KR102400738B1 - A pattern formation method, an ion implantation method, a laminate, a kit, a composition for forming a resist underlayer film, a resist composition, and a manufacturing method of an electronic device - Google Patents

A pattern formation method, an ion implantation method, a laminate, a kit, a composition for forming a resist underlayer film, a resist composition, and a manufacturing method of an electronic device Download PDF

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Abstract

본 발명에 의하여, (1) 피처리 기판 상에, 레지스트 하층막을 형성하는 공정과, (2) 레지스트 하층막 상에, (A) Si 원자 및 Ti 원자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원자를 갖는 수지를 함유하는 레지스트 조성물에 의하여, 레지스트막을 형성하는 공정과, (3) 레지스트막을 노광하는 공정과, (4) 노광된 레지스트막을 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, (5) 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 레지스트 하층막을 가공하여 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 패턴 형성 방법으로서, 레지스트 하층막의 막두께가 2.5μm 이상이며, 레지스트막의 막두께가 1μm 이하인, 패턴 형성 방법, 및 이것을 이용한 이온 주입 방법과, 상기 패턴 형성 방법에 이용되는, 적층체, 키트, 레지스트 하층막 형성용 조성물, 레지스트 조성물, 및 전자 디바이스의 제조 방법이 제공된다.According to the present invention, (1) a step of forming a resist underlayer film on a target substrate; (2) on the resist underlayer film, (A) a resin having atoms selected from the group consisting of Si atoms and Ti atoms. A resist composition comprising: (3) exposing the resist film; (4) developing the exposed resist film to form a resist pattern; (5) using the resist pattern as a mask; A pattern forming method comprising a step of forming a pattern by processing a resist underlayer film, wherein the resist underlayer film has a film thickness of 2.5 μm or more and the resist film has a film thickness of 1 μm or less, a pattern forming method, and an ion implantation method using the same; A laminate, a kit, a composition for forming a resist underlayer film, a resist composition, and a method for manufacturing an electronic device used in a pattern forming method are provided.

Description

패턴 형성 방법, 이온 주입 방법, 적층체, 키트, 레지스트 하층막 형성용 조성물, 레지스트 조성물, 및 전자 디바이스의 제조 방법A pattern formation method, an ion implantation method, a laminate, a kit, a composition for forming a resist underlayer film, a resist composition, and a manufacturing method of an electronic device

본 발명은, 패턴 형성 방법, 이온 주입 방법, 적층체, 키트, 레지스트 하층막 형성용 조성물, 레지스트 조성물, 및 전자 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은, IC(Integrated Circuit) 등의 반도체 제조 공정, 액정 및 서멀 헤드 등의 회로 기판의 제조와, 그 외의 포토패브리케이션의 리소그래피 공정에 적합한, 패턴 형성 방법, 이온 주입 방법, 적층체, 키트, 레지스트 하층막 형성용 조성물, 레지스트 조성물, 및 전자 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pattern formation method, an ion implantation method, a laminate, a kit, a composition for forming a resist underlayer film, a resist composition, and a method for manufacturing an electronic device. More specifically, the present invention relates to a pattern formation method, an ion implantation method suitable for a semiconductor manufacturing process such as an IC (Integrated Circuit), manufacturing a circuit board such as a liquid crystal and a thermal head, and other lithography processes for photofabrication. , a laminate, a kit, a composition for forming a resist underlayer film, a resist composition, and a method for manufacturing an electronic device.

종래, IC 등의 반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서는, 레지스트 조성물을 이용한 리소그래피에 의한 미세 가공이 행해져, 다양한 패턴 형성 방법이 제안되고 있다.DESCRIPTION OF RELATED ART Conventionally, in the manufacturing process of semiconductor devices, such as an IC, microfabrication by lithography using a resist composition is performed, and various pattern formation methods have been proposed.

레지스트 조성물로서는, 다양한 것이 알려져 있지만, 일 형태로서 Si 원자를 갖는 반복 단위를 갖는 수지를 함유하는 것이 알려져 있다.Although various types of resist compositions are known, those containing a resin having a repeating unit having Si atoms are known as one embodiment.

예를 들면, 특허문헌 1에는, (1) 피가공 기판 상에, 레지스트 하층막을 형성하는 공정과, (2) 레지스트 하층막 상에, (A) Si 원자를 포함하는 반복 단위를 갖는 수지와, (B) 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 산을 발생하는 화합물을 함유하는 레지스트 조성물에 의하여, 레지스트막을 형성하는 공정과, (3) 레지스트막을 노광하는 공정과, (4) 노광된 레지스트막을, 유기 용제를 포함하는 현상액을 이용하여 현상하고 네거티브형의 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, (5) 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 레지스트 하층막 및 피가공 기판을 가공하여 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 패턴 형성 방법으로서, 수지 (A)의 함유량이, 레지스트 조성물의 전체 고형분 중을 기준으로 하여 20질량% 이상인, 패턴 형성 방법이 개시되어 있다.For example, in Patent Document 1, (1) a step of forming a resist underlayer film on a substrate to be processed; (2) on the resist underlayer film, (A) a resin having a repeating unit containing Si atoms; (B) forming a resist film with a resist composition containing a compound that generates an acid upon irradiation with actinic ray or radiation; (3) exposing the resist film; A pattern comprising: a step of developing using a developer containing a solvent to form a negative resist pattern; and (5) forming a pattern by processing the resist underlayer film and a substrate to be processed using the resist pattern as a mask As a formation method, the content of resin (A) is 20 mass % or more based on the total solid of a resist composition, The pattern formation method is disclosed.

또 예를 들면, 특허문헌 2에는, 레지스트 재료에 이용되는, 특정의 반복 단위를 포함하는 규소 함유 고분자 화합물이 개시되어 있다.Also, for example, Patent Document 2 discloses a silicon-containing high molecular compound containing a specific repeating unit used for a resist material.

특허문헌 1: 국제 공개공보 제2016/208300호Patent Document 1: International Publication No. 2016/208300 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 2002-256033호Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-256033

그런데, 반도체 디바이스의 제조에 있어서, 기판의 심부에 이온을 주입하는 형태에 있어서는, 두꺼운 막두께(예를 들면 2.5μm 이상)를 갖는 레지스트 패턴에 의하여 특정 영역이 마스크된 기판에 대하여, 이온의 주입을 행하는 것이 생각된다.By the way, in the manufacturing of a semiconductor device, in the form of implanting ions into the deep part of a board|substrate, ion implantation with respect to the board|substrate whose specific area|region is masked by the resist pattern which has a thick film thickness (for example, 2.5 micrometers or more). It is thought to do

그러나, 두꺼운 막두께를 가지면서, 미세도가 어느 정도 높은 레지스트 패턴을, 레지스트막에 대한 노광 및 현상에 의하여 형성하고자 하는 경우에는, 현상 공정에 있어서, 단면이 세로로 긴 형상의 레지스트 패턴이, 현상액으로부터의 캐필러리 포스를 받아, 붕괴되기 쉽다는 문제가 있었다.However, when a resist pattern having a thick film thickness and a high degree of fineness is to be formed by exposure and development to the resist film, in the developing process, a resist pattern having a longitudinally long cross-section is There existed a problem that it was easy to collapse by receiving capillary force from a developing solution.

본 발명은, 상기 실정을 감안하여 이루어진 것이며, 두꺼운 막두께(예를 들면 2.5μm 이상)를 가지면서, 패턴 붕괴가 일어나기 어려운 패턴을 형성 가능한 패턴 형성 방법, 및 이것을 이용한 이온 주입 방법과, 상기 패턴 형성 방법에 이용되는, 적층체, 키트, 레지스트 하층막 형성용 조성물, 레지스트 조성물, 및 전자 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of the above situation, and a pattern forming method capable of forming a pattern with a thick film thickness (eg, 2.5 μm or more) and pattern collapse is unlikely to occur, an ion implantation method using the same, and the pattern It aims at providing the manufacturing method of the laminated body, kit, the composition for resist underlayer film formation, a resist composition, and an electronic device used for a formation method.

즉, 본 발명자들은, 이하의 구성에 의하여 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견했다.That is, the present inventors discovered that the said subject could be solved by the following structures.

〔1〕〔One〕

(1) 피처리 기판 상에, 레지스트 하층막을 형성하는 공정과,(1) forming a resist underlayer film on the target substrate;

(2) 상기 레지스트 하층막 상에, (A) Si 원자 및 Ti 원자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원자를 갖는 수지를 함유하는 레지스트 조성물에 의하여, 레지스트막을 형성하는 공정과,(2) forming a resist film on the resist underlayer film by using (A) a resist composition containing a resin having an atom selected from the group consisting of Si atoms and Ti atoms;

(3) 상기 레지스트막을 노광하는 공정과,(3) exposing the resist film;

(4) 상기 노광된 레지스트막을 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,(4) developing the exposed resist film to form a resist pattern;

(5) 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 레지스트 하층막을 가공하여 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 패턴 형성 방법으로서,(5) using the resist pattern as a mask, and processing the resist underlayer film to form a pattern;

상기 레지스트 하층막의 막두께가 2.5μm 이상이고, 상기 레지스트막의 막두께가 1μm 이하인, 패턴 형성 방법.The film thickness of the said resist underlayer film is 2.5 micrometers or more, and the film thickness of the said resist film is 1 micrometer or less, the pattern formation method.

〔2〕〔2〕

상기 수지 (A)가, Si 원자를 갖는 수지인, 〔1〕에 기재된 패턴 형성 방법.The pattern forming method according to [1], wherein the resin (A) is a resin having Si atoms.

〔3〕[3]

상기 수지 (A)에 있어서의 Si 원자의 함유량이, 상기 수지 (A)의 전체량을 기준으로 하여, 1~30질량%인, 〔2〕에 기재된 패턴 형성 방법.The pattern formation method according to [2], wherein the content of Si atoms in the resin (A) is 1 to 30 mass% based on the total amount of the resin (A).

〔4〕〔4〕

상기 수지 (A)가, 산분해성기를 갖는 반복 단위를 갖는, 〔1〕 내지 〔3〕 중 어느 한 항에 기재된 패턴 형성 방법.The pattern formation method according to any one of [1] to [3], wherein the resin (A) has a repeating unit having an acid-decomposable group.

〔5〕[5]

상기 수지 (A)가, 락톤 구조, 설톤 구조, 및 카보네이트 구조로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 갖는, 〔1〕 내지 〔4〕 중 어느 한 항에 기재된 패턴 형성 방법.The pattern forming method according to any one of [1] to [4], wherein the resin (A) has at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a sultone structure, and a carbonate structure.

〔6〕[6]

상기 공정 (4)가, 상기 노광된 레지스트막을 현상액에 의하여 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 공정이며, 상기 현상액이, 알칼리 현상액인, 〔1〕 내지 〔5〕 중 어느 한 항에 기재된 패턴 형성 방법.The pattern forming method according to any one of [1] to [5], wherein the step (4) is a step of forming a resist pattern by developing the exposed resist film with a developer, and the developer is an alkali developer.

〔7〕[7]

상기 공정 (3)에 있어서, 상기 레지스트막을, KrF 노광, ArF 노광, 및 ArF 액침 노광 중 어느 하나에 의하여 노광하는, 〔1〕 내지 〔6〕 중 어느 한 항에 기재된 패턴 형성 방법.The pattern forming method according to any one of [1] to [6], wherein in the step (3), the resist film is exposed by any one of KrF exposure, ArF exposure, and ArF immersion exposure.

〔8〕〔8〕

상기 공정 (5)가, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 레지스트 하층막에 대하여 드라이 에칭을 행함으로써 패턴을 형성하는 공정인, 〔1〕 내지 〔7〕 중 어느 한 항에 기재된 패턴 형성 방법.The pattern forming method according to any one of [1] to [7], wherein the step (5) is a step of forming a pattern by dry etching the resist underlayer film using the resist pattern as a mask.

〔9〕[9]

상기 레지스트 하층막에 대한 드라이 에칭이, 산소 플라즈마 에칭인, 〔8〕에 기재된 패턴 형성 방법.The pattern forming method according to [8], wherein the dry etching of the resist underlayer film is oxygen plasma etching.

〔10〕[10]

상기 레지스트 하층막의 막두께가 4μm 이상인, 〔1〕 내지 〔9〕 중 어느 한 항에 기재된 패턴 형성 방법.The pattern forming method according to any one of [1] to [9], wherein the resist underlayer film has a film thickness of 4 µm or more.

〔11〕[11]

상기 레지스트 조성물이, 화학 증폭형의 레지스트 조성물인, 〔1〕 내지 〔10〕 중 어느 한 항에 기재된 패턴 형성 방법.The pattern forming method according to any one of [1] to [10], wherein the resist composition is a chemically amplified resist composition.

〔12〕[12]

〔1〕 내지 〔11〕 중 어느 한 항에 기재된 패턴 형성 방법에 의하여 얻어진 패턴을 마스크로 하여, 상기 피처리 기판에 이온 주입하는, 이온 주입 방법.An ion implantation method in which ions are implanted into the target substrate using the pattern obtained by the pattern forming method according to any one of [1] to [11] as a mask.

〔13〕[13]

〔1〕 내지 〔11〕 중 어느 한 항에 기재된 패턴 형성 방법에 이용되는, 피처리 기판 상에, 레지스트 하층막과, (A) Si 원자 및 Ti 원자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원자를 갖는 수지 및 (B) 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 산을 발생하는 화합물을 함유하는 레지스트 조성물에 의하여 형성된 레지스트막이 이 순번으로 적층된 적층체.A resist underlayer film, (A) a resin having atoms selected from the group consisting of Si atoms and Ti atoms, and ( B) A laminate in which a resist film formed of a resist composition containing a compound that generates an acid upon irradiation with actinic ray or radiation is laminated in this order.

〔14〕[14]

〔1〕 내지 〔11〕 중 어느 한 항에 기재된 패턴 형성 방법에 이용되는, 상기 레지스트 하층막을 형성하기 위한 레지스트 하층막 형성용 조성물과, 상기 레지스트 조성물을 포함하는 키트.A kit comprising: a composition for forming a resist underlayer film for forming the resist underlayer film used in the pattern forming method according to any one of [1] to [11]; and the resist composition.

〔15〕[15]

〔14〕에 기재된 키트에 포함되는 레지스트 하층막 형성용 조성물.The composition for forming a resist underlayer film contained in the kit according to [14].

〔16〕[16]

〔14〕에 기재된 키트에 포함되는 레지스트 조성물.A resist composition included in the kit according to [14].

〔17〕[17]

〔1〕 내지 〔11〕 중 어느 한 항에 기재된 패턴 형성 방법에 이용되는 레지스트 하층막 형성용 조성물.A composition for forming a resist underlayer film used in the pattern forming method according to any one of [1] to [11].

〔18〕[18]

〔1〕 내지 〔11〕 중 어느 한 항에 기재된 패턴 형성 방법에 이용되는 레지스트 조성물.A resist composition used in the pattern forming method according to any one of [1] to [11].

〔19〕[19]

〔1〕 내지 〔11〕 중 어느 한 항에 기재된 패턴 형성 방법 또는〔12〕에 기재된 이온 주입 방법을 포함하는, 전자 디바이스의 제조 방법.A method for manufacturing an electronic device, comprising the pattern forming method according to any one of [1] to [11] or the ion implantation method according to [12].

본 발명에 의하면, 두꺼운 막두께(예를 들면 2.5μm 이상)를 가지면서, 패턴 붕괴가 일어나기 어려운 패턴을 형성 가능한 패턴 형성 방법, 및 이것을 이용한 이온 주입 방법과, 상기 패턴 형성 방법에 이용되는, 적층체, 키트, 레지스트 하층막 형성용 조성물, 레지스트 조성물, 및 전자 디바이스의 제조 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, a pattern formation method capable of forming a pattern with a thick film thickness (for example, 2.5 μm or more) and pattern collapse is unlikely to occur, an ion implantation method using the same, and a lamination method used in the pattern formation method A sieve, a kit, a composition for forming a resist underlayer film, a resist composition, and a method for manufacturing an electronic device can be provided.

이하, 본 발명의 적합 양태에 대하여 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the preferable aspect of this invention is demonstrated in detail.

본 명세서에 있어서의 기 및 원자단의 표기에 있어서, 치환 또는 무치환을 명시하고 있지 않는 경우는, 치환기를 갖지 않는 것과 치환기를 갖는 것의 쌍방이 포함되는 것으로 한다. 예를 들면, 치환 또는 무치환을 명시하고 있지 않는 "알킬기"는, 치환기를 갖지 않는 알킬기(무치환 알킬기)뿐만 아니라, 치환기를 갖는 알킬기(치환 알킬기)도 포함하는 것으로 한다.In the description of groups and atomic groups in the present specification, when substitution or unsubstitution is not specified, both those having no substituent and those having a substituent shall be included. For example, an "alkyl group" that does not specify substitution or unsubstitution includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).

본 발명에 있어서 "활성광선" 또는 "방사선"이란, 예를 들면 수은등의 휘선 스펙트럼, 엑시머 레이저로 대표되는 원자외선, 극자외선(EUV광), X선, 전자선, 이온빔 등의 입자선 등을 의미한다. 또, 본 발명에 있어서 "광"이란, 활성광선 또는 방사선을 의미한다.In the present invention, "actinic ray" or "radiation" means, for example, a bright spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet ray represented by an excimer laser, extreme ultraviolet ray (EUV light), X-ray, electron beam, particle beam such as an ion beam do. In addition, in this invention, "light" means actinic ray or radiation.

또, 본 명세서 중에 있어서의 "노광"이란, 특별히 설명하지 않는 한, 수은등, 엑시머 레이저로 대표되는 원자외선, X선, 극자외선(EUV광) 등에 의한 노광뿐만 아니라, 전자선, 이온빔 등의 입자선에 의한 묘화도 포함되는 것으로 한다.In addition, unless otherwise specified, "exposure" in this specification means not only exposure with deep ultraviolet rays typified by mercury lamps and excimer lasers, X-rays, extreme ultraviolet rays (EUV light), etc., but also particle beams such as electron beams and ion beams. It is assumed that drawing by

본 명세서에서는, "(메트)아크릴레이트"란, "아크릴레이트 및 메타크릴레이트 중 적어도 1종"을 의미한다. 또, "(메트)아크릴산"이란, "아크릴산 및 메타크릴산의 적어도 1종"을 의미한다.In this specification, "(meth)acrylate" means "at least one type of acrylate and methacrylate". In addition, "(meth)acrylic acid" means "at least 1 type of acrylic acid and methacrylic acid".

본 명세서에 있어서 "~"를 이용하여 나타나는 수치 범위는, "~"의 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 범위를 의미한다.In this specification, the numerical range indicated using "-" means the range which includes the numerical value described before and after "-" as a lower limit and an upper limit.

또, 본 발명서에 있어서, "1Å"이란 "0.1나노미터(nm)"와 동의이다.In addition, in this invention, "1 angstrom" is synonymous with "0.1 nanometer (nm)".

[패턴 형성 방법][Pattern Forming Method]

본 발명의 패턴 형성 방법(이하, 본 발명의 방법이라고도 함)은,The pattern forming method of the present invention (hereinafter also referred to as the method of the present invention) comprises:

(1) 피처리 기판 상에, 레지스트 하층막을 형성하는 공정과,(1) forming a resist underlayer film on the target substrate;

(2) 상기 레지스트 하층막 상에, (A) Si 원자 및 Ti 원자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원자를 갖는 수지를 함유하는 레지스트 조성물에 의하여, 레지스트막을 형성하는 공정과,(2) forming a resist film on the resist underlayer film by using (A) a resist composition containing a resin having an atom selected from the group consisting of Si atoms and Ti atoms;

(3) 상기 레지스트막을 노광하는 공정과,(3) exposing the resist film;

(4) 상기 노광된 레지스트막을 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,(4) developing the exposed resist film to form a resist pattern;

(5) 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 레지스트 하층막을 가공하여 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 패턴 형성 방법으로서,(5) using the resist pattern as a mask, and processing the resist underlayer film to form a pattern;

상기 레지스트 하층막의 막두께가 2.5μm 이상이며, 상기 레지스트막의 막두께가 1μm 이하이다.The film thickness of the resist underlayer film is 2.5 µm or more, and the film thickness of the resist film is 1 µm or less.

본 발명의 방법은 이와 같은 구성을 취하기 때문에, 원하는 효과가 얻어진다고 생각된다. 그 이유는 명확하지 않지만, 대략 이하와 같다고 추측된다.Since the method of this invention takes such a structure, it is thought that a desired effect is acquired. Although the reason is not clear, it is estimated that it is roughly as follows.

먼저, 본 발명의 방법의 공정 (5) 후에 얻어지는 패턴(이하, "최종 패턴"이라고도 함)은, 레지스트 하층막을 가공하여 형성된 패턴(이하, "레지스트 하층막 패턴"이라고도 함) 상에, 레지스트 패턴이 마련된 패턴이다.First, the pattern obtained after step (5) of the method of the present invention (hereinafter also referred to as “final pattern”) is formed by processing the resist underlayer film (hereinafter also referred to as “resist underlayer film pattern”) on the pattern formed by processing the resist pattern. This is a prepared pattern.

여기에서, 레지스트 하층막 패턴의 막두께는 2.5μm 이상이기 때문에, 레지스트 하층막 패턴의 막두께를 포함하는 최종 패턴도 두꺼운 막두께를 갖는 패턴이 된다. 이와 같이, 본 발명은, 최종적으로, 두꺼운 막두께를 갖는 패턴의 형성을 의도하고 있다.Here, since the film thickness of the resist underlayer film pattern is 2.5 μm or more, the final pattern including the film thickness of the resist underlayer film pattern also becomes a pattern having a thick film thickness. As described above, the present invention is ultimately intended to form a pattern having a thick film thickness.

그리고, 상기와 같이, 레지스트 패턴을 형성하기 위한 레지스트막의 막두께는 1μm 이하로 되어 있다. 이와 같이, 레지스트막의 막두께의 상한이 규정되어 있음으로써, 노광 및 현상에 의하여 형성되는 레지스트 패턴의 막두께도 1μm 이하로 제한되기 때문에, 현상 공정에 있어서 현상액으로부터 캐필러리 포스를 받아도 레지스트 패턴은 붕괴되기 어렵다.And as mentioned above, the film thickness of the resist film for forming a resist pattern is set to 1 micrometer or less. As described above, since the upper limit of the film thickness of the resist film is stipulated, the film thickness of the resist pattern formed by exposure and development is also limited to 1 μm or less. hard to break down

또, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 레지스트 하층막을 가공할(즉, 레지스트 하층막 패턴을 형성할) 때에, 예를 들면 드라이 에칭 처리 등의 건식 처리를 채용함으로써, 얻어지는 패턴이, 현상액 등의 액에 의한 캐필러리 포스를 받는 것을 회피할 수 있다. 이로써, 레지스트 하층막 패턴도 붕괴되기 어렵게 할 수 있다.In addition, when the resist underlayer film is processed using the resist pattern as a mask (that is, the resist underlayer film pattern is formed), for example, by adopting a dry treatment such as dry etching treatment, the pattern obtained is formed by a solution such as a developer. You can avoid receiving capillary force. Thereby, the resist underlayer film pattern can also be made hard to collapse|disintegrate.

또한, 본 발명에 있어서의 레지스트 조성물로부터 얻어지는 레지스트 패턴은, Si 원자 및 Ti 원자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원자를 갖는 수지를 함유하고 있다. 여기에서, Si 원자 및 Ti 원자는, 레지스트 패턴에 높은 에칭 내성을 부여하는 원자이기 때문에, 상기와 같이 막두께가 제한된 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 레지스트 하층막에 대하여 에칭 처리를 실시해도, 마스크로서의 레지스트 패턴이 의도한 바와 같이 잔존하거나 하여, 원하는 형상의 레지스트 하층막에 가공할 수 있다.In addition, the resist pattern obtained from the resist composition in the present invention contains a resin having an atom selected from the group consisting of Si atoms and Ti atoms. Here, since Si atoms and Ti atoms are atoms that impart high etching resistance to the resist pattern, even if etching treatment is performed on the resist underlayer film using the resist pattern having a limited film thickness as described above as a mask, it can be used as a mask. The resist pattern may remain as intended, or it can be processed into a resist underlayer film having a desired shape.

이상에 의하여, 최종 패턴은, 두꺼운 막두께를 가지면서도, 붕괴되기 어려운 패턴이 되는 것이라고 생각된다.From the above, it is thought that the final pattern becomes a pattern which is hard to collapse|disintegrate, although it has a thick film thickness.

이하, 본 발명의 패턴 형성 방법의 각 공정에 대하여 설명한다.Hereinafter, each process of the pattern formation method of this invention is demonstrated.

[공정 (1): 피처리 기판 상에, 레지스트 하층막을 형성하는 공정][Step (1): Step of forming a resist underlayer film on the target substrate]

공정 (1)에 있어서의 피처리 기판은, 하지층 상에 마련되어 있어도 된다.The to-be-processed board|substrate in process (1) may be provided on the base layer.

하지층, 피처리 기판, 및 레지스트 하층막의 재료는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 각각, 예를 들면 실리콘, SiN, SiO2나 SiN 등의 무기 기판, SOG(Spin on Glass) 등의 도포계 무기 기판 등, IC 등의 반도체 제조 공정, 액정, 서멀 헤드 등의 회로 기판의 제조 공정, 나아가서는 그 외의 포토패브리케이션의 리소그래피 공정에서 일반적으로 이용되는 기판을 이용할 수 있다.The material of the base layer, the substrate to be processed, and the resist underlayer film is not particularly limited, and each includes, for example, an inorganic substrate such as silicon, SiN, SiO 2 or SiN, an applied inorganic substrate such as SOG (Spin on Glass), etc. , a substrate generally used in a semiconductor manufacturing process such as an IC, a circuit board manufacturing process such as a liquid crystal or a thermal head, and further other photofabrication lithography processes can be used.

특히, 피처리 기판으로서는, 실리콘(Si) 기판을 적합하게 들 수 있다.In particular, a silicon (Si) substrate is preferably used as the target substrate.

또, 피처리 기판은, 단차 기판이어도 된다. 단차 기판이란, 기판 상에 적어도 하나의 단차 형상이 형성된 기판이다.Further, the substrate to be processed may be a stepped substrate. The step substrate is a substrate in which at least one step shape is formed on the substrate.

피처리 기판이 단차 기판인 경우, 레지스트 하층막의 막두께란, 단차 기판 상의 바닥면으로부터, 형성되는 레지스트 하층막의 상면까지의 높이를 의미한다.When the target substrate is a stepped substrate, the thickness of the resist underlayer film means the height from the bottom surface on the stepped substrate to the top surface of the resist underlayer film to be formed.

예를 들면, 피처리 기판에 이온을 주입하는 형태에 있어서는, 단차 기판으로서 평면인 기판 상에 핀이나 게이트가 패터닝된 기판을 사용할 수 있다. 이와 같이 핀이나 게이트가 패터닝된 단차 기판 상에, 레지스트 하층막을 도포하는 경우, 레지스트 하층막의 막두께란, 핀이나 게이트의 상면으로 형성되는 레지스트 하층막의 상면까지의 높이는 아니고, 상기와 같이 단차 기판 상의 바닥면으로 형성되는 레지스트 하층막의 상면까지의 높이를 의미한다.For example, in the form of implanting ions into the target substrate, a substrate in which fins and gates are patterned on a flat substrate can be used as the stepped substrate. When a resist underlayer film is applied on a stepped substrate patterned with fins or gates in this way, the film thickness of the resist underlayer film is not the height to the upper surface of the resist underlayer film formed on the upper surface of the fin or gate, but rather on the stepped substrate as described above. It means the height to the top surface of the resist underlayer film formed as the bottom surface.

핀 및 게이트의 사이즈(폭, 길이, 높이 등), 간격, 구조, 구성 등은, 예를 들면 전자 정보 통신 학회지 Vol. 91, No. 1, 2008 25~29페이지 "최첨단 Fin FET 프로세스·집적화 기술"이나, Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 42(2003) pp. 4142-4146 Part1, No. 6B, June 2003 "Fin-Type Double-GateMetal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors Fabricated by Orientation-Dependent Etching and Electron Beam Lithography"에 기재된 것을 적절히 적용할 수 있다.The size (width, length, height, etc.) of fins and gates, spacing, structure, configuration, etc. are described, for example, in the Journal of Electronics and Information Communication Vol. 91, No. 1, 2008 pages 25-29 "Advanced Fin FET Process and Integration Technology", Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 42 (2003) pp. 4142-4146 Part 1, No. 6B, June 2003 "Fin-Type Double-GateMetal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors Fabricated by Orientation-Dependent Etching and Electron Beam Lithography" can be appropriately applied.

단차 기판으로서는, 예를 들면 홈폭이 노광 파장 이하(바람직하게는 100nm 이하, 보다 바람직하게는 40nm 이하이며, 통상 15nm 이상), 깊이가 100nm 이하(바람직하게는 50~100nm, 보다 바람직하게는 65~100nm)의 홈부를 갖는 단차 기판이나, 직경이 노광 파장 이하(바람직하게는 100nm 이하, 보다 바람직하게는 40nm 이하이며, 통상 15nm 이상), 깊이가 100nm 이하(바람직하게는 50~100nm, 보다 바람직하게는 65~100nm)인 원통형 오목부를 갖는 단차 기판 등을 들 수 있다.As the step substrate, for example, the groove width is equal to or less than the exposure wavelength (preferably 100 nm or less, more preferably 40 nm or less, usually 15 nm or more), and the depth is 100 nm or less (preferably 50 to 100 nm, more preferably 65 to A stepped substrate having a groove of 100 nm), a diameter of less than or equal to the exposure wavelength (preferably 100 nm or less, more preferably 40 nm or less, usually 15 nm or more), and a depth of 100 nm or less (preferably 50 to 100 nm, more preferably is 65 to 100 nm), and a stepped substrate having a cylindrical concave portion and the like.

상기 기재된 홈부를 갖는 단차 기판으로서는, 복수의 홈을, 예를 들면 피치 20nm~200nm(바람직하게는 50~150nm, 보다 바람직하게는 70~120nm)에서 등간격으로 반복하여 갖는 단차 기판 등을 들 수 있다.Examples of the stepped substrate having the above-described groove portions include a stepped substrate having a plurality of grooves repeated at equal intervals at a pitch of 20 nm to 200 nm (preferably 50 to 150 nm, more preferably 70 to 120 nm). there is.

또, 상기 기재된 원통형 오목부를 갖는 단차 기판으로서는, 복수의 원통형 오목부를, 예를 들면 피치 20nm~200nm(바람직하게는 50~150nm, 보다 바람직하게는 70~120nm)에서 등간격으로 반복하여 갖는 단차 기판 등을 들 수 있다.Further, as the step substrate having the above-described cylindrical concave portions, a step substrate having a plurality of cylindrical concave portions repeated at equal intervals at a pitch of, for example, 20 nm to 200 nm (preferably 50 to 150 nm, more preferably 70 to 120 nm). and the like.

레지스트 하층막으로서는, 레지스트층의 패턴 해상성을 향상시키는 기능, 및 레지스트 패턴을 상기 피처리 기판 상에 패턴 형상을 양호하게 유지한 상태로 전사하는 기능이 요구되며, 예를 들면 SOC(Spin on Carbon)층을 적합하게 들 수 있다.As the resist underlayer film, a function of improving the pattern resolution of the resist layer and a function of transferring the resist pattern onto the substrate to be processed while maintaining the pattern shape are required, for example, SOC (Spin on Carbon ) layer is suitable.

또, 레지스트 하층막으로서는, 가교막도 적합하게 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 수지, 가교제, 광산발생제 또는 열산발생제, 및 필요에 따라 첨가되는 첨가제를 함유하는 조성물로부터 얻어지는 도포막을 광가교 또는 열가교하여 이루어지는 막도 적합하게 들 수 있다. 이들의 수지, 가교제, 열산발생제, 첨가제 등의 각 성분은, 예를 들면 종래 공지의 재료를, 적절히 채용할 수 있다.Moreover, as a resist underlayer film, a crosslinked film is also mentioned suitably. More specifically, a film formed by photocrosslinking or thermal crosslinking of a coating film obtained from a composition containing a resin, a crosslinking agent, a photoacid generator or a thermal acid generator, and optionally added additives is also preferably mentioned. As each component, such as these resin, a crosslinking agent, a thermal acid generator, an additive, a conventionally well-known material can be employ|adopted suitably, for example.

본 발명에 있어서는, 레지스트 하층막의 막두께가 2.5μm 이상이며, 그 막두께가 두꺼운 점에서, 필요에 따라, "도포막의 형성, 및 도포막의 광가교 또는 열가교"를 복수 회 행하고, 최종적으로 형성되는 레지스트 하층막의 막두께가 2.5μm 이상이 되도록 해도 된다.In the present invention, since the film thickness of the resist underlayer film is 2.5 µm or more and the film thickness is thick, "forming the coating film and photocrosslinking or thermal crosslinking of the coating film" is performed multiple times if necessary, and finally formed You may make it so that the film thickness of the resist underlayer film used may be set to 2.5 micrometers or more.

피처리 기판 및 레지스트 하층막의 형성은, 사용하는 재료의 종류에 따라, 적절히 주지의 방법을 채용함으로써 행할 수 있다.Formation of the to-be-processed substrate and resist underlayer film can be performed by employ|adopting a well-known method suitably according to the kind of material to be used.

하지층 상에 피처리 기판을 형성하는 경우, 그 방법으로서는, 하지층 상에, 피처리 기판을 구성하는 재료를 함유하는 액을 종래 공지의 스핀 코트법, 스프레이법, 롤러 코트법, 침지법 등에 근거하여 도포하여 건조하는 방법이나, 피처리 기판을 구성하는 재료를 CVD법을 이용하여 퇴적하는 방법 등을 들 수 있다.In the case of forming the target substrate on the base layer, as the method, a solution containing the material constituting the target substrate is applied onto the base layer by a conventionally known spin coating method, spraying method, roller coating method, immersion method, etc. There may be mentioned a method of applying and drying based on the method, a method of depositing a material constituting the substrate to be processed using a CVD method, and the like.

레지스트 하층막을 형성하는 방법으로서는, 피처리 기판 상에, 레지스트 하층막을 구성하는 재료를 함유하는 액을 종래 공지의 스핀 코트법, 스프레이법, 롤러 코트법, 침지법 등에 근거하여 도포하여 건조하는 방법이나, 레지스트 하층막을 구성하는 재료를 CVD법을 이용하여 퇴적하는 방법 등을 들 수 있다. 레지스트 하층막을 구성하는 재료를 함유하는 액의 고형분 농도는, 10~55질량%인 것이 바람직하고, 15~50질량%인 것이 보다 바람직하며, 20~45질량%인 것이 더 바람직하다.As a method for forming the resist underlayer film, a liquid containing a material constituting the resist underlayer film is applied on a target substrate based on a conventionally known spin coating method, spray method, roller coating method, dipping method, etc. , a method of depositing a material constituting the resist underlayer film by using the CVD method, and the like. It is preferable that solid content concentration of the liquid containing the material which comprises a resist underlayer film is 10-55 mass %, It is more preferable that it is 15-50 mass %, It is more preferable that it is 20-45 mass %.

레지스트 하층막의 막두께는, 2.5μm 이상이며, 4μm 이상인 것이 바람직하다. 또, 레지스트 하층막의 막두께는, 30μm 이하인 것이 바람직하고, 25μm 이하인 것이 보다 바람직하며, 20μm 이하인 것이 더 바람직하다.The film thickness of the resist underlayer film is 2.5 µm or more, and preferably 4 µm or more. Moreover, it is preferable that it is 30 micrometers or less, as for the film thickness of a resist underlayer film, it is more preferable that it is 25 micrometers or less, It is more preferable that it is 20 micrometers or less.

본 발명에서 이용하는 레지스트 하층막에는, 적합하게는, 레지스트막의 패턴 해상성을 향상시키는 기능, 및 상층에 형성한 레지스트 패턴을 피처리 기판 상에 패턴 형상을 양호하게 유지한 상태로 전사하는 기능이 요구된다. 레지스트막의 패턴 해상성을 보조하는 기능 중 하나로서는, 노광 파장에 있어서의 레지스트 하층막의 굴절률과 소쇠(消衰) 계수를 제어하여 리소그래피 프로세스에 있어서의 노광 시의 기판 측에서의 반사를 적절히 제어하고, 노광 시에 형성되는 광학상을 양호한 형상으로 유지하는 광학적인 기능을 들 수 있다. 또, 그 외의 기능으로서 수지의 주쇄 및 측쇄의 구조, 및 병용하는 가교제나 그 외의 첨가제의 관능기에 의하여 레지스트와의 상호 작용을 향상시켜, 현상 후의 패턴 단면의 직사각형성의 유지, 및 패턴 붕괴나 브리지, 패턴 결손 등의 현상 결함을 억제하는 작용에 의하여, 노광 후의 현상 프로세스에 있어서의 해상성을 보조하는 기능도 들 수 있다. 또한, 피처리 기판에 패턴 형상을 전사할 때에, 상층에 형성한 레지스트막, 및 레지스트 하층막, 피처리 기판의 각각의 두께와 에칭 속도에 대응하여 적절히 선택된 조건으로 에칭할 때의 에칭 마스크로서, 양호한 마스크 성능을 유지하는 기능도 들 수 있다.The resist underlayer film used in the present invention is suitably required to have a function of improving the pattern resolution of the resist film, and a function of transferring the resist pattern formed in the upper layer onto the target substrate while maintaining the pattern shape well. do. One of the functions of assisting the pattern resolution of the resist film is to control the refractive index and extinction coefficient of the resist underlayer film at the exposure wavelength to appropriately control reflection from the substrate side during exposure in the lithography process, and The optical function of maintaining the optical image formed in the favorable shape is mentioned. In addition, as other functions, interaction with the resist is improved by the structure of the main chain and side chains of the resin, and the functional groups of the crosslinking agent or other additives used in combination, thereby maintaining the rectangularity of the pattern cross section after development, and pattern collapse and bridges; The function of assisting the resolution in the developing process after exposure is also mentioned by the effect|action which suppresses development defects, such as a pattern defect. In addition, when the pattern shape is transferred to the target substrate, the resist film formed on the upper layer, the resist underlayer film, and the etching mask when etching is performed under appropriately selected conditions corresponding to the respective thicknesses and etching rates of the target substrate, The function of maintaining good mask performance is also mentioned.

노광 시의 반사 특성을 양호하게 하는 방법으로서는, 예를 들면 마스크 노광 프로세스에 있어서는, 마스크의 패턴 형상이나 투과율, 및 노광 강도, 투영 광원의 편향이나 형상 등을 포함하는 노광 정보를 바탕으로, 예를 들면 상품명 PROLITH(KLATencor사제)로 알려진 시뮬레이션 소프트에 의하여, 노광 파장에서 반사 특성이 양호해져, 결과적으로 노광 시의 광학상이 직사각형성을 유지하기 위한 하층막의 굴절률 n값이나 소쇠 계수 k값, 하층막의 막두께 등의 목표가 되는 설계 정보를 구하고, 얻어진 목표에 대하여 적절한 수지 구조 및 가교제 등의 첨가제를 이용함으로써, 양호한 반사 특성과 해상성을 얻을 수 있다. 본 발명의 레지스트 하층막은, 상기의 요구되는 성질에 감안하여 설계되는 것이 바람직하다. 하층막의 굴절률 n값의 바람직한 범위로서는, 1.2 이상, 3.0 이하인 것이 바람직하다. 또 하층막의 소쇠 계수 k값의 바람직한 범위로서는, 0.05 이상, 1.0 이하인 것이 바람직하다.As a method of improving the reflection characteristics during exposure, for example, in the mask exposure process, based on exposure information including the pattern shape and transmittance of the mask, exposure intensity, and the deflection and shape of the projection light source, for example, For example, by simulation software known under the trade name PROLITH (manufactured by KLATencor), the reflection characteristics at the exposure wavelength are improved, and as a result, the refractive index n value and extinction coefficient k value of the underlayer film to maintain rectangularity of the optical image during exposure, and the film of the underlayer film Good reflection characteristics and resolution can be obtained by obtaining target design information such as thickness, and using an appropriate resin structure and additives such as a crosslinking agent for the obtained target. It is preferable that the resist underlayer film of this invention is designed in consideration of the said requested|required property. As a preferable range of the refractive index n value of an underlayer film, it is preferable that they are 1.2 or more and 3.0 or less. Moreover, as a preferable range of the extinction coefficient k value of an underlayer film, it is preferable that it is 0.05 or more and 1.0 or less.

또, 패턴 단면의 직사각형성의 유지, 및 패턴 붕괴나 브리지, 패턴 결손 등의 현상 결함을 억제하는 것에 의한 해상성을 양호하게 하는 방법으로서는, 메커니즘은 불명하지만, 레지스트 하층막과 레지스트막과의 화학적인 상호 작용(분자 간 상호 작용), 레지스트막과 레지스트 하층막과의 층간의 약간의 계면 혼합에 의한 푸팅, 레지스트 하층막과 레지스트막의 사이에서의 성분의 상관 이동에 의하여 현상 시에 진행하는 산에 의한 보호기의 탈보호 반응, 반응 후의 폴리머의 현상액에 대한 용해의 반응 활성을 변화시킴으로써, 결과적으로 해상성을 향상시킬 수 있다. 레지스트 하층막에 이용할 수 있는 수지로서는, 리소그래피 성능 및 피처리 기판의 처리성의 관점을 감안하여, 보다 적절한 수지를 선택함으로써, 양호한 해상성과 처리 적성을 얻을 수 있다.As a method of improving the resolution by maintaining the rectangularity of the pattern cross section and suppressing development defects such as pattern collapse, bridges, and pattern defects, the mechanism is unknown, but the chemical reaction between the resist underlayer film and the resist film is not known. Interaction (intermolecular interaction), footing due to slight interfacial mixing between the resist film and the resist underlayer film, and acid generated during development due to the correlated movement of components between the resist underlayer film and the resist film By changing the reaction activity of the deprotection reaction of the protecting group and the dissolution of the polymer after the reaction into the developing solution, the resolution can be improved as a result. As a resin that can be used for the resist underlayer film, by selecting a more appropriate resin in consideration of the lithography performance and the processability of the substrate to be processed, good resolution and processing aptitude can be obtained.

또, 그 외의 기능으로서 가공이 완료된 기판 상에 대한 리소그래피 프로세스에 있어서는, 패턴 형상을 따른 요철 구조를 갖는 기판 상에 평탄한 레지스트 하층막을 형성할 필요가 있고, 갭 필링성(gap-filling properties)이나 도포 후의 평탄성을 충족시키는 기능도 들 수 있다.In addition, as another function, in a lithography process on a processed substrate, it is necessary to form a flat resist underlayer film on a substrate having a concave-convex structure along a pattern shape, and gap-filling properties and application A function to satisfy the flatness of the later is also mentioned.

<레지스트 하층막용 수지><Resin for resist underlayer film>

본 발명의 레지스트 하층막에 사용할 수 있는 수지(이하, "레지스트 하층막용 수지"라고도 함)로서는, 상기한 바와 같이, 예를 들면 종래 공지의 재료를, 적절히 채용할 수 있지만, 리소그래피 프로세스에 있어서의 해상성, 결함, 및 피처리 기판의 처리성을 양립하는 관점에서, 후술하는 폴리머 또는 수지를 이용한 조성물을 임의로 설계하여 이용하는 것이 바람직하다.As the resin (hereinafter also referred to as "resin for resist underlayer") that can be used for the resist underlayer film of the present invention, as described above, for example, conventionally known materials can be appropriately employed. However, in the lithography process, It is preferable to arbitrarily design and use the composition using the polymer or resin mentioned later from a viewpoint of making resolution, a defect, and the processability of a to-be-processed board|substrate compatible.

단, 레지스트 하층막용 수지는, 전형적으로는, 산분해성기(구체적으로는, 후술하는 수지 (A)에 있어서의 산분해성기)를 갖지 않는다.However, the resin for resist underlayer films does not typically have an acid-decomposable group (specifically, the acid-decomposable group in resin (A) mentioned later).

레지스트 하층막용 수지로서는, (메트)아크릴 수지, 스타이렌 수지, 셀룰로스 수지, 및 페놀 수지(노볼락 수지) 등을 이용할 수 있다. 또, 그 외의 수지로서 방향족 폴리에스터 수지, 방향족 폴리이미드 수지, 폴리벤즈옥사졸 수지, 방향족 폴리아마이드 수지, 아세나프틸렌계 수지, 아이소사이아누르산계 수지 등을 이용할 수 있다.As resin for resist underlayer films, a (meth)acrylic resin, a styrene resin, a cellulose resin, a phenol resin (novolak resin), etc. can be used. In addition, as other resins, aromatic polyester resins, aromatic polyimide resins, polybenzoxazole resins, aromatic polyamide resins, acenaphthylene-based resins, isocyanuric acid-based resins, and the like can be used.

특히, 방향족 폴리아마이드 수지, 방향족 폴리이미드 수지로서는, 예를 들면 일본 특허공보 제4120584호에 기재된 수지 화합물, 일본 특허공보 제4466877호 〔0021〕 내지 〔0053〕에 기재된 수지 화합물, 일본 특허공보 제4525940호 〔0025〕 내지 〔0050〕에 기재된 수지 화합물을 사용할 수 있다. 또, 노볼락 수지로서는, 일본 특허공보 제5215825호 〔0015〕 내지 〔0058〕, 일본 특허공보 제5257009호 〔0023〕 내지 〔0041〕에 기재된 수지 화합물을 사용할 수 있다.In particular, as the aromatic polyamide resin and the aromatic polyimide resin, for example, the resin compound described in JP-A-4120584, the resin compound described in JP-A-4466877 [0021] to [0053], and JP-A-4525940 The resin compounds described in [0025] to [0050] can be used. Further, as the novolac resin, the resin compounds described in Japanese Patent Publication Nos. 5215825 [0015] to [0058] and Japanese Patent Publication Nos. 5257009 [0023] to [0041] can be used.

