KR101996088B1 - Photoresist composition, process for forming resist pattern and acid generator - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 현상 결함의 발생을 억제할 수 있는 포토레지스트 조성물의 제공을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 [A] 산 해리성 기를 포함하는 구조 단위 (I)를 갖는 중합체, 및 [B] 하기 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 포함하는 산 발생제를 함유하는 포토레지스트 조성물이다. 화학식 (1) 중, R1은 탄소수 3 내지 20의 1가의 지환식 탄화수소기이다. 이 지환식 탄화수소기의 탄소환에 지방족 복소환이 축환되어 있을 수도 있다. X는 **-(X2-R')n-X1-이다. X1은 *-COO- 또는 -O-이다. X2는 -COO- 또는 -O-이다. R'는 탄소수 3 내지 20의 2가의 지환식 탄화수소기이다. 이 지환식 탄화수소기의 탄소환에 지방족 복소환이 축환되어 있을 수도 있다. n은 0 또는 1이다. R2는 탄소수가 짝수인 2가의 직쇄상 탄화수소기 또는 탄소수가 짝수인 2가의 직쇄상 불소화 탄화수소기이다. R3은 수소 원자 또는 불소 원자이다.
An object of the present invention is to provide a photoresist composition capable of suppressing the occurrence of development defects. The present invention also relates to a photoresist composition containing an acid generator comprising a polymer having a structural unit (I) comprising an acid dissociable group [A] and a compound represented by the following formula (1). In the formula (1), R 1 is a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms. The aliphatic heterocyclic ring may be conjugated to the carbon ring of the alicyclic hydrocarbon group. X is ** - (X 2 -R ') n -X 1 -. X 1 is * -COO- or -O-. X 2 is -COO- or -O-. R 'is a divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms. The aliphatic heterocyclic ring may be conjugated to the carbon ring of the alicyclic hydrocarbon group. n is 0 or 1; R 2 is a divalent straight-chain hydrocarbon group having an even number of carbon atoms or a divalent straight-chain fluorinated hydrocarbon group having an even number of carbon atoms. R 3 is a hydrogen atom or a fluorine atom.
Description
본 발명은 포토레지스트 조성물, 레지스트 패턴 형성 방법 및 산 발생제에 관한 것이다.The present invention relates to a photoresist composition, a resist pattern forming method, and an acid generator.
화학 증폭형의 포토레지스트 조성물은, KrF 엑시머 레이저광이나 ArF 엑시머 레이저광으로 대표되는 원자외선이나 전자선의 조사에 의해 노광부에 산을 생성시키고, 이 산을 촉매로 하는 반응에 의해, 노광부와 미노광부와의 현상액에 대한 용해 속도에 차를 생기게 하여, 기판 상에 레지스트 패턴을 형성시키는 조성물이다.The chemically amplified type photoresist composition is a photoresist composition in which an acid is generated in an exposed portion by irradiation with deep ultraviolet rays or electron rays represented by KrF excimer laser light or ArF excimer laser light, And a difference in dissolution rate with respect to the developing solution with the unexposed portion, thereby forming a resist pattern on the substrate.
이러한 포토레지스트 조성물에는, 단순히 해상 성능이 우수한 것 뿐만 아니라, 형성되는 레지스트 패턴의 평활성 등 요구되는 성능이 다양화되고 있다. 그래서 발생하는 산의 강함이나 레지스트막 중에서의 확산 길이나 분포 등을 조절하기 위해서 여러 가지 산 발생제가 제안되어 있다(특허문헌 1 내지 5 참조).Such a photoresist composition is not only excellent in resolution performance but also has various properties required such as smoothness of the formed resist pattern. Therefore, various acid generators have been proposed to control the intensity of the acid generated, the diffusion length and distribution in the resist film, and the like (see Patent Documents 1 to 5).
그러나, 패턴을 더욱더 미세화하는 데 있어서는, 형성되는 레지스트 패턴에서 현상 결함의 발생 억제라는 요구가 오늘날 높아지고 있지만, 상기 종래의 포토레지스트 조성물은 이 요구를 충분히 만족시키고 있지 않다.However, in order to further miniaturize the pattern, a demand for suppressing the occurrence of development defects in the formed resist pattern is increasing today, but the above conventional photoresist composition does not sufficiently satisfy this requirement.
본 발명은 이상과 같은 사정에 기초하여 이루어진 것으로, 그 목적은 현상 결함의 발생을 억제할 수 있는 포토레지스트 조성물을 제공하는 것이다.The present invention has been made on the basis of the above-described circumstances, and its object is to provide a photoresist composition capable of suppressing the occurrence of development defects.
상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 발명은,In order to solve the above problems,
[A] 산 해리성 기를 포함하는 구조 단위 (I)를 갖는 중합체(이하, 「[A] 중합체」라고도 함), 및(A) a polymer having a structural unit (I) containing an acid dissociable group (hereinafter also referred to as "[A] polymer"), and
[B] 하기 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 포함하는 산 발생제(이하, 「[B] 산 발생제」라고도 함)를 함유하는 포토레지스트 조성물이다.[B] A photoresist composition containing an acid generator containing a compound represented by the following formula (1) (hereinafter also referred to as "[B] acid generator").
(화학식 (1) 중, R1은 탄소수 3 내지 20의 1가의 지환식 탄화수소기이되, 단 이 지환식 탄화수소기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 치환되어 있을 수도 있고, 이 지환식 탄화수소기의 탄소환에 지방족 복소환이 축환되어 있을 수도 있고, X는 **-(X2-R')n-X1-이고, X1은 *-COO- 또는 -O-이고, X2는 -COO- 또는 -O-이고, R'는 탄소수 3 내지 20의 2가의 지환식 탄화수소기이되, 단 이 지환식 탄화수소기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 치환되어 있을 수도 있고, 이 지환식 탄화수소기의 탄소환에 지방족 복소환이 축환되어 있을 수도 있고, n은 0 또는 1이고, **는 R1에 결합하는 부위를 나타내고, *는 R1측에 결합하는 부위를 나타내고, R2는 탄소수가 짝수인 2가의 직쇄상 탄화수소기 또는 탄소수가 짝수인 2가의 직쇄상 불소화 탄화수소기이고, R3은 수소 원자 또는 불소 원자이고, M+는 1가의 양이온임)(In the formula (1), R 1 is a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, with the proviso that part or all of the hydrogen atoms of the alicyclic hydrocarbon group may be substituted, and the aliphatic hydrocarbon group may be an aliphatic heterocyclic ring is chukhwan the recall, X is ** - (X 2 -R ') n -X 1 - and, X 1 - is a -COO- or -O-, X 2 is -COO- Or -O-, and R 'is a divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, with the proviso that some or all of the hydrogen atoms of the alicyclic hydrocarbon group may be substituted, and the carbon-carbon double bond of the alicyclic hydrocarbon group and a may be an aliphatic heterocyclic ring is chukhwan, n is 0 or 1, and ** represents a site bonded to the R 1, * represents the site binding to the R 1 side, R 2 is 2 of the number of carbon atoms is even Or a divalent straight-chain fluorinated hydrocarbon group having an even number of carbon atoms, and R 3 is hydrogen An atom or a fluorine atom, and M + is a monovalent cation)
본 발명의 포토레지스트 조성물은 [A] 중합체와 함께, 상기 특정 구조를 갖는 [B] 산 발생제를 함유함으로써 현상 결함의 발생을 억제할 수 있다. [B] 산 발생제가 상기 특정 구조를 가짐으로써, 현상 결함의 발생을 억제할 수 있는 이유에 대해서는, 반드시 명확하지는 않지만, 예를 들면 [B] 산 발생제는 R1-X와 SO3 -이 홀수개의 탄소 원자를 통하는 구조를 갖고 있기 때문에, 레지스트막을 형성하는 [A] 중합체와의 친화성이 높아지는 것 등이 생각되고, 그 결과 [B] 산 발생제의 레지스트막 중에서의 분산성이 향상되는 것 등을 들 수 있다.The photoresist composition of the present invention can contain the [B] acid generator having the specific structure together with the [A] polymer to suppress the occurrence of development defects. The reason why the acid generator [B] has such a specific structure as described above can suppress the occurrence of development defects is not necessarily clarified. For example, the acid generator [B] may include R 1 -X and SO 3 - The affinity with the polymer [A] for forming a resist film is increased because of the structure having an odd number of carbon atoms. As a result, it is considered that the dispersibility of the [B] acid generator in the resist film is improved And the like.
상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물은 하기 화학식 (1-1)로 표시되는 것이 바람직하다.The compound represented by the formula (1) is preferably represented by the following formula (1-1).
(화학식 (1-1) 중, R1, X 및 M+은 상기 화학식 (1)과 동의이고, RA은 메틸렌기 또는 1,3-프로판디일기임)(Wherein R 1 , X and M + are as defined in the above formula (1), and R A is a methylene group or a 1,3-propanediyl group)
해당 포토레지스트 조성물에 따르면, [B] 산 발생제가 상기 특정 구조를 가짐으로써, 예를 들면 [B] 산 발생제의 높은 분산성과, 발생되는 산의 적절한 강도의 상승 효과가 발휘되고, 그 결과 현상 결함의 발생이 보다 억제된다.According to the photoresist composition, the acid generator [B] having the specific structure described above exhibits, for example, a synergistic effect of the high dispersibility of the acid generator [B] and the appropriate strength of the generated acid, The generation of defects is further suppressed.
상기 화학식 (1)에 있어서의 M+는 하기 화학식 (2-1)로 표시되는 술포늄 양이온 및 하기 화학식 (2-2)로 표시되는 요오도늄 양이온으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 양이온인 것이 바람직하다.M + in the formula (1) is at least one kind of cation selected from the group consisting of a sulfonium cation represented by the following formula (2-1) and an iodonium cation represented by the following formula (2-2) .
(화학식 (2-1) 중, R4, R5 및 R6은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴기이고, 이 알킬기 및 아릴기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 치환되어 있을 수도 있고, R4, R5 및 R6 중 어느 2개 이상이 서로 결합하여, 이들이 결합하는 황 원자와 함께 환 구조를 형성하고 있을 수도 있고,(In the formula (2-1), R 4 , R 5 and R 6 are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, and a part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group and the aryl group Or any two or more of R 4 , R 5 and R 6 may be bonded to each other to form a ring structure together with the sulfur atom to which they are bonded,
화학식 (2-2) 중, R7 및 R8은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 탄소 6 내지 30의 아릴기이고, 이 알킬기 및 아릴기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 치환되어 있을 수도 있고, R7 및 R8이 서로 결합하여, 이들이 결합하는 요오드 원자와 함께 환 구조를 형성하고 있을 수도 있음)In the formula (2-2), R 7 and R 8 are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, and some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group and the aryl group may be substituted And R < 7 > and R < 8 > may be bonded to each other to form a ring structure together with the iodine atom to which they are bonded)
해당 포토레지스트 조성물은 [B] 산 발생제가 상기 특정한 양이온을 가짐으로써 감도를 향상시킬 수 있고, 결과적으로 현상 결함의 발생을 더욱 억제할 수 있다.In the photoresist composition, the sensitivity of the [B] acid generator is improved by having the specific cation, and as a result, occurrence of development defects can be further suppressed.
구조 단위 (I)는 하기 화학식 (3)으로 표시되는 것이 바람직하다.The structural unit (I) is preferably represented by the following formula (3).
(화학식 (3) 중, R9는 수소 원자, 불소 원자, 메틸기 또는 트리플루오로메틸기이고, R10, R11 및 R12는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소수 3 내지 20의 1가의 지환식 탄화수소기이되, 단 R11 및 R12가 서로 결합하여, 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 탄소수 4 내지 20의 2가의 지환식 탄화수소기를 형성하고 있을 수도 있음)(3), R 9 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group, R 10 , R 11 and R 12 each independently represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a monovalent An alicyclic hydrocarbon group wherein R 11 and R 12 may be bonded to each other to form a divalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms together with the carbon atoms to which they are bonded)
해당 포토레지스트 조성물에 따르면, [A] 중합체의 구조 단위 (I)를 상기 특정한 구조 단위로 함으로써 [B] 산 발생제의 레지스트막에 있어서의 분산성을 더욱 향상시킬 수 있다고 생각되고, 그 결과 현상 결함의 발생을 더욱 억제할 수 있다.According to the photoresist composition, it is considered that the dispersibility of the acid generator [B] in the resist film can be further improved by using the structural unit (I) of the polymer [A] as the specific structural unit, The occurrence of defects can be further suppressed.
본 발명의 레지스트 패턴 형성 방법은,In the resist pattern forming method of the present invention,
(1) 해당 포토레지스트 조성물을 이용하여 기판 상에 레지스트막을 형성하는 공정,(1) a step of forming a resist film on a substrate using the photoresist composition,
(2) 포토마스크를 통해 상기 레지스트막을 노광하는 공정, 및 (2) exposing the resist film through a photomask, and
(3) 상기 노광된 레지스트막을 현상하는 공정(3) a step of developing the exposed resist film
을 갖는다.Respectively.
해당 레지스트 패턴 형성 방법에 따르면, 상술한 해당 포토레지스트 조성물을 이용하기 때문에, 현상 결함이 적은 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.According to the method for forming a resist pattern, since the above-mentioned photoresist composition is used, a resist pattern with few development defects can be formed.
본 발명의 산 발생제는,The acid generator of the present invention can be used,
하기 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 포함한다.Include compounds represented by the following formula (1).
(화학식 (1) 중, R1은 탄소수 3 내지 20의 1가의 지환식 탄화수소기이되, 단 이 지환식 탄화수소기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 치환되어 있을 수도 있고, 이 지환식 탄화수소기의 탄소환에 지방족 복소환이 축환되어 있을 수도 있고, X는 **-(X2-R')n-X1-이고, X1은 *-COO- 또는 -O-이고, X2는 -COO- 또는 -O-이고, R'는 탄소수 3 내지 20의 2가의 지환식 탄화수소기이되, 단 이 지환식 탄화수소기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 치환되어 있을 수도 있고, 이 지환식 탄화수소기의 탄소환에 지방족 복소환이 축환되어 있을 수도 있고, n은 0 또는 1이고, **는 R1에 결합하는 부위를 나타내고, *는 R1측에 결합하는 부위를 나타내고, R2는 탄소수가 짝수인 2가의 직쇄상 탄화수소기 또는 탄소수가 짝수인 2가의 직쇄상 불소화 탄화수소기이고, R3은 수소 원자 또는 불소 원자이고, M+는 1가의 양이온임)(In the formula (1), R 1 is a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, with the proviso that part or all of the hydrogen atoms of the alicyclic hydrocarbon group may be substituted, and the aliphatic hydrocarbon group may be an aliphatic heterocyclic ring is chukhwan the recall, X is ** - (X 2 -R ') n -X 1 - and, X 1 - is a -COO- or -O-, X 2 is -COO- Or -O-, and R 'is a divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, with the proviso that some or all of the hydrogen atoms of the alicyclic hydrocarbon group may be substituted, and the carbon-carbon double bond of the alicyclic hydrocarbon group and a may be an aliphatic heterocyclic ring is chukhwan, n is 0 or 1, and ** represents a site bonded to the R 1, * represents the site binding to the R 1 side, R 2 is 2 of the number of carbon atoms is even Or a divalent straight-chain fluorinated hydrocarbon group having an even number of carbon atoms, and R 3 is hydrogen An atom or a fluorine atom, and M + is a monovalent cation)
해당 산 발생제는 상기 특정 구조를 갖기 때문에, 포토레지스트 조성물의 성분으로서 바람직하게 사용할 수 있고, 상술한 바와 같이 현상 결함의 발생을 억제할 수 있는 포토레지스트 조성물을 얻을 수 있다.Since the acid generator has the specific structure described above, it can be preferably used as a component of the photoresist composition, and a photoresist composition capable of suppressing occurrence of development defects as described above can be obtained.
여기서, 탄화수소기 및 불소화 탄화수소기가 「직쇄상」이라는 것은, 분지 구조를 갖지 않으며, 기의 양단의 탄소 원자에 결합손을 갖는 것을 말한다.Here, the term "linear" means that the hydrocarbon group and the fluorinated hydrocarbon group have no branching structure and have a bond to carbon atoms at both ends of the group.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 포토레지스트 조성물 및 레지스트 패턴 형성 방법에 따르면, 현상 결함이 적은 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 포토레지스트 조성물, 레지스트 패턴 형성 방법 및 산 발생제는 보다 미세한 레지스트 패턴을 형성하는 데 바람직하게 사용할 수 있다.As described above, according to the photoresist composition and the method of forming a resist pattern of the present invention, a resist pattern with few development defects can be formed. Therefore, the photoresist composition, the resist pattern forming method and the acid generator of the present invention can be preferably used for forming a finer resist pattern.
<포토레지스트 조성물>≪ Photoresist composition >
본 발명의 포토레지스트 조성물은 [A] 중합체 및 [B] 산 발생제를 함유한다. 또한 해당 포토레지스트 조성물은 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 임의 성분을 함유할 수도 있다. 이하, 각 성분에 대해서 설명한다.The photoresist composition of the present invention contains the [A] polymer and the [B] acid generator. In addition, the photoresist composition may contain an optional component as long as the effect of the present invention is not impaired. Each component will be described below.
<[A] 중합체><[A] Polymer>
[A] 중합체는 산 해리성 기를 포함하는 구조 단위 (I)를 갖는 중합체이다. 해당 포토레지스트 조성물은, [A] 중합체를 함유함으로써 [B] 산 발생제로부터 발생하는 산의 작용에 의해 산 해리성 기가 해리되어 [A] 중합체의 현상액에 대한 용해성이 변화함으로써, 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 해당 포토레지스트 조성물에 따르면 [A] 중합체를 함유함으로써, 형성되는 레지스트막 중에 [B] 산 발생제를 적절히 분산시킬 수 있다고 생각되며, 양호한 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.The [A] polymer is a polymer having a structural unit (I) containing an acid dissociable group. The photoresist composition contains the polymer [A] to dissociate the acid dissociable group by the action of an acid generated from the acid generator [B], thereby changing the solubility of the polymer in the developer, thereby forming a resist pattern can do. Further, according to the photoresist composition, it is considered that the [B] acid generator can be appropriately dispersed in the resist film to be formed by containing the [A] polymer, and a good resist pattern can be formed.
[A] 중합체는 구조 단위 (I) 이외에도 락톤 구조, 환상 카르보네이트 구조 및 술톤 구조로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 구조를 포함하는 구조 단위 (II)를 갖는 것이 바람직하고, 극성기를 포함하는 구조 단위 (III) 등을 가질 수도 있다.The polymer [A] preferably has a structural unit (II) comprising at least one structure selected from the group consisting of a lactone structure, a cyclic carbonate structure and a sultone structure in addition to the structural unit (I) (III) or the like.
[구조 단위 (I)][Structural unit (I)]
구조 단위 (I)는 산 해리성 기를 포함하는 구조 단위이다. 「산 해리성 기」란, 카르복시기, 히드록시기 등의 극성기의 수소 원자를 치환하는 기로서, [B] 산 발생제 등으로부터 발생하는 산의 작용에 의해 해리되는 기를 말한다.The structural unit (I) is a structural unit containing an acid dissociable group. The term "acid dissociable group" refers to a group capable of substituting a hydrogen atom of a polar group such as a carboxyl group or a hydroxyl group, and is a group dissociated by the action of an acid generated from the [B] acid generator or the like.
구조 단위 (I)로는 상기 화학식 (3)으로 표시되는 구조 단위(이하, 「구조 단위 (I-1)」이라고도 함)가 바람직하다. [A] 중합체가 구조 단위 (I)로서 구조 단위 (I-1)을 가짐으로써, 예를 들면 [B] 산 발생제의 레지스트막에 있어서의 분산성을 향상시킬 수 있다고 생각되고, 그 결과 해당 포토레지스트 조성물에 있어서의 현상 결함의 발생을 더욱 억제할 수 있다.The structural unit (I) is preferably a structural unit represented by the above formula (3) (hereinafter also referred to as "structural unit (I-1)"). It is considered that the polymer [A] having the structural unit (I-1) as the structural unit (I) can improve the dispersibility of, for example, the [B] acid generator in the resist film, The occurrence of development defects in the photoresist composition can be further suppressed.
상기 화학식 (3) 중, R9은 수소 원자, 불소 원자, 메틸기 또는 트리플루오로메틸기이다. R10, R11 및 R12는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소수 3 내지 20의 1가의 지환식 탄화수소기이다. 단, R11 및 R12가 서로 결합하여, 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 탄소수 4 내지 20의 2가의 지환식 탄화수소기를 형성하고 있을 수도 있다.In the above formula (3), R 9 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 10 , R 11 and R 12 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms. Provided that R < 11 > and R < 12 > may bond to each other to form a divalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms together with the carbon atoms to which they are bonded.
상기 R9로는 구조 단위 (I-1)을 제공하는 단량체의 공중합성의 관점에서, 메틸기가 바람직하다.As the R 9 , a methyl group is preferable in view of the copolymerization of the monomer providing the structural unit (I-1).
상기 R10, R11 및 R12로 표시되는 탄소수 1 내지 10의 알킬기로는, 예를 들어 메틸기, 에틸기, n-프로필기, i-프로필기, n-부틸기, i-부틸기, sec-부틸기, t-부틸기 등을 들 수 있다. 이들 중에서 메틸기, 에틸기, i-프로필기가 바람직하고, 메틸기, i-프로필기가 보다 바람직하다.Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 10 , R 11 and R 12 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, Butyl group, t-butyl group and the like. Of these, a methyl group, an ethyl group and an i-propyl group are preferable, and a methyl group and an i-propyl group are more preferable.
