[EUV露光評価]
[実施例1〜29、比較例1〜4]
表1及び2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20nm膜厚で形成した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60nmのレジスト膜を作製した。これに、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、ウエ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及び2記載の温度で60秒間PEBを行い、2.38質量%TMAH水溶液で30秒間現像を行って、実施例1〜28と比較例1〜3はポジ型レジストパターン(寸法23nmのホールパターン)を、実施例29と比較例4ではネガ型レジストパターン(寸法23nmのドットパターン)を形成した。
(株)日立ハイテクノロジーズ製の測長SEM(CG5000)を用いて、ホール又はドットが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、また、このときのホール又はドット50個の寸法を測定し、CDU(寸法バラツキ3σ)を求めた。
結果を表1及び2に併記する。
[EUV exposure evaluation]
[Examples 1-29, Comparative Examples 1-4]
Each resist material shown in Tables 1 and 2 is spin-coated on a Si substrate 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 60 nm was prepared by 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 and 2 for 60 seconds, and development was carried out with a 2.38 mass% TMAH aqueous solution for 30 seconds. Examples 1 to 28 and Comparative Examples 1 to 3 were positive resist patterns (holes having a size of 23 nm). In Example 29 and Comparative Example 4, a negative resist pattern (dot pattern having a size of 23 nm) was formed.
Using a length measuring SEM (CG5000) manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, the exposure amount when holes or dots are formed at 23 nm is measured and used as the sensitivity, and 50 holes or dots at this time are used. CDU (dimension variation 3σ) was determined by measuring the dimensions of.
The results are shown in Tables 1 and 2.

Figure 0006866866
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表1及び2に示した結果より、ヨウ素原子を含むポリマー、及びヨウ素化ベンゼン環含有フルオロスルホン酸オニウム塩を酸発生剤として含む本発明のレジスト材料は、高感度であり、CDUが良好であることがわかった。 From the results shown in Tables 1 and 2, the resist material of the present invention containing the polymer containing an iodine atom and the onium salt of fluorosulfonic acid containing an iodinated benzene ring as an acid generator has high sensitivity and good CDU. I understood it.

Claims (17)

ヨウ素原子を含むポリマーを含むベースポリマー、並びにヨウ素化ベンゼン環含有フルオロスルホン酸のスルホニウム塩及び/又はヨードニウム塩を含む酸発生剤を含むレジスト材料。 A resist material containing a base polymer containing a polymer containing an iodine atom and an acid generator containing a sulfonium salt and / or an iodonium salt of an iodinated benzene ring-containing fluorosulfonic acid. 前記ヨウ素化ベンゼン環含有フルオロスルホン酸のスルホニウム塩及びヨードニウム塩が、それぞれ下記式(A−1)で表されるスルホニウム塩及び下記式(A−2)で表されるヨードニウム塩である請求項1記載のレジスト材料。
Figure 0006866866
(式中、L1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のアルキレン基である。
1は、ヒドロキシ基、カルボキシ基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子若しくはアミノ基、若しくはフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヒドロキシ基、アミノ基若しくは炭素数1〜10のアルコキシ基を含んでいてもよい、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜20のアシロキシ基若しくは炭素数1〜20のアルキルスルホニルオキシ基、又は−NR8−C(=O)−R9若しくは−NR8−C(=O)−O−R9であり、R8は、水素原子、又はハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜6のアシル基若しくは炭素数2〜6のアシロキシ基を含んでいてもよい炭素数1〜6のアルキル基であり、R9は、炭素数1〜16のアルキル基、炭素数2〜16のアルケニル基、又は炭素数6〜12のアリール基であり、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜6のアシル基、又は炭素数2〜6のアシロキシ基を含んでいてもよい。
2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3価又は4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。
Rf1〜Rf4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、Rf1とRf2とが合わさって、カルボニル基を形成してもよい。
3、R4、R5、R6及びR7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1価炭化水素基である。また、R3、R4及びR5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。
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。)
Claim 1 in which the sulfonium salt and the iodonium salt of the iodinated benzene ring-containing fluorosulfonic acid are the sulfonium salt represented by the following formula (A-1) and the iodonium salt represented by the following formula (A-2), respectively. The resist material described.
Figure 0006866866
(In the formula, L 1 is an alkylene 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.
R 1 contains a hydroxy group, a carboxy group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an amino group, or a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, a hydroxy group, an amino group or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms. May be an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 2 to 10 carbon atoms, an acyloxy group having 2 to 20 carbon atoms, or an alkylsulfonyloxy group having 1 to 20 carbon atoms. , Or -NR 8- C (= O) -R 9 or -NR 8- C (= O) -O-R 9 , where R 8 is a hydrogen atom or halogen atom, hydroxy group, 1 to 1 carbon atoms. An alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may contain an alkoxy group of 6 and an acyl group having 2 to 6 carbon atoms or an acyloxy group having 2 to 6 carbon atoms, and R 9 is an alkyl having 1 to 16 carbon atoms. A group, an alkenyl group having 2 to 16 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, which is a halogen atom, a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an acyl group having 2 to 6 carbon atoms, or a carbon number of carbon atoms. It may contain 2 to 6 acyloxy groups.
