KR20190129992A - Chemically Amplified Resist Materials and Methods of Forming Resist Patterns - Google Patents

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Abstract

EUV, 전자선, 이온빔, KrF 엑시머 레이저 및 ArF 엑시머 레이저 등의 250㎚ 이하의 파장을 갖는 방사선을 이용한 패턴 형성기술에 있어서, 높은 감도와 우수한 리소그래피 특성 양쪽을 고수준으로 달성 가능한 레지스트 재료의 제공을 목적으로 한다. 본 발명은, 일부 조사 공정과, 전체면 조사 공정과, 가열 공정과, 현상 공정을 구비하는 리소그래피 프로세스에 있어서, 상기 감광성 수지 조성물로서 사용되는 화학 증폭형 레지스트 재료로서, (1) 산의 작용에 의해 상기 현상액에 가용 또는 불용이 되는 베이스 성분과, (2) 방사선 조사에 의해 감방사선성 증감체 및 산을 발생하는 성분을 포함하고, 상기 (2) 성분이, 하기 (a) 및 (b) 성분, 하기 (b) 및 (c) 성분, 또는 하기 (a) 내지 (c) 성분 모두를 함유하고, 상기 (b) 성분이, 산의 작용에 의해 분해하고 하기 식 (A)로 표시되는 화합물을 발생하는 전구체를 포함하는 화학 증폭형 레지스트 재료이다.

Figure pct00024
In the pattern formation technique using radiation having a wavelength of less than 250 nm, such as EUV, electron beam, ion beam, KrF excimer laser, and ArF excimer laser, the object of the present invention is to provide a resist material capable of achieving high sensitivity and excellent lithography characteristics at a high level. do. The present invention is a chemically amplified resist material used as the photosensitive resin composition in a lithography process including a partial irradiation step, a whole surface irradiation step, a heating step, and a developing step. And a base component that is soluble or insoluble in the developer, and (2) a component that generates a radiation sensitive sensitizer and an acid by irradiation with radiation, wherein the component (2) includes the following components (a) and (b) A compound which contains a component, following (b) and (c) component, or all of following (a)-(c) components, and the said (b) component decomposes by the action of an acid, and is represented by following formula (A) It is a chemically amplified resist material containing a precursor for generating a.
Figure pct00024

Description

화학 증폭형 레지스트 재료 및 레지스트 패턴 형성 방법Chemically Amplified Resist Materials and Methods of Forming Resist Patterns

본 발명은 화학 증폭형 레지스트 재료 및 레지스트 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a chemically amplified resist material and a method of forming a resist pattern.

차세대의 반도체 디바이스를 제조하기 위한 요소 기술 중 하나로서, EUV(극자외선광) 리소그래피가 주목받고 있다. EUV 리소그래피는, 노광 광원으로서 파장 13.5㎚의 EUV광을 이용하는 패턴 형성기술이다. EUV 리소그래피에 의하면, 반도체 디바이스 제조 프로세스의 노광 공정에 있어서, 매우 미세한 레지스트 패턴(예를 들어 20㎚ 이하)을 형성할 수 있는 것이 실증되어 있다.As one of the element technologies for manufacturing next-generation semiconductor devices, EUV (extreme ultraviolet light) lithography has attracted attention. EUV lithography is a pattern formation technique using EUV light having a wavelength of 13.5 nm as an exposure light source. According to EUV lithography, in the exposure process of the semiconductor device manufacturing process, it is demonstrated that a very fine resist pattern (for example, 20 nm or less) can be formed.

그러나, 현시점에서 개발되고 있는 EUV 광원은 출력이 낮기 때문에, 노광 처리에 장시간을 요하고, 그 결과, EUV 리소그래피는 실용화에 이르지 않은 것이 현 상황이다. EUV 광원이 낮은 출력을 보충하기 위해서, 레지스트 재료(감광성 수지 조성물)의 감도를 향상시키는 것이 생각된다(특허문헌 1 참조). EUV와 마찬가지 문제는 전자선 및 이온빔 등을 광원으로 하는 리소그래피의 출력과 감도에 있어서도 존재하고 있다.However, since the EUV light source currently developed has low output, it requires a long time for exposure processing, and as a result, EUV lithography has not come to practical use. In order to supplement the low output of an EUV light source, it is thought that the sensitivity of a resist material (photosensitive resin composition) is improved (refer patent document 1). Problems similar to those of EUV also exist in the output and sensitivity of lithography using electron beams, ion beams, and the like as light sources.

일본특허공개 제2002-174894호 공보Japanese Patent Publication No. 2002-174894

그러나, 높은 감도와 우수한 리소그래피 특성(높은 해상력, 낮은 패턴 조도 등)의 양쪽을 보다 고수준으로 달성하는 것은 종래 기술로는 곤란했다. 우수한 리소그래피 특성을 유지하면서, 감도를 향상시킬 수 있으면, EUV, 전자선 및 이온빔 등을 광원으로 하는 리소그래피뿐만 아니라, KrF 엑시머 레이저 광 또는 ArF 엑시머 레이저 광을 광원으로 하는 리소그래피에서도, 레이저의 펄스수를 저감하여, 메인터넌스 비용을 삭감하는 것이 가능해진다. 그래서, 본 발명은 EUV, 전자선, 이온빔, KrF 엑시머 레이저, ArF 엑시머 레이저 등의 250㎚ 이하의 파장을 갖는 방사선을 이용한 패턴 형성기술에 있어서, 높은 감도와 우수한 리소그래피 특성의 양쪽을 고수준으로 달성 가능한 레지스트 재료를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 상기 레지스트 재료를 사용한 레지스트 패턴 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.However, it has been difficult in the prior art to achieve both high sensitivity and excellent lithography characteristics (high resolution, low pattern roughness, etc.) at a higher level. If the sensitivity can be improved while maintaining excellent lithography characteristics, the number of pulses of the laser can be reduced not only in lithography using EUV, electron beam and ion beam as a light source, but also in lithography using KrF excimer laser light or ArF excimer laser light as a light source. Thus, maintenance cost can be reduced. Therefore, in the pattern formation technique using radiation having a wavelength of 250 nm or less, such as an EUV, an electron beam, an ion beam, a KrF excimer laser, an ArF excimer laser, etc., a resist capable of achieving both high sensitivity and excellent lithography characteristics at a high level can be achieved. It is an object to provide a material. Moreover, an object of this invention is to provide the resist pattern formation method using the said resist material.

상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 발명은, 감광성 수지 조성물을 사용해서 형성된 레지스트막의 일부에, 250㎚ 이하의 파장을 갖는 제1 방사선을 조사하는 공정과, 상기 일부 조사 공정 후의 레지스트막의 전체면에, 250㎚를 초과하는 파장을 갖는 제2 방사선을 조사하는 공정과, 상기 전체면 조사 공정 후의 레지스트막을 가열하는 공정과, 상기 가열 공정 후의 레지스트막을 현상액에 의해 현상하는 공정을 구비하는 리소그래피 프로세스에 있어서, 상기 감광성 수지 조성물로서 사용되는 화학 증폭형 레지스트 재료로서, (1) 산의 작용에 의해 상기 현상액에 가용 또는 불용이 되는 베이스 성분과, (2) 방사선 조사에 의해 감방사선성 증감체 및 산을 발생하는 성분을 포함하고, 상기 (2) 성분이, 하기 (a) 및 (b) 성분, 하기 (b) 및 (c) 성분, 또는 하기 (a) 내지 (c) 성분 모두를 함유하고, 상기 (b) 성분이, 산의 작용에 의해 분해하고 하기 식 (A)로 표시되는 화합물을 발생하는 전구체를 포함하는 화학 증폭형 레지스트 재료이다.Invention made in order to solve the said subject is 250 degree | times in the process of irradiating the 1st radiation which has a wavelength of 250 nm or less to a part of resist film formed using the photosensitive resin composition, and the whole surface of the resist film after the said partial irradiation process. A lithographic process comprising the step of irradiating a second radiation having a wavelength exceeding nm, the step of heating the resist film after the whole surface irradiation step, and the step of developing the resist film after the heating step with a developer. A chemically amplified resist material used as a photosensitive resin composition, comprising: (1) a base component that is soluble or insoluble in the developer by the action of an acid; and (2) a radiation sensitive sensitizer and an acid generated by irradiation. A component, wherein the component (2) contains the following components (a) and (b), (b) and (c) components, or (a) (C) a chemically amplified resist material containing a precursor containing both the component and generate the compound wherein the (b) component, which is decomposed by the action of an acid is represented by the following formula (A).

(a) 상기 제1 방사선의 조사에 의해, 산과, 상기 제2 방사선을 흡수하는 감방사선성 증감체를 발생하고, 또한 상기 일부 조사 공정에서 제1 방사선이 조사되지 않는 비조사부에서는, 제2 방사선의 조사에 의해 상기 산 및 감방사선성 증감체가 실질적으로 발생하지 않는 감방사선성 산-증감체 발생제(a) In the non-irradiation part which generate | occur | produces an acid and the radiation sensitive sensitizer which absorbs the said 2nd radiation by irradiation of the said 1st radiation, and the 1st radiation is not irradiated in the said some irradiation process, 2nd radiation A radiation-sensitive acid-sensitizer generator in which the acid and the radiation-sensitive sensitizer are substantially not generated by irradiation of

(b) 상기 제1 방사선의 조사에 의해, 제2 방사선을 흡수하는 감방사선성 증감체를 발생하고, 또한 상기 일부 조사 공정에서 제1 방사선이 조사되지 않는 비조사부에서는, 제2 방사선의 조사에 의해 상기 감방사선성 증감체가 실질적으로 발생하지 않는 감방사선성 증감체 발생제(b) In the non-irradiation part which generate | occur | produces the radiation sensitive sensitizer which absorbs a 2nd radiation by the said 1st irradiation, and in which the 1st radiation is not irradiated in the said partial irradiation process, it irradiates for 2nd radiation A radiation sensitive sensitizer generator in which said radiation sensitive sensitizer is not substantially generated by

(c) 상기 제1 방사선의 조사에 의해, 산을 발생하고, 또한 상기 일부 조사 공정에서 제1 방사선이 조사되지 않는 비조사부에서는, 제2 방사선의 조사에 의해 상기 산이 실질적으로 발생하지 않는 감방사선성 산 발생제(c) Radiation radiation which does not generate | occur | produce substantially the said acid by irradiation of a 2nd radiation in the non-irradiation part which generate | occur | produces an acid by irradiation of the said 1st radiation and in which the 1st radiation is not irradiated in the said partial irradiation process. Acid generator

Figure pct00001
Figure pct00001

(식 (A) 중, Ra 내지 Rd는 각각 독립적으로, 수소 원자, 아미노기, 술파닐기, 할로겐 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이고, R1 내지 R6은 각각 독립적으로, 수소 원자, 히드록시기, 아미노기, 술파닐기, 할로겐 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이거나, 또는 Ra 내지 Rd 및 R1 내지 R6 중 2개 이상이 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소쇄와 함께 구성되는 환원수 4 내지 20의 환 구조의 일부이다. 단, R1 내지 R6 중 적어도 하나는 히드록시기이다.)(In formula (A), R a to R d are each independently a hydrogen atom, an amino group, a sulfanyl group, a halogen atom or a C 1-20 monovalent organic group, and R 1 to R 6 are each independently hydrogen An atom, a hydroxy group, an amino group, a sulfanyl group, a halogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or two or more of R a to R d and R 1 to R 6 join together to form a carbon chain to which they are bonded Is part of a ring structure of reduced water 4 to 20. However, at least one of R 1 to R 6 is a hydroxy group.)

상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 다른 발명은, (1) 산의 작용에 의해 현상액에 가용 또는 불용이 되는 베이스 성분과, (2) 방사선 조사에 의해 감방사선성 증감체 및 산을 발생하는 성분을 포함하고, 상기 (2) 성분이, 상기 (a) 및 (b) 성분, 상기 (b) 및 (c) 성분, 또는 상기 (a) 내지 (c) 성분 모두를 함유하고, 상기 (b) 성분이, 산의 작용에 의해 분해하고 상기 식 (A)로 표시되는 화합물을 발생하는 전구체를 포함하는 화학 증폭형 레지스트 재료이다.Another invention made in order to solve the said subject contains (1) the base component soluble or insoluble in a developing solution by the action of an acid, and (2) the component which produces | generates a radiation sensitive sensitizer and an acid by irradiation. And the said (2) component contains the said (a) and (b) component, the said (b) and (c) component, or all the said (a)-(c) components, and the said (b) component , A chemically amplified resist material comprising a precursor which decomposes under the action of an acid and generates a compound represented by the above formula (A).

상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 또 다른 발명은, 당해 화학 증폭형 레지스트 재료를 기판 상에 도공하는 공정과, 상기 도공 공정에 의해 형성된 레지스트막의 일부에 250㎚ 이하의 파장을 갖는 방사선을 조사하는 공정과, 상기 일부 조사 공정 후의 레지스트막의 전체면에 250㎚를 초과하는 파장을 갖는 방사선을 조사하는 공정과, 상기 전체면 조사 공정 후의 레지스트막을 가열하는 공정과, 상기 가열 공정 후의 레지스트막을 현상하는 공정을 구비하는 레지스트 패턴 형성 방법이다.Another invention made to solve the above problems is a step of coating the chemically amplified resist material on a substrate, and a step of irradiating a portion of the resist film formed by the coating step with a radiation having a wavelength of 250 nm or less; And a step of irradiating the entire surface of the resist film after the partial irradiation step with radiation having a wavelength exceeding 250 nm, a step of heating the resist film after the whole surface irradiation step, and a step of developing the resist film after the heating step. It is a resist pattern formation method.

여기서, 「상기 일부 조사 공정에서 제1 방사선이 조사되지 않는 비조사부에서는, 제2 방사선의 조사에 의해 상기 산 및 감방사선성 증감체가 실질적으로 발생하지 않는다」, 「상기 일부 조사 공정에서 제1 방사선이 조사되지 않는 비조사부에서는, 제2 방사선의 조사에 의해 상기 감방사선성 증감체가 실질적으로 발생하지 않는다」, 「상기 일부 조사 공정에서 제1 방사선이 조사되지 않는 비조사부에서는, 제2 방사선의 조사에 의해 상기 산이 실질적으로 발생하지 않는다」, 「제1 방사선을 조사하지 않고 제2 방사선만을 조사한 경우에 상기 산 및 감방사선성 증감체를 실질적으로 발생하지 않는다」, 「제1 방사선을 조사하지 않고 제2 방사선만을 조사한 경우에 상기 감방사선성 증감체를 실질적으로 발생하지 않는다」 및 「제1 방사선을 조사하지 않고 제2 방사선만을 조사한 경우에 상기 산을 실질적으로 발생하지 않는다」 란, 제2 방사선만의 조사에 의해서는 산이나 감방사선성 증감체가 발생하지 않거나, 또는 제2 방사선만의 조사에 의해 산이나 감방사선성 증감체가 발생한 경우에도, 일부 조사에 있어서의 조사부와 비조사부 사이에 있어서의 산이나 감방사선성 증감체의 농도의 차를 패턴 형성 가능한 정도의 크기로 유지할 수 있을 정도로 비조사부에 있어서의 제2 방사선의 조사에 의한 산이나 감방사선성 증감체의 발생량이 적고, 그 결과, 현상 공정에 있어서 상기 일부 조사부 또는 비일부 조사부(즉, 일부 조사 시에 방사선이 조사되지 않은 부분)의 어느 것만을 현상액에 용해할 수 있을 정도로 산이나 감방사선성 증감체의 발생량이 적은 것을 의미한다. 「유기기」란, 적어도 1개의 탄소 원자를 포함하는 기를 말한다. 「환원수」란, 방향환 구조, 방향족 복소환 구조, 지환 구조 및 지방족 복소환 구조의 환을 구성하는 원자수를 말하며, 다환의 환 구조의 경우에는, 이 다환을 구성하는 원자수를 밀한다.Here, "in the non-irradiation part in which the 1st radiation is not irradiated in the said partial irradiation process, the said acid and a radiation sensitive sensitizer are not substantially generated by irradiation of a 2nd radiation", "1st radiation in the said partial irradiation process In the non-irradiation part which is not irradiated, the said radiation-sensitive sensitizer does not generate | occur | produce substantially by irradiation of a 2nd radiation "" In the non-irradiation part in which the 1st radiation is not irradiated in the said some irradiation process, irradiation of 2nd radiation is carried out The acid and the radiation-sensitive sensitizer are not substantially generated when the second radiation is irradiated without the first radiation. &Quot; " without the first radiation The radiation-sensitive sensitizer is not substantially generated when only the second radiation is irradiated, and the first radiation is not irradiated. And when the second radiation is irradiated only, the acid is not substantially generated. ”An acid or a radiation sensitizer does not occur by irradiation of only the second radiation, or an acid or radiation is irradiated only by the second radiation. Even when a radiation sensitive sensitizer occurs, the non-irradiation part can maintain the difference in the concentration of an acid or a radiation sensitive sensitizer between the irradiation part and the non-irradiation part in some irradiation to the extent which can form a pattern. The amount of generation of acid or radiation-sensitive sensitizer due to the irradiation of the second radiation is small, and as a result, only one of the above-mentioned some irradiation portions or non-some irradiation portions (i.e., portions where no radiation is irradiated during some irradiation) in the developing step. This means that the amount of acid or radiation sensitive sensitizer generated is small enough to dissolve in the developer. An "organic device" means a group containing at least one carbon atom. "Reduced number" means the number of atoms which comprise the ring of an aromatic ring structure, an aromatic heterocyclic structure, an alicyclic structure, and an aliphatic heterocyclic structure, and in the case of a polycyclic ring structure, the number of atoms which comprise this polycyclic is pushed.

본 발명에 따르면, EUV광, 전자선, 이온빔, KrF 엑시머 레이저, ArF 엑시머 레이저 등의 250㎚ 이하의 파장을 갖는 방사선을 이용한 패턴 형성기술에 있어서, 높은 감도와 우수한 리소그래피 특성의 양쪽을 고수준으로 달성 가능한 화학 증폭형 레지스트 재료가 제공된다. 또한, 본 발명에 따르면, 상기 레지스트 재료를 사용한 레지스트 패턴 형성 방법이 제공된다.According to the present invention, in a pattern forming technique using radiation having a wavelength of 250 nm or less, such as EUV light, electron beam, ion beam, KrF excimer laser, ArF excimer laser, both high sensitivity and excellent lithography characteristics can be achieved at a high level. A chemically amplified resist material is provided. Moreover, according to this invention, the resist pattern formation method using the said resist material is provided.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 상세히 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.

<화학 증폭형 레지스트 재료><Chemical Amplification Resist Material>

본 실시 형태에 따른 화학 증폭형 레지스트 재료는 2단 노광 리소그래피 프로세스에 있어서, 감광성 수지 조성물로서 사용되는 것이다. 2단 노광 리소그래피 프로세스는, 일부 조사 공정과, 전체면 조사 공정과, 가열 공정과, 현상 공정을 구비한다. 상기 일부 조사 공정에서는, 250㎚ 이하의 파장을 갖는 제1 방사선을 조사한다. 또한, 상기 전체면 조사 공정에서는, 250㎚를 초과하는 파장을 갖는 제2 방사선을 조사한다.The chemically amplified resist material according to the present embodiment is used as a photosensitive resin composition in a two-stage lithography process. The two-stage exposure lithography process includes a partial irradiation step, a whole surface irradiation step, a heating step, and a developing step. In the said partial irradiation process, the 1st radiation which has a wavelength of 250 nm or less is irradiated. Moreover, in the said whole surface irradiation process, 2nd radiation which has a wavelength exceeding 250 nm is irradiated.

본 실시 형태에 따른 화학 증폭형 레지스트 재료는 포지티브형 레지스트 재료 또는 네가티브형 레지스트 재료 중 어느 것이든 좋고, 후술하는 베이스 성분 및 현상액 등을 선택함으로써 적절히 선택된다. 여기서, 일부 조사 후의 현상에 의해 일부 조사부가 용출하여 비일부 조사부(차광부)가 남는 레지스트 재료를 포지티브형 레지스트 재료라 하고, 반대로 비조사부(차광부)가 용출하여, 조사부가 남는 레지스트 재료를 네가티브형 레지스트라 한다.The chemically amplified resist material according to the present embodiment may be either a positive resist material or a negative resist material, and is appropriately selected by selecting a base component, a developer, and the like described later. Here, a resist material in which a part of the irradiation part is eluted due to the phenomenon after partial irradiation and the non-part irradiation part (shielding part) remains is called a positive resist material. On the contrary, a non-irradiation part (shielding part) is eluted and the resist material remaining in the irradiation part is negative. It is called a type registrar.

본 실시 형태에 따른 화학 증폭형 레지스트 재료(이하, 단순히 「레지스트 재료」라고 한다.)는, (1) 산의 작용에 의해 현상액에 가용 또는 불용이 되는 베이스 성분과, (2) 방사선 조사에 의해 감방사선성 증감체 및 산을 발생하는 성분을 포함한다.The chemically amplified resist material (hereinafter, simply referred to as "resist material") according to the present embodiment includes (1) a base component that is soluble or insoluble in a developer by the action of an acid, and (2) radiation irradiation. Radiation-sensitive sensitizers and components that generate acids.

<(1) 베이스 성분><(1) base component>

본 실시 형태에 있어서, 상기 (1) 베이스 성분은 유기 화합물이어도 되고, 무기 화합물이어도 된다. 이 유기 화합물은 고분자 화합물이어도 되고, 저분자 화합물이어도 된다. 또한, 상기 고분자 화합물은, 산의 작용에 의해 현상액에 대한 용해성이 변화하는 중합체여도 된다. 이러한 중합체는 레지스트 재료의 베이스 성분으로서 널리 사용되고 있다. 또한, (1) 베이스 성분은, 일부 조사에 있어서의 제1 방사선을 과도하게 흡수하지 않고, 충분히 수직성이 높은 형상의 레지스트 패턴의 형성을 실현할 수 있는 것인 것이 바람직하다. 또한, (1) 베이스 성분에서는, 전체면 조사에 있어서의 제2 방사선의 흡수가 낮아, 전체면 조사 시에 비조사부에서 불필요한 증감 반응의 유발이 일어나기 어려운 것인 것이 바람직하다.In this embodiment, an organic compound may be sufficient as the said (1) base component, and an inorganic compound may be sufficient as it. This organic compound may be a high molecular compound or a low molecular compound. The polymer may be a polymer in which the solubility in a developing solution changes due to the action of an acid. Such polymers are widely used as base components of resist materials. In addition, it is preferable that (1) the base component can realize formation of a resist pattern having a sufficiently high verticality without excessively absorbing the first radiation in partial irradiation. In addition, in (1) base component, it is preferable that absorption of the 2nd radiation in whole surface irradiation is low and it is hard to cause unnecessary sensitization reaction in a non-irradiation part at the time of whole surface irradiation.