상기 R10, R11 및 R12로 표시되는 탄소수 3 내지 20의 1가의 지환식 탄화수소기로는, 예를 들면 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기 등의 단환의 지환식 탄화수소기; 노르보르닐기, 아다만틸기, 트리시클로데카닐기, 테트라시클로도데카닐기 등의 다환의 지환식 탄화수소기 등을 들 수 있다. 이들 중에서 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 노르보르닐기, 아다만틸기가 바람직하고, 시클로펜틸기, 아다만틸기가 보다 바람직하다.Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms represented by R 10 , R 11 and R 12 include monovalent alicyclic hydrocarbon groups such as a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group and a cyclooctyl group. An alicyclic hydrocarbon group; Norbornyl group, adamantyl group, tricyclodecanyl group, and tetracyclododecanyl group, and the like. Among them, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group and an adamantyl group are preferable, and a cyclopentyl group and an adamantyl group are more preferable.
상기 R11 및 R12가 서로 결합하여, 이들이 결합하고 있는 탄소 원자와 함께 형성하는 탄소수 4 내지 20의 2가의 지환식 탄화수소기로는, 예를 들면 시클로부탄디일기, 시클로펜탄디일기, 시클로헥산디일기, 시클로옥탄디일기 등의 단환의 지환식 탄화수소기; 노르보르난디일기, 아다만탄디일기 등의 다환의 지환식 탄화수소기 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 해당 포토레지스트 조성물의 현상 결함 억제성을 보다 높게 하는 관점에서는 시클로펜탄디일기, 시클로헥산디일기, 노르보르난디일기, 아다만탄디일기가 바람직하고, 시클로펜탄디일기, 아다만탄디일기가 보다 바람직하고, 시클로펜탄디일기가 더욱 바람직하다.Examples of the divalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms which R < 11 > and R < 12 > are bonded to each other with a carbon atom to which they are bonded include a cyclobutane diyl group, a cyclopentanediyl group, A monocyclic alicyclic hydrocarbon group such as a cyclohexanediyl group, a cyclohexanediyl group, or a cycloheptanediyl group; A norbornanediyl group, an adamantanediyl group and the like, and the like. Of these, a cyclopentanediyl group, a cyclohexanediyl group, a norbornanediyl group, and an adamantanediyl group are preferable, and a cyclopentanediyl group and an adamantanediyl group are preferable from the viewpoint of further enhancing the development defect suppressing property of the photoresist composition. More preferred is a cyclopentanediyl group.
구조 단위 (I-1)로는, 예를 들면 하기 화학식 (3-1) 내지 (3-4)로 표시되는 구조 단위 등을 들 수 있다.Examples of the structural unit (I-1) include structural units represented by the following formulas (3-1) to (3-4).
상기 화학식 (3-1) 내지 (3-4) 중, R9, R10, R11 및 R12는 상기 화학식 (3)과 동의이다. np는 1 내지 4의 정수이다.In the formulas (3-1) to (3-4), R 9 , R 10 , R 11 and R 12 are as defined in the above formula (3). n p is an integer of 1 to 4;
상기 화학식 (3) 또는 (3-1) 내지 (3-4)로 표시되는 구조 단위로는, 예를 들면 하기 화학식으로 표시되는 구조 단위 등을 들 수 있다.Examples of the structural unit represented by the above formula (3) or (3-1) to (3-4) include structural units represented by the following formulas.
상기 식 중 R9는 상기 화학식 (3)과 동의이다.Wherein R 9 is as defined in the above formula (3).
이들 중에서, 해당 포토레지스트 조성물의 현상 결함 억제성을 보다 높게 하는 관점에서, 상기 화학식 (3-1)로 표시되는 구조 단위, 상기 화학식 (3-2)로 표시되는 구조 단위가 바람직하고, 상기 화학식 (3-2)로 표시되는 구조 단위가 보다 바람직하며, 1-메틸-시클로펜틸(메트)아크릴레이트에서 유래되는 구조 단위, 1-i-프로필-시클로펜틸(메트)아크릴레이트에서 유래되는 구조 단위가 더욱 바람직하다.Among these, the structural unit represented by the formula (3-1) and the structural unit represented by the formula (3-2) are preferable from the viewpoint of further enhancing the development defect suppressing property of the photoresist composition, (Meth) acrylate is more preferable, and a structural unit derived from 1-methyl-cyclopentyl (meth) acrylate, a structural unit derived from 1-i-propyl-cyclopentyl Is more preferable.
구조 단위 (I)의 함유 비율로는 [A] 중합체를 구성하는 전체 구조 단위에 대하여 20몰% 내지 80몰%가 바람직하고, 30몰% 내지 70몰%가 보다 바람직하며, 35몰% 내지 55몰%가 더욱 바람직하다. 구조 단위 (I)의 함유 비율이 상기 하한 미만이면, 해당 포토레지스트 조성물의 패턴 형성성이 저하되는 경우가 있다. 반대로, 구조 단위 (I)의 함유 비율이 상기 상한을 초과하면, 형성되는 레지스트 패턴의 밀착성이 저하되는 경우가 있다.The content of the structural unit (I) is preferably from 20 mol% to 80 mol%, more preferably from 30 mol% to 70 mol%, still preferably from 35 mol% to 55 mol%, based on the total structural units constituting the polymer [A] Mol% is more preferable. If the content ratio of the structural unit (I) is less than the above lower limit, the pattern formability of the photoresist composition may be lowered. Conversely, if the content ratio of the structural unit (I) exceeds the upper limit, the adhesion of the formed resist pattern may be deteriorated.
[구조 단위 (II)][Structural unit (II)]
구조 단위 (II)는 락톤 구조, 환상 카르보네이트 구조 및 술톤 구조로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 구조를 포함하는 구조 단위이다. [A] 중합체가 구조 단위 (II)를 가짐으로써, 해당 포토레지스트 조성물로 형성되는 레지스트막과의 밀착성 등의 레지스트 기본 특성을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 레지스트막의 현상액에 대한 가용성을 높일 수 있다. 락톤 구조, 환상 카르보네이트 구조 및 술톤 구조란, 각각 락톤환(-O-C(O)-으로 표시되는 결합을 포함하는 하나의 환), 환상 카르보네이트환(-O-C(O)-O-으로 표시되는 결합을 포함하는 하나의 환) 및 술톤환(-O-S(O)2-으로 표시되는 결합을 포함하는 하나의 환)을 포함하는 구조를 말한다.The structural unit (II) is a structural unit containing at least one structure selected from the group consisting of a lactone structure, a cyclic carbonate structure and a sultone structure. By having the polymer [A] having the structural unit (II), basic properties of the resist such as adhesiveness to the resist film formed with the photoresist composition can be further improved. Further, the resist film can be made more soluble in a developing solution. The lactone structure, the cyclic carbonate structure and the sultone structure are each a lactone ring (one ring containing a bond represented by -OC (O) -), a cyclic carbonate ring (-OC (O) -O- (One ring containing a bond represented by -OS (O) 2 -) and a ring containing a bond represented by -OS (O) 2 -.
상기 락톤 구조를 갖는 구조 단위로는, 예를 들면 하기 화학식으로 표시되는 구조 단위 등을 들 수 있다.Examples of the structural unit having a lactone structure include structural units represented by the following formulas.
상기 식 중, RL1은 수소 원자, 불소 원자, 메틸기 또는 트리플루오로메틸기이다.In the formula, R L1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
상기 RL1로서는 구조 단위 (II)를 제공하는 단량체의 공중합성의 관점에서, 메틸기가 바람직하다.As the R L1 , a methyl group is preferable in view of the copolymerization of the monomer providing the structural unit (II).
락톤 구조를 포함하는 구조 단위 (II)로서는, 이들 중에서도 노르보르난락톤기를 포함하는 구조 단위가 바람직하고, 노르보르난락토닐(메트)아크릴레이트에서 유래되는 구조 단위, 노르보르난락토닐옥시카르보닐메틸(메트)아크릴레이트에서 유래되는 구조 단위가 보다 바람직하다.As the structural unit (II) containing a lactone structure, a structural unit containing a norbornane lactone group is preferable, and a structural unit derived from norbornane lactonyl (meth) acrylate, a structural unit derived from norbornane lactonyloxycar Structural units derived from boronylmethyl (meth) acrylate are more preferred.
상기 환상 카르보네이트 구조를 갖는 구조 단위로는, 예를 들면 하기 화학식으로 표시되는 구조 단위 등을 들 수 있다.Examples of the structural unit having a cyclic carbonate structure include structural units represented by the following formulas.
상기 식 중, RL1은 수소 원자, 불소 원자, 메틸기 또는 트리플루오로메틸기이다.In the formula, R L1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
환상 카르보네이트 구조를 포함하는 구조 단위 (II)로는 이들 중에서도 에틸렌카르보네이트 환을 갖는 구조 단위가 바람직하고, 1,2-프로필렌카르보네이트(메트)아크릴레이트에서 유래되는 구조 단위가 보다 바람직하다.The structural unit (II) containing a cyclic carbonate structure is preferably a structural unit having an ethylene carbonate ring, more preferably a structural unit derived from 1,2-propylene carbonate (meth) acrylate Do.
상기 술톤 구조를 포함하는 구조 단위 (II)로는, 예를 들면 하기 화학식으로 표시되는 구조 단위 등을 들 수 있다.Examples of the structural unit (II) containing the sultone structure include structural units represented by the following formulas.
상기 식 중, RL1은 수소 원자, 불소 원자, 메틸기 또는 트리플루오로메틸기이다.In the formula, R L1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
구조 단위 (II)의 함유 비율로는 [A] 중합체를 구성하는 전체 구조 단위에 대하여, 30몰% 내지 80몰%가 바람직하고, 40몰% 내지 70몰%가 보다 바람직하며, 45몰% 내지 65몰%가 더욱 바람직하다. 구조 단위 (II)의 함유 비율을 상기 범위로 함으로써 해당 포토레지스트 조성물로 형성되는 레지스트막의 밀착성이 보다 향상된다.The content of the structural unit (II) is preferably 30% by mole to 80% by mole, more preferably 40% by mole to 70% by mole, and still more preferably 45% by mole to all structural units constituting the polymer [A] More preferably 65 mol%. When the content ratio of the structural unit (II) is within the above range, the adhesion of the resist film formed of the photoresist composition is further improved.
[그 밖의 구조 단위][Other structural units]
[A] 중합체는 상기 구조 단위 (I) 및 (II) 이외의 그 밖의 구조 단위를 가질 수도 있다. 상기 그 밖의 구조 단위로는, 예를 들면 극성기를 갖는 구조 단위 등을 들 수 있다. 이 극성기를 갖는 구조 단위로는, 예를 들면 하기 화학식으로 표시되는 구조 단위 등을 들 수 있다.The polymer [A] may have other structural units other than the structural units (I) and (II). Examples of the other structural unit include a structural unit having a polar group. Examples of the structural unit having such a polar group include structural units represented by the following formulas.
상기 식 중, R13은 수소 원자, 불소 원자, 메틸기 또는 트리플루오로메틸기이다. R14는 수소 원자 또는 메틸기이다.In the formula, R 13 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 14 is a hydrogen atom or a methyl group.
상기 그 밖의 구조 단위의 함유 비율로는 [A] 중합체를 구성하는 전체 구조 단위에 대하여 통상 30몰% 이하이고, 20몰% 이하가 바람직하다. 상기 그 밖의 구조 단위의 함유 비율이 상기 상한을 초과하면, 해당 포토레지스트 조성물의 패턴 형성성이 저하되는 경우가 있다.The content of the other structural units is generally 30 mol% or less, preferably 20 mol% or less, based on the total structural units constituting the polymer [A]. If the content ratio of the other structural units exceeds the upper limit, the pattern forming property of the photoresist composition may be deteriorated.
[A] 중합체의 함유량으로는 해당 포토레지스트 조성물의 전체 고형분에 대하여 통상 70 질량% 이상이고, 80 질량% 이상이 바람직하며, 85 질량% 이상이 보다 바람직하다.The content of the polymer [A] is usually 70 mass% or more, preferably 80 mass% or more, and more preferably 85 mass% or more, based on the total solid content of the photoresist composition.
<[A] 중합체의 합성 방법><Method of synthesizing [A] polymer>
[A] 중합체는 예를 들면 각 구조 단위를 제공하는 단량체를 라디칼 중합 개시제를 이용하여 적당한 용매 중에서 중합시킴으로써 합성할 수 있다.The polymer [A] can be synthesized, for example, by polymerizing a monomer providing each structural unit in a suitable solvent using a radical polymerization initiator.
상기 라디칼 중합 개시제로는 아조비스이소부티로니트릴(AIBN), 2,2'-아조비스(4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴), 2,2'-아조비스(2-시클로프로필프로피오니트릴), 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 디메틸 2,2'-아조비스이소부틸레이트 등의 아조계 라디칼 개시제; 벤조일퍼옥시드, t-부틸히드로퍼옥시드, 쿠멘히드로퍼옥시드 등의 과산화물계 라디칼 개시제 등을 들 수 있다. 이들 중에서 AIBN, 디메틸 2,2'-아조비스이소부틸레이트가 바람직하고, AIBN이 보다 바람직하다. 이들 라디칼 개시제는 1종 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.Examples of the radical polymerization initiator include azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2'-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis Azo type radical initiators such as 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) and dimethyl 2,2'-azobisisobutylate; Peroxide radical initiators such as benzoyl peroxide, t-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide and the like. Of these, AIBN and dimethyl 2,2'-azobisisobutylate are preferable, and AIBN is more preferable. These radical initiators may be used alone or in combination of two or more.
상기 중합에 사용되는 용매로는, 예를 들면 As the solvent used in the polymerization, for example,
n-펜탄, n-헥산, n-헵탄, n-옥탄, n-노난, n-데칸 등의 알칸류;alkanes such as n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane and n-decane;
시클로헥산, 시클로헵탄, 시클로옥탄, 데칼린, 노르보르난 등의 시클로알칸류;Cycloalkanes such as cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, decalin and norbornane;
벤젠, 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 쿠멘 등의 방향족 탄화수소류;Aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene and cumene;
클로로부탄류, 브로모헥산류, 디클로로에탄류, 헥사메틸렌디브로마이드, 클로로벤젠 등의 할로겐화 탄화수소류;Halogenated hydrocarbons such as chlorobutanes, bromohexanes, dichloroethanes, hexamethylene dibromide and chlorobenzene;
아세트산 에틸, 아세트산 n-부틸, 아세트산 i-부틸, 프로피온산 메틸 등의 포화 카르복실산 에스테르류; Saturated carboxylic acid esters such as ethyl acetate, n-butyl acetate, i-butyl acetate and methyl propionate;
아세톤, 메틸에틸케톤, 4-메틸-2-펜타논, 2-헵타논 등의 케톤류; Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, 4-methyl-2-pentanone and 2-heptanone;
테트라히드로푸란, 디메톡시에탄류, 디에톡시에탄류 등의 에테르류; Ethers such as tetrahydrofuran, dimethoxy ethane and diethoxy ethane;
메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 4-메틸-2-펜탄올 등의 알코올류 등을 들 수 있다. 이들 중합에 사용되는 용매는, 1종 단독으로 또는 2종 이상을 병용할 수도 있다.And alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol and 4-methyl-2-pentanol. The solvents used in these polymerization may be used alone or in combination of two or more.
상기 중합에 있어서의 반응 온도로는 통상 40 ℃ 내지 150 ℃, 50 ℃ 내지 120 ℃가 바람직하다. 반응 시간으로는 통상 1시간 내지 48시간, 1시간 내지 24시간이 바람직하다.The reaction temperature in the above-mentioned polymerization is usually 40 ° C to 150 ° C and 50 ° C to 120 ° C. The reaction time is usually 1 hour to 48 hours, preferably 1 hour to 24 hours.
[A] 중합체의 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의한 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량(Mw)은 특별히 한정되지 않지만, 1,000 이상 50,000 이하가 바람직하고, 2,000 이상 30,000 이하가 보다 바람직하며, 3,000 이상 20,000 이하가 더욱 바람직하다. [A] 중합체의 Mw가 상기 하한 미만이면, 얻어지는 레지스트막의 내열성이 저하될 우려가 있다. 반대로 [A] 중합체의 Mw가 50,000을 초과하면, 레지스트막의 현상성이 저하될 우려가 있다.The weight average molecular weight (Mw) of the polymer [A] in terms of polystyrene determined by gel permeation chromatography (GPC) is not particularly limited, but is preferably 1,000 or more and 50,000 or less, more preferably 2,000 or more and 30,000 or less, More preferable. If the Mw of the polymer [A] is less than the lower limit described above, the heat resistance of the obtained resist film may be lowered. On the other hand, when the Mw of the [A] polymer exceeds 50,000, there is a fear that the developability of the resist film is lowered.
[A] 중합체의 GPC에 의한 폴리스티렌 환산 수 평균 분자량(Mn)에 대한 Mw의 비(Mw/Mn)는 통상 1 이상 5 이하이고, 1 이상 3이하가 바람직하며, 1 이상 2 이하가 더욱 바람직하다.The ratio (Mw / Mn) of the polymer [A] to the number average molecular weight (Mn) converted to polystyrene by the GPC is usually 1 or more and 5 or less, preferably 1 or more and 3 or less, more preferably 1 or more and 2 or less .
본 명세서에서 중합체의 Mw 및 Mn은 이하의 조건에 의한 겔 투과 크로마토그래피(GPC)를 이용하여 측정되는 값이다.Herein, Mw and Mn of the polymer are values measured by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
GPC 칼럼: G2000HXL 2개, G3000HXL 1개, G4000HXL 1개(이상, 도소 제조)GPC column: 2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL (manufactured by Toso Co., Ltd.)
칼럼 온도: 40 ℃Column temperature: 40 DEG C
용출 용매: 테트라히드로푸란(와코준야꾸고교 제조)Elution solvent: tetrahydrofuran (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
유속: 1.0mL/분Flow rate: 1.0 mL / min
시료 농도: 1.0 질량%Sample concentration: 1.0 mass%
시료 주입량: 100μLSample injection amount: 100 μL
검출기: 시차 굴절계Detector: differential refractometer
표준 물질: 단분산 폴리스티렌Standard material: monodisperse polystyrene
<[B] 산 발생제><[B] acid generator>
[B] 산 발생제는 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 포함하는 산 발생제이다. 해당 포토레지스트 조성물은 상기 [A] 중합체와 함께, 산 발생제로서 [B] 산 발생제를 함유함으로써 현상 결함의 발생을 억제할 수 있다.[B] The acid generator is an acid generator containing the compound represented by the above formula (1). The photoresist composition contains the [B] acid generator as the acid generator together with the polymer [A], so that occurrence of development defects can be suppressed.
상기 화학식 (1) 중, R1은 탄소수 3 내지 20의 1가의 지환식 탄화수소기이다. 단, 이 지환식 탄화수소기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 치환되어 있을 수도 있다. 또한, 이 지환식 탄화수소기의 탄소환에 지방족 복소환이 축환되어 있을 수도 있다. X는 **-(X2-R')n-X1-이다. X1은 *-COO- 또는 -O-이다. X2은 -COO- 또는 -O-이다. R'는 탄소수 3 내지 20의 2가의 지환식 탄화수소기이다. 단, 이 지환식 탄화수소기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 치환되어 있을 수도 있다. 또한, 이 지환식 탄화수소기의 탄소환에 지방족 복소환이 축환되어 있을 수도 있다. n은 0 또는 1이다. **는 R1에 결합하는 부위를 나타낸다. *는 R1측에 결합하는 부위를 나타낸다. R2는 탄소수가 짝수인 2가의 직쇄상 탄화수소기 또는 탄소수가 짝수인 2가의 직쇄상 불소화 탄화수소기이다. R3은 수소 원자 또는 불소 원자이다. M+는 1가의 양이온이다.In the above formula (1), R 1 is a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms. However, some or all of the hydrogen atoms of the alicyclic hydrocarbon group may be substituted. In addition, aliphatic heterocyclic rings may be bonded to the carbon ring of the alicyclic hydrocarbon group. X is ** - (X 2 -R ') n -X 1 -. X 1 is * -COO- or -O-. X 2 is -COO- or -O-. R 'is a divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms. However, some or all of the hydrogen atoms of the alicyclic hydrocarbon group may be substituted. In addition, aliphatic heterocyclic rings may be bonded to the carbon ring of the alicyclic hydrocarbon group. n is 0 or 1; ** represents a moiety bonded to R < 1 & gt ;. * Represents a site bonded to the R 1 side. R 2 is a divalent straight-chain hydrocarbon group having an even number of carbon atoms or a divalent straight-chain fluorinated hydrocarbon group having an even number of carbon atoms. R 3 is a hydrogen atom or a fluorine atom. M + is a monovalent cation.
상기 R1로 표시되는 탄소수 3 내지 20의 1가의 지환식 탄화수소기로는, 예를 들면 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로프로필기, 시클로헥실기 등의 단환의 지환식 탄화수소기; 노르보르닐기, 아다만틸기, 트리시클로데실기, 테트라시클로도데실기 등의 다환의 지환식 탄화수소기 등을 들 수 있다. 이들 중에서, 해당 포토레지스트 조성물의 현상 결함 억제성을 보다 높게 하는 관점에서는, 다환의 지환식 탄화수소기가 바람직하고, 아다만틸기가 보다 바람직하다.Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms represented by R 1 include monocyclic alicyclic hydrocarbon groups such as cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopropyl group and cyclohexyl group; A norbornyl group, an adamantyl group, a tricyclodecyl group, and a tetracyclododecyl group; and the like. Of these, a polycyclic alicyclic hydrocarbon group is preferable and an adamantyl group is more preferable from the viewpoint of further enhancing the development defect suppressing property of the photoresist composition.
상기 지환식 탄화수소기가 가질 수도 있는 치환기로는, 예를 들면 히드록시기, 시아노기, 할로겐 원자, 알콕시기, 알콕시카르보닐기, 알콕시카르보닐옥시기, 아실기 등을 들 수 있다.Examples of the substituent that the alicyclic hydrocarbon group may have include a hydroxy group, a cyano group, a halogen atom, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkoxycarbonyloxy group, and an acyl group.
상기 할로겐 원자로는, 예를 들면 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있다.Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
상기 알콕시기로는, 예를 들면 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기 등을 들 수 있다.Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, and a propoxy group.
상기 알콕시카르보닐기로는 메톡시카르보닐기, 에톡시카르보닐기, 프로폭시카르보닐기 등을 들 수 있다.Examples of the alkoxycarbonyl group include a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, and a propoxycarbonyl group.
