KR101829471B1 - 레지스트 패턴 형성 방법 - Google Patents

Abstract

산의 작용에 의해 유기 용제에 대한 용해성이 감소하는 기재 성분 (A) 와, 노광에 의해 산을 발생하는 산 발생제 성분 (B) 를 함유하는 레지스트 조성물을 사용하여 지지체 상에 레지스트막을 형성하는 공정, 상기 레지스트막을 노광하는 공정, 상기 레지스트막을, 상기 유기 용제를 함유하는 현상액을 사용한 네거티브형 현상에 의해 패터닝하여 레지스트 패턴을 형성하는 공정, 상기 레지스트 패턴 상에 피복 형성제를 도포하여 피복막을 형성하는 공정, 상기 레지스트 패턴의 연화점보다 낮은 온도에서 열처리를 실시해서, 피복막을 열수축시켜 상기 레지스트 패턴 사이의 간격을 좁히는 공정, 및 상기 피복막을 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성 방법.

Description

레지스트 패턴 형성 방법{METHOD OF FORMING RESIST PATTERN}

본 발명은 패턴 치수의 미세화를 달성할 수 있고, 또한 패턴 균일성을 향상시킬 수 있는 레지스트 패턴 형성 방법에 관한 것이다.

본원은 2011년 6월 10일에 일본에 출원된 일본 특허출원 2011-130453호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

리소그래피 기술에 있어서는, 예를 들어 기판 상에 레지스트 재료로 이루어지는 레지스트막을 형성하고, 그 레지스트막에 대하여 소정의 패턴이 형성된 마스크를 개재하여 광, 전자선 등의 방사선으로 선택적 노광을 실시하고, 현상 처리를 실시함으로써, 상기 레지스트막에 소정 형상의 레지스트 패턴을 형성하는 공정이 행해진다.

노광된 부분이 현상액에 용해되는 특성으로 변화되는 레지스트 재료를 포지티브형, 노광된 부분이 현상액에 용해되지 않는 특성으로 변화되는 레지스트 재료를 네거티브형이라고 한다.

최근, 반도체 소자나 액정 표시 소자의 제조에 있어서는, 리소그래피 기술의 진보에 의해 급속히 패턴의 미세화가 진행되고 있다.

미세화의 수법으로는, 일반적으로 노광 광원의 단파장화 (고에너지화) 가 실시되고 있다. 구체적으로는, 종래에는 g 선, i 선으로 대표되는 자외선이 사용되고 있었는데, 현재는 KrF 엑시머 레이저나, ArF 엑시머 레이저를 사용한 반도체 소자의 양산이 개시되어 있다. 또, 이들 엑시머 레이저보다 단파장 (고에너지) 의 전자선, EUV (극자외선) 나 X 선 등에 대해서도 검토가 이루어지고 있다.

레지스트 재료에는, 이들 노광 광원에 대한 감도, 미세한 치수의 패턴을 재현할 수 있는 해상성 등의 리소그래피 특성이 요구된다.

이러한 요구를 만족시키는 레지스트 재료로서, 산의 작용에 의해 현상액에 대한 용해성이 변화되는 기재 성분과, 노광에 의해 산을 발생하는 산 발생제 성분을 함유하는 화학 증폭형 레지스트 조성물이 사용되고 있다.

예를 들어 상기 현상액이 알칼리 현상액 (알칼리 현상 프로세스) 인 경우, 포지티브형의 화학 증폭형 레지스트 조성물로는, 산의 작용에 의해 알칼리 현상액에 대한 용해성이 증대되는 수지 성분 (베이스 수지) 과 산 발생제 성분을 함유하는 것이 일반적으로 사용되고 있다. 이러한 레지스트 조성물을 사용하여 형성되는 레지스트막은, 레지스트 패턴 형성시에 선택적 노광을 실시하면, 노광부에 있어서 산 발생제 성분으로부터 산이 발생하고, 그 산의 작용에 의해 수지 성분의 알칼리 현상액에 대한 용해성이 증대되어, 노광부가 알칼리 현상액에 대하여 가용으로 된다. 그리고, 미노광부가 패턴으로서 잔류하는 포지티브형 패턴이 형성된다. 여기서, 상기 베이스 수지는 산의 작용에 의해 수지의 극성이 높아지는 것이 사용되어, 알칼리 현상액에 대한 용해성이 증대되는 한편, 유기 용제에 대한 용해성은 저하된다. 그 때문에, 알칼리 현상 프로세스가 아니라 유기 용제를 함유하는 현상액 (유기계 현상액) 을 사용한 프로세스 (이하, 용제 현상 프로세스, 또는 네거티브형 현상 프로세스라고 하는 경우가 있다) 를 적용하면, 노광부에서는 상대적으로 유기계 현상액에 대한 용해성이 저하되기 때문에, 그 용제 현상 프로세스에 있어서는, 레지스트막의 미노광부가 유기계 현상액에 의해 용해, 제거되고, 노광부가 패턴으로서 남는 네거티브형의 레지스트 패턴이 형성된다.

알칼리 현상 프로세스에 있어서 포지티브형의 패턴을 형성하는 레지스트 조성물을 사용한 포지티브형 현상 프로세스에서는, 트렌치 패턴 (고립 스페이스 패턴) 이나 홀 패턴을 형성하는 경우, 라인 패턴이나 도트 패턴을 형성하는 경우와 비교하여, 약한 광입사 강도하에서의 패턴 형성이 강요되어, 노광부 및 미노광부에 각각 입사되는 광의 강도의 콘트라스트가 작아진다. 그 때문에, 해상력 등의 패턴 형성능에 제한이 생기기 쉬워, 고해상의 레지스트 패턴을 형성하기가 어려운 경향이 있다.

한편, 네거티브형의 화학 증폭형 레지스트 조성물, 요컨대 노광에 의해 알칼리 현상액에 대한 용해성이 감소하는 화학 증폭형 레지스트 조성물과 유기계 현상액을 조합한 네거티브형 현상 프로세스는, 상기 포지티브형 현상 프로세스와는 반대로, 트렌치 패턴이나 홀 패턴의 형성에 유리한 것으로 생각된다. 이 때문에 최근에는 미세 패턴의 형성에 네거티브형 현상 프로세스가 중용되어, 네거티브형 현상 프로세스에 적합한 베이스 수지 등이 제안되어 있다.

예를 들어 특허문헌 1 에는, (메트)아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위를 주사슬에 갖는 수지를 함유하는 네거티브형 현상용 레지스트 조성물을 사용한 패턴 형성 방법이 개시되어 있다.

레지스트 패턴의 미세화가 요청되는 가운데, 레지스트 패턴을 열처리에 의해 유동화시켜, 패턴 치수를 미세화하는 방법이 제안되어 있다 (특허문헌 2 ∼ 4). 예를 들어 특허문헌 2 에는, 기판 상에 레지스트 패턴을 형성한 후, 열처리를 실시하여, 레지스트 패턴의 단면 형상을 직사각형에서 반원 형상으로 변화시켜 바닥변의 길이를 증대시킴으로써, 미세한 패턴을 형성하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 3 에는, 레지스트 패턴을 형성한 후, 그 연화 온도의 전후로 가열하여, 레지스트의 유동화에 의해 그 패턴 치수를 변화시켜 미세한 패턴을 형성하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 4 에는, 특정 구조의 수지를 함유하는 포지티브형 레지스트 조성물을 사용하여 레지스트 패턴을 형성한 후에 써멀 플로우 처리를 실시하는 미세 패턴의 형성 방법이 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 2009-025723호 일본 공개특허공보 평1-307228호 일본 공개특허공보 평4-364021호 일본 특허 공보 제4657883호

향후, 반도체 디바이스의 집적화나 미소화의 경향이 점점 더 진행되는 가운데, 보다 미세한 패턴을 형성할 수 있는 레지스트 패턴 형성 방법이 요구되고 있다. 또한, 그 레지스트 패턴에는 미세할 것과 동시에, 패턴 균일성이 한층 더 향상될 것도 요망되고 있다.

그러나, 네거티브형 현상에 있어서 상기 특허문헌 2 ∼ 4 와 같은 열처리에 의한 패턴 치수의 미세화, 요컨대 패턴 사이의 간격 (예를 들어, 컨택트홀 패턴이면 홀의 직경 ; 스페이스 (트렌치) 패턴이면 스페이스의 폭) 의 협소화를 시도한 경우, 패턴 사이의 간격이 반대로 넓어져서 미세화가 달성되지 않는 경우가 있다는 문제가 있었다. 네거티브형 현상에서는 노광에 의해 일부의 기가 탈리되거나 하여 용해성이 감소한 부분이 패턴부 (컨택트홀 패턴이나 스페이스 패턴의 측벽이 되는 부분) 가 된다. 그 패턴부에 대하여 열처리를 실시함으로써, 노광에 의한 기의 탈리 등에 의해 생긴 공극 (空隙) 내에 주위의 막이 침입함으로써 레지스트막 전체 및 패턴부가 수축하여, 패턴 사이의 간격이 넓어져 버리는 것으로 생각된다. 그 때문에, 네거티브형 현상에 있어서, 패턴부에 영향을 주지않고 간편하게 패턴 치수의 미세화를 달성할 수 있고, 또한, 패턴 균일성을 향상시킬 수 있는 방법이 요구되고 있었다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 유기 용제를 함유하는 현상액을 사용한 네거티브형 현상 프로세스에 있어서, 패턴 치수의 미세화를 달성할 수 있고, 또한, 패턴 균일성을 향상시킬 수 있는 레지스트 패턴 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 이하의 구성을 채용하였다.

즉, 본 발명의 제 1 양태는, 산의 작용에 의해 유기 용제에 대한 용해성이 감소하는 기재 성분 (A) 와, 노광에 의해 산을 발생하는 산 발생제 성분 (B) 를 함유하는 레지스트 조성물을 사용하여 지지체 상에 레지스트막을 형성하는 공정, 상기 레지스트막을 노광하는 공정, 상기 레지스트막을, 상기 유기 용제를 함유하는 현상액을 사용한 네거티브형 현상에 의해 패터닝하여 레지스트 패턴을 형성하는 공정, 상기 레지스트 패턴 상에 피복 형성제를 도포하여 피복막을 형성하는 공정, 상기 레지스트 패턴의 연화점보다 낮은 온도에서 열처리를 실시해서, 피복막을 열수축시켜 상기 레지스트 패턴 사이의 간격을 좁히는 공정, 및 상기 피복막을 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성 방법이다.

본 명세서 및 본 특허청구의 범위에 있어서, 「지방족」이란 방향족에 대한 상대적인 개념으로서, 방향족성을 갖지 않는 기, 화합물 등을 의미하는 것으로 정의한다.

「알킬기」는 특별히 언급하지 않는 한, 직사슬형, 분기사슬형 및 고리형의 1 가의 포화 탄화수소기를 포함하는 것으로 한다. 알콕시기 중의 알킬기도 동일하다.

「알킬렌기」는 특별히 언급하지 않는 한, 직사슬형, 분기사슬형 및 고리형의 2 가의 포화 탄화수소기를 포함하는 것으로 한다.

「할로겐화 알킬기」는 알킬기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 할로겐 원자로 치환된 기이고, 그 할로겐 원자로는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자를 들 수 있다.

「불소화 알킬기」 또는 「불소화 알킬렌기」는 알킬기 또는 알킬렌기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환된 기를 말한다.

「구성 단위」란, 고분자 화합물 (수지, 중합체, 공중합체) 을 구성하는 모노머 단위 (단량체 단위) 를 의미한다.

「아크릴산에스테르」는 아크릴산 (CH₂=CH-COOH) 의 카르복실기 말단의 수소 원자가 유기기로 치환된 화합물이다.

「아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위」란, 아크릴산에스테르의 에틸렌성 이중 결합이 개열되어 구성되는 구성 단위를 의미한다.

「α 위치의 탄소 원자에 결합한 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 되는 아크릴산에스테르」에 있어서의 치환기로는 할로겐 원자, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기, 탄소수 1 ∼ 5 의 할로겐화 알킬기, 하이드록시알킬기 등을 들 수 있다. 또, 아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위의 α 위치 (α 위치의 탄소 원자) 란 특별히 언급하지 않는 한, 카르보닐기가 결합되어 있는 탄소 원자를 의미한다.

α 위치의 탄소 원자에 결합되어 있어도 되는 치환기에 있어서의 그 할로겐 원자로는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있다.

α 위치의 탄소 원자에 결합되어 있어도 되는 치환기에 있어서의 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기로서 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기 등의 직사슬형 또는 분기사슬형 알킬기를 들 수 있다.

또한, 그 치환기에 있어서의 탄소수 1 ∼ 5 의 할로겐화 알킬기로서 구체적으로는, 상기 「치환기에 있어서의 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기」의 수소 원자의 일부 또는 전부가 할로겐 원자로 치환된 기를 들 수 있다. 그 할로겐 원자로는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있고, 특히 불소 원자가 바람직하다.

또한, 그 치환기에 있어서의 하이드록시알킬기로서 구체적으로는, 상기 「치환기에 있어서의 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기」의 수소 원자의 일부 또는 전부가 하이드록시기로 치환된 기를 들 수 있다.

본 발명에 있어서, 이러한 α 위치의 탄소 원자에 결합되어 있는 것은, 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 할로겐화 알킬기인 것이 바람직하고, 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 불소화 알킬기인 것이 보다 바람직하며, 공업상 입수가 용이한 점에서 수소 원자 또는 메틸기인 것이 가장 바람직하다.

「노광」은 방사선의 조사 전반을 포함하는 개념으로 한다.

본 발명에 의하면, 유기 용제를 함유하는 현상액을 사용한 네거티브형 현상 프로세스에 있어서, 레지스트 패턴 치수의 미세화를 달성할 수 있고, 또한, 레지스트 패턴 균일성을 향상시킬 수 있는 레지스트 패턴 형성 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 제 1 양태인 레지스트 패턴 형성 방법은, 산의 작용에 의해 유기 용제에 대한 용해성이 감소하는 기재 성분 (A) 와, 노광에 의해 산을 발생하는 산 발생제 성분 (B) 를 함유하는 레지스트 조성물을 사용하여 지지체 상에 레지스트막을 형성하는 공정, 상기 레지스트막을 노광하는 공정, 상기 레지스트막을, 상기 유기 용제를 함유하는 현상액을 사용한 네거티브형 현상에 의해 패터닝하여 레지스트 패턴을 형성하는 공정, 상기 레지스트 패턴 상에 피복 형성제를 도포하여 피복막을 형성하는 공정, 상기 레지스트 패턴의 연화점보다 낮은 온도에서 열처리를 실시해서, 피복막을 열수축시켜 상기 레지스트 패턴 사이의 간격을 좁히는 공정, 및 상기 피복막을 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 레지스트 패턴 형성 방법에 사용하는 네거티브형 현상용 레지스트 조성물은, 방사선이 조사 (노광) 되면, 산 발생제 성분 (B) 으로부터 산이 발생하고, 그 산의 작용에 의해 기재 성분 (A) 의 유기 용제에 대한 용해성이 감소한다. 그 때문에, 그 레지스트 패턴 형성 방법에 있어서는, 그 네거티브형 현상용 레지스트 조성물을 사용하여 얻어지는 레지스트막에 대하여 선택적 노광을 실시하면, 당해 레지스트막에 있어서의 노광부의 상기 유기 용제를 함유하는 현상액에 대한 용해성이 감소하는 한편, 미노광부의 유기계 현상액에 대한 용해성은 변화되지 않기 때문에, 그 유기계 현상액을 사용한 네거티브형 현상을 실시함으로써, 미노광부가 제거되어 레지스트 패턴이 형성된다.

본 발명에서의 네거티브형 현상용 레지스트 조성물의 상세에 관해서는 후술한다.

이하, 본 발명의 레지스트 패턴 형성 방법에 관해서 공정별로 구체적으로 설명한다.

·레지스트 패턴 형성 방법

(Ⅰ) 레지스트막 형성 공정

먼저 지지체 상에, 상기 네거티브형 현상용 레지스트 조성물을 스피너 등으로 도포하고, 베이크 (포스트 어플라이 베이크 (PAB)) 처리를, 예를 들어 80 ∼ 150 ℃ 의 온도 조건에서 40 ∼ 120 초간, 바람직하게는 60 ∼ 90 초간 실시하여 레지스트막을 형성한다.

지지체로는 특별히 한정되지 않고, 종래 공지된 것을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 전자 부품용 기판이나, 이것에 소정의 배선 패턴이 형성된 것 등을 예시할 수 있다. 보다 구체적으로는, 실리콘 웨이퍼, 구리, 크롬, 철, 알루미늄 등의 금속제 기판이나, 유리 기판 등을 들 수 있다. 배선 패턴의 재료로는, 예를 들어 구리, 알루미늄, 니켈, 금 등을 사용할 수 있다.

또한, 지지체로는, 상기 서술한 바와 같은 기판 상에 무기계 및/또는 유기계의 막이 형성된 것이어도 된다. 무기계의 막으로는, 무기 반사 방지막 (무기 BARC) 을 들 수 있다. 유기계의 막으로는, 유기 반사 방지막 (유기 BARC) 이나 다층 레지스트법에 있어서의 하층 유기막 등의 유기막을 들 수 있다.

여기서, 다층 레지스트법이란, 기판 상에, 적어도 1 층의 유기막 (하층 유기막) 과 적어도 1 층의 레지스트막 (상층 레지스트막) 을 형성하고, 상층 레지스트막에 형성한 레지스트 패턴을 마스크로 하여 하층 유기막의 패터닝을 실시하는 방법으로, 고애스펙트비의 패턴을 형성할 수 있다고 되어 있다. 즉, 다층 레지스트법에 의하면, 하층 유기막에 의해 필요로 되는 두께를 확보할 수 있기 때문에, 레지스트막을 박막화할 수 있어 고애스펙트비의 미세 패턴 형성이 가능해진다.

다층 레지스트법에는, 기본적으로 상층 레지스트막과 하층 유기막의 2 층 구조로 하는 방법 (2 층 레지스트법) 과, 상층 레지스트막과 하층 유기막 사이에 1 층 이상의 중간층 (금속 박막 등) 을 형성한 3 층 이상의 다층 구조로 하는 방법 (3 층 레지스트법) 으로 나누어진다.

(Ⅱ) 레지스트막 노광 공정

다음으로, 형성된 레지스트막에 대하여, 예를 들어 ArF 노광 장치, 전자선 묘화 장치, EUV 노광 장치 등의 노광 장치를 사용하여, 소정의 패턴이 형성된 마스크 (마스크 패턴) 를 개재한 노광, 또는 마스크 패턴을 개재하지 않은 전자선의 직접 조사에 의한 묘화 등에 의한 선택적 노광을 실시한다.

노광 후, 베이크 (포스트 익스포저 베이크 (PEB)) 처리를, 예를 들어 80 ∼ 150 ℃ 의 온도 조건에서 40 ∼ 120 초간, 바람직하게는 60 ∼ 90 초간 실시하여, 노광에 의해 발생한 산에 의한 탈보호 반응을 충분히 실시하는 것이 바람직하다.

노광에 사용하는 파장은 특별히 한정되지 않고, ArF 엑시머 레이저, KrF 엑시머 레이저, F₂ 엑시머 레이저, EUV (극자외선), VUV (진공 자외선), EB (전자선), X 선, 연(軟) X 선 등의 방사선을 사용하여 실시할 수 있다. 후술하는 본 발명에서 사용할 수 있는 레지스트 조성물은 KrF 엑시머 레이저, ArF 엑시머 레이저, EB 또는 EUV 용으로서의 유용성이 높고, ArF 엑시머 레이저, EB 또는 EUV 용으로서 특히 유용하다.

레지스트막의 노광 방법은 공기나 질소 등의 불활성 가스 중에서 실시하는 통상적인 노광 (드라이 노광) 이어도 되고, 액침 노광 (Liquid Immersion Lithography) 이어도 된다.

액침 노광은 미리 레지스트막과 노광 장치의 가장 아래 위치의 렌즈 사이를 공기의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는 용매 (액침 매체) 로 채우고, 그 상태에서 노광 (침지 노광) 을 실시하는 노광 방법이다.

액침 매체로는, 공기의 굴절률보다 크고, 또한 노광되는 레지스트막이 갖는 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 용매가 바람직하다. 이러한 용매의 굴절률로는, 상기 범위 내이면 특별히 제한되지 않는다.

공기의 굴절률보다 크고, 또한 상기 레지스트막의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 용매로는, 예를 들어 물, 불소계 불활성 액체, 실리콘계 용제, 탄화수소계 용제 등을 들 수 있다.

불소계 불활성 액체의 구체예로는, C₃HCl₂F₅, C₄F₉OCH₃, C₄F₉OC₂H₅, C₅H₃F₇ 등의 불소계 화합물을 주성분으로 하는 액체 등을 들 수 있으며, 비점이 70 ∼ 180 ℃ 인 것이 바람직하고, 80 ∼ 160 ℃ 인 것이 보다 바람직하다. 불소계 불활성 액체가 상기 범위의 비점을 갖는 것이면, 노광 종료 후에, 액침에 사용한 매체의 제거를 간편한 방법으로 실시할 수 있는 점에서 바람직하다.

불소계 불활성 액체로는, 특히 알킬기의 수소 원자가 모두 불소 원자로 치환된 퍼플루오로알킬 화합물이 바람직하다. 퍼플루오로알킬 화합물로는, 구체적으로는, 퍼플루오로알킬에테르 화합물이나 퍼플루오로알킬아민 화합물을 들 수 있다.

또한 구체적으로는, 상기 퍼플루오로알킬에테르 화합물로는 퍼플루오로(2-부틸-테트라하이드로푸란) (비점 102 ℃) 을 들 수 있고, 상기 퍼플루오로알킬아민 화합물로는 퍼플루오로트리부틸아민 (비점 174 ℃) 을 들 수 있다.

액침 매체로는, 비용, 안전성, 환경 문제, 범용성 등의 관점에서 물이 바람직하게 사용된다.

(Ⅲ) 레지스트 패턴 형성 공정

이어서, 노광 후의 레지스트막을, 유기계 용제를 함유하는 현상액 (유기계 현상액) 을 사용하여 현상 처리한 후, 바람직하게는 유기 용제를 함유하는 린스액을 사용하여 린스 처리하고, 건조시킨다. 린스를 실시함으로써, 양호한 패턴 형성을 할 수 있다.

현상 처리 또는 린스 처리 후에, 패턴 상에 부착되어 있는 현상액 또는 린스액을 초임계 유체에 의해 제거하는 처리를 실시해도 된다.

또한, 경우에 따라서는, 현상 처리, 린스 처리 또는 초임계 유체에 의한 처리 후, 잔존하는 유기 용제를 제거하기 위해서 베이크 (포스트 베이크) 처리를 실시해도 된다.

(유기계 현상액)

현상에 사용하는 유기계 현상액이 함유하는 유기 용제로는, (A) 성분 (노광 전의 기재 성분 (A)) 을 용해시킬 수 있는 것이면 되고, 공지된 유기 용제 중에서 적절히 선택할 수 있다. 구체적으로는, 케톤계 용제, 에스테르계 용제, 알코올계 용제, 아미드계 용제, 에테르계 용제 등의 극성 용제, 탄화수소계 용제 등을 들 수 있고, 그 중에서도 에스테르계 용제와 케톤계 용제가 바람직하다. 에스테르계 용제로는 아세트산부틸이 바람직하다. 케톤계 용제로는 메틸아밀케톤(2-헵타논)이 바람직하다.

케톤계 용제는 구조 중에 C-C(=O)-C 를 함유하는 유기 용제이다. 에스테르계 용제는 구조 중에 C-C(=O)-O-C 를 함유하는 유기 용제이다. 알코올계 용제는 구조 중에 알코올성 수산기를 함유하는 유기 용제로, 「알코올성 수산기」는 지방족 탄화수소기의 탄소 원자에 결합한 수산기를 의미한다. 아미드계 용제는 구조 중에 아미드기를 함유하는 유기 용제이다. 에테르계 용제는 구조 중에 C-O-C 를 함유하는 유기 용제이다. 유기 용제 중에는, 구조 중에 상기 각 용제를 특징짓는 관능기를 복수 종 함유하는 유기 용제도 존재하는데, 그 경우에는, 당해 유기 용제가 갖는 관능기를 함유하는 어떠한 용제종에도 해당하는 것으로 한다. 예를 들어, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르는 상기 분류 중의 알코올계 용제, 에테르계 용제 중 어디에나 해당하는 것으로 한다. 또한, 탄화수소계 용제는 탄화수소로 이루어지며, 치환기 (수소 원자 및 탄화수소기 이외의 기 또는 원자) 를 갖지 않은 탄화수소 용제이다.

케톤계 용제로는, 예를 들어, 1-옥타논, 2-옥타논, 1-노나논, 2-노나논, 아세톤, 4-헵타논, 1-헥사논, 2-헥사논, 디이소부틸케톤, 시클로헥사논, 메틸시클로헥사논, 페닐아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 아세틸아세톤, 아세토닐아세톤, 이오논, 디아세토닐알코올, 아세틸카르비놀, 아세토페논, 메틸나프틸케톤, 이소포론, 프로필렌카보네이트, γ-부티로락톤, 메틸아밀케톤(2-헵타논) 등을 들 수 있다.

에스테르계 용제로는, 예를 들어, 아세트산메틸, 아세트산부틸, 아세트산에틸, 아세트산이소프로필, 아세트산아밀, 아세트산이소아밀, 메톡시아세트산에틸, 에톡시아세트산에틸, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노페닐에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노페닐에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 2-메톡시부틸아세테이트, 3-메톡시부틸아세테이트, 4-메톡시부틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시부틸아세테이트, 3-에틸-3-메톡시부틸아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 2-에톡시부틸아세테이트, 4-에톡시부틸아세테이트, 4-프로폭시부틸아세테이트, 2-메톡시펜틸아세테이트, 3-메톡시펜틸아세테이트, 4-메톡시펜틸아세테이트, 2-메틸-3-메톡시펜틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시펜틸아세테이트, 3-메틸-4-메톡시펜틸아세테이트, 4-메틸-4-메톡시펜틸아세테이트, 프로필렌글리콜디아세테이트, 포름산메틸, 포름산에틸, 포름산부틸, 포름산프로필, 락트산에틸, 락트산부틸, 락트산프로필, 탄산에틸, 탄산프로필, 탄산부틸, 피루브산메틸, 피루브산에틸, 피루브산프로필, 피루브산부틸, 아세토아세트산메틸, 아세토아세트산에틸, 프로피온산메틸, 프로피온산에틸, 프로피온산프로필, 프로피온산이소프로필, 2-하이드록시프로피온산메틸, 2-하이드록시프로피온산에틸, 메틸-3-메톡시프로피오네이트, 에틸-3-메톡시프로피오네이트, 에틸-3-에톡시프로피오네이트, 프로필-3-메톡시프로피오네이트 등을 들 수 있다.

