KR20190136988A - Resist composition and patterning process - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a resist material comprising: a base polymer; and onium salt of N-carbonylsulfonamide having an iodinated benzene ring. The resist material provides high sensitivity and minimal line LWR, and improved CDU in both a positive resist material and a negative resist material.

Description

레지스트 재료 및 패턴 형성 방법{RESIST COMPOSITION AND PATTERNING PROCESS}Resist material and pattern formation method {RESIST COMPOSITION AND PATTERNING PROCESS}

관련 출원에 대한 상호 참조Cross Reference to Related Application

본 비가출원은 35 U.S.C. §119(a) 하에서 각각 일본에서 2018년 5월 31일 및 2019년 2월 20일 출원된 특허 출원 제2018-104855호 및 제2019-028583호의 우선권을 주장하며, 이들의 전체 내용은 본원에서 참고로 인용한다.This non-application is 35 U.S.C. § 119 (a) claims the priority of patent applications 2018-104855 and 2019-028583, filed May 31, 2018 and February 20, 2019, respectively, in Japan, the entire contents of which are hereby incorporated by reference. Quote it as:

기술분야Technical Field

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

IoT 시장의 확대와 함께 LSI의 고집적화, 고속도화 및 저소비전력화가 더욱 요구되어, 패턴 룰의 미세화가 급속히 진행되고 있다. 특히 로직 디바이스가 미세화를 견인하고 있다. 최첨단 미세화 기술로서, 액침 ArF 리소그래피의 더블 패터닝, 트리플 패터닝, 쿼드로 패터닝에 의한 10 nm 노드 미세전자 디바이스의 양산이 이루어지고 있다. 차세대의 파장 13.5 nm의 EUV 리소그래피에 의한 7 nm 노드 디바이스의 생산에 대한 검토가 진행되고 있다.With the expansion of the IoT market, higher integration, higher speed, and lower power consumption of LSIs are required, and the pattern rule is rapidly being refined. In particular, logic devices are driving miniaturization. As a state-of-the-art micronization technique, mass production of 10 nm node microelectronic devices has been accomplished by double patterning, triple patterning, and quadro patterning of immersion ArF lithography. Consideration is being given to the production of 7 nm node devices by next-generation EUV lithography of 13.5 nm.

EUV 리소그래피에 있어서는, 라인 패턴에서는 치수 20 nm 이하의 라인 폭이 형성 가능하여, 화학 증폭 레지스트 재료를 적용할 수 있다. 그러나, 산 확산에 의한 상 흐려짐(image blur)의 영향이 보다 커지기 때문에, EUV 리소그래피는 ArF 리소그래피보다도 산 확산 제어가 필요하다.In EUV lithography, a line width of 20 nm or less can be formed in the line pattern, and a chemically amplified resist material can be applied. However, since the effect of image blur due to acid diffusion becomes greater, EUV lithography requires acid diffusion control than ArF lithography.

광 또는 EB의 조사에 의해서 산을 발생시킬 수 있는 산발생제를 포함하는 화학 증폭형 레지스트 재료는 산에 의한 탈보호 반응을 일으키는 화학 증폭 포지티브형 레지스트 재료 및 산에 의한 가교 반응을 일으키는 화학 증폭 네거티브형 레지스트 재료를 포함한다. 켄처는 산의 미노광 부분으로의 확산을 제어하여 콘트라스트를 향상시킬 목적에서 이들 레지스트 재료에 종종 첨가된다. 켄처의 첨가는 이 목적에 매우 효과적이었다. 그 때문에, 특허문헌 1∼3에 개시된 바와 같이 많은 아민 켄처가 제안되었다. The chemically amplified resist material containing an acid generator capable of generating an acid by irradiation of light or EB is a chemically amplified positive resist material causing a deprotection reaction with an acid and a chemical amplification negative causing a crosslinking reaction with an acid. Type resist material. Quenchers are often added to these resist materials for the purpose of controlling the diffusion of the acid into the unexposed portions to improve contrast. The addition of the quencher was very effective for this purpose. Therefore, many amine quenchers have been proposed as disclosed in Patent Literatures 1-3.

패턴의 미세화가 진행되어, 광의 회절 한계에 근접함에 따라, 광의 콘트라스트가 저하되게 된다. 광의 콘트라스트 저하에 의해, 포지티브형 레지스트막에 있어서는 홀 패턴이나 트렌치 패턴의 해상성이나 포커스 마진의 저하가 발생한다. 광의 콘트라스트 저하에 의한 레지스트 패턴의 해상성 저하의 영향을 막기 위해서, 레지스트막의 용해 콘트라스트를 향상시키는 시도가 이루어지고 있다.As the pattern becomes finer and approaches the diffraction limit of the light, the contrast of the light decreases. As a result of the lowering of the contrast of light, in the positive resist film, the resolution of the hole pattern and the trench pattern and the decrease of the focus margin occur. In order to prevent the influence of the resolution fall of a resist pattern by the contrast fall of light, the attempt to improve the dissolution contrast of a resist film is made.

산에 의해서 산을 발생시킬 수 있는 산 증식 기구를 이용한 화학 증폭 레지스트 재료가 제안되어 있다. 통상 노광량의 증대에 의해서 산의 농도가 선형적으로 점증한다. 산 증식 기구의 경우는 산의 농도가 노광량의 증대에 대하여 비선형적으로 급격히 증대된다. 산 증식 시스템은, 화학 증폭 레지스트막의 고콘트라스트, 고감도와 같은 장점을 더욱 늘리는 장점이 있지만, 아민의 오염에 의한 환경 내성이 열화되어, 산 확산 거리 증대에 의한 한계 해상성의 저하와 같은 화학 증폭 레지스트막의 결점을 더욱 열화시킨다. 이것을 실용에 쓰이게 하고자 하는 경우, 매우 컨트롤하기가 어려운 기구이다. A chemically amplified resist material using an acid propagation mechanism capable of generating acid by acid has been proposed. Usually, the concentration of acid increases linearly with the increase of the exposure dose. In the case of the acid propagation mechanism, the acid concentration rapidly increases nonlinearly with respect to the increase in the exposure amount. The acid propagation system has the advantage of further increasing the advantages such as high contrast and high sensitivity of the chemically amplified resist film, but the environmental resistance due to contamination of the amine deteriorates, so that the resolution of the chemically amplified resist film such as a decrease in the limit resolution by increasing the acid diffusion distance Deteriorate the defect further. If you want to put it to practical use, it is very difficult to control.

콘트라스트를 올리기 위한 또하나의 방법은 노광량의 증대에 따라서 아민의 농도를 저하시키는 방법이다. 이것에는, 광 조사에 의해서 켄처로서의 기능을 잃게 되는 화합물의 적용을 생각할 수 있다. Another method for increasing contrast is a method of lowering the amine concentration in accordance with an increase in the exposure dose. The application of the compound which loses the function as a quencher by light irradiation to this can be considered.

ArF 리소그래피 레지스트 재료용의 메트아크릴레이트 폴리머에 이용되고 있는 산불안정기는, α 위치가 불소로 치환된 술폰산을 발생시킬 수 있는 광산발생제("α-불소화 설폰산"으로 지칭됨)를 사용함으로써 탈보호 반응이 진행되지만, α 위치가 불소로 치환되어 있지 않은 술폰산("α-비불소화 설폰산"으로 지칭됨)이나 카르복실산을 발생시킬 수 있는 산발생제에서는 탈보호 반응이 진행되지 않는다. α 불소화 설폰산을 발생시킬 수 있는 술포늄염이나 요오도늄염에, α 비불소화 술폰산을 발생시킬 수 있는 술포늄염이나 요오도늄염을 혼합하면, α 비불소화 술폰산을 발생시킬 수 있는 술포늄염이나 요오도늄염은, α 불소화 술폰산과 이온 교환을 일으킨다. 광 조사에 의해서 발생한 α 불소화 술폰산은, 이온 교환에 의해서 술포늄염이나 요오도늄염으로 되돌아가기 때문에, α 비불소화 술폰산이나 카르복실산의 술포늄염이나 요오도늄염은 켄처로서 기능한다. The acid labile group used in methacrylate polymers for ArF lithography resist materials is dehydrated by using a photoacid generator (referred to as " α-fluorinated sulfonic acid ") capable of generating sulfonic acid in which the α position is substituted with fluorine. The protective reaction proceeds, but the deprotection reaction does not proceed with sulfonic acid (referred to as "α-non-fluorinated sulfonic acid") or an acid generator capable of generating a carboxylic acid in which the α position is not substituted with fluorine. If a sulfonium salt or iodonium salt capable of generating α-fluorinated sulfonic acid is mixed with a sulfonium salt or iodonium salt capable of generating α non-fluorinated sulfonic acid, a sulfonium salt or iodo that may generate α non-fluorinated sulfonic acid The nium salt causes ion exchange with α fluorinated sulfonic acid. Since alpha fluorinated sulfonic acid generated by light irradiation is returned to sulfonium salt or iodonium salt by ion exchange, alpha nonfluorinated sulfonic acid and sulfonium salt or iodonium salt of carboxylic acid function as a quencher.

또한, α 비불소화 술폰산을 발생시킬 수 있는 술포늄염이나 요오도늄염은, 광분해에 의해서 켄처로서의 능력을 잃기 때문에 광분해성 켄처로서도 기능한다. 비특허문헌 1은, 구조식은 밝혀지지 않았지만, 광분해성 켄처의 첨가에 의해서 트렌치 패턴의 마진이 확대되는 것을 개시한다. 그러나, 성능 향상에 주는 영향은 근소하다. 보다 콘트라스트를 향상시키는 켄처의 개발이 요구되고 있다. Moreover, the sulfonium salt and iodonium salt which can generate (alpha) non-fluorinated sulfonic acid also function as a photodegradable quencher, since the ability as a quencher loses by photolysis. Non-Patent Document 1 discloses that the margin of the trench pattern is expanded by adding a photodegradable quencher, although the structural formula is not known. However, the impact on performance improvement is marginal. The development of the quencher which improves contrast more is calculated | required.

특허문헌 4에는, 광 조사에 의해서 아미노기를 갖는 카르복실산이 발생하고, 이것이 산에 의해서 락탐이 생성됨으로써 염기성이 저하하는 오늄염형의 켄처가 제안되어 있다. 산에 의해서 염기성이 저하하는 기구에 의해서, 산의 발생량이 적은 미노광 부분은 높은 염기성에 의해서 산의 확산이 제어되고 있고, 산의 발생량이 많은 과노광 부분은 켄처의 염기성이 저하함으로써 산의 확산이 커지고 있다. 이에 따라 노광부와 미노광부의 산량의 차를 넓힐 수 있어, 콘트라스트 향상이 기대된다. 그러나, 이 경우는 콘트라스트가 향상되는 장점이 있지만, 산 확산 제어 효과는 저하한다. In patent document 4, the carboxylic acid which has an amino group by light irradiation generate | occur | produces, and the onium salt type quencher in which basicity falls when this lactam is produced | generated by acid is proposed. Acid diffusion is controlled by the high basicity of the unexposed portion having a low amount of acid generated by the mechanism of lowering the basicity due to the acid, and the acid diffusion due to the lowered basicity of the quencher in the overexposed portion having a large amount of acid generated. This is getting bigger. Thereby, the difference of the acid amount of an exposure part and an unexposed part can be widened, and contrast improvement is expected. In this case, however, the contrast is improved, but the acid diffusion control effect is lowered.

패턴의 미세화와 함께, 라인 패턴의 에지 러프니스(LWR) 또는 홀 패턴의 임계 치수 균일성(CDU)이 문제시되고 있다. LWR에 대한 베이스 폴리머 및 산발생제의 편재 또는 응집의 영향, 및 발생된 산의 확산의 영향이 지적되고 있다. 레지스트막의 박막화에 따라 LWR이 커지는 경향이 있다. 미세화의 진행에 따른 박막화에 의한 LWR의 열화는 심각한 문제가 되고 있다.With the refinement of the pattern, the edge roughness LWR of the line pattern or the critical dimensional uniformity CDU of the hole pattern is a problem. The effect of localization or aggregation of base polymers and acid generators on LWRs, and the effect of diffusion of acid generated is pointed out. As the resist film is thinned, the LWR tends to increase. Degradation of LWR due to thinning with progress of miniaturization is a serious problem.

EUV 리소그래피 레지스트 재료에 있어서는, 고감도화, 고해상도화, 저LWR화 및 CDU 향상을 동시에 달성할 필요가 있다. 산확산 거리를 짧게 하면, LWR은 작아지지만 저감도화된다. 예컨대, PEB 온도를 낮춤으로써 LWR은 작아지지만, 저감도화된다. 켄처의 첨가량을 늘려도 LWR이 작아지지만, 저감도화된다. 감도, LWR 및 CDU 사이의 트레이드오프의 관계를 극복할 필요가 있다. EB도 EUV와 마찬가지로 고에너지선이며, 감도와 LWR나 CDU의 트레이드오프 관계가 존재한다.In EUV lithography resist materials, it is necessary to simultaneously achieve high sensitivity, high resolution, low LWR, and CDU improvement. If the acid diffusion distance is shortened, the LWR is small but reduced. For example, by lowering the PEB temperature, the LWR becomes small, but the degree of reduction is reduced. Increasing the amount of the quencher decreases the LWR, but decreases it. There is a need to overcome the tradeoff between sensitivity, LWR and CDU. Like EUV, EB is a high energy ray, and there is a trade-off between sensitivity and LWR or CDU.

EUV의 에너지는 ArF 엑시머 레이저와 비교하여 훨씬 높다. EUV 노광의 포톤의 수는, ArF 노광의 그것의 14분의 1이다. 더구나, EUV 리소그래피로 형성하는 패턴의 치수는 ArF 리소그래피의 1/2 미만이다. 이 때문에, EUV 리소그래피는 포톤수 변동의 영향을 받기 쉽다. 극단파장의 방사광 영역에 있어서의 포톤수의 변동은 물리 현상의 샷 노이즈(shot noise)이며, 이 영향을 없앨 수는 없다.The energy of EUV is much higher compared to ArF excimer lasers. The number of photons of EUV exposure is one-fourteenth of that of ArF exposure. Moreover, the dimensions of the pattern formed by EUV lithography are less than one half of ArF lithography. For this reason, EUV lithography is susceptible to photon fluctuations. The variation of the photon number in the extreme wavelength radiation region is shot noise of the physical phenomenon, and this influence cannot be eliminated.

확률론(stochastics)이 주목받고 있다. 샷 노이즈의 영향을 없엘 수는 없지만, 어떻게 이 영향을 저감할지가 의논되고 있다. 샷 노이즈의 영향으로 CDU 및 LWR이 커질 뿐만 아니라, 수백만분의 일의 확률로 홀이 폐색되는 현상이 관찰되고 있다. 홀이 폐색되면 전송 불량(electric conduction failure)으로 되어 트랜지스터가 동작하지 않기 때문에, 디바이스 전체의 퍼포먼스에 악영향을 미친다. 샷 노이즈의 영향을 레지스트 측에서 저감하는 방법으로서는, 레지스트의 흡수를 올려 보다 많은 포톤을 흡수하는 방법이나, 폴리머형의 레지스트 재료는 변동을 낳기 때문에 단일 성분 저분자량 레지스트의 개발이 제안되어 있다.Stochastics are drawing attention. Although the effect of shot noise cannot be eliminated, it is discussed how to reduce this effect. The effect of shot noise not only increases CDU and LWR, but also a phenomenon in which holes are occluded with a probability of one millionth. Occlusion of the holes leads to electrical conduction failures and the transistors do not operate, adversely affecting the performance of the device as a whole. As a method of reducing the effect of shot noise on the resist side, a method of increasing the absorption of the resist to absorb more photons, and the development of a single component low molecular weight resist has been proposed because the polymer type resist material causes variation.

레지스트의 흡수를 올리기 위한 산발생제로서, 특허문헌 5, 6에 요오드를 음이온 측에 갖는 오늄염의 산발생제가 첨가된 레지스트 재료가 제안되어 있다. 이에 따라 레지스트 재료의 감도와 LWR 또는 CDU 양쪽을 향상시킬 수 있다. As acid generators for increasing the absorption of resists, Patent Literatures 5 and 6 propose resist materials to which an acid generator of an onium salt having iodine on the anion side is added. This can improve both the sensitivity of the resist material and the LWR or CDU.

특허문헌 1: JP-A 2001-194776Patent Document 1: JP-A 2001-194776 특허문헌 2: JP-A 2002-226470Patent Document 2: JP-A 2002-226470 특허문헌 3: JP-A 2002-363148Patent Document 3: JP-A 2002-363148 특허문헌 4: JP-A 2015-090382Patent Document 4: JP-A 2015-090382 특허문헌 5: JP-A 2018-005224Patent Document 5: JP-A 2018-005224 특허문헌 6: JP-A 2015-025789Patent Document 6: JP-A 2015-025789

비특허문헌 1: SPIE Vol. 7639 p76390W(2010)[Non-Patent Document 1] SPIE Vol. 7639 p76390W (2010) 비특허문헌 2: SPIE Vol. 9776 p97760V-1(2016)[Non-Patent Document 2] SPIE Vol. 9776 p97760V-1 (2016)

산을 촉매로 하는 화학 증폭 레지스트에 있어서, 고감도이면서 또한 LWR나 CDU를 저감시킬 수 있는 켄처 또는 산발생제의 개발이나, 샷 노이즈 저감에 기여할 수 있는 레지스트 재료의 개발이 요구되고 있다. In chemically amplified resists using an acid as a catalyst, development of a quencher or an acid generator capable of reducing LWR and CDU with high sensitivity and development of a resist material that can contribute to reducing shot noise is required.

본 발명은, 포지티브형 레지스트 재료에 있어서도 네거티브형 레지스트 재료에 있어서도, 고감도이면서 LWR이 작거나 CDU가 개선된 레지스트 재료 및 이것을 이용하는 패턴 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a resist material having a high sensitivity and a low LWR or an improved CDU even in a positive resist material and a negative resist material, and a pattern forming method using the same.

본 발명자들은, 요오드화된 벤젠환을 갖는 N-카르보닐술폰아미드의 오늄염을 켄처 또는 산발생제로서 이용함으로써, 고감도이며 LWR이 작거나 CDU가 개선되고, 콘트라스트가 높고 해상성이 우수하며, 프로세스 마진이 넓은 레지스트 재료를 얻을 수 있다는 것을 알아내었다. The inventors of the present invention use the onium salt of N-carbonylsulfonamide having an iodinated benzene ring as a quencher or an acid generator, thereby providing high sensitivity, low LWR or improved CDU, high contrast, and high resolution. It was found that a wider margin of resist material could be obtained.

일양태에서, 본 발명은 베이스 폴리머, 및 하기 식 (A)를 갖는 오늄염을 포함하는 레지스트 재료를 제공한다.In one aspect, the present invention provides a resist material comprising a base polymer and an onium salt having the following formula (A).

Figure pat00001
Figure pat00001

식 중, R1은 수소, 히드록시, C1-C6 알킬기, C1-C6 알콕시기, C2-C7 아실옥시기, C2-C7 알콕시카르보닐기, C1-C4 알킬술포닐옥시기, 불소, 염소, 브롬, 아미노, 니트로, 시아노, -NR1A-C(=O)-R1B 또는 -NR1A-C(=O)-O-R1B이고, 상기 알킬기, 알콕시기, 아실옥시기, 알콕시카르보닐기 및 알킬술포닐옥시기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 할로겐로 치환되어 있어도 좋으며, R1A는 수소 또는 C1-C6 알킬기이고, R1B는 C1-C6 알킬기 또는 C2-C8 알케닐기이고; R2는 C1-C10 알킬기 또는 C6-C10 아릴기이고, 그 수소의 일부 또는 전부가 아미노, 니트로, 시아노, C1-C12 알킬, C1-C12 알콕시, C2-C12 알콕시카르보닐, C2-C12 아실, C2-C12 알킬카르보닐옥시, 히드록시 또는 할로겐으로 치환되어 있어도 좋으며; X1은 단결합 또는 C1-C20 2가의 연결기이고, 에테르 결합, 카르보닐기, 에스테르 결합, 아미드 결합, 술톤환, 락탐환, 카보네이트 결합, 할로겐, 히드록시기 또는 카르복시기를 포함하고 있어도 좋고; m 및 n은 1≤m≤5, 0≤n≤4 및 1≤m+n≤5를 만족하는 정수이다.Wherein R 1 represents hydrogen, hydroxy, a C 1 -C 6 alkyl group, a C 1 -C 6 alkoxy group, a C 2 -C 7 acyloxy group, a C 2 -C 7 alkoxycarbonyl group, a C 1 -C 4 alkylsulfo Nyloxy group, fluorine, chlorine, bromine, amino, nitro, cyano, -NR 1A -C (= O) -R 1B or -NR 1A -C (= O) -OR 1B , the alkyl group, alkoxy group, acyl Some or all of the hydrogen atoms of the oxy group, the alkoxycarbonyl group and the alkylsulfonyloxy group may be substituted with halogen, R 1A is hydrogen or a C 1 -C 6 alkyl group, and R 1B is a C 1 -C 6 alkyl group or C 2 -C 8 alkenyl group; R 2 is a C 1 -C 10 alkyl group or a C 6 -C 10 aryl group, and part or all of its hydrogen is amino, nitro, cyano, C 1 -C 12 alkyl, C 1 -C 12 alkoxy, C 2- May be substituted with C 12 alkoxycarbonyl, C 2 -C 12 acyl, C 2 -C 12 alkylcarbonyloxy, hydroxy or halogen; X 1 is a single bond or a C 1 -C 20 divalent linking group, and may include an ether bond, a carbonyl group, an ester bond, an amide bond, a sultone ring, a lactam ring, a carbonate bond, a halogen, a hydroxy group or a carboxy group; m and n are integers satisfying 1 ≦ m ≦ 5, 0 ≦ n ≦ 4 and 1 ≦ m + n ≦ 5.

M+는 하기 식 (Aa)를 갖는 술포늄 양이온, 하기 식 (Ab)를 갖는 요오도늄 양이온 또는 하기 식 (Ac)를 갖는 암모늄 양이온이다. M + is a sulfonium cation having the formula (Aa), an iodonium cation having the formula (Ab) or an ammonium cation having the formula (Ac).

Figure pat00002
Figure pat00002

식 중, Ra1∼Ra3은 각각 독립적으로 할로겐, 또는 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋은 C1-C20 1가 탄화수소기이거나, 또는 Ra1, Ra2 및 Ra3의 어느 2개가 상호 결합하여 이들이 결합하는 황 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋고; Ra4 및 Ra5는 각각 독립적으로 할로겐, 또는 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋은 C1-C20 1가 탄화수소기이며; Ra6∼Ra9는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-C24 1가 탄화수소기이고, 할로겐, 히드록시, 카르복시, 에테르 결합, 에스테르 결합, 티올, 티오에스테르 결합, 티오노에스테르 결합, 디티오에스테르 결합, 아미노기, 니트로기, 술폰기 또는 페로세닐기를 포함하고 있어도 좋으며, Ra6과 Ra7이 상호 결합하여 이들이 결합하는 질소 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋고, Ra6과 Ra7의 쌍 및 Ra8과 Ra9의 쌍이 상호 결합하여 이들이 결합하는 질소 원자와 함께 스피로환을 형성하여도 좋고, Ra8과 Ra9가 합쳐져 =C(Ra10)(Ra11)을 형성하여도 좋으며, Ra10 및 Ra11은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-C16 1가 탄화수소기이고, Ra10과 Ra11이 상호 결합하여 이들이 결합하는 탄소 및 질소 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋고, 상기 고리 중에 이중 결합, 산소 원자, 황 원자 또는 질소 원자를 포함하고 있어도 좋다.Wherein, R a1 ~R a3 independently is halogen, or contains a heteroatom and may good C 1 -C 20 1, or a hydrocarbon group, or R a1, in which the dog 2 of R a2 and R a3 each other to which they are attached, respectively A ring may be formed together with a bonding sulfur atom; R a4 and R a5 are each independently a C 1 -C 20 monovalent hydrocarbon group which may contain a halogen or a hetero atom; R a6 to R a9 are each independently hydrogen or a C 1 -C 24 monovalent hydrocarbon group, and are halogen, hydroxy, carboxy, ether bond, ester bond, thiol, thioester bond, thionoester bond, dithioester bond , An amino group, a nitro group, a sulfone group or a ferrocenyl group may be included, R a6 and R a7 may be bonded to each other to form a ring together with the nitrogen atom to which they are bonded, a pair of R a6 and R a7 and R a8 A pair of and R a9 may be bonded to each other to form a spiro ring together with the nitrogen atom to which they are bonded, R a8 and R a9 may be combined to form = C (R a10 ) (R a11 ), and R a10 and R a11 is each independently hydrogen or a C 1 -C 16 monovalent hydrocarbon group, and R a10 and R a11 may be bonded to each other to form a ring together with the carbon and nitrogen atoms to which they are bonded, and a double bond, oxygen in the ring Atomic sulfur Here, or it may contain a nitrogen atom.