상기 알콕시카르보닐옥시기로는, 예를 들면 메톡시카르보닐옥시기, 에톡시카르보닐옥시기, 프로폭시카르보닐옥시기 등을 들 수 있다.Examples of the alkoxycarbonyloxy group include a methoxycarbonyloxy group, an ethoxycarbonyloxy group, and a propoxycarbonyloxy group.
상기 아실기로는, 예를 들면 아세틸기, 프로피오닐기, 부티릴기 등을 들 수 있다.Examples of the acyl group include an acetyl group, a propionyl group, and a butyryl group.
상기 아실옥시기로는, 예를 들면 아세톡시기, 프로피오닐옥시기, 부티릴옥시기 등을 들 수 있다.Examples of the acyloxy group include an acetoxy group, a propionyloxy group, and a butyryloxy group.
이들 지환식 탄화수소기가 가질 수도 있는 치환기의 중에서는 [B] 산 발생제로부터 발생하는 산의 극성이 높아지는 결과, 그 산 확산 길이가 적절히 짧아지는 관점에서 히드록시기가 바람직하다.Among the substituents which these alicyclic hydrocarbon groups may have, a hydroxyl group is preferred from the viewpoint that the polarity of the acid generated from the [B] acid generator is increased, and the acid diffusion length is suitably shortened.
상기 지환식 탄화수소기의 탄소환에 축환될 수도 있는 지방족 복소환으로는, 예를 들면Examples of the aliphatic heterocycle which may be routed to the carbon ring of the alicyclic hydrocarbon group include, for example,
하기 화학식 (a-1) 내지 (a-4) 등으로 표시되는 환상 에테르환;Cyclic ether ring represented by the following formulas (a-1) to (a-4) and the like;
하기 화학식 (b-1) 및 (b-2) 등으로 표시되는 환상 아민환; Cyclic amines represented by the following formulas (b-1) and (b-2);
하기 화학식 (c-1) 내지 (c-4) 등으로 표시되는 환상 술피드환; Cyclic sulfide rings represented by the following formulas (c-1) to (c-4) and the like;
하기 화학식 (d-1) 내지 (d-3) 등으로 표시되는 환상 케톤환; Cyclic ketone rings represented by the following formulas (d-1) to (d-3) and the like;
하기 화학식 (e-1) 내지 (e-4) 등으로 표시되는 락톤환; A lactone ring represented by the following formulas (e-1) to (e-4) and the like;
하기 화학식 (f-1) 내지 (f-4) 등으로 표시되는 락탐환; A lactam ring represented by the following formulas (f-1) to (f-4) and the like;
하기 화학식 (g-1) 내지 (g-3) 등으로 표시되는 환상 카르보네이트환; A cyclic carbonate ring represented by the following formulas (g-1) to (g-3) and the like;
하기 화학식 (h-1) 내지 (h-3) 등으로 표시되는 환상 카르바메이트환; A cyclic carbamate ring represented by the following formulas (h-1) to (h-3) and the like;
하기 화학식 (i-1) 내지 (i-3) 등으로 표시되는 환상 우레아환; A cyclic urea ring represented by the following formulas (i-1) to (i-3) and the like;
하기 화학식 (j-1) 내지 (j-3) 등으로 표시되는 환상 술폰환; A cyclic sulfone ring represented by the following formulas (j-1) to (j-3) and the like;
하기 화학식 (k-1) 내지 (k-3) 등으로 표시되는 술톤환 등을 들 수 있다. 상기 지방족 복소환은 상기 지환식 탄화수소기의 탄소환과, 1개의 탄소-탄소 결합을 공유하여 축환될 수도 있고, 2개 이상의 탄소-탄소 결합을 공유하여 축환될 수도 있다.(K-1) to (k-3) shown below. The aliphatic heterocycle may be co-circulated by sharing one carbon-carbon bond with the carbon ring of the alicyclic hydrocarbon group, or it may be coordinated by sharing two or more carbon-carbon bonds.
이들 중에서, 지환식 탄화수소기의 탄소환과 축환될 수도 있는 지방족 복소환으로는, [B] 산 발생제로부터 발생하는 산의 확산 길이가 적절히 짧아지는 관점에서 락톤환, 환상 카르보네이트환, 환상 술폰환, 술톤환이 바람직하고, 락톤환이 보다 바람직하며, 상기 화학식 (e-2)로 표시되는 락톤환, 상기 화학식 (e-3)으로 표시되는 락톤환이 더욱 바람직하고, 노르보르닐기와 축환되어 있는 상기 화학식 (e-2)로 표시되는 락톤환, 시클로펜틸기와 축환되어 있는 상기 화학식 (e-3)으로 표시되는 락톤환이 특히 바람직하다.Among them, the aliphatic heterocycle which may be coordinated with the carbon ring of the alicyclic hydrocarbon group is preferably a lactone ring, a cyclic carbonate ring, a cyclic carbonate ring, a cyclic carbonate ring or a cyclic carbonate ring from the viewpoint that the diffusion length of the acid generated from the [B] More preferably a lactone ring, more preferably a lactone ring represented by the above formula (e-2) and a lactone ring represented by the above formula (e-3), more preferably a norbornyl group A lactone ring represented by the formula (e-2), and a lactone ring represented by the above formula (e-3) which is cyclopentylated with a cyclopentyl group are particularly preferable.
상기 X는 **-(X2-R')n-X1-이다. **는 R1에 결합하는 부위를 나타낸다. n은 0 또는 1이다. 즉, X는 **-X1- 또는 **-X2-R'-X1-이다. R'로 표시되는 2가의 지환식 탄화수소기로는, 상기 R1로 표시되는 1가의 지환식 탄화수소기로서 예시한 것으로부터 1개의 수소 원자를 제거한 기 등을 들 수 있다. 상기 지환식 탄화수소기가 가질 수도 있는 치환기로는, 예를 들면 상기 R1로 표시되는 1가의 지환식 탄화수소기의 치환기로서 예시한 것과 마찬가지의 기 등을 들 수 있다. 상기 지환식 탄화수소기의 탄소환에 축환되어 있을 수도 있는 지방족 복소환으로는, 예를 들면 상기 R1으로 표시되는 1가의 지환식 탄화수소기의 탄소환에 축환되어 있을 수도 있는 지방족 복소환으로서 예시한 것와 마찬가지의 환 등을 들 수 있다. R'로서는 시클로알칸디일기가 바람직하고, 탄소수 3 내지 8의 시클로알칸디일기가 보다 바람직하며, 시클로헥산디일기가 더욱 바람직하다. X1 및 X2로는 [B] 산 발생제의 합성 용이성의 관점에서 -COO-이 바람직하다. n으로는 0이 바람직하다.X is ** - (X 2 -R ') n -X 1 -. ** represents a moiety bonded to R < 1 & gt ;. n is 0 or 1; That is, X is ** - X 1 - or ** - X 2 -R'-X 1 -. Examples of the divalent alicyclic hydrocarbon group represented by R 'include groups in which one hydrogen atom has been removed from those exemplified as the monovalent alicyclic hydrocarbon group represented by R 1 . Examples of the substituent that the alicyclic hydrocarbon group may have include the same groups as exemplified as the substituent of the monovalent alicyclic hydrocarbon group represented by R 1 . Examples of the aliphatic heterocycle which may be optionally fused to the carbon ring of the alicyclic hydrocarbon group include aliphatic heterocyclic rings exemplified as aliphatic heterocyclic rings which may be fused to the carbon ring of the monovalent alicyclic hydrocarbon group represented by R 1 And the like. R 'is preferably a cycloalkanediyl group, more preferably a cycloalkanediyl group having from 3 to 8 carbon atoms, and still more preferably a cyclohexanediyl group. X 1 and X 2 are preferably -COO- in view of ease of synthesis of the [B] acid generator. n is preferably zero.
상기 R2의 탄소수로는 해당 포토레지스트 조성물의 현상 결함 억제성이 보다 높아지는 관점에서, 14 이하의 짝수가 바람직하고, 10 이하의 짝수가 보다 바람직하며, 2, 4 및 6이 더욱 바람직하고, 2 및 4가 특히 바람직하며, 4가 가장 바람직하다.The number of carbon atoms of R 2 is preferably an even number of 14 or less, more preferably an even number of 10 or less, still more preferably 2, 4, or 6, and more preferably 2 And 4 are particularly preferable, and 4 is most preferable.
상기 R2로 표시되는 탄소수가 짝수인 2가의 직쇄상 탄화수소기로는, 예를 들면 1,2-에탄디일기, 1,4-부탄디일기, 1,6-헥산디일기, 1,8-옥탄디일기, 1,10-데칸디일기 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 1,2-에탄디일기가 보다 바람직하다.Examples of the bivalent straight chain hydrocarbon group represented by R 2 in which the number of carbon atoms is an even number include 1,2-ethanediyl, 1,4-butanediyl, 1,6-hexanediyl, A diaryl group, a 1,10-decanediyl group, and the like. Of these, the 1,2-ethanediyl group is more preferable.
상기 R2로 표시되는 탄소수가 짝수인 2가의 직쇄상 불소화 탄화수소기로는, 예를 들면 1-플루오로-1,2-에탄디일기, 1,1-디플루오로-1,2-에탄디일기, 1,1,2,2-테트라플루오로-1,2-에탄디일기, 1-플루오로-1,4-부탄디일기, 1,1-디플루오로-1,4-부탄디일기, 1,1-디플루오로-1,6-헥산디일기 등을 들 수 있다.Examples of the bivalent straight-chain fluorinated hydrocarbon group represented by R 2 which is an even number of carbon atoms include a 1-fluoro-1,2-ethanediyl group, a 1,1-difluoro-1,2-ethanediyl group , 1,1,2,2-tetrafluoro-1,2-ethanediyl group, 1-fluoro-1,4-butanediyl group, 1,1-difluoro-1,4- 1,1-difluoro-1,6-hexanediyl group, and the like.
상기 R3으로는 [B] 산 발생제로부터 발생하는 산의 강도가 적절히 높아지는 관점에서는 불소 원자가 바람직하다.The R 3 is preferably a fluorine atom from the viewpoint that the strength of the acid generated from the [B] acid generator is appropriately increased.
-R2-CFR3-으로 표시되는 기로는, 예를 들면 1-플루오로-1,3-프로판디일기, 1,1-디플루오로-1,3-프로판디일기, 1,1,2-트리플루오로-1,3-프로판디일기, 1,1,2,2-테트라플루오로-1,3-프로판디일기, 1,1,2,2,3,3-헥사플루오로-1,3-프로판디일기, 1-플루오로-1,5-펜탄디일기, 1,1-디플루오로-1,5-펜탄디일기, 1,1,2-트리플루오로-1,5-펜탄디일기, 1,1,2,2-테트라플루오로-1,5-펜탄디일기, 1,1,2,2,3,3-헥사플루오로-1,5-펜탄디일기, 1,1,2,2-테트라플루오로-1,7-헵탄디일기, 1,1,2,2-테트라플루오로-1,9-노난디일기, 1,1,2,2-테트라플루오로-1,11-운데칸디일기 등을 들 수 있다. 이들 중에서, [B] 산 발생제로부터 발생하는 산이 적절히 강해지는 결과, 해당 포토레지스트 조성물의 현상 결함 억제성이 보다 높아지는 관점에서 1,1,2,2-테트라플루오로-1,3-프로판디일기, 1,1,2,2-테트라플루오로-1,5-펜탄디일기, 1,1,2,2-테트라플루오로-1,7-헵탄디일기, 1,1,2,2-테트라플루오로-1,9-노난디일기가 바람직하다.Examples of the group represented by -R 2 -CFR 3 - include 1-fluoro-1,3-propanediyl group, 1,1-difluoro-1,3-propanediyl group, -Trifluoro-1,3-propanediyl group, 1,1,2,2-tetrafluoro-1,3-propanediyl group, 1,1,2,2,3,3-hexafluoro-1 , 3-propanediyl group, 1-fluoro-1,5-pentanediyl group, 1,1-difluoro-1,5-pentanediyl group, 1,1,2-trifluoro- Pentanediyl group, 1,1,2,2-tetrafluoro-1,5-pentanediyl group, 1,1,2,2,3,3-hexafluoro-1,5-pentanediyl group, 1, Tetrafluoro-1,7-heptanediyl group, 1,1,2,2-tetrafluoro-1,9-nonanediyl group, 1,1,2,2-tetrafluoro- 1,11-undecandiyl group, and the like. Among these, from the viewpoint that the acid generated from the acid generator [B] is adequately strengthened, from the viewpoint that the development defect suppressing property of the photoresist composition is enhanced, 1,1,2,2-tetrafluoro-1,3- 1,1,2,2-tetrafluoro-1,5-pentanediyl group, 1,1,2,2-tetrafluoro-1,7-heptanediyl group, 1,1,2,2- Tetrafluoro-1,9-nonanediyl group is preferable.
상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물로는, 예를 들면 [B] 산 발생제의 높은 분산성과, 발생하는 산의 적절한 강도의 상승 효과가 발휘되어, 그 결과 해당 포토레지스트 조성물의 현상 결함의 발생이 보다 억제되는 관점에서, 상기 화학식 (1-1)로 표시되는 화합물이 바람직하다.As the compound represented by the above formula (1), for example, a synergistic effect of the high dispersibility of the acid generator [B] and the appropriate strength of the generated acid is exhibited, and as a result, From the viewpoint of inhibition, the compound represented by the above formula (1-1) is preferable.
상기 화학식 (1-1) 중, R1, X 및 M+는 상기 화학식 (1)과 동의이다. RA는 메틸렌기 또는 1,3-프로판디일기이다.In the above formula (1-1), R 1 , X and M + are as defined in the above formula (1). R A is a methylene group or a 1,3-propanediyl group.
상기 RA로는, 해당 포토레지스트 조성물로 형성되는 레지스트 패턴의 현상 결함이 보다 감소되는 관점에서 1,3-프로판디일기가 바람직하다.As R A , a 1,3-propanediyl group is preferable from the viewpoint of further reducing development defects of the resist pattern formed of the photoresist composition.
상기 M+로 표시되는 1가의 양이온으로는 특별히 한정되지 않지만, 해당 포토레지스트 조성물의 감도가 향상되고, 결과적으로 현상 결함의 발생을 억제할 수 있는 관점에서, 하기 화학식 (2-1)로 표시되는 술포늄 양이온 및 하기 화학식 (2-2)로 표시되는 요오도늄 양이온으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 양이온인 것이 바람직하다.The monovalent cation represented by M < + > is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the sensitivity of the photoresist composition and consequently suppressing the occurrence of development defects, a monovalent cation represented by the following formula (2-1) It is preferably at least one cation selected from the group consisting of a sulfonium cation and a iodonium cation represented by the following formula (2-2).
상기 화학식 (2-1) 중, R4, R5 및 R6은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다. 이 알킬기 및 아릴기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 치환되어 있을 수도 있다. 또한, R4, R5 및 R6 중 어느 2개 이상이 서로 결합하여, 이들이 결합하는 황 원자와 함께 환 구조를 형성하고 있을 수도 있다.In the formula (2-1), R 4 , R 5 and R 6 are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms. Some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group and the aryl group may be substituted. Two or more of R 4 , R 5 and R 6 may be bonded to each other to form a ring structure together with the sulfur atom to which they are bonded.
상기 화학식 (2-2) 중, R7 및 R8은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 탄소 6 내지 30의 아릴기이다. 이 알킬기 및 아릴기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 치환되어 있을 수도 있다. 또한, R7 및 R8이 서로 결합하여, 이들이 결합하는 요오드 원자와 함께 환 구조를 형성하고 있을 수도 있다.In the formula (2-2), R 7 and R 8 are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms. Some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group and the aryl group may be substituted. R 7 and R 8 may be bonded to each other to form a cyclic structure together with the iodine atom to which they are bonded.
상기 R4, R5 및 R6, 및 R7 및 R8로 표시되는 탄소수 1 내지 20의 알킬기로는, 예를 들면 메틸기, 에틸기, n-프로필기, i-프로필기, n-부틸기, i-부틸기, sec-부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-옥틸기, n-데실기 등을 들 수 있다.Examples of the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 4 , R 5 and R 6 and R 7 and R 8 include methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, butyl group, a sec-butyl group, a t-butyl group, an n-pentyl group, an n-hexyl group, an n-octyl group and a n-decyl group.
상기 R4, R5 및 R6, 및 R7 및 R8로 표시되는 탄소수 6 내지 30의 아릴기로는, 예를 들면 페닐기, 톨릴기, 크실릴기, 메시틸기, 나프틸기, 안트라닐기 등을 들 수 있다.Examples of the aryl group having 6 to 30 carbon atoms represented by R 4 , R 5 and R 6 and R 7 and R 8 include a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a mesityl group, a naphthyl group and an anthranyl group. .
상기 알킬기 및 아릴기가 가질 수도 있는 치환기로는, 예를 들면 [B] 산 발생제의 R1로 표시되는 지환식 탄화수소기가 갖는 치환기의 예와 같은 것 등을 들 수 있다.Examples of the substituent that the alkyl group and the aryl group may have include the same substituents as those of the alicyclic hydrocarbon group represented by R 1 of the [B] acid generator.
상기 술포늄 양이온으로는 하기 화학식 (2-1-1)로 표시되는 술포늄 양이온, 하기 화학식 (2-1-2)로 표시되는 술포늄 양이온이 바람직하다.The sulfonium cation is preferably a sulfonium cation represented by the following formula (2-1-1) and a sulfonium cation represented by the following formula (2-1-2).
상기 화학식 (2-1-1) 중, Ra, Rb 및 Rc는 각각 독립적으로 수소 원자, 히드록시기, 할로겐 원자, 치환기를 가질 수도 있는 알킬기, 시클로알킬기, 알콕시기, -S-Rα 기 또는 -SO2-Rβ 기이다. 단, Rα는 치환기를 가질 수도 있는 알킬기 또는 아릴기이다. Rβ는 치환기를 가질 수도 있는 알킬기, 시클로알킬기, 알콕시기 또는 아릴기이다. n1, n2 및 n3은 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이다.In the formula (2-1-1), R a, R b and R c are each independently an alkyl group which may have a hydrogen atom, a hydroxy group, a halogen atom, a substituent, a cycloalkyl group, an alkoxy group, -SR group, or an α- SO 2 -R ? Group . Provided that R ? Is an alkyl group or an aryl group which may have a substituent. R ? Is an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group or an aryl group which may have a substituent. n1, n2 and n3 are each independently an integer of 0 to 5;
상기 화학식 (2-1-2) 중, Rd는 수소 원자, 탄소수 1 내지 8의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 8의 아릴기이다. 단, 이 알킬기 및 아릴기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 치환되어 있을 수도 있다. 또한, Rd가 복수인 경우, 복수의 Rd는 동일하거나 상이할 수도 있고, 복수의 Rd 중 어느 2개 이상이 서로 결합하여 환 구조를 형성하고 있을 수도 있다. Re는 수소 원자, 탄소수 1 내지 7의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기, 또는 탄소수 6 또는 7의 아릴기이다. 단, 이 알킬기 및 아릴기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 치환되어 있을 수도 있다. 또한, Re가 복수인 경우, 복수의 Re는 동일하거나 상이할 수도 있고, 복수의 Re 중 어느 2개 이상이 서로 결합하여 환 구조를 형성하고 있을 수도 있다. n4는 0 내지 7의 정수이다. n5는 0 내지 6의 정수이다. n6은 0 내지 3의 정수이다.In the formula (2-1-2), R d is a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 8 carbon atoms. However, some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group and the aryl group may be substituted. In the case where R d is plural, a plurality of R d may be the same or different, have any two or more of the plurality of R d may be bonded to each other to form a ring structure. R e is a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, or an aryl group having 6 or 7 carbon atoms. However, some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group and the aryl group may be substituted. In the case where R e is a plurality, the plurality of R e are the same or different, have any two or more of the plurality of R e may be bonded to each other to form a ring structure. n4 is an integer of 0 to 7; n5 is an integer of 0 to 6; n6 is an integer of 0 to 3;
술포늄 양이온으로는, 예를 들면 하기 화학식 (i-1) 내지 (i-68)로 표시되는 양이온 등을 들 수 있다.Examples of the sulfonium cation include a cation represented by the following formulas (i-1) to (i-68).
이들 중에서, 상기 화학식 (i-1), 화학식 (i-2), 화학식 (i-6), 화학식 (i-8), 화학식 (i-13), 화학식 (i-19), 화학식 (i-25), 화학식 (i-27), 화학식 (i-29), 화학식 (i-33), 화학식 (i-51), 화학식 (i-54), 화학식 (i-55), 화학식 (i-56) 및 화학식 (i-57)로 표시되는 술포늄 양이온이 바람직하고, 상기 화학식 (i-1)로 표시되는 술포늄 양이온이 보다 바람직하다.Among them, the compound represented by the formula (i-1), the compound represented by the formula (i-2), the compound represented by the formula (i-6), the compound represented by the formula (i-8), the compound represented by the formula (i- (I-25), (i-27), (i-29), (i-33) ) And the sulfonium cation represented by the formula (i-57) are preferable, and the sulfonium cation represented by the formula (i-1) is more preferable.
상기 요오도늄 양이온으로는, 예를 들면 하기 화학식 (2-2-1)로 표시되는 양이온이 바람직하다.As the iodonium cation, for example, a cation represented by the following formula (2-2-1) is preferable.
상기 화학식 (2-2-1) 중, Rh 및 Rg는 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 12의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기이다. 단, 이 알킬기 및 아릴기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 치환되어 있을 수도 있다. Rh 및 Rg가 각각 복수인 경우, 복수의 Rh 및 Rg는 각각 동일하거나 상이할 수도 있고, 복수의 Rf, Rg 중 2개 이상이 서로 결합하여 환 구조를 형성하고 있을 수도 있다. n7 및 n8은 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이다.In the formula (2-2-1), R h and R g are each independently a hydrogen atom, a straight or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms. However, some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group and the aryl group may be substituted. When each of R h and R g is plural, plural R h and R g may be the same or different, and two or more of plural R f and R g may combine with each other to form a ring structure . n7 and n8 are each independently an integer of 0 to 5;
상기 요오도늄 양이온으로는, 예를 들면 하기 화학식 (ii-1) 내지 (ii-39)으로 표시되는 요오도늄 양이온 등을 들 수 있다.Examples of the iodonium cation include iodonium cations represented by the following formulas (ii-1) to (ii-39).