에스테르계 용제로는, 후술하는 일반식 (1) 로 나타내는 용제, 또는 후술하는 일반식 (2) 로 나타내는 용제를 사용하는 것이 바람직하고, 일반식 (1) 로 나타내는 용제를 사용하는 것이 보다 바람직하며, 아세트산알킬을 사용하는 것이 보다 더 바람직하고, 아세트산부틸을 사용하는 것이 가장 바람직하다.

알코올계 용제로는, 예를 들어, 메틸알코올, 에틸알코올, n-프로필알코올, 이소프로필알코올, n-부틸알코올, sec-부틸알코올, tert-부틸알코올, 이소부틸알코올, n-헥실알코올, n-헵틸알코올, n-옥틸알코올, n-데카놀, 3-메톡시-1-부탄올 등의 1 가 알코올 ; 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜 등의 글리콜계 용제 ; 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노에틸에테르, 메톡시메틸부탄올, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노페닐에테르 등의, 수산기를 함유하는 글리콜에테르계 용제 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 글리콜에테르계 용제가 바람직하다.

아미드계 용제로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리돈, N,N-디메틸아세트아미드, N,N-디메틸포름아미드, 헥사메틸포스포릭트리아미드, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논 등을 들 수 있다.

에테르계 용제로는, 예를 들어, 상기 수산기를 함유하는 글리콜에테르계 용제 ; 프로필렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르 등의, 수산기를 함유하지 않은 글리콜에테르계 용제 ; 디옥산, 테트라하이드로푸란, 아니솔, 퍼플루오로-2-부틸테트라하이드로푸란, 퍼플루오로테트라하이드로푸란, 1,4-디옥산 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 수산기를 함유하는 글리콜에테르계 용제, 수산기를 함유하지 않은 글리콜에테르계 용제 등의 글리콜에테르계 용제가 바람직하다.

탄화수소계 용제로는, 예를 들어, 펜탄, 헥산, 옥탄, 데칸, 2,2,4-트리메틸펜탄, 2,2,3-트리메틸헥산, 퍼플루오로헥산, 퍼플루오로헵탄 등의 지방족 탄화수소계 용제 ; 톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠, 프로필벤젠, 1-메틸프로필벤젠, 2-메틸프로필벤젠, 디메틸벤젠, 디에틸벤젠, 에틸메틸벤젠, 트리메틸벤젠, 에틸디메틸벤젠, 디프로필벤젠 등의 방향족 탄화수소계 용제를 들 수 있다. 이들 중에서도, 방향족 탄화수소계 용제가 바람직하다.

이들 유기 용제는 어느 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 또, 상기 이외의 유기 용제나 물과 혼합하여 사용해도 된다.

유기계 현상액에 사용하는 유기 용제로는, 하기 일반식 (1) 또는 (2) 로 나타내는 용제가 바람직하다.

R⁰⁰-C(=O)-O-R⁰¹ … (1)

R⁰²-C(=O)-O-R⁰³-O-R⁰⁴ … (2)

[식 (1) 중, R⁰⁰ 및 R⁰¹ 은 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 알콕시기, 알콕시카르보닐기, 카르복실기, 수산기, 시아노기 또는 할로겐 원자이고, R⁰⁰ 및 R⁰¹ 은 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다. 식 (2) 중, R⁰² 및 R⁰⁴ 는 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 알콕시기, 알콕시카르보닐기, 카르복실기, 수산기, 시아노기 또는 할로겐 원자이고, R⁰² 및 R⁰⁴ 는 서로 결합하여 고리를 형성해도 되고, R⁰³ 은 알킬렌기이다]

식 (1) 중, R⁰⁰ 및 R⁰¹ 에 있어서의 알킬기는 직사슬형, 분기사슬형, 고리형 중 어느 것이어도 되고, 직사슬형 또는 분기사슬형이 바람직하며, 그 탄소수는 1 ∼ 5 가 바람직하다. 그 알킬기는 치환기를 가지고 있어도 된다. 치환기로는 예를 들어 수산기, 카르복실기, 시아노기 등을 들 수 있다.

알콕시기, 알콕시카르보닐기에 있어서의 알킬기로서 상기 알킬기와 동일한 것을 들 수 있다.

할로겐 원자로는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있고, 불소 원자가 바람직하다.

R⁰⁰ 및 R⁰¹ 은 각각 수소 원자 또는 알킬기가 바람직하다.

식 (1) 로 나타내는 용제의 구체예로는, 예를 들어 아세트산메틸, 아세트산부틸, 아세트산에틸, 아세트산이소프로필, 아세트산펜틸, 아세트산이소펜틸, 포름산메틸, 포름산에틸, 포름산부틸, 포름산프로필, 락트산에틸, 락트산부틸, 락트산프로필, 탄산에틸, 탄산프로필, 탄산부틸, 피루브산메틸, 피루브산에틸, 피루브산프로필, 피루브산부틸, 아세토아세트산메틸, 아세토아세트산에틸, 프로피온산메틸, 프로피온산에틸, 프로피온산프로필, 프로피온산이소프로필, 2-하이드록시프로피온산메틸, 2-하이드록시프로피온산에틸 등을 들 수 있다.

식 (1) 로 나타내는 용제로는, 상기한 중에서도, R⁰⁰ 및 R⁰¹ 이 비치환의 알킬기인 것이 바람직하고, 아세트산알킬이 보다 바람직하며, 아세트산부틸이 특히 바람직하다.

식 (2) 중, R⁰² 및 R⁰⁴ 는 각각 상기 R⁰⁰ 및 R⁰¹ 과 동일하다.

R⁰³ 에 있어서의 알킬렌기는 직사슬형, 분기사슬형, 고리형 중 어느 것이어도 되고, 직사슬형 또는 분기사슬형이 바람직하며, 그 탄소수는 1 ∼ 5 가 바람직하다. 그 알킬렌기는 치환기를 가지고 있어도 된다. 치환기로는 예를 들어 수산기, 카르복실기, 시아노기 등을 들 수 있다. 또한, 그 알킬렌기의 탄소수가 2 이상인 경우, 그 알킬렌기의 탄소 원자 사이에 산소 원자 (-O-) 가 개재해도 된다.

식 (2) 로 나타내는 용제의 구체예로는, 예를 들어 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노페닐에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노페닐에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 메틸-3-메톡시프로피오네이트, 에틸-3-메톡시프로피오네이트, 에틸-3-에톡시프로피오네이트, 프로필-3-메톡시프로피오네이트, 메톡시아세트산에틸, 에톡시아세트산에틸, 2-메톡시부틸아세테이트, 3-메톡시부틸아세테이트, 4-메톡시부틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시부틸아세테이트, 3-에틸-3-메톡시부틸아세테이트, 2-에톡시부틸아세테이트, 4-에톡시부틸아세테이트, 4-프로폭시부틸아세테이트, 2-메톡시펜틸아세테이트, 3-메톡시펜틸아세테이트, 4-메톡시펜틸아세테이트, 2-메틸-3-메톡시펜틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시펜틸아세테이트, 3-메틸-4-메톡시펜틸아세테이트, 4-메틸-4-메톡시펜틸아세테이트 등을 들 수 있다.

상기 식 (1) 또는 (2) 로 나타내는 용제는 어느 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 또, 다른 용제와 혼합하여 사용해도 된다.

그 다른 용제로는, 사용하는 식 (1) 또는 (2) 로 나타내는 용제로 분리되지 않고 혼합할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 상기 서술한 에스테르계 용제, 케톤계 용제, 알코올계 용제, 아미드계 용제, 에테르계 용제, 탄화수소계 용제 등 중에서 적절히 선택할 수 있다.

유기계 현상액에 사용하는 유기 용제로는, 현상에 사용하는 용제의 비용 삭감이란 관점에서, 할로겐 원자를 함유하지 않은 유기 용제를 사용하는 것이 바람직하다. 유기계 현상액의 총 중량에서 차지하는 할로겐 원자를 함유하지 않은 유기 용제의 함유량은 60 질량％ 이상이 바람직하고, 80 질량％ 이상이 보다 바람직하고, 90 질량％ 이상이 더욱 바람직하며, 100 질량％ 이어도 된다.

유기계 현상액에 사용하는 유기 용제의 비점은 50 ℃ 이상 250 ℃ 미만이 바람직하다.

유기계 현상액에 사용하는 유기 용제의 발화점은 200 ℃ 이상이 바람직하다.

유기계 현상액에는, 필요에 따라서 공지된 첨가제를 배합할 수 있다. 그 첨가제로는 예를 들어 계면 활성제를 들 수 있다. 계면 활성제로는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 이온성이나 비이온성의 불소계 및/또는 실리콘계 계면 활성제 등을 사용할 수 있다.

사용할 수 있는 시판되는 계면 활성제로서, 예를 들어 에프톱 EF301, EF303, (신아키타 화성 (주) 제조), 플로라드 FC430, 431 (스미토모 쓰리엠 (주) 제조), 메가팍 F171, F173, F176, F189, R08 (DIC (주) 제조), 사프론 S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, 106 (아사히 가라스 (주) 제조), 트로이졸 S-366 (트로이 케미컬 (주) 제조) 등의 불소계 계면 활성제 또는 실리콘계 계면 활성제를 들 수 있다. 또한 폴리실록산 폴리머 KP-341 (신에츠 화학 공업 (주) 제조) 도 실리콘계 계면 활성제로서 사용할 수 있다.

또한, 계면 활성제로는, 상기에 나타낸 것 같은 공지된 것 외에, 텔로머라이제이션법 (텔로머법이라고도 불리운다) 또는 올리고머라이제이션법 (올리고머법이라고도 불리운다) 에 의해 제조된 플루오로 지방족 화합물로부터 유도된 플루오로 지방족기를 갖는 중합체를 사용한 계면 활성제를 사용할 수 있다. 플루오로 지방족 화합물은 일본 공개특허공보 2002-90991호에 기재된 방법에 의해서 합성할 수 있다.

플루오로 지방족기를 갖는 중합체로는 플루오로 지방족기를 갖는 모노머와 (폴리(옥시알킬렌))아크릴레이트 및/또는 (폴리(옥시알킬렌))메타크릴레이트의 공중합체가 바람직하고, 불규칙하게 분포되어 있는 것이어도 되고, 블록 공중합되어 있어도 된다. 또, 폴리(옥시알킬렌)기로는, 폴리(옥시에틸렌)기, 폴리(옥시프로필렌)기, 폴리(옥시부틸렌)기 등을 들 수 있고, 또한, 폴리(옥시에틸렌과 옥시프로필렌과 옥시에틸렌의 블록 연결체) 나 폴리(옥시에틸렌과 옥시프로필렌의 블록 연결체)기 등 동일한 사슬 길이 내에 상이한 사슬 길이의 알킬렌을 갖는 유닛이어도 된다. 그리고, 플루오로 지방족기를 갖는 모노머와 (폴리(옥시알킬렌))아크릴레이트 (또는 메타크릴레이트) 의 공중합체는 2 원 공중합체뿐만 아니라, 상이한 2 종 이상의 플루오로 지방족기를 갖는 모노머나, 상이한 2 종 이상의 (폴리(옥시알킬렌))아크릴레이트 (또는 메타크릴레이트) 등을 동시에 공중합한 3 원계 이상의 공중합체이어도 된다.

예를 들어, 시판되는 계면 활성제로서, 메가팍 F178, F-470, F-473, F-475, F-476, F-472 (DIC (주) 제조) 를 들 수 있다. 또, C6F13 기를 갖는 아크릴레이트 (또는 메타크릴레이트) 와 (폴리(옥시알킬렌))아크릴레이트 (또는 메타크릴레이트) 의 공중합체, C6F13 기를 갖는 아크릴레이트 (또는 메타크릴레이트) 와 (폴리(옥시에틸렌))아크릴레이트 (또는 메타크릴레이트) 와 (폴리(옥시프로필렌))아크릴레이트 (또는 메타크릴레이트) 의 공중합체, C8F17 기를 갖는 아크릴레이트 (또는 메타크릴레이트) 와 (폴리(옥시알킬렌))아크릴레이트 (또는 메타크릴레이트) 의 공중합체, C8F17 기를 갖는 아크릴레이트 (또는 메타크릴레이트) 와 (폴리(옥시에틸렌))아크릴레이트 (또는 메타크릴레이트) 와 (폴리(옥시프로필렌))아크릴레이트 (또는 메타크릴레이트) 의 공중합체 등을 들 수 있다.

계면 활성제로는 비이온성의 계면 활성제가 바람직하고, 불소계 계면 활성제 또는 실리콘계 계면 활성제가 보다 바람직하다.

계면 활성제를 배합하는 경우, 그 배합량은 유기계 현상액의 전체량에 대하여, 통상적으로 0.001 ∼ 5 질량％ 이고, 0.005 ∼ 2 질량％ 가 바람직하고, 0.01 ∼ 0.5 질량％ 가 보다 바람직하다.

유기계 현상액을 사용한 현상 처리는 공지된 현상 방법에 의해 실시할 수 있고, 그 방법으로는 예를 들어 현상액 중에 지지체를 일정 시간 침지하는 방법 (딥법), 지지체 표면에 현상액을 표면 장력에 의해 마운팅하여 일정 시간 정지시키는 방법 (패들법), 지지체 표면에 현상액을 분무하는 방법 (스프레이법), 일정 속도로 회전하고 있는 지지체 상에 일정 속도로 현상액 도출 (塗出) 노즐을 스캔하면서 현상액을 계속해서 도출하는 방법 (다이나믹 디스펜스법) 등을 들 수 있다.

(린스액)

상기 현상 처리 후, 건조를 실시하기 전에, 유기 용제를 함유하는 린스액을 사용하여 린스 처리할 수 있다. 린스를 실시함으로써, 양호한 패턴 형성을 할 수 있다.

린스액에 사용하는 유기 용제로는, 예를 들어 상기 유기계 현상액에 사용하는 유기 용제로서 예시한 유기 용제 중, 레지스트 패턴을 잘 용해시키지 않는 것을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 통상적으로, 탄화수소계 용제, 케톤계 용제, 에스테르계 용제, 알코올계 용제, 아미드계 용제 및 에테르계 용제에서 선택되는 적어도 1 종류의 용제를 사용한다. 이들 중에서도, 탄화수소계 용제, 케톤계 용제, 에스테르계 용제, 알코올계 용제 및 아미드계 용제에서 선택되는 적어도 1 종류가 바람직하고, 알코올계 용제 및 에스테르계 용제에서 선택되는 적어도 1 종류가 보다 바람직하며, 알코올계 용제가 특히 바람직하다.

린스액에 사용하는 알코올계 용제는 탄소수 6 ∼ 8 의 1 가 알코올이 바람직하고, 그 1 가 알코올은 직사슬형, 분기형, 고리형 중 어느 것이어도 된다. 구체적으로는, 1-헥산올, 1-헵탄올, 1-옥탄올, 2-헥산올, 2-헵탄올, 2-옥탄올, 3-헥산올, 3-헵탄올, 3-옥탄올, 4-옥탄올, 벤질알코올 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 1-헥산올, 2-헵탄올, 2-헥산올이 바람직하고, 1-헥산올 또는 2-헥산올이 보다 바람직하다.

이들 유기 용제는 어느 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 또, 상기 이외의 유기 용제나 물과 혼합하여 사용해도 된다. 단 현상 특성을 고려하면, 린스액 중의 물의 배합량은 린스액의 전체량에 대하여 30 질량％ 이하가 바람직하고, 10 질량％ 이하가 보다 바람직하고, 5 질량％ 이하가 더욱 바람직하며, 3 질량％ 이하가 특히 바람직하다.

유기계 현상액에는, 필요에 따라서 공지된 첨가제를 배합할 수 있다. 그 첨가제로는 예를 들어 계면 활성제를 들 수 있다. 계면 활성제로는, 상기와 동일한 것을 들 수 있으며, 비이온성의 계면 활성제가 바람직하고, 불소계 계면 활성제 또는 실리콘계 계면 활성제가 보다 바람직하다.

계면 활성제를 배합하는 경우, 그 배합량은 린스액의 전체량에 대하여, 통상적으로 0.001 ∼ 5 질량％ 이고, 0.005 ∼ 2 질량％ 가 바람직하며, 0.01 ∼ 0.5 질량％ 가 보다 바람직하다.

린스액을 사용한 린스 처리 (세정 처리) 는 공지된 린스 방법에 의해 실시할 수 있고, 그 방법으로는 예를 들어 일정 속도로 회전하고 있는 지지체 상에 린스액을 계속해서 도출하는 방법 (회전 도포법), 린스액 중에 지지체를 일정 시간 침지하는 방법 (딥법), 지지체 표면에 린스액을 분무하는 방법 (스프레이법) 등을 들 수 있다.

(Ⅳ) 피복막 형성 공정

그 후, 현상 처리에 의해 얻어진 레지스트 패턴 상에 피복 형성제를 스피너 등으로 도포하여, 피복 형성제로 이루어지는 피복막을 형성한다. 피복막의 막두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 앞서 공정에서 형성된 레지스트 패턴의 패턴부의 높이 (막두께) 와 동일하거나, 그보다 두꺼운 것이 바람직하다. 요컨대, 피복막이 레지스트 패턴의 상변을 완전히 피복하는 것이 바람직하다.

피복 형성제를 도포한 후에, 80 ∼ 100 ℃ 의 온도 조건에서 30 ∼ 90 초간, 피복 형성제의 건조를 실시해도 된다.

또한, 피복막 형성 후에 린스 처리를 실시하여, 여분의 피복 형성제를 제거해도 된다.

(피복 형성제)

본 발명에서의 피복 형성제로는, 레지스트 패턴 상에 도포하여 패턴 사이의 간격을 좁힐 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 도포에 의해서 막을 형성하기 때문에, 실온에서 물이나 유기 용제에 용해되는 성분을 함유하는 것이 바람직하다. 그 중에서도, 수계의 용제이면 도포했을 때에 하층이 되는 레지스트 패턴에 미치는 영향이 작기 때문에, 본 발명에서의 피복 형성제로는 실온에서 물에 용해될 수 있는 성분을 함유하는 것이 보다 바람직하고, 수용성 폴리머를 함유하는 것이 특히 바람직하다. 또한, 피복막은 후 공정에서 제거되기 때문에, 제거의 용이함이란 관점에서도 수용성 폴리머가 바람직하다.

수용성 폴리머로서 구체적으로는, 알킬렌글리콜계 중합체, 셀룰로오스계 유도체, 비닐계 중합체, 아크릴계 중합체, 우레아계 중합체, 에폭시계 중합체, 멜라민계 중합체, 및 나일론계 중합체를 들 수 있고, 본 발명에서의 피복 형성제는 이들로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하는 것이 바람직하다.

알킬렌글리콜계 중합체로는 예를 들어, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등의 알킬렌글리콜계 모노머를 함유하는 중합체나 공중합체 (부가 중합체, 부가 공중합체를 포함한다) 를 들 수 있다.

셀룰로오스계 유도체로는 예를 들어, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스프탈레이트, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스아세테이트프탈레이트, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스헥사하이드로프탈레이트, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스아세테이트숙시네이트, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필셀룰로오스, 하이드록시에틸셀룰로오스, 셀룰로오스아세테이트헥사하이드로프탈레이트, 카르복시메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 모노머를 함유하는 중합체나 공중합체를 들 수 있다.

비닐계 중합체로는, 예를 들어, N-비닐피롤리돈, 비닐이미다졸리디논, 아세트산비닐 등의 비닐계 모노머를 함유하는 중합체나 공중합체를 들 수 있다.

아크릴계 중합체로는 예를 들어, 아크릴산, 아크릴산메틸, 메타크릴산, 메타크릴산메틸, N,N-디메틸아크릴아미드, N,N-디메틸아미노프로필메타크릴아미드, N,N-디메틸아미노프로필아크릴아미드, N-메틸아크릴아미드, 디아세톤아크릴아미드, N,N-디메틸아미노에틸메타크릴레이트, N,N-디에틸아미노에틸메타크릴레이트, N,N-디메틸아미노에틸아크릴레이트, 아크릴로일모르폴린 등의 아크릴계 모노머를 함유하는 중합체나 공중합체를 들 수 있다.

우레아계 중합체로는 예를 들어, 메틸올화 우레아, 디메틸올화 우레아, 에틸렌 우레아 등의 우레아계 모노머를 함유하는 중합체나 공중합체를 들 수 있다.

에폭시계 중합체로는 물에 용해되는 에폭시계 중합체이면 특별히 한정되지 않고, 디에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 글리세린폴리글리시딜에테르, 폴리글리세린폴리글리시딜에테르 등을 들 수 있다.

멜라민계 중합체로는 예를 들어, 메톡시메틸화 멜라민, 메톡시메틸화 이소부톡시메틸화 멜라민, 메톡시에틸화 멜라민 등을 구성 성분으로 하는 것을 들 수 있다.

나일론계 중합체로는 물에 용해되는 나일론계 중합체이면 특별히 한정되지 않고, 나일론에 아크릴산 등의 친수성 모노머를 중합시키면 된다.

본 발명에서의 피복 형성제로는, 알킬렌글리콜계 중합체, 셀룰로오스계 중합체, 비닐계 중합체, 및 아크릴계 중합체 중에서 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하는 것이 바람직하고, 그 중에서도 아크릴계 중합체를 함유하는 것이 바람직하다. 아크릴계 중합체를 사용함으로써 그 아크릴계 중합체는 산성 근처의 pH 를 갖기 때문에, 후술하는 피복 형성제가 함유하고 있어도 되는 다른 성분 중 알칼리성인 것과 적절히 조합함으로써, 피복 형성제의 pH 조정이 용이해진다. 또한, 아크릴계 중합체를 사용한 경우이면, 후술하는 열처리 공정에 있어서 열을 가했을 때에, 그 피복 형성제로 이루어지는 피복막과 레지스트 패턴이 가교 등의 반응을 하지 않기 때문에, 그 피복막의 제거가 용이해진다.

아크릴계 중합체로는, 아크릴계 모노머만으로 이루어지는 것이어도 되지만, 다른 모노머와의 공중합체인 것에 의해서, 레지스트 패턴의 치수를 효율적으로 협소시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 다른 모노머로는, 특히 가열시의 수축의 비율이 큰 점에서 N-비닐피롤리돈 모노머가 바람직하다. N-비닐피롤리돈 모노머를 사용한 경우, 그 N-비닐피롤리돈 모노머가 프로톤 공급체로서 기능하고, 아크릴계 모노머가 프로톤 수용체로서 기능한다.

수용성 폴리머를 공중합체로서 사용하는 경우, 구성 성분의 배합비는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 특히 시간경과적 안정성을 중시하면, 아크릴계 중합체의 배합비를 그 이외의 다른 구성 중합체보다 많게 하는 것이 바람직하다. 또, 경시 안정성의 향상은, 아크릴계 중합체를 상기한 바와 같이 과다하게 배합하는 것 외에, p-톨루엔술폰산, 도데실벤젠술폰산 등의 산성 화합물을 첨가함으로써 해결하는 것도 가능하다.

수용성 폴리머로는 1 종을 단독으로 사용해도 되고 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.

피복 형성제에는 또한, 수용성 아민을 배합해도 된다. 수용성 아민을 배합함으로써 불순물의 발생을 방지하고, 또한 pH 의 조정을 용이하게 할 수 있다.

수용성 아민으로는, 후술하는 레지스트 조성물 중의 (D) 성분인 아민으로서 예시한 것 중 25 ℃ 의 수용액에 있어서의 pKa (산 해리 상수) 가 7.5 ∼ 13 인 아민류가 불순물 발생 방지, pH 조정 등의 면에서 바람직하고, 지방족 아민이 보다 바람직하며, 트리에틸아민이 특히 바람직하다.

본 발명에서의 피복 형성제가 수용성 아민을 함유하는 경우, 수용성 아민의 배합량은 피복 형성제 중의 전체 고형분에 대하여 0.1 ∼ 30 질량％ 가 바람직하고, 2 ∼ 15 질량％ 가 보다 바람직하다. 상기 하한치 이상으로 함으로써 피복 형성제의 시간경과적 열화를 방지할 수 있고, 상기 상한치 이하로 함으로써, 하층이 되는 레지스트 패턴에 악영향을 미치는 경우가 없다.

또한, 피복 형성제는 추가로 계면 활성제를 포함하는 것이 바람직하다. 이로써, 디펙트의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다. 계면 활성제로는 특별히 한정되는 것이 아니라, 통상적으로 레지스트 조성물 등의 용도에 사용되는 것을 사용할 수 있는데, N-알킬피롤리돈계 계면 활성제, 제 4 급 암모늄염계 계면 활성제, 폴리옥시에틸렌의 인산에스테르계 계면 활성제를 특히 바람직한 것으로서 들 수 있다.

본 발명에서의 피복 형성제는 물, 또는, 물과 알코올계 용제의 혼합 용매 (알코올의 농도는 30 질량％ 이하인 것이 바람직하다) 에 용해시켜 사용하는 것이 바람직하다. 알코올계 용제로는, 현상액으로서 상기 서술한 것과 동일한 것을 들 수 있다. 피복 형성제 중의 고형분 농도는 3 ∼ 50 질량％ 인 것이 바람직하고, 5 ∼ 20 질량％ 인 것이 보다 바람직하다.

또한 본 발명에 사용되는 피복 형성제에는, 패턴 치수의 미세화, 디펙트의 발생 억제 등의 면에서, 원한다면 추가로 비아민계 수용성 유기 용매를 배합해도 된다.

본 발명에 있어서 사용되는 피복 형성제의 pH 는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 하층이 되는 레지스트 패턴에 미치는 영향이 적은 점에서 pH 11 이하인 것이 바람직하고, pH 1 ∼ 9 인 것이 보다 바람직하며, pH 1 ∼ 7 인 것이 더욱 바람직하고, pH 1 ∼ 5 인 것이 특히 바람직하다.

(Ⅴ) 열처리 공정

상기한 바와 같이 하여 지지체 상에 형성된 레지스트 패턴 및 피복막에 대하여, 그 레지스트 패턴의 연화점보다 낮은 온도에서 열처리를 실시한다. 여기서 레지스트 패턴의 연화점이란, 기판 상에 형성한 레지스트 패턴에 대하여 베이크를 실시한 경우, 그 패턴이 열 유동하여 치수가 변화되기 시작하는 베이크 처리 온도를 말한다.