또, 아세나프틸렌계 수지로서는, 예를 들면 일본 특허공보 제4666166호 〔0032〕 내지 〔0052〕에 기재된 수지 화합물, 일본 특허공보 제04388429호 〔0037〕 내지 〔0043〕에 기재된 수지 화합물, 일본 특허공보 제5040839호 〔0026〕 내지 〔0065〕에 기재된 중합체, 일본 특허공보 제4892670호 〔0015〕 내지 〔0032〕에 기재된 수지 화합물 등을 이용할 수 있다.Further, as the acenaphthylene-based resin, for example, the resin compound described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4666166 [0032] to [0052], the resin compound described in Japanese Patent Publication No. 04388429 [0037] to [0043], Japanese Patent The polymers described in Publication Nos. 5040839 [0026] to [0065], the resin compounds described in Japanese Patent Publication Nos. 4892670 [0015] to [0032], etc. can be used.

레지스트 하층막용 수지는, 가교 반응기인 하이드록실기를 함유하는 반복 단위를 함유하는 수지인 것도 바람직하다.It is also preferable that the resin for resist underlayer film is resin containing the repeating unit containing the hydroxyl group which is a crosslinking reactive group.

또, 레지스트 하층막용 수지는, 수지 (A)에 있어서 후술하는, 락톤 구조를 갖는 반복 단위를 함유하는 것도 바람직하다.Moreover, it is also preferable that resin for resist underlayer films contains the repeating unit which has the lactone structure mentioned later in resin (A).

레지스트 하층막용 수지에는, 비가교성의 모노머를 공중합하여 이루어지는 것도 가능하고, 이로써 드라이 에칭 속도, 반사율 등의 미세 조정을 행할 수 있다. 이와 같은 공중합 모노머로서는 이하의 것을 들 수 있다. 예를 들면, 아크릴산 에스터류, 아크릴아마이드류, 메타크릴산 에스터류, 메타크릴아마이드류, 알릴 화합물, 바이닐에터류, 바이닐에스터류, 스타이렌류, 크로톤산 에스터류 등으로부터 선택되는 부가 중합성 불포화 결합을 하나 갖는 화합물이다.It is also possible to copolymerize a non-crosslinkable monomer with resin for resist underlayer films, and by this, fine adjustment of dry etching rate, reflectance, etc. can be performed. The following are mentioned as such a copolymerization monomer. For example, an addition polymerizable unsaturated bond selected from acrylic acid esters, acrylamides, methacrylic acid esters, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters, styrenes, crotonic acid esters, etc. It is a compound having one

아크릴산 에스터류로서는, 예를 들면 알킬기의 탄소 원자수가 1~10의 알킬아크릴레이트를 들 수 있다.As acrylic acid esters, the C1-C10 alkyl acrylate of an alkyl group is mentioned, for example.

메타크릴산 에스터류로서는, 예를 들면 알킬기의 탄소 원자수가 1~10의 알킬메타크릴레이트를 들 수 있다.As methacrylic acid esters, the C1-C10 alkyl methacrylate of an alkyl group is mentioned, for example.

아크릴아마이드류로서는, 아크릴아마이드나, N-알킬아크릴아마이드, N-아릴아크릴아마이드, N,N-다이알킬아크릴아마이드, N,N-다이아릴아크릴아마이드, N-메틸-N-페닐아크릴아마이드, N-2-아세트아마이드에틸-N-아세틸아크릴아마이드 등을 들 수 있다.Examples of acrylamides include acrylamide, N-alkyl acrylamide, N-aryl acrylamide, N,N-dialkyl acrylamide, N,N-diaryl acrylamide, N-methyl-N-phenyl acrylamide, N -2-acetamide ethyl-N-acetyl acrylamide etc. are mentioned.

메타크릴아마이드류로서는, 예를 들면 메타크릴아마이드, N-알킬메타크릴아마이드, N-아릴메타크릴아마이드, N,N-다이알킬메타크릴아마이드, N,N-다이아릴메타크릴아마이드, N-메틸-N-페닐메타크릴아마이드, N-에틸-N-페닐메타크릴아마이드 등을 들 수 있다.Examples of methacrylamides include methacrylamide, N-alkyl methacrylamide, N-aryl methacrylamide, N,N-dialkyl methacrylamide, N,N-diaryl methacrylamide, N-methyl -N-phenylmethacrylamide, N-ethyl-N-phenylmethacrylamide, etc. are mentioned.

바이닐에터류로서는, 예를 들면 알킬바이닐에터, 바이닐아릴에터 등을 들 수 있다.As vinyl ethers, alkyl vinyl ether, vinyl aryl ether, etc. are mentioned, for example.

바이닐에스터류로서는, 예를 들면 바이닐뷰티레이트, 바이닐아이소뷰티레이트, 바이닐트라이메틸아세테이트 등을 들 수 있다.As vinyl esters, vinyl butyrate, vinyl isobutyrate, vinyl trimethyl acetate, etc. are mentioned, for example.

스타이렌류로서는, 예를 들면 스타이렌, 알킬스타이렌, 알콕시스타이렌, 할로젠스타이렌 등을 들 수 있다.As styrene, styrene, an alkyl styrene, an alkoxy styrene, halogen styrene etc. are mentioned, for example.

크로톤산 에스터류로서는, 예를 들면 크로톤산 뷰틸, 크로톤산 헥실, 글리세린모노크로토네이트 등의 크로톤산 알킬을 들 수 있다.Examples of the crotonic acid esters include crotonic acid alkyls such as butyl crotonic acid, hexyl crotonate, and glycerin monocrotonate.

또, 이타콘산 다이알킬류, 말레산 혹은 퓨말산의 다이알킬에스터류 또는 모노알킬에스터류, 크로톤산, 이타콘산, 무수 말레산, 말레이미드, 아크릴로나이트릴, 메타크릴로나이트릴, 말레이로나이트릴 등을 들 수 있다. 그 외, 일반적으로는, 가교 반응기인 하이드록실기를 적어도 반복 단위당 1개 이상 함유하는 폴리머와 공중합 가능한 부가 중합성 불포화 화합물이면 이용할 수 있다.In addition, dialkyl itaconic acid, dialkyl esters or monoalkyl esters of maleic acid or fumaric acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic anhydride, maleimide, acrylonitrile, methacrylonitrile, maleyl Nitrile etc. are mentioned. In addition, in general, any addition polymerizable unsaturated compound copolymerizable with a polymer containing at least one hydroxyl group as a crosslinking reactive group per repeating unit can be used.

레지스트 하층막용 수지는, 랜덤 중합체, 블록 중합체 혹은 그래프트 중합체 중 어느 것이어도 된다. 레지스트 하층막을 형성하는 폴리머는, 라디칼 중합, 음이온 중합, 양이온 중합 등 방법에 의하여 합성할 수 있다. 그 형태는 용액 중합, 현탁 중합, 유화(乳化) 중합, 괴상 중합 등 다양한 방법이 가능하다.Any of a random polymer, a block polymer, or a graft polymer may be sufficient as resin for resist underlayer films. The polymer forming the resist underlayer film can be synthesized by methods such as radical polymerization, anionic polymerization, and cationic polymerization. Various methods such as solution polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization, and bulk polymerization are possible.

또, 레지스트 하층막용 수지는, 페놀 구조 부분을 갖는 다양한 페놀계 폴리머를 이용할 수 있다. 바람직하게는, 노볼락 수지, p-하이드록시스타이렌 호모폴리머, m-하이드록시스타이렌 호모폴리머, p-하이드록시스타이렌 구조를 갖는 공중합 폴리머, m-하이드록시스타이렌 구조를 갖는 공중합 폴리머를 들 수 있다. 이들 공중합 폴리머에 있어서는, 공중합 부분으로서는 하기 일반식 (1)로 나타나는 반복 단위를 갖는 것이 바람직하다.Moreover, various phenolic polymers which have a phenol structure moiety can be used as resin for resist underlayer films. Preferably, a novolak resin, p-hydroxystyrene homopolymer, m-hydroxystyrene homopolymer, a copolymer having a p-hydroxystyrene structure, and a copolymer having a m-hydroxystyrene structure are used. can be heard In these copolymers, it is preferable to have a repeating unit represented by the following general formula (1) as a copolymerization part.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112020017481939-pct00001
Figure 112020017481939-pct00001

식 중, R1은 수소 원자, 탄소수 1~3의 알킬기, 사이아노기, 할로젠 원자를 나타내고, 바람직하게는 수소 원자 또는 메틸기이다. L1은 단결합, -COO-, -CON(R3)-, 아릴렌기를 나타내고, R3은 수소 원자, 탄소수 1~3의 알킬기를 나타낸다. L1로서 바람직하게는, 단결합, -COO-, 페닐렌기이다. L2는 단결합, 탄소수 1~10의 알킬렌기, 탄소수 6~18의 아릴렌기, -COO-, -O-를 나타내고, 바람직하게는 단결합, 탄소수 1~4의 알킬렌기, 페닐렌기이다. Rb는 탄소수 1~10의 알킬기, 탄소수 4~30의 사이클로알킬기, 탄소수 5~25의 유교 지환식 탄화 수소기, 탄소수 6~18의 아릴기를 나타내고, 바람직하게는 탄소수 1~8의 알킬기(메틸기, 에틸기, 뷰틸기, t-뷰틸기 등), 탄소수 5~8의 사이클로알킬기(사이클로헥실기, 사이클로옥틸기 등), 탄소수 5~20의 유교 지환식 탄화 수소기, 탄소수 6~12의 아릴기(페닐기, 나프틸기 등)를 나타낸다. 이들 기는 치환기를 갖고 있어도 되고, 치환기의 예로서는, 할로젠 원자(Cl, Br 등), 사이아노기, 탄소수 1~4의 알킬기, 하이드록시기, 탄소수 1~4의 알콕시기, 탄소수 1~4의 아실기, 탄소수 6~12의 아릴기를 들 수 있다. 상기 탄소수 5~20의 유교 지환식 탄화 수소기의 바람직한 골격을 이하에 든다.In formula, R< 1 > represents a hydrogen atom, a C1-C3 alkyl group, a cyano group, and a halogen atom, Preferably it is a hydrogen atom or a methyl group. L 1 represents a single bond, -COO-, -CON(R 3 )-, an arylene group, and R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. L 1 is preferably a single bond, -COO-, or a phenylene group. L 2 represents a single bond, an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, an arylene group having 6 to 18 carbon atoms, -COO-, -O-, and preferably a single bond, an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, or a phenylene group. Rb represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 30 carbon atoms, a bridged alicyclic hydrocarbon group having 5 to 25 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms (methyl group, ethyl group, butyl group, t-butyl group, etc.), a cycloalkyl group having 5 to 8 carbon atoms (cyclohexyl group, cyclooctyl group, etc.), a bridged alicyclic hydrocarbon group having 5 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms ( a phenyl group, a naphthyl group, etc.). These groups may have a substituent, and examples of the substituent include a halogen atom (Cl, Br, etc.), a cyano group, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms. An acyl group and a C6-C12 aryl group are mentioned. Preferred skeletons of the bridged alicyclic hydrocarbon group having 5 to 20 carbon atoms are given below.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112020017481939-pct00002
Figure 112020017481939-pct00002

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112020017481939-pct00003
Figure 112020017481939-pct00003

이들 기 중에서 특히 바람직한 예로서는, (5), (6), (7), (8), (9), (10), (13), (14), (15), (23), (28), (36), (37), (40), (42), (47)을 들 수 있다.Particularly preferred examples of these groups include (5), (6), (7), (8), (9), (10), (13), (14), (15), (23), (28) , (36), (37), (40), (42), (47) are mentioned.

본 발명에서 이용되는 레지스트 하층막용 수지가 상기 공중합 폴리머인 경우, 일반식 (1)로 나타나는 반복 단위의 함유량은, 공중합 폴리머의 전체 반복 단위에 대하여, 0~80몰%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0~60몰%이다. 또 이 공중합 폴리머는, 상기의 반복 단위 외에도, 제막성, 밀착성, 현상성 등을 향상시킬 목적으로 또 다른 반복 단위를 갖는 공중합체여도 된다.When the resin for resist underlayer film used in the present invention is the copolymer, the content of the repeating unit represented by the general formula (1) is preferably 0 to 80 mol%, more preferably, with respect to all repeating units of the copolymer. is 0 to 60 mol%. Moreover, this copolymer may be a copolymer which has another repeating unit for the purpose of improving film forming property, adhesiveness, developability, etc. in addition to said repeating unit.

본 발명에 이용되는 레지스트 하층막용 수지는, 일반식 (1)로 나타나는 반복 단위 외에도, 제막성, 밀착성, 현상성 등을 향상시킬 목적으로 또 다른 반복 단위를 함유하는 공중합체여도 된다. 이와 같은 다른 반복 단위에 상당하는 단량체로서, 예를 들면 아크릴산 에스터류, 메타크릴산 에스터류, 아크릴아마이드류, 메타크릴아마이드류, 알릴 화합물, 바이닐에터류, 바이닐에스터류 등으로부터 선택되는 부가 중합성 불포화 결합을 하나 갖는 화합물을 들 수 있다.The resin for resist underlayer film used for this invention may be a copolymer containing another repeating unit for the purpose of improving film forming property, adhesiveness, developability, etc. other than the repeating unit represented by General formula (1). As a monomer corresponding to such another repeating unit, for example, addition polymerizable selected from acrylic acid esters, methacrylic acid esters, acrylamides, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters, etc. The compound which has one unsaturated bond is mentioned.

구체적으로는 예를 들면, 아크릴산 에스터류, 예를 들면 알킬(알킬기의 탄소 원자수는 1~10의 것이 바람직함)아크릴레이트(예를 들면, 아크릴산 메틸, 아크릴산 에틸, 아크릴산 프로필, 아크릴산 아밀, 아크릴산 사이클로헥실, 아크릴산 에틸헥실, 아크릴산 옥틸, 아크릴산-t-옥틸, 클로로에틸아크릴레이트, 트라이메틸올프로페인모노아크릴레이트, 펜타에리트리톨모노아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 메톡시벤질아크릴레이트, 퓨퓨릴아크릴레이트, 테트라하이드로퓨퓨릴아크릴레이트 등);Specifically, for example, acrylic acid esters, for example, alkyl (the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms) acrylate (for example, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, amyl acrylate, acrylic acid) Cyclohexyl, ethylhexyl acrylate, octyl acrylate, acrylic acid-t-octyl, chloroethyl acrylate, trimethylolpropane monoacrylate, pentaerythritol monoacrylate, benzyl acrylate, methoxybenzyl acrylate, fufuryl acrylate rate, tetrahydrofurfuryl acrylate, etc.);

메타크릴산 에스터류, 예를 들면 알킬(알킬기의 탄소 원자수는 1~10의 것이 바람직함)메타크릴레이트(예를 들면 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 프로필메타크릴레이트, 아이소프로필메타크릴레이트, 아밀메타크릴레이트, 헥실메타크릴레이트, 사이클로헥실메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 클로로벤질메타크릴레이트, 옥틸메타크릴레이트, 트라이메틸올프로페인모노메타크릴레이트, 펜타에리트리톨모노메타크릴레이트, 퓨퓨릴메타크릴레이트, 테트라하이드로퓨퓨릴메타크릴레이트 등);Methacrylic acid esters, for example, alkyl (the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms) methacrylate (for example, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate) acrylate, amyl methacrylate, hexyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, benzyl methacrylate, chlorobenzyl methacrylate, octyl methacrylate, trimethylol propane monomethacrylate, pentaerythritol monomethacrylate acrylate, furfuryl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate, etc.);

아크릴아마이드류, 예를 들면 아크릴아마이드, N-알킬아크릴아마이드(알킬기로서는 탄소 원자수 1~10의 것, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, 뷰틸기, t-뷰틸기, 헵틸기, 옥틸기, 사이클로헥실기, 하이드록시에틸기 등이 있음), N,N-다이알킬아크릴아마이드(알킬기로서는 탄소 원자수 1~10의 것, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 뷰틸기, 아이소뷰틸기, 에틸헥실기, 사이클로헥실기 등이 있음), N-하이드록시에틸-N-메틸아크릴아마이드, N-2-아세트아마이드에틸-N-아세틸아크릴아마이드 등;Acrylamides, for example, acrylamide, N-alkyl acrylamide (the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a t-butyl group, a heptyl group, an octyl group , cyclohexyl group, hydroxyethyl group, etc.), N,N-dialkylacrylamide (the alkyl group has 1 to 10 carbon atoms, for example, a methyl group, an ethyl group, a butyl group, an isobutyl group, an ethylhexyl group , cyclohexyl group, etc.), N-hydroxyethyl-N-methylacrylamide, N-2-acetamide ethyl-N-acetylacrylamide, etc.;

메타크릴아마이드류, 예를 들면 메타크릴아마이드, N-알킬메타크릴아마이드(알킬기로서는 탄소 원자수 1~10의 것, 예를 들면 메틸기, 에틸기, t-뷰틸기, 에틸헥실기, 하이드록시에틸기, 사이클로헥실기 등이 있음), N,N-다이알킬메타크릴아마이드(알킬기로서는 에틸기, 프로필기, 뷰틸기 등이 있음), N-하이드록시에틸-N-메틸메타크릴아마이드 등;Methacrylamides, for example, methacrylamide, N-alkyl methacrylamide (the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, for example, a methyl group, an ethyl group, a t-butyl group, an ethylhexyl group, a hydroxyethyl group, cyclohexyl group, etc.), N,N-dialkylmethacrylamide (the alkyl group includes an ethyl group, a propyl group, a butyl group, etc.), N-hydroxyethyl-N-methylmethacrylamide, etc.;

알릴 화합물, 예를 들면 알릴에스터류(예를 들면 아세트산 알릴, 카프론산 알릴, 카프릴산 알릴, 라우린산 알릴, 팔미트산 알릴, 스테아르산 알릴, 벤조산 알릴, 아세토아세트산 알릴, 락트산 알릴 등), 알릴옥시에탄올 등;Allyl compounds, for example, allyl esters (for example, allyl acetate, allyl caproate, allyl caprylate, allyl laurate, allyl palmitate, allyl stearate, allyl benzoate, allyl acetoacetate, allyl lactate, etc.) , allyloxyethanol and the like;

바이닐에터류, 예를 들면 알킬바이닐에터(예를 들면 헥실바이닐에터, 옥틸바이닐에터, 데실바이닐에터, 에틸헥실바이닐에터, 메톡시에틸바이닐에터, 에톡시에틸바이닐에터, 클로로에틸바이닐에터, 1-메틸-2,2-다이메틸프로필바이닐에터, 2-에틸뷰틸바이닐에터, 하이드록시에틸바이닐에터, 다이에틸렌글라이콜바이닐에터, 다이메틸아미노에틸바이닐에터, 다이에틸아미노에틸바이닐에터, 뷰틸아미노에틸바이닐에터, 벤질바이닐에터, 테트라하이드로퓨퓨릴바이닐에터 등);Vinyl ethers, such as alkyl vinyl ethers (eg, hexyl vinyl ether, octyl vinyl ether, decyl vinyl ether, ethylhexyl vinyl ether, methoxyethyl vinyl ether, ethoxyethyl vinyl ether, Chloroethyl vinyl ether, 1-methyl-2,2-dimethylpropyl vinyl ether, 2-ethyl butyl vinyl ether, hydroxyethyl vinyl ether, diethylene glycol vinyl ether, dimethylaminoethyl vinyl ether, diethylaminoethyl vinyl ether, butylaminoethyl vinyl ether, benzyl vinyl ether, tetrahydrofurfuryl vinyl ether, etc.);

바이닐에스터류, 예를 들면 바이닐뷰티레이트, 바이닐아이소뷰티레이트, 바이닐트라이메틸아세테이트, 바이닐다이에틸아세테이트, 바이닐바레이트, 바이닐카프로에이트, 바이닐클로로아세테이트, 바이닐다이클로로아세테이트, 바이닐메톡시아세테이트, 바이닐뷰톡시아세테이트, 바이닐아세트아세테이트, 바이닐락테이트, 바이닐-β-페닐뷰티레이트, 바이닐사이클로헥실카복실레이트 등;Vinyl esters such as vinyl butyrate, vinyl isobutyrate, vinyl trimethyl acetate, vinyl diethyl acetate, vinyl barate, vinyl caproate, vinyl chloroacetate, vinyl dichloro acetate, vinyl methoxy acetate, vinyl vu oxyacetate, vinylacetate, vinyllactate, vinyl-β-phenylbutyrate, vinylcyclohexylcarboxylate, and the like;

이타콘산 다이알킬류(예를 들면 이타콘산 다이메틸, 이타콘산 다이에틸, 이타콘산 다이뷰틸 등); 퓨말산의 다이알킬에스터류(예를 들면 다이뷰틸퓨말레이트 등) 또는 모노알킬에스터류; 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 이타콘산, 무수 말레산, 말레이미드, 아크릴로나이트릴, 메타크릴로나이트릴, 말레이로나이트릴 등이 있다. 그 외에도, 상기 다양한 반복 단위와 공중합 가능한 부가 중합성의 불포화 화합물이면 된다.dialkyl itaconic acid (For example, dimethyl itaconic acid, diethyl itaconic acid, dibutyl itaconic acid, etc.); dialkyl esters of fumaric acid (eg, dibutyl fumarate, etc.) or monoalkyl esters; acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic anhydride, maleimide, acrylonitrile, methacrylonitrile, maleironitrile, and the like. In addition, what is necessary is just an addition-polymerizable unsaturated compound copolymerizable with the said various repeating unit.

페놀계 폴리머의 적합한 예로서는, 이하와 같은 것을 들 수 있다.Suitable examples of the phenolic polymer include the following.

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112020017481939-pct00004
Figure 112020017481939-pct00004

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112020017481939-pct00005
Figure 112020017481939-pct00005

레지스트 하층막용 수지는, 1종으로 사용해도 되고 2종 이상으로 사용해도 된다.Resin for resist underlayer films may be used by 1 type, and may be used in 2 or more types.

레지스트 하층막 형성용 조성물은, 적합한 일 실시형태에 있어서, 수지의 외에, 용제, 산발생제, 가교제, 계면활성제 등을 포함한다. 이 경우, 레지스트 하층막 형성용 조성물에 의하여 형성되는 도포막에 대하여, 노광 또는 가열을 행함으로써, 가교막을 형성하고, 이것을 레지스트 하층막으로 하는 것이 바람직하다.In one preferred embodiment, the composition for forming a resist underlayer film contains, in addition to the resin, a solvent, an acid generator, a crosslinking agent, a surfactant, and the like. In this case, it is preferable to form a crosslinked film by exposing or heating the coating film formed with the composition for resist underlayer film formation, and to use this as a resist underlayer film.

<산발생제><Acid generator>

레지스트 하층막 형성용 조성물은, 필요에 따라, 산발생제를 함유하고 있어도 된다. 이 산발생제란, 노광 또는 가열에 의하여 산을 발생하는 성분이다. 산발생제를 함유시킴으로써, 레지스트 하층막에 있어서의 가교 반응 저해(기판(특히, 저유전체막)으로부터 발생하는 물질(예를 들면, OH-, CH3-, NH2- 등의 염기)의 레지스트 하층막으로의 확산에 의하여, 레지스트 하층막 중의 산을 실활시키고, 가교 반응을 저해하는 문제)을 해소하는 것이 가능해진다. 즉, 형성되는 레지스트 하층막 중의 산발생제가 저해 물질과 반응함으로써, 저해 물질의 레지스트 하층막으로의 확산을 방지하는 것이 가능해진다.The composition for resist underlayer film formation may contain the acid generator as needed. This acid generator is a component which generate|occur|produces an acid by exposure or heating. By containing an acid generator, the crosslinking reaction in the resist underlayer is inhibited (substances (e.g., bases such as OH-, CH 3 -, NH 2 -) generated from a substrate (especially a low dielectric film) resist) By diffusion into the underlayer film, it becomes possible to solve the problem of inactivating the acid in the resist underlayer film and inhibiting the crosslinking reaction). That is, when the acid generator in the formed resist underlayer film reacts with the inhibitory substance, it becomes possible to prevent diffusion of the inhibitory substance into the resist underlayer film.

산발생제 중, 노광에 의하여 산을 발생하는 산발생제(이하, "광산발생제"라고도 함)로서는, 예를 들면 국제 공개공보 제07/105776호 [0076]~[0081] 단락에 기재된 화합물 등을 들 수 있다.Among acid generators, as an acid generator that generates an acid upon exposure (hereinafter also referred to as a "photoacid generator"), for example, the compound described in International Publication No. 07/105776 [0076] to [0081]. and the like.

이들의 광산발생제 중에서도, 다이페닐아이오도늄트라이플루오로메테인설포네이트, 다이페닐아이오도늄노나플루오로-n-뷰테인설포네이트, 다이페닐아이오도늄피렌설포네이트, 다이페닐아이오도늄 n-도데실벤젠설포네이트, 다이페닐아이오도늄 10-캄퍼설포네이트, 다이페닐아이오도늄나프탈렌설포네이트, 비스(4-t-뷰틸페닐)아이오도늄트라이플루오로메테인설포네이트, 비스(4-t-뷰틸페닐)아이오도늄노나플루오로-n-뷰테인설포네이트, 비스(4-t-뷰틸페닐)아이오도늄 n-도데실벤젠설포네이트, 비스(4-t-뷰틸페닐)아이오도늄 10-캄퍼설포네이트, 비스(4-t-뷰틸페닐)아이오도늄나프탈렌설포네이트가 바람직하고, 비스(4-t-뷰틸페닐)아이오도늄노나플루오로-n-뷰테인설포네이트가 보다 바람직하다. 또한, 이들 광산발생제는, 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.Among these photoacid generators, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, diphenyliodonium pyrenesulfonate, and diphenyliodonium n-dodecylbenzenesulfonate, diphenyliodonium 10-camphorsulfonate, diphenyliodonium naphthalenesulfonate, bis(4-t-butylphenyl)iodonium trifluoromethanesulfonate, bis( 4-t-butylphenyl)iodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, bis(4-t-butylphenyl)iodonium n-dodecylbenzenesulfonate, bis(4-t-butylphenyl) Preference is given to iodonium 10-camphorsulfonate, bis(4-t-butylphenyl)iodoniumnaphthalenesulfonate, and bis(4-t-butylphenyl)iodonium nonafluoro-n-butanesulfonate. is more preferable. In addition, these photo-acid generators can be used individually or in mixture of 2 or more types.

광산발생제로서는, 레지스트 조성물에 있어서 후술하는 광산발생제도 바람직하게 이용할 수 있다.As a photo-acid generator, the photo-acid generator mentioned later in a resist composition can also be used preferably.

또, 가열에 의하여 산을 발생하는 산발생제(이하, "열산발생제"라고도 함)로서는, 예를 들면 2,4,4,6-테트라브로모사이클로헥사다이에논, 벤조인토실레이트, 2-나이트로벤질토실레이트, 알킬설포네이트류 등을 들 수 있다. 이들 열산발생제는, 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 산발생제로서, 광산발생제와 열산발생제를 병용할 수도 있다.In addition, as an acid generator that generates an acid by heating (hereinafter also referred to as a "thermal acid generator"), for example, 2,4,4,6-tetrabromocyclohexadienone, benzointosylate, 2-nitrobenzyl tosylate, alkyl sulfonates, etc. are mentioned. These thermal acid generators can be used individually or in mixture of 2 or more types. Moreover, as an acid generator, a photo-acid generator and a thermal acid generator can also be used together.

산발생제의 함유율로서는, 레지스트 하층막용 수지 100질량부에 대하여, 100질량부 이하가 바람직하고, 0.1질량부~30질량부가 더 바람직하고, 0.1질량부~10질량부가 특히 바람직하다.As content rate of an acid generator, 100 mass parts or less are preferable with respect to 100 mass parts of resin for resist underlayer films, 0.1 mass part - 30 mass parts are more preferable, 0.1 mass part - 10 mass parts are especially preferable.

<가교제><crosslinking agent>

레지스트 하층막 형성용 조성물이 가교제를 함유함으로써, 레지스트 하층막은, 보다 저온에서 경화되어, 피처리 기판에 대한 보호막을 형성하는 것이 가능해진다.When the composition for forming a resist underlayer film contains a crosslinking agent, the resist underlayer film is cured at a lower temperature and it becomes possible to form a protective film on the substrate to be processed.

이와 같은 가교제로서는, 다핵 페놀류 외에, 다양한 경화제를 사용할 수 있다. 상기 다핵 페놀류로서는, 예를 들면 4,4'-바이페닐다이올, 4,4'-메틸렌비스페놀, 4,4'-에틸리덴비스페놀, 비스페놀 A 등의 2핵 페놀류; 4,4',4''-메틸리덴트리스페놀, 4,4'-[1-[4-[1-(4-하이드록시페닐)-1-메틸에틸]페닐]에틸리덴]비스페놀 등의 3핵 페놀류; 노볼락 등의 폴리페놀류 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 4,4'-[1-[4-[1-(4-하이드록시페닐)-1-메틸에틸]페닐]에틸리덴]비스페놀, 노볼락이 바람직하다. 또한, 이들 다핵 페놀류는, 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.As such a crosslinking agent, various hardening|curing agents other than polynuclear phenols can be used. Examples of the polynuclear phenols include dinuclear phenols such as 4,4'-biphenyldiol, 4,4'-methylenebisphenol, 4,4'-ethylidenebisphenol, and bisphenol A; 4,4',4''-methylidenetrisphenol, 4,4'-[1-[4-[1-(4-hydroxyphenyl)-1-methylethyl]phenyl]ethylidene]bisphenol trinuclear phenols; Polyphenols, such as a novolac, etc. are mentioned. Among these, 4,4'-[1-[4-[1-(4-hydroxyphenyl)-1-methylethyl]phenyl]ethylidene]bisphenol and novolak are preferable. In addition, these polynuclear phenols can be used individually or in mixture of 2 or more types.

또, 상기 경화제로서는, 예를 들면 다이아이소네이토류나, 에폭시 화합물, 멜라민계 경화제, 벤조구아나민계 경화제, 글라이콜우릴계 경화제 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 멜라민계 경화제, 글라이콜우릴계 경화제가 바람직하고, 1,3,4,6-테트라키스(메톡시메틸)글라이콜우릴이 보다 바람직하다. 또한, 이들 경화제는, 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 또, 가교제로서, 다핵 페놀류와 경화제를 병용할 수도 있다.Moreover, as said hardening|curing agent, diisonato, an epoxy compound, a melamine type hardening|curing agent, a benzoguanamine type hardening|curing agent, a glycoluril type hardening|curing agent, etc. are mentioned, for example. Among these, a melamine type hardening|curing agent and a glycoluril type hardening|curing agent are preferable, and 1,3,4,6- tetrakis (methoxymethyl) glycoluril is more preferable. In addition, these hardening|curing agents can be used individually or in mixture of 2 or more types. Moreover, as a crosslinking agent, polynuclear phenols and a hardening|curing agent can also be used together.

가교제의 함유율로서는, 레지스트 하층막용 수지 100질량부에 대하여 100질량부 이하가 바람직하고, 1질량부~20질량부가 더 바람직하며, 1질량부~10질량부가 특히 바람직하다.As content rate of a crosslinking agent, 100 mass parts or less are preferable with respect to 100 mass parts of resin for resist underlayer films, 1 mass part - 20 mass parts are more preferable, 1 mass part - 10 mass parts are especially preferable.

<그 외의 임의 성분><Other optional ingredients>

레지스트 하층막 형성용 조성물은, 상기 성분 이외에도, 필요에 따라, 열경화성 중합체, 방사선 흡수제, 보존 안정제, 소포제, 접착 조제 등의 그 외의 임의 성분을 함유하고 있어도 된다.The composition for resist underlayer film formation may contain other arbitrary components, such as a thermosetting polymer, a radiation absorber, a storage stabilizer, an antifoamer, and an adhesion|attachment adjuvant, as needed other than the said component.

[공정 (2): 레지스트막 형성 공정][Step (2): Resist film formation step]

공정 (2)에서는, 레지스트 하층막 상에, 레지스트 조성물에 의하여 레지스트막을 형성한다.In the step (2), a resist film is formed on the resist underlayer film with a resist composition.

먼저, 공정 (2)에서 사용되는 부재, 재료에 대하여 설명하고, 그 후 공정 (2)의 수순에 대하여 설명한다.First, the member and material used in the process (2) are demonstrated, and the procedure of the process (2) is demonstrated after that.

〔레지스트 조성물〕[resist composition]

본 발명의 레지스트 조성물은, Si 원자 및 Ti 원자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원자를 갖는 수지를 함유한다.The resist composition of the present invention contains a resin having an atom selected from the group consisting of Si atoms and Ti atoms.

본 발명의 레지스트 조성물은, 포지티브형 레지스트 조성물이어도 되고, 네거티브형 레지스트 조성물이어도 된다.The resist composition of the present invention may be a positive resist composition or a negative resist composition.

또, 본 발명의 레지스트 조성물은, 전형적으로는 화학 증폭형의 레지스트 조성물이다.The resist composition of the present invention is typically a chemically amplified resist composition.

이하, 본 발명의 레지스트 조성물에 함유되는 각 성분에 대하여 설명한다.Hereinafter, each component contained in the resist composition of this invention is demonstrated.

[1] 수지 (A)[1] Resin (A)

본 발명의 레지스트 조성물은, Si 원자 및 Ti 원자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원자를 갖는 수지를 함유한다.The resist composition of the present invention contains a resin having an atom selected from the group consisting of Si atoms and Ti atoms.

수지 (A)는, Si 원자 및 Ti 원자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원자를 갖는 반복 단위를 갖는 수지인 것이 바람직하다.The resin (A) is preferably a resin having a repeating unit having an atom selected from the group consisting of Si atoms and Ti atoms.

수지 (A)는, Si 원자를 갖는 수지인 것이 바람직하고, Si 원자를 갖는 반복 단위를 갖는 수지인 것이 보다 바람직하다.It is preferable that it is resin which has a Si atom, and, as for resin (A), it is more preferable that it is resin which has a repeating unit which has Si atom.

수지 (A)에 있어서의 Si 원자의 함유량은, 1~30질량%인 것이 바람직하고, 3~25질량%인 것이 보다 바람직하며, 5~20질량%인 것이 더 바람직하다. 단, 수지 (A)가, 산의 작용에 의하여 분해되어 탈리하는 탈리기로 극성기가 보호된 구조를 갖거나(즉, 산분해성기를 갖거나), 또한 상기 탈리기가 Si 원자를 갖는 경우, 수지 (A)에 있어서의 Si 원자의 함유량에 상기 탈리기 중의 Si 원자의 양은 포함시키지 않는다.It is preferable that content of Si atoms in resin (A) is 1-30 mass %, It is more preferable that it is 3-25 mass %, It is more preferable that it is 5-20 mass %. However, when the resin (A) has a structure in which a polar group is protected by a leaving group that decomposes and leaves by the action of an acid (that is, has an acid-decomposable group), or the leaving group has a Si atom, the resin (A) ), the amount of Si atoms in the leaving group is not included in the content of Si atoms.

또한, 본원 명세서에 있어서, Si 원자 및 산분해성기의 양쪽 모두를 갖는 반복 단위는, Si 원자를 갖는 반복 단위에도, 후술하는 산분해성기를 갖는 반복 단위에도 해당하는 것으로 한다. 예를 들면, Si 원자 및 산분해성기의 양쪽 모두를 갖는 반복 단위만으로 이루어지는 수지는, Si 원자를 갖는 반복 단위 및 산분해성기를 갖는 반복 단위를 포함하는 수지에 해당한다.In addition, in this specification, the repeating unit which has both a Si atom and an acid-decomposable group shall correspond to the repeating unit which has Si atom, and also to the repeating unit which has the acid-decomposable group mentioned later. For example, a resin composed of only repeating units having both Si atoms and acid-decomposable groups corresponds to a resin including repeating units having Si atoms and repeating units having acid-decomposable groups.

상기한 바와 같이, 수지 (A)가 Si 원자를 갖는 수지인 경우, 수지 (A)는, Si 원자를 갖는 반복 단위를 갖는 수지인 것이 바람직하다.As described above, when the resin (A) is a resin having an Si atom, the resin (A) is preferably a resin having a repeating unit having an Si atom.

Si 원자를 갖는 반복 단위는, Si 원자를 가지면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 실레인계 반복 단위(-SiR2-: R2는 유기기), 실록세인계 반복 단위(-SiR2-O-: R2는 유기기), Si 원자를 갖는 (메트)아크릴레이트계 반복 단위, Si 원자를 갖는 바이닐계 반복 단위 등을 들 수 있다.The repeating unit having Si atoms is not particularly limited as long as it has Si atoms. For example, (meth)acrylate having a silane-based repeating unit (-SiR 2 -: R 2 is an organic group), a siloxane-based repeating unit (-SiR 2 -O-: R 2 is an organic group), and Si atoms and vinyl-based repeating units having Si atoms and the like.

Si 원자를 갖는 반복 단위는, 산분해성기를 갖지 않는 것이 바람직하다.It is preferable that the repeating unit which has Si atom does not have an acid-decomposable group.

Si 원자를 갖는 반복 단위는, 실세스퀴옥세인 구조를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 실세스퀴옥세인 구조를 주쇄에 가져도 되고, 측쇄에 가져도 되지만, 측쇄에 갖는 것이 바람직하다.It is preferable that the repeating unit which has Si atom has a silsesquioxane structure. Moreover, although you may have a silsesquioxane structure in a principal chain and may have it in a side chain, it is preferable to have in a side chain.

실세스퀴옥세인 구조로서는, 예를 들면 케이지형 실세스퀴옥세인 구조, 사다리형 실세스퀴옥세인 구조(래더형 실세스퀴옥세인 구조), 랜덤형 실세스퀴옥세인 구조 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 케이지형 실세스퀴옥세인 구조가 바람직하다.As a silsesquioxane structure, a cage type silsesquioxane structure, a ladder type silsesquioxane structure (ladder type silsesquioxane structure), a random type silsesquioxane structure, etc. are mentioned, for example. Especially, cage-type silsesquioxane structure is preferable.

여기에서, 케이지형 실세스퀴옥세인 구조란, 케이지상 골격을 갖는 실세스퀴옥세인 구조이다. 케이지형 실세스퀴옥세인 구조는, 완전 케이지형 실세스퀴옥세인 구조여도 되고, 불완전 케이지형 실세스퀴옥세인 구조여도 되지만, 완전 케이지형 실세스퀴옥세인 구조인 것이 바람직하다.Here, the cage-type silsesquioxane structure is a silsesquioxane structure which has cage-like frame|skeleton. Although the cage type silsesquioxane structure may be a complete cage type silsesquioxane structure, or an incomplete cage type silsesquioxane structure may be sufficient, it is preferable that it is a complete cage type silsesquioxane structure.

또, 사다리형 실세스퀴옥세인 구조란, 사다리상 골격을 갖는 실세스퀴옥세인 구조이다.In addition, ladder-type silsesquioxane structure is a silsesquioxane structure which has ladder-like frame|skeleton.

또, 랜덤형 실세스퀴옥세인 구조란, 골격이 랜덤의 실세스퀴옥세인 구조이다.In addition, a random type silsesquioxane structure is a silsesquioxane structure with a random frame|skeleton.

상기 케이지형 실세스퀴옥세인 구조는, 하기 식 (S)로 나타나는 실록세인 구조인 것이 바람직하다.It is preferable that the said cage type silsesquioxane structure is a siloxane structure represented by following formula (S).

[화학식 6][Formula 6]

Figure 112020017481939-pct00006
Figure 112020017481939-pct00006

상기 식 (S) 중, R은, 1가의 유기기를 나타낸다. 복수 존재하는 R은, 동일해도 되고, 달라도 된다.In the formula (S), R represents a monovalent organic group. A plurality of Rs may be the same or different.

상기 유기기는 특별히 제한되지 않지만, 구체예로서는, 할로젠 원자, 하이드록시기, 나이트로기, 카복시기, 알콕시기, 아미노기, 머캅토기, 블록화 머캅토기(예를 들면, 아실기로 블록(보호)된 머캅토기), 아실기, 이미드기, 포스피노기, 포스핀일기, 실릴기, 바이닐기, 헤테로 원자를 갖고 있어도 되는 탄화 수소기, (메트)아크릴기 함유기 및 에폭시기 함유기 등을 들 수 있다.The organic group is not particularly limited, but specific examples include a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxy group, an alkoxy group, an amino group, a mercapto group, a blocked mercapto group (for example, a mercap blocked (protected) with an acyl group earthenware), an acyl group, an imide group, a phosphino group, a phosphinyl group, a silyl group, a vinyl group, a hydrocarbon group which may have a hetero atom, a (meth)acryl group-containing group, an epoxy group-containing group, and the like.

상기 할로젠 원자로서는, 예를 들면 불소 원자, 염소 원자, 브로민 원자, 아이오딘 원자 등을 들 수 있다.As said halogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom etc. are mentioned, for example.

상기 헤테로 원자를 갖고 있어도 되는 탄화 수소기의 헤테로 원자로서는, 예를 들면 산소 원자, 질소 원자, 황 원자, 인 원자 등을 들 수 있다.As a hetero atom of the hydrocarbon group which may have the said hetero atom, an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a phosphorus atom etc. are mentioned, for example.

상기 헤테로 원자를 갖고 있어도 되는 탄화 수소기의 탄화 수소기로서는, 예를 들면 지방족 탄화 수소기, 방향족 탄화 수소기, 또는 이들을 조합한 기 등을 들 수 있다.As a hydrocarbon group of the hydrocarbon group which may have the said hetero atom, an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, the group etc. which combined these are mentioned, for example.

상기 지방족 탄화 수소기는, 직쇄상, 분기쇄상, 환상 중 어느 것이어도 된다. 상기 지방족 탄화 수소기의 구체예로서는, 직쇄상 또는 분기상의 알킬기(특히, 탄소수 1~30), 직쇄상 또는 분기상의 알켄일기(특히, 탄소수 2~30), 직쇄상 또는 분기상의 알카인일기(특히, 탄소수 2~30) 등을 들 수 있다.The aliphatic hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic. Specific examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched alkyl group (especially having 1 to 30 carbon atoms), a linear or branched alkenyl group (particularly having 2 to 30 carbon atoms), a linear or branched alkynyl group (especially , having 2 to 30 carbon atoms) and the like.

상기 방향족 탄화 수소기로서는, 예를 들면 페닐기, 톨릴기, 자일릴기, 나프틸기 등의 탄소수 6~18의 방향족 탄화 수소기 등을 들 수 있다.As said aromatic hydrocarbon group, C6-C18 aromatic hydrocarbon groups, such as a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, and a naphthyl group, etc. are mentioned, for example.

Si 원자를 갖는 반복 단위는, 하기 식 (I)로 나타나는 것이 바람직하다.It is preferable that the repeating unit which has a Si atom is represented by following formula (I).

[화학식 7][Formula 7]

Figure 112020017481939-pct00007
Figure 112020017481939-pct00007

상기 식 (I) 중, L은, 단결합 또는 2가의 연결기를 나타낸다.In the formula (I), L represents a single bond or a divalent linking group.

2가의 연결기로서는, 알킬렌기, -COO-Rt-기, -O-Rt-기 등을 들 수 있다. 식 중, Rt는, 알킬렌기 또는 사이클로알킬렌기를 나타낸다.Examples of the divalent linking group include an alkylene group, -COO-Rt- group, -O-Rt- group, and the like. In the formula, Rt represents an alkylene group or a cycloalkylene group.

L은, 단결합 또는 -COO-Rt-기가 바람직하다. Rt는, 탄소수 1~5의 알킬렌기가 바람직하고, -CH2-기, -(CH2)2-기, -(CH2)3-기가 보다 바람직하다.L is preferably a single bond or a -COO-Rt- group. Rt is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a -CH 2 - group, a -(CH 2 ) 2 - group, or a -(CH 2 ) 3 - group.

상기 식 (I) 중, X는, 수소 원자 또는 유기기를 나타낸다.In the formula (I), X represents a hydrogen atom or an organic group.

유기기로서는, 예를 들면 불소 원자, 수산기 등의 치환기를 갖고 있어도 되는 알킬기를 들 수 있고, 수소 원자, 메틸기, 트라이플루오로메틸기, 하이드록시메틸기가 바람직하다.As an organic group, the alkyl group which may have substituents, such as a fluorine atom and a hydroxyl group, is mentioned, for example, A hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, and a hydroxymethyl group are preferable.

상기 식 (I) 중, A는, Si 함유기를 나타낸다. 그 중에서도, 하기 식 (a) 또는 (b)로 나타나는 기가 바람직하다.In the formula (I), A represents a Si-containing group. Especially, group represented by a following formula (a) or (b) is preferable.

[화학식 8][Formula 8]

Figure 112020017481939-pct00008
Figure 112020017481939-pct00008

상기 식 (a) 중, R은, 1가의 유기기를 나타낸다. 복수 존재하는 R은, 동일해도 되고, 달라도 된다. R의 구체예 및 적합한 양태는 상술한 식 (S)와 동일하다. 또한, 상기 식 (I) 중의 A가 상기 식 (a)로 나타나는 기인 경우, 상기 식 (I)은 하기 식 (I-a)로 나타난다.In the formula (a), R represents a monovalent organic group. A plurality of Rs may be the same or different. Specific examples and suitable aspects of R are the same as those of formula (S) described above. In addition, when A in the said Formula (I) is group represented by the said Formula (a), the said Formula (I) is represented by a following formula (I-a).