상기 중합체의 중량 평균 분자량(Mw)의 하한으로서는, 1,000이 바람직하고, 3,000이 보다 바람직하고, 5,000이 보다 바람직하다. 상기 Mw의 상한으로서는 200,000이 바람직하고, 50,000이 보다 바람직하고, 10,000이 더욱 바람직하다. 상기 중합체의 수 평균 분자량(Mn)에 대한 Mw의 비의 상한으로서는 5가 바람직하고, 3이 보다 바람직하고, 2.2가 더욱 바람직하다. 상기 비의 하한으로서는, 통상 1 이고, 1.5가 바람직하다. 상기 중합체는 전체면 조사 후의 가열 공정 중의 산 촉매 반응에 의해, 현상 공정에 있어서 일부 조사부가 현상액에 가용 또는 불용이 되는 것이다.As a minimum of the weight average molecular weight (Mw) of the said polymer, 1,000 is preferable, 3,000 are more preferable, and 5,000 are more preferable. As an upper limit of said Mw, 200,000 is preferable, 50,000 is more preferable, 10,000 is further more preferable. As an upper limit of the ratio of Mw with respect to the number average molecular weight (Mn) of the said polymer, 5 is preferable, 3 is more preferable, and 2.2 is still more preferable. As a minimum of the said ratio, it is 1 normally and 1.5 is preferable. In the developing step, part of the irradiation part becomes soluble or insoluble in the developer by the acid catalyzed reaction in the heating step after the whole surface irradiation.

본 명세서에 있어서, 중합체의 Mw 및 Mn은, GPC 칼럼(도소사의 「G2000HXL」 2개, 「G3000HXL」 1개, 「G4000HXL」1개)을 사용하여, 유량 1.0mL/분, 용출 용매 테트라히드로푸란, 시료 농도 1.0질량%, 시료 주입량 100μL, 칼럼 온도 40℃의 분석 조건에서, 검출기로서 시차 굴절계를 사용하여, 단분산 폴리스티렌을 표준으로 하는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정되는 값이다.In this specification, Mw and Mn of a polymer are 1.0 mL / min of a flow volume and the elution solvent tetrahydrofuran using a GPC column (two "G2000HXL", one "G3000HXL", and one "G4000HXL" of Tosoh Corporation). It is a value measured by the gel permeation chromatography (GPC) which makes monodisperse polystyrene into a standard using a differential refractometer as a detector on the analysis conditions of 1.0 mass% of sample concentrations, 100 microliters of sample injection amounts, and a column temperature of 40 degreeC.

상기 산의 작용에 의해 현상액에 대한 용해성이 변화하는 중합체로서는, 예를 들어 극성기(예를 들어 산성 관능기)를 포함하는 구조 단위를 갖는 중합체, 산 해리성기를 포함하는 구조 단위를 갖는 중합체 등을 들 수 있다. 극성기를 포함하는 구조 단위를 갖는 중합체는 알칼리 현상액에 가용이지만, 가열 공정에서 후술하는 가교제와 산의 작용에 의해 반응함으로써, 알칼리 현상액에 불용이 된다. 이 경우, 현상 공정에서는 비일부 조사부의 레지스트막은 알칼리 현상액에 의해 제거 가능하게 된다. 따라서, 상기 중합체를 사용해서 형성된 레지스트막을 알칼리 현상액으로 현상하는 경우, 상기 레지스트 재료는 네가티브형 레지스트 재료로서 작용한다.As a polymer in which the solubility to a developing solution changes by the action of the said acid, the polymer which has a structural unit containing a polar group (for example, an acidic functional group), the polymer which has a structural unit containing an acid dissociable group, etc. are mentioned, for example. Can be. Although the polymer which has a structural unit containing a polar group is soluble in an alkaline developing solution, it becomes insoluble in an alkaline developing solution by reacting by action of an acid and a crosslinking agent mentioned later in a heating process. In this case, in the developing step, the resist film of the non-illuminated portion can be removed by the alkaline developer. Therefore, when developing the resist film formed using the said polymer with alkaline developing solution, the said resist material acts as a negative resist material.

한편, 상기 산 해리성기를 포함하는 구조 단위를 갖는 중합체는 유기 현상액에 가용이지만, 알칼리 현상액에는 불용 또는 난용이다. 상기 산 해리성기를 포함하는 구조 단위를 갖는 중합체는, 가열 공정에서 산의 작용에 의해 상기 산 해리성기가 떨어지고(탈보호), 극성이 부여되어, 알칼리 현상액에 가용이고 또한 유기 현상액에 불용이 된다. 이 경우, 비일부 조사부의 레지스트막은 유기 현상액에 의해 제거 가능하게 되고, 일부 조사부는 알칼리 현상액에 의해 제거 가능하게 된다. 따라서, 상기 중합체를 사용해서 형성된 레지스트막을 유기 현상액으로 현상하는 경우, 레지스트 재료는 네가티브형 레지스트 재료로서 작용한다. 한편, 상기 중합체를 사용해서 형성된 레지스트막을 알칼리 현상액으로 현상하는 경우, 레지스트 재료는 포지티브형 레지스트 재료로서 작용한다.On the other hand, the polymer having a structural unit containing the acid dissociable group is soluble in the organic developer, but insoluble or poorly soluble in the alkaline developer. The polymer having a structural unit containing the acid dissociable group is degraded (deprotected) by the action of an acid in the heating step, and the polarity is imparted, so that it is soluble in an alkaline developer and insoluble in an organic developer. . In this case, the resist film of the non-illumination part can be removed by the organic developer, and part of the irradiation part can be removed by the alkaline developer. Therefore, when developing the resist film formed using the said polymer with an organic developing solution, a resist material functions as a negative resist material. On the other hand, when developing the resist film formed using the said polymer with alkaline developing solution, a resist material functions as a positive resist material.

[산 해리성기를 포함하는 구조 단위를 갖는 중합체][Polymer Having Structural Unit Containing Acid Dissociable Group]

산 해리성기를 포함하는 구조 단위(이하, 「구조 단위 (I)」이라고도 한다)를 갖는 중합체(이하, 「[P] 중합체」라고도 한다)는, 구조 단위 (I) 이외에, 락톤 구조, 환상 카르보네이트 구조, 술톤 구조 또는 이들의 조합을 포함하는 구조 단위 (II), 히드록시기가 결합하는 방향환을 포함하는 구조 단위 (III) 및 후술하는 식 (Y)로 표시되는 기를 포함하는 구조 단위 (IV)를 갖고 있어도 되고, 구조 단위 (I) 내지 (IV) 이외의 다른 구조 단위를 갖고 있어도 된다.A polymer having a structural unit (hereinafter also referred to as "structural unit (I)") containing an acid dissociable group (hereinafter also referred to as "[P] polymer") is a lactone structure and a cyclic carbon other than the structural unit (I). Structural unit (II) containing a carbonate structure, a sultone structure, or a combination thereof, a structural unit (III) including an aromatic ring to which a hydroxy group bonds, and a structural unit (IV) including a group represented by formula (Y) described later ) And may have a structural unit other than the structural units (I) to (IV).

(구조 단위 (I))(Structural unit (I))

구조 단위 (I)은, 산 해리성기를 포함하는 구조 단위이다. 구조 단위 (I)로서는, 예를 들어 하기 식 (X)로 표시되는 구조 단위 등을 들 수 있다.Structural unit (I) is a structural unit containing an acid dissociable group. As structural unit (I), the structural unit etc. which are represented by following formula (X) are mentioned, for example.

Figure pct00002
Figure pct00002

상기 식 (X) 중, RW는 수소 원자, 불소 원자, 메틸기 또는 트리플루오로메틸기이다. RX는 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기이다. RY 및 RZ는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기이거나, 또는 이들의 기가 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 구성되는 환원수 3 내지 20의 지환 구조의 일부이다.In the formula (X), R W is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R X is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R Y and R Z are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a part of an alicyclic structure having 3 to 20 reduced water, in which these groups are combined with each other to form together with the carbon atom to which they are bonded.

「탄화수소기」란, 쇄상 탄화수소기, 지환식 탄화수소기 및 방향족 탄화수소기가 포함된다. 이 「탄화수소기」는, 포화 탄화수소기에서도 불포화탄화수소기이어도 된다. 「쇄상 탄화수소기」란, 환상 구조를 포함하지 않고, 쇄상 구조만으로 구성된 탄화수소기를 말하며, 직쇄상 탄화수소기 및 분지상 탄화수소기의 양쪽을 포함한다. 「지환식 탄화수소기」란, 환 구조로서는 지환 구조만을 포함하고, 방향환 구조를 포함하지 않는 탄화수소기를 말하며, 단환의 지환식 탄화수소기 및 다환의 지환식 탄화수소기의 양쪽을 포함한다. 단, 지환 구조만으로 구성되어 있을 필요는 없고, 그 일부에 쇄상 구조를 포함하고 있어도 된다. 「방향족 탄화수소기」란, 환 구조로서 방향환 구조를 포함하는 탄화수소기를 말한다. 단, 방향환 구조만으로 구성되어 있을 필요는 없고, 그 일부에 쇄상 구조나 지환 구조를 포함하고 있어도 된다.The "hydrocarbon group" includes a chain hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group and an aromatic hydrocarbon group. This "hydrocarbon group" may be a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group. The "chain hydrocarbon group" does not include a cyclic structure but refers to a hydrocarbon group composed of only a chain structure, and includes both a straight chain hydrocarbon group and a branched hydrocarbon group. The "alicyclic hydrocarbon group" refers to a hydrocarbon group containing only an alicyclic structure and not containing an aromatic ring structure as the ring structure, and includes both a monocyclic alicyclic hydrocarbon group and a polycyclic alicyclic hydrocarbon group. However, it is not necessary to be comprised only with an alicyclic structure, and the chain structure may be included in one part. An "aromatic hydrocarbon group" means a hydrocarbon group containing an aromatic ring structure as a ring structure. However, it is not necessary to be comprised only with an aromatic ring structure, and the chain structure and alicyclic structure may be included in one part.

RW로서는, 수소 원자 및 메틸기가 바람직하고, 메틸기가 보다 바람직하다.As R W , a hydrogen atom and a methyl group are preferable, and a methyl group is more preferable.

RX, RY 및 RZ로 표시되는 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기로서는, 탄소수 1 내지 20의 1가의 쇄상 탄화수소기, 탄소수 3 내지 20의 1가의 지환식 탄화수소기, 탄소수 6 내지 20의 1가의 방향족 탄화수소기 등을 들 수 있다.R X, as the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R Y and R Z, having 1 to 20 monovalent chain hydrocarbon group, a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, having a carbon number of 6 to 20 of Monovalent aromatic hydrocarbon group etc. are mentioned.

탄소수 1 내지 20의 1가의 쇄상 탄화수소기로서는, 예를 들어 메틸기, 에틸기, n-프로필기, i-프로필기 등의 알킬기, 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기 등의 알케닐기, 에티닐기, 프로피닐기, 부티닐기 등의 알키닐기 등을 들 수 있다.As a C1-C20 monovalent chain hydrocarbon group, For example, Alkenyl groups, such as an alkyl group, such as a methyl group, an ethyl group, n-propyl group, an i-propyl group, an ethenyl group, a propenyl group, butenyl group, an ethynyl group, and a propynyl group And alkynyl groups such as butynyl group and the like.

탄소수 3 내지 20의 1가의 지환식 탄화수소기로서는, 예를 들어 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등의 단환의 지환식 포화 탄화수소기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기 등의 단환의 지환식 불포화탄화수소기, 노르보르닐기, 아다만틸기, 트리시클로데실기 등의 다환의 지환식 포화 탄화수소기, 노르보르네닐기, 트리시클로데세닐기 등의 다환의 지환식 불포화탄화수소기 등을 들 수 있다.As a C3-C20 monovalent alicyclic hydrocarbon group, Monocyclic alicyclic unsaturated-hydrocarbon groups, such as monocyclic alicyclic saturated hydrocarbon groups, such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, a cyclopentenyl group, and a cyclohexenyl group, for example And polycyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon groups such as polycyclic alicyclic saturated hydrocarbon groups such as norbornyl group, adamantyl group, and tricyclodecyl group, norborneneyl group, and tricyclodecenyl group.

탄소수 6 내지 20의 1가의 방향족 탄화수소기로서는, 예를 들어 페닐기, 톨릴기, 크실릴기, 나프틸기, 안트릴기 등의 아릴기, 벤질기, 페네틸기, 나프틸메틸기, 안트릴 메틸기 등의 아르알킬기 등을 들 수 있다.As a C6-C20 monovalent aromatic hydrocarbon group, For example, aryl groups, such as a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a benzyl group, a phenethyl group, a naphthyl methyl group, an anthryl methyl group, etc. Aralkyl group etc. are mentioned.

RY 및 RZ가 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 구성되는 환원수 3 내지 20의 지환 구조로서는, 예를 들어 시클로펜탄 구조, 시클로헥산 구조, 노르보르난 구조, 아다만탄 구조 등을 들 수 있다.Examples of the alicyclic structure of reduced water 3 to 20 in which R Y and R Z join together and constituted with the carbon atoms to which they are bonded include, for example, a cyclopentane structure, a cyclohexane structure, a norbornane structure, and an adamantane structure. have.

구조 단위 (I)로서는, 1-알킬 시클로알칸-1-일(메트)아크릴레이트에서 유래하는 구조 단위가 바람직하다.As the structural unit (I), a structural unit derived from 1-alkyl cycloalkan-1-yl (meth) acrylate is preferable.

구조 단위 (I)의 함유 비율의 하한으로서는, [P] 중합체를 구성하는 전체 구조 단위에 대하여, 20몰%가 바람직하고, 40몰%가 보다 바람직하다. 상기 함유 비율의 상한으로서는 80몰%가 바람직하고, 60몰%가 보다 바람직하다.As a minimum of the content rate of a structural unit (I), 20 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a [P] polymer, and 40 mol% is more preferable. As an upper limit of the said content rate, 80 mol% is preferable and 60 mol% is more preferable.

(구조 단위 (II))(Structural Unit (II))

구조 단위 (II)는, 락톤 구조, 환상 카르보네이트 구조, 술톤 구조 또는 이들의 조합을 포함하는 구조 단위이다. [P] 중합체는, 구조 단위 (II)를 가지면, 현상액에 대한 용해성을 보다 적당한 것으로 할 수 있다.Structural unit (II) is a structural unit containing a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure, or a combination thereof. If the polymer [P] has a structural unit (II), the solubility in a developing solution can be made more suitable.

구조 단위 (II)로서는, 예를 들어 부티로락톤-일(메트)아크릴레이트에서 유래하는 구조 단위, 노르보르난락톤-일(메트)아크릴레이트에서 유래하는 구조 단위, 에틸렌카르보네이트-일메틸(메트)아크릴레이트에서 유래하는 구조 단위, 노르보르난 술톤-일(메트)아크릴레이트에서 유래하는 구조 단위 등을 들 수 있다.As structural unit (II), the structural unit derived from butyrolactone-yl (meth) acrylate, the structural unit derived from norbornane lactone-yl (meth) acrylate, for example, ethylene carbonate-ylmethyl The structural unit derived from (meth) acrylate, the structural unit derived from norbornane sultone-yl (meth) acrylate, etc. are mentioned.

[P] 중합체가 구조 단위 (II)를 갖는 경우, 구조 단위 (II)의 함유 비율의 하한으로서는, 20몰%가 바람직하고, 30몰%가 보다 바람직하다. 상기 함유 비율의 상한으로서는 80몰%가 바람직하고, 70몰%가 보다 바람직하다.When the polymer [P] has a structural unit (II), the lower limit of the content ratio of the structural unit (II) is preferably 20 mol%, more preferably 30 mol%. As an upper limit of the said content rate, 80 mol% is preferable and 70 mol% is more preferable.

(구조 단위 (III))(Structural Unit (III))

구조 단위 (III)은, 히드록시기가 결합하는 방향환을 포함하는 구조 단위이다. [P] 중합체가 구조 단위 (III)을 가지면, 당해 레지스트 재료의 일부 조사에 있어서의 감도를 보다 향상시킬 수 있다.Structural unit (III) is a structural unit containing the aromatic ring which a hydroxyl group couple | bonds. When the polymer [P] has a structural unit (III), the sensitivity in partial irradiation of the resist material can be further improved.

구조 단위 (III)으로서는, 예를 들어 히드록시스티렌에서 유래하는 구조 단위, 히드록시비닐나프탈렌에서 유래하는 구조 단위, 히드록시페닐(메트)아크릴레이트에서 유래하는 구조 단위 등을 들 수 있다.As structural unit (III), the structural unit derived from hydroxy styrene, the structural unit derived from hydroxy vinyl naphthalene, the structural unit derived from hydroxyphenyl (meth) acrylate, etc. are mentioned, for example.

[P] 중합체가 구조 단위 (III)을 갖는 경우, 구조 단위 (III)의 함유 비율의 하한으로서는, 20몰%가 바람직하고, 30몰%가 보다 바람직하다. 상기 함유 비율의 상한으로서는 80몰%가 바람직하고, 70몰%가 보다 바람직하다.When the polymer [P] has a structural unit (III), the lower limit of the content ratio of the structural unit (III) is preferably 20 mol%, more preferably 30 mol%. As an upper limit of the said content rate, 80 mol% is preferable and 70 mol% is more preferable.

(구조 단위 (IV))(Structural unit (IV))

구조 단위 (IV)는, 하기 식 (Y)로 표시되는 기를 포함하는 구조 단위이다. [P] 중합체가 구조 단위 (IV)를 가지면, 당해 레지스트 재료의 일부 조사에 있어서의 감도를 보다 향상시킬 수 있다.Structural unit (IV) is a structural unit containing the group represented by following formula (Y). When the polymer [P] has a structural unit (IV), the sensitivity in partial irradiation of the resist material can be further improved.

Figure pct00003
Figure pct00003

상기 식 (Y) 중, RP 및 RQ는 각각 독립적으로, 불소 원자 또는 탄소수 1 내지 10의 불소화알킬기이다.In said formula (Y), R <P> and R <Q> are respectively independently a fluorine atom or a C1-C10 fluorinated alkyl group.

RP 및 RQ로 표시되는 탄소수 1 내지 10의 불소화알킬기로서는, 예를 들어 플루오로메틸기, 디플루오로메틸기, 트리플루오로메틸기, 펜타플루오로에틸기, 헵타플루오로프로필기, 노나플루오로부틸기 등을 들 수 있다. 이들 중에서 트리플루오로메틸기가 바람직하다.Examples of the fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms represented by R P and R Q include, for example, a fluoromethyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, heptafluoropropyl group, and nonafluorobutyl group. Etc. can be mentioned. Of these, trifluoromethyl group is preferable.

[P] 중합체가 구조 단위 (IV)를 갖는 경우, 구조 단위 (IV)의 함유 비율의 하한으로서는, 5몰%가 바람직하고, 10몰%가 보다 바람직하다. 상기 함유 비율의 상한으로서는 50몰%가 바람직하고, 30몰%가 보다 바람직하다.When the polymer [P] has a structural unit (IV), the lower limit of the content ratio of the structural unit (IV) is preferably 5 mol%, more preferably 10 mol%. As an upper limit of the said content rate, 50 mol% is preferable and 30 mol% is more preferable.

상기 저분자 화합물의 분자량 하한으로서는, 300이 바람직하고, 500이 보다 바람직하다. 상기 분자량의 상한으로서는 3,000이 바람직하고, 2,000이 보다 바람직하다. 상기 저분자 화합물은, 전체면 조사 후의 가열 공정 중의 산촉매 반응에 의해, 현상 공정에 있어서 일부 조사부가 현상액에 가용 또는 불용이 되는 것이다.As a minimum molecular weight of the said low molecular weight compound, 300 is preferable and 500 is more preferable. As an upper limit of the said molecular weight, 3,000 are preferable and 2,000 are more preferable. As for the said low molecular weight compound, some irradiation part becomes soluble or insoluble in a developing solution in an image development process by the acid catalyst reaction in the heating process after whole surface irradiation.

저분자 화합물로서는, 예를 들어 트룩센 유도체 등의 성형 분자, 칼릭스아렌 유도체, 노리아(Noria), 덴드리머 등을 들 수 있다.As a low molecular weight compound, shaping | molding molecule | numerators, such as a trucesen derivative, a calix arene derivative, Noria, a dendrimer, etc. are mentioned, for example.

무기 화합물로서는, 예를 들어 산화코발트, 산화하프늄, 산화지르코늄 등의 금속 산화물, 착체 등의 유기 금속 화합물을 들 수 있다. 상기 금속 산화물은 입자상이어도 되고, 나노 오더의 입자경을 갖는 나노 파티클이어도 된다. 또한, 상기 금속 산화물의 입자는 카르복실산 등으로 배위되어 있어도 된다. (1) 베이스 성분으로서 무기 화합물을 사용한 경우의 용해성 변화의 일례를 이하에 나타낸다. 예를 들어 (1) 베이스 성분으로서 카르복실산이 배위한 금속 산화물의 나노 파티클을 사용한 경우, 방사선 조사에 의해 발생한 산의 음이온이 카르복실산 음이온을 대신해서 금속 산화물에 배위한다. 이에 의해, 금속 산화물의 입자끼리의 상호 작용이 증가함으로써 (1) 베이스 성분이 겔화하고, 현상 공정에 있어서 비조사부만을 용해시키는 경우에 있어서의 조사부의 용해를 억제할 수 있다.As an inorganic compound, organic metal compounds, such as metal oxides, such as a cobalt oxide, a hafnium oxide, a zirconium oxide, and a complex, are mentioned, for example. The metal oxide may be particulate or may be nanoparticles having a particle diameter of nano order. The particles of the metal oxide may be coordinated with carboxylic acid or the like. (1) An example of the solubility change at the time of using an inorganic compound as a base component is shown below. For example, (1) When nanoparticles of a metal oxide in which carboxylic acid is coordinated are used as the base component, the anion of the acid generated by irradiation is coordinated with the metal oxide in place of the carboxylic acid anion. Thereby, since the interaction of metal oxide particles increases, (1) base component gelatinizes and dissolution of an irradiation part in the case of dissolving only a non-irradiation part in a image development process can be suppressed.