열처리를 실시함으로써 레지스트 패턴을 피복한 피복막이 열수축하고, 그에 따라서, 레지스트 패턴의 패턴부 (레지스트막이 존재하는 부분) 의 측벽이 스페이스 (트렌치) 패턴의 스페이스부나 컨택트홀 패턴의 홀부 (즉, 레지스트막이 제거된 부분) 로 가까이 당겨져, 레지스트 패턴 사이의 간격이 열수축 전과 비교하여 좁아진다.

가열 온도는 피복막의 열수축을 야기하는 온도이면서, 또한 레지스트 패턴을 연화시키지 않는 온도, 즉 레지스트 패턴의 연화점보다 낮은 온도이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 피복 형성제나 레지스트 조성물의 종류에 따라서 적절히 결정할 수 있지만, 일반적인 피복 형성제나 레지스트 조성물을 사용한 경우이면, 80 ∼ 200 ℃ 정도가 된다.

(Ⅵ) 피복막 제거 공정

마지막으로, 열처리 후의 피복막을 제거한다.

피복막의 제거 방법은 특별히 한정되는 것이 아니라, 피복 형성제의 종류에 따라서 적절히 결정할 수 있는데, 예를 들어 피복 형성제가 수용성 폴리머를 물 또는 물과 알코올계 용제의 혼합 용제에 용해시켜 이루어지는 것인 경우에는, 수계 용제, 바람직하게는 순수를 사용하여 10 ∼ 120 초간 세정함으로써 피복막을 제거할 수 있다. 세정 처리는 상기 린스액을 사용한 린스 처리와 동일하게 실시할 수 있다.

본 발명에서는, 패턴 사이의 간격을 협소화한 후에 피복막을 제거함으로써, 그 피복막이 레지스트 패턴 형상에 영향을 주거나 (치수 결함의 발생에 기인하거나), 에칭 등의 후단 공정에 방해가 되거나 하는 경우가 없다.

·네거티브형 현상용 레지스트 조성물

본 발명의 레지스트 패턴 형성 방법에 사용하는 네거티브형 현상용 레지스트 조성물 (이하 간단히 「레지스트 조성물」이라고 하는 경우가 있다) 은 산의 작용에 의해 유기 용제에 대한 용해성이 감소하는 기재 성분 (A) (이하, 「(A) 성분」이라고 한다) 와, 노광에 의해 산을 발생하는 산 발생제 성분 (B) (이하, 「(B) 성분」이라고 한다) 를 함유하는 것으로서, 상기 서술한 레지스트 패턴 형성 방법에 있어서 사용된다.

이러한 레지스트 조성물에 있어서는, 방사선이 조사 (노광) 되면, 노광부에서는 (B) 성분으로부터 산이 발생하고, 그 산의 작용에 의해 (A) 성분의 유기 용제에 대한 용해성이 감소한다. 그 때문에, 레지스트 패턴의 형성에 있어서, 당해 레지스트 조성물을 사용하여 얻어지는 레지스트막에 대하여 선택적 노광을 실시하면, 당해 레지스트막에 있어서의 노광부의 상기 유기 용제를 함유하는 유기계 현상액에 대한 용해성이 감소하는 한편, 미노광부의 그 유기계 현상액에 대한 용해성은 변화되지 않기 때문에, 그 유기계 현상액을 사용한 네거티브형 현상을 실시함으로써 미노광부가 제거되어 레지스트 패턴이 형성된다.

<(A) 성분>

(A) 성분으로는, 통상적으로 화학 증폭형 레지스트용의 기재 성분으로서 사용되고 있는 유기 화합물을 1 종 단독으로, 또는 2 종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

여기서, 「기재 성분」이란, 막 형성능을 갖는 유기 화합물로, 바람직하게는 분자량이 500 이상인 유기 화합물이 사용된다. 그 유기 화합물의 분자량이 500 이상임으로써, 막 형성능이 향상되고, 또한, 나노 레벨의 레지스트 패턴을 형성하기 쉽다.

상기 기재 성분으로서 사용되는 「분자량이 500 이상인 유기 화합물」은 비중합체와 중합체로 크게 구별된다.

비중합체로는, 통상적으로 분자량이 500 이상 4000 미만인 것이 사용된다. 이하, 분자량이 500 이상 4000 미만인 비중합체를 저분자 화합물이라고 한다.

중합체로는, 통상적으로 분자량이 1000 이상인 것이 사용된다. 이하, 분자량이 1000 이상인 중합체를 고분자 화합물이라고 한다. 고분자 화합물의 경우, 「분자량」으로는 GPC (겔 퍼미에이션 크로마토그래피) 에 의한 폴리스티렌 환산의 질량 평균 분자량을 사용하는 것으로 한다. 이하, 고분자 화합물을 간단히 「수지」라고 하는 경우가 있다.

(A) 성분으로는, 산의 작용에 의해 현상액에 대한 용해성이 변화되는 수지 성분을 사용할 수 있고, 산의 작용에 의해 현상액에 대한 용해성이 변화되는 저분자 화합물 성분을 사용할 수도 있다.

본 발명에서의 레지스트 조성물은 용제 현상 프로세스에 있어서 네거티브형 패턴을 형성하는 레지스트 조성물이기 때문에, (A) 성분으로는, 산의 작용에 의해 극성이 증대되는 기재 성분 (A0) (이하 「(A0) 성분」이라고 한다) 을 사용하는 것이 바람직하다. (A0) 성분을 사용함으로써, 노광 전후에서 기재 성분의 극성이 변화하기 때문에, 용제 현상 프로세스에 있어서 양호한 현상 콘트라스트를 얻을 수 있다.

그 (A0) 성분은 노광 전에는 유기계 현상액에 대하여 용해성이 높고, 노광에 의해 상기 (B) 성분으로부터 산이 발생하면, 그 산의 작용에 의해 극성이 증대되어 유기계 현상액에 대한 용해성이 감소한다. 그 때문에, 레지스트 패턴의 형성에 있어서, 당해 레지스트 조성물을 지지체 상에 도포하여 얻어지는 레지스트막에 대하여 선택적으로 노광하면, 노광부는 유기계 현상액에 대하여 가용성에서 난용성으로 변화되는 한편, 미노광부는 가용성인 채로 변화되지 않기 때문에, 유기계 현상액으로 현상함으로써, 노광부와 미노광부 사이에서 콘트라스트를 갖게 할 수 있어, 네거티브형 패턴을 형성할 수 있다.

그 (A0) 성분은 산의 작용에 의해 극성이 증대되는 수지 성분 (A1) (이하 「(A1) 성분」이라고 하는 경우가 있다) 이어도 되고, 산의 작용에 의해 극성이 증대되는 저분자 화합물 성분 (A2) (이하 「(A2) 성분」이라고 하는 경우가 있다) 이어도 되며, 또는 이들의 혼합물이어도 된다.

[(A1) 성분]

(A1) 성분으로는, 통상적으로 화학 증폭형 레지스트용의 기재 성분으로서 사용되고 있는 수지 성분 (베이스 수지) 를 1 종 단독으로, 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서, (A1) 성분으로는, α 위치의 탄소 원자에 결합한 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 되는 아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에서의 레지스트 조성물은, 특히, (A1) 성분이 α 위치의 탄소 원자에 결합한 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 되는 아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위로서, 산의 작용에 의해 극성이 증대되는 산 분해성기를 함유하는 구성 단위 (a1) 을 갖는 것이 바람직하다.

또한, (A1) 성분은 구성 단위 (a1) 에 더하여, 추가로 -SO₂- 함유 고리형기를 함유하고, α 위치의 탄소 원자에 결합한 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 되는 아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위, 및 락톤 함유 고리형기를 함유하고, α 위치의 탄소 원자에 결합한 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 되는 아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 구성 단위 (a2) 를 갖는 것이 바람직하다.

또, (A1) 성분은 구성 단위 (a1) 에 더하여, 또는 구성 단위 (a1) 및 (a2) 에 더하여, 추가로 극성기 함유 지방족 탄화수소기를 함유하고, α 위치의 탄소 원자에 결합한 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 되는 아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위 (a3) 을 갖는 것이 바람직하다.

(구성 단위 (a1))

구성 단위 (a1) 은 α 위치의 탄소 원자에 결합한 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 되는 아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위로서, 산의 작용에 의해 극성이 증대되는 산 분해성기를 함유하는 구성 단위이다.

「산 분해성기」는, 노광에 의해 (B) 성분으로부터 발생하는 산의 작용에 의해, 당해 산 분해성기의 구조 중의 적어도 일부의 결합이 개열될 수 있는 산 분해성을 갖는 기이다.

산의 작용에 의해 극성이 증대되는 산 분해성기로는, 예를 들어, 산의 작용에 의해 분해되어 극성기를 생성하는 기를 들 수 있다.

극성기로는, 예를 들어 카르복실기, 수산기, 아미노기, 술포기 (-SO₃H) 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 구조 중에 -OH 를 함유하는 극성기 (이하, OH 함유 극성기라고 하는 경우가 있다) 가 바람직하고, 카르복실기 또는 수산기가 보다 바람직하다.

산 분해성기로서 보다 구체적으로는, 상기 극성기를 산 해리성기로 보호한 기 (예를 들어 OH 함유 극성기의 수소 원자를 산 해리성기로 보호한 기) 를 들 수 있다.

「산 해리성기」는, 노광에 의해 (B) 성분으로부터 발생하는 산의 작용에 의해, 적어도 당해 산 해리성기와 그 산 해리성기에 인접하는 원자 사이의 결합이 개열될 수 있는 산 해리성을 갖는 기이다. 산 분해성기를 구성하는 산 해리성기는 당해 산 해리성기의 해리에 의해 생성되는 극성기보다 극성이 낮은 기일 필요가 있으며, 이로써, 산의 작용에 의해 그 산 해리성기가 해리되었을 때에, 그 산 해리성기보다 극성이 높은 극성기가 생성되어 극성이 증대된다. 그 결과, (A1) 성분 전체의 극성이 증대된다. 극성이 증대됨으로써, 알칼리 현상 프로세스를 적용하는 경우이면, 상대적으로 알칼리 현상액에 대한 용해성이 증대된다. 한편, 용제 현상 프로세스를 적용하는 경우이면, 유기 용제를 함유하는 유기계 현상액에 대한 용해성이 감소한다.

구성 단위 (a1) 에 있어서의 산 해리성기로는, 지금까지 화학 증폭형 레지스트용 베이스 수지의 산 해리성기로서 제안되어 있는 것을 사용할 수 있다. 일반적으로는, (메트)아크릴산 등에 있어서의 카르복실기와 고리형 또는 사슬형의 제 3 급 알킬에스테르를 형성하는 기 ; 알콕시알킬기 등의 아세탈형 산 해리성기 등이 널리 알려져 있다.

여기서, 「제 3 급 알킬에스테르」란, 카르복실기의 수소 원자가 사슬형 또는 고리형의 알킬기로 치환됨으로써 에스테르를 형성하고 있고, 그 카르보닐옥시기 (-C(=O)-O-) 말단의 산소 원자에 상기 사슬형 또는 고리형 알킬기의 제 3 급 탄소 원자가 결합되어 있는 구조를 나타낸다. 이 제 3 급 알킬에스테르에 있어서는, 산이 작용하면 산소 원자와 제 3 급 탄소 원자 사이에서 결합이 절단되어, 카르복실기가 형성됨으로써 (A1) 성분의 극성이 증대된다.

또한, 상기 사슬형 또는 고리형의 알킬기는 치환기를 가지고 있어도 된다.

이하, 카르복실기와 제 3 급 알킬에스테르를 구성함으로써 산 해리성이 되어 있는 기를, 편의상 「제 3 급 알킬에스테르형 산 해리성기」라고 한다.

제 3 급 알킬에스테르형 산 해리성기로는, 지방족 분기사슬형 산 해리성기, 지방족 고리형기를 함유하는 산 해리성기를 들 수 있다.

여기서, 본 특허청구의 범위 및 명세서에 있어서의 「지방족 분기사슬형」이란, 방향족성을 갖지 않는 분기사슬형의 구조를 갖는 것을 나타낸다.

「지방족 분기사슬형 산 해리성기」의 구조는 탄소 및 수소로 이루어지는 기 (탄화수소기) 인 것에 한정되지는 않지만, 탄화수소기인 것이 바람직하다.

또한, 「탄화수소기」는 포화 또는 불포화 중 어느 것이어도 되지만, 통상적으로는 포화인 것이 바람직하다.

지방족 분기사슬형 산 해리성기로는, 탄소수 4 ∼ 8 의 제 3 급 알킬기가 바람직하고, 구체적으로는 tert-부틸기, tert-펜틸기, tert-헵틸기 등을 들 수 있다.

「지방족 고리형기」는 방향족성을 갖지 않는 단고리형기 또는 다고리형기인 것을 나타낸다.

구성 단위 (a1) 에 있어서의 「지방족 고리형기」는 치환기를 가지고 있어도 되고, 가지고 있지 않아도 된다. 치환기로는, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기, 탄소수 1 ∼ 5 의 알콕시기, 불소 원자, 불소 원자로 치환된 탄소수 1 ∼ 5 의 불소화 알킬기, 산소 원자 (=O) 등을 들 수 있다.

「지방족 고리형기」의 치환기를 제외한 기본 고리의 구조는 탄소 및 수소로 이루어지는 기 (탄화수소기) 인 것에 한정되지는 않지만, 탄화수소기인 것이 바람직하다. 또한, 「탄화수소기」는 포화 또는 불포화 중 어느 것이어도 되지만, 통상적으로는 포화인 것이 바람직하다. 「지방족 고리형기」는 다고리형기인 것이 바람직하다.

지방족 고리형기로는, 예를 들어, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기, 불소 원자 또는 불소화 알킬기로 치환되어 있어도 되고, 되어 있지 않아도 되는 모노시클로알칸, 비시클로알칸, 트리시클로알칸, 테트라시클로알칸 등의 폴리시클로알칸으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제거한 기 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 시클로펜탄, 시클로헥산 등의 모노시클로알칸이나, 아다만탄, 노르보르난, 이소보르난, 트리시클로데칸, 테트라시클로도데칸 등의 폴리시클로알칸으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제거한 기 등을 들 수 있다.

지방족 고리형기를 함유하는 산 해리성기로는, 예를 들어 고리형 알킬기의 고리 골격 상에 제 3 급 탄소 원자를 갖는 기를 들 수 있고, 구체적으로는, 하기 일반식 (1-1) ∼ (1-9) 로 나타내는 기와 같은, 2-메틸-2-아다만틸기나, 2-에틸-2-아다만틸기 등을 들 수 있다.

또한, 지방족 분기사슬형 산 해리성기로는, 하기 일반식 (2-1) ∼ (2-6) 으로 나타내는 기와 같이, 아다만틸기, 시클로헥실기, 시클로펜틸기, 노르보르닐기, 트리시클로데실기, 테트라시클로도데실기 등의 지방족 고리형기와, 이것에 결합하는 제 3 급 탄소 원자를 갖는 분기사슬형 알킬렌기를 갖는 기를 들 수 있다.

[화학식 1]

[식 중, R¹⁴ 는 알킬기이고, g 는 0 ∼ 8 의 정수이다]

[화학식 2]

[식 중, R¹⁵, R¹⁶ 은 각각 독립적으로 알킬기 (직사슬형, 분기사슬형 중 어느 것이어도 되고, 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 5 이다) 를 나타낸다]

상기 R¹⁴ 의 알킬기로는, 직사슬형 또는 분기사슬형 알킬기가 바람직하다.

그 직사슬형 알킬기는 탄소수가 1 ∼ 5 인 것이 바람직하고, 1 ∼ 4 가 보다 바람직하며, 1 또는 2 가 더욱 바람직하다. 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, n-부틸기, n-펜틸기 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 메틸기, 에틸기 또는 n-부틸기가 바람직하고, 메틸기 또는 에틸기가 보다 바람직하다.

그 분기사슬형 알킬기는 탄소수가 3 ∼ 10 인 것이 바람직하고, 3 ∼ 5 가 보다 바람직하다. 구체적으로는, 이소프로필기, 이소부틸기, tert-부틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기 등을 들 수 있고, 이소프로필기 또는 tert-부틸기인 것이 가장 바람직하다.

g 는 0 ∼ 3 의 정수가 바람직하고, 1 ∼ 3 의 정수가 보다 바람직하며, 1 또는 2 가 더욱 바람직하다.

R¹⁵ ∼ R¹⁶ 의 알킬기로는, R¹⁴ 의 알킬기와 동일한 것을 들 수 있다.

상기 식 (1-1) ∼ (1-9), (2-1) ∼ (2-6) 중, 고리를 구성하는 탄소 원자의 일부가 에테르성 산소 원자 (-O-) 로 치환되어 있어도 된다.

또한, 식 (1-1) ∼ (1-9), (2-1) ∼ (2-6) 중, 고리를 구성하는 탄소 원자에 결합한 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 된다. 그 치환기로는, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기, 불소 원자, 불소화 알킬기를 들 수 있다.

「아세탈형 산 해리성기」는 일반적으로 카르복실기, 수산기 등의 OH 함유 극성기 말단의 수소 원자와 치환되어 산소 원자와 결합하고 있다. 그리고, 노광에 의해 산이 발생하면, 이 산이 작용하여 아세탈형 산 해리성기와 당해 아세탈형 산 해리성기가 결합한 산소 원자와의 사이에서 결합이 절단되어, 카르복실기, 수산기 등의 OH 함유 극성기가 형성됨으로써 (A1) 성분의 극성이 증대된다.

아세탈형 산 해리성기로는, 예를 들어, 하기 일반식 (p1) 로 나타내는 기를 들 수 있다.

[화학식 3]

[식 중, R^1', R^2' 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기를 나타내고, n 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타내고, Y²¹ 은 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기 또는 지방족 고리형기를 나타낸다]

상기 식 중, n 은 0 ∼ 2 의 정수인 것이 바람직하고, 0 또는 1 이 보다 바람직하며, 0 이 가장 바람직하다.

R^1', R^2' 의 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기로는, 상기 R 의 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기와 동일한 것을 들 수 있으며, 메틸기 또는 에틸기가 바람직하고, 메틸기가 가장 바람직하다.

본 발명에 있어서는, R^1', R^2' 중 적어도 1 개가 수소 원자인 것이 바람직하다. 즉, 산 해리성기 (p1) 이 하기 일반식 (p1-1) 로 나타내는 기인 것이 바람직하다.

[화학식 4]

[식 중, R^1', n, Y²¹ 은 상기와 동일하다]

Y²¹ 의 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기로는, 상기 R 의 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기와 동일한 것을 들 수 있다.

Y²¹ 의 지방족 고리형기로는, 종래 ArF 레지스트 등에 있어서 다수 제안되어 있는 단고리 또는 다고리형의 지방족 고리형기 중에서 적절히 선택하여 사용할 수 있고, 예를 들어 상기 「지방족 고리형기」와 동일한 것을 예시할 수 있다.

또한, 아세탈형 산 해리성기로는, 하기 일반식 (p2) 로 나타내는 기도 들 수 있다.

[화학식 5]

[식 중, R¹⁷, R¹⁸ 은 각각 독립적으로 직사슬형 또는 분기사슬형의 알킬기 또는 수소 원자이고, R¹⁹ 는 직사슬형, 분기사슬형 또는 고리형의 알킬기이다. 또는, R¹⁷ 및 R¹⁹ 가 각각 독립적으로 직사슬형 또는 분기사슬형의 알킬렌기로서, R¹⁷ 의 말단과 R¹⁹ 의 말단이 결합하여 고리를 형성하고 있어도 된다]

R¹⁷, R¹⁸ 에 있어서, 알킬기의 탄소수는 바람직하게는 1 ∼ 15 이고, 직사슬형, 분기사슬형 중 어느 것이어도 되며, 에틸기, 메틸기가 바람직하고, 메틸기가 가장 바람직하다. 특히 R¹⁷, R¹⁸ 의 일방이 수소 원자이고, 타방이 메틸기인 것이 바람직하다.

R¹⁹ 는 직사슬형, 분기사슬형 또는 고리형의 알킬기이고, 탄소수는 바람직하게는 1 ∼ 15 이고, 직사슬형, 분기사슬형 또는 고리형 중 어느 것이어도 된다.

R¹⁹ 가 직사슬형, 분기사슬형인 경우에는 탄소수 1 ∼ 5 인 것이 바람직하고, 에틸기, 메틸기가 더욱 바람직하며, 특히 에틸기가 가장 바람직하다.

R¹⁹ 가 고리형인 경우에는 탄소수 4 ∼ 15 인 것이 바람직하고, 탄소수 4 ∼ 12 인 것이 더욱 바람직하며, 탄소수 5 ∼ 10 이 가장 바람직하다. 구체적으로는 불소 원자 또는 불소화 알킬기로 치환되어 있어도 되고, 되어 있지 않아도 되는 모노시클로알칸, 비시클로알칸, 트리시클로알칸, 테트라시클로알칸 등의 폴리시클로알칸으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제거한 기 등을 예시할 수 있다. 구체적으로는, 시클로펜탄, 시클로헥산 등의 모노시클로알칸이나, 아다만탄, 노르보르난, 이소보르난, 트리시클로데칸, 테트라시클로도데칸 등의 폴리시클로알칸으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제거한 기 등을 들 수 있다. 그 중에서도 아다만탄으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제거한 기가 바람직하다.

또한, 상기 식에 있어서는, R¹⁷ 및 R¹⁹ 가 각각 독립적으로 직사슬형 또는 분기사슬형의 알킬렌기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬렌기) 로서 R¹⁹ 의 말단과 R¹⁷ 의 말단이 결합되어 있어도 된다.

이 경우, R¹⁷ 과 R¹⁹ 와, R¹⁹ 가 결합된 산소 원자와, 그 산소 원자 및 R¹⁷ 이 결합된 탄소 원자에 의해 고리형기가 형성되어 있다. 그 고리형기로는 4 ∼ 7 원자 고리가 바람직하고, 4 ∼ 6 원자 고리가 보다 바람직하다. 그 고리형기의 구체예로는, 테트라하이드로피라닐기, 테트라하이드로푸라닐기 등을 들 수 있다.

구성 단위 (a1) 로는, 하기 일반식 (a1-0-1) 로 나타내는 구성 단위 및 하기 일반식 (a1-0-2) 로 나타내는 구성 단위로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상을 사용하는 것이 바람직하다.

[화학식 6]

[식 중, R 은 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 할로겐화 알킬기를 나타내고, X¹ 은 산 해리성기를 나타낸다]

[화학식 7]

[식 중, R 은 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 할로겐화 알킬기를 나타내고, X² 는 산 해리성기를 나타내고, Y²² 는 2 가의 연결기를 나타낸다]

일반식 (a1-0-1) 에 있어서, R 의 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 할로겐화 알킬기는 상기 α 위치의 탄소 원자에 결합되어 있어도 되는 치환기의 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 할로겐화 알킬기와 동일하다.

X¹ 은 산 해리성기이면 특별히 한정되지는 않고, 예를 들어 상기 서술한 제 3 급 알킬에스테르형 산 해리성기, 아세탈형 산 해리성기 등을 들 수 있으며, 제 3 급 알킬에스테르형 산 해리성기가 바람직하다.

일반식 (a1-0-2) 에 있어서, R 은 상기와 동일하다.

X² 는 식 (a1-0-1) 중의 X¹ 과 동일하다.

Y²² 의 2 가의 연결기로는, 치환기를 가지고 있어도 되는 2 가의 탄화수소기, 헤테로 원자를 함유하는 2 가의 연결기 등을 바람직한 것으로서 들 수 있다.

그 탄화수소기가 「치환기를 갖는다」란, 그 탄화수소기에 있어서의 수소 원자의 일부 또는 전부가 수소 원자 이외의 기 또는 원자로 치환되어 있는 것을 의미한다.

그 탄화수소기는 지방족 탄화수소기이어도 되고, 방향족 탄화수소기이어도 된다. 지방족 탄화수소기는 방향족성을 갖지 않는 탄화수소기를 의미한다.

그 지방족 탄화수소기는 포화이어도 되고, 불포화이어도 되며, 통상적으로는 포화인 것이 바람직하다.

Y²² 의 탄화수소기에 있어서의, 상기 지방족 탄화수소기로서 보다 구체적으로는, 직사슬형 또는 분기사슬형의 지방족 탄화수소기, 구조 중에 고리를 함유하는 지방족 탄화수소기 등을 들 수 있다.

직사슬형 또는 분기사슬형의 지방족 탄화수소기는 탄소수가 1 ∼ 10 인 것이 바람직하고, 1 ∼ 8 이 보다 바람직하고, 1 ∼ 5 가 더욱 바람직하며, 1 ∼ 2 가 가장 바람직하다.

직사슬형의 지방족 탄화수소기로는, 직사슬형의 알킬렌기가 바람직하고, 구체적으로는, 메틸렌기 [-CH₂-], 에틸렌기 [-(CH₂)₂-], 트리메틸렌기 [-(CH₂)₃-], 테트라메틸렌기 [-(CH₂)₄-], 펜타메틸렌기 [-(CH₂)₅-] 등을 들 수 있다.

분기사슬형의 지방족 탄화수소기로는, 분기사슬형의 알킬렌기가 바람직하고, 구체적으로는, -CH(CH₃)-, -CH(CH₂CH₃)-, -C(CH₃)₂-, -C(CH₃)(CH₂CH₃)-, -C(CH₃)(CH₂CH₂CH₃)-, -C(CH₂CH₃)₂- 등의 알킬메틸렌기 ； -CH(CH₃)CH₂-, -CH(CH₃)CH(CH₃)-, -C(CH₃)₂CH₂-, -CH(CH₂CH₃)CH₂-, -C(CH₂CH₃)₂-CH₂- 등의 알킬에틸렌기 ； -CH(CH₃)CH₂CH₂-, -CH₂CH(CH₃)CH₂- 등의 알킬트리메틸렌기 ； -CH(CH₃)CH₂CH₂CH₂-, -CH₂CH(CH₃)CH₂CH₂- 등의 알킬테트라메틸렌기 등의 알킬알킬렌기 등을 들 수 있다. 알킬알킬렌기에 있어서의 알킬기로는, 탄소수 1 ∼ 5 의 직사슬형 알킬기가 바람직하다.

사슬형의 지방족 탄화수소기는 치환기를 가지고 있어도 되고, 가지고 있지 않아도 된다. 그 치환기로는, 불소 원자, 불소 원자로 치환된 탄소수 1 ∼ 5 의 불소화 알킬기, 산소 원자 (=O) 등을 들 수 있다.