[화학식 9][Formula 9]

Figure 112020017481939-pct00009
Figure 112020017481939-pct00009

[화학식 10][Formula 10]

Figure 112020017481939-pct00010
Figure 112020017481939-pct00010

상기 식 (b) 중, Rb는, 헤테로 원자를 갖고 있어도 되는 탄화 수소기를 나타낸다. 헤테로 원자를 갖고 있어도 되는 탄화 수소기의 구체예 및 적합한 양태는, 상술한 식 (S) 중의 R과 동일하다.In said formula ( b ), Rb represents the hydrocarbon group which may have a hetero atom. The specific example and suitable aspect of the hydrocarbon group which may have a hetero atom are the same as R in the formula (S) mentioned above.

수지 (A)가 포함하는 Si 원자를 갖는 반복 단위는, 1종이어도 되고 2종 이상을 병용하고 있어도 된다.The number of the repeating unit which has Si atom which resin (A) contains may be 1 type, and may use 2 or more types together.

수지 (A)의 전체 반복 단위에 대한, Si 원자를 갖는 반복 단위의 함유량은 특별히 제한되지 않지만, 1~70몰%인 것이 바람직하고, 3~50몰%인 것이 보다 바람직하다.Although content in particular of the repeating unit which has a Si atom with respect to all repeating units of resin (A) is not restrict|limited, It is preferable that it is 1-70 mol%, and it is more preferable that it is 3-50 mol%.

Si 원자를 갖는 반복 단위를 갖는 수지를 포함하는 레지스트 조성물에 있어서는, Si 원자를 갖는 반복 단위를 갖는 수지가, 노광 시에 아웃 가스를 발생하거나, 액침 노광 시에 액침수에 용출하거나 함으로써, 투영 렌즈 표면에 Si 원자를 포함하는 성분이 부착되어 투과율을 저하시킬 우려가 있다. 이와 같은 아웃 가스나 용출을 저감시키기 위한 양태로서는, Si 원자를 갖는 반복 단위를 갖는 수지가 노광 파장에 대하여 안정적인 것, 또는 Si 원자를 갖는 반복 단위를 갖는 수지의 분자량이 큰 것을 바람직하게 들 수 있다.In a resist composition comprising a resin having a repeating unit having Si atoms, the resin having a repeating unit having Si atoms generates outgas during exposure or elutes into immersion water during immersion exposure, so that the projection lens A component containing Si atoms may adhere to the surface, thereby reducing transmittance. As an aspect for reducing such outgassing and elution, a resin having a repeating unit having a Si atom is stable with respect to an exposure wavelength, or a resin having a repeating unit having a Si atom having a large molecular weight. .

수지 (A)가 포함하는 Si 원자를 갖는 반복 단위는, 표준 물질로서 포르마진을 사용하고, 측정 방식으로서 적분구 측정 방식을 사용한 JIS K0101: 1998에 근거하는 탁도(濁度)가 1ppm 이하인 모노머로부터 얻어진 반복 단위인 것이 바람직하다. 탁도가 1ppm 이하인 모노머를 사용함으로써, 스컴 결함이 개선된다.The repeating unit having Si atoms contained in the resin (A) is from a monomer having a turbidity of 1 ppm or less based on JIS K0101: 1998 using formazine as a standard material and using an integrating sphere measurement method as a measurement method. It is preferable that it is the obtained repeating unit. By using a monomer having a turbidity of 1 ppm or less, scum defects are improved.

상기 탁도는, 0.8ppm 이하인 것이 바람직하고, 0.1ppm 이하인 것이 보다 바람직하다. 상기 탁도는, 통상 0.01ppm 이상이다.It is preferable that it is 0.8 ppm or less, and, as for the said turbidity, it is more preferable that it is 0.1 ppm or less. The said turbidity is 0.01 ppm or more normally.

상기 탁도의 Si 원자를 갖는 모노머의 입수 방법으로서는, 예를 들면 합성 후 또는 시판 중인 규소 원자를 갖는 모노머를, 탁도가 1ppm 이하가 되도록 정제하는 방법이 바람직하다. 정제 방법으로서는, 공지의 정제 방법을 채용할 수 있고, 구체적으로는, 예를 들면 여과, 원심 분리, 흡착, 분액, 증류, 승화, 정석(晶析), 및 이들 2종 이상의 조합 등을 들 수 있다.As a method for obtaining the above-mentioned turbidity monomer having Si atoms, for example, a method of purifying a monomer having a silicon atom after synthesis or a commercially available monomer having a turbidity to 1 ppm or less is preferable. As the purification method, a known purification method can be employed, and specific examples thereof include filtration, centrifugation, adsorption, liquid separation, distillation, sublimation, crystallization, and combinations of two or more thereof. there is.

수지 (A)에 포함되는 Si 원자를 갖는 반복 단위는, GPC(Gel Permeation Chromatography) 면적으로 규정되는 순도(GPC 순도)가 95% 이상의 모노머로부터 얻어진 반복 단위인 것이 바람직하다. GPC 순도가 95% 이상인 모노머를 사용함으로써, 패턴 형성 후의 스컴 결함이 개선된다.The repeating unit having Si atoms contained in the resin (A) is preferably a repeating unit obtained from a monomer having a purity (GPC purity) defined by a GPC (Gel Permeation Chromatography) area of 95% or more. By using a monomer having a GPC purity of 95% or more, scum defects after pattern formation are improved.

GPC 순도는, 97% 이상인 것이 보다 바람직하고, 99% 이상인 것이 더 바람직하다. 상기 GPC 순도는, 통상 99.9% 이하이다.As for GPC purity, it is more preferable that it is 97 % or more, and it is still more preferable that it is 99 % or more. The GPC purity is usually 99.9% or less.

GPC 순도는 이하에 기재된 시험법에 있어서 측정을 행할 수 있다.GPC purity can be measured in the test method described below.

GPC 순도의 측정법: GPC(젤 퍼미에이션 크로마토그래피)로 측정을 행한다. 칼럼은 TSKgel SuperHZ 2000(4.6mm I.D×15cm, 도소(주)제)과 TSKgel SuperHZ 1000(4.6mm I.D×15cm, 도소(주)제)을 접속한 것을 사용하고, 용리액은 테트라하이드로퓨란, 유속 1.0mL/분, 칼럼 온도 40℃, 검출기에 시차 굴절계를 이용하며, 시료는 0.1 중량% 농도의 테트라하이드로퓨란 용액으로 하고, 주입량은 100μL로 한다. 얻어진 크로마토그램에 있어서, 피크가 분리되어 있는 경우는 피크 간의 극솟값으로부터 수직 분할하고, 피크가 중첩되어 있는 경우는 피크 간의 변곡점으로부터 수직 분할하여, 얻어진 각 피크의 면적값으로부터 메인 피크의 면적 백분율을 산출한다.GPC Purity measurement method: Measurement is performed by GPC (gel permeation chromatography). For the column, TSKgel SuperHZ 2000 (4.6 mm I.D × 15 cm, manufactured by Tosoh Corporation) and TSKgel SuperHZ 1000 (4.6 mm I.D × 15 cm, manufactured by Tosoh Corporation) were connected, and the eluent was tetrahydrofuran, flow rate 1.0 mL/min, a column temperature of 40°C, a differential refractometer is used for the detector, the sample is a 0.1 wt% tetrahydrofuran solution, and the injection amount is 100 μL. In the obtained chromatogram, when the peaks are separated, vertical division is performed from the minimum value between the peaks, and when the peaks overlap, the vertical division is performed from the inflection point between the peaks, and the area percentage of the main peak is calculated from the area value of each obtained peak do.

Si 원자를 갖는 모노머를 합성하는 경우, 그 합성 방법은, 공지의 것을 모두 채용할 수 있다. 예를 들면, 일본 공표특허공보 2008-523220호, 및 국제 공개공보 제01/010871호 등에 기재된 방법을 들 수 있다.When synthesizing a monomer having Si atoms, any known synthesizing method can be employed. For example, the method of Unexamined-Japanese-Patent No. 2008-523220, International Publication No. 01/010871, etc. are mentioned.

중합 후의 수지 용액은, 세라믹 필터, 나일론 필터 등으로 정제해도 된다.The resin solution after polymerization may be purified by a ceramic filter, a nylon filter, or the like.

수지 (A)는, 산분해성기를 갖는 반복 단위를 갖는 것이 바람직하다. 산분해성기를 갖는 반복 단위는 Si 원자를 갖지 않는 것이 바람직하다.It is preferable that resin (A) has a repeating unit which has an acid-decomposable group. It is preferable that the repeating unit which has an acid-decomposable group does not have a Si atom.

여기에서, 산분해성기는, 산의 작용에 의하여 분해되어, 극성기를 발생하는 기를 말한다.Here, the acid-decomposable group refers to a group that is decomposed by the action of an acid to generate a polar group.

산분해성기는, 극성기를 산의 작용에 의하여 분해되어 탈리하는 기(탈리기)로 보호된 구조를 갖는 것이 바람직하다.The acid-decomposable group preferably has a structure protected by a group (leaving group) that decomposes and leaves the polar group by the action of an acid.

극성기로서는, 페놀성 수산기, 카복실기, 불소화 알코올기(바람직하게는 헥사플루오로아이소프로판올기), 설폰산기, 설폰아마이드기, 설폰일이미드기, (알킬설폰일)(알킬카보닐)메틸렌기, (알킬설폰일)(알킬카보닐)이미드기, 비스(알킬카보닐)메틸렌기, 비스(알킬카보닐)이미드기, 비스(알킬설폰일)메틸렌기, 비스(알킬설폰일)이미드기, 트리스(알킬카보닐)메틸렌기, 트리스(알킬설폰일)메틸렌기 등의 산성기(2.38질량% 테트라메틸암모늄하이드록사이드 수용액 중에서 해리하는 기), 또는 알코올성 수산기 등을 들 수 있다.As the polar group, phenolic hydroxyl group, carboxyl group, fluorinated alcohol group (preferably hexafluoroisopropanol group), sulfonic acid group, sulfonamide group, sulfonylimide group, (alkylsulfonyl)(alkylcarbonyl)methylene group, (alkylsulfonyl)(alkylcarbonyl)imide group, bis(alkylcarbonyl)methylene group, bis(alkylcarbonyl)imide group, bis(alkylsulfonyl)methylene group, bis(alkylsulfonyl)imide group, tris acidic groups (groups which dissociate in 2.38 mass % tetramethylammonium hydroxide aqueous solution), such as (alkylcarbonyl)methylene group and tris(alkylsulfonyl)methylene group, or alcoholic hydroxyl group, etc. are mentioned.

또한, 알코올성 수산기란, 탄화 수소기에 결합한 수산기로서, 방향환 상에 직접 결합한 수산기(페놀성 수산기) 이외의 수산기를 말하고, 수산기로서 α위가 불소 원자 등의 전자 구인성기로 치환된 지방족 알코올(예를 들면, 불소화 알코올기(헥사플루오로아이소프로판올기 등))은 제외하는 것으로 한다. 알코올성 수산기로서는, pKa(산해리 상수)가 12 이상 또한 20 이하의 수산기인 것이 바람직하다.In addition, the alcoholic hydroxyl group is a hydroxyl group bonded to a hydrocarbon group, and refers to a hydroxyl group other than a hydroxyl group directly bonded to an aromatic ring (phenolic hydroxyl group), and the α-position as a hydroxyl group is an aliphatic alcohol substituted with an electron-withdrawing group such as a fluorine atom (e.g. For example, a fluorinated alcohol group (such as a hexafluoroisopropanol group) is excluded. As an alcoholic hydroxyl group, it is preferable that pKa (acid dissociation constant) is a hydroxyl group of 12 or more and 20 or less.

바람직한 극성기로서는, 카복실기, 불소화 알코올기(바람직하게는 헥사플루오로아이소프로판올기), 설폰산기를 들 수 있다.A carboxyl group, a fluorinated alcohol group (preferably hexafluoroisopropanol group), and a sulfonic acid group are mentioned as a preferable polar group.

산분해성기로서 바람직한 기는, 이들 기의 수소 원자를 산으로 탈리하는 기로 치환한 기이다.A group preferable as the acid-decomposable group is a group in which a hydrogen atom of these groups is substituted with a group which leaves an acid.

산으로 탈리하는 기(탈리기)로서는, 예를 들면 -C(R36)(R37)(R38), -C(R36)(R37)(OR39), -C(R01)(R02)(OR39) 등을 들 수 있다.Examples of the group (leaving group) that leave the acid include -C(R 36 )(R 37 )(R 38 ), -C(R 36 )(R 37 )(OR 39 ), -C(R 01 ) (R 02 )(OR 39 ) and the like.

식 중, R36~R39는, 각각 독립적으로, 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기, 아랄킬기 또는 알켄일기를 나타낸다. R36과 R37은, 서로 결합하여 환을 형성해도 된다.In the formula, R 36 to R 39 each independently represent an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an alkenyl group. R 36 and R 37 may be bonded to each other to form a ring.

R01 및 R02는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기, 아랄킬기 또는 알켄일기를 나타낸다.R 01 and R 02 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an alkenyl group.

R36~R39, R01 및 R02의 알킬기는, 탄소수 1~8의 알킬기가 바람직하고, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-뷰틸기, sec-뷰틸기, 헥실기, 옥틸기 등을 들 수 있다.The alkyl group of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 is preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a hexyl group, or an octyl group. and the like.

R36~R39, R01 및 R02의 사이클로알킬기는, 단환형이어도 되고, 다환형이어도 된다. 단환형으로서는, 탄소수 3~8의 사이클로알킬기가 바람직하고, 예를 들면 사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 사이클로옥틸기 등을 들 수 있다. 다환형으로서는, 탄소수 6~20의 사이클로알킬기가 바람직하고, 예를 들면 아다만틸기, 노보닐기, 아이소보닐기, 캄판일기, 다이사이클로펜틸기, α-피넬기, 트라이사이클로데칸일기, 테트라사이클로도데실기, 안드로스탄일기 등을 들 수 있다. 또한, 사이클로알킬기 중 적어도 하나의 탄소 원자가 산소 원자 등의 헤테로 원자에 의하여 치환되어 있어도 된다.The cycloalkyl group of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 may be monocyclic or polycyclic. As the monocyclic type, a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms is preferable, and examples thereof include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group. As the polycyclic type, a cycloalkyl group having 6 to 20 carbon atoms is preferable, for example, adamantyl group, norbornyl group, isobornyl group, campanyl group, dicyclopentyl group, α-pinel group, tricyclodecanyl group, tetracyclodode A real machine, an androstanyl machine, etc. are mentioned. In addition, at least one carbon atom in the cycloalkyl group may be substituted with a hetero atom such as an oxygen atom.

R36~R39, R01 및 R02의 아릴기는, 탄소수 6~10의 아릴기가 바람직하고, 예를 들면 페닐기, 나프틸기, 안트릴기 등을 들 수 있다.The aryl group of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 is preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a naphthyl group, and an anthryl group.

R36~R39, R01 및 R02의 아랄킬기는, 탄소수 7~12의 아랄킬기가 바람직하고, 예를 들면 벤질기, 펜에틸기, 나프틸메틸기 등을 들 수 있다.The aralkyl group of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 is preferably an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, and examples thereof include a benzyl group, a phenethyl group, and a naphthylmethyl group.

R36~R39, R01 및 R02의 알켄일기는, 탄소수 2~8의 알켄일기가 바람직하고, 예를 들면 바이닐기, 알릴기, 뷰텐일기, 사이클로헥센일기 등을 들 수 있다.The alkenyl group of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 is preferably an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, and a cyclohexenyl group.

R36과 R37이 결합하여 형성되는 환으로서는, 사이클로알킬기(단환 혹은 다환)인 것이 바람직하다. 사이클로알킬기로서는, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기 등의 단환의 사이클로알킬기, 노보닐기, 테트라사이클로데칸일기, 테트라사이클로도데칸일기, 아다만틸기 등의 다환의 사이클로알킬기가 바람직하다. 탄소수 5~6의 단환의 사이클로알킬기가 보다 바람직하고, 탄소수 5의 단환의 사이클로알킬기가 특히 바람직하다.The ring formed by bonding R 36 and R 37 is preferably a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic). The cycloalkyl group is preferably a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group or a cyclohexyl group, or a polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group or an adamantyl group. A monocyclic cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms is more preferable, and a monocyclic cycloalkyl group having 5 carbon atoms is particularly preferable.

산분해성기로서는 바람직하게는, 큐밀에스터기, 엔올에스터기, 아세탈에스터기, 제3급 알킬에스터기 등이다. 더 바람직하게는, 제3급 알킬에스터기이다.The acid-decomposable group is preferably a cumyl ester group, an enol ester group, an acetal ester group, and a tertiary alkyl ester group. More preferably, it is a tertiary alkyl ester group.

수지 (A)는, 산분해성기를 갖는 반복 단위로서, 하기 일반식 (AI)로 나타나는 반복 단위를 갖는 것이 바람직하다. 일반식 (AI)로 나타나는 반복 단위는, 산의 작용에 의하여 극성기로서 카복실기를 발생하는 것이다.It is preferable that resin (A) has a repeating unit represented by the following general formula (AI) as a repeating unit which has an acid-decomposable group. The repeating unit represented by the general formula (AI) generates a carboxyl group as a polar group by the action of an acid.

[화학식 11][Formula 11]

Figure 112020017481939-pct00011
Figure 112020017481939-pct00011

일반식 (AI)에 있어서,In the general formula (AI),

Xa1은, 수소 원자, 알킬기, 사이아노기 또는 할로젠 원자를 나타낸다.Xa 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cyano group, or a halogen atom.

T는, 단결합 또는 2가의 연결기를 나타낸다.T represents a single bond or a divalent linking group.

Rx1~Rx3은, 각각 독립적으로, 알킬기 또는 사이클로알킬기를 나타낸다.Rx 1 to Rx 3 each independently represent an alkyl group or a cycloalkyl group.

Rx1~Rx3의 2개가 결합하여 환 구조를 형성해도 된다.Two of Rx 1 to Rx 3 may combine to form a ring structure.

T의 2가의 연결기로서는, 알킬렌기, -COO-Rt-기, -O-Rt-기, 페닐렌기 등을 들 수 있다. 식 중, Rt는, 알킬렌기 또는 사이클로알킬렌기를 나타낸다.Examples of the divalent linking group for T include an alkylene group, a -COO-Rt- group, an -O-Rt- group, a phenylene group, and the like. In the formula, Rt represents an alkylene group or a cycloalkylene group.

T는, 단결합 또는 -COO-Rt-기가 바람직하다. Rt는, 탄소수 1~5의 알킬렌기가 바람직하고, -CH2-기, -(CH2)2-기, -(CH2)3-기가 보다 바람직하다. T는, 단결합인 것이 보다 바람직하다.T is preferably a single bond or a -COO-Rt- group. Rt is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a -CH 2 - group, a -(CH 2 ) 2 - group, or a -(CH 2 ) 3 - group. As for T, it is more preferable that it is a single bond.

Xa1의 알킬기는, 치환기를 갖고 있어도 되고, 치환기로서는, 예를 들면 수산기, 할로젠 원자(바람직하게는, 불소 원자)를 들 수 있다.The alkyl group of X a1 may have a substituent, and examples of the substituent include a hydroxyl group and a halogen atom (preferably a fluorine atom).

Xa1의 알킬기는, 탄소수 1~4의 것이 바람직하고, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 하이드록시메틸기 또는 트라이플루오로메틸기 등을 들 수 있지만, 메틸기인 것이 바람직하다.The alkyl group of X a1 preferably has 1 to 4 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a hydroxymethyl group or a trifluoromethyl group, but a methyl group is preferable.

Xa1은, 수소 원자 또는 메틸기인 것이 바람직하다.It is preferable that X a1 is a hydrogen atom or a methyl group.

Rx1, Rx2 및 Rx3의 알킬기로서는, 직쇄상이어도 되고, 분기상이어도 되며, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 아이소프로필기, n-뷰틸기, 아이소뷰틸기, t-뷰틸기 등을 바람직하게 들 수 있다. 알킬기의 탄소수로서는, 1~10이 바람직하고, 1~5가 보다 바람직하다.The alkyl group of Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 may be linear or branched, and a methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, etc. Preferably, it is mentioned. As carbon number of an alkyl group, 1-10 are preferable and 1-5 are more preferable.

Rx1, Rx2 및 Rx3의 사이클로알킬기로서는, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기 등의 단환의 사이클로알킬기, 노보닐기, 테트라사이클로데칸일기, 테트라사이클로도데칸일기, 아다만틸기 등의 다환의 사이클로알킬기가 바람직하다.Examples of the cycloalkyl group for Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 include a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, a polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group and an adamantyl group is preferable

Rx1, Rx2 및 Rx3의 2개가 결합하여 형성하는 환 구조로서는, 사이클로펜틸환, 사이클로헥실환 등의 단환의 사이클로알케인환, 노보네인환, 테트라사이클로데케인환, 테트라사이클로도데케인환, 아다만테인환 등의 다환의 사이클로알킬기가 바람직하다. 탄소수 5 또는 6의 단환의 사이클로알케인환이 특히 바람직하다.Examples of the ring structure formed by combining two of Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 include a monocyclic cycloalkane ring such as a cyclopentyl ring and a cyclohexyl ring, a norbornein ring, a tetracyclodecane ring, and a tetracyclododecaine ring. , a polycyclic cycloalkyl group such as an adamantane ring is preferable. A monocyclic cycloalkane ring having 5 or 6 carbon atoms is particularly preferable.

Rx1, Rx2 및 Rx3은, 각각 독립적으로, 알킬기인 것이 바람직하고, 탄소수 1~4의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기인 것이 보다 바람직하다.Rx 1 , Rx 2 , and Rx 3 are each independently preferably an alkyl group, more preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

상기 각 기는, 치환기를 갖고 있어도 되고, 치환기로서는, 예를 들면 알킬기(탄소수 1~4), 사이클로알킬기(탄소수 3~8), 할로젠 원자, 알콕시기(탄소수 1~4), 카복실기, 알콕시카보닐기(탄소수 2~6) 등을 들 수 있고, 탄소수 8 이하가 바람직하다. 그 중에서도, 산 분해 전후에서의 유기 용제를 포함하는 현상액에 대한 용해 콘트라스트를 보다 향상시키는 관점에서, 산소 원자, 질소 원자, 황 원자 등의 헤테로 원자를 갖지 않는 치환기인 것이 보다 바람직하고(예를 들면, 수산기로 치환된 알킬기 등이 아닌 것이 보다 바람직하고), 수소 원자 및 탄소 원자만으로 이루어지는 기인 것이 더 바람직하며, 직쇄 또는 분기의 알킬기, 사이클로알킬기인 것이 특히 바람직하다.Said each group may have a substituent, As a substituent, For example, an alkyl group (C1-C4), a cycloalkyl group (C3-C8), a halogen atom, an alkoxy group (C1-C4), a carboxyl group, alkoxy A carbonyl group (C2-6) etc. are mentioned, C8 or less is preferable. Among them, from the viewpoint of further improving the dissolution contrast for a developer containing an organic solvent before and after acid decomposition, it is more preferable that the substituent is a substituent having no heteroatoms such as an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom (for example, , more preferably not an alkyl group substituted with a hydroxyl group, etc.), a group consisting only of hydrogen atoms and carbon atoms, and particularly preferably a straight-chain or branched alkyl group or cycloalkyl group.

일반식 (AI)에 있어서, Rx1~Rx3은, 각각 독립적으로, 알킬기이며, Rx1~Rx3의 2개가 결합하여 환 구조를 형성하지 않는 것이 바람직하다. 이로써, 산의 작용에 의하여 분해되어 탈리하는 기로서의 -C(Rx1)(Rx2)(Rx3)으로 나타나는 기의 체적의 증대를 억제할 수 있어, 노광 공정, 및 노광 공정 후에 실시해도 되는 노광 후 가열 공정에 있어서, 노광부의 체적 수축을 억제할 수 있는 경향이 된다.In the general formula (AI), Rx 1 to Rx 3 are each independently an alkyl group, and it is preferable that two of Rx 1 to Rx 3 are not bonded to form a ring structure. Thereby, an increase in the volume of a group represented by -C(Rx 1 )(Rx 2 )(Rx 3 ) as a group decomposed and desorbed by the action of an acid can be suppressed, and may be carried out after the exposure step and the exposure step The post-exposure heating process WHEREIN: It becomes the tendency which can suppress the volume contraction of an exposure part.

이하에 일반식 (AI)로 나타나는 반복 단위의 구체예를 들지만, 본 발명은, 이들 구체예에 한정되는 것은 아니다.Although the specific example of the repeating unit represented by general formula (AI) is given below, this invention is not limited to these specific examples.

구체예 중, Rx는, 수소 원자, CH3, CF3, 또는 CH2OH를 나타낸다. Rxa, Rxb는 각각 독립적으로 알킬기(바람직하게는 탄소수 1~10, 보다 바람직하게는 탄소수 1~5의 알킬기)를 나타낸다. Xa1은, 수소 원자, CH3, CF3, 또는 CH2OH를 나타낸다. Z는, 치환기를 나타내고, 복수 존재하는 경우, 복수의 Z는 서로 동일해도 되며 달라도 된다. p는 0 또는 양의 정수를 나타낸다. Z의 구체예 및 바람직한 예는, Rx1~Rx3 등의 각 기가 가질 수 있는 치환기의 구체예 및 바람직한 예와 동일하다.In specific examples, Rx represents a hydrogen atom, CH 3 , CF 3 , or CH 2 OH. Rxa and Rxb each independently represent an alkyl group (preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms). Xa 1 represents a hydrogen atom, CH 3 , CF 3 , or CH 2 OH. Z represents a substituent, and when two or more Zs exist, several Z may mutually be same or different. p represents 0 or a positive integer. Specific examples and preferred examples of Z are the same as the specific examples and preferred examples of substituents that each group such as Rx 1 to Rx 3 may have.

[화학식 12][Formula 12]

Figure 112020017481939-pct00012
Figure 112020017481939-pct00012

[화학식 13][Formula 13]

Figure 112020017481939-pct00013
Figure 112020017481939-pct00013

[화학식 14][Formula 14]

Figure 112020017481939-pct00014
Figure 112020017481939-pct00014

또, 수지 (A)는, 산분해성기를 갖는 반복 단위로서, 일본 공개특허공보 2014-202969호의 단락 [0057]~[0071]에 기재된 반복 단위를 갖는 것도 바람직하다.Moreover, it is also preferable that resin (A) has the repeating unit described in paragraphs [0057] - [0071] of Unexamined-Japanese-Patent No. 2014-202969 as a repeating unit which has an acid-decomposable group.

또, 수지 (A)는, 산분해성기를 갖는 반복 단위로서, 일본 공개특허공보 2014-202969호의 단락 [0072]~[0073]에 기재된 알코올성 수산기를 발생하는 반복 단위를 갖고 있어도 된다.In addition, the resin (A) may have, as a repeating unit having an acid-decomposable group, a repeating unit generating an alcoholic hydroxyl group described in paragraphs [0072] to [0073] of JP-A-2014-202969 A.

또, 수지 (A)는, 산분해성기를 갖는 반복 단위로서, 페놀성 수산기가 산의 작용에 의하여 분해되어 탈리하는 탈리기로 보호된 구조를 갖는 반복 단위를 갖는 것도 바람직하다. 또한, 본 명세서에 있어서, 페놀성 수산기란, 방향족 탄화 수소기의 수소 원자를 하이드록실기로 치환하여 이루어지는 기이다. 방향족 탄화 수소기의 방향환은 단환 또는 다환의 방향환이며, 벤젠환 및 나프탈렌환 등을 들 수 있다.Moreover, it is also preferable that the resin (A) has, as a repeating unit having an acid-decomposable group, a repeating unit having a structure protected by a leaving group in which a phenolic hydroxyl group decomposes and leaves by the action of an acid. In addition, in this specification, a phenolic hydroxyl group is group formed by substituting the hydrogen atom of an aromatic hydrocarbon group with a hydroxyl group. The aromatic ring of the aromatic hydrocarbon group is a monocyclic or polycyclic aromatic ring, and a benzene ring, a naphthalene ring, etc. are mentioned.

페놀성 수산기가 산의 작용에 의하여 분해되어 탈리하는 탈리기로 보호된 구조를 갖는 반복 단위로서는, 하기 일반식 (AII)로 나타나는 반복 단위가 바람직하다.The repeating unit represented by the following general formula (AII) is preferable as the repeating unit having a structure protected by a leaving group in which the phenolic hydroxyl group is decomposed and detached by the action of an acid.

[화학식 15][Formula 15]

Figure 112020017481939-pct00015
Figure 112020017481939-pct00015

일반식 (AII) 중,of general formula (AII),

R61, R62 및 R63은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기, 사이클로알킬기, 할로젠 원자, 사이아노기, 또는 알콕시카보닐기를 나타낸다. 단, R62는 Ar6과 결합하여 환을 형성하고 있어도 되고, 그 경우의 R62는 단결합 또는 알킬렌기를 나타낸다.R 61 , R 62 and R 63 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an alkoxycarbonyl group. However, R 62 may combine with Ar 6 to form a ring, and R 62 in that case represents a single bond or an alkylene group.

X6은, 단결합, -COO-, 또는 -CONR64-를 나타낸다. R64는, 수소 원자 또는 알킬기를 나타낸다.X 6 represents a single bond, -COO-, or -CONR 64 -. R 64 represents a hydrogen atom or an alkyl group.

L6은, 단결합 또는 알킬렌기를 나타낸다.L 6 represents a single bond or an alkylene group.

Ar6은, (n+1)가의 방향족 탄화 수소기를 나타내고, R62와 결합하여 환을 형성하는 경우에는 (n+2)가의 방향족 탄화 수소기를 나타낸다.Ar 6 represents a (n+1) valent aromatic hydrocarbon group, and when combined with R 62 to form a ring, represents a (n+2) valent aromatic hydrocarbon group.

Y2는, n≥2의 경우에는 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 산의 작용에 의하여 탈리하는 기를 나타낸다. 단, Y2의 적어도 하나는, 산의 작용에 의하여 탈리하는 기를 나타낸다. Y2로서의 산의 작용에 의하여 탈리하는 기는, 상기 탈리기로서 든 것인 것이 바람직하다.Y 2 each independently represents a hydrogen atom or a group detached by the action of an acid in the case of n≧2. However, at least one of Y 2 represents a group which leaves by the action of an acid. It is preferable that the group which leaves|leaves by the action|action of an acid as Y2 is what was mentioned as said leaving group.

n은, 1~4의 정수를 나타낸다.n represents the integer of 1-4.

상기 각 기는 치환기를 갖고 있어도 되고, 치환기로서는, 예를 들면 알킬기(탄소수 1~4), 할로젠 원자, 수산기, 알콕시기(탄소수 1~4), 카복실기, 및 알콕시카보닐기(탄소수 2~6) 등을 들 수 있으며, 탄소수 8 이하의 것이 바람직하다.Each of said groups may have a substituent, As a substituent, For example, an alkyl group (C1-C4), a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group (C1-C4), a carboxyl group, and an alkoxycarbonyl group (C2-6 ) etc. are mentioned, and a C8 or less thing is preferable.

[화학식 16][Formula 16]

Figure 112020017481939-pct00016
Figure 112020017481939-pct00016

[화학식 17][Formula 17]

Figure 112020017481939-pct00017
Figure 112020017481939-pct00017

산분해성기를 갖는 반복 단위는, 1종류여도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.The number of repeating units which have an acid-decomposable group may be one, and may use 2 or more types together.

수지 (A)에 포함되는 산분해성기를 갖는 반복 단위의 함유량(산분해성기를 갖는 반복 단위가 복수 존재하는 경우는 그 합계)은, 수지 (A)의 전체 반복 단위에 대하여, 20~90몰%인 것이 바람직하고, 40~80몰%인 것이 보다 바람직하다. 그 중에서도, 수지 (A)가 상기 일반식 (AI)로 나타나는 반복 단위를 가짐과 함께, 상기 일반식 (AI)로 나타나는 반복 단위의 수지 (A)의 전체 반복 단위에 대한 함유량이 40몰% 이상인 것이 바람직하다.The content of the repeating unit having an acid-decomposable group contained in the resin (A) (the total when there are a plurality of repeating units having an acid-decomposable group) is 20 to 90 mol% with respect to all the repeating units of the resin (A). It is preferable, and it is more preferable that it is 40-80 mol%. Among them, while the resin (A) has a repeating unit represented by the general formula (AI), the content of the repeating unit represented by the general formula (AI) with respect to all repeating units of the resin (A) is 40 mol% or more it is preferable

수지 (A)는, 락톤 구조, 설톤 구조, 및 카보네이트 구조로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 갖는 것이 바람직하고, 락톤 구조, 설톤 구조, 및 카보네이트 구조로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 갖는 반복 단위를 갖는 것이 보다 바람직하다.The resin (A) preferably has at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a sultone structure, and a carbonate structure, and has at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a sultone structure, and a carbonate structure. It is more preferable to have a repeating unit.

락톤 구조 또는 설톤 구조로서는, 락톤 구조 또는 설톤 구조를 갖고 있으면 어느 것이어도 이용할 수 있지만, 바람직하게는 5~7원환 락톤 구조 또는 5~7원환 설톤 구조이고, 5~7원환 락톤 구조에 바이사이클로 구조, 스파이로 구조를 형성하는 형태로 다른 환 구조가 축환되어 있는 것, 또는 5~7원환 설톤 구조에 바이사이클로 구조, 스파이로 구조를 형성하는 형태로 다른 환 구조가 축환되어 있는 것이 보다 바람직하다. 하기 일반식 (LC1-1)~(LC1-21) 중 어느 하나로 나타나는 락톤 구조, 또는 하기 일반식 (SL1-1)~(SL1-3) 중 어느 하나로 나타나는 설톤 구조를 갖는 반복 단위를 갖는 것이 더 바람직하다. 또, 락톤 구조 또는 설톤 구조가 주쇄에 직접 결합하고 있어도 된다. 바람직한 락톤 구조로서는 (LC1-1), (LC1-4), (LC1-5), (LC1-6), (LC1-13), (LC1-14), (LC1-17)이며, 특히 바람직한 락톤 구조는 (LC1-4)이다. 이와 같은 특정의 락톤 구조를 이용함으로써 LER, 현상 결함이 양호하게 된다.As the lactone structure or the sultone structure, any can be used as long as it has a lactone structure or a sultone structure. Preferably, it is a 5-7 membered ring lactone structure or a 5-7 membered ring sultone structure, and has a 5-7 membered ring lactone structure and a bicyclo structure. , it is more preferable that another ring structure is condensed in a form that forms a spiro structure, or that another ring structure is condensed in a form that forms a bicyclo structure or a spiro structure in a 5-7 membered ring sultone structure. It is more preferable to have a repeating unit having a lactone structure represented by any one of the following general formulas (LC1-1) to (LC1-21), or a sultone structure represented by any one of the following general formulas (SL1-1) to (SL1-3). desirable. Moreover, the lactone structure or the sultone structure may couple|bond directly with the principal chain. Preferred lactone structures are (LC1-1), (LC1-4), (LC1-5), (LC1-6), (LC1-13), (LC1-14), and (LC1-17), and particularly preferred lactone structures. The structure is (LC1-4). By using such a specific lactone structure, LER and image development defect become favorable.

[화학식 18][Formula 18]

Figure 112020017481939-pct00018
Figure 112020017481939-pct00018

락톤 구조 부분 또는 설톤 구조 부분은, 치환기 (Rb2)를 갖고 있어도 되고 갖고 있지 않아도 된다. 바람직한 치환기 (Rb2)로서는, 탄소수 1~8의 알킬기, 탄소수 4~7의 사이클로알킬기, 탄소수 1~8의 알콕시기, 탄소수 2~8의 알콕시카보닐기, 카복실기, 할로젠 원자, 수산기, 사이아노기, 산분해성기 등을 들 수 있다. 보다 바람직하게는 탄소수 1~4의 알킬기, 사이아노기, 산분해성기이다. n2는, 0~4의 정수를 나타낸다. n2가 2 이상일 때, 복수 존재하는 치환기 (Rb2)는, 동일해도 되고 달라도 된다. 또, 복수 존재하는 치환기 (Rb2)끼리가 결합하여 환을 형성해도 된다.The lactone structure moiety or the sultone structure moiety may or may not have a substituent (Rb 2 ). Preferred substituents (Rb 2 ) include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 2 to 8 carbon atoms, a carboxyl group, a halogen atom, a hydroxyl group, and between An ano group, an acid-decomposable group, etc. are mentioned. More preferably, they are a C1-C4 alkyl group, a cyano group, and an acid-decomposable group. n2 represents the integer of 0-4. When n 2 is 2 or more, a plurality of substituents (Rb 2 ) may be the same or different. In addition, a plurality of substituents (Rb 2 ) may be bonded to each other to form a ring.

락톤 구조 또는 설톤 구조를 갖는 반복 단위는, 통상 광학 이성체가 존재하지만, 어느 광학 이성체를 이용해도 된다. 또, 1종의 광학 이성체를 단독으로 이용해도 되고, 복수의 광학 이성체를 혼합하여 이용해도 된다. 1종의 광학 이성체를 주로 이용하는 경우, 그 광학 순도(ee)가 90% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 95% 이상이다.The repeating unit having a lactone structure or a sultone structure usually has an optical isomer, but any optical isomer may be used. Moreover, 1 type of optical isomer may be used independently, and a some optical isomer may be mixed and used for it. When one type of optical isomer is mainly used, it is preferable that the optical purity (ee) is 90% or more, More preferably, it is 95% or more.

락톤 구조 또는 설톤 구조를 갖는 반복 단위는, 하기 일반식 (III)으로 나타나는 반복 단위인 것이 바람직하다.The repeating unit having a lactone structure or a sultone structure is preferably a repeating unit represented by the following general formula (III).

[화학식 19][Formula 19]

Figure 112020017481939-pct00019
Figure 112020017481939-pct00019

상기 일반식 (III) 중,In the general formula (III),

A는, 에스터 결합(-COO-로 나타나는 기) 또는 아마이드 결합(-CONH-로 나타나는 기)을 나타낸다.A represents an ester bond (group represented by -COO-) or an amide bond (group represented by -CONH-).

R0은, 복수 개 존재하는 경우에는 각각 독립적으로 알킬렌기, 사이클로알킬렌기, 또는 그 조합을 나타낸다.When two or more R 0 is present, each independently represents an alkylene group, a cycloalkylene group, or a combination thereof.

Z는, 복수 개 존재하는 경우에는 각각 독립적으로, 단결합, 에터 결합, 에스터 결합, 아마이드 결합, 유레테인 결합Z is a single bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond, each independently when there is a plurality

[화학식 20][Formula 20]

Figure 112020017481939-pct00020
Figure 112020017481939-pct00020

또는 유레아 결합or urea bonds

[화학식 21][Formula 21]

Figure 112020017481939-pct00021
Figure 112020017481939-pct00021

를 나타낸다. 여기에서, R은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기, 사이클로알킬기, 또는 아릴기를 나타낸다.indicates Here, R each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.

R8은, 락톤 구조 또는 설톤 구조를 갖는 1가의 유기기를 나타낸다.R 8 represents a monovalent organic group having a lactone structure or a sultone structure.

n은, -R0-Z-로 나타나는 구조의 반복수이며, 0~5의 정수를 나타내고, 0 또는 1인 것이 바람직하며, 0인 것이 보다 바람직하다. n이 0인 경우, -R0-Z-는 존재하지 않고, 단결합이 된다.n is the repeating number of the structure represented by -R 0 -Z-, represents the integer of 0-5, it is preferable that it is 0 or 1, and it is more preferable that it is 0. When n is 0, -R 0 -Z- does not exist and becomes a single bond.

R7은, 수소 원자, 할로젠 원자 또는 알킬기를 나타낸다.R 7 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group.

R0의 알킬렌기, 사이클로알킬렌기는 치환기를 가져도 된다.The alkylene group and cycloalkylene group of R 0 may have a substituent.

Z는 바람직하게는, 에터 결합, 에스터 결합이며, 특히 바람직하게는 에스터 결합이다.Z is preferably an ether bond, an ester bond, particularly preferably an ester bond.

R7의 알킬기는, 탄소수 1~4의 알킬기가 바람직하고, 메틸기, 에틸기가 보다 바람직하며, 메틸기가 특히 바람직하다.The alkyl group for R 7 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably a methyl group or an ethyl group, and particularly preferably a methyl group.

R0의 알킬렌기, 사이클로알킬렌기, R7에 있어서의 알킬기는, 각각 치환되어 있어도 되고, 치환기로서는, 예를 들면 불소 원자, 염소 원자, 브로민 원자 등의 할로젠 원자나 머캅토기, 수산기, 메톡시기, 에톡시기, 아이소프로폭시기, t-뷰톡시기, 벤질옥시기 등의 알콕시기, 아세틸옥시기, 프로피온일옥시기 등의 아실옥시기를 들 수 있다.The alkylene group, cycloalkylene group, and alkyl group for R 7 may be substituted, respectively, and examples of the substituent include a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom and a bromine atom, a mercapto group, a hydroxyl group, Alkoxy groups, such as a methoxy group, an ethoxy group, an isopropoxy group, t-butoxy group, and a benzyloxy group, Acyloxy groups, such as an acetyloxy group and a propionyloxy group, are mentioned.

R7은, 수소 원자, 메틸기, 트라이플루오로메틸기, 하이드록시메틸기가 바람직하다.R 7 is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.

R0에 있어서의 바람직한 쇄상 알킬렌기로서는 탄소수가 1~10의 쇄상의 알킬렌이 바람직하고, 보다 바람직하게는 탄소수 1~5이며, 예를 들면 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기 등을 들 수 있다. 바람직한 사이클로알킬렌기로서는, 탄소수 3~20의 사이클로알킬렌기이고, 예를 들면 사이클로헥실렌기, 사이클로펜틸렌기, 노보닐렌기, 아다만틸렌기 등을 들 수 있다. 본 발명의 효과를 발현하기 위해서는 쇄상 알킬렌기가 보다 바람직하고, 메틸렌기가 특히 바람직하다.The preferable chain alkylene group for R 0 is preferably chain alkylene having 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms, and examples thereof include a methylene group, ethylene group, and propylene group. . As a preferable cycloalkylene group, it is a C3-C20 cycloalkylene group, For example, a cyclohexylene group, a cyclopentylene group, norbornylene group, an adamantylene group, etc. are mentioned. In order to express the effect of this invention, a chain|strand-chain alkylene group is more preferable, and a methylene group is especially preferable.

R8로 나타나는 락톤 구조 또는 설톤 구조를 갖는 1가의 유기기는, 락톤 구조 또는 설톤 구조를 갖고 있으면 한정되는 것은 아니고, 구체예로서 일반식 (LC1-1)~(LC1-21) 및, (SL1-1)~(SL1-3) 중 어느 하나로 나타나는 락톤 구조 또는 설톤 구조를 들 수 있으며, 이들 중 (LC1-4)로 나타나는 구조가 특히 바람직하다. 또, (LC1-1)~(LC1-21)에 있어서의 n2는 2 이하의 것이 보다 바람직하다.The monovalent organic group having a lactone structure or a sultone structure represented by R 8 is not limited as long as it has a lactone structure or a sultone structure, and specific examples include general formulas (LC1-1) to (LC1-21) and (SL1- The lactone structure or sultone structure represented by any one of 1)-(SL1-3) is mentioned, Among these, the structure represented by (LC1-4) is especially preferable. Moreover, as for n2 in (LC1-1) - (LC1-21), it is more preferable that it is 2 or less.

또, R8은 무치환의 락톤 구조 또는 설톤 구조를 갖는 1가의 유기기, 혹은 메틸기, 사이아노기 또는 알콕시카보닐기를 치환기로서 갖는 락톤 구조 또는 설톤 구조를 갖는 1가의 유기기가 바람직하고, 사이아노기를 치환기로서 갖는 락톤 구조(사이아노 락톤)를 갖는 1가의 유기기가 보다 바람직하다.Further, R 8 is preferably an unsubstituted monovalent organic group having a lactone structure or a sultone structure, or a monovalent organic group having a lactone structure or a sultone structure having a methyl group, cyano group or alkoxycarbonyl group as a substituent, cyano A monovalent organic group having a lactone structure (cyanolactone) having a group as a substituent is more preferable.

이하에 락톤 구조 또는 설톤 구조를 갖는 기를 갖는 반복 단위의 구체예를 나타내지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.Specific examples of the repeating unit having a group having a lactone structure or a sultone structure are shown below, but the present invention is not limited thereto.

[화학식 22][Formula 22]

Figure 112020017481939-pct00022
Figure 112020017481939-pct00022

[화학식 23][Formula 23]

Figure 112020017481939-pct00023
Figure 112020017481939-pct00023

[화학식 24][Formula 24]

Figure 112020017481939-pct00024
Figure 112020017481939-pct00024

본 발명의 효과를 높이기 위하여, 2종 이상의 락톤 구조 또는 설톤 구조를 갖는 반복 단위를 병용하는 것도 가능하다.In order to enhance the effect of the present invention, it is also possible to use together a repeating unit having two or more types of lactone structures or sultone structures.

수지 (A)가 락톤 구조 또는 설톤 구조를 갖는 반복 단위를 함유하는 경우, 락톤 구조 또는 설톤 구조를 갖는 반복 단위의 함유량은, 수지 (A) 중의 전체 반복 단위에 대하여, 5~60몰%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~55몰%, 더 바람직하게는 10~50몰%이다.When the resin (A) contains a repeating unit having a lactone structure or a sultone structure, the content of the repeating unit having a lactone structure or a sultone structure is preferably 5 to 60 mol% based on all the repeating units in the resin (A). and more preferably 5 to 55 mol%, and still more preferably 10 to 50 mol%.

카보네이트 구조(환상 탄산 에스터 구조)를 갖는 반복 단위는, 하기 일반식 (A-1)로 나타나는 반복 단위인 것이 바람직하다.The repeating unit having a carbonate structure (cyclic carbonate structure) is preferably a repeating unit represented by the following general formula (A-1).