바람직하게는 m은 2≤m≤4를 만족하는 정수이다.Preferably m is an integer satisfying 2 ≦ m ≦ 4.

상기 레지스트 재료는 추가로 술폰산, 이미드산 또는 메티드산을 발생시킬 수 있는 산발생제, 및/또는 유기 용제를 포함할 수 있다.The resist material may further comprise an acid generator capable of generating sulfonic acid, imide acid or metic acid, and / or an organic solvent.

하나의 바람직한 구체예에서, 상기 베이스 폴리머는 하기 식 (a1)을 갖는 반복 단위 또는 하기 식 (a2)를 갖는 반복 단위를 포함한다.In one preferred embodiment, the base polymer comprises a repeating unit having the formula (a1) or a repeating unit having the formula (a2).

Figure pat00003
Figure pat00003

식 중, RA는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸이고, Y1은 단결합, 페닐렌기, 나프틸렌기, 또는 에스테르 결합 또는 락톤환을 포함하는 C1-C12 연결기이며, Y2는 단결합 또는 에스테르 결합이며, R11 및 R12는 각각 산불안정기이다.??? in which, R A is independently hydrogen or methyl, Y 1 is a single bond, phenylene group, naphthylene group, or a C 1 -C 12 linking group containing an ester bond or a lactone ring, Y 2 is a single bond or It is an ester bond and R <11> and R <12> is an acid labile group, respectively.

일구체예에서, 상기 레지스트 재료는 화학 증폭 포지티브형 레지스트 재료이다.In one embodiment, the resist material is a chemically amplified positive resist material.

상기 베이스 폴리머는 산불안정기를 포함하지 않을 수 있다.The base polymer may not include an acid labile group.

하나의 바람직한 구체예에서, 상기 레지스트 재료는 추가로 가교제를 포함할 수 있다. 전형적으로, 상기 레지스트 재료는 화학 증폭 네거티브형 레지스트 재료이다.In one preferred embodiment, the resist material may further comprise a crosslinking agent. Typically, the resist material is a chemically amplified negative resist material.

하나의 바람직한 구체예에서, 상기 베이스 폴리머는, 추가로 하기 식 (f1)∼(f3)을 갖는 반복 단위에서 선택되는 적어도 1종의 반복 단위를 포함한다.In one preferred embodiment, the base polymer further comprises at least one repeating unit selected from repeating units having the following formulas (f1) to (f3).

Figure pat00004
Figure pat00004

식 중, RA는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸이고; Z1은 단결합, 페닐렌기, -O-Z11-, -C(=O)-O-Z11- 또는 -C(=O)-NH-Z11-이고, Z11은 C1-C6 알칸디일기, C2-C6 알켄디일기 또는 페닐렌기이고, 카르보닐, 에스테르 결합, 에테르 결합 또는 히드록시기를 포함하고 있어도 좋으며; Z2는 단결합, -Z21-C(=O)-O-, -Z21-O- 또는 -Z21-O-C(=O)-이고, Z21은 C1-C12 알칸디일기이고, 카르보닐기, 에스테르 결합 또는 에테르 결합을 포함하고 있어도 좋으며; Z3은 단결합, 메틸렌, 에틸렌, 페닐렌, 불소화 페닐렌, -C(=O)-O-Z31- 또는 -C(=O)-NH-Z31-이고, Z31은 C1-C6 알칸디일기, 페닐렌기, 불소화 페닐렌기, 트리플루오로메틸기로 치환된 페닐렌기, 또는 C2-C6 알켄디일기이고, 카르보닐기, 에스테르 결합, 에테르 결합 또는 히드록시기를 포함하고 있어도 좋고; A는 수소 또는 트리플루오로메틸이고; R21∼R28은 각각 독립적으로 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋은 C1-C20 1가 탄화수소기이고, R23, R24 및 R25의 어느 2개가 또는 R26, R27 및 R28의 어느 2개가 상호 결합하여 이들이 결합하는 황 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋고; M-는 비친핵성 카운터 이온이다.Wherein each R A is independently hydrogen or methyl; Z 1 is a single bond, a phenylene group, -OZ 11- , -C (= O) -OZ 11 -or -C (= O) -NH-Z 11- , and Z 11 is a C 1 -C 6 alkanediyl group , A C 2 -C 6 alkenediyl group or a phenylene group, and may include a carbonyl, ester bond, ether bond or hydroxy group; Z 2 is a single bond, -Z 21 -C (= O) -O-, -Z 21 -O- or -Z 21 -OC (= O)-, Z 21 is a C 1 -C 12 alkanediyl group , Carbonyl group, ester bond or ether bond may be included; Z 3 is a single bond, methylene, ethylene, phenylene, fluorinated phenylene, -C (= O) -OZ 31 -or -C (= O) -NH-Z 31- , and Z 31 is C 1 -C 6 An alkanediyl group, a phenylene group, a fluorinated phenylene group, a phenylene group substituted with a trifluoromethyl group, or a C 2 -C 6 alkenediyl group, and may include a carbonyl group, an ester bond, an ether bond or a hydroxyl group; A is hydrogen or trifluoromethyl; R 21 to R 28 are each independently a C 1 -C 20 monovalent hydrocarbon group which may contain a hetero atom, any two of R 23 , R 24 and R 25 or any of R 26 , R 27 and R 28 Two may be bonded to each other to form a ring together with a sulfur atom to which they are bonded; M is a nonnucleophilic counter ion.

상기 레지스트 재료는 추가로 계면활성제를 포함할 수 있다.The resist material may further comprise a surfactant.

다른 양태에서, 본 발명은 본원에 정의된 레지스트 재료를 기판 상에 도포하는 단계, 가열 처리를 하여 레지스트막을 형성하는 단계, 상기 레지스트막을 고에너지선에 노광하는 단계, 및 노광한 레지스트막을 현상액에 현상하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a method for forming a resist film by applying a resist material defined herein to a substrate, subjecting the resist film to heat treatment, exposing the resist film to high energy rays, and developing the exposed resist film to a developer. It provides a pattern forming method comprising the step of.

가장 흔하게는, 상기 고에너지선은 파장 193 nm의 ArF 엑시머 레이저, 또는 파장 248 nm의 KrF 엑시머 레이저, EB, 또는 파장 3∼15 nm의 EUV이다.Most often, the high energy ray is an ArF excimer laser with a wavelength of 193 nm, or a KrF excimer laser with a wavelength of 248 nm, EB, or EUV with a wavelength of 3 to 15 nm.

추가의 양태에서, 본 발명은 하기 식 (B)를 갖는 술포늄염을 제공한다:In a further aspect, the present invention provides a sulfonium salt having the following formula (B):

Figure pat00005
Figure pat00005

식 중, R1, R2, X1, m, n 및 Ra1∼Ra3은 상기 정의된 바와 같다.Wherein R 1 , R 2 , X 1 , m, n and R a1 to R a3 are as defined above.

요오드화된 벤젠환을 갖는 N-카르보닐술폰아미드의 오늄염을 포함하는 레지스트막은, 요오드화된 벤젠환을 갖는 술폰아미드의 EB나 EUV의 흡수가 크기 때문에, 막 내에 많은 이차 전자를 발생시켜, 감도를 향상시키는 것이 가능하다. 상기 오늄염의 음이온은, 아미드 결합의 양측에 치환기가 붙어 있는 입체 장해 때문에 오늄 양이온과의 결합 거리가 길어, 본 발명의 오늄염은 카르복실산오늄염의 켄처와 비교하여 술폰산과의 이온 교환이 일어나기 쉽다. 즉, 켄처로서의 능력이 높고, 이에 따라 높은 콘트라스트를 얻을 수 있다. 또한, 술폰아미드기의 앞에 불소화된 알킬기나 아릴기를 갖는 경우는, 발생한 산의 강도가 높기 때문에 산발생제로서 기능한다. 이 경우는 산 확산이 제어된 산발생제로서 기능한다. The resist film containing the onium salt of N-carbonylsulfonamide having an iodinated benzene ring has a large absorption of EB and EUV of the sulfonamide having an iodinated benzene ring, thereby generating a large number of secondary electrons in the film, thereby improving sensitivity. It is possible to improve. The anion of the onium salt has a long bonding distance with the onium cation due to steric hindrances in which substituents are attached to both sides of the amide bond. . That is, the capacity as a quencher is high, whereby a high contrast can be obtained. Moreover, when it has a fluorinated alkyl group and an aryl group in front of a sulfonamide group, since the intensity | generation of the generated acid is high, it functions as an acid generator. In this case, acid diffusion functions as a controlled acid generator.

도 1은 합성예 1-1에서 얻어진 술포늄염 1의 1H-NMR 스펙트럼을 도시하는 도면이다.
도 2는 합성예 1-1에서 얻어진 술포늄염 1의 19F-NMR 스펙트럼을 도시하는 도면이다.
1 is a diagram showing a 1 H-NMR spectrum of sulfonium salt 1 obtained in Synthesis Example 1-1.
FIG. 2 is a diagram showing 19 F-NMR spectra of sulfonium salt 1 obtained in Synthesis Example 1-1. FIG.

본원에서 사용되는 바의 단수형은 문맥이 명백히 다르다고 기재하지 않는 한, 복수에 대한 지칭을 포함한다. 표기법 (Cn-Cm)은 기당 n개 내지 m개의 탄소 원자를 포함하는 기를 의미한다. 본원에서 사용되는 바의 용어 "요오드화" 화합물은 요오드 함유 화합물을 의미한다. 화학식에서, Me는 메틸을 의미하고, Ac는 아세틸을 의미한다.As used herein, the singular forms "a", "an", and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. The notation (C n -C m ) means a group containing n to m carbon atoms per group. As used herein, the term "iodinated" compound means an iodine containing compound. In the formula, Me means methyl and Ac means acetyl.

약어 및 두문자어는 하기 의미를 갖는다.Abbreviations and acronyms have the following meanings.

EB: 전자선EB: electron beam

EUV: 극자외선EUV: extreme ultraviolet

Mw: 중량 평균 분자량Mw: weight average molecular weight

Mn: 수 평균 분자량Mn: number average molecular weight

Mw/Mn: 분자량 분포 또는 분산도Mw / Mn: molecular weight distribution or dispersion

GPC: 겔 투과 크로마토그래피GPC: Gel Permeation Chromatography

PEB: 노광후 소성PEB: Post Exposure Baking

PAG: 광산발생제PAG: Photoacid Generator

LWR: 라인폭 러프니스LWR: Linewidth Roughness

CDU: 임계 치수 균일성CDU: Critical Dimension Uniformity

레지스트Resist 재료 material

본 발명의 레지스트 재료는, 베이스 폴리머 및 요오드화된 벤젠환을 갖는 N-카르보닐술폰아미드(이하, 요오드화 벤젠환 함유 술폰아미드로 지칭됨)의 오늄염을 포함하는 것으로 정의된다. 상기 오늄염이 술포늄염 또는 요오도늄염인 경우, 이들은 광 조사에 의해서 요오드화 벤젠환 함유 술폰아미드를 발생하는 산발생제이지만, 강염기성의 술포늄염 또는 요오도늄염의 형태를 갖고 있기 때문에 켄처로서도 기능한다. 상기 요오드화 벤젠환 함유 술폰아미드는, 불소로 치환되어 있는 알킬기나 아릴기와 결합하고 있는 경우는 강산이 발생하기 때문에, 산발생제로서 기능한다. 한편, 불소 원자를 갖고 있지 않은 경우는 산불안정기의 탈보호 반응을 야기할 정도의 산성도는 없기 때문에, 후술하는 것과 같이, 별도로 산불안정기의 탈보호 반응을 야기하기 위해서, 강산인 술폰산, 이미드산 또는 메티드산을 발생시키는 산발생제를 첨가하는 것이 유효하다. 여기서, 술폰산, 이미드산 또는 메티드산을 발생시키는 산발생제는 베이스 폴리머에 첨가되는 첨가형이라도 좋지만, 베이스 폴리머에 결합하고 있는 바운드형이라도 좋다.The resist material of the present invention is defined to include an onium salt of N-carbonylsulfonamide (hereinafter referred to as iodide benzene ring-containing sulfonamide) having a base polymer and an iodide benzene ring. When the onium salt is a sulfonium salt or an iodonium salt, these are acid generators that generate a benzene ring-containing sulfonamide iodide by light irradiation, but also function as a quencher because it has a form of a strongly basic sulfonium salt or iodonium salt. . The said iodide benzene ring containing sulfonamide functions as an acid generator, since strong acid generate | occur | produces when it couple | bonds with the alkyl group and aryl group substituted with fluorine. On the other hand, when there is no fluorine atom, there is no acidity enough to cause the deprotection reaction of the acid labile group. Thus, in order to cause the deprotection reaction of the acid labile group separately, a strong acid sulfonic acid, imide acid, or It is effective to add an acid generator that generates meted acid. Here, the acid generator that generates sulfonic acid, imide acid, or methic acid may be an added type added to the base polymer, or may be a bound type bound to the base polymer.

상기 요오드화 벤젠환 함유 술폰아미드의 술포늄염 또는 요오도늄염과, 초강산 또는 퍼플루오로알킬술폰산을 발생하는 산발생제를 혼합하여 포함하는 레지스트 재료에 조사를 행하면, 요오드화 벤젠환 함유 술폰아미드와 퍼플루오로알킬술폰산이 발생한다. 산발생제는 전부 분해되고 있는 것은 아니기 때문에, 근방에 분해되지 않은 산발생제가 존재하고 있다. 여기서, 요오드화 벤젠환 함유 술폰아미드의 술포늄염 또는 요오도늄염과 퍼플루오로알킬술폰산이 공존하면, 맨 처음 퍼플루오로알킬술폰산이 요오드화 벤젠환 함유 술폰아미드의 술포늄염 또는 요오도늄염과 이온 교환을 일으켜, 퍼플루오로알킬술폰산의 술포늄염 또는 요오도늄염이 생성되어, 요오드화 벤젠환 함유 술폰아미드가 방출된다. 이것은, 산으로서의 강도가 높은 퍼플루오로알킬술폰산염 쪽이 안정적이기 때문이다. 한편, 퍼플루오로알킬술폰산의 술포늄염 또는 요오도늄염과 요오드화 벤젠환 함유 술폰아미드가 공존하고 있어도, 이온 교환은 일어나지 않는다. 퍼플루오로알킬술폰산뿐만 아니라, 요오드화 벤젠환 함유 술폰아미드보다도 산강도가 높은 아릴술폰산, 알킬술폰산, 이미드산, 메티드산 등에 있어서도 같은 식의 이온 교환이 일어난다. When irradiating the resist material which contains the sulfonium salt or iodonium salt of the said iodide benzene ring containing sulfonamide, and the acid generator which generate | occur | produces a super acid or perfluoroalkylsulfonic acid, iodide benzene ring containing sulfonamide and purple Luoroalkylsulfonic acid is generated. Since all the acid generators are not decomposed, there are acid generators that are not decomposed in the vicinity. Here, when the sulfonium salt or iodonium salt of iodide benzene ring containing sulfonamide and perfluoroalkyl sulfonic acid coexist, the first perfluoroalkyl sulfonic acid undergoes ion exchange with the sulfonium salt or iodonium salt of iodide benzene ring containing sulfonamide. The sulfonium salt or iodonium salt of perfluoroalkylsulfonic acid is produced | generated, and the iodide benzene ring containing sulfonamide is released | released. This is because perfluoroalkyl sulfonate having higher strength as an acid is more stable. On the other hand, even if the sulfonium salt or iodonium salt of perfluoroalkyl sulfonic acid and iodide benzene ring containing sulfonamide coexist, ion exchange does not occur. Not only perfluoroalkylsulfonic acid, but also arylsulfonic acid, alkylsulfonic acid, imide acid, metedic acid and the like having higher acid strength than iodide benzene ring-containing sulfonamide, ion exchange in the same manner occurs.

요오드화 벤젠환 함유 술폰아미드의 술포늄염, 요오도늄염 또는 암모늄염은, 산 확산을 억제할 뿐만 아니라, EUV의 흡수가 높고, 이에 따라 이차 전자가 발생하여, 레지스트를 고감도화시키고, 샷 노이즈를 저감시킬 수 있다. 요오드화 벤젠환 함유 술폰아미드의 술포늄염, 요오도늄염 또는 암모늄염은, 산 확산 제어를 위한 산발생제 또는 켄처뿐만 아니라, 증감제로서의 기능도 갖는 것이다.Sulfonium salts, iodonium salts or ammonium salts of iodide benzene ring-containing sulfonamides not only inhibit acid diffusion but also have high absorption of EUV, resulting in secondary electrons, resulting in high sensitivity of the resist and reduced shot noise. Can be. The sulfonium salt, iodonium salt or ammonium salt of iodide benzene ring containing sulfonamide has not only an acid generator or quencher for acid diffusion control, but also a function as a sensitizer.

본 발명의 레지스트 재료는, 요오드화 벤젠환 함유 술폰아미드의 술포늄염, 요오도늄염 또는 암모늄염을 포함하는 것을 필수로 하지만, 다른 술포늄염 또는 요오도늄염을 켄처로서 별도 첨가하여도 좋다. 이 때 켄처로서 첨가하는 술포늄염이나 요오도늄염으로서는, 카르복실산, 술폰산, 이미드산, 사카린 등의 술포늄염이나 요오도늄염이 적당하다. 이 때의 카르복실산은, α 위치가 불소화되어 있어도 되어 있지 않아도 좋다.The resist material of the present invention is essential to include a sulfonium salt, iodonium salt or ammonium salt of iodide benzene ring-containing sulfonamide, but other sulfonium salts or iodonium salts may be separately added as a quencher. At this time, as sulfonium salt and iodonium salt added as a quencher, sulfonium salts and iodonium salts such as carboxylic acid, sulfonic acid, imide acid and saccharin are suitable. In this case, the carboxylic acid may not necessarily be fluorinated.

본 발명의 레지스트 재료는, 불소로 치환된 알킬기나 아릴기에 결합하는 플루오로술폰아미드의 술포늄염 또는 요오도늄염으로 이루어지는 산발생제와, 불소 원자를 갖지 않는 알킬기나 아릴기에 결합하는 플루오로술폰아미드의 술포늄염으로 이루어지는 켄처를 조합하여 사용할 수도 있다.The resist material of the present invention is an acid generator comprising a sulfonium salt or iodonium salt of fluorosulfonamide bonded to an alkyl group or an aryl group substituted with fluorine, and a fluorosulfonamide bonded to an alkyl or aryl group having no fluorine atom. You may use combining the quencher which consists of sulfonium salts.

LWR 향상을 위해서는, 상기 기재된 바와 같이 폴리머 및/또는 산발생제의 응집을 억제하는 것이 효과적이다. 폴리머의 응집을 억제하기 위해서는, 소수성과 친수성의 차를 작게 하는 것 또는 이의 유리 전이점(Tg)을 낮추는 것이 효과적인 수단이다. 구체적으로는, 소수성의 산불안정기와 친수성의 밀착성기의 극성차를 작게 하는 것 또는 단환의 락톤과 같은 콤팩트한 밀착성기를 이용하여 Tg를 낮추는 것이 효과적이다. 산발생제의 응집을 억제하는 데는, 트리페닐술포늄의 양이온 부분에 치환기를 도입하는 것이 효과적인 수단이다. 특히, 지환족 보호기와 락톤의 밀착성기로 형성되어 있는 ArF 리소그래피용 메타크릴레이트 폴리머에 대해서는, 방향족기만으로 형성되어 있는 트리페닐술포늄은 이질적인 구조이며, 상용성이 낮다. 트리페닐술포늄에 도입하는 치환기로는, 베이스 폴리머에 이용되고 있는 것과 동일한 지환족기나 락톤을 생각할 수 있다. 술포늄염은 친수성이기 때문에, 락톤을 도입한 경우는, 친수성이 너무 높아져서 폴리머와의 상용성이 저하되고, 술포늄염의 응집이 일어난다. 소수성의 알킬기를 도입하는 쪽이, 술포늄염을 레지스트막 내에 균일 분산할 수 있다. WO 2011/048919에는, α 불소화 술폰이미드산을 발생시킬 수 있는 술포늄염에 알킬기를 도입하여, LWR을 향상시키는 수법이 제안되어 있다.In order to improve the LWR, it is effective to suppress aggregation of the polymer and / or acid generator as described above. In order to suppress aggregation of the polymer, it is an effective means to reduce the difference between hydrophobicity and hydrophilicity or to lower the glass transition point (Tg) thereof. Specifically, it is effective to reduce the polarity difference between the hydrophobic acid labile group and the hydrophilic adhesive group, or to lower the Tg by using a compact adhesive group such as monocyclic lactone. In order to suppress aggregation of the acid generator, introducing a substituent to the cationic portion of triphenylsulfonium is an effective means. In particular, with respect to the methacrylate polymer for ArF lithography formed with the adhesive group of alicyclic protecting group and lactone, triphenylsulfonium formed only with an aromatic group is heterogeneous structure, and is low in compatibility. As a substituent introduce | transducing into triphenylsulfonium, the alicyclic group and lactone similar to what is used for a base polymer can be considered. Since the sulfonium salt is hydrophilic, when lactone is introduced, the hydrophilicity is too high, the compatibility with the polymer is lowered, and the sulfonium salt aggregates. The introduction of a hydrophobic alkyl group can uniformly disperse the sulfonium salt in the resist film. WO 2011/048919 proposes a method of improving LWR by introducing an alkyl group into a sulfonium salt capable of generating α-fluorinated sulfonimide acid.

LWR 향상에 관해서 더욱 주목해야 할 점은 켄처의 분산성이다. 산발생제의 레지스트막 내에서의 분산성이 향상되어도, 켄처가 불균일하게 존재하고 있으면 LWR 저하의 원인이 될 수 있다. 술포늄염형 켄처에 있어서도, 트리페닐술포늄의 양이온 부분에 알킬기와 같은 치환기를 도입하는 것은, LWR 향상에 대하여 유효하다. 더욱이, 술포늄염형 켄처에 할로겐 원자를 도입하는 것은, 효율적으로 소수성을 높여 분산성을 향상시킨다. 요오드 등의 벌키한 할로겐 원자의 도입은, 술포늄염의 양이온 부분뿐만 아니라 음이온 부분에 있어서도 유효하다. 본 발명에 따른 요오드화 벤젠환 함유 술폰아미드의 술포늄염은, 음이온 부분에 요오드 원자를 도입함으로써, 레지스트막 중에 있어서의 켄처의 분산성을 높여 LWR를 저감시키는 것이다. Further attention regarding the LWR improvement is the dispersion of the quencher. Even if the dispersibility of the acid generator in the resist film is improved, if the quencher is non-uniformly present, it may cause a decrease in LWR. Also in a sulfonium salt type quencher, introducing a substituent such as an alkyl group into the cation portion of triphenylsulfonium is effective for improving the LWR. Moreover, introducing a halogen atom into a sulfonium salt type quencher improves hydrophobicity efficiently and improves dispersibility. Introduction of bulky halogen atoms such as iodine is effective not only in the cation portion of the sulfonium salt but also in the anion portion. The sulfonium salt of the iodide benzene ring containing sulfonamide which concerns on this invention improves the dispersibility of the quencher in a resist film, and reduces LWR by introducing an iodine atom into an anion part.

상기 요오드화 벤젠환 함유 술폰아미드의 술포늄염, 요오도늄염 또는 암모늄염에 의한 LWR 저감 효과는, 알칼리 현상에 의한 포지티브 패턴 형성이나 네거티브 패턴 형성에 있어서도, 유기 용제 현상에 의한 네거티브 패턴 형성의 어느 쪽에서나 유효하다.The LWR reduction effect of the sulfonium salt, iodonium salt, or ammonium salt of the iodide benzene ring-containing sulfonamide is effective in any of the negative pattern formation by the organic solvent phenomenon also in the positive pattern formation or the negative pattern formation by alkali development. Do.

요오드화 Iodide 벤젠환Benzene ring 함유 술폰아미드의  Of sulfonamides 오늄염Onium salt

본 발명의 레지스트 재료는 하기 식 (A)를 갖는 요오드화 벤젠환 함유 술폰아미드의 오늄염을 포함한다. The resist material of this invention contains the onium salt of the iodide benzene ring containing sulfonamide which has a following formula (A).

Figure pat00006
Figure pat00006

식 (A) 중, R1은 수소 원자, 히드록시기, C1-C6 알킬기, C1-C6 알콕시기, C2-C7 아실옥시기, C2-C7 알콕시카르보닐기, C1-C4 알킬술포닐옥시기, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 아미노기, 니트로기, 시아노기, -NR1A-C(=O)-R1B 또는 -NR1A-C(=O)-O-R1B이다. 상기 알킬기, 알콕시기, 아실옥시기, 알콕시카르보닐기 및 알킬술포닐옥시기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 할로겐 원자로 치환되어 있어도 좋다. R1A는 수소 원자 또는 C1-C6 알킬기이다. R1B는 C1-C6 알킬기 또는 C2-C8 알케닐기이다.Formula (A) of, R 1 is a hydrogen atom, a hydroxy group, C 1 -C 6 alkyl, C 1 -C 6 alkoxy group, C 2 -C 7 acyloxy group, C 2 -C 7 alkoxycarbonyl group, C 1 -C 4 alkylsulfonyloxy group, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, amino group, nitro group, cyano group, -NR 1A -C (= 0) -R 1B or -NR 1A -C (= 0) -OR 1B . Some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group, alkoxy group, acyloxy group, alkoxycarbonyl group and alkylsulfonyloxy group may be substituted with a halogen atom. R 1A is a hydrogen atom or a C 1 -C 6 alkyl group. R 1B is a C 1 -C 6 alkyl group or a C 2 -C 8 alkenyl group.