구조 중에 고리를 함유하는 지방족 탄화수소기로는, 고리형의 지방족 탄화수소기 (지방족 탄화수소 고리로부터 수소 원자를 2 개 제거한 기), 그 고리형의 지방족 탄화수소기가 전술한 사슬형의 지방족 탄화수소기의 말단에 결합하거나 또는 사슬형의 지방족 탄화수소기의 도중에 개재하는 기 등을 들 수 있다.

고리형의 지방족 탄화수소기는 탄소수가 3 ∼ 20 인 것이 바람직하고, 3 ∼ 12 인 것이 보다 바람직하다.

고리형의 지방족 탄화수소기는 다고리형기이어도 되고, 단고리형기이어도 된다. 단고리형기로는, 탄소수 3 ∼ 6 의 모노시클로알칸으로부터 2 개의 수소 원자를 제거한 기가 바람직하고, 그 모노시클로알칸으로는 시클로펜탄, 시클로헥산 등을 예시할 수 있다.

다고리형기로는, 탄소수 7 ∼ 12 의 폴리시클로알칸으로부터 2 개의 수소 원자를 제거한 기가 바람직하고, 그 폴리시클로알칸으로서 구체적으로는, 아다만탄, 노르보르난, 이소보르난, 트리시클로데칸, 테트라시클로도데칸 등을 들 수 있다.

고리형의 지방족 탄화수소기는 치환기를 가지고 있어도 되고, 가지고 있지 않아도 된다. 치환기로는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기, 불소 원자, 불소 원자로 치환된 탄소수 1 ∼ 5 의 불소화 알킬기, 산소 원자 (=O) 등을 들 수 있다.

Y²² 의 탄화수소기에 있어서의 상기 방향족 탄화수소기로는, 예를 들어, 페닐기, 비페닐 (biphenyl) 기, 플루오레닐 (fluorenyl) 기, 나프틸기, 안트릴 (anthryl) 기, 페난트릴기 등의, 1 가의 방향족 탄화수소기의 방향족 탄화수소의 핵으로부터 수소 원자를 추가로 1 개 제거한 2 가의 방향족 탄화수소기 ; 당해 2 가의 방향족 탄화수소기의 고리를 구성하는 탄소 원자의 일부가 산소 원자, 황 원자, 질소 원자 등의 헤테로 원자로 치환된 방향족 탄화수소기 ; 벤질기, 페네틸기, 1-나프틸메틸기, 2-나프틸메틸기, 1-나프틸에틸기, 2-나프틸에틸기 등의 아릴알킬기 등이면서, 또한 그 방향족 탄화수소의 핵으로부터 수소 원자를 추가로 1 개 제거한 방향족 탄화수소기 등을 들 수 있다.

방향족 탄화수소기는 치환기를 가지고 있어도 되고, 가지고 있지 않아도 된다. 치환기로는, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기, 불소 원자, 불소 원자로 치환된 탄소수 1 ∼ 5 의 불소화 알킬기, 산소 원자 (=O) 등을 들 수 있다.

Y²² 가 헤테로 원자를 함유하는 2 가의 연결기인 경우, 헤테로 원자를 함유하는 2 가의 연결기로는, -O-, -C(=O)-O-, -C(=O)-, -O-C(=O)-O-, -C(=O)-NH-, -NH- (H 는 알킬기, 아실기 등의 치환기로 치환되어 있어도 된다), -S-, -S(=O)₂-, -S(=O)₂-O-, 「-A-O(산소 원자)-B- (단, A 및 B 는 각각 독립적으로 치환기를 가지고 있어도 되는 2 가의 탄화수소기이다)」, 또는, 치환기를 가지고 있어도 되는 2 가의 탄화수소기와 헤테로 원자를 함유하는 2 가의 연결기의 조합 등을 들 수 있다. 치환기를 가지고 있어도 되는 2 가의 탄화수소기로는, 상기 서술한 치환기를 가지고 있어도 되는 탄화수소기와 동일한 것을 들 수 있고, 직사슬형, 분기사슬형, 또는 구조 중에 고리를 함유하는 지방족 탄화수소기가 바람직하다.

Y²² 가 -NH- 인 경우에 있어서의 치환기 (알킬기, 아실기 등) 의 탄소수로는 1 ∼ 10 인 것이 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 8 인 것이 더욱 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 5 인 것이 특히 바람직하다.

Y²² 가 「-A-O-B-」인 경우, A 및 B 는 각각 독립적으로 치환기를 가지고 있어도 되는 2 가의 탄화수소기이다.

A 에 있어서의 탄화수소기는 지방족 탄화수소기이어도 되고, 방향족 탄화수소기이어도 된다. 지방족 탄화수소기는 방향족성을 갖지 않는 탄화수소기를 의미한다.

A 에 있어서의 지방족 탄화수소기는 포화이어도 되고, 불포화이어도 되며, 통상적으로는 포화인 것이 바람직하다.

A 에 있어서의 지방족 탄화수소기로서 보다 구체적으로는, 직사슬형 또는 분기사슬형의 지방족 탄화수소기, 구조 중에 고리를 함유하는 지방족 탄화수소기 등을 들 수 있다. 이들은 상기와 동일하다.

그 중에서도 A 로는, 직사슬형의 지방족 탄화수소기가 바람직하고, 직사슬형의 알킬렌기가 보다 바람직하며, 탄소수 2 ∼ 5 의 직사슬형 알킬렌기가 더욱 바람직하고, 에틸렌기가 가장 바람직하다.

B 에 있어서의 탄화수소기로는, 상기 A 에서 예시한 것과 동일한 2 가의 탄화수소기를 들 수 있다.

B 로는, 직사슬형 또는 분기사슬형의 지방족 탄화수소기가 바람직하고, 메틸렌기 또는 알킬메틸렌기가 특히 바람직하다.

알킬메틸렌기에 있어서의 알킬기는 탄소수 1 ∼ 5 의 직사슬형 알킬기가 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 3 의 직사슬형 알킬기가 바람직하며, 메틸기가 가장 바람직하다.

구성 단위 (a1) 로서 보다 구체적으로는, 하기 일반식 (a1-1) ∼ (a1-4) 로 나타내는 구성 단위를 들 수 있다.

[화학식 8]

[식 중, X' 는 제 3 급 알킬에스테르형 산 해리성기를 나타내고, Y²¹ 은 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기, 또는 지방족 고리형기를 나타내고 ; n 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타내고 ; Y²² 는 2 가의 연결기를 나타내고 ; R 은 상기와 동일하고, R^1', R^2' 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기를 나타낸다]

상기 식 중 X' 는 상기 X¹ 에 있어서 예시한 제 3 급 알킬에스테르형 산 해리성기와 동일한 것을 들 수 있다.

R^1', R^2', n, Y²¹ 로는 각각, 상기 서술한 「아세탈형 산 해리성기」의 설명에 있어서 예시한 일반식 (p1) 에 있어서의 R^1', R^2', n, Y²¹ 과 동일한 것을 들 수 있다.

Y²² 로는 상기 서술한 일반식 (a1-0-2) 에 있어서의 Y²² 와 동일한 것을 들 수 있다.

이하에, 상기 일반식 (a1-1) ∼ (a1-4) 로 나타내는 구성 단위의 구체예를 나타낸다.

이하의 각 식 중, R^α 는 수소 원자, 메틸기 또는 트리플루오로메틸기를 나타낸다.

[화학식 9]

[화학식 10]

[화학식 11]

[화학식 12]

[화학식 13]

[화학식 14]

[화학식 15]

[화학식 16]

구성 단위 (a1) 로는, 일반식 (a1-1), (a1-2) 또는 (a1-3) 으로 나타내는 구성 단위가 바람직하고, 구체적으로는 (a1-1-1) ∼ (a1-1-4), (a1-1-20) ∼ (a1-1-23), (a1-2-1) ∼ (a1-2-24) 및 (a1-3-25) ∼ (a1-3-28) 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 사용하는 것이 보다 바람직하다.

그리고 구성 단위 (a1) 로는, 특히 식 (a1-1-1) ∼ 식 (a1-1-3) 및 (a1-1-26) 의 구성 단위를 포괄하는 하기 일반식 (a1-1-01) 로 나타내는 것, 식 (a1-1-16) ∼ (a1-1-17), 식 (a1-1-20) ∼ (a1-1-23) 및 (a1-1-32) 의 구성 단위를 포괄하는 하기 일반식 (a1-1-02) 로 나타내는 것, 식 (a1-3-25) ∼ (a1-3-26) 의 구성 단위를 포괄하는 하기 일반식 (a1-3-01) 로 나타내는 것, 식 (a1-3-27) ∼ (a1-3-28) 의 구성 단위를 포괄하는 하기 일반식 (a1-3-02), 또는 식 (a1-3-29) ∼ (a1-3-30) 의 구성 단위를 포괄하는 하기 일반식 (a1-3-03) 으로 나타내는 것을 사용하는 것도 바람직하다.

[화학식 17]

[식 중, R 은 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 할로겐화 알킬기를 나타내고, R¹¹ 은 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기를 나타낸다. R¹² 는 탄소수 1 ∼ 7 의 알킬기를 나타낸다. h 는 1 ∼ 6 의 정수를 나타낸다]

일반식 (a1-1-01) 에 있어서, R 에 관해서는 상기와 동일하다. R¹¹ 의 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기는 R 에 있어서의 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기와 동일하고, 메틸기, 에틸기, 또는 이소프로필기가 바람직하다.

일반식 (a1-1-02) 에 있어서, R 에 관해서는 상기와 동일하다. R¹² 의 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기는 R 에 있어서의 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기와 동일하고, 메틸기, 에틸기, 또는 이소프로필기가 바람직하다. h 는 1 또는 2 가 바람직하고, 2 가 가장 바람직하다.

[화학식 18]

[식 중, R 은 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 할로겐화 알킬기를 나타내고 ; R¹⁴ 는 상기와 동일하고, R¹³ 은 수소 원자 또는 메틸기이고, a 는 1 ∼ 10 의 정수이다]

[화학식 19]

[식 중, R 은 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 할로겐화 알킬기를 나타내고 ; R¹⁴ 는 상기와 동일하고, R¹³ 은 수소 원자 또는 메틸기이고, a 는 1 ∼ 10 의 정수이고, n' 는 1 ∼ 6 의 정수이다]

[화학식 20]

[식 중, R 은 상기와 동일하고, Y^2' 및 Y^{2 "} 는 각각 독립적으로 2 가의 연결기이고, X' 는 산 해리성기이고, n 은 0 ∼ 3 의 정수이다]

상기 일반식 (a1-3-01) ∼ (a1-3-03) 에 있어서, R 에 관해서는 상기와 동일하다.

R¹³ 은 수소 원자가 바람직하다.

n' 는 1 또는 2 가 바람직하고, 2 가 가장 바람직하다.

a 는 1 ∼ 8 의 정수가 바람직하고, 2 ∼ 5 의 정수가 특히 바람직하며, 2 가 가장 바람직하다.

Y^2', Y^{2 "} 에 있어서의 2 가의 연결기로는, 상기 일반식 (a1-3) 에 있어서의 Y²² 와 동일한 것을 들 수 있다.

Y^2' 로는, 치환기를 가지고 있어도 되는 2 가의 탄화수소기가 바람직하고, 직사슬형의 지방족 탄화수소기가 보다 바람직하며, 직사슬형의 알킬렌기가 더욱 바람직하다. 그 중에서도, 탄소수 1 ∼ 5 의 직사슬형 알킬렌기가 바람직하고, 메틸렌기, 에틸렌기가 가장 바람직하다.

Y^2" 로는, 치환기를 가지고 있어도 되는 2 가의 탄화수소기가 바람직하고, 직사슬형의 지방족 탄화수소기가 보다 바람직하며, 직사슬형의 알킬렌기가 더욱 바람직하다. 그 중에서도, 탄소수 1 ∼ 5 의 직사슬형 알킬렌기가 바람직하고, 메틸렌기, 에틸렌기가 가장 바람직하다.

X' 에 있어서의 산 해리성기는 상기와 동일한 것을 들 수 있으며, 제 3 급 알킬에스테르형 산 해리성기인 것이 바람직하고, 상기 서술한 고리형 알킬기의 고리 골격 상에 제 3 급 탄소 원자를 갖는 기인 것이 보다 바람직하며, 그 중에서도 상기 일반식 (1-1) ∼ (1-9) 로 나타내는 기가 바람직하다.

n 은 0 ∼ 3 의 정수이고, n 은 0 ∼ 2 의 정수인 것이 바람직하고, 0 또는 1 이 보다 바람직하며, 1 이 가장 바람직하다.

또한, 구성 단위 (a1) 로는, 하기 일반식 (a1-5) 로 나타내는 구성 단위 (a1-5) 도 바람직하다.

[화학식 21]

[식 중, R 은 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기, 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 할로겐화 알킬기이고, R³ 은 단결합 또는 2 가의 연결기이고, Y⁰ 은 치환기를 가지고 있어도 되는 지방족 탄화수소기이고, OZ 는 산 분해성기이고, a 는 1 ∼ 3 의 정수이고, b 는 0 ∼ 2 의 정수이고, 또한 a+b = 1 ∼ 3 이고, d, e 는 각각 독립적으로 0 ∼ 3 의 정수이다]

식 (a1-5) 중, R 은 상기와 동일하다. R 로는, 수소 원자 또는 메틸기가 바람직하다.

식 (a1-5) 중, R³ 은 단결합 또는 2 가의 연결기이다. R³ 의 2 가의 연결기로는, 상기 식 (a1-0-2) 중의 Y²² 의 2 가의 연결기와 동일하다.

식 (a1-5) 중, Y⁰ 은 지방족 고리형기이다. 「지방족 고리형기」는 방향족성을 갖지 않는 단고리형기 또는 다고리형기인 것을 나타낸다.

구성 단위 (a1-5) 에 있어서의「지방족 고리형기」는 치환기를 가지고 있어도 되고, 가지고 있지 않아도 된다. 치환기로는, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기, 불소 원자, 불소 원자로 치환된 탄소수 1 ∼ 5 의 불소화 알킬기, 산소 원자 (=O) 등을 들 수 있다.

「지방족 고리형기」의 치환기를 제외한 기본 고리 (지방족 고리) 의 구조는 탄소 및 수소로 이루어지는 고리 (탄화수소 고리) 인 것에 한정되지는 않지만, 그 고리 (지방족 고리) 의 구조 중에 산소 원자를 함유하고 있어도 된다. 또한, 「탄화수소 고리」는 포화, 불포화 중 어느 것이어도 되지만, 통상적으로는 포화인 것이 바람직하다.

지방족 고리형기는 다고리형기, 단고리형기 중 어느 것이어도 된다. 지방족 고리형기로는, 예를 들어, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기, 불소 원자 또는 불소화 알킬기로 치환되어 있어도 되고, 되어 있지 않아도 되는 모노시클로알칸 ; 비시클로알칸, 트리시클로알칸, 테트라시클로알칸 등의 폴리시클로알칸으로부터 2 개 이상의 수소 원자를 제거한 기 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 시클로펜탄, 시클로헥산 등의 모노시클로알칸이나, 아다만탄, 노르보르난, 이소보르난, 트리시클로데칸, 테트라시클로도데칸 등의 폴리시클로알칸으로부터 2 개 이상의 수소 원자를 제거한 기 등을 들 수 있다.

또한, 당해 지방족 고리형기로는, 예를 들어, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기, 불소 원자 또는 불소화 알킬기로 치환되어 있어도 되고, 되어 있지 않아도 되는 테트라하이드로푸란, 테트라하이드로피란으로부터 2 개 이상의 수소 원자를 제거한 기 등도 들 수 있다.

구성 단위 (a1-5) 에 있어서의 지방족 고리형기는 다고리형기인 것이 바람직하고, 그 중에서도, 아다만탄으로부터 2 개 이상의 수소 원자를 제거한 기가 바람직하다.

상기 일반식 (a1-5) 중, OZ 는 산 분해성기이다.

OZ 의 산 분해성기로는, 분해되어 수산기 (-OH) 가 되는 산 분해성기가 바람직하고, 당해 분해성기로는 (1) 수산기를 Z 의 아세탈형 산 해리성기로 보호하여 이루어지는 기, (2) Z 가 그 구조 내에 제 3 급 알킬에스테르형 산 해리성기를 갖고, 산 해리 후 추가로 탈탄산 반응에 의해 분해되는 기 등을 들 수 있다.

(1) 「수산기를 Z 의 아세탈형 산 해리성기로 보호하여 이루어지는 기」에 있어서의 Z 의 아세탈형 산 해리성기로는, 상기와 동일하다. (1) 의 Z 로는, 1-n-부톡시에틸기 (-CH(CH₃)-O-C₄H₉), n-부톡시메틸기 (-CH₂-O-C₄H₉) 인 것이 특히 바람직하다.

여기서 OZ 의 산소 원자는, 아세탈형 산 해리성기에 의해 보호된 수산기 유래의 산소 원자로, 산이 작용함으로써 그 산소 원자와 아세탈형 산 해리성기와의 사이에서 결합이 절단되어, 극성기인 수산기 (-OH) 가 구성 단위의 말단에 생긴다.

(2) 「Z 가 그 구조 내에 제 3 급 알킬에스테르형 산 해리성기를 갖고, 산 해리 후 추가로 탈탄산 반응에 의해 분해되는 기」에 있어서, 제 3 급 알킬에스테르형 산 해리성기는 전술한 바와 같고, 제 3 급 알킬에스테르형 산 해리성기가 탈리되고, 다시 이산화탄소를 발생하여, 극성기인 수산기 (-OH) 가 구성 단위의 말단에 생긴다.

OZ 의 Z 에 있어서의 제 3 급 알킬에스테르형 산 해리성기에서의 알킬기는 고리형 구조를 갖지 않은 것 (사슬형) 이어도 되고, 고리형 구조를 갖는 것이어도 된다.

사슬형의 경우, OZ 에 있어서의 Z 로는, 예를 들어 하기 일반식 (Ⅱ) 로 나타내는 제 3 급 알킬옥시카르보닐기를 들 수 있다.

식 (Ⅱ) 중, R²¹ ∼ R²³ 은 각각 독립적으로 직사슬형 또는 분기사슬형의 알킬기이다. 그 알킬기의 탄소수는 1 ∼ 5 가 바람직하고, 1 ∼ 3 이 보다 바람직하다.

또한, 일반식 (Ⅱ) 중의 -C(R²¹)(R²²)(R²³) 으로 나타내는 기의 합계의 탄소수는, 4 ∼ 7 인 것이 바람직하고, 4 ∼ 6 인 것이 보다 바람직하고, 4 ∼ 5 인 것이 가장 바람직하다.

일반식 (Ⅱ) 중의 -C(R²¹)(R²²)(R²³) 으로 나타내는 기로는, tert-부틸기, tert-펜틸기 등을 바람직하게 들 수 있고, tert-부틸기가 보다 바람직하다. 요컨대, 이 경우의 Z 로는, tert-부틸옥시카르보닐기 (t-boc), tert-펜틸옥시카르보닐기가 바람직하다.

[화학식 22]

또한, OZ 의 산 분해성기로서, (3) 분해되어 수산기 (-OH) 를 생성하지 않은 (예를 들어, 카르복실기를 생성한다) 경우, OZ 에 있어서의 Z 로는, 예를 들어 하기 일반식 (Ⅲ) 으로 나타내는 제 3 급 알킬옥시카르보닐알킬기도 바람직하다.

식 (Ⅲ) 중의 R²¹ ∼ R²³ 은 상기 식 (Ⅱ) 중의 R²¹ ∼ R²³ 과 동일하다.

f 는 1 ∼ 3 의 정수이고, 1 또는 2 가 바람직하다.

사슬형의 제 3 급 알킬옥시카르보닐알킬기로는, tert-부틸옥시카르보닐메틸기, tert-부틸옥시카르보닐에틸기가 바람직하다.

이러한 가운데, 고리형 구조를 갖지 않은 제 3 급 알킬기 함유기로는, 제 3 급 알킬옥시카르보닐기 또는 제 3 급 알킬옥시카르보닐알킬기가 바람직하고, 제 3 급 알킬옥시카르보닐기가 보다 바람직하며, tert-부틸옥시카르보닐기 (t-boc) 가 가장 바람직하다.

[화학식 23]

Z 가 고리형 구조를 갖는 제 3 급 알킬에스테르형 산 해리성기를 그 구조 내에 갖는 기인 경우, OZ 에 있어서의 Z 로는 , -C(=O)-O-, 또는 -(CH₂)_f-C(=O)-O- (f 는 식 (Ⅲ) 중의 f 와 동일하다) 의 말단의 산소 원자에, 상기 식 (1-1) ∼ (1-9), (2-1) ∼ (2-6) 으로 나타내는 기가 결합된 기를 들 수 있다.

상기 중에서도, OZ 로는, 분해되어 수산기 (-OH) 를 생성하는 (1) (2) 의 경우가 바람직하고, Z 가 상기 일반식 (Ⅱ) 로 나타내는 기인 것이 더욱 바람직하며, Z 가 tert-부틸옥시카르보닐기 (-boc), 1,1-디메틸프로폭시카르보닐기가 가장 바람직하다.

상기 일반식 (a1-5) 중, a 는 1 ∼ 3 의 정수이고, b 는 0 ∼ 2 의 정수이고, 또한, a+b = 1 ∼ 3 이다.

a 는 1 또는 2 인 것이 바람직하고, 1 인 것이 보다 바람직하다.

b 는 0 인 것이 바람직하다.

a+b 는 1 또는 2 인 것이 바람직하고, 1 인 것이 보다 바람직하다.

d 는 0 ∼ 3 의 정수이고, 0 또는 1 인 것이 바람직하며, 0 인 것이 보다 바람직하다.

e 는 0 ∼ 3 의 정수이고, 0 또는 1 인 것이 바람직하며, 0 인 것이 보다 바람직하다.

또, b 가 1 이상인 경우, 구성 단위 (a1-5) 는 후술하는 구성 단위 (a3) 의 정의에도 포함되지만, 식 (a1-5) 로 나타내는 구성 단위는 구성 단위 (a1-5) 에 해당하고, 구성 단위 (a3) 에는 해당하지 않는 것으로 한다.

구성 단위 (a1-5) 로는, 특히, 하기 일반식 (a11-1-1), (a11-1-2) 또는 (a11-2) 로 나타내는 구성 단위가 바람직하고, 식 (a11-1-1) 로 나타내는 구성 단위가 보다 바람직하다.

[화학식 24]

[식 중, R, Z, b, c, d, e 는 각각 상기와 동일하다]

[화학식 25]

[식 중, R, Z, b, c, d, e 는 각각 상기와 동일하다. 식 중의 복수의 e 및 Z 는 각각 서로 상이해도 된다]

[화학식 26]

[식 중, R, Z, a, b, c, d, e 는 각각 상기와 동일하고, c" 는 1 ∼ 3 의 정수이다]

상기 식 (a11-2) 중, c" 는 1 ∼ 3 의 정수이고, 1 또는 2 인 것이 바람직하며, 1 인 것이 보다 바람직하다.

상기 식 (a11-2) 에 있어서의 c 가 0 인 경우, 아크릴산에스테르의 카르보닐옥시기 (-C(=O)-O-) 의 말단의 산소 원자는, 고리형기 중의 산소 원자에 결합하는 탄소 원자에는 결합되어 있지 않은 것이 바람직하다. 즉, c 가 0 인 경우, 당해 말단의 산소 원자와 당해 고리형기 중의 산소 원자 사이에는 탄소 원자가 2 개 이상 존재하는 (이 탄소 원자의 수가 1 인 (즉 아세탈 결합이 되는) 경우를 제외한다) 것이 바람직하다.

구성 단위 (a1-5) 를 유도하는 모노머는, 예를 들어 하기 일반식 (a11-0) 으로 나타내는 화합물 (1 ∼ 3 개의 알코올성 수산기를 갖는 지방족 고리형기를 함유하는 아크릴산에스테르) 의 수산기의 일부 또는 전부를, 공지된 수법을 사용하여, 알콕시알킬기나 상기 Z 로 보호함으로써 합성할 수 있다.

[화학식 27]

[식 중, R, Y⁰, a, b, c, d, e 는 각각 상기와 동일하다]

(A1) 성분 중, 구성 단위 (a1) 의 비율은, (A1) 성분을 구성하는 전체 구성 단위에 대하여, 5 ∼ 90 몰％ 가 바람직하고, 10 ∼ 85 몰％ 가 보다 바람직하며, 15 ∼ 80 몰％ 가 더욱 바람직하다. 하한치 이상으로 함으로써, 레지스트 조성물로 했을 때에 용이하게 패턴을 얻을 수 있고, 상한치 이하로 함으로써 다른 구성 단위와의 균형을 잡을 수 있다.

(구성 단위 (a2))

구성 단위 (a2) 는 α 위치의 탄소 원자에 결합한 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 되는 아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위로서, -SO₂- 함유 고리형기를 함유하는 구성 단위 (이하, 구성 단위 (a2^S) 라고 한다), 및, α 위치의 탄소 원자에 결합한 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 되는 아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위로서, 락톤 함유 고리형기를 함유하는 구성 단위 (이하, 구성 단위 (a2^L) 이라고 한다) 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 구성 단위이다.

구성 단위 (a2) 는 -SO₂- 함유 고리형기 또는 락톤 고리형기를 함유함으로써, 당해 (A1) 성분을 함유하는 레지스트 조성물을 사용하여 형성되는 레지스트막의 기판에 대한 밀착성을 높이거나, 물을 함유하는 현상액 (특히 알칼리 현상 프로세스의 경우) 과의 친화성을 높이거나 함으로써, 리소그래피 특성의 향상에 기여한다.

·구성 단위 (a2^S) :

구성 단위 (a2^S) 는 -SO₂- 함유 고리형기를 함유하고, α 위치의 탄소 원자에 결합한 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 되는 아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위이다.

여기서, -SO₂- 함유 고리형기란, 그 고리 골격 중에 -SO₂- 를 함유하는 고리를 함유하는 고리형기를 나타내고, 구체적으로는, -SO₂- 에 있어서의 황 원자 (S) 가 고리형기의 고리 골격의 일부를 형성하는 고리형기이다. 그 고리 골격 중에 -SO₂- 를 함유하는 고리를 첫 번째 고리로서 세어, 그 고리만인 경우에는 단고리형기, 추가로 다른 고리 구조를 갖는 경우에는 그 구조에 상관없이 다고리형기라고 칭한다. -SO₂- 함유 고리형기는 단고리형이어도 되고, 다고리형이어도 된다.