[화학식 25][Formula 25]

Figure 112020017481939-pct00025
Figure 112020017481939-pct00025

일반식 (A-1) 중, RA 1은, 수소 원자 또는 알킬기를 나타낸다.In general formula (A-1), R A 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group.

RA 2는, n이 2 이상의 경우는 각각 독립적으로, 치환기를 나타낸다.R A 2 , when n is 2 or more, each independently represents a substituent.

A는, 단결합, 또는 2가의 연결기를 나타낸다.A represents a single bond or a divalent linking group.

Z는, 식 중의 -O-C(=O)-O-로 나타나는 기와 함께 단환 또는 다환 구조를 형성하는 원자단을 나타낸다.Z represents an atomic group forming a monocyclic or polycyclic structure together with the group represented by -O-C(=O)-O- in the formula.

n은 0 이상의 정수를 나타낸다.n represents an integer of 0 or more.

일반식 (A-1)에 대하여 상세하게 설명한다.General formula (A-1) is demonstrated in detail.

RA 1로 나타나는 알킬기는, 불소 원자 등의 치환기를 갖고 있어도 된다. RA 1은, 수소 원자, 메틸기 또는 트라이플루오로메틸기를 나타내는 것이 바람직하고, 메틸기를 나타내는 것이 보다 바람직하다.The alkyl group represented by R A 1 may have a substituent such as a fluorine atom. It is preferable to represent a hydrogen atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group, and, as for R A1, it is more preferable to represent a methyl group.

RA 2로 나타나는 치환기는, 예를 들면 알킬기, 사이클로알킬기, 하이드록실기, 알콕시기, 아미노기, 알콕시카보닐아미노기이다. 바람직하게는 탄소수 1~5의 알킬기이며, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, 뷰틸기 등의 탄소수 1~5의 직쇄상 알킬기; 아이소프로필기, 아이소뷰틸기, t-뷰틸기 등의 탄소수 3~5의 분기상 알킬기 등을 들 수 있다. 알킬기는 하이드록실기 등의 치환기를 갖고 있어도 된다.The substituent represented by R A 2 is, for example, an alkyl group, a cycloalkyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an amino group, or an alkoxycarbonylamino group. Preferably it is a C1-C5 alkyl group, For example, C1-C5 linear alkyl groups, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group; and branched alkyl groups having 3 to 5 carbon atoms such as isopropyl group, isobutyl group and t-butyl group. The alkyl group may have a substituent, such as a hydroxyl group.

n은 치환기수를 나타내는 0 이상의 정수이다. n은, 예를 들면 바람직하게는 0~4이며, 보다 바람직하게는 0이다.n is an integer greater than or equal to 0 indicating the number of substituents. n is, for example, preferably 0 to 4, more preferably 0.

A에 의하여 나타나는 2가의 연결기로서는, 예를 들면 알킬렌기, 사이클로알킬렌기, 에스터 결합, 아마이드 결합, 에터 결합, 유레테인 결합, 유레아 결합, 또는 그 조합 등을 들 수 있다. 알킬렌기로서는, 탄소수 1~10의 알킬렌기가 바람직하고, 탄소수 1~5의 알킬렌기가 보다 바람직하고, 예를 들면 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기 등을 들 수 있다.Examples of the divalent linking group represented by A include an alkylene group, a cycloalkylene group, an ester bond, an amide bond, an ether bond, a urethane bond, a urea bond, or a combination thereof. As an alkylene group, a C1-C10 alkylene group is preferable, A C1-C5 alkylene group is more preferable, For example, a methylene group, an ethylene group, a propylene group, etc. are mentioned.

본 발명의 일 형태에 있어서, A는, 단결합, 알킬렌기인 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, A is preferably a single bond or an alkylene group.

Z에 의하여 나타나는, -O-C(=O)-O-를 포함하는 단환으로서는, 예를 들면 하기 일반식 (a)로 나타나는 환상 탄산 에스터에 있어서, nA=2~4인 5~7원환을 들 수 있고, 5원환 또는 6원환(nA=2 또는 3)인 것이 바람직하며, 5원환(nA=2)인 것이 보다 바람직하다.As a monocyclic ring containing -OC(=O)-O- represented by Z, for example, in the cyclic carbonic acid ester represented by the following general formula (a), a 5-7 membered ring in which n A =2-4 is mentioned It is preferably a 5-membered ring or a 6-membered ring (n A =2 or 3), and more preferably a 5-membered ring (n A =2).

Z에 의하여 나타나는, -O-C(=O)-O-를 포함하는 다환으로서는, 예를 들면 하기 일반식 (a)로 나타나는 환상 탄산 에스터가 1 또는 2 이상의 다른 환 구조와 함께 축합환을 형성하고 있는 구조나, 스파이로환을 형성하고 있는 구조를 들 수 있다. 축합환 또는 스파이로환을 형성할 수 있는 "다른 환 구조"로서는, 지환식 탄화 수소기여도 되고, 방향족 탄화 수소기여도 되며, 복소환이어도 된다.As a polycyclic containing -O-C(=O)-O- represented by Z, for example, a cyclic carbonic acid ester represented by the following general formula (a) forms a condensed ring with one or two or more other ring structures. The structure and the structure which is forming the spiro ring are mentioned. As "another ring structure" capable of forming a condensed ring or a spiro ring, it may be an alicyclic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, or a heterocyclic ring.

[화학식 26][Formula 26]

Figure 112020017481939-pct00026
Figure 112020017481939-pct00026

상기 일반식 (A-1)로 나타나는 반복 단위에 대응하는 단량체는, 예를 들면 Tetrahedron Letters, Vol. 27, No. 32p. 3741(1986), Organic Letters, Vol. 4, No. 15p. 2561(2002) 등에 기재된, 종래 공지의 방법에 의하여, 합성할 수 있다.The monomer corresponding to the repeating unit represented by the said General formula (A-1) is, for example, Tetrahedron Letters, Vol. 27, No. 32p. 3741 (1986), Organic Letters, Vol. 4, No. 15p. 2561 (2002), etc., can be synthesize|combined by the conventionally well-known method.

수지 (A)에는, 일반식 (A-1)로 나타나는 반복 단위 중의 1종이 단독으로 포함되어 있어도 되고, 2종 이상이 포함되어 있어도 된다.In resin (A), 1 type in the repeating unit represented by General formula (A-1) may be contained independently, and 2 or more types may be contained.

수지 (A)에 있어서, 환상 탄산 에스터 구조를 갖는 반복 단위(바람직하게는, 일반식 (A-1)로 나타나는 반복 단위)의 함유율은, 수지 (A)를 구성하는 전체 반복 단위에 대하여, 3~80몰%인 것이 바람직하고, 3~60몰%인 것이 보다 바람직하며, 3~45몰%인 것이 더 바람직하고, 3~30몰%인 것이 특히 바람직하며, 10~15몰%인 것이 가장 바람직하다. 이와 같은 함유율로 함으로써, 레지스트로서의 현상성, 저결함성, 저LWR(Line Width Roughness), 저PEB(Post Exposure Bake) 온도 의존성, 프로파일 등을 향상시킬 수 있다.In the resin (A), the content of the repeating unit having a cyclic carbonate structure (preferably, the repeating unit represented by the general formula (A-1)) is 3 with respect to all the repeating units constituting the resin (A). It is preferable that it is -80 mol%, It is more preferable that it is 3-60 mol%, It is still more preferable that it is 3-45 mol%, It is especially preferable that it is 3-30 mol%, It is most preferable that it is 10-15 mol% desirable. By setting it to such a content rate, developability as a resist, low defect property, low LWR (Line Width Roughness), low PEB (Post Exposure Bake) temperature dependence, a profile, etc. can be improved.

이하에, 일반식 (A-1)로 나타나는 반복 단위의 구체예를 들지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.Although the specific example of the repeating unit represented by general formula (A-1) is given below, this invention is not limited to these.

또한, 이하의 구체예 중의 RA 1은, 일반식 (A-1)에 있어서의 RA 1과 동의이다.In addition, R A1 in the following specific examples is synonymous with R A1 in General formula ( A - 1 ).

[화학식 27][Formula 27]

Figure 112020017481939-pct00027
Figure 112020017481939-pct00027

수지 (A)는, 페놀성 수산기를 갖는 반복 단위를 갖고 있어도 된다.Resin (A) may have a repeating unit which has a phenolic hydroxyl group.

페놀성 수산기를 갖는 반복 단위로서는, 하이드록시스타이렌 반복 단위, 또는 하이드록시스타이렌(메트)아크릴레이트 반복 단위를 들 수 있다. 페놀성 수산기를 갖는 반복 단위로서는, 그 중에서도, 하기 일반식 (I)로 나타나는 반복 단위가 바람직하다.As a repeating unit which has a phenolic hydroxyl group, a hydroxystyrene repeating unit or a hydroxystyrene (meth)acrylate repeating unit is mentioned. As a repeating unit which has a phenolic hydroxyl group, especially, the repeating unit represented by the following general formula (I) is preferable.

[화학식 28][Formula 28]

Figure 112020017481939-pct00028
Figure 112020017481939-pct00028

식 중,during the meal,

R41, R42 및 R43은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기, 사이클로알킬기, 할로젠 원자, 사이아노기 또는 알콕시카보닐기를 나타낸다. 단, R42는 Ar4와 결합하여 환을 형성하고 있어도 되고, 그 경우의 R42는 단결합 또는 알킬렌기를 나타낸다.R 41 , R 42 and R 43 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an alkoxycarbonyl group. However, R 42 may combine with Ar 4 to form a ring, and R 42 in that case represents a single bond or an alkylene group.

X4는, 단결합, -COO-, 또는 -CONR64-를 나타내고, R64는, 수소 원자 또는 알킬기를 나타낸다.X 4 represents a single bond, -COO-, or -CONR 64 -, and R 64 represents a hydrogen atom or an alkyl group.

L4는, 단결합 또는 2가의 연결기를 나타낸다.L 4 represents a single bond or a divalent linking group.

Ar4는, (n+1)가의 방향족 탄화 수소기를 나타내고, R42와 결합하여 환을 형성하는 경우에는 (n+2)가의 방향족 탄화 수소기를 나타낸다.Ar 4 represents a (n+1) valent aromatic hydrocarbon group, and when combined with R 42 to form a ring, represents an (n+2) valent aromatic hydrocarbon group.

n은, 1~5의 정수를 나타낸다.n represents the integer of 1-5.

일반식 (I)로 나타나는 반복 단위를 고극성화하는 목적에서는, n이 2 이상의 정수, 또는 X4가 -COO-, 또는 -CONR64-인 것도 바람직하다.For the purpose of making the repeating unit represented by general formula (I) highly polar, it is also preferable that n is an integer of 2 or more, or X 4 is -COO- or -CONR 64 -.

일반식 (I)에 있어서의 R41, R42, 및 R43으로 나타나는 알킬기로서는, 치환기를 갖고 있어도 되는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, n-뷰틸기, sec-뷰틸기, 헥실기, 2-에틸헥실기, 옥틸기, 및 도데실기 등의 탄소수 20 이하의 알킬기가 바람직하고, 탄소수 8 이하의 알킬기가 보다 바람직하며, 탄소수 3 이하의 알킬기가 더 바람직하다.Examples of the alkyl group represented by R 41 , R 42 , and R 43 in the general formula (I) include a methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, and hexyl group which may have a substituent. , 2-ethylhexyl group, octyl group, and an alkyl group having 20 or less carbon atoms such as a dodecyl group are preferable, an alkyl group having 8 or less carbon atoms is more preferable, and an alkyl group having 3 or less carbon atoms is still more preferable.

일반식 (I)에 있어서의 R41, R42, 및 R43으로 나타나는 사이클로알킬기로서는, 단환이어도 되고, 다환이어도 된다. 치환기를 갖고 있어도 되는, 사이클로프로필기, 사이클로펜틸기, 및 사이클로헥실기 등의 탄소수 3~8개이며 단환의 사이클로알킬기가 바람직하다.The cycloalkyl group represented by R 41 , R 42 , and R 43 in the general formula (I) may be monocyclic or polycyclic. A monocyclic cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, such as a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group which may have a substituent, is preferable.

일반식 (I)에 있어서의 R41, R42, 및 R43으로 나타나는 할로젠 원자로서는, 불소 원자, 염소 원자, 브로민 원자 및 아이오딘 원자 등을 들 수 있고, 불소 원자가 바람직하다.Examples of the halogen atom represented by R 41 , R 42 , and R 43 in the general formula (I) include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.

일반식 (I)에 있어서의 R41, R42, 및 R43으로 나타나는 알콕시카보닐기에 포함되는 알킬기로서는, 상기 R41, R42, 및 R43에 있어서의 알킬기와 동일한 것이 바람직하다.The alkyl group contained in the alkoxycarbonyl group represented by R 41 , R 42 , and R 43 in the general formula (I) is preferably the same as the alkyl group for R 41 , R 42 , and R 43 described above.

상기 각 기에 있어서의 바람직한 치환기로서는, 예를 들면 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기, 아미노기, 아마이드기, 유레이도기, 유레테인기, 하이드록실기, 카복실기, 할로젠 원자, 알콕시기, 싸이오에터기, 아실기, 아실옥시기, 알콕시카보닐기, 사이아노기, 및 나이트로기 등을 들 수 있고, 치환기의 탄소수는 8 이하가 바람직하다.Preferred examples of the substituent in each group include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an amino group, an amide group, a ureido group, an urethane group, a hydroxyl group, a carboxyl group, a halogen atom, an alkoxy group, a thioether group, an acyl group, an acyloxy group, an alkoxycarbonyl group, a cyano group, a nitro group, etc. are mentioned, As for carbon number of a substituent, 8 or less are preferable.

Ar4는, (n+1)가의 방향족 탄화 수소기를 나타낸다. n이 1인 경우에 있어서의 2가의 방향족 탄화 수소기는, 치환기를 갖고 있어도 되고, 예를 들면 페닐렌기, 톨릴렌기, 나프틸렌기, 및 안트라센일렌기 등의 탄소수 6~18의 아릴렌기, 또는 예를 들면 싸이오펜, 퓨란, 피롤, 벤조싸이오펜, 벤조퓨란, 벤조피롤, 트라이아진, 이미다졸, 벤즈이미다졸, 트라이아졸, 싸이아다이아졸, 및 싸이아졸 등의 헤테로환을 포함하는 방향족 탄화 수소기가 바람직하다.Ar 4 represents a (n+1) valent aromatic hydrocarbon group. The divalent aromatic hydrocarbon group in the case where n is 1 may have a substituent, for example, an arylene group having 6 to 18 carbon atoms, such as a phenylene group, tolylene group, naphthylene group, and anthracenylene group, or examples For example, thiophene, furan, pyrrole, benzothiophene, benzofuran, benzopyrrole, triazine, imidazole, benzimidazole, triazole, thiazole, aromatic hydrocarbon containing heterocyclic rings such as thiazole group is preferred.

n이 2 이상의 정수인 경우에 있어서의 (n+1)가의 방향족 탄화 수소기의 구체예로서는, 2가의 방향족 탄화 수소기의 상기한 구체예로부터, (n-1)개의 임의의 수소 원자를 제거하여 이루어지는 기를 적합하게 들 수 있다.As a specific example of the (n+1) valent aromatic hydrocarbon group when n is an integer of 2 or more, (n-1) arbitrary hydrogen atoms are removed from the above-mentioned specific example of a divalent aromatic hydrocarbon group. group can be suitably used.

(n+1)가의 방향족 탄화 수소기는, 치환기를 더 갖고 있어도 된다.The (n+1) valent aromatic hydrocarbon group may further have a substituent.

상술한 알킬기, 사이클로알킬기, 알콕시카보닐기 및 (n+1)가의 방향족 탄화 수소기가 가질 수 있는 치환기로서는, 예를 들면 일반식 (I)에 있어서의 R41, R42, 및 R43에서 든 알킬기; 메톡시기, 에톡시기, 하이드록시에톡시기, 프로폭시기, 하이드록시프로폭시기, 및 뷰톡시기 등의 알콕시기; 페닐기 등의 아릴기; 등을 들 수 있다.Examples of the substituent that the aforementioned alkyl group, cycloalkyl group, alkoxycarbonyl group and (n+1) valent aromatic hydrocarbon group may have include the alkyl groups represented by R 41 , R 42 , and R 43 in the general formula (I). ; alkoxy groups such as a methoxy group, an ethoxy group, a hydroxyethoxy group, a propoxy group, a hydroxypropoxy group, and a butoxy group; Aryl groups, such as a phenyl group; and the like.

X4에 의하여 나타나는 -CONR64-(R64는, 수소 원자 또는 알킬기를 나타냄)에 있어서의 R64의 알킬기로서는, 치환기를 갖고 있어도 되는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, n-뷰틸기, sec-뷰틸기, 헥실기, 2-에틸헥실기, 옥틸기, 및 도데실기 등의 탄소수 20 이하의 알킬기가 바람직하고, 탄소수 8 이하의 알킬기가 보다 바람직하다.As the alkyl group of R 64 in -CONR 64 - (R 64 represents a hydrogen atom or an alkyl group) represented by X 4 , a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or n-view which may have a substituent An alkyl group having 20 or less carbon atoms, such as a tyl group, sec-butyl group, hexyl group, 2-ethylhexyl group, octyl group, and dodecyl group, is preferable, and an alkyl group having 8 or less carbon atoms is more preferable.

X4로서는, 단결합, -COO-, 또는 -CONH-가 바람직하고, 단결합, 또는 -COO-가 보다 바람직하다.As X 4 , a single bond, -COO-, or -CONH- is preferable, and a single bond or -COO- is more preferable.

L4로서의 2가의 연결기로서는, 알킬렌기인 것이 바람직하고, 알킬렌기로서는, 치환기를 갖고 있어도 되는, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 뷰틸렌기, 헥실렌기, 및 옥틸렌기 등의 탄소수 1~8의 알킬렌기가 바람직하다.The divalent linking group as L 4 is preferably an alkylene group, and the alkylene group, which may have a substituent, has 1 to 8 carbon atoms, such as a methylene group, ethylene group, propylene group, butylene group, hexylene group, and octylene group. An alkylene group of

Ar4로서는, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소수 6~18의 방향족 탄화 수소기가 바람직하고, 벤젠환기, 나프탈렌환기, 또는 바이페닐렌환기가 보다 바람직하다. 그 중에서도, 일반식 (I)로 나타나는 반복 단위는, 하이드록시스타이렌에서 유래하는 반복 단위인 것이 바람직하다. 즉, Ar4는, 벤젠환기인 것이 바람직하다.As Ar 4 , an aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms which may have a substituent is preferable, and a benzene ring group, a naphthalene ring group, or a biphenylene ring group is more preferable. Especially, it is preferable that the repeating unit represented by general formula (I) is a repeating unit derived from hydroxystyrene. That is, it is preferable that Ar 4 is a benzene ring group.

이하, 페놀성 수산기를 갖는 반복 단위의 구체예를 나타내지만, 본 발명은, 이에 한정되는 것은 아니다. 식 중, a는 1 또는 2를 나타낸다.Hereinafter, although the specific example of the repeating unit which has a phenolic hydroxyl group is shown, this invention is not limited to this. In formula, a represents 1 or 2.

[화학식 29][Formula 29]

Figure 112020017481939-pct00029
Figure 112020017481939-pct00029

수지 (A)는, 페놀성 수산기를 갖는 반복 단위를 1종 단독으로 갖고 있어도 되고, 2종 이상을 병용하여 갖고 있어도 된다.Resin (A) may have the repeating unit which has a phenolic hydroxyl group individually by 1 type, and may have it in combination of 2 or more type.

수지 (A)에 있어서, 페놀성 수산기를 갖는 반복 단위의 함유량은, 수지 (A) 중의 전체 반복 단위에 대하여, 40몰% 이상이 바람직하고, 50몰% 이상이 보다 바람직하며, 60몰% 이상이 더 바람직하고, 85몰% 이하가 바람직하며, 80몰% 이하가 보다 바람직하다.In the resin (A), the content of the repeating unit having a phenolic hydroxyl group is preferably 40 mol% or more, more preferably 50 mol% or more, and 60 mol% or more, based on all the repeating units in the resin (A). This is more preferable, 85 mol% or less is preferable, and 80 mol% or less is more preferable.

수지 (A)는, 상기한 반복 단위 이외의 수산기 또는 사이아노기를 갖는 반복 단위를 갖는 것이 바람직하다. 이로써 기판 밀착성, 현상액 친화성이 향상된다. 수산기 또는 사이아노기를 갖는 반복 단위는, 수산기 또는 사이아노기로 치환된 지환 탄화 수소 구조를 갖는 반복 단위인 것이 바람직하고, 산분해성기를 갖지 않는 것이 바람직하다. 수산기 또는 사이아노기로 치환된 지환 탄화 수소 구조에 있어서의, 지환 탄화 수소 구조로서는, 아다만틸기, 다이아만틸기, 노보네인기가 바람직하다. 바람직한 수산기 또는 사이아노기로 치환된 지환 탄화 수소 구조로서는, 하기 일반식으로 나타나는 구조가 바람직하다.It is preferable that the resin (A) has a repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group other than the above-described repeating unit. Thereby, board|substrate adhesiveness and developer affinity improve. The repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group is preferably a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group, and preferably does not have an acid-decomposable group. As the alicyclic hydrocarbon structure in the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group, an adamantyl group, a diamantyl group and a norbornein group are preferable. As a preferable alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group, the structure represented by the following general formula is preferable.

[화학식 30][Formula 30]

Figure 112020017481939-pct00030
Figure 112020017481939-pct00030

수산기 또는 사이아노기를 갖는 반복 단위의 함유량은, 수지 (A) 중의 전체 반복 단위에 대하여, 5~40mol%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~30mol%, 더 바람직하게는 10~25mol%이다.The content of the repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group is preferably 5 to 40 mol%, more preferably 5 to 30 mol%, still more preferably 10 to 25 mol%, based on all the repeating units in the resin (A).

수산기 또는 사이아노기를 갖는 반복 단위의 구체예로서는, 미국 특허공개공보 2012/0135348호의 단락 0340에 개시된 반복 단위를 들 수 있지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.Specific examples of the repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group include the repeating unit disclosed in Paragraph 0340 of U.S. Patent Application Laid-Open No. 2012/0135348, but the present invention is not limited thereto.

수지 (A)는, 알칼리 가용성기를 갖는 반복 단위를 가져도 된다. 알칼리 가용성기로서는 카복실기, 설폰아마이드기, 설폰일이미드기, 비스설폰일이미드기, α위가 전자 구인성기로 치환된 지방족 알코올(예를 들면 헥사플루오로아이소프로판올기)을 들 수 있고, 카복실기를 갖는 반복 단위를 갖는 것이 보다 바람직하다. 알칼리 가용성기를 갖는 반복 단위를 함유함으로써 컨택트홀 용도에서의 해상성이 증가한다. 알칼리 가용성기를 갖는 반복 단위로서는, 아크릴산, 메타크릴산에 의한 반복 단위와 같은 수지의 주쇄에 직접 알칼리 가용성기가 결합하고 있는 반복 단위, 혹은 연결기를 통하여 수지의 주쇄에 알칼리 가용성기가 결합하고 있는 반복 단위, 나아가서는 알칼리 가용성기를 갖는 중합 개시제나 연쇄 이동제를 중합 시에 이용하여 폴리머쇄의 말단에 도입하는 것, 모두 바람직하고, 연결기는 단환 또는 다환의 환상 탄화 수소 구조를 갖고 있어도 된다. 특히 바람직하게는 아크릴산, 메타크릴산에 의한 반복 단위이다.Resin (A) may have a repeating unit which has an alkali-soluble group. Examples of the alkali-soluble group include a carboxyl group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, a bissulfonylimide group, and an aliphatic alcohol (for example, a hexafluoroisopropanol group) in which the α-position is substituted with an electron withdrawing group; It is more preferable to have a repeating unit which has a carboxyl group. By containing a repeating unit having an alkali-soluble group, the resolution in contact hole applications is increased. Examples of the repeating unit having an alkali-soluble group include a repeating unit in which an alkali-soluble group is directly bonded to the main chain of a resin, such as a repeating unit made of acrylic acid or methacrylic acid, or a repeating unit in which an alkali-soluble group is bonded to the main chain of the resin through a linking group; Furthermore, it is preferable that a polymerization initiator or a chain transfer agent having an alkali-soluble group is used at the time of polymerization and introduced into the terminal of the polymer chain, and the linking group may have a monocyclic or polycyclic cyclic hydrocarbon structure. Especially preferably, it is a repeating unit by acrylic acid and methacrylic acid.

알칼리 가용성기를 갖는 반복 단위의 함유량은, 수지 (A) 중의 전체 반복 단위에 대하여, 0~20mol%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 3~15mol%, 더 바람직하게는 5~10mol%이다.As for content of the repeating unit which has an alkali-soluble group, 0-20 mol% is preferable with respect to all the repeating units in resin (A), More preferably, it is 3-15 mol%, More preferably, it is 5-10 mol%.

알칼리 가용성기를 갖는 반복 단위의 구체예로서는, 미국 공개특허공보 2012/0135348호의 단락 0344에 개시된 반복 단위를 들 수 있지만, 본 발명은, 이에 한정되는 것은 아니다.Specific examples of the repeating unit having an alkali-soluble group include the repeating unit disclosed in Paragraph 0344 of U.S. Patent Application Laid-Open No. 2012/0135348, but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 수지 (A)는, 추가로 극성기(예를 들면, 상기 알칼리 가용성기, 수산기, 사이아노기 등)를 갖지 않는 지환 탄화 수소 구조를 갖고, 산분해성을 나타내지 않는 반복 단위를 가질 수 있다. 이와 같은 반복 단위로서는, 일반식 (IV)로 나타나는 반복 단위를 들 수 있다.The resin (A) of the present invention further has an alicyclic hydrocarbon structure not having a polar group (eg, the alkali-soluble group, hydroxyl group, cyano group, etc.) . As such a repeating unit, the repeating unit represented by General formula (IV) is mentioned.

[화학식 31][Formula 31]

Figure 112020017481939-pct00031
Figure 112020017481939-pct00031

상기 일반식 (IV) 중, R5는 적어도 하나의 환상 구조를 갖고, 극성기를 갖지 않는 탄화 수소기를 나타낸다.In the general formula (IV), R 5 represents a hydrocarbon group having at least one cyclic structure and not having a polar group.

Ra는 수소 원자, 알킬기 또는 -CH2-O-Ra2기를 나타낸다. 식 중, Ra2는, 수소 원자, 알킬기 또는 아실기를 나타낸다. Ra는, 수소 원자, 메틸기, 하이드록시메틸기, 트라이플루오로메틸기가 바람직하고, 수소 원자, 메틸기가 특히 바람직하다.Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a -CH 2 -O-Ra 2 group. In the formula, Ra 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an acyl group. A hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group, and a trifluoromethyl group are preferable, and, as for Ra, a hydrogen atom and a methyl group are especially preferable.

R5가 갖는 환상 구조에는, 단환식 탄화 수소기 및 다환식 탄화 수소기가 포함된다. 단환식 탄화 수소기로서는, 예를 들면 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 사이클로헵틸기, 사이클로옥틸기 등의 탄소수 3~12의 사이클로알킬기, 사이클로헥센일기 등 탄소수 3~12의 사이클로알켄일기를 들 수 있다. 바람직한 단환식 탄화 수소기로서는, 탄소수 3~7의 단환식 탄화 수소기이며, 보다 바람직하게는, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기를 들 수 있다.The cyclic structure of R 5 includes a monocyclic hydrocarbon group and a polycyclic hydrocarbon group. Examples of the monocyclic hydrocarbon group include a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms, such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, and a cyclooctyl group, and a cycloalkenyl group having 3 to 12 carbon atoms, such as a cyclohexenyl group. there is. Preferable monocyclic hydrocarbon group is a C3-C7 monocyclic hydrocarbon group, More preferably, a cyclopentyl group and a cyclohexyl group are mentioned.

다환식 탄화 수소기에는 환집합 탄화 수소기, 가교환식 탄화 수소기가 포함되고, 환집합 탄화 수소기의 예로서는, 바이사이클로헥실기, 퍼하이드로나프탈렌일기 등이 포함된다. 가교환식 탄화 수소환으로서, 예를 들면 피네인, 보네인, 노피네인, 노보네인, 바이사이클로옥테인환(바이사이클로[2.2.2]옥테인환, 바이사이클로[3.2.1]옥테인환 등) 등의 2환식 탄화 수소환 및, 호모블레데인, 아다만테인, 트라이사이클로[5.2.1.02,6]데케인, 트라이사이클로[4.3.1.12,5]운데칸환 등의 3환식 탄화 수소환, 테트라사이클로[4.4.0.12,5.17,10]도데케인, 퍼하이드로-1,4-메타노-5,8-메타노나프탈렌환 등의 4환식 탄화 수소환 등을 들 수 있다. 또, 가교환식 탄화 수소환에는, 축합환식 탄화 수소환, 예를 들면 퍼하이드로나프탈렌(데칼린), 퍼하이드로안트라센, 퍼하이드로페난트렌, 퍼하이드로아세나프텐, 퍼하이드로플루오렌, 퍼하이드로인덴, 퍼하이드로페날렌환 등의 5~8원 사이클로알케인환이 복수 개 축합한 축합환도 포함된다.The polycyclic hydrocarbon group includes a ring aggregated hydrocarbon group and a crosslinked hydrocarbon group, and examples of the ring aggregated hydrocarbon group include a bicyclohexyl group and perhydronaphthalenyl group. As the cross-linked hydrocarbon ring, for example, pinane, bonein, nopinein, norbornein, bicyclooctane ring (bicyclo[2.2.2]octane ring, bicyclo[3.2.1]octane bicyclic hydrocarbon rings such as ring) and tricyclic hydrocarbon rings such as homobledane, adamantane, tricyclo[5.2.1.0 2,6 ]decane and tricyclo[4.3.1.1 2,5 ]undecane ring tetracyclic hydrocarbon rings such as a hydrogen ring, a tetracyclo[4.4.0.1 2,5.1 7,10 ]dodecane, and a perhydro-1,4-methano-5,8-methanonaphthalene ring; and the like. there is. In addition, in the cross-linked hydrocarbon ring, a condensed cyclic hydrocarbon ring, for example, perhydronaphthalene (decalin), perhydroanthracene, perhydrophenanthrene, perhydroacenaphthene, perhydrofluorene, perhydroindene, perhydro Condensed rings obtained by condensing a plurality of 5- to 8-membered cycloalkane rings such as phenalene rings are also included.

바람직한 가교환식 탄화 수소환으로서, 노보닐기, 아다만틸기, 바이사이클로옥탄일기, 트라이사이클로[5.2.1.02,6]데칸일기, 등을 들 수 있다. 보다 바람직한 가교환식 탄화 수소환으로서, 노보닐기, 아다만틸기를 들 수 있다.Preferred examples of the cross-linked hydrocarbon ring include a norbornyl group, an adamantyl group, a bicyclooctanyl group, a tricyclo[5.2.1.0 2,6 ]decanyl group, and the like. As a more preferable cross-linked hydrocarbon ring, a norbornyl group and an adamantyl group are mentioned.

이들의 지환식 탄화 수소기는 치환기를 갖고 있어도 되고, 바람직한 치환기로서는 할로젠 원자, 알킬기, 수소 원자가 치환된 하이드록실기, 수소 원자가 치환된 아미노기 등을 들 수 있다. 바람직한 할로젠 원자로서는 브로민, 염소, 불소 원자, 바람직한 알킬기로서는 메틸, 에틸, 뷰틸, t-뷰틸기를 들 수 있다. 상기의 알킬기는 치환기를 더 갖고 있어도 되고, 더 갖고 있어도 되는 치환기로서는, 할로젠 원자, 알킬기, 수소 원자가 치환된 하이드록실기, 수소 원자가 치환된 아미노기를 들 수 있다.These alicyclic hydrocarbon groups may have a substituent, and a halogen atom, an alkyl group, the hydroxyl group by which the hydrogen atom was substituted, the amino group by which the hydrogen atom was substituted, etc. are mentioned as a preferable substituent. As a preferable halogen atom, a bromine, chlorine, and a fluorine atom, and a methyl, ethyl, butyl, and t-butyl group are mentioned as a preferable alkyl group. The above-mentioned alkyl group may further have a substituent, and as a substituent which may further have, a halogen atom, an alkyl group, the hydroxyl group by which the hydrogen atom was substituted, and the amino group by which the hydrogen atom was substituted are mentioned.

상기 수소 원자가 치환된 기로서는, 예를 들면 알킬기, 사이클로알킬기, 아랄킬기, 치환 메틸기, 치환 에틸기, 알콕시카보닐기, 아랄킬옥시카보닐기를 들 수 있다. 바람직한 알킬기로서는, 탄소수 1~4의 알킬기, 바람직한 치환 메틸기로서는 메톡시메틸, 메톡시싸이오메틸, 벤질옥시메틸, t-뷰톡시메틸, 2-메톡시에톡시메틸기, 바람직한 치환 에틸기로서는, 1-에톡시에틸, 1-메틸-1-메톡시에틸, 바람직한 아실기로서는, 폼일, 아세틸, 프로피온일, 뷰티릴, 아이소뷰티릴, 발레릴, 피발로일기 등의 탄소수 1~6의 지방족 아실기, 알콕시카보닐기로서는 탄소수 1~4의 알콕시카보닐기 등을 들 수 있다.Examples of the group in which the hydrogen atom is substituted include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aralkyl group, a substituted methyl group, a substituted ethyl group, an alkoxycarbonyl group, and an aralkyloxycarbonyl group. A preferable alkyl group is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a preferable substituted methyl group is methoxymethyl, methoxythiomethyl, benzyloxymethyl, t-butoxymethyl, 2-methoxyethoxymethyl group, and a preferable substituted ethyl group is 1- Ethoxyethyl, 1-methyl-1-methoxyethyl, preferred acyl groups include aliphatic acyl groups having 1 to 6 carbon atoms, such as formyl, acetyl, propionyl, butyryl, isobutyryl, valeryl, and pivaloyl; Examples of the alkoxycarbonyl group include an alkoxycarbonyl group having 1 to 4 carbon atoms.

수지 (A)는, 극성기를 갖지 않는 지환 탄화 수소 구조를 갖고, 산분해성을 나타내지 않는 반복 단위를 함유하고 있어도 되며 함유하고 있지 않아도 되지만, 함유하는 경우, 이 반복 단위의 함유량은, 수지 (A) 중의 전체 반복 단위에 대하여, 1~40몰%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 2~20몰%이다.Resin (A) has an alicyclic hydrocarbon structure having no polar group, and may or may not contain a repeating unit that does not exhibit acid-decomposability. With respect to all the repeating units in it, 1-40 mol% is preferable, More preferably, it is 2-20 mol%.

극성기를 갖지 않는 지환 탄화 수소 구조를 갖고, 산분해성을 나타내지 않는 반복 단위의 구체예로서는, 미국 특허공개공보 2012/0135348호의 단락 0354에 개시된 반복 단위를 들 수 있지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.Specific examples of the repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure not having a polar group and not exhibiting acid-decomposability include the repeating unit disclosed in Paragraph 0354 of U.S. Patent Application Laid-Open No. 2012/0135348, but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 방법으로 이용되는 수지 (A)는, 상기의 반복 구조 단위 이외에, 드라이 에칭 내성이나 표준 현상액 적성, 기판 밀착성, 레지스트 프로파일, 또한 레지스트의 일반적인 필요 특성인 해상력, 내열성, 감도 등을 조절할 목적으로 다양한 반복 구조 단위를 가질 수 있다. 이와 같은 반복 구조 단위로서는, 하기의 단량체에 상당하는 반복 구조 단위를 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.The resin (A) used in the method of the present invention, in addition to the above repeating structural units, has the purpose of controlling dry etching resistance, standard developer aptitude, substrate adhesion, resist profile, and general necessary properties of resist such as resolution, heat resistance, sensitivity, etc. may have various repeating structural units. Examples of such a repeating structural unit include, but are not limited to, repeating structural units corresponding to the following monomers.

이로써, 본 발명의 방법으로 이용되는 수지 (A)에 요구되는 성능, 특히 (1) 도포 용제에 대한 용해성, (2) 제막성(유리 전이점), (3) 알칼리 현상성, (4) 막 감소성(친소 수성, 알칼리 가용성기 선택), (5) 미노광부의 기판에 대한 밀착성, (6) 드라이 에칭 내성 등의 미세 조정이 가능해진다.Thereby, the performance required for the resin (A) used in the method of the present invention, in particular (1) solubility in a coating solvent, (2) film forming property (glass transition point), (3) alkali developability, (4) film Fine adjustment of reducing properties (hydrophobicity, selection of alkali-soluble groups), (5) adhesiveness to the substrate of an unexposed part, (6) dry etching resistance, etc. becomes possible.

이와 같은 단량체로서, 예를 들면 아크릴산 에스터류, 메타크릴산 에스터류, 아크릴아마이드류, 메타크릴아마이드류, 알릴 화합물, 바이닐에터류, 바이닐에스터류 등으로부터 선택되는 부가 중합성 불포화 결합을 하나 갖는 화합물 등을 들 수 있다.As such a monomer, for example, a compound having one addition polymerizable unsaturated bond selected from acrylic acid esters, methacrylic acid esters, acrylamides, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters, etc. and the like.

그 외에도, 상기 다양한 반복 구조 단위에 상당하는 단량체와 공중합 가능한 부가 중합성의 불포화 화합물이면, 공중합되어 있어도 된다.In addition, as long as it is an addition polymerizable unsaturated compound copolymerizable with the monomer corresponded to the said various repeating structural unit, you may copolymerize.

수지 (A)에 있어서, 각 반복 구조 단위의 함유 몰비는 레지스트의 드라이 에칭 내성이나 표준 현상액 적성, 기판 밀착성, 레지스트 프로파일, 나아가서는 레지스트의 일반적인 필요 성능인 해상력, 내열성, 감도 등을 조절하기 위하여 적절히 설정된다.In the resin (A), the content molar ratio of each repeating structural unit is appropriate to adjust the dry etching resistance of the resist, standard developer aptitude, substrate adhesion, resist profile, and furthermore, the general necessary properties of the resist such as resolution, heat resistance, sensitivity, etc. is set

본 발명의 레지스트 조성물이, ArF 노광용일 때, ArF광에 대한 투명성의 점에서 수지 (A)는 실질적으로는 방향족기를 갖지 않는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 수지 (A)의 전체 반복 단위 중, 방향족기를 갖는 반복 단위가 전체의 5몰% 이하인 것이 바람직하고, 3몰% 이하인 것이 보다 바람직하며, 이상적으로는 0몰%, 즉 방향족기를 갖는 반복 단위를 갖지 않는 것이 더 바람직하다. 또, 수지 (A)는 단환 또는 다환의 지환 탄화 수소 구조를 갖는 것이 바람직하다.When the resist composition of the present invention is for ArF exposure, it is preferable that the resin (A) has substantially no aromatic groups from the viewpoint of transparency to ArF light. More specifically, among all the repeating units of the resin (A), it is preferable that the total amount of repeating units having an aromatic group is 5 mol% or less, more preferably 3 mol% or less, and ideally 0 mol%, that is, aromatic groups It is more preferable not to have a repeating unit having Moreover, it is preferable that resin (A) has a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure.

또한, 수지 (A)는, 불소 원자 및 규소 원자를 함유하지 않는 것도 바람직하다.Moreover, it is also preferable that resin (A) does not contain a fluorine atom and a silicon atom.

수지 (A)로서 바람직하게는, 반복 단위의 전부가 (메트)아크릴레이트계 반복 단위로 구성된 것이다. 이 경우, 반복 단위의 전부가 메타크릴레이트계 반복 단위인 것, 반복 단위의 전부가 아크릴레이트계 반복 단위인 것, 반복 단위의 전부가 메타크릴레이트계 반복 단위와 아크릴레이트계 반복 단위에 의한 것 중 어느 것이어도 이용할 수 있지만, 아크릴레이트계 반복 단위가 전체 반복 단위의 50mol% 이하인 것이 바람직하다.As the resin (A), preferably, all of the repeating units are composed of (meth)acrylate-based repeating units. In this case, all of the repeating units are methacrylate-based repeating units, all of the repeating units are acrylate-based repeating units, and all of the repeating units are methacrylate-based repeating units and acrylate-based repeating units Although any of them can be used, it is preferable that an acrylate-type repeating unit is 50 mol% or less of all repeating units.

수지 (A)는, 통상의 방법에 따라(예를 들면 라디칼 중합) 합성할 수 있다. 예를 들면, 일반적 합성 방법으로서는, 모노머종 및 개시제를 용제에 용해시켜, 가열함으로써 중합을 행하는 일괄 중합법, 가열 용제에 모노머종과 개시제의 용액을 1~10시간 동안 적하하여 첨가하는 적하 중합법 등을 들 수 있고, 적하 중합법이 바람직하다. 반응 용매로서는, 예를 들면 테트라하이드로퓨란, 1,4-다이옥세인, 다이아이소프로필에터 등의 에터류나 메틸에틸케톤, 메틸아이소뷰틸케톤과 같은 케톤류, 아세트산 에틸과 같은 에스터 용매, 다이메틸폼아마이드, 다이메틸아세트아마이드 등의 아마이드 용제, 나아가서는 후술하는 프로필렌글라이콜모노메틸에터아세테이트, 프로필렌글라이콜모노메틸에터, 사이클로헥산온과 같은 본 발명의 레지스트 조성물을 용해하는 용매를 들 수 있다. 보다 바람직하게는 본 발명의 레지스트 조성물에 이용되는 용제와 동일한 용제를 이용하여 중합하는 것이다. 이로써 보존 시의 파티클의 발생을 억제할 수 있다.Resin (A) can be synthesize|combined according to a conventional method (for example, radical polymerization). For example, as a general synthesis method, a batch polymerization method in which a monomer species and an initiator are dissolved in a solvent and heated to perform polymerization, a dropwise polymerization method in which a solution of a monomer species and an initiator is added dropwise to a heating solvent for 1 to 10 hours etc. are mentioned, A dropwise polymerization method is preferable. Examples of the reaction solvent include ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, and diisopropyl ether, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate, and dimethylformamide , amide solvents such as dimethyl acetamide, and further solvents for dissolving the resist composition of the present invention, such as propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, and cyclohexanone, which will be described later. there is. More preferably, polymerization is carried out using the same solvent as the solvent used for the resist composition of the present invention. Thereby, generation of particles during storage can be suppressed.

중합 반응은 질소나 아르곤 등 불활성 가스 분위기하에서 행해지는 것이 바람직하다. 중합 개시제로서는 시판 중인 라디칼 개시제(아조계 개시제, 퍼옥사이드 등)를 이용하여 중합을 개시시킨다. 라디칼 개시제로서는 아조계 개시제가 바람직하고, 에스터기, 사이아노기, 카복실기를 갖는 아조계 개시제가 바람직하다. 바람직한 개시제로서는, 아조비스아이소뷰티로나이트릴, 아조비스다이메틸발레로나이트릴, 다이메틸 2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트) 등을 들 수 있다. 목적에 따라 개시제를 추가, 혹은 분할로 첨가하고, 반응 종료 후, 용제에 투입하여 분체 혹은 고형 회수 등의 방법으로 원하는 폴리머를 회수한다. 반응 용액 중의 고형분 농도는 5~50질량%이며, 바람직하게는 10~30질량%이다. 반응 온도는, 통상 10℃~150℃이며, 바람직하게는 30℃~120℃, 더 바람직하게는 60~100℃이다.The polymerization reaction is preferably carried out in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon. As the polymerization initiator, a commercially available radical initiator (azo initiator, peroxide, etc.) is used to initiate polymerization. As a radical initiator, an azo-type initiator is preferable, and the azo-type initiator which has an ester group, a cyano group, and a carboxyl group is preferable. As a preferable initiator, azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile, dimethyl 2,2'- azobis (2-methylpropionate), etc. are mentioned. An initiator is added or divided according to the purpose, and after completion of the reaction, it is poured into a solvent to recover the desired polymer by a method such as powder or solid recovery. Solid content concentration in a reaction solution is 5-50 mass %, Preferably it is 10-30 mass %. Reaction temperature is 10 degreeC - 150 degreeC normally, Preferably it is 30 degreeC - 120 degreeC, More preferably, it is 60-100 degreeC.

또한, 수지 (A)는, 랜덤 중합체, 블록 중합체, 및 그래프트 중합체 중 어느 것이어도 된다.In addition, any of a random polymer, a block polymer, and a graft polymer may be sufficient as resin (A).

수지 (A)의 중량 평균 분자량은, 바람직하게는 1,000~200,000이며, 보다 바람직하게는 2,000~40,000, 더 보다 바람직하게는 3,000~30,000, 특히 바람직하게는 4,000~25,000이다. 중량 평균 분자량을, 1,000~200,000으로 함으로써, 내열성이나 드라이 에칭 내성의 열화를 방지할 수 있고, 또한 현상성이 열화되거나 점도가 높아져 제막성이 열화되는 것을 방지할 수 있다.The weight average molecular weight of resin (A) becomes like this. Preferably it is 1,000-200,000, More preferably, it is 2,000-40,000, More preferably, it is 3,000-30,000, Especially preferably, it is 4,000-25,000. When the weight average molecular weight is 1,000 to 200,000, it is possible to prevent deterioration of heat resistance and dry etching resistance, and it is possible to prevent deterioration of developability or deterioration of film forming properties due to increased viscosity.