이들 중에서, 상기 화학식 (ii-1) 및 화학식 (ii-11)로 표시되는 요오도늄 양이온이 바람직하고, 상기 화학식 (ii-1)로 표시되는 요오도늄 양이온이 보다 바람직하다.Of these, iodonium cations represented by the above-mentioned formulas (ii-1) and (ii-11) are preferable, and iodonium cations represented by the above formula (ii-1) are more preferable.
[B] 산 발생제로는, 예를 들면 하기 화학식 (b-1) 내지 (b-16)으로 표시되는 화합물 등을 포함하는 것을 들 수 있다.Examples of the acid generator [B] include those represented by the following formulas (b-1) to (b-16).
상기 화학식 (b-1) 내지 (b-16) 중, M+는 상기 화학식 (1)과 동의이다.In the above formulas (b-1) to (b-16), M + is synonymous with the above formula (1).
이들 중에서도 해당 포토레지스트 조성물의 현상 결함 억제성을 보다 높게 하는 관점에서는, 상기 화학식 (b-1), (b-2), (b-5), (b-6), (b-9), (b-12) 및 (b-16)으로 각각 표시되는 화합물이 바람직하고, 상기 화학식 (b-1), (b-6), (b-9) 및 (b-16)으로 각각 표시되는 화합물이 보다 바람직하며, 상기 화학식 (b-1), (b-6) 및 (b-16)으로 각각 표시되는 화합물이 더욱 바람직하다.(B-1), (b-2), (b-5), (b-6) (b-1), (b-6), (b-9) and (b-16) And more preferred are the compounds represented by the above formulas (b-1), (b-6) and (b-16), respectively.
[B] 산 발생제의 함유량으로는, [A] 중합체 100 질량부에 대하여, 0.1 질량부 내지 30 질량부가 바람직하고, 0.2 질량부 내지 20 질량부가 보다 바람직하며, 0.5 질량부 내지 15 질량부가 더욱 바람직하고, 2 질량부 내지 15 질량부가 특히 바람직하다. [B] 산 발생제의 함유량이 상기 하한 미만이면, 해당 포토레지스트 조성물의 감도가 부족한 경우가 있다. [B] 산 발생제의 함유량이 상기 상한을 초과하면, 해당 포토레지스트 조성물의 패턴 형성성이 저하되는 경우가 있다.The content of the acid generator [B] is preferably from 0.1 part by mass to 30 parts by mass, more preferably from 0.2 part by mass to 20 parts by mass, further preferably from 0.5 part by mass to 15 parts by mass, per 100 parts by mass of the polymer [A] And particularly preferably 2 parts by mass to 15 parts by mass. If the content of the acid generator [B] is less than the above lower limit, the sensitivity of the photoresist composition may be insufficient. If the content of the acid generator [B] exceeds the upper limit, the pattern-forming property of the photoresist composition may be deteriorated.
<[B] 산 발생제의 합성 방법>≪ Synthesis method of [B] acid generator >
[B] 산 발생제를 구성하는 화합물은 예를 들면, 상기 화학식 (1)에 있어서의 n이 0이면서 X1이 -COO-인 경우, 하기 반응식에 따라서 합성할 수 있다.[B] The compound constituting the acid generator can be synthesized, for example, when n in the above formula (1) is 0 and X 1 is -COO-, according to the following reaction formula.
상기 반응식 중, R1, R2, R3 및 M+는 상기 화학식 (1)과 동의이다.In the above formulas, R 1 , R 2 , R 3 and M + are as defined in the above formula (1).
히드록시기를 갖는 브로모 화합물과, 아디티온산 나트륨을 반응시켜 얻어지는 생성물을 예를 들면, 텅스텐산 나트륨 등의 촉매 존재 하, 과산화수소수로 산화함으로써 술폰산 나트륨염이 얻어진다. 이 술폰산 나트륨염과, M+로 표시되는 1가의 양이온을 포함하는 염으로부터 M+를 양이온으로서 포함하는 술폰산염이 얻어지고, 이 술폰산염의 히드록시기를, 카르복실산을 이용하여 에스테르화함으로써, 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 얻을 수 있다. 또한, 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물은 상기 반응식의 반응 순서 이외에도, 예를 들면 상기 히드록시기를 갖는 브로모 화합물과 상기 카르복실산으로부터 에스테르 화합물을 형성한 후에, 아디티온산나트륨, 계속해서 과산화수소수와 반응시키는 것에 의한 술포기 형성에 의해서 합성할 수도 있다. 또한, 상기 화학식 (1)에 있어서의 n이 0이면서 X1이 -O-인 경우의 화합물 및 상기 화학식 (1)에 있어서의 n이 1인 경우의 화합물도, 상기 반응식에 준하여 합성할 수 있다.Sodium sulfonate is obtained by oxidizing a product obtained by reacting a bromo compound having a hydroxy group with sodium adititon, for example, in the presence of a catalyst such as sodium tungstate with hydrogen peroxide. By screen is a sulfonic acid sodium salt, and a sulfonic acid salt containing the M + as a cation from the salt comprises a monovalent cation represented by M + is obtained, and the sulfonic acid salt of a hydroxy group, using a carboxylic acid ester, the formula (1) can be obtained. In addition to the reaction sequence of the above reaction formula, the compound represented by the above formula (1) may be prepared by, for example, forming an ester compound from the carboxylic acid and a bromo compound having the hydroxy group, then adding sodium aditonate, Or may be synthesized by sulfo group formation by reacting with water. The compound in the case where n in the above formula (1) is 0 and X 1 is -O- and the compound in which n in the above formula (1) is 1 can also be synthesized according to the above reaction formula .
<임의 성분><Optional ingredients>
[[C] 불소 원자 함유 중합체][[C] Fluorine atom-containing polymer]
[C] 불소 원자 함유 중합체는 [A] 중합체보다 불소 원자 함유율이 높은 중합체이다. 해당 포토레지스트 조성물은 [C] 불소 원자 함유 중합체를 함유함으로써 레지스트막을 형성했을 때, [C] 불소 원자 함유 중합체의 발유성적 특징에 의해, 그의 분포가 레지스트막 표층에 편재화되는 경향이 있기 때문에, 액침 노광시에 있어, 막 중의 산 발생제나 산 확산 제어제 등의 액침 매체로의 용출을 억제할 수 있다. 또한, 이 [C] 불소 원자 함유 중합체의 발수성적 특징에 의해, 레지스트막과 액침 매체와의 전진 접촉각을 원하는 범위로 제어할 수 있고, 버블 결함의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 레지스트막과 액침 매체와의 후퇴 접촉각을 높게 할 수 있어, 그 결과 물방울을 남기지 않고 고속으로 스캔 노광이 가능해진다. 이와 같이 해당 포토레지스트 조성물이 [C] 불소 원자 함유 중합체를 함유함으로써, 액침 노광법에 바람직한 레지스트막을 형성할 수 있다. 또한, 중합체의 불소 원자 함유율(질량%)은 13C-NMR 측정에 의해 중합체의 구조를 동정함으로써 구할 수 있다.The [C] fluorine atom-containing polymer is a polymer having a higher fluorine atom content than the [A] polymer. Since the photoresist composition contains the fluorine atom-containing polymer [C], when the resist film is formed, the distribution thereof tends to be localized in the surface layer of the resist film due to the oil property of the fluorine atom-containing polymer [C] It is possible to suppress the elution of the acid generator and acid diffusion controller in the film into the immersion medium at the time of immersion exposure. Further, the forward contact angle between the resist film and the immersion medium can be controlled to a desired range by the water repellency characteristic of the [C] fluorine atom-containing polymer, and occurrence of bubble defects can be suppressed. Further, the contact angle of the resist film with the liquid immersion medium can be increased, and as a result, scan exposure can be performed at high speed without leaving water droplets. As such, the photoresist composition contains the [C] fluorine atom-containing polymer, so that a resist film preferable for a liquid immersion exposure method can be formed. The fluorine atom content (% by mass) of the polymer can be determined by identifying the structure of the polymer by 13 C-NMR measurement.
상기 [C] 불소 원자 함유 중합체로는 불소 원자를 함유하는 중합체라면 특별히 한정되지 않지만, 통상 불소 원자를 구조 중에 포함하는 단량체를 1종류 이상 중합시킴으로써 형성할 수 있다. 불소 원자를 구조 중에 포함하는 단량체로는 주쇄에 불소 원자를 포함하는 것, 측쇄에 불소 원자를 포함하는 것, 주쇄와 측쇄에 불소 원자를 포함하는 것을 들 수 있다.The [C] fluorine atom-containing polymer is not particularly limited as long as it is a fluorine atom-containing polymer, but it can be generally formed by polymerizing at least one monomer containing a fluorine atom in its structure. Examples of the monomer containing a fluorine atom in the structure include a fluorine atom in the main chain, a fluorine atom in the side chain, and a fluorine atom in the main chain and side chain.
주쇄에 불소 원자를 포함하는 단량체로는, 예를 들면 α-플루오로아크릴레이트 화합물, α-트리플루오로메틸아크릴레이트 화합물, β-플루오로아크릴레이트 화합물, β-트리플루오로메틸아크릴레이트 화합물, α,β-플루오로아크릴레이트 화합물, α,β-트리플루오로메틸아크릴레이트 화합물, 1종 이상의 비닐 부위의 수소가 불소 원자 또는 트리플루오로메틸기 등으로 치환된 화합물 등을 들 수 있다.Examples of the monomer containing a fluorine atom in the main chain include an? -Fluoroacrylate compound,? -Trifluoromethyl acrylate compound,? -Fluoroacrylate compound,? -Trifluoromethylacrylate compound, ?,? -fluoroacrylate compounds,?,? - trifluoromethylacrylate compounds, compounds in which at least one vinyl moiety has hydrogen substituted with a fluorine atom or a trifluoromethyl group, and the like.
측쇄에 불소 원자를 포함하는 단량체로는, 예를 들면 노르보르넨과 같은 지환식 올레핀 화합물의 측쇄가 불소 원자 또는 플루오로알킬기나 그의 유도기인 것, 아크릴산 또는 메타크릴산과 플루오로알킬알코올이나 그의 유도체로 형성되는 에스테르 화합물, 1종 이상의 올레핀의 측쇄(이중 결합을 포함하지 않는 부위)가 불소 원자 또는 플루오로알킬기나 그의 유도기인 것 등을 들 수 있다.Examples of the monomer containing a fluorine atom in the side chain include monomers in which the side chain of an alicyclic olefin compound such as norbornene is a fluorine atom or a fluoroalkyl group or its derivative, acrylic acid or methacrylic acid and a fluoroalkyl alcohol or a derivative thereof , A side chain (a site which does not contain a double bond) of at least one olefin is a fluorine atom, a fluoroalkyl group or an induction group thereof, and the like.
주쇄와 측쇄에 불소 원자를 포함하는 단량체로는, 예를 들면 α-플루오로아크릴산, β-플루오로아크릴산, α,β-플루오로아크릴산, α-트리플루오로메틸아크릴산, β-트리플루오로메틸아크릴산, α,β-디트리플루오로메틸아크릴산 등과 플루오로알킬알코올이나 그의 유도체로 형성되는 에스테르 화합물, 1종 이상의 비닐 부위의 수소가 불소 원자 또는 트리플루오로메틸기 등으로 치환된 화합물의 측쇄가 불소 원자 또는 플루오로알킬기나 그의 유도기로 치환된 것, 1종 이상의 지환식 올레핀 화합물의 이중 결합에 결합되어 있는 수소가 불소 원자 또는 트리플루오로메틸기 등으로 치환되고, 또한 측쇄가 플루오로알킬기나 그의 유도기인 것 등을 들 수 있다. 또한, 이 지환식 올레핀 화합물이란, 환의 일부가 이중 결합인 화합물을 나타낸다.Examples of the monomer containing a fluorine atom in the main chain and side chain include, for example,? -Fluoroacrylic acid,? -Fluoroacrylic acid,?,? -Fluoroacrylic acid,? -Trifluoromethylacrylic acid,? -Trifluoromethyl Acrylic acid,?,? - ditrifluoromethyl acrylic acid and the like, an ester compound formed by a fluoroalkyl alcohol or a derivative thereof, a side chain of a compound in which hydrogen of at least one vinyl moiety is substituted with a fluorine atom or a trifluoromethyl group, A hydrogen atom bonded to a double bond of at least one alicyclic olefin compound is substituted with a fluorine atom or a trifluoromethyl group and the side chain is substituted with a fluoroalkyl group or a derivative thereof And the like. The alicyclic olefin compound means a compound in which a part of the ring is a double bond.
상기 불소 원자 함유 중합체에 있어서, 불소 원자를 부여하는 구조 단위는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 하기 화학식 (C1)로 표시되는 구조 단위(이하, 「구조 단위 (C-I)」이라고도 함)를 불소 원자 부여 구조 단위로서 이용하는 것이 바람직하다.In the fluorine atom-containing polymer, the structural unit for imparting the fluorine atom is not particularly limited, but a structural unit represented by the following formula (C1) (hereinafter also referred to as "structural unit (CI)") Is preferably used as a unit.
상기 화학식 (C1) 중, Ri는 수소 원자, 불소 원자, 메틸기 또는 트리플루오로메틸기이다. A는 단결합 또는 2가의 연결기이다. R15는 적어도 1개의 불소 원자를 갖는 탄소수 1 내지 6의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기, 또는 탄소수 4 내지 20의 1가의 지환식 탄화수소기 또는 그의 유도기이다.In the above formula (C1), R i is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. A is a single bond or a divalent linking group. R 15 is a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and at least one fluorine atom, or a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms, or a derivative thereof.
상기 A로 표시되는 2가의 연결기로는, 예를 들면 산소 원자, 황 원자, 카르보닐옥시기, 옥시카르보닐기, 아미드기, 술포닐아미드기, 우레탄기 등을 들 수 있다.Examples of the divalent linking group represented by A include an oxygen atom, a sulfur atom, a carbonyloxy group, an oxycarbonyl group, an amide group, a sulfonylamide group, and a urethane group.
상기 구조 단위 (C-I)를 제공하는 바람직한 단량체로는 트리플루오로메틸(메트)아크릴산 에스테르, 2,2,2-트리플루오로에틸(메트)아크릴산 에스테르, 퍼플루오로에틸(메트)아크릴산 에스테르, 퍼플루오로n-프로필(메트)아크릴산 에스테르, 퍼플루오로i-프로필(메트)아크릴산 에스테르, 퍼플루오로n-부틸(메트)아크릴산 에스테르, 퍼플루오로i-부틸(메트)아크릴산 에스테르, 퍼플루오로t-부틸(메트)아크릴산 에스테르, 2-(1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로필)(메트)아크릴산 에스테르, 1-(2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로펜틸)(메트)아크릴산 에스테르, 퍼플루오로시클로헥실메틸(메트)아크릴산 에스테르, 1-(2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필)(메트)아크릴산 에스테르, 1-(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-헵타데카플루오로데실)(메트)아크릴산 에스테르, 1-(5-트리플루오로메틸-3,3,4,4,5,6,6,6-옥타플루오로헥실)(메트)아크릴산 에스테르 등을 들 수 있다.Preferred monomers for providing the structural unit (CI) include trifluoromethyl (meth) acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl (meth) acrylate, perfluoroethyl (meth) acrylate, (Meth) acrylic acid esters, perfluoro (meth) acrylic acid esters, perfluoro (meth) acrylic acid esters, perfluoro n-butyl (meth) acrylate ester, 1- (2,2,3,3,4,4,4-hexafluoropropyl) (meth) acrylate, 2- (Meth) acrylic acid ester, perfluorocyclohexylmethyl (meth) acrylate, 1- (2,2,3,3,3-pentafluoropropyl) (meth) acrylate , 1- (3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-heptadecafluorodecyl) (meth) acrylic acid ester, 1- (5-Trifluoromethyl-3,3,4,4,5,6, 6,6-octafluorohexyl) (meth) acrylate, and the like.
상기 불소 원자 함유 중합체에 있어서, 구조 단위 (C-I)의 함유 비율로는, 불소 원자 함유 중합체에 있어서의 전체 구조 단위에 대하여 통상 5몰% 이상, 바람직하게는 10몰% 이상, 더욱 바람직하게는 15몰% 이상이다. 구조 단위 (C-I)의 함유 비율이 5몰% 미만이면, 70 ° 이상의 후퇴 접촉각을 달성할 수 없거나, 레지스트막으로부터의 산 발생제 등의 용출을 억제할 수 없을 우려가 있다. 상기 불소 원자 함유 중합체는 구조 단위 (C-I)를 1종만 함유하고 있을 수도 있고, 2종 이상 함유하고 있을 수도 있다.The proportion of the structural unit (CI) in the fluorine atom-containing polymer is usually 5 mol% or more, preferably 10 mol% or more, and more preferably 15 mol% or more based on the total structural units in the fluorine atom- Mol% or more. If the content of the structural unit (C-I) is less than 5 mol%, there is a possibility that a receding contact angle of 70 DEG or more can not be attained or elution of an acid generator or the like from the resist film can not be suppressed. The fluorine atom-containing polymer may contain only one structural unit (C-I), or may contain two or more kinds of structural units (C-I).
불소 원자 함유 중합체에는, 상술한 불소 원자를 구조 중에 갖는 구조 단위 이외에도, 예를 들면 현상액에 대한 용해 속도를 제어하기 위해서 산 해리성 기를 갖는 구조 단위나, 락톤 골격이나 수산기, 카르복실기 등을 갖는 구조 단위, 또는 지환식 화합물을 갖는 구조 단위나, 기판으로부터의 반사에 의한 광 산란을 억제하기 위해서, 방향족 화합물에서 유래되는 구조 단위 등의 「다른 구조 단위」를 1종류 이상 함유시킬 수 있다.The fluorine atom-containing polymer may contain, in addition to the above-mentioned structural unit having a fluorine atom in its structure, for example, a structural unit having an acid dissociable group or a lactone skeleton, a hydroxyl group, a carboxyl group, etc. , Or a structural unit having an alicyclic compound or a "structural unit derived from an aromatic compound" in order to suppress light scattering due to reflection from the substrate.
상기 해리성기를 갖는 구조 단위로는 하기 화학식 (C2)로 표시되는 구조 단위(이하, 「구조 단위 (C-II)」라고도 함)를 들 수 있다.Examples of the structural unit having a dissociable group include a structural unit represented by the following formula (C2) (hereinafter also referred to as a " structural unit (C-II) ").
상기 화학식 (C2) 중, Rj는 수소 원자, 불소 원자, 메틸기 또는 트리플루오로메틸기이다. Rq1, Rq2 및 Rq3은 각각 독립적으로 탄소수 4 내지 20의 1가의 지환식 탄화수소기 또는 그의 유도기, 또는 탄소수 1 내지 4의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기이다.In the formula (C2), R j is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R q1 , R q2 and R q3 are each independently a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms or an inducing group thereof, or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
상기 Rq1, Rq2 및 Rq3으로 표시되는 탄소수 4 내지 20의 1가의 지환식 탄화수소기로는, 예를 들면 노르보르난, 트리시클로데칸, 테트라시클로도데칸, 아다만탄이나, 시클로부탄, 시클로펜탄, 시클로헥산, 시클로헵탄, 시클로옥탄 등의 시클로알칸류 등의 지환족환에서 유래되는 기; 이들 지환족환에서 유래되는 기의 수소 원자의 일부 또는 전부를, 예를 들면 메틸기, 에틸기, n-프로필기, i-프로필기, n-부틸기, 2-메틸프로필기, 1-메틸프로필기, t-부틸기 등의 탄소수 1 내지 4의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기, 또는 시클로부틸기, 시클로헥실기 등의 탄소수 3 내지 10의 시클로알킬기의 1종 이상 또는 1개 이상으로 치환한 기 등을 들 수 있다. 또한, Rq1 내지 Rq3 중 어느 2개가 서로 결합하여, 각각이 결합하고 있는 탄소 원자와 함께 2가의 지환식 탄화수소기 또는 그의 유도기를 형성할 수도 있다. 이들 지환식 탄화수소기 중, 노르보르난, 트리시클로데칸, 테트라시클로도데칸, 아다만탄, 시클로펜탄 또는 시클로헥산의 지환족환에서 유래되는 기나, 이들 지환족환에서 유래되는 기의 수소 원자를 상기 알킬기로 치환한 기가 바람직하다.Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms represented by R q1 , R q2 and R q3 include norbornane, tricyclodecane, tetracyclododecane, adamantane, cyclobutane, cyclo A group derived from an alicyclic ring such as cycloalkanes such as pentane, cyclohexane, cycloheptane, and cyclooctane; A part or all of the hydrogen atoms of the groups derived from these alicyclic rings may be substituted with a substituent such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n- a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a t-butyl group, or a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms such as a cyclobutyl group and a cyclohexyl group, or a group substituted with one or more of . Any two of R q1 to R q3 may combine with each other to form a bivalent alicyclic hydrocarbon group or an inducing group thereof together with the carbon atom to which they are bonded. Among these alicyclic hydrocarbon groups, a group derived from an alicyclic ring of norbornane, tricyclodecane, tetracyclododecane, adamantane, cyclopentane or cyclohexane, or a group derived from a cycloaliphatic ring, Is preferable.
상기 Rq1, Rq2 및 Rq3으로 표시되는 탄소수 1 내지 4의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기로는, 예를 들면 메틸기, 에틸기, n-프로필기, i-프로필기, n-부틸기, 2-메틸프로필기, 1-메틸프로필기, t-부틸기 등을 들 수 있다.Examples of the linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms represented by R q1 , R q2 and R q3 include methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, -Methylpropyl group, 1-methylpropyl group, t-butyl group and the like.