<(2) 방사선 조사에 의해 감방사선성 증감체와 산을 발생하는 성분><(2) Components that Generate Radiation Sensitizers and Acids by Irradiation>

상기 성분은, 방사선 조사(노광)에 의해 감방사선성 증감체와 산을 발생하는 성분이다. 상기 성분은, (a) 감방사선성 산-증감체 발생제, (b) 감방사선성 증감체 발생제 및 (c) 감방사선성 산 발생제의 3개의 성분 중, (a) 성분, (a) 내지 (c) 성분 중 임의의 2개의 성분, 또는 (a) 내지 (c) 성분 모두를 함유한다. 즉, 레지스트 재료 중에서, 상기 (2) 성분은 상기 (1) 베이스 성분과 블렌드되어 있다. 또한, (a) 감방사선성 산-증감체 발생제, (b) 감방사선성 증감체 발생제 및 (c) 감방사선성 산 발생제는, 저분자 화합물이어도 되고, 산 및 증감체를 발생하는 기를 갖는 중합체, 증감체를 발생하는 기를 갖는 중합체 또는 산을 발생하는 기를 갖는 중합체여도 된다.The said component is a component which generate | occur | produces a radiation sensitive sensitizer and an acid by irradiation (exposure). The said component is (a) component, (a) of three components of (a) a radiation sensitive acid-sensitizer, (b) a radiation sensitive sensitizer, and (c) a radiation sensitive acid generator Any two of the components) to (c) or both of the components (a) to (c). That is, in the resist material, the component (2) is blended with the base component (1). The (a) radiation-sensitive acid-sensitizer generator, (b) radiation-sensitive sensitizer generator, and (c) the radiation-sensitive acid generator may be a low molecular compound, and a group which generates an acid and a sensitizer. The polymer which has, the polymer which has a group which produces a sensitizer, or the polymer which has a group which produces an acid may be sufficient.

[(a) 감방사선성 산-증감체 발생제][(a) Radiation-sensitive acid-sensitizer generator]

(a) 감방사선성 산-증감체 발생제는, 제1 방사선의 조사에 의해, 산과, 제2 방사선을 흡수하는 감방사선성 증감체를 발생하고, 또한 상기 일부 조사 공정에서 제1 방사선이 조사되지 않는 비조사부에서는, 제2 방사선의 조사에 의해 상기 산 및 감방사선성 증감체가 실질적으로 발생하지 않는다. 상기 (a) 감방사선성 산-증감체 발생제는, 상기 성질을 가지므로, 전체면 조사 공정에서의 제2 방사선의 조사에 의한 상기 산 및 감방사선성 증감체의 발생을 억제할 수 있다.(a) The radiation-sensitive acid-sensitizer generator generates, by irradiation of the first radiation, a radiation-sensitive sensitizer which absorbs the acid and the second radiation, and the first radiation is irradiated in the partial irradiation step. In the non-irradiation part not provided, the acid and the radiation-sensitive sensitizer are substantially not generated by the irradiation of the second radiation. Since the said (a) radiation sensitive acid-sensitizer generator has the said characteristic, generation | occurrence | production of the said acid and a radiation sensitive sensitizer by irradiation of the 2nd radiation in a whole surface irradiation process can be suppressed.

또한, (a) 감방사선성 산-증감체 발생제에 제2 방사선을 조사함으로써 산 및 감방사선성 증감체가 발생한 경우에, 일부 조사에 있어서의 조사부와 비조사부 사이에 있어서의 산 및 감방사선성 증감체의 농도의 차를 패턴 형성 가능한 정도의 크기로 유지할 수 있을 정도로 제2 방사선의 조사에 의한 산 및 감방사선성 증감체의 발생량을 적게 할 수 있다. 제2 방사선의 파장의 하한으로서는, 300㎚가 바람직하고, 320㎚가 보다 바람직하고, 350㎚가 더욱 바람직하다. (a) 감방사선성 산-증감체 발생제가 제2 방사선의 조사에 의해 산 및 감방사선성 증감체를 발생하는 경우에 있어서의 제2 방사선의 파장을 상기 하한 이상으로 함으로써 제1 방사선이 조사되는 일부 조사부에서는, 발생한 감방사선성 증감체의 증감 작용에 의해 제2 방사선의 조사 시에 산이 발생하고, 반대로 제1 방사선이 조사되지 않는 비일부 조사부에서는 제2 방사선의 조사 시에 있어서의 산의 발생이 억제된다. 그 결과, 일부 조사부와 비일부 조사부 사이에 있어서의 감도 및 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.In addition, (a) when acid and a radiation sensitive sensitizer generate | occur | produced by irradiating a radiation sensitive acid-sensitizer generating agent with a 2nd radiation, acid and radiation sensitivity between an irradiation part and a non-irradiation part in some irradiation. The amount of acid and radiation-sensitive sensitizer produced by the irradiation of the second radiation can be reduced to such an extent that the difference in the concentration of the sensitizer can be maintained at a magnitude capable of forming a pattern. As a minimum of the wavelength of a 2nd radiation, 300 nm is preferable, 320 nm is more preferable, 350 nm is still more preferable. (a) When a radiation-sensitive acid-sensitizer generator generates an acid and a radiation-sensitive sensitizer by irradiation of a 2nd radiation, the 1st radiation is irradiated by making the wavelength of 2nd radiation more than the said minimum. In some irradiation parts, acid is generated at the time of irradiation of the second radiation by the sensitizing action of the radiation-sensitive sensitizer generated. On the contrary, in some non-irradiation parts in which the first radiation is not irradiated, acid is generated at the time of irradiation of the second radiation. This is suppressed. As a result, the sensitivity and contrast between some irradiating portions and non-illuminating portions can be improved.

(a) 감방사선성 산-증감체 발생제로서는, 오늄염 화합물, 디아조메탄 화합물 및 술폰이미드 화합물 등을 들 수 있다. 또한, 오늄염 화합물로서는, 예를 들어 술포늄염 화합물, 테트라히드로티오페늄염 화합물, 요오도늄염 화합물 등을 들 수 있다. 술포늄염 화합물인 (a) 감방사선성 산-증감체 발생제로서는, 예를 들어 S+에 인접하는 탄소 원자를 갖고, 이 탄소 원자에 히드록시기가 결합되어 있는 화합물 등을 들 수 있다.(a) As a radiation sensitive acid-sensitizer generator, an onium salt compound, a diazomethane compound, a sulfonimide compound, etc. are mentioned. Moreover, as an onium salt compound, a sulfonium salt compound, a tetrahydrothiophenium salt compound, an iodonium salt compound, etc. are mentioned, for example. As a (a) radiation-sensitive acid-sensitizer which is a sulfonium salt compound, the compound etc. which have a carbon atom adjacent to S <+> , and the hydroxy group couple | bonded with this carbon atom are mentioned.

[(b) 감방사선성 증감체 발생제][(b) Radiation Sensitizers]

(b) 감방사선성 증감체 발생제는, 제1 방사선의 조사에 의해, 제2 방사선을 흡수하는 감방사선성 증감체를 발생하고, 또한 상기 일부 조사 공정에서 제1 방사선이 조사되지 않는 비조사부에서는, 제2 방사선의 조사에 의해 상기 감방사선성 증감체가 실질적으로 발생하지 않는 성분이며, 상기 (a) 감방사선성 산-증감체 발생제와는 상이한 것이다. 본 실시 형태에 따른 패턴 형성 방법에서는, 일부 조사 공정에서, (b) 감방사선성 증감체 발생제의 화학 구조가 직접적 또는 간접적인 반응에 의해 변환하고, 전체면 조사 공정에서 산 발생을 보조하는 감방사선성 증감체를 생성한다. 흡수되는 방사선의 파장의 피크가 일부 조사 공정 전후에 시프트함으로써, 감방사선성 증감체가 발생한 조사부와 비조사부 사이에서, 전체면 조사 공정에서의 제2 방사선의 흡수 콘트라스트가 얻어지기 쉬워진다. 또한, 상기 흡수 파장의 피크 시프트가 큰 경우, 전체면 조사 공정에서의 제2 방사선의 흡수 콘트라스트가 보다 커진다.(b) The radiation-sensitive sensitizer generator is a non-irradiation part that generates a radiation-sensitive sensitizer that absorbs the second radiation by irradiation of the first radiation and is not irradiated with the first radiation in the partial irradiation step. Is a component in which the radiation-sensitive sensitizer is not substantially generated by the irradiation of the second radiation, and is different from the radiation-sensitive acid-sensitizer (a). In the pattern formation method according to the present embodiment, in some irradiation steps, (b) the chemical structure of the radiation-sensitive sensitizer generating agent is converted by direct or indirect reaction and assists acid generation in the whole surface irradiation step. To produce a radiosensitizer; By shifting the peak of the wavelength of the absorbed radiation before and after part of the irradiation step, the absorption contrast of the second radiation in the whole surface irradiation step is easily obtained between the irradiation part and the non-irradiation part in which the radiation sensitive sensitizer is generated. Moreover, when the peak shift of the said absorption wavelength is large, the absorption contrast of 2nd radiation in a whole surface irradiation process becomes large.

또한, (b) 감방사선성 증감체 발생제에 제2 방사선을 조사함으로써 감방사선성 증감체가 발생한 경우에, 일부 조사에 있어서의 조사부와 비조사부 사이에 있어서의 감방사선성 증감체의 농도의 차를 패턴 형성 가능한 정도의 크기로 유지할 수 있을 정도로 제2 방사선의 조사에 의한 감방사선성 증감체의 발생량을 적게 할 수 있는 제2 방사선의 파장의 하한으로서는, 300㎚가 바람직하고, 320㎚가 보다 바람직하고, 350㎚가 더욱 바람직하다. (b) 감방사선성 증감체 발생제가 제2 방사선의 조사에 의해 감방사선성 증감체를 발생하는 경우에 있어서의 제2 방사선의 파장을 상기 하한 이상으로 함으로써, 제1 방사선이 조사되는 일부 조사부에서는, 발생한 감방사선성 증감체의 증감 작용에 의해 제2 방사선의 조사 시에 산이 발생하고, 반대로 제1 방사선이 조사되지 않는 비일부 조사부에서는 제2 방사선의 조사 시에 있어서의 산의 발생이 억제된다. 그 결과, 일부 조사부와 비일부 조사부 사이에 있어서의 감도 및 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.Moreover, (b) the difference of the density | concentration of the radiation sensitive sensitizer between the irradiation part and non-irradiation part in some irradiation, when a radiation sensitive sensitizer generate | occur | produced by irradiating a radiation sensitive sensitizer generating agent with a 2nd radiation. 300 nm is preferable and 320 nm is more preferable as a lower limit of the wavelength of the 2nd radiation which can reduce the generation | occurrence | production amount of the radiation sensitive sensitizer by irradiation of a 2nd radiation so that it can hold | maintain to the magnitude | size of the grade which can form a pattern. Preferably, 350 nm is more preferable. (b) When the radiation sensitive sensitizer generating agent produces a radiation sensitive sensitizer by irradiation of a 2nd radiation, in some irradiation part to which 1st radiation is irradiated by making wavelength of 2nd radiation more than the said minimum, Due to the sensitizing action of the radiation-sensitive sensitizer generated, acid is generated when the second radiation is irradiated. On the contrary, in some non-irradiating portions in which the first radiation is not irradiated, acid is suppressed when the second radiation is irradiated. . As a result, the sensitivity and contrast between some irradiating portions and non-illuminating portions can be improved.

(b) 감방사선성 증감체 발생제로서는, 일부 조사 공정에서의 제1 방사선의 조사에 의해, 전체면 조사 공정에 있어서의 제2 방사선을 흡수하는 카르보닐기를 갖는 화합물(카르보닐 화합물)이 되는 것이 바람직하다. 카르보닐 화합물로서는 알데히드, 케톤, 카르복실산 및 카르복실산에스테르 등을 들 수 있다. 상기 반응에 의해, 일부 조사부의 (b) 감방사선성 증감체 발생제로만, 방사선의 흡수 파장의 피크의 시프트가 일어난다. 따라서, 일부 조사 후에, 일부 조사부만을 흡수할 수 있는 파장의 방사선으로 전체면 조사를 행하면, 일부 조사부만을 선택적으로 증감할 수 있다.(b) As a radiation sensitive sensitizer, what becomes a compound (carbonyl compound) which has a carbonyl group which absorbs the 2nd radiation in a whole surface irradiation process by irradiation of the 1st radiation in some irradiation processes. desirable. Examples of the carbonyl compound include aldehydes, ketones, carboxylic acids and carboxylic acid esters. By the said reaction, only the (b) radiation sensitive sensitizer of a part of irradiation part shifts the peak of the absorption wavelength of a radiation. Therefore, after partial irradiation, when whole surface irradiation is carried out with the radiation of the wavelength which can absorb only a part of irradiation part, only a part of irradiation part can be selectively increased or decreased.

상기 (b) 감방사선성 증감체 발생제는, 산의 작용에 의해 분해하고 하기 식 (A)로 표시되는 화합물(이하, 「(A) 증감제」라고도 한다)을 발생하는 전구체(이하, 「[B] 전구체」라고도 한다)를 포함한다. (b) 감방사선성 증감체 발생제가 [B] 전구체를 포함함으로써, 일부 조사부에 있어서, (a) 감방사선성 산-증감체 발생제 또는 (c) 감방사선성 산 발생제로부터 발생한 산의 작용에 의해, 효율적으로 감방사선성 증감체를 발생시킬 수 있어, 양호한 미세 패턴을 형성할 수 있다.Said (b) radiation sensitive sensitizer generator decomposes by the action of an acid, and generate | occur | produces the compound represented by following formula (A) (henceforth "(A) sensitizer") (Hereafter, " And (B) precursor). (b) the action of an acid generated from (a) a radiation-sensitive acid-sensitizer or (c) a radiation-sensitive acid generator, in some irradiating portions, since the radiation-sensitive sensitizer contains the precursor [B]. By this, a radiation sensitive sensitizer can be efficiently generated, and a favorable fine pattern can be formed.

((A) 증감제)((A) sensitizer)

(A) 증감제는, 하기 식 (A)로 표시되는 화합물이다.(A) A sensitizer is a compound represented by following formula (A).

Figure pct00004
Figure pct00004

상기 식 (A) 중, Ra 내지 Rd는 각각 독립적으로, 수소 원자, 아미노기, 술파닐기, 할로겐 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이고, R1 내지 R6은 각각 독립적으로, 수소 원자, 히드록시기, 아미노기, 술파닐기, 할로겐 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이거나, 또는 Ra 내지 Rd 및 R1 내지 R6 중 2개 이상이 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소쇄와 함께 구성되는 환원수 4 내지 20의 환 구조의 일부이다. 단, R1 내지 R6 중 적어도 하나는 히드록시기이다.In said formula (A), R <a> -R <d> is respectively independently a hydrogen atom, an amino group, a sulfanyl group, a halogen atom, or a C1-C20 monovalent organic group, R <1> -R <6> is respectively independently hydrogen An atom, a hydroxy group, an amino group, a sulfanyl group, a halogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or two or more of R a to R d and R 1 to R 6 join together to form a carbon chain to which they are bonded It is a part of ring structure of reducing water 4-20 to become. Provided that at least one of R 1 to R 6 is a hydroxy group.

Ra 내지 Rd 및 R1 내지 R6로 표현되는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기로서는, 예를 들어 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기, 이 탄화수소기의 탄소-탄소간에 2가의 헤테로 원자 함유기를 포함하는 기 (α), 상기 1가의 탄화수소기 및 기 (α)가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부를 1가의 헤테로 원자 함유기로 치환한 기 등을 들 수 있다.As a C1-C20 monovalent organic group represented by R <a> -R <d> and R <1> -R <6> , it is a C1-C20 monovalent hydrocarbon group, for example, a bivalent hetero atom between carbon-carbon of this hydrocarbon group. The group etc. which substituted one part or all part of the hydrogen atom which the group ((alpha)) containing a containing group, the said monovalent hydrocarbon group, and group ((alpha)) have by the monovalent hetero atom containing group are mentioned.

탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기로서는, 예를 들어 상기 식 (X)에 있어서의 RX, RY 및 RZ의 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기로서 예시한 것과 마찬가지의 기 등을 들 수 있다.As the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, for example, in the same group, and the like of those exemplified as the above formula (X) R X, R Y, and having 1 to 20 carbon monovalent hydrocarbon group of R Z group in the Can be.

1가 및 2가의 헤테로 원자 함유기를 구성하는 헤테로 원자로서는, 예를 들어 산소 원자, 질소 원자, 황 원자, 인 원자, 규소 원자, 할로겐 원자 등을 들 수 있다. 할로겐 원자로서는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있다.As a hetero atom which comprises monovalent and bivalent hetero atom containing group, an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a phosphorus atom, a silicon atom, a halogen atom, etc. are mentioned, for example. As a halogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, etc. are mentioned.

2가의 헤테로 원자 함유기로서는, 예를 들어 -O-, -CO-, -S-, -CS-, -NR'-, 이들 중 2개 이상을 조합한 기 등을 들 수 있다. R'는 수소 원자 또는 1가의 탄화수소기이다.As a bivalent hetero atom containing group, -O-, -CO-, -S-, -CS-, -NR'-, the group which combined two or more of these, etc. are mentioned, for example. R 'is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group.

1가의 헤테로 원자 함유기로서는, 예를 들어 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등의 할로겐 원자, 히드록시기, 카르복시기, 시아노기, 아미노기, 술파닐기 등을 들 수 있다.As a monovalent hetero atom containing group, halogen atoms, such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, a hydroxyl group, a carboxy group, a cyano group, an amino group, a sulfanyl group, etc. are mentioned, for example.

Ra 내지 Rd 및 R1 내지 R6 중 2개 이상이 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소쇄와 함께 구성되는 환원수 4 내지 20의 환 구조로서는, 예를 들어 나프탈렌 구조, 안트라센 구조, 플루오렌 구조, 디벤조시클로헥산 구조 등의 탄소환 구조, 크산텐 구조, 티옥산텐 구조, 디벤조티아시클로헥산 구조, 디벤조아자시클로헥산 구조 등의 복소환 구조 등을 들 수 있다.As a ring structure of the reduced water 4-20 which two or more of R <a> -R <d> and R <1> -R <6> combine with each other and comprise with the carbon chain to which they couple | bond, for example, a naphthalene structure, an anthracene structure, a fluorene structure, a di, Heterocyclic structures, such as a carbocyclic structure, such as a benzocyclohexane structure, a xanthene structure, a thioxanthene structure, a dibenzothiacyclohexane structure, and a dibenzoaza cyclohexane structure, etc. are mentioned.

(A) 증감제로서는, 상기 식 (A)의 R2가 히드록시기인 것이 바람직하다. (A) 증감제는, R2가 히드록시기이면, 증감 성능이 보다 향상되고, 당해 레지스트 재료의 감도가 보다 향상된다.(A) As a sensitizer, it is preferable that R <2> of said Formula (A) is a hydroxyl group. (A) A sensitizer will improve sensitization performance more if R <2> is a hydroxyl group, and the sensitivity of the said resist material will improve more.

(A) 증감제로서는, 상기 식 (A)의 R1 내지 R6 중 적어도 2개가 히드록시기인 것이 바람직하다. (A) 증감제는, R1 내지 R6 중 2개 이상이 히드록시기이면, 증감 성능이 보다 향상되고, 당해 레지스트 재료의 감도가 보다 향상된다.(A) As a sensitizer, it is preferable that at least 2 of R <1> -R <6> of said Formula (A) is a hydroxyl group. (A) A sensitizer will improve a sensitization performance more if two or more of R <1> -R <6> is a hydroxyl group, and the sensitivity of the said resist material will improve more.

(A) 증감제가 갖는 방향환에 결합하는 히드록시기의 수로서는, 1 내지 3이 바람직하고, 1 및 2가 보다 바람직하고, 2가 더욱 바람직하다.(A) As a number of the hydroxyl group couple | bonded with the aromatic ring which a sensitizer has, 1-3 are preferable, 1 and 2 are more preferable, and 2 is still more preferable.

또한, (A) 증감제의 카르보닐기가 결합되어 있는 방향환 상의 탄소에 인접하는 동일 방향환 상의 탄소 원자(오르토 위치의 탄소 원자)에는, 수산기가 결합하지 않는 것이 바람직하다. 이 이유를 이하에 설명한다.Moreover, it is preferable that a hydroxyl group does not couple | bond with the carbon atom (carbon atom of an ortho position) on the same aromatic ring adjacent to the carbon on the aromatic ring to which the carbonyl group of (A) sensitizer is couple | bonded. This reason is explained below.

제2 방사선의 조사에 의해 증감제가 기저 일중항 상태로부터, 여기 일중항 상태로 천이한다. 그러나, 여기 일중항 상태는 그 존재 수명이 매우 짧아 나노초 단위로 되어 있고, 이 일중항 상태로부터 광산 발생제 등에 에너지 혹은 전자를 공여할 확률이 매우 낮다.A sensitizer transitions from a singlet state to a singlet state here by irradiation of a 2nd radiation. However, the singlet state here has a very short life span and is in nanosecond units, and the probability of donating energy or electrons to a photoacid generator or the like from the singlet state is very low.