수지 (A)의 분산도(분자량 분포)는, 통상 1.0~3.0이며, 바람직하게는 1.0~2.6, 더 바람직하게는 1.0~2.0, 특히 바람직하게는 1.1~2.0의 범위의 것이 사용된다. 분자량 분포가 작은 것일수록, 해상도, 레지스트 형상이 우수하고, 또한 레지스트 패턴의 측벽이 매끄러워, 러프니스성이 우수하다.The dispersion degree (molecular weight distribution) of resin (A) is 1.0-3.0 normally, Preferably it is 1.0-2.6, More preferably, it is 1.0-2.0, Especially preferably, the thing in the range of 1.1-2.0 is used. The smaller the molecular weight distribution, the better the resolution and the resist shape, the smoother the sidewall of the resist pattern, and the better the roughness.

또한, 본원 명세서에 있어서, 중량 평균 분자량(Mw) 및 분산도는, 하기 조건의 젤 퍼미에이션 크로마토그래피(GPC)로부터 구해지는 표준 폴리스타이렌 환산값이다.In addition, in this specification, a weight average molecular weight (Mw) and a dispersion degree are standard polystyrene conversion values calculated|required from the gel permeation chromatography (GPC) of the following conditions.

·칼럼의 종류: TSK gel Multipore HXL-M(도소(주)제, 7.8mm ID×30.0cm·Column type: TSK gel Multipore HXL-M (manufactured by Tosoh Corporation, 7.8mm ID × 30.0cm

·전개 용매: THF(테트라하이드로퓨란)·Developing solvent: THF (tetrahydrofuran)

·칼럼 온도: 40℃·유량: 1ml/min·Column temperature: 40°C · Flow rate: 1ml/min

·샘플 주입량: 10μl・Sample injection amount: 10 μl

·장치명: HLC-8120(도소(주)제)・Device name: HLC-8120 (manufactured by Tosoh Corporation)

수지 (A)의 함유량은, 레지스트 조성물의 전체 고형분에 대하여, 20질량% 이상인 것이 바람직하고, 40질량% 이상인 것이 보다 바람직하며, 60질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 80질량% 이상인 것이 특히 바람직하다. 수지 (A)의 함유량은, 레지스트 조성물의 전체 고형분에 대하여, 99질량% 이하인 것이 바람직하다.The content of the resin (A) is preferably 20 mass % or more, more preferably 40 mass % or more, still more preferably 60 mass % or more, and particularly preferably 80 mass % or more with respect to the total solid content of the resist composition. . It is preferable that content of resin (A) is 99 mass % or less with respect to the total solid of a resist composition.

본 발명에 있어서, 수지 (A)는, 1종으로 사용해도 되고, 복수 병용해도 된다.In this invention, resin (A) may be used by 1 type, and may use two or more together.

[2] 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 산을 발생하는 화합물[2] Compounds that generate acids by irradiation with actinic rays or radiation

본 발명의 레지스트 조성물은, 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 산을 발생하는 화합물(이하, "광산발생제"라고도 함)을 함유하는 것이 바람직하다. 광산발생제로서는, 특별히 한정되지 않지만, 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 유기산을 발생하는 화합물인 것이 바람직하다.The resist composition of the present invention preferably contains a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation (hereinafter also referred to as "photoacid generator"). Although it does not specifically limit as a photo-acid generator, It is preferable that it is a compound which generate|occur|produces an organic acid by irradiation of actinic light or a radiation.

광산발생제로서는, 광양이온 중합의 광개시제, 광라디칼 중합의 광개시제, 색소류의 광소색제, 광변색제, 혹은 마이크로 레지스트 등에 사용되고 있는, 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 산을 발생하는 공지의 화합물 및 그들의 혼합물을 적절히 선택하여 사용할 수 있고, 예를 들면, 일본 공개특허공보 2010-061043호의 단락 [0039]~[0103]에 기재되어 있는 화합물, 일본 공개특허공보 2013-004820호의 단락 [0284]~[0389]에 기재되어 있는 화합물 등을 들 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.As a photo-acid generator, a photoinitiator of photocationic polymerization, a photoinitiator of photoradical polymerization, a photochromic agent of dyes, a photochromic agent, or a known compound that generates an acid by irradiation with an actinic ray or radiation used for a microresist, and the like; Those mixtures can be appropriately selected and used, for example, compounds described in paragraphs [0039] to [0103] of JP-A-2010-061043, paragraphs [0284] to [0284] of JP-A 2013-004820 0389], but the present invention is not limited thereto.

예를 들면, 다이아조늄염, 포스포늄염, 설포늄염, 아이오도늄염, 이미드설포네이트, 옥심설포네이트, 다이아조다이설폰, 다이설폰, o-나이트로벤질설포네이트를 들 수 있다.For example, diazonium salt, phosphonium salt, sulfonium salt, iodonium salt, imide sulfonate, oxime sulfonate, diazodisulfone, disulfone, o-nitrobenzyl sulfonate are mentioned.

본 발명의 레지스트 조성물이 함유하는 광산발생제로서는, 예를 들면 하기 일반식 (3)으로 나타나는 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 산을 발생하는 화합물(특정 광산발생제)을 적합하게 들 수 있다.As the photo-acid generator contained in the resist composition of the present invention, for example, a compound (specific photo-acid generator) that generates an acid upon irradiation with actinic ray or radiation represented by the following general formula (3) is preferably mentioned.

[화학식 32][Formula 32]

Figure 112020017481939-pct00032
Figure 112020017481939-pct00032

(음이온)(anion)

일반식 (3) 중, In general formula (3),

Xf는, 각각 독립적으로, 불소 원자, 또는 적어도 하나의 불소 원자로 치환된 알킬기를 나타낸다.Xf each independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.

R4 및 R5는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 알킬기, 또는 적어도 하나의 불소 원자로 치환된 알킬기를 나타내고, 복수 존재하는 경우의 R4, R5는, 각각 동일해도 되고 달라도 된다.R 4 and R 5 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom, and in the case of two or more R 4 and R 5 , each may be the same or different.

L은, 2가의 연결기를 나타내고, 복수 존재하는 경우의 L은 동일해도 되며 달라도 된다.L represents a divalent linking group, and L in the case of two or more may be the same or different.

W는, 환상 구조를 포함하는 유기기를 나타낸다.W represents an organic group containing a cyclic structure.

o는, 1~3의 정수를 나타낸다. p는, 0~10의 정수를 나타낸다. q는, 0~10의 정수를 나타낸다.o represents the integer of 1-3. p represents the integer of 0-10. q represents the integer of 0-10.

Xf는, 불소 원자, 또는 적어도 하나의 불소 원자로 치환된 알킬기를 나타낸다. 이 알킬기의 탄소수는, 1~10인 것이 바람직하고, 1~4인 것이 보다 바람직하다. 또, 적어도 하나의 불소 원자로 치환된 알킬기는, 퍼플루오로알킬기인 것이 바람직하다.Xf represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom. It is preferable that it is 1-10, and, as for carbon number of this alkyl group, it is more preferable that it is 1-4. Moreover, it is preferable that the alkyl group substituted by at least 1 fluorine atom is a perfluoroalkyl group.

Xf는, 바람직하게는, 불소 원자 또는 탄소수 1~4의 퍼플루오로알킬기이다. Xf는, 불소 원자 또는 CF3인 것이 보다 바람직하다. 특히, 쌍방의 Xf가 불소 원자인 것이 바람직하다.Xf is preferably a fluorine atom or a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Xf is more preferably a fluorine atom or CF 3 . In particular, it is preferable that both Xf are fluorine atoms.

R4 및 R5는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 알킬기, 또는 적어도 하나의 불소 원자로 치환된 알킬기를 나타내고, 복수 존재하는 경우의 R4, R5는, 각각 동일해도 되며 달라도 된다.R 4 and R 5 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom, and in the case of two or more R 4 and R 5 , each may be the same or different.

R4 및 R5로서의 알킬기는, 치환기를 갖고 있어도 되고, 탄소수 1~4의 것이 바람직하다. R4 및 R5는, 바람직하게는 수소 원자이다.The alkyl group as R4 and R5 may have a substituent, and a C1-C4 thing is preferable. R 4 and R 5 are preferably a hydrogen atom.

적어도 하나의 불소 원자로 치환된 알킬기의 구체예 및 적합한 양태는 일반식 (3) 중의 Xf의 구체예 및 적합한 양태와 동일하다.Specific examples and suitable aspects of the alkyl group substituted with at least one fluorine atom are the same as the specific examples and suitable aspects of Xf in the general formula (3).

L은, 2가의 연결기를 나타내고, 복수 존재하는 경우의 L은 동일해도 되며 달라도 된다.L represents a divalent linking group, and L in the case of two or more may be the same or different.

2가의 연결기로서는, 예를 들면 -COO-(-C(=O)-O-), -OCO-, -CONH-, -NHCO-, -CO-, -O-, -S-, -SO-, -SO2-, 알킬렌기(바람직하게는 탄소수 1~6), 사이클로알킬렌기(바람직하게는 탄소수 3~10), 알켄일렌기(바람직하게는 탄소수 2~6) 또는 이들의 복수를 조합한 2가의 연결기 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, -COO-, -OCO-, -CONH-, -NHCO-, -CO-, -O-, -SO2-, -COO-알킬렌기-, -OCO-알킬렌기-, -CONH-알킬렌기- 또는 -NHCO-알킬렌기-가 바람직하고, -COO-, -OCO-, -CONH-, -SO2-, -COO-알킬렌기- 또는 -OCO-알킬렌기-가 보다 바람직하다.Examples of the divalent linking group include -COO-(-C(=O)-O-), -OCO-, -CONH-, -NHCO-, -CO-, -O-, -S-, -SO- , -SO 2 -, an alkylene group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), a cycloalkylene group (preferably having 3 to 10 carbon atoms), an alkenylene group (preferably having 2 to 6 carbon atoms) or a combination of a plurality of these A bivalent coupling group, etc. are mentioned. Among these, -COO-, -OCO-, -CONH-, -NHCO-, -CO-, -O-, -SO 2 -, -COO-alkylene group-, -OCO-alkylene group-, -CONH-alkyl Rene group- or -NHCO-alkylene group- is preferable, and -COO-, -OCO-, -CONH-, -SO 2 -, -COO-alkylene group- or -OCO-alkylene group- are more preferable.

W는, 환상 구조를 포함하는 유기기를 나타낸다. 그 중에서도 환상의 유기기인 것이 바람직하다.W represents an organic group containing a cyclic structure. Especially, it is preferable that it is a cyclic|annular organic group.

환상의 유기기로서는, 예를 들면 지환기, 아릴기, 및 복소환기를 들 수 있다.Examples of the cyclic organic group include an alicyclic group, an aryl group, and a heterocyclic group.

지환기는, 단환식이어도 되고, 다환식이어도 된다. 단환식의 지환기로서는, 예를 들면 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 및 사이클로옥틸기 등의 단환의 사이클로알킬기를 들 수 있다. 다환식의 지환기로서는, 예를 들면 노보닐기, 트라이사이클로데칸일기, 테트라사이클로데칸일기, 테트라사이클로도데칸일기, 및 아다만틸기 등의 다환의 사이클로알킬기를 들 수 있다. 그 중에서도, 노보닐기, 트라이사이클로데칸일기, 테트라사이클로데칸일기, 테트라사이클로도데칸일기, 및 아다만틸기 등의 탄소수 7 이상의 벌키 구조를 갖는 지환기가, PEB(노광 후 가열) 공정에서의 막 중 확산성의 억제 및 MEEF(Mask Error Enhancement Factor)의 향상의 관점에서 바람직하다.The alicyclic group may be monocyclic or polycyclic may be sufficient as it. Examples of the monocyclic alicyclic group include a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group. Examples of the polycyclic alicyclic group include polycyclic cycloalkyl groups such as norbornyl group, tricyclodecanyl group, tetracyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, and adamantyl group. Among them, alicyclic groups having a bulky structure having 7 or more carbon atoms, such as norbornyl group, tricyclodecanyl group, tetracyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, and adamantyl group, diffuse in the film in the PEB (post-exposure heating) process It is preferable from the viewpoint of suppression of performance and improvement of MEEF (Mask Error Enhancement Factor).

아릴기는, 단환식이어도 되고, 다환식이어도 된다. 이 아릴기로서는, 예를 들면 페닐기, 나프틸기, 페난트릴기 및 안트릴기를 들 수 있다. 그 중에서도, 193nm에 있어서의 광흡광도가 비교적 낮은 나프틸기가 바람직하다.The aryl group may be monocyclic or polycyclic may be sufficient as it. Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, a phenanthryl group and an anthryl group. Among them, a naphthyl group having a relatively low light absorbance at 193 nm is preferable.

복소환기는, 단환식이어도 되고, 다환식이어도 되지만, 다환식이 보다 산의 확산을 억제 가능하다. 또, 복소환기는, 방향족성을 갖고 있어도 되고, 방향족성을 갖고 있지 않아도 된다. 방향족성을 갖고 있는 복소환으로서는, 예를 들면 퓨란환, 싸이오펜환, 벤조퓨란환, 벤조싸이오펜환, 다이벤조퓨란환, 다이벤조싸이오펜환, 및 피리딘환을 들 수 있다. 방향족성을 갖고 있지 않는 복소환으로서는, 예를 들면 테트라하이드로피란환, 락톤환, 설톤환 및 데카하이드로아이소퀴놀린환을 들 수 있다. 복소환기에 있어서의 복소환으로서는, 퓨란환, 싸이오펜환, 피리딘환, 또는 데카하이드로아이소퀴놀린환이 특히 바람직하다. 또, 락톤환 및 설톤환의 예로서는, 상술한 수지에 있어서 예시한 락톤 구조 및 설톤 구조를 들 수 있다.Although the heterocyclic group may be monocyclic or polycyclic may be sufficient as it, polycyclic type can suppress the diffusion of an acid more. Moreover, a heterocyclic group may have aromaticity and does not need to have aromaticity. As a heterocyclic ring which has aromaticity, a furan ring, a thiophene ring, a benzofuran ring, a benzothiophene ring, a dibenzofuran ring, a dibenzothiophene ring, and a pyridine ring are mentioned, for example. As a heterocyclic ring which does not have aromaticity, a tetrahydropyran ring, a lactone ring, a sultone ring, and a decahydroisoquinoline ring are mentioned, for example. As a heterocyclic ring in a heterocyclic group, a furan ring, a thiophene ring, a pyridine ring, or a decahydroisoquinoline ring is especially preferable. Moreover, as an example of a lactone ring and a sultone ring, the lactone structure and sultone structure illustrated in the resin mentioned above are mentioned.

상기 환상의 유기기는, 치환기를 갖고 있어도 된다. 이 치환기로서는, 예를 들면 알킬기(직쇄, 분기 중 어느 것이어도 되고, 탄소수 1~12가 바람직함), 사이클로알킬기(단환, 다환, 스파이로환 중 어느 것이어도 되고, 탄소수 3~20이 바람직함), 아릴기(탄소수 6~14가 바람직함), 수산기, 알콕시기, 에스터기, 아마이드기, 유레테인기, 유레이도기, 싸이오에터기, 설폰아마이드기, 및 설폰산 에스터기를 들 수 있다. 또한, 환상의 유기기를 구성하는 탄소(환 형성에 기여하는 탄소)는 카보닐 탄소여도 된다.The cyclic organic group may have a substituent. As the substituent, for example, an alkyl group (which may be linear or branched, preferably having 1 to 12 carbon atoms), or a cycloalkyl group (any of monocyclic, polycyclic, spiro ring, and preferably having 3 to 20 carbon atoms) ), an aryl group (preferably having 6 to 14 carbon atoms), a hydroxyl group, an alkoxy group, an ester group, an amide group, a urethane group, a ureido group, a thioether group, a sulfonamide group, and a sulfonic acid ester group. Note that the carbon constituting the cyclic organic group (carbon contributing to ring formation) may be carbonyl carbon.

o는, 1~3의 정수를 나타낸다. p는, 0~10의 정수를 나타낸다. q는, 0~10의 정수를 나타낸다.o represents the integer of 1-3. p represents the integer of 0-10. q represents the integer of 0-10.

일 양태에 있어서, 일반식 (3) 중의 o가 1~3의 정수이며, p가 1~10의 정수이고, q가 0인 것이 바람직하다. Xf는, 불소 원자인 것이 바람직하고, R4 및 R5는 모두 수소 원자인 것이 바람직하며, W는 다환식의 탄화 수소기인 것이 바람직하다. o는 1 또는 2인 것이 보다 바람직하고, 1인 것이 더 바람직하다. p가 1~3의 정수인 것이 보다 바람직하고, 1 또는 2인 것이 더 바람직하며, 1이 특히 바람직하다. W는 다환의 사이클로알킬기인 것이 보다 바람직하고, 아다만틸기 또는 다이아만틸기인 것이 더 바람직하다.One aspect WHEREIN: It is preferable that o in General formula (3) is an integer of 1-3, p is an integer of 1-10, and q is 0. It is preferable that Xf is a fluorine atom, it is preferable that both R4 and R5 are hydrogen atoms, and it is preferable that W is a polycyclic hydrocarbon group. It is more preferable that o is 1 or 2, and it is more preferable that it is 1. It is more preferable that p is an integer of 1-3, it is still more preferable that it is 1 or 2, and 1 is especially preferable. W is more preferably a polycyclic cycloalkyl group, and still more preferably an adamantyl group or a diamantyl group.

상기 일반식 (3)에 있어서, W 이외의 부분 구조로서는, SO3 --CF2-CH2-OCO-, SO3 --CF2-CHF-CH2-OCO-, SO3 --CF2-COO-, SO3 --CF2-CF2-CH2-, SO3 --CF2-CH(CF3)-OCO-가 바람직한 것으로서 들 수 있다.In the general formula (3), as partial structures other than W, SO 3 - -CF 2 -CH 2 -OCO-, SO 3 - -CF 2 -CHF-CH 2 -OCO-, SO 3 - -CF 2 -COO-, SO 3 - -CF 2 -CF 2 -CH 2 -, SO 3 - -CF 2 -CH(CF 3 )-OCO- is mentioned as a preferable thing.

(양이온)(cation)

일반식 (3) 중, X+는, 양이온을 나타낸다.In general formula (3), X + represents a cation.

X+는, 양이온이면 특별히 제한되지 않지만, 적합한 양태로서는, 예를 들면 후술하는 일반식 (ZI), (ZII) 또는 (ZIII) 중의 양이온(Z- 이외의 부분)을 들 수 있다.Although X + is not particularly limited as long as it is a cation, suitable embodiments include, for example, cations (parts other than Z ) in general formulas (ZI), (ZII) or (ZIII) described later.

(적합한 양태)(suitable aspect)

특정 광산발생제의 적합한 양태로서는, 예를 들면 하기 일반식 (ZI), (ZII) 또는 (ZIII)으로 나타나는 화합물을 들 수 있다.As a suitable aspect of a specific photo-acid generator, the compound represented, for example by the following general formula (ZI), (ZII), or (ZIII) is mentioned.

[화학식 33][Formula 33]

Figure 112020017481939-pct00033
Figure 112020017481939-pct00033

상기 일반식 (ZI)에 있어서,In the general formula (ZI),

R201, R202 및 R203은, 각각 독립적으로, 유기기를 나타낸다.R 201 , R 202 and R 203 each independently represent an organic group.

R201, R202 및 R203으로서의 유기기의 탄소수는, 일반적으로 1~30, 바람직하게는 1~20이다.The carbon number of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 is generally 1 to 30, preferably 1 to 20.

또, R201~R203 중 2개가 결합하여 환 구조를 형성해도 되고, 환 내에 산소 원자, 황 원자, 에스터 결합, 아마이드 결합, 카보닐기를 포함하고 있어도 된다. R201~R203 중 2개가 결합하여 형성하는 기로서는, 알킬렌기(예를 들면, 뷰틸렌기, 펜틸렌기)를 들 수 있다.Further, two of R 201 to R 203 may combine to form a ring structure, and an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbonyl group may be included in the ring. Examples of the group formed by bonding two of R 201 to R 203 include an alkylene group (eg, a butylene group and a pentylene group).

Z-는, 일반식 (3) 중의 음이온을 나타내고, 구체적으로는, 하기의 음이온을 나타낸다.Z represents the anion in the general formula (3), specifically, the following anion.

[화학식 34][Formula 34]

Figure 112020017481939-pct00034
Figure 112020017481939-pct00034

R201, R202 및 R203에 의하여 나타나는 유기기로서는, 예를 들면 후술하는 화합물 (ZI-1), (ZI-2), (ZI-3) 및 (ZI-4)에 있어서의 대응하는 기를 들 수 있다.As the organic group represented by R 201 , R 202 and R 203 , for example, a corresponding group in the compounds (ZI-1), (ZI-2), (ZI-3) and (ZI-4) described later can be heard

또한, 일반식 (ZI)로 나타나는 구조를 복수 갖는 화합물이어도 된다. 예를 들면, 일반식 (ZI)로 나타나는 화합물의 R201~R203 중 적어도 하나가, 일반식 (ZI)로 나타나는 또 하나의 화합물의 R201~R203 중 적어도 하나와, 단결합 또는 연결기를 통하여 결합한 구조를 갖는 화합물이어도 된다.Moreover, the compound which has two or more structures represented by general formula (ZI) may be sufficient. For example, at least one of R 201 to R 203 of the compound represented by the general formula (ZI) is a single bond or a linking group with at least one of R 201 to R 203 of another compound represented by the general formula (ZI) It may be a compound having a structure bonded through it.

더 바람직한 (ZI) 성분으로서, 이하에 설명하는 화합물 (ZI-1), (ZI-2), 및 (ZI-3) 및 (ZI-4)를 들 수 있다.As a more preferable component (ZI), the compounds (ZI-1), (ZI-2), and (ZI-3) and (ZI-4) which are demonstrated below are mentioned.

먼저, 화합물 (ZI-1)에 대하여 설명한다.First, compound (ZI-1) will be described.

화합물 (ZI-1)은, 상기 일반식 (ZI)의 R201~R203 중 적어도 하나가 아릴기인, 아릴설포늄 화합물, 즉 아릴설포늄을 양이온으로 하는 화합물이다.Compound (ZI-1) is an arylsulfonium compound wherein at least one of R 201 to R 203 in the general formula (ZI) is an aryl group, that is, a compound having arylsulfonium as a cation.

아릴설포늄 화합물은, R201~R203 전부가 아릴기여도 되고, R201~R203의 일부가 아릴기이며, 나머지가 알킬기 또는 사이클로알킬기여도 된다.In the arylsulfonium compound, all of R 201 to R 203 may be an aryl group, a part of R 201 to R 203 may be an aryl group, and the remainder may be an alkyl group or a cycloalkyl group.

아릴설포늄 화합물로서는, 예를 들면 트라이아릴설포늄 화합물, 다이아릴알킬설포늄 화합물, 아릴다이알킬설포늄 화합물, 다이아릴사이클로알킬설포늄 화합물, 아릴다이사이클로알킬설포늄 화합물을 들 수 있다.Examples of the arylsulfonium compound include a triarylsulfonium compound, a diarylalkylsulfonium compound, an aryldialkylsulfonium compound, a diarylcycloalkylsulfonium compound, and an aryldicycloalkylsulfonium compound.

아릴설포늄 화합물의 아릴기로서는 페닐기, 나프틸기가 바람직하고, 더 바람직하게는 페닐기이다. 아릴기는, 산소 원자, 질소 원자, 황 원자 등을 갖는 복소환 구조를 갖는 아릴기여도 된다. 복소환 구조로서는, 피롤 잔기, 퓨란 잔기, 싸이오펜 잔기, 인돌 잔기, 벤조퓨란 잔기, 벤조싸이오펜 잔기 등을 들 수 있다. 아릴설포늄 화합물이 2개 이상의 아릴기를 갖는 경우에, 2개 이상 존재하는 아릴기는 동일해도 되고 달라도 된다.As an aryl group of an arylsulfonium compound, a phenyl group and a naphthyl group are preferable, More preferably, it is a phenyl group. The aryl group may be an aryl group having a heterocyclic structure having an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, or the like. Examples of the heterocyclic structure include a pyrrole residue, a furan residue, a thiophene residue, an indole residue, a benzofuran residue, and a benzothiophene residue. When the arylsulfonium compound has two or more aryl groups, two or more aryl groups present may be the same or different.

아릴설포늄 화합물이 필요에 따라 갖고 있는 알킬기 또는 사이클로알킬기는, 탄소수 1~15의 직쇄 또는 분기 알킬기 및 탄소수 3~15의 사이클로알킬기가 바람직하고, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-뷰틸기, sec-뷰틸기, t-뷰틸기, 사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 사이클로헥실기 등을 들 수 있다.The alkyl group or cycloalkyl group optionally included in the arylsulfonium compound is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 15 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 15 carbon atoms, for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or n-view. and a tyl group, a sec-butyl group, a t-butyl group, a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, and a cyclohexyl group.

R201~R203의 아릴기, 알킬기, 사이클로알킬기는, 알킬기(예를 들면 탄소수 1~15), 사이클로알킬기(예를 들면 탄소수 3~15), 아릴기(예를 들면 탄소수 6~14), 알콕시기(예를 들면 탄소수 1~15), 할로젠 원자, 수산기, 페닐싸이오기를 치환기로서 가져도 된다.The aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 201 to R 203 are an alkyl group (eg, 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (eg 3 to 15 carbon atoms), an aryl group (eg, 6 to 14 carbon atoms), You may have an alkoxy group (for example, C1-C15), a halogen atom, a hydroxyl group, and a phenylthio group as a substituent.

다음으로, 화합물 (ZI-2)에 대하여 설명한다.Next, compound (ZI-2) is demonstrated.

화합물 (ZI-2)는, 식 (ZI)에 있어서의 R201~R203이, 각각 독립적으로, 방향환을 갖지 않는 유기기를 나타내는 화합물이다. 여기에서 방향환이란, 헤테로 원자를 함유하는 방향족환도 포함하는 것이다.Compound (ZI-2) is a compound in which R 201 to R 203 in the formula (ZI) each independently represents an organic group having no aromatic ring. An aromatic ring here also includes the aromatic ring containing a hetero atom.

R201~R203으로서의 방향환을 함유하지 않는 유기기는, 일반적으로 탄소수 1~30, 바람직하게는 탄소수 1~20이다.The organic group not containing an aromatic ring as R 201 to R 203 generally has 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms.

R201~R203은, 각각 독립적으로, 바람직하게는 알킬기, 사이클로알킬기, 알릴기, 바이닐기이며, 더 바람직하게는 직쇄 또는 분기의 2-옥소알킬기, 2-옥소사이클로알킬기, 알콕시카보닐메틸기, 특히 바람직하게는 직쇄 또는 분기 2-옥소알킬기이다.R 201 to R 203 are each independently, preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group, or a vinyl group, more preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group, 2-oxocycloalkyl group, an alkoxycarbonylmethyl group, Particularly preferred is a straight-chain or branched 2-oxoalkyl group.

R201~R203의 알킬기 및 사이클로알킬기로서는, 바람직하게는, 탄소수 1~10의 직쇄 또는 분기 알킬기(예를 들면, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 뷰틸기, 펜틸기), 탄소수 3~10의 사이클로알킬기(사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 노보닐기)를 들 수 있다.The alkyl group and cycloalkyl group of R 201 to R 203 are preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (eg, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group), a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms. and an alkyl group (cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group).

R201~R203은, 할로젠 원자, 알콕시기(예를 들면 탄소수 1~5), 수산기, 사이아노기, 나이트로기에 의하여 더 치환되어 있어도 된다.R 201 to R 203 may be further substituted with a halogen atom, an alkoxy group (eg, having 1 to 5 carbon atoms), a hydroxyl group, a cyano group, or a nitro group.

다음으로, 화합물 (ZI-3)에 대하여 설명한다.Next, compound (ZI-3) is demonstrated.

화합물 (ZI-3)이란, 이하의 일반식 (ZI-3)으로 나타나는 화합물이며, 페나실설포늄염 구조를 갖는 화합물이다.A compound (ZI-3) is a compound represented by the following general formula (ZI-3), and is a compound which has a phenacyl sulfonium salt structure.

[화학식 35][Formula 35]

Figure 112020017481939-pct00035
Figure 112020017481939-pct00035

일반식 (ZI-3) 중,Of the general formula (ZI-3),

R1c~R5c는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기, 알콕시기, 아릴옥시기, 알콕시카보닐기, 알킬카보닐옥시기, 사이클로알킬카보닐옥시기, 할로젠 원자, 수산기, 나이트로기, 알킬싸이오기 또는 아릴싸이오기를 나타낸다.R 1c to R 5c are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyloxy group, a cycloalkylcarbonyloxy group, a halogen atom, a hydroxyl group, Represents a nitro group, an alkylthio group or an arylthio group.

R6c 및 R7c는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기, 사이클로알킬기, 할로젠 원자, 사이아노기 또는 아릴기를 나타낸다.R 6c and R 7c each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an aryl group.

Rx 및 Ry는, 각각 독립적으로, 알킬기, 사이클로알킬기, 2-옥소알킬기, 2-옥소사이클로알킬기, 알콕시카보닐알킬기, 알릴기 또는 바이닐기를 나타낸다.R x and R y each independently represent an alkyl group, a cycloalkyl group, a 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, an alkoxycarbonylalkyl group, an allyl group or a vinyl group.

R1c~R5c 중 어느 2개 이상, R5c와 R6c, R6c와 R7c, R5c와 Rx, 및 Rx와 Ry는, 각각 결합하여 환 구조를 형성해도 되고, 이 환 구조는, 산소 원자, 황 원자, 케톤기, 에스터 결합, 아마이드 결합을 포함하고 있어도 된다.Any two or more of R 1c to R 5c , R 5c and R 6c , R 6c and R 7c , R 5c and R x , and R x and R y may be bonded to each other to form a ring structure, and this ring structure may contain an oxygen atom, a sulfur atom, a ketone group, an ester bond, or an amide bond.

상기 환 구조로서는, 방향족 혹은 비방향족의 탄화 수소환, 방향족 혹은 비방향족의 복소환, 또는 이들 환이 2개 이상 조합되어 이루어지는 다환 축합환을 들 수 있다. 환 구조로서는, 3~10원환을 들 수 있고, 4~8원환인 것이 바람직하며, 5 또는 6원환인 것이 보다 바람직하다.Examples of the ring structure include an aromatic or non-aromatic hydrocarbon ring, an aromatic or non-aromatic heterocycle, or a polycyclic condensed ring in which two or more of these rings are combined. As ring structure, a 3- to 10-membered ring is mentioned, It is preferable that it is a 4-8-membered ring, It is more preferable that it is a 5- or 6-membered ring.

R1c~R5c 중 어느 2개 이상, R6c와 R7c, 및 Rx와 Ry가 결합하여 형성하는 기로서는, 뷰틸렌기, 펜틸렌기 등을 들 수 있다.Examples of the group formed by bonding any two or more of R 1c to R 5c , R 6c and R 7c , and R x and R y include a butylene group and a pentylene group.

R5c와 R6c, 및 R5c와 Rx가 결합하여 형성하는 기로서는, 단결합 또는 알킬렌기인 것이 바람직하고, 알킬렌기로서는, 메틸렌기, 에틸렌기 등을 들 수 있다.The group formed by bonding of R 5c and R 6c and R 5c and R x is preferably a single bond or an alkylene group, and examples of the alkylene group include a methylene group and an ethylene group.

Zc -는, 일반식 (3) 중의 음이온을 나타내고, 구체적으로는, 상술한 바와 같다.Z c represents an anion in the general formula (3), and is specifically as described above.

R1c~R5c로서의 알콕시카보닐기에 있어서의 알콕시기의 구체예는, 상기 R1c~R5c로서의 알콕시기의 구체예와 동일하다.Specific examples of the alkoxy group in the alkoxycarbonyl group as R 1c to R 5c are the same as the specific examples of the alkoxy group as R 1c to R 5c .

R1c~R5c로서의 알킬카보닐옥시기 및 알킬싸이오기에 있어서의 알킬기의 구체예는, 상기 R1c~R5c로서의 알킬기의 구체예와 동일하다.Specific examples of the alkyl group in the alkylcarbonyloxy group and the alkylthio group as R 1c to R 5c are the same as the specific examples of the alkyl group as R 1c to R 5c above.

R1c~R5c로서의 사이클로알킬카보닐옥시기에 있어서의 사이클로알킬기의 구체예는, 상기 R1c~R5c로서의 사이클로알킬기의 구체예와 동일하다.Specific examples of the cycloalkyl group in the cycloalkylcarbonyloxy group as R 1c to R 5c are the same as the specific examples of the cycloalkyl group as R 1c to R 5c .

R1c~R5c로서의 아릴옥시기 및 아릴싸이오기에 있어서의 아릴기의 구체예는, 상기 R1c~R5c로서의 아릴기의 구체예와 동일하다.Specific examples of the aryl group in the aryloxy group and arylthio group as R 1c to R 5c are the same as the specific examples of the aryl group as R 1c to R 5c .

본 발명에 있어서의 화합물 (ZI-2) 또는 (ZI-3)에 있어서의 양이온으로서는, 미국 특허출원 공개공보 제2012/0076996호의 단락 [0036] 이후에 기재된 양이온을 들 수 있다.Examples of the cation in the compound (ZI-2) or (ZI-3) in the present invention include the cations described in U.S. Patent Application Laid-Open No. 2012/0076996 after paragraph [0036].

다음으로, 화합물 (ZI-4)에 대하여 설명한다.Next, compound (ZI-4) is demonstrated.

화합물 (ZI-4)는, 하기 일반식 (ZI-4)로 나타난다.Compound (ZI-4) is represented by the following general formula (ZI-4).

[화학식 36][Formula 36]

Figure 112020017481939-pct00036
Figure 112020017481939-pct00036

일반식 (ZI-4) 중,Of the general formula (ZI-4),

R13은 수소 원자, 불소 원자, 수산기, 알킬기, 사이클로알킬기, 알콕시기, 알콕시카보닐기, 또는 사이클로알킬기를 갖는 기를 나타낸다. 이들 기는 치환기를 가져도 된다.R 13 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, or a group having a cycloalkyl group. These groups may have a substituent.

R14는, 복수 존재하는 경우는 각각 독립적으로, 수산기, 알킬기, 사이클로알킬기, 알콕시기, 알콕시카보닐기, 알킬카보닐기, 알킬설폰일기, 사이클로알킬설폰일기, 또는 사이클로알킬기를 갖는 기를 나타낸다. 이들 기는 치환기를 가져도 된다.When two or more R 14 is present, each independently represents a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkylsulfonyl group, a cycloalkylsulfonyl group, or a group having a cycloalkyl group. These groups may have a substituent.

R15는 각각 독립적으로, 알킬기, 사이클로알킬기 또는 나프틸기를 나타낸다. 이들 기는 치환기를 가져도 된다. 2개의 R15가 서로 결합하여 환을 형성해도 된다. 2개의 R15가 서로 결합하여 환을 형성할 때, 환 골격 내에, 산소 원자, 질소 원자 등의 헤테로 원자를 포함해도 된다. 일 양태에 있어서, 2개의 R15가 알킬렌기이며, 서로 결합하여 환 구조를 형성하는 것이 바람직하다.R 15 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or a naphthyl group. These groups may have a substituent. Two R 15 may combine with each other to form a ring. When two R 15 are bonded to each other to form a ring, a hetero atom such as an oxygen atom or a nitrogen atom may be included in the ring skeleton. In one embodiment, two R 15 are alkylene groups, and it is preferable to combine with each other to form a ring structure.

l은 0~2의 정수를 나타낸다.l represents the integer of 0-2.

r은 0~8의 정수를 나타낸다.r represents the integer of 0-8.

Z-는, 일반식 (3) 중의 음이온을 나타내고, 구체적으로는, 상술한 바와 같다.Z represents an anion in the general formula (3), and is specifically as described above.

일반식 (ZI-4)에 있어서, R13, R14 및 R15의 알킬기로서는, 직쇄상 혹은 분기상이며, 탄소 원자수 1~10의 것이 바람직하고, 메틸기, 에틸기, n-뷰틸기, t-뷰틸기 등이 바람직하다.In the general formula (ZI-4), the alkyl group of R 13 , R 14 and R 15 is linear or branched, preferably having 1 to 10 carbon atoms, methyl group, ethyl group, n-butyl group, t - A butyl group, etc. are preferable.

본 발명에 있어서의 일반식 (ZI-4)로 나타나는 화합물의 양이온으로서는, 일본 공개특허공보 2010-256842호의 단락 [0121], [0123], [0124], 및 일본 공개특허공보 2011-076056호의 단락 [0127], [0129], [0130] 등에 기재된 양이온을 들 수 있다.As a cation of the compound represented by general formula (ZI-4) in this invention, Paragraph [0121] of Unexamined-Japanese-Patent No. 2010-256842, [0123], [0124], and Paragraph of Unexamined-Japanese-Patent No. 2011-076056 and the cations described in [0127], [0129], [0130] and the like.

다음으로, 일반식 (ZII), (ZIII)에 대하여 설명한다.Next, the general formulas (ZII) and (ZIII) will be described.

일반식 (ZII), (ZIII) 중, R204~R207은, 각각 독립적으로, 아릴기, 알킬기 또는 사이클로알킬기를 나타낸다.In the general formulas (ZII) and (ZIII), R 204 to R 207 each independently represent an aryl group, an alkyl group, or a cycloalkyl group.

R204~R207의 아릴기로서는 페닐기, 나프틸기가 바람직하고, 더 바람직하게는 페닐기이다. R204~R207의 아릴기는, 산소 원자, 질소 원자, 황 원자 등을 갖는 복소환 구조를 갖는 아릴기여도 된다. 복소환 구조를 갖는 아릴기의 골격으로서는, 예를 들면 피롤, 퓨란, 싸이오펜, 인돌, 벤조퓨란, 벤조싸이오펜 등을 들 수 있다.As an aryl group of R204 - R207 , a phenyl group and a naphthyl group are preferable, More preferably, it is a phenyl group. The aryl group of R 204 to R 207 may be an aryl group having a heterocyclic structure having an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, or the like. Examples of the skeleton of the aryl group having a heterocyclic structure include pyrrole, furan, thiophene, indole, benzofuran, and benzothiophene.

R204~R207에 있어서의 알킬기 및 사이클로알킬기로서는, 바람직하게는, 탄소수 1~10의 직쇄 또는 분기 알킬기(예를 들면, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 뷰틸기, 펜틸기), 탄소수 3~10의 사이클로알킬기(사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 노보닐기)를 들 수 있다.The alkyl group and the cycloalkyl group for R 204 to R 207 are preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (eg, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group), and 3 to 10 carbon atoms. cycloalkyl group (cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group) of

R204~R207의 아릴기, 알킬기, 사이클로알킬기는, 치환기를 갖고 있어도 된다. R204~R207의 아릴기, 알킬기, 사이클로알킬기가 갖고 있어도 되는 치환기로서는, 예를 들면 알킬기(예를 들면 탄소수 1~15), 사이클로알킬기(예를 들면 탄소수 3~15), 아릴기(예를 들면 탄소수 6~15), 알콕시기(예를 들면 탄소수 1~15), 할로젠 원자, 수산기, 페닐싸이오기 등을 들 수 있다.The aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 204 to R 207 may have a substituent. Examples of the substituent that the aryl group, alkyl group, or cycloalkyl group of R 204 to R 207 may have include an alkyl group (eg, 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (eg 3 to 15 carbon atoms), and an aryl group (eg, Examples thereof include 6 to 15 carbon atoms), an alkoxy group (eg, 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, and a phenylthio group.

Z-는, 일반식 (3) 중의 음이온을 나타내고, 구체적으로는, 상술한 바와 같다.Z represents an anion in the general formula (3), and is specifically as described above.

광산발생제(특정 광산발생제를 포함한다. 이하 동일)는, 저분자 화합물의 형태여도 되고, 중합체의 일부에 포함된 형태여도 된다. 또, 저분자 화합물의 형태와 중합체의 일부에 포함된 형태를 병용해도 된다.The form of a low molecular compound may be sufficient as a photo-acid generator (a specific photo-acid generator is included. Hereafter, the same), the form contained in a part of a polymer may be sufficient as it. Moreover, you may use together the form contained in the form of a low molecular compound and a part of a polymer.

광산발생제가, 저분자 화합물의 형태인 경우, 분자량은 580 이상인 것이 바람직하고, 600 이상인 것이 보다 바람직하며, 620 이상인 것이 더 바람직하고, 640 이상인 것이 특히 바람직하다. 상한은 특별히 제한되지 않지만, 3000 이하가 바람직하고, 2000 이하가 보다 바람직하며, 1000 이하가 더 바람직하다.When the photoacid generator is in the form of a low molecular weight compound, the molecular weight is preferably 580 or more, more preferably 600 or more, still more preferably 620 or more, and particularly preferably 640 or more. Although an upper limit in particular is not restrict|limited, 3000 or less are preferable, 2000 or less are more preferable, and 1000 or less are still more preferable.

광산발생제가, 중합체의 일부에 포함된 형태인 경우, 상술한 수지의 일부에 포함되어도 되고, 수지와는 다른 수지에 포함되어도 된다.When a photo-acid generator is a form contained in a part of a polymer, it may be contained in a part of resin mentioned above, and may be contained in resin other than resin.

광산발생제는, 공지의 방법으로 합성할 수 있고, 예를 들면 일본 공개특허공보 2007-161707호에 기재된 방법에 준하여 합성할 수 있다.A photo-acid generator can be synthesize|combined by a well-known method, For example, it can synthesize|combine according to the method of Unexamined-Japanese-Patent No. 2007-161707.

광산발생제는, 1종류 단독 또는 2종류 이상을 조합하여 사용할 수 있다.A photo-acid generator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

광산발생제의 조성물 중의 함유량(복수 종 존재하는 경우는 그 합계)은, 조성물의 전체 고형분을 기준으로 하여, 0.1~30질량%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5~25질량%, 더 바람직하게는 3~20질량%, 특히 바람직하게는 3~15질량%이다.The content of the photo-acid generator in the composition (the total when a plurality of types are present) is preferably 0.1 to 30% by mass, more preferably 0.5 to 25% by mass, further preferably based on the total solid content of the composition. is 3 to 20 mass%, particularly preferably 3 to 15 mass%.

광산발생제로서, 상기 일반식 (ZI-3) 또는 (ZI-4)에 의하여 나타나는 화합물을 포함하는 경우, 조성물 중에 포함되는 광산발생제의 함유량(복수 종 존재하는 경우는 그 합계)은, 조성물의 전체 고형분을 기준으로 하여, 1.5~35질량%가 바람직하고, 5~35질량%가 보다 바람직하며, 8~30질량%가 더 보다 바람직하고, 9~30질량%가 더 바람직하며, 9~25질량%가 특히 바람직하다.When the compound represented by the said general formula (ZI-3) or (ZI-4) is included as a photo-acid generator, content of the photo-acid generator contained in a composition (when multiple types exist, the sum total) is a composition Based on the total solid of 25 mass % is especially preferable.

[3] 산확산 제어제[3] Acid diffusion control agent

본 발명의 레지스트 조성물은, 산확산 제어제를 함유하는 것이 바람직하다. 산확산 제어제는, 노광 시에 광산발생제 등으로부터 발생하는 산을 트랩하여, 여분의 발생산에 의한, 미노광부에 있어서의 산분해성 수지의 반응을 억제하는 ?차로서 작용하는 것이다. 산확산 제어제로서는, 염기성 화합물, 질소 원자를 갖고, 산의 작용에 의하여 탈리하는 기를 갖는 저분자 화합물, 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 염기성이 저하 또는 소실되는 염기성 화합물, 또는 광산발생제에 대하여 상대적으로 약산이 되는 오늄염을 사용할 수 있다.The resist composition of the present invention preferably contains an acid diffusion controlling agent. The acid diffusion controlling agent acts as a secondary agent that traps acids generated from a photoacid generator or the like during exposure and suppresses the reaction of the acid-decomposable resin in the unexposed portion by the excess generated acid. As the acid diffusion control agent, a basic compound, a low molecular weight compound having a nitrogen atom and a group that is released by the action of an acid, a basic compound whose basicity is reduced or lost by irradiation with actinic ray or radiation, or relative to a photoacid generator It is possible to use an onium salt that is a weak acid.

염기성 화합물로서는, 바람직하게는, 하기 식 (A)~(E)로 나타나는 구조를 갖는 화합물을 들 수 있다.As a basic compound, Preferably, the compound which has a structure represented by following formula (A) - (E) is mentioned.

[화학식 37][Formula 37]

Figure 112020017481939-pct00037
Figure 112020017481939-pct00037

일반식 (A) 및 (E) 중,In general formulas (A) and (E),

R200, R201 및 R202는, 동일해도 되고 달라도 되며, 수소 원자, 알킬기(바람직하게는 탄소수 1~20), 사이클로알킬기(바람직하게는 탄소수 3~20) 또는 아릴기(탄소수 6~20)를 나타내고, 여기에서, R201과 R202는, 서로 결합하여 환을 형성해도 된다.R 200 , R 201 and R 202 may be the same or different and represent a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms) or an aryl group (6 to 20 carbon atoms) , wherein R 201 and R 202 may be bonded to each other to form a ring.

R203, R204, R205 및 R206은, 동일해도 되고 달라도 되며, 탄소수 1~20개의 알킬기를 나타낸다.R 203 , R 204 , R 205 and R 206 may be the same or different and represent an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.

상기 알킬기에 대하여, 치환기를 갖는 알킬기로서는, 탄소수 1~20의 아미노알킬기, 탄소수 1~20의 하이드록시알킬기, 또는 탄소수 1~20의 사이아노알킬기가 바람직하다.As an alkyl group which has a substituent with respect to the said alkyl group, a C1-C20 aminoalkyl group, a C1-C20 hydroxyalkyl group, or a C1-C20 cyanoalkyl group is preferable.

이들 일반식 (A) 및 (E) 중의 알킬기는, 무치환인 것이 보다 바람직하다.It is more preferable that the alkyl group in these general formulas (A) and (E) is unsubstituted.