상기 화학식 (C2)에 있어서, 바람직한 산 해리성 기, 즉 에스테르기의 산소 원자에 결합하는 기의 예로는 t-부틸기, 1-n-(1-에틸-1-메틸)프로필기, 1-n-(1,1-디메틸)프로필기, 1-n-(1,1-디메틸)부틸기, 1-n-(1,1-디메틸)펜틸기, 1-(1,1-디에틸)프로필기, 1-n-(1,1-디에틸)부틸기, 1-n-(1,1-디에틸)펜틸기, 1-(1-메틸)시클로펜틸기, 1-(1-에틸)시클로펜틸기, 1-(1-n-프로필)시클로펜틸기, 1-(1-i-프로필)시클로펜틸기, 1-(1-메틸)시클로헥실기, 1-(1-에틸)시클로헥실기, 1-(1-n-프로필)시클로헥실기, 1-(1-i-프로필)시클로헥실기, 1-{1-메틸-1-(2-노르보닐)}에틸기, 1-{1-메틸-1-(2-테트라시클로데카닐)}에틸기, 1-{1-메틸-1-(1-아다만틸)}에틸기, 2-(2-메틸)노르보닐기, 2-(2-에틸)노르보닐기, 2-(2-n-프로필)노르보닐기, 2-(2-i-프로필)노르보닐기, 2-(2-메틸)테트라시클로데카닐기, 2-(2-에틸)테트라시클로데카닐기, 2-(2-n-프로필)테트라시클로데카닐기, 2-(2-i-프로필)테트라시클로데카닐기, 1-(1-메틸)아다만틸기, 1-(1-에틸)아다만틸기, 1-(1-n-프로필)아다만틸기, 1-(1-i-프로필)아다만틸기나, 이들 지환족환으로 이루어지는 기를, 예를 들면 메틸기, 에틸기, n-프로필기, i-프로필기, n-부틸기, 2-메틸프로필기, 1-메틸프로필기, t-부틸기 등의 탄소수 1 내지 4의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기, 또는 탄소수 3 내지 10의 환상 알킬기의 1종 이상 또는 1개 이상으로 치환한 기 등을 들 수 있다.Examples of the group bonded to the oxygen atom of the acid dissociable group, that is, the ester group in the above formula (C2) include t-butyl group, 1-n- (1,1-dimethyl) propyl group, 1-n- (1,1-dimethyl) butyl group, 1- (1-ethyl) pentyl group, 1- (1-methyl) cyclopentyl group, 1- (1- (1-methylpropyl) cyclopentyl group, 1- (1-methyl) cyclohexyl group, 1- (1-ethyl) 1- (1-propyl) cyclohexyl group, 1- {1-methyl-1- (2-norbornyl}} ethyl group, 1- { (1-methyl-1- (1-adamantyl)} ethyl group, 2- (2-methyl) 2- (2-methylpropyl) norbornyl group, 2- (2-methyl) tetracyclodecanyl group, 2- -Ethyl) tetracyclodecanyl < / RTI > , 1- (1-methyl) adamantyl group, 1- (1-ethyl) adamantyl group, 2- , A 1- (1-propyl) adamantyl group, a 1- (1-i-propyl) adamantyl group and a group formed by these alicyclic ring groups such as methyl, ethyl, A linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as an n-propyl group, an n-butyl group, a 2-methylpropyl group, a 1-methylpropyl group or a t-butyl group, Or a group substituted with at least one group.
상기 구조 단위 (C-II)를 제공하는 바람직한 단량체로는 (메트)아크릴산2-메틸아다만틸-2-일에스테르, (메트)아크릴산2-메틸-3-히드록시 아다만틸-2-일에스테르, (메트)아크릴산2-에틸아다만틸-2-일에스테르, (메트)아크릴산2-에틸-3-히드록시 아다만틸-2-일에스테르, (메트)아크릴산2-n-프로필아다만틸-2-일에스테르, (메트)아크릴산2-이소프로필아다만틸-2-일에스테르, (메트)아크릴산-2-메틸비시클로[2.2.1]헵트-2-일에스테르, (메트)아크릴산-2-에틸비시클로[2.2.1]헵트-2-일에스테르, (메트)아크릴산-8-메틸트리시클로[5.2.1.02,6]데칸-8-일에스테르, (메트)아크릴산-8-에틸트리시클로[5.2.1.02,6]데칸-8-일에스테르, (메트)아크릴산-4-메틸테트라시클로[6.2.13,6.02,7] 도데칸-4-일에스테르, (메트)아크릴산-4-에틸테트라시클로[6.2.13,6.02,7]도데칸-4-일에스테르, (메트)아크릴산1-(비시클로[2.2.1]헵트-2-일)-1-메틸에틸에스테르, (메트)아크릴산1-(트리시클로[5.2.1.02,6]데칸-8-일)-1-메틸에틸에스테르, (메트)아크릴산1-(테트라시클로[6.2.13,6.02,7]도데칸-4-일)-1-메틸에틸에스테르, (메트)아크릴산1-(아다만탄-1-일)-1-메틸에틸에스테르, (메트)아크릴산1-(3-히드록시아다만탄-1-일)-1-메틸에틸에스테르, (메트)아크릴산1,1-디시클로헥실에틸에스테르, (메트)아크릴산1,1-디(비시클로[2.2.1]헵트-2-일)에틸에스테르, (메트)아크릴산1,1-디(트리시클로[5.2.1.02,6]데칸-8-일)에틸에스테르, (메트)아크릴산1,1-디(테트라시클로[6.2.13,6.02,7]도데칸-4-일)에틸에스테르, (메트)아크릴산1,1-디(아다만탄-1-일)에틸에스테르, (메트)아크릴산1-메틸-1-시클로펜틸에스테르, (메트)아크릴산1-에틸-1-시클로펜틸에스테르, (메트)아크릴산1-메틸-1-시클로헥실에스테르, (메트)아크릴산1-에틸-1-시클로헥실에스테르 등을 들 수 있다.Preferred monomers for providing the structural unit (C-II) include (meth) acrylic acid 2-methyladamantyl-2-yl ester, (meth) acrylic acid 2-methyl-3-hydroxyadamantyl- (Meth) acrylate, 2-ethyladamantyl-2-yl (meth) acrylate, 2-ethyl-3-hydroxyadamantyl- 2-yl ester, (meth) acrylic acid 2-isopropyladamantyl-2-yl ester, (meth) acrylic acid-2-methylbicyclo [2.2.1] hept- (Meth) acrylate-8-methyltricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decan-8-yl ester, (meth) acrylic acid-8- Ethyltricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decan-8-yl ester, (meth) acrylic acid-4-methyltetracyclo [6.2.1 3,6 .0 2,7 ] dodecan-4-yl ester, Methacrylic acid-4-ethyltetracyclo [6.2.1 3,6 .0 2,7 ] dodecan-4-yl ester, (meth) (Meth) acrylic acid 1- (tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decan-8-yl) -1- (Meth) acrylic acid 1- (tetracyclo [6.2.1 3,6 .0 2,7 ] dodecan-4-yl) -1-methyl ethyl ester, -1-methylethyl ester, (meth) acrylic acid 1- (3-hydroxyadamantan-1-yl) -1-methylethyl ester, 1,1-dicyclohexylethyl methacrylate Ester, (meth) acrylic acid 1,1-di (bicyclo [2.2.1] hept-2-yl) ethyl ester, (meth) acrylate 1,1-di (tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane- (Meth) acrylate, 1,1-di (tetracyclo [6.2.1 3,6 .0 2,7 ] dodecan-4-yl) ethyl ester of (meth) 1-cyclopentyl (meth) acrylate, 1-methyl-1-cyclopentyl (meth) acrylate, 1-methyl- - Cyclohexyl ester 1-ethyl-1-cyclohexyl (meth) acrylate, and the like.
이들 단량체 중에서도, (메트)아크릴산2-메틸아다만틸-2-일에스테르, (메트)아크릴산2-에틸아다만틸-2-일에스테르, (메트)아크릴산-2-메틸비시클로[2.2.1]헵트-2-일에스테르, (메트)아크릴산-2-에틸비시클로[2.2.1]헵트-2-일에스테르, (메트)아크릴산1-(비시클로[2.2.1]헵트-2-일)-1-메틸에틸에스테르, (메트)아크릴산1-(아다만탄-1-일)-1-메틸에틸에스테르, (메트)아크릴산1-메틸-1-시클로펜틸에스테르, (메트)아크릴산1-에틸-1-시클로펜틸에스테르, (메트)아크릴산1-메틸-1-시클로헥실에스테르, (메트)아크릴산1-에틸-1-시클로헥실에스테르가 바람직하다.Among these monomers, (meth) acrylic acid 2-methyladamantyl-2-yl ester, (meth) acrylate 2-ethyladamantyl- Hept-2-yl ester, (meth) acrylic acid 2-ethylbicyclo [2.2.1] hept-2-yl ester, (meth) acrylic acid 1- (bicyclo [2.2.1] hept- 1-methylethyl ester, (meth) acrylic acid 1- (adamantan-1-yl) -1-methylethyl ester, (meth) acrylic acid 1-methyl-1-cyclopentyl ester, 1-cyclohexyl (meth) acrylate, 1-methyl-1-cyclohexyl (meth) acrylate and 1-ethyl-1-cyclohexyl (meth) acrylate are preferable.
상기 락톤 골격을 갖는 구조 단위로는, [A] 중합체의 구조 단위 (II)와 마찬가지의 것을 사용할 수 있다.(이하, 「구조 단위 (C-III)」이라고도 함)As the structural unit having a lactone skeleton, the same structural unit as the structural unit (II) of the polymer [A] (hereinafter also referred to as " structural unit (C-III)
상기 지환식기를 갖는 구조 단위로는, 예를 들면 하기 화학식 (C4)로 표시되는 구조 단위(이하, 「구조 단위 (C-IV)」라고도 함) 등을 들 수 있다.Examples of the structural unit having an alicyclic group include a structural unit represented by the following formula (C4) (hereinafter also referred to as "structural unit (C-IV)").
상기 화학식 (C4) 중, Rk는 수소 원자, 불소 원자, 메틸기 또는 트리플루오로메틸기이다. R16은 탄소수 4 내지 20의 1가의 지환식 탄화수소기이다.In the above formula (C4), R k is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 16 is a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms.
상기 R16으로 표시되는 탄소수 4 내지 20의 1가의 지환식 탄화수소기로는, 예를 들면 시클로부탄, 시클로펜탄, 시클로헥산, 비시클로[2.2.1]헵탄, 비시클로[2.2.2]옥탄, 트리시클로[5.2.1.02,6]데칸, 테트라시클로[6.2.1.13,6.02,7]도데칸, 트리시클로[3.3.1.13,7]데칸 등의 시클로알칸류의 지환족환에서 유래되는 탄화수소기를 들 수 있다. 이들 시클로알칸 유래의 지환족환에서 유래되는 탄소수소기는 치환기를 가질 수도 있고, 예를 들면 메틸기, 에틸기, n-프로필기, i-프로필기, n-부틸기, 2-메틸프로필기, 1-메틸프로필기, t-부틸기 등의 탄소수 1 내지 4의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기 또는 탄소수 3 내지 10의 시클로알킬기의 1종 이상 또는 1개 이상으로 치환될 수도 있다. 치환기는 이들 알킬기 및 시클로알킬기에 한정되는 것은 아니고, 히드록실기, 시아노기, 탄소수 1 내지 10의 히드록시알킬기, 카르복실기, 산소 원자로 치환된 것일 수도 있다.Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms represented by R 16 include cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, bicyclo [2.2.1] heptane, bicyclo [2.2.2] Derived from cycloaliphatic rings of cycloalkanes such as cyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane, tetracyclo [6.2.1.1 3,6 .0 2,7 ] dodecane, tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] , And the like. The hydrocarbon group derived from an alicyclic ring derived from the cycloalkane may have a substituent, and examples thereof include a methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, A linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as methyl, ethyl, propyl, or t-butyl, or a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms. The substituent is not limited to these alkyl groups and cycloalkyl groups but may be a hydroxyl group, a cyano group, a hydroxyalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a carboxyl group, or an oxygen atom.
상기 구조 단위 (C-IV)를 제공하는 바람직한 단량체로는 (메트)아크릴산-비시클로[2.2.1]헵트-2-일에스테르, (메트)아크릴산-비시클로[2.2.2]옥트-2-일에스테르, (메트)아크릴산-트리시클로[5.2.1.02,6]데크-7-일에스테르, (메트)아크릴산-테트라시클로[6.2.1.13,6.02,7]도데카-9-일에스테르, (메트)아크릴산-트리시클로[3.3.1.13,7]데크-1-일에스테르, (메트)아크릴산-트리시클로[3.3.1.13,7]데크-2-일에스테르 등을 들 수 있다.(Meth) acrylic acid-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl ester, (meth) acrylic acid-bicyclo [2.2.2] oct- Tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] dec-7-yl ester, (meth) acrylic acid-tetracyclo [6.2.1.1 3,6 .0 2,7 ] dodeca-9- yl ester, (meth) acrylic acid-include tricyclo [3.3.1.1 3,7] deck-2-yl ester such as tricyclo [3.3.1.1 3,7] dec-l-yl ester, (meth) acrylic acid have.
또한, 상기 방향족 화합물에서 유래되는 구조 단위(이하, 「구조 단위 (C-V)」라고도 함)를 제공하는 바람직한 단량체로는, 예를 들면 스티렌, α-메틸스티렌, 2-메틸스티렌, 3-메틸스티렌, 4-메틸스티렌, 2-메톡시스티렌, 3-메톡시스티렌, 4-메톡시스티렌, 4-(2-t-부톡시카르보닐에틸옥시)스티렌2-히드록시스티렌, 3-히드록시스티렌, 4-히드록시스티렌, 2-히드록시-α-메틸스티렌, 3-히드록시-α-메틸스티렌, 4-히드록시-α-메틸스티렌, 2-메틸-3-히드록시스티렌, 4-메틸-3-히드록시스티렌, 5-메틸-3-히드록시스티렌, 2-메틸-4-히드록시스티렌, 3-메틸-4-히드록시스티렌, 3,4-디히드록시스티렌, 2,4,6-트리히드록시스티렌, 4-t-부톡시스티렌, 4-t-부톡시-α-메틸스티렌, 4-(2-에틸-2-프로폭시)스티렌, 4-(2-에틸-2-프로폭시)-α-메틸스티렌, 4-(1-에톡시에톡시)스티렌, 4-(1-에톡시에톡시)-α-메틸스티렌, (메트)아크릴산 페닐, (메트)아크릴산 벤질, 아세나프틸렌, 5-히드록시아세나프틸렌, 1-비닐나프탈렌, 2-비닐나프탈렌, 2-히드록시-6-비닐나프탈렌, 1-나프틸(메트)아크릴레이트, 2-나프틸(메트)아크릴레이트, 1-나프틸메틸(메트)아크릴레이트, 1-안트릴(메트)아크릴레이트, 2-안트릴(메트)아크릴레이트, 9-안트릴(메트)아크릴레이트, 9-안트릴메틸(메트)아크릴레이트, 1-비닐피렌 등을 들 수 있다.Examples of preferred monomers for providing structural units derived from the aromatic compound (hereinafter also referred to as "structural unit (CV)") include styrene, α-methylstyrene, 2-methylstyrene, 3- Methoxystyrene, 4-methoxystyrene, 4- (2-t-butoxycarbonylethyloxy) styrene 2-hydroxystyrene, 3-methoxystyrene, 3- , 4-hydroxystyrene, 2-hydroxy-? -Methylstyrene, 3-hydroxy-? -Methylstyrene, 4-hydroxy-? -Methylstyrene, 2-methyl- Hydroxystyrene, 3-methyl-4-hydroxystyrene, 3,4-dihydroxystyrene, 2,4-dihydroxystyrene, (2-ethyl-2-propoxy) styrene, 4-t-butoxystyrene, 4-t- butoxy- Propoxy) -? - methylstyrene, 4- (1-ethoxyethoxy) styrene, 4- (1-ethoxyethoxy) 1-vinylnaphthalene, 2-vinylnaphthalene, 2-hydroxy-6-vinylnaphthalene, 1- (meth) acrylate, (Meth) acrylate, 2-naphthyl (meth) acrylate, 1-naphthylmethyl (meth) acrylate, Anthryl (meth) acrylate, 9-anthrylmethyl (meth) acrylate, and 1-vinylpyrrene.
상기 [C] 불소 원자 함유 중합체가 갖는 「다른 구조 단위」로서, 구조 단위 (C-II), 구조 단위 (C-III), 구조 단위 (C-IV), 구조 단위 (C-V)를 1종만 가질 수도 있고, 2종 이상을 가질 수도 있다. 상기 [C] 불소 원자 함유 중합체에 있어서, 이들의 다른 구조 단위의 함유 비율로는 [C] 불소 원자 함유 중합체를 구성하는 전체 구조 단위에 대하여 통상 80몰% 이하, 바람직하게는 75몰% 이하, 더욱 바람직하게는 70 몰% 이하다.(C-II), the structural unit (C-III), the structural unit (C-IV) and the structural unit (CV) as the "other structural unit" of the [C] fluorine atom- Or two or more species. In the above-mentioned [C] fluorine atom-containing polymer, the content ratio of these other structural units is usually 80 mol% or less, preferably 75 mol% or less based on the total structural units constituting the [C] More preferably 70 mol% or less.
[C] 불소 원자 함유 중합체의 함유량으로는, [A] 중합체 100 질량부에 대하여 0 내지 20 질량부가 바람직하고, 0.5 질량부 내지 15 질량부가 보다 바람직하며, 1 질량부 내지 10 질량부가 더욱 바람직하다. [C] 불소 원자 함유 중합체의 함유량을 상기 범위로 함으로써, 해당 포토레지스트 조성물은 액침 노광에 의해 바람직한 레지스트막을 형성할 수 있다.The content of the fluorine atom-containing polymer [C] is preferably from 0 to 20 parts by mass, more preferably from 0.5 parts by mass to 15 parts by mass, further preferably from 1 part by mass to 10 parts by mass, per 100 parts by mass of the polymer [A] . By setting the content of the fluorine atom-containing polymer [C] within the above-described range, the resist film can be preferably formed by liquid immersion lithography.
<[C] 불소 원자 함유 중합체의 합성 방법><Method of synthesizing fluorine atom-containing polymer> [C]
[C] 불소 원자 함유 중합체는 상술한 [A] 중합체와 마찬가지로, 예를 들면 소정의 각 구조 단위를 제공하는 단량체를 라디칼 중합 개시제를 사용하여, 적당한 용매 중에서 중합시킴으로써 합성할 수 있다.The [C] fluorine atom-containing polymer can be synthesized, for example, by polymerizing a monomer which provides a desired structural unit in the presence of a radical polymerization initiator in an appropriate solvent, like the polymer [A] described above.
[[D] 산 확산 제어제][[D] acid diffusion control agent]
[D] 산 확산 제어제는, 노광에 의해 [B] 산 발생제 등으로부터 생기는 산의 레지스트막 중에서의 확산 현상을 제어하고, 비노광 영역에서의 바람직하지 않은 화학 반응을 억제하는 효과를 발휘하여, 얻어지는 포토레지스트 조성물의 저장 안정성을 더욱 향상시키고, 레지스트로서의 해상도를 더욱 향상시킴과 동시에, 노광으로부터 현상 처리까지의 노광 후 지연 시간의 변동에 의한 레지스트 패턴의 선폭 변화를 억제할 수 있어, 공정 안정성이 매우 우수한 조성물이 얻어진다.[D] acid diffusion control agent can control the diffusion phenomenon of an acid generated from [B] acid generator and the like in a resist film by exposure to exhibit an effect of suppressing an undesirable chemical reaction in a non-exposed region , The storage stability of the obtained photoresist composition is further improved and the resolution as a resist is further improved and the change in the line width of the resist pattern due to the variation of the post exposure delay time from exposure to development treatment can be suppressed, This very excellent composition is obtained.
[D] 산 확산 제어제로는, 예를 들면 아민 화합물, 아미드기 함유 화합물, 우레아 화합물, 질소 함유 복소환 화합물 등을 들 수 있다.Examples of the acid diffusion control agent [D] include an amine compound, an amide group-containing compound, a urea compound, and a nitrogen-containing heterocyclic compound.
아민 화합물로는, 예를 들면 모노(시클로)알킬아민류; 디(시클로)알킬아민류; 트리(시클로)알킬아민류; 치환 알킬아닐린 또는 그의 유도체; 에틸렌디아민, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, 테트라메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-디아미노벤조페논, 4,4'-디아미노디페닐아민, 2,2-비스(4-아미노페닐)프로판, 2-(3-아미노페닐)-2-(4-아미노페닐)프로판, 2-(4-아미노페닐)-2-(3-히드록시페닐)프로판, 2-(4-아미노페닐)-2-(4-히드록시페닐)프로판, 1,4-비스(1-(4-아미노페닐)-1-메틸에틸)벤젠, 1,3-비스(1-(4-아미노페닐)-1-메틸에틸)벤젠, 비스(2-디메틸아미노에틸)에테르, 비스(2-디에틸아미노에틸)에테르, 1-(2-히드록시에틸)-2-이미다졸리디논, 2-퀴녹살리놀, N,N,N',N'-테트라키스(2-히드록시프로필)에틸렌디아민, N,N,N',N''N''-펜타메틸디에틸렌트리아민 등을 들 수 있다.Examples of the amine compound include mono (cyclo) alkyl amines; Di (cyclo) alkyl amines; Tri (cyclo) alkyl amines; Substituted alkyl anilines or derivatives thereof; N, N ', N'-tetramethylethylenediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenyl ether, Diaminodiphenylamine, 2,2-bis (4-aminophenyl) propane, 2- (3-aminophenyl) -2- 2- (4-aminophenyl) -2- (4-hydroxyphenyl) propane, 1,4-bis (4-aminophenyl) -1-methylethyl) benzene, bis (2-dimethylaminoethyl) ether, bis N, N ', N'-tetrakis (2-hydroxypropyl) ethylenediamine, 2-ethylhexylamine, , N, N, N ', N "N'" - pentamethyldiethylenetriamine, and the like.