그 반면에, 항간 교차라고 불리는 거동으로 증감제가 여기 일중항 상태로부터 여기 삼중항 상태로 천이할 수 있으면, 이 여기 삼중항 상태의 수명은 비교적 길어 마이크로초 단위로 되어 있고, 광산 발생제 등에 에너지 혹은 전자를 공여할 확률이 각별히 향상된다.On the other hand, if the sensitizer can transition from the singlet state here to the triplet state by a behavior called intercross, the lifetime of this triplet state is relatively long and is in microseconds. The probability of donating an electron is greatly improved.

이 항간 교차는, 천이의 특징이 다른 여기 상태 사이에서 일어나기 쉬운 것이 알려져 있고, 벤조페논은 여기 일중항 상태가 n 궤도, 여기 삼중항 상태가 π* 궤도이기 때문에, 천이가 n-π* 천이가 되고, 항간 교차가 매우 일어나기 쉽다(El-Sayed 법칙). 그 때문에 벤조페논은 일반적으로 알려져 있는 바와 같이, 양호한 증감제로서 기능한다.It is known that this intersecting crossover easily occurs between excitation states having different transition characteristics, and since benzophenone has an n-orbit excitation state and an excitation triplet state is an π * orbit, the transition is n-π * transition. Intersecting is very likely (El-Sayed's law). For this reason, benzophenone functions as a good sensitizer, as is generally known.

그러나, 벤조페논 유도체에 있어서, 그 카르보닐기가 결합되어 있는 방향환 상의 탄소에 인접하는 동일 방향환 상의 탄소 원자(오르토 위치의 탄소 원자)에 수산기가 결합하면, n 궤도의 에너지 준위가 저하되기 때문에, 여기 일중항 상태가 π 궤도가 되고, 따라서 여기 일중항 상태로부터 여기 삼중항 상태로의 천이가 π-π* 천이가 되기 때문에, 항간 교차가 일어나기 어려워져버리고, 나아가서는 증감제로서의 기능하기 어려운 상태가 되어버린다.However, in the benzophenone derivative, when the hydroxyl group is bonded to a carbon atom (ortho-carbon atom in the ortho position) on the same aromatic ring adjacent to the carbon on the aromatic ring to which the carbonyl group is bonded, the energy level of the n orbit is lowered, Since the singlet state here becomes π orbit, and therefore, the transition from the singlet state here to the triplet state becomes π-π * transition, it is difficult for crossover between terms to occur, and thus it is difficult to function as a sensitizer. Becomes.

(A) 증감제로서는, 예를 들어 하기 식 (i-1) 내지 (i-24)로 표시되는 화합물(이하, 「화합물 (i-1) 내지 (i-24)」라고도 한다) 등을 들 수 있다.Examples of the sensitizer (A) include compounds represented by the following formulas (i-1) to (i-24) (hereinafter also referred to as "compounds (i-1) to (i-24)") and the like. Can be.

Figure pct00005
Figure pct00005

Figure pct00006
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(A) 증감제로서는, 화합물 (i-1) 내지 (i-6)이 바람직하고, 화합물 (i-1) 및 (i-2)가 보다 바람직하다.(A) As a sensitizer, compounds (i-1)-(i-6) are preferable and compound (i-1) and (i-2) are more preferable.

([B] 전구체)([B] precursor)

[B] 전구체는, 산의 작용에 의해 분해하고 (A) 화합물을 발생하는 화합물이다. [B] 전구체로서는, 예를 들어 (A) 화합물의 에스테르화물, 아세탈화물 등을 들 수 있고, (A) 화합물의 아세탈화물이 바람직하다. [B] 전구체를 아세탈화물로 하면, 산의 작용에 의한 분해가 보다 일어나 쉬워지고, 그 결과, 당해 레지스트 재료의 감도가 보다 향상된다.A precursor (B) is a compound which decomposes by the action of an acid, and produces (A) a compound. Examples of the precursor (B) include esterified compounds of (A) compounds, acetalized compounds, and the like, and acetalized compounds of (A) compounds are preferable. When the precursor (B) is an acetalide, decomposition due to the action of an acid is more likely to occur, and as a result, the sensitivity of the resist material is further improved.

(A) 화합물의 에스테르화물로서는, 예를 들어 벤젠환에 결합하는 히드록시기의 수소 원자를 아실기로 치환한 화합물 등을 들 수 있다.As esterified compound (A), the compound etc. which substituted the hydrogen atom of the hydroxyl group couple | bonded with the benzene ring with the acyl group, etc. are mentioned, for example.

(A) 화합물의 아세탈화물로서는, 예를 들어 케토기를 아세탈화한 화합물, 벤젠환의 오르토 위치에 위치하는 2개의 히드록시기에서 유래하는 아세탈 구조를 갖는 화합물, 다른 분자의 방향환에 결합하는 2개의 히드록시기에서 유래하는 아세탈 구조를 갖는 화합물 등을 들 수 있다. 이들 중에서, 아세탈화물의 합성 용이성의 관점에서, 케토기를 아세탈화한 화합물, 벤젠환의 오르토 위치에 위치하는 2개의 히드록시기에서 유래하는 아세탈 구조를 갖는 화합물, 그리고 케토기를 아세탈화한 구조 및 벤젠환의 오르토 위치에 위치하는 2개의 히드록시기에서 유래하는 아세탈 구조를 모두 갖는 화합물이 바람직하다.As the acetalide of the compound (A), for example, a compound obtained by acetalizing a keto group, a compound having an acetal structure derived from two hydroxyl groups located at the ortho position of the benzene ring, and two hydroxyl groups bonded to the aromatic ring of another molecule The compound which has an acetal structure derived from these, etc. are mentioned. Among them, from the viewpoint of ease of synthesis of acetalide, compounds having acetal structures derived from two hydroxy groups located at the ortho position of the benzene ring, compounds having acetalized from the keto group, and structures having the acetalized keto group and the benzene ring Preferred are compounds having both acetal structures derived from two hydroxy groups located at the ortho position.

[B] 전구체로서는, 예를 들어 하기 식 (B-1) 내지 (B-4)로 표시되는 화합물(이하, 「화합물 (B-1) 내지 (B-4)」라고도 한다) 등을 들 수 있다.Examples of the precursor [B] include compounds represented by the following formulas (B-1) to (B-4) (hereinafter also referred to as "compounds (B-1) to (B-4)") and the like. have.

Figure pct00007
Figure pct00007

상기 식 (B-1) 내지 (B-4) 중, Ra 내지 Rd는 각각 독립적으로, 수소 원자, 아미노기, 술파닐기, 할로겐 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이고, R1 내지 R6은 각각 독립적으로, 수소 원자, 히드록시기, 아미노기, 술파닐기, 할로겐 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이거나, 또는 Ra 내지 Rd 및 R1 내지 R6 중 2개 이상이 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소쇄와 함께 구성되는 환원수 4 내지 20의 환 구조의 일부이다. RA 및 RB는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이거나, 또는 이들의 기가 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 O-C-O와 함께 구성되는 환원수 4 내지 20의 환 구조의 일부이다. RC 및 RD는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이거나, 또는 이들의 기가 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 구성되는 환원수 3 내지 20의 환 구조의 일부이다.R a to R d are each independently a hydrogen atom, an amino group, a sulfanyl group, a halogen atom or a C 1-20 monovalent organic group in the formulas (B-1) to (B-4), and R 1 to Each R 6 is independently a hydrogen atom, a hydroxyl group, an amino group, a sulfanyl group, a halogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or two or more of R a to R d and R 1 to R 6 are combined with each other; It is a part of ring structure of reduced water 4-20 comprised with the carbon chain which these couple | bond. R A and R B are each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or a part of a ring structure having 4 to 20 reduced water, in which these groups are combined with each other to form an OCO to which they are bonded. R C and R D are each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms or a part of a ring structure having 3 to 20 reduced water where these groups are combined with each other to form together with the carbon atom to which they are bonded.

상기 식 (B-1) 내지 (B-4)의 Ra 내지 Rd 및 R1 내지 R6로 표현되는 기 및 이들의 기가 구성하는 환 구조로서는, 상기 식 (A)의 Ra 내지 Rd 및 R1 내지 R6로 표현되는 기 및 환 구조로서 예시한 것과 마찬가지의 것 등을 들 수 있다.The formula (B-1) to (B-4) of R a to R d, and R 1 to a group represented by R 6 and in the formula (A) As the ring structure to those of the group configuration R a to R d And the same thing as what was illustrated as group and ring structure represented by R <1> -R <6> is mentioned.

RA 및 RB 그리고 RC 및 RD로 표시되는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기로서는, 예를 들어 상기 식 (A)의 Ra 내지 Rd 및 R1 내지 R6의 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기로서 예시한 것과 마찬가지의 기 등을 들 수 있다.Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R A and R B and R C and R D include, for example, R a to R d and R 1 to R 6 in the formula (A). The same groups as those exemplified as monovalent organic groups may be mentioned.

RA 및 RB로서는, 쇄상 탄화수소기가 바람직하고, 알킬기가 보다 바람직하고, 메틸기가 더욱 바람직하다.As R <A> and R <B> , a linear hydrocarbon group is preferable, an alkyl group is more preferable, and a methyl group is further more preferable.

RA 및 RB의 기가 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 O-C-O와 함께 구성되는 환원수 4 내지 20의 환 구조로서는, 예를 들어 1,3-디옥사시클로펜탄 구조, 1,3-디옥사시클로헥산 구조 등의 1,3-디옥사시클로알칸 구조 등을 들 수 있다. 이들 중에서 1,3-디옥사시클로펜탄 구조가 바람직하다.Examples of the ring structure of reduced water 4 to 20 in which the groups of R A and R B join together to form an OCO to which they are bonded include a 1,3-dioxacyclopentane structure, a 1,3-dioxacyclohexane structure, and the like. 1,3-dioxacycloalkane structure etc. are mentioned. Of these, 1,3-dioxacyclopentane structure is preferable.

RC 및 RD로서는, 쇄상 탄화수소기가 바람직하고, 알킬기가 보다 바람직하고, 메틸기가 더욱 바람직하다.As R <C> and R <D> , a linear hydrocarbon group is preferable, an alkyl group is more preferable, and a methyl group is further more preferable.

RC 및 RD의 기가 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 구성되는 환원수 3 내지 20의 환 구조로서는, 예를 들어 시클로펜탄 구조, 시클로헥산 구조 등의 시클로알칸 구조 등을 들 수 있다.Examples of the ring structure of reduced water 3 to 20 in which the groups of R C and R D are combined with each other to form a carbon atom to which they are bonded include a cycloalkane structure such as a cyclopentane structure and a cyclohexane structure.

[B] 전구체로서는, 예를 들어 하기 식 (B-1-a), (B-2-a), (B-3-a), (B-4-a)로 표시되는 화합물(이하, 「화합물 (B-1-a), (B-2-a), (B-3-a), (B-4-a)」라고도 한다) 등을 들 수 있다.As the [B] precursor, for example, a compound represented by the following formula (B-1-a), (B-2-a), (B-3-a), (B-4-a) (hereinafter, “ Compound (B-1-a), (B-2-a), (B-3-a), (B-4-a) ", etc. are mentioned.

Figure pct00008
Figure pct00008

이들 중에서 화합물 (B-1-a), (B-2-a) 및 (B-4-a)가 바람직하다.Among these, compounds (B-1-a), (B-2-a) and (B-4-a) are preferable.

([B] 전구체의 합성 방법)(Synthesis method of [B] precursor)

[B] 전구체는, (A) 증감제의 케토기 및/또는 방향환에 결합하는 히드록시기를 사용해서 아세탈화, 에스테르화 반응을 행하는 것 등에 의해 합성할 수 있다.Precursor (B) can be synthesize | combined by performing acetalization, esterification, etc. using the hydroxyl group couple | bonded with the keto group and / or aromatic ring of (A) sensitizer.

(A) 증감제의 케토기를 디메틸아세탈 구조 등의 쇄상 아세탈 구조로 변환하기 위한 아세탈화제 (1a)로서는, 예를 들어 오르토포름산트리메틸, 오르토포름산트리에틸 등의 오르토포름산트리알킬, 오르토아세트산트리메틸, 오르토아세트산트리에틸 등의 오르토아세트산트리알킬 등의 오르토에스테르 등을 들 수 있다. (A) 증감제의 케토기를 1,3-디옥사시클로펜탄 구조 등의 환상 아세탈 구조로 변환하기 위한 아세탈화제 (1b)로서는, 예를 들어 오르토포름산트리메틸 및 에틸렌글리콜의 혼합물 등의 오르토 에스테르 및 비시널 디올(vicinal diol)의 혼합물 등을 들 수 있다.(A) As an acetalizing agent (1a) for converting the keto group of a sensitizer into linear acetal structures, such as a dimethyl acetal structure, For example, trialkyl ortho formate, trimethyl ortho acetate, such as trimethyl ortho formate and triethyl ortho formate, Ortho esters, such as ortho acetate trialkyl, such as ortho acetate, and the like. (A) As an acetalizing agent (1b) for converting the keto group of a sensitizer into cyclic acetal structures, such as a 1, 3- dioxacyclopentane structure, Ortho ester, such as a mixture of trimethyl ortho formate and ethylene glycol, for example, and And mixtures of vicinal diols.

(A) 증감제의 벤젠환 오르토 위치에 위치하는 2개의 히드록시기를 아세탈 구조로 변환하기 위한 아세탈화제 (2)로서는, 예를 들어 2,2-디메톡시프로판, 2,2-디에톡시프로판, 3,3-디메톡시펜탄, 1,1-디메톡시시클로헥산 등의 탄소수 1 내지 20의 케톤 아세탈 등을 들 수 있다.(A) As acetalizing agent (2) for converting two hydroxy groups located at the benzene ring ortho position of the sensitizer into an acetal structure, for example, 2,2-dimethoxypropane, 2,2-diethoxypropane, 3 And ketone acetals having 1 to 20 carbon atoms such as, 3-dimethoxypentane and 1,1-dimethoxycyclohexane.

화합물 (B-1) 및 (B-4)는, (A) 증감제에 대하여, 예를 들어 아세탈화제 (1a) 및/또는 (1b)를 사용하여, p-톨루엔술폰산 등의 산 존재 하에서 아세탈화 반응을 행함으로써 합성할 수 있다.Compounds (B-1) and (B-4) are acetals in the presence of an acid such as p-toluenesulfonic acid using (A) sensitizer, for example, using acetalizing agent (1a) and / or (1b). It can synthesize | combine by performing a oxidization reaction.

화합물 (B-2)는, 벤젠환의 오르토 위치에 위치하는 2개의 히드록시기를 갖는 (A) 증감제에 대하여, 예를 들어 아세탈화제 (2)를 사용하여, p-톨루엔술폰산 등의 산 존재 하에서 아세탈화 반응을 행함으로써 합성할 수 있다.Compound (B-2) is acetal in presence of acids, such as p-toluenesulfonic acid, using the acetalizing agent (2), with respect to the (A) sensitizer which has two hydroxyl groups located in the ortho position of a benzene ring, for example. It can synthesize | combine by performing a oxidization reaction.

화합물 (B-3)은, 벤젠환의 오르토 위치에 위치하는 2개의 히드록시기를 갖는 (A) 증감제에 대하여, 아세탈화제 (1a) 및/또는 (1b)와, 아세탈화제 (2)를 사용하여, p-톨루엔술폰산 등의 산 존재 하에서 아세탈화 반응을 행함으로써 합성할 수 있다.Compound (B-3) uses acetalizing agent (1a) and / or (1b) and acetalizing agent (2) with respect to (A) sensitizer having two hydroxyl groups located at the ortho position of the benzene ring, It can synthesize | combine by performing acetalization reaction in presence of acid, such as p-toluenesulfonic acid.

상기 아세탈화 반응에 있어서는, 톨루엔 등의 용매를 사용해도 된다. 얻어진 생성물을, 칼럼 크로마토그래피, 재결정, 증류 등에 따라 적절하게 정제함으로써 화합물 (B-1) 내지 (B-4)를 단리할 수 있다. 상기 이외의 [B] 전구체에 대해서도, 상기 마찬가지 방법에 의해 합성할 수 있다.In the acetalization reaction, a solvent such as toluene may be used. Compounds (B-1) to (B-4) can be isolated by appropriately purifying the obtained product by column chromatography, recrystallization, distillation or the like. [B] precursor other than the above can also be synthesize | combined by the said similar method.

[(c) 감방사선성 산 발생제][(c) radiation-sensitive acid generator]

(c) 감방사선성 산 발생제는, 제1 방사선의 조사에 의해, 산을 발생하고, 또한 상기 일부 조사 공정에서 제1 방사선이 조사되지 않는 비조사부에서는, 제2 방사선의 조사에 의해 상기 산이 실질적으로 발생하지 않는 성분이며, 상기 (a) 감방사선성 산-증감체 발생제와는 다른 것이다. (c) 감방사선성 산 발생제는 상기 성질을 가지므로, 전체면 조사 시에 방사선 증감 반응에 의해 레지스트막의 일부 조사부만으로 산을 발생시킬 수 있다.(c) In the non-irradiation part in which a radiation sensitive acid generator generates an acid by irradiation of a 1st radiation and in which the 1st radiation is not irradiated in the said partial irradiation process, the said acid is irradiated by 2nd radiation. It is a component which does not generate | occur | produce substantially, and is different from said (a) radiation-sensitive acid-sensitizer generator. (c) Since the radiation-sensitive acid generator has the above properties, it is possible to generate acid only by a part of the irradiation part of the resist film by a radiation sensitization reaction in the whole surface irradiation.

또한, (c) 감방사선성 산 발생제에 제2 방사선을 조사함으로써 산이 발생한 경우에, 일부 조사에 있어서의 조사부와 비조사부 사이에 있어서의 산의 농도의 차를 패턴 형성 가능한 정도의 크기로 유지할 수 있을 정도로 제2 방사선의 조사에 의한 산의 발생량을 적게 할 수 있는 제2 방사선의 파장의 하한으로서는, 300㎚가 바람직하고, 320㎚가 보다 바람직하고, 350㎚가 더욱 바람직하다. (c) 감방사선성 산 발생제가 제2 방사선의 조사에 의해 산을 발생하는 경우에 있어서의 제2 방사선의 파장을 상기 하한 이상으로 함으로써 제1 방사선이 조사되는 일부 조사부에서는, 발생한 감방사선성 증감체의 증감 작용에 의해 제2 방사선의 조사 시에 산이 발생하고, 반대로 제1 방사선이 조사되지 않는 비일부 조사부에서는 제2 방사선의 조사 시에 있어서의 산의 발생이 억제된다. 그 결과, 일부 조사부와 비일부 조사부 사이에 있어서의 감도 및 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.(C) In the case where acid is generated by irradiating the radiation-sensitive acid generator with the second radiation, the difference in the concentration of acid between the irradiated portion and the non-irradiated portion in some irradiation is maintained at a magnitude capable of forming a pattern. As a minimum, 300 nm is preferable, 320 nm is more preferable, and 350 nm is more preferable as a minimum of the wavelength of the 2nd radiation which can reduce the generation | occurrence | production amount of the acid by 2nd radiation irradiation to the extent possible. (c) The radiation-sensitive increase or decrease generated in some irradiation units irradiated with the first radiation by setting the wavelength of the second radiation when the radiation-sensitive acid generator generates acid by irradiation of the second radiation is equal to or greater than the lower limit. The acid is generated when the second radiation is irradiated by the sensitizing action of the sieve, and on the contrary, in some non-irradiating parts to which the first radiation is not irradiated, generation of acid during the irradiation of the second radiation is suppressed. As a result, the sensitivity and contrast between some irradiating portions and non-illuminating portions can be improved.

(c) 감방사선성 산 발생제로서는, 예를 들어 오늄염 화합물, 디아조메탄 화합물, N-술포닐옥시이미드 화합물 등을 들 수 있다. 또한, 오늄염 화합물로서는, 예를 들어 술포늄염 화합물, 테트라히드로티오페늄염 화합물, 요오도늄염 화합물 등을 들 수 있다. (c) 감방사선성 산 발생제로서는, 술포늄염 화합물, 요오도늄염 화합물, 술포닐디아조메탄, N-술포닐옥시이미드 및 옥심-O-술포네이트형 감방사선성 산 발생제가 바람직하고, 술포늄염 화합물 및 요오도늄염 화합물이 보다 바람직하다.(c) As a radiation sensitive acid generator, an onium salt compound, a diazomethane compound, an N-sulfonyloxyimide compound, etc. are mentioned, for example. Moreover, as an onium salt compound, a sulfonium salt compound, a tetrahydrothiophenium salt compound, an iodonium salt compound, etc. are mentioned, for example. (c) As a radiation sensitive acid generator, a sulfonium salt compound, an iodonium salt compound, sulfonyl diazomethane, N-sulfonyloxyimide, and an oxime-O-sulfonate type radiation sensitive acid generator are preferable, and a sulfo More preferred are the nium salt compound and the iodonium salt compound.

술포늄염 화합물로서는, 예를 들어 트리페닐술포늄트리플루오로메탄술포네이트, 트리페닐술포늄노나플루오로-n-부탄술포네이트, 트리페닐술포늄2-비시클로[2.2.1]헵트-2-일-1,1,2,2-테트라플루오로에탄술포네이트, 4-시클로헥실페닐디페닐술포늄노나플루오로-n-부탄술포네이트, 4-메탄술포닐페닐디페닐술포늄노나플루오로-n-부탄술포네이트, 4-메탄술포닐페닐디페닐술포늄2-비시클로[2.2.1]헵트-2-일-1,1,2,2-테트라플루오로에탄술포네이트, 4-메탄술포닐페닐디페닐술포늄1,2-디(시클로헥실옥시카르보닐)에탄-1-술포네이트 등을 들 수 있다.Examples of the sulfonium salt compound include triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, and triphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2- 1-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro- n-butanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 4-methanesulphate Phenyl phenyl diphenyl sulfonium 1, 2- di (cyclohexyloxycarbonyl) ethane-1- sulfonate etc. are mentioned.