바람직한 화합물로서, 구아니딘, 아미노피롤리딘, 피라졸, 피라졸린, 피페라진, 아미노모폴린, 아미노알킬모폴린, 피페리딘 등을 들 수 있고, 더 바람직한 화합물로서, 이미다졸 구조, 다이아자바이사이클로 구조, 오늄하이드록사이드 구조, 오늄카복실레이트 구조, 트라이알킬아민 구조, 아닐린 구조 또는 피리딘 구조를 갖는 화합물, 수산기 및/또는 에터 결합을 갖는 알킬아민 유도체, 수산기 및/또는 에터 결합을 갖는 아닐린 유도체 등을 들 수 있다.Preferred compounds include guanidine, aminopyrrolidine, pyrazole, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholine, piperidine, and the like, and more preferred compounds include imidazole structure, diazabicyclo A compound having a structure, an onium hydroxide structure, an onium carboxylate structure, a trialkylamine structure, an aniline structure or a pyridine structure, an alkylamine derivative having a hydroxyl group and/or an ether linkage, an aniline derivative having a hydroxyl group and/or an ether linkage, etc. can be heard

바람직한 화합물의 구체예로서는, US2012/0219913A1 [0379]에 예시된 화합물을 들 수 있다.As a specific example of a preferable compound, the compound illustrated by US2012/0219913A1 is mentioned.

바람직한 염기성 화합물로서, 또한 페녹시기를 갖는 아민 화합물, 페녹시기를 갖는 암모늄염 화합물, 설폰산 에스터기를 갖는 아민 화합물 및 설폰산 에스터기를 갖는 암모늄염 화합물을 들 수 있다.Preferred examples of the basic compound include an amine compound having a phenoxy group, an ammonium salt compound having a phenoxy group, an amine compound having a sulfonic acid ester group, and an ammonium salt compound having a sulfonic acid ester group.

이들 염기성 화합물은, 1종류를 단독으로 이용해도 되고, 2종류 이상을 조합하여 이용해도 된다.These basic compounds may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

본 발명의 레지스트 조성물은, 염기성 화합물을 함유해도 되고 하지 않아도 되지만, 함유하는 경우, 염기성 화합물의 함유율은, 조성물의 고형분을 기준으로 하여, 통상, 0.001~10질량%, 바람직하게는 0.01~5질량%이다.The resist composition of the present invention may or may not contain a basic compound, but when it contains a basic compound, the content of the basic compound is usually 0.001 to 10% by mass, preferably 0.01 to 5% by mass, based on the solid content of the composition. %am.

광산발생제와 염기성 화합물의 조성물 중의 사용 비율은, 광산발생제/염기성 화합물(몰비)=2.5~300이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5.0~200, 더 바람직하게는 7.0~150이다.As for the usage ratio in the composition of a photo-acid generator and a basic compound, photo-acid generator/basic compound (molar ratio) =2.5-300 are preferable, More preferably, it is 5.0-200, More preferably, it is 7.0-150.

질소 원자를 갖고, 산의 작용에 의하여 탈리하는 기를 갖는 저분자 화합물(이하, "화합물 (C)"라고도 함)은, 산의 작용에 의하여 탈리하는 기를 질소 원자 상에 갖는 아민 유도체인 것이 바람직하다.It is preferable that the low molecular weight compound (hereinafter also referred to as "compound (C)") which has a nitrogen atom and a group detached by the action of an acid is an amine derivative having a group on the nitrogen atom which is detached by the action of an acid.

산의 작용에 의하여 탈리하는 기로서, 아세탈기, 카보네이트기, 카바메이트기, 3급 에스터기, 3급 수산기, 헤미아미날에터기가 바람직하고, 카바메이트기, 헤미아미날에터기인 것이 특히 바람직하다.As the group that is removed by the action of an acid, an acetal group, a carbonate group, a carbamate group, a tertiary ester group, a tertiary hydroxyl group, and a hemiaminoether group are preferable, and a carbamate group and a hemiaminoether group are particularly preferred. desirable.

화합물 (C)의 분자량은, 100~1000이 바람직하고, 100~700이 보다 바람직하며, 100~500이 특히 바람직하다.100-1000 are preferable, as for the molecular weight of a compound (C), 100-700 are more preferable, and 100-500 are especially preferable.

화합물 (C)는, 질소 원자 상에 보호기를 갖는 카바메이트기를 가져도 된다. 카바메이트기를 구성하는 보호기로서는, 하기 일반식 (d-1)로 나타낼 수 있다.The compound (C) may have a carbamate group having a protecting group on the nitrogen atom. The protecting group constituting the carbamate group can be represented by the following general formula (d-1).

[화학식 38][Formula 38]

Figure 112020017481939-pct00038
Figure 112020017481939-pct00038

일반식 (d-1)에 있어서,In the general formula (d-1),

Rb는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기(바람직하게는 탄소수 1~10), 사이클로알킬기(바람직하게는 탄소수 3~30), 아릴기(바람직하게는 탄소수 3~30), 아랄킬기(바람직하게는 탄소수 1~10), 또는 알콕시알킬기(바람직하게는 탄소수 1~10)를 나타낸다. Rb는 서로 연결하여 환을 형성하고 있어도 된다.Rb is each independently a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 10 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 30 carbon atoms), an aryl group (preferably having 3 to 30 carbon atoms), an aralkyl group (preferably having 3 to 30 carbon atoms) represents 1 to 10 carbon atoms) or an alkoxyalkyl group (preferably 1 to 10 carbon atoms). Rb may be linked to each other to form a ring.

Rb가 나타내는 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기, 아랄킬기는, 하이드록실기, 사이아노기, 아미노기, 피롤리디노기, 피페리디노기, 모폴리노기, 옥소기 등의 관능기, 알콕시기, 할로젠 원자로 치환되어 있어도 된다. Rb가 나타내는 알콕시알킬기에 대해서도 동일하다.The alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, aralkyl group represented by Rb is a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, a pyrrolidino group, a piperidino group, a morpholino group, a functional group such as an oxo group, an alkoxy group, or a halogen atom It may be substituted. The same applies to the alkoxyalkyl group represented by Rb.

Rb로서 바람직하게는, 직쇄상, 또는 분기상의 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기이다. 보다 바람직하게는, 직쇄상, 또는 분기상의 알킬기, 사이클로알킬기이다.Rb is preferably a linear or branched alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group. More preferably, they are a linear or branched alkyl group and a cycloalkyl group.

2개의 Rb가 서로 연결되어 형성하는 환으로서는, 지환식 탄화 수소기, 방향족 탄화 수소기, 복소환식 탄화 수소기 혹은 그 유도체 등을 들 수 있다.Examples of the ring formed by connecting two Rb to each other include an alicyclic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, a heterocyclic hydrocarbon group or a derivative thereof.

일반식 (d-1)로 나타나는 기의 구체적인 구조로서는, US2012/0135348 A1 [0466]에 개시된 구조를 들 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.As a specific structure of the group represented by general formula (d-1), although the structure disclosed by US2012/0135348 A1 [0466] is mentioned, It is not limited to this.

화합물 (C)는, 하기 일반식 (6)으로 나타나는 구조를 갖는 것인 것이 특히 바람직하다.It is especially preferable that the compound (C) has a structure represented by the following general formula (6).

[화학식 39][Formula 39]

Figure 112020017481939-pct00039
Figure 112020017481939-pct00039

일반식 (6)에 있어서, Ra는, 수소 원자, 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기 또는 아랄킬기를 나타낸다. l이 2일 때, 2개의 Ra는 동일해도 되고 달라도 되며, 2개의 Ra는 서로 연결되어 식 중의 질소 원자와 함께 복소환을 형성하고 있어도 된다. 그 복소환에는 식 중의 질소 원자 이외의 헤테로 원자를 포함하고 있어도 된다.In general formula (6), Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or an aralkyl group. When l is 2, two Ra may be the same or different, and two Ra may be mutually connected and may form a heterocycle with the nitrogen atom in a formula. The heterocycle may contain hetero atoms other than the nitrogen atom in the formula.

Rb는, 상기 일반식 (d-1)에 있어서의 Rb와 동의이며, 바람직한 예도 동일하다.Rb is synonymous with Rb in the said General formula (d-1), and a preferable example is also the same.

l은 0~2의 정수를 나타내고, m은 1~3의 정수를 나타내며, l+m=3을 충족시킨다.l represents an integer from 0 to 2, m represents an integer from 1 to 3, satisfying l+m=3.

일반식 (6)에 있어서, Ra로서의 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기, 아랄킬기는, Rb로서의 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기, 아랄킬기가 치환되어 있어도 되는 기로서 상술한 기와 동일한 기로 치환되어 있어도 된다.In the general formula (6), the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, and aralkyl group as Rb are optionally substituted with the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, or aralkyl group as Rb, which may be substituted with the same group as described above. .

상기 Ra의 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기, 및 아랄킬기(이들 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기, 및 아랄킬기는, 상기 기로 치환되어 있어도 됨)의 구체예로서는, Rb에 대하여 상술한 구체예와 동일한 기를 들 수 있다.Specific examples of the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, and aralkyl group of Ra (these alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, and aralkyl group may be substituted with the above group) include the same groups as in the specific examples described above for Rb can be heard

본 발명에 있어서의 특히 바람직한 화합물 (C)의 구체예로서는, US2012/0135348A1 [0475]에 개시된 화합물을 들 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.Specific examples of the particularly preferable compound (C) in the present invention include, but are not limited to, compounds disclosed in US2012/0135348A1 [0475].

일반식 (6)으로 나타나는 화합물은, 일본 공개특허공보 2007-298569호, 일본 공개특허공보 2009-199021호 등에 근거하여 합성할 수 있다.The compound represented by General formula (6) is compoundable based on Unexamined-Japanese-Patent No. 2007-298569, Unexamined-Japanese-Patent No. 2009-199021, etc.

본 발명에 있어서, 산의 작용에 의하여 탈리하는 기를 질소 원자 상에 갖는 저분자 화합물 (C)는, 1종 단독으로도 또는 2종 이상을 혼합해도 사용할 수 있다.In the present invention, the low-molecular compound (C) having a group on the nitrogen atom that is detached by the action of an acid can be used alone or as a mixture of two or more.

본 발명의 레지스트 조성물에 있어서의 화합물 (C)의 함유량은, 조성물의 전체 고형분을 기준으로 하여, 0.001~20질량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.001~10질량%, 더 바람직하게는 0.01~5질량%이다.The content of the compound (C) in the resist composition of the present invention is preferably 0.001 to 20 mass%, more preferably 0.001 to 10 mass%, still more preferably 0.01, based on the total solid content of the composition. -5% by mass.

활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 염기성이 저하 또는 소실되는 염기성 화합물(이하, "화합물 (PA)"이라고도 함)은, 프로톤 억셉터성 관능기를 갖고, 또한 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 분해되어, 프로톤 억셉터성이 저하, 소실, 또는 프로톤 억셉터성으로부터 산성으로 변화하는 화합물이다.A basic compound (hereinafter also referred to as "compound (PA)") whose basicity is reduced or lost upon irradiation with actinic ray or radiation has a proton-accepting functional group and is decomposed by irradiation with actinic ray or radiation, It is a compound whose proton-accepting property is reduced, disappears, or changes from proton-accepting property to acidity.

프로톤 억셉터성 관능기란, 프로톤과 정전적으로 상호 작용할 수 있는 기 혹은 전자를 갖는 관능기로서, 예를 들면 환상 폴리에터 등의 매크로사이클릭 구조를 갖는 관능기나, π공액에 기여하지 않는 비공유 전자쌍을 가진 질소 원자를 갖는 관능기를 의미한다. π공액에 기여하지 않는 비공유 전자쌍을 갖는 질소 원자란, 예를 들면 하기 식에 나타내는 부분 구조를 갖는 질소 원자이다.The proton-accepting functional group is a functional group having a group or electrons capable of electrostatic interaction with a proton, for example, a functional group having a macrocyclic structure such as cyclic polyether, or a lone pair of electrons that do not contribute to π-conjugation. It means a functional group having a nitrogen atom with The nitrogen atom which has a lone pair of electrons which does not contribute to (pi) conjugation is a nitrogen atom which has a partial structure shown, for example by a following formula.

[화학식 40][Formula 40]

Figure 112020017481939-pct00040
Figure 112020017481939-pct00040

프로톤 억셉터성 관능기의 바람직한 부분 구조로서, 예를 들면 크라운 에터, 아자크라운 에터, 1~3급 아민, 피리딘, 이미다졸, 피라진 구조 등을 들 수 있다.Preferred partial structures of the proton-accepting functional group include crown ethers, azacrown ethers, primary to tertiary amines, pyridines, imidazoles, and pyrazine structures.

화합물 (PA)는, 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 분해되어 프로톤 억셉터성이 저하, 소실, 또는 프로톤 억셉터성으로부터 산성으로 변화한 화합물을 발생한다. 여기에서 프로톤 억셉터성의 저하, 소실, 또는 프로톤 억셉터성으로부터 산성으로의 변화란, 프로톤 억셉터성 관능기에 프로톤이 부가하는 것에 기인한 프로톤 억셉터성의 변화이며, 구체적으로는, 프로톤 억셉터성 관능기를 갖는 화합물 (PA)와 프로톤으로부터 프로톤 부가체가 생성될 때, 그 화학 평형에 있어서의 평형 상수가 감소하는 것을 의미한다.The compound (PA) is decomposed by irradiation with actinic ray or radiation to generate a compound in which the proton-accepting property is lowered, lost, or changed from the proton-accepting property to an acidic one. Here, the decrease or loss of proton-accepting properties, or a change from proton-accepting properties to acidity means changes in proton-accepting properties due to the addition of protons to proton-accepting functional groups, specifically, proton-accepting properties. When a proton adduct is formed from a compound (PA) having a functional group and a proton, it means that the equilibrium constant in the chemical equilibrium decreases.

프로톤 억셉터성은, pH 측정을 행함으로써 확인할 수 있다.Proton acceptor properties can be confirmed by measuring pH.

본 발명에 있어서는, 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 화합물 (PA)가 분해되어 발생하는 화합물의 산해리 상수 pKa가, pKa<-1을 충족시키는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 -13<pKa<-1이며, 더 바람직하게는 -13<pKa<-3이다.In the present invention, the acid dissociation constant pKa of the compound generated by decomposition of the compound (PA) by irradiation with actinic ray or radiation preferably satisfies pKa<-1, more preferably -13<pKa<- 1, and more preferably -13<pKa<-3.

본 발명에 있어서, 산해리 상수 pKa란, 수용액 중에서의 산해리 상수 pKa를 나타내고, 예를 들면 화학 편람 (II)(개정 4판, 1993년, 일본 화학회 편, 마루젠 주식회사)에 기재된 것이며, 이 값이 낮을수록 산 강도가 큰 것을 나타내고 있다. 수용액 중에서의 산해리 상수 pKa는, 구체적으로는, 무한 희석 수용액을 이용하여, 25℃에서의 산해리 상수를 측정함으로써 실측할 수 있고, 또, 하기 소프트웨어 패키지 1을 이용하여, 하메트의 치환기 상수 및 공지 문헌값의 데이터베이스에 근거한 값을, 계산에 의하여 구할 수도 있다. 본 명세서 중에 기재된 pKa의 값은, 모두 이 소프트웨어 패키지를 이용하여 계산에 의하여 구한 값을 나타내고 있다.In the present invention, the acid dissociation constant pKa represents the acid dissociation constant pKa in aqueous solution, for example, as described in Chemical Manual (II) (revised 4th ed., 1993, edited by the Japanese Chemical Society, Maruzen Co., Ltd.), this value It has shown that acid strength is large, so that this is low. The acid dissociation constant pKa in the aqueous solution can be actually measured by measuring the acid dissociation constant at 25°C using an infinitely dilute aqueous solution, and using the following software package 1, Hammett's substituent constant and known The value based on the database of literature values can also be calculated|required by calculation. All of the values of pKa described in this specification represent values obtained by calculation using this software package.

소프트웨어 패키지 1: Advanced Chemistry Development (ACD/Labs) Software V8.14 for Solaris(1994-2007ACD/Labs).Software Package 1: Advanced Chemistry Development (ACD/Labs) Software V8.14 for Solaris (1994-2007ACD/Labs).

화합물 (PA)는, 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 분해되어 발생하는 상기 프로톤 부가체로서, 예를 들면 하기 일반식 (PA-1)로 나타나는 화합물을 발생한다. 일반식 (PA-1)로 나타나는 화합물은, 프로톤 억셉터성 관능기와 함께 산성기를 가짐으로써, 화합물 (PA)에 비하여 프로톤 억셉터성이 저하, 소실, 또는 프로톤 억셉터성으로부터 산성으로 변화한 화합물이다.Compound (PA) is the said proton adduct which is decomposed|disassembled and generated upon irradiation with actinic ray or radiation, and generate|occur|produces the compound represented by the following general formula (PA-1), for example. The compound represented by the general formula (PA-1) has an acidic group together with the proton-accepting functional group, so that compared with the compound (PA), the proton-accepting property decreases, disappears, or the compound changed from the proton-accepting property to an acidic one. am.

[화학식 41][Formula 41]

Figure 112020017481939-pct00041
Figure 112020017481939-pct00041

일반식 (PA-1) 중,Of the general formula (PA-1),

Q는, -SO3H, -CO2H, 또는 -W1NHW2Rf를 나타낸다. 여기에서, Rf는, 알킬기(바람직하게는 탄소수 1~20), 사이클로알킬기(바람직하게는 탄소수 3~20) 또는 아릴기(바람직하게는 탄소수 6~30)를 나타내고, W1 및 W2는, 각각 독립적으로, -SO2- 또는 -CO-를 나타낸다.Q represents -SO 3 H, -CO 2 H, or -W 1 NHW 2 R f . Here, R f represents an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms) or an aryl group (preferably having 6 to 30 carbon atoms), and W 1 and W 2 are , each independently represents -SO 2 - or -CO-.

A는, 단결합 또는 2가의 연결기를 나타낸다.A represents a single bond or a divalent linking group.

X는, -SO2- 또는 -CO-를 나타낸다.X represents -SO 2 - or -CO-.

n은, 0 또는 1을 나타낸다.n represents 0 or 1.

B는, 단결합, 산소 원자, 또는 -N(Rx)Ry-를 나타낸다. 여기에서, Rx는 수소 원자 또는 1가의 유기기를 나타내고, Ry는 단결합 또는 2가의 유기기를 나타낸다. Rx는, Ry와 결합하여 환을 형성하고 있어도 되고, R과 결합하여 환을 형성하고 있어도 된다.B represents a single bond, an oxygen atom, or -N(R x )R y -. Here, R x represents a hydrogen atom or a monovalent organic group, and R y represents a single bond or a divalent organic group. R x may be bonded to R y to form a ring, or may be bonded to R to form a ring.

R은, 프로톤 억셉터성 관능기를 갖는 1가의 유기기를 나타낸다.R represents a monovalent organic group having a proton-accepting functional group.

화합물 (PA)는, 이온성 화합물인 것이 바람직하다. 프로톤 억셉터성 관능기는 음이온부, 양이온부 중 어느 것에 포함되어 있어도 되지만, 음이온 부위에 포함되어 있는 것이 바람직하다.The compound (PA) is preferably an ionic compound. Although the proton-accepting functional group may be contained in any of an anion part and a cation part, it is preferable that it is contained in an anion part.

또, 본 발명에 있어서는, 일반식 (PA-1)로 나타나는 화합물을 발생하는 화합물 이외의 화합물 (PA)도 적절히 선택 가능하다. 예를 들면, 이온성 화합물이며, 양이온부에 프로톤 억셉터 부위를 갖는 화합물을 이용해도 된다. 보다 구체적으로는, 하기 일반식 (7)로 나타나는 화합물 등을 들 수 있다.Moreover, in this invention, compounds (PA) other than the compound which generate|occur|produces the compound represented by general formula (PA-1) can also be selected suitably. For example, it is an ionic compound and you may use the compound which has a proton acceptor site|part in the cation part. More specifically, the compound etc. which are represented by the following general formula (7) are mentioned.

[화학식 42][Formula 42]

Figure 112020017481939-pct00042
Figure 112020017481939-pct00042

식 중, A는 황 원자 또는 아이오딘 원자를 나타낸다.In the formula, A represents a sulfur atom or an iodine atom.

m은 1 또는 2를 나타내고, n은 1 또는 2를 나타낸다. 단, A가 황 원자일 때, m+n=3, A가 아이오딘 원자일 때, m+n=2이다.m represents 1 or 2, and n represents 1 or 2. However, when A is a sulfur atom, m+n=3, when A is an iodine atom, m+n=2.

R은, 아릴기를 나타낸다.R represents an aryl group.

RN은, 프로톤 억셉터성 관능기로 치환된 아릴기를 나타낸다. X-는, 반대 음이온을 나타낸다.R N represents an aryl group substituted with a proton-accepting functional group. X represents a counter anion.

X-의 구체예로서는, 상술한 광산발생제의 음이온과 동일한 것을 들 수 있다.As a specific example of X< - >, the thing similar to the anion of the above-mentioned photo-acid generator is mentioned.

R 및 RN의 아릴기의 구체예로서는, 페닐기를 바람직하게 들 수 있다.Specific examples of the aryl group for R and R N include preferably a phenyl group.

RN이 갖는 프로톤 억셉터성 관능기의 구체예로서는, 상술한 식 (PA-1)에서 설명한 프로톤 억셉터성 관능기와 동일하다.As a specific example of the proton-accepting functional group which R N has, it is the same as that of the proton accepting functional group demonstrated by the above-mentioned formula (PA-1).

이하에, 양이온부에 프로톤 억셉터 부위를 갖는 이온성 화합물의 구체예로서는, US2011/0269072A1 [0291]에 예시된 화합물을 들 수 있다.[0291] Specific examples of the ionic compound having a proton acceptor moiety in the cation moiety below include compounds illustrated in US2011/0269072A1.

또한, 이와 같은 화합물은, 예를 들면 일본 공개특허공보 2007-230913호 및 일본 공개특허공보 2009-122623호 등에 기재된 방법을 참고로 하여 합성할 수 있다.In addition, such a compound can be synthesize|combined with reference to the method of Unexamined-Japanese-Patent No. 2007-230913, Unexamined-Japanese-Patent No. 2009-122623, etc., for example.

화합물 (PA)는, 1종류를 단독으로 이용해도 되고, 2종류 이상을 조합하여 이용해도 된다.A compound (PA) may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

화합물 (PA)의 함유량은, 조성물의 전체 고형분을 기준으로 하여, 0.1~10질량%가 바람직하고, 1~8질량%가 보다 바람직하다.0.1-10 mass % is preferable on the basis of the total solid of a composition, and, as for content of a compound (PA), 1-8 mass % is more preferable.

본 발명의 레지스트 조성물에서는, 광산발생제에 대하여 상대적으로 약산이 되는 오늄염을 산확산 제어제로서 사용할 수 있다.In the resist composition of the present invention, an onium salt, which is a relatively weak acid with respect to the photo-acid generator, can be used as the acid diffusion controlling agent.

광산발생제와, 광산발생제로부터 발생한 산에 대하여 상대적으로 약산인 산을 발생하는 오늄염을 혼합하여 이용한 경우, 활성광선성 또는 방사선의 조사에 의하여 광산발생제로부터 발생한 산이 미반응의 약산 음이온을 갖는 오늄염과 충돌하면, 염 교환에 의하여 약산을 방출하고 강산 음이온을 갖는 오늄염을 발생시킨다. 이 과정에서 강산이 보다 촉매능이 낮은 약산으로 교환되기 때문에, 외관상, 산이 실활하여 산확산의 제어를 행할 수 있다.When a photo-acid generator and an onium salt that generates an acid, which is a relatively weak acid with respect to the acid generated from the photo-acid generator, are mixed and used, the acid generated from the photo-acid generator by irradiation with actinic light or radiation converts unreacted weak acid anions. When it collides with an onium salt having a strong acid anion, a weak acid is released by salt exchange and an onium salt having a strong acid anion is generated. In this process, since the strong acid is exchanged for a weak acid with a lower catalytic ability, apparently, the acid is deactivated and acid diffusion can be controlled.

광산발생제에 대하여 상대적으로 약산이 되는 오늄염으로서는, 하기 일반식 (d1-1)~(d1-3)으로 나타나는 화합물인 것이 바람직하다.It is preferable that it is a compound represented by the following general formula (d1-1) - (d1-3) as an onium salt used as a relatively weak acid with respect to a photo-acid generator.

[화학식 43][Formula 43]

Figure 112020017481939-pct00043
Figure 112020017481939-pct00043

식 중, R51은 치환기를 갖고 있어도 되는 탄화 수소기이며, Z2c는 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소수 1~30의 탄화 수소기(단, S에 인접하는 탄소에는 불소 원자는 치환되어 있지 않은 것으로 함)이고, R52는 유기기이며, Y3은 직쇄상, 분기쇄상 혹은 환상의 알킬렌기 또는 아릴렌기이고, Rf는 불소 원자를 포함하는 탄화 수소기 이며, M+은 각각 독립적으로, 설포늄 또는 아이오도늄 양이온이다.In the formula, R 51 is a hydrocarbon group which may have a substituent, and Z 2c is a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent (provided that the carbon adjacent to S is not substituted with a fluorine atom) ), R 52 is an organic group, Y 3 is a linear, branched or cyclic alkylene group or arylene group, Rf is a hydrocarbon group including a fluorine atom, and M + are each independently, sulfonium or It is an iodonium cation.

M+로서 나타나는 설포늄 양이온 또는 아이오도늄 양이온의 바람직한 예로서는, 일반식 (ZI)에서 예시한 설포늄 양이온 및 일반식 (ZII)에서 예시한 아이오도늄 양이온을 들 수 있다.Preferred examples of the sulfonium cation or iodonium cation represented by M + include the sulfonium cations illustrated in the general formula (ZI) and the iodonium cations illustrated in the general formula (ZII).

일반식 (d1-1)로 나타나는 화합물의 음이온부의 바람직한 예로서는, 일본 공개특허공보 2012-242799호의 단락 〔0198〕에 예시된 구조를 들 수 있다.As a preferable example of the anion part of the compound represented by general formula (d1-1), the structure illustrated in Paragraph [0198] of Unexamined-Japanese-Patent No. 2012-242799 is mentioned.

일반식 (d1-2)로 나타나는 화합물의 음이온부의 바람직한 예로서는, 일본 공개특허공보 2012-242799호의 단락 〔0201〕에 예시된 구조를 들 수 있다.As a preferable example of the anion part of the compound represented by General formula (d1-2), the structure illustrated by Paragraph [0201] of Unexamined-Japanese-Patent No. 2012-242799 is mentioned.

일반식 (d1-3)으로 나타나는 화합물의 음이온부의 바람직한 예로서는, 일본 공개특허공보 2012-242799호의 단락 〔0209〕 및 〔0210〕에 예시된 구조를 들 수 있다.As a preferable example of the anion part of the compound represented by general formula (d1-3), the structure illustrated by paragraph [0209] and [0210] of Unexamined-Japanese-Patent No. 2012-242799 is mentioned.

광산발생제에 대하여 상대적으로 약산이 되는 오늄염은, (C) 양이온 부위와 음이온 부위를 동일 분자 내에 갖고, 또한 그 양이온 부위와 음이온 부위가 공유 결합에 의하여 연결되어 있는 화합물(이하, "화합물 (CA)"라고도 함)이어도 된다.The onium salt, which is a relatively weak acid with respect to the photoacid generator, is (C) a compound having a cation moiety and an anion moiety in the same molecule, and the cation moiety and anion moiety are connected by a covalent bond (hereinafter referred to as "compound ( CA)") may be used.

화합물 (CA)로서는, 하기 일반식 (C-1)~(C-3) 중 어느 하나로 나타나는 화합물인 것이 바람직하다.The compound (CA) is preferably a compound represented by any one of the following general formulas (C-1) to (C-3).

[화학식 44][Formula 44]

Figure 112020017481939-pct00044
Figure 112020017481939-pct00044

일반식 (C-1)~(C-3) 중,In general formulas (C-1) to (C-3),

R1, R2, R3은, 탄소수 1 이상의 치환기를 나타낸다.R 1 , R 2 , and R 3 each represent a substituent having 1 or more carbon atoms.

L1은, 양이온 부위와 음이온 부위를 연결하는 2가의 연결기 또는 단결합을 나타낸다.L 1 represents a divalent linking group or a single bond connecting the cation moiety and the anion moiety.

-X-는, -COO-, -SO3 -, -SO2 -, -N--R4로부터 선택되는 음이온 부위를 나타낸다. R4는, 인접하는 N 원자와의 연결 부위에, 카보닐기: -C(=O)-, 설폰일기: -S(=O)2-, 설핀일기: -S(=O)-를 갖는 1가의 치환기를 나타낸다.-X - represents an anion moiety selected from -COO - , -SO 3 - , -SO 2 - , -N - -R 4 . R 4 is 1 having a carbonyl group: -C(=O)-, a sulfonyl group: -S(=O) 2 -, a sulfinyl group: -S(=O)- at the connection site with an adjacent N atom represents a valent substituent.

R1, R2, R3, R4, L1은 서로 결합하여 환 구조를 형성해도 된다. 또, (C-3)에 있어서, R1~R3 중 2개를 합하여, N 원자와 2중 결합을 형성해도 된다.R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , and L 1 may be bonded to each other to form a ring structure. Further, in (C-3), two of R 1 to R 3 may be combined to form a double bond with the N atom.

R1~R3에 있어서의 탄소수 1 이상의 치환기로서는, 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기, 알킬옥시카보닐기, 사이클로알킬옥시카보닐기, 아릴옥시카보닐기, 알킬아미노카보닐기, 사이클로알킬아미노카보닐기, 아릴아미노카보닐기 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기이다.Examples of the substituent having 1 or more carbon atoms in R 1 to R 3 include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkyloxycarbonyl group, a cycloalkyloxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an alkylaminocarbonyl group, a cycloalkylaminocarbonyl group, and an aryl group. An aminocarbonyl group etc. are mentioned. Preferably, they are an alkyl group, a cycloalkyl group, and an aryl group.

2가의 연결기로서의 L1은, 직쇄 혹은 분기쇄상 알킬렌기, 사이클로알킬렌기, 아릴렌기, 카보닐기, 에터 결합, 에스터 결합, 아마이드 결합, 유레테인 결합, 유레아 결합, 및 이들 2종 이상을 조합하여 이루어지는 기 등을 들 수 있다. L1은, 보다 바람직하게는, 알킬렌기, 아릴렌기, 에터 결합, 에스터 결합, 및 이들의 2종 이상을 조합하여 이루어지는 기이다.L 1 as a divalent linking group is a linear or branched alkylene group, a cycloalkylene group, an arylene group, a carbonyl group, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond, a urea bond, and a combination of two or more thereof and the like. L 1 is more preferably an alkylene group, an arylene group, an ether bond, an ester bond, or a group formed by combining two or more thereof.

일반식 (C-1)로 나타나는 화합물의 바람직한 예로서는, 일본 공개특허공보 2013-006827호의 단락 〔0037〕 내지 〔0039〕 및 일본 공개특허공보 2013-008020호의 단락 〔0027〕 내지 〔0029〕에 예시된 화합물을 들 수 있다.As a preferable example of the compound represented by general formula (C-1), Paragraph [0037] to [0039] of Unexamined-Japanese-Patent No. 2013-006827, Paragraph [0027] to [0029] of Unexamined-Japanese-Patent No. 2013-008020 compounds can be mentioned.

일반식 (C-2)로 나타나는 화합물의 바람직한 예로서는, 일본 공개특허공보 2012-189977호의 단락 〔0012〕 내지 〔0013〕에 예시된 화합물을 들 수 있다.As a preferable example of the compound represented by General formula (C-2), the compound illustrated by Paragraph [0012] - [0013] of Unexamined-Japanese-Patent No. 2012-189977 is mentioned.

일반식 (C-3)으로 나타나는 화합물의 바람직한 예로서는, 일본 공개특허공보 2012-252124호의 단락 〔0029〕 내지 〔0031〕에 예시된 화합물을 들 수 있다.As a preferable example of the compound represented by General formula (C-3), the compound illustrated by Paragraph [0029] - [0031] of Unexamined-Japanese-Patent No. 2012-252124 is mentioned.

광산발생제에 대하여 상대적으로 약산이 되는 오늄염의 함유량은, 조성물의 고형분 기준으로, 0.5~10.0질량%인 것이 바람직하고, 0.5~8.0질량%인 것이 보다 바람직하며, 1.0~8.0질량%인 것이 더 바람직하다.The content of the onium salt, which becomes a relatively weak acid with respect to the photoacid generator, is preferably 0.5 to 10.0% by mass, more preferably 0.5 to 8.0% by mass, more preferably 1.0 to 8.0% by mass, based on the solid content of the composition. desirable.

[4] 용제[4] Solvent

본 발명의 레지스트 조성물은, 통상 용제를 함유한다.The resist composition of the present invention usually contains a solvent.

조성물을 조제할 때에 사용할 수 있는 용제로서는, 예를 들면 알킬렌글라이콜모노알킬에터카복실레이트, 알킬렌글라이콜모노알킬에터, 락트산 알킬에스터, 알콕시프로피온산 알킬, 환상 락톤(바람직하게는 탄소수 4~10), 환을 가져도 되는 모노케톤 화합물(바람직하게는 탄소수 4~10), 알킬렌카보네이트, 알콕시아세트산 알킬, 피루브산 알킬 등의 유기 용제를 들 수 있다.As a solvent which can be used when preparing a composition, for example, alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate, alkylene glycol monoalkyl ether, lactic acid alkyl ester, alkoxy propionate alkyl, cyclic lactone (preferably C4) to 10), an organic solvent such as a monoketone compound (preferably having 4 to 10 carbon atoms) which may have a ring, alkylene carbonate, alkyl alkoxyacetate, and alkyl pyruvate.

이들 용제의 구체예는, 미국 특허출원 공개공보 2008/0187860호 [0441]~[0455]에 기재된 것을 들 수 있다.Specific examples of these solvents include those described in US Patent Application Laid-Open No. 2008/0187860 [0441] to [0455].

본 발명에 있어서는, 유기 용제로서 구조 중에 수산기를 함유하는 용제와, 수산기를 함유하지 않는 용제를 혼합한 혼합 용제를 사용해도 된다.In this invention, you may use the mixed solvent which mixed the solvent which contains a hydroxyl group in a structure, and the solvent which does not contain a hydroxyl group as an organic solvent.

수산기를 함유하는 용제, 수산기를 함유하지 않는 용제로서는 상술한 예시 화합물이 적절히 선택 가능하지만, 수산기를 함유하는 용제로서는, 알킬렌글라이콜모노알킬에터, 락트산 알킬 등이 바람직하고, 프로필렌글라이콜모노메틸에터(PGME, 별명 1-메톡시-2-프로판올), 락트산 에틸, 2-하이드록시아이소뷰티르산 메틸이 보다 바람직하다. 또, 수산기를 함유하지 않는 용제로서는, 알킬렌글라이콜모노알킬에터아세테이트, 알킬알콕시프로피오네이트, 환을 함유해도 되는 모노케톤 화합물, 환상 락톤, 아세트산 알킬 등이 바람직하고, 이들 중에서도 프로필렌글라이콜모노메틸에터아세테이트(PGMEA, 별명 1-메톡시-2-아세톡시프로페인), 에틸에톡시프로피오네이트, 2-헵탄온, γ-뷰티로락톤, 사이클로헥산온, 아세트산 뷰틸이 특히 바람직하며, 프로필렌글라이콜모노메틸에터아세테이트, 에틸에톡시프로피오네이트, 2-헵탄온이 가장 바람직하다.As the hydroxyl group-containing solvent and the hydroxyl group-free solvent, the above-described exemplary compounds can be appropriately selected. As the hydroxyl group-containing solvent, alkylene glycol monoalkyl ether, alkyl lactate, etc. are preferable, and propylene glycol Monomethyl ether (PGME, alias 1-methoxy-2-propanol), ethyl lactate, and methyl 2-hydroxyisobutyrate are more preferable. Moreover, as a solvent which does not contain a hydroxyl group, alkylene glycol monoalkyl ether acetate, alkyl alkoxy propionate, the monoketone compound which may contain a ring, cyclic lactone, alkyl acetate, etc. are preferable, Among these, propylene glycol is preferable. Colmonomethylether acetate (PGMEA, alias 1-methoxy-2-acetoxypropane), ethylethoxypropionate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone and butyl acetate are particularly preferred. and propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxy propionate, and 2-heptanone are most preferred.

수산기를 함유하는 용제와 수산기를 함유하지 않는 용제와의 혼합비(질량)는, 1/99~99/1, 바람직하게는 10/90~90/10, 더 바람직하게는 20/80~60/40이다. 수산기를 함유하지 않는 용제를 50질량% 이상 함유하는 혼합 용제가 도포 균일성의 점에서 특히 바람직하다.The mixing ratio (mass) of the solvent containing a hydroxyl group and the solvent not containing a hydroxyl group is 1/99 to 99/1, preferably 10/90 to 90/10, more preferably 20/80 to 60/40 am. The mixed solvent containing 50 mass % or more of the solvent which does not contain a hydroxyl group is especially preferable at the point of application|coating uniformity.

용제는, 프로필렌글라이콜모노메틸에터아세테이트를 포함하는 것이 바람직하고, 프로필렌글라이콜모노메틸에터아세테이트 단독 용제, 또는 프로필렌글라이콜모노메틸에터아세테이트를 함유하는 2종류 이상의 혼합 용제인 것이 바람직하다.The solvent preferably contains propylene glycol monomethyl ether acetate, and is a propylene glycol monomethyl ether acetate single solvent or a mixed solvent containing two or more types of propylene glycol monomethyl ether acetate. it is preferable

[5] 계면활성제[5] Surfactant

본 발명의 레지스트 조성물은, 또한 계면활성제를 함유해도 되고 함유하지 않아도 되며, 함유하는 경우, 불소계 및/또는 실리콘계 계면활성제(불소계 계면활성제, 실리콘계 계면활성제, 불소 원자와 규소 원자의 양쪽 모두를 갖는 계면활성제) 중 어느 하나, 혹은 2종 이상을 함유하는 것이 보다 바람직하다.The resist composition of the present invention may or may not contain a surfactant, and when it contains a fluorine-based and/or silicone-based surfactant (a fluorine-based surfactant, a silicone-based surfactant, and an interface having both fluorine and silicon atoms) active agent), it is more preferable to contain any one or 2 or more types.

본 발명의 레지스트 조성물이 계면활성제를 함유함으로써, 250nm 이하, 특히 220nm 이하의 노광 광원의 사용 시에, 양호한 감도 및 해상도로, 밀착성 및 현상 결함이 적은 레지스트 패턴을 부여하는 것이 가능해진다.When the resist composition of the present invention contains a surfactant, it becomes possible to provide a resist pattern with good sensitivity and resolution, and with few defects in adhesion and development, when an exposure light source of 250 nm or less, particularly 220 nm or less, is used.

불소계 및/또는 실리콘계 계면활성제로서, 미국 특허출원 공개공보 제2008/0248425호의 단락 [0276]에 기재된 계면활성제를 들 수 있다.As the fluorine-based and/or silicone-based surfactant, the surfactant described in paragraph [0276] of US Patent Application Laid-Open No. 2008/0248425 can be mentioned.

또, 본 발명에서는, 미국 특허출원 공개공보 제2008/0248425호의 단락 [0280]에 기재된, 불소계 및/또는 실리콘계 계면활성제 이외의 다른 계면활성제를 사용할 수도 있다.In the present invention, other surfactants other than the fluorine-based and/or silicone-based surfactants described in paragraph [0280] of U.S. Patent Application Laid-Open No. 2008/0248425 may be used.

이들 계면활성제는 단독으로 사용해도 되고, 또 몇 가지 조합으로 사용해도 된다.These surfactants may be used independently and may be used in some combination.

본 발명의 레지스트 조성물이 계면활성제를 함유하는 경우, 계면활성제의 사용량은, 조성물의 전체 고형분에 대하여, 바람직하게는 0.0001~2질량%, 보다 바람직하게는 0.0005~1질량%이다.When the resist composition of the present invention contains a surfactant, the amount of the surfactant used is preferably 0.0001 to 2% by mass, more preferably 0.0005 to 1% by mass, based on the total solid content of the composition.

[6] 그 외의 첨가제[6] Other additives

본 발명의 레지스트 조성물은, 카복실산 오늄염을 함유해도 되고 함유하지 않아도 된다. 이와 같은 카복실산 오늄염은, 미국 특허출원 공개공보 2008/0187860호 [0605]~[0606]에 기재된 것을 들 수 있다.The resist composition of the present invention may or may not contain an onium carboxylate salt. Examples of such carboxylate onium salts include those described in US Patent Application Laid-Open Nos. 2008/0187860 [0605] to [0606].

이들 카복실산 오늄염은, 설포늄하이드록사이드, 아이오도늄하이드록사이드, 암모늄하이드록사이드와 카복실산을 적당한 용제 중 산화은과 반응시킴으로써 합성할 수 있다.These carboxylate onium salts can be synthesized by reacting sulfonium hydroxide, iodonium hydroxide, ammonium hydroxide, and carboxylic acid with silver oxide in a suitable solvent.

본 발명의 레지스트 조성물이 카복실산 오늄염을 함유하는 경우, 그 함유량은, 조성물의 전체 고형분에 대하여, 일반적으로는 0.1~20질량%, 바람직하게는 0.5~10질량%, 더 바람직하게는 1~7질량%이다.When the resist composition of the present invention contains an onium carboxylate salt, the content thereof is generally 0.1 to 20 mass%, preferably 0.5 to 10 mass%, more preferably 1 to 7 mass%, based on the total solid content of the composition. mass %.

본 발명의 레지스트 조성물에는, 필요에 따라 또한, 산증식제, 염료, 가소제, 광증감제, 광흡수제, 알칼리 가용성 수지, 용해 저지제 및 현상액에 대한 용해성을 촉진시키는 화합물(예를 들면, 분자량 1000 이하의 페놀 화합물, 카복실기를 갖는 지환족, 또는 지방족 화합물) 등을 함유시킬 수 있다.In the resist composition of the present invention, if necessary, an acid-promoting agent, a dye, a plasticizer, a photosensitizer, a light absorber, an alkali-soluble resin, a dissolution inhibitor, and a compound that promotes solubility in a developer (e.g., molecular weight 1000 The following phenolic compounds, the alicyclic or aliphatic compound which have a carboxyl group) etc. can be contained.

이와 같은 분자량 1000 이하의 페놀 화합물은, 예를 들면 일본 공개특허공보 평4-122938호, 일본 공개특허공보 평2-028531호, 미국 특허공보 제4,916,210, 유럽 특허공보 제219294 등에 기재된 방법을 참고로 하여, 당업자에 있어서 용이하게 합성할 수 있다.Such phenolic compounds having a molecular weight of 1000 or less are, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-122938, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-028531, US Patent No. 4,916,210, European Patent Publication No. 219294, etc. Therefore, it can be easily synthesized by those skilled in the art.

카복실기를 갖는 지환족, 또는 지방족 화합물의 구체예로서는 콜산, 데옥시콜산, 리토콜산 등의 스테로이드 구조를 갖는 카복실산 유도체, 아다만테인카복실산 유도체, 아다만테인다이카복실산, 사이클로헥세인카복실산, 사이클로헥세인다이카복실산 등을 들 수 있지만 이들에 한정되는 것은 아니다.Specific examples of the alicyclic or aliphatic compound having a carboxyl group include carboxylic acid derivatives having a steroid structure, such as cholic acid, deoxycholic acid, and lithocholic acid, adamantane carboxylic acid derivative, adamantane dicarboxylic acid, cyclohexanecarboxylic acid, cyclohexane dicarboxylic acid etc. are mentioned, but are not limited to these.

본 발명의 레지스트 조성물의 고형분 농도는, 통상 1.0~20질량%이며, 바람직하게는, 2.0~15질량%, 더 바람직하게는 2.0~10질량%이다. 고형분 농도를 상기 범위로 함으로써, 레지스트 용액을 기판 상에 균일하게 도포할 수 있고, 나아가서는 라인 위드스 러프니스가 우수한 레지스트 패턴을 형성하는 것이 가능해진다. 그 이유는 명확하지 않지만, 아마, 고형분 농도를 20질량% 이하로 함으로써, 레지스트 용액 중에서의 소재, 특히 광산발생제의 응집이 억제되고, 그 결과로서, 균일한 레지스트막을 형성할 수 있던 것이라고 생각된다.Solid content concentration of the resist composition of this invention is 1.0-20 mass % normally, Preferably it is 2.0-15 mass %, More preferably, it is 2.0-10 mass %. By setting the solid content concentration in the above range, the resist solution can be uniformly applied on the substrate, and furthermore, it becomes possible to form a resist pattern excellent in line width roughness. Although the reason is not clear, it is believed that, as a result, aggregation of the materials in the resist solution, particularly the photo-acid generator, is suppressed, and as a result, a uniform resist film can be formed by setting the solid content concentration to 20% by mass or less. .

고형분 농도란, 조성물의 총 중량에 대한, 용제를 제외한 다른 레지스트 성분의 중량의 중량 백분율이다.The solid content concentration is a weight percentage of the weight of the other resist components excluding the solvent with respect to the total weight of the composition.