아미드기 함유 화합물로는, 예를 들면 N-t-부톡시카르보닐-4-히드록시피페리딘 등의 N-t-부톡시카르보닐기 함유 아미노 화합물, N-t-아밀옥시카르보닐-4-히드록시피페리딘 등의 N-t-아밀옥시카르보닐기 함유 아미노 화합물, 포름아미드, N-메틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, 아세트아미드, N-메틸아세트아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 프로피온아미드, 벤즈아미드, 피롤리돈, N-메틸피롤리돈, N-아세틸-1-아다만틸아민, 이소시아누르산트리스(2-히드록시에틸) 등을 들 수 있다. 이들 중에서, N-t-부톡시카르보닐기 함유 아미노 화합물, N-t-아밀옥시카르보닐기 함유 아미노 화합물이 바람직하고, N-t-부톡시카르보닐-4-히드록시피페리딘, N-t-아밀옥시카르보닐-4-히드록시피페리딘이 보다 바람직하다.Examples of the amide group-containing compound include Nt-butoxycarbonyl group-containing amino compounds such as Nt-butoxycarbonyl-4-hydroxypiperidine, Nt-amyloxycarbonyl-4-hydroxypiperidine Amyloxycarbonyl group-containing amino compounds represented by the general formula (1), N, N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, propionamide, benzamide, Pyrrolidone, N-methylpyrrolidone, N-acetyl-1-adamantylamine, isocyanuric acid tris (2-hydroxyethyl), and the like. Among them, an amino compound containing an Nt-butoxycarbonyl group and an amino compound containing an Nt-amyloxycarbonyl group are preferable, and Nt-butoxycarbonyl-4-hydroxypiperidine, Nt-amyloxycarbonyl- Cipiperidine is more preferable.
우레아 화합물로는, 예를 들면 요소, 메틸우레아, 1,1-디메틸우레아, 1,3-디메틸우레아, 1,1,3,3-테트라메틸우레아, 1,3-디페닐우레아, 트리-n-부틸티오우레아 등을 들 수 있다.Examples of the urea compound include urea, methylurea, 1,1-dimethylurea, 1,3-dimethylurea, 1,1,3,3-tetramethylurea, 1,3-diphenylurea, tri- -Butylthiourea, and the like.
질소 함유 복소환 화합물로는 예를 들면 이미다졸류; 피리딘류; 피페라진류; 피라진, 피라졸, 피리다진, 퀴녹살린, 푸린, 피롤리딘, 피페리딘, 피페리딘에탄올, 3-피페리디노-1,2-프로판디올, 모르폴린, 4-메틸모르폴린, 1-(4-모르폴리닐)에탄올, 4-아세틸모르폴린, 3-(N-모르폴리노)-1,2-프로판디올, 1,4-디메틸피페라진, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 등을 들 수 있다.Examples of the nitrogen-containing heterocyclic compound include imidazoles; Pyridines; Piperazines; Piperidine, piperidine, piperazine, pyrazole, pyridazine, quinoxaline, purine, pyrrolidine, piperidine, piperidine ethanol, 3-piperidino-1,2-propanediol, morpholine, 4- (4-morpholinyl) ethanol, 4-acetylmorpholine, 3- (N-morpholino) -1,2-propanediol, 1,4-dimethylpiperazine, 1,4-diazabicyclo [2.2. 2] octane.
또한, [D] 산 확산 제어제로서, 노광에 의해 감광하여 약산을 발생하는 광붕괴성 염기를 이용할 수도 있다. 광붕괴성 염기로는, 예를 들면 노광에 의해 분해되어 산 확산 제어성을 잃는 오늄염 화합물 등을 들 수 있다. 오늄염 화합물로는 예를 들면 하기 화학식 (D1)로 표시되는 술포늄염 화합물, 하기 화학식 (D2)로 표시되는 요오도늄염 화합물 등을 들 수 있다.As the acid diffusion control agent [D], a photodegradable base which generates a weak acid upon exposure by exposure may also be used. Examples of the photodegradable base include an onium salt compound which is decomposed by exposure and loses acid diffusion controllability. Examples of the onium salt compound include a sulfonium salt compound represented by the following formula (D1) and an iodonium salt compound represented by the following formula (D2).
상기 화학식 (D1) 및 화학식 (D2) 중, R17 내지 R21은 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 알콕실기, 히드록실기 또는 할로겐 원자이다. Z- 및 E-는 각각 독립적으로 OH-, RH-COO-, RH-SO3 - 또는 하기 화학식 (D3)으로 표시되는 음이온이다. 단 RH는 알킬기, 아릴기 또는 아르알킬기이다.In the formulas (D1) and (D2), R 17 to R 21 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxyl group, a hydroxyl group or a halogen atom. Z - and E - are each independently OH - is an anion represented by the formula or (D3) -, R H -COO- , R H -SO 3. Provided that R H is an alkyl group, an aryl group or an aralkyl group.
상기 화학식 (D3) 중, R22는 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환되어 있을 수도 있는 탄소수 1 내지 12의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 12의 직쇄상 또는 분지상의 알콕실기이다. u는 0 내지 2의 정수이다.In the above formula (D3), R 22 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a part or all of the hydrogen atoms may be substituted with a fluorine atom, or a linear or branched alkoxyl group having 1 to 12 carbon atoms to be. u is an integer of 0 to 2;
광붕괴성 염기로는, 이들 중에서도 상기 화학식 (D3)으로 표시되는 음이온을 포함하는 것이 바람직하고, 트리페닐술포늄살리실레이트가 보다 바람직하다.As the photo-degradable base, those containing an anion represented by the above formula (D3) are preferable, and triphenylsulfonium salicylate is more preferable.
해당 포토레지스트 조성물에 있어서의 [D] 산 확산 제어제의 함유량으로는 [A] 중합체 100 질량부에 대하여, 10 질량부 미만이 바람직하고, 8 질량부 미만이 보다 바람직하다. [D] 산 확산 제어제의 함유량이 10 질량부를 초과하면, 해당 포토레지스트 조성물의 감도가 저하되는 경향이 있다. 해당 포토레지스트 조성물은 [D] 산 확산 제어제를 1종 또는 2종 이상 함유하고 있을 수도 있다.The content of [D] acid diffusion control agent in the photoresist composition is preferably less than 10 parts by mass, more preferably less than 8 parts by mass based on 100 parts by mass of the polymer [A]. When the content of [D] acid diffusion control agent exceeds 10 parts by mass, the sensitivity of the photoresist composition tends to decrease. The photoresist composition may contain one or more acid diffusion controlling agents [D].
[[E] 용매][[E] Solvent]
해당 포토레지스트 조성물은 통상 [E] 용매를 함유한다. [E] 용매로는 [A] 중합체, [B] 산 발생제, 및 필요에 따라서 함유하는 임의 성분을 용해 또는 분산시킬 수 있는 것이면, 특별히 한정되지 않다.The photoresist composition usually contains [E] solvent. The solvent [E] is not particularly limited as long as it can dissolve or disperse the [A] polymer, the [B] acid generator, and optional components as required.
[E] 용매로는, 예를 들면 알코올계 용매, 에테르계 용매, 케톤계 유기 용매, 아미드계 용매, 에스테르계 유기 용매, 탄화수소계 용매 등을 들 수 있다.Examples of the [E] solvent include an alcohol solvent, an ether solvent, a ketone organic solvent, an amide solvent, an ester organic solvent and a hydrocarbon solvent.
알코올계 용매로는, 예를 들면 메탄올, 에탄올, n-프로판올, iso-프로판올, n-부탄올, iso-부탄올, sec-부탄올, tert-부탄올, n-펜탄올, iso-펜탄올, 2-메틸부탄올, sec-펜탄올, tert-펜탄올, 3-메톡시부탄올, n-헥산올, 2-메틸펜탄올, sec-헥산올, 2-에틸부탄올, sec-헵탄올, 3-헵탄올, n-옥탄올, 2-에틸헥산올, sec-옥탄올, n-노닐알코올, 2,6-디메틸-4-헵탄올, n-데칸올, sec-운데실알코올, 트리메틸노닐알코올, sec-테트라데실알코올, sec-헵타데실알코올, 푸르푸릴알코올, 페놀, 시클로헥산올, 메틸시클로헥산올, 3,3,5-트리메틸시클로헥산올, 벤질알코올, 디아세톤알코올 등의 모노알코올계 용매;Examples of the alcoholic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, iso-butanol, sec-butanol, tert- Butanol, sec-pentanol, tert-pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec-hexanol, Octanol, sec-octanol, n-nonyl alcohol, 2,6-dimethyl-4-heptanol, n-decanol, sec-undecyl alcohol, trimethylnonyl alcohol, sec-tetradecyl Monoalcohol solvents such as alcohol, sec-heptadecyl alcohol, furfuryl alcohol, phenol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, 3,3,5-trimethylcyclohexanol, benzyl alcohol and diacetone alcohol;
에틸렌글리콜, 1,2-프로필렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜, 2,4-펜탄디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 2,5-헥산디올, 2,4-헵탄디올, 2-에틸-1,3-헥산디올, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 트리프로필렌글리콜 등의 다가 알코올계 용매;Propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 2,4-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,5-hexanediol, 2,4- Polyhydric alcohol solvents such as 2-ethyl-1,3-hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol and tripropylene glycol;
에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜모노헥실에테르, 에틸렌글리콜모노페닐에테르, 에틸렌글리콜모노-2-에틸부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노프로필에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노헥실에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노부틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노프로필에테르 등의 다가 알코올 부분 에테르계 용매 등을 들 수 있다.Ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol mono-2-ethylbutyl ether, diethylene glycol mono Methyl ethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene Glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, and dipropylene glycol monopropyl ether; and the like.
에테르계 용매로는, 예를 들면 디에틸에테르, 디프로필에테르, 디부틸에테르, 디페닐에테르, 메톡시벤젠, 아니솔(메틸페닐에테르) 등을 들 수 있다.Examples of the ether solvent include diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, diphenyl ether, methoxybenzene, anisole (methylphenyl ether) and the like.
케톤계 용매로는, 예를 들면 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸-n-프로필케톤, 메틸-n-부틸케톤, 디에틸케톤, 메틸-iso-부틸케톤, 메틸-n-펜틸케톤(2-헵타논), 에틸-n-부틸케톤, 메틸-n-헥실케톤, 디-iso-부틸케톤, 트리메틸노나논, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 시클로헵타논, 시클로옥타논, 메틸시클로헥사논, 2,4-펜탄디온, 아세토닐아세톤, 아세토페논 등의 케톤계 용매를 들 수 있다.Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl n-propyl ketone, methyl n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl iso butyl ketone, methyl n-pentyl ketone N-butyl ketone, di-iso-butyl ketone, trimethylnonanone, cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone, methylcyclohexanone, 2 , 4-pentanedione, acetonyl acetone, and acetophenone.
아미드계 용매로는, 예를 들면 N,N'-디메틸이미다졸리디논, N-메틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디에틸포름아미드, 아세트아미드, N-메틸아세트아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸프로피온아미드, N-메틸피롤리돈 등을 들 수 있다.Examples of the amide solvent include N, N'-dimethylimidazolidinone, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, Amide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpropionamide, N-methylpyrrolidone and the like.
에스테르계 용매로는, 예를 들면 디에틸카르보네이트, 프로필렌카르보네이트, 아세트산 메틸, 아세트산 에틸, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, 아세트산 n-프로필, 아세트산 iso-프로필, 아세트산 n-부틸, 아세트산 iso-부틸, 아세트산 sec-부틸, 아세트산 n-펜틸, 아세트산 i-펜틸, 아세트산 sec-펜틸, 아세트산3-메톡시부틸, 아세트산 메틸펜틸, 아세트산2-에틸부틸, 아세트산2-에틸헥실, 아세트산 벤질, 아세트산 시클로헥실, 아세트산 메틸시클로헥실, 아세트산 n-노닐, 아세토아세트산 메틸, 아세토아세트산 에틸, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노-n-부틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디아세트산 글리콜, 아세트산 메톡시트리글리콜, 프로피온산 에틸, 프로피온산 n-부틸, 프로피온산 iso-아밀, 옥살산 디에틸, 옥살산 디-n-부틸, 락트산 메틸, 락트산 에틸, 락트산 n-부틸, 락트산 n-아밀, 말론산 디에틸, 프탈산 디메틸, 프탈산 디에틸 등을 들 수 있다.Examples of ester solvents include diethyl carbonate, propylene carbonate, methyl acetate, ethyl acetate,? -Butyrolactone,? -Valerolactone, n-propyl acetate, isopropyl acetate, acetic acid n Butyl acetate, sec-butyl acetate, n-pentyl acetate, i-pentyl acetate, sec-pentyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methylpentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, , Benzyl acetate, cyclohexyl acetate, methylcyclohexyl acetate, n-nonyl acetate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene Glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol mono-n-butyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether Propylene glycol monoethyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol monoethyl ether acetate, diacetic acid glycol, methoxytriglycol acetate, propyleneglycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, Ethyl lactate, n-butyl lactate, diethyl malonate, dimethyl phthalate, di-n-butyl lactate, di-n-butyl lactate, isopropyl myristate, n-butyl propionate, isoamyl propionate, diethyl oxalate, Ethyl and the like.
탄화수소계 용매로는, 예를 들면 n-펜탄, iso-펜탄, n-헥산, iso-헥산, n-헵탄, iso-헵탄, 2,2,4-트리메틸펜탄, n-옥탄, iso-옥탄, 시클로헥산, 메틸시클로헥산 등의 지방족 탄화수소계 용매;Examples of the hydrocarbon-based solvent include n-pentane, iso-pentane, n-hexane, isohexane, n-heptane, iso-heptane, 2,2,4-trimethylpentane, Aliphatic hydrocarbon solvents such as cyclohexane and methylcyclohexane;
벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌, 에틸벤젠, 트리메틸벤젠, 메틸에틸벤젠, n-프로필벤젠, iso-프로필벤젠, 디에틸벤젠, iso-부틸벤젠, 트리에틸벤젠, 디-iso-프로필벤젠, n-아밀나프탈렌 등의 방향족 탄화수소계 용매 등을 들 수 있다.Benzene, toluene, xylene, mesitylene, ethylbenzene, trimethylbenzene, methylethylbenzene, n-propylbenzene, isopropylbenzene, diethylbenzene, isobutylbenzene, triethylbenzene, di- And aromatic hydrocarbon solvents such as amylnaphthalene.
이들 중에서, 에스테르계 용매, 케톤계 용매가 바람직하고, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, γ-부티로락톤이 보다 바람직하다. 해당 포토레지스트 조성물은 [E] 용매를 1종 또는 2종 이상 함유하고 있을 수도 있다.Among these, ester solvents and ketone solvents are preferable, and propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone and? -Butyrolactone are more preferable. The photoresist composition may contain one or more [E] solvents.
[그 밖의 임의 성분][Other optional components]
해당 포토레지스트 조성물은 상기 [A] 내지 [E] 성분 이외에도, 그 밖의 임의 성분을 함유하고 있을 수도 있다. 상기 그 밖의 임의 성분으로는, 예를 들면 [B] 산 발생제 이외의 다른 산 발생제, 계면활성제, 지환식 골격 함유 화합물을 들 수 있다. 이들 그 밖의 임의 성분은, 각각 1종 단독으로 또는 2종 이상을 병용할 수도 있다.The photoresist composition may contain, in addition to the above components [A] to [E], other optional components. Examples of other optional components include acid generators other than the acid generator [B], surfactants, and alicyclic skeleton-containing compounds. These other optional components may be used alone or in combination of two or more.
[다른 산 발생제][Other acid generators]
해당 포토레지스트 조성물은, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위의 소량이면, 상기 [B] 산 발생제 이외의 다른 산 발생제를 함유할 수도 있다. 다른 산 발생제로는, 예를 들면 [B] 산 발생제 이외의 오늄염 화합물, 술폰 화합물, 술폰산 에스테르화합물, N-술포닐옥시이미드 화합물, 디아조 메탄 화합물, 디술포닐 메탄 화합물, 옥실술포네이트 화합물, 히드라진술포네이트 화합물 등을 들 수 있다.The photoresist composition may contain an acid generator other than the above-mentioned [B] acid generator if the amount of the acid generator is such a small amount as not to impair the effect of the present invention. Examples of other acid generators include, for example, onium salt compounds other than the acid generator [B], sulfone compounds, sulfonate ester compounds, N-sulfonyloxyimide compounds, diazomethane compounds, disulfonylmethane compounds, oxysulfonate compounds , Hydrazinesulfonate compounds, and the like.
[계면활성제][Surfactants]
계면활성제는 도포성, 스트리에이션(striation), 현상성 등을 개량하는 효과를 발휘한다. 계면활성제로는, 예를 들면 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌올레일에테르, 폴리옥시에틸렌n-옥틸페닐에테르, 폴리옥시에틸렌n-노닐페닐에테르, 폴리에틸렌글리콜디라우레이트, 폴리에틸렌글리콜디스테아레이트 등의 비이온계 계면활성제; 시판품으로는 KP341(신에쓰가가꾸고교 제조), 폴리플로우 No.75, 동 No.95(이상, 교에이샤가가꾸 제조), 에프톱 EF301, 동 EF303, 동 EF352(이상, 토켐프로덕츠 제조), 메가페이스 F171, 동 F173(이상, DIC 제조), 플루오라드 FC430, 동 FC431(이상, 스미또모쓰리엠 제조), 아사히가드 AG710,서플론 S-382, 동 SC-101, 동 SC-102, 동 SC-103, 동 SC-104, 동 SC-105, 동 SC-106(이상, 아사히글래스고교 제조) 등을 들 수 있다. 해당 포토레지스트 조성물에 있어서의 계면활성제의 함유량으로는 [A] 중합체 100 질량부에 대하여 통상 2 질량부 이하이다.The surfactant has the effect of improving the coatability, striation, developability and the like. Examples of the surfactant include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene n-octylphenyl ether, polyoxyethylene n-nonylphenyl ether, polyethylene glycol di Nonionic surfactants such as laurate and polyethylene glycol distearate; Fifth EF301, EF303 and EF352 (manufactured by TOKEM PRODUCTS CORPORATION) were used as commercially available products, such as KP341 (Shinetsuga Kogyo Kogyo), Polyflow No. 75, No. 95 (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) (Manufactured by DIC), Fluorad FC430, FC431 (manufactured by Sumitomo 3M Limited), Asahi Guard AG710, Surplon S-382, Copper SC-101, Copper SC-102, Copper F171 SC-103, SC-104, SC-105 and SC-106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.). The content of the surfactant in the photoresist composition is usually 2 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the polymer [A].
[지환식 골격 함유 화합물][Alicyclic skeleton-containing compound]
지환식 골격 함유 화합물은 드라이에칭 내성, 패턴 형상, 기판과의 접착성 등을 개선하는 효과를 발휘한다.The alicyclic skeleton-containing compound exerts the effect of improving dry etching resistance, pattern shape, adhesion with a substrate, and the like.
지환식 골격 함유 화합물로는 예를 들면 1-아다만탄카르복실산, 2-아다만타논, 1-아다만탄카르복실산 t-부틸 등의 아다만탄 유도체류;Examples of the alicyclic skeleton-containing compound include adamantane derivatives such as 1-adamantanecarboxylic acid, 2-adamantanone, and 1-adamantanecarboxylic acid t-butyl;
데옥시콜산 t-부틸, 데옥시콜산 t-부톡시카르보닐메틸, 데옥시콜산 2-에톡시에틸 등의 데옥시콜산 에스테르류;Deoxycholic acid esters such as t-butyl deoxycholate, t-butoxycarbonylmethyl deoxycholate and 2-ethoxyethyl deoxycholate;
리토콜산 t-부틸, 리토콜산 t-부톡시카르보닐메틸, 리토콜산 2-에톡시에틸 등의 리토콜산 에스테르류;Acid esters such as t-butyl dicarbonate, t-butyl dicarbonate, t-butyl dicarbonate, t-butyl dicarbonate, t-butoxycarbonyl methyl dicarbonate and 2-ethoxyethyl dicarbonate;
3-2-히드록시-2,2-비스(트리플루오로메틸)에틸〕테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데칸, 2-히드록시-9-메톡시카르보닐-5-옥소-4-옥사-트리시클로[4.2.1.03,7]노난 등을 들 수 있다. 해당 포토레지스트 조성물에 있어서의 지환식 골격 함유 화합물의 함유량으로는 [A] 중합체 100 질량부에 대하여 통상 5 질량부 이하다.3-hydroxy-2,2-bis (trifluoromethyl) ethyl] tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dodecane, 2-hydroxy-9-methoxycarbonyl- 5-oxo-4-oxa-tricyclo [4.2.1.0 3,7 ] nonane and the like. The content of the alicyclic skeleton-containing compound in the photoresist composition is usually 5 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the polymer [A].
[증감제][Increase / decrease]
증감제는 [B] 산 발생제 등으로부터의 산의 생성량을 증가시키는 작용을 나타내는 것으로, 해당 포토레지스트 조성물의 「겉보기 감도」를 향상시키는 효과를 발휘한다.The sensitizer exhibits an effect of increasing the amount of acid generated from the [B] acid generator and the like, and exhibits an effect of improving the " apparent sensitivity " of the photoresist composition.
증감제로는, 예를 들면 카르바졸류, 아세토페논류, 벤조페논류, 나프탈렌류, 페놀류, 비아세틸, 에오신, 로즈 벤갈, 피렌류, 안트라센류, 페노티아진류 등을 들 수 있다. 이들 증감제는 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다. 해당 포토레지스트 조성물에 있어서의 증감제의 함유량으로는 [A] 중합체 100 질량부에 대하여 통상 2 질량부 이하다.Examples of the sensitizer include carbazoles, acetophenones, benzophenones, naphthalenes, phenols, nonacetyls, eosin, rose bengals, pyrenes, anthracenes, phenothiazines and the like. These sensitizers may be used alone or in combination of two or more. The content of the sensitizer in the photoresist composition is usually 2 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the polymer [A].
