KR20210032463A - Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, resist film, pattern forming method, and electronic device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
호모 폴리머로 했을 때의 유리 전이 온도가 50℃ 이하인 모노머를 유래로 하는, 비산분해성의 반복 단위와, 산분해성기를 갖는 반복 단위를 포함하는 수지, 및 일반식 (P-1)로 나타나는 화합물을 포함하는, 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물, 상기 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물에 의하여 형성되는 레지스트막, 상기 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물을 사용한 패턴 형성 방법, 및 전자 디바이스의 제조 방법이다.
환 Q1은 4~6원환이다. 단, 환 Q1은 다른 환과 축합환을 형성하고 있어도 된다.
환 Q1은 환원으로서 적어도 2개의 탄소 원자를 갖고, S+와 직결하는 환원의 원자는 탄소 원자이다. RP1~RP5는 각각 독립적으로 수소 원자, 수산기, 할로젠 원자, 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 또는 알콕시기를 나타낸다. RP1~RP5 중 적어도 2개가 결합하여 환을 형성해도 된다. Z-는, 비구핵성 음이온을 나타낸다.A resin containing a non-acid-decomposable repeating unit and a repeating unit having an acid-decomposable group, derived from a monomer having a glass transition temperature of 50° C. or less when used as a homopolymer, and a compound represented by General Formula (P-1) The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, the resist film formed by the actinic-ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, a pattern forming method using the actinic-ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, and the former It is a method of manufacturing a device.
Ring Q 1 is a 4-6 membered ring. However, ring Q 1 may form a condensed ring with another ring.
Ring Q 1 has at least two carbon atoms as reduction, and the reduction atom directly connected to S + is a carbon atom. Each of R P1 to R P5 independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, or an alkoxy group. At least two of R P1 to R P5 may combine to form a ring. Z - represents a non-nucleophilic anion.
Description
본 발명은, 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물, 레지스트막, 패턴 형성 방법, 및 전자 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, a resist film, a pattern forming method, and a method of manufacturing an electronic device.
KrF 엑시머 레이저(248nm)용 레지스트 이후, 광흡수에 의한 감도 저하를 보완하기 위하여 레지스트의 화상 형성 방법으로서 화학 증폭이라는 화상 형성 방법이 이용되고 있다. 예를 들면, 포지티브형의 화학 증폭의 화상 형성 방법으로서는, 엑시머 레이저, 전자선, 및 극자외광 등의 노광에 의하여, 노광부의 광산발생제가 분해되어 산을 생성시키고, 노광 후의 베이크(PEB: PostExposureBake)로 그 발생산을 반응 촉매로서 이용하여 알칼리 불용성의 기를 알칼리 가용성의 기로 변화시켜, 알칼리 현상액에 의하여 노광부를 제거하는 화상 형성 방법을 들 수 있다.After the resist for a KrF excimer laser (248 nm), an image forming method called chemical amplification has been used as an image forming method of the resist in order to compensate for the decrease in sensitivity due to light absorption. For example, as a positive-type chemical amplification image forming method, by exposure such as excimer laser, electron beam, and extreme ultraviolet light, the photoacid generator in the exposed portion is decomposed to produce an acid, followed by baking (PEB: PostExposure Bake). An image forming method in which the generated acid is used as a reaction catalyst, an alkali-insoluble group is changed to an alkali-soluble group, and an exposed portion is removed with an alkali developer.
한편, 요즘에는 노광 광원의 파장을 이용한 미세화는 한계를 맞이하고 있고, 특히 이온 주입 프로세스 공정 용도 및 NAND 메모리(NOT AND 메모리)에 있어서는, 대용량화를 목적으로 하여 메모리층의 3차원화가 주류가 되고 있다. 메모리층의 3차원화에는 세로 방향으로의 가공단수의 증가가 필요해지기 때문에, 레지스트막에는, 종래의 나노 치수로부터 미크론 치수로의 후막화(厚膜化)가 요구되고 있다.On the other hand, these days, miniaturization using the wavelength of the exposure light source has reached its limit, and in particular, in ion implantation process applications and NAND memory (NOT AND memory), for the purpose of increasing the capacity, three-dimensionalization of the memory layer is becoming the mainstream. . Since it is necessary to increase the number of processing stages in the vertical direction for the three-dimensionalization of the memory layer, the resist film is required to be thickened from the conventional nanoscale to the micron size.
예를 들면, 특허문헌 1 및 2에는, 후막 포토레지스트층을 형성하기 위하여 이용되는 후막용 화학 증폭형 포지티브형 포토레지스트 조성물이 기재되어 있다.For example, in Patent Documents 1 and 2, a chemically amplified positive photoresist composition for a thick film used to form a thick photoresist layer is described.
그러나, 특허문헌 1 또는 2에 기재된 레지스트 조성물로부터 리소그래피에 의하여 형성되는 후막의 패턴을 마스크로 하여 피에칭물의 에칭을 실시한 결과, 패턴의 내부에 보이드(공극)가 산견(散見)되었다. 보이드로서는, 크기가 50nm 이상인 보이드("큰 보이드"라고도 부름)와, 크기가 50nm 미만인 보이드("작은 보이드"라고도 부름)의 2종류의 보이드가 있었다.However, as a result of etching the object to be etched using a pattern of a thick film formed by lithography from the resist composition described in Patent Literature 1 or 2 as a mask, voids (voids) were found inside the pattern. As voids, there were two types of voids: a void having a size of 50 nm or more (also called a "large void") and a void having a size of less than 50 nm (also called a "small void").
따라서, 본 발명은, 에칭 시에, 패턴의 내부에 큰 보이드 및 작은 보이드가 발생하기 어려운 패턴을 형성할 수 있는 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물, 상기 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물에 의하여 형성되는 레지스트막, 상기 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물을 사용한 패턴 형성 방법, 및 전자 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.Accordingly, the present invention provides an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition capable of forming a pattern in which large voids and small voids are unlikely to occur in the pattern during etching, the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin It is an object to provide a resist film formed from a composition, a pattern forming method using the actinic-ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, and a method of manufacturing an electronic device.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 검토한 결과, 특정 수지와, 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 산을 발생하는 특정 구조의 화합물(특정 구조의 광산발생제)을 함유하는 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물에 의하면, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 찾아내, 본 발명을 완성시켰다.The present inventors, as a result of careful examination in order to solve the above problems, showed that the actinic ray property containing a specific resin and a compound of a specific structure (a photoacid generator of a specific structure) that generates an acid by irradiation with actinic rays or radiation. Or according to a radiation-sensitive resin composition, it found what can solve the said subject, and completed this invention.
즉, 본 발명자들은, 이하의 구성에 의하여 상기 목적을 달성할 수 있는 것을 찾아냈다.That is, the inventors of the present invention have found that the above object can be achieved by the following configuration.
<1><1>
수지 (A)와, 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 산을 발생하는 화합물을 함유하는 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물로서,As an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition containing a resin (A) and a compound that generates an acid by irradiation with actinic ray or radiation,
상기 수지 (A)는, 호모 폴리머로 했을 때의 유리 전이 온도가 50℃ 이하인 모노머를 유래로 하는 반복 단위 (a1)과, 산분해성기를 갖는 반복 단위 (a2)를 포함하고,The resin (A) contains a repeating unit (a1) derived from a monomer having a glass transition temperature of 50° C. or less when used as a homopolymer, and a repeating unit (a2) having an acid-decomposable group,
상기 반복 단위 (a1)은, 비산분해성의 반복 단위이며,The repeating unit (a1) is a non-acid-decomposable repeating unit,
상기 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 산을 발생하는 화합물은, 하기 일반식 (P-1)로 나타나는 화합물을 포함하는, 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물.The compound that generates an acid by irradiation with actinic ray or radiation includes a compound represented by the following general formula (P-1), an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition.
[화학식 1][Formula 1]
상기 일반식 (P-1) 중,In the general formula (P-1),
Q1은 S+를 포함하는 환을 나타낸다.Q 1 represents a ring containing S +.
환 Q1은 4원환, 5원환 또는 6원환이다. 단, 환 Q1은 다른 환과 축합환을 형성하고 있어도 된다.Ring Q 1 is a 4-membered ring, 5-membered ring, or 6-membered ring. However, ring Q 1 may form a condensed ring with another ring.
환 Q1은 환원으로서 적어도 2개의 탄소 원자를 갖고, S+와 직결하는 환원의 원자는 탄소 원자이다.Ring Q 1 has at least two carbon atoms as reduction, and the reduction atom directly connected to S + is a carbon atom.
RP1~RP5는 각각 독립적으로 수소 원자, 수산기, 할로젠 원자, 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 또는 알콕시기를 나타낸다. RP1~RP5 중 적어도 2개가 결합하여 환을 형성해도 된다.Each of R P1 to R P5 independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, or an alkoxy group. At least two of R P1 to R P5 may combine to form a ring.
Z-는, 비구핵성 음이온을 나타낸다.Z - represents a non-nucleophilic anion.
<2><2>
상기 Q1이 비방향족환인 <1>에 기재된 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물.The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to <1>, wherein Q 1 is a non-aromatic ring.
<3><3>
상기 Q1이 환원으로서 S+ 이외의 헤테로 원자를 갖는 <1> 또는 <2>에 기재된 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물.The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to <1> or <2>, wherein Q 1 has a hetero atom other than S + as reduction.
<4><4>
상기 일반식 (P-1)로 나타나는 화합물이, 하기 일반식 (P-2)로 나타나는 화합물인 <1> 또는 <2>에 기재된 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물.The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to <1> or <2>, wherein the compound represented by the general formula (P-1) is a compound represented by the following general formula (P-2).
[화학식 2][Formula 2]
상기 일반식 (P-2) 중,In the general formula (P-2),
RP1~RP5는 각각 독립적으로 수소 원자, 수산기, 할로젠 원자, 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 또는 알콕시기를 나타낸다. RP1~RP5 중 적어도 2개가 결합하여 환을 형성해도 된다.Each of R P1 to R P5 independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, or an alkoxy group. At least two of R P1 to R P5 may combine to form a ring.
RP6~RP9는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.R P6 to R P9 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
m1 및 m2는 각각 독립적으로 1 또는 2를 나타낸다.m1 and m2 each independently represent 1 or 2.
RP6~RP9는 각각 복수 존재하는 경우는, 동일해도 되고 달라도 된다.When a plurality of R P6 to R P9 exist respectively, they may be the same or different.
m1이 2를 나타내는 경우, 2개의 RP6끼리가 결합하여 환을 형성해도 된다.When m1 represents 2, two R P6 may be bonded to each other to form a ring.
m2가 2를 나타내는 경우, 2개의 RP8끼리가 결합하여 환을 형성해도 된다.When m2 represents 2, two R P8s may be bonded to each other to form a ring.
M1은 헤테로 원자 또는 -CRP10RP11-을 나타낸다. RP10 및 RP11은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.M 1 represents a hetero atom or -CR P10 R P11 -. R P10 and R P11 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
Z-는, 비구핵성 음이온을 나타낸다.Z - represents a non-nucleophilic anion.
<5><5>
상기 일반식 (P-1)로 나타나는 화합물이, 하기 일반식 (P-3)으로 나타나는 화합물인 <1> 또는 <2>에 기재된 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물.The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to <1> or <2>, wherein the compound represented by the general formula (P-1) is a compound represented by the following general formula (P-3).
[화학식 3][Formula 3]
상기 일반식 (P-3) 중,In the general formula (P-3),
RP1, RP2, RP4, 및 RP5는 각각 독립적으로 수소 원자, 수산기, 할로젠 원자, 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 또는 알콕시기를 나타낸다.R P1 , R P2 , R P4 , and R P5 each independently represent a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, or an alkoxy group.
RP6~RP9는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.R P6 to R P9 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
m1 및 m2는 각각 독립적으로 1 또는 2를 나타낸다.m1 and m2 each independently represent 1 or 2.
RP6~RP9는 각각 복수 존재하는 경우는, 동일해도 되고 달라도 된다.When a plurality of R P6 to R P9 exist respectively, they may be the same or different.
m1이 2를 나타내는 경우, 2개의 RP6끼리가 결합하여 환을 형성해도 된다.When m1 represents 2, two R P6 may be bonded to each other to form a ring.
m2가 2를 나타내는 경우, 2개의 RP8끼리가 결합하여 환을 형성해도 된다.When m2 represents 2, two R P8s may be bonded to each other to form a ring.
M1은 헤테로 원자 또는 -CRP10RP11-을 나타낸다. RP10 및 RP11은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.M 1 represents a hetero atom or -CR P10 R P11 -. R P10 and R P11 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
RP12는 수소 원자 또는 알킬기를 나타낸다.R P12 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
RP1, RP2, RP4, RP5, 및 RP12 중 적어도 2개가 결합하여 환을 형성해도 된다.At least two of R P1 , R P2 , R P4 , R P5 , and R P12 may be bonded to form a ring.
Z-는, 비구핵성 음이온을 나타낸다.Z - represents a non-nucleophilic anion.
<6><6>
상기 일반식 (P-1)로 나타나는 화합물이, 하기 일반식 (P-4) 또는 (P-5)로 나타나는 화합물인 <1> 내지 <5> 중 어느 하나에 기재된 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물.The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive according to any one of <1> to <5>, wherein the compound represented by the general formula (P-1) is a compound represented by the following general formula (P-4) or (P-5) Castle resin composition.
[화학식 4][Formula 4]
[화학식 5][Formula 5]
상기 일반식 (P-4) 및 (P-5) 중,In the general formulas (P-4) and (P-5),
RP1, RP2, RP4, 및 RP5는 각각 독립적으로 수소 원자, 수산기, 할로젠 원자, 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 또는 알콕시기를 나타낸다.R P1 , R P2 , R P4 , and R P5 each independently represent a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, or an alkoxy group.
RP6~RP9는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.R P6 to R P9 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
복수 존재하는 RP6~RP9는 각각 동일해도 되고 달라도 된다.A plurality of R P6 to R P9 may be the same or different, respectively.
2개의 RP6끼리가 결합하여 환을 형성해도 된다.Two R P6 may be bonded to each other to form a ring.
2개의 RP8끼리가 결합하여 환을 형성해도 된다.Two R P8 may be bonded to each other to form a ring.
M1은 헤테로 원자 또는 -CRP10RP11-을 나타낸다. RP10 및 RP11은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.M 1 represents a hetero atom or -CR P10 R P11 -. R P10 and R P11 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
RP12는 수소 원자 또는 알킬기를 나타낸다.R P12 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
RP1, RP2, RP4, RP5, 및 RP12 중 적어도 2개가 결합하여 환을 형성해도 된다.At least two of R P1 , R P2 , R P4 , R P5 , and R P12 may be bonded to form a ring.
Z-는, 비구핵성 음이온을 나타낸다.Z - represents a non-nucleophilic anion.
상기 일반식 (P-5) 중, RP13은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.In the general formula (P-5), R P13 represents a hydrogen atom or a substituent.
<7><7>
고형분 농도가 10질량% 이상인 <1> 내지 <6> 중 어느 하나에 기재된 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물.The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of <1> to <6>, wherein the solid content concentration is 10% by mass or more.
<8><8>
상기 Z-가, 하기 일반식 (Z1)~(Z4) 중 어느 하나로 나타나는 음이온인 <1> 내지 <7> 중 어느 하나에 기재된 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물.The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of <1> to <7>, wherein Z -is an anion represented by any one of the following general formulas (Z1) to (Z4).
[화학식 6][Formula 6]
일반식 (Z1) 중, RZ1은 알킬기를 나타낸다.In General Formula (Z1), R Z1 represents an alkyl group.
[화학식 7][Formula 7]
일반식 (Z2) 중,In general formula (Z2),
Xf는, 각각 독립적으로, 불소 원자, 또는 적어도 하나의 불소 원자로 치환된 알킬기를 나타낸다. 복수 존재하는 Xf는, 각각 동일해도 되고 달라도 된다.Each of Xf independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom. Multiple Xf's may be the same or different, respectively.