테트라히드로티오페늄염 화합물로서는, 예를 들어 1-(4-n-부톡시나프탈렌-1-일)테트라히드로티오페늄트리플루오로메탄술포네이트, 1-(4-n-부톡시나프탈렌-1-일)테트라히드로티오페늄노나플루오로-n-부탄술포네이트 등을 들 수 있다.As a tetrahydrothiophenium salt compound, it is 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalene-1, for example. -Yl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, etc. are mentioned.

요오도늄염 화합물로서는, 예를 들어 디페닐요오도늄트리플루오로메탄술포네이트, 비스(4-t-부틸페닐)요오도늄2-비시클로[2.2.1]헵트-2-일-1,1,2,2-테트라플루오로에탄술포네이트 등을 들 수 있다.As an iodonium salt compound, it is diphenyl iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl- 1, 1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate etc. are mentioned.

N-술포닐옥시이미드 화합물로서는, 예를 들어 N-(트리플루오로메탄술포닐옥시)비시클로[2.2.1]헵트-5-엔-2,3-디카르복시이미드, N-(노나플루오로-n-부탄술포닐옥시)비시클로[2.2.1]헵트-5-엔-2,3-디카르복시이미드 등을 들 수 있다.Examples of the N-sulfonyloxyimide compound include N- (trifluoromethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboxyimide and N- (nonnafluoro -n-butanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboxyimide and the like.

디아조메탄 화합물로서는, 예를 들어 비스(n-프로필술포닐)디아조메탄, 비스(이소프로필 술포닐)디아조메탄 등을 들 수 있다.As a diazomethane compound, bis (n-propylsulfonyl) diazomethane, bis (isopropyl sulfonyl) diazomethane, etc. are mentioned, for example.

<임의 성분><Optional ingredient>

본 실시 형태의 레지스트 재료는, 상술한 (1) 베이스 성분 및 (2) 성분 외에, 임의 성분으로서, [D] 산 확산 제어체, [E] 용매, 가교제 등을 함유하고 있어도 된다.The resist material of this embodiment may contain [D] acid diffusion control body, [E] solvent, a crosslinking agent, etc. as an arbitrary component other than the above-mentioned (1) base component and (2) component.

[[D] 산 확산 제어체][[D] Acid Diffusion Controls]

[D] 산 확산 제어체는, 방사선 조사에 의해 (a) 감방사선성 산-증감체 발생제, (c) 감방사선성 산 발생제 등으로부터 발생하는 산의 레지스트막 중에 있어서의 확산 현상을 제어하고, 비조사부에 있어서의 바람직하지 않은 화학 반응을 억제하는 물질이다. [D] 산 확산 제어체의 당해 레지스트 재료에 있어서의 함유 형태로서는, 유리의 화합물(이하, 적절히 「[D] 산 확산 제어제」라고도 한다)의 형태여도 되고, 중합체의 일부로서 내장된 형태여도 되고, 이들의 양쪽의 형태여도 된다.The acid diffusion controller (D) controls diffusion phenomenon in an acid resist film generated from (a) a radiation-sensitive acid-sensitizer, (c) a radiation-sensitive acid generator, etc. by radiation irradiation. It is a substance which suppresses undesirable chemical reaction in a non-irradiation part. As a containing form in the said resist material of the [D] acid diffusion control body, the form of a glass compound (henceforth also called "[D] acid diffusion control agent" suitably) may be sufficient, and the form incorporated as a part of a polymer may be sufficient as it. It may be a form of both of these.

[D] 산 확산 제어제로서는, 질소 원자 함유 화합물, 방사선 조사에 의해 감광하여 약산을 발생하는 광붕괴성염기 등을 들 수 있다.Examples of the acid diffusion control agent (D) include a nitrogen atom-containing compound, a photodegradable base that is sensitive to radiation and generates a weak acid.

질소 원자 함유 화합물로서는, 예를 들어 아민 화합물, 아미드기 함유 화합물, 우레아 화합물, 질소 함유 복소환 화합물 등을 들 수 있다.As a nitrogen atom containing compound, an amine compound, an amide group containing compound, a urea compound, a nitrogen containing heterocyclic compound, etc. are mentioned, for example.

광붕괴성염기로서는, 예를 들어 카르복실산의 트리페닐술포늄염 등을 들 수 있고, 트리페닐술포늄아다만탄-1-일옥살레이트가 바람직하다.Examples of the photodegradable bases include triphenylsulfonium salts of carboxylic acids and the like, and triphenylsulfonium adamantan-1-yloxalate is preferable.

[[E] 용매][[E] solvent]

[E] 용매는 적어도 (1) 성분, (2) 성분 및 소망에 따라 함유되는 임의 성분을 용해 또는 분산 가능한 용매이면 특별히 한정되지 않는다.The solvent (E) is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving or dispersing at least the component (1), the component (2) and optional components contained as desired.

[E] 용매로서는, 예를 들어 알코올계 용매, 에테르계 용매, 케톤계 용매, 아미드계 용매, 에스테르계 용매, 탄화수소계 용매 등을 들 수 있다.Examples of the solvent (E) include alcohol solvents, ether solvents, ketone solvents, amide solvents, ester solvents, hydrocarbon solvents, and the like.

알코올계 용매로서는, 예를 들어 4-메틸-2-펜탄올, n-헥산올 등의 탄소수 1 내지 18의 지방족 모노알코올계 용매, 시클로헥산올 등의 탄소수 3 내지 18의 지환식 모노알코올계 용매, 1,2-프로필렌글리콜 등의 탄소수 2 내지 18의 다가 알코올계 용매, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 탄소수 3 내지 19의 다가 알코올 부분 에테르계 용매 등을 들 수 있다.As an alcoholic solvent, For example, C3-C18 alicyclic monoalcohol solvent, such as C1-C18 aliphatic monoalcohol solvents, such as 4-methyl- 2-pentanol and n-hexanol, and cyclohexanol And polyhydric alcohol solvents having 2 to 18 carbon atoms such as 1,2-propylene glycol, polyhydric alcohol partial ether solvents having 3 to 19 carbon atoms such as propylene glycol monomethyl ether and the like.

에테르계 용매로서는, 예를 들어 디에틸에테르, 디프로필에테르, 디부틸에테르, 디펜틸에테르, 디이소아밀에테르, 디헥실에테르, 디헵틸에테르 등의 디알킬에테르계 용매, 테트라히드로푸란, 테트라히드로피란 등의 환상 에테르계 용매, 디페닐에테르, 아니솔 등의 방향환 함유 에테르계 용매 등을 들 수 있다.Examples of the ether solvent include dialkyl ether solvents such as diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, dipentyl ether, diisoamyl ether, dihexyl ether and diheptyl ether, tetrahydrofuran and tetrahydro. Aromatic ring containing ether solvents, such as cyclic ether solvents, such as a pyran, diphenyl ether, and anisole, etc. are mentioned.

케톤계 용매로서는, 예를 들어 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸-n-프로필케톤, 메틸-n-부틸케톤, 디에틸케톤, 메틸-iso-부틸케톤, 2-헵타논, 에틸-n-부틸케톤, 메틸-n-헥실케톤, 디-iso-부틸케톤, 트리메틸노나논 등의 쇄상 케톤계 용매, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 시클로헵타논, 시클로옥타논, 메틸시클로헥사논 등의 환상케톤계 용매, 2,4-펜탄디온, 아세토닐아세톤, 아세토페논 등을 들 수 있다.Examples of the ketone solvents include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-iso-butyl ketone, 2-heptanone, and ethyl-n-butyl ketone Linear ketone solvents such as methyl-n-hexyl ketone, di-iso-butyl ketone, trimethyl nonanone, cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone and methylcyclohexanone A solvent, 2, 4- pentanedione, acetonyl acetone, acetophenone etc. are mentioned.

아미드계 용매로서는, 예를 들어 N,N'-디메틸이미다졸리디논, N-메틸피롤리돈 등의 환상 아미드계 용매, N-메틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디에틸포름아미드, 아세트아미드, N-메틸아세트아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸프로피온아미드 등의 쇄상 아미드계 용매 등을 들 수 있다.As the amide solvent, for example, cyclic amide solvents such as N, N'-dimethylimidazolidinone and N-methylpyrrolidone, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N- And chain amide solvents such as diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, and N-methylpropionamide.

에스테르계 용매로서는, 예를 들어 아세트산n-부틸, 락트산에틸 등의 모노카르복실산에스테르계 용매, 아세트산프로필렌글리콜 등의 다가 알코올 카르복실레이트계 용매, 아세트산프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 다가 알코올 부분 에테르 카르복실레이트계 용매, 옥살산디에틸 등의 다가 카르복실산디에스테르계 용매, 디메틸카르보네이트, 디에틸카르보네이트, 에틸렌카르보네이트, 프로필렌카르보네이트 등의 카르보네이트계 용매, γ-부티로락톤, δ-발레로락톤 등의 락톤계 용매 등을 들 수 있다.Examples of the ester solvents include monocarboxylic acid ester solvents such as n-butyl acetate and ethyl lactate, polyhydric alcohol carboxylate solvents such as propylene glycol acetate, and polyhydric alcohol partial ethers such as propylene glycol monomethyl ether. Polycarboxylic acid diester solvents, such as a carboxylate solvent and diethyl oxalate, carbonate solvents, such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, and propylene carbonate, (gamma) -buty Lactone solvents, such as a rock lactone and (delta) -valerolactone, etc. are mentioned.

탄화수소계 용매로서는, 예를 들어 n-펜탄, n-헥산 등의 탄소수 5 내지 12의 지방족 탄화수소계 용매, 톨루엔, 크실렌 등의 탄소수 6 내지 16의 방향족 탄화수소계 용매 등을 들 수 있다.As a hydrocarbon solvent, C6-C16 aliphatic hydrocarbon solvents, such as n-pentane and n-hexane, C6-C16 aromatic hydrocarbon solvents, such as toluene and xylene, etc. are mentioned, for example.

이들 중에서 에스테르계 용매 및 케톤계 용매가 바람직하고, 다가 알코올 부분 에테르카르복실레이트계 용매 및 환상케톤계 용매가 보다 바람직하고, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 및 시클로헥사논이 더욱 바람직하다. 당해 감방사선성 수지 조성물은, [E] 용매를 1종 또는 2종 이상 함유하고 있어도 된다.Of these, ester solvents and ketone solvents are preferable, polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvents and cyclic ketone solvents are more preferable, and propylene glycol monomethyl ether acetate and cyclohexanone are more preferable. The radiation sensitive resin composition may contain one kind or two or more kinds of the solvent [E].

[가교제][Bridge]

가교제는, 전체면 조사 후의 가열 공정 중에 있어서, 산촉매 반응에 의해 베이스 성분간에서 가교 반응을 야기하여, 베이스 성분의 분자량을 증가시켜서, 현상액에 대하여 불용화하기 위한 것이고, 상기 (1) 베이스 성분과는 상이한 것이다. 레지스트 재료가 가교제를 포함함으로써, 가교와 동시에 극성 부위가 비극성화하고, 현상액에 대하여 불용화하기 때문에, 네가티브형 레지스트 재료를 제공할 수 있다.The crosslinking agent is for causing the crosslinking reaction between the base components by the acid catalyst reaction in the heating step after the whole surface irradiation, increasing the molecular weight of the base component, and insolubilizing the developer, and the (1) base component It is different. Since the resist material contains a crosslinking agent, the polar portion becomes non-polarized at the same time as the crosslinking and insoluble in the developer, so that a negative resist material can be provided.

가교제는 2개 이상의 관능기를 갖는 화합물이다. 상기 관능기로서는, (메트)아크릴로일기, 히드록시메틸기, 알콕시메틸기, 에폭시기, 비닐에테르기 등을 들 수 있다.Crosslinkers are compounds having two or more functional groups. As said functional group, a (meth) acryloyl group, a hydroxymethyl group, an alkoxy methyl group, an epoxy group, a vinyl ether group, etc. are mentioned.

(각 성분의 함유량)(Content of each component)

당해 레지스트 재료는, 상기 성분을 포함하는 감방사선성 수지 조성물이다. 레지스트 재료를 제조할 때에는, 레지스트 재료의 용도, 사용 조건 등에 있어서 각 성분의 배합 비율을 적절히 설정하면 된다.The said resist material is a radiation sensitive resin composition containing the said component. When manufacturing a resist material, what is necessary is just to set the compounding ratio of each component suitably in the use, conditions of use, etc. of a resist material.

(1) 성분 100질량부에 대한 (b) 감방사선성 증감체 발생제로서의 [B] 전구체의 함유량의 하한으로서는, 0.1질량부가 바람직하고, 1질량부가 보다 바람직하고, 3질량부가 더욱 바람직하고, 5질량부가 특히 바람직하다. 상기 함유량의 상한으로서는 50질량부가 바람직하고, 30질량부가 보다 바람직하고, 20질량부가 더욱 바람직하고, 15질량부가 특히 바람직하다. [B] 전구체의 함유량이 상기 하한 이상이면, 충분한 감도가 얻어지기 쉽고, 한편, 상기 상한 이하이면 직사각형의 레지스트 패턴이 얻어지기 쉽다.(1) As a minimum of content of (B) precursor as a radiation sensitive sensitizer for 100 mass parts of components, 0.1 mass part is preferable, 1 mass part is more preferable, 3 mass parts is more preferable, 5 mass parts is especially preferable. As an upper limit of the said content, 50 mass parts is preferable, 30 mass parts is more preferable, 20 mass parts is more preferable, 15 mass parts is especially preferable. If content of the (B) precursor is more than the said minimum, sufficient sensitivity will be easy to be acquired, and if it is below the said upper limit, a rectangular resist pattern will be easy to be obtained.

(1) 성분 100질량부에 대한 (c) 감방사선성 산 발생제의 함유량의 하한으로서는, 1질량부가 바람직하고, 5질량부가 보다 바람직하고, 10질량부가 더욱 바람직하고, 20질량부가 특히 바람직하다. 상기 함유량의 상한으로서는 50질량부가 바람직하고, 40질량부가 보다 바람직하다. (c) 감방사선성 산 발생제의 함유량이 상기 하한 이상이면 충분한 감도가 얻어지기 쉽고, 한편, 상기 상한 이하이면 직사각형의 레지스트 패턴이 얻어지기 쉽다.(1) As a minimum of content of (c) radiation sensitive acid generator with respect to 100 mass parts of components, 1 mass part is preferable, 5 mass parts is more preferable, 10 mass parts is more preferable, 20 mass parts is especially preferable. . As an upper limit of the said content, 50 mass parts is preferable and 40 mass parts is more preferable. (c) Sufficient sensitivity is easy to be obtained that content of a radiation sensitive acid generator is more than the said minimum, and a rectangular resist pattern is easy to be obtained that it is below the said upper limit.

(1) 성분 100질량부에 대한 [D] 산 확산 제어제의 함유량의 하한으로서는, 0.1질량부가 바람직하고, 0.5질량부가 보다 바람직하고, 1질량부가 더욱 바람직하다. 상기 함유량의 상한으로서는 20질량부가 바람직하고, 10질량부가 보다 바람직하고, 5질량부가 더욱 바람직하다. [D] 산 확산 제어제의 함유량이 상기 하한 이상이면 레지스트 패턴의 형상이 보다 양호한 것이 되기 쉽고, 한편, 상기 상한 이하이면 충분한 감도가 얻어지기 쉽다.(1) As a minimum of content of the [D] acid diffusion control agent with respect to 100 mass parts of components, 0.1 mass part is preferable, 0.5 mass part is more preferable, 1 mass part is more preferable. As an upper limit of the said content, 20 mass parts is preferable, 10 mass parts is more preferable, 5 mass parts is more preferable. If the content of the acid diffusion control agent (D) is greater than or equal to the above lower limit, the shape of the resist pattern tends to be more favorable, while if less than the upper limit, sufficient sensitivity is likely to be obtained.

(1) 성분 100질량부에 대한 [E] 용매의 함유량 하한으로서는, 200질량부가 바람직하고, 300질량부가 보다 바람직하다. 상기 함유량의 상한으로서는 10,000질량부가 바람직하고, 7,000질량부가 보다 바람직하다. [E] 용매의 함유량이 상기 하한 이상이면, 레지스트 재료의 특성이 저하되기 어려워지고, 한편, 상기 상한 이하로 함으로써 레지스트막을 형성하기 쉬워진다.(1) As a minimum of content of [E] solvent with respect to 100 mass parts of components, 200 mass parts is preferable and 300 mass parts is more preferable. As an upper limit of the said content, 10,000 mass parts is preferable and 7,000 mass parts is more preferable. If content of the solvent (E) is more than the said minimum, it will become difficult to fall the characteristic of a resist material, and it becomes easy to form a resist film by using below the said upper limit.

본 실시 형태의 레지스트 재료는, 상기 (1) 성분, (2) 성분, [D] 산 확산 제어체, [E] 용매 등을 공지된 방법으로 혼합함으로써 제조할 수 있다.The resist material of this embodiment can be manufactured by mixing the said (1) component, (2) component, the [D] acid diffusion control body, the [E] solvent, etc. by a well-known method.

<레지스트 패턴 형성 방법><Resist Pattern Forming Method>

상기 레지스트 재료는 2단 노광 리소그래피 프로세스에 적합하게 사용된다. 즉, 본 실시 형태에 따른 리소그래피 프로세스(레지스트 패턴 형성 방법)는, 상기 레지스트 재료를 기판에 도공하는 공정(이하, 「도공 공정」이라고도 한다)과, 상기 도공 공정에 의해 형성된 레지스트막의 일부에 250㎚ 이하의 파장을 갖는 방사선(제1 방사선)을 조사하는 공정(이하, 「일부 조사 공정」이라고도 한다)과, 상기 일부 조사 공정 후의 레지스트막의 전체면에 250㎚를 초과하는 파장을 갖는 방사선(제2 방사선)을 조사하는 공정(이하, 「전체면 조사 공정」이라고도 한다)과, 상기 전체면 조사 공정 후의 레지스트막을 가열하는 공정(이하, 「가열 공정」이라고도 한다)과, 상기 가열 공정 후의 레지스트막을 현상하는 공정(이하, 「현상 공정」이라고도 한다)을 구비한다.The resist material is suitably used for a two-stage lithography process. That is, the lithography process (resist pattern formation method) which concerns on this embodiment is 250 nm in the process of apply | coating the said resist material to a board | substrate (henceforth a "coating process"), and a part of the resist film formed by the said coating process. A step of irradiating radiation (first radiation) having the following wavelength (hereinafter also referred to as a "partial irradiation step") and a radiation having a wavelength exceeding 250 nm on the entire surface of the resist film after the partial irradiation step (second step) Radiation)) (hereinafter referred to also as "whole surface irradiation process"), a process of heating the resist film after said whole surface irradiation process (hereinafter also referred to as a "heating process"), and a resist film after said heating process The process (henceforth a "development process") is provided.

[도공 공정][Painting process]

본 공정에서는, 당해 레지스트 재료를 기판에 도공한다. 이에 의해, 기판 상에 레지스트막이 형성된다.In this step, the resist material is coated onto the substrate. As a result, a resist film is formed on the substrate.

기판으로서는, 실리콘 기판, 이산화실리콘 기판, 유리 기판 및 ITO 기판 등의 반도체 웨이퍼로 구성된 것이어도 되고, 상기 반도체 웨이퍼 상에 절연막층이 형성된 것이어도 된다.The substrate may be composed of a semiconductor wafer such as a silicon substrate, a silicon dioxide substrate, a glass substrate, an ITO substrate, or the like, and an insulating film layer may be formed on the semiconductor wafer.

레지스트 재료의 도공 방법으로서는, 예를 들어 레지스트 재료를 스핀 코트 등에 의해 도공하는 방법 등을 들 수 있다. 레지스트 재료를 도공할 때, 도공 후에 가열(프리베이크)해서 레지스트 재료 중의 용매를 휘발시켜도 된다. 레지스트막의 형성 조건은, 레지스트 재료의 성상 및 얻어지는 레지스트막의 두께 등에 따라서 적절히 선택된다. 레지스트막의 평균 두께의 하한으로서는, 1㎚가 바람직하고, 10㎚가 보다 바람직하고, 30㎚가 더욱 바람직하다. 상기 평균 두께의 상한으로서는 5,000㎚가 바람직하고, 1,000㎚가 보다 바람직하고, 200㎚가 더욱 바람직하다.As a coating method of a resist material, the method of coating a resist material by spin coating etc. is mentioned, for example. When coating the resist material, the solvent in the resist material may be volatilized by heating (prebaking) after coating. The formation conditions of a resist film are suitably selected according to the property of a resist material, the thickness of the resist film obtained, etc. As a minimum of the average thickness of a resist film, 1 nm is preferable, 10 nm is more preferable, and 30 nm is further more preferable. As an upper limit of the said average thickness, 5,000 nm is preferable, 1,000 nm is more preferable, 200 nm is still more preferable.