<포토레지스트 조성물의 제조 방법>≪ Method for producing photoresist composition >
해당 포토레지스트 조성물은 예를 들면, [A] 중합체, [B] 산 발생제, 필요에 따라서 함유되는 임의 성분 및 [E] 용매를 소정의 비율로 혼합함으로써 제조할 수 있다. 해당 포토레지스트 조성물은 혼합 후에 예를 들면, 공경 0.2 ㎛ 정도의 필터 등으로 여과하는 것이 바람직하다. 해당 포토레지스트 조성물의 전체 고형분 농도로는 통상 0.5 질량% 내지 50 질량%, 바람직하게는 1 질량% 내지 25 질량%이다.The photoresist composition can be produced, for example, by mixing the polymer [A], the acid generator [B], optional components optionally contained, and the [E] solvent in a predetermined ratio. The photoresist composition is preferably filtered, for example, with a filter having a pore size of about 0.2 mu m after mixing. The total solid concentration of the photoresist composition is generally 0.5% by mass to 50% by mass, preferably 1% by mass to 25% by mass.
<레지스트 패턴 형성 방법><Method of Forming Resist Pattern>
본 발명의 레지스트 패턴 형성 방법은,In the resist pattern forming method of the present invention,
(1) 해당 포토레지스트 조성물을 이용하여 기판 상에 레지스트막을 형성하는 공정,(1) a step of forming a resist film on a substrate using the photoresist composition,
(2) 포토마스크를 통해 상기 레지스트막을 노광하는 공정, 및(2) exposing the resist film through a photomask, and
(3) 상기 노광된 레지스트막을 현상하는 공정(3) a step of developing the exposed resist film
을 갖는다.Respectively.
해당 레지스트 패턴 형성 방법에 따르면, 상술한 해당 포토레지스트 조성물을 이용하기 때문에, 현상 결함이 적은 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 이하, 각 공정에 대해서 설명한다.According to the method for forming a resist pattern, since the above-mentioned photoresist composition is used, a resist pattern with few development defects can be formed. Hereinafter, each step will be described.
[(1) 공정][(1) Process]
(1) 공정에서는, 해당 포토레지스트 조성물을 회전 도포, 유연 도포, 롤 도포 등의 적절한 도포 수단에 의해서 기판 상에 도포함으로써, 레지스트막을 형성한다. 기판으로는, 예를 들면 실리콘 웨이퍼, 이산화규소, 반사 방지막으로 피복된 웨이퍼 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 얻어지는 레지스트막이 소정의 막 두께가 되도록 해당 포토레지스트를 도포한 후, 소프트 베이킹(SB)함으로써 도막 내의 용매를 기화시켜, 레지스트막을 형성한다. SB의 온도로는 통상 60 ℃ 내지 140 ℃이고, 80 ℃ 내지 120 ℃가 바람직하다. SB의 시간으로는 통상 5초 내지 600초이고, 10초 내지 300초가 바람직하다.In the step (1), a resist film is formed by applying the photoresist composition on a substrate by appropriate application means such as spin coating, soft coating or roll coating. Examples of the substrate include silicon wafers, silicon dioxide, wafers coated with an antireflection film, and the like. Specifically, the photoresist is applied so that the obtained resist film has a predetermined film thickness, and then soft baking (SB) is performed to vaporize the solvent in the coated film to form a resist film. The temperature of the SB is usually 60 to 140 占 폚, preferably 80 to 120 占 폚. The time of SB is usually 5 seconds to 600 seconds, preferably 10 seconds to 300 seconds.
[(2) 공정][(2) Process]
(2) 공정에서는, (1) 공정에서 형성된 레지스트막에 포토마스크를 통해(경우에 따라서는, 물 등의 액침 매체를 통해), 노광광을 조사하여 노광시킨다. 또한, 이 때는 소정의 패턴을 갖는 마스크를 통해서 노광광을 조사한다. 노광광으로는 목적으로 하는 패턴의 선폭에 따라서, 예를 들면 가시광선, 자외선, 원자외선, X선, 하전 입자선 등으로부터 적절하게 선택하여 조사한다. 이들 중에서도, ArF 엑시머 레이저광(파장 193 ㎚), KrF 엑시머 레이저광(파장 248 ㎚) 등의 원자외선이 바람직하고, 특히 ArF 엑시머 레이저광이 바람직하다.In the step (2), the resist film formed in the step (1) is exposed to exposure light through a photomask (in some cases, through an immersion medium such as water). At this time, exposure light is irradiated through a mask having a predetermined pattern. The exposure light is appropriately selected from visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-ray, charged particle light, and the like depending on the line width of the intended pattern. Of these, far ultraviolet rays such as ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) are preferable, and ArF excimer laser light is particularly preferable.
상기 노광 후에, 노광 후 소성(PEB)을 행하여, 레지스트막의 노광된 부분에서, 노광에 의해 발생한 산에 의한 [A] 중합체의 산 해리성 기의 해리를 촉진시키는 것이 바람직하다. 이 PEB에 의해서, 노광된 부분(노광부)과 노광되어 있지 않은 부분(미노광부)의 알칼리 현상액에 대한 용해성에 차가 생긴다. PEB의 온도로는 통상 50 ℃ 내지 180 ℃이고, 80 ℃ 내지 130 ℃가 바람직하다. PEB의 시간으로는 통상 5초 내지 600초이고, 10초 내지 300초가 바람직하다.After the exposure, it is preferable to perform post exposure baking (PEB) to promote dissociation of the acid dissociable group in the polymer [A] by the acid generated by exposure in the exposed portion of the resist film. With this PEB, there is a difference in solubility in an exposed portion (exposed portion) and in an unexposed portion (unexposed portion) to an alkali developing solution. The temperature of the PEB is usually from 50 캜 to 180 캜, preferably from 80 캜 to 130 캜. The PEB time is usually 5 seconds to 600 seconds, preferably 10 seconds to 300 seconds.
[(3) 공정][(3) Process]
(3) 공정에서는 노광된 레지스트막을 현상액으로 현상함으로써, 소정의 레지스트 패턴을 형성한다. 현상 후에는 물 등으로 세정하고, 건조하는 것이 일반적이다. 현상액으로는, 예를 들면 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 탄산 나트륨, 규산 나트륨, 메타 규산 나트륨, 암모니아수, 에틸아민, n-프로필아민, 디에틸아민, 디-n-프로필아민, 트리에틸아민, 메틸디에틸아민, 에틸디메틸아민, 트리에탄올아민, 테트라메틸암모늄 히드록시드(TMAH), 피롤, 피페리딘, 콜린, 1,8-디아자비시클로-[5.4.0]-7-운데센, 1,5-디아자비시클로-[4.3.0]-5-노넨 등의 알칼리성 화합물의 적어도 1종을 용해시킨 알칼리 수용액이 바람직하다. 또한, 현상액으로 탄화수소계 용매, 에테르계 용매, 에스테르계 용매, 케톤계 용매, 알코올계 용매 등의 유기 용매, 또는 유기 용매를 함유하는 용매를 이용할 수도 있다.In step (3), the exposed resist film is developed with a developer to form a predetermined resist pattern. After development, it is common to clean with water or the like and dry. Examples of the developer include aqueous solutions such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di- Ethylamine, ethyldimethylamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo- [5.4.0] -Diazabicyclo- [4.3.0] -5-nonene, or the like is preferably dissolved in an aqueous alkali solution in which at least one kind of alkaline compound is dissolved. In addition, a solvent containing an organic solvent such as a hydrocarbon solvent, an ether solvent, an ester solvent, a ketone solvent, an alcohol solvent, or an organic solvent may be used as the developer.
또한, 액침 노광을 행하는 경우에는 (2) 공정 전에, 액침액과 레지스트막과의 직접 접촉을 보호하기 위해서, 액침액에 불용성인 액침용 보호막을 레지스트막 상에 설치할 수도 있다. 액침용 보호막으로는 (3) 공정 전에 용매에 의해 박리되는 용매 박리형 보호막(예를 들면 일본 특허 공개 제2006-227632호 공보 참조), (3) 공정의 현상과 동시에 박리되는 현상액 박리형 보호막(예를 들면 WO2005-069076호 공보, WO2006-035790호 공보 참조) 중 어느 것을 이용해도 된다. 단, 작업 처리량의 관점에서는 현상액 박리형 액침용 보호막을 이용하는 것이 바람직하다.In the case of liquid immersion lithography, a liquid immersion protective film insoluble in the immersion liquid may be provided on the resist film in order to protect direct contact between the immersion liquid and the resist film before the step (2). Examples of the immersion protective film include a solvent peelable type protective film which is peeled off by a solvent before the step (3) (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2006-227632), a developer peelable type protective film For example, WO2005-069076 and WO2006-035790) may be used. However, from the viewpoint of the work throughput, it is preferable to use a protective film for liquid immersion for developer.
<산 발생제><Acid Generator>
본 발명의 산 발생제는 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 포함하는 산 발생제이다.The acid generator of the present invention is an acid generator containing the compound represented by the above formula (1).
상기 화학식 (1) 중, R1은 탄소수 3 내지 20의 1가의 지환식 탄화수소기이다. 단, 이 지환식 탄화수소기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 치환되어 있을 수도 있다. 또한, 이 지환식 탄화수소기의 탄소환에 지방족 복소환이 축환되어 있을 수도 있다. X는 **-(X2-R')n-X1-이다. X1은 *-COO- 또는 -O-이다. X2는 -COO- 또는 -O-이다. R'는 탄소수 3 내지 20의 2가의 지환식 탄화수소기이다. 단, 이 지환식 탄화수소기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 치환되어 있을 수도 있다. 또한, 이 지환식 탄화수소기의 탄소환에 지방족 복소환이 축환되어 있을 수도 있다. n은 0 또는 1이다. **는 R1에 결합하는 부위를 나타낸다. *는 R1측에 결합하는 부위를 나타낸다. R2는 탄소수가 짝수인 2가의 직쇄상 탄화수소기 또는 탄소수가 짝수인 2가의 직쇄상 불소화 탄화수소기이다. R3은 수소 원자 또는 불소 원자이다. M+는 1가의 양이온이다.In the above formula (1), R 1 is a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms. However, some or all of the hydrogen atoms of the alicyclic hydrocarbon group may be substituted. In addition, aliphatic heterocyclic rings may be bonded to the carbon ring of the alicyclic hydrocarbon group. X is ** - (X 2 -R ') n -X 1 -. X 1 is * -COO- or -O-. X 2 is -COO- or -O-. R 'is a divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms. However, some or all of the hydrogen atoms of the alicyclic hydrocarbon group may be substituted. In addition, aliphatic heterocyclic rings may be bonded to the carbon ring of the alicyclic hydrocarbon group. n is 0 or 1; ** represents a moiety bonded to R < 1 & gt ;. * Represents a site bonded to the R 1 side. R 2 is a divalent straight-chain hydrocarbon group having an even number of carbon atoms or a divalent straight-chain fluorinated hydrocarbon group having an even number of carbon atoms. R 3 is a hydrogen atom or a fluorine atom. M + is a monovalent cation.
해당 산 발생제에 대해서는 해당 포토레지스트 조성물의 [B] 산 발생제로서 설명하고 있으므로, 여기서는 설명을 생략한다.The acid generator is described as the acid generator [B] of the photoresist composition, and a description thereof is omitted here.
[실시예][Example]
이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이들의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 각 물성값의 측정 방법을 이하에 나타내었다.Hereinafter, the present invention will be described concretely based on examples, but the present invention is not limited to these examples. A method of measuring each property value is shown below.
[Mw 및 Mn][Mw and Mn]
중합체의 Mw 및 Mn의 측정은 명세서 중에서 상술한 방법에 따라서 행하였다.Mw and Mn of the polymer were measured according to the method described above in the specification.
[1H-NMR 분석, 13C-NMR 분석 및 19F-NMR 분석][ 1 H-NMR analysis, 13 C-NMR analysis and 19 F-NMR analysis]
1H-NMR 분석, 13C-NMR 분석 및 19F-NMR 분석은 핵자기공명 장치(J㎚-EX270, 니혼덴시 제조)를 이용하여 측정하였다. 1 H-NMR analysis, 13 C-NMR analysis and 19 F-NMR analysis were carried out using a nuclear magnetic resonance apparatus (Jnm-EX270, manufactured by Nihon Denshi Co., Ltd.).
<화합물의 합성><Synthesis of Compound>
[실시예 1] (화합물 (B-1)의 합성)[Example 1] (Synthesis of compound (B-1)
하기 화합물 (B-1)을 하기의 반응식에 따라서 합성하였다.The following compound (B-1) was synthesized according to the following reaction formula.
(화합물 (b2)의 합성)(Synthesis of compound (b2)) [
온도계, 컨덴서를 구비한 플라스크에 5-브로모-4,4,5,5-테트라플루오로펜탄-1-올(상기 화합물 (b1)) 10.0 g, 탄산수소 나트륨 5.98 g, 아디티온산 나트륨 10.92 g, 아세토니트릴 20 ㎖ 및 물 15 ㎖를 투입하고, 질소 분위기 하, 64 ℃에서 10시간 반응을 행하였다. 19F-NMR로 원료 소실을 확인하고, 반응을 종료하였다. 그 후, 아세토니트릴을 감압 증류 제거하고, 그 이상의 정제를 하지 않고, 화합물 (b2)의 조(粗) 생성물의 수용액을 얻었다.A thermometer and a condenser were charged with 10.0 g of 5-bromo-4,4,5,5-tetrafluoropentan-1-ol (the above compound (b1)), 5.98 g of sodium hydrogencarbonate, 10.92 g of sodium aditioate g, 20 ml of acetonitrile and 15 ml of water, and the reaction was carried out at 64 占 폚 for 10 hours under a nitrogen atmosphere. The disappearance of the starting material was confirmed by 19 F-NMR, and the reaction was terminated. Thereafter, acetonitrile was distilled off under reduced pressure to obtain an aqueous solution of a crude product of the compound (b2) without further purification.
(화합물 (b3)의 합성)(Synthesis of compound (b3)) [
온도계, 컨덴서를 구비한 유리의 플라스크에 상기 얻어진 화합물 (b2)의 조 생성물의 수용액의 전량 및 텅스텐산(IV) 나트륨 2수화물을 촉매량 투입한 후, 35 질량% 과산화수소수 5.09 g을 적하하였다. 실온에서 5시간 교반 후, 19F-NMR로 원료 소실을 확인하고 반응을 종료하였다. 반응 종료 후, 추가로 물을 20 ㎖ 가해서 얻어진 수층을 30 ㎖의 디클로로메탄으로 5회 세정하여 화합물 (b3)의 수용액을 얻었다.A total amount of the aqueous solution of the crude product of the obtained compound (b2) and a sodium bicarbonate hydrate of tungstic acid (IV) were charged in a flask made of glass having a thermometer and a condenser, and then 5.09 g of 35 mass% hydrogen peroxide solution was added dropwise. After stirring at room temperature for 5 hours, the disappearance of the starting material was confirmed by 19 F-NMR and the reaction was terminated. After completion of the reaction, further 20 ml of water was added, and the resulting aqueous layer was washed 5 times with 30 ml of dichloromethane to obtain an aqueous solution of the compound (b3).
(화합물 (b4)의 합성)(Synthesis of compound (b4)) [
온도계, 컨덴서를 구비한 플라스크에 상기 얻어진 화합물 (b3)의 수용액 전량 및 트리페닐술포늄클로라이드 18.82 g을 투입한 후, 실온에서 6시간 교반하였다. 그 후, 반응액을 100 ㎖의 디클로로메탄으로 3회 추출하고, 얻어진 유기층을 150 ㎖의 물로 6회 세정하였다. 얻어진 유기층으로부터 디클로로메탄을 감압 증류 제거함으로써 화합물 (b4)를 17.51 g 얻었다.The whole amount of the aqueous solution of the obtained compound (b3) and 18.82 g of triphenylsulfonium chloride were added to a flask equipped with a thermometer and a condenser, followed by stirring at room temperature for 6 hours. Thereafter, the reaction solution was extracted three times with 100 ml of dichloromethane, and the obtained organic layer was washed six times with 150 ml of water. Dichloromethane was distilled off from the obtained organic layer under reduced pressure to obtain 17.51 g of a compound (b4).
(화합물 (B-1)의 합성)(Synthesis of compound (B-1)) [
온도계, 컨덴서를 구비한 플라스크 중에서, 상기 얻어진 화합물 (b4) 5 g 및 1-아다만탄카르보닐클로라이드 4.29 g을, 메탄올 100 ㎖ 및 디클로로메탄 50 ㎖의 혼합 용매에 용해시켰다. 그 후, 빙욕 하에서 트리에틸아민 3.27 g을 적하하였다. 적하 종료 후, 실온에서 6시간 교반 후, 탄산수소나트륨 수용액을 가하고, 반응을 종료하였다. 얻어진 용액을 탄산수소나트륨 수용액으로 1회, 물로 10회 세정하고, 디클로로메탄 용액을 회수하였다. 디클로로메탄을 감압 증류 제거함으로써 화합물 (B-1)을 6.6 g(화합물 (b1)에 대한 수율 92 %, 순도 98%) 얻었다.In a flask equipped with a thermometer and a condenser, 5 g of the obtained compound (b4) and 4.29 g of 1-adamantanecarbonyl chloride were dissolved in a mixed solvent of 100 ml of methanol and 50 ml of dichloromethane. Thereafter, 3.27 g of triethylamine was added dropwise in an ice bath. After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred at room temperature for 6 hours, and an aqueous solution of sodium hydrogencarbonate was added to complete the reaction. The resulting solution was washed once with an aqueous solution of sodium hydrogencarbonate and 10 times with water, and the dichloromethane solution was recovered. The dichloromethane was distilled off under reduced pressure to obtain 6.6 g of a compound (B-1) (yield 92%, purity 98% based on the compound (b1)).
[실시예 2](화합물 (B-2)의 합성)[Example 2] (Synthesis of compound (B-2)
하기 화합물 (B-2)를 하기의 반응식에 따라서 합성하였다.The following compound (B-2) was synthesized according to the following reaction formula.
(화합물 (b5)의 합성)(Synthesis of compound (b5)) [
온도계, 컨덴서를 구비한 플라스크 중에서 상기 화합물 (b1) 4 g, p-톨루엔술폰산 287 ㎎ 및 3-히드록시-1-아다만탄카르복실산 3.94 g을 톨루엔 400 ㎖에 용해시켰다. 120 ℃에서 12시간 반응시킨 후, 실온까지 냉각시켰다. 또한 톨루엔을 감압 증류 제거한 후, 디클로로메탄 100 ㎖를 가하여 용해시키고, 탄산수소나트륨 수용액으로 1회, 물로 2회 세정하였다. 얻어진 유기층으로부터 디클로로메탄을 감압 증류 제거하여, 화합물 (b5)를 6.63 g 얻었다.4 g of the compound (b1), 287 mg of p-toluenesulfonic acid and 3.94 g of 3-hydroxy-1-adamantanecarboxylic acid were dissolved in 400 ml of toluene in a flask equipped with a thermometer and a condenser. The mixture was allowed to react at 120 DEG C for 12 hours, and then cooled to room temperature. The toluene was distilled off under reduced pressure, and then 100 ml of dichloromethane was added to dissolve the solution. The solution was washed once with aqueous sodium hydrogencarbonate solution and twice with water. Dichloromethane was distilled off from the obtained organic layer under reduced pressure to obtain 6.63 g of a compound (b5).
(화합물 (B-2)의 합성)(Synthesis of compound (B-2)) [
상기 얻어진 화합물 (b5)를 이용하여, 실시예 1의 화합물 (b2)로부터의 화합물 (B-1)의 합성과 마찬가지의 조작을 행하여, 화합물 (B-2)를 (화합물 (b1)에 대한 수율 81 %, 순도 92 %) 얻었다.(B-2) was obtained in the same manner as in the synthesis of the compound (B-1) from the compound (b2) of Example 1, using the obtained compound (b5) 81%, purity 92%).
[실시예 3](화합물 (B-3)의 합성)[Example 3] (Synthesis of compound (B-3)
실시예 1에 있어서, 화합물 (b1) 대신에 3-브로모-2,2,3,3-테트라플루오로프로판-1-올을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 같은 조작을 행하여, 하기 화합물 (B-3)을 얻었다(화합물 (b1)에 대한 수율 88 %).The procedure of Example 1 was repeated except that 3-bromo-2,2,3,3-tetrafluoropropan-1-ol was used instead of the compound (b1) to obtain the following compound (B -3) (yield 88% for compound (b1)).
<[A] 중합체 및 [C] 불소 원자 함유 중합체의 합성><Synthesis of [A] Polymer and [C] Fluorine-Containing Polymer>
[A] 중합체 및 [C] 불소 원자 함유 중합체의 합성에 이용한 단량체를 이하에 나타내었다.The monomers used for the synthesis of the [A] polymer and the [C] fluorine atom-containing polymer are shown below.
또한, 상기 화합물 (M-1), (M-2), (M-3) 및 (M-6)은 구조 단위 (I)를, 화합물 (M-4) 및 (M-5)는 구조 단위 (II)를 각각 제공한다.The compounds (M-1), (M-2), (M-3) and (M-6) (II), respectively.