상기 C1-C6 알킬기는 직쇄상, 분기상 또는 환상이라도 좋으며, 이의 예로서는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, 시클로프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 시클로부틸기, n-펜틸기, 시클로펜틸기, n-헥실기, 시클로헥실기 등을 들 수 있다. C1-C6 알콕시기, C2-C7 아실옥시기, C2-C7 알콕시카르보닐기의 알킬부로서는, 상술한 알킬기의 예와 같은 것을 들 수 있다. 상기 C1-C4 알킬술포닐옥시기의 알킬부로서는, 상술한 알킬기의 예 중 탄소수 1∼4인 것을 들 수 있다. 상기 C2-C8 알케닐기는 직쇄상, 분기상 또는 환상이라도 좋고, 이의 예로서는 비닐기, 1-프로페닐기, 2-프로페닐기 등을 들 수 있다. 상기 아랄킬기로서는 벤질기, 페네틸기 등을 들 수 있다. 이들 중, R1로서는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 히드록시기, 아미노기, C1-C3 알킬기, C1-C3 알콕시기, C2-C4 아실옥시기, -NR1A-C(=O)-R1B 또는 -NR1A-C(=O)-O-R1B 등이 바람직하다.The C 1 -C 6 alkyl group may be linear, branched or cyclic, and examples thereof include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, cyclopropyl group, n-butyl group, isobutyl group and sec-butyl group. and tert-butyl group, cyclobutyl group, n-pentyl group, cyclopentyl group, n-hexyl group, cyclohexyl group and the like. Examples of C 1 -C 6 alkoxy group, C 2 -C 7 acyloxy group, C 2 -C 7 alkyl portion of the alkoxy group, may be mentioned as examples of the above-described alkyl group. Examples of the C 1 -C 4 alkyl part of the alkylsulfonyl group, there may be mentioned that the carbon number of 1 to 4. Examples of the above-described alkyl group. The C 2 -C 8 alkenyl group may be linear, branched or cyclic, and examples thereof include a vinyl group, 1-propenyl group and 2-propenyl group. As said aralkyl group, a benzyl group, a phenethyl group, etc. are mentioned. Among these, as R 1 , a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, a hydroxyl group, an amino group, a C 1 -C 3 alkyl group, a C 1 -C 3 alkoxy group, a C 2 -C 4 acyloxy group, -NR 1A -C (= O) -R 1B or -NR 1A -C (= 0) -OR 1B and the like are preferable.

식 (A) 중, R2는 C1-C10 알킬기 또는 C6-C10 아릴기이고, 그 수소 원자의 일부 또는 전부가 아미노기, 니트로기, 시아노기, C1-C12 알킬기, C1-C12 알콕시기, C2-C12 알콕시카르보닐기, C2-C12 아실기, C2-C12 알킬카르보닐옥시기, 히드록시기 또는 할로겐 원자로 치환되어 있어도 좋다. Formula (A) of, R 2 is C 1 -C 10 alkyl or C 6 -C 10 aryl group, a part or all of the hydrogen atoms an amino group, a nitro group, a cyano group, C 1 -C 12 alkyl, C 1 It may be substituted with a -C 12 alkoxy group, a C 2 -C 12 alkoxycarbonyl group, a C 2 -C 12 acyl group, a C 2 -C 12 alkylcarbonyloxy group, a hydroxy group or a halogen atom.

상기 C1-C10 알킬기는 직쇄상, 분기상 또는 환상이라도 좋고, 이의 예로서는 상술한 C1-C6 알킬기 외에, n-헵틸기, n-옥틸기, n-노닐기, n-데실기, 아다만틸기 등을 들 수 있다. C6-C10 아릴기로서는 페닐기, 나프틸기 등을 들 수 있다.The C 1 -C 10 alkyl group may be linear, branched or cyclic. Examples thereof include n-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, in addition to the C 1 -C 6 alkyl group described above. Adamantyl group etc. are mentioned. C 6 -C 10 aryl group includes a phenyl group, a naphthyl group or the like.

식 (A) 중, X1은 단결합 또는 C1-C20 2가의 연결기이고, 에테르 결합, 카르보닐기, 에스테르 결합, 아미드 결합, 술톤환, 락탐환, 카보네이트 결합, 할로겐 원자, 히드록시기 또는 카르복시기를 포함하고 있어도 좋다. 이들 중, X1로서는 단결합이 바람직하다. In formula (A), X 1 is a single bond or a C 1 -C 20 divalent linking group, and includes an ether bond, carbonyl group, ester bond, amide bond, sultone ring, lactam ring, carbonate bond, halogen atom, hydroxy group or carboxyl group You may do it. Among these, as X 1 , a single bond is preferable.

식 (A) 중, m 및 n은 1≤m≤5, 0≤n≤4 및 1≤m+n≤5를 만족하는 정수이고, 바람직하게는 m은 2∼4를 만족하는 정수이고, n은 0 또는 1이다. In formula (A), m and n are integers which satisfy | fill 1 <= m <= 5, 0 <= n <= 4 and 1 <= m + n <= 5, Preferably m is an integer which satisfy | fills 2-4, n Is 0 or 1.

식 (A)를 갖는 오늄염의 음이온으로서는 이하에 나타내는 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. Although what is shown below is mentioned as an anion of an onium salt which has a formula (A), It is not limited to these.

Figure pat00007
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Figure pat00008
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Figure pat00009
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Figure pat00010
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Figure pat00012

식 (A) 중, M+은 하기 식 (Aa)를 갖는 술포늄 양이온, 하기 식 (Ab)를 갖는 요오도늄 양이온 또는 하기 식 (Ac)를 갖는 암모늄 양이온이다. In formula (A), M <+> is a sulfonium cation which has a following formula (Aa), an iodonium cation which has a following formula (Ab), or an ammonium cation which has a following formula (Ac).

Figure pat00013
Figure pat00013

M+가 식 (Aa)를 갖는 술포늄 양이온인 경우, 예컨대 식 (A)를 갖는 오늄염은 하기 식 (B)를 갖는 술포늄염이다. When M + is a sulfonium cation having the formula (Aa), for example, the onium salt having the formula (A) is a sulfonium salt having the following formula (B).

Figure pat00014
Figure pat00014

식 중, R1, R2, X1, m, n 및 Ra1∼Ra3은 상기 정의된 바와 같다.Wherein R 1 , R 2 , X 1 , m, n and R a1 to R a3 are as defined above.

식 (Aa) 및 (Ab) 중, Ra1∼Ra3은 각각 독립적으로 할로겐 원자, 또는 헤테로원자를 포함하고 있어도 좋은 C1-C20 1가 탄화수소기이다. Ra1, Ra2 및 Ra3의 어느 2개가 상호 결합하여 이들이 결합하는 황 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋다. Ra4 및 Ra5는 각각 독립적으로 할로겐 원자, 또는 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋은 C1-C20 1가 탄화수소기이다. In formulas (Aa) and (Ab), R a1 to R a3 are each independently a C 1 -C 20 monovalent hydrocarbon group which may contain a halogen atom or a hetero atom. Any two of R a1 , R a2 and R a3 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded. R a4 and R a5 are each independently a C 1 -C 20 monovalent hydrocarbon group which may contain a halogen atom or a hetero atom.

상기 1가 탄화수소기로서는 직쇄상, 분기상 또는 환상이라도 좋고, 이의 예로서는 C1-C20 알킬기, C2-C12 알케닐기, C2-C12 알키닐기, C6-C20 아릴기, C7-C12 아랄킬기, C7-C12 아릴옥시알킬기 등을 들 수 있다. 또한, 이들 기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 히드록시기, 카르복시기, 할로겐 원자, 옥소기, 시아노기, 아미드결합, 니트로기, 술톤기, 술폰기 또는 술포늄염 함유기로 치환되어 있어도 좋거나, 이들 기의 탄소 원자의 일부가 에테르 결합, 에스테르 결합, 카르보닐기, 카보네이트 결합 또는 술폰산에스테르 결합으로 치환되어 있어도 좋다. The monovalent hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic, and examples thereof include C 1 -C 20 alkyl group, C 2 -C 12 alkenyl group, C 2 -C 12 alkynyl group, C 6 -C 20 aryl group, C 7 and the like can be -C 12 aralkyl, C 7 -C 12 aryloxycarbonyl group. In addition, some or all of the hydrogen atoms of these groups may be substituted with a hydroxyl group, a carboxy group, a halogen atom, an oxo group, a cyano group, an amide bond, a nitro group, a sultone group, a sulfone group or a sulfonium salt-containing group, or Some of the carbon atoms may be substituted with ether bonds, ester bonds, carbonyl groups, carbonate bonds or sulfonic acid ester bonds.

식 (Ac) 중, Ra6∼Ra9는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 C1-C24 1가 탄화수소기이고, 할로겐 원자, 히드록시기, 카르복시기, 에테르 결합, 에스테르 결합, 티올기, 티오에스테르 결합, 티오노에스테르 결합, 디티오에스테르 결합, 아미노기, 니트로기, 술폰기 또는 페로세닐기를 포함하고 있어도 좋다. Ra6과 Ra7이 상호 결합하여 이들이 결합하는 질소 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋고, Ra6과 Ra7의 쌍 및 Ra8과 Ra9의 쌍이 상호 결합하여 이들이 결합하는 질소 원자와 함께 스피로환을 형성하여도 좋고, Ra8과 Ra9가 합쳐져 =C(Ra10)(Ra11)을 형성하여도 좋으며, Ra10 및 Ra11은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 C1-C16 1가 탄화수소기이고, Ra10과 Ra11이 상호 결합하여 이들이 결합하는 탄소 및 질소 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋고, 상기 고리 중에, 이중 결합, 산소 원자, 황 원자 또는 질소 원자를 포함하고 있어도 좋다. In formula (Ac), R a6 to R a9 are each independently a hydrogen atom or a C 1 -C 24 monovalent hydrocarbon group, a halogen atom, a hydroxy group, a carboxyl group, an ether bond, an ester bond, a thiol group, a thioester bond, a tee An onoester bond, a dithioester bond, an amino group, a nitro group, a sulfone group, or a ferrocenyl group may be included. R a6 and R a7 may be mutually bonded to form a ring together with the nitrogen atom to which they are bonded, and a pair of R a6 and R a7 and a pair of R a8 and R a9 are mutually bonded to form a spiro ring together with the nitrogen atom to which they are bonded. May be formed, R a8 and R a9 may be combined to form = C (R a10 ) (R a11 ), and R a10 and R a11 are each independently a hydrogen atom or a C 1 -C 16 monovalent hydrocarbon group R a10 and R a11 may be bonded to each other to form a ring together with the carbon and nitrogen atoms to which they are bonded, and the ring may include a double bond, an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom.

상기 C1-C24 1가 탄화수소기는 직쇄상, 분기상 또는 환상이라도 좋고, 이의 예로서는 C1-C24 알킬기, C2-C24 알케닐기, C2-C24 알키닐기, C6-C20 아릴기, C7-C20 아랄킬기, 이들의 조합 등을 들 수 있다. The C 1 -C 24 monovalent hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic, and examples thereof include C 1 -C 24 alkyl group, C 2 -C 24 alkenyl group, C 2 -C 24 alkynyl group, C 6 -C 20 Aryl groups, C 7 -C 20 aralkyl groups, combinations thereof, and the like.

식 (Aa)를 갖는 술포늄 양이온으로서는 이하에 나타내는 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. Although what is shown below is mentioned as a sulfonium cation which has a formula (Aa), It is not limited to these.

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식 (Ab)를 갖는 요오도늄 양이온으로서는 이하에 나타내는 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. Although the thing shown below is mentioned as an iodonium cation which has a formula (Ab), It is not limited to these.

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Figure pat00027

식 (Ac)를 갖는 암모늄 양이온으로서는 이하에 나타내는 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. Although what is shown below is mentioned as an ammonium cation which has a formula (Ac), It is not limited to these.

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식 (A)를 갖는 오늄염의 합성 방법으로서는, 요오드화 벤젠환 함유 술폰아미드보다도 약산의 오늄염과 이온 교환을 행하는 방법을 들 수 있다. 요오드화 벤젠환 함유 술폰아미드보다도 약한 산으로서는, 염산, 탄산, 카르복실산, 불소 원자를 포함하지 않는 술폰산 등을 들 수 있다. 대안적으로, 요오드화 벤젠환 함유 술폰아미드의 나트륨염을 오늄클로라이드와 이온 교환하여 오늄염을 합성할 수도 있다. As a synthesis | combining method of the onium salt which has a formula (A), the method of performing ion exchange with the onium salt of weak acid rather than the iodide benzene ring containing sulfonamide is mentioned. Examples of the acid weaker than the iodide benzene ring-containing sulfonamide include hydrochloric acid, carbonic acid, carboxylic acid, and sulfonic acid containing no fluorine atom. Alternatively, the onium salt may be synthesized by ion exchange of the sodium salt of the iodide benzene ring-containing sulfonamide with onium chloride.

본 발명의 레지스트 재료에 있어서, 식 (A)를 갖는 오늄염의 사용량은, 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여, 감도와 산 확산 억제 효과의 점에서 0.001∼50 중량부가 바람직하고, 0.01∼20 중량부가 보다 바람직하다. In the resist material of the present invention, the amount of the onium salt having the formula (A) is preferably 0.001 to 50 parts by weight, more preferably 0.01 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the base polymer in terms of sensitivity and acid diffusion suppressing effect. desirable.

베이스 Base 폴리머Polymer

본 발명의 레지스트 재료에 포함되는 베이스 폴리머는, 포지티브형 레지스트 재료의 경우, 산불안정기를 포함하는 반복 단위를 포함하며, 산불안정기를 포함하는 반복 단위로서는, 하기 식 (a1)을 갖는 반복 단위 또는 (a2)를 갖는 반복 단위가 바람직하다. 이들 단위를 간단히 반복 단위 (a1) 및 (a2)로 지칭한다.In the case of a positive resist material, the base polymer contained in the resist material of the present invention includes a repeating unit containing an acid labile group, and as the repeating unit including an acid labile group, a repeating unit having the following formula (a1) or ( Preference is given to repeating units having a2). These units are referred to simply as repeating units (a1) and (a2).

Figure pat00048
Figure pat00048

식 중, RA는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기이다. Y1은 단결합, 페닐렌기 또는 나프틸렌기, 또는 에스테르 결합 또는 락톤환을 포함하는 C1-C12 연결기이다. Y2는 단결합 또는 에스테르 결합이다. R11 및 R12는 각각 산불안정기이다. 상기 베이스 폴리머가 반복 단위 (a1) 및 (a2)를 모두 포함하는 경우, R11 및 R12는 동일하더라도 다르더라도 좋다. In the formula, R A are each independently a hydrogen atom or a methyl group. Y 1 is a C 1 -C 12 linking group including a single bond, a phenylene group or a naphthylene group, or an ester bond or a lactone ring. Y 2 is a single bond or an ester bond. R 11 and R 12 are each an acid labile group. When the base polymer contains both repeating units (a1) and (a2), R 11 and R 12 may be the same or different.

반복 단위 (a1)을 부여하는 모노머로서는 이하에 나타내는 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. RA 및 R11은 상기 정의된 바와 같다. Although what is shown below is mentioned as a monomer which gives a repeating unit (a1), It is not limited to these. R A and R 11 are as defined above.

Figure pat00049
Figure pat00049

반복 단위 (a2)를 부여하는 모노머로서는 이하에 나타내는 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. RA 및 R12는 상기 정의된 바와 같다. Although what is shown below is mentioned as a monomer which gives a repeating unit (a2), It is not limited to these. R A and R 12 are as defined above.

Figure pat00050
Figure pat00050

반복 단위 (a1) 및 (a2) 중 R11 및 R12로 표시되는 산불안정기는, 다양한 이들 기, 예컨대 JP-A 2013-080033(USP 8,574,817) 및 JP-A 2013-083821(USP 8,846,303)에 기재된 것에서 선택된다. The acid labile groups represented by R 11 and R 12 in the repeating units (a1) and (a2) include various groups such as those described in JP-A 2013-080033 (USP 8,574,817) and JP-A 2013-083821 (USP 8,846,303). Is chosen from.

전형적으로는 상기 산불안정기로서는 하기 식 (AL-1)∼(AL-3)을 갖는 기를 들 수 있다. Typically, as said acid labile group, group which has following formula (AL-1)-(AL-3) is mentioned.

Figure pat00051
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식 (AL-1) 및 (AL-2) 중, RL1 및 RL2는 각각 독립적으로 C1-C40 1가 탄화수소기이고, 산소 원자, 황 원자, 질소 원자, 불소 원자 등의 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋다. 상기 1가 탄화수소기로서는 직쇄상, 분기상 또는 환상이라도 좋으며, C1-C40 알킬기가 바람직하고, C1-C20 알킬기가 보다 바람직하다. 식 (AL-1) 중, a는 0∼10의 정수이며, 1∼5의 정수가 바람직하다. In formulas (AL-1) and (AL-2), R L1 and R L2 are each independently a C 1 -C 40 monovalent hydrocarbon group, and each hetero atom such as an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, or a fluorine atom You may include it. The monovalent hydrocarbon group of good, even straight-chain, branched or cyclic As, C 1 -C 40 alkyl group and more preferably a C 1 -C 20 alkyl group. In formula (AL-1), a is an integer of 0-10, and the integer of 1-5 is preferable.

식 (AL-2) 중, RL3 및 RL4는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 C1-C20 1가 탄화수소기이고, 산소 원자, 황 원자, 질소 원자, 불소 원자 등의 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋다. 상기 1가 탄화수소기로서는 직쇄상, 분기상 또는 환상이라도 좋으며, C1-C20 알킬기가 바람직하다. RL2, RL3 및 RL4의 어느 2개가 상호 결합하여 이들이 결합하는 탄소 원자 또는 탄소 원자와 산소 원자와 함께 탄소수 3∼20의 고리, 바람직하게는 탄소수 4∼16의 고리, 전형적으로 지환을 형성한다. In formula (AL-2), R L3 and R L4 are each independently a hydrogen atom or a C 1 -C 20 monovalent hydrocarbon group, and may contain heteroatoms such as an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, and a fluorine atom. good. The monovalent hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic, and a C 1 -C 20 alkyl group is preferable. Any two of R L2 , R L3 and R L4 may be bonded to each other to form a ring of 3 to 20 carbon atoms, preferably 4 to 16 carbon atoms, typically an alicyclic ring together with the carbon atom or carbon atom and oxygen atom to which they are bonded do.

식 (AL-3) 중, RL5, RL6 및 RL7은 각각 독립적으로 C1-C20 1가 탄화수소기이고, 산소 원자, 황 원자, 질소 원자, 불소 원자 등의 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋다. 상기 1가 탄화수소기로서는 직쇄상, 분기상 또는 환상이라도 좋으며, C1-C20 알킬기가 바람직하다. RL5, RL6 및 RL7의 어느 2개가 상호 결합하여 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 탄소수 3∼20의 고리, 바람직하게는 탄소수 4∼16의 고리, 전형적으로 지환을 형성한다. In formula (AL-3), R L5 , R L6, and R L7 are each independently a C 1 -C 20 monovalent hydrocarbon group, and may contain heteroatoms such as oxygen, sulfur, nitrogen, and fluorine atoms. good. The monovalent hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic, and a C 1 -C 20 alkyl group is preferable. Any two of R L5 , R L6 and R L7 may be bonded to each other to form a ring of 3 to 20 carbon atoms, preferably a ring of 4 to 16 carbon atoms, typically an alicyclic ring together with the carbon atoms to which they are bonded.

상기 베이스 폴리머는, 밀착성기로서 페놀성 히드록시기를 포함하는 반복 단위 (b)를 더 포함하여도 좋다. 반복 단위 (b)를 부여하는 모노머로서는 이하에 나타내는 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 식 중, RA는 상기 정의된 바와 같다. The base polymer may further include a repeating unit (b) containing a phenolic hydroxy group as an adhesive group. Although what is shown below is mentioned as a monomer which gives a repeating unit (b), It is not limited to these. Wherein R A is as defined above.

Figure pat00052
Figure pat00052

상기 베이스 폴리머는, 다른 밀착성기로서, (상기 페놀성 히드록시기 이외의) 히드록시기, 카르보닐기, 락톤환, 에테르 결합, 에스테르 결합, 카르보닐기 및 시아노기에서 선택되는 반복 단위 (c)를 더 포함하여도 좋다. 반복 단위 (c)를 부여하는 적절한 모노머로서는 이하에 나타내는 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 식 중, RA는 상기 정의된 바와 같다. The base polymer may further include a repeating unit (c) selected from a hydroxy group, a carbonyl group, a lactone ring, an ether bond, an ester bond, a carbonyl group and a cyano group (other than the phenolic hydroxy group) as another adhesive group. Although what is shown below is mentioned as a suitable monomer which gives a repeating unit (c), It is not limited to these. Wherein R A is as defined above.

Figure pat00053
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Figure pat00054
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Figure pat00055
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Figure pat00056
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Figure pat00057
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Figure pat00058
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Figure pat00059
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Figure pat00060
Figure pat00060

다른 바람직한 구체예에서, 상기 베이스 폴리머는, 인덴, 벤조푸란, 벤조티오펜, 아세나프틸렌, 크로몬, 쿠마린, 노르보르나디엔 또는 이들의 유도체의 단위에서 선택되는 반복 단위 (d)를 더 포함하여도 좋다. 적절한 모노머를 하기에 예시한다.In another preferred embodiment, the base polymer further comprises a repeating unit (d) selected from units of indene, benzofuran, benzothiophene, acenaphthylene, chromone, coumarin, norbornadiene or derivatives thereof. You may also do it. Suitable monomers are illustrated below.

Figure pat00061
Figure pat00061

상기 기재된 반복 단위 외에, 상기 베이스 폴리머는 반복 단위 (e)를 더 포함하여도 좋으며, 이의 예로는 스티렌, 비닐나프탈렌, 비닐안트라센, 비닐피렌, 메틸렌인단, 비닐피리딘 및 비닐카르바졸을 들 수 있다.In addition to the repeating units described above, the base polymer may further comprise repeating units (e), examples of which include styrene, vinylnaphthalene, vinylanthracene, vinylpyrene, methyleneindane, vinylpyridine and vinylcarbazole.

추가의 구체예에서, 상기 베이스 폴리머는, 중합성 불포화 결합을 포함하는 오늄염에 유래하는 반복 단위 (f)를 더 포함하여도 좋다. JP-A 2005-084365에는, 특정 술폰산이 발생하는 중합성 불포화 결합을 포함하는 술포늄염 및 요오도늄염이 제안되어 있다. JP-A 2006-178317에는, 술폰산이 주쇄에 직결한 술포늄염이 제안되어 있다. In a further embodiment, the base polymer may further comprise a repeating unit (f) derived from an onium salt containing a polymerizable unsaturated bond. In JP-A 2005-084365, sulfonium salts and iodonium salts containing a polymerizable unsaturated bond in which a specific sulfonic acid is generated are proposed. In JP-A 2006-178317, a sulfonium salt in which sulfonic acid is directly connected to the main chain is proposed.

바람직한 구체예에서, 상기 베이스 폴리머는 하기 식 (f1), (f2) 및 (f3)에서 선택되는 적어도 1종의 반복 단위를 더 포함할 수 있다. 이들 단위를 간단히 반복 단위 (f1), (f2) 및 (f3)으로 지칭하며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용하여도 좋다. In a preferred embodiment, the base polymer may further include at least one repeating unit selected from the following formulas (f1), (f2) and (f3). These units are simply referred to as repeating units (f1), (f2) and (f3), and these may be used alone or in combination of two or more thereof.