RZ2 및 RZ3은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 또는 알킬기를 나타낸다. 복수 존재하는 경우의 RZ2 및 RZ3은, 각각 동일해도 되고 달라도 된다.R Z2 and R Z3 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group. R Z2 and R Z3 in the case of a plurality of occurrences may be the same or different, respectively.
LZ1은 2가의 연결기를 나타내며, 복수 존재하는 경우의 LZ1은 동일해도 되고 달라도 된다.L Z1 represents a divalent linking group, and L Z1 may be the same as or different from each other in the case of a plurality of present.
AZ1은 환상 구조를 포함하는 유기기를 나타낸다.A Z1 represents an organic group containing a cyclic structure.
x는 1~20의 정수를 나타내고, y는 0~10의 정수를 나타낸다. z는 0~10의 정수를 나타낸다.x represents the integer of 1-20, and y represents the integer of 0-10. z represents the integer of 0-10.
[화학식 8][Formula 8]
일반식 (Z3) 및 (Z4) 중, Rb3~Rb7은 각각 독립적으로 알킬기, 사이클로알킬기 또는 아릴기를 나타낸다. Rb3과 Rb4가 결합하여 환 구조를 형성해도 된다. Rb5와 Rb6이 결합하여 환 구조를 형성해도 된다.In general formulas (Z3) and (Z4), Rb 3 to Rb 7 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group. Rb 3 and Rb 4 may be bonded to each other to form a ring structure. Rb 5 and Rb 6 may be bonded to each other to form a ring structure.
<9><9>
상기 수지 (A)가 방향족환을 갖는 반복 단위를 갖는 <1> 내지 <8> 중 어느 하나에 기재된 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물.The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of <1> to <8>, wherein the resin (A) has a repeating unit having an aromatic ring.
<10><10>
<1> 내지 <9> 중 어느 하나에 기재된 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물에 의하여 형성된 레지스트막.A resist film formed from the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of <1> to <9>.
<11><11>
(i) 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물에 의하여 기판 상에 막두께가 1μm 이상인 감활성광선성 또는 감방사선성막을 형성하는 공정,(i) a step of forming an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film having a film thickness of 1 μm or more on a substrate by using an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition,
(ii) 상기 감활성광선성 또는 감방사선성막에, 파장 200~300nm의 활성광선 또는 방사선을 조사하는 공정, 및(ii) the step of irradiating the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film with actinic ray or radiation having a wavelength of 200 to 300 nm, and
(iii) 상기 활성광선 또는 방사선이 조사된 감활성광선성 또는 감방사선성막을, 현상액을 사용하여 현상하는 공정을 갖는 패턴 형성 방법으로서,(iii) A pattern formation method having a step of developing the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film irradiated with the actinic ray or radiation using a developer,
상기 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물이, 수지 (A)와, 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 산을 발생하는 화합물을 함유하는 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물이며,The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition is an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition containing a resin (A) and a compound that generates an acid by irradiation with actinic ray or radiation,
상기 수지 (A)는, 호모 폴리머로 했을 때의 유리 전이 온도가 50℃ 이하인 모노머를 유래로 하는 반복 단위 (a1)과, 산분해성기를 갖는 반복 단위 (a2)를 포함하고,The resin (A) contains a repeating unit (a1) derived from a monomer having a glass transition temperature of 50° C. or less when used as a homopolymer, and a repeating unit (a2) having an acid-decomposable group,
상기 반복 단위 (a1)은, 비산분해성의 반복 단위이며,The repeating unit (a1) is a non-acid-decomposable repeating unit,
상기 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 산을 발생하는 화합물은, 하기 일반식 (P-1)로 나타나는 화합물을 포함하는, 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물인, 패턴 형성 방법.The compound that generates an acid by irradiation with actinic ray or radiation is an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition comprising a compound represented by the following general formula (P-1).
[화학식 9][Formula 9]
상기 일반식 (P-1) 중,In the general formula (P-1),
Q1은 S+를 포함하는 환을 나타낸다.Q 1 represents a ring containing S +.
환 Q1은 4원환, 5원환 또는 6원환이다. 단, 환 Q1은 다른 환과 축합환을 형성하고 있어도 된다.Ring Q 1 is a 4-membered ring, 5-membered ring, or 6-membered ring. However, ring Q 1 may form a condensed ring with another ring.
환 Q1은 환원으로서 적어도 2개의 탄소 원자를 갖고, S+와 직결하는 환원의 원자는 탄소 원자이다.Ring Q 1 has at least two carbon atoms as reduction, and the reduction atom directly connected to S + is a carbon atom.
RP1~RP5는 각각 독립적으로 수소 원자, 수산기, 할로젠 원자, 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 또는 알콕시기를 나타낸다. RP1~RP5 중 적어도 2개가 결합하여 환을 형성해도 된다.Each of R P1 to R P5 independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, or an alkoxy group. At least two of R P1 to R P5 may combine to form a ring.
Z-는, 비구핵성 음이온을 나타낸다.Z - represents a non-nucleophilic anion.
<12><12>
<11>에 기재된 패턴 형성 방법을 포함하는 전자 디바이스의 제조 방법.An electronic device manufacturing method including the pattern formation method according to <11>.
본 발명에 의하면, 에칭 시에, 패턴의 내부에 큰 보이드 및 작은 보이드가 발생하기 어려운 패턴을 형성할 수 있는 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물, 상기 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물에 의하여 형성되는 레지스트막, 상기 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물을 사용한 패턴 형성 방법, 및 전자 디바이스의 제조 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition capable of forming a pattern in which large voids and small voids are unlikely to occur in the pattern during etching, the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition The resist film formed by this method, a pattern forming method using the actinic-ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, and a method of manufacturing an electronic device can be provided.
이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
이하에 기재하는 구성 요건의 설명은, 본 발명의 대표적인 실시형태에 근거하여 이루어지는 경우가 있지만, 본 발명은 그와 같은 실시형태에 한정되지 않는다.The description of the constitutional requirements described below may be made based on a representative embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to such an embodiment.
본 명세서 중에 있어서의 "활성광선" 또는 "방사선"이란, 예를 들면 수은등의 휘선 스펙트럼, 엑시머 레이저로 대표되는 원자외선, 극자외선(EUV: Extreme Ultraviolet), X선, 연(軟)X선, 및 전자선(EB: Electron Beam) 등을 의미한다. 본 명세서 중에 있어서의 "광"이란, 활성광선 또는 방사선을 의미한다. 본 명세서 중에 있어서의 "노광"이란, 특별히 설명하지 않는 한, 수은등의 휘선 스펙트럼, 엑시머 레이저로 대표되는 원자외선, 극자외선, X선, 및 EUV 등에 의한 노광뿐만 아니라, 전자선, 및 이온빔 등의 입자선에 의한 묘화도 포함한다."Active ray" or "radiation" in the present specification means, for example, a bright ray spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays typified by excimer lasers, extreme ultraviolet rays (EUV), X-rays, soft X-rays, And an electron beam (EB). In this specification, "light" means actinic ray or radiation. In the present specification, "exposure" refers to particles such as electron beams and ion beams, as well as exposures by the bright ray spectrum of mercury lamps, far ultraviolet rays, extreme ultraviolet rays, X-rays, EUV, etc. typified by excimer lasers, unless otherwise specified. Also includes drawing by lines.
본 명세서에 있어서, "~"란 그 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 의미로 사용된다.In this specification, "~" is used as a meaning including numerical values described before and after it as a lower limit value and an upper limit value.
본 명세서에 있어서, (메트)아크릴레이트는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 중 적어도 1종을 나타낸다. 또 (메트)아크릴산은 아크릴산 및 메타크릴산 중 적어도 1종을 나타낸다.In the present specification, (meth)acrylate represents at least one of acrylate and methacrylate. Moreover, (meth)acrylic acid represents at least 1 type of acrylic acid and methacrylic acid.
본 명세서에 있어서, 수지의 중량 평균 분자량(Mw), 수평균 분자량(Mn), 및 분산도(분자량 분포라고도 함)(Mw/Mn)는, GPC(Gel Permeation Chromatography) 장치(도소 주식회사제 HLC-8120GPC)에 의한 GPC 측정(용제: 테트라하이드로퓨란, 유량(샘플 주입량): 10μL, 칼럼: 도소 주식회사제 TSK gel Multipore HXL-M, 칼럼 온도: 40℃, 유속: 1.0mL/분, 검출기: 시차 굴절률 검출기(Refractive Index Detector))에 의한 폴리스타이렌 환산값으로서 정의된다.In the present specification, the weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn), and dispersion degree (also referred to as molecular weight distribution) (Mw/Mn) of the resin are GPC (Gel Permeation Chromatography) equipment (HLC- 8120GPC) GPC measurement (solvent: tetrahydrofuran, flow rate (sample injection amount): 10 μL, column: TSK gel Multipore HXL-M manufactured by Tosoh Corporation, column temperature: 40°C, flow rate: 1.0 mL/min, detector: differential refractive index It is defined as a polystyrene conversion value by a detector (Refractive Index Detector).
본 명세서 중에 있어서의 기(원자단)의 표기에 대하여, 치환 및 무치환을 기재하지 않은 표기는, 치환기를 갖지 않는 기와 함께 치환기를 갖는 기도 포함한다. 예를 들면, "알킬기"란, 치환기를 갖지 않는 알킬기(무치환 알킬기)뿐만 아니라, 치환기를 갖는 알킬기(치환 알킬기)도 포함한다. 또, 본 명세서 중에 있어서의 "유기기"란, 적어도 하나의 탄소 원자를 포함하는 기를 말한다.Regarding the notation of the group (atomic group) in the present specification, the notation in which substituted and unsubstituted are not described includes groups having no substituents and groups having substituents. For example, the "alkyl group" includes not only an alkyl group not having a substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group). In addition, the "organic group" in this specification means a group containing at least one carbon atom.
또, 본 명세서에 있어서, "치환기를 갖고 있어도 된다"고 할 때의 치환기의 종류, 치환기의 위치, 및 치환기의 수는 특별히 한정되지 않는다. 치환기의 수는 예를 들면, 1개, 2개, 3개, 또는 그 이상이어도 된다. 치환기의 예로서는 수소 원자를 제외한 1가의 비금속 원자단을 들 수 있으며, 예를 들면 이하의 치환기 T로부터 선택할 수 있다.In addition, in the present specification, the type of the substituent, the position of the substituent, and the number of the substituents in the case of "you may have a substituent" are not particularly limited. The number of substituents may be, for example, 1, 2, 3, or more. Examples of the substituent include a monovalent nonmetallic group excluding a hydrogen atom, and for example, it can be selected from the following substituents T.
(치환기 T)(Substituent T)
치환기 T로서는, 예를 들면 불소 원자, 염소 원자, 브로민 원자 및 아이오딘 원자 등의 할로젠 원자; 메톡시기, 에톡시기 및 tert-뷰톡시기 등의 알콕시기; 페녹시기 및 p-톨릴옥시기 등의 아릴옥시기; 메톡시카보닐기, 뷰톡시카보닐기 및 페녹시카보닐기 등의 알콕시카보닐기; 아세톡시기, 프로피온일옥시기 및 벤조일옥시기 등의 아실옥시기; 아세틸기, 벤조일기, 아이소뷰티릴기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기 및 메톡살일기 등의 아실기; 메틸설판일기 및 tert-뷰틸설판일기 등의 알킬설판일기; 페닐설판일기 및 p-톨릴설판일기 등의 아릴설판일기; 알킬기; 사이클로알킬기; 아릴기; 헤테로아릴기; 수산기; 카복시기; 폼일기; 설포기; 사이아노기; 알킬아미노카보닐기; 아릴아미노카보닐기; 설폰아마이드기; 실릴기; 아미노기; 모노알킬아미노기; 다이알킬아미노기; 아릴아미노기 및 이들의 조합을 들 수 있다.Examples of the substituent T include halogen atoms such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom; Alkoxy groups such as a methoxy group, an ethoxy group, and a tert-butoxy group; Aryloxy groups such as phenoxy group and p-tolyloxy group; Alkoxycarbonyl groups such as methoxycarbonyl group, butoxycarbonyl group, and phenoxycarbonyl group; Acyloxy groups such as acetoxy group, propionyloxy group, and benzoyloxy group; Acyl groups such as an acetyl group, a benzoyl group, an isobutyryl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, and a methoxylyl group; Alkylsulfanyl groups such as methylsulfanyl group and tert-butylsulfanyl group; Arylsulfanyl groups such as phenylsulfanyl group and p-tolylsulfanyl group; Alkyl group; Cycloalkyl group; Aryl group; Heteroaryl group; Hydroxyl group; Carboxy; Pom Diary; Sulfo group; Cyano group; Alkylaminocarbonyl group; Arylaminocarbonyl group; Sulfonamide group; Silyl group; Amino group; Monoalkylamino group; Dialkylamino group; And arylamino groups and combinations thereof.
〔감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물〕[Active ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition]
본 발명의 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물(이후, 간단히 "본 발명의 조성물"이라고도 함)은, 수지 (A)와, 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 산을 발생하는 화합물을 함유하는 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물로서, 상기 수지 (A)는, 호모 폴리머로 했을 때의 유리 전이 온도가 50℃ 이하인 모노머를 유래로 하는 반복 단위 (a1)과, 산분해성기를 갖는 반복 단위 (a2)를 포함하고, 상기 반복 단위 (a1)은 비산분해성의 반복 단위이며, 상기 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 산을 발생하는 화합물은, 하기 일반식 (P-1)로 나타나는 화합물을 포함하는, 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물이다.The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention (hereinafter, also simply referred to as "the composition of the present invention") contains a resin (A) and a compound that generates an acid by irradiation with actinic rays or radiation. As an actinic-ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, the resin (A) is a repeating unit (a1) derived from a monomer having a glass transition temperature of 50°C or less when used as a homopolymer, and a repeating unit having an acid-decomposable group (a2), wherein the repeating unit (a1) is a non-acid-decomposable repeating unit, and the compound that generates an acid by irradiation with actinic rays or radiation includes a compound represented by the following general formula (P-1). It is an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition.
[화학식 10][Formula 10]
상기 일반식 (P-1) 중,In the general formula (P-1),
Q1은 S+를 포함하는 환을 나타낸다.Q 1 represents a ring containing S +.
환 Q1은 4원환, 5원환 또는 6원환이다. 단, 환 Q1은 다른 환과 축합환을 형성하고 있어도 된다.Ring Q 1 is a 4-membered ring, 5-membered ring, or 6-membered ring. However, ring Q 1 may form a condensed ring with another ring.
환 Q1은 환원으로서 적어도 2개의 탄소 원자를 갖고, S+와 직결하는 환원의 원자는 탄소 원자이다.Ring Q 1 has at least two carbon atoms as reduction, and the reduction atom directly connected to S + is a carbon atom.
RP1~RP5는 각각 독립적으로 수소 원자, 수산기, 할로젠 원자, 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 또는 알콕시기를 나타낸다. RP1~RP5 중 적어도 2개가 결합하여 환을 형성해도 된다.Each of R P1 to R P5 independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, or an alkoxy group. At least two of R P1 to R P5 may combine to form a ring.
Z-는, 비구핵성 음이온을 나타낸다.Z - represents a non-nucleophilic anion.
본 발명의 조성물은, 이른바 레지스트 조성물이며, 포지티브형의 레지스트 조성물이어도 되고, 네거티브형의 레지스트 조성물이어도 된다. 또, 알칼리 현상용 레지스트 조성물이어도 되고, 유기 용제 현상용 레지스트 조성물이어도 된다. 그중에서도, 포지티브형의 레지스트 조성물이며, 알칼리 현상용 레지스트 조성물인 것이 바람직하다.The composition of the present invention is a so-called resist composition, and may be a positive resist composition or a negative resist composition. Moreover, the resist composition for alkali development may be sufficient, and the resist composition for organic solvent development may be sufficient. Among them, it is a positive resist composition, and a resist composition for alkali development is preferable.
본 발명의 조성물은, 전형적으로는, 화학 증폭형의 레지스트 조성물이다.The composition of the present invention is typically a chemically amplified resist composition.