본 발명의 레지스트 조성물의 조제 방법은 특별히 제한되지 않지만, 상술한 각 성분을 소정의 유기 용제, 바람직하게는 상기 혼합 용제에 용해하여, 필터 여과하는 것이 바람직하다. 필터 여과에 이용하는 필터의 포어 사이즈는 0.1μm 이하, 보다 바람직하게는 0.05μm 이하, 더 바람직하게는 0.03μm 이하의 폴리테트라플루오로에틸렌제, 폴리에틸렌제, 나일론제의 것이 바람직하다. 필터 여과에 있어서는, 예를 들면 일본 공개특허공보 2002-062667호와 같이, 순환적인 여과를 행하거나, 복수 종류의 필터를 직렬 또는 병렬로 접속하여 여과를 행하거나 해도 된다. 또, 조성물을 복수 회 여과해도 된다. 또한, 필터 여과의 전후로, 조성물에 대하여 탈기 처리 등을 행해도 된다.The method for preparing the resist composition of the present invention is not particularly limited, but it is preferable to dissolve each component described above in a predetermined organic solvent, preferably the mixed solvent, and filter-filter it. The pore size of the filter used for filter filtration is preferably 0.1 µm or less, more preferably 0.05 µm or less, still more preferably 0.03 µm or less, made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon. In filter filtration, you may perform cyclic filtration like Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-062667, or you may perform filtration by connecting multiple types of filters in series or parallel, for example. Moreover, you may filter a composition multiple times. In addition, before and after filter filtration, you may perform a degassing process etc. with respect to a composition.

〔공정 (2)의 수순〕[Procedure of step (2)]

공정 (2)의 수순은 특별히 제한되지 않지만, 레지스트 조성물을 레지스트 하층막 상에 도포하여, 필요에 따라, 경화 처리를 실시하는 방법(도포법)이나, 가지지체 상에서 레지스트막을 형성하여, 기판 상에 레지스트막을 전사하는 방법 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 생산성이 우수한 점에서, 도포법이 바람직하다.The procedure of step (2) is not particularly limited, but a method in which a resist composition is applied on a resist underlayer film and, if necessary, a curing treatment is performed (coating method), or a resist film is formed on a supporting body and formed on a substrate The method of transferring a resist film, etc. are mentioned. Among them, the coating method is preferred from the viewpoint of excellent productivity.

〔레지스트막〕[resist film]

레지스트막의 막두께는, 상기의 이유에 의하여, 1μm 이하이며, 700nm 이하인 것이 보다 바람직하고, 500nm 이하인 것이 더 바람직하다.For the above reasons, the resist film thickness is 1 µm or less, more preferably 700 nm or less, and still more preferably 500 nm or less.

또, 레지스트막의 막두께는, 1nm 이상인 것이 바람직하고, 10nm 이상인 것이 바람직하며, 100nm 이상인 것이 더 바람직하다. 조성물 중의 고형분 농도를 적절한 범위로 설정하여 적합한 점도를 갖게 하여, 도포성, 제막성을 향상시킴으로써, 이와 같은 막두께로 할 수 있다.Moreover, it is preferable that it is 1 nm or more, and, as for the film thickness of a resist film, it is preferable that it is 10 nm or more, It is more preferable that it is 100 nm or more. Such a film thickness can be achieved by setting the solid content concentration in the composition to an appropriate range to have a suitable viscosity, and to improve coating properties and film forming properties.

레지스트 패턴이 박리나 붕괴를 저감시킬 목적으로, 레지스트 하층막과 레지스트막의 사이에 밀착 보조층을 마련해도 된다.An adhesion auxiliary layer may be provided between the resist underlayer film and the resist film in order to reduce peeling and collapse of the resist pattern.

밀착 보조층의 형성 방법으로서는, 레지스트 하층막 상에, 중합성기를 갖는 밀착 보조층을 형성하는 방법을 적합하게 들 수 있다. 본 방법에 의하여 형성되는 밀착 보조층 중의 중합성기는, 레지스트 하층막 및 레지스트막과의 사이에 화학적 또는 물리적인 결합을 형성하기 때문에, 결과적으로, 레지스트 하층막과 레지스트막의 사이가 우수한 밀착성이 발현되는 것이라고 생각된다.As a method of forming the adhesion auxiliary layer, a method of forming an adhesion auxiliary layer having a polymerizable group on the resist underlayer film is preferably exemplified. Since the polymerizable group in the adhesion auxiliary layer formed by this method forms a chemical or physical bond between the resist underlayer film and the resist film, as a result, excellent adhesion between the resist underlayer film and the resist film is expressed. it is thought that

밀착 보조층은, 중합성기를 갖는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 밀착 보조층을 형성하는 재료(특히, 수지가 바람직함)가 중합성기를 갖는 것이 바람직하다.The adhesion auxiliary layer preferably has a polymerizable group. More specifically, it is preferable that the material for forming the adhesion auxiliary layer (especially, preferably resin) has a polymerizable group.

중합성기의 종류는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 (메트)아크릴로일기, 에폭시기, 옥세탄일기, 말레이미드기, 이타콘산 에스터기, 크로톤산 에스터기, 아이소크로톤산 에스터기, 말레산 에스터기, 스타이릴기, 바이닐기, 아크릴아마이드기, 메타크릴아마이드기 등을 들 수 있다. 그 중에서도, (메트)아크릴로일기, 에폭시기, 옥세탄일기, 말레이미드기가 바람직하고, (메트)아크릴로일기가 보다 바람직하다.Although the type of polymerizable group is not particularly limited, for example, (meth)acryloyl group, epoxy group, oxetanyl group, maleimide group, itaconic acid ester group, crotonic acid ester group, isocrotonic acid ester group, maleic acid ester group , a styryl group, a vinyl group, an acrylamide group, a methacrylamide group, and the like. Among these, a (meth)acryloyl group, an epoxy group, an oxetanyl group, and a maleimide group are preferable, and a (meth)acryloyl group is more preferable.

밀착 보조층의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 보다 고정밀도의 미세 패턴을 형성할 수 있는 이유에서, 1~100nm인 것이 바람직하고, 1~50nm인 것이 보다 바람직하며, 1~10nm인 것이 더 바람직하고, 1~5nm인 것이 특히 바람직하다.The thickness of the adhesion auxiliary layer is not particularly limited, but for the reason that it is possible to form a fine pattern with higher precision, it is preferably 1 to 100 nm, more preferably 1 to 50 nm, more preferably 1 to 10 nm, , it is particularly preferably 1 to 5 nm.

상기 밀착 보조층의 형성 방법은 특별히 제한되지 않지만, 밀착 보조층 형성용 조성물을 레지스트 하층막 상에 도포하고, 필요에 따라, 경화 처리를 실시하여, 상기 밀착 보조층을 형성하는 방법(도포법)이나, 가지지체 상에서 밀착 보조층을 형성하여, 레지스트 하층막 상에 밀착 보조층을 전사하는 방법 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 생산성이 우수한 점에서, 도포법이 바람직하다.The method of forming the adhesion auxiliary layer is not particularly limited, but a method of forming the adhesion auxiliary layer by applying a composition for forming the adhesion auxiliary layer on the resist underlayer film and, if necessary, performing a curing treatment (application method) Alternatively, a method of forming an adhesion assisting layer on the supporting body and transferring the adhesion assisting layer onto the resist underlayer film, etc. may be mentioned. Among them, the coating method is preferred from the viewpoint of excellent productivity.

레지스트 하층막 상에 밀착 보조층 형성용 조성물을 도포하는 방법으로서는 특별히 제한되지 않고, 공지의 방법을 이용할 수 있지만, 반도체 제조 분야에 있어서는 스핀 코트가 바람직하게 이용된다.The method for applying the composition for forming an adhesion auxiliary layer on the resist underlayer is not particularly limited, and a known method can be used, but spin coating is preferably used in the field of semiconductor manufacturing.

레지스트 하층막 상에 밀착 보조층 형성용 조성물을 도포한 후, 필요에 따라, 경화 처리를 행해도 된다. 경화 처리는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 노광 처리나 가열 처리 등을 들 수 있다.After apply|coating the composition for adhesion auxiliary|assistant layer formation on a resist underlayer film, you may perform a hardening process as needed. Although the hardening process in particular is not restrict|limited, For example, an exposure process, a heat process, etc. are mentioned.

노광 처리에는, UV 램프, 가시광선 등에 의한 광조사 등이 이용된다. 광원으로서는, 예를 들면 수은등, 메탈할라이드 램프, 제논 램프, 케미컬 램프, 카본 아크등, 등이 있다. 방사선으로서는, 전자선, X선, 이온빔, 원적외선 등도 있다. 구체적인 양태로서는, 적외선 레이저에 의한 주사 노광, 제논 방전등 등의 고조도 플래시 노광이나, 적외선 램프 노광 등을 적합하게 들 수 있다.Light irradiation by a UV lamp, visible light, etc. are used for an exposure process. As a light source, there exist a mercury lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, a chemical lamp, a carbon arc lamp, etc., for example. Examples of the radiation include electron beams, X-rays, ion beams, and far-infrared rays. As a specific aspect, scanning exposure by an infrared laser, high intensity flash exposure, such as a xenon discharge lamp, infrared lamp exposure, etc. are mentioned suitably.

노광 시간으로서는, 폴리머의 반응성 및 광원에 따라 다르지만, 통상 10초~5시간 동안이다. 노광 에너지로서는, 10~10000mJ/cm2 정도이면 되고, 바람직하게는 100~8000mJ/cm2의 범위이다.The exposure time varies depending on the reactivity of the polymer and the light source, but is usually from 10 seconds to 5 hours. As exposure energy, what is necessary is just about 10-10000 mJ/cm< 2 >, Preferably it is the range of 100-8000 mJ/cm< 2 >.

또, 가열 처리를 이용하는 경우, 송풍 건조기, 오븐, 적외선 건조기, 가열 드럼 등을 이용할 수 있다.Moreover, when using heat processing, a blow dryer, oven, an infrared dryer, a heating drum, etc. can be used.

노광 처리와 가열 처리를 조합해도 된다.You may combine exposure processing and heat processing.

[공정 (3): 노광 공정][Step (3): Exposure Step]

공정 (3)은, 공정 (2)에서 형성된 막(레지스트막)에 활성광선 또는 방사선을 조사(노광)하는 공정이다.Step (3) is a step of irradiating (exposing) an actinic ray or radiation to the film (resist film) formed in step (2).

상기와 같이 레지스트막의 막두께는 1μm 이하로 되어 있고, 그 막두께는 얇게 설정되어 있다. 따라서, 노광 시에 있어서의 광이 레지스트막 중의 수지 등에 흡수되기 어려워, 노광부의 바닥부까지, 광이 도달하기 쉽다. 그 결과, 본 발명은, 레지스트막의 노광 감도는 높다는 이점을 갖는다.As described above, the film thickness of the resist film is set to 1 µm or less, and the film thickness is set to be thin. Accordingly, light during exposure is hardly absorbed by the resin or the like in the resist film, and the light easily reaches the bottom of the exposed portion. As a result, the present invention has an advantage that the exposure sensitivity of the resist film is high.

노광에 사용되는 광은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 적외광, 가시광, 자외광, 원자외광, 극자외광, X선, 전자선 등을 들 수 있다. 바람직하게는 250nm 이하, 보다 바람직하게는 220nm 이하, 더 바람직하게는 1~200nm의 파장의 원자외광을 들 수 있다.The light used for exposure is not particularly limited, and examples thereof include infrared light, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, extreme ultraviolet light, X-rays, and electron beams. Preferably it is 250 nm or less, More preferably, it is 220 nm or less, More preferably, the far ultraviolet light of the wavelength of 1-200 nm is mentioned.

보다 구체적으로는, KrF 엑시머 레이저(248nm), ArF 엑시머 레이저(193nm), F2 엑시머 레이저(157nm), X선, EUV(13nm), 전자선 등을 들 수 있고, 그 중에서도, KrF 엑시머 레이저, ArF 엑시머 레이저, EUV 또는 전자선인 것이 바람직하며, KrF 엑시머 레이저 또는 ArF 엑시머 레이저인 것이 보다 바람직하고, KrF 엑시머 레이저인 것이 더 바람직하다.More specifically, KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F 2 excimer laser (157 nm), X-ray, EUV (13 nm), electron beam, etc. are mentioned, Among them, KrF excimer laser, ArF It is preferably an excimer laser, EUV or electron beam, more preferably a KrF excimer laser or an ArF excimer laser, and still more preferably a KrF excimer laser.

노광 공정에 있어서는 액침 노광 방법을 적용할 수 있다. 액침 노광 방법은, 위상 시프트법, 변형 조명법 등의 초해상 기술과 조합하는 것이 가능하다. 액침 노광은, 예를 들면 일본 공개특허공보 2013-242397호의 단락 [0594]~[0601]에 기재된 방법에 따라, 행할 수 있다.In the exposure step, an immersion exposure method can be applied. The liquid immersion exposure method can be combined with super-resolution techniques, such as a phase shift method and a modified illumination method. Immersion exposure can be performed according to the method described in Paragraphs [0594] - [0601] of Unexamined-Japanese-Patent No. 2013-242397, for example.

공정 (3)에 있어서는, 레지스트막을, KrF 노광, ArF 노광, 및 ArF 액침 노광 중 어느 하나에 의하여 노광하는 것이 바람직하고, KrF 노광에 의하여 노광하는 것이 바람직하다.In step (3), it is preferable to expose the resist film by any one of KrF exposure, ArF exposure, and ArF immersion exposure, and it is preferable to expose by KrF exposure.

공정 (3) 후에, 후술하는 공정 (4) 전에, 공정 (3)에서 활성광선 또는 방사선이 조사된(노광된) 막에 가열 처리(PEB: Post Exposure Bake)를 실시해도 된다. 본 공정에 의하여 노광부의 반응이 촉진된다. 가열 처리(PEB)는 복수 회 행해도 된다.You may heat-process (PEB:Post Exposure Bake) to the film|membrane which was irradiated (exposed) with actinic ray or radiation in the process (3) before the process (4) mentioned later after a process (3). The reaction of the exposed portion is accelerated by this step. The heat treatment (PEB) may be performed multiple times.

가열 처리의 온도는, 70~130℃인 것이 바람직하고, 80~120℃인 것이 보다 바람직하다.It is preferable that it is 70-130 degreeC, and, as for the temperature of heat processing, it is more preferable that it is 80-120 degreeC.

가열 처리의 시간은, 30~300초가 바람직하고, 30~180초가 보다 바람직하며, 30~90초인 것이 더 바람직하다.30-300 second is preferable, as for time of heat processing, 30-180 second is more preferable, It is more preferable that it is 30-90 second.

가열 처리는 통상의 노광·현상기에 구비되어 있는 수단으로 행할 수 있고, 핫플레이트 등을 이용하여 행해도 된다.The heat treatment can be performed by means provided in a normal exposure/developer, or may be performed using a hot plate or the like.

[공정 (4): 현상 공정][Step (4): Developing Step]

공정 (4)는, 공정 (3)에서 활성광선 또는 방사선이 조사된(노광된) 막을 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 공정이다.Step (4) is a step of forming a resist pattern by developing the film irradiated (exposed) with actinic ray or radiation in step (3).

레지스트 패턴의 바람직한 실시형태로서는, 선폭 5000nm 이하의 라인부를 갖는 레지스트 패턴을 들 수 있다. 이 실시형태에 있어서, 라인부의 선폭은, 1000nm 이하인 것이 보다 바람직하고, 500nm 이하인 것이 더 바람직하다. 또, 라인부의 선폭은, 통상 10nm 이상이다.As a preferable embodiment of the resist pattern, a resist pattern having a line portion having a line width of 5000 nm or less is exemplified. In this embodiment, as for the line|wire width of a line part, it is more preferable that it is 1000 nm or less, and it is more preferable that it is 500 nm or less. Moreover, the line width of a line part is 10 nm or more normally.

이와 같은 범위의 선폭의 라인부를 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 경우, 공정 (5) 후에 최종적으로 얻어지는 패턴(최종 패턴)의 단면 형상은, 세로로 긴 형상(즉, 종횡비가 큰 형상)이 되는 경향이 된다. 일반적으로, 세로로 긴 형상의 단면을 갖는 패턴은 붕괴되기 쉬운 경향이 있지만, 본 발명은, 먼저 기재한 이유에 의하여 레지스트 하층막 패턴이 붕괴되기 어렵기 때문에, 상기 범위의 선폭의 라인부를 갖는 최종 패턴의 형성에 있어서 매우 유용하다.When a resist pattern having a line portion having a line width in such a range is formed, the cross-sectional shape of the pattern (final pattern) finally obtained after step (5) tends to be a vertically elongated shape (that is, a shape with a large aspect ratio). do. In general, a pattern having a longitudinally long cross-section tends to be easily collapsed, but in the present invention, the resist underlayer pattern is difficult to collapse for the reasons described above. It is very useful in forming a pattern.

공정 (4)는, 노광된 레지스트막을 현상액에 의하여 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 공정인 것이 바람직하고, 현상액은, 알칼리 현상액이어도 되며, 유기 용제를 포함하는 현상액이어도 된다.The step (4) is preferably a step of forming a resist pattern by developing the exposed resist film with a developer, and the developer may be an alkaline developer or a developer containing an organic solvent.

알칼리 현상액으로서는, 통상 테트라메틸암모늄하이드록사이드로 대표되는 4급 암모늄염이 이용되지만, 이 이외에도 무기 알칼리, 1~3급 아민, 알코올아민, 환상 아민 등의 알칼리 수용액도 사용 가능하다.As an alkali developing solution, although the quaternary ammonium salt represented by tetramethylammonium hydroxide is normally used, besides this, aqueous alkali solutions, such as an inorganic alkali, a primary - tertiary amine, an alcohol amine, and a cyclic amine, can also be used.

구체적으로는, 알칼리 현상액으로서는, 예를 들면 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 탄산 나트륨, 규산 나트륨, 메타규산 나트륨, 암모니아수 등의 무기 알칼리류; 에틸아민, n-프로필아민 등의 제1 아민류; 다이에틸아민, 다이-n-뷰틸아민 등의 제2 아민류; 트라이에틸아민, 메틸다이에틸아민 등의 제3 아민류; 다이메틸에탄올아민, 트라이에탄올아민 등의 알코올아민류; 테트라메틸암모늄하이드록사이드, 테트라에틸암모늄하이드록사이드 등의 제4급 암모늄염; 피롤, 피페리딘 등의 환상 아민류 등의 알칼리성 수용액을 사용할 수 있다. 이들 중에서도 테트라에틸암모늄하이드록사이드의 수용액을 이용하는 것이 바람직하다.Specific examples of the alkali developer include inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and aqueous ammonia; primary amines such as ethylamine and n-propylamine; secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine; tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine; alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine; quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium hydroxide and tetraethylammonium hydroxide; Alkaline aqueous solutions, such as cyclic amines, such as pyrrole and piperidine, can be used. Among these, it is preferable to use the aqueous solution of tetraethylammonium hydroxide.

또한, 상기 알칼리 현상액에 알코올류, 계면활성제를 적당량 첨가해도 된다. 알칼리 현상액의 알칼리 농도는, 통상 0.1~20질량%이다. 알칼리 현상액의 pH는, 통상 10.0~15.0이다.Moreover, you may add alcohol and surfactant in an appropriate amount to the said alkaline developing solution. The alkali concentration of an alkali developing solution is 0.1-20 mass % normally. The pH of an alkaline developing solution is 10.0-15.0 normally.

알칼리 현상액을 이용하여 현상을 행하는 시간은, 통상 10~300초이다.The time to develop using an alkali developer is usually 10 to 300 seconds.

알칼리 현상액의 알칼리 농도(및 pH) 및 현상 시간은, 형성하는 패턴에 따라, 적절히 조정할 수 있다.The alkali concentration (and pH) and development time of an alkali developing solution can be suitably adjusted according to the pattern to form.

알칼리 현상액을 이용한 현상 후에 린스액을 이용하여 세정해도 되고, 그 린스액으로서는, 순수를 사용하여, 계면활성제를 적당량 첨가하여 사용할 수도 있다.After development using an alkali developer, a rinse solution may be used for washing, or pure water may be used as the rinse solution, and an appropriate amount of a surfactant may be added thereto.

또, 현상 처리 또는, 린스 처리 후에, 패턴 상에 부착되어 있는 현상액 또는 린스액을 초임계 유체에 의하여 제거하는 처리를 행할 수 있다.In addition, after the developing treatment or the rinsing treatment, a treatment for removing the developing solution or the rinse solution adhering to the pattern with a supercritical fluid may be performed.

또한, 린스 처리 또는 초임계 유체에 의한 처리 후, 패턴 중에 잔존하는 수분을 제거하기 위하여 가열 처리를 행할 수 있다.In addition, after the rinse treatment or treatment with the supercritical fluid, heat treatment may be performed to remove moisture remaining in the pattern.

유기계 현상액으로서는, 케톤계 용제, 에스터계 용제, 알코올계 용제, 아마이드계 용제, 에터계 용제 등의 극성 용제 및 탄화 수소계 용제를 이용할 수 있고, 구체적으로는 예를 들면, 일본 공개특허공보 2014-048500호의 단락 [0461]~[0463]에 기재된 것 외에, 2-하이드록시아이소뷰티르산 메틸, 뷰티르산 뷰틸, 아이소뷰티르산 아이소뷰틸, 프로피온산 뷰틸, 뷰탄산 뷰틸 및 아세트산 아이소아밀을 들 수 있다.As the organic developer, polar solvents such as ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, and ether solvents and hydrocarbon solvents can be used. Specifically, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014- In addition to those described in paragraphs [0461] to [0463] of No. 048500, methyl 2-hydroxyisobutyrate, butyl butyrate, isobutyl isobutyrate, butyl propionate, butyl butanate and isoamyl acetate are mentioned.

상기의 용제는, 복수 혼합해도 되고, 상기 이외의 용제나 물과 혼합하여 사용해도 된다. 단, 본 발명의 효과를 충분히 나타내기 위해서는, 현상액 전체로서의 함수율이 10질량% 미만인 것이 바람직하고, 실질적으로 수분을 함유하지 않는 것이 보다 바람직하다.Two or more said solvents may be mixed, and it may mix with solvents and water other than the above, and may use it. However, in order to fully exhibit the effect of this invention, it is preferable that the moisture content as a whole developing solution is less than 10 mass %, and it is more preferable that it contains substantially no water|moisture content.

즉, 유기계 현상액에 대한 유기 용제의 사용량은, 현상액의 전체량에 대하여, 90질량% 이상 100질량% 이하인 것이 바람직하고, 95질량% 이상 100질량% 이하인 것이 바람직하다.That is, it is preferable that the usage-amount of the organic solvent with respect to an organic-type developing solution is 90 mass % or more and 100 mass % or less with respect to the total amount of a developing solution, and it is preferable that it is 95 mass % or more and 100 mass % or less.

특히, 유기계 현상액은, 케톤계 용제, 에스터계 용제, 알코올계 용제, 아마이드계 용제 및 에터계 용제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종류의 유기 용제를 함유하는 현상액인 것이 바람직하다.In particular, the organic developer is preferably a developer containing at least one organic solvent selected from the group consisting of a ketone solvent, an ester solvent, an alcohol solvent, an amide solvent, and an ether solvent.

유기계 현상액의 증기압은, 20℃에 있어서, 5kPa 이하가 바람직하고, 3kPa 이하가 더 바람직하며, 2kPa 이하가 특히 바람직하다. 유기계 현상액의 증기압을 5kPa 이하로 함으로써, 현상액의 기판 상 혹은 현상 컵 내에서의 증발이 억제되어, 웨이퍼면 내의 온도 균일성이 향상되고, 결과적으로 웨이퍼면 내의 치수 균일성이 양호해진다.The vapor pressure of the organic developer is preferably 5 kPa or less, more preferably 3 kPa or less, and particularly preferably 2 kPa or less at 20°C. By setting the vapor pressure of the organic developer to 5 kPa or less, evaporation of the developer on the substrate or in the developing cup is suppressed, the temperature uniformity in the wafer surface is improved, and consequently, the dimensional uniformity in the wafer surface is improved.

유기계 현상액에는, 필요에 따라 계면활성제를 적당량 첨가할 수 있다.An appropriate amount of surfactant can be added to the organic developer as needed.

계면활성제로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 이온성이나 비이온성의 불소계 및/또는 실리콘계 계면활성제 등을 이용할 수 있다. 이들 불소 및/또는 실리콘계 계면활성제로서, 예를 들면 일본 공개특허공보 소62-036663호, 일본 공개특허공보 소61-226746호, 일본 공개특허공보 소61-226745호, 일본 공개특허공보 소62-170950호, 일본 공개특허공보 소63-034540호, 일본 공개특허공보 평7-230165호, 일본 공개특허공보 평8-062834호, 일본 공개특허공보 평9-054432호, 일본 공개특허공보 평9-005988호, 미국 특허공보 제5405720호, 동 5360692호, 동 5529881호, 동 5296330호, 동 5436098호, 동 5576143호, 동 5294511호, 동 5824451호에 기재된 계면활성제를 들 수 있고, 바람직하게는, 비이온성의 계면활성제이다. 비이온성의 계면활성제로서는 특별히 한정되지 않지만, 불소계 계면활성제 또는 실리콘계 계면활성제를 이용하는 것이 더 바람직하다.Although it does not specifically limit as surfactant, For example, an ionic or nonionic fluorine type and/or silicone type surfactant etc. can be used. As these fluorine and/or silicone-based surfactants, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-036663, Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-226746, Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-226745, and Japanese Unexamined Patent Publication No. 62- 170950, Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-034540, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 7-230165, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 8-062834, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 9-054432, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 9- Surfactants as described in 005988, US Patent No. 5405720, 5360692, 5529881, 5296330, 5436098, 5576143, 5294511, 5824451 are mentioned, Preferably, It is a nonionic surfactant. Although it does not specifically limit as a nonionic surfactant, It is more preferable to use a fluorochemical surfactant or silicone type surfactant.

계면활성제의 사용량은 현상액의 전체량에 대하여, 통상 0.001~5질량%, 바람직하게는 0.005~2질량%, 더 바람직하게는 0.01~0.5질량%이다.The usage-amount of surfactant is 0.001-5 mass % normally with respect to the total amount of a developing solution, Preferably it is 0.005-2 mass %, More preferably, it is 0.01-0.5 mass %.

유기계 현상액은, 염기성 화합물을 포함하고 있어도 된다. 본 발명에서 이용되는 유기계 현상액이 포함할 수 있는 염기성 화합물의 구체예 및 바람직한 예로서는, 산확산 제어제로서 상술한, 조성물이 포함할 수 있는 염기성 화합물에 있어서의 것과 동일하다.The organic developer may contain a basic compound. Specific examples and preferred examples of the basic compound that can be contained in the organic developer used in the present invention are the same as those in the basic compound that the composition can contain as described above as an acid diffusion controlling agent.

현상 방법으로서는, 예를 들면 현상액이 채워진 조 중에 기판을 일정 시간 침지하는 방법(딥법), 기판 표면에 현상액을 표면 장력에 의하여 융기시켜 일정 시간 정지함으로써 현상하는 방법(퍼들법), 기판 표면에 현상액을 분무하는 방법(스프레이법), 일정 속도로 회전하고 있는 기판 상에 일정 속도로 현상액 토출 노즐을 스캔하면서 현상액을 계속해서 토출하는 방법(다이나믹 디스펜스법) 등을 적용할 수 있다. 또한, 토출되는 현상액의 토출압의 적합 범위, 및 현상액의 토출압을 조정하는 방법 등에 대해서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 일본 공개특허공보 2013-242397호의 단락 [0631]~[0636]에 기재된 범위 및 방법을 이용할 수 있다.As the developing method, for example, a method in which the substrate is immersed in a tank filled with a developer for a certain period of time (dip method), a method in which the developer is raised on the surface of the substrate by surface tension and stopped for a certain period of time (puddle method), and the developer is applied to the surface of the substrate A method of spraying (spray method), a method of continuously discharging a developer while scanning a developer discharge nozzle at a constant speed on a substrate rotating at a constant speed (dynamic dispensing method), etc. can be applied. In addition, although it does not specifically limit about the suitable range of the discharge pressure of the discharged developer, the method of adjusting the discharge pressure of a developer, etc., For example, Paragraph [0631] - [0636] of Unexamined-Japanese-Patent No. 2013-242397 are described. Scope and methods are available.

본 발명의 패턴 형성 방법에 있어서는, 알칼리 현상액을 이용하여 현상을 행하는 공정(알칼리 현상 공정), 및 유기 용제를 포함하는 현상액을 이용하여 현상하는 공정을 조합하여 사용해도 된다. 이로써, 보다 미세한 패턴을 형성할 수 있다.In the pattern formation method of this invention, you may use combining the process of developing using an alkali developing solution (alkali developing process), and the process of developing using the developing solution containing an organic solvent. Thereby, a finer pattern can be formed.

본 발명에 있어서, 유기 용제 현상 공정에 의하여 노광 강도가 약한 부분이 제거되지만, 추가로 알칼리 현상 공정을 행함으로써 노광 강도의 강한 부분도 제거된다. 이와 같이 현상을 복수 회 행하는 다중 현상 프로세스에 의하여, 중간적인 노광 강도의 영역만을 용해시키지 않고 패턴 형성을 행할 수 있기 때문에, 통상보다 미세한 패턴을 형성할 수 있다(일본 공개특허공보 2008-292975호의 단락 [0077]과 동일한 메커니즘).In this invention, although the part with weak exposure intensity|strength is removed by the organic-solvent developing process, the strong part of exposure intensity|strength is also removed by performing an alkali developing process further. In this way, by the multiple development process in which development is performed a plurality of times, pattern formation can be performed without dissolving only the region of intermediate exposure intensity, so that a finer pattern than usual can be formed (paragraph of Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-292975). same mechanism as [0077]).

본 발명의 패턴 형성 방법에 있어서는, 알칼리 현상 공정 및 유기 용제 현상 공정의 순서는 특별히 한정되지 않지만, 알칼리 현상을, 유기 용제 현상 공정 전에 행하는 것이 보다 바람직하다.In the pattern formation method of this invention, although the order of an alkali developing process and an organic-solvent developing process is not specifically limited, It is more preferable to perform alkali development before an organic-solvent developing process.

유기 용제를 포함하는 현상액을 이용하여 현상하는 공정 후에는, 린스액을 이용하여 세정하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.After the process of developing using the developing solution containing an organic solvent, it is preferable to include the process of washing|cleaning using the rinse aid.

유기 용제를 포함하는 현상액을 이용하여 현상하는 공정 후의 린스 공정에 이용하는 린스액으로서는, 레지스트 패턴을 용해하지 않으면 특별히 제한은 없고, 일반적인 유기 용제를 포함하는 용액을 사용할 수 있다. 린스액으로서는, 탄화 수소계 용제, 케톤계 용제, 에스터계 용제, 알코올계 용제, 아마이드계 용제 및 에터계 용제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종류의 유기 용제를 함유하는 린스액을 이용하는 것이 바람직하다.The rinse solution used in the rinse step after the step of developing using a developer containing an organic solvent is not particularly limited as long as the resist pattern is not dissolved, and a solution containing a general organic solvent can be used. As the rinse liquid, it is preferable to use a rinse liquid containing at least one organic solvent selected from the group consisting of a hydrocarbon solvent, a ketone solvent, an ester solvent, an alcohol solvent, an amide solvent, and an ether solvent. .

탄화 수소계 용제, 케톤계 용제, 에스터계 용제, 알코올계 용제, 아마이드계 용제 및 에터계 용제의 구체예로서는, 유기 용제를 포함하는 현상액에 있어서 설명한 것과 동일한 것을 들 수 있다.Specific examples of the hydrocarbon-based solvent, the ketone-based solvent, the ester-based solvent, the alcohol-based solvent, the amide-based solvent, and the ether-based solvent include those similar to those described for the developing solution containing the organic solvent.

유기 용제를 포함하는 현상액을 이용하여 현상하는 공정 후에, 보다 바람직하게는, 케톤계 용제, 에스터계 용제, 알코올계 용제, 아마이드계 용제, 탄화 수소계 용제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종류의 유기 용제를 함유하는 린스액을 이용하여 세정하는 공정을 행하고, 더 바람직하게는, 알코올계 용제 또는 에스터계 용제를 함유하는 린스액을 이용하여 세정하는 공정을 행하며, 특히 바람직하게는, 1가 알코올을 함유하는 린스액을 이용하여 세정하는 공정을 행하고, 가장 바람직하게는, 탄소수 5 이상의 1가 알코올을 함유하는 린스액을 이용하여 세정하는 공정을 행한다.After the step of developing using a developer containing an organic solvent, more preferably, at least one organic solvent selected from the group consisting of ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, and hydrocarbon solvents. A step of washing is performed using a rinse solution containing a solvent, more preferably a step of washing using a rinse solution containing an alcohol-based solvent or an ester-based solvent is performed, and particularly preferably, monohydric alcohol is The step of washing is performed using the rinsing solution contained therein, and most preferably, the washing step is performed using a rinsing solution containing a monohydric alcohol having 5 or more carbon atoms.

탄화 수소계 용제를 함유하는 린스액으로서는, 탄소수 6~30의 탄화 수소 화합물이 바람직하고, 탄소수 8~30의 탄화 수소 화합물이 보다 바람직하며, 탄소수 10~30의 탄화 수소 화합물이 특히 바람직하다. 그 중에서도, 데케인 및/또는 운데케인을 포함하는 린스액을 이용함으로써, 패턴 붕괴가 억제된다.As the rinse liquid containing a hydrocarbon-based solvent, a hydrocarbon compound having 6 to 30 carbon atoms is preferable, a hydrocarbon compound having 8 to 30 carbon atoms is more preferable, and a hydrocarbon compound having 10 to 30 carbon atoms is particularly preferable. Among them, pattern collapse is suppressed by using a rinse solution containing decane and/or undecane.

유기 용제로서 에스터계 용제를 이용하는 경우에는, 에스터계 용제(1종 또는 2종 이상)에 더하여, 글라이콜에터계 용제를 이용해도 된다. 이 경우의 구체예로서는, 에스터계 용제(바람직하게는, 아세트산 뷰틸)를 주성분으로 하고, 글라이콜에터계 용제(바람직하게는 프로필렌글라이콜모노메틸에터(PGME))를 부성분으로 하여 이용하는 것을 들 수 있다. 이로써, 잔사 결함이 보다 억제된다.When using an ester type solvent as an organic solvent, in addition to an ester type solvent (1 type or 2 types or more), you may use a glycol ether type solvent. As a specific example in this case, using an ester solvent (preferably butyl acetate) as a main component and a glycol ether solvent (preferably propylene glycol monomethyl ether (PGME)) as a secondary component can be heard Thereby, the residual defect is suppressed more.

여기에서, 린스 공정에서 이용되는 1가 알코올로서는, 직쇄상, 분기상, 환상의 1가 알코올을 들 수 있고, 구체적으로는, 1-뷰탄올, 2-뷰탄올, 3-메틸-1-뷰탄올, tert-뷰틸알코올, 1-펜탄올, 2-펜탄올, 1-헥산올, 4-메틸-2-펜탄올, 1-헵탄올, 1-옥탄올, 2-헥산올, 사이클로펜탄올, 2-헵탄올, 2-옥탄올, 3-헥산올, 3-헵탄올, 3-옥탄올, 4-옥탄올 등을 이용할 수 있으며, 특히 바람직한 탄소수 5 이상의 1가 알코올로서는, 1-헥산올, 2-헥산올, 4-메틸-2-펜탄올, 1-펜탄올, 3-메틸-1-뷰탄올 등을 이용할 수 있다.Here, examples of the monohydric alcohol used in the rinsing step include linear, branched, and cyclic monohydric alcohols, and specifically, 1-butanol, 2-butanol, and 3-methyl-1-view Tanol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 1-hexanol, 4-methyl-2-pentanol, 1-heptanol, 1-octanol, 2-hexanol, cyclopentanol, 2-heptanol, 2-octanol, 3-hexanol, 3-heptanol, 3-octanol, 4-octanol and the like can be used. Particularly preferred examples of the monohydric alcohol having 5 or more carbon atoms include 1-hexanol; 2-hexanol, 4-methyl-2-pentanol, 1-pentanol, 3-methyl-1-butanol, and the like can be used.

각 성분은, 복수 혼합해도 되고, 상기 이외의 유기 용제와 혼합하여 사용해도 된다.Two or more of each component may be mixed, and it may mix with organic solvents other than the above, and may use it.

린스액 중의 함수율은, 10질량% 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5질량% 이하, 특히 바람직하게는 3질량% 이하이다. 함수율을 10질량% 이하로 함으로써, 양호한 현상 특성을 얻을 수 있다.The water content in the rinse liquid is preferably 10 mass % or less, more preferably 5 mass % or less, and particularly preferably 3 mass % or less. When the moisture content is 10% by mass or less, good development characteristics can be obtained.

유기 용제를 포함하는 현상액을 이용하여 현상하는 공정 후에 이용하는 린스액의 증기압은, 20℃에 있어서 0.05kPa 이상, 5kPa 이하가 바람직하고, 0.1kPa 이상, 5kPa 이하가 더 바람직하며, 0.12kPa 이상, 3kPa 이하가 가장 바람직하다. 린스액의 증기압을 0.05kPa 이상, 5kPa 이하로 함으로써, 웨이퍼면 내의 온도 균일성이 향상되고, 나아가서는 린스액의 침투에 기인한 팽윤이 억제되어, 웨이퍼면 내의 치수 균일성이 양호해진다.The vapor pressure of the rinse solution used after the step of developing using a developer containing an organic solvent is preferably 0.05 kPa or more and 5 kPa or less, more preferably 0.1 kPa or more and 5 kPa or less, and 0.12 kPa or more, 3 kPa or more at 20°C. The following are most preferred. By setting the vapor pressure of the rinse liquid to be 0.05 kPa or more and 5 kPa or less, the temperature uniformity in the wafer surface is improved, and swelling due to penetration of the rinse liquid is suppressed, and the dimensional uniformity in the wafer surface is improved.

린스액에는, 계면활성제를 적당량 첨가하여 사용할 수도 있다.An appropriate amount of surfactant may be added to the rinse solution and used.

린스 공정에 있어서는, 유기 용제를 포함하는 현상액을 이용하는 현상을 행한 웨이퍼를 상기의 유기 용제를 포함하는 린스액을 이용하여 세정 처리한다. 세정 처리의 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 일정 속도로 회전하고 있는 기판 상에 린스액을 계속해서 토출하는 방법(회전 도포법), 린스액이 채워진 조 중에 기판을 일정 시간 침지하는 방법(딥법), 기판 표면에 린스액을 분무하는 방법(스프레이법), 등을 적용할 수 있으며, 이 중에서도 회전 도포 방법으로 세정 처리를 행하고, 세정 후에 기판을 2000rpm~4000rpm의 회전수로 회전시켜, 린스액을 기판 상으로부터 제거하는 것이 바람직하다. 또, 린스 공정 후에 가열 공정(Post Bake)을 포함하는 것도 바람직하다. 베이크에 의하여 패턴 간 및 패턴 내부에 잔류한 현상액 및 린스액이 제거된다. 린스 공정 후의 가열 공정은, 통상 40~160℃, 바람직하게는 70~95℃이며, 통상 10초~3분, 바람직하게는 30초부터 90초간 행한다.In the rinsing step, a wafer that has been developed using a developing solution containing an organic solvent is cleaned using the rinsing solution containing the organic solvent. Although the method of the cleaning treatment is not particularly limited, for example, a method of continuously discharging a rinse liquid onto a substrate rotating at a constant speed (rotary coating method), a method of immersing the substrate in a bath filled with a rinse liquid for a certain period of time ( dip method), a method of spraying a rinse liquid on the substrate surface (spray method), etc. can be applied. Among them, the cleaning treatment is performed by a spin coating method, and after cleaning, the substrate is rotated at a rotation speed of 2000 rpm to 4000 rpm, and rinsed It is preferred to remove the liquid from the substrate. Moreover, it is also preferable to include a heating process (Post Bake) after a rinse process. The developer and rinse solution remaining between the patterns and inside the patterns are removed by baking. The heating process after the rinse process is 40-160 degreeC normally, Preferably it is 70-95 degreeC, and it is 10 second - 3 minutes normally, Preferably it is 30 second - 90 second.

본 발명의 레지스트 조성물, 및 본 발명의 패턴 형성 방법에 있어서 사용되는 각종 재료(예를 들면, 현상액, 린스액 등)는, 금속 등의 불순물을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 금속 불순물 성분으로서는, 예를 들면 Na, K, Ca, Fe, Cu, Mn, Mg, Al, Cr, Ni, Zn, Ag, Sn, Pb, 및 Li를 들 수 있다. 이들 재료에 포함되는 불순물의 합계 함유량으로서는, 1ppm(parts per million) 이하가 바람직하고, 10ppb 이하가 보다 바람직하며, 100ppt(parts per trillion) 이하가 더 바람직하고, 10ppt 이하가 특히 바람직하며, 1ppt 이하가 가장 바람직하다.It is preferable that the resist composition of the present invention and various materials (eg, developer, rinse solution, etc.) used in the pattern forming method of the present invention do not contain impurities such as metals. Examples of the metal impurity component include Na, K, Ca, Fe, Cu, Mn, Mg, Al, Cr, Ni, Zn, Ag, Sn, Pb, and Li. The total content of impurities contained in these materials is preferably 1 ppm (parts per million) or less, more preferably 10 ppb or less, still more preferably 100 ppt (parts per trillion) or less, particularly preferably 10 ppt or less, and 1 ppt or less. is most preferred

상기 각종 재료로부터 금속 등의 불순물을 제거하는 방법으로서는, 예를 들면 필터를 이용한 여과를 들 수 있다. 필터 구멍 직경으로서는, 포어 사이즈 50nm 이하가 바람직하고, 10nm 이하가 보다 바람직하며, 5nm 이하가 더 바람직하다. 필터의 재질로서는, 폴리테트라플루오로에틸렌제, 폴리에틸렌제, 나일론제의 필터가 바람직하다. 필터 여과 공정에서는, 복수 종류의 필터를 직렬 또는 병렬로 접속하여 이용해도 된다. 복수 종류의 필터를 사용하는 경우는, 구멍 직경 및/또는 재질이 다른 필터를 조합하여 사용해도 된다. 또, 각종 재료를 복수 회 여과해도 되고, 복수 회 여과하는 공정이 순환 여과 공정이어도 된다.As a method of removing impurities, such as a metal, from the said various materials, the filtration using a filter is mentioned, for example. As a filter pore diameter, 50 nm or less of pore size is preferable, 10 nm or less is more preferable, 5 nm or less is still more preferable. As the material of the filter, a filter made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon is preferable. In a filter filtration process, you may connect and use several types of filters in series or parallel. When using multiple types of filters, you may use combining filters from which a pore diameter and/or a material differ. Moreover, various materials may be filtered multiple times, and the process of filtering multiple times may be a circulation filtration process.

또, 상기 각종 재료에 포함되는 금속 등의 불순물을 저감시키는 방법으로서는, 각종 재료를 구성하는 원료로서 금속 함유량이 적은 원료를 선택하거나, 각종 재료를 구성하는 원료에 대하여 필터 여과를 행하는 등 방법을 들 수 있다. 각종 재료를 구성하는 원료에 대하여 행하는 필터 여과에 있어서의 바람직한 조건은, 상기한 조건과 동일하다.In addition, as a method for reducing impurities such as metals contained in the above various materials, methods such as selecting a raw material with a low metal content as a raw material constituting the various materials or performing filter filtration on the raw materials constituting the various materials are mentioned. can Preferred conditions for filter filtration performed on raw materials constituting various materials are the same as those described above.

필터 여과 외에, 흡착재에 의한 불순물의 제거를 행해도 되고, 필터 여과와 흡착재를 조합하여 사용해도 된다. 흡착재로서는, 공지의 흡착재를 이용할 수 있고, 예를 들면, 실리카 젤, 제올라이트 등의 무기계 흡착재, 활성탄 등의 유기계 흡착재를 사용할 수 있다.In addition to filter filtration, impurities may be removed by an adsorbent, or a combination of filter filtration and an adsorbent may be used. As the adsorbent, a known adsorbent can be used, for example, an inorganic adsorbent such as silica gel and zeolite, and an organic adsorbent such as activated carbon can be used.

상기 각종 재료에 포함되는 금속 등의 불순물을 저감시키기 위해서는, 제조 공정에 있어서의 금속 불순물의 혼입을 방지하는 것이 필요하다. 제조 장치로부터 금속 불순물이 충분히 제거되었는지 여부는, 제조 장치의 세정에 사용된 세정액 중에 포함되는 금속 성분의 함유량을 측정함으로써 확인할 수 있다. 사용 후의 세정액에 포함되는 금속 성분의 함유량은, 100ppt(parts per trillion) 이하가 보다 바람직하고, 10ppt 이하가 더 바람직하며, 1ppt 이하가 특히 바람직하다.In order to reduce impurities, such as metal, contained in the said various materials, it is necessary to prevent mixing of the metal impurity in a manufacturing process. Whether or not the metal impurities have been sufficiently removed from the manufacturing apparatus can be confirmed by measuring the content of the metal component contained in the cleaning liquid used for washing the manufacturing apparatus. The content of the metal component contained in the cleaning liquid after use is more preferably 100 ppt (parts per trillion) or less, still more preferably 10 ppt or less, and particularly preferably 1 ppt or less.