Figure pat00062
Figure pat00062

식 (f1)∼(f3) 중, RA는 상기 정의된 바와 같다. Z1은 단결합, 페닐렌기, -O-Z11-, -C(=O)-O-Z11- 또는 -C(=O)-NH-Z11-이고, Z11은 C1-C6 알칸디일기, C2-C6 알켄디일기 또는 페닐렌기이고, 카르보닐기, 에스테르 결합, 에테르 결합 또는 히드록시기를 포함하고 있어도 좋다. Z2는 단결합, -Z21-C(=O)-O-, -Z21-O- 또는 -Z21-O-C(=O)-이고, Z21은 C1-C12 알칸디일기이고, 카르보닐기, 에스테르 결합 또는 에테르 결합을 포함하고 있어도 좋다. Z3은 단결합, 메틸렌기, 에틸렌기, 페닐렌기, 불소화 페닐렌기, -C(=O)-O-Z31- 또는 -C(=O)-NH-Z31-이고, Z31은 C1-C6 알칸디일기, 페닐렌기, 불소화 페닐렌기, 트리플루오로메틸기로 치환된 페닐렌기, 또는 C2-C6 알켄디일기이고, 카르보닐기, 에스테르 결합, 에테르 결합 또는 히드록시기를 포함하고 있어도 좋다. A는 수소 원자 또는 트리플루오로메틸기이다. In formulas (f1) to (f3), R A is as defined above. Z 1 is a single bond, a phenylene group, -OZ 11- , -C (= O) -OZ 11 -or -C (= O) -NH-Z 11- , and Z 11 is a C 1 -C 6 alkanediyl group And a C 2 -C 6 alkenediyl group or a phenylene group, and may contain a carbonyl group, an ester bond, an ether bond or a hydroxy group. Z 2 is a single bond, -Z 21 -C (= O) -O-, -Z 21 -O- or -Z 21 -OC (= O)-, Z 21 is a C 1 -C 12 alkanediyl group , A carbonyl group, an ester bond or an ether bond may be included. Z 3 is a single bond, methylene group, ethylene group, phenylene group, fluorinated phenylene group, -C (= O) -OZ 31 -or -C (= O) -NH-Z 31- , and Z 31 is C 1- C 6 alkanediyl group, a phenylene group, a fluorinated phenyl and the phenyl group canned group, or C 2 -C 6 al substituted with a methyl group as a group, a trifluoromethyl group, a carbonyl group, may contain an ester bond, an ether bond or a hydroxyl group. A is a hydrogen atom or a trifluoromethyl group.

식 (f1)∼(f3) 중, R21∼R28은 각각 독립적으로 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋은 C1-C20 1가 탄화수소기이다. R23, R24 및 R25의 어느 2개가 또는 R26, R27 및 R28의 어느 2개가 상호 결합하여 이들이 결합하는 황 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋다. In formulas (f1) to (f3), R 21 to R 28 each independently represent a C 1 -C 20 monovalent hydrocarbon group which may contain a hetero atom. Any two of R 23 , R 24, and R 25 , or any two of R 26 , R 27, and R 28 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded.

상기 1가 탄화수소기로서는 직쇄상, 분기상 또는 환상이라도 좋으며, 이의 예로서는 식 (Aa) 중의 Ra1∼Ra3의 설명에서 상술한 것과 같은 것을 들 수 있다. 식 (f2) 및 (f3) 중의 술포늄 양이온으로서는, 식 (Aa)를 갖는 술포늄 양이온으로서 상술한 것과 같은 것을 들 수 있다. The monovalent hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic, and examples thereof include those mentioned above in the description of R a1 to R a3 in Formula (Aa). Examples of the sulfonium cations in the formulas (f2) and (f3) include those mentioned above as the sulfonium cations having the formula (Aa).

식 (f1) 중, M-은 비친핵성 카운터 이온이다. 이 비친핵성 카운터 이온으로서는, 염화물 이온, 브롬화물 이온 등의 할라이드 이온, 트리플레이트 이온, 1,1,1-트리플루오로에탄술포네이트이온, 노나플루오로부탄술포네이트 이온 등의 플루오로알킬술포네이트 이온, 토실레이트 이온, 벤젠술포네이트 이온, 4-플루오로벤젠술포네이트 이온, 1,2,3,4,5-펜타플루오로벤젠술포네이트 이온 등의 아릴술포네이트 이온; 메실레이트 이온, 부탄술포네이트 이온 등의 알킬술포네이트 이온, 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드 이온, 비스(퍼플루오로에틸술포닐)이미드 이온, 비스(퍼플루오로부틸술포닐)이미드 이온 등의 이미드 이온; 트리스(트리플루오로메틸술포닐)메티드 이온, 트리스(퍼플루오로에틸술포닐)메티드 이온 등의 메티드 이온을 들 수 있다. In formula (f1), M <-> is a non-nucleophilic counter ion. Examples of this non-nucleophilic counter ion include halide ions such as chloride ions and bromide ions, triflate ions, 1,1,1-trifluoroethanesulfonate ions and fluoroalkylsulfonate ions such as nonafluorobutanesulfonate ions. Arylsulfonate ions such as ions, tosylate ions, benzenesulfonate ions, 4-fluorobenzenesulfonate ions, 1,2,3,4,5-pentafluorobenzenesulfonate ions; Alkylsulfonate ions, such as mesylate ion and butanesulfonate ion, bis (trifluoromethylsulfonyl) imide ion, bis (perfluoroethylsulfonyl) imide ion, bis (perfluorobutylsulfonyl) Imide ions such as imide ions; Met ion, such as a tris (trifluoromethylsulfonyl) methion ion and a tris (perfluoroethylsulfonyl) methion ion, is mentioned.

상기 비친핵성 카운터 이온으로서는, 또한 하기 식 (K-1)을 갖는 α 위치가 불소 원자로 치환된 술폰산 이온, 하기 식 (K-2)를 갖는 α 및 β 위치가 불소 원자로 치환된 술폰산 이온 등을 들 수 있다. As said non-nucleophilic counter ion, the sulfonic acid ion which the alpha position which has a following formula (K-1) substituted by a fluorine atom, the sulfonic acid ion which the alpha and β position which has the following formula (K-2) substituted by a fluorine atom etc. are mentioned Can be.

Figure pat00063
Figure pat00063

식 (K-1) 중, R51은 수소 원자, 또는 C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, 또는 C6-C20 아릴기이고, 에테르 결합, 에스테르 결합, 카르보닐기, 락톤환 또는 불소 원자를 포함하고 있어도 좋다. 상기 알킬기 및 알케닐기는 직쇄상, 분기상 또는 환상이라도 좋다.In formula (K-1), R 51 is a hydrogen atom or a C 1 -C 20 alkyl group, a C 2 -C 20 alkenyl group, or a C 6 -C 20 aryl group, and an ether bond, ester bond, carbonyl group, or lactone ring Alternatively, a fluorine atom may be included. The alkyl group and alkenyl group may be linear, branched or cyclic.

식 (K-2) 중, R52는 수소 원자, 또는 C1-C30 알킬기, C2-C30 아실기, C2-C20 알케닐기, C6-C20 아릴기, 또는 C6-C20 아릴옥시기이고, 에테르 결합, 에스테르 결합, 카르보닐기 또는 락톤환을 포함하고 있어도 좋다. 상기 알킬기 및 알케닐기는 직쇄상, 분기상 또는 환상이라도 좋다.In formula (K-2), R 52 is a hydrogen atom or a C 1 -C 30 alkyl group, a C 2 -C 30 acyl group, a C 2 -C 20 alkenyl group, a C 6 -C 20 aryl group, or C 6- C 20 is an aryloxy group, an ether bond, may contain an ester bond, a carbonyl group or lactone ring. The alkyl group and alkenyl group may be linear, branched or cyclic.

반복 단위 (f1)을 부여하는 모노머로서는 이하에 나타내는 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. RA 및 M-은 상기 정의된 바와 같다. Although what is shown below is mentioned as a monomer which gives a repeating unit (f1), It is not limited to these. R A and M are as defined above.

Figure pat00064
Figure pat00064

반복 단위 (f2)를 부여하는 모노머로서는 이하에 나타내는 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. RA는 상기 정의된 바와 같다. Although what is shown below is mentioned as a monomer which gives a repeating unit (f2), It is not limited to these. R A is as defined above.

Figure pat00065
Figure pat00065

Figure pat00066
Figure pat00066

Figure pat00067
Figure pat00067

반복 단위 (f3)을 부여하는 모노머로서는 이하에 나타내는 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. RA는 상기 정의된 바와 같다. Although what is shown below is mentioned as a monomer which gives a repeating unit (f3), It is not limited to these. R A is as defined above.

Figure pat00068
Figure pat00068

Figure pat00069
Figure pat00069

폴리머 주쇄에 산발생제를 결합시킴으로써 산 확산을 작게 하고, 산 확산의 둔화에 의한 해상성의 저하를 방지하는 데에 효과적이다. 또한, 산발생제가 균일하게 분산하므로, 엣지 러프니스가 개선된다. 반복 단위 (f)를 포함하는 베이스 폴리머를 이용하는 경우, 개별 산 발생제의 배합을 생략할 수 있다. By binding an acid generator to the polymer backbone, it is effective in reducing acid diffusion and preventing a decrease in resolution due to a slowing of acid diffusion. In addition, since the acid generator is uniformly dispersed, edge roughness is improved. When using the base polymer containing a repeating unit (f), the compounding of an individual acid generator can be skipped.

포지티브형 레지스트 재료 구성용의 베이스 폴리머는, 산불안정기를 갖는 반복 단위 (a1) 또는 (a2)를 필수 성분으로서, 그리고 추가로 반복 단위 (b), (c), (d), (e) 및 (f)를 임의 성분으로서 포함한다. 반복 단위 (a1), (a2), (b), (c), (d), (e) 및 (f)의 함유 비율은 0≤a1<1.0, 0≤a2<1.0, 0<a1+a2<1.0, 0≤b≤0.9, 0≤c≤0.9, 0≤d≤0.8, 0≤e≤0.8 및 0≤f≤0.5가 바람직하고, 0≤a1≤0.9, 0≤a2≤0.9, 0.1≤a1+a2≤0.9, 0≤b≤0.8, 0≤c≤0.8, 0≤d≤0.7, 0≤e≤0.7 및 0≤f≤0.4가 보다 바람직하고, 0≤a1≤0.8, 0≤a2≤0.8, 0.1≤a1+a2≤0.8, 0≤b≤0.75, 0≤c≤0.75, 0≤d≤0.6, 0≤e≤0.6 및 0≤f≤0.3이 더욱 바람직하다. 또한, 반복 단위 (f)가 반복 단위 (f1)∼(f3) 중 적어도 1종인 경우, f=f1+f2+f3이고, a1+a2+b+c+d+e+f=1.0이다. The base polymer for the positive resist material construction comprises a repeating unit (a1) or (a2) having an acid labile group as an essential component, and further repeating units (b), (c), (d), (e) and (f) is included as an optional component. The content ratio of the repeating units (a1), (a2), (b), (c), (d), (e) and (f) is 0≤a1 <1.0, 0≤a2 <1.0, 0 <a1 + a2 <1.0, 0≤b≤0.9, 0≤c≤0.9, 0≤d≤0.8, 0≤e≤0.8 and 0≤f≤0.5 are preferred, 0≤a1≤0.9, 0≤a2≤0.9, 0.1≤ a1 + a2≤0.9, 0≤b≤0.8, 0≤c≤0.8, 0≤d≤0.7, 0≤e≤0.7 and 0≤f≤0.4 are more preferable, and 0≤a1≤0.8, 0≤a2≤ More preferably, 0.8, 0.1 ≦ a1 + a2 ≦ 0.8, 0 ≦ b ≦ 0.75, 0 ≦ c ≦ 0.75, 0 ≦ d ≦ 0.6, 0 ≦ e ≦ 0.6, and 0 ≦ f ≦ 0.3. In the case where the repeating unit (f) is at least one of the repeating units (f1) to (f3), f = f1 + f2 + f3 and a1 + a2 + b + c + d + e + f = 1.0.

네거티브형 레지스트 재료 구성용의 베이스 폴리머는 산불안정기가 반드시 필요하지는 않다. 이러한 베이스 폴리머는, 반복 단위 (b)를 포함하고, 필요에 따라서 반복 단위 (c), (d), (e) 및/또는 (f)를 포함한다. 이들 반복 단위의 함유 비율은, 0<b≤1.0, 0≤c≤0.9, 0≤d≤0.8, 0≤e≤0.8 및 0≤f≤0.5가 바람직하고, 0.2≤b≤1.0, 0≤c≤0.8, 0≤d≤0.7, 0≤e≤0.7 및 0≤f≤0.4가 보다 바람직하고, 0.3≤b≤1.0, 0≤c≤0.75, 0≤d≤0.6, 0≤e≤0.6 및 0≤f≤0.3이 더욱 바람직하다. 또한, 반복 단위 (f)가 반복 단위 (f1)∼(f3) 중 적어도 1종인 경우, f=f1+f2+f3이고, b+c+d+e+f=1.0이다. Base polymers for the construction of negative resist materials do not necessarily require an acid labile group. Such a base polymer contains a repeating unit (b), and contains repeating units (c), (d), (e) and / or (f) as needed. The content ratio of these repeating units is preferably 0 <b≤1.0, 0≤c≤0.9, 0≤d≤0.8, 0≤e≤0.8 and 0≤f≤0.5, and 0.2≤b≤1.0, 0≤c ≤ 0.8, 0 ≤ d ≤ 0.7, 0 ≤ e ≤ 0.7 and 0 ≤ f ≤ 0.4 are more preferred, 0.3 ≤ b ≤ 1.0, 0 ≤ c ≤ 0.75, 0 ≤ d ≤ 0.6, 0 ≤ e ≤ 0.6 and 0 ≤ f ≤ 0.3 is more preferable. In addition, when repeating unit (f) is at least 1 sort (s) among repeating units (f1)-(f3), it is f = f1 + f2 + f3 and b + c + d + e + f = 1.0.

상기 베이스 폴리머는, 임의의 소정 방법에 의해, 예컨대 상술한 반복 단위를 부여하는 모노머에서 선택되는 1종 이상의 모노머를, 유기 용제 중, 라디칼 중합개시제를 첨가하여 가열 중합을 행하는 것에 의해 합성할 수 있다. 중합 시에 사용하는 유기 용제로서는, 톨루엔, 벤젠, 테트라히드로푸란, 디에틸에테르, 디옥산 등을 들 수 있다. 본 발명에서 사용되는 중합개시제로서는, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴(AIBN), 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 디메틸2,2-아조비스(2-메틸프로피오네이트), 벤조일퍼옥시드, 라우로일퍼옥시드 등을 들 수 있다. 중합을 개시하기 위해 계는 바람직하게는 50∼80℃로 가열한다. 반응 시간은 2∼100시간, 바람직하게는 5∼20시간이다. The said base polymer can be synthesize | combined by arbitrary predetermined methods, for example, carrying out heat polymerization of the 1 or more types of monomer chosen from the monomer which gives the above-mentioned repeating unit by adding a radical polymerization initiator in the organic solvent, and carrying out heat polymerization. . Toluene, benzene, tetrahydrofuran, diethyl ether, dioxane, etc. are mentioned as an organic solvent used at the time of superposition | polymerization. Examples of the polymerization initiator used in the present invention include 2,2'-azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl 2,2-azobis ( 2-methylpropionate), benzoyl peroxide, lauroyl peroxide and the like. In order to start the polymerization, the system is preferably heated to 50 to 80 ° C. The reaction time is 2 to 100 hours, preferably 5 to 20 hours.

히드록시기를 갖는 모노머를 공중합하는 경우, 중합 전에 히드록시기를 전형적으로는 에톡시에톡시기 등의 산에 의해서 탈보호하기 쉬운 아세탈기로 치환해 두고서, 중합 후에 약산과 물에 의해서 탈보호를 행하여도 좋다. 대안적으로, 중합 전에 히드록시기를 아세틸기, 포르밀기, 피발로일기 등으로 치환해 두고서, 중합 후에 알칼리 가수분해를 행하여도 좋다. In the case of copolymerizing a monomer having a hydroxy group, the hydroxy group may be replaced with an acetal group which is easily deprotected by an acid such as an ethoxyethoxy group before polymerization, and then deprotected by a weak acid and water after the polymerization. Alternatively, the hydroxyl group may be substituted with an acetyl group, formyl group, pivaloyl group, or the like before polymerization to perform alkali hydrolysis after the polymerization.

히드록시스티렌이나 히드록시비닐나프탈렌을 공중합하는 경우는, 대안적인 방법이 가능하다. 구체적으로, 히드록시스티렌이나 히드록시비닐나프탈렌 대신에 아세톡시스티렌이나 아세톡시비닐나프탈렌을 이용하고, 중합 후 상기 알칼리 가수분해에 의해서 아세톡시기를 탈보호하여, 폴리머 생성물을 히드록시스티렌이나 히드록시비닐나프탈렌으로 전환시켜도 좋다. 알칼리 가수분해 시의 염기로서는 암모니아수, 트리에틸아민 등을 사용할 수 있다. 반응 온도는 바람직하게는 -20∼100℃, 보다 바람직하게는 0∼60℃이고, 반응 시간은 바람직하게는 0.2∼100시간, 보다 바람직하게는 0.5∼20시간이다. When copolymerizing hydroxy styrene or hydroxyvinyl naphthalene, an alternative method is possible. Specifically, acetoxy styrene or acetoxy vinyl naphthalene is used in place of hydroxy styrene or hydroxy vinyl naphthalene, and after polymerization, the acetoxy group is deprotected by the alkali hydrolysis, and the polymer product is hydroxy styrene or hydroxy. You may convert into vinyl naphthalene. Ammonia water, triethylamine, etc. can be used as a base at the time of alkali hydrolysis. The reaction temperature is preferably -20 to 100 ° C, more preferably 0 to 60 ° C, and the reaction time is preferably 0.2 to 100 hours, more preferably 0.5 to 20 hours.

상기 베이스 폴리머는, 용제로서 테트라히드로푸란(THF)을 이용한 GPC에 의한 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량(Mw)이, 바람직하게는 1,000∼500,000, 보다 바람직하게는 2,000∼30,000이다. Mw가 지나치게 작으면 레지스트 재료가 내열성이 뒤떨어지는 것으로 된다. 폴리머의 Mw가 지나치게 크면 알칼리 용해성이 저하하여, 패턴 형성 후에 풋팅 현상이 일어나기 쉽게 된다. The base polymer has a polystyrene reduced weight average molecular weight (Mw) by GPC using tetrahydrofuran (THF) as the solvent, preferably 1,000 to 500,000, more preferably 2,000 to 30,000. If Mw is too small, the resist material will be inferior in heat resistance. When Mw of a polymer is too big | large, alkali solubility will fall and a footing phenomenon will occur easily after pattern formation.

상기 베이스 폴리머에 있어서 분자량 분포 또는 분산(Mw/Mn)이 넓은 경우는, 저분자량이나 고분자량의 폴리머 분획이 존재하기 때문에, 패턴 상에 이물이 보이거나, 패턴의 형상이 악화하거나 할 우려가 있다. 패턴 룰이 미세화됨에 따라, 분자량이나 분산의 영향이 커지기 쉽다. 따라서, 미세한 패턴 치수에 적합한 레지스트 재료를 얻기 위해서는 상기 베이스 폴리머의 분산(Mw/Mn)은 1.0∼2.0, 특히 1.0∼1.5로 협분산인 것이 바람직하다.  When the molecular weight distribution or dispersion (Mw / Mn) in the base polymer is wide, since a low molecular weight or high molecular weight polymer fraction exists, foreign matter may appear on the pattern or the shape of the pattern may deteriorate. . As the pattern rule becomes finer, the influence of molecular weight and dispersion tends to increase. Therefore, in order to obtain a resist material suitable for fine pattern dimensions, the dispersion (Mw / Mn) of the base polymer is preferably 1.0-2.0, particularly 1.0-1.5, which is narrowly dispersed.

상기 베이스 폴리머는, 조성 비율, Mw, Mw/Mn이 다른 2개 이상의 폴리머를 포함하여도 좋다. 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위에서, 상기 베이스 폴리머는, 상술한 폴리머와는 다른 폴리머를 포함하여도 좋지만, 포함하지 않는 것이 바람직하다. The base polymer may contain two or more polymers having different composition ratios, Mw and Mw / Mn. In the range which does not impair the effect of this invention, although the said base polymer may contain a polymer different from the polymer mentioned above, it is preferable not to include it.

산발생제Acid generator

본 발명의 레지스트 재료는, 화학 증폭 포지티브형 레지스트 재료 또는 화학 증폭 네거티브형 레지스트 재료로서 기능시키기 위해서, 추가로 산발생제(첨가형 산발생제)를 포함하여도 좋다. 이에 따라, 보다 고감도의 레지스트 재료로 함과 더불어, 제반 특성이 한층 더 우수한 것으로 되어, 매우 유용한 것으로 된다. 베이스 폴리머가 반복 단위 (f)를 포함하는 경우, 즉 산발생제가 베이스 폴리머 중에 포함되어 있는 경우는, 첨가형 산발생제는 포함하지 않아도 좋다. The resist material of the present invention may further contain an acid generator (additive acid generator) in order to function as a chemically amplified positive resist material or a chemically amplified negative resist material. As a result, the resist material is more sensitive, and the overall characteristics become more excellent, which is very useful. When the base polymer contains the repeating unit (f), that is, when the acid generator is contained in the base polymer, the addition type acid generator may not be included.

산발생제는 전형적으로 활성 광선 또는 방사선에 감응하여 산을 발생하는 화합물(PAG)이다. PAG로서는, 고에너지선 조사에 의해 산을 발생하는 화합물이라면 어떠한 것이라도 상관없지만, 술폰산, 이미드산 또는 메티드산을 발생하는 것이 바람직하다. 적합한 PAG로서는 술포늄염, 요오도늄염, 술포닐디아조메탄, N-술포닐옥시이미드, 옥심-O-술포네이트형 산발생제 등이 있다. PAG의 예로서는, JP-A 2008-111103의 단락 [0122]∼[0142](USP 7,537,880)에 기재되어 있는 것을 들 수 있다. Acid generators are typically compounds (PAGs) that generate acids in response to actinic light or radiation. As PAG, as long as it is a compound which generate | occur | produces an acid by high energy ray irradiation, it is preferable to generate | occur | produce sulfonic acid, an imid acid, or methic acid. Suitable PAGs include sulfonium salts, iodonium salts, sulfonyldiazomethanes, N-sulfonyloxyimides, oxime-O-sulfonate type acid generators, and the like. Examples of PAGs include those described in paragraphs [0122] to [0142] (USP 7,537,880) of JP-A 2008-111103.

또한, PAG로서 하기 식 (1)을 갖는 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable to have following formula (1) as PAG.

Figure pat00070
Figure pat00070

식 (1) 중, R101, R102 및 R103은 각각 독립적으로 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋은 C1-C20 1가 탄화수소기이다. R101, R102 및 R103 중 어느 2개가 상호 결합하여 이들이 결합하는 황 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋다. 상기 1가 탄화수소기로서는 직쇄상, 분기상 또는 환상이라도 좋고, 이의 예로서는 식 (Aa) 중의 Ra1∼Ra3의 설명에서 상술한 것과 같은 것을 들 수 있다. Formula (1) of, R 101, R 102 and R 103 is a group each optionally and independently contain a hetero atom C 1 -C 20 hydrocarbon group is 1. Any two of R 101 , R 102 and R 103 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded. The monovalent hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic, and examples thereof include those mentioned above in the description of R a1 to R a3 in Formula (Aa).

식 (1)을 갖는 술포늄염의 양이온으로서는 식 (Aa)를 갖는 술포늄 양이온으로서 상술한 것과 같은 것을 들 수 있다. As a cation of the sulfonium salt which has Formula (1), the same thing as mentioned above as a sulfonium cation which has Formula (Aa) is mentioned.

식 (1) 중, X-은 하기 식 (1A), (1B), (1C) 또는 (1D)를 갖는 음이온이다. In formula (1), X <-> is an anion which has following formula (1A), (1B), (1C) or (1D).

Figure pat00071
Figure pat00071

식 (1A) 중, Rfa는 불소 원자, 또는 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋은 C1-C40 1가 탄화수소기이다. 상기 1가 탄화수소기는 직쇄상, 분기상 또는 환상이라도 좋고, 이의 예로서는 후술하는 R105의 설명에서 말한 것과 같은 것을 들 수 있다. In formula (1A), R fa is a C 1 -C 40 monovalent hydrocarbon group which may contain a fluorine atom or a hetero atom. The monovalent hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic, and examples thereof include the same as those mentioned in the description of R 105 described later.

식 (1A)의 음이온 중에서, 하기 식 (1A')를 갖는 것이 바람직하다. It is preferable to have a following formula (1A ') among the anions of Formula (1A).