본 발명의 조성물은, 가교제(산의 작용에 의하여 수지 (A)를 가교하는 화합물)를 포함하고 있어도 되고 포함하지 않아도 되지만, 가교제를 포함하지 않는 것이 바람직하다.The composition of the present invention may or may not contain a crosslinking agent (a compound that crosslinks the resin (A) by the action of an acid), but it is preferable not to contain a crosslinking agent.
본 발명의 조성물에 의하여, 에칭 시에, 패턴의 내부에 큰 보이드 및 작은 보이드가 발생하기 어려운 패턴을 형성할 수 있는 이유에 대해서는 상세하게는 명확하지 않지만, 이하와 같이 추정하고 있다.The reason why a pattern in which large voids and small voids are unlikely to occur in the pattern can be formed by the composition of the present invention during etching, but it is estimated as follows.
산분해성 수지와 광산발생제를 포함하는 레지스트 조성물을 사용하여 레지스트막을 형성하고, 노광 및 알칼리 현상을 거쳐 얻어진 패턴(레지스트 패턴)에는, 통상 광산발생제가 잔존하고 있다. 그리고 이 패턴을 마스크로 하여 피에칭물을 에칭(전형적으로는 플라즈마 에칭)할 때에 행해지는 진공 흡인 등의 공정에 있어서, 패턴 내부에 잔존하는 광산발생제의 분해물에 기인하여 큰 보이드 및 작은 보이드가 발생하는 것을 알 수 있었다.In the pattern (resist pattern) obtained by forming a resist film using a resist composition containing an acid-decomposable resin and a photoacid generator, exposure and alkali development, a photoacid generator usually remains. And in a process such as vacuum suction performed when etching the object to be etched (typically plasma etching) using this pattern as a mask, large voids and small voids due to the decomposition product of the photoacid generator remaining inside the pattern are formed. I could see what was happening.
본 발명자들은, 산분해성 수지로서, 호모 폴리머로 했을 때의 유리 전이 온도가 50℃ 이하인 모노머를 유래로 하는 반복 단위(반복 단위 (a1))를 갖는 수지(수지 (A))를 이용함으로써, 패턴의 가소성을 향상시키는 것을 검토했다. 이로써, 광산발생제의 분해물이 휘발에 의하여 패턴 내부로부터 제거되기 쉽게 할 수 있어, 큰 보이드를 저감시킬 수 있었다.The present inventors have used a resin (resin (A)) having a repeating unit (repeating unit (a1)) derived from a monomer having a glass transition temperature of 50° C. or less when a homopolymer is used as the acid-decomposable resin, It was examined to improve the plasticity of the. Thereby, the decomposition product of the photoacid generator can be easily removed from the inside of the pattern by volatilization, and large voids can be reduced.
그러나, 수지 (A)를 이용한 경우여도, 작은 보이드의 저감에 대해서는 개선의 여지가 있었다.However, even in the case of using the resin (A), there is room for improvement regarding the reduction of small voids.
따라서, 본 발명자들은, 예의 검토하여, 노광에 의하여 분해한 광산발생제의 양이온이 고휘발성이면, 에칭 전에 휘발하기 때문에, 패턴 내부에 잔존하지 않아, 에칭 시에 보이드의 발생이 억제된다고 생각했다. 그리고, 수지 (A)와, 일반식 (P-1)로 나타나는 광산발생제를 병용함으로써, 큰 보이드뿐만 아니라, 작은 보이드에 대해서도 큰폭으로 저감시킬 수 있는 것을 알아냈다. 특히, 본 발명에 의하면, 크기가 20nm 미만인 극소의 보이드도 저감시킬 수 있는 것을 알 수 있었다.Therefore, the inventors of the present invention considered that if the cation of the photoacid generator decomposed by exposure is highly volatile, it does not remain inside the pattern, and the generation of voids during etching is suppressed because it volatilizes before etching. And it was found that not only large voids but also small voids can be greatly reduced by using the resin (A) and the photoacid generator represented by the general formula (P-1) together. Particularly, according to the present invention, it was found that even a very small void having a size of less than 20 nm can be reduced.
또, 본 발명에 있어서의 산분해성 수지(수지 (A))에 있어서, 반복 단위 (a1)은 비산분해성의 반복 단위이다. 이것은, 호모 폴리머로 했을 때의 유리 전이 온도가 50℃ 이하인 모노머를 유래로 하는 반복 단위가, 산분해성의 반복 단위(예를 들면, 아크릴산 tert-뷰틸에서 유래하는 반복 단위)인 경우는, 본 발명의 효과를 발휘할 수 없는 것에 근거한 것이다. 즉, 에칭 시의 환경하에서는 패턴 내부에 잔존하는 광산발생제가 분해되어 산이 발생하고, 잔존하고 있는 산분해성의 반복 단위의 탈보호 반응이 진행한다. 예를 들면, 아크릴산 tert-뷰틸에서 유래하는 반복 단위는, 탈보호 반응을 거쳐, 아크릴산에서 유래하는 반복 단위가 된다. 여기에서, 아크릴산은, 호모 폴리머로 했을 때의 유리 전이 온도가 50℃보다 높은 모노머이기 때문에, 패턴의 가소성을 향상시킬 수 없게 되어, 보이드 저감 효과가 얻어지지 않게 된다고 생각된다.In addition, in the acid-decomposable resin (resin (A)) in the present invention, the repeating unit (a1) is a non-acid-decomposable repeating unit. This is the present invention when the repeating unit derived from a monomer having a glass transition temperature of 50° C. or less in the case of a homopolymer is an acid-decomposable repeating unit (e.g., a repeating unit derived from tert-butyl acrylate). It is based on the inability to exert the effect of. That is, under the environment at the time of etching, the photoacid generator remaining in the pattern is decomposed to generate acid, and the deprotection reaction of the remaining acid-decomposable repeating units proceeds. For example, a repeating unit derived from tert-butyl acrylic acid undergoes a deprotection reaction to become a repeating unit derived from acrylic acid. Here, it is considered that acrylic acid is a monomer having a glass transition temperature higher than 50°C when used as a homopolymer, so that the plasticity of the pattern cannot be improved, and the void reduction effect cannot be obtained.
<수지 (A)><Resin (A)>
본 발명의 조성물에 포함되는 수지 (A)는, 호모 폴리머로 했을 때의 유리 전이 온도(Tg)가 50℃ 이하인 모노머를 유래로 하는 반복 단위 (a1)과, 산분해성기를 갖는 반복 단위 (a2)를 포함하고, 상기 반복 단위 (a1)은 비산분해성의 반복 단위이다.The resin (A) contained in the composition of the present invention is a repeating unit (a1) derived from a monomer having a glass transition temperature (Tg) of 50°C or less when used as a homopolymer, and a repeating unit (a2) having an acid-decomposable group. And the repeating unit (a1) is a non-acid-decomposable repeating unit.
수지 (A)는, 산분해성기를 갖는 반복 단위를 함유하는 점에서, 산의 작용에 의하여 분해되어 극성이 증대하는 수지(산분해성 수지)이다. 즉, 후술하는 본 발명의 패턴 형성 방법에 있어서, 전형적으로는, 현상액으로서 알칼리 현상액을 채용한 경우에는, 포지티브형 패턴이 적합하게 형성되고, 현상액으로서 유기계 현상액을 채용한 경우에는, 네거티브형 패턴이 적합하게 형성된다.Resin (A) is a resin (acid-decomposable resin) whose polarity is increased by decomposition by the action of an acid because it contains a repeating unit having an acid-decomposable group. That is, in the pattern formation method of the present invention described later, typically, when an alkaline developer is used as a developer, a positive pattern is suitably formed, and when an organic developer is used as a developer, a negative pattern is It is suitably formed.
(반복 단위 (a1))(Repeat unit (a1))
반복 단위 (a1)은, 호모 폴리머로 했을 때의 유리 전이 온도가 50℃ 이하인 모노머("모노머 a1"이라고도 함)를 유래로 하는 반복 단위이다.The repeating unit (a1) is a repeating unit derived from a monomer (also referred to as "monomer a1") having a glass transition temperature of 50° C. or lower when a homopolymer is formed.
또, 반복 단위 (a1)은 비산분해성의 반복 단위이다. 따라서, 반복 단위 (a1)은 산분해성기를 갖지 않는다.Moreover, the repeating unit (a1) is a non-acid-decomposable repeating unit. Therefore, the repeating unit (a1) does not have an acid-decomposable group.
(호모 폴리머의 유리 전이 온도의 측정 방법)(Measurement method of glass transition temperature of homopolymer)
호모 폴리머의 유리 전이 온도는, 카탈로그값 또는 문헌값이 있는 경우는 그 값을 취하고, 없는 경우에는, 시차 주사 열량 측정(DSC: Differential scanning calorimetry)법에 의하여 측정한다. Tg의 측정에 제공하는 호모 폴리머의 중량 평균 분자량(Mw)은 18000으로 하고, 분산도(Mw/Mn)는 1.7로 한다. DSC 장치로서는, 티·에이·인스트루먼트·재팬(주)사제 열분석 DSC 시차 주사 열량계 Q1000형을 이용하여, 승온 속도는 10℃/min로 측정한다.When there is a catalog value or a document value, the glass transition temperature of a homopolymer is taken, and when there is no, it is measured by a differential scanning calorimetry (DSC) method. The weight average molecular weight (Mw) of the homopolymer used for the measurement of Tg is set to 18000, and the degree of dispersion (Mw/Mn) is set to 1.7. As a DSC device, a thermal analysis DSC differential scanning calorimeter Q1000 type manufactured by TA Instruments Japan Co., Ltd. is used, and the temperature increase rate is measured at 10°C/min.
또한, Tg의 측정에 제공하는 호모 폴리머는, 대응하는 모노머를 이용하여 공지의 방법으로 합성하면 되고, 예를 들면 일반적인 적하 중합법 등으로 합성할 수 있다. 이하에 일례를 나타낸다.Further, the homopolymer used for the measurement of Tg may be synthesized by a known method using a corresponding monomer, and for example, it can be synthesized by a general dropping polymerization method or the like. An example is shown below.
프로필렌글라이콜모노메틸에터아세테이트(PGMEA) 54질량부를 질소 기류하, 80℃로 가열했다. 이 액을 교반하면서, 대응하는 모노머 21질량%, 2,2'-아조비스아이소뷰티르산 다이메틸 0.35질량%를 포함하는 PGMEA 용액 125질량부를 6시간 동안 적하했다. 적하 종료 후, 80℃에서 추가로 2시간 교반했다. 반응액을 방랭 후, 다량의 메탄올/물(질량비 9:1)로 재침전, 여과하고, 얻어진 고체를 건조함으로써 호모 폴리머(Mw: 18000, Mw/Mn: 1.7)를 얻었다. 얻어진 호모 폴리머를 DSC 측정에 제공했다. DSC 장치 및 승온 속도는 상술한 바와 같이 했다.54 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) was heated to 80°C under a nitrogen stream. While stirring this liquid, 125 mass parts of a PGMEA solution containing 21 mass% of corresponding monomers and 0.35 mass% of dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate were dripped over 6 hours. After completion of dropping, it stirred at 80 degreeC for 2 hours. The reaction solution was allowed to stand to cool, then reprecipitated and filtered with a large amount of methanol/water (mass ratio 9:1), and the obtained solid was dried to obtain a homopolymer (Mw: 18000, Mw/Mn: 1.7). The obtained homopolymer was subjected to DSC measurement. The DSC apparatus and the rate of temperature increase were as described above.
모노머 a1은, 호모 폴리머로 했을 때의 유리 전이 온도(Tg)가 50℃ 이하이면 특별히 한정되지 않으며, 패턴 내부의 보이드 저감의 관점에서, 호모 폴리머로 했을 때의 Tg가 30℃ 이하인 것이 바람직하다. 모노머 a1을 호모 폴리머로 했을 때의 Tg의 하한은 특별히 한정되지 않으며, -80℃ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 -70℃ 이상이며, 더 바람직하게는 -60℃ 이상이고, 특히 바람직하게는 -50℃ 이상이다.The monomer a1 is not particularly limited as long as the glass transition temperature (Tg) in the case of a homopolymer is 50°C or less, and from the viewpoint of reducing voids inside the pattern, it is preferable that the Tg in the homopolymer is 30°C or less. The lower limit of Tg when the monomer a1 is used as a homopolymer is not particularly limited, and is preferably -80°C or higher, more preferably -70°C or higher, still more preferably -60°C or higher, and particularly preferably It is above -50℃.
반복 단위 (a1)로서는, 막중에 잔존하는 저분자 화합물을 계 외로 휘발시키기 쉽게 할 수 있는 점에서, 쇄 중에 헤테로 원자를 포함하고 있어도 되는, 탄소수가 2 이상인 비산분해성 알킬기를 갖는 반복 단위인 것이 바람직하다. 본 명세서에 있어서 "비산분해성"이란, 광산발생제가 발생하는 산에 의하여, 탈리/분해 반응이 일어나지 않는 성질을 갖는 것을 의미한다.The repeating unit (a1) is preferably a repeating unit having a non-acid-decomposable alkyl group having 2 or more carbon atoms, which may contain a hetero atom in the chain, since it can easily volatilize the low-molecular compound remaining in the film out of the system. . In the present specification, "non-acid-decomposable" means that the photoacid generator has a property of not causing a desorption/decomposition reaction by an acid generated.
즉, "비산분해성 알킬기"란, 보다 구체적으로는, 광산발생제가 발생하는 산의 작용에 의하여 수지 (A)로부터 탈리하지 않는 알킬기, 또는 광산발생제가 발생하는 산의 작용에 의하여 분해되지 않는 알킬기를 들 수 있다.That is, "non-acid decomposable alkyl group" is more specifically, an alkyl group that does not decompose from the resin (A) by the action of an acid generated by the photoacid generator, or an alkyl group that does not decompose by the action of an acid generated by the photoacid generator Can be lifted.
비산분해성 알킬기는 직쇄상 및 분기쇄상 중 어느 것이어도 된다.The non-acid-decomposable alkyl group may be either linear or branched.
이하, 쇄 중에 헤테로 원자를 포함하고 있어도 되는, 탄소수가 2 이상인 비산분해성 알킬기를 갖는 반복 단위에 대하여 설명한다.Hereinafter, a repeating unit having a non-acid-decomposable alkyl group having 2 or more carbon atoms which may contain a hetero atom in the chain will be described.
쇄 중에 헤테로 원자를 포함하고 있어도 되는, 탄소수가 2 이상인 비산분해성 알킬기로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 탄소수가 2~20인 알킬기, 및 쇄 중에 헤테로 원자를 함유하는 탄소수 2~20의 알킬기를 들 수 있다.The non-acid-decomposable alkyl group having 2 or more carbon atoms, which may contain a hetero atom in the chain, is not particularly limited, but, for example, an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms, and an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms containing a hetero atom in the chain Can be lifted.
쇄 중에 헤테로 원자를 함유하는 탄소수 2~20의 알킬기로서는, 예를 들면 1개 또는 2개 이상의 -CH2-가, -O-, -S-, -CO-, -NR6-, 또는 이들을 2 이상 조합한 2가의 유기기로 치환된 알킬기를 들 수 있다. 상기 R6은, 수소 원자, 또는 탄소수가 1~6인 알킬기를 나타낸다.As a C2-C20 alkyl group containing a hetero atom in a chain, for example, 1 or 2 or more -CH 2 -is, -O-, -S-, -CO-, -NR 6 -, or these are 2 The alkyl group substituted with the divalent organic group combined above is mentioned. Said R 6 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
쇄 중에 헤테로 원자를 포함하고 있어도 되는, 탄소수가 2 이상인 비산분해성 알킬기로서는, 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 뷰틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 라우릴기, 스테아릴기, 아이소뷰틸기, sec-뷰틸기, 1-에틸펜틸기 및 2-에틸헥실기, 및 이들 중 1개 또는 2개 이상의 -CH2-가 -O- 또는 -O-CO-로 치환된 1가의 알킬기를 들 수 있다.Specific examples of the non-acid-decomposable alkyl group having 2 or more carbon atoms which may contain a hetero atom in the chain include methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group , Lauryl group, stearyl group, isobutyl group, sec-butyl group, 1-ethylpentyl group and 2-ethylhexyl group, and one or two or more of these -CH 2 -is -O- or -O And a monovalent alkyl group substituted with -CO-.