R 2 is a single bond or a divalent linking group having 1 to 20 carbon atoms when p is 1, and a trivalent or tetravalent linking group having 1 to 20 carbon atoms when p is 2 or 3. Yes, the linking group may contain an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom.
Rf 1 to Rf 4 are independently hydrogen atoms, fluorine atoms or trifluoromethyl groups, but at least one of them is a fluorine atom or trifluoromethyl group. Further, Rf 1 and Rf 2 may be combined to form a carbonyl group.
R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms, which may independently contain heteroatoms. Further, any two of R 3 , R 4 and R 5 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded.
p is an integer that satisfies 1 ≦ p ≦ 3. q and r are integers that satisfy 1 ≦ q ≦ 5, 0 ≦ r ≦ 3, and 1 ≦ q + r ≦ 5. )
前記ヨウ素原子を含むポリマーが、下記式(a1)又は(a2)で表される繰り返し単位を含むものである請求項1又は2記載のレジスト材料。
Figure 0006866866
(式中、RAは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。R21は、単結合又はメチレン基である。R22は、水素原子、又は炭素数1〜4のアルキル基である。X1は、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、−C(=O)−O−R23−、フェニレン基、−Ph−C(=O)−O−R24−、又は−Ph−R25−O−C(=O)−R26−であり、Phはフェニレン基である。R23は、炭素数1〜10のアルキレン基であり、エーテル結合又はエステル結合を含んでいてもよい。R24、R25及びR26は、それぞれ独立に、単結合、又は直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜6のアルキレン基である。m及びnは、1≦m≦5、0≦n≦4、及び1≦m+n≦5を満たす整数である。)
The resist material according to claim 1 or 2, wherein the polymer containing an iodine atom contains a repeating unit represented by the following formula (a1) or (a2).
Figure 0006866866
(In the formula, RA is a hydrogen atom or a methyl group independently. R 21 is a single bond or a methylene group. R 22 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. .X 1 represents a single bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, -C (= O) -O- R 23 -, a phenylene group, -Ph-C (= O) -O-R 24 -, or - Ph-R 25 -O-C ( = O) -R 26 - is it, Ph is a phenylene group .R 23 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, contain an ether bond or an ester bond R 24 , R 25 and R 26 are independently single-bonded or linear or branched alkylene groups having 1 to 6 carbon atoms. M and n are 1 ≦ m ≦ 5, respectively. It is an integer that satisfies 0 ≦ n ≦ 4 and 1 ≦ m + n ≦ 5.)
nが、1〜3の整数である請求項3記載のレジスト材料。 The resist material according to claim 3, wherein n is an integer of 1 to 3. 更に、有機溶剤を含む請求項1〜4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 4, further comprising an organic solvent. 前記ヨウ素原子を含むポリマーが、更に下記式(b1)で表される繰り返し単位又は下記式(b2)で表される繰り返し単位を含むものである請求項1〜5のいずれか1項記載のレジスト材料。
Figure 0006866866
(式中、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、又はエステル結合若しくはラクトン環を含む炭素数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。R31及びR32は、それぞれ独立に、酸不安定基である。R33は、フッ素原子、トリフルオロメチル基、シアノ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜7のアシル基、炭素数2〜7のアシロキシ基、又は炭素数2〜7のアルコキシカルボニル基である。R34は、単結合、又は炭素数1〜6のアルキレン基であり、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。tは1又は2、sは0〜4の整数であるが、1≦t+s≦5である。)
The resist material according to any one of claims 1 to 5, wherein the polymer containing an iodine atom further contains a repeating unit represented by the following formula (b1) or a repeating unit represented by the following formula (b2).
Figure 0006866866
(In the formula, RA is independently a hydrogen atom or a methyl group. Y 1 is a single bond, a phenylene group or a naphthylene group, or a linking group having 1 to 12 carbon atoms including an ester bond or a lactone ring. Y 2 is a single bond or an ester bond. R 31 and R 32 are independently acid unstable groups. R 33 is a hydrogen atom, a trifluoromethyl group, a cyano group, and 1 carbon number. R 34 is an alkyl group of ~ 6, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an acyl group having 2 to 7 carbon atoms, an acyloxy group having 2 to 7 carbon atoms, or an alkoxycarbonyl group having 2 to 7 carbon atoms. It is a single bond or an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and a part of its carbon atom may be substituted with an ether bond or an ester bond. T is 1 or 2 and s is an integer of 0 to 4. There is, but 1 ≦ t + s ≦ 5.)