Figure pat00072
Figure pat00072

식 (1A') 중, R104는 수소 원자 또는 트리플루오로메틸기이고, 바람직하게는 트리플루오로메틸기이다. R105는 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋은 C1-C38 1가 탄화수소기이다. 상기 헤테로 원자로서는, 산소 원자, 질소 원자, 황 원자, 할로겐 원자 등이 바람직하고, 산소 원자가 가장 바람직하다. R105로 표시되는 상기 1가 탄화수소기로서는, 미세 패턴 형성에 있어서 고해상성을 얻는다는 점에서, 특히 탄소수 6∼30인 것이 바람직하다. 상기 1가 탄화수소기는 직쇄상, 분기상 또는 환상이라도 좋다. 이의 예로서는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 네오펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 2-에틸헥실기, 노닐기, 운데실기, 트리데실기, 펜타데실기, 헵타데실기, 이코사닐기 등의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기; 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 1-아다만틸기, 2-아다만틸기, 1-아다만틸메틸기, 노르보르닐기, 노르보르닐메틸기, 트리시클로데카닐기, 테트라시클로도데카닐기, 테트라시클로도데카닐메틸기, 디시클로헥실메틸기 등의 1가 포화 환상 지방족 탄화수소기; 알릴기, 3-시클로헥세닐기 등의 1가 불포화 지방족 탄화수소기; 벤질기, 디페닐메틸기 등의 아랄킬기 등을 들 수 있다. 헤테로 원자를 포함하는 1가 탄화수소기로서, 테트라히드로푸릴기, 메톡시메틸기, 에톡시메틸기, 메틸티오메틸기, 아세트아미도메틸기, 트리플루오로에틸기, (2-메톡시에톡시)메틸기, 아세톡시메틸기, 2-카르복시-1-시클로헥실기, 2-옥소프로필기, 4-옥소-1-아다만틸기, 3-옥소시클로헥실기 등을 들 수 있다. 이들 기의 수소 원자의 일부가 산소 원자, 황 원자, 질소 원자, 할로겐 원자 등의 헤테로 원자 함유기로 치환되어 있어도 좋고, 또는 이들 기의 탄소 원자의 일부가 산소 원자, 황 원자, 질소 원자 등의 헤테로 원자 함유기로 치환되어 있어도 좋으며, 그 결과, 히드록시기, 시아노기, 카르보닐기, 에테르 결합, 에스테르 결합, 술폰산에스테르 결합, 카보네이트 결합, 락톤환, 술톤환, 카르복실산 무수물, 할로알킬기 등을 포함하고 있어도 좋다. In formula (1A '), R <104> is a hydrogen atom or a trifluoromethyl group, Preferably it is a trifluoromethyl group. R 105 is a C 1 -C 38 monovalent hydrocarbon group which may contain a hetero atom. As said hetero atom, an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a halogen atom, etc. are preferable, and an oxygen atom is the most preferable. As said monovalent hydrocarbon group represented by R <105> , it is especially preferable that it is C6-C30 from the point which obtains high resolution in fine pattern formation. The monovalent hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic. Examples thereof include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, neopentyl group, hexyl group, heptyl group, 2-ethylhexyl group, and furnace Linear or branched alkyl groups such as a silyl group, an undecyl group, a tridecyl group, a pentadecyl group, a heptadecyl group, and an isosanyl group; Cyclopentyl group, cyclohexyl group, 1-adamantyl group, 2-adamantyl group, 1-adamantylmethyl group, norbornyl group, norbornylmethyl group, tricyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, tetracyclodo Monovalent saturated cyclic aliphatic hydrocarbon groups such as decanylmethyl group and dicyclohexylmethyl group; Monovalent unsaturated aliphatic hydrocarbon groups such as allyl group and 3-cyclohexenyl group; Aralkyl groups, such as a benzyl group and a diphenylmethyl group, etc. are mentioned. As a monovalent hydrocarbon group containing a hetero atom, tetrahydrofuryl group, methoxymethyl group, ethoxymethyl group, methylthiomethyl group, acetamidomethyl group, trifluoroethyl group, (2-methoxyethoxy) methyl group, acetoxy Methyl group, 2-carboxy-1-cyclohexyl group, 2-oxopropyl group, 4-oxo-1-adamantyl group, 3-oxocyclohexyl group, etc. are mentioned. Some of the hydrogen atoms of these groups may be substituted with hetero atom-containing groups such as oxygen atoms, sulfur atoms, nitrogen atoms, halogen atoms, or some of the carbon atoms of these groups are hetero atoms such as oxygen atoms, sulfur atoms, nitrogen atoms, and the like. It may be substituted by the atom containing group, As a result, it may contain hydroxy group, cyano group, carbonyl group, ether bond, ester bond, sulfonic acid ester bond, carbonate bond, lactone ring, sultone ring, carboxylic anhydride, haloalkyl group, etc. .

식 (1A')를 갖는 음이온을 포함하는 술포늄염의 합성에 관해서는, JP-A 2007-145797, JP-A 2008-106045, JP-A 2009-007327, JP-A 2009-258695 등을 참조할 수 있다. 또한, JP-A 2010-215608, JP-A 2012-041320, JP-A 2012-106986, JP-A 2012-153644 등에 기재된 술포늄염도 유용하다. For the synthesis of a sulfonium salt containing an anion having the formula (1A '), see JP-A 2007-145797, JP-A 2008-106045, JP-A 2009-007327, JP-A 2009-258695 and the like. Can be. Also useful are the sulfonium salts described in JP-A 2010-215608, JP-A 2012-041320, JP-A 2012-106986, JP-A 2012-153644 and the like.

식 (1A)를 갖는 음이온으로서는 이하에 나타내는 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. Although what is shown below is mentioned as an anion which has a formula (1A), It is not limited to these.

Figure pat00073
Figure pat00073

Figure pat00074
Figure pat00074

식 (1B) 중, Rfb1 및 Rfb2는 각각 독립적으로 불소 원자, 또는 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋은 C1-C40 1가 탄화수소기이다. 상기 1가 탄화수소기는 직쇄상, 분기상 또는 환상이라도 좋고, 이의 예로서는 상기 R105의 설명에서 예로 든 것과 같은 것을 들 수 있다. Rfb1 및 Rfb2로서 바람직하게는 불소 원자 또는 C1-C4 직쇄상 불소화 알킬기이다. 또한, Rfb1과 Rfb2는 상호 결합하여 이들이 결합하는 기: -CF2-SO2-N--SO2-CF2-와 함께 고리를 형성하여도 좋다. 이 경우, Rfb1과 Rfb2가 상호 결합하여 얻어지는 기는, 불소화 에틸렌기 또는 불소화 프로필렌기인 것이 바람직하다. In formula (1B), R fb1 and R fb2 are each independently a C 1 -C 40 monovalent hydrocarbon group which may contain a fluorine atom or a hetero atom. The monovalent hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic, and examples thereof include the same ones as exemplified in the description of R 105 . R fb1 and R fb2 are preferably fluorine atoms or C 1 -C 4 linear fluorinated alkyl groups. R fb1 and R fb2 may be bonded to each other to form a ring together with a group to which they are bonded: -CF 2 -SO 2 -N -- SO 2 -CF 2- . In this case, it is preferable that the group obtained by mutual coupling of R fb1 and R fb2 is a fluorinated ethylene group or a fluorinated propylene group.

식 (1C) 중, Rfc1, Rfc2 및 Rfc3은 각각 독립적으로 불소 원자, 또는 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋은 C1-C40 1가 탄화수소기이다. 상기 1가 탄화수소기는 직쇄상, 분기상 또는 환상이라도 좋고, 이의 예로서는 상기 R105의 설명에서 예로 든 것과 같은 것을 들 수 있다. Rfc1, Rfc2 및 Rfc3으로서 바람직하게는 불소 원자 또는 C1-C4 직쇄상 불소화 알킬기이다. 또한, Rfc1과 Rfc2는 상호 결합하여 이들이 결합하는 기: -CF2-SO2-C--SO2-CF2-와 함께 고리를 형성하여도 좋다. 이 경우, Rfc1과 Rfc2가 상호 결합하여 얻어지는 기는, 불소화 에틸렌기 또는 불소화 프로필렌기인 것이 바람직하다.In formula (1C), R fc1 , R fc2 and R fc3 are each independently a C 1 -C 40 monovalent hydrocarbon group which may contain a fluorine atom or a hetero atom. The monovalent hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic, and examples thereof include the same ones as exemplified in the description of R 105 . R fc1 , R fc2 and R fc3 are preferably fluorine atoms or C 1 -C 4 linear fluorinated alkyl groups. In addition, R fc1 and R fc2 may be bonded to each other to form a ring together with a group to which they are bonded: -CF 2 -SO 2 -C -- SO 2 -CF 2- . In this case, it is preferable that the group obtained by mutual coupling | bonding of R fc1 and R fc2 is a fluorinated ethylene group or a fluorinated propylene group.

식 (1D) 중, Rfd는 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋은 C1-C40 1가 탄화수소기이다. 상기 1가 탄화수소기는 직쇄상, 분기상 또는 환상이라도 좋고, 이의 예로서는 상기 R105의 설명에서 예로 든 것과 같은 것을 들 수 있다. In formula (1D), R fd is a C 1 -C 40 monovalent hydrocarbon group which may contain a hetero atom. The monovalent hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic, and examples thereof include the same ones as exemplified in the description of R 105 .

식 (1D)를 갖는 음이온을 포함하는 술포늄염의 합성에 관해서는, JP-A 2010-215608 및 JP-A 2014-133723을 참조할 수 있다. Regarding the synthesis of a sulfonium salt containing an anion having the formula (1D), JP-A 2010-215608 and JP-A 2014-133723 can be referred to.

식 (1D)를 갖는 음이온으로서는 이하에 나타내는 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. Although what is shown below is mentioned as an anion which has a formula (1D), It is not limited to these.

Figure pat00075
Figure pat00075

또한, 식 (1D)를 갖는 음이온을 포함하는 화합물은, 술포기의 α 위치에 불소는 갖고 있지 않지만, β 위치에 2개의 트리플루오로메틸기를 갖고 있다. 이에 기인하여, 레지스트 폴리머 중의 산불안정기를 절단하기에는 충분한 산성도를 갖고 있다. 그 때문에, 상기 화합물은 유용한 PAG이다.In addition, the compound containing the anion which has a formula (1D) does not have fluorine in the (alpha) position of a sulfo group, but has two trifluoromethyl groups in the (beta) position. Due to this, it has sufficient acidity to cleave the acid labile group in the resist polymer. As such, the compound is a useful PAG.

다른 바람직한 PAG로서 하기 식 (2)를 갖는 화합물을 들 수 있다.As another preferable PAG, the compound which has following formula (2) is mentioned.

Figure pat00076
Figure pat00076

식 (2) 중, R201 및 R202는 각각 독립적으로 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋은 C1-C30 1가 탄화수소기이다. R203은 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋은 C1-C30 2가 탄화수소기이다. R201, R202 및 R203 중 어느 2개가 상호 결합하여 이들이 결합하는 황 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋다. LA는 단결합, 에테르 결합, 또는 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋은 C1-C20 2가 탄화수소기이다. XA, XB, XC 및 XD는 각각 독립적으로 수소 원자, 불소 원자 또는 트리플루오로메틸기이고, 단, XA, XB, XC 및 XD 중 적어도 하나는 불소 원자 또는 트리플루오로메틸기이고, k는 0∼3의 정수이다. In formula (2), R 201 and R 202 are C 1 -C 30 monovalent hydrocarbon groups which may each independently contain a hetero atom. R 203 is a C 1 -C 30 divalent hydrocarbon group which may contain a hetero atom. Any two of R 201 , R 202 and R 203 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded. L A is a C 1 -C 20 divalent hydrocarbon group which may contain a single bond, an ether bond, or a hetero atom. X A , X B , X C and X D are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom or a trifluoromethyl group, provided that at least one of X A , X B , X C and X D is a fluorine atom or trifluoro It is a methyl group and k is an integer of 0-3.

상기 1가 탄화수소기는 직쇄상, 분기상 또는 환상이라도 좋다. 이의 예로서는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, tert-펜틸기, n-헥실기, n-옥틸기, n-노닐기, n-데실기, 2-에틸헥실기 등의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기; 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로펜틸메틸기, 시클로펜틸에틸기, 시클로펜틸부틸기, 시클로헥실메틸기, 시클로헥실에틸기, 시클로헥실부틸기, 노르보르닐기, 옥사노르보르닐기, 트리시클로[5.2.1.02,6]데카닐기, 아다만틸기 등의 1가 포화 환상 탄화수소기; 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기 등의 아릴기 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 이들 기의 수소 원자의 일부가 산소 원자, 황 원자, 질소 원자, 할로겐 원자 등의 헤테로 원자 함유기로 치환되어 있어도 좋고, 이들 기의 탄소 원자의 일부가 산소 원자, 황 원자, 질소 원자 등의 헤테로 원자 함유기로 치환되어 있어도 좋으며, 그 결과, 히드록시기, 시아노기, 카르보닐기, 에테르 결합, 에스테르 결합, 술폰산에스테르 결합, 카보네이트 결합, 락톤환, 술톤환, 카르복실산 무수물, 할로알킬기 등을 포함하고 있어도 좋다.The monovalent hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic. Examples thereof include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, tert-pentyl group, n-hexyl group, n-octyl group and n- Linear or branched alkyl groups such as nonyl, n-decyl and 2-ethylhexyl groups; Cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclopentylmethyl group, cyclopentylethyl group, cyclopentylbutyl group, cyclohexylmethyl group, cyclohexylethyl group, cyclohexylbutyl group, norbornyl group, oxanorbornyl group, tricyclo [5.2.1.0 2 , 6] deca-group, adamantyl monovalent saturated cyclic hydrocarbon group such as a group; Although aryl groups, such as a phenyl group, a naphthyl group, anthracenyl group, etc. are mentioned, It is not limited to these. Some of the hydrogen atoms of these groups may be substituted with hetero atom-containing groups such as oxygen atoms, sulfur atoms, nitrogen atoms, and halogen atoms, and some of the carbon atoms of these groups are hetero atoms such as oxygen atoms, sulfur atoms, nitrogen atoms, and the like. It may be substituted by the containing group, As a result, the hydroxyl group, cyano group, carbonyl group, ether bond, ester bond, sulfonic acid ester bond, carbonate bond, lactone ring, sultone ring, carboxylic anhydride, haloalkyl group, etc. may be included.

상기 2가 탄화수소기는 직쇄상, 분기상 또는 환상이라도 좋다. 이의 예로서는 메틸렌기, 에틸렌기, 프로판-1,3-디일기, 부탄-1,4-디일기, 펜탄-1,5-디일기, 헥산-1,6-디일기, 헵탄-1,7-디일기, 옥탄-1,8-디일기, 노난-1,9-디일기, 데칸-1,10-디일기, 운데칸-1,11-디일기, 도데칸-1,12-디일기, 트리데칸-1,13-디일기, 테트라데칸-1,14-디일기, 펜타데칸-1,15-디일기, 헥사데칸-1,16-디일기, 헵타데칸-1,17-디일기 등의 직쇄상 또는 분기상의 알칸디일기; 시클로펜탄디일기, 시클로헥산디일기, 노르보르난디일기, 아다만탄디일기 등의 2가 포화 환상 탄화수소기; 페닐렌기, 나프틸렌기 등의 불포화 환상 2가 탄화수소기 등을 들 수 있다. 이들 기의 수소 원자의 일부가 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-부틸기, tert-부틸기 등의 알킬기로 치환되어 있어도 좋고, 이들 기의 수소 원자의 일부가 산소 원자, 황 원자, 질소 원자, 할로겐 원자 등의 헤테로 원자 함유기로 치환되어 있어도 좋고, 또는 이들 기의 탄소 원자의 일부가 산소 원자, 황 원자, 질소 원자 등의 헤테로 원자 함유기로 치환되어 있어도 좋으며, 그 결과, 히드록시기, 시아노기, 카르보닐기, 에테르 결합, 에스테르 결합, 술폰산에스테르 결합, 카보네이트 결합, 락톤환, 술톤환, 카르복실산 무수물, 할로알킬기 등을 포함하고 있어도 좋다. 상기 헤테로 원자로서는 산소 원자가 바람직하다. The divalent hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic. Examples thereof include methylene group, ethylene group, propane-1,3-diyl group, butane-1,4-diyl group, pentane-1,5-diyl group, hexane-1,6-diyl group, heptane-1,7- Diyl group, octane-1,8-diyl group, nonane-1,9-diyl group, decane-1,10-diyl group, undecane-1,11-diyl group, dodecane-1,12-diyl group, Tridecane-1,13-diyl group, tetradecane-1,14-diyl group, pentadecane-1,15-diyl group, hexadecane-1,16-diyl group, heptadecane-1,17-diyl group, etc. Linear or branched alkanediyl groups of; Divalent saturated cyclic hydrocarbon groups such as cyclopentanediyl group, cyclohexanediyl group, norbornanediyl group, and adamantanediyl group; Unsaturated cyclic divalent hydrocarbon groups, such as a phenylene group and a naphthylene group, etc. are mentioned. Some of the hydrogen atoms of these groups may be substituted with alkyl groups such as methyl group, ethyl group, propyl group, n-butyl group, tert-butyl group, and some of the hydrogen atoms of these groups are oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom, It may be substituted by hetero atom containing groups, such as a halogen atom, or some carbon atoms of these groups may be substituted by hetero atom containing groups, such as an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom, As a result, a hydroxyl group, a cyano group, and a carbonyl group , An ether bond, an ester bond, a sulfonic acid ester bond, a carbonate bond, a lactone ring, a sultone ring, a carboxylic anhydride, a haloalkyl group, and the like may be included. As said hetero atom, an oxygen atom is preferable.

식 (2)를 갖는 PAG로서는 하기 식 (2')를 갖는 것이 바람직하다. As PAG which has Formula (2), what has following formula (2 ') is preferable.

Figure pat00077
Figure pat00077

식 (2') 중, LA는 상기 정의된 바와 같다. R은 수소 원자 또는 트리플루오로메틸기이고, 바람직하게는 트리플루오로메틸기이다. R301, R302 및 R303은 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋은 C1-C20 1가 탄화수소기이다. 상기 1가 탄화수소기는 직쇄상, 분기상 또는 환상이라도 좋고, 이의 예로서는 상기 R105의 설명에서 예로 든 것과 같은 것을 들 수 있다. 첨자 x 및 y는 각각 독립적으로 0∼5의 정수이고, z는 0∼4의 정수이다. In formula (2 '), L A is as defined above. R is a hydrogen atom or a trifluoromethyl group, Preferably it is a trifluoromethyl group. R 301 , R 302 and R 303 are each independently a C 1 -C 20 monovalent hydrocarbon group which may contain a hydrogen atom or a hetero atom. The monovalent hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic, and examples thereof include the same ones as exemplified in the description of R 105 . Subscripts x and y are each independently an integer of 0 to 5, and z is an integer of 0 to 4;

식 (2)를 갖는 PAG로서는 이하에 나타내는 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 한편, R은 상기 정의된 바와 같다. Although what is shown below is mentioned as PAG which has Formula (2), It is not limited to these. R is as defined above.

Figure pat00078
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Figure pat00079
Figure pat00079

상기 PAG 중, 식 (1A') 또는 (1D)를 갖는 음이온을 포함하는 것은, 산 확산이 작으면서 또한 레지스트 용제에의 용해성도 우수하여 특히 바람직하다. 또한, 식 (2')를 갖는 음이온을 포함하는 것은, 산 확산이 매우 작아 특히 바람직하다. Among the above-mentioned PAGs, an anion having a formula (1A ') or (1D) is particularly preferred because of its low acid diffusion and excellent solubility in a resist solvent. In addition, it is particularly preferable that the acid diffusion having an anion having the formula (2 ') is very small.

또한, 상기 PAG로서, 요오드 원자를 포함하는 음이온을 갖는 술포늄염 또는 요오도늄염을 이용할 수도 있다. 이러한 염으로서는, 하기 식 (3-1) 또는 (3-2)를 갖는, 요오드화벤조일옥시기 함유 불소화술폰산의 술포늄염 및 요오도늄염을 들 수 있다. Moreover, as said PAG, the sulfonium salt or iodonium salt which has an anion containing an iodine atom can also be used. As such a salt, the sulfonium salt and iodonium salt of the benzoyl iodide containing fluorinated sulfonic acid which have following formula (3-1) or (3-2) are mentioned.

Figure pat00080
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식 (3-1) 및 (3-2) 중, R401은 수소 원자, 히드록시기, 카르복시기, 니트로기, 시아노기, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 아미노기, 또는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 히드록시기, 아미노기 또는 알콕시기를 포함하고 있어도 좋은, C1-C20 알킬기, C1-C20 알콕시기, C2-C20 알콕시카르보닐기, C2-C20 아실옥시기 또는 C1-C4 알킬술포닐옥시기, 또는 -NR407-C(=O)-R408 또는 -NR407-C(=O)-O-R408이고, R407은 수소 원자, 또는 할로겐 원자, 히드록시기, 알콕시기, 아실기 또는 아실옥시기를 포함하고 있어도 좋은 C1-C6 알킬기이고, R408은 C1-C16 알킬기, C2-C16 알케닐기, 또는 C6-C12 아릴기이고, 할로겐 원자, 히드록시기, 알콕시기, 아실기 또는 아실옥시기를 포함하고 있어도 좋다.In formulas (3-1) and (3-2), R 401 represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a carboxyl group, a nitro group, a cyano group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an amino group, or a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom , C 1 -C 20 alkyl group, C 1 -C 20 alkoxy group, C 2 -C 20 alkoxycarbonyl group, C 2 -C 20 acyloxy group or C 1 -C 4 alkyl, which may contain a hydroxy group, an amino group or an alkoxy group Or a sulfonyloxy group, or -NR 407 -C (= O) -R 408 or -NR 407 -C (= O) -OR 408 , R 407 is a hydrogen atom or a halogen atom, a hydroxy group, an alkoxy group, an acyl group or Is a C 1 -C 6 alkyl group which may contain an acyloxy group, R 408 is a C 1 -C 16 alkyl group, a C 2 -C 16 alkenyl group, or a C 6 -C 12 aryl group, a halogen atom, a hydroxy group, an alkoxy group And may contain an acyl group or an acyloxy group.

X11은, r=1일 때는 단결합 또는 C1-C20 2가의 연결기이거나, r=2 또는 3일 때는 C1-C20 3가 또는 4가의 연결기이며, 이 연결기는 산소 원자, 황 원자 또는 질소 원자를 포함하고 있어도 좋다. Rf11∼Rf14는 각각 독립적으로 수소 원자, 불소 원자 또는 트리플루오로메틸기이다. Rf11∼Rf14 중 적어도 하나는 불소 원자 또는 트리플루오로메틸기이거나, 또는 Rf11과 Rf12가 합쳐져 카르보닐기를 형성하여도 좋다. X 11 is, or r = 1 one bond or a divalent connecting group when C 1 -C 20 2, r = 2 or 3, when a C 1 -C 20 3 or a tetravalent linking group, the linking group is an oxygen atom, a sulfur atom, Alternatively, a nitrogen atom may be included. Rf 11 to Rf 14 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom or a trifluoromethyl group. At least one of Rf 11 to Rf 14 may be a fluorine atom or a trifluoromethyl group, or Rf 11 and Rf 12 may be combined to form a carbonyl group.

R402, R403, R404, R405 및 R406은 각각 독립적으로 헤테로원자를 포함하고 있어도 좋은 C1-C20 1가 탄화수소기이다. R402, R403 및 R404의 어느 2개가 상호 결합하여 이들이 결합하는 황 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋다. 상기 1가 탄화수소기로서는 직쇄상, 분기상 또는 환상이라도 좋고, 이의 예로서는 식 (Aa) 중의 Ra1∼Ra3의 설명에서 상술한 것과 같은 것을 들 수 있다. R 402 , R 403 , R 404 , R 405 and R 406 are each independently a C 1 -C 20 monovalent hydrocarbon group which may contain a heteroatom. Any two of R 402 , R 403 and R 404 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded. The monovalent hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic, and examples thereof include those mentioned above in the description of R a1 to R a3 in Formula (Aa).

식 (3-1) 및 (3-2) 중, r은 1∼3의 정수이고, s는 1∼5의 정수이며, t는 0∼3의 정수이다. In formula (3-1) and (3-2), r is an integer of 1-3, s is an integer of 1-5, t is an integer of 0-3.

상기 알킬기, 알콕시기, 알콕시카르보닐기, 아실옥시기, 알킬술포닐옥시기, 알케닐기 및 아실기는 직쇄상, 분기상 또는 환상이라도 좋다. The alkyl group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, acyloxy group, alkylsulfonyloxy group, alkenyl group and acyl group may be linear, branched or cyclic.

요오드 원자를 포함하는 음이온을 갖는 술포늄염 또는 요오도늄염으로서, 하기 식 (3-3) 또는 (3-4)를 갖는, 요오드화 벤젠환 함유 불소화술폰산의 술포늄염 또는 요오도늄염도 들 수 있다. As a sulfonium salt or iodonium salt which has an anion containing an iodine atom, the sulfonium salt or iodonium salt of the iodide benzene ring containing fluorinated sulfonic acid which has following formula (3-3) or (3-4) is also mentioned.

Figure pat00081
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식 (3-3) 및 (3-4) 중, R411은 히드록시기, C1-C20 알킬기 또는 알콕시기, C2-C20 아실기 또는 아실옥시기, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 아미노기, 또는 알콕시카르보닐 치환 아미노기이다. In formulas (3-3) and (3-4), R 411 is a hydroxy group, a C 1 -C 20 alkyl group or an alkoxy group, a C 2 -C 20 acyl or acyloxy group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, An amino group or an alkoxycarbonyl substituted amino group.

R412는 각각 독립적으로 단결합, 또는 C1-C4 알킬렌기이다. R413은, u=1일 때는 단결합 또는 C1-C20 2가의 연결기이고, u=2 또는 3일 때는 C1-C20 3가 또는 4가의 연결기이다. 이 연결기는 산소 원자, 황 원자 또는 질소 원자를 포함하고 있어도 좋다. R 412 's are each independently a single bond or a C 1 -C 4 alkylene group. R 413 is, u = 1 and it indicates a single bond or C 1 -C 20 2-valent linking group, when the u = 2 or 3 C 1 -C 20 is a trivalent or tetravalent linking group. This linking group may contain an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom.