쇄 중에 헤테로 원자를 포함하고 있어도 되는, 탄소수가 2 이상인 비산분해성 알킬기의 탄소수로서는, 2 이상 16 이하인 것이 바람직하고, 2 이상 10 이하인 것이 보다 바람직하며, 2 이상 8 이하인 것이 더 바람직하다.The number of carbon atoms of the non-acid-decomposable alkyl group having 2 or more carbon atoms which may contain a hetero atom in the chain is preferably 2 or more and 16 or less, more preferably 2 or more and 10 or less, and still more preferably 2 or more and 8 or less.
또한, 탄소수가 2 이상인 비산분해성 알킬기는, 치환기(예를 들면 치환기 T)를 갖고 있어도 된다.In addition, the non-acid-decomposable alkyl group having 2 or more carbon atoms may have a substituent (for example, a substituent T).
반복 단위 (a1)은, 하기 일반식 (1-2)로 나타나는 반복 단위인 것이 바람직하다.It is preferable that the repeating unit (a1) is a repeating unit represented by the following general formula (1-2).
[화학식 11][Formula 11]
일반식 (1-2) 중, R1은, 수소 원자, 할로젠 원자, 알킬기, 또는 사이클로알킬기를 나타낸다. R2는, 쇄 중에 헤테로 원자를 포함하고 있어도 되는, 탄소수가 2 이상인 비산분해성 알킬기를 나타낸다.In General Formula (1-2), R 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, or a cycloalkyl group. R 2 represents a non-acid-decomposable alkyl group having 2 or more carbon atoms which may contain a hetero atom in the chain.
R1로 나타나는 할로젠 원자로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 불소 원자, 염소 원자, 브로민 원자 및 아이오딘 원자 등을 들 수 있다.Although it does not specifically limit as a halogen atom represented by R<1> , For example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, etc. are mentioned.
R1로 나타나는 알킬기로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 탄소수 1~10의 알킬기를 들 수 있으며, 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 및 tert-뷰틸기 등을 들 수 있다. 그중에서도, 탄소수 1~3의 알킬기가 바람직하고, 메틸기가 보다 바람직하다.Although it does not specifically limit as an alkyl group represented by R<1> , For example, a C1-C10 alkyl group is mentioned, Specifically, a methyl group, an ethyl group, a tert-butyl group, etc. are mentioned. Among them, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is preferable, and a methyl group is more preferable.
R1로 나타나는 사이클로알킬기로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 탄소수 5~10의 사이클로알킬기를 들 수 있으며, 보다 구체적으로는 사이클로헥실기 등을 들 수 있다.Although it does not specifically limit as a cycloalkyl group represented by R<1> , For example, a C5-10 cycloalkyl group is mentioned, More specifically, a cyclohexyl group etc. are mentioned.
R1로서는, 그중에서도, 수소 원자 또는 메틸기가 바람직하다.As R 1 , among others, a hydrogen atom or a methyl group is preferable.
R2로 나타나는 쇄 중에 헤테로 원자를 포함하고 있어도 되는, 탄소수가 2 이상인 비산분해성 알킬기의 정의 및 적합 양태는, 상술한 바와 같다.The definition and suitable aspects of the non-acid-decomposable alkyl group having 2 or more carbon atoms which may contain a hetero atom in the chain represented by R 2 are as described above.
또, 반복 단위 (a1)은, 막중에 잔존하는 저분자 화합물을 계 외로 휘발시키기 쉽게 할 수 있는 점에서, 쇄 중에 헤테로 원자를 포함하고 있어도 되는, 카복시기 혹은 수산기를 갖는 비산분해성 알킬기, 또는 환원에 헤테로 원자를 포함하고 있어도 되는, 카복시기 혹은 수산기를 갖는 비산분해성 사이클로알킬기를 갖는 반복 단위여도 된다.In addition, the repeating unit (a1) is a non-acid decomposable alkyl group having a carboxy group or a hydroxyl group, which may contain a hetero atom in the chain, or reduction in that it can easily volatilize the low-molecular compound remaining in the film out of the system. It may be a repeating unit having a non-acid-decomposable cycloalkyl group having a carboxy group or a hydroxyl group, which may contain a hetero atom.
이하, 쇄 중에 헤테로 원자를 포함하고 있어도 되는, 카복시기 혹은 수산기를 갖는 비산분해성 알킬기, 또는 환원에 헤테로 원자를 포함하고 있어도 되는, 카복시기 혹은 수산기를 갖는 비산분해성 사이클로알킬기를 갖는 반복 단위에 대하여 설명한다.Hereinafter, a repeating unit having a non-acid-decomposable cycloalkyl group having a carboxy group or a hydroxyl group, which may contain a hetero atom in the chain, a non-acid-decomposable alkyl group having a carboxy group or a hydroxyl group, or a hetero atom in the reduction, will be described. do.
비산분해성 알킬기로서는, 직쇄상 및 분기쇄상 중 어느 것이어도 된다.As the non-acid-decomposable alkyl group, either linear or branched chain may be used.
비산분해성 알킬기의 탄소수는, 2 이상이 바람직하고, 호모 폴리머의 Tg가 50℃ 이하라는 관점에서, 상기 비산분해성 알킬기의 탄소수의 상한은, 예를 들면 20 이하인 것이 바람직하다.The number of carbon atoms of the non-acid-decomposable alkyl group is preferably 2 or more, and the upper limit of the carbon number of the non-acid-decomposable alkyl group is preferably, for example, 20 or less from the viewpoint of the homopolymer having a Tg of 50° C. or less.
쇄 중에 헤테로 원자를 포함하고 있어도 되는, 비산분해성 알킬기로서는, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 탄소수가 2~20인 알킬기, 및 쇄 중에 헤테로 원자를 함유하는 탄소수 2~20의 알킬기를 들 수 있다. 또한, 상기 알킬기 중의 수소 원자 중 적어도 하나는, 카복시기 또는 수산기로 치환되어 있다.The non-acid-decomposable alkyl group which may contain a hetero atom in the chain is not particularly limited, and examples thereof include an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms and an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms containing a hetero atom in the chain. In addition, at least one of the hydrogen atoms in the alkyl group is substituted with a carboxy group or a hydroxyl group.
쇄 중에 헤테로 원자를 함유하는 탄소수 2~20의 알킬기로서는, 예를 들면 1개 또는 2개 이상의 -CH2-가, -O-, -S-, -CO-, -NR6-, 또는 이들을 2 이상 조합한 2가의 유기기로 치환된 알킬기를 들 수 있다. 상기 R6은, 수소 원자, 또는 탄소수가 1~6인 알킬기를 나타낸다.As a C2-C20 alkyl group containing a hetero atom in a chain, for example, 1 or 2 or more -CH 2 -is, -O-, -S-, -CO-, -NR 6 -, or these are 2 The alkyl group substituted with the divalent organic group combined above is mentioned. Said R 6 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
쇄 중에 헤테로 원자를 포함하고 있어도 되는, 비산분해성 알킬기의 탄소수로서는, 패턴 내부의 보이드 억제라는 관점에서, 2~16이 바람직하고, 2~10이 보다 바람직하며, 2~8이 더 바람직하다.As carbon number of the non-acid-decomposable alkyl group which may contain a hetero atom in a chain, 2-16 are preferable, 2-10 are more preferable, and 2-8 are more preferable from a viewpoint of void suppression inside a pattern.
또한, 비산분해성 알킬기는, 치환기(예를 들면 치환기 T)를 갖고 있어도 된다.In addition, the non-acid-decomposable alkyl group may have a substituent (for example, a substituent T).
쇄 중에 헤테로 원자를 함유하는, 카복시기를 갖는 비산분해성 알킬기를 갖는 반복 단위의 구체예로서는 예를 들면 하기 구조의 반복 단위를 들 수 있다.As a specific example of the repeating unit which contains a hetero atom in a chain and which has a non-acid-decomposable alkyl group which has a carboxy group, the repeating unit of the following structure is mentioned, for example.
[화학식 12][Formula 12]
비산분해성 사이클로알킬기의 탄소수는, 5 이상이 바람직하며, 호모 폴리머의 Tg가 50℃ 이하라고 하는 관점에서, 상기 비산분해성 사이클로알킬기의 탄소수의 상한은, 예를 들면 20 이하인 것이 바람직하고, 16 이하인 것이 보다 바람직하며, 10 이하인 것이 더 바람직하다.The number of carbon atoms of the non-acid-decomposable cycloalkyl group is preferably 5 or more, and the upper limit of the carbon number of the non-acid-decomposable cycloalkyl group is, for example, preferably 20 or less, and 16 or less from the viewpoint of the homopolymer Tg being 50°C or less. It is more preferable and it is more preferable that it is 10 or less.
환원에 헤테로 원자를 포함하고 있어도 되는, 비산분해성 사이클로알킬기로서는, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 탄소수가 5~20인 사이클로알킬기(보다 구체적으로는 사이클로헥실기), 및 환원에 헤테로 원자를 함유하는 탄소수 5~20의 사이클로알킬기를 들 수 있다. 또한, 상기 사이클로알킬기 중의 수소 원자 중 적어도 하나는, 카복시기 또는 수산기로 치환되어 있다.The non-acid-decomposable cycloalkyl group which may contain a hetero atom in reduction is not particularly limited, and for example, a cycloalkyl group having 5 to 20 carbon atoms (more specifically a cyclohexyl group), and a hetero atom in reduction Cycloalkyl groups having 5 to 20 carbon atoms are mentioned. In addition, at least one of the hydrogen atoms in the cycloalkyl group is substituted with a carboxy group or a hydroxyl group.
환원에 헤테로 원자를 함유하는 탄소수 5~20의 사이클로알킬기로서는, 예를 들면 1개 또는 2개 이상의 -CH2-가, -O-, -S-, -CO-, -NR6-, 또는 이들을 2 이상 조합한 2가의 유기기로 치환된 사이클로알킬기를 들 수 있다. 상기 R6은, 수소 원자, 또는 탄소수가 1~6인 알킬기를 나타낸다.As a C5-C20 cycloalkyl group containing a hetero atom in reduction, for example, one or two or more -CH 2 -is, -O-, -S-, -CO-, -NR 6 -, or these And a cycloalkyl group substituted with a divalent organic group in combination of two or more. Said R 6 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
또한, 비산분해성 사이클로알킬기는, 치환기(예를 들면 치환기 T)를 갖고 있어도 된다.In addition, the non-acid-decomposable cycloalkyl group may have a substituent (for example, a substituent T).
쇄 중에 헤테로 원자를 포함하고 있어도 되는, 카복시기 혹은 수산기를 갖는 비산분해성 알킬기, 또는 환원에 헤테로 원자를 포함하고 있어도 되는, 카복시기 혹은 수산기를 갖는 비산분해성 사이클로알킬기를 갖는 반복 단위로서는, 본 발명의 효과가 보다 우수한 점에서, 그중에서도, 하기 일반식 (1-3)으로 나타나는 반복 단위가 바람직하다.As a repeating unit having a non-acid-decomposable cycloalkyl group having a carboxy group or a hydroxyl group, which may contain a hetero atom in the chain, a non-acid-decomposable alkyl group having a carboxy group or a hydroxyl group in the reduction, or a hetero atom in the reduction, Since the effect is more excellent, among them, the repeating unit represented by the following general formula (1-3) is preferable.
[화학식 13][Formula 13]
일반식 (1-3) 중, R3은, 수소 원자, 할로젠 원자, 알킬기, 또는 사이클로알킬기를 나타낸다. R4는, 쇄 중에 헤테로 원자를 포함하고 있어도 되는, 카복시기 혹은 수산기를 갖는 비산분해성 알킬기, 또는 환원에 헤테로 원자를 포함하고 있어도 되는, 카복시기 혹은 수산기를 갖는 비산분해성 사이클로알킬기를 나타낸다.In General Formula (1-3), R 3 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, or a cycloalkyl group. R 4 represents a non-acid-decomposable alkyl group having a carboxy group or a hydroxyl group in the chain, or a non-acid-decomposable cycloalkyl group having a carboxy group or a hydroxyl group, which may contain a hetero atom in reduction.
일반식 (1-3) 중, R3은, 상술한 R1과 동일한 의미이며, 바람직한 양태도 동일하다.In General Formula (1-3), R 3 has the same meaning as R 1 described above, and a preferred aspect is also the same.
R4로 나타나는 쇄 중에 헤테로 원자를 포함하고 있어도 되는, 카복시기 혹은 수산기를 갖는 비산분해성 알킬기, 또는 환원에 헤테로 원자를 포함하고 있어도 되는, 카복시기 혹은 수산기를 갖는 비산분해성 사이클로알킬기의 정의 및 적합 양태는, 상술한 바와 같다.Definitions and suitable embodiments of a non-acid-decomposable alkyl group having a hetero atom in the chain represented by R 4 or having a carboxy group or a hydroxyl group, or a non-acid-decomposable cycloalkyl group having a carboxy group or a hydroxyl group in the reduction Is as described above.
그중에서도, R4로서는, 환원에 헤테로 원자를 포함하고 있어도 되는, 카복시기 또는 수산기를 갖는 비산분해성 사이클로알킬기가 바람직하다.Among them, R 4 is preferably a non-acid-decomposable cycloalkyl group having a carboxy group or a hydroxyl group, which may contain a hetero atom in reduction.
모노머 a1로서는, 예를 들면 에틸아크릴레이트(-22℃), n-프로필아크릴레이트(-37℃), 아이소프로필아크릴레이트(-5℃), n-뷰틸아크릴레이트(-55℃), n-뷰틸메타크릴레이트(20℃), n-헥실아크릴레이트(-57℃), n-헥실메타크릴레이트(-5℃), n-옥틸메타크릴레이트(-20℃), 2-에틸헥실아크릴레이트(-70℃), 아이소노닐아크릴레이트(-82℃), 라우릴메타크릴레이트(-65℃), 2-하이드록시에틸아크릴레이트(-15℃), 2-하이드록시프로필메타크릴레이트(26℃), 석신산 1-[2-(메타크릴로일옥시)에틸](9℃), 2-에틸헥실메타크릴레이트(-10℃), sec-뷰틸아크릴레이트(-26℃), 메톡시폴리에틸렌글라이콜모노메타크릴레이트(n=2)(-20℃), 헥사데실아크릴레이트(35℃) 등을 들 수 있다. 또한, 괄호 내는, 호모 폴리머로 했을 때의 Tg(℃)를 나타낸다.As the monomer a1, for example, ethyl acrylate (-22° C.), n-propyl acrylate (-37° C.), isopropyl acrylate (-5° C.), n-butyl acrylate (-55° C.), n- Butyl methacrylate (20°C), n-hexyl acrylate (-57°C), n-hexyl methacrylate (-5°C), n-octyl methacrylate (-20°C), 2-ethylhexyl acrylate (-70°C), isononyl acrylate (-82°C), lauryl methacrylate (-65°C), 2-hydroxyethyl acrylate (-15°C), 2-hydroxypropyl methacrylate ( 26°C), succinic acid 1-[2-(methacryloyloxy)ethyl](9°C), 2-ethylhexylmethacrylate (-10°C), sec-butylacrylate (-26°C), meth Toxic polyethylene glycol monomethacrylate (n=2) (-20 degreeC), hexadecyl acrylate (35 degreeC), etc. are mentioned. In addition, in parentheses, Tg (°C) when used as a homopolymer is shown.
또한, 메톡시폴리에틸렌글라이콜모노메타크릴레이트(n=2)는 하기 구조의 화합물이다.In addition, methoxypolyethylene glycol monomethacrylate (n=2) is a compound of the following structure.