-SO₂- 함유 고리형기는 특히, 그 고리 골격 중에 -O-SO₂- 를 함유하는 고리형기, 즉 -O-SO₂- 중의 -O-S- 가 고리 골격의 일부를 형성하는 술톤 (sultone) 고리를 함유하는 고리형기인 것이 바람직하다.

-SO₂- 함유 고리형기는 탄소수가 3 ∼ 30 인 것이 바람직하고, 4 ∼ 20 인 것이 바람직하고, 4 ∼ 15 인 것이 보다 바람직하며, 4 ∼ 12 인 것이 특히 바람직하다. 단, 그 탄소수는 고리 골격을 구성하는 탄소 원자의 수이고, 치환기에 있어서의 탄소수를 포함하지 않는 것으로 한다.

-SO₂- 함유 고리형기는 -SO₂- 함유 지방족 고리형기이어도 되고, -SO₂- 함유 방향족 고리형기이어도 된다. 바람직하게는 -SO₂- 함유 지방족 고리형기이다.

-SO₂- 함유 지방족 고리형기로는, 그 고리 골격을 구성하는 탄소 원자의 일부가 -SO₂- 또는 -O-SO₂- 로 치환된 지방족 탄화수소 고리로부터 수소 원자를 적어도 1 개 제거한 기를 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 그 고리 골격을 구성하는 -CH₂- 가 -SO₂- 로 치환된 지방족 탄화수소 고리로부터 수소 원자를 적어도 1 개 제거한 기, 그 고리를 구성하는 -CH₂-CH₂- 가 -O-SO₂- 로 치환된 지방족 탄화수소 고리로부터 수소 원자를 적어도 1 개 제거한 기 등을 들 수 있다.

그 지환식 탄화수소기는 탄소수가 3 ∼ 20 인 것이 바람직하고, 3 ∼ 12 인 것이 보다 바람직하다.

그 지환식 탄화수소기는 다고리형이어도 되고, 단고리형이어도 된다. 단고리형의 지환식 탄화수소기로는, 탄소수 3 ∼ 6 의 모노시클로알칸으로부터 2 개의 수소 원자를 제거한 기가 바람직하고, 그 모노시클로알칸으로는 시클로펜탄, 시클로헥산 등을 예시할 수 있다. 다고리형의 지환식 탄화수소기로는, 탄소수 7 ∼ 12 의 폴리시클로알칸으로부터 2 개의 수소 원자를 제거한 기가 바람직하고, 그 폴리시클로알칸으로서 구체적으로는, 아다만탄, 노르보르난, 이소보르난, 트리시클로데칸, 테트라시클로도데칸 등을 들 수 있다.

-SO₂- 함유 고리형기는 치환기를 가지고 있어도 된다. 그 치환기로는, 예를 들어 알킬기, 알콕시기, 할로겐 원자, 할로겐화 알킬기, 수산기, 산소 원자 (=O), -COOR", -OC(=O)R", 하이드록시알킬기, 시아노기 등을 들 수 있다.

그 치환기로서의 알킬기로는, 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기가 바람직하다. 그 알킬기는 직사슬형 또는 분기사슬형인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, 헥실기 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 메틸기 또는 에틸기가 바람직하고, 메틸기가 특히 바람직하다.

그 치환기로서의 알콕시기로는, 탄소수 1 ∼ 6 의 알콕시기가 바람직하다. 그 알콕시기는 직사슬형 또는 분기사슬형인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 상기 치환기로서의 알킬기로서 예시한 알킬기에 산소 원자 (-O-) 가 결합된 기를 들 수 있다.

그 치환기로서의 할로겐 원자로는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있고, 불소 원자가 바람직하다.

그 치환기의 할로겐화 알킬기로는, 상기 알킬기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 상기 할로겐 원자로 치환된 기를 들 수 있다.

그 치환기로서의 할로겐화 알킬기로는, 상기 치환기로서의 알킬기로서 예시한 알킬기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 상기 할로겐 원자로 치환된 기를 들 수 있다. 그 할로겐화 알킬기로는 불소화 알킬기가 바람직하고, 특히 퍼플루오로알킬기가 바람직하다.

상기 -COOR", -OC(=O)R" 에 있어서의 R" 는 모두 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 15 의 직사슬형, 분기사슬형 또는 고리형의 알킬기이다.

R" 가 직사슬형 또는 분기사슬형의 알킬기인 경우에는, 탄소수 1 ∼ 10 인 것이 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 5 인 것이 더욱 바람직하며, 메틸기 또는 에틸기인 것이 특히 바람직하다.

R" 가 고리형의 알킬기인 경우에는, 탄소수 3 ∼ 15 인 것이 바람직하고, 탄소수 4 ∼ 12 인 것이 더욱 바람직하고, 탄소수 5 ∼ 10 이 가장 바람직하다. 구체적으로는, 불소 원자 또는 불소화 알킬기로 치환되어 있어도 되고, 되어 있지 않아도 되는 모노시클로알칸이나, 비시클로알칸, 트리시클로알칸, 테트라시클로알칸 등의 폴리시클로알칸으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제거한 기 등을 예시할 수 있다. 보다 구체적으로는, 시클로펜탄, 시클로헥산 등의 모노시클로알칸이나, 아다만탄, 노르보르난, 이소보르난, 트리시클로데칸, 테트라시클로도데칸 등의 폴리시클로알칸으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제거한 기 등을 들 수 있다.

그 치환기로서의 하이드록시알킬기로는 탄소수가 1 ∼ 6 인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 상기 치환기로서의 알킬기로서 예시한 알킬기의 수소 원자의 적어도 1 개가 수산기로 치환된 기를 들 수 있다.

-SO₂- 함유 고리형기로서 보다 구체적으로는, 하기 일반식 (3-1) ∼ (3-4) 로 나타내는 기를 들 수 있다.

[화학식 28]

[식 중, A' 는 산소 원자 또는 황 원자를 함유하고 있어도 되는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬렌기, 산소 원자 또는 황 원자이고, z 는 0 ∼ 2 의 정수이고, R²⁷ 은 알킬기, 알콕시기, 할로겐화 알킬기, 수산기, -COOR", -OC(=O)R", 하이드록시알킬기 또는 시아노기이고, R" 는 수소 원자 또는 알킬기이다]

상기 일반식 (3-1) ∼ (3-4) 중, A' 는 산소 원자 (-O-) 또는 황 원자 (-S-) 를 함유하고 있어도 되는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬렌기, 산소 원자 또는 황 원자이다.

A' 에 있어서의 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬렌기로는, 직사슬형 또는 분기사슬형의 알킬렌기가 바람직하고, 메틸렌기, 에틸렌기, n-프로필렌기, 이소프로필렌기 등을 들 수 있다.

그 알킬렌기가 산소 원자 또는 황 원자를 함유하는 경우, 그 구체예로는, 상기 알킬렌기의 말단 또는 탄소 원자 사이에 -O- 또는 -S- 가 개재되는 기를 들 수 있으며, 예를 들어 -O-CH₂-, -CH₂-O-CH₂-, -S-CH₂-, -CH₂-S-CH₂- 등을 들 수 있다.

A' 로는, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬렌기 또는 -O- 가 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬렌기가 보다 바람직하며, 메틸렌기가 가장 바람직하다.

z 는 0 ∼ 2 중 어느 것이어도 되고, 0 이 가장 바람직하다.

z 가 2 인 경우, 복수의 R²⁷ 은 각각 동일해도 되고, 상이해도 된다.

R²⁷ 에 있어서의 알킬기, 알콕시기, 할로겐화 알킬기, -COOR", -OC(=O)R", 하이드록시알킬기로는 각각, 상기에서 -SO₂- 함유 고리형기가 가지고 있어도 되는 치환기로서 예시한 알킬기, 알콕시기, 할로겐화 알킬기, -COOR", -OC(=O)R", 하이드록시알킬기와 동일한 것을 들 수 있다.

이하에, 상기 일반식 (3-1) ∼ (3-4) 로 나타내는 구체적인 고리형기를 예시한다. 또, 식 중의 「Ac」는 아세틸기를 나타낸다.

[화학식 29]

[화학식 30]

[화학식 31]

[화학식 32]

[화학식 33]

-SO₂- 함유 고리형기로는, 상기 중에서도 상기 일반식 (3-1) 로 나타내는 기가 바람직하고, 상기 화학식 (3-1-1), (3-1-18), (3-3-1) 및 (3-4-1) 중 어느 것으로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 사용하는 것이 보다 바람직하며, 상기 화학식 (3-1-1) 로 나타내는 기가 가장 바람직하다.

구성 단위 (a2^S) 의 예로서 보다 구체적으로는, 하기 일반식 (a2-0) 으로 나타내는 구성 단위를 들 수 있다.

[화학식 34]

[식 중, R 은 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 할로겐화 알킬기이고, R²⁸ 은 -SO₂- 함유 고리형기이고, R²⁹ 는 단결합 또는 2 가의 연결기이다]

식 (a2-0) 중, R 은 상기와 동일하다.

R²⁸ 은 상기에서 예시한 -SO₂- 함유 고리형기와 동일하다.

R²⁹ 는 단결합, 2 가의 연결기 중 어느 것이어도 되지만, 2 가의 연결기인 것이 바람직하다.

R²⁹ 에 있어서의 2 가의 연결기로는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 상기 식 (a1-0-2) 중의 Y²⁹ 의 2 가의 연결기와 동일한 것을 들 수 있다. 그들 중에서도, 알킬렌기, 또는 에스테르 결합 (-C(=O)-O-) 을 포함하는 것이 바람직하다.

그 알킬렌기는 직사슬형 또는 분기사슬형의 알킬렌기가 바람직하다. 구체적으로는, 상기 Y²² 에 있어서의 지방족 탄화수소기로서 예시한 직사슬형 알킬렌기, 분기사슬형 알킬렌기와 동일한 것을 들 수 있다.

에스테르 결합을 포함하는 2 가의 연결기로는 특히, 일반식 : -R³⁰-C(=O)-O- [식 중, R³⁰ 은 2 가의 연결기이다] 로 나타내는 기가 바람직하다. 즉, 구성 단위 (a2^S) 는 하기 일반식 (a2-0-1) 로 나타내는 구성 단위인 것이 바람직하다.

[화학식 35]

[식 중, R 및 R²⁸ 은 각각 상기와 동일하고, R³⁰ 은 2 가의 연결기이다]

R³⁰ 으로는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 상기 식 (a1-0-2) 중의 Y²² 의 2 가의 연결기와 동일한 것을 들 수 있다.

R³⁰ 의 2 가의 연결기로는, 직사슬형 또는 분기사슬형의 알킬렌기, 2 가의 지환식 탄화수소기, 또는 헤테로 원자를 함유하는 2 가의 연결기가 바람직하다.

그 직사슬형 또는 분기사슬형의 알킬렌기, 2 가의 지환식 탄화수소기, 헤테로 원자를 함유하는 2 가의 연결기로는, 상기 Y²² 의 직사슬형 또는 분기사슬형의 알킬렌기, 고리형의 지방족 탄화수소기, 헤테로 원자를 함유하는 2 가의 연결기와 동일한 것을 들 수 있다.

상기 중에서도, 직사슬형 혹은 분기사슬형의 알킬렌기, 또는 헤테로 원자로서 산소 원자를 함유하는 2 가의 연결기가 바람직하다.

직사슬형의 알킬렌기로는 메틸렌기 또는 에틸렌기가 바람직하고, 메틸렌기가 특히 바람직하다.

분기사슬형의 알킬렌기로는, 알킬메틸렌기 또는 알킬에틸렌기가 바람직하고, -CH(CH₃)-, -C(CH₃)₂- 또는 -C(CH₃)₂CH₂- 가 특히 바람직하다.

산소 원자를 함유하는 2 가의 연결기로는, 에테르 결합 또는 에스테르 결합을 포함하는 2 가의 연결기가 바람직하고, 상기 식 -A-O-B-, -[A-C(=O)-O]_m-B- 또는 -A-O-C(=O)-B- 로 나타내는 기가 보다 바람직하다.

그 중에서도, 식 -A-O-C(=O)-B- 로 나타내는 기가 바람직하고, -(CH₂)_c1-C(=O)-O-(CH₂)_d1- 로 나타내는 기가 특히 바람직하다. c1 은 1 ∼ 5 의 정수이고, 1 또는 2 가 바람직하다. d1 은 1 ∼ 5 의 정수이고, 1 또는 2 가 바람직하다.

구성 단위 (a2^S) 로는 특히, 하기 일반식 (a0-1-11) 또는 (a0-1-12) 로 나타내는 구성 단위가 바람직하고, 식 (a0-1-12) 로 나타내는 구성 단위가 보다 바람직하다.

[화학식 36]

[식 중, R, A', R²⁷, z 및 R³⁰ 은 각각 상기와 동일하다]

식 (a0-1-11) 중, A' 는 메틸렌기, 산소 원자 (-O-) 또는 황 원자 (-S-) 인 것이 바람직하다.

R³⁰ 으로는, 직사슬형 또는 분기사슬형의 알킬렌기, 또는 산소 원자를 함유하는 2 가의 연결기가 바람직하다. R³⁰ 에 있어서의 직사슬형 또는 분기사슬형의 알킬렌기, 산소 원자를 함유하는 2 가의 연결기로는 각각, 상기에서 예시한 직사슬형 또는 분기사슬형의 알킬렌기, 산소 원자를 함유하는 2 가의 연결기와 동일한 것을 들 수 있다.

식 (a0-1-12) 로 나타내는 구성 단위로는 특히, 하기 일반식 (a0-1-12a) 또는 (a0-1-12b) 로 나타내는 구성 단위가 바람직하다.

[화학식 37]

[식 중, R 및 A' 는 각각 상기와 동일하고, c' ∼ e' 는 각각 독립적으로 1 ∼ 3 의 정수이다]

·구성 단위 (a2^L) :

구성 단위 (a2^L) 은 α 위치의 탄소 원자에 결합한 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 되는 아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위로서, 락톤 함유 고리형기를 함유하는 구성 단위이다.

여기서, 락톤 함유 고리형기란, 그 고리 골격 중에 -O-C(O)- 를 함유하는 고리 (락톤 고리) 를 함유하는 고리형기를 나타낸다. 락톤 고리를 첫 번째 고리로서 세어, 락톤 고리만인 경우에는 단고리형기, 추가로 다른 고리 구조를 갖는 경우에는 그 구조에 상관없이 다고리형기로 칭한다. 락톤 함유 고리형기는 단고리형기이어도 되고, 다고리형기이어도 된다.

구성 단위 (a2^L) 에 있어서의 락톤 고리형기로는 특별히 한정되지 않고 임의의 것을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 락톤 함유 단고리형기로는, 4 ∼ 6 원자 고리 락톤에서 수소 원자를 1 개 제거한 기, 예를 들어 β-프로피오노락톤에서 수소 원자를 1 개 제거한 기, γ-부티로락톤에서 수소 원자 1 개를 제거한 기, δ-발레로락톤에서 수소 원자를 1 개 제거한 기 등을 들 수 있다. 또한, 락톤 함유 다고리형기로는, 락톤 고리를 갖는 비시클로알칸, 트리시클로알칸, 테트라시클로알칸에서 수소 원자 1 개를 제거한 기를 들 수 있다.

구성 단위 (a2^L) 의 예로는, 예를 들어 상기 일반식 (a2-0) 중의 R²⁸ 을 락톤 함유 고리형기로 치환한 것을 들 수 있고, 보다 구체적으로는, 하기 일반식 (a2-1) ∼ (a2-5) 로 나타내는 구성 단위를 들 수 있다.

[화학식 38]

[식 중, R 은 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 할로겐화 알킬기이고 ; R' 는 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기, 탄소수 1 ∼ 5 의 알콕시기 또는 -COOR" 이고, R" 는 수소 원자 또는 알킬기이고 ; R²⁹ 는 단결합 또는 2 가의 연결기이고, s" 는 0 ∼ 2 의 정수이고 ; A" 는 산소 원자 또는 황 원자를 함유하고 있어도 되는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬렌기, 산소 원자 또는 황 원자이고 ; m 은 0 또는 1 이다]

일반식 (a2-1) ∼ (a2-5) 에 있어서의 R 은 상기와 동일하다.

R' 의 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기로는, 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-부틸기, tert-부틸기를 들 수 있다.

R' 의 탄소수 1 ∼ 5 의 알콕시기로는, 예를 들어 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, iso-프로폭시기, n-부톡시기, tert-부톡시기를 들 수 있다.

R' 는 공업상 입수가 용이하다는 점 등을 고려하면, 수소 원자가 바람직하다.

R" 에 있어서의 알킬기는 직사슬형, 분기사슬형, 고리형 중 어느 것이어도 된다.

R" 가 직사슬형 또는 분기사슬형의 알킬기인 경우에는, 탄소수 1 ∼ 10 인 것이 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 5 인 것이 더욱 바람직하다.

R" 가 고리형의 알킬기인 경우에는, 탄소수 3 ∼ 15 인 것이 바람직하고, 탄소수 4 ∼ 12 인 것이 더욱 바람직하며, 탄소수 5 ∼ 10 이 가장 바람직하다. 구체적으로는, 불소 원자 또는 불소화 알킬기로 치환되어 있어도 되고, 되어 있지 않아도 되는 모노시클로알칸, 비시클로알칸, 트리시클로알칸, 테트라시클로알칸 등의 폴리시클로알칸으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제거한 기 등을 예시할 수 있다. 구체적으로는, 시클로펜탄, 시클로헥산 등의 모노시클로알칸이나, 아다만탄, 노르보르난, 이소보르난, 트리시클로데칸, 테트라시클로도데칸 등의 폴리시클로알칸으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제거한 기 등을 들 수 있다.

A" 로는, 상기 일반식 (3-1) 중의 A' 와 동일한 것을 들 수 있다. A" 는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬렌기, 산소 원자 (-O-) 또는 황 원자 (-S-) 인 것이 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬렌기 또는 -O- 가 보다 바람직하다. 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬렌기로는 메틸렌기 또는 디메틸메틸렌기가 보다 바람직하고, 메틸렌기가 가장 바람직하다.

R²⁹ 는 상기 일반식 (a2-0) 중의 R²⁹ 와 동일하다.

식 (a2-1) 중, s" 는 1 ∼ 2 인 것이 바람직하다.

이하에, 상기 일반식 (a2-1) ∼ (a2-5) 로 나타내는 구성 단위의 구체예를 예시한다. 이하의 각 식 중, R^α 는 수소 원자, 메틸기 또는 트리플루오로메틸기를 나타낸다.

[화학식 39]

[화학식 40]

[화학식 41]

[화학식 42]

[화학식 43]

구성 단위 (a2^L) 로는, 상기 일반식 (a2-1) ∼ (a2-5) 로 나타내는 구성 단위로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종이 바람직하고, 일반식 (a2-1) ∼ (a2-3) 으로 나타내는 구성 단위로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종이 보다 바람직하며, 상기 일반식 (a2-1) 또는 (a2-3) 으로 나타내는 구성 단위로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종이 특히 바람직하다.

그 중에서도, 상기 식 (a2-1-1), (a2-1-2), (a2-2-1), (a2-2-7), (a2-2-12), (a2-2-14), (a2-3-1), (a2-3-5) 로 나타내는 구성 단위로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종이 바람직하다.

(A1) 성분에 있어서, 구성 단위 (a2) 로는, 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 예를 들어 구성 단위 (a2) 로서, 구성 단위 (a2^S) 만을 사용해도 되고, 구성 단위 (a2^L) 만을 사용해도 되며, 그들을 병용해도 된다. 또, 구성 단위 (a2^S) 또는 구성 단위 (a2^L) 로서, 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.

(A1) 성분이 구성 단위 (a2) 를 함유하는 경우, (A1) 성분 중의 구성 단위 (a2) 의 비율은, 당해 (A1) 성분을 구성하는 전체 구성 단위의 합계에 대하여, 1 ∼ 80 몰％ 인 것이 바람직하고, 10 ∼ 75 몰％ 인 것이 보다 바람직하고, 10 ∼ 70 몰％ 인 것이 더욱 바람직하며, 15 ∼ 60 몰％ 가 특히 바람직하다. 하한치 이상으로 함으로써 구성 단위 (a2) 를 함유시키는 것에 의한 효과가 충분히 얻어지고, 상한치 이하로 함으로써 다른 구성 단위와의 균형을 잡을 수 있어, DOF, CDU 등의 각종 리소그래피 특성 및 패턴 형상이 양호해진다.

(구성 단위 (a3))

구성 단위 (a3) 은 α 위치의 탄소 원자에 결합한 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 되는 아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위로서, 극성기 함유 지방족 탄화수소기를 함유하는 구성 단위이다.

(A1) 성분이 구성 단위 (a3) 을 가짐으로써, (A) 성분의 친수성이 높아져, 해상성의 향상에 기여한다.

극성기로는, 수산기, 시아노기, 카르복실기, 알킬기의 수소 원자의 일부가 불소 원자로 치환된 하이드록시알킬기 등을 들 수 있고, 특히 수산기가 바람직하다.

지방족 탄화수소기로는, 탄소수 1 ∼ 10 의 직사슬형 또는 분기사슬형의 탄화수소기 (바람직하게는 알킬렌기) 나, 다고리형의 지방족 탄화수소기 (다고리형기) 를 들 수 있다.

그 다고리형기로는, 예를 들어 ArF 엑시머 레이저용 레지스트 조성물용의 수지에 있어서, 다수 제안되어 있는 것 중에서 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 그 다고리형기의 탄소수는 7 ∼ 30 인 것이 바람직하다.

그 중에서도, 수산기, 시아노기, 카르복실기, 또는 알킬기의 수소 원자의 일부가 불소 원자로 치환된 하이드록시알킬기를 함유하는 지방족 다고리형기를 함유하는 아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위가 보다 바람직하다. 그 다고리형기로는, 비시클로알칸, 트리시클로알칸, 테트라시클로알칸 등으로부터 2 개 이상의 수소 원자를 제거한 기 등을 예시할 수 있다. 구체적으로는, 아다만탄, 노르보르난, 이소보르난, 트리시클로데칸, 테트라시클로도데칸 등의 폴리시클로알칸으로부터 2 개 이상의 수소 원자를 제거한 기 등을 들 수 있다. 이들 다고리형기 중에서도, 아다만탄으로부터 2 개 이상의 수소 원자를 제거한 기, 노르보르난으로부터 2 개 이상의 수소 원자를 제거한 기, 테트라시클로도데칸으로부터 2 개 이상의 수소 원자를 제거한 기가 공업상 바람직하다.

구성 단위 (a3) 으로는, 극성기 함유 지방족 탄화수소기에 있어서의 탄화수소기가 탄소수 1 ∼ 10 의 직사슬형 또는 분기사슬형 탄화수소기일 때에는, 아크릴산의 하이드록시에틸에스테르로부터 유도되는 구성 단위가 바람직하고, 그 탄화수소기가 다고리형기일 때에는, 하기 식 (a3-1) 로 나타내는 구성 단위, 하기 식 (a3-2) 로 나타내는 구성 단위, 하기 식 (a3-3) 으로 나타내는 구성 단위를 바람직한 것으로서 들 수 있다.

[화학식 44]

[식 중, R 은 상기와 동일하고, j 는 1 ∼ 3 의 정수이고, k 는 1 ∼ 3 의 정수이고, t' 는 1 ∼ 3 의 정수이고, l 은 1 ∼ 5 의 정수이고, s 는 1 ∼ 3 의 정수이다]

식 (a3-1) 중, j 는 1 또는 2 인 것이 바람직하고, 1 인 것이 더욱 바람직하다. j 가 2 인 경우에는, 수산기가 아다만틸기의 3 위치와 5 위치에 결합되어 있는 것이 바람직하다. j 가 1 인 경우에는, 수산기가 아다만틸기의 3 위치에 결합되어 있는 것이 바람직하다.

j 는 1 인 것이 바람직하고, 수산기가 아다만틸기의 3 위치에 결합되어 있는 것이 특히 바람직하다.

식 (a3-2) 중, k 는 1 인 것이 바람직하다. 시아노기는 노르보르닐기의 5 위치 또는 6 위치에 결합되어 있는 것이 바람직하다.

식 (a3-3) 중, t' 는 1 인 것이 바람직하다. l 은 1 인 것이 바람직하다. s 는 1 인 것이 바람직하다. 이들은, 아크릴산의 카르복실기의 말단에 2-노르보르닐기 또는 3-노르보르닐기가 결합되어 있는 것이 바람직하다. 불소화 알킬알코올은 노르보르닐기의 5 또는 6 위치에 결합되어 있는 것이 바람직하다.

구성 단위 (a3) 은 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.

(A1) 성분 중 구성 단위 (a3) 의 비율은 당해 (A1) 성분을 구성하는 전체 구성 단위에 대하여 1 ∼ 50 몰％ 인 것이 바람직하고, 3 ∼ 45 몰％ 가 보다 바람직하며, 5 ∼ 40 몰％ 가 더욱 바람직하다. 하한치 이상으로 함으로써 구성 단위 (a3) 을 함유시키는 것에 의한 효과가 충분히 얻어지고, 상한치 이하로 함으로써 다른 구성 단위와의 균형을 잡을 수 있다.

(그 밖의 구성 단위)

(A1) 성분은, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서, 상기 구성 단위 (a1) ∼ (a3) 이외의 다른 구성 단위 (이하, 구성 단위 (a4) 라고 한다) 를 포함하고 있어도 된다.

구성 단위 (a4) 는 상기 서술한 구성 단위 (a1) ∼ (a3) 으로 분류되지 않는 다른 구성 단위이면 특별히 한정되는 것은 아니고, ArF 엑시머 레이저용, KrF 엑시머 레이저용 (바람직하게는 ArF 엑시머 레이저용) 등의 레지스트용 수지에 사용되는 것으로서 종래부터 알려져 있는 다수의 것을 사용할 수 있다.

구성 단위 (a4) 로는, 예를 들어 (1) 산 비해리성의 지방족 다고리형기를 함유하고, α 위치의 탄소 원자에 결합한 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 되는 아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위, (2) α 위치의 탄소 원자에 결합한 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 되는 아크릴산으로부터 유도되는 구성 단위, (3) 스티렌 단량체, 비닐나프탈렌단량체로부터 유도되는 구성 단위, (4) 하이드록시스티렌 단량체, 비닐(하이드록시나프탈렌) 단량체로부터 유도되는 구성 단위 등이 바람직하다. 그 다고리형기는, 예를 들어, 상기한 구성 단위 (a1) 의 경우에 예시한 것과 동일한 것을 예시할 수 있고, ArF 엑시머 레이저용, KrF 엑시머 레이저용 (바람직하게는 ArF 엑시머 레이저용) 등의 레지스트 조성물의 수지 성분에 사용되는 것으로서 종래부터 알려져 있는 다수의 것을 사용할 수 있다.