Rf21∼Rf24는 각각 독립적으로 수소 원자, 불소 원자 또는 트리플루오로메틸기이고, Rf21∼Rf24 중 적어도 하나는 불소 원자 또는 트리플루오로메틸기이다. Rf21과 Rf22가 합쳐져 카르보닐기를 형성하여도 좋다. Rf 21 to Rf 24 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom or a trifluoromethyl group, and at least one of Rf 21 to Rf 24 is a fluorine atom or a trifluoromethyl group. Rf 21 and Rf 22 may be combined to form a carbonyl group.

R414, R415, R416, R417 및 R418은 각각 독립적으로 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋은 C1-C20 1가 탄화수소기이다. R414, R415 및 R416의 어느 2개가 상호 결합하여 이들이 결합하는 황 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋다. 상기 1가 탄화수소기로서는 직쇄상, 분기상 또는 환상이라도 좋고, 이의 예로서는 식 (Aa) 중의 Ra1∼Ra3의 설명에서 상술한 것과 같은 것을 들 수 있다. R 414 , R 415 , R 416 , R 417 and R 418 are each independently a C 1 -C 20 monovalent hydrocarbon group which may contain a hetero atom. Any two of R 414 , R 415 and R 416 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded. The monovalent hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic, and examples thereof include those mentioned above in the description of R a1 to R a3 in Formula (Aa).

첨자 u는 1∼3의 정수이고, v는 1∼5의 정수이며, w는 0∼3의 정수이다. Subscript u is an integer of 1 to 3, v is an integer of 1 to 5, and w is an integer of 0 to 3;

상기 알킬기, 알콕시기, 아실기, 아실옥시기 및 알케닐기는 직쇄상, 분기상 또는 환상이라도 좋다. The alkyl group, alkoxy group, acyl group, acyloxy group and alkenyl group may be linear, branched or cyclic.

식 (3-1) 및 (3-3)을 갖는 술포늄염의 양이온으로서는, 식 (Aa)를 갖는 술포늄 양이온으로서 상술한 것과 같은 것을 들 수 있다. 식 (3-2) 또는 (3-4)를 갖는 요오도늄염의 양이온으로서는, 식 (Ab)를 갖는 요오도늄 양이온으로서 상술한 것과 같은 것을 들 수 있다. As a cation of the sulfonium salt which has a formula (3-1) and (3-3), the same thing as mentioned above as a sulfonium cation which has a formula (Aa) is mentioned. As a cation of the iodonium salt which has a formula (3-2) or (3-4), the same thing as mentioned above as an iodonium cation which has a formula (Ab) is mentioned.

식 (3-1)∼(3-4)를 갖는 오늄염의 음이온 부분으로서는 이하에 나타내는 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. Although what is shown below is mentioned as an anion part of the onium salt which has Formula (3-1)-(3-4), It is not limited to these.

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또한, 상기 PAG로서, 브롬 원자를 포함하는 음이온을 갖는 술포늄염 또는 요오도늄염을 이용할 수도 있다. 브롬 원자를 포함하는 음이온으로서는, 식 (3-1)∼(3-4)에 있어서, 요오드 원자를 브롬 원자로 치환한 것을 들 수 있다. 이의 예로서도 상술한 요오드 원자를 포함하는 음이온에 있어서 요오드 원자를 브롬 원자로 치환한 것을 들 수 있다. Moreover, as said PAG, you may use the sulfonium salt or iodonium salt which has an anion containing a bromine atom. As an anion containing a bromine atom, what substituted the iodine atom with the bromine atom in Formula (3-1)-(3-4) is mentioned. As an example of this, the thing which substituted the iodine atom by the bromine atom in the above-mentioned anion containing an iodine atom is mentioned.

사용되는 경우, 상기 첨가형 산발생제의 함유량은, 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 0.1∼50 중량부가 바람직하고, 1∼40 중량부가 보다 바람직하다. When used, 0.1-50 weight part is preferable with respect to 100 weight part of base polymers, and, as for content of the said addition type acid generator, 1-40 weight part is more preferable.

그 밖의 성분Other ingredients

상술한 오늄염, 베이스 폴리머 및 산발생제에 더하여, 유기 용제, 계면활성제, 용해 저지제, 가교제 등의 그 밖의 성분을 목적에 따라서 적절하게 조합하고 배합하여 화학 증폭 포지티브형 레지스트 재료 또는 네거티브형 레지스트 재료를 구성할 수 있다. 노광부에서는 상기 베이스 폴리머가 촉매 반응에 의해 현상액에 대한 용해 속도가 가속되기 때문에, 매우 고감도의 포지티브형 레지스트 재료 또는 네거티브형 레지스트 재료로 할 수 있다. 또한, 레지스트막의 용해 콘트라스트 및 해상성이 높고, 노광 여유도가 있고, 프로세스 적응성이 우수하고, 노광후의 패턴 형상이 양호하면서, 산 확산을 억제할 수 있어 조밀 치수차가 작다. 이 이점에서 상기 재료는 실용성이 높아, VLSI 제조용 패턴 형성 재료로서 매우 유효한 것으로 할 수 있다. In addition to the onium salts, base polymers and acid generators described above, other components such as organic solvents, surfactants, dissolution inhibitors, crosslinking agents, etc. may be appropriately combined and blended according to the purpose to form a chemically amplified positive resist material or a negative resist. The material can be constructed. In the exposed portion, since the dissolution rate of the base polymer in the developing solution is accelerated by the catalytic reaction, it can be a very sensitive positive resist material or negative resist material. Moreover, the dissolution contrast and resolution of a resist film are high, there is exposure margin, it is excellent in process adaptability, the pattern shape after exposure is favorable, acid diffusion can be suppressed and a compact dimension difference is small. In this advantage, the material has high practicality and can be very effective as a pattern forming material for producing a VLSI.

상기 유기 용제로서는, JP-A 2008-111103의 단락 [0144]∼[0145](USP 7,537,880)에 기재된 것이 사용된다. 상기 용제로서는, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 메틸-2-n-펜틸케톤 등의 케톤류; 3-메톡시부탄올, 3-메틸-3-메톡시부탄올, 1-메톡시-2-프로판올, 1-에톡시-2-프로판올, 디아세톤 알코올 등의 알코올류; 프로필렌글리콜모노메틸에테르(PGME), 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 에테르류; 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 락트산에틸, 피루브산에틸, 아세트산부틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 아세트산t-부틸, 프로피온산t-부틸, 프로필렌글리콜모노t-부틸에테르아세테이트 등의 에스테르류; γ-부티로락톤 등의 락톤류를 들 수 있으며, 이들 용제는 단독으로 또는 혼합하여 사용하여도 좋다. As the organic solvent, those described in paragraphs [0144] to [0145] (USP 7,537,880) of JP-A 2008-111103 are used. As said solvent, Ketones, such as cyclohexanone, cyclopentanone, and a methyl-2-n-pentyl ketone; Alcohols such as 3-methoxybutanol, 3-methyl-3-methoxybutanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol and diacetone alcohol; Ethers such as propylene glycol monomethyl ether (PGME), ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol dimethyl ether and diethylene glycol dimethyl ether; Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl lactate, ethyl pyruvate, butyl acetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, t-butyl acetate, t-butyl propionate, Esters such as propylene glycol monot-butyl ether acetate; Lactones, such as (gamma) -butyrolactone, are mentioned, These solvents may be used individually or in mixture.

상기 유기 용제의 함유량은 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 100∼10,000 중량부가 바람직하고, 200∼8,000 중량부가 보다 바람직하다. 100-10,000 weight part is preferable with respect to 100 weight part of base polymers, and, as for content of the said organic solvent, 200-8,000 weight part is more preferable.

상기 계면활성제로서는 JP-A 2008-111103의 단락 [0165]∼[0166]에 기재된 것을 들 수 있다. 계면활성제를 첨가함으로써, 레지스트 재료의 도포성을 향상 또는 제어할 수 있다. 계면활성제는 단독으로 또는 혼합하여 사용하여도 좋고, 상기 계면활성제의 함유량은 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 0.0001∼10 중량부가 바람직하다. Examples of the surfactants include those described in paragraphs [0165] to [0166] of JP-A 2008-111103. By adding surfactant, the applicability of a resist material can be improved or controlled. Surfactants may be used alone or in combination, and the content of the surfactant is preferably 0.0001 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the base polymer.

포지티브형 레지스트 재료의 경우는, 용해 저지제를 배합함으로써, 노광부와 미노광부의 용해 속도의 차를 한층 더 크게 할 수 있으며, 해상도를 한층 더 향상시킬 수 있다. 네거티브형 레지스트 재료의 경우는, 가교제를 첨가함으로써, 노광부에서의 레지스트막의 용해 속도를 저하시켜 네거티브 패턴을 형성할 수 있다. In the case of a positive resist material, by dissolving a dissolution inhibiting agent, the difference in the dissolution rate of the exposed portion and the unexposed portion can be further increased, and the resolution can be further improved. In the case of a negative resist material, the dissolution rate of the resist film in an exposure part can be reduced by adding a crosslinking agent, and a negative pattern can be formed.

상기 용해 저지제로서는, 분자 내에 페놀성 히드록시기를 2개 이상 갖는 화합물의 그 페놀성 히드록시기의 수소 원자를 산불안정기에 의해서 전체적으로 평균 0∼100 몰%의 비율로 치환한 화합물, 또는 분자 내에 1개 이상의 카르복시기를 갖는 화합물의 상기 카르복시기의 수소 원자를 산불안정기에 의해서 전체적으로 평균 50∼100 몰%의 비율로 치환한 화합물을 사용할 수 있으며, 두 화합물은 분자량이 100∼1,000, 바람직하게는 150∼800이다. 전형적으로는, 비스페놀 A, 트리스페놀, 페놀프탈레인, 크레졸노볼락, 나프탈렌카르복실산, 아다만탄카르복실산, 콜산류의 히드록시기 또는 카르복시기의 수소 원자를 산불안정기로 치환한 유도체 등을 들 수 있고, USP 7,771,914(JP-A 2008-122932의 단락 [0155]∼[0178])에 기재되어 있다. As said dissolution inhibiting agent, the compound which substituted the hydrogen atom of the phenolic hydroxy group of the compound which has two or more phenolic hydroxy groups in a molecule by the acid labile group at the ratio of 0-100 mol% on average as a whole, or 1 or more in a molecule | numerator The compound which substituted the hydrogen atom of the said carboxyl group of the compound which has a carboxyl group by the acid labile group in the ratio of an average of 50-100 mol% can be used, and both compounds have a molecular weight of 100-1,000, Preferably it is 150-800. Typically, bisphenol A, trisphenol, phenolphthalein, cresol novolac, naphthalene carboxylic acid, adamantane carboxylic acid, derivatives in which hydroxyl groups of carboxylic acids or hydrogen atoms of carboxyl groups are substituted with acid labile groups, etc. may be mentioned. USP 7,771,914 (paragraphs [0155] to [0178] of JP-A 2008-122932).

포지티브형 레지스트 재료인 경우, 상기 용해 저지제의 함유량은, 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 0∼50 중량부가 바람직하고, 5∼40 중량부가 보다 바람직하다. 용해 저지제는 단독으로 또는 혼합하여 사용하여도 좋다. In the case of a positive resist material, 0-50 weight part is preferable with respect to 100 weight part of base polymers, and, as for content of the said dissolution inhibitor, 5-40 weight part is more preferable. Dissolution inhibitors may be used alone or in combination.

상기 가교제로서는, 메틸올기, 알콕시메틸기 및 아실옥시메틸기에서 선택되는 적어도 하나의 기로 치환된, 에폭시 화합물, 멜라민 화합물, 구아나민 화합물, 글리콜우릴 화합물 및 우레아 화합물, 이소시아네이트 화합물, 아지드 화합물, 알케닐에테르기 등의 이중 결합을 갖는 화합물 등을 적절하게 사용할 수 있다. 이들 재료는 첨가제로서 이용하여도 좋거나, 또는 폴리머 측쇄에 팬던트기로서 도입하여도 좋다. 히드록시기를 포함하는 화합물도 가교제로서 이용할 수 있다. 가교제는 단독으로 또는 혼합하여 사용하여도 좋다. As the crosslinking agent, an epoxy compound, melamine compound, guanamine compound, glycoluril compound and urea compound, isocyanate compound, azide compound, alkenyl ether substituted with at least one group selected from methylol group, alkoxymethyl group and acyloxymethyl group The compound etc. which have a double bond, such as group, can be used suitably. These materials may be used as an additive or may be introduced as a pendant group in the polymer side chain. The compound containing a hydroxyl group can also be used as a crosslinking agent. The crosslinking agents may be used alone or in combination.

상기 가교제 중 에폭시 화합물로서는, 트리스(2,3-에폭시프로필)이소시아누레이트, 트리메틸올메탄트리글리시딜에테르, 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르, 트리에틸올에탄트리글리시딜에테르 등이 적절하다. 상기 멜라민 화합물로서는, 헥사메틸올멜라민, 헥사메톡시메틸멜라민, 헥사메틸올멜라민의 1∼6개의 메틸올기가 메톡시메틸화한 화합물 및 그 혼합물, 헥사메톡시에틸멜라민, 헥사아실옥시메틸멜라민, 헥사메틸올멜라민의 메틸올기의 1∼6개가 아실옥시메틸화한 화합물 및 그 혼합물 등을 들 수 있다. 구아나민 화합물로서는, 테트라메틸올구아나민, 테트라메톡시메틸구아나민, 테트라메틸올구아나민의 1∼4개의 메틸올기가 메톡시메틸화한 화합물 및 그 혼합물, 테트라메톡시에틸구아나민, 테트라아실옥시구아나민, 테트라메틸올구아나민의 1∼4개의 메틸올기가 아실옥시메틸화한 화합물 및 그 혼합물 등을 들 수 있다. 글리콜우릴 화합물로서는, 테트라메틸올글리콜우릴, 테트라메톡시글리콜우릴, 테트라메톡시메틸글리콜우릴, 테트라메틸올글리콜우릴의 메틸올기의 1∼4개가 메톡시메틸화한 화합물 및 그 혼합물, 테트라메틸올글리콜우릴의 메틸올기의 1∼4개가 아실옥시메틸화한 화합물 및 그 혼합물 등을 들 수 있다. 우레아 화합물로서는 테트라메틸올우레아, 테트라메톡시메틸우레아, 테트라메틸올우레아의 1∼4개의 메틸올기가 메톡시메틸화한 화합물 및 그 혼합물, 테트라메톡시에틸우레아 등을 들 수 있다. As an epoxy compound in the said crosslinking agent, tris (2, 3- epoxypropyl) isocyanurate, trimethylol methane triglycidyl ether, trimethylol propane triglycidyl ether, triethylol ethane triglycidyl ether, etc. are suitable. Examples of the melamine compound include compounds in which 1 to 6 methylol groups of hexamethylolmelamine, hexamethoxymethylmelamine and hexamethylolmelamine are methoxymethylated, and mixtures thereof, hexamethoxyethylmelamine, hexaacyloxymethylmelamine and hexa The compound in which 1-6 of the methylol groups of methylolmelamine acyloxymethylated, its mixture, etc. are mentioned. Examples of the guanamine compound include compounds in which 1 to 4 methylol groups of tetramethylolguanamine, tetramethoxymethylguanamine and tetramethylolguanamine are methoxymethylated, and mixtures thereof, tetramethoxyethylguanamine and tetraacyloxy The compound in which 1-4 methylol groups of guanamine and tetramethylol guanamine acyloxymethylated, its mixture, etc. are mentioned. As a glycoluril compound, the compound in which 1-4 of the methylol groups of tetramethylol glycoluril, tetramethoxyglycoluril, tetramethoxymethylglycoluril, and tetramethylolglycoluril methoxymethylated, its mixture, and tetramethylol glycol The compound which 1-4 of the methylol groups of usyl acyloxymethylated, its mixture, etc. are mentioned. As a urea compound, the compound in which 1-4 methylol groups of tetramethylol urea, tetramethoxymethylurea, and tetramethylolurea methoxymethylated, its mixture, tetramethoxyethylurea, etc. are mentioned.

이소시아네이트 화합물로서는, 톨릴렌디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 시클로헥산디이소시아네이트 등이 적절하다. 아지드 화합물로서는, 1,1'-비페닐-4,4'-비스아지드, 4,4'-메틸리덴비스아지드, 4,4'-옥시비스아지드 등이 적절하다. 알케닐에테르기를 포함하는 화합물로서는, 에틸렌글리콜디비닐에테르, 트리에틸렌글리콜디비닐에테르, 1,2-프로판디올디비닐에테르, 1,4-부탄디올디비닐에테르, 테트라메틸렌글리콜디비닐에테르, 네오펜틸글리콜디비닐에테르, 트리메틸올프로판트리비닐에테르, 헥산디올디비닐에테르, 1,4-시클로헥산디올디비닐에테르, 펜타에리스리톨트리비닐에테르, 펜타에리스리톨테트라비닐에테르, 소르비톨테트라비닐에테르, 소르비톨펜타비닐에테르, 트리메틸올프로판트리비닐에테르 등을 들 수 있다. As an isocyanate compound, tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, cyclohexane diisocyanate, etc. are suitable. As the azide compound, 1,1'-biphenyl-4,4'-bisazide, 4,4'-methylidenebisazide, 4,4'-oxybisazide and the like are suitable. As a compound containing an alkenyl ether group, ethylene glycol divinyl ether, triethylene glycol divinyl ether, 1,2-propanediol divinyl ether, 1,4-butanediol divinyl ether, tetramethylene glycol divinyl ether, neopentyl Glycol divinyl ether, trimethylol propane trivinyl ether, hexanediol divinyl ether, 1, 4- cyclohexanediol divinyl ether, pentaerythritol trivinyl ether, pentaerythritol tetravinyl ether, sorbitol tetravinyl ether, sorbitol pentavinyl ether And trimethylolpropane trivinyl ether.

네거티브형 레지스트 재료인 경우, 가교제의 함유량은 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 0.1∼50 중량부가 바람직하고, 1∼40 중량부가 보다 바람직하다. In the case of a negative resist material, 0.1-50 weight part is preferable with respect to 100 weight part of base polymers, and, as for content of a crosslinking agent, 1-40 weight part is more preferable.

본 발명의 레지스트 재료에는, 요오드화된 벤젠환 포함 술폰아미드의 술포늄염 이외의 켄처를 배합하여도 좋다. 그 밖의 켄처는 전형적으로는 종래 형태의 염기성 화합물에서 선택된다. 종래 형태의 염기성 화합물로서는, 제1급, 제2급, 제3급의 지방족 아민류, 혼성 아민류, 방향족 아민류, 복소환 아민류, 카르복시기를 갖는 함질소 화합물, 술포닐기를 갖는 함질소 화합물, 히드록시기를 갖는 함질소 화합물, 히드록시페닐기를 갖는 함질소 화합물, 알코올성 함질소 화합물, 아미드류, 이미드류, 카바메이트류 등을 들 수 있다. JP-A 2008-111103의 단락 [0146]∼[0164]에 기재된 제1급, 제2급, 제3급의 아민 화합물, 특히는 히드록시기, 에테르 결합, 에스테르 결합, 락톤환, 시아노기, 술폰산 에스테르기를 갖는 아민 화합물 및 JP 3790649에 기재된 카바메이트기를 갖는 화합물 등도 포함된다. 이러한 염기성 화합물을 첨가함으로써, 레지스트막 중에서의 산의 확산 속도를 더욱 억제하거나 패턴 형상을 보정하거나 할 수 있다. You may mix | blend the quencher other than the sulfonium salt of the iodide benzene ring containing sulfonamide with the resist material of this invention. Other quenchers are typically selected from conventional compounds of the conventional type. As a basic compound of a conventional form, primary, secondary, tertiary aliphatic amines, hybrid amines, aromatic amines, heterocyclic amines, a nitrogen-containing compound having a carboxyl group, a nitrogen-containing compound having a sulfonyl group, and a hydroxy group Nitrogen-containing compounds, nitrogen-containing compounds having hydroxyphenyl groups, alcoholic nitrogen-containing compounds, amides, imides, carbamate and the like. Primary, secondary and tertiary amine compounds described in paragraphs [0146] to [0164] of JP-A 2008-111103, in particular, hydroxyl groups, ether bonds, ester bonds, lactone rings, cyano groups and sulfonic acid esters The amine compound which has a group, the compound which has a carbamate group as described in JP 3790649, etc. are also included. By adding such a basic compound, the diffusion rate of the acid in the resist film can be further suppressed or the pattern shape can be corrected.

그 밖의 켄처로서, USP 8,795,942(JP-A 2008-158339)에 기재되어 있는 α 위치가 불소화되어 있지 않은 술폰산 및 카르복실산의, 술포늄염, 요오도늄염, 암모늄염 등의 오늄염을 사용할 수 있다. α 불소화 술폰산, 이미드산 및 메티드산은, 카르복실산에스테르의 산불안정기를 탈보호시키기 위해서 필요하지만, α 비불소화 오늄염과의 염 교환에 의해서 α 비불소화 술폰산 및 카르복실산이 방출된다. α 비불소화 술폰산 및 카르복실산은 탈보호 반응을 일으키지 않기 때문에 켄처로서 기능한다. As another quencher, onium salts such as sulfonium salts, iodonium salts, and ammonium salts of sulfonic acids and carboxylic acids in which the α position described in USP 8,795,942 (JP-A 2008-158339) are not fluorinated can be used. (alpha) fluorinated sulfonic acid, imide acid, and methic acid are necessary in order to deprotect the acid labile group of a carboxylic acid ester, but (alpha) non-fluorinated sulfonic acid and carboxylic acid are released by salt exchange with (alpha) non-fluoride onium salt. α non-fluorinated sulfonic acids and carboxylic acids function as quenchers because they do not cause deprotection reactions.

그 밖의 켄처로서는 또한 USP 7,598,016(JP-A 2008-239918)에 기재된 폴리머형의 켄처도 유용하다. 이 폴리머형 켄처는, 코트 후의 레지스트 표면에 배향함으로써 패턴 후의 레지스트의 구형성을 높인다. 폴리머형 켄처는, 액침 노광용의 보호막을 적용했을 때의 레지스트 패턴의 막 두께 감소나 패턴 톱의 라운딩을 방지하는 효과도 있다. Other quenchers are also useful as polymer quenchers described in USP 7,598,016 (JP-A 2008-239918). This polymer type quencher is oriented on the surface of the resist after coating to increase the spherical shape of the resist after the pattern. The polymer type quencher also has an effect of preventing the reduction of the thickness of the resist pattern and the rounding of the pattern top when the protective film for immersion exposure is applied.

그 밖의 켄처의 함유량은 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 0∼5 중량부가 바람직하고, 0∼4 중량부가 보다 바람직하다.0-5 weight part is preferable with respect to 100 weight part of base polymers, and, as for content of another quencher, 0-4 weight part is more preferable.

본 발명의 레지스트 재료에는, 스핀 코트 후의 레지스트막 표면의 발수성을 향상시키기 위한 폴리머 첨가제(또는 발수성 향상제)를 배합하여도 좋다. 상기 발수성 향상제는 톱코트를 이용하지 않는 액침 리소그래피에 이용할 수 있다. 상기 발수성 향상제로서는, 플루오로알킬기를 갖는 고분자 화합물, 특정 구조의 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-프로판올 잔기를 갖는 고분자 화합물 등이 적절하고, JP-A 2007-297590, JP-A 2008-111103 등에 예시되어 있다. 레지스트 재료에 첨가되는 상기 발수성 향상제는 유기 용제 현상액에 용해될 필요가 있다. 상술한 특정 구조의 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-프로판올 잔기를 갖는 발수성 향상제는 현상액에의 용해성이 양호하다. 반복 단위로서 공중합된 아미노기나 아민염을 갖는 고분자 화합물이 발수성 첨가제로서 작용할 수 있고, PEB 중의 산의 증발을 막아 현상 후의 홀 패턴의 개구 불량을 방지하는 효과가 높다. 발수성 향상제는 단독으로 또는 혼합하여 사용하여도 좋다. 발수성 향상제의 적절량은 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 0∼20 중량부이고, 0.5∼10 중량부가 보다 바람직하다. You may mix | blend with the resist material of this invention the polymer additive (or water repellency improving agent) for improving the water repellency of the resist film surface after spin coating. The water repellency enhancer can be used for immersion lithography that does not use a top coat. As the water repellency improving agent, a high molecular compound having a fluoroalkyl group, a high molecular compound having a 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol moiety having a specific structure, and the like are suitable, and JP-A 2007- 297590, JP-A 2008-111103 and the like. The water repellency enhancer added to the resist material needs to be dissolved in an organic solvent developer. The water repellency enhancer having the 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol residue of the specific structure described above has good solubility in a developer. A high molecular compound having an amino group or an amine salt copolymerized as a repeating unit can act as a water repellent additive, and has a high effect of preventing the evaporation of an acid in PEB to prevent a poor opening of a hole pattern after development. The water repellency improving agent may be used alone or in combination. The appropriate amount of the water repellency improving agent is 0 to 20 parts by weight, and more preferably 0.5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the base polymer.