기판 상에 레지스트막을 형성함에 앞서, 상기 기판 상에 하층막(반사 방지막, 레지스트 밀착성 개선을 위한 막, 레지스트 형상 개선을 위한 막 등)을 형성해도 된다. 반사 방지막을 형성함으로써, 일부 조사 공정에 있어서 방사선이 기판 등에서 반사하는 것에 의한 정재파의 발생을 억제할 수 있다. 레지스트 밀착성 개선을 위한 막을 형성함으로써, 기판과 레지스트막 사이의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 레지스트 형상 개선을 위한 막을 형성함으로써, 현상 후의 레지스트 형상을 더욱 향상시킬 수 있다. 즉, 레지스트의 끝단 끌기 형상 또는 잘록한 형상을 저감할 수 있다. 한편, 전체면 조사의 방사선 정재파 발생에 의한 레지스트 형상 열화를 방지하기 위해서, 하층막의 두께는 전체면 조사의 방사선의 반사도 억제되도록 설계하는 것이 바람직하다. 하층막은, 전체면 조사의 방사선을 흡수하지 않는 막인 것이 바람직하다. 가령, 하층막이 전체면 조사의 방사선을 흡수하는 경우, 하층막으로부터의 에너지 이동 또는 전자 이동에 의해 레지스트막 내에서 방사선 증감 반응이 발생하고, 이에 의해 비일부 조사부에서 산이 발생할 우려가 있다. 그 때문에, 레지스트막과 하층막 사이에 방사선 증감 반응을 전반하지 않는 버퍼층을 배치하고, 방사선을 흡수한 하층막으로부터의 증감을 방지해도 된다.Prior to forming a resist film on the substrate, an underlayer film (antireflection film, film for improving resist adhesion, film for improving resist shape, etc.) may be formed on the substrate. By forming an anti-reflection film, generation of standing waves due to reflection of radiation on a substrate or the like in some irradiation steps can be suppressed. By forming a film for improving the resist adhesion, the adhesion between the substrate and the resist film can be improved. By forming a film for improving the resist shape, the resist shape after development can be further improved. That is, the drag end shape or the concave shape of the resist can be reduced. On the other hand, in order to prevent the resist shape deterioration by radiation standing wave generation of whole surface irradiation, it is preferable to design so that the thickness of a lower layer film may also suppress reflection of the radiation of whole surface irradiation. It is preferable that an underlayer film is a film which does not absorb the radiation of whole surface irradiation. For example, when the underlayer film absorbs the radiation of the entire surface irradiation, a radiation sensitization reaction occurs in the resist film due to energy transfer or electron transfer from the underlayer film, which may cause acid to occur in some non-irradiating portions. Therefore, the buffer layer which does not propagate a radiation sensitization reaction may be arrange | positioned between a resist film and an underlayer film, and the increase and decrease from the underlayer film which absorbed the radiation may be prevented.

상기 레지스트막 상에 보호막을 더 형성해도 된다. 보호막을 형성함으로써 일부 조사 공정에서 생성하는 감방사선성 증감체, 산, 및 이들의 반응 중간체의 실활을 억제하여, 프로세스 안정성을 향상시킬 수 있다. 상기 보호막은, 전체면 조사 공정에서의 비조사부에서의 산 발생 반응을 방지하기 위해서, 상기 (a) 또는 (c) 성분이 직접 흡수하는 방사선의 파장의 적어도 일부를 흡수하는 흡수막이어도 된다. 상기 흡수막을 사용함으로써 EUV 노광 시에 발생하는 자외선 영역의 방사선인 아웃오브밴드광(OOB광)의 레지스트막으로의 진입을 억제하여, 비일부 조사부에 있어서의 감방사선성 산 발생제의 분해를 방지할 수도 있다. 또한, 상기 흡수막이 직접 레지스트막 상에 형성되는 경우에는, 비일부 조사부에 있어서의 방사선 증감 반응에 의한 레지스트막 중의 산 발생을 억제하기 때문에, 전체면 조사 공정에서의 제2 방사선의 파장으로 보호막으로부터의 방사선 증감 반응을 유발하지 않는 것이 좋다. 또한, 레지스트막 내의 감방사선성 증감체가 보호막으로부터의 에너지 이동 또는 전자 이동 등에 의해 증감하지 않도록, 레지스트막과 보호막 사이에 버퍼층을 배치하여, 방사선을 흡수한 흡수막으로부터의 증감을 방지해도 된다. 일부 조사 공정 후, 전체면 조사 공정 전에 상기 흡수막을 레지스트막 상에 형성함으로써, 전체면 조사 공정에서의 제2 방사선의 조사에 의해, 일부 조사 공정 후의 상기 레지스트막에 잔존하는 상기 감방사선성 산 발생제로 직접 산이 발생하는 것을 더 억제시킬 수 있다.A protective film may be further formed on the resist film. By forming a protective film, deactivation of the radiation sensitive sensitizer, the acid, and these reaction intermediates produced in some irradiation steps can be suppressed, and process stability can be improved. The said protective film may be an absorption film which absorbs at least one part of the wavelength of the radiation which (a) or (c) component directly absorbs in order to prevent the acid generation reaction in the non-irradiation part in a whole surface irradiation process. By using the absorbing film, the out-of-band light (OOB light), which is radiation in the ultraviolet region generated during EUV exposure, is prevented from entering the resist film, thereby preventing decomposition of the radiation-sensitive acid generator in the non-irradiating part. You may. In addition, when the said absorption film is formed directly on a resist film, since the acid generation in the resist film by the radiation sensitization reaction in a non-irradiation part is suppressed, it is made from the protective film at the wavelength of the 2nd radiation in a whole surface irradiation process. It is recommended not to cause radiation sensitization reaction. In addition, a buffer layer may be disposed between the resist film and the protective film so that the radiation-sensitive sensitizer in the resist film does not increase or decrease due to energy transfer or electron transfer from the protective film, or the like. After the partial irradiation step, the absorbing film is formed on the resist film before the whole surface irradiation step to generate the radiation-sensitive acid remaining in the resist film after the partial irradiation step by irradiation of the second radiation in the whole surface irradiation step. Zero direct acid generation can be further suppressed.

[일부 조사 공정][Some survey process]

본 공정에서는, 상기 도공 공정에 의해 형성된 레지스트막의 일부에 250㎚ 이하의 파장을 갖는 제1 방사선을 조사한다.In this step, part of the resist film formed by the coating step is irradiated with first radiation having a wavelength of 250 nm or less.

일부 조사 공정에서는, 상기 도공 공정에 의해 형성된 레지스트막 상에 소정의 패턴 차광 마스크를 배치한다. 그 후, 상기 레지스트막에, 투영 렌즈, 전자 광학계 미러, 또는 반사 미러를 갖는 노광 장치(방사선 조사 모듈)로부터, 상기 마스크를 개재해서 제1 방사선이 조사(패턴 노광)된다.In some irradiation processes, a predetermined pattern light shielding mask is disposed on the resist film formed by the coating process. After that, the first radiation is irradiated (pattern exposure) to the resist film through the mask from an exposure apparatus (radiation irradiation module) having a projection lens, an electro-optic mirror, or a reflection mirror.

일부 조사에 사용되는 제1 방사선의 파장 상한으로서는 230㎚가 바람직하고, 200㎚가 보다 바람직하다. 한편, 제1 방사선의 파장의 하한으로서는, 150㎚가 바람직하고, 190㎚가 보다 바람직하다.As an upper limit of the wavelength of the 1st radiation used for partial irradiation, 230 nm is preferable and 200 nm is more preferable. On the other hand, as a minimum of the wavelength of a 1st radiation, 150 nm is preferable and 190 nm is more preferable.

제1 방사선으로서는, 예를 들어 감마선, 엑스선, 알파선, 중입자선, 양자선, 베타선, 이온빔, 전자선, 극자외선 등을 들 수 있다. 이들 중에서 전자선, 극단 자외선 및 이온빔이 바람직하고, 전자선 및 극단 자외선이 보다 바람직하다.Examples of the first radiation include gamma rays, X-rays, alpha rays, medium particle beams, quantum rays, beta rays, ion beams, electron beams, extreme ultraviolet rays, and the like. Among these, electron beams, extreme ultraviolet rays and ion beams are preferable, and electron beams and extreme ultraviolet rays are more preferable.

[전체면 조사 공정][Full Surface Irradiation Process]

본 공정에서는, 일부 조사 공정 후의 레지스트막의 전체면에 250㎚를 초과하는 파장을 갖는 제2 방사선을 조사한다.In this step, second radiation having a wavelength exceeding 250 nm is irradiated to the entire surface of the resist film after the partial irradiation step.

전체면 조사 공정에서는, 상기 일부 조사 공정 후의 레지스트막의 전체면(일부 조사부와 비일부 조사부를 합한 전체면)에, 투영 렌즈(또는 광원)를 갖는 고감도화 모듈(노광 장치 또는 방사선 조사 모듈이라고 하는 경우도 있다)로부터 제2 방사선이 조사(일괄 노광)된다. 이 전체면 조사로서는 웨이퍼 전체면에 한번에 조사해도 되고, 국소적인 조사를 조합한 것이어도 되고, 또는 중첩해서 조사해도 된다. 전체면 조사용 광원에는, 일반적인 광원을 사용할 수 있고, 대역 통과 필터나 컷오프 필터를 통과함으로써, 원하는 파장으로 제어한 수은 램프 및 크세논 램프 등으로부터의 자외선 외에, LED 광원, 레이저 다이오드, 레이저광원 등에 의한 대역이 좁은 자외선이어도 된다. 상기 전체면 조사에서는, 레지스트 재료막 중의 일부 조사부에서 발생한 (A) 증감체만이 방사선을 흡수한다. 이 때문에, 전체면 조사에서는, 일부 조사부에 있어서 선택적으로 방사선의 흡수가 일어난다. 따라서, 전체면 조사 중, 일부 조사부에 있어서만 산을 계속적으로 발생시킬 수 있고, 감도를 크게 향상시키는 것이 가능하게 된다. 한편, 비일부 조사부에는 산이 발생하지 않는 점에서, 레지스트막 중 화학 콘트라스트를 유지하면서 감도를 향상시킬 수 있다.In the whole surface irradiation step, in the case of a high-sensitivity module (exposure device or irradiation module) having a projection lens (or a light source) on the entire surface of the resist film after the partial irradiation step (the whole surface in which some irradiation portions and non-some irradiation portions are combined) Second radiation is irradiated (collective exposure). As this whole surface irradiation, you may irradiate the whole wafer surface at once, may combine local irradiation, or may overlap and irradiate. A general light source can be used as the light source for the entire surface irradiation, and by passing through a bandpass filter or a cutoff filter, in addition to ultraviolet rays from mercury lamps and xenon lamps controlled at desired wavelengths, Ultraviolet light of a narrow band may be sufficient. In the whole surface irradiation, only the (A) sensitizer generated in a part of the irradiation part in the resist material film absorbs radiation. For this reason, in whole surface irradiation, absorption of a radiation selectively occurs in some irradiation parts. Therefore, acid can be continuously generated only in some irradiation part during whole surface irradiation, and it becomes possible to greatly improve a sensitivity. On the other hand, since acid does not generate | occur | produce in some non-irradiation parts, sensitivity can be improved, maintaining chemical contrast in a resist film.

제2 방사선의 파장의 하한으로서는, 280㎚가 보다 바람직하고, 320㎚가 더욱 바람직하다. 더 긴 파장의 방사선을 흡수 가능한 감방사선성 증감체를 발생하는 경우, 제2 방사선의 파장은 350㎚ 이상이어도 된다. 단, 제2 방사선의 파장이 너무 긴 경우에는, 방사선 증감 반응의 효율이 떨어지기 때문에, 베이스 성분, 감방사선성 산 발생제, 감방사선성 증감체 발생제가 흡수 가능한 방사선의 파장을 피하면서도, 감방사선성 증감체가 흡수 가능한 가능한 한 짧은 파장의 방사선을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서, 제2 방사선의 파장의 하한으로서는, 450㎚가 바람직하고, 400㎚가 보다 바람직하다.As a minimum of the wavelength of a 2nd radiation, 280 nm is more preferable, and 320 nm is further more preferable. When generating the radiation sensitive sensitizer which can absorb radiation of a longer wavelength, the wavelength of 2nd radiation may be 350 nm or more. However, when the wavelength of the second radiation is too long, the efficiency of the radiation sensitization reaction is inferior, so that the base component, the radiation sensitive acid generator, and the radiation sensitive sensitizer generator avoid the wavelength of the radiation that can be absorbed. It is preferable to use radiation of a wavelength as short as possible that the radiosensitizer can absorb. From this viewpoint, 450 nm is preferable and 400 nm is more preferable as a minimum of the wavelength of 2nd radiation.

[가열 공정][Heating process]

가열 공정에서는, 상기 전체면 조사 공정 후의 레지스트막이 가열(이하, 「포스트 플러드 익스포저 베이크(PFEB)」 또는 「포스트 익스포저 베이크(PEB)」라고도 한다.)된다. 가열 조건으로서는, 예를 들어 대기 중, 질소나 아르곤 등의 불활성 가스 분위기 하에서, 50℃ 이상 200℃ 이하, 10초 이상 300초 이하로 할 수 있다. 가열 조건을 상기 범위로 함으로써, 산의 확산을 제어할 수 있고, 또한 반도체 웨이퍼의 처리 속도를 확보할 수 있는 경향이 있다. 가열 공정에서는, 상기 일부 조사 공정 및 전체면 조사 공정에서 발생한 산에 의해, (1) 베이스 성분의 탈보호 반응 등의 극성 변화 반응 및 가교 반응 등이 일어난다. 또한, 레지스트막 내에 있어서의 방사선의 정재파의 영향에 의해 레지스트 측벽이 굴곡되는 경우가 있지만, 가열 공정에서는 반응물의 확산에 의해 상기 굴곡을 저감할 수 있다.In the heating step, the resist film after the whole surface irradiation step is also heated (hereinafter also referred to as "post flood exposure bake (PFEB)" or "post exposure bake (PEB)"). As heating conditions, it can be 50 degreeC or more and 200 degrees C or less, 10 second or more and 300 second or less, for example in inert gas atmosphere, such as nitrogen and argon, in air | atmosphere. By setting the heating conditions in the above range, there is a tendency that the diffusion of the acid can be controlled and the processing speed of the semiconductor wafer can be ensured. In the heating step, the polarity change reaction such as the deprotection reaction of the base component, the crosslinking reaction, and the like occur by the acid generated in the partial irradiation step and the whole surface irradiation step. In addition, although the sidewalls of the resist may be bent under the influence of the standing wave of the radiation in the resist film, the bend can be reduced by the diffusion of the reactant in the heating step.

[현상 공정][Developing process]

현상 공정에서는, 상기 가열 공정 후의 레지스트막을 현상한다. 상기 가열 공정에서의 레지스트막 내의 반응에 의해, 일부 조사부에서 선택적으로 현상액에 대한 용해성이 바뀌는 것을 이용해서 현상하고, 레지스트 패턴이 형성된다. 현상액은 포지티브형 현상액과 네가티브형 현상액으로 나눌 수 있다.In the developing step, the resist film after the heating step is developed. By the reaction in the resist film in the said heating process, it develops using what changes the solubility to a developing solution selectively in some irradiation part, and a resist pattern is formed. The developer can be divided into a positive developer and a negative developer.

포지티브형 현상액으로서는 알칼리 현상액이 바람직하다. 알칼리 현상액은, 방사선 조사 후의 레지스트 재료막의 극성이 높은 부분을 선택적으로 녹인다. 알칼리 현상액으로서는, 예를 들어 수산화칼륨, 수산화나트륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 인산나트륨, 규산나트륨, 암모니아, 아민류(에탄올아민 등), 수산화 테트라알킬암모늄(TAAH) 등의 알칼리성 화합물 중 적어도 1종을 용해한 알칼리성 수용액 등을 들 수 있다. 알칼리 현상액으로서는 TAAH의 수용액이 바람직하다. TAAH로서는, 예를 들어 수산화 테트라메틸암모늄(TMAH), 수산화 테트라에틸암모늄, 수산화 테트라프로필암모늄, 수산화 테트라부틸암모늄 등을 들 수 있다.As the positive developer, an alkaline developer is preferable. The alkaline developer selectively dissolves the high polarity portion of the resist material film after irradiation. As an alkaline developing solution, at least 1 sort (s) of alkaline compounds, such as potassium hydroxide, sodium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium phosphate, sodium silicate, ammonia, amines (ethanolamine, etc.), tetraalkylammonium hydroxide (TAAH), is melt | dissolved, for example. Alkaline aqueous solution etc. are mentioned. As the alkaline developer, an aqueous solution of TAAH is preferable. As TAAH, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, etc. are mentioned, for example.

포지티브형 현상액에는 수산화 테트라메틸암모늄(TMAH)의 2.38질량% 수용액이 널리 사용되고 있다.2.38 mass% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) is used widely for positive developer.

알칼리 현상에서는, 방사선 조사 후에 레지스트막 중에서 생성하는 카르복실산이나 수산기가 알칼리 현상액 중에서 이온화하여 용출하는 현상을 이용해서 패턴이 형성된다. 현상 후에는 기판 상에 잔류하고 있는 현상액을 제거하기 위해서, 린스라고 불리는 수세 처리가 행해진다.In alkali development, a pattern is formed using the phenomenon in which the carboxylic acid and hydroxyl group produced in a resist film after ionizing irradiate and elute in an alkaline developing solution. After image development, the water washing process called a rinse is performed in order to remove the developer which remains on the board | substrate.

네가티브형 현상액으로서는 유기 현상액이 바람직하다. 유기 현상액은, 방사선 조사 후의 레지스트막의 극성이 낮은 부분을 선택적으로 녹인다. 유기 현상액은 홀이나 트렌치(홈) 등의 제외 패턴에서 해상 성능과 프로세스 윈도우를 향상시키기 위해서 사용된다. 이 경우, 레지스트막 중의 용매와 유기 현상액과의 친화성의 차이로 일부 조사부와 비일부 조사부의 용해 콘트라스트를 얻는다. 극성이 높은 부분은 유기 현상액에 대한 용해성이 낮아, 레지스트 패턴으로서 남는다. 유기 현상액으로서는, 예를 들어 2-옥타논, 2-노나논, 2-헵타논, 3-헵타논, 4-헵타논, 2-헥사논, 3-헥사논, 디이소부틸케톤, 메틸시클로헥사논, 아세토페논, 메틸아세토페논, 아세트산프로필, 아세트산부틸, 아세트산이소부틸, 아세트산아밀, 아세트산부테닐, 아세트산이소아밀, 포름산프로필, 포름산부틸, 포름산이소부틸, 포름산아밀, 포름산이소아밀, 발레르산메틸, 펜텐산메틸, 크로톤산메틸, 크로톤산에틸, 프로피온산메틸, 프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 락트산메틸, 락트산에틸, 락트산프로필, 락트산부틸, 락트산이소부틸, 락트산아밀, 락트산이소아밀, 2-히드록시이소부티르산메틸, 2-히드록시이소부티르산에틸, 벤조산메틸, 벤조산에틸, 아세트산페닐, 아세트산벤질, 페닐아세트산메틸, 포름산벤질, 포름산페닐에틸, 3-페닐프로피온산메틸, 프로피온산벤질, 페닐아세트산에틸, 아세트산2-페닐에틸 등을 들 수 있다.As a negative developer, an organic developer is preferable. The organic developer selectively dissolves a portion of low polarity of the resist film after irradiation. Organic developer is used to improve resolution and process window in exclusion patterns such as holes and trenches (grooves). In this case, due to the difference in affinity between the solvent in the resist film and the organic developer, the dissolution contrast of some of the irradiated portions and non-illuminated portions is obtained. The part with high polarity has low solubility with respect to organic developing solution, and remains as a resist pattern. As the organic developer, for example, 2-octanone, 2-nonanone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4-heptanone, 2-hexanone, 3-hexanone, diisobutyl ketone, methylcyclohexa Paddy, acetophenone, methyl acetophenone, propyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, amyl acetate, butenyl acetate, isoamyl acetate, propyl formate, butyl formate, isobutyl formate, amyl formate, isoamyl formate Methyl acid, methyl pentene, methyl crotonate, ethyl crotonate, methyl propionate, ethyl propionate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl lactate, ethyl lactate, propyl lactate, butyl lactate, isobutyl lactate, amyl lactate, iso lactate Wheat, methyl 2-hydroxyisobutyrate, ethyl 2-hydroxyisobutyrate, methyl benzoate, ethyl benzoate, phenyl acetate, benzyl acetate, methyl phenyl acetate, benzyl formate, phenyl ethyl formate, 3-phenylpropionate Propionate, benzyl, phenyl ethyl, and the like can be mentioned acetic acid 2-phenylethyl.

(기판 패턴의 형성)(Formation of substrate pattern)

당해 레지스트 패턴 형성 방법에 의해 형성된 레지스트 패턴을 마스크로 해서 하지인 기판이 에칭 또는 이온 주입됨으로써 기판 패턴이 형성된다. 에칭은 플라스마 여기 등의 분위기 하에서의 건식 에칭이어도 되고, 약액 중에 침지하는 습식 에칭이어도 된다. 에칭에 의해 기판에 패턴이 형성된 후, 레지스트 패턴이 제거된다.The substrate pattern is formed by etching or ion implanting the underlying substrate using the resist pattern formed by the resist pattern forming method as a mask. The etching may be a dry etching under an atmosphere such as plasma excitation or a wet etching immersed in a chemical liquid. After the pattern is formed on the substrate by etching, the resist pattern is removed.

실시예Example

이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예에 있어서의 물성값의 측정 방법을 이하에 나타낸다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples. The measuring method of the physical property value in a present Example is shown below.

[중량 평균 분자량(Mw) 및 수 평균 분자량(Mn)][Weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn)]

중합체의 Mw 및 Mn은, GPC 칼럼(도소사의 「G2000HXL」 2개, 「G3000HXL」 1개, 「G4000HXL」1개)을 사용하여, 유량 1.0mL/분, 용출 용매 테트라히드로푸란, 시료 농도 1.0질량%, 시료 주입량 100μL, 칼럼 온도 40℃의 분석 조건에서, 검출기로서 시차 굴절계를 사용하여, 단분산 폴리스티렌을 표준으로 하는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정했다.Mw and Mn of the polymer were 1.0 mL / min flow rate, elution solvent tetrahydrofuran, sample concentration 1.0 mass using a GPC column (two "G2000HXL", one "G3000HXL", one "G4000HXL" of Tosoh Corporation). %, The sample injection amount 100 microliters, and the analysis conditions of column temperature 40 degreeC, it measured by the gel permeation chromatography (GPC) which makes monodisperse polystyrene the standard using a differential refractometer as a detector.

[13C-NMR 분석] 13 C-NMR Analysis

중합체의 구조 단위의 함유 비율을 구하기 위한 13C-NMR 분석은, 핵자기 공명 장치(니혼덴시사의 「JNM-ECX400」)를 사용하여, 측정 용매로서 CDCl3을 사용하여, 테트라메틸실란(TMS)을 내부 표준으로 하여 행하였다. 13 C-NMR analysis for obtaining the content ratio of the structural unit of the polymer was carried out using tetramethylsilane (TMS) using CDCl 3 as a measurement solvent using a nuclear magnetic resonance apparatus (“JNM-ECX400” manufactured by Nippon Denshi Corporation). ) Was used as an internal standard.