특히 트리시클로데카닐기, 아다만틸기, 테트라시클로도데카닐기, 이소보르닐기, 노르보르닐기에서 선택되는 적어도 1 종이면, 공업상 입수하기 쉽다는 등의 점에서 바람직하다. 이들 다고리형기는 탄소수 1 ∼ 5 의 직사슬형 또는 분기사슬형의 알킬기를 치환기로서 가지고 있어도 된다.

구성 단위 (a4) 로서 구체적으로는, 하기 일반식 (a4-1) ∼ (a4-6) 의 구조인 것을 예시할 수 있다.

[화학식 45]

[식 중, R 은 상기와 동일하다]

구성 단위 (a4) 로는, 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.

(A1) 성분이 구성 단위 (a4) 를 함유하는 경우, 구성 단위 (a4) 의 비율은, (A1) 성분을 구성하는 전체 구성 단위의 합계에 대하여, 1 ∼ 20 몰％ 가 바람직하고, 1 ∼ 15 몰％ 가 보다 바람직하며, 1 ∼ 10 몰％ 가 더욱 바람직하다. 상기 범위로 함으로써, 양호한 리소그래피 특성과 용해 속도의 조정의 양립을 도모할 수 있다.

(A1) 성분은 구성 단위 (a1) 을 함유하는 공중합체이다.

이러한 공중합체로는, 예를 들어, 구성 단위 (a1) 및 구성 단위 (a2) 로 이루어지는 공중합체 ; 구성 단위 (a1) 및 (a3) 으로 이루어지는 공중합체 ; 구성 단위 (a1), (a2) 및 (a3) 으로 이루어지는 공중합체 등을 예시할 수 있다.

본 발명에 있어서, (A1) 성분으로는, 특히 하기 일반식 (A1-11) ∼ (A1-12) 에 나타내는 구성 단위의 조합을 포함하는 것이 바람직하다. 하기 일반식 중, R, R²⁹, s", R¹¹, j, c, e, Z, e', A' 는 각각 상기와 동일하고, 식 중에 복수 있는 R 은 각각 동일하거나 상이해도 된다.

[화학식 46]

(A1) 성분의 질량 평균 분자량 (Mw) (겔 퍼미에이션 크로마토그래피에 의한 폴리스티렌 환산 기준) 은 특별히 한정되는 것이 아니라, 1000 ∼ 50000 이 바람직하고, 1500 ∼ 30000 이 보다 바람직하고, 2500 ∼ 20000 이 더욱 바람직하며, 6000 ∼ 15000 이 특히 바람직하고, 7000 ∼ 12000 이 가장 바람직하다. 이 범위의 상한치 이하이면, 레지스트로서 사용하는 데 충분한 레지스트 용제에 대한 용해성이 있고, 이 범위의 하한치 이상이면, 내드라이 에칭성이나 레지스트 패턴 단면 형상이 양호하다. 또한, 질량 평균 분자량은 현상액에 대한 용해 속도에 관계하기 때문에, 6000 ∼ 15000 으로 함으로써 (A1) 성분의 용해 속도를 적절한 것으로 할 수 있다.

또한, (A1) 성분의 분산도 (Mw/Mn) 는 특별히 한정되는 것이 아니라, 1.0 ∼ 5.0 이 바람직하고, 1.0 ∼ 3.0 이 보다 바람직하며, 1.2 ∼ 2.5 가 가장 바람직하다.

또, Mn 은 수평균 분자량을 나타낸다.

(A) 성분에 있어서, (A1) 성분으로는 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.

(A) 성분 중의 (A1) 성분의 비율은 (A) 성분의 총 질량에 대하여 25 질량％ 이상이 바람직하고, 50 질량％ 가 보다 바람직하고, 75 질량％ 가 더욱 바람직하며, 100 질량％ 이어도 된다. 그 비율이 25 질량％ 이상이면, 리소그래피 특성 등의 효과가 향상된다.

[(A2) 성분]

본 발명에서의 레지스트 조성물은, (A) 성분으로서, 상기 (A1) 성분에 해당하지 않는, 산의 작용에 의해 알칼리 현상액에 대한 용해성이 변화되는 기재 성분 (이하 「(A2) 성분」이라고 한다) 을 함유해도 된다.

(A2) 성분으로는, 분자량이 500 이상 2500 미만으로서, 상기 서술한 (A1) 성분의 설명에서 예시한 산 해리성기와 친수성기를 갖는 저분자 화합물이 바람직하다.

구체적으로는, 복수의 페놀 골격을 갖는 화합물의 수산기의 수소 원자의 일부가 상기 산 해리성기로 치환된 것을 들 수 있다.

(A2) 성분은, 예를 들어, 비화학 증폭형의 g 선이나 i 선 레지스트에 있어서의 증감제나, 내열성 향상제로서 알려져 있는 저분자량 페놀 화합물의 수산기의 수소 원자의 일부를 상기 산 해리성기로 치환한 것이 바람직하고, 그러한 것에서부터 임의로 사용할 수 있다.

이러한 저분자량 페놀 화합물로는, 예를 들어 비스(4-하이드록시페닐)메탄, 비스(2,3,4-트리하이드록시페닐)메탄, 2-(4-하이드록시페닐)-2-(4'-하이드록시페닐)프로판, 2-(2,3,4-트리하이드록시페닐)-2-(2',3',4'-트리하이드록시페닐)프로판, 트리스(4-하이드록시페닐)메탄, 비스(4-하이드록시-3,5-디메틸페닐)-2-하이드록시페닐메탄, 비스(4-하이드록시-2,5-디메틸페닐)-2-하이드록시페닐메탄, 비스(4-하이드록시-3,5-디메틸페닐)-3,4-디하이드록시페닐메탄, 비스(4-하이드록시-2,5-디메틸페닐)-3,4-디하이드록시페닐메탄, 비스(4-하이드록시-3-메틸페닐)-3,4-디하이드록시페닐메탄, 비스(3-시클로헥실-4-하이드록시-6-메틸페닐)-4-하이드록시페닐메탄, 비스(3-시클로헥실-4-하이드록시-6-메틸페닐)-3,4-디하이드록시페닐메탄, 1-[1-(4-하이드록시페닐)이소프로필]-4-[1,1-비스(4-하이드록시페닐)에틸]벤젠, 페놀, m-크레졸, p-크레졸 또는 자일레놀 등의 페놀류의 포르말린 축합물의 2 ∼ 6 핵체 등을 들 수 있다. 물론 이들에 한정되는 것은 아니다. 특별하게는, 트리페닐메탄 골격을 2 ∼ 6 개 갖는 페놀 화합물이 해상성, LWR 이 우수하다는 점에서 바람직하다.

산 해리성기도 특별히 한정되지 않고, 상기한 것을 들 수 있다.

(A2) 성분은 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.

본 발명에서의 레지스트 조성물에 있어서, (A) 성분은 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.

상기 중에서도, (A) 성분으로는 (A1) 성분을 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명에서의 레지스트 조성물 중, (A) 성분의 함유량은 형성하고자 하는 레지스트 막두께 등에 따라서 조정하면 된다.

<(B) 성분>

(B) 성분으로는 특별히 한정되지 않고, 지금까지 화학 증폭형 레지스트용의 산 발생제로서 제안되어 있는 것을 사용할 수 있다. 이러한 산 발생제로는, 지금까지 요오드늄염이나 술포늄염 등의 오늄염계 산 발생제, 옥심술포네이트계 산 발생제, 비스알킬 또는 비스아릴술포닐디아조메탄류, 폴리(비스술포닐)디아조메탄류 등의 디아조메탄계 산 발생제, 니트로벤질술포네이트계 산 발생제, 이미노술포네이트계 산 발생제, 디술폰계 산 발생제 등 다종한 것이 알려져 있다.

오늄염계 산 발생제로는, 예를 들어 하기 일반식 (b-1) 또는 (b-2) 로 나타내는 화합물을 사용할 수 있다.

[화학식 47]

[식 중, R^{1 "} ∼ R^{3 "}, R^{5 "} ∼ R^{6 "} 는 각각 독립적으로 아릴기 또는 알킬기를 나타내고 ; 식 (b-1) 에 있어서의 R^{1 "} ∼ R^{3 "} 중, 어느 2 개가 서로 결합하여 식 중의 황 원자와 함께 고리를 형성해도 되고 ; R^{4 "} 는 치환기를 가지고 있어도 되는 알킬기, 할로겐화 알킬기, 아릴기, 또는 알케닐기를 나타내고 ; R^{1 "} ∼ R^{3 "} 중 적어도 1 개는 아릴기를 나타내고, R^{5 "} ∼ R^{6 "} 중 적어도 1 개는 아릴기를 나타낸다]

식 (b-1) 중, R^{1 "} ∼ R^{3 "} 는 각각 독립적으로 아릴기 또는 알킬기를 나타낸다. 또, 식 (b-1) 에 있어서의 R^{1 "} ∼ R^{3 "} 중, 어느 2 개가 서로 결합하여 식 중의 황 원자와 함께 고리를 형성해도 된다.

또한, R^{1 "} ∼ R^{3 "} 중, 적어도 1 개는 아릴기를 나타낸다. R^{1 "} ∼ R^{3 "} 중, 2 이상이 아릴기인 것이 바람직하고, R^{1 "} ∼ R^{3 "} 가 모두 아릴기인 것이 가장 바람직하다.

R^{1 "} ∼ R^3" 의 아릴기로는 특별히 제한은 없고, 예를 들어, 탄소수 6 ∼ 20 의 아릴기로서, 그 아릴기는 그 수소 원자의 일부 또는 전부가 알킬기, 알콕시기, 할로겐 원자, 수산기 등으로 치환되어 있어도 되고, 되어 있지 않아도 된다.

아릴기로는 저렴하게 합성 가능한 점에서, 탄소수 6 ∼ 10 의 아릴기가 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어 페닐기, 나프틸기를 들 수 있다.

상기 아릴기의 수소 원자가 치환되어 있어도 되는 알킬기로는, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기가 바람직하고, 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-부틸기, tert-부틸기인 것이 가장 바람직하다.

상기 아릴기의 수소 원자가 치환되어 있어도 되는 알콕시기로는, 탄소수 1 ∼ 5 의 알콕시기가 바람직하고, 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, iso-프로폭시기, n-부톡시기, tert-부톡시기가 바람직하고, 메톡시기, 에톡시기가 가장 바람직하다.

상기 아릴기의 수소 원자가 치환되어 있어도 되는 할로겐 원자로는, 불소 원자가 바람직하다.

R^{1 "} ∼ R^3" 의 알킬기로는 특별히 제한은 없고, 예를 들어 탄소수 1 ∼ 10 의 직사슬형, 분기사슬형 또는 고리형의 알킬기 등을 들 수 있다. 해상성이 우수한 점에서, 탄소수 1 ∼ 5 인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, n-펜틸기, 시클로펜틸기, 헥실기, 시클로헥실기, 노닐기, 데실기 등을 들 수 있고, 해상성이 우수하고, 또한 저렴하게 합성 가능하다는 점에서 바람직한 것으로서, 메틸기를 들 수 있다.

식 (b-1) 에 있어서의 R^{1 "} ∼ R^{3 "} 중, 어느 2 개가 서로 결합하여 식 중의 황 원자와 함께 고리를 형성하는 경우, 황 원자를 포함해서 3 ∼ 10 원자 고리를 형성하고 있는 것이 바람직하고, 5 ∼ 7 원자 고리를 형성하고 있는 것이 특히 바람직하다.

식 (b-1) 에 있어서의 R^{1 "} ∼ R^{3 "} 중, 어느 2 개가 서로 결합하여 식 중의 황 원자와 함께 고리를 형성하는 경우, 나머지 1 개는 아릴기인 것이 바람직하다. 상기 아릴기는 상기 R^{1 "} ∼ R^3" 의 아릴기와 동일한 것을 들 수 있다.

식 (b-1) 로 나타내는 화합물의 카티온부로서 바람직한 것으로는, 하기 식 (I-1-1) ∼ (I-1-11) 로 나타내는 카티온부를 들 수 있다. 이들 중에서도, 식 (I-1-1) ∼ (I-1-9) 로 나타내는 카티온부 등의, 트리페닐메탄 골격을 갖는 것이 바람직하다.

하기 식 (I-1-10) ∼ (I-1-11) 중, R⁹, R¹⁰ 은 각각 독립적으로 치환기를 가지고 있어도 되는 페닐기, 나프틸기 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기, 알콕시기, 수산기이다.

u 는 1 ∼ 3 의 정수이고, 1 또는 2 가 가장 바람직하다.

[화학식 48]

[화학식 49]

R^{4 "} 는 치환기를 가지고 있어도 되는 알킬기, 할로겐화 알킬기, 아릴기, 또는 알케닐기를 나타낸다.

R^{4 "} 에 있어서의 알킬기는 직사슬형, 분기사슬형, 고리형 중 어느 것이어도 된다.

상기 직사슬형 또는 분기사슬형의 알킬기로는, 탄소수 1 ∼ 10 인 것이 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 8 인 것이 더욱 바람직하며, 탄소수 1 ∼ 4 인 것이 가장 바람직하다.

상기 고리형의 알킬기로는, 탄소수 4 ∼ 15 인 것이 바람직하고, 탄소수 4 ∼ 10 인 것이 더욱 바람직하며, 탄소수 6 ∼ 10 인 것이 가장 바람직하다.

R^{4 "} 에 있어서의 할로겐화 알킬기로는, 상기 직사슬형, 분기사슬형 또는 고리형 알킬기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 할로겐 원자로 치환된 기를 들 수 있다. 그 할로겐 원자로는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있고, 불소 원자가 바람직하다.

할로겐화 알킬기에 있어서는, 당해 할로겐화 알킬기에 함유되는 할로겐 원자 및 수소 원자의 합계 수에 대한 할로겐 원자의 수의 비율 (할로겐화율 (％)) 이 10 ∼ 100 ％ 인 것이 바람직하고, 50 ∼ 100 ％ 인 것이 바람직하며, 100 ％ 가 가장 바람직하다. 그 할로겐화율이 높을수록, 산의 강도가 강해지기 때문에 바람직하다.

상기 R^{4 "} 에 있어서의 아릴기는 탄소수 6 ∼ 20 의 아릴기인 것이 바람직하다.

상기 R^{4 "} 에 있어서의 알케닐기는 탄소수 2 ∼ 10 의 알케닐기인 것이 바람직하다.

상기 R^{4 "} 에 있어서, 「치환기를 가지고 있어도 되는」이란, 상기 직사슬형, 분기사슬형 또는 고리형의 알킬기, 할로겐화 알킬기, 아릴기, 또는 알케닐기에 있어서의 수소 원자의 일부 또는 전부가 치환기 (수소 원자 이외의 다른 원자 또는 기) 로 치환되어 있어도 되는 것을 의미한다.

R^{4 "} 에 있어서의 치환기의 수는 1 개이어도 되고, 2 개 이상이어도 된다.

상기 치환기로는, 예를 들어, 할로겐 원자, 헤테로 원자, 알킬기, 식 : X-Q¹- [식 중, Q¹ 은 산소 원자를 함유하는 2 가의 연결기이고, X 는 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소수 3 ∼ 30 의 탄화수소기이다] 로 나타내는 기 등을 들 수 있다.

상기 할로겐 원자, 알킬기로는, R^{4 "} 에 있어서, 할로겐화 알킬기에 있어서의 할로겐 원자, 알킬기로서 예시한 것과 동일한 것을 들 수 있다.

상기 헤테로 원자로는, 산소 원자, 질소 원자, 황 원자 등을 들 수 있다.

X-Q¹- 로 나타내는 기에 있어서, Q¹ 은 산소 원자를 함유하는 2 가의 연결기이다.

Q¹ 은 산소 원자 이외의 원자를 함유해도 된다. 산소 원자 이외의 원자로는, 예를 들어 탄소 원자, 수소 원자, 산소 원자, 황 원자, 질소 원자 등을 들 수 있다.

산소 원자를 함유하는 2 가의 연결기로는, 예를 들어, 산소 원자 (에테르 결합 ; -O-), 에스테르 결합 (-C(=O)-O-), 아미드 결합 (-C(=O)-NH-), 카르보닐기 (-C(=O)-), 카보네이트 결합 (-O-C(=O)-O-) 등의 비탄화수소계의 산소 원자 함유 연결기 ; 그 비탄화수소계의 산소 원자 함유 연결기와 알킬렌기의 조합 등을 들 수 있다.

그 조합으로는, 예를 들어, -R⁹¹-O-, -R⁹²-O-C(=O)-, -C(=O)-O-R⁹³-O-C(=O)- (식 중, R⁹¹ ∼ R⁹³ 은 각각 독립적으로 알킬렌기이다) 등을 들 수 있다.

R⁹¹ ∼ R⁹³ 에 있어서의 알킬렌기로는, 직사슬형 또는 분기사슬형의 알킬렌기가 바람직하고, 그 알킬렌기의 탄소수는 1 ∼ 12 가 바람직하고, 1 ∼ 5 가 보다 바람직하며, 1 ∼ 3 이 특히 바람직하다.

그 알킬렌기로서 구체적으로는, 예를 들어 메틸렌기 [-CH₂-] ; -CH(CH₃)-, -CH(CH₂CH₃)-, -C(CH₃)₂-, -C(CH₃)(CH₂CH₃)-, -C(CH₃)(CH₂CH₂CH₃)-, -C(CH₂CH₃)₂- 등의 알킬메틸렌기 ; 에틸렌기 [-CH₂CH₂-] ; -CH(CH₃)CH₂-, -CH(CH₃)CH(CH₃)-, -C(CH₃)₂CH₂-, -CH(CH₂CH₃)CH₂- 등의 알킬에틸렌기 ; 트리메틸렌기 (n-프로필렌기) [-CH₂CH₂CH₂-] ; -CH(CH₃)CH₂CH₂-, -CH₂CH(CH₃)CH₂- 등의 알킬트리메틸렌기 ; 테트라메틸렌기 [-CH₂CH₂CH₂CH₂-] ; -CH(CH₃)CH₂CH₂CH₂-, -CH₂CH(CH₃)CH₂CH₂- 등의 알킬테트라메틸렌기 ; 펜타메틸렌기 [-CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂-] 등을 들 수 있다.

Q¹ 로는, 에스테르 결합 또는 에테르 결합을 포함하는 2 가의 연결기가 바람직하고, 그 중에서도 -R⁹¹-O-, -R⁹²-O-C(=O)- 또는 -C(=O)-O-R⁹³-O-C(=O)- 가 바람직하다.

X-Q¹- 로 나타내는 기에 있어서, X 의 탄화수소기는 방향족 탄화수소기이어도 되고, 지방족 탄화수소기이어도 된다.

방향족 탄화수소기는 방향 고리를 갖는 탄화수소기이다. 그 방향족 탄화수소기의 탄소수는 3 ∼ 30 인 것이 바람직하고, 5 ∼ 30 인 것이 보다 바람직하고, 5 ∼ 20 이 더욱 바람직하며, 6 ∼ 15 가 특히 바람직하고, 6 ∼ 12 가 가장 바람직하다. 단, 그 탄소수에는, 치환기에 있어서의 탄소수를 포함하지 않는 것으로 한다.

방향족 탄화수소기로서 구체적으로는, 페닐기, 비페닐 (biphenyl) 기, 플루오레닐 (fluorenyl) 기, 나프틸기, 안트릴 (anthryl) 기, 페난트릴기 등의, 방향족 탄화수소 고리로부터 수소 원자를 1 개 제거한 아릴기, 벤질기, 페네틸기, 1-나프틸메틸기, 2-나프틸메틸기, 1-나프틸에틸기, 2-나프틸에틸기 등의 아릴알킬기 등을 들 수 있다. 상기 아릴알킬기 중의 알킬 사슬의 탄소수는 1 ∼ 4 인 것이 바람직하고, 1 ∼ 2 인 것이 보다 바람직하며, 1 인 것이 특히 바람직하다.

그 방향족 탄화수소기는 치환기를 가지고 있어도 된다. 예를 들어 당해 방향족 탄화수소기가 갖는 방향 고리를 구성하는 탄소 원자의 일부가 헤테로 원자로 치환되어 있어도 되고, 당해 방향족 탄화수소기가 갖는 방향 고리에 결합된 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 된다.

전자의 예로는, 상기 아릴기의 고리를 구성하는 탄소 원자의 일부가 산소 원자, 황 원자, 질소 원자 등의 헤테로 원자로 치환된 헤테로아릴기, 상기 아릴알킬기 중의 방향족 탄화수소 고리를 구성하는 탄소 원자의 일부가 상기 헤테로 원자로 치환된 헤테로아릴알킬기 등을 들 수 있다.

후자의 예에 있어서의 방향족 탄화수소기의 치환기로는, 예를 들어, 알킬기, 알콕시기, 할로겐 원자, 할로겐화 알킬기, 수산기, 산소 원자 (=O) 등을 들 수 있다.

상기 방향족 탄화수소기의 치환기로서의 알킬기로는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기가 바람직하고, 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-부틸기, tert-부틸기인 것이 가장 바람직하다.

상기 방향족 탄화수소기의 치환기로서의 알콕시기로는 탄소수 1 ∼ 5 의 알콕시기가 바람직하고, 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, iso-프로폭시기, n-부톡시기, tert-부톡시기가 바람직하며, 메톡시기, 에톡시기가 가장 바람직하다.

상기 방향족 탄화수소기의 치환기로서의 할로겐 원자로는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있고, 불소 원자가 바람직하다.

상기 방향족 탄화수소기의 치환기로서의 할로겐화 알킬기로는, 상기 알킬기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 상기 할로겐 원자로 치환된 기를 들 수 있다.

X 에 있어서의 지방족 탄화수소기는 포화 지방족 탄화수소기이어도 되고, 불포화 지방족 탄화수소기이어도 된다. 또, 지방족 탄화수소기는 직사슬형, 분기사슬형, 고리형 중 어느 것이어도 된다.

X 에 있어서 지방족 탄화수소기는, 당해 지방족 탄화수소기를 구성하는 탄소 원자의 일부가 헤테로 원자를 함유하는 치환기로 치환되어 있어도 되고, 당해 지방족 탄화수소기를 구성하는 수소 원자의 일부 또는 전부가 헤테로 원자를 함유하는 치환기로 치환되어 있어도 된다.

X 에 있어서의 「헤테로 원자」로는, 탄소 원자 및 수소 원자 이외의 원자이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 할로겐 원자, 산소 원자, 황 원자, 질소 원자 등을 들 수 있다. 할로겐 원자로는, 불소 원자, 염소 원자, 요오드 원자, 브롬 원자 등을 들 수 있다.

헤테로 원자를 함유하는 치환기는 상기 헤테로 원자만으로 이루어지는 것이어도 되고, 상기 헤테로 원자 이외의 기 또는 원자를 함유하는 기이어도 된다.

탄소 원자의 일부를 치환하는 치환기로서 구체적으로는, 예를 들어 -O-, -C(=O)-O-, -C(=O)-, -O-C(=O)-O-, -C(=O)-NH-, -NH- (H 가 알킬기, 아실기 등의 치환기로 치환되어 있어도 된다), -S-, -S(=O)₂-, -S(=O)₂-O- 등을 들 수 있다. 지방족 탄화수소기가 고리형인 경우, 이들 치환기를 고리 구조 중에 포함하고 있어도 된다.

수소 원자의 일부 또는 전부를 치환하는 치환기로서 구체적으로는, 예를 들어 알콕시기, 할로겐 원자, 할로겐화 알킬기, 수산기, 산소 원자 (=O), 시아노기 등을 들 수 있다.

상기 알콕시기로는, 탄소수 1 ∼ 5 의 알콕시기가 바람직하고, 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, iso-프로폭시기, n-부톡시기, tert-부톡시기가 바람직하며, 메톡시기, 에톡시기가 가장 바람직하다.

상기 할로겐 원자로는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있고, 불소 원자가 바람직하다.

상기 할로겐화 알킬기로는, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기, 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-부틸기, tert-부틸기 등의 알킬기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 상기 할로겐 원자로 치환된 기를 들 수 있다.

지방족 탄화수소기로는, 직사슬형 또는 분기사슬형의 포화 탄화수소기, 직사슬형 또는 분기사슬형의 1 가의 불포화 탄화수소기, 또는 고리형의 지방족 탄화수소기 (지방족 고리형기) 가 바람직하다.

직사슬형의 포화 탄화수소기 (알킬기) 로는, 탄소수가 1 ∼ 20 인 것이 바람직하고, 1 ∼ 15 인 것이 보다 바람직하며, 1 ∼ 10 이 가장 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기, 트리데실기, 이소트리데실기, 테트라데실기, 펜타데실기, 헥사데실기, 이소헥사데실기, 헵타데실기, 옥타데실기, 노나데실기, 이코실기, 헨이코실기, 도코실기 등을 들 수 있다.

분기사슬형의 포화 탄화수소기 (알킬기) 로는, 탄소수가 3 ∼ 20 인 것이 바람직하고, 3 ∼ 15 인 것이 보다 바람직하며, 3 ∼ 10 이 가장 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어 1-메틸에틸기, 1-메틸프로필기, 2-메틸프로필기, 1-메틸부틸기, 2-메틸부틸기, 3-메틸부틸기, 1-에틸부틸기, 2-에틸부틸기, 1-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 3-메틸펜틸기, 4-메틸펜틸기 등을 들 수 있다.

불포화 탄화수소기로는, 탄소수가 2 ∼ 10 인 것이 바람직하고, 2 ∼ 5 가 바람직하고, 2 ∼ 4 가 바람직하며, 3 이 특히 바람직하다. 직사슬형의 1 가의 불포화 탄화수소기로는, 예를 들어 비닐기, 프로페닐기 (알릴기), 부티닐기 등을 들 수 있다. 분기사슬형의 1 가의 불포화 탄화수소기로는, 예를 들어 1-메틸프로페닐기, 2-메틸프로페닐기 등을 들 수 있다.

불포화 탄화수소기로는, 상기 중에서도 특히 프로페닐기가 바람직하다.