<[A] 중합체의 합성><Synthesis of [A] Polymer>
[합성예 1](중합체(A-1)의 합성)[Synthesis Example 1] (Synthesis of polymer (A-1)
단량체로서의 상기 화합물 (M-1) 21.54 g(50 몰%) 및 화합물 (M-5) 28.46 g(50 몰%)을 2-부타논 100 g에 용해시키고, 중합 개시제로서의 AIBN 4.21 g(단량체의 합계 몰수에 대하여 5 몰%)을 용해시킨 단량체 용액을 제조하였다. 50 g의 2-부타논을 투입한 500 ㎖의 삼구 플라스크를 30분 질소 퍼징한 후, 반응 솥을 교반하면서 80 ℃로 가열하고, 상기 단량체 용액을 적하 깔때기를 이용하여 3시간에 걸쳐서 적하하였다. 적하 개시를 중합 개시 시간으로 하고, 중합 반응을 6시간 실시하였다. 중합 종료 후, 중합 반응 용액을 수냉함으로써 30 ℃ 이하로 냉각하고, 800 g의 메탄올 및 200 g의 물의 혼합 용매에 투입하고, 석출된 백색 분말을 여과 분별하였다. 여과 분별된 백색 분말을 200 g의 메탄올에 분산시켜 슬러리상으로 하여 세정한 후에 여과 분별하는 조작을 2회 행하고, 그 후 50 ℃에서 17시간 진공 건조하여, 백색 분말의 중합체 (A-1)을 얻었다(37.5 g, 수율 75 %). 중합체 (A-1)의 Mw는 5,100, Mw/Mn은 1.34였다. 또한, 13C-NMR 분석의 결과, 화합물 (M-1)에서 유래되는 구조 단위:화합물 (M-5)에서 유래되는 구조 단위의 함유 비율은 48:52(몰%)였다.21.54 g (50 mol%) of the compound (M-1) and 28.46 g (50 mol%) of the compound (M-5) as a monomer were dissolved in 100 g of 2-butanone and 4.21 g of AIBN 5 mol% based on the total molar amount) was dissolved to prepare a monomer solution. A 500 ml three-necked flask charged with 50 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, and then the reactor was heated to 80 캜 with stirring, and the monomer solution was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel. The start of dropwise addition was defined as the polymerization initiation time, and the polymerization reaction was carried out for 6 hours. After completion of the polymerization, the polymerization reaction solution was cooled to 30 캜 or lower by water-cooling, and the resulting mixture was poured into a mixed solvent of 800 g of methanol and 200 g of water. The precipitated white powder was filtered off. The white powder obtained by filtration was dispersed in 200 g of methanol to prepare a slurry, followed by filtration, followed by filtration twice. Thereafter, the mixture was vacuum-dried at 50 DEG C for 17 hours to obtain a polymer (A-1) (37.5 g, yield 75%). The polymer (A-1) had an Mw of 5,100 and a Mw / Mn of 1.34. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of the structural unit derived from the compound (M-1): the structural unit derived from the compound (M-5) was 48:52 (mol%).
[합성예 2 내지 5](중합체 (A-2) 내지 (A-5))[Synthesis Examples 2 to 5] (Polymers (A-2) to (A-5)) [
표 1에 기재된 종류 및 양의 단량체 및 중합 개시제를 이용한 것 이외에는 합성예 1과 마찬가지로 조작하여, 중합체 (A-2) 내지 (A-5)를 얻었다. 또한, 얻어진 각 중합체의 각 구조 단위의 함유 비율, Mw, 및 Mw/Mn 비, 수율(%)을 표 1에 함께 나타낸다.Polymers (A-2) to (A-5) were obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that monomers and the polymerization initiators of the kind and amount described in Table 1 were used. Table 1 also shows the content ratio, Mw, Mw / Mn ratio, and yield (%) of each structural unit of each polymer obtained.
<[C] 불소 원자 함유 중합체의 합성><Synthesis of fluorine atom-containing polymer [C]
[합성예 4](중합체 (C-1)의 합성)[Synthesis Example 4] (Synthesis of polymer (C-1)
상기 화합물 (M-6) 37.41 g(40 몰%) 및 화합물 (M-7) 62.59 g(60 몰%)을 2-부타논 100 g에 용해시키고, AIBN 4.79 g(7 몰%)을 용해시킨 단량체 용액을 준비하였다. 100 g의 2-부타논을 투입한 1,000 mL의 삼구 플라스크를 30분 질소 퍼징하고, 질소 퍼징 후, 반응 솥을 교반하면서 80 ℃로 가열하여, 상기 단량체 용액을 적하 깔때기를 이용하여 3시간에 걸쳐서 적하하였다. 적하 개시를 중합 개시시간으로 하고, 중합 반응을 6시간 실시하였다. 중합 종료 후, 중합 반응 용액을 수냉하여 30 ℃ 이하로 냉각하였다. 그 중합 반응 용액을 증발기로 그 질량이 150 g이 될 때까지 감압 농축하였다. 그 후, 760 g의 메탄올 및 40 g의 물의 혼합액 중에 상기 농축액을 투입하고, 슬라임상의 백색 고체를 석출시켰다. 디캔테이션으로 액체부를 제거하고, 회수한 고체를 50 ℃에서 17시간 진공 건조하여, 백색 분말의 중합체 (C-1)을 얻었다(47 g, 수율 47 %). 중합체 (C-1)의 Mw는 3,700, Mw/Mn은 1.40이었다. 또한, 13C-NMR 분석의 결과, 화합물 (M-6)에서 유래되는 구조 단위:화합물 (M-7)에서 유래되는 구조 단위의 함유 비율은 42.5:57.5(몰%)였다.37.41 g (40 mol%) of the compound (M-6) and 62.59 g (60 mol%) of the compound (M-7) were dissolved in 100 g of 2-butanone and 4.79 g (7 mol%) of AIBN was dissolved A monomer solution was prepared. A 1,000 mL three-necked flask charged with 100 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, purged with nitrogen and heated to 80 DEG C while stirring the reaction kettle. The monomer solution was introduced into the flask over 3 hours using a dropping funnel . The start of dropwise addition was defined as the polymerization initiation time, and the polymerization reaction was carried out for 6 hours. After completion of the polymerization, the polymerization reaction solution was water-cooled and cooled to 30 캜 or lower. The polymerization reaction solution was concentrated under reduced pressure to a mass of 150 g by an evaporator. Thereafter, the concentrate was poured into a mixture of 760 g of methanol and 40 g of water to precipitate a slurry-like white solid. The liquid portion was removed by decantation and the recovered solid was vacuum-dried at 50 캜 for 17 hours to obtain a polymer (C-1) as a white powder (47 g, yield 47%). The polymer (C-1) had an Mw of 3,700 and an Mw / Mn of 1.40. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of the structural unit derived from the compound (M-6) derived from the compound (M-7) was 42.5: 57.5 (mol%).
<포토레지스트 조성물의 제조>≪ Preparation of photoresist composition >
[A] 중합체 및 [C] 불소 원자 함유 중합체 이외의 포토레지스트 조성물을 구성하는 성분에 대해서 이하에 나타내었다.Components constituting the photoresist composition other than the [A] polymer and the [C] fluorine atom-containing polymer are shown below.
[[B] 성분][Component [B]]
B-1: 트리페닐술포늄 1,1,2,2-테트라플루오로-5-(1-아다만탄카르보닐옥시)펜탄-1-술포네이트(상기 실시예 1에서 합성한 화합물 (B-1))B-1: Triphenylsulfonium 1,1,2,2-tetrafluoro-5- (1-adamantanecarbonyloxy) pentane-1-sulfonate (Compound (B- One))
B-2: 트리페닐술포늄 1,1,2,2-테트라플루오로-5-(3-히드록시-1-아다만탄카르보닐옥시)펜탄-1-술포네이트(상기 실시예 2에서 합성한 화합물 (B-2))B-2: Triphenylsulfonium 1,1,2,2-tetrafluoro-5- (3-hydroxy-1-adamantanecarbonyloxy) pentane-1-sulfonate One compound (B-2))
B-3: 트리페닐술포늄 1,1,2,2-테트라플루오로-3-(1-아다만탄카르보닐옥시)프로판-1-술포네이트(상기 실시예 3에서 합성한 화합물 (B-3))B-3: Triphenylsulfonium 1,1,2,2-tetrafluoro-3- (1-adamantanecarbonyloxy) propane-1-sulfonate (Compound (B- 3))
B-4: 트리페닐술포늄1,1,2,2-테트라플루오로-5-(2-(2-노르보르난락톤옥시카르보닐)시클로헥산카르보닐옥시)펜탄-1-술포네이트(하기 화학식 (B-4)로 표시되는 화합물)B-4: Triphenylsulfonium 1,1,2,2-tetrafluoro-5- (2- (2-norbornanactoneoxycarbonyl) cyclohexanecarbonyloxy) pentane-1-sulfonate A compound represented by the formula (B-4)
b-1: 트리페닐술포늄1,1,2,2-테트라플루오로-6-(1-아다만탄카르보닐옥시)헥산-1-술포네이트b-1: Triphenylsulfonium 1,1,2,2-tetrafluoro-6- (1-adamantanecarbonyloxy) hexane-1-sulfonate
b-2: 트리페닐술포늄1,1,2,2-테트라플루오로-4-(1-아다만탄카르보닐옥시)부탄-1-술포네이트b-2: Triphenylsulfonium 1,1,2,2-tetrafluoro-4- (1-adamantanecarbonyloxy) butane-1-sulfonate
[[D] 산 확산 제어제][[D] acid diffusion control agent]
D-1: 트리페닐술포늄살리실레이트(하기 화학식 (D-1)로 표시되는 화합물)D-1: Triphenylsulfonium salicylate (compound represented by the following formula (D-1)
[[E] 용매][[E] Solvent]
E-1: 아세트산 프로필렌글리콜모노메틸에테르E-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate
E-2: 시클로헥사논E-2: Cyclohexanone
E-3: γ-부티로락톤E-3:? -Butyrolactone
[실시예 4][Example 4]
[A] 중합체로서의 (A-1) 100 질량부, [B] 산 발생제로서의 (B-1) 10.4 질량부, [C] 중합체로서의 (C-1) 3 질량부, [D] 산 확산 제어제로서의 (D-1) 7.3 질량부 및 [E] 용매로서의 (E-1) 2,600 질량부, (E-2) 1,100 질량부 및 (E-3) 200 질량부를 혼합하여 균일 용액으로 하였다. 그 후, 공경 200 ㎚의 멤브레인 필터를 이용하여 여과함으로써, 포토레지스트 조성물 (J-1)을 제조하였다. 포토레지스트 조성물의 고형분 농도는 약 4%였다., 100 parts by mass of the polymer (A-1), 10.4 parts by mass of the (B-1) acid generator as the acid generator, 3 parts by mass of the (C-1) 7.3 parts by mass of (D-1) as a solvent and 2,600 parts by mass of (E-1) as the solvent [E], 1,100 parts by mass of (E-2) and 200 parts by mass of (E-3) were mixed to obtain a homogeneous solution. Thereafter, the resultant was filtered using a membrane filter having a pore size of 200 nm to prepare a photoresist composition (J-1). The solid concentration of the photoresist composition was about 4%.
[실시예 5 내지 17 및 비교예 1 내지 10][Examples 5 to 17 and Comparative Examples 1 to 10]
하기 표 2에 나타내는 종류 및 양의 각 성분을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 조작하여, 실시예의 포토레지스트 조성물 (J-2) 내지 (J-14) 및 비교예의 (CJ-1) 내지 (CJ-10)를 제조하였다.(J-2) to (J-14) and comparative examples (CJ-1) to (CJ-1) were prepared in the same manner as in Example 1 except that the components and the amounts shown in Table 2 were used. CJ-10).
<레지스트 패턴의 형성>≪ Formation of resist pattern &
하층 반사 방지막(ARC66, 닛산가가꾸 제조)을 형성한 12인치 실리콘 웨이퍼 상에, 상기 얻어진 실시예 및 비교예의 포토레지스트 조성물을 각각 도포하여, 120 ℃에서 60초간 SB를 행하고, 막 두께 75 ㎚의 레지스트막을 형성하였다. 다음으로, 이 레지스트막에 ArF 엑시머 레이저 액침 노광 장치(NSR-S610C, 니콘(NIKON) 제조)를 이용하여, NA=1.3, iNA=1.27, ratio=0.800, Crosspole의 조건에 의해, 패턴 치수 45 ㎚1L/1S의 마스크를 통해 노광하였다. 노광 후, 표 2에 기재한 온도에서 60초간 PEB를 행하였다. 그 후, 2.38 질량%의 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액에 의해 현상, 수세 및 건조를 행하여, 포지티브형 레지스트 패턴을 형성하였다.The photoresist compositions of the obtained examples and comparative examples were coated on a 12-inch silicon wafer on which a lower layer antireflection film (ARC66, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was formed, SB was carried out at 120 캜 for 60 seconds, Film. Next, the resist film was patterned using a ArF excimer laser immersion lithography apparatus (NSR-S610C, manufactured by Nikon) under the conditions of NA = 1.3, iNA = 1.27, ratio = 0.800, Crosspole, And exposed through a 1 L / 1 S mask. After the exposure, PEB was performed at the temperature shown in Table 2 for 60 seconds. Thereafter, development, water washing and drying were performed with a 2.38 mass% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide to form a positive resist pattern.
<평가><Evaluation>
상기 형성한 레지스트 패턴의 노광부에서의 결함을, 결함 검출 장치(KLA2351, KLA 텐코르(TENCOR) 제조)를 이용하여 측정하였다. 또한 검출된 결함을, 결함평가 장치(SEM Vision G3, KLA 텐코르 제조)를 이용하여 레지스트 유래의 현상 결함으로 판단되는 것과 외부 유래의 파티클 결함으로 분류하여, 레지스트 유래의 현상 결함의 수를 현상 결함 수(단위: 개/웨이퍼)로 하였다. 현상 결함 수의 수치를 표 2에 함께 나타낸다.Defects in the exposed portion of the formed resist pattern were measured using a defect detection device (KLA2351, manufactured by KLA TENCOR). Further, the detected defects were classified into those judged as development defects originating from resist and those originating from externals by using a defect evaluation device (SEM Vision G3, manufactured by KLA Tencor), and the number of development defects originating from the resist was classified as development defects (Unit: number of wafers). The numerical values of the number of developed defects are shown together in Table 2.
표 2로부터 명백한 바와 같이, 실시예의 포토레지스트 조성물에 따르면, 비교예의 포토레지스트 조성물에 비하여 현상 결함 수를 대폭 감소시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다.As is clear from Table 2, it was confirmed that the photoresist composition of the examples can significantly reduce the number of developed defects compared with the photoresist composition of the comparative example.
본 발명에 따르면, 현상 결함의 발생을 억제할 수 있는 포토레지스트 조성물 및 레지스트 패턴 형성 방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 산 발생제는 이 포토레지스트 조성물의 성분으로서 바람직하게 사용할 수 있다. 따라서, 해당 포토레지스트 조성물, 레지스트 패턴 형성 방법 및 산 발생제는 금후 점점 더 미세화가 진행되는 반도체 분야 등에서의 패턴 형성에 있어서, 바람직하게 사용할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a photoresist composition and a resist pattern forming method capable of suppressing the occurrence of development defects. Further, the acid generator of the present invention can be preferably used as a component of the photoresist composition. Accordingly, the photoresist composition, the method for forming a resist pattern, and the acid generator can be preferably used in the pattern formation in a semiconductor field and the like where progressively more and more miniaturization proceeds.
Claims (7)
[B] 하기 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 포함하는 산 발생제
를 함유하는 포토레지스트 조성물.
(화학식 (1) 중, R1은 탄소수 3 내지 20의 1가의 지환식 탄화수소기이되, 단 이 지환식 탄화수소기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 치환되어 있을 수도 있고, 이 지환식 탄화수소기의 탄소환에 지방족 복소환이 축환되어 있을 수도 있고, X는 **-(X2-R')n-X1-이고, X1은 *-COO- 또는 -O-이고, X2는 -COO- 또는 -O-이고, R'는 탄소수 3 내지 20의 2가의 지환식 탄화수소기이되, 단 이 지환식 탄화수소기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 치환되어 있을 수도 있고, 이 지환식 탄화수소기의 탄소환에 지방족 복소환이 축환되어 있을 수도 있고, n은 0 또는 1이고, **는 R1에 결합하는 부위를 나타내고, *는 R1측에 결합하는 부위를 나타내고, R2는 적어도 -CFR3-측 말단의 탄소 원자에 2개의 불소 원자가 결합되어 있는 탄소수가 짝수인 2가의 직쇄상 불소화 탄화수소기이고, R3은 불소 원자이고, M+는 1가의 양이온임)A polymer having a structural unit (I) comprising an acid dissociable group [A], and
[B] An acid generator comprising a compound represented by the following formula (1)
Lt; / RTI >
(In the formula (1), R 1 is a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, with the proviso that part or all of the hydrogen atoms of the alicyclic hydrocarbon group may be substituted, and the aliphatic hydrocarbon group may be an aliphatic heterocyclic ring is chukhwan the recall, X is ** - (X 2 -R ') n -X 1 - and, X 1 - is a -COO- or -O-, X 2 is -COO- Or -O-, and R 'is a divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, with the proviso that some or all of the hydrogen atoms of the alicyclic hydrocarbon group may be substituted, and the carbon-carbon double bond of the alicyclic hydrocarbon group and a may be an aliphatic heterocyclic ring is chukhwan, n is 0 or 1, and ** represents a site bonded to the R 1, * represents the site binding to the R 1 side, R 2 is at least -CFR 3 - A divalent straight-chain fluorinated carbonized product in which two fluorine atoms are bonded to the carbon atom at the side terminal and the number of carbon atoms is even Scavenging and, R 3 is a fluorine atom, M + is a monovalent cation Im)
(화학식 (1-1) 중, R1, X 및 M+는 상기 화학식 (1)과 동의이고, RA는 메틸렌기 또는 1,3-프로판디일기임)The photoresist composition according to claim 1, wherein the compound represented by the formula (1) is represented by the following formula (1-1).
(Wherein R 1 , X and M + are as defined in the above formula (1), and R A is a methylene group or a 1,3-propanediyl group)
(화학식 (2-1) 중, R4, R5 및 R6은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴기이고, 이 알킬기 및 아릴기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 치환되어 있을 수도 있고, R4, R5 및 R6 중 어느 2개 이상이 서로 결합하여, 이들이 결합하는 황 원자와 함께 환 구조를 형성하고 있을 수도 있고,
화학식 (2-2) 중, R7 및 R8은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴기이고, 이 알킬기 및 아릴기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 치환되어 있을 수도 있고, R7 및 R8이 서로 결합하여, 이들이 결합하는 요오드 원자와 함께 환 구조를 형성하고 있을 수도 있음)The positive resist composition according to any one of claims 1 to 3, wherein M + in the formula (1) is a sulfonium cation represented by the following formula (2-1) and an iodine represented by the following formula (2-2) And at least one cation selected from the group consisting of a transition metal compound and a transition metal compound.
(In the formula (2-1), R 4 , R 5 and R 6 are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, and a part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group and the aryl group Or any two or more of R 4 , R 5 and R 6 may be bonded to each other to form a ring structure together with the sulfur atom to which they are bonded,
In the formula (2-2), R 7 and R 8 are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, and some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group and the aryl group may be substituted And R < 7 > and R < 8 > may be bonded to each other to form a ring structure together with the iodine atom to which they are bonded)
(화학식 (3) 중, R9는 수소 원자, 불소 원자, 메틸기 또는 트리플루오로메틸기이고, R10, R11 및 R12는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소수 3 내지 20의 1가의 지환식 탄화수소기이되, 단 R11 및 R12가 서로 결합하여, 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 탄소수 4 내지 20의 2가의 지환식 탄화수소기를 형성하고 있을 수도 있음)The photoresist composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the structural unit (I) is represented by the following formula (3).
(3), R 9 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group, R 10 , R 11 and R 12 each independently represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a monovalent An alicyclic hydrocarbon group wherein R 11 and R 12 may be bonded to each other to form a divalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms together with the carbon atoms to which they are bonded)
(2) 포토마스크를 통해 상기 레지스트막을 노광하는 공정, 및
(3) 상기 노광된 레지스트막을 현상하는 공정
을 갖는 레지스트 패턴 형성 방법.(1) a step of forming a resist film on a substrate using the photoresist composition according to any one of claims 1 to 3,
(2) exposing the resist film through a photomask, and
(3) a step of developing the exposed resist film
And forming a resist pattern on the resist pattern.
(화학식 (1) 중, R1은 탄소수 3 내지 20의 1가의 지환식 탄화수소기이되, 단 이 지환식 탄화수소기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 치환되어 있을 수도 있고, 이 지환식 탄화수소기의 탄소환에 지방족 복소환이 축환되어 있을 수도 있고, X는 **-(X2-R')n-X1-이고, X1은 *-COO- 또는 -O-이고, X2는 -COO- 또는 -O-이고, R'는 탄소수 3 내지 20의 2가의 지환식 탄화수소기이되, 단 이 지환식 탄화수소기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 치환되어 있을 수도 있고, 이 지환식 탄화수소기의 탄소환에 지방족 복소환이 축환되어 있을 수도 있고, n은 0 또는 1이고, **는 R1에 결합하는 부위를 나타내고, *는 R1측에 결합하는 부위를 나타내고, R2는 적어도 -CFR3-측 말단의 탄소 원자에 2개의 불소 원자가 결합되어 있는 탄소수가 짝수인 2가의 직쇄상 불소화 탄화수소기이고, R3은 불소 원자이고, M+는 1가의 양이온임)An acid generator comprising a compound represented by the following formula (1).
(In the formula (1), R 1 is a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, with the proviso that part or all of the hydrogen atoms of the alicyclic hydrocarbon group may be substituted, and the aliphatic hydrocarbon group may be an aliphatic heterocyclic ring is chukhwan the recall, X is ** - (X 2 -R ') n -X 1 - and, X 1 - is a -COO- or -O-, X 2 is -COO- Or -O-, and R 'is a divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, with the proviso that some or all of the hydrogen atoms of the alicyclic hydrocarbon group may be substituted, and the carbon-carbon double bond of the alicyclic hydrocarbon group and a may be an aliphatic heterocyclic ring is chukhwan, n is 0 or 1, and ** represents a site bonded to the R 1, * represents the site binding to the R 1 side, R 2 is at least -CFR 3 - A divalent straight-chain fluorinated carbonized product in which two fluorine atoms are bonded to the carbon atom at the side terminal and the number of carbon atoms is even Scavenging and, R 3 is a fluorine atom, M + is a monovalent cation Im)
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E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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