본 발명의 레지스트 조성물, 및 본 발명의 패턴 형성 방법에 있어서 사용되는 유기계 처리액(레지스트 용제, 현상액, 린스액 등)은, 정전기의 대전, 계속해서 발생하는 정전기 방전에 따른 약액 배관이나 각종 파츠(필터, O링, 튜브 등)의 고장을 방지하기 위하여, 도전성의 화합물을 첨가해도 된다. 도전성의 화합물로서는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 메탄올을 들 수 있다. 첨가량은 특별히 제한되지 않지만, 바람직한 현상 특성을 유지하는 관점에서, 10질량% 이하가 바람직하고, 더 바람직하게는, 5질량% 이하이다. 약액 배관의 부재에 관해서는, SUS(스테인리스강), 혹은 대전 방지 처리가 실시된 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 또는 불소 수지(폴리테트라플루오로에틸렌, 퍼플루오로알콕시 수지 등)로 피막된 각종 배관을 이용할 수 있다. 필터나 O링에 관해서도 동일하게, 대전 방지 처리가 실시된 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 또는 불소 수지(폴리테트라플루오로에틸렌, 퍼플루오로알콕시 수지 등)를 이용할 수 있다.The resist composition of the present invention and the organic treatment liquid (resist solvent, developer, rinse liquid, etc.) used in the pattern forming method of the present invention is a chemical solution pipe or various parts ( In order to prevent failure of a filter, O-ring, tube, etc.), a conductive compound may be added. Although it does not restrict|limit especially as an electroconductive compound, For example, methanol is mentioned. Although the amount of addition is not particularly limited, it is preferably 10% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less from the viewpoint of maintaining desirable development characteristics. As for the member of the chemical liquid piping, various piping coated with SUS (stainless steel) or antistatic treatment-treated polyethylene, polypropylene, or fluororesin (polytetrafluoroethylene, perfluoroalkoxy resin, etc.) may be used. can Polyethylene, polypropylene, or a fluororesin (polytetrafluoroethylene, perfluoroalkoxy resin, etc.) to which an antistatic treatment has been applied can be used similarly for the filter and the O-ring.

본 발명의 방법에 의하여 형성되는 패턴에 대하여, 패턴의 표면 거칠어짐을 개선하는 방법을 적용해도 된다. 패턴의 표면 거칠어짐을 개선하는 방법으로서는, 예를 들면 WO2014/002808A1에 개시된 수소를 함유하는 가스의 플라즈마에 의하여 레지스트 패턴을 처리하는 방법을 들 수 있다. 그 외에도, 일본 공개특허공보 2004-235468호, US2010/0020297A, 일본 공개특허공보 2008-083384호, Proc. of SPIE Vol. 8328 83280N-1 "Resist Curing Technique for LWR Reduction and Etch Selectivity Enhancement"에 기재되어 있는 바와 같은 공지의 방법을 적용해도 된다.With respect to the pattern formed by the method of the present invention, a method for improving the surface roughness of the pattern may be applied. As a method of improving the surface roughness of a pattern, the method of processing a resist pattern by the plasma of hydrogen containing gas disclosed in WO2014/002808A1, for example is mentioned. In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-235468, US2010/0020297A, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-083384, Proc. of SPIE Vol. A known method as described in 8328 83280N-1 “Resist Curing Technique for LWR Reduction and Etch Selectivity Enhancement” may be applied.

본 발명의 패턴 형성 방법은, DSA(Directed Self-Assembly)에 있어서의 가이드 패턴 형성(예를 들면, ACS Nano Vol. 4 No. 8 Page4815-4823 참조)에도 이용할 수 있다.The pattern formation method of the present invention can also be used for guide pattern formation in DSA (Directed Self-Assembly) (see, for example, ACS Nano Vol. 4 No. 8 Page 4815-4823).

또, 상기 방법에 의하여 형성된 레지스트 패턴은, 예를 들면 일본 공개특허공보 평3-270227호 및 일본 공개특허공보 2013-164509호에 개시된 스페이서 프로세스의 심재(코어)로서 사용할 수 있다.Moreover, the resist pattern formed by the said method can be used as a core material (core) of the spacer process disclosed in Unexamined-Japanese-Patent No. 3-270227 and Unexamined-Japanese-Patent No. 2013-164509, for example.

또, 본 발명의 방법에 의하여 형성되는 패턴에 대하여, 패턴 미세화 프로세스를 적용해도 된다. 패턴 미세화 프로세스로서는, 예를 들면 일본 공개특허공보 2013-145290호 및 일본 공개특허공보 2014-071424호에 나타나 있는 바와 같이, 미세화용 조성물을 패턴 상에 도포하고, 가열함으로써 레지스트 패턴폭을 두껍게 하는 수법을 들 수 있다. 또한, 미세화 프로세스 후의 레지스트 패턴의 에칭 내성을 유지하기 위하여, 미세화용 조성물은 규소 원자를 함유하고 있는 것이 바람직하다.Moreover, you may apply a pattern refinement|miniaturization process with respect to the pattern formed by the method of this invention. As a pattern refinement|miniaturization process, as shown, for example in Unexamined-Japanese-Patent No. 2013-145290 and Unexamined-Japanese-Patent No. 2014-071424, the method of apply|coating the composition for refinement|miniaturization on a pattern, and thickening the resist pattern width by heating. can be heard Moreover, in order to maintain the etching resistance of the resist pattern after a refinement|miniaturization process, it is preferable that the composition for refinement|miniaturization contains a silicon atom.

[공정 (5): 패턴 형성 공정][Step (5): Pattern Forming Step]

공정 (5)은, 공정 (4)에서 형성된 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 레지스트 하층막을 가공하여 패턴을 형성하는 공정이다.Step (5) is a step of forming a pattern by processing the resist underlayer film using the resist pattern formed in step (4) as a mask.

레지스트 하층막의 가공 방법은 특별히 한정되지 않지만, 공정 (5)는, 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 레지스트 하층막에 대하여 드라이 에칭을 행함으로써 패턴을 형성하는 공정인 것이 바람직하다.Although the processing method of a resist underlayer film is not specifically limited, It is preferable that the process (5) is a process of forming a pattern by dry-etching with respect to a resist underlayer film using a resist pattern as a mask.

드라이 에칭은, 1단의 에칭이어도 되고, 복수 단으로 이루어지는 에칭이어도 된다. 에칭이 복수 단으로 이루어지는 에칭인 경우, 각 단의 에칭은 동일한 처리여도 되고 다른 처리여도 된다.Dry etching may be one-stage etching or etching consisting of multiple stages. In the case where the etching is performed in a plurality of stages, the etching in each stage may be the same process or different processes.

드라이 에칭 장치의 방식은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 특히 ICP(Inductive Coupled Plasma, 유도 결합)형, 2주파 CCP(Conductive Coupled Plasma 용량 결합)형, ECR(electron cyclotron resonance; 전자 사이클로트론 공명)형 등과 같은 플라즈마 밀도와 바이어스 전압을 독립 제어 가능한 방식이 보다 바람직하다.Although the method of the dry etching apparatus is not particularly limited, in particular, plasma such as ICP (Inductive Coupled Plasma) type, 2-frequency CCP (Conductive Coupled Plasma) type, ECR (electron cyclotron resonance) type, etc. A method in which the density and the bias voltage can be independently controlled is more preferable.

에칭은, 공지의 방법을 모두 이용할 수 있고, 각종 조건 등은, 기판의 종류나 용도 등에 따라, 적절히 결정된다. 예를 들면, 국제 광공학회 기요(Proc. of SPIE) Vol. 6924,692420(2008), 일본 공개특허공보 2009-267112호 등에 준하여, 에칭을 실시할 수 있다. 또, "반도체 프로세스 교본 제4판 2007년 간행 발행인: SEMI 재팬"의 " 제4장 에칭"에 기재된 방법에 준할 수도 있다.All known methods can be used for etching, and various conditions etc. are suitably determined according to the kind, use, etc. of a board|substrate. For example, the International Society of Optical Engineering Kiyo (Proc. of SPIE) Vol. Etching can be performed according to 6924,692420 (2008), Unexamined-Japanese-Patent No. 2009-267112, etc. In addition, the method described in "Chapter 4 Etching" of "Semiconductor Process Manual 4th Edition 2007 Published by: SEMI Japan" can also be followed.

그 중에서도, 레지스트 하층막에 대한 드라이 에칭은, 산소 플라즈마 에칭인 것이 바람직하다.Especially, it is preferable that dry etching with respect to a resist underlayer film is oxygen plasma etching.

여기에서 말하는 산소 플라즈마 에칭이란, 산소 원자를 함유하는 가스를 사용한 플라즈마 에칭인 것을 의미하고, 구체적으로는 O2, O3, CO, CO2, NO, NO2, N2O, SO, SO2, COS 등으로 이루어지는 군으로부터 적어도 하나가 선택된다. 또, 상기 산소 함유 가스에 더하여, 희석 가스로서 Ar, He, Xe, Kr, N2 등으로 이루어지는 군으로부터 적어도 하나를, 추가로 첨가 가스로서 Cl2, HBr, BCl3, CH4, NH4 등으로 이루어지는 군으로부터 적어도 하나를 첨가해도 된다.Oxygen plasma etching as used herein means plasma etching using a gas containing oxygen atoms, specifically O 2 , O 3 , CO, CO 2 , NO, NO 2 , N 2 O, SO, SO 2 At least one is selected from the group consisting of , COS, and the like. Further, in addition to the oxygen-containing gas, at least one from the group consisting of Ar, He, Xe, Kr, N 2 , etc. as a diluent gas, Cl 2 , HBr, BCl 3 , CH 4 , NH 4 etc. At least one may be added from the group consisting of.

산소 원자 함유 가스를 사용하면, 플라즈마 중에서 발생하는 산소 라디칼 및 산소 이온의 조사 효과에 의하여, 레지스트 하층막의 에칭이 촉진되는 한편, 실리콘 함유 레지스트막에 관해서는, 레지스트막 중의 규소 성분의 산화·응집에 의하여 에칭 내성이 높아져, 실리콘 함유 레지스트막과 레지스트 하층막의 선택비를 높이는 것이 가능해진다.When an oxygen atom-containing gas is used, the etching of the resist underlayer film is accelerated by the irradiation effect of oxygen radicals and oxygen ions generated in the plasma. This increases the etching resistance and makes it possible to increase the selectivity between the silicon-containing resist film and the resist underlayer film.

에칭 전후의 패턴 치수 변동을 억제하는 경우, 산소 원자 및 C, N, S 등의 적어도 1종을 포함하는 산소 함유 가스(예를 들면, CO, CO2, NO, NO2, N2O, SO, SO2, COS)의 비율을 높임으로써, 플라즈마 중에서 생성된 퇴적성 성분이 에칭 가공 패턴 측벽에 부착되어, 산소 라디칼에 의한 사이드 에칭 효과를 억제하여, 에칭 전후의 선폭이 좁아지는 것을 저감시키는 것이 가능해진다. 상기 효과는 산소 함유 가스(예를 들면 O2, O3, CO, CO2, NO, NO2, N2O, SO, SO2, COS)에 첨가 가스로서 CH4나 NH4를 첨가하는 것도 동일하게 발휘된다.When suppressing pattern dimensional fluctuations before and after etching, an oxygen-containing gas (eg, CO, CO 2 , NO, NO 2 , N 2 O, SO) containing oxygen atoms and at least one of C, N, and S , SO 2 , COS) by increasing the ratio, the deposition component generated in the plasma adheres to the etching processing pattern sidewall, suppressing the side etching effect by oxygen radicals, and reducing the narrowing of the line width before and after etching it becomes possible The above effect is also achieved by adding CH 4 or NH 4 as an additive gas to an oxygen-containing gas (eg O 2 , O 3 , CO, CO 2 , NO, NO 2 , N 2 O, SO, SO 2 , COS). perform the same

또, Cl2나 HBr 등의 불소 이외의 할로젠 원소를 포함하는 가스를 사용하면, 하층막의 에칭 생성물로서 고비점의 탄소 염화물이나 탄소 브로민화물이 형성되어, 가공 패턴 측벽에 대한 부착성이 높아진다. 이 경우에 있어서도 산소 라디칼에 의한 사이드 에칭의 억제 효과를 기대할 수 있다.In addition, when a gas containing a halogen element other than fluorine, such as Cl 2 or HBr, is used, high boiling point carbon chloride or carbon bromide is formed as an etching product of the underlayer film, and adhesion to the sidewall of the processing pattern is increased. . Also in this case, the effect of suppressing the side etching by oxygen radicals can be expected.

한편 O2 혹은 O3 가스와 희석 가스의 혼합 비율을 적절히 선택함으로써, 실리콘 함유 레지스트막 및 레지스트 하층막의 사이드 에칭량을 제어하고, 에칭과 동시에 원하는 치수량의 트리밍 처리를 실시하는 것도 가능하다.On the other hand, by appropriately selecting the mixing ratio of the O 2 or O 3 gas and the diluent gas, it is possible to control the amount of side etching of the silicon-containing resist film and the resist underlayer film, and perform trimming treatment to a desired dimensional amount at the same time as etching.

반도체 디바이스 제조에 있어서는, 피처리 기판에 레지스트 하층막이나 레지스트막을 도포하고, 그 후 노광, 현상 처리 등을 실시함으로써 패턴 형성을 행하는데, 통상의 경우, 이 패턴 형성 후에 목적의 패턴 치수가 실제로 형성되어 있는지를 검사하는 공정이 있다. 그리고 치수의 허용 범위를 벗어난 것은, 하층막이나 레지스트층을 박리·제거하고, 다시 상기 레지스트 하층막이나 레지스트막의 도포로부터 패턴 형성을 행하는 수법이 일반적으로 행해지고 있다(리워크 공정).In semiconductor device manufacturing, a resist underlayer film or a resist film is coated on a substrate to be processed, followed by exposure and development to form a pattern. In general, the target pattern dimension is actually formed after this pattern formation. There is a process to check that it is done. And for those outside the allowable range of dimensions, the method of peeling/removing an underlayer film or a resist layer, and performing pattern formation from application|coating of the said resist underlayer film or resist film again is generally performed (rework process).

이 경우, 피처리 기판 상의 레지스트 하층막이나 레지스트막을 완전히 박리·제거하는 것이, 노광이나 현상 처리에 있어서 결함의 발생을 방지함에 있어서 중요하다. 통상의 레지스트막 박리 방법에 있어서는, 산소 가스를 이용한 건식 처리(애싱)에 의하여, 기판 상의 유기 화합물을 대부분 제거하고, 또한 필요에 따라 린스 처리를 행함으로써 거의 완전하게 레지스트막을 박리하는 것이 가능하고, 널리 행해지고 있다.In this case, it is important to completely peel and remove the resist underlayer film and the resist film on the target substrate in order to prevent the occurrence of defects in exposure and development. In a normal resist film peeling method, most of the organic compounds on the substrate are removed by dry treatment (ashing) using oxygen gas, and, if necessary, the resist film can be removed almost completely by performing a rinse treatment, is widely practiced.

그러나, 본 발명과 같은 실리콘 함유 레지스트막을 이용한 2층 레지스트 시스템에 있어서는, 상기의 애싱 처리를 행하면 실리콘 함유 레지스트막이 산화 규소의 형태로 잔존하여, 완전하게 제거하는 것이 곤란해질 우려가 있다.However, in a two-layer resist system using a silicon-containing resist film as in the present invention, when the above ashing treatment is performed, the silicon-containing resist film remains in the form of silicon oxide, which may make it difficult to completely remove it.

이로 인하여, 건식 처리에서 리워크를 행하는 경우는, 실리콘 함유 레지스트막의 에칭 속도가 너무 늦어지지 않기 위한 에칭 가스의 선택이 필요하다. 예를 들면 CF4 등의 불소계 가스가 이 용도에 적용 가능하다.For this reason, when rework is performed by dry processing, it is necessary to select an etching gas so that the etching rate of the silicon-containing resist film does not become too slow. For example, a fluorine-based gas such as CF 4 is applicable to this application.

상기 건식 처리의 경우, 이용되는 레지스트 하층막이나 피처리 기판의 종류가 한정될 우려가 있는 점에서, 실리콘 함유 레지스트막의 리워크 방법으로서는, 습식 처리가 바람직하다. 이 경우에 적용되는 처리액(박리액)으로서는, 황산과 과산화 수소수와의 혼합액, 희불소 수용액, 알칼리 수용액, 유기 용제 등을 들 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.In the case of the dry treatment, as the rework method of the silicon-containing resist film, wet treatment is preferable because there is a possibility that the type of the resist underlayer film used or the substrate to be processed may be limited. Examples of the treatment liquid (removing liquid) applied in this case include, but are not limited to, a mixed liquid of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution, an aqueous dilute fluorine solution, an aqueous alkali solution, and an organic solvent.

상기의 습식 처리는, 처리액에 계면활성제를 첨가하는 것이 습식 박리를 유효하게 행함에 있어서 보다 바람직하다. 계면활성제로서는, 불소계 계면활성제, 실리콘계 계면활성제 등을 들 수 있다.In the above wet treatment, the addition of a surfactant to the treatment liquid is more preferable for effectively performing wet peeling. As surfactant, a fluorine type surfactant, silicone type surfactant, etc. are mentioned.

습식 박리 공정 전에, 레지스트막이 형성된 실리콘 웨이퍼에 대하여, 전체면 노광, 가열 등의 프로세스를 적용할 수도 있다. 레지스트막의 극성 변환 반응을 촉진시킴으로써, 습식 처리액에 대한 용해성 향상 효과를 기대할 수 있다.Before the wet peeling process, a process such as full surface exposure and heating may be applied to the silicon wafer on which the resist film is formed. By promoting the polarity conversion reaction of the resist film, the effect of improving the solubility in the wet treatment liquid can be expected.

본 발명은, 상기의 본 발명의 패턴 형성 방법에 의하여 얻어진 패턴을 마스크로 하여, 피처리 기판에 이온 주입하는, 이온 주입 방법에도 관한 것이다.The present invention also relates to an ion implantation method in which ions are implanted into a target substrate using the pattern obtained by the pattern forming method of the present invention as a mask.

이온 주입의 방법으로서는, 공지의 방법을 모두 채용할 수 있다.As a method of ion implantation, all well-known methods are employable.

본 발명은, 상기의 본 발명의 패턴 형성 방법에 이용되는, 피처리 기판 상에, 레지스트 하층막과, (A) Si 원자 및 Ti 원자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원자를 갖는 수지 및 (B) 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 산을 발생하는 화합물을 함유하는 레지스트 조성물에 의하여 형성된 레지스트막이 이 순번으로 적층된 적층체에도 관한 것이다. 본 발명의 적층체에 있어서의, 피처리 기판, 레지스트 하층막, 및 레지스트막 등에 있어서의 상세는, 본 발명의 패턴 형성 방법에 있어서 설명한 것과 동일하다.The present invention relates to a resist underlayer film, (A) a resin having atoms selected from the group consisting of Si atoms and Ti atoms, and (B) actinic ray on a target substrate used in the pattern forming method of the present invention described above. It also relates to a laminate in which a resist film formed by a resist composition containing a compound that generates an acid upon irradiation with radiation is laminated in this order. In the laminate of the present invention, the details of the substrate to be processed, the resist underlayer film, the resist film, and the like are the same as those described in the pattern forming method of the present invention.

또, 본 발명은, 상기의 본 발명의 패턴 형성 방법에 이용되는, 레지스트 하층막을 형성하기 위한 레지스트 하층막 형성용 조성물과, 레지스트 조성물을 포함하는 키트에도 관한 것이다.Moreover, this invention relates also to the kit containing the composition for forming a resist underlayer film for forming a resist underlayer film used for the pattern formation method of said this invention, and a resist composition.

또, 본 발명은, 상기 키트에 포함되는 레지스트 하층막 형성용 조성물에도 관한 것이다.Moreover, this invention also relates to the composition for resist underlayer film formation contained in the said kit.

또, 본 발명은, 상기 키트에 포함되는 레지스트 조성물에도 관한 것이다.Moreover, this invention also relates to the resist composition contained in the said kit.

또, 본 발명은, 상기의 본 발명의 패턴 형성 방법에 이용되는 레지스트 하층막 형성용 조성물에도 관한 것이다.Moreover, this invention relates also to the composition for resist underlayer film formation used for the pattern formation method of said this invention.

또, 본 발명은, 상기의 본 발명의 패턴 형성 방법에 이용되는 레지스트 조성물에도 관한 것이다.Moreover, this invention relates also to the resist composition used for the said pattern formation method of this invention.

또, 본 발명은, 상기한 본 발명의 패턴 형성 방법, 또는 이온 주입 방법을 포함하는, 전자 디바이스의 제조 방법, 및 이 제조 방법에 의하여 제조된 전자 디바이스에도 관한 것이다.Moreover, this invention relates also to the manufacturing method of an electronic device containing the pattern formation method or ion implantation method of this invention mentioned above, and the electronic device manufactured by this manufacturing method.

본 발명의 전자 디바이스는, 전기 전자 기기(가전, OA(Office Automation)·미디어 관련 기기, 광학용 기기 및 통신 기기 등)에, 적합하게 탑재되는 것이다.The electronic device of the present invention is suitably mounted on electrical and electronic equipment (home appliances, OA (Office Automation)/media-related equipment, optical equipment, communication equipment, etc.).

실시예Example

이하, 실시예에 의하여, 본 발명에 대하여 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of Examples, but the present invention is not limited thereto.

<합성예 1: 수지 PRP-1의 합성><Synthesis Example 1: Synthesis of resin PRP-1>

질소 기류하 사이클로헥산온 70.91g을 3구 플라스크에 넣고, 이것을 80℃로 가열했다. 이것에 하기에 기재하는 수지 PRP-1의 각 반복 단위에 상당하는 모노머를 왼쪽에서부터 순서대로 17.0g, 10.60g, 8.17g, 중합 개시제 V-601(와코 준야쿠제, 0.553g)을 사이클로헥산온 105g에 용해시킨 용액을 6시간 동안 적하했다. 적하 종료 후, 추가로 80℃에서 2시간 반응시켰다. 반응액을 방랭 후 메탄올:물의 혼합액에 20분 동안 적하하고, 석출한 분체를 여과 채취, 건조하면, 산분해성 수지인 하기 수지 PRP-1(31.6g)이 얻어졌다. NMR(핵자기 공명)법으로부터 구한 반복 단위의 조성비(몰비)는 15/45/40이었다. 얻어진 수지 PRP-1의 중량 평균 분자량(Mw)은 GPC로부터 구해지는 표준 폴리스타이렌 환산으로 12000, 분산도(Mw/Mn)는 1.5였다.70.91 g of cyclohexanone was put into a three-necked flask under a nitrogen stream, and this was heated at 80 degreeC. To this, 17.0 g, 10.60 g, 8.17 g of a monomer corresponding to each repeating unit of the resin PRP-1 described below, in order from left, and polymerization initiator V-601 (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 0.553 g) were mixed with 105 g of cyclohexanone. The solution dissolved in the was added dropwise over 6 hours. After completion|finish of dripping, it was further made to react at 80 degreeC for 2 hours. After allowing the reaction solution to cool, it was added dropwise to a methanol/water mixture for 20 minutes, and the precipitated powder was collected by filtration and dried to obtain the following resin PRP-1 (31.6 g), which is an acid-decomposable resin. The composition ratio (molar ratio) of the repeating units determined by the NMR (nuclear magnetic resonance) method was 15/45/40. The weight average molecular weight (Mw) of the obtained resin PRP-1 was 12000 in conversion of standard polystyrene calculated|required from GPC, and the dispersion degree (Mw/Mn) was 1.5.

그 외 폴리머도 동일한 순서, 혹은 기존의 수순으로 합성했다.Other polymers were synthesized in the same order or in the conventional procedure.

수지 PRP-1~PRP-6의 구조를 하기에 나타낸다. 또, 이하에, 각 수지의 조성비(몰비), 중량 평균 분자량(Mw), 및 분산도(Mw/Mn)를 나타낸다.The structures of resins PRP-1 to PRP-6 are shown below. In addition, the composition ratio (molar ratio) of each resin, a weight average molecular weight (Mw), and a dispersion degree (Mw/Mn) of each resin are shown below.

[화학식 45][Formula 45]

Figure 112020017481939-pct00045
Figure 112020017481939-pct00045

<수지 조성물의 조제><Preparation of resin composition>

하기 표 1 및 표 2에 나타내는 조성으로, 각각, 소재를 혼합한 후, 0.03μm의 포어 사이즈를 갖는 폴리에틸렌 필터로 여과하고, 레지스트 하층막 형성용 조성물, 및 레지스트 조성물을 조제했다. 또한, 하기 표 2에, 수지의 전체량을 기준으로 한 Si 함유량(질량%)을, 산 분해 전 및 산 분해 후의 각각에 대하여 나타낸다.In the compositions shown in Tables 1 and 2 below, after mixing the raw materials, respectively, the mixture was filtered through a polyethylene filter having a pore size of 0.03 µm to prepare a resist underlayer film forming composition and a resist composition. In addition, in Table 2 below, the Si content (mass %) based on the total amount of resin is shown about each before acid decomposition and after acid decomposition.

[표 1][Table 1]

Figure 112021112396818-pct00055
Figure 112021112396818-pct00055

[표 2][Table 2]

Figure 112021112396818-pct00056
Figure 112021112396818-pct00056

상기 표 중의 각 약호는, 이하와 같다. 또한, 수지의 각 반복 단위의 조성비는 몰비로 나타냈다.Each abbreviation in the said table|surface is as follows. In addition, the composition ratio of each repeating unit of resin was shown by molar ratio.

<레지스트 하층막용 수지><Resin for resist underlayer film>

[화학식 46][Formula 46]

Figure 112020017481939-pct00048
Figure 112020017481939-pct00048

<가교제><crosslinking agent>

[화학식 47][Formula 47]

Figure 112020017481939-pct00049
Figure 112020017481939-pct00049

<열산발생제><Thermal acid generator>

[화학식 48][Formula 48]

Figure 112020017481939-pct00050
Figure 112020017481939-pct00050

<레지스트 조성물용 수지><Resin for resist composition>

레지스트 조성물용 수지는, 상기한 바와 같다.Resin for resist compositions is as described above.

<광산발생제><Mine generator>

[화학식 49][Formula 49]

Figure 112020017481939-pct00051
Figure 112020017481939-pct00051

<산확산 제어제><Acid diffusion control agent>

[화학식 50][Formula 50]

Figure 112020017481939-pct00052
Figure 112020017481939-pct00052

<계면활성제><Surfactant>

[화학식 51][Formula 51]

Figure 112020017481939-pct00053
Figure 112020017481939-pct00053

<용제><solvent>

S-1: 프로필렌글라이콜모노메틸에터아세테이트(PGMEA)S-1: propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)

S-2: 프로필렌글라이콜모노메틸에터(PGME)S-2: propylene glycol monomethyl ether (PGME)

S-3: 락트산 에틸S-3: ethyl lactate

S-4: 3-에톡시프로피온산 에틸S-4: 3-ethoxypropionate ethyl

[KrF 노광 실시예](실시예 1~6, 비교예 1, 2)[KrF exposure examples] (Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 and 2)

실리콘 웨이퍼에 HMDS(헥사메틸다이실라제인) 처리(110℃ 35초간)를 실시하고, 그 위에 표 3에 기재된 조건으로 레지스트 하층막, 및 레지스트막을 이 순서로 형성하여, 적층체를 갖는 웨이퍼를 형성했다. 또한, 표 중에 층의 기재가 없는 경우는, 그 층의 형성은 행하지 않고, 다음의 층을 형성했다.A silicon wafer is subjected to HMDS (hexamethyldisilazane) treatment (110° C. for 35 seconds), and a resist underlayer film and a resist film are formed thereon under the conditions shown in Table 3 in this order to form a wafer having a laminate. did. In addition, when there is no description of a layer in a table|surface, formation of the layer was not performed, but the next layer was formed.

얻어진 웨이퍼를 KrF 엑시머 레이저 스캐너(ASML사제, PAS5500/850)(NA0.80)를 이용하여, 패턴 노광을 행했다. 또한, 레티클로서는, 라인폭 200nm, 스페이스폭 200nm인 라인 앤드 스페이스 패턴의 바이너리 마스크를 이용했다. 그 후, 하기 표 3에 나타낸 조건으로 베이크(Post Exposure Bake; PEB)한 후, 하기 표 3에 나타낸 현상액으로 30초간 퍼들하여 현상하고, 기재가 있는 예에 대해서는 하기 표 3에 나타낸 린스액으로 퍼들하여 린스한 후, 4000rpm의 회전수로 30초간 웨이퍼를 회전시킴으로써, 피치 400nm, 라인폭 200nm, 스페이스폭 200nm의 라인 앤드 스페이스 패턴을 얻었다. 결과를 표 3에 정리한다.The obtained wafer was subjected to pattern exposure using a KrF excimer laser scanner (manufactured by ASML, PAS5500/850) (NA0.80). In addition, as a reticle, the binary mask of the line-and-space pattern with a line width of 200 nm and a space width of 200 nm was used. After that, after baking (Post Exposure Bake; PEB) under the conditions shown in Table 3 below, puddled with the developer shown in Table 3 for 30 seconds to develop, and for examples with a description, puddle with the rinse solution shown in Table 3 below After rinsing, the wafer was rotated at a rotation speed of 4000 rpm for 30 seconds to obtain a line-and-space pattern having a pitch of 400 nm, a line width of 200 nm, and a space width of 200 nm. Table 3 summarizes the results.

[표 3][Table 3]

Figure 112020017481939-pct00054
Figure 112020017481939-pct00054

상기 표 중의 각 약호는, 이하와 같다.Each abbreviation in the said table|surface is as follows.

<린스액><Rinse solution>

D-1: 순수D-1: pure

D-2: 4-메틸-2-펜탄올D-2: 4-methyl-2-pentanol

D-3: n-운데케인D-3: n-undecane

이어서, 실시예 1~6 및 비교예 2에 대해서는, 레지스트 패턴을 형성한 실리콘 웨이퍼에 대하여, 플라즈마 시스템제 평행 평판형 리엑티브 ion etching장치 DES-245R을 이용하여, 하기 에칭 조건에서 레지스트 하층막을 에칭했다.Next, in Examples 1 to 6 and Comparative Example 2, the resist underlayer film was etched under the following etching conditions using a plasma system parallel plate type reactive ion etching device DES-245R on the silicon wafer on which the resist pattern was formed. did.

(에칭 조건)(etch condition)

에칭 가스: O2 Etching gas: O 2

압력: 20mTorrPressure: 20mTorr

인가 파워: 800mW/cm2 Applied power: 800 mW/cm 2

바이어스 파워: 300WBias Power: 300W

상기 표의 평가는, 하기의 평가법에 근거하여 행했다.Evaluation of the said table|surface was performed based on the following evaluation method.

〔패턴 붕괴〕[Pattern collapse]

피처리 기판으로서의 실리콘 웨이퍼에 기재된 패턴(실시예 1~6 및 비교예 2에 있어서는 레지스트 하층막 패턴과 레지스트 패턴과의 적층체, 비교예 1에 있어서는 레지스트 패턴)을 측장 주사형 전자 현미경(SEM (주)히타치 세이사쿠쇼 S-9380II)을 사용하여 관찰하고, 하기 기준에 근거하여, 패턴 붕괴를 평가했다.Patterns described on a silicon wafer as a substrate to be processed (in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 2, a laminate of a resist underlayer pattern and a resist pattern, and in Comparative Example 1, a resist pattern) were examined using a length-length scanning electron microscope (SEM ( Note) Observation was performed using Hitachi Seisakusho S-9380II), and pattern collapse was evaluated based on the following criteria.

웨이퍼 면적 중의 패턴 붕괴 면적이The pattern collapse area in the wafer area is

A: 5% 미만이 되는 경우A: If less than 5%

B: 5% 이상 10% 미만이 되는 경우B: When it becomes 5% or more and less than 10%

C: 10% 이상 20% 미만이 되는 경우C: When it becomes 10% or more and less than 20%

D: 20% 이상이 되는 경우D: When it becomes 20% or more

표 3으로부터 명확한 바와 같이, 레지스트 하층막을 마련하지 않았던 비교예 1, 및 레지스트층의 두께가 큰 비교예 2와 비교하여, 실시예 1~6에 의하면, 두꺼운 막두께(2.5μm 이상)를 가지면서, 패턴 붕괴의 성능이 우수한 패턴을 형성할 수 있었다.As is clear from Table 3, compared with Comparative Example 1 in which the resist underlayer film was not provided and Comparative Example 2 having a large resist layer thickness, according to Examples 1 to 6, while having a thick film thickness (2.5 µm or more) , it was possible to form a pattern excellent in the performance of pattern collapse.

따라서, 본 발명은, 예를 들면 기판의 심부에 이온을 주입하는 경우 등에 있어서, 두꺼운 막두께를 갖는 레지스트 패턴에 의하여 특정 영역이 마스크된 기판에 대하여 이온의 주입을 행할 때에, 매우 유용하다.Accordingly, the present invention is very useful, for example, when implanting ions into a substrate in which a specific region is masked by a resist pattern having a thick film thickness, for example, when implanting ions into a deep portion of a substrate.

본 발명에 의하면, 두꺼운 막두께(예를 들면 2.5μm 이상)를 가지면서, 패턴 붕괴가 일어나기 어려운 패턴을 형성 가능한 패턴 형성 방법, 및 이것을 이용한 이온 주입 방법과, 상기 패턴 형성 방법에 이용되는, 적층체, 키트, 레지스트 하층막 형성용 조성물, 레지스트 조성물, 및 전자 디바이스의 제조 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, a pattern formation method capable of forming a pattern with a thick film thickness (for example, 2.5 μm or more) and pattern collapse is unlikely to occur, an ion implantation method using the same, and a lamination method used in the pattern formation method A sieve, a kit, a composition for forming a resist underlayer film, a resist composition, and a method for manufacturing an electronic device can be provided.

본 발명을 상세하게 또 특정의 실시형태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경이나 수정을 더할 수 있는 것은 당업자에게 있어 분명하다.Although this invention was detailed also demonstrated with reference to specific embodiment, it is clear for those skilled in the art that various changes and correction can be added without departing from the mind and range of this invention.

본 출원은, 2017년 8월 30일 출원의 일본특허출원(특원 2017-165909)에 근거하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 원용된다.This application is based on the Japanese patent application (Japanese Patent Application No. 2017-165909) of an application on August 30, 2017, The content is taken in here as a reference.

Claims (23)

(1) 피처리 기판 상에, 레지스트 하층막을 형성하는 공정과,
(2) 상기 레지스트 하층막 상에, (A) Si 원자를 갖는 수지를 함유하는 레지스트 조성물에 의하여, 레지스트막을 형성하는 공정과,
(3) 상기 레지스트막을 노광하는 공정과,
(4) 상기 노광된 레지스트막을 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,
(5) 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 레지스트 하층막을 가공하여 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 패턴 형성 방법으로서,
상기 수지 (A)가 하기 식 (I)로 나타나는 반복 단위를 포함하고,
상기 레지스트 하층막의 막두께가 2.5μm 이상이고, 상기 레지스트막의 막두께가 1μm 이하인, 패턴 형성 방법.
Figure 112022038729287-pct00057

[상기 식 (I) 중,
X는, 수소 원자 또는 유기기를 나타내고,
L은, 단결합 또는 2가의 연결기를 나타내고,
A는, 하기 식 (a)로 나타나는 기를 나타낸다.]
Figure 112022038729287-pct00063

[상기 식 (a) 중, R은, 1가의 유기기를 나타낸다. 복수 존재하는 R은, 동일해도 되고, 달라도 된다.]
(1) forming a resist underlayer film on the target substrate;
(2) forming a resist film on the resist underlayer film by using (A) a resist composition containing a resin having Si atoms;
(3) exposing the resist film;
(4) developing the exposed resist film to form a resist pattern;
(5) using the resist pattern as a mask, and processing the resist underlayer film to form a pattern;
The resin (A) contains a repeating unit represented by the following formula (I),
The film thickness of the said resist underlayer film is 2.5 micrometers or more, and the film thickness of the said resist film is 1 micrometer or less, the pattern formation method.
Figure 112022038729287-pct00057

[In the above formula (I),
X represents a hydrogen atom or an organic group,
L represents a single bond or a divalent linking group,
A represents group represented by the following formula (a).]
Figure 112022038729287-pct00063

[In the formula (a), R represents a monovalent organic group. A plurality of Rs may be the same or different.]
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 수지 (A)에 있어서의 Si 원자의 함유량이, 상기 수지 (A)의 전체량을 기준으로 하여, 1~30질량%인, 패턴 형성 방법.
The method according to claim 1,
The content of Si atoms in the said resin (A) is 1-30 mass % on the basis of the total amount of the said resin (A), The pattern formation method.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 수지 (A)가, 산분해성기를 갖는 반복 단위를 갖는, 패턴 형성 방법.
4. The method according to claim 1 or 3,
The pattern formation method in which the said resin (A) has a repeating unit which has an acid-decomposable group.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 수지 (A)가, 락톤 구조, 설톤 구조, 및 카보네이트 구조로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 갖는, 패턴 형성 방법.
4. The method according to claim 1 or 3,
The said resin (A) has at least 1 sort(s) selected from the group which consists of a lactone structure, a sultone structure, and a carbonate structure, The pattern formation method.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 공정 (4)가, 상기 노광된 레지스트막을 현상액에 의하여 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 공정이며, 상기 현상액이, 알칼리 현상액인 패턴 형성 방법.
4. The method according to claim 1 or 3,
The above step (4) is a step of forming a resist pattern by developing the exposed resist film with a developer, wherein the developing solution is an alkali developer.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 공정 (3)에 있어서, 상기 레지스트막을, KrF 노광, ArF 노광, 및 ArF 액침 노광 중 어느 하나에 의하여 노광하는, 패턴 형성 방법.
4. The method according to claim 1 or 3,
In the step (3), the resist film is exposed by any one of KrF exposure, ArF exposure, and ArF immersion exposure.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 공정 (5)가, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 레지스트 하층막에 대하여 드라이 에칭을 행함으로써 패턴을 형성하는 공정인, 패턴 형성 방법.
4. The method according to claim 1 or 3,
The pattern forming method, wherein the step (5) is a step of forming a pattern by dry etching the resist underlayer film using the resist pattern as a mask.
청구항 8에 있어서,
상기 레지스트 하층막에 대한 드라이 에칭이, 산소 플라즈마 에칭인, 패턴 형성 방법.
9. The method of claim 8,
The dry etching with respect to the said resist underlayer film is oxygen plasma etching, the pattern formation method.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 레지스트 하층막의 막두께가 4μm 이상인, 패턴 형성 방법.
4. The method according to claim 1 or 3,
The film thickness of the said resist underlayer film is 4 micrometers or more, the pattern formation method.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 레지스트 조성물이, 화학 증폭형의 레지스트 조성물인, 패턴 형성 방법.
4. The method according to claim 1 or 3,
The pattern forming method, wherein the resist composition is a chemically amplified resist composition.
청구항 1 또는 청구항 3에 기재된 패턴 형성 방법에 의하여 얻어진 패턴을 마스크로 하여, 상기 피처리 기판에 이온 주입하는, 이온 주입 방법.An ion implantation method in which ions are implanted into the target substrate using the pattern obtained by the pattern forming method according to claim 1 or 3 as a mask. 청구항 1 또는 청구항 3에 기재된 패턴 형성 방법에 이용되는, 피처리 기판 상에, 레지스트 하층막과, (A) Si 원자를 갖는 수지 및 (B) 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 산을 발생하는 화합물을 함유하는 레지스트 조성물에 의하여 형성된 레지스트막이 이 순번으로 적층된 적층체로서,
상기 수지 (A)가 하기 식 (I)로 나타나는 반복 단위를 포함하는, 적층체.
Figure 112022038729287-pct00058

[상기 식 (I) 중,
X는, 수소 원자 또는 유기기를 나타내고,
L은, 단결합 또는 2가의 연결기를 나타내고,
A는, 하기 식 (a)로 나타나는 기를 나타낸다.]
Figure 112022038729287-pct00064

[상기 식 (a) 중, R은, 1가의 유기기를 나타낸다. 복수 존재하는 R은, 동일해도 되고, 달라도 된다.]
A compound that generates an acid upon irradiation with a resist underlayer film, (A) a resin having Si atoms, and (B) actinic ray or radiation on a target substrate used in the pattern forming method according to claim 1 or 3 A laminate in which a resist film formed by a resist composition containing
The laminate in which the said resin (A) contains the repeating unit represented by following formula (I).
Figure 112022038729287-pct00058

[In the above formula (I),
X represents a hydrogen atom or an organic group,
L represents a single bond or a divalent linking group,
A represents group represented by the following formula (a).]
Figure 112022038729287-pct00064

[In the formula (a), R represents a monovalent organic group. A plurality of Rs may be the same or different.]
청구항 1 또는 청구항 3에 기재된 패턴 형성 방법에 이용되는, 상기 레지스트 하층막을 형성하기 위한 레지스트 하층막 형성용 조성물과, 청구항 1 또는 청구항 3에 기재된 레지스트 조성물을 포함하는 키트.A kit comprising the composition for forming a resist underlayer film for forming the resist underlayer film used in the pattern forming method according to claim 1 or 3, and the resist composition according to claim 1 or 3 . 청구항 14에 기재된 키트에 포함되는 레지스트 하층막 형성용 조성물로서,
하기 일반식(1)로 나타나는 반복단위를 갖는 수지를 포함하는, 레지스트 하층막 형성용 조성물.
Figure 112021112396818-pct00059

[상기 일반식 (1) 중,
R1은, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고,
L1은, 단결합, -COO-, 또는 페닐렌기를 나타내고,
L2는, 단결합, 알킬렌기, 또는 페닐렌기를 나타내고,
Rb는, 알킬기, 사이클로알킬기, 유교 지환식 탄화 수소기, 또는 아릴기를 나타낸다.]
A composition for forming a resist underlayer film included in the kit according to claim 14,
A composition for forming a resist underlayer film comprising a resin having a repeating unit represented by the following general formula (1).
Figure 112021112396818-pct00059

[In the above general formula (1),
R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group,
L 1 represents a single bond, -COO-, or a phenylene group,
L 2 represents a single bond, an alkylene group, or a phenylene group,
Rb represents an alkyl group, a cycloalkyl group, a bridged alicyclic hydrocarbon group, or an aryl group.]
청구항 14에 기재된 키트에 포함되는 레지스트 조성물.A resist composition included in the kit according to claim 14 . 청구항 1 또는 청구항 3에 기재된 패턴 형성 방법에 이용되는 레지스트 하층막 형성용 조성물로서,
하기 일반식(1)로 나타나는 반복단위를 갖는 수지를 포함하는, 레지스트 하층막 형성용 조성물.
Figure 112021112396818-pct00060

[상기 일반식 (1) 중,
R1은, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고,
L1은, 단결합, -COO-, 또는 페닐렌기를 나타내고,
L2는, 단결합, 알킬렌기, 또는 페닐렌기를 나타내고,
Rb는, 알킬기, 사이클로알킬기, 유교 지환식 탄화 수소기, 또는 아릴기를 나타낸다.]
A composition for forming a resist underlayer film used in the pattern forming method according to claim 1 or 3,
A composition for forming a resist underlayer film comprising a resin having a repeating unit represented by the following general formula (1).
Figure 112021112396818-pct00060

[In the above general formula (1),
R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group,
L 1 represents a single bond, -COO-, or a phenylene group,
L 2 represents a single bond, an alkylene group, or a phenylene group,
Rb represents an alkyl group, a cycloalkyl group, a bridged alicyclic hydrocarbon group, or an aryl group.]
청구항 1 또는 청구항 3에 기재된 패턴 형성 방법에 이용되는, 청구항 1 또는 청구항 3에 기재된 레지스트 조성물.The resist composition of Claim 1 or 3 used for the pattern formation method of Claim 1 or 3. 청구항 1 또는 청구항 3에 기재된 패턴 형성 방법을 포함하는, 전자 디바이스의 제조 방법.The manufacturing method of the electronic device including the pattern formation method of Claim 1 or 3. 청구항 12에 기재된 이온 주입 방법을 포함하는, 전자 디바이스의 제조 방법.A method of manufacturing an electronic device comprising the ion implantation method according to claim 12 . 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 수지 (A)가, 하기 일반식 (AI)로 나타나는 반복 단위를 포함하는, 패턴 형성 방법.
Figure 112021112396818-pct00061

[상기 일반식 (AI) 중,
Xa1은, 수소 원자, 알킬기, 사이아노기 또는 할로젠 원자를 나타내고,
T는, 단결합 또는 2가의 연결기를 나타내고,
Rx1~Rx3은, 각각 독립적으로, 알킬기 또는 사이클로알킬기를 나타내고, Rx1~Rx3의 2개가 결합하여 환 구조를 형성해도 된다.]
4. The method according to claim 1 or 3,
The pattern formation method in which the said resin (A) contains the repeating unit represented by the following general formula (AI).
Figure 112021112396818-pct00061

[In the above general formula (AI),
Xa 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cyano group, or a halogen atom,
T represents a single bond or a divalent linking group,
Rx 1 to Rx 3 each independently represent an alkyl group or a cycloalkyl group, and two of Rx 1 to Rx 3 may combine to form a ring structure.]
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 수지 (A)가, 락톤 구조, 및 설톤 구조로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 갖는, 패턴 형성 방법.
4. The method according to claim 1 or 3,
The pattern formation method in which the said resin (A) has at least 1 sort(s) selected from the group which consists of a lactone structure and a sultone structure.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 레지스트 하층막은, 하기 일반식(1)로 나타나는 반복단위를 갖는 수지를 포함하는 조성물에 의해 형성되는, 패턴 형성 방법.
Figure 112021112396818-pct00062

[상기 일반식 (1) 중,
R1은, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고,
L1은, 단결합, -COO-, 또는 페닐렌기를 나타내고,
L2는, 단결합, 알킬렌기, 또는 페닐렌기를 나타내고,
Rb는, 알킬기, 사이클로알킬기, 유교 지환식 탄화 수소기, 또는 아릴기를 나타낸다.]
4. The method according to claim 1 or 3,
The resist underlayer film is formed of a composition containing a resin having a repeating unit represented by the following general formula (1).
Figure 112021112396818-pct00062

[In the above general formula (1),
R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group,
L 1 represents a single bond, -COO-, or a phenylene group,
L 2 represents a single bond, an alkylene group, or a phenylene group,
Rb represents an alkyl group, a cycloalkyl group, a bridged alicyclic hydrocarbon group, or an aryl group.]
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