지방족 고리형기로는 단고리형기이어도 되고, 다고리형기이어도 된다. 그 탄소수는 3 ∼ 30 인 것이 바람직하고, 5 ∼ 30 인 것이 보다 바람직하고, 5 ∼ 20 이 더욱 바람직하고, 6 ∼ 15 가 특히 바람직하며, 6 ∼ 12 가 가장 바람직하다.

구체적으로는, 예를 들어, 모노시클로알칸으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제거한 기 ; 비시클로알칸, 트리시클로알칸, 테트라시클로알칸 등의 폴리시클로알칸으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제거한 기 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 시클로펜탄, 시클로헥산 등의 모노시클로알칸으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제거한 기 ; 아다만탄, 노르보르난, 이소보르난, 트리시클로데칸, 테트라시클로도데칸 등의 폴리시클로알칸으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제거한 기 등을 들 수 있다.

지방족 고리형기가 그 고리 구조 중에 헤테로 원자를 함유하는 치환기를 함유하지 않는 경우에는, 지방족 고리형기로는 다고리형기가 바람직하며, 폴리시클로알칸으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제거한 기가 바람직하고, 아다만탄으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제거한 기가 가장 바람직하다.

지방족 고리형기가 그 고리 구조 중에 헤테로 원자를 함유하는 치환기를 함유하는 것인 경우, 그 헤테로 원자를 함유하는 치환기로는, -O-, -C(=O)-O-, -S-, -S(=O)₂-, -S(=O)₂-O- 가 바람직하다. 이러한 지방족 고리형기의 구체예로는, 예를 들어 하기 식 (L1) ∼ (L6), (S1) ∼ (S4) 등을 들 수 있다.

[화학식 50]

[식 중, Q" 는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬렌기, -O-, -S-, -O-R⁹⁴- 또는 -S-R⁹⁵- 이고, R⁹⁴ 및 R⁹⁵ 는 각각 독립적으로 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬렌기이고, m 은 0 또는 1 의 정수이다]

식 중, Q", R⁹⁴ 및 R⁹⁵ 에 있어서의 알킬렌기로는, 각각 상기 R⁹¹ ∼ R⁹³ 에 있어서의 알킬렌기와 동일한 것을 들 수 있다.

이들 지방족 고리형기는 그 고리 구조를 구성하는 탄소 원자에 결합한 수소 원자의 일부가 치환기로 치환되어 있어도 된다. 그 치환기로는, 예를 들어 알킬기, 알콕시기, 할로겐 원자, 할로겐화 알킬기, 수산기, 산소 원자 (=O) 등을 들 수 있다.

상기 알킬기로는, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기가 바람직하고, 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-부틸기, tert-부틸기인 것이 특히 바람직하다.

상기 알콕시기, 할로겐 원자는 각각 상기 수소 원자의 일부 또는 전부를 치환하는 치환기로서 예시한 것과 동일한 것을 들 수 있다.

본 발명에 있어서, X 는 치환기를 가지고 있어도 되는 고리형기인 것이 바람직하다. 그 고리형기는 치환기를 가지고 있어도 되는 방향족 탄화수소기이어도 되고, 치환기를 가지고 있어도 되는 지방족 고리형기이어도 되며, 치환기를 가지고 있어도 되는 지방족 고리형기인 것이 바람직하다.

상기 방향족 탄화수소기로는, 치환기를 가지고 있어도 되는 나프틸기, 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 페닐기가 바람직하다.

치환기를 가지고 있어도 되는 지방족 고리형기로는, 치환기를 가지고 있어도 되는 다고리형의 지방족 고리형기가 바람직하다. 그 다고리형의 지방족 고리형기로는, 상기 폴리시클로알칸으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제거한 기, 상기 (L2) ∼ (L6), (S3) ∼ (S4) 등이 바람직하다.

본 발명에 있어서, R^{4 "} 는 치환기로서 X-Q¹- 을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, R^4" 로는 X-Q¹-Y¹- [식 중, Q¹ 및 X 는 상기와 동일하고, Y¹ 은 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬렌기 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소수 1 ∼ 4 의 불소화 알킬렌기이다] 로 나타내는 기가 바람직하다.

X-Q¹-Y¹- 로 나타내는 기에 있어서, Y¹ 의 알킬렌기로는, 상기 Q¹ 에서 예시한 알킬렌기 중 탄소수 1 ∼ 4 인 것과 동일한 것을 들 수 있다.

불소화 알킬렌기로는, 그 알킬렌기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환된 기를 들 수 있다.

Y¹ 로서 구체적으로는,

등을 들 수 있다.

Y¹ 로는 불소화 알킬렌기가 바람직하고, 특히 인접하는 황 원자에 결합하는 탄소 원자가 불소화되어 있는 불소화 알킬렌기가 바람직하다. 이와 같은 불소화 알킬렌기로는,

등을 들 수 있다.

이들 중에서도, -CF₂-, -CF₂CF₂-, -CF₂CF₂CF₂-, 또는 CH₂CF₂CF₂- 가 바람직하고, -CF₂-, -CF₂CF₂- 또는 -CF₂CF₂CF₂- 가 보다 바람직하며, -CF₂- 가 특히 바람직하다.

상기 알킬렌기 또는 불소화 알킬렌기는 치환기를 가지고 있어도 된다. 알킬렌기 또는 불소화 알킬렌기가 「치환기를 갖는다」란, 당해 알킬렌기 또는 불소화 알킬렌기에 있어서의 수소 원자 또는 불소 원자의 일부 또는 전부가 수소 원자 및 불소 원자 이외의 원자 또는 기로 치환되어 있는 것을 의미한다.

알킬렌기 또는 불소화 알킬렌기가 가지고 있어도 되는 치환기로는, 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기, 탄소수 1 ∼ 4 의 알콕시기, 수산기 등을 들 수 있다.

식 (b-2) 중, R^{5 "} ∼ R^{6 "} 는 각각 독립적으로 아릴기 또는 알킬기를 나타낸다. R^{5 "} ∼ R^{6 "} 중 적어도 1 개는 아릴기를 나타낸다. R^{5 "} ∼ R^{6 "} 가 모두 아릴기인 것이 바람직하다.

R^{5 "} ∼ R^6" 의 아릴기로는, R^{1 "} ∼ R^3" 의 아릴기와 동일한 것을 들 수 있다.

R^{5 "} ∼ R^6" 의 알킬기로는, R^{1 "} ∼ R^3" 의 알킬기와 동일한 것을 들 수 있다.

이들 중에서, R^{5 "} ∼ R^{6 "} 는 모두 페닐기인 것이 가장 바람직하다.

식 (b-2) 중의 R^4" 로는, 상기 식 (b-1) 의 R^{4 "} 와 동일한 것을 들 수 있다.

식 (b-1), (b-2) 로 나타내는 오늄염계 산 발생제의 구체예로는, 디페닐요오드늄의 트리플루오로메탄술포네이트 또는 노나플루오로부탄술포네이트, 비스(4-tert-부틸페닐)요오드늄의 트리플루오로메탄술포네이트 또는 노나플루오로부탄술포네이트, 트리페닐술포늄의 트리플루오로메탄술포네이트, 그 헵타플루오로프로판술포네이트 또는 그 노나플루오로부탄술포네이트, 트리(4-메틸페닐)술포늄의 트리플루오로메탄술포네이트, 그 헵타플루오로프로판술포네이트 또는 그 노나플루오로부탄술포네이트, 디메틸(4-하이드록시나프틸)술포늄의 트리플루오로메탄술포네이트, 그 헵타플루오로프로판술포네이트 또는 그 노나플루오로부탄술포네이트, 모노페닐디메틸술포늄의 트리플루오로메탄술포네이트, 그 헵타플루오로프로판술포네이트 또는 그 노나플루오로부탄술포네이트 ; 디페닐모노메틸술포늄의 트리플루오로메탄술포네이트, 그 헵타플루오로프로판술포네이트 또는 그 노나플루오로부탄술포네이트, (4-메틸페닐)디페닐술포늄의 트리플루오로메탄술포네이트, 그 헵타플루오로프로판술포네이트 또는 그 노나플루오로부탄술포네이트, (4-메톡시페닐)디페닐술포늄의 트리플루오로메탄술포네이트, 그 헵타플루오로프로판술포네이트 또는 그 노나플루오로부탄술포네이트, 트리(4-tert-부틸)페닐술포늄의 트리플루오로메탄술포네이트, 그 헵타플루오로프로판술포네이트 또는 그 노나플루오로부탄술포네이트, 디페닐(1-(4-메톡시)나프틸)술포늄의 트리플루오로메탄술포네이트, 그 헵타플루오로프로판술포네이트 또는 그 노나플루오로부탄술포네이트, 디(1-나프틸)페닐술포늄의 트리플루오로메탄술포네이트, 그 헵타플루오로프로판술포네이트 또는 그 노나플루오로부탄술포네이트 ; 1-페닐테트라하이드로티오페늄의 트리플루오로메탄술포네이트, 그 헵타플루오로프로판술포네이트 또는 그 노나플루오로부탄술포네이트 ; 1-(4-메틸페닐)테트라하이드로티오페늄의 트리플루오로메탄술포네이트, 그 헵타플루오로프로판술포네이트 또는 그 노나플루오로부탄술포네이트 ; 1-(3,5-디메틸-4-하이드록시페닐)테트라하이드로티오페늄의 트리플루오로메탄술포네이트, 그 헵타플루오로프로판술포네이트 또는 그 노나플루오로부탄술포네이트 ; 1-(4-메톡시나프탈렌-1-일)테트라하이드로티오페늄의 트리플루오로메탄술포네이트, 그 헵타플루오로프로판술포네이트 또는 그 노나플루오로부탄술포네이트 ; 1-(4-에톡시나프탈렌-1-일)테트라하이드로티오페늄의 트리플루오로메탄술포네이트, 그 헵타플루오로프로판술포네이트 또는 그 노나플루오로부탄술포네이트 ; 1-(4-n-부톡시나프탈렌-1-일)테트라하이드로티오페늄의 트리플루오로메탄술포네이트, 그 헵타플루오로프로판술포네이트 또는 그 노나플루오로부탄술포네이트 ; 1-페닐테트라하이드로티오피라늄의 트리플루오로메탄술포네이트, 그 헵타플루오로프로판술포네이트 또는 그 노나플루오로부탄술포네이트 ; 1-(4-하이드록시페닐)테트라하이드로티오피라늄의 트리플루오로메탄술포네이트, 그 헵타플루오로프로판술포네이트 또는 그 노나플루오로부탄술포네이트 ; 1-(3,5-디메틸-4-하이드록시페닐)테트라하이드로티오피라늄의 트리플루오로메탄술포네이트, 그 헵타플루오로프로판술포네이트 또는 그 노나플루오로부탄술포네이트 ; 1-(4-메틸페닐)테트라하이드로티오피라늄의 트리플루오로메탄술포네이트, 그 헵타플루오로프로판술포네이트 또는 그 노나플루오로부탄술포네이트 등을 들 수 있다.

또한, 이들 오늄염의 아니온부를 메탄술포네이트, n-프로판술포네이트, n-부탄술포네이트, n-옥탄술포네이트, 1-아다만탄술포네이트, 2-노르보르난술포네이트, d-캠퍼-10-술포네이트 등의 알킬술포네이트, 벤젠술포네이트, 퍼플루오로벤젠술포네이트, p-톨루엔술포네이트 등의 방향족 술포네이트로 치환한 오늄염도 사용할 수 있다.

또한, 이들 오늄염의 아니온부를 하기 식 (b1) ∼ (b8) 중 어느 것으로 나타내는 아니온부로 치환한 오늄염도 사용할 수 있다.

[화학식 51]

[식 중, p 는 1 ∼ 3 의 정수이고, q1 ∼ q2 는 각각 독립적으로 1 ∼ 5 의 정수이고, q3 은 1 ∼ 12 의 정수이고, t3 은 1 ∼ 3 의 정수이고, r1 ∼ r2 는 각각 독립적으로 0 ∼ 3 의 정수이고, g 는 1 ∼ 20 의 정수이고, R⁷ 은 치환기이고, n1 ∼ n5 는 각각 독립적으로 0 또는 1 이고, v0 ∼ v5 는 각각 독립적으로 0 ∼ 3 의 정수이고, w1 ∼ w5 는 각각 독립적으로 0 ∼ 3 의 정수이고, Q" 는 상기와 동일하다]

R⁷ 의 치환기로는, 상기 X 에 있어서, 지방족 탄화수소기가 가지고 있어도 되는 치환기, 방향족 탄화수소기가 가지고 있어도 되는 치환기로서 예시한 것과 동일한 것을 들 수 있다.

R⁷ 에 부여된 부호 (r1 ∼ r2, w1 ∼ w5) 가 2 이상의 정수인 경우, 당해 화합물 중의 복수의 R⁷ 은 각각 동일해도 되고, 상이해도 된다.

또한, 오늄염계 산 발생제로는, 상기 일반식 (b-1) 또는 (b-2) 에 있어서, 아니온부를 하기 일반식 (b-3) 또는 (b-4) 로 나타내는 아니온부로 치환한 오늄염계 산 발생제도 사용할 수 있다 (카티온부는 (b-1) 또는 (b-2) 와 동일).

[화학식 52]

[식 중, X" 는 적어도 1 개의 수소 원자가 불소 원자로 치환된 탄소수 2 ∼ 6 의 알킬렌기를 나타내고 ; Y", Z" 는 각각 독립적으로 적어도 1 개의 수소 원자가 불소 원자로 치환된 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기를 나타낸다]

X" 는 적어도 1 개의 수소 원자가 불소 원자로 치환된 직사슬형 또는 분기사슬형의 알킬렌기이며, 그 알킬렌기의 탄소수는 2 ∼ 6 이고, 바람직하게는 탄소수 3 ∼ 5, 가장 바람직하게는 탄소수 3 이다.

Y", Z" 는 각각 독립적으로 적어도 1 개의 수소 원자가 불소 원자로 치환된 직사슬형 또는 분기사슬형의 알킬기이며, 그 알킬기의 탄소수는 1 ∼ 10 이고, 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 7, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 3 이다.

X" 의 알킬렌기의 탄소수 또는 Y", Z" 의 알킬기의 탄소수는, 상기 탄소수의 범위 내에 있어서, 레지스트 용매에 대한 용해성도 양호하다는 등의 이유에서 작을수록 바람직하다.

또한, X" 의 알킬렌기 또는 Y", Z" 의 알킬기에 있어서, 불소 원자로 치환되어 있는 수소 원자의 수가 많을수록 산의 강도가 강해지고, 또한 200 ㎚ 이하의 고에너지광이나 전자선에 대한 투명성이 향상되므로 바람직하다.

그 알킬렌기 또는 알킬기 중의 불소 원자의 비율, 즉 불소화율은 바람직하게는 70 ∼ 100 ％, 더욱 바람직하게는 90 ∼ 100 ％ 이고, 가장 바람직하게는 모든 수소 원자가 불소 원자로 치환된 퍼플루오로알킬렌기 또는 퍼플루오로알킬기이다.

또한, 하기 일반식 (b-5) 또는 (b-6) 으로 나타내는 카티온부를 갖는 술포늄염을 오늄염계 산 발생제로서 사용할 수도 있다.

[화학식 53]

[식 중, R⁴¹ ∼ R⁴⁶ 은 각각 독립적으로 알킬기, 아세틸기, 알콕시기, 카르복실기, 수산기 또는 하이드록시알킬기이고 ; n₁ ∼ n₅ 는 각각 독립적으로 0 ∼ 3 의 정수이고, n₆ 은 0 ∼ 2 의 정수이다]

R⁴¹ ∼ R⁴⁶ 에 있어서, 알킬기는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기가 바람직하고, 그 중에서도 직사슬 또는 분기사슬형의 알킬기가 보다 바람직하며, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기 또는 tert-부틸기인 것이 특히 바람직하다.

알콕시기는 탄소수 1 ∼ 5 의 알콕시기가 바람직하고, 그 중에서도 직사슬 또는 분기사슬형의 알콕시기가 보다 바람직하며, 메톡시기, 에톡시기가 특히 바람직하다.

하이드록시알킬기는 상기 알킬기 중의 1 개 또는 복수개의 수소 원자가 하이드록시기로 치환된 기가 바람직하고, 하이드록시메틸기, 하이드록시에틸기, 하이드록시프로필기 등을 들 수 있다.

R⁴¹ ∼ R⁴⁶ 에 부여된 부호 n₁ ∼ n₆ 이 2 이상의 정수인 경우, 복수의 R⁴¹ ∼ R⁴⁶ 은 각각 동일해도 되고, 상이해도 된다.

n₁ 은 바람직하게는 0 ∼ 2 이고, 보다 바람직하게는 0 또는 1 이고, 더욱 바람직하게는 0 이다.

n₂ 및 n₃ 은 바람직하게는 각각 독립적으로 0 또는 1 이고, 보다 바람직하게는 0 이다.

n₄ 는 바람직하게는 0 ∼ 2 이고, 보다 바람직하게는 0 또는 1 이다.

n₅ 는 바람직하게는 0 또는 1 이고, 보다 바람직하게는 0 이다.

n₆ 은 바람직하게는 0 또는 1 이고, 보다 바람직하게는 1 이다.

식 (b-5) 또는 (b-6) 으로 나타내는 카티온부를 갖는 술포늄염의 아니온부는 특별히 한정되지 않고, 지금까지 제안되어 있는 오늄염계 산 발생제의 아니온부와 동일한 것이어도 된다. 이러한 아니온부로는, 예를 들어 상기 일반식 (b-1) 또는 (b-2) 로 나타내는 오늄염계 산 발생제의 아니온부 (R^{4 "}SO₃ ^-) 등의 불소화 알킬술폰산 이온 ; 상기 일반식 (b-3) 또는 (b-4) 로 나타내는 아니온부 등을 들 수 있다.

본 명세서에 있어서, 옥심술포네이트계 산 발생제란, 하기 일반식 (B-1) 로 나타내는 기를 적어도 1 개 갖는 화합물로서, 방사선의 조사에 의해 산을 발생하는 특성을 갖는 것이다. 이러한 옥심술포네이트계 산 발생제는, 화학 증폭형 레지스트 조성물용으로서 다용되고 있기 때문에, 임의로 선택하여 사용할 수 있다.

[화학식 54]

[식 (B-1) 중, R³¹, R³² 는 각각 독립적으로 유기기를 나타낸다]

R³¹, R³² 의 유기기는 탄소 원자를 함유하는 기로, 탄소 원자 이외의 원자 (예를 들어 수소 원자, 산소 원자, 질소 원자, 황 원자, 할로겐 원자 (불소 원자, 염소 원자 등) 등) 를 갖고 있어도 된다.

R³¹ 의 유기기로는, 직사슬형, 분기사슬형 또는 고리형의 알킬기 또는 아릴기가 바람직하다. 이들 알킬기, 아릴기는 치환기를 가지고 있어도 된다. 그 치환기로는 특별히 제한은 없고, 예를 들어 불소 원자, 탄소수 1 ∼ 6 의 직사슬형, 분기사슬형 또는 고리형의 알킬기 등을 들 수 있다. 여기서, 「치환기를 갖는다」란, 알킬기 또는 아릴기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 치환기로 치환되어 있는 것을 의미한다.

알킬기로는 탄소수 1 ∼ 20 이 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 10 이 보다 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 8 이 더욱 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 6 이 특히 바람직하며, 탄소수 1 ∼ 4 가 가장 바람직하다. 알킬기로는, 특히 부분적으로 또는 완전히 할로겐화된 알킬기 (이하, 할로겐화 알킬기라고 하는 경우가 있다) 가 바람직하다. 또한, 부분적으로 할로겐화된 알킬기란, 수소 원자의 일부가 할로겐 원자로 치환된 알킬기를 의미하고, 완전히 할로겐화된 알킬기란, 수소 원자의 전부가 할로겐 원자로 치환된 알킬기를 의미한다. 할로겐 원자로는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있고, 특히 불소 원자가 바람직하다. 즉, 할로겐화 알킬기는 불소화 알킬기인 것이 바람직하다.

아릴기는 탄소수 4 ∼ 20 이 바람직하고, 탄소수 4 ∼ 10 이 보다 바람직하며, 탄소수 6 ∼ 10 이 가장 바람직하다. 아릴기로는, 특히 부분적으로 또는 완전히 할로겐화된 아릴기가 바람직하다. 또한, 부분적으로 할로겐화된 아릴기란, 수소 원자의 일부가 할로겐 원자로 치환된 아릴기를 의미하고, 완전히 할로겐화된 아릴기란, 수소 원자의 전부가 할로겐 원자로 치환된 아릴기를 의미한다.

R³¹ 로는 특히, 치환기를 갖지 않는 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기 또는 탄소수 1 ∼ 4 의 불소화 알킬기가 바람직하다.

R³² 의 유기기로는, 직사슬형, 분기사슬형 또는 고리형의 알킬기, 아릴기 또는 시아노기가 바람직하다. R³² 의 알킬기, 아릴기로는, 상기 R³¹ 에서 예시한 알킬기, 아릴기와 동일한 것을 들 수 있다.

R³² 로는 특히, 시아노기, 치환기를 갖지 않는 탄소수 1 ∼ 8 의 알킬기, 또는 탄소수 1 ∼ 8 의 불소화 알킬기가 바람직하다.

옥심술포네이트계 산 발생제로서 더욱 바람직한 것으로는, 하기 일반식 (B-2) 또는 (B-3) 으로 나타내는 화합물을 들 수 있다.

[화학식 55]

[식 (B-2) 중, R³³ 은 시아노기, 치환기를 갖지 않는 알킬기 또는 할로겐화 알킬기이다. R³⁴ 는 아릴기이다. R³⁵ 는 치환기를 갖지 않는 알킬기 또는 할로겐화 알킬기이다]

[화학식 56]

[식 (B-3) 중, R³⁶ 은 시아노기, 치환기를 갖지 않는 알킬기 또는 할로겐화 알킬기이다. R³⁷ 은 2 또는 3 가의 방향족 탄화수소기이다. R³⁸ 은 치환기를 갖지 않는 알킬기 또는 할로겐화 알킬기이다. p" 는 2 또는 3 이다]

상기 일반식 (B-2) 에 있어서, R³³ 의 치환기를 갖지 않는 알킬기 또는 할로겐화 알킬기는 탄소수가 1 ∼ 10 인 것이 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 8 이 보다 바람직하며, 탄소수 1 ∼ 6 이 가장 바람직하다.

R³³ 으로는 할로겐화 알킬기가 바람직하고, 불소화 알킬기가 보다 바람직하다.

R³³ 에 있어서의 불소화 알킬기는 알킬기의 수소 원자가 50 ％ 이상 불소화되어 있는 것이 바람직하고, 70 ％ 이상 불소화되어 있는 것이 보다 바람직하며, 90 ％ 이상 불소화되어 있는 것이 특히 바람직하다.

R³⁴ 의 아릴기로는, 페닐기, 비페닐 (biphenyl) 기, 플루오레닐 (fluorenyl) 기, 나프틸기, 안트릴 (anthryl) 기, 페난트릴기 등의, 방향족 탄화수소의 고리로부터 수소 원자를 1 개 제거한 기, 및 이들 기의 고리를 구성하는 탄소 원자의 일부가 산소 원자, 황 원자, 질소 원자 등의 헤테로 원자로 치환된 헤테로아릴기 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 플루오레닐기가 바람직하다.

R³⁴ 의 아릴기는 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기, 할로겐화 알킬기, 알콕시기 등의 치환기를 가지고 있어도 된다. 그 치환기에 있어서의 알킬기 또는 할로겐화 알킬기는 탄소수가 1 ∼ 8 인 것이 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 4 가 더욱 바람직하다. 또한, 그 할로겐화 알킬기는 불소화 알킬기인 것이 바람직하다.

R³⁵ 의 치환기를 갖지 않는 알킬기 또는 할로겐화 알킬기는 탄소수가 1 ∼ 10 인 것이 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 8 이 보다 바람직하며, 탄소수 1 ∼ 6 이 가장 바람직하다.

R³⁵ 로는 할로겐화 알킬기가 바람직하고, 불소화 알킬기가 보다 바람직하다.

R³⁵ 에 있어서의 불소화 알킬기는 알킬기의 수소 원자가 50 ％ 이상 불소화되어 있는 것이 바람직하고, 70 ％ 이상 불소화되어 있는 것이 보다 바람직하며, 90 ％ 이상 불소화되어 있는 것이 발생되는 산의 강도가 높아지기 때문에 특히 바람직하다. 가장 바람직하게는, 수소 원자가 100 ％ 불소 치환된 완전 불소화 알킬기이다.

상기 일반식 (B-3) 에 있어서, R³⁶ 의 치환기를 갖지 않는 알킬기 또는 할로겐화 알킬기로는, 상기 R³³ 의 치환기를 갖지 않는 알킬기 또는 할로겐화 알킬기와 동일한 것을 들 수 있다.

R³⁷ 의 2 또는 3 가의 방향족 탄화수소기로는, 상기 R³⁴ 의 아릴기로부터 추가로 1 또는 2 개의 수소 원자를 제거한 기를 들 수 있다.

R³⁸ 의 치환기를 갖지 않는 알킬기 또는 할로겐화 알킬기로는, 상기 R³⁵ 의 치환기를 갖지 않는 알킬기 또는 할로겐화 알킬기와 동일한 것을 들 수 있다.

p" 는 바람직하게는 2 이다.