[화학식 14][Formula 14]
수지 (A)는, 반복 단위 (a1)을, 1종만으로 포함해도 되고, 2종 이상 포함해도 된다.Resin (A) may contain only 1 type, and may contain 2 or more types of repeating units (a1).
수지 (A)에 있어서, 반복 단위 (a1)의 함유량(반복 단위 (a1)이 복수 존재하는 경우는 그 합계)은, 수지 (A)의 전체 반복 단위에 대하여, 5몰% 이상이 바람직하고, 10몰% 이상이 보다 바람직하며, 50몰% 이하가 바람직하고, 40몰% 이하가 보다 바람직하며, 30몰% 이하가 더 바람직하다. 그중에서도, 수지 (A) 중에 있어서의 반복 단위 (a1)의 함유량(반복 단위 (a1)이 복수 존재하는 경우는 그 합계)은, 수지 (A)의 전체 반복 단위에 대하여 5~50몰%가 바람직하고, 5~40몰%가 보다 바람직하며, 5~30몰%가 더 바람직하다.In the resin (A), the content of the repeating unit (a1) (when a plurality of repeating units (a1) are present, the total) is preferably 5 mol% or more with respect to all repeating units of the resin (A), 10 mol% or more is more preferable, 50 mol% or less is preferable, 40 mol% or less is more preferable, and 30 mol% or less is still more preferable. Among them, the content of the repeating unit (a1) in the resin (A) (when a plurality of repeating units (a1) are present, the total) is preferably 5 to 50 mol% with respect to the total repeating units of the resin (A). And 5-40 mol% is more preferable, and 5-30 mol% is more preferable.
(반복 단위 (a2))(Repeat unit (a2))
수지 (A)는 산분해성기를 갖는 반복 단위 (a2)를 갖는다.Resin (A) has a repeating unit (a2) having an acid-decomposable group.
수지 (A)는, 산분해성기를 갖는 반복 단위 (a2)를 1종 단독으로 갖고 있어도 되고, 2종 이상을 병용하여 갖고 있어도 된다.Resin (A) may have the repeating unit (a2) which has an acid-decomposable group individually by 1 type, and may use 2 or more types together, and may have it.
수지 (A)에 있어서, 반복 단위 (a2)의 함유량(반복 단위 (a2)가 복수 존재하는 경우는 그 합계)은, 수지 (A)의 전체 반복 단위에 대하여 20몰% 이하인 것이 바람직하고, 패턴 내부의 보이드 억제 및 내(耐)에칭성이 보다 우수한 점에서, 15몰% 이하가 보다 바람직하다. 또한, 반복 단위 (a2)의 함유량의 하한은, 수지 (A)의 전체 반복 단위에 대하여, 예를 들면 3몰% 이상이며, 5몰% 이상이 바람직하다.In the resin (A), the content of the repeating unit (a2) (when a plurality of repeating units (a2) are present, the total) is preferably 20 mol% or less with respect to all repeating units of the resin (A), and the pattern 15 mol% or less is more preferable from the viewpoint of more excellent internal void suppression and etching resistance. In addition, the lower limit of the content of the repeating unit (a2) is, for example, 3 mol% or more, and preferably 5 mol% or more with respect to all repeating units of the resin (A).
산분해성기로서는, 극성기가 산의 작용에 의하여 분해되어 탈리하는 기(탈리기)로 보호된 구조를 갖는 것이 바람직하다.As the acid-decomposable group, it is preferable that the polar group has a structure protected by a group (leaving group) that decomposes and desorbs by the action of an acid.
극성기로서는, 카복시기, 페놀성 수산기, 불소화 알코올기, 설포기, 설폰아마이드기, 설폰일이미드기, (알킬설폰일)(알킬카보닐)메틸렌기, (알킬설폰일)(알킬카보닐)이미드기, 비스(알킬카보닐)메틸렌기, 비스(알킬카보닐)이미드기, 비스(알킬설폰일)메틸렌기, 비스(알킬설폰일)이미드기, 트리스(알킬카보닐)메틸렌기, 및 트리스(알킬설폰일)메틸렌기 등의 산성기(2.38질량% 테트라메틸암모늄하이드록사이드 수용액 중에서 해리하는 기), 및 알코올성 수산기 등을 들 수 있다.As a polar group, a carboxy group, a phenolic hydroxyl group, a fluorinated alcohol group, a sulfo group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, (alkylsulfonyl)(alkylcarbonyl)methylene group, (alkylsulfonyl)(alkylcarbonyl) Imide group, bis(alkylcarbonyl)methylene group, bis(alkylcarbonyl)imide group, bis(alkylsulfonyl)methylene group, bis(alkylsulfonyl)imide group, tris(alkylcarbonyl)methylene group, and tris Acidic groups such as (alkylsulfonyl) methylene groups (groups that dissociate in a 2.38% by mass tetramethylammonium hydroxide aqueous solution), and alcoholic hydroxyl groups.
또한, 알코올성 수산기란, 탄화 수소기에 결합한 수산기이며, 방향환 상에 직접 결합한 수산기(페놀성 수산기) 이외의 수산기를 말하고, 수산기로서 α위가 불소 원자 등의 전자 구인성기로 치환된 지방족 알코올(예를 들면, 헥사플루오로아이소프로판올기 등)은 제외한다. 알코올성 수산기로서는, pKa(산해리 상수)가 12 이상 20 이하의 수산기인 것이 바람직하다.In addition, the alcoholic hydroxyl group is a hydroxyl group bonded to a hydrocarbon group, and refers to a hydroxyl group other than a hydroxyl group (phenolic hydroxyl group) directly bonded on an aromatic ring, and an aliphatic alcohol in which the α-position as a hydroxyl group is substituted with an electron withdrawing group such as a fluorine atom (e.g. For example, hexafluoroisopropanol group, etc.) are excluded. The alcoholic hydroxyl group is preferably a hydroxyl group having a pKa (acid dissociation constant) of 12 or more and 20 or less.
바람직한 극성기로서는, 카복시기, 페놀성 수산기, 불소화 알코올기(바람직하게는 헥사플루오로아이소프로판올기), 및 설포기를 들 수 있다.As a preferable polar group, a carboxy group, a phenolic hydroxyl group, a fluorinated alcohol group (preferably a hexafluoroisopropanol group), and a sulfo group are mentioned.
산분해성기로서 바람직한 기는, 이들 기의 수소 원자를 산의 작용에 의하여 탈리하는 기(탈리기)로 치환한 기이다.A group preferable as the acid-decomposable group is a group in which the hydrogen atom of these groups is substituted with a group (leaving group) that leaves by the action of an acid.
산의 작용에 의하여 탈리하는 기(탈리기)로서는, 예를 들면 -C(R36)(R37)(R38), -C(R36)(R37)(OR39), 및 -C(R01)(R02)(OR39) 등을 들 수 있다.As a group (leaving group) that is desorbed by the action of an acid, for example, -C (R 36 ) (R 37 ) (R 38 ), -C (R 36 ) (R 37 ) (OR 39 ), and -C (R 01 ) (R 02 ) (OR 39 ), and the like.
식 중, R36~R39는, 각각 독립적으로, 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기, 아랄킬기 또는 알켄일기를 나타낸다. R36과 R37은, 서로 결합하여 환을 형성해도 된다.In the formula, R 36 to R 39 each independently represent an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an alkenyl group. R 36 and R 37 may be bonded to each other to form a ring.
R01 및 R02는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기, 아랄킬기 또는 알켄일기를 나타낸다.Each of R 01 and R 02 independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an alkenyl group.
R36~R39, R01 및 R02의 알킬기는, 탄소수 1~8의 알킬기가 바람직하고, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-뷰틸기, sec-뷰틸기, 헥실기, 및 옥틸기 등을 들 수 있다.The alkyl group of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 is preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and for example, methyl group, ethyl group, propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, hexyl group, and oxy Tilgi, etc. are mentioned.
R36~R39, R01 및 R02의 사이클로알킬기는, 단환이어도 되고, 다환이어도 된다.The cycloalkyl groups of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 may be monocyclic or polycyclic.
단환의 사이클로알킬기로서는, 탄소수 3~8의 사이클로알킬기가 바람직하고, 예를 들면 사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 및 사이클로옥틸기 등을 들 수 있다. 다환의 사이클로알킬기로서는, 탄소수 6~20의 사이클로알킬기가 바람직하고, 예를 들면 아다만틸기, 노보닐기, 아이소보닐기, 캄판일기, 다이사이클로펜틸기, α-피넬기, 트라이사이클로데칸일기, 테트라사이클로도데실기, 및 안드로스탄일기 등을 들 수 있다. 또한, 사이클로알킬기 중 적어도 하나의 탄소 원자가 산소 원자 등의 헤테로 원자에 의하여 치환되어 있어도 된다.As the monocyclic cycloalkyl group, a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms is preferable, and examples thereof include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group. As the polycyclic cycloalkyl group, a cycloalkyl group having 6 to 20 carbon atoms is preferable. For example, an adamantyl group, a norbornyl group, isobornyl group, campanyl group, dicyclopentyl group, α-pinel group, tricyclodecanyl group, tetra Cyclododecyl group, androstanyl group, etc. are mentioned. Further, at least one carbon atom in the cycloalkyl group may be substituted with a hetero atom such as an oxygen atom.
R36~R39, R01 및 R02의 아릴기는, 탄소수 6~10의 아릴기가 바람직하고, 예를 들면 페닐기, 나프틸기, 및 안트릴기 등을 들 수 있다.The aryl group of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 is preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a naphthyl group, and an anthryl group.
R36~R39, R01 및 R02의 아랄킬기는, 탄소수 7~12의 아랄킬기가 바람직하고, 예를 들면 벤질기, 펜에틸기, 및 나프틸메틸기 등을 들 수 있다.The aralkyl group of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 is preferably an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, and examples thereof include a benzyl group, a phenethyl group, and a naphthylmethyl group.
R36~R39, R01 및 R02의 알켄일기는, 탄소수 2~8의 알켄일기가 바람직하고, 예를 들면 바이닐기, 알릴기, 뷰텐일기, 및 사이클로헥센일기 등을 들 수 있다.The alkenyl group of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 is preferably an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, and a cyclohexenyl group.
R36과 R37이 서로 결합하여 형성되는 환으로서는, 사이클로알킬기(단환 또는 다환)인 것이 바람직하다. 사이클로알킬기로서는, 사이클로펜틸기, 및 사이클로헥실기 등의 단환의 사이클로알킬기, 또는 노보닐기, 테트라사이클로데칸일기, 테트라사이클로도데칸일기, 및 아다만틸기 등의 다환의 사이클로알킬기가 바람직하다.The ring formed by bonding of R 36 and R 37 to each other is preferably a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic). The cycloalkyl group is preferably a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, or a polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group.
산분해성기로서, 큐밀에스터기, 엔올에스터기, 아세탈에스터기, 또는 제3급 알킬에스터기 등이 바람직하고, 아세탈기, 또는 제3급 알킬에스터기가 보다 바람직하다.As the acid-decomposable group, a cumyl ester group, an enol ester group, an acetal ester group, or a tertiary alkyl ester group is preferable, and an acetal group or a tertiary alkyl ester group is more preferable.
·-COO-기가 산의 작용에 의하여 분해되어 탈리하는 탈리기로 보호된 구조(산분해성기)를 갖는 반복 단위A repeating unit with a structure (acid-decomposable group) protected by a leaving group that decomposes and desorbs the -COO- group by the action of an acid
수지 (A)는, 산분해성기를 갖는 반복 단위로서, 하기 일반식 (AI)로 나타나는 반복 단위를 갖는 것이 바람직하다.Resin (A) is a repeating unit having an acid-decomposable group, and it is preferable to have a repeating unit represented by the following general formula (AI).
[화학식 15][Formula 15]
일반식 (AI)에 있어서,In general formula (AI),
Xa1은, 수소 원자, 할로젠 원자, 또는 1가의 유기기를 나타낸다.Xa 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a monovalent organic group.
T는, 단결합 또는 2가의 연결기를 나타낸다.T represents a single bond or a divalent linking group.
Rx1~Rx3은, 각각 독립적으로, 알킬기 또는 사이클로알킬기를 나타낸다.Each of Rx 1 to Rx 3 independently represents an alkyl group or a cycloalkyl group.
Rx1~Rx3 중 어느 2개가 결합하여 환 구조를 형성해도 되고, 형성하지 않아도 된다.Any two of Rx 1 to Rx 3 may or may not be combined to form a ring structure.
T의 2가의 연결기로서는, 알킬렌기, 아릴렌기, -COO-Rt-, 및 -O-Rt- 등을 들 수 있다. 식 중, Rt는, 알킬렌기, 사이클로알킬렌기 또는 아릴렌기를 나타낸다.Examples of the divalent linking group of T include an alkylene group, an arylene group, -COO-Rt-, and -O-Rt-. In the formula, Rt represents an alkylene group, a cycloalkylene group, or an arylene group.
T는, 단결합 또는 -COO-Rt-가 바람직하다. Rt는, 탄소수 1~5의 쇄상 알킬렌기가 바람직하고, -CH2-, -(CH2)2-, 또는 -(CH2)3-이 보다 바람직하다. T는, 단결합인 것이 보다 바람직하다.T is preferably a single bond or -COO-Rt-. Rt is preferably a C1-C5 chain alkylene group, more preferably -CH 2 -, -(CH 2 ) 2 -, or -(CH 2 ) 3 -. It is more preferable that T is a single bond.
Xa1은, 수소 원자 또는 알킬기인 것이 바람직하다.It is preferable that Xa 1 is a hydrogen atom or an alkyl group.
Xa1의 알킬기는, 치환기를 갖고 있어도 되고, 치환기로서는, 예를 들면 수산기, 및 할로젠 원자(바람직하게는, 불소 원자)를 들 수 있다.The alkyl group of Xa 1 may have a substituent, and examples of the substituent include a hydroxyl group and a halogen atom (preferably a fluorine atom).
Xa1의 알킬기는, 탄소수 1~4가 바람직하고, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 하이드록시메틸기 및 트라이플루오로메틸기 등을 들 수 있다. Xa1의 알킬기는, 메틸기인 것이 바람직하다.The alkyl group for Xa 1 has 1 to 4 carbon atoms, and includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a hydroxymethyl group, and a trifluoromethyl group. It is preferable that the alkyl group of Xa 1 is a methyl group.
Rx1, Rx2 및 Rx3의 알킬기로서는, 직쇄상이어도 되고, 분기쇄상이어도 되며, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 아이소프로필기, n-뷰틸기, 아이소뷰틸기, 또는 t-뷰틸기 등이 바람직하다. 알킬기의 탄소수로서는, 1~10이 바람직하고, 1~5가 보다 바람직하며, 1~3이 더 바람직하다. Rx1, Rx2 및 Rx3의 알킬기는, 탄소 간 결합의 일부가 이중 결합이어도 된다.The alkyl group of Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 may be linear or branched, and may be a methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, or t-butyl group. This is desirable. As carbon number of an alkyl group, 1-10 are preferable, 1-5 are more preferable, and 1-3 are still more preferable. In the alkyl group of Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 , a part of the bond between carbons may be a double bond.
Rx1, Rx2 및 Rx3의 사이클로알킬기로서는, 사이클로펜틸기, 및 사이클로헥실기 등의 단환의 사이클로알킬기, 또는 노보닐기, 테트라사이클로데칸일기, 테트라사이클로도데칸일기, 및 아다만틸기 등의 다환의 사이클로알킬기가 바람직하다.Examples of the cycloalkyl group of Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 include monocyclic cycloalkyl groups such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, or a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group. Cycloalkyl groups of the ring are preferred.