본 발명의 레지스트 재료에는 아세틸렌알코올류를 배합할 수도 있다. 상기 아세틸렌알코올류로서는 JP-A 2008-122932의 단락 [0179]∼[0182]에 기재된 것이 적절하다. 아세틸렌알코올류의 적절한 배합량은 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 0∼5 중량부이다. Acetylene alcohol can also be mix | blended with the resist material of this invention. As the acetylene alcohols, those described in paragraphs [0179] to [0182] of JP-A 2008-122932 are suitable. The suitable compounding quantity of acetylene alcohols is 0-5 weight part with respect to 100 weight part of base polymers.

패턴 형성 방법Pattern Formation Method

본 발명의 레지스트 재료를 다양한 집적 회로 제조에 이용한다. 상기 레지스트 재료를 사용하는 패턴 형성은 공지된 리소그래피 기술에 의해 수행할 수 있다. 상기 기술은 일반적으로 코팅, 전소성, 노광 및 현상을 포함한다. 필요할 경우, 추가의 단계를 추가할 수 있다.The resist material of the present invention is used in the manufacture of various integrated circuits. Pattern formation using the resist material can be performed by known lithography techniques. Such techniques generally include coating, baking, exposure and development. If necessary, additional steps can be added.

예컨대, 레지스트 재료를, 집적 회로 제조용의 기판(예컨대 Si, SiO2, SiN, SiON, TiN, WSi, BPSG, SOG, 유기 반사방지막 등) 또는 마스크 회로 제조용의 기판(예컨대 Cr, CrO, CrON, MoSi2, SiO2 등) 상에 스핀 코트, 롤 코트, 플로우 코트, 딥 코트, 스프레이 코트, 닥터 코트 등의 적당한 도포 기술에 의해 우선 도포한다. 이 코팅을 핫플레이트 상에서, 60∼150℃, 10초∼30분간, 바람직하게는 80∼120℃, 30초∼20분간 전소성한다. 생성된 레지스트막은 일반적으로 두께가 0.01∼2.0 ㎛이다.For example, the resist material may be a substrate for integrated circuit fabrication (eg, Si, SiO 2 , SiN, SiON, TiN, WSi, BPSG, SOG, organic antireflection film, etc.) or a substrate for mask circuit fabrication (eg, Cr, CrO, CrON, MoSi). 2 , SiO 2, etc.) is first applied by a suitable coating technique such as spin coat, roll coat, flow coat, dip coat, spray coat, doctor coat or the like. The coating is baked on a hot plate at 60 to 150 ° C. for 10 seconds to 30 minutes, preferably at 80 to 120 ° C. for 30 seconds to 20 minutes. The resulting resist film is generally 0.01 to 2.0 mu m in thickness.

이어서, 자외선, 원자외선, EB, EUV, X선, 연X선, 엑시머 레이저광, 감마선, 싱크로트론 방사선 등의 고에너지선으로, 목적으로 하는 패턴을 소정의 마스크를 통하여 또는 직접 노광을 행한다. 노광량은, 1∼200 mJ/㎠ 정도, 더욱 바람직하게는 10∼100 mJ/㎠ 정도, 또는 0.1∼100 μC/㎠ 정도, 더욱 바람직하게는 0.5∼50 μC/㎠ 정도가 되도록 노광하는 것이 바람직하다. 이어서, 핫플레이트 상에서, 60∼150℃, 10초∼30분간, 바람직하게는 80∼120℃, 30초∼20분간 레지스트막을 추가로 소성(PEB)한다. Subsequently, high energy rays such as ultraviolet rays, far ultraviolet rays, EB, EUV, X-rays, soft X-rays, excimer laser light, gamma rays, synchrotron radiation, and the like, are subjected to direct exposure through a predetermined mask. The exposure amount is preferably exposed to about 1 to 200 mJ / cm 2, more preferably about 10 to 100 mJ / cm 2, or about 0.1 to 100 μC / cm 2, and more preferably about 0.5 to 50 μC / cm 2. . Subsequently, the resist film is further baked (PEB) on a hot plate at 60 to 150 ° C for 10 seconds to 30 minutes, preferably at 80 to 120 ° C for 30 seconds to 20 minutes.

PEB는 행하여도 행하지 않더라도 좋다. 특히 상기 반복 단위 (f2) 또는 (f3)을 포함하는 음이온 바운드 PAG 폴리머의 경우는, 노광에 의해 술폰산이 발생하여 알칼리 용해성이 향상된다. 그래서 PEB를 행하지 않더라도 레지스트막의 노광부가 알칼리에 용해된다. PEB를 행하지 않으면 산 확산에 의한 상의 흐려짐이 없어져, PEB를 행한 경우보다도 미세한 패턴 형성을 기대할 수 있다. PEB may or may not be performed. In particular, in the case of the anion bound PAG polymer containing the said repeating unit (f2) or (f3), sulfonic acid generate | occur | produces by exposure and alkali solubility improves. Thus, even without PEB, the exposed portion of the resist film is dissolved in alkali. If PEB is not carried out, the image blur due to acid diffusion is eliminated, and finer pattern formation can be expected than with PEB.

PEB를 행하지 않는 경우는, 산에 의한 탈보호 반응이 일어나지 않기 때문에, 본 발명의 레지스트 재료는 비화학 증폭 레지스트 재료로서 기능한다. 이 경우는, 용해 콘트라스트가 낮음으로써, 현상 후에 패턴의 막 감소나 스페이스 부분의 잔막이 생긴다. 비화학 증폭 레지스트 재료에서는 어떻게 용해 콘트라스트를 향상시킬지가 키 포인트가 된다. When PEB is not performed, since the deprotection reaction by an acid does not occur, the resist material of this invention functions as a nonchemically amplified resist material. In this case, since the melt contrast is low, the film | membrane reduction of a pattern and the residual film of a space part arise after development. In non-chemically amplified resist materials, how to improve dissolution contrast is a key point.

상기 반복 단위 (f2) 또는 (f3)을 포함하는 음이온 바운드 PAG 폴리머의 경우, 노광에 의해 α-플루오로술폰산이 발생하여 알칼리 현상액에의 용해성이 향상된다. α 위치가 불소화되어 있지 않은 술포산의 오늄염을 첨가함으로써, 이것과의 염 교환에 의해서 α-플루오로술폰산의 발생이 억제된다. 더욱 노광량을 올리면, α 위치가 불소화되어 있지 않은 술폰산 또는 카르복실산의 오늄염이 분해됨으로써 알칼리 용해성이 향상된다. 즉, 노광량이 적은 영역에서는 용해 저지성이 향상되고, 노광량이 많은 영역에서는 용해 촉진성이 향상됨으로써 콘트라스트가 향상된다. 이온 교환 반응의 속도는 빠르고, 실온에서 진행하기 때문에 PEB를 행할 필요가 없다. 식 (A)를 갖는 오늄염도 α-플루오로술폰산보다도 약산의 염이기 때문에, 같은 식의 이온 교환이 일어난다. 이로써, PEB를 행하지 않는 경우라도 콘트라스트가 향상된다. In the case of the anion bound PAG polymer containing the said repeating unit (f2) or (f3), (alpha)-fluorosulfonic acid generate | occur | produces by exposure and the solubility to alkaline developing solution improves. By adding an onium salt of sulfoic acid in which the α position is not fluorinated, generation of α-fluorosulfonic acid is suppressed by salt exchange with it. If the exposure amount is further increased, alkali solubility is improved by decomposing the onium salt of sulfonic acid or carboxylic acid in which the α position is not fluorinated. In other words, contrast is improved by dissolution inhibiting property in an area having a small exposure amount and improvement in dissolution acceleration in a region having a large exposure amount. Since the rate of ion exchange reaction is fast and advances at room temperature, it is not necessary to perform PEB. Since the onium salt having the formula (A) is also a salt of a weaker acid than α-fluorosulfonic acid, ion exchange of the same formula occurs. This improves contrast even when PEB is not performed.

그 다음, 레지스트막을 3초∼3분간, 바람직하게는 5초∼2분간, 침지법, 퍼들법, 스프레이법 등의 종래의 방법에 의해 염기 수용액 형태의 현상액으로 현상한다. 전형적인 현상액은 0.1∼10 중량%, 바람직하게는 2∼5 중량%의 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH), 테트라에틸암모늄히드록시드(TEAH), 테트라프로필암모늄히드록시드(TPAH), 테트라부틸암모늄히드록시드(TBAH) 등의 수용액이다. 레지스트막을 현상액에 용해시키면, 광을 조사한 부분은 현상액에 용해되고, 노광되지 않은 부분은 용해하지 않는다. 이런 식으로, 기판 상에 목적의 포지티브형 패턴이 형성된다. 네거티브형 레지스트의 경우는 포지티브형 레지스트의 경우와는 반대로, 즉 레지스트막의 광을 조사한 부분은 현상액에 불용화되고, 노광되지 않은 부분은 용해된다. 본 발명의 레지스트 재료는, 고에너지선 중에서도 KrF 엑시머 레이저, ArF 엑시머 레이저, EB, EUV, X선, 연X선, 감마선, 싱크로트론 방사선에 의한 미세 패터닝에 최적임을 이해해야 한다. The resist film is then developed into a developer in the form of a base aqueous solution by conventional methods such as dipping, puddle, and spray, for 3 seconds to 3 minutes, preferably 5 seconds to 2 minutes. Typical developer is 0.1 to 10% by weight, preferably 2 to 5% by weight of tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetraethylammonium hydroxide (TEAH), tetrapropylammonium hydroxide (TPAH), tetrabutyl It is aqueous solution, such as ammonium hydroxide (TBAH). When the resist film is dissolved in the developer, the portion irradiated with light is dissolved in the developer, and the portion not exposed is not dissolved. In this way, the desired positive pattern is formed on the substrate. In the case of a negative resist, in contrast to the case of a positive resist, that is, a portion of the resist film to which light is irradiated is insolubilized in a developer, and an unexposed portion is dissolved. It is to be understood that the resist material of the present invention is optimal for fine patterning by KrF excimer laser, ArF excimer laser, EB, EUV, X-ray, soft X-ray, gamma ray, synchrotron radiation, among high energy rays.

대안적인 구체예에서, 산불안정기를 갖는 베이스 폴리머를 포함하는 포지티브형 레지스트 재료를 이용하여, 유기 용제 현상에 의해서 네거티브 패턴을 형성할 수도 있다. 이 때에 이용하는 현상액은 바람직하게는 2-옥타논, 2-노나논, 2-헵타논, 3-헵타논, 4-헵타논, 2-헥사논, 3-헥사논, 디이소부틸케톤, 메틸시클로헥사논, 아세토페논, 메틸아세토페논, 아세트산프로필, 아세트산부틸, 아세트산이소부틸, 아세트산펜틸, 아세트산부테닐, 아세트산이소펜틸, 포름산프로필, 포름산부틸, 포름산이소부틸, 포름산펜틸, 포름산이소펜틸, 발레르산메틸, 펜텐산메틸, 크로톤산메틸, 크로톤산에틸, 프로피온산메틸, 프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 락트산메틸, 락트산에틸, 락트산프로필, 락트산부틸, 락트산이소부틸, 락트산펜틸, 락트산이소펜틸, 2-히드록시이소부티르산메틸, 2-히드록시이소부티르산에틸, 벤조산메틸, 벤조산에틸, 아세트산페닐, 아세트산벤질, 페닐아세트산메틸, 포름산벤질, 포름산페닐에틸, 3-페닐프로피온산메틸, 프로피온산벤질, 페닐아세트산에틸, 아세트산2-페닐에틸 및 그 혼합물 등에서 선택된다. In alternative embodiments, a negative pattern may be formed by organic solvent development, using a positive resist material comprising a base polymer having an acid labile group. The developer used at this time is preferably 2-octanone, 2-nonanone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4-heptanone, 2-hexanone, 3-hexanone, diisobutyl ketone, methylcyclone Hexanone, acetophenone, methylacetophenone, propyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, pentyl acetate, butenyl acetate, isopentyl acetate, propyl formate, butyl formate, isobutyl formate, pentyl formate, isopentyl formate, valeric acid Methyl, methyl pentene, methyl crotonate, ethyl crotonate, methyl propionate, ethyl propionate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl lactate, ethyl lactate, propyl lactate, butyl lactate, isobutyl lactate, pentyl lactate, isopentyl lactate, Methyl 2-hydroxyisobutyrate, ethyl 2-hydroxyisobutyrate, methyl benzoate, ethyl benzoate, phenyl acetate, benzyl acetate, methyl phenyl acetate, benzyl formate, phenyl ethyl formate, 3-phenylprop Acid methyl, propionic acid is selected from benzyl, phenyl ethyl acetate, 2-phenylethyl, and mixtures thereof.

현상의 종료 시에는 레지스트막을 린스한다. 린스액으로서는, 현상액과 혼화성이고 레지스트막을 용해시키지 않는 용제가 바람직하다. 이러한 용제로서는, 탄소수 3∼10의 알코올, 탄소수 8∼12의 에테르 화합물, 탄소수 6∼12의 알칸, 알켄, 알킨, 방향족계의 용제 등이 적절하다. 구체적으로, 탄소수 3∼10의 알코올로서는, n-프로필알코올, 이소프로필알코올, 1-부틸알코올, 2-부틸알코올, 이소부틸알코올, t-부틸알코올, 1-펜탄올, 2-펜탄올, 3-펜탄올, t-펜틸알코올, 네오펜틸알코올, 2-메틸-1-부탄올, 3-메틸-1-부탄올, 3-메틸-3-펜탄올, 시클로펜탄올, 1-헥산올, 2-헥산올, 3-헥산올, 2,3-디메틸-2-부탄올, 3,3-디메틸-1-부탄올, 3,3-디메틸-2-부탄올, 2-에틸-1-부탄올, 2-메틸-1-펜탄올, 2-메틸-2-펜탄올, 2-메틸-3-펜탄올, 3-메틸-1-펜탄올, 3-메틸-2-펜탄올, 3-메틸-3-펜탄올, 4-메틸-1-펜탄올, 4-메틸-2-펜탄올, 4-메틸-3-펜탄올, 시클로헥산올, 1-옥탄올 등이 적절하다. 탄소수 8∼12의 에테르 화합물로서는, 디-n-부틸에테르, 디이소부틸에테르, 디-s-부틸에테르, 디-n-펜틸에테르, 디이소펜틸에테르, 디-s-펜틸에테르, 디-t-펜틸에테르, 디-n-헥실에테르 등이 적절하다. 탄소수 6∼12의 알칸으로서는 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸, 운데칸, 도데칸, 메틸시클로펜탄, 디메틸시클로펜탄, 시클로헥산, 메틸시클로헥산, 디메틸시클로헥산, 시클로헵탄, 시클로옥탄, 시클로노난 등이 적절하다. 탄소수 6∼12의 알켄으로서는 헥센, 헵텐, 옥텐, 시클로헥센, 메틸시클로헥센, 디메틸시클로헥센, 시클로헵텐, 시클로옥텐 등이 적절하다. 탄소수 6∼12의 알킨으로서는 헥신, 헵틴, 옥틴 등이 적절하다. 방향족계의 용제로서는 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 이소프로필벤젠, t-부틸벤젠, 메시틸렌 등이 적절하다. 이들 용제는 단독으로 또는 혼합하여 사용하여도 좋다.At the end of development, the resist film is rinsed. As the rinse liquid, a solvent that is miscible with the developer and does not dissolve the resist film is preferable. As such a solvent, alcohols of 3 to 10 carbon atoms, ether compounds of 8 to 12 carbon atoms, alkanes of 6 to 12 carbon atoms, alkenes, alkynes, and aromatic solvents are suitable. Specifically, as the alcohol having 3 to 10 carbon atoms, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, 1-butyl alcohol, 2-butyl alcohol, isobutyl alcohol, t-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3 -Pentanol, t-pentyl alcohol, neopentyl alcohol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl-1-butanol, 3-methyl-3-pentanol, cyclopentanol, 1-hexanol, 2-hexane Ol, 3-hexanol, 2,3-dimethyl-2-butanol, 3,3-dimethyl-1-butanol, 3,3-dimethyl-2-butanol, 2-ethyl-1-butanol, 2-methyl-1 -Pentanol, 2-methyl-2-pentanol, 2-methyl-3-pentanol, 3-methyl-1-pentanol, 3-methyl-2-pentanol, 3-methyl-3-pentanol, 4 -Methyl-1-pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 4-methyl-3-pentanol, cyclohexanol, 1-octanol and the like are suitable. Examples of the ether compound having 8 to 12 carbon atoms include di-n-butyl ether, diisobutyl ether, di-s-butyl ether, di-n-pentyl ether, diisopentyl ether, di-s-pentyl ether, and di-t. -Pentyl ether, di-n-hexyl ether and the like are suitable. Examples of alkanes having 6 to 12 carbon atoms include hexane, heptane, octane, nonane, decane, undecane, dodecane, methylcyclopentane, dimethylcyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, dimethylcyclohexane, cycloheptane, cyclooctane and cyclononane Etc. are appropriate. As the alkene having 6 to 12 carbon atoms, hexene, heptene, octene, cyclohexene, methylcyclohexene, dimethylcyclohexene, cycloheptene and cyclooctene are suitable. As alkynes having 6 to 12 carbon atoms, hexine, heptin, octin and the like are suitable. As an aromatic solvent, toluene, xylene, ethylbenzene, isopropylbenzene, t-butylbenzene, mesitylene, etc. are suitable. You may use these solvents individually or in mixture.

린스를 행함으로써 레지스트 패턴의 붕괴나 결함의 발생 위험을 저감시킬 수 있다. 그러나, 린스는 반드시 필수는 아니다. 린스를 행하지 않음으로써 용제의 사용량을 절감할 수 있다. By rinsing, the risk of collapse of the resist pattern and generation of defects can be reduced. However, rinsing is not necessary. By not rinsing, the amount of solvent used can be reduced.

현상 후의 홀 패턴이나 트렌치 패턴을, 서멀플로우, RELACS® 또는 DSA 기술로 수축할 수도 있다. 홀 패턴 상에 수축제를 도포하여, 소성 중의 레지스트층으로부터의 산 촉매의 확산에 의해서 레지스트의 표면에서 수축제의 가교가 일어날 수 있어서, 수축제가 홀 패턴의 측벽에 부착될 수 있다. 소성 온도는 바람직하게는 70∼180℃, 보다 바람직하게는 80∼170℃이고, 시간은 바람직하게는 10∼300초이다. 필요 이상의 수축제를 제거하여 홀 패턴을 축소시킨다. Post-development hole patterns or trench patterns may be shrunk with Thermalflow, RELACS® or DSA technology. By applying a shrinkage agent on the hole pattern, crosslinking of the shrinkage agent may occur at the surface of the resist by diffusion of an acid catalyst from the resist layer during baking, so that the shrinkage agent may be attached to the sidewall of the hole pattern. The firing temperature is preferably 70 to 180 ° C, more preferably 80 to 170 ° C, and the time is preferably 10 to 300 seconds. Reduce the hole pattern by removing excess shrinkage.

실시예Example

이하, 본 발명의 실시예를 나타내어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기의 실시예에 한정되지 않는다. 약어 "pbw"는 중량부이다.Hereinafter, although an Example of this invention is shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited to the following Example. The abbreviation "pbw" is parts by weight.

합성예Synthesis Example 1-1 1-1

트리페닐술포늄 N-[(트리플루오로메틸)술포닐]-2,3,5-트리요오도벤즈아미드(술포늄염 1)의 합성Synthesis of triphenylsulfonium N-[(trifluoromethyl) sulfonyl] -2,3,5-triiodobenzamide (sulfonium salt 1)

Figure pat00107
Figure pat00107

2,3,5-트리요오도벤조산 100 g, 디메틸포름아미드 0.73 g 및 클로로포름700 g의 혼합액을 60℃로 가열한 후, 염화티오닐 47.6 g을 적하하였다. 용액을 60℃에서 21시간 교반한 후, 감압 농축하여 클로로포름과 미반응의 염화티오닐을 제거하였다. 농축액에 헥산 500 g을 가하고, 1시간 교반하여, 고체를 석출시켰다. 얻어진 고체를 여과하고, 헥산으로 1회 세정함으로써, 2,3,5-트리요오도벤조일클로라이드 97 g을 고체로서 얻었다.After heating a mixed liquid of 100 g of 2,3,5-triiodobenzoic acid, 0.73 g of dimethylformamide, and 700 g of chloroform to 60 ° C, 47.6 g of thionyl chloride was added dropwise thereto. The solution was stirred at 60 ° C. for 21 hours, and then concentrated under reduced pressure to remove chloroform and unreacted thionyl chloride. 500 g of hexane was added to the concentrate, and the mixture was stirred for 1 hour to precipitate a solid. The obtained solid was filtered and washed once with hexane to give 97 g of 2,3,5-triiodobenzoyl chloride as a solid.

트리플루오로메탄술포닐아미드 2.24 g, 탄산칼륨 3.73 g 및 아세토니트릴 40 g의 혼합액에 대하여, 상기 2,3,5-트리요오도벤조일클로라이드 일부(10.1 g)를 가하고, 실온에서 15시간 교반하였다. 그 다음, 탈이온수 120 g을 반응 용액에 적하하여 반응을 켄치(quench)한 후, 트리페닐술포늄메틸술페이트 6.74 g 및 염화메틸렌 80 g을 가하여 교반하였다. 불용분을 여과에 의해 제거한 후, 유기층을 분취하였다. 얻어진 유기층을 탈이온수 40 g, 2.5 질량% 염산 40 g, 탈이온수 40 g, 탄산수소나트륨 수용액 60 g 및 탈이온수 40 g의 순으로 세정하였다. 세정한 유기층을 감압 농축하였다. 얻어진 농축액에 tert-부틸메틸에테르 60 g을 가하여 교반하였다. 상청액을 제거한 후, 잔사를 감압 농축하여, 목적물인 트리페닐술포늄 N-[(트리플루오로메틸)술포닐]-2,3,5-트리요오도벤즈아미드(술포늄염 1로 지칭됨) 10.5 g을 유상물로서 얻었다(수율 78%). To a mixture of 2.24 g of trifluoromethanesulfonylamide, 3.73 g of potassium carbonate, and 40 g of acetonitrile, a portion (10.1 g) of 2,3,5-triiodobenzoyl chloride was added thereto, followed by stirring at room temperature for 15 hours. . Then, 120 g of deionized water was added dropwise to the reaction solution to quench the reaction, and then 6.74 g of triphenylsulfonium methyl sulfate and 80 g of methylene chloride were added and stirred. After the insoluble content was removed by filtration, the organic layer was separated. The obtained organic layer was washed in order of 40 g of deionized water, 40 g of 2.5 mass% hydrochloric acid, 40 g of deionized water, 60 g of aqueous sodium bicarbonate solution and 40 g of deionized water. The washed organic layer was concentrated under reduced pressure. 60 g of tert-butyl methyl ether was added to the obtained concentrate, followed by stirring. After the supernatant was removed, the residue was concentrated under reduced pressure to give the desired compound triphenylsulfonium N-[(trifluoromethyl) sulfonyl] -2,3,5-triiodobenzamide (referred to as sulfonium salt 1) 10.5 g was obtained as an oil (yield 78%).

술포늄염 1을 분광법에 의해 분석하였다. IR 스펙트럼 데이터를 이하에 나타낸다. NMR 스펙트럼, DMSO-d6 1H-NMR 및 19F-NMR을 각각 도 1 및 도 2에 도시한다. 1H-NMR 분석에 있어서 미량의 잔용제(tert-부틸메틸에테르 및 물)가 관찰되고 있다. Sulfonium salt 1 was analyzed by spectroscopy. IR spectral data is shown below. NMR spectra, 1 H-NMR and 19 F-NMR in DMSO-d 6 are shown in FIGS. 1 and 2, respectively. Trace amounts of the residual solvent (tert-butyl methyl ether and water) have been observed in 1 H-NMR analysis.

IR (D-ATR): ν = 3520, 3061, 2972, 1628, 1518, 1476, 1447, 1387, 1363, 1304, 1238, 1196, 1117, 1078, 1021, 998, 925, 865, 821, 748, 711, 684, 614, 581, 502 cm-1 IR (D-ATR): ν = 3520, 3061, 2972, 1628, 1518, 1476, 1447, 1387, 1363, 1304, 1238, 1196, 1117, 1078, 1021, 998, 925, 865, 821, 748, 711 , 684, 614, 581, 502 cm -1

합성예Synthesis Example 1-2∼1-24 1-2 to 1-24

술포늄염 2∼15, 요오도늄염 1∼3 및 암모늄염 1∼6의 합성Synthesis of Sulfonium Salts 2-15, Iodonium Salts 1-3, and Ammonium Salts 1-6

본 발명의 레지스트 재료에 이용한, 요오드화 벤젠환 함유 술폰아미드의 술포늄염 1∼15, 요오도늄염 1∼3 및 암모늄염 1∼6의 구조를 통합하여 이하에 나타낸다. The structure of the sulfonium salt 1-15, the iodonium salt 1-3, and the ammonium salt 1-6 of the iodide benzene ring containing sulfonamide used for the resist material of this invention are shown below.