更に、溶解阻止剤を含む請求項6記載のレジスト材料。 The resist material according to claim 6, further comprising a dissolution inhibitor. 化学増幅ポジ型レジスト材料である請求項6又は7記載のレジスト材料。 The resist material according to claim 6 or 7, which is a chemically amplified positive resist material. 前記ヨウ素原子を含むポリマーが、酸不安定基を含まないものである請求項1〜4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 4, wherein the polymer containing an iodine atom does not contain an acid unstable group. 更に、架橋剤を含む請求項9記載のレジスト材料。 The resist material according to claim 9, further comprising a cross-linking agent. 化学増幅ネガ型レジスト材料である請求項9又は10記載のレジスト材料。 The resist material according to claim 9 or 10, which is a chemically amplified negative resist material. 更に、クエンチャーを含む請求項1〜11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 11, further comprising a quencher. 更に、界面活性剤を含む請求項1〜12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 12, further comprising a surfactant. 前記ヨウ素原子を含むポリマーが、更に、下記式(g1)〜(g3)で表される繰り返し単位から選ばれる少なくとも1種を含む請求項1〜13のいずれか1項記載のレジスト材料。
Figure 0006866866
(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、−O−Z12−、又は−C(=O)−Z11−Z12−であり、Z11は、−O−又は−NH−であり、Z12は、炭素数1〜6のアルキレン基若しくは炭素数2〜6のアルケニレン基、又は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。
2は、単結合、−Z21−C(=O)−O−、−Z21−O−又は−Z21−O−C(=O)−であり、Z21は、炭素数1〜12のアルキレン基であり、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。
Aは、水素原子又はトリフルオロメチル基である。
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−Z32−又は−C(=O)−Z31−Z32−であり、Z31は、−O−又は−NH−であり、Z32は、炭素数1〜6のアルキレン基、フェニレン基、フッ素化フェニレン基、トリフルオロメチル基で置換されたフェニレン基、又は炭素数2〜6のアルケニレン基であり、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。
41〜R48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1価炭化水素基である。また、R43、R44及びR45のいずれか2つが、又はR46、R47及びR48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。
-は、非求核性対向イオンを表す。)
The resist material according to any one of claims 1 to 13, wherein the polymer containing an iodine atom further contains at least one selected from repeating units represented by the following formulas (g1) to (g3).
Figure 0006866866
(In the formula, RA is a hydrogen atom or a methyl group, respectively.
Z 1 is a single bond, a phenylene group, -O-Z 12 -, or -C (= O) -Z 11 -Z 12 - a and, Z 11 is -O- or -NH-, Z 12 Is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenylene group having 2 to 6 carbon atoms, or a phenylene group, and may contain a carbonyl group, an ester bond, an ether bond, or a hydroxy group.
Z 2 is a single bond, -Z 21 -C (= O) -O -, - Z 21 -O- or -Z 21 -O-C (= O ) - and is, Z 21 is 1 to carbon atoms It is 12 alkylene groups and may contain a carbonyl group, an ester bond or an ether bond.
A is a hydrogen atom or a trifluoromethyl group.
Z 3 is a single bond, a methylene group, an ethylene group, a phenylene group, a fluorinated phenylene group, -O-Z 32- or -C (= O) -Z 31- Z 32- , and Z 31 is -O. -Or -NH-, Z 32 is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, a phenylene group, a fluorinated phenylene group, a phenylene group substituted with a trifluoromethyl group, or an alkenylene group having 2 to 6 carbon atoms. Yes, it may contain a carbonyl group, an ester bond, an ether bond or a hydroxy group.
R 41 to R 48 are monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms, which may independently contain heteroatoms. Further, any two of R 43 , R 44 and R 45 , or any two of R 46 , R 47 and R 48 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded.
Q - represents a non-nucleophilic opposing ion. )
請求項1〜14のいずれか1項記載のレジスト材料を基板上に塗布し、加熱処理をして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、現像液を用いて露光したレジスト膜を現像する工程とを含むパターン形成方法。 A step of applying the resist material according to any one of claims 1 to 14 on a substrate and heat-treating it to form a resist film, a step of exposing the resist film with a high energy ray, and a developing solution. A pattern forming method including a step of developing a resist film exposed by using the resist film. 前記高エネルギー線が、波長193nmのArFエキシマレーザー又は波長248nmのKrFエキシマレーザーである請求項15記載のパターン形成方法。 The pattern forming method according to claim 15, wherein the high energy ray is an ArF excimer laser having a wavelength of 193 nm or a KrF excimer laser 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15記載のパターン形成方法。 The pattern forming method according to claim 15, 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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