Rx1, Rx2 및 Rx3 중 2개가 결합하여 형성되는 환 구조로서는, 사이클로펜틸환, 사이클로헥실환, 사이클로헵틸환, 및 사이클로옥테인환 등의 단환의 사이클로알케인환, 또는 노보네인환, 테트라사이클로데케인환, 테트라사이클로도데케인환, 및 아다만테인환 등의 다환의 사이클로알킬환이 바람직하다. 그중에서도, 사이클로펜틸환, 사이클로헥실환, 또는 아다만테인환이 보다 바람직하다. Rx1, Rx2 및 Rx3 중 2개가 결합하여 형성되는 환 구조로서는, 하기에 나타내는 구조도 바람직하다.As a ring structure formed by bonding of two of Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 , a monocyclic cycloalkane ring such as a cyclopentyl ring, a cyclohexyl ring, a cycloheptyl ring, and a cyclooctane ring, or a norbornene ring, Polycyclic cycloalkyl rings, such as a tetracyclodecane ring, a tetracyclododecane ring, and an adamantane ring, are preferable. Among them, a cyclopentyl ring, a cyclohexyl ring, or an adamantane ring is more preferable. The structure shown below is also preferable as a ring structure formed by bonding of two of Rx 1 , Rx 2 and Rx 3.
[화학식 16][Formula 16]
이하에 일반식 (AI)로 나타나는 반복 단위에 상당하는 모노머의 구체예를 들지만, 본 발명은, 이들 구체예에 한정되지 않는다. 하기의 구체예는, 일반식 (AI)에 있어서의 Xa1이 메틸기인 경우에 상당하지만, Xa1은, 수소 원자, 할로젠 원자, 또는 1가의 유기기로 임의로 치환할 수 있다.Specific examples of the monomer corresponding to the repeating unit represented by the general formula (AI) will be given below, but the present invention is not limited to these specific examples. The following specific examples correspond to the case where Xa 1 in General Formula (AI) is a methyl group, but Xa 1 can be optionally substituted with a hydrogen atom, a halogen atom, or a monovalent organic group.
[화학식 17][Formula 17]
수지 (A)는, 산분해성기를 갖는 반복 단위로서, 미국 특허출원 공개공보 2016/0070167A1호의 단락 <0336>~<0369>에 기재된 반복 단위를 갖는 것도 바람직하다.Resin (A), as a repeating unit having an acid-decomposable group, preferably has the repeating units described in paragraphs <0336> to <0369> of U.S. Patent Application Publication No. 2016/0070167A1.
또, 수지 (A)는, 산분해성기를 갖는 반복 단위로서, 미국 특허출원 공개공보 2016/0070167A1호의 단락 <0363>~<0364>에 기재된 산의 작용에 의하여 분해되어 알코올성 수산기를 발생하는 기를 포함하는 반복 단위를 갖고 있어도 된다.In addition, the resin (A), as a repeating unit having an acid-decomposable group, contains a group that is decomposed by the action of an acid described in paragraphs <0363> to <0364> of U.S. Patent Application Publication No. 2016/0070167A1 to generate an alcoholic hydroxyl group. You may have a repeating unit.
·페놀성 수산기가 산의 작용에 의하여 분해되어 탈리하는 탈리기로 보호된 구조(산분해성기)를 갖는 반복 단위A repeating unit with a structure (acid-decomposable group) protected by a leaving group that decomposes and desorbs phenolic hydroxyl groups by the action of an acid
수지 (A)는, 산분해성기를 갖는 반복 단위로서, 페놀성 수산기가 산의 작용에 의하여 분해되어 탈리하는 탈리기로 보호된 구조를 갖는 반복 단위를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 본 명세서에 있어서, 페놀성 수산기란, 방향족 탄화 수소기의 수소 원자를 하이드록실기로 치환하여 이루어지는 기이다. 방향족 탄화 수소기의 방향환은 단환 또는 다환의 방향환이며, 벤젠환 및 나프탈렌환 등을 들 수 있다.Resin (A) is a repeating unit having an acid-decomposable group, and preferably has a repeating unit having a structure protected by a leaving group that decomposes and desorbs the phenolic hydroxyl group by the action of an acid. In addition, in this specification, a phenolic hydroxyl group is a group obtained by substituting a hydrogen atom of an aromatic hydrocarbon group with a hydroxyl group. The aromatic ring of the aromatic hydrocarbon group is a monocyclic or polycyclic aromatic ring, and includes a benzene ring and a naphthalene ring.
산의 작용에 의하여 분해되어 탈리하는 탈리기로서는, 예를 들면 식 (Y1)~(Y4)로 나타나는 기를 들 수 있다.As a leaving group that decomposes and desorbs by the action of an acid, for example, a group represented by the formulas (Y1) to (Y4) can be mentioned.
식 (Y1): -C(Rx1)(Rx2)(Rx3)Equation (Y1): -C(Rx 1 )(Rx 2 )(Rx 3 )
식 (Y2): -C(=O)OC(Rx1)(Rx2)(Rx3)Equation (Y2): -C(=O)OC(Rx 1 )(Rx 2 )(Rx 3 )
식 (Y3): -C(R36)(R37)(OR38)Formula (Y3): -C(R 36 )(R 37 )(OR 38 )
식 (Y4): -C(Rn)(H)(Ar)Formula (Y4): -C(Rn)(H)(Ar)
식 (Y1), (Y2) 중, Rx1~Rx3은, 각각 독립적으로, 알킬기(직쇄상 혹은 분기쇄상) 또는 사이클로알킬기(단환 혹은 다환)를 나타낸다. 단, Rx1~Rx3의 전부가 알킬기(직쇄상 혹은 분기쇄상)인 경우, Rx1~Rx3 중 적어도 2개는 메틸기인 것이 바람직하다.In formulas (Y1) and (Y2), Rx 1 to Rx 3 each independently represent an alkyl group (linear or branched chain) or a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic). However, when all of Rx 1 to Rx 3 are alkyl groups (linear or branched), at least two of Rx 1 to Rx 3 are preferably methyl groups.
그중에서도, Rx1~Rx3은, 각각 독립적으로, 직쇄상 또는 분기쇄상의 알킬기를 나타내는 반복 단위인 것이 보다 바람직하며, Rx1~Rx3이, 각각 독립적으로, 직쇄상의 알킬기를 나타내는 반복 단위인 것이 더 바람직하다.Among them, Rx 1 to Rx 3 are more preferably a repeating unit each independently representing a linear or branched alkyl group, and Rx 1 to Rx 3 are each independently a repeating unit representing a linear alkyl group. It is more preferable.
Rx1~Rx3 중 2개가 결합하여, 단환 혹은 다환을 형성해도 된다.Two of Rx 1 to Rx 3 may be bonded to form a monocyclic or polycyclic ring.
Rx1~Rx3의 알킬기로서는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 아이소프로필기, n-뷰틸기, 아이소뷰틸기, 및 t-뷰틸기 등의 탄소수 1~4의 알킬기가 바람직하다.The alkyl group of Rx 1 to Rx 3 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, and t-butyl group.
Rx1~Rx3의 사이클로알킬기로서는, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기 등의 단환의 사이클로알킬기, 또는 노보닐기, 테트라사이클로데칸일기, 테트라사이클로도데칸일기, 및 아다만틸기 등의 다환의 사이클로알킬기가 바람직하다.As the cycloalkyl group of Rx 1 to Rx 3 , a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, or a polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group. desirable.
Rx1~Rx3 중 2개가 결합하여 형성되는 사이클로알킬기로서는, 사이클로펜틸기, 및 사이클로헥실기 등의 단환의 사이클로알킬기, 또는 노보닐기, 테트라사이클로데칸일기, 테트라사이클로도데칸일기, 및 아다만틸기 등의 다환의 사이클로알킬기가 바람직하다. 그중에서도, 탄소수 5~6의 단환의 사이클로알킬기가 보다 바람직하다.As a cycloalkyl group formed by bonding of two of Rx 1 to Rx 3 , a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, or a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group Polycyclic cycloalkyl groups, such as such, are preferable. Among them, a monocyclic cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms is more preferable.
Rx1~Rx3 중 2개가 결합하여 형성되는 사이클로알킬기는, 예를 들면 환을 구성하는 메틸렌기의 하나가, 산소 원자 등의 헤테로 원자, 또는 카보닐기 등의 헤테로 원자를 갖는 기로 치환되어 있어도 된다.In the cycloalkyl group formed by bonding of two of Rx 1 to Rx 3 , for example, one of the methylene groups constituting the ring may be substituted with a hetero atom such as an oxygen atom or a group having a hetero atom such as a carbonyl group. .
식 (Y1) 및 (Y2)로 나타나는 기는, 예를 들면 Rx1이 메틸기 또는 에틸기이며, Rx2와 Rx3이 결합하여 상술한 사이클로알킬기를 형성하고 있는 양태가 바람직하다.The group represented by the formulas (Y1) and (Y2) is preferably an aspect in which Rx 1 is a methyl group or an ethyl group, and Rx 2 and Rx 3 are bonded to each other to form the cycloalkyl group described above.
식 (Y3) 중, R36~R38은, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 1가의 유기기를 나타낸다. R37과 R38은, 서로 결합하여 환을 형성해도 된다. 1가의 유기기로서는, 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기, 아랄킬기, 및 알켄일기 등을 들 수 있다. R36은, 수소 원자인 것이 바람직하다.In formula (Y3), R 36 to R 38 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group. R 37 and R 38 may be bonded to each other to form a ring. Examples of the monovalent organic group include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, and an alkenyl group. It is preferable that R 36 is a hydrogen atom.
식 (Y4) 중, Ar은, 방향족 탄화 수소기를 나타낸다. Rn은, 알킬기, 사이클로알킬기, 또는 아릴기를 나타낸다. Rn과 Ar은 서로 결합하여 비방향족환을 형성해도 된다. Ar은 보다 바람직하게는 아릴기이다.In formula (Y4), Ar represents an aromatic hydrocarbon group. Rn represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group. Rn and Ar may be bonded to each other to form a non-aromatic ring. Ar is more preferably an aryl group.
페놀성 수산기가 산의 작용에 의하여 분해되어 탈리하는 탈리기로 보호된 구조(산분해성기)를 갖는 반복 단위로서는, 페놀성 수산기에 있어서의 수소 원자가 식 (Y1)~(Y4)로 나타나는 기에 의하여 보호된 구조를 갖는 것이 바람직하다.As a repeating unit having a structure (acid-decomposable group) protected by a leaving group that decomposes and desorbs a phenolic hydroxyl group by the action of an acid, the hydrogen atom in the phenolic hydroxyl group is protected by a group represented by formulas (Y1) to (Y4). It is desirable to have a structured structure.
페놀성 수산기가 산의 작용에 의하여 분해되어 탈리하는 탈리기로 보호된 구조(산분해성기)를 갖는 반복 단위로서는, 하기 일반식 (AII)로 나타나는 반복 단위가 바람직하다.As the repeating unit having a structure (acid-decomposable group) protected by a leaving group that decomposes and desorbs a phenolic hydroxyl group by the action of an acid, a repeating unit represented by the following general formula (AII) is preferable.
[화학식 18][Formula 18]
일반식 (AII) 중,In general formula (AII),
R61, R62 및 R63은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기, 사이클로알킬기, 할로젠 원자, 사이아노기, 또는 알콕시카보닐기를 나타낸다. 단, R62는 Ar6과 결합하여 환을 형성하고 있어도 되고, 그 경우의 R62는 단결합 또는 알킬렌기를 나타낸다.R 61 , R 62 and R 63 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an alkoxycarbonyl group. However, R 62 may be bonded to Ar 6 to form a ring, and R 62 in that case represents a single bond or an alkylene group.
X6은, 단결합, -COO-, 또는 -CONR64-를 나타낸다. R64는, 수소 원자 또는 알킬기를 나타낸다.X 6 represents a single bond, -COO-, or -CONR 64 -. R 64 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
L6은, 단결합 또는 알킬렌기를 나타낸다.L 6 represents a single bond or an alkylene group.
Ar6은, (n+1)가의 방향족 탄화 수소기를 나타내고, R62와 결합하여 환을 형성하는 경우에는 (n+2)가의 방향족 탄화 수소기를 나타낸다.Ar 6 represents a (n+1) valent aromatic hydrocarbon group, and when bonded to R 62 to form a ring, it represents a (n+2) valent aromatic hydrocarbon group.
Y2는, n≥2의 경우에는 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 산의 작용에 의하여 탈리하는 기를 나타낸다. 단, Y2의 적어도 하나는, 산의 작용에 의하여 탈리하는 기를 나타낸다. Y2로서의 산의 작용에 의하여 탈리하는 기는, 식 (Y1)~(Y4)인 것이 바람직하다.In the case of n≥2, each of Y 2 independently represents a hydrogen atom or a group which is desorbed by the action of an acid. However, at least one of Y 2 represents a group that is desorbed by the action of an acid. It is preferable that the group which is desorbed by the action of an acid as Y 2 is in the formulas (Y1) to (Y4).
n은, 1~4의 정수를 나타낸다.n represents the integer of 1-4.
상기 각 기는 치환기를 갖고 있어도 되고, 치환기로서는, 예를 들면 알킬기(탄소수 1~4), 할로젠 원자, 수산기, 알콕시기(탄소수 1~4), 카복실기, 및 알콕시카보닐기(탄소수 2~6) 등을 들 수 있으며, 탄소수 8 이하의 것이 바람직하다.Each of the above groups may have a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group (carbon number 1 to 4), halogen atom, hydroxyl group, alkoxy group (carbon number 1 to 4), carboxyl group, and alkoxycarbonyl group (carbon number 2 to 6). ) And the like, and those having 8 or less carbon atoms are preferable.
[화학식 19][Formula 19]
[화학식 20][Formula 20]
(그 외의 반복 단위)(Other repeat units)
수지 (A)는, 상술한 반복 단위 이외에, 그 외의 반복 단위를 함유해도 된다. 이하에, 수지 (A)가 함유할 수 있는 그 외의 반복 단위에 대하여 상세히 설명한다.Resin (A) may contain other repeating units in addition to the repeating units described above. Hereinafter, other repeating units that the resin (A) may contain will be described in detail.
(카복시기를 갖는 반복 단위 (a3))(Repeating unit (a3) having a carboxy group)
수지 (A)는 상기 반복 단위 (a1) 및 반복 단위 (a2)에 더하여, 카복시기를 갖는 반복 단위 (a3)을 더 갖고 있어도 된다.In addition to the repeating unit (a1) and the repeating unit (a2), the resin (A) may further have a repeating unit (a3) having a carboxy group.
수지 (A)는, 반복 단위 (a3)을 함유함으로써, 알칼리 현상 시의 용해 속도가 보다 우수하다.Since the resin (A) contains the repeating unit (a3), the dissolution rate at the time of alkali development is more excellent.
반복 단위 (a3)으로서는, 예를 들면 하기에 나타내는 (메트)아크릴산 유래의 반복 단위를 들 수 있다.Examples of the repeating unit (a3) include a repeating unit derived from (meth)acrylic acid shown below.
[화학식 21][Formula 21]
수지 (A)는, 반복 단위 (a3)을, 1종 단독으로 갖고 있어도 되고, 2종 이상을 병용하여 갖고 있어도 된다.Resin (A) may have the repeating unit (a3) individually by 1 type, and may have it using 2 or more types together.
수지 (A)에 있어서, 반복 단위 (a3)의 함유량은, 수지 (A) 중의 전체 반복 단위에 대하여, 1~10몰%가 바람직하고, 2~8몰%가 보다 바람직하다.In the resin (A), the content of the repeating unit (a3) is preferably 1 to 10 mol%, and more preferably 2 to 8 mol% with respect to all repeating units in the resin (A).
(페놀성 수산기를 갖는 반복 단위 (a4))(Repeating unit (a4) having a phenolic hydroxyl group)
수지 (A)는 상기 반복 단위 (a1) 및 반복 단위 (a2)에 더하여, 페놀성 수산기를 갖는 반복 단위 (a4)를 더 갖고 있어도 된다.The resin (A) may further have a repeating unit (a4) having a phenolic hydroxyl group in addition to the repeating unit (a1) and the repeating unit (a2).
수지 (A)는, 반복 단위 (a4)를 함유함으로써, 알칼리 현상 시의 용해 속도가 보다 우수하며, 또한 내에칭성이 우수하다.When the resin (A) contains the repeating unit (a4), the dissolution rate at the time of alkali development is more excellent, and the etching resistance is excellent.