옥심술포네이트계 산 발생제의 구체예로는, α-(p-톨루엔술포닐옥시이미노)-벤질시아나이드, α-(p-클로로벤젠술포닐옥시이미노)-벤질시아나이드, α-(4-니트로벤젠술포닐옥시이미노)-벤질시아나이드, α-(4-니트로-2-트리플루오로메틸벤젠술포닐옥시이미노)-벤질시아나이드, α-(벤젠술포닐옥시이미노)-4-클로로벤질시아나이드, α-(벤젠술포닐옥시이미노)-2,4-디클로로벤질시아나이드, α-(벤젠술포닐옥시이미노)-2,6-디클로로벤질시아나이드, α-(벤젠술포닐옥시이미노)-4-메톡시벤질시아나이드, α-(2-클로로벤젠술포닐옥시이미노)-4-메톡시벤질시아나이드, α-(벤젠술포닐옥시이미노)-티엔-2-일아세토니트릴, α-(4-도데실벤젠술포닐옥시이미노)-벤질시아나이드, α-[(p-톨루엔술포닐옥시이미노)-4-메톡시페닐]아세토니트릴, α-[(도데실벤젠술포닐옥시이미노)-4-메톡시페닐]아세토니트릴, α-(토실옥시이미노)-4-티에닐시아나이드, α-(메틸술포닐옥시이미노)-1-시클로펜테닐아세토니트릴, α-(메틸술포닐옥시이미노)-1-시클로헥세닐아세토니트릴, α-(메틸술포닐옥시이미노)-1-시클로헵테닐아세토니트릴, α-(메틸술포닐옥시이미노)-1-시클로옥테닐아세토니트릴, α-(트리플루오로메틸술포닐옥시이미노)-1-시클로펜테닐아세토니트릴, α-(트리플루오로메틸술포닐옥시이미노)-시클로헥실아세토니트릴, α-(에틸술포닐옥시이미노)-에틸아세토니트릴, α-(프로필술포닐옥시이미노)-프로필아세토니트릴, α-(시클로헥실술포닐옥시이미노)-시클로펜틸아세토니트릴, α-(시클로헥실술포닐옥시이미노)-시클로헥실아세토니트릴, α-(시클로헥실술포닐옥시이미노)-1-시클로펜테닐아세토니트릴, α-(에틸술포닐옥시이미노)-1-시클로펜테닐아세토니트릴, α-(이소프로필술포닐옥시이미노)-1-시클로펜테닐아세토니트릴, α-(n-부틸술포닐옥시이미노)-1-시클로펜테닐아세토니트릴, α-(에틸술포닐옥시이미노)-1-시클로헥세닐아세토니트릴, α-(이소프로필술포닐옥시이미노)-1-시클로헥세닐아세토니트릴, α-(n-부틸술포닐옥시이미노)-1-시클로헥세닐아세토니트릴, α-(메틸술포닐옥시이미노)-페닐아세토니트릴, α-(메틸술포닐옥시이미노)-p-메톡시페닐아세토니트릴, α-(트리플루오로메틸술포닐옥시이미노)-페닐아세토니트릴, α-(트리플루오로메틸술포닐옥시이미노)-p-메톡시페닐아세토니트릴, α-(에틸술포닐옥시이미노)-p-메톡시페닐아세토니트릴, α-(프로필술포닐옥시이미노)-p-메틸페닐아세토니트릴, α-(메틸술포닐옥시이미노)-p-브로모페닐아세토니트릴 등을 들 수 있다.

또한, 일본 공개특허공보 평9-208554호 (단락 [0012] ∼ [0014] 의 [화학식 18] ∼ [화학식 19]) 에 개시되어 있는 옥심술포네이트계 산 발생제, 국제 공개 제04/074242호 팜플렛 (65 ∼ 86 페이지의 Example 1 ∼ 40) 에 개시되어 있는 옥심술포네이트계 산 발생제도 바람직하게 사용할 수 있다.

또한, 바람직한 것으로서 이하의 것을 예시할 수 있다.

[화학식 57]

디아조메탄계 산 발생제 중, 비스알킬 또는 비스아릴술포닐디아조메탄류의 구체예로는, 비스(이소프로필술포닐)디아조메탄, 비스(p-톨루엔술포닐)디아조메탄, 비스(1,1-디메틸에틸술포닐)디아조메탄, 비스(시클로헥실술포닐)디아조메탄, 비스(2,4-디메틸페닐술포닐)디아조메탄 등을 들 수 있다.

또한, 일본 공개특허공보 평11-035551호, 일본 공개특허공보 평11-035552호, 일본 공개특허공보 평11-035573호에 개시되어 있는 디아조메탄계 산 발생제도 바람직하게 사용할 수 있다.

또한, 폴리(비스술포닐)디아조메탄류로는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 평11-322707호에 개시되어 있는, 1,3-비스(페닐술포닐디아조메틸술포닐)프로판, 1,4-비스(페닐술포닐디아조메틸술포닐)부탄, 1,6-비스(페닐술포닐디아조메틸술포닐)헥산, 1,10-비스(페닐술포닐디아조메틸술포닐)데칸, 1,2-비스(시클로헥실술포닐디아조메틸술포닐)에탄, 1,3-비스(시클로헥실술포닐디아조메틸술포닐)프로판, 1,6-비스(시클로헥실술포닐디아조메틸술포닐)헥산, 1,10-비스(시클로헥실술포닐디아조메틸술포닐)데칸 등을 들 수 있다.

(B) 성분으로는, 이들 산 발생제를 1 종 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.

본 발명에 있어서는, (B) 성분으로서, 적어도 불소화 알킬술폰산 이온을 아니온으로 하는 오늄염계 산 발생제를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 식 (b1) ∼ (b8) 로 나타내는 아니온을 갖는 오늄염계 산 발생제와, 상기 식 (b-3) 으로 나타내는 아니온을 갖는 오늄염계 산 발생제를 병용하는 것이 보다 바람직하다.

본 발명에서의 레지스트 조성물에 있어서 (B) 성분의 함유량은, (A) 성분 100 질량부에 대하여, 0.5 ∼ 50 질량부가 바람직하고, 1 ∼ 40 질량부가 보다 바람직하다. 상기 범위로 함으로써 패턴 형성이 충분히 이루어진다. 또한, 균일한 용액이 얻어지고, 보존 안정성이 양호해지기 때문에 바람직하다.

<임의 성분>

[(D) 성분]

본 발명에서의 레지스트 조성물에 있어서는, 임의의 성분으로서 추가로 함질소 유기 화합물 성분 (D) (이하 「(D) 성분」이라고 한다) 를 함유하는 것이 바람직하다.

이 (D) 성분으로는 산확산 제어제, 즉 노광에 의해 상기 (B) 성분으로부터 발생하는 산을 트랩하는 퀀처로서 작용하는 것이면 특별히 한정되지 않고, 이미 다종 다양한 것이 제안되어 있기 때문에, 공지된 것에서 임의로 사용하면 된다. 그 중에서도 지방족 아민, 특히 제 2 급 지방족 아민이나 제 3 급 지방족 아민이 바람직하다.

지방족 아민이란, 1 개 이상의 지방족기를 갖는 아민으로, 그 지방족기는 탄소수가 1 ∼ 12 인 것이 바람직하다.

지방족 아민으로는, 암모니아 NH₃ 의 수소 원자의 적어도 1 개를, 탄소수 12 이하의 알킬기 또는 하이드록시알킬기로 치환한 아민 (알킬아민 또는 알킬알코올아민) 또는 고리형 아민을 들 수 있다.

알킬아민 및 알킬알코올아민의 구체예로는, n-헥실아민, n-헵틸아민, n-옥틸아민, n-노닐아민, n-데실아민 등의 모노알킬아민 ; 디에틸아민, 디-n-프로필아민, 디-n-헵틸아민, 디-n-옥틸아민, 디시클로헥실아민 등의 디알킬아민 ; 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리-n-프로필아민, 트리-n-부틸아민, 트리-n-펜틸아민, 트리-n-헥실아민, 트리-n-헵틸아민, 트리-n-옥틸아민, 트리-n-노닐아민, 트리-n-데실아민, 트리-n-도데실아민 등의 트리알킬아민 ; 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 디이소프로판올아민, 트리이소프로판올아민, 디-n-옥탄올아민, 트리-n-옥탄올아민 등의 알킬알코올아민을 들 수 있다. 이들 중에서도, 탄소수 5 ∼ 10 의 트리알킬아민이 더욱 바람직하고, 트리-n-펜틸아민 또는 트리-n-옥틸아민이 특히 바람직하다.

고리형 아민으로는, 예를 들어 헤테로 원자로서 질소 원자를 함유하는 복소 고리 화합물을 들 수 있다. 그 복소 고리 화합물로는, 단고리형인 것 (지방족 단고리형 아민) 이어도 되고 다고리형인 것 (지방족 다고리형 아민) 이어도 된다.

지방족 단고리형 아민으로서 구체적으로는, 피페리딘, 피페라진 등을 들 수 있다.

지방족 다고리형 아민으로는, 탄소수가 6 ∼ 10 인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 1,5-디아자비시클로[4.3.0]-5-노넨, 1,8-디아자비시클로[5.4.0]-7-운데센, 헥사메틸렌테트라민, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 등을 들 수 있다.

그 밖의 지방족 아민으로는, 트리스(2-메톡시메톡시에틸)아민, 트리스{2-(2-메톡시에톡시)에틸}아민, 트리스{2-(2-메톡시에톡시메톡시)에틸}아민, 트리스{2-(1-메톡시에톡시)에틸}아민, 트리스{2-(1-에톡시에톡시)에틸}아민, 트리스{2-(1-에톡시프로폭시)에틸}아민, 트리스[2-{2-(2-하이드록시에톡시)에톡시}에틸]아민, 트리에탄올아민트리아세테이트 등을 들 수 있고, 트리에탄올아민트리아세테이트가 바람직하다.

또한, (D) 성분으로는 방향족 아민을 사용해도 된다.

방향족 아민으로는, 아닐린, 피리딘, 4-디메틸아미노피리딘, 피롤, 인돌, 피라졸, 이미다졸 또는 이들의 유도체, 디페닐아민, 트리페닐아민, 트리벤질아민, 2,6-디이소프로필아닐린, N-tert-부톡시카르보닐피롤리딘 등을 들 수 있다.

(D) 성분은 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.

(D) 성분은, (A) 성분 100 질량부에 대하여, 통상적으로 0.01 ∼ 5.0 질량부의 범위에서 사용된다. 상기 범위로 함으로써, 레지스트 패턴 형상, 노광 후 시간 경과적 안정성 등이 향상된다.

<(E) 성분>

레지스트 조성물에는, 감도 열화의 방지나, 레지스트 패턴 형상, 노광 후 시간 경과적 안정성 등의 향상을 목적으로, 유기 카르복실산, 그리고 인의 옥소산 및 그 유도체로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 화합물 (E) (이하 「(E) 성분」이라고 한다) 를 함유시킬 수 있다.

유기 카르복실산으로는, 예를 들어 아세트산, 말론산, 시트르산, 말산, 숙신산, 벤조산, 살리실산 등이 바람직하다.

인의 옥소산으로는, 인산, 포스폰산, 포스핀산 등을 들 수 있고, 이들 중에서도 특히 포스폰산이 바람직하다.

인의 옥소산의 유도체로는, 예를 들어 상기 옥소산의 수소 원자를 탄화수소기로 치환한 에스테르 등을 들 수 있고, 상기 탄화수소기로는, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기, 탄소수 6 ∼ 15 의 아릴기 등을 들 수 있다.

인산의 유도체로는, 인산디-n-부틸에스테르, 인산디페닐에스테르 등의 인산에스테르 등을 들 수 있다.

포스폰산의 유도체로는, 포스폰산디메틸에스테르, 포스폰산-디-n-부틸에스테르, 페닐포스폰산, 포스폰산디페닐에스테르, 포스폰산디벤질에스테르 등의 포스폰산에스테르 등을 들 수 있다.

포스핀산의 유도체로는, 페닐포스핀산 등의 포스핀산에스테르 등을 들 수 있다.

(E) 성분은 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.

(E) 성분으로는 유기 카르복실산이 바람직하고, 살리실산이 특히 바람직하다.

본 발명에서의 레지스트 조성물이 (E) 성분을 함유하는 경우, (E) 성분은 (A) 성분 100 질량부에 대해 0.01 ∼ 5.0 질량부의 비율로 사용된다.

<(F) 성분>

레지스트 조성물에는, 레지스트막에 발수성을 부여하기 위해서 불소 첨가제 (이하, 「(F) 성분」이라고 한다) 를 함유시킬 수 있다. (F) 성분으로는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2010-002870호에 기재된 함불소 고분자 화합물을 사용할 수 있다.

(F) 성분으로서 보다 구체적으로는 하기 식 (f1) 로 나타내는 구성 단위를 갖는 공중합체를 들 수 있고, 하기 식 (f1) 로 나타내는 구성 단위만으로 이루어지는 중합체 (호모폴리머) ; 하기 식 (f1) 로 나타내는 구성 단위와, 상기 구성 단위 (a1) 의 공중합체 ; 하기 식 (f1) 로 나타내는 구성 단위와, 아크릴산 또는 메타크릴산으로부터 유도되는 구성 단위와, 상기 구성 단위 (a1) 의 공중합체인 것이 바람직하다. 여기서, 하기 식 (f1) 로 나타내는 구성 단위와 공중합되는 상기 구성 단위 (a1) 로는, 상기 식 (a1-5) 로 나타내는 구성 단위가 바람직하고, 상기 식 (a11-1-1) 로 나타내는 구성 단위가 특히 바람직하다.

[화학식 58]

[식 중, R 은 상기와 동일하고, a1 은 1 ∼ 5 의 정수이고, R^{2 "} 는 불소 원자를 함유하는 유기기이다]

식 (f1) 중, R 은 상기와 동일하다. R 로는, 수소 원자 또는 메틸기가 바람직하다.

식 (f1) 중, a1 은 1 ∼ 5 의 정수로서, 1 ∼ 3 의 정수가 바람직하고, 1 또는 2 인 것이 보다 바람직하다.

식 (f1) 중, R^{2 "} 는 불소 원자를 함유하는 유기기로서, 불소 원자를 함유하는 탄화수소기인 것이 바람직하다.

불소 원자를 함유하는 탄화수소기로는, 직사슬형, 분기사슬형 또는 고리형 중 어느 것이어도 되며, 탄소수는 1 ∼ 20 인 것이 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 15 인 것이 보다 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 10 이 특히 바람직하다.

또한, 불소 원자를 함유하는 탄화수소기는 당해 탄화수소기에 있어서의 수소 원자의 25 ％ 이상이 불소화되어 있는 것이 바람직하고, 50 ％ 이상이 불소화되어 있는 것이 보다 바람직하며, 60 ％ 이상이 불소화되어 있는 것이, 침지 노광시의 레지스트막의 소수성이 높아지는 점에서 특히 바람직하다.

그 중에서도, R^2" 로는, 탄소수 1 ∼ 5 의 불소화 탄화수소기가 특히 바람직하고, 메틸기, -CH₂-CF₃, -CH₂-CF₂-CF₃, -CH(CF₃)₂, -CH₂-CH₂-CF₃, -CH₂-CH₂-CF₂-CF₂-CF₂-CF₃ 이 가장 바람직하다.

(F) 성분은 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.

(F) 성분은 (A) 성분 100 질량부당 1 ∼ 10 질량부의 비율로 사용된다.

레지스트 조성물에는, 혼화성이 있는 첨가제, 예를 들어 레지스트막의 성능을 개량하기 위한 부가적 수지, 도포성을 향상시키기 위한 계면 활성제, 용해 억제제, 가소제, 안정제, 착색제, 헐레이션 방지제, 염료 등을 원하는 바에 따라 추가로 적절히 첨가 함유시킬 수 있다.

레지스트 조성물에는, 혼화성이 있는 첨가제, 예를 들어 레지스트막의 성능을 개량하기 위한 부가적 수지, 도포성을 향상시키기 위한 계면 활성제, 용해 억제제, 가소제, 안정제, 착색제, 헐레이션 방지제, 염료 등을 원하는 바에 따라 추가로 적절히 첨가 함유시킬 수 있다.

<(S) 성분>

레지스트 조성물은 레지스트 조성물에 배합되는 성분을 유기 용제 (이하 「(S) 성분」이라고 한다) 에 용해시켜 제조할 수 있다.

(S) 성분으로는, 사용하는 각 성분을 용해시켜 균일한 용액으로 할 수 있는 것이면 되고, 종래 화학 증폭형 레지스트의 용제로서 공지된 것 중에서 임의의 것을 1 종 또는 2 종 이상 적절히 선택하여 사용할 수 있다.

(S) 성분은, 예를 들어, γ-부티로락톤 등의 락톤류 ; 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 메틸-n-펜틸케톤, 메틸이소펜틸케톤, 2-헵타논 등의 케톤류 ; 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜 등의 다가 알코올류 ; 에틸렌글리콜모노아세테이트, 디에틸렌글리콜모노아세테이트, 프로필렌글리콜모노아세테이트, 또는 디프로필렌글리콜모노아세테이트 등의 에스테르 결합을 갖는 화합물, 상기 다가 알코올류 또는 상기 에스테르 결합을 갖는 화합물의 모노메틸에테르, 모노에틸에테르, 모노프로필에테르, 모노부틸에테르 등의 모노알킬에테르 또는 모노페닐에테르 등의 에테르 결합을 갖는 화합물 등의 다가 알코올류의 유도체 [이들 중에서는, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 (PGMEA), 프로필렌글리콜모노메틸에테르 (PGME) 가 바람직하다] ; 디옥산과 같은 고리형 에테르류나, 락트산메틸, 락트산에틸 (EL), 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 피루브산메틸, 피루브산에틸, 메톡시프로피온산메틸, 에톡시프로피온산에틸 등의 에스테르류 ; 아니솔, 에틸벤질에테르, 크레실메틸에테르, 디페닐에테르, 디벤질에테르, 페네톨, 부틸페닐에테르, 에틸벤젠, 디에틸벤젠, 펜틸벤젠, 이소프로필벤젠, 톨루엔, 자일렌, 시멘, 메시틸렌 등의 방향족계 유기 용제 등을 들 수 있다.

(S) 성분은 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상의 혼합 용제로서 사용해도 된다.

그 중에서도, γ-부티로락톤, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 (PGMEA), 프로필렌글리콜모노메틸에테르 (PGME), 락트산에틸 (EL) 이 바람직하다.

또한, PGMEA 와 극성 용제를 혼합한 혼합 용매도 바람직하다. 그 배합비 (질량비) 는 PGMEA 와 극성 용제와의 상용성 등을 고려하여 적절히 결정하면 되며, 1 : 9 ∼ 9 : 1 의 범위 내로 하는 것이 바람직하고, 2 : 8 ∼ 8 : 2 의 범위 내로 하는 것이 보다 바람직하다.

보다 구체적으로는, 극성 용제로서 EL 을 배합하는 경우에는, PGMEA : EL 의 질량비는 바람직하게는 1 : 9 ∼ 9 : 1, 보다 바람직하게는 2 : 8 ∼ 8 : 2 이다. 또한, 극성 용제로서 PGME 를 배합하는 경우에는, PGMEA : PGME 의 질량비는 바람직하게는 1 : 9 ∼ 9 : 1, 보다 바람직하게는 2 : 8 ∼ 8 : 2, 더욱 바람직하게는 3 : 7 ∼ 7 : 3 이다.

또한, (S) 성분으로서 그 밖에는, PGMEA 및 EL 중에서 선택되는 적어도 1 종과 γ-부티로락톤과의 혼합 용제도 바람직하다. 이 경우, 혼합 비율로는, 전자와 후자의 질량비가 바람직하게는 70 : 30 ∼ 95 : 5 가 된다.

그리고, (S) 성분으로서 그 밖에는, PGMEA 와 시클로헥사논과의 혼합 용제도 바람직하다. 이 경우, 혼합 비율로는, 질량비가 바람직하게는 PGMEA : 시클로헥사논 = 95 ∼ 5 : 10 ∼ 90 이 된다.

본 발명의 레지스트 패턴 형성 방법에 의하면, 패턴 치수의 미세화를 달성하고, 또한, 패턴 균일성을 향상시킬 수 있다.

전술한 바와 같이, 통상적으로 네거티브형 현상용 레지스트 조성물을 사용한 레지스트 패턴에 있어서 열수축에 의한 패턴 사이의 간격 (예를 들어, 컨택트홀 패턴이면 홀의 직경 ; 스페이스 (트렌치) 패턴이면 스페이스의 폭) 의 협소화를 시도한 경우, 패턴 사이의 간격이 반대로 넓어져 버린다. 이것은 일반적인 네거티브형 현상용 레지스트 조성물을 사용하여 형성된 레지스트막의 패턴부가 그 내부에 기의 탈리 등에 의해서 생긴 공극을 갖기 때문에, 그 공극 안을 향해서 패턴부가 수축되기 때문이다.

한편, 본 발명의 레지스트 패턴 형성 방법에 의하면, 네거티브형 현상용 레지스트 조성물을 사용한 레지스트 패턴을 피복 형성제로 이루어지는 피복막으로 피복한 후에 열처리를 실시함으로써, 피복막 자체가 열수축하는 것에 의해 레지스트막의 패턴부의 측벽을 패턴 사이를 향하여 가까이 당길 수 있어, 상기 효과가 얻어지는 것으로 생각된다.

실시예

다음으로, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세히 설명하는데, 본 발명은 이들 예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1 ∼ 3, 비교예 1]

표 1 에 나타내는 각 성분을 혼합하여 네거티브형 현상용의 레지스트 조성물로 하였다.

표 1 중의 각 약호는 이하의 의미를 갖는다. 또한, [ ] 안의 수치는 배합량 (질량부) 이다.

(A)-1 : 하기 고분자 화합물 (A)-1 [Mw = 8000, Mw/Mn = 1.56, l / m / n / o = 45 / 35 / 10 / 10 (몰비)].

(A)-2 : 하기 고분자 화합물 (A)-2 [Mw = 8000, Mw/Mn = 1.57, l / m / n / o / p = 45 / 30 / 9 / 8 / 8 (몰비)]

(B)-1 : 하기 화합물 (B)-1.

(B)-2 : 하기 화합물 (B)-2.

(B)-3 : 하기 화합물 (B)-3.

(F)-1 : 하기 고분자 화합물 (F)-1 [Mw = 25000, Mw/Mn = 1.61, l / m = 30 / 70 (몰비)].

(S)-1 : 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트.

(S)-2 : 시클로헥사논.

[화학식 59]

[화학식 60]

얻어진 네거티브형 현상용의 레지스트 조성물을 사용하여, 이하의 순서에 따라서 레지스트 패턴을 형성하였다.

[레지스트 패턴의 형성 1 : 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1]

12 인치의 실리콘 웨이퍼 상에, 유기계 반사 방지막 조성물 「ARC95」(상품명, 브루워 사이언스사 제조) 를 스피너를 사용하여 도포하고, 핫 플레이트 상에서 205 ℃, 60 초간 소성하여 건조시킴으로써, 막두께 90 ㎚ 의 유기계 반사 방지막을 형성하였다.

그리고, 그 유기계 반사 방지막 상에, 각 예의 레지스트 조성물을 각각 스피너를 사용하여 도포하고, 핫 플레이트 상에서 105 ℃, 60 초간의 조건으로 프리베이크 (PAB) 처리를 실시하여, 건조시킴으로써, 막두께 100 ㎚ 의 레지스트막을 형성하였다.

다음으로, ArF 노광 장치 NSR-S609B (니콘사 제조 ; NA (개구수) = 1.07 ; Cross pole (0.78/0.97) w/POLANO) 에 의해, 마스크를 개재하여 ArF 엑시머 레이저 (193 ㎚) 를 선택적으로 조사하였다.

그리고, 110 ℃ 에서 60 초간 PEB 처리를 실시하고, 다시 23 ℃ 에서 아세트산부틸로 13 초간 현상 처리를 실시하고, 물기를 털어서 건조시켰다. 그 결과, 홀 직경 50 ㎚ 의 홀이 등간격 (피치 100 ㎚) 으로 배치된 컨택트홀 (CH) 패턴이 얻어졌다. 이 때의 최적 노광량 Eop 는 26 mJ/㎠ 이었다.

이어서, 얻어진 실시예 1 및 실시예 2 의 각 CH 패턴 상에, 아크릴산과 비닐피롤리돈의 코폴리머 (아크릴산 : 비닐피롤리돈 = 2 : 1 (질량비), 트리에틸아민, 계면 활성제 및 물을 함유하는 pH 3 의 피복 형성제를 스피너를 사용하여 도포하여, 기판으로부터 200 ㎚ 두께의 피복막을 형성하였다.

한편, 비교예 1 의 CH 패턴에는 피복막을 형성하지 않았다.

그 후, 기판 상의 CH 패턴에 대하여, 100 ℃ (참고), 140 ℃, 150 ℃, 155 ℃, 또는 160 ℃ 중 어느 온도에서 60 초간 열처리를 실시한 후, 23 ℃ 에서 순수를 사용하여 피복막을 제거하였다.

각 온도에서 가열 처리한 경우의 CH 패턴의 치수 (홀 직경) 을 표 2 에 나타낸다.

또한, 각 온도에서 가열 처리한 경우에 있어서 200 개의 홀의 직경을 측정하고, 그 결과로부터 표준편차의 3 배값을 CDU (CD Uniformity ; 패턴 균일성) 를 나타내는 척도로서 산출하였다. 이 값이 작을수록 CDU 가 우수한 것을 의미한다. 결과를 표 2 에 나타낸다.

[레지스트 패턴의 형성 2 : 실시예 3]

상기 레지스트 패턴의 형성 1 에 있어서 사용한 피복 형성제에 관해서 pH 를 7 로 조정 (트리에틸아민량을 조정) 한 피복 형성제를 사용한 것 외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 평가를 실시하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다.

상기한 결과로부터, 실시예 1 ∼ 3 의 방법에 의해 얻어진 레지스트 패턴은 비교예 1 의 방법에 의해 얻어진 레지스트 패턴에 비하여 패턴 치수가 작고, 패턴의 균일성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명했지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지는 않는다. 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 구성의 부가, 생략, 치환 및 그 밖의 변경이 가능하다. 본 발명은 전술한 설명에 의해 한정되지 않으며, 첨부된 클레임의 범위에 의해서만 한정된다.

Claims (5)

1. 산의 작용에 의해 유기 용제에 대한 용해성이 감소하는 기재 성분 (A) 와, 노광에 의해 산을 발생하는 산 발생제 성분 (B) 를 함유하는 레지스트 조성물을 사용하여 지지체 상에 레지스트막을 형성하는 공정, 상기 레지스트막을 노광하는 공정, 상기 레지스트막을, 상기 유기 용제를 함유하는 현상액을 사용한 네거티브형 현상에 의해 패터닝하여 레지스트 패턴을 형성하는 공정, 상기 레지스트 패턴 상에, pH 1 ~ 5 의 피복 형성제를 도포하여 피복막을 형성하는 공정, 상기 레지스트 패턴의 연화점보다 낮은 온도에서 열처리를 실시해서, 피복막을 열수축시켜 상기 레지스트 패턴 사이의 간격을 좁히는 공정, 및 상기 피복막을 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 피복 형성제가 수용성 폴리머를 함유하는 레지스트 패턴 형성 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 수용성 폴리머가 알킬렌글리콜계 중합체, 셀룰로오스계 유도체, 비닐계 중합체, 아크릴계 중합체, 우레아계 중합체, 에폭시계 중합체, 멜라민계 중합체, 및 나일론계 중합체로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하는 레지스트 패턴 형성 방법.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   피복 형성제가 추가로 수용성 아민을 함유하는 레지스트 패턴 형성 방법.