<[P] 중합체의 합성><Synthesis of polymer [P]>

[P] 중합체의 합성에 사용한 단량체를 이하에 나타낸다.[P] The monomer used for the synthesis | combination of a polymer is shown below.

Figure pct00009
Figure pct00009

또한, 상기 화합물 (M-1)은 구조 단위 (I)을, 화합물 (M-2)는 구조 단위 (II)를, (M-3)은 탈아세틸화에 의해 구조 단위 (III)을, 화합물 (M-4)는, 구조 단위 (IV)를 각각 부여한다. 또한, 이하의 중합체 합성예에 있어서는 특별히 언급하지 않는 한, 질량부는 사용한 단량체의 합계 질량을 100질량부로 한 경우의 값을 의미하고, 몰%는 사용한 단량체의 합계 몰수를 100몰%로 한 경우의 값을 의미한다.In addition, the said compound (M-1) is a structural unit (I), the compound (M-2) is a structural unit (II), (M-3) a structural unit (III) by deacetylation, a compound (M-4) provides structural unit (IV), respectively. In addition, unless otherwise indicated in the following polymer synthesis examples, a mass part means the value at the time of making the total mass of the used monomer 100 mass parts, and mole% is a case where the total mole number of the used monomer is 100 mol%. It means the value.

[합성예 1](중합체 (P1)의 합성)Synthesis Example 1 (Synthesis of Polymer (P1))

반응 용기 중에서, 단량체로서의 화합물 (M-1) 및 화합물 (M-2)를, 몰 비율이 50/50이 되도록 300질량부의 2-부타논에 용해했다. 여기에 라디칼 중합 개시제로서의 AIBN 3질량부를 첨가하고, 30분 질소 퍼지했다. 반응 용기 내를 78℃로 하고, 교반하면서, 중합 반응을 6시간 실시했다. 중합 반응 종료 후, 중합 용액을 수냉하여 30℃ 이하로 냉각했다. 냉각한 중합 용액을 메탄올 2,000질량부 중에 투입하고, 석출한 백색 분말을 여과분별했다. 여과분별한 백색 분말을 메탄올로 2회 세정한 후, 여과분별하고, 50℃에서 17시간 건조시켜서 백색 분말상의 중합체 (P1)을 양호한 수율로 얻었다. 중합체 (P1)의 Mw는 7,000이고, Mw/Mn은 2.10이었다. 13C-NMR 분석의 결과, (M-1) 및 (M-2)에서 유래하는 각 구조 단위의 함유 비율은, 각각 52몰% 및 48몰%였다.In the reaction vessel, the compound (M-1) and the compound (M-2) as monomers were dissolved in 300 parts by mass of 2-butanone such that the molar ratio was 50/50. 3 mass parts of AIBN as a radical polymerization initiator were added here, and nitrogen purge was carried out for 30 minutes. The polymerization reaction was carried out for 6 hours while stirring the inside of the reaction vessel at 78 ° C. After completion | finish of a polymerization reaction, the polymerization solution was cooled by water and cooled to 30 degrees C or less. The cooled polymerization solution was poured into 2,000 parts by mass of methanol, and the precipitated white powder was separated by filtration. The white powder separated by filtration was washed twice with methanol, then filtered and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powdery polymer (P1) in good yield. Mw of the polymer (P1) was 7,000, and Mw / Mn was 2.10. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of each structural unit derived from (M-1) and (M-2) was 52 mol% and 48 mol%, respectively.

[합성예 2](중합체 (P2)의 합성)Synthesis Example 2 (Synthesis of Polymer (P2))

반응 용기 중에서, 단량체로서의 화합물 (M-1) 및 화합물 (M-3)을, 몰 비율이 44/56이 되도록, 150질량부의 프로필렌글리콜모노메틸에테르에 용해했다. 여기에 라디칼 중합 개시제로서의 AIBN 3질량부와, 연쇄 이동제로서의 t-도데실머캅탄 1질량부를 첨가해서 단량체 용액을 제조했다. 이 단량체 용액을 질소 분위기 하에서, 반응 온도를 70℃로 유지하고, 16시간 중합을 행하였다. 중합 반응 종료 후, 중합 용액을 n-헥산 1,000질량부 중에 적하하고, 중합체를 응고 정제했다. 상기 중합체에, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 150질량부를 첨가했다. 추가로, 메탄올 150질량부, 트리에틸아민 37질량부 및 물 7질량부를 첨가하고, 비점으로 환류시키면서, 8시간 가수분해 반응을 행하였다. 반응 종료 후, 용매 및 트리에틸아민을 감압 증류 제거하고, 얻어진 중합체를 아세톤 150질량부에 용해했다. 이것을 물 2,000질량부 중에 적하해서 응고시켜서, 생성한 백색 분말을 여과분별했다. 50℃에서 17시간 건조시켜서 백색 분말상의 중합체 (P2)를 양호한 수율로 얻었다. 중합체 (P2)의 Mw는 6,000이고, Mw/Mn은 1.90이었다. 13C-NMR 분석의 결과, (M-1)에서 유래하는 구조 단위 및 (M-3)의 탈아세틸화에 의해 얻어진 p-히드록시스티렌에서 유래하는 구조 단위의 각 함유 비율은, 각각 50몰% 및 50몰%였다.In the reaction vessel, the compound (M-1) and the compound (M-3) as monomers were dissolved in 150 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether so that the molar ratio was 44/56. 3 mass parts of AIBN as a radical polymerization initiator, and 1 mass part of t-dodecyl mercaptans as a chain transfer agent were added here, and the monomer solution was produced. The monomer solution was maintained under a nitrogen atmosphere at a reaction temperature of 70 ° C., and polymerization was carried out for 16 hours. After completion | finish of a polymerization reaction, the polymerization solution was dripped in 1,000 mass parts of n-hexane, and the polymer was coagulated-purified. 150 mass parts of propylene glycol monomethyl ethers were added to the said polymer. Furthermore, 150 mass parts of methanol, 37 mass parts of triethylamines, and 7 mass parts of water were added, and the hydrolysis reaction was performed for 8 hours, refluxing to boiling point. After the completion of reaction, the solvent and triethylamine were distilled off under reduced pressure, and the obtained polymer was dissolved in 150 parts by mass of acetone. This was dripped in 2,000 mass parts of water, it solidified, and the produced white powder was separated by filtration. It dried at 50 degreeC for 17 hours, and obtained the white powdery polymer (P2) by favorable yield. Mw of the polymer (P2) was 6,000, and Mw / Mn was 1.90. As a result of 13 C-NMR analysis, each content rate of the structural unit derived from (M-1) and the structural unit derived from p-hydroxy styrene obtained by deacetylation of (M-3) is 50 mol, respectively. % And 50 mole%.

[합성예 3](중합체 (P3)의 합성)Synthesis Example 3 (Synthesis of Polymer (P3))

반응 용기 중에서, 단량체로서의 화합물 (M-1), 화합물 (M-3) 및 화합물 (M-4)를, 몰 비율이 40/40/20이 되도록, 200질량부의 프로필렌글리콜모노메틸에테르에 용해했다. 여기에 라디칼 중합 개시제로서의 AIBN 4질량부를 첨가해서 단량체 용액을 제조했다. 별도의 반응 용기에 프로필렌글리콜모노메틸에테르 100질량부를 투입하고, 반응 온도를 80℃로 유지하고, 거기에, 상기 제조한 단량체 용액을 3시간에 걸쳐 적하하고, 추가로 3시간 중합시켰다. 중합 종료 후, 중합 반응액을 수냉하여 30℃ 이하로 냉각했다. 중합 용액을 n-헥산 2,000질량부 중에 적하하고, 중합체를 응고 정제했다. 여과분별한 고형분을 400질량부씩 헥산으로 2회 세정한 후, 추가로 여과분별하고, 50℃에서 17시간 건조시켰다. 상기 중합체에, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 100질량부를 첨가했다. 트리에틸아민 17.5질량부 및 물 2.8질량부를 첨가하여, 80℃로 가열해서 6시간 가수분해 반응을 행하였다. 반응 종료 후, 가수분해 종료 후, 반응액을 수냉하여 30℃ 이하로 냉각했다. 얻어진 중합체를 헥산 2,000질량부에 투입하고, 석출한 고형분을 여과분별했다. 여과분별한 고형분을 40질량부씩의 헥산으로 2회 세정한 후, 추가로 여과분별하고, 50℃에서 17시간 건조시켜 중합체 (P3)을 양호한 수율로 얻었다. 중합체 (P3)의 Mw는 7,500이고, Mw/Mn은 1.52였다. 13C-NMR 분석의 결과, (M-1)에서 유래하는 구조 단위, (M-3)의 탈아세틸화에 의해 얻어진 p-히드록시스티렌 구조 단위 및 (M-4)에서 유래하는 구조 단위의 각 함유 비율은, 각각 40몰%, 40몰% 및 20몰%였다.In the reaction vessel, the compound (M-1), the compound (M-3) and the compound (M-4) as monomers were dissolved in 200 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether so that the molar ratio was 40/40/20. . 4 mass parts of AIBN as a radical polymerization initiator were added here, and the monomer solution was produced. 100 mass parts of propylene glycol monomethyl ethers were put into another reaction container, the reaction temperature was maintained at 80 degreeC, the monomer solution prepared above was dripped over 3 hours, and it superposed | polymerized further for 3 hours. After the completion of the polymerization, the polymerization reaction solution was cooled with water and cooled to 30 ° C or lower. The polymerization solution was added dropwise into 2,000 parts by mass of n-hexane, and the polymer was coagulated and purified. The filtration fractionated solid content was washed twice with 400 parts by weight of hexane, and then filtered filtration and dried at 50 ° C for 17 hours. 100 mass parts of propylene glycol monomethyl ethers were added to the said polymer. 17.5 mass parts of triethylamines and 2.8 mass parts of water were added, it heated at 80 degreeC, and the hydrolysis reaction was performed for 6 hours. After completion | finish of reaction, after completion | finish of hydrolysis, the reaction liquid was cooled by water and cooled to 30 degrees C or less. The obtained polymer was poured into 2,000 parts by mass of hexane, and the precipitated solid content was separated by filtration. The solid fractions separated by filtration were washed twice with 40 parts by weight of hexane, and further filtered and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain polymer (P3) in good yield. Mw of the polymer (P3) was 7,500, and Mw / Mn was 1.52. 13 C-NMR analysis showed that the structural units derived from (M-1), the p-hydroxystyrene structural units obtained by deacetylation of (M-3), and the structural units derived from (M-4) Each content rate was 40 mol%, 40 mol%, and 20 mol%, respectively.

표 1에, 얻어진 중합체 (P1) 내지 (P3)의 Mw, Mw/Mn 및 각 구조 단위의 함유 비율에 대해서 나타낸다.In Table 1, it shows about Mw, Mw / Mn of the obtained polymer (P1)-(P3), and the content rate of each structural unit.

Figure pct00010
Figure pct00010

상기 표 1 중 (M-3)의 구조 단위의 함유 비율은, (M-3)에서 유래하는 구조 단위를 탈아세틸화함으로써 얻어진 p-히드록시스티렌에서 유래하는 구조 단위로서의 함유 비율을 나타낸다.The content rate of the structural unit of (M-3) in the said Table 1 shows the content rate as a structural unit derived from p-hydroxy styrene obtained by deacetylating the structural unit derived from (M-3).

<[B] 전구체의 합성>Synthesis of [B] Precursor

[합성예 4]Synthesis Example 4

반응 용기에 3,4-디히드록시벤조페논 50mmol, 2,2-디메톡시프로판 50mmol, p-톨루엔술폰산 1수화물 0.05g 및 톨루엔 400g을 첨가했다. Dean-Stark에 의한 탈수 가열 환류를 3시간 행한 후, 반응 용액을 냉각했다. 밤새 냉각 후, 석출한 원료의 3,4-디히드록시벤조페논을 여과 분리 제거 후, 여액에 나트륨메톡시드메탄올 용액(28질량%)을 0.2g 첨가해서 중화했다. 이 중화액을 감압 농축 후, 알루미나 칼럼 크로마토그래피에 의한 정제를 실시함으로써, 하기 식 (B1)로 표시되는 화합물을 얻었다.50 mmol of 3,4-dihydroxybenzophenone, 50 mmol of 2,2-dimethoxypropane, 0.05 g of p-toluenesulfonic acid monohydrate and 400 g of toluene were added to the reaction vessel. After carrying out dehydration heating reflux by Dean-Stark for 3 hours, the reaction solution was cooled. After cooling overnight, 3, 4- dihydroxy benzophenone of the raw material which precipitated was separated by filtration, and 0.2 g of sodium methoxymethanol solution (28 mass%) was added to the filtrate and neutralized. The neutralization liquid was concentrated under reduced pressure, and then purified by alumina column chromatography to obtain a compound represented by the following formula (B1).

Figure pct00011
Figure pct00011

[합성예 5]Synthesis Example 5

반응 용기에 3,4-디히드록시벤조페논 79.7mmol, 오르토포름산트리메틸 2,000mmol, p-톨루엔술폰산 1수화물 0.1g 및 톨루엔 40g을 첨가했다. Dean-Stark에 의한 탈수 가열 환류를 12시간 행한 후, 반응 용액을 냉각했다. 밤새 냉각 후, 여액에 나트륨메톡시드메탄올 용액(28질량%)을 0.2g 첨가해서 중화했다. 이 중화액을 감압 농축 후, 알루미나 칼럼 크로마토그래피에 의한 정제를 실시함으로써, 하기 식 (B2)로 표시되는 화합물을 얻었다.79.7 mmol of 3,4-dihydroxybenzophenone, 2,000 mmol of trimethyl ortho formate, 0.1 g of p-toluenesulfonic acid monohydrate, and 40 g of toluene were added to the reaction vessel. After performing dehydration heating reflux by Dean-Stark for 12 hours, the reaction solution was cooled. After cooling overnight, 0.2 g of sodium methoxide methanol solution (28% by mass) was added to the filtrate and neutralized. The neutralization liquid was concentrated under reduced pressure, and then purified by alumina column chromatography to obtain a compound represented by the following formula (B2).

Figure pct00012
Figure pct00012

[합성예 6]Synthesis Example 6

Dean-Stark 장치를 세트한 반응 용기에 4,4'-디히드록시벤조페논 231mmol, 에틸렌글리콜 2,160mmol, 오르토포름산트리메틸 913mmol 및 p-톨루엔술폰산 1수화물 0.5g을 첨가했다. 80℃에서 2시간 가열 교반 후, 가열 온도를 120℃까지 서서히 높여 가서, 메탄올, 포름산메틸, 오르토포름산트리메틸의 유출이 종료될 때까지 유출액을 제거하면서 가열을 계속했다. 반응 용액을 실온으로 냉각 후, 아세트산에틸로 희석하고, 유기상을 5질량%의 중조 수용액으로 세정 후, 유기상을 감압 농축했다. 얻어진 농축물에 80mL의 염화메틸렌을 첨가해서 결정화시켜서, 얻어진 결정을 여과분별하고, 이 결정을 5℃로 냉각한 염화메틸렌으로 세정함으로써, 하기 식 (B3)으로 표시되는 화합물을 얻었다.231 mmol of 4,4'-dihydroxybenzophenone, 2,160 mmol of ethylene glycol, 913 mmol of orthoformate trimethyl, and 0.5 g of p-toluenesulfonic acid monohydrate were added to the reaction vessel in which the Dean-Stark apparatus was set. After heating and stirring at 80 ° C for 2 hours, the heating temperature was gradually raised to 120 ° C, and heating was continued while removing the effluent until the outflow of methanol, methyl formate, and trimethyl ortho formate was completed. The reaction solution was cooled to room temperature, diluted with ethyl acetate, the organic phase was washed with 5% by weight of an aqueous sodium bicarbonate solution, and the organic phase was concentrated under reduced pressure. 80 mL of methylene chloride was added to the obtained concentrate for crystallization, the obtained crystals were separated by filtration, and the crystals were washed with methylene chloride cooled to 5 ° C to obtain a compound represented by the following formula (B3).

Figure pct00013
Figure pct00013

<증감제의 스크리닝 평가><Screening evaluation of sensitizers>

[증감제 스크리닝용 레지스트 재료의 제조][Production of resist material for sensitizer screening]

증감제의 스크리닝을 행하기 위한 레지스트 재료를 제조했다. 제조에 사용한 [P] 중합체 이외의 성분에 대해서 이하에 나타낸다.A resist material for screening a sensitizer was produced. It shows below about components other than the [P] polymer used for manufacture.

((A) 증감제)((A) sensitizer)

A1 및 A2 그리고 CA1 내지 CA4: 하기 식 (A1) 및 (A2) 그리고 (CA1) 내지 (CA4)로 표시되는 화합물A1 and A2 and CA1 to CA4: compounds represented by the following formulas (A1) and (A2) and (CA1) to (CA4)

Figure pct00014
Figure pct00014

([C] 감방사선성 산 발생제)([C] radiation-sensitive acid generator)

C1: 하기 식 (C1)로 표시되는 화합물C1: the compound represented by following formula (C1)

Figure pct00015
Figure pct00015

([D] 산 확산 제어제)([D] acid diffusion control agent)

D1: 하기 식 (D1)로 표시되는 화합물D1: the compound represented by following formula (D1)

Figure pct00016
Figure pct00016

([E] 용매)([E] solvent)

E1: 아세트산프로필렌글리콜모노메틸에테르E1: Propylene Glycol Monomethyl Ether

E2: 락트산에틸E2: ethyl lactate

[제조예 1][Production Example 1]

[P] 중합체로서의 (P3) 100질량부, (A) 증감제로서의 (A1) 10질량부, [C] 감방사선성 산 발생제로서의 (C1) 20질량부, [D] 산 확산 제어제로서의 (D1) 0.3질량부 그리고 [E] 용매로서의 (E1) 4,300질량부 및 (E2) 1,900질량부를 혼합했다. 얻어진 혼합액을 구멍 직경 0.20㎛의 멤브레인 필터로 여과하고, 증감제 스크리닝용 레지스트 재료 (S-1)을 제조했다.[P] 100 mass parts of (P3) as a polymer, (A) 10 mass parts of (A1) as a sensitizer, [C] 20 mass parts of (C1) as a radiation sensitive acid generator, and [D] as an acid diffusion control agent 0.3 mass part (D1) and 4,300 mass parts of (E1) as a solvent [E], and 1,900 mass parts of (E2) were mixed. The obtained liquid mixture was filtered with the membrane filter of 0.20 micrometer of pore diameters, and the resist material for sensitizer screening (S-1) was manufactured.

[제조예 2 내지 7][Production Examples 2 to 7]

하기 표 2에 나타낸 (A) 증감제의 종류 및 양으로 바꾼 것 이외에는, 제조예 1과 마찬가지로 하여, 레지스트 재료 (S-2) 및 (CS-1) 내지 (CS-5)를 제조했다. 표 2 중 「-」은, 해당하는 성분을 사용하지 않은 것을 나타낸다.Resist materials (S-2) and (CS-1) to (CS-5) were produced in the same manner as in Production Example 1, except that the type and amount of the (A) sensitizer shown in Table 2 was changed. "-" In Table 2 shows that the corresponding component is not used.

Figure pct00017
Figure pct00017

[증감제 스크리닝 평가][Sensitizer Screening Evaluation]

도쿄 일렉트론사의 「클린 트랙 ACT-8」 내에서, 실리콘 웨이퍼 상에 상기 제조한 레지스트 재료를 스핀 코트한 후, 130℃, 60초의 조건에서 PB를 행하여, 평균 두께 50㎚의 레지스트막을 형성했다. 이어서, 이 레지스트막에, i선 스테퍼(니콘사의 「NSR2205i12D」)를 사용해서 레지스트막에 i선을 0.5㎝사방의 영역에 1,000mJ/㎠로 조사했다. i선의 조사 후, 상기 클린 트랙 ACT-8 내에서, 110℃, 60초의 조건에서 PEB를 행하고, 이어서 상기 클린 트랙 ACT-8 내에서, 2.38질량% 수산화 테트라메틸암모늄(TMAH) 수용액을 사용하여, 23℃에서 1분간, 퍼들법에 의해 현상했다. 현상 후, 순수로의 수세 및 건조에 의해 포지티브형 레지스트 패턴을 형성했다. 이 처리 후, i선 조사부에 있어서의 막 두께를 확인하여, 잔막이 0, 즉 해상이 되어 있는 것을 A(양호)라 하고, 해상이 되어 있지 않은 것을 B(불량)라 했다. 평가 결과를 하기 표 3에 나타낸다. 이 시험에 있어서, A(양호)였던 것에 대해서는, 증감제가 i선을 흡수해서 여기되고, 이 여기체로부터 감방사선성 산 발생제로 에너지 또는 전자 이동이 효율적으로 일어나서, 감방사선성 산 발생제로부터 산이 발생하고, 이어서 중합체의 탈보호 반응이 진행된 것으로 추측된다.After spin coating the prepared resist material on a silicon wafer in "Clean Track ACT-8" manufactured by Tokyo Electron, PB was performed at 130 ° C for 60 seconds to form a resist film having an average thickness of 50 nm. Subsequently, an i-line stepper ("NSR2205i12D" of Nikon Corporation) was irradiated to this resist film at 1,000 mJ / cm <2> in an area | region of 0.5 cm square to a resist film. After irradiation of i-line, PEB was performed in the said clean track ACT-8 on the conditions of 110 degreeC and 60 second, Then, in the said clean track ACT-8, using 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution, It developed by the puddle method at 23 degreeC for 1 minute. After development, a positive resist pattern was formed by washing with water and drying. After this treatment, the film thickness in the i-ray irradiation unit was confirmed, and the remaining film was 0, that is, the resolution was called A (good), and the one that was not resolved was B (bad). The evaluation results are shown in Table 3 below. In this test, as for A (good), the sensitizer absorbs i-rays and is excited, and energy or electron transfer takes place efficiently from the exciton to the radiation-sensitive acid generator, and the acid is released from the radiation-sensitive acid generator. It is assumed that the deprotection reaction of the polymer proceeds.