페놀성 수산기를 갖는 반복 단위로서는, 특별히 한정되지 않지만, 하이드록시스타이렌 반복 단위, 또는 하이드록시스타이렌(메트)아크릴레이트 반복 단위를 들 수 있다. 페놀성 수산기를 갖는 반복 단위로서는, 하기 일반식 (I)로 나타나는 반복 단위가 바람직하다.Although it does not specifically limit as a repeating unit which has a phenolic hydroxyl group, A hydroxystyrene repeating unit or a hydroxystyrene (meth)acrylate repeating unit is mentioned. As the repeating unit having a phenolic hydroxyl group, a repeating unit represented by the following general formula (I) is preferable.
[화학식 22][Formula 22]
식 중,In the formula,
R41, R42 및 R43은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기, 사이클로알킬기, 할로젠 원자, 사이아노기 또는 알콕시카보닐기를 나타낸다. 단, R42는 Ar4와 결합하여 환을 형성하고 있어도 되고, 그 경우의 R42는 단결합 또는 알킬렌기를 나타낸다.R 41 , R 42 and R 43 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an alkoxycarbonyl group. However, R 42 may be bonded to Ar 4 to form a ring, and R 42 in that case represents a single bond or an alkylene group.
X4는, 단결합, -COO-, 또는 -CONR64-를 나타내고, R64는, 수소 원자 또는 알킬기를 나타낸다.X 4 represents a single bond, -COO-, or -CONR 64 -, and R 64 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
L4는, 단결합 또는 2가의 연결기를 나타낸다.L 4 represents a single bond or a divalent connecting group.
Ar4는, (n+1)가의 방향족 탄화 수소기를 나타내고, R42와 결합하여 환을 형성하는 경우에는 (n+2)가의 방향족 탄화 수소기를 나타낸다.Ar 4 represents a (n+1) valent aromatic hydrocarbon group, and when bonded to R 42 to form a ring, it represents a (n+2) valent aromatic hydrocarbon group.
n은, 1~5의 정수를 나타낸다.n represents the integer of 1-5.
일반식 (I)로 나타나는 반복 단위를 고극성화시킬 목적으로는, n이 2 이상인 정수, 또는 X4가 -COO-, 또는 -CONR64-인 것도 바람직하다.In order to increase the polarity of the repeating unit represented by General Formula (I), it is also preferable that n is an integer of 2 or more, or that X 4 is -COO- or -CONR 64 -.
일반식 (I)에 있어서의 R41, R42, 및 R43으로 나타나는 알킬기로서는, 치환기를 갖고 있어도 되는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, n-뷰틸기, sec-뷰틸기, 헥실기, 2-에틸헥실기, 옥틸기, 및 도데실기 등의 탄소수 20 이하의 알킬기가 바람직하고, 탄소수 8 이하의 알킬기가 보다 바람직하며, 탄소수 3 이하의 알킬기가 더 바람직하다. As the alkyl group represented by R 41 , R 42 , and R 43 in the general formula (I), a methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, hexyl group which may have a substituent , A C20 or less alkyl group such as a 2-ethylhexyl group, an octyl group, and a dodecyl group is preferable, a C8 or less alkyl group is more preferable, and a C3 or less alkyl group is more preferable.
일반식 (I)에 있어서의 R41, R42, 및 R43으로 나타나는 사이클로알킬기로서는, 단환이어도 되고, 다환이어도 된다. 치환기를 갖고 있어도 되는, 사이클로프로필기, 사이클로펜틸기, 및 사이클로헥실기 등의 탄소수 3~8개이며 단환인 사이클로알킬기가 바람직하다. The cycloalkyl group represented by R 41 , R 42 , and R 43 in the general formula (I) may be monocyclic or polycyclic. A monocyclic cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms such as a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group which may have a substituent is preferable.
일반식 (I)에 있어서의 R41, R42, 및 R43으로 나타나는 할로젠 원자로서는, 불소 원자, 염소 원자, 브로민 원자 및 아이오딘 원자 등을 들 수 있으며, 불소 원자가 바람직하다. Examples of the halogen atom represented by R 41 , R 42 , and R 43 in the general formula (I) include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
일반식 (I)에 있어서의 R41, R42, 및 R43으로 나타나는 알콕시카보닐기에 포함되는 알킬기로서는, 상기 R41, R42, 및 R43에 있어서의 알킬기와 동일한 것이 바람직하다.The alkyl group contained in the alkoxycarbonyl group represented by R 41 , R 42 , and R 43 in the general formula (I) is preferably the same as the alkyl group for R 41 , R 42 , and R 43.
상기 각 기에 있어서의 바람직한 치환기로서는, 예를 들면 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기, 아미노기, 아마이드기, 유레이도기, 유레테인기, 하이드록실기, 카복실기, 할로젠 원자, 알콕시기, 싸이오에터기, 아실기, 아실옥시기, 알콕시카보닐기, 사이아노기, 및 나이트로기 등을 들 수 있으며, 치환기의 탄소수는 8 이하가 바람직하다.Preferred substituents in each of the above groups include, for example, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an amino group, an amide group, a ureido group, a urethane group, a hydroxyl group, a carboxyl group, a halogen atom, an alkoxy group, a thioether group, An acyl group, an acyloxy group, an alkoxycarbonyl group, a cyano group, and a nitro group, and the like, and the number of carbon atoms of the substituent is preferably 8 or less.
Ar4는, (n+1)가의 방향족 탄화 수소기를 나타낸다. n이 1인 경우에 있어서의 2가의 방향족 탄화 수소기는, 치환기를 갖고 있어도 되고, 예를 들면 페닐렌기, 톨릴렌기, 나프틸렌기, 및 안트라센일렌기 등의 탄소수 6~18의 아릴렌기, 또는 예를 들면 싸이오펜, 퓨란, 피롤, 벤조싸이오펜, 벤조퓨란, 벤조피롤, 트라이아진, 이미다졸, 벤즈이미다졸, 트라이아졸, 싸이아다이아졸, 및 싸이아졸 등의 헤테로환을 포함하는 방향족 탄화 수소기가 바람직하다.Ar 4 represents a (n+1) valent aromatic hydrocarbon group. The divalent aromatic hydrocarbon group in the case where n is 1 may have a substituent, for example, an arylene group having 6 to 18 carbon atoms such as a phenylene group, a tolylene group, a naphthylene group, and an anthracenylene group, or an example Aromatic hydrocarbons including heterocycles such as thiophene, furan, pyrrole, benzothiophene, benzofuran, benzopyrrole, triazine, imidazole, benzimidazole, triazole, thiadiazole, and thiazole Group is preferred.
n이 2 이상의 정수인 경우에 있어서의 (n+1)가의 방향족 탄화 수소기의 구체예로서는, 2가의 방향족 탄화 수소기의 상술한 구체예로부터, (n-1)개의 임의의 수소 원자를 제거하여 이루어지는 기를 적합하게 들 수 있다.As a specific example of the (n+1) valent aromatic hydrocarbon group in the case where n is an integer of 2 or more, it is formed by removing (n-1) arbitrary hydrogen atoms from the above-described specific example of the divalent aromatic hydrocarbon group. The group is mentioned suitably.
(n+1)가의 방향족 탄화 수소기는, 치환기를 더 갖고 있어도 된다.The (n+1) valent aromatic hydrocarbon group may further have a substituent.
상술한 알킬기, 사이클로알킬기, 알콕시카보닐기 및 (n+1)가의 방향족 탄화 수소기가 가질 수 있는 치환기로서는, 예를 들면 일반식 (I)에 있어서의 R41, R42, 및 R43으로 든 알킬기; 메톡시기, 에톡시기, 하이드록시에톡시기, 프로폭시기, 하이드록시프로폭시기, 및 뷰톡시기 등의 알콕시기; 페닐기 등의 아릴기 등을 들 수 있다.Examples of the substituents that the above-described alkyl group, cycloalkyl group, alkoxycarbonyl group and (n+1) valent aromatic hydrocarbon group may have include, for example, an alkyl group represented by R 41 , R 42 , and R 43 in the general formula (I). ; Alkoxy groups such as methoxy group, ethoxy group, hydroxyethoxy group, propoxy group, hydroxypropoxy group, and butoxy group; Aryl groups, such as a phenyl group, etc. are mentioned.
X4에 의하여 나타나는 -CONR64-(R64는, 수소 원자 또는 알킬기를 나타냄)에 있어서의 R64의 알킬기로서는, 치환기를 갖고 있어도 되는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, n-뷰틸기, sec-뷰틸기, 헥실기, 2-에틸헥실기, 옥틸기, 및 도데실기 등의 탄소수 20 이하의 알킬기가 바람직하고, 탄소수 8 이하의 알킬기가 보다 바람직하다.-CONR 64 represented by the X 4 - alkyl group of R 64 in (R 64 is a hydrogen atom or an alkyl group), which may have a substituent, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n- view An alkyl group having 20 or less carbon atoms, such as a yl group, sec-butyl group, hexyl group, 2-ethylhexyl group, octyl group, and dodecyl group, is preferable, and an alkyl group having 8 or less carbon atoms is more preferable.
X4로서는, 단결합, -COO-, 또는 -CONH-가 바람직하고, 단결합, 또는 -COO-가 보다 바람직하다.As X 4 , a single bond, -COO-, or -CONH- is preferable, and a single bond or -COO- is more preferable.
L4로서의 2가의 연결기로서는, 알킬렌기인 것이 바람직하고, 알킬렌기로서는, 치환기를 갖고 있어도 되는, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 뷰틸렌기, 헥실렌기, 및 옥틸렌기 등의 탄소수 1~8의 알킬렌기가 바람직하다.The divalent linking group as L 4 is preferably an alkylene group, and as the alkylene group, 1 to 8 carbon atoms such as methylene group, ethylene group, propylene group, butylene group, hexylene group, and octylene group which may have a substituent The alkylene group of is preferred.
Ar4로서는, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소수 6~18의 방향족 탄화 수소기가 바람직하고, 벤젠환기, 나프탈렌환기, 또는 바이페닐렌환기가 보다 바람직하다. 그중에서도, 일반식 (I)로 나타나는 반복 단위는, 하이드록시스타이렌에서 유래하는 반복 단위인 것이 바람직하다. 즉, Ar4는, 벤젠환기인 것이 바람직하다.As Ar 4 , an aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms which may have a substituent is preferable, and a benzene ring group, a naphthalene ring group, or a biphenylene ring group is more preferable. Among them, the repeating unit represented by the general formula (I) is preferably a repeating unit derived from hydroxystyrene. That is, it is preferable that Ar 4 is a benzene ring group.
이하, 페놀성 수산기를 갖는 반복 단위의 구체예를 나타내지만, 본 발명은, 이것에 한정되는 것이 아니다. 식 중, a는 1 또는 2를 나타낸다.Hereinafter, although a specific example of the repeating unit which has a phenolic hydroxyl group is shown, this invention is not limited to this. In the formula, a represents 1 or 2.
[화학식 23][Formula 23]
수지 (A)는, 반복 단위 (a4)를 1종 단독으로 갖고 있어도 되고, 2종 이상을 병용하여 갖고 있어도 된다.Resin (A) may have a repeating unit (a4) individually by 1 type, and may use 2 or more types together, and may have it.
수지 (A)에 있어서, 반복 단위 (a4)의 함유량은, 수지 (A) 중의 전체 반복 단위에 대하여, 40몰% 이상이 바람직하고, 50몰% 이상이 보다 바람직하며, 60몰% 이상이 더 바람직하다. 또, 반복 단위 (a4)의 함유량은, 수지 (A) 중의 전체 반복 단위에 대하여, 85몰% 이하가 바람직하고, 80몰% 이하가 보다 바람직하다.In the resin (A), the content of the repeating unit (a4) is preferably 40 mol% or more, more preferably 50 mol% or more, and further 60 mol% or more with respect to all repeating units in the resin (A). desirable. In addition, the content of the repeating unit (a4) is preferably 85 mol% or less, and more preferably 80 mol% or less with respect to all repeating units in the resin (A).
(반복 단위 (a5))(Repeat unit (a5))
수지 (A)는, 락톤 구조, 설톤 구조, 및 카보네이트 구조로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 갖는 반복 단위 (a5)를 갖고 있어도 된다.The resin (A) may have a repeating unit (a5) having at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a sultone structure, and a carbonate structure.
락톤 구조 또는 설톤 구조로서는, 락톤 구조 또는 설톤 구조를 갖고 있으면 되고, 5~7원환 락톤 구조 또는 5~7원환 설톤 구조가 바람직하다. 그중에서도, 바이사이클로 구조 혹은 스파이로 구조를 형성하는 형태로 5~7원환 락톤 구조에 다른 환 구조가 축환되어 있는 것, 또는 바이사이클로 구조 혹은 스파이로 구조를 형성하는 형태로 5~7원환 설톤 구조에 다른 환 구조가 축환되어 있는 것이 보다 바람직하다.As a lactone structure or a sultone structure, it is sufficient to have a lactone structure or a sultone structure, and a 5-7 membered cyclic lactone structure or a 5-7 membered sultone structure is preferable. Among them, in the form of forming a bicyclo structure or a spiro structure, a 5-7 membered ring lactone structure condensed with another ring structure, or a 5-7 membered ring sultone structure in the form of forming a bicyclo structure or a spiro structure. It is more preferable that other ring structures are condensed.
수지 (A)는, 하기 일반식 (LC1-1)~(LC1-21) 중 어느 하나로 나타나는 락톤 구조, 또는 하기 일반식 (SL1-1)~(SL1-3) 중 어느 하나로 나타나는 설톤 구조를 갖는 반복 단위를 갖는 것이 더 바람직하다. 또, 락톤 구조 또는 설톤 구조가 주쇄에 직접 결합되어 있어도 된다. 바람직한 구조로서는, 일반식 (LC1-1), 일반식 (LC1-4), 일반식 (LC1-5), 일반식 (LC1-8), 일반식 (LC1-16), 혹은 일반식 (LC1-21)로 나타나는 락톤 구조, 또는 일반식 (SL1-1)로 나타나는 설톤 구조를 들 수 있다.Resin (A) has a lactone structure represented by any one of the following general formulas (LC1-1) to (LC1-21), or a sultone structure represented by any one of the following general formulas (SL1-1) to (SL1-3) It is more preferred to have repeating units. Moreover, a lactone structure or a sultone structure may be directly bonded to the main chain. As a preferable structure, general formula (LC1-1), general formula (LC1-4), general formula (LC1-5), general formula (LC1-8), general formula (LC1-16), or general formula (LC1- The lactone structure represented by 21) or the sultone structure represented by General Formula (SL1-1) can be mentioned.
[화학식 24][Formula 24]
락톤 구조 부분 또는 설톤 구조 부분은, 치환기 (Rb2)를 갖고 있어도 되고, 갖고 있지 않아도 된다. 바람직한 치환기 (Rb2)로서는, 탄소수 1~8의 알킬기, 탄소수 4~7의 사이클로알킬기, 탄소수 1~8의 알콕시기, 탄소수 2~8의 알콕시카보닐기, 카복시기, 할로젠 원자, 수산기, 사이아노기, 및 산분해성기 등을 들 수 있으며, 탄소수 1~4의 알킬기, 사이아노기, 또는 산분해성기가 바람직하다. n2는, 0~4의 정수를 나타낸다. n2가 2 이상일 때, 복수 존재하는 치환기 (Rb2)는, 동일해도 되고 달라도 된다. 또, 복수 존재하는 치환기 (Rb2)끼리가 결합하여 환을 형성해도 된다.The lactone structure moiety or the sultone structure moiety may or may not have a substituent (Rb 2 ). Preferred substituents (Rb 2 ) include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 2 to 8 carbon atoms, a carboxyl group, a halogen atom, a hydroxyl group, and An ano group and an acid-decomposable group, etc., and a C1-C4 alkyl group, a cyano group, or an acid-decomposable group is preferable. n 2 represents the integer of 0-4. When n 2 is 2 or more, a plurality of substituents (Rb 2 ) may be the same or different. Further, a plurality of substituents (Rb 2 ) may be bonded to each other to form a ring.