술포늄염 2∼15 및 요오도늄염 1∼3은, 합성예 1-1과 마찬가지로, 각각 하기 음이온을 부여하는 요오드화 벤젠환 함유 술폰아미드와, 하기 양이온을 부여하는 술포늄메탄술포네이트의 이온 교환에 의해서 합성하였다. 암모늄염 1 및 2는, 하기 음이온을 부여하는 요오드화 벤젠환 함유 술폰아미드와 4급 암모늄히드록시드의 중화 반응에 의해서 합성하였고, 암모늄염 3∼6은, 하기 음이온을 부여하는 요오드화 벤젠환 함유 술폰아미드와 제3급 아민 화합물의 중화 반응에 의해서 합성하였다. The sulfonium salts 2 to 15 and the iodonium salts 1 to 3 are used for ion exchange of iodide benzene ring-containing sulfonamides to impart the following anions and sulfonium methane sulfonates to impart the following cations, respectively, similarly to Synthesis Example 1-1. Synthesis by Ammonium salt 1 and 2 were synthesize | combined by the neutralization reaction of the iodide benzene ring containing sulfonamide which gives the following anion, and a quaternary ammonium hydroxide, and the ammonium salts 3-6 contain the iodide benzene ring containing sulfonamide which give the following anion; It synthesize | combined by the neutralization reaction of a tertiary amine compound.

Figure pat00108
Figure pat00108

Figure pat00109
Figure pat00109

합성예Synthesis Example 2-1∼2-5 2-1 to 2-5

베이스 폴리머(폴리머 1∼5)의 합성Synthesis of Base Polymers (Polymers 1-5)

적절한 모노머를 조합하여 테트라히드로푸란(THF) 용제 하에서 공중합 반응을 행하고, 결정화를 위해 메탄올에 반응 용액을 붓고, 헥산으로 세정을 반복한 후, 단리, 건조하여, 베이스 폴리머를 제조하였다. 베이스 폴리머 1∼6으로 지칭되는, 얻어진 베이스 폴리머의 조성은 1H-NMR 분광법에 의해, Mw 및 Mw/Mn은 용제로서 THF을 이용한 GPC에 의한 폴리스티렌 환산에 의해 분석하였다. The appropriate monomer was combined to carry out copolymerization reaction under a tetrahydrofuran (THF) solvent, poured a reaction solution into methanol for crystallization, repeated washing with hexane, and then isolated and dried to prepare a base polymer. The composition of the obtained base polymer, referred to as base polymers 1 to 6, was analyzed by 1 H-NMR spectroscopy, and Mw and Mw / Mn were analyzed by polystyrene conversion by GPC using THF as a solvent.

Figure pat00110
Figure pat00110

Figure pat00111
Figure pat00111

실시예Example 1∼30 및  1 to 30 and 비교예Comparative example 1∼7 1 to 7

표 1 내지 3에 나타내는 조성으로 폴리머 및 선택된 성분을 용제에 용해시키고, 0.2 ㎛ 공극 사이즈의 필터로 여과하여, 레지스트 재료를 조제하였다. 용제는 계면활성제 FC-4430(3M)을 100 ppm 함유하였다. 표 1 내지 3 중 성분은 다음과 같다. The polymer and the selected component were dissolved in a solvent by the composition shown in Tables 1-3, and it filtered with the filter of 0.2 micrometer pore size, and the resist material was prepared. The solvent contained 100 ppm of surfactant FC-4430 (3M). The components in Tables 1-3 are as follows.

유기 용제: Organic solvents:

PGMEA(프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트) PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate)

GBL(γ-부티로락톤) GBL (γ-butyrolactone)

CyH(시클로헥사논) CyH (cyclohexanone)

PGME(프로필렌글리콜모노메틸에테르) PGME (propylene glycol monomethyl ether)

DAA(디아세톤 알코올) DAA (Diacetone Alcohol)

산발생제: 하기 구조식의 PAG 1 내지 PAG 7Acid generators: PAG 1 to PAG 7 of formula

Figure pat00112
Figure pat00112

하기 구조식의 비교 켄처 1∼6Comparative Kenchers 1 to 6 of the following structural formulas

Figure pat00113
Figure pat00113

EBEB 리소그래피Lithography 시험 exam

실리콘 기판에, 두께 60 nm의 반사방지막(DUV-62, Nissan Chemical Corp.)을 코트하였다. 표 1 내지 3에 나타내는 각 레지스트 재료를 상기 기판 상에 스핀 코트하고, 핫플레이트 상에서 105℃에서 60초간 전소성하여 두께 50 nm의 레지스트막을 제작하였다. 레지스트막에, EB 묘화 장치 ELS-F125(Elionix Co. Ltd., 가속 전압 125 kV)를 이용하여 전자빔을 노광한 후, 핫플레이트 상에서 표 1 내지 3에 기재한 온도에서 60초간 소성(PEB)을 행하고, 2.38 중량% TMAH 수용액으로 30초간 현상을 행하여 패턴을 형성하였다. 실시예 1∼13, 15∼30과 비교예 1∼6에서는, 포지티브형 레지스트 패턴, 즉, 치수 24 nm의 홀 패턴을 형성하였다. 실시예 14와 비교예 7에서는, 네거티브형 레지스트 패턴, 즉, 치수 24 nm의 도트 패턴을 형성하였다.An antireflection film (DUV-62, Nissan Chemical Corp.) having a thickness of 60 nm was coated on the silicon substrate. Each resist material shown in Tables 1-3 was spin-coated on the said board | substrate, and prebaked at 105 degreeC for 60 second on the hotplate, and the resist film of thickness 50nm was produced. The resist film was exposed to an electron beam using an EB drawing apparatus ELS-F125 (Elionix Co. Ltd., acceleration voltage 125 kV), and then fired (PEB) for 60 seconds at a temperature shown in Tables 1 to 3 on a hot plate. It developed for 30 second with 2.38 weight% TMAH aqueous solution, and formed the pattern. In Examples 1-13, 15-30, and Comparative Examples 1-6, the positive resist pattern, ie, the hole pattern of dimension 24nm, was formed. In Example 14 and Comparative Example 7, a negative resist pattern, that is, a dot pattern having a dimension of 24 nm was formed.

CD-SEM(CG-5000, Hitachi High-Technologies Corp.) 하에서 레지스트 패턴을 관찰하였다. 홀 또는 도트 패턴이 24 nm의 치수로 형성될 때의 노광량을 감도로서 보고하였다. 이 때의 홀 또는 도트의 직경을 50점 측정하여, 그 치수 변동(3σ)을 산출하여, CDU로서 보고하였다.The resist pattern was observed under CD-SEM (CG-5000, Hitachi High-Technologies Corp.). The exposure amount when the hole or dot pattern was formed in the dimension of 24 nm was reported as the sensitivity. The diameter of the hole or dot at this time was measured by 50 points, the dimensional variation (3σ) was calculated and reported as a CDU.

레지스트 조성을 EB 리소그래피의 감도 및 CDU와 함께 표 1 내지 3에 나타낸다.The resist composition is shown in Tables 1 to 3 together with the sensitivity and CDU of EB lithography.

Figure pat00114
Figure pat00114

Figure pat00115
Figure pat00115

Figure pat00116
Figure pat00116

표 1 내지 3에서, 식 (A)의 오늄염을 포함하는 본 발명의 레지스트 재료는, 고감도이며 또한 CDU가 향상되었음을 알 수 있었다.In Tables 1-3, it turned out that the resist material of this invention containing the onium salt of Formula (A) is highly sensitive, and CDU was improved.

일본 특허 출원 제2018-104855호 및 제2019-028583호를 본원에서 참고로 인용한다.Japanese Patent Application Nos. 2018-104855 and 2019-028583 are incorporated herein by reference.

일부 바람직한 구체예를 설명했지만, 상기 교시의 관점에서 다수의 변형 및 변경이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위로부터 벗어나지 않는 한, 구체적으로 기재된 것과 다르게 실시될 수 있음이 이해되어야 한다.While some preferred embodiments have been described, many variations and modifications may be made in light of the above teachings. Accordingly, it is to be understood that the invention may be practiced otherwise than as specifically described without departing from the scope of the appended claims.

Claims (15)

베이스 폴리머, 및 하기 식 (A)를 갖는 오늄염을 포함하는 레지스트 재료:
Figure pat00117

식 중, R1은 수소, 히드록시, C1-C6 알킬기, C1-C6 알콕시기, C2-C7 아실옥시기, C2-C7 알콕시카르보닐기, C1-C4 알킬술포닐옥시기, 불소, 염소, 브롬, 아미노, 니트로, 시아노, -NR1A-C(=O)-R1B 또는 -NR1A-C(=O)-O-R1B이고, 상기 알킬기, 알콕시기, 아실옥시기, 알콕시카르보닐기 및 알킬술포닐옥시기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 할로겐 원자로 치환되어 있어도 좋으며, R1A는 수소 또는 C1-C6 알킬기이고, R1B는 C1-C6 알킬기 또는 C2-C8 알케닐기이고,
R2는 C1-C10 알킬기 또는 C6-C10 아릴기이고, 그 수소 원자의 일부 또는 전부가 아미노, 니트로, 시아노, C1-C12 알킬, C1-C12 알콕시, C2-C12 알콕시카르보닐, C2-C12 아실, C2-C12 알킬카르보닐옥시, 히드록시 또는 할로겐으로 치환되어 있어도 좋으며,
X1은 단결합 또는 C1-C20 2가의 연결기이고, 에테르 결합, 카르보닐기, 에스테르 결합, 아미드 결합, 술톤환, 락탐환, 카보네이트 결합, 할로겐, 히드록시기 또는 카르복시기를 포함하고 있어도 좋으며,
m 및 n은 1≤m≤5, 0≤n≤4 및 1≤m+n≤5를 만족하는 정수이고,
M+는 하기 식 (Aa)를 갖는 술포늄 양이온, 하기 식 (Ab)를 갖는 요오도늄 양이온 또는 하기 식 (Ac)를 갖는 암모늄 양이온이고:
Figure pat00118

식 중, Ra1∼Ra3은 각각 독립적으로 할로겐, 또는 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋은 C1-C20 1가 탄화수소기이거나, 또는 Ra1, Ra2 및 Ra3의 어느 2개가 상호 결합하여 이들이 결합하는 황 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋고,
Ra4 및 Ra5는 각각 독립적으로 할로겐, 또는 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋은 C1-C20 1가 탄화수소기이고,
Ra6∼Ra9는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-C24 1가 탄화수소기이고, 할로겐, 히드록시, 카르복시, 에테르 결합, 에스테르 결합, 티올, 티오에스테르 결합, 티오노에스테르 결합, 디티오에스테르 결합, 아미노기, 니트로기, 술폰기 또는 페로세닐기를 포함하고 있어도 좋으며, Ra6과 Ra7이 상호 결합하여 이들이 결합하는 질소 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋고, Ra6과 Ra7의 쌍 및 Ra8과 Ra9의 쌍이 상호 결합하여 이들이 결합하는 질소 원자와 함께 스피로환을 형성하여도 좋고, Ra8과 Ra9가 합쳐져 =C(Ra10)(Ra11)을 형성하여도 좋으며, Ra10 및 Ra11은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-C16 1가 탄화수소기이고, Ra10과 Ra11이 상호 결합하여 이들이 결합하는 탄소 및 질소 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋고, 이 고리 중에 이중 결합, 산소, 황 또는 질소 원자를 포함하고 있어도 좋다.
A resist material comprising a base polymer and an onium salt having the following formula (A):
Figure pat00117

Wherein R 1 represents hydrogen, hydroxy, a C 1 -C 6 alkyl group, a C 1 -C 6 alkoxy group, a C 2 -C 7 acyloxy group, a C 2 -C 7 alkoxycarbonyl group, a C 1 -C 4 alkylsulfo Nyloxy group, fluorine, chlorine, bromine, amino, nitro, cyano, -NR 1A -C (= O) -R 1B or -NR 1A -C (= O) -OR 1B , the alkyl group, alkoxy group, acyl Some or all of the hydrogen atoms of the oxy group, the alkoxycarbonyl group and the alkylsulfonyloxy group may be substituted with halogen atoms, R 1A is hydrogen or a C 1 -C 6 alkyl group, and R 1B is a C 1 -C 6 alkyl group or C 2 -C 8 alkenyl group,
R 2 is a C 1 -C 10 alkyl group or a C 6 -C 10 aryl group, and part or all of its hydrogen atoms are amino, nitro, cyano, C 1 -C 12 alkyl, C 1 -C 12 alkoxy, C 2 May be substituted with -C 12 alkoxycarbonyl, C 2 -C 12 acyl, C 2 -C 12 alkylcarbonyloxy, hydroxy or halogen,
X 1 is a single bond or a C 1 -C 20 divalent linking group, and may include an ether bond, a carbonyl group, an ester bond, an amide bond, a sultone ring, a lactam ring, a carbonate bond, a halogen, a hydroxy group, or a carboxyl group,
m and n are integers satisfying 1 ≦ m ≦ 5, 0 ≦ n ≦ 4 and 1 ≦ m + n ≦ 5,
M + is a sulfonium cation having formula (Aa), an iodonium cation having formula (Ab) or an ammonium cation having formula (Ac):
Figure pat00118

Wherein, R a1 ~R a3 independently is halogen, or contains a heteroatom and may good C 1 -C 20 1, or a hydrocarbon group, or R a1, in which the dog 2 of R a2 and R a3 each other to which they are attached, respectively You may form a ring with the sulfur atom to combine,
R a4 and R a5 are each independently a halogen or C 1 -C 20 monovalent hydrocarbon group which may contain a hetero atom,
R a6 to R a9 are each independently hydrogen or a C 1 -C 24 monovalent hydrocarbon group, and are halogen, hydroxy, carboxy, ether bond, ester bond, thiol, thioester bond, thionoester bond, dithioester bond , An amino group, a nitro group, a sulfone group or a ferrocenyl group may be included, R a6 and R a7 may be bonded to each other to form a ring together with the nitrogen atom to which they are bonded, a pair of R a6 and R a7 and R a8 A pair of and R a9 may be bonded to each other to form a spiro ring together with the nitrogen atom to which they are bonded, R a8 and R a9 may be combined to form = C (R a10 ) (R a11 ), and R a10 and R a11 is each independently hydrogen or a C 1 -C 16 monovalent hydrocarbon group, and R a10 and R a11 may be bonded to each other to form a ring together with the carbon and nitrogen atoms to which they are bonded, and a double bond and oxygen in the ring , Sulfur or vagina It may contain an atom.
제1항에 있어서, m이 2≤m≤4를 만족하는 정수인 레지스트 재료. The resist material of Claim 1 whose m is an integer which satisfy | fills 2 <= m <= 4. 제1항에 있어서, 술폰산, 이미드산 또는 메티드산을 발생시킬 수 있는 산발생제를 더 포함하는 레지스트 재료. The resist material of claim 1, further comprising an acid generator capable of generating sulfonic acid, imide acid, or meted acid. 제1항에 있어서, 유기 용제를 더 포함하는 레지스트 재료. The resist material according to claim 1, further comprising an organic solvent. 제1항에 있어서, 상기 베이스 폴리머가, 하기 식 (a1)을 갖는 반복 단위, 또는 하기 식 (a2)를 갖는 반복 단위를 포함하는 레지스트 재료:
Figure pat00119

식 중, RA는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸이고, Y1은 단결합, 페닐렌기 또는 나프틸렌기, 또는 에스테르 결합 또는 락톤환을 포함하는 C1-C12 연결기이며, Y2는 단결합 또는 에스테르 결합이며, R11 및 R12는 각각 산불안정기이다.
The resist material according to claim 1, wherein the base polymer comprises a repeating unit having the following formula (a1) or a repeating unit having the following formula (a2):
Figure pat00119

In the formula, each R A is independently hydrogen or methyl, Y 1 is a C 1 -C 12 linking group including a single bond, a phenylene group or a naphthylene group, or an ester bond or a lactone ring, and Y 2 is a single bond or It is an ester bond and R <11> and R <12> is an acid labile group, respectively.
제5항에 있어서, 화학 증폭 포지티브형 레지스트 재료인 레지스트 재료. The resist material of claim 5 which is a chemically amplified positive resist material. 제1항에 있어서, 상기 베이스 폴리머가 산불안정기를 포함하지 않는 레지스트 재료. The resist material of claim 1 wherein said base polymer does not comprise an acid labile group. 제7항에 있어서, 가교제를 더 포함하는 레지스트 재료. 8. The resist material of claim 7, further comprising a crosslinking agent. 제7항에 있어서, 화학 증폭 네거티브형 레지스트 재료인 레지스트 재료. 8. The resist material of claim 7, wherein the resist material is a chemically amplified negative resist material. 제1항에 있어서, 상기 베이스 폴리머가, 하기 식 (f1)∼(f3)을 갖는 반복 단위에서 선택되는 적어도 1종의 반복 단위를 더 포함하는 레지스트 재료:
Figure pat00120

식 중, RA는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸이고,
Z1은 단결합, 페닐렌기, -O-Z11-, -C(=O)-O-Z11- 또는 -C(=O)-NH-Z11-이고, Z11은 C1-C6 알칸디일기, C2-C6 알켄디일기 또는 페닐렌기이고, 카르보닐, 에스테르 결합, 에테르 결합 또는 히드록시기를 포함하고 있어도 좋으며,
Z2는 단결합, -Z21-C(=O)-O-, -Z21-O- 또는 -Z21-O-C(=O)-이고, Z21은 C1-C12 알칸디일기이고, 카르보닐기, 에스테르 결합 또는 에테르 결합을 포함하고 있어도 좋으며,
Z3은 단결합, 메틸렌, 에틸렌, 페닐렌, 불소화 페닐렌, -C(=O)-O-Z31- 또는 -C(=O)-NH-Z31-이고, Z31은 C1-C6 알칸디일기, 페닐렌기, 불소화 페닐렌기, 트리플루오로메틸로 치환된 페닐렌기, 또는 C2-C6 알켄디일기이고, 카르보닐기, 에스테르 결합, 에테르 결합 또는 히드록시기를 포함하고 있어도 좋으며,
A는 수소 또는 트리플루오로메틸이고,
R21∼R28은 각각 독립적으로 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋은 C1-C20 1가 탄화수소기이고, R23, R24 및 R25의 어느 2개가 또는 R26, R27 및 R28의 어느 2개가 상호 결합하여 이들이 결합하는 황 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋고,
M-는 비친핵성 카운터 이온이다.
The resist material according to claim 1, wherein the base polymer further comprises at least one repeating unit selected from repeating units having the following formulas (f1) to (f3):
Figure pat00120

In the formula, each R A is independently hydrogen or methyl,
Z 1 is a single bond, a phenylene group, -OZ 11- , -C (= O) -OZ 11 -or -C (= O) -NH-Z 11- , and Z 11 is a C 1 -C 6 alkanediyl group , A C 2 -C 6 alkenediyl group or a phenylene group, and may include a carbonyl, ester bond, ether bond or hydroxy group,
Z 2 is a single bond, -Z 21 -C (= O) -O-, -Z 21 -O- or -Z 21 -OC (= O)-, Z 21 is a C 1 -C 12 alkanediyl group , May contain a carbonyl group, an ester bond or an ether bond,
Z 3 is a single bond, methylene, ethylene, phenylene, fluorinated phenylene, -C (= O) -OZ 31 -or -C (= O) -NH-Z 31- , and Z 31 is C 1 -C 6 An alkanediyl group, a phenylene group, a fluorinated phenylene group, a phenylene group substituted with trifluoromethyl, or a C 2 -C 6 alkenediyl group, and may include a carbonyl group, an ester bond, an ether bond or a hydroxyl group,
A is hydrogen or trifluoromethyl,
R 21 to R 28 are each independently a C 1 -C 20 monovalent hydrocarbon group which may contain a hetero atom, any two of R 23 , R 24 and R 25 or any of R 26 , R 27 and R 28 Two may be bonded to each other to form a ring together with a sulfur atom to which they are bonded;
M is a nonnucleophilic counter ion.
제1항에 있어서, 계면활성제를 더 포함하는 레지스트 재료. The resist material of claim 1, further comprising a surfactant. 제1항의 레지스트 재료를 기판 상에 도포하는 단계, 가열 처리를 하여 레지스트막을 형성하는 단계, 상기 레지스트막을 고에너지선에 노광하는 단계, 및 노광한 레지스트막을 현상액에 현상하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법. A method of forming a pattern comprising: applying the resist material of claim 1 to a substrate; forming a resist film by heating; exposing the resist film to high energy rays; and developing the exposed resist film to a developer; . 제12항에 있어서, 상기 고에너지선이, 파장 193 nm의 ArF 엑시머 레이저, 또는 파장 248 nm의 KrF 엑시머 레이저인 패턴 형성 방법. The pattern forming method according to claim 12, wherein the high energy ray is an ArF excimer laser having a wavelength of 193 nm or a KrF excimer laser having a wavelength of 248 nm. 제12항에 있어서, 상기 고에너지선이, EB, 또는 파장 3∼15 nm의 EUV인 패턴 형성 방법. The pattern formation method of Claim 12 whose said high energy ray is EB or EUV of wavelength 3-15 nm. 하기 식 (B)를 갖는 술포늄염:
Figure pat00121

식 중, R1은 수소, 히드록시, C1-C6 알킬기, C1-C6 알콕시기, C2-C7 아실옥시기, C2-C7 알콕시카르보닐기, C1-C4 알킬술포닐옥시기, 불소, 염소, 브롬, 아미노, 니트로, 시아노, -NR1A-C(=O)-R1B 또는 -NR1A-C(=O)-O-R1B이고, 상기 알킬기, 알콕시기, 아실옥시기, 알콕시카르보닐기 및 알킬술포닐옥시기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 할로겐으로 치환되어 있어도 좋으며, R1A는 수소 또는 C1-C6 알킬기이고, R1B는 C1-C6 알킬기 또는 C2-C8 알케닐기이며,
R2는 C1-C10 알킬기 또는 C6-C10 아릴기이고, 그 수소 원자의 일부 또는 전부가 아미노, 니트로, 시아노, C1-C12 알킬, C1-C12 알콕시, C2-C12 알콕시카르보닐, C2-C12 아실, C2-C12 알킬카르보닐옥시, 히드록시 또는 할로겐으로 치환되어 있어도 좋고,
X1은 단결합 또는 C1-C20 2가의 연결기이고, 에테르 결합, 카르보닐기, 에스테르 결합, 아미드 결합, 술톤환, 락탐환, 카보네이트 결합, 할로겐, 히드록시기 또는 카르복시기를 포함하고 있어도 좋으며,
m 및 n은 1≤m≤5, 0≤n≤4 및 1≤m+n≤5를 만족하는 정수이고,
Ra1∼Ra3은 각각 독립적으로 할로겐, 또는 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋은 C1-C20 1가 탄화수소기이거나, 또는 Ra1, Ra2 및 Ra3의 어느 2개가 상호 결합하여 이들이 결합하는 황 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋다.
Sulfonium salts having the formula (B):
Figure pat00121

Wherein R 1 represents hydrogen, hydroxy, a C 1 -C 6 alkyl group, a C 1 -C 6 alkoxy group, a C 2 -C 7 acyloxy group, a C 2 -C 7 alkoxycarbonyl group, a C 1 -C 4 alkylsulfo Nyloxy group, fluorine, chlorine, bromine, amino, nitro, cyano, -NR 1A -C (= O) -R 1B or -NR 1A -C (= O) -OR 1B , the alkyl group, alkoxy group, acyl Some or all of the hydrogen atoms of the oxy group, alkoxycarbonyl group and alkylsulfonyloxy group may be substituted with halogen, R 1A is hydrogen or C 1 -C 6 alkyl group, R 1B is C 1 -C 6 alkyl group or C 2 -C 8 alkenyl group,
R 2 is a C 1 -C 10 alkyl group or a C 6 -C 10 aryl group, and part or all of its hydrogen atoms are amino, nitro, cyano, C 1 -C 12 alkyl, C 1 -C 12 alkoxy, C 2 May be substituted with -C 12 alkoxycarbonyl, C 2 -C 12 acyl, C 2 -C 12 alkylcarbonyloxy, hydroxy or halogen,
X 1 is a single bond or a C 1 -C 20 divalent linking group, and may include an ether bond, a carbonyl group, an ester bond, an amide bond, a sultone ring, a lactam ring, a carbonate bond, a halogen, a hydroxy group, or a carboxyl group,
m and n are integers satisfying 1 ≦ m ≦ 5, 0 ≦ n ≦ 4 and 1 ≦ m + n ≦ 5,
R a1 to R a3 are each independently a halogen or C 1 -C 20 monovalent hydrocarbon group which may contain a hetero atom, or any two of R a1 , R a2 and R a3 are mutually bonded to each other and are bonded to each other; You may form a ring with an atom.
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