Figure pct00018
Figure pct00018

<화학 증폭형 레지스트 재료의 제조><Production of Chemically Amplified Resist Material>

상기 증감제의 스크리닝 평가에 있어서 효과를 보인 (A) 증감제를 부여하는 [B] 전구체를 사용하여, 화학 증폭형 레지스트 재료를 제조했다. 또한, 비교예의 레지스트 재료에는, 상기 레지스트 재료 (CS-4)로 사용한 증감제 (CA4)의 전구체인 벤조페논디메틸케탈(도꾜 가세이 고교사)(하기 표 3에 있어서 「CB1」로 했다)을 사용했다.The chemically amplified resist material was manufactured using the [B] precursor which gives (A) sensitizer which showed the effect in the screening evaluation of the said sensitizer. In addition, benzophenone dimethyl ketal (Tosei Kasei Kogyo Co., Ltd.) (previous Table 3 was used as "CB1") which is a precursor of the sensitizer (CA4) used as said resist material (CS-4) was used for the resist material of a comparative example. did.

[실시예 1]Example 1

[P] 중합체로서의 (P3) 100질량부, [B] 전구체로서의 (B1) 10질량부, [C] 감방사선성 산 발생제로서의 (C1) 20질량부, [D] 산 확산 제어제로서의 (D1) 2.0질량부 그리고 [E] 용매로서의 (E1) 4,300질량부 및 (E2) 1,900질량부를 혼합했다. 얻어진 혼합액을 구멍 직경 0.20㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 화학 증폭형 레지스트 재료 (R-1)을 제조했다.[P] 100 parts by mass of (P3) as the polymer, 10 parts by mass of (B1) as the [B] precursor, 20 parts by mass of (C1) as the [C] radiation-sensitive acid generator, and (D) as the acid diffusion control agent ( D1) 2.0 mass parts, 4,300 mass parts of (E1) as a solvent [E], and 1,900 mass parts of (E2) were mixed. The obtained liquid mixture was filtered with the membrane filter of 0.20 micrometer of pore diameters, and chemically amplified resist material (R-1) was produced.

[실시예 2 및 3 및 비교예 1 및 2][Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 and 2]

하기 표 4에 나타내는 [B] 전구체의 종류 및 양으로 바꾼 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 화학 증폭형 레지스트 재료 (R-2) 및 (R-3) 및 (CR-1) 및 (CR-2)를 제조했다. 표 4에 있어서의 「-」은, 해당하는 성분을 사용하지 않은 것을 나타낸다.Chemically amplified resist materials (R-2) and (R-3) and (CR-1) and (CR) were prepared in the same manner as in Example 1, except that the type and amount of the [B] precursor shown in Table 4 below was changed. -2) was prepared. "-" In Table 4 shows that the corresponding component is not used.

Figure pct00019
Figure pct00019

<평가><Evaluation>

도쿄 일렉트론사의 「클린 트랙 ACT-8」 내에서, 실리콘 웨이퍼 상에 상기 제조한 화학 증폭형 레지스트 재료를 스핀 코트한 후, 130℃, 60초의 조건에서 PB를 행하여, 평균 두께 50㎚의 레지스트막을 형성했다. 간이형의 전자선 묘화 장치(히다치 세이사꾸쇼사의 「HL800D」, 출력 50KeV, 전류 밀도 5.0A/㎠)를 사용해서 레지스트막에 전자선을 조사하고, 패터닝을 행하였다. 패터닝 방법으로서는, 0.5㎝사방의 영역에 소정의 노광량을 조사하는 조작을, 1μC/㎠ 내지 50μC/㎠까지, 1㎛/㎠마다 합계 50점 행하였다. 전자선의 조사 후, 계속해서 이하의 (1) 및 (2)의 조작 각각을 행하여, 평가를 행하였다.In Tokyo Electron Corporation's "Clean Track ACT-8", after spin coating the above-described chemically amplified resist material on a silicon wafer, PB was performed at 130 ° C for 60 seconds to form a resist film having an average thickness of 50 nm. did. The electron beam was irradiated to the resist film using the simple type electron beam drawing apparatus ("HL800D" of Hitachi Seisakusho Co., Ltd., output 50 KeV, current density 5.0 A / cm <2>), and patterning was performed. As a patterning method, the operation which irradiates predetermined | prescribed exposure amount to the area | region of 0.5 cm square was performed 50 points in total for every 1 micrometer / cm <2> from 1 microC / cm <2> -50 microC / cm <2>. After irradiation of an electron beam, each operation of the following (1) and (2) was performed continuously, and evaluation was performed.

(조작 (1): 전체면 조사 없음)(Operation (1): no full-surface irradiation)

전자선의 조사 후, 상기 클린 트랙 ACT-8 내에서, 110℃, 60초의 조건에서 PEB를 행하고, 이어서 상기 클린 트랙 ACT-8 내에서, 2.38질량% TMAH 수용액을 사용하여, 23℃에서 1분간, 퍼들법에 의해 현상했다. 현상 후, 순수로의 수세 및 건조에 의해 포지티브형 레지스트 패턴을 형성했다.After irradiation of an electron beam, PEB was performed in the said clean track ACT-8 on the conditions of 110 degreeC and 60 second, Then, in the said clean track ACT-8, using a 2.38 mass% TMAH aqueous solution for 1 minute at 23 degreeC, It developed by the puddle method. After development, a positive resist pattern was formed by washing with water and drying.

(조작 (2): 전체면 조사 있음)(Operation (2): with full-surface survey)

전자선의 조사 후, 하마마츠 포토닉스사의 LED(파장 365㎚)를 사용하여, 레지스트막의 전체면을 2,000mJ/㎠로 노광했다. 이어서, 상기 클린 트랙 ACT-8 내에서, 110℃, 60초의 조건에서 PEB를 행하였다. 그 후, 상기 조작 (1)과 마찬가지로 하여 현상, 수세 및 건조를 행하여, 포지티브형 레지스트 패턴을 형성했다.After irradiation of the electron beam, the whole surface of the resist film was exposed at 2,000mJ / cm <2> using LED (wavelength 365nm) of Hamamatsu Photonics. Next, PEB was performed in the said clean track ACT-8 on the conditions of 110 degreeC and 60 second. Then, it developed, washed with water, and dried similarly to the said operation (1), and formed the positive resist pattern.

상기 형성한 포지티브형 레지스트 패턴에 대해서, 조작 (1)에서 행한 경우의 막 두께가 0이 되는 전자선 노광량을 E1(μC/㎠)이라 하고, 조작 (2)에서 행한 경우의 막 두께가 0이 되는 전자선 노광량을 E2(μC/㎠)라 했을 때, (E2/E1)<0.8이 된 경우를 A(증감 효과 있음), (E2/E1)≥0.8이 된 경우를 B(증감 효과가 작거나 혹은 증감 효과 없음)라 평가했다. 평가 결과를 하기 표 5에 나타낸다.With respect to the formed positive resist pattern, the electron beam exposure amount at which the film thickness in the case of performing in the operation (1) is 0 is called E1 (μC / cm 2), and the film thickness in the case of performing in the operation (2) is 0. When the electron beam exposure dose is E2 (μC / cm2), A (increase or decrease effect) is obtained when (E2 / E1) <0.8, and B (increase or decrease effect is obtained when (E2 / E1) ≥ 0.8 is obtained. No increase or decrease effect). The evaluation results are shown in Table 5 below.

Figure pct00020
Figure pct00020

표 5의 결과로부터, i선 노광의 스크리닝 평가로 365㎚의 조사에 대하여 증감 효과가 있다고 인정된 증감제의 전구체를 사용한 경우에만, 전자선 노광에 의한 감방사선성 산 발생제로부터의 산 발생으로 전구체가 증감제로 변환되고, 이것에 이어지는 365㎚의 광의 전체면 조사에 의해 증감 효과로 감방사선성 산 발생제의 분해가 보다 촉진되고, 그 결과, 작은 전자선 노광량에서의 중합체의 탈보호, 해상을 실현할 수 있었던 것으로 추측된다.From the results in Table 5, the precursor was generated by the generation of acid from the radiation-sensitive acid generator by electron beam exposure only when using a precursor of a sensitizer recognized as having a sensitizing effect with respect to 365 nm irradiation by screening evaluation of i-ray exposure. Is converted into a sensitizer, and the decomposition of the radiation-sensitive acid generator is further promoted by the sensitization effect by full-surface irradiation of 365 nm light, which results in deprotection and resolution of the polymer at a small electron beam exposure amount. I guess it could.

본 발명에 따르면, EUV광, 전자선, 이온빔, KrF 엑시머 레이저, ArF 엑시머 레이저 등의 250㎚ 이하의 파장을 갖는 방사선을 이용한 패턴 형성기술에 있어서, 높은 감도와 우수한 리소그래피 특성의 양쪽을 고수준으로 달성 가능한 화학 증폭형 레지스트 재료가 제공된다. 또한, 본 발명에 따르면, 상기 레지스트 재료를 사용한 패턴 형성 방법이 제공된다.According to the present invention, in a pattern forming technique using radiation having a wavelength of 250 nm or less, such as EUV light, electron beam, ion beam, KrF excimer laser, ArF excimer laser, both high sensitivity and excellent lithography characteristics can be achieved at a high level. A chemically amplified resist material is provided. Moreover, according to this invention, the pattern formation method using the said resist material is provided.

Claims (9)

감광성 수지 조성물을 사용해서 형성된 레지스트막의 일부에, 250㎚ 이하의 파장을 갖는 제1 방사선을 조사하는 공정과,
상기 일부 조사 공정 후의 레지스트막의 전체면에, 250㎚를 초과하는 파장을 갖는 제2 방사선을 조사하는 공정과,
상기 전체면 조사 공정 후의 레지스트막을 가열하는 공정과,
상기 가열 공정 후의 레지스트막을 현상액에 의해 현상하는 공정
을 구비하는 리소그래피 프로세스에 있어서, 상기 감광성 수지 조성물로서 사용되는 화학 증폭형 레지스트 재료로서,
(1) 산의 작용에 의해 상기 현상액에 가용 또는 불용이 되는 베이스 성분과,
(2) 방사선 조사에 의해 감방사선성 증감체 및 산을 발생하는 성분
을 포함하고,
상기 (2) 성분이, 하기 (a) 및 (b) 성분, 하기 (b) 및 (c) 성분, 또는 하기 (a) 내지 (c) 성분 모두를 함유하고,
상기 (b) 성분이, 산의 작용에 의해 분해하고 하기 식 (A)로 표시되는 화합물을 발생하는 전구체를 포함하는 화학 증폭형 레지스트 재료.
(a) 상기 제1 방사선의 조사에 의해, 산과, 상기 제2 방사선을 흡수하는 감방사선성 증감체를 발생하고, 또한 상기 일부 조사 공정에서 제1 방사선이 조사되지 않는 비조사부에서는, 제2 방사선의 조사에 의해 상기 산 및 감방사선성 증감체가 실질적으로 발생하지 않는 감방사선성 산-증감체 발생제
(b) 상기 제1 방사선의 조사에 의해, 제2 방사선을 흡수하는 감방사선성 증감체를 발생하고, 또한 상기 일부 조사 공정에서 제1 방사선이 조사되지 않는 비조사부에서는, 제2 방사선의 조사에 의해 상기 감방사선성 증감체가 실질적으로 발생하지 않는 감방사선성 증감체 발생제
(c) 상기 제1 방사선의 조사에 의해, 산을 발생하고, 또한 상기 일부 조사 공정에서 제1 방사선이 조사되지 않는 비조사부에서는, 제2 방사선의 조사에 의해 상기 산이 실질적으로 발생하지 않는 감방사선성 산 발생제
Figure pct00021

(식 (A) 중, Ra 내지 Rd는 각각 독립적으로, 수소 원자, 아미노기, 술파닐기, 할로겐 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이고, R1 내지 R6은 각각 독립적으로, 수소 원자, 히드록시기, 아미노기, 술파닐기, 할로겐 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이거나, 또는 Ra 내지 Rd 및 R1 내지 R6 중 2개 이상이 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소쇄와 함께 구성되는 환원수 4 내지 20의 환 구조의 일부이다. 단, R1 내지 R6 중 적어도 하나는 히드록시기이다.)
Irradiating a part of the resist film formed using the photosensitive resin composition with the first radiation having a wavelength of 250 nm or less;
Irradiating a second radiation having a wavelength exceeding 250 nm to the entire surface of the resist film after the partial irradiation step;
Heating the resist film after the whole surface irradiation step;
Process of developing the resist film after the said heating process with a developing solution
In the lithography process provided with, as a chemically amplified resist material used as said photosensitive resin composition,
(1) a base component soluble or insoluble in the developer by the action of an acid,
(2) Components that generate radiation-sensitive sensitizers and acids by irradiation
Including,
The said (2) component contains the following (a) and (b) component, the following (b) and (c) component, or all of the following (a)-(c) components,
The chemically amplified resist material in which the component (b) is decomposed by the action of an acid and generates a compound represented by the following formula (A).
(a) In the non-irradiation part which generate | occur | produces an acid and the radiation sensitive sensitizer which absorbs the said 2nd radiation by irradiation of the said 1st radiation, and the 1st radiation is not irradiated in the said some irradiation process, 2nd radiation A radiation-sensitive acid-sensitizer generator in which the acid and the radiation-sensitive sensitizer are substantially not generated by irradiation of
(b) In the non-irradiation part which generate | occur | produces the radiation sensitive sensitizer which absorbs a 2nd radiation by the said 1st irradiation, and in which the 1st radiation is not irradiated in the said partial irradiation process, it irradiates for 2nd radiation A radiation sensitive sensitizer generator in which said radiation sensitive sensitizer is not substantially generated by
(c) Radiation radiation which does not generate | occur | produce substantially the said acid by irradiation of a 2nd radiation in the non-irradiation part which generate | occur | produces an acid by irradiation of the said 1st radiation and in which the 1st radiation is not irradiated in the said partial irradiation process. Acid generator
Figure pct00021

(In formula (A), R a to R d are each independently a hydrogen atom, an amino group, a sulfanyl group, a halogen atom or a C 1-20 monovalent organic group, and R 1 to R 6 are each independently hydrogen An atom, a hydroxy group, an amino group, a sulfanyl group, a halogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or two or more of R a to R d and R 1 to R 6 join together to form a carbon chain to which they are bonded Is part of a ring structure of reduced water 4 to 20. However, at least one of R 1 to R 6 is a hydroxy group.)
(1) 산의 작용에 의해 현상액에 가용 또는 불용이 되는 베이스 성분과,
(2) 방사선 조사에 의해 감방사선성 증감체 및 산을 발생하는 성분
을 포함하고,
상기 (2) 성분이, 하기 (a) 및 (b) 성분, 하기 (b) 및 (c) 성분, 또는 하기 (a) 내지 (c) 성분 모두를 함유하고,
상기 (b) 성분이, 산의 작용에 의해 분해하고 하기 식 (A)로 표시되는 화합물을 발생하는 전구체를 포함하는 화학 증폭형 레지스트 재료.
(a) 250㎚ 이하의 파장을 갖는 제1 방사선의 조사에 의해, 산과, 250㎚를 초과하는 파장을 갖는 제2 방사선을 흡수하는 감방사선성 증감체를 발생하고, 또한 제1 방사선을 조사하지 않고 제2 방사선만을 조사한 경우에 상기 산 및 감방사선성 증감체를 실질적으로 발생하지 않는 감방사선성 산-증감체 발생제
(b) 상기 제1 방사선의 조사에 의해, 상기 제2 방사선을 흡수하는 감방사선성 증감체를 발생하고, 또한 제1 방사선을 조사하지 않고 제2 방사선만을 조사한 경우에 상기 감방사선성 증감체를 실질적으로 발생하지 않는 감방사선성 증감체 발생제
(c) 상기 제1 방사선의 조사에 의해, 산을 발생하고, 또한 제1 방사선을 조사하지 않고 제2 방사선만을 조사한 경우에 상기 산을 실질적으로 발생하지 않는 감방사선성 산 발생제
Figure pct00022

(식 (A) 중, Ra 내지 Rd는 각각 독립적으로, 수소 원자, 아미노기, 술파닐기, 할로겐 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이고, R1 내지 R6은 각각 독립적으로, 수소 원자, 히드록시기, 아미노기, 술파닐기, 할로겐 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이거나, 또는 Ra 내지 Rd 및 R1 내지 R6 중 2개 이상이 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소쇄와 함께 구성되는 환원수 4 내지 20의 환 구조의 일부이다. 단, R1 내지 R6 중 적어도 하나는 히드록시기이다.)
(1) a base component that is soluble or insoluble in a developer by the action of an acid,
(2) Components that generate radiation-sensitive sensitizers and acids by irradiation
Including,
The said (2) component contains the following (a) and (b) component, the following (b) and (c) component, or all of the following (a)-(c) components,
The chemically amplified resist material in which the component (b) is decomposed by the action of an acid and generates a compound represented by the following formula (A).
(a) Irradiation of the first radiation having a wavelength of 250 nm or less generates a radiation-sensitive sensitizer which absorbs an acid and a second radiation having a wavelength exceeding 250 nm, and does not irradiate the first radiation. And a radiation-sensitive acid-sensitizer generator that does not substantially generate the acid and the radiation-sensitive sensitizer when only the second radiation is irradiated.
(b) The radiation-sensitive sensitizer is generated when the radiation-sensitive sensitizer that absorbs the second radiation is generated by the irradiation of the first radiation, and only the second radiation is irradiated without irradiating the first radiation. Radiation-sensitive sensitizers that do not occur substantially
(c) A radiation-sensitive acid generator that does not substantially generate the acid when the acid is generated by irradiation of the first radiation and only the second radiation is irradiated without irradiating the first radiation.
Figure pct00022

(In formula (A), R a to R d are each independently a hydrogen atom, an amino group, a sulfanyl group, a halogen atom or a C 1-20 monovalent organic group, and R 1 to R 6 are each independently hydrogen An atom, a hydroxy group, an amino group, a sulfanyl group, a halogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or two or more of R a to R d and R 1 to R 6 join together to form a carbon chain to which they are bonded Is part of a ring structure of reduced water 4 to 20. However, at least one of R 1 to R 6 is a hydroxy group.)
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 식 (A)에 있어서의 R1 내지 R6 중 적어도 2개가 히드록시기인 화학 증폭형 레지스트 재료.The chemically amplified resist material according to claim 1 or 2, wherein at least two of R 1 to R 6 in the formula (A) are hydroxyl groups. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 식 (A)에 있어서의 R2가 히드록시기인 화학 증폭형 레지스트 재료.The chemically amplified resist material according to any one of claims 1 to 3, wherein R 2 in the formula (A) is a hydroxy group. 제4항에 있어서, 상기 전구체가, 하기 식 (B-1) 내지 (B-4)로 표시되는 화학 증폭형 레지스트 재료.
Figure pct00023

(식 (B-1) 내지 (B-4) 중, Ra 내지 Rd는 각각 독립적으로, 수소 원자, 아미노기, 술파닐기, 할로겐 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이고, R1 내지 R6은 각각 독립적으로, 수소 원자, 히드록시기, 아미노기, 술파닐기, 할로겐 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이거나, 또는 Ra 내지 Rd 및 R1 내지 R6 중 2개 이상이 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소쇄와 함께 구성되는 환원수 4 내지 20의 환 구조의 일부이다. RA 및 RB는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이거나, 또는 이들의 기가 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 O-C-O와 함께 구성되는 환원수 4 내지 20의 환 구조의 일부이다. RC 및 RD는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이거나, 또는 이들의 기가 서로 합쳐져서 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 구성되는 환원수 3 내지 20의 환 구조의 일부이다.)
The chemically amplified resist material according to claim 4, wherein the precursor is represented by the following formulas (B-1) to (B-4).
Figure pct00023

(In formula (B-1)-(B-4), R <a> -R <d> is respectively independently a hydrogen atom, an amino group, a sulfanyl group, a halogen atom, or a C1-C20 monovalent organic group, and R <1> - R 6 is each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group, an amino group, a sulfanyl group, a halogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or two or more of R a to R d and R 1 to R 6 are combined with each other Are part of a ring structure of reduced water of 4 to 20, together with the carbon chain to which they are bonded, R A and R B are each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or their groups are joined to each other Is part of a ring structure of reduced water 4 to 20 composed together with OCO, R C and R D are each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or their groups are joined together to form a carbon atom to which they are bonded Ring composed Be a part of the ring structure of 3 to 20.)
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (1) 성분이, 산의 작용에 의해 현상액에 대한 용해성이 변화하는 중합체인 화학 증폭형 레지스트 재료.The chemically amplified resist material according to any one of claims 1 to 5, wherein the component (1) is a polymer whose solubility in a developing solution changes due to the action of an acid. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (2) 성분으로서, (c) 감방사선성 산 발생제를 포함하는 화학 증폭형 레지스트 재료.The chemically amplified resist material according to any one of claims 1 to 6, wherein (c) a component includes (c) a radiation sensitive acid generator. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (2) 성분으로서, 산을 발생하는 기를 갖는 중합체를 포함하는 화학 증폭형 레지스트 재료.The chemically amplified resist material according to any one of claims 1 to 6, wherein the component (2) contains a polymer having an acid-generating group. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 화학 증폭형 레지스트 재료를 기판 상에 도공하는 공정과,
상기 도공 공정에 의해 형성된 레지스트막의 일부에 250㎚ 이하의 파장을 갖는 방사선을 조사하는 공정과,
상기 일부 조사 공정 후의 레지스트막의 전체면에 250㎚를 초과하는 파장을 갖는 방사선을 조사하는 공정과,
상기 전체면 조사 공정 후의 레지스트막을 가열하는 공정과,
상기 가열 공정 후의 레지스트막을 현상하는 공정
을 구비하는 레지스트 패턴 형성 방법.
Coating the chemically amplified resist material according to any one of claims 1 to 8 onto a substrate;
Irradiating a part of the resist film formed by the coating process with radiation having a wavelength of 250 nm or less;
Irradiating radiation having a wavelength exceeding 250 nm to the entire surface of the resist film after the partial irradiation step;
Heating the resist film after the whole surface irradiation step;
Process of developing the resist film after the said heating process
Resist pattern forming method comprising a.
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