락톤 구조 또는 설톤 구조를 갖는 반복 단위로서는, 하기 일반식 (III)으로 나타나는 반복 단위가 바람직하다.As the repeating unit having a lactone structure or a sultone structure, a repeating unit represented by the following general formula (III) is preferable.
[화학식 25][Formula 25]
상기 일반식 (III) 중,In the general formula (III),
A는, 에스터 결합(-COO-로 나타나는 기) 또는 아마이드 결합(-CONH-로 나타나는 기)을 나타낸다.A represents an ester bond (a group represented by -COO-) or an amide bond (a group represented by -CONH-).
n은, -R0-Z-로 나타나는 구조의 반복수이며, 0~5의 정수를 나타내고, 0 또는 1인 것이 바람직하며, 0인 것이 보다 바람직하다. n이 0인 경우, -R0-Z-는 존재하지 않고, 단결합이 된다.n is the repeating number of the structure represented by -R 0 -Z-, represents an integer of 0 to 5, is preferably 0 or 1, and more preferably 0. When n is 0, -R 0 -Z- does not exist and becomes a single bond.
R0은, 알킬렌기, 사이클로알킬렌기, 또는 그 조합을 나타낸다. R0이 복수 개 존재하는 경우, R0은, 각각 독립적으로, 알킬렌기, 사이클로알킬렌기, 또는 그 조합을 나타낸다.R 0 represents an alkylene group, a cycloalkylene group, or a combination thereof. When a plurality of R 0 is present, each of R 0 independently represents an alkylene group, a cycloalkylene group, or a combination thereof.
Z는, 단결합, 에터 결합, 에스터 결합, 아마이드 결합, 유레테인 결합 또는 유레아 결합을 나타낸다. Z가 복수 개 존재하는 경우에는, Z는, 각각 독립적으로, 단결합, 에터 결합, 에스터 결합, 아마이드 결합, 유레테인 결합 또는 유레아 결합을 나타낸다.Z represents a single bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a uretein bond, or a urea bond. When a plurality of Z is present, each of Z independently represents a single bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a uretein bond, or a urea bond.
R8은, 락톤 구조 또는 설톤 구조를 갖는 1가의 유기기를 나타낸다.R 8 represents a monovalent organic group having a lactone structure or a sultone structure.
R7은, 수소 원자, 할로젠 원자 또는 1가의 유기기(바람직하게는 메틸기)를 나타낸다.R 7 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a monovalent organic group (preferably a methyl group).
R0의 알킬렌기 또는 사이클로알킬렌기는 치환기를 가져도 된다.The alkylene group or cycloalkylene group of R 0 may have a substituent.
Z로서는, 에터 결합, 또는 에스터 결합이 바람직하고, 에스터 결합이 보다 바람직하다.As Z, an ether bond or an ester bond is preferable, and an ester bond is more preferable.
수지 (A)는, 카보네이트 구조를 갖는 반복 단위를 갖고 있어도 된다. 카보네이트 구조는, 환상 탄산 에스터 구조인 것이 바람직하다.Resin (A) may have a repeating unit which has a carbonate structure. It is preferable that the carbonate structure is a cyclic carbonate ester structure.
환상 탄산 에스터 구조를 갖는 반복 단위는, 하기 일반식 (A-1)로 나타나는 반복 단위인 것이 바람직하다.It is preferable that the repeating unit which has a cyclic carbonate ester structure is a repeating unit represented by the following general formula (A-1).
[화학식 26][Formula 26]
일반식 (A-1) 중, RA 1은, 수소 원자, 할로젠 원자 또는 1가의 유기기(바람직하게는 메틸기)를 나타낸다.In General Formula (A-1), R A 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a monovalent organic group (preferably a methyl group).
n은 0 이상의 정수를 나타낸다.n represents an integer of 0 or more.
RA 2는, 치환기를 나타낸다. n이 2 이상인 경우, RA 2는, 각각 독립적으로, 치환기를 나타낸다.R A 2 represents a substituent. When n is 2 or more , each of R A 2 independently represents a substituent.
A는, 단결합, 또는 2가의 연결기를 나타낸다.A represents a single bond or a divalent linking group.
Z는, 식 중의 -O-C(=O)-O-로 나타나는 기와 함께 단환 구조 또는 다환 구조를 형성하는 원자단을 나타낸다.Z represents an atomic group forming a monocyclic structure or a polycyclic structure together with a group represented by -O-C(=O)-O- in the formula.
수지 (A)는, 락톤 구조, 설톤 구조, 및 카보네이트 구조로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 갖는 반복 단위로서, 미국 특허출원 공개공보 2016/0070167A1호의 단락 <0370>~<0414>에 기재된 반복 단위를 갖는 것도 바람직하다.Resin (A) is a repeating unit having at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a sultone structure, and a carbonate structure, and the repeats described in paragraphs <0370> to <0414> of U.S. Patent Application Publication No. 2016/0070167A1 It is also preferred to have a unit.
수지 (A)는, 락톤 구조, 설톤 구조, 및 카보네이트 구조로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 갖는 반복 단위를, 1종 단독으로 갖고 있어도 되고, 2종 이상을 병용하여 갖고 있어도 된다.The resin (A) may have a repeating unit having at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a sultone structure, and a carbonate structure, alone or in combination of two or more.
이하에 일반식 (III)으로 나타나는 반복 단위에 상당하는 모노머의 구체예, 및 일반식 (A-1)로 나타나는 반복 단위에 상당하는 모노머의 구체예를 들지만, 본 발명은, 이들 구체예에 한정되지 않는다. 하기의 구체예는, 일반식 (III)에 있어서의 R7 및 일반식 (A-1)에 있어서의 RA 1이 메틸기인 경우에 상당하지만, R7 및 RA 1은, 수소 원자, 할로젠 원자, 또는 1가의 유기기로 임의로 치환할 수 있다.Specific examples of the monomer corresponding to the repeating unit represented by the general formula (III) and specific examples of the monomer corresponding to the repeating unit represented by the general formula (A-1) will be given below, but the present invention is limited to these specific examples. It doesn't work. The following specific examples correspond to the case where R 7 in General Formula (III) and R A 1 in General Formula (A-1) are methyl groups, but R 7 and R A 1 are hydrogen atoms, It can be optionally substituted with a lozen atom or a monovalent organic group.
[화학식 27][Formula 27]
상기 모노머 외에, 하기에 나타내는 모노머도 수지 (A)의 원료로서 적합하게 이용된다.In addition to the above monomers, the monomers shown below are also suitably used as raw materials for the resin (A).
[화학식 28][Formula 28]
수지 (A)에 포함되는 락톤 구조, 설톤 구조, 및 카보네이트 구조로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 갖는 반복 단위의 함유량(락톤 구조, 설톤 구조, 및 카보네이트 구조로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 갖는 반복 단위가 복수 존재하는 경우는 그 합계)은, 수지 (A) 중의 전체 반복 단위에 대하여, 5~30몰%가 바람직하고, 10~30몰%가 보다 바람직하며, 20~30몰%가 더 바람직하다.Content of a repeating unit having at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a sultone structure, and a carbonate structure contained in the resin (A) (at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a sultone structure, and a carbonate structure) When a plurality of repeating units are present, the sum) is preferably 5 to 30 mol%, more preferably 10 to 30 mol%, and more preferably 20 to 30 mol% with respect to all repeating units in the resin (A). Is more preferred.
수지 (A)는, 상기의 반복 구조 단위 이외에, 드라이 에칭 내성, 표준 현상액 적성, 기판 밀착성, 레지스트 프로파일, 또는 레지스트의 일반적인 필요한 특성인 해상력, 내열성, 감도 등을 조절할 목적으로 다양한 반복 구조 단위를 더 갖고 있어도 된다.Resin (A), in addition to the above repeating structural units, further includes various repeating structural units for the purpose of controlling dry etching resistance, standard developer aptitude, substrate adhesion, resist profile, or resolution, heat resistance, sensitivity, etc., which are general necessary properties of the resist. You may have it.
이와 같은 반복 구조 단위로서는, 소정의 단량체에 상당하는 반복 구조 단위를 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.Examples of such a repeating structural unit include, but are not limited to, a repeating structural unit corresponding to a predetermined monomer.
소정의 단량체로서는, 예를 들면 아크릴산 에스터류, 메타크릴산 에스터류, 아크릴아마이드류, 메타크릴아마이드류, 알릴 화합물, 바이닐에터류, 및 바이닐에스터류 등으로부터 선택되는 부가 중합성 불포화 결합을 1개 갖는 화합물 등을 들 수 있다.As a predetermined monomer, for example, one addition polymerizable unsaturated bond selected from acrylic acid esters, methacrylic acid esters, acrylamides, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters, etc. The compounds which have, etc. are mentioned.
그 외에도, 상기 다양한 반복 구조 단위에 상당하는 단량체와 공중합 가능한 부가 중합성의 불포화 화합물을 이용해도 된다.In addition, an addition polymerizable unsaturated compound capable of copolymerizing with a monomer corresponding to the above various repeating structural units may be used.
수지 (A)에 있어서, 각 반복 구조 단위의 함유 몰비는, 다양한 성능을 조절하기 위하여 적절히 설정된다.In the resin (A), the molar content of each repeating structural unit is appropriately set in order to control various performances.
수지 (A)는, 반복 단위의 전부가 (메트)아크릴레이트계 반복 단위로 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 반복 단위의 전부가 메타크릴레이트계 반복 단위인 것, 반복 단위의 전부가 아크릴레이트계 반복 단위인 것, 반복 단위의 전부가 메타크릴레이트계 반복 단위와 아크릴레이트계 반복 단위에 의한 것 중 어느 것이어도 이용할 수 있지만, 아크릴레이트계 반복 단위가 수지 (A)의 전체 반복 단위에 대하여 50몰% 이하인 것이 바람직하다.In the resin (A), all of the repeating units may be composed of (meth)acrylate repeating units. In this case, all of the repeating units are methacrylate repeating units, all of the repeating units are acrylate repeating units, and all of the repeating units are made of methacrylate repeating units and acrylate repeating units. Any of them can be used, but it is preferable that the acrylate-based repeating units are 50 mol% or less with respect to all repeating units of the resin (A).
(방향족환을 갖는 반복 단위)(Repeating unit having an aromatic ring)
수지 (A)는, 방향족환을 갖는 반복 단위를 갖는 것이 바람직하다. 즉, 수지 (A) 중의 반복 단위 중 적어도 어느 1종이, 방향족환을 갖는 반복 단위인 것이 바람직하다.It is preferable that resin (A) has a repeating unit which has an aromatic ring. That is, it is preferable that at least any one of the repeating units in the resin (A) is a repeating unit having an aromatic ring.
수지 (A)에 있어서, 방향족환을 갖는 반복 단위의 함유량은, 내에칭성이 보다 우수한 점에서, 수지 (A) 중의 전체 반복 단위에 대하여, 예를 들면 40몰% 이상이며, 55몰% 이상이 바람직하고, 60몰% 이상이 보다 바람직하다. 또, 그 상한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 97몰% 이하이며, 85몰% 이하가 바람직하고, 80몰% 이하가 보다 바람직하다.In the resin (A), the content of the repeating unit having an aromatic ring is, for example, 40 mol% or more, and 55 mol% or more with respect to all repeating units in the resin (A), from the viewpoint of more excellent etching resistance. This is preferable, and 60 mol% or more is more preferable. In addition, the upper limit is not particularly limited, but is, for example, 97 mol% or less, preferably 85 mol% or less, and more preferably 80 mol% or less.
(수지 (A)의 중합 방법)(Polymerization method of resin (A))
수지 (A)는, 통상의 방법(예를 들면 라디칼 중합)에 따라 합성할 수 있다. 일반적인 합성 방법으로서는, 예를 들면 (1) 모노머종 및 개시제를 용제에 용해시키고, 가열함으로써 중합을 행하는 일괄 중합법, (2) 모노머종과 개시제를 함유하는 용액을 1~10시간 동안 적하함으로써 가열 용제에 첨가하는 적하 중합법 등을 들 수 있으며, 그중에서도 (2)의 적하 중합법이 바람직하다.Resin (A) can be synthesized according to an ordinary method (for example, radical polymerization). As a general synthesis method, for example, (1) a batch polymerization method in which a monomer species and an initiator are dissolved in a solvent and then polymerized by heating, and (2) a solution containing the monomer species and an initiator is added dropwise for 1 to 10 hours. A drop polymerization method added to the solvent may be mentioned, and among them, the drop polymerization method of (2) is preferable.
중합 시의 반응 용제로서는, 예를 들면 테트라하이드로퓨란, 1,4-다이옥세인, 및 다이아이소프로필에터 등의 에터류, 메틸에틸케톤, 및 메틸아이소뷰틸케톤 등의 케톤류, 아세트산 에틸 등의 에스터 용제, 다이메틸폼아마이드, 및 다이메틸아세트아마이드 등의 아마이드류, 및 후술하는 프로필렌글라이콜모노메틸에터아세테이트(PGMEA), 프로필렌글라이콜모노메틸에터(PGME)와, 사이클로헥산온 등의 본 발명의 조성물을 용해하는 용제를 들 수 있다. 중합 시의 반응 용제로서는, 그중에서도, 본 발명의 조성물에 이용되는 용제와 동일한 용제를 이용하는 것이 바람직하다. 이로써 보존 시의 파티클의 발생을 억제할 수 있다.Examples of the reaction solvent during polymerization include ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, and diisopropyl ether, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, and esters such as ethyl acetate. Solvents, amides such as dimethylformamide, and dimethylacetamide, as well as propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME), and cyclohexanone to be described later. And a solvent that dissolves the composition of the present invention. As the reaction solvent during polymerization, among others, it is preferable to use the same solvent as the solvent used in the composition of the present invention. This makes it possible to suppress the generation of particles during storage.
중합 반응은, 질소 및 아르곤 등의 불활성 가스의 분위기하에서 행해지는 것이 바람직하다. 중합 반응에는, 중합 개시제로서 시판 중인 라디칼 개시제(예를 들면, 아조계 개시제, 및 퍼옥사이드 등)를 이용하는 것이 바람직하다. 라디칼 개시제로서는 아조계 개시제가 바람직하고, 에스터기, 사이아노기, 또는 카복실기를 갖는 아조계 개시제가 보다 바람직하다. 이와 같은 아조계 개시제로서는, 예를 들면 아조비스아이소뷰티로나이트릴, 아조비스다이메틸발레로나이트릴, 및 다이메틸 2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트) 등을 들 수 있다.The polymerization reaction is preferably carried out in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen and argon. In the polymerization reaction, it is preferable to use a commercially available radical initiator (for example, an azo initiator, and peroxide) as the polymerization initiator. As the radical initiator, an azo initiator is preferable, and an azo initiator having an ester group, a cyano group, or a carboxyl group is more preferable. Examples of such azo initiators include azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile, and dimethyl 2,2'-azobis(2-methylpropionate). .
중합 반응에는, 상술한 바와 같이 중합 개시제를 임의로 첨가해도 된다. 중합 개시제의 계 내로의 첨가 방법은 특별히 한정되지 않으며, 일괄로 첨가하는 양태여도 되고, 분할하여 복수 회로 나누어 첨가하는 양태여도 된다. 중합 반응 시에, 반응액의 고형분 농도는, 통상 5~60질량%이며, 10~50질량%가 바람직하다. 반응 온도는, 통상 10~150℃이며, 30~120℃가 바람직하고, 60~100℃가 보다 바람직하다. 반응 종료 후, 용제에 투입하여 분체 또는 고형분을 회수하는 방법 등의 방법에 의하여, 중합체를 회수한다.In the polymerization reaction, as described above, a polymerization initiator may be optionally added. The method of adding the polymerization initiator into the system is not particularly limited, and may be added in a batch, or may be divided and added in a plurality of times. During the polymerization reaction, the solid content concentration of the reaction solution is usually 5 to 60 mass%, preferably 10 to 50 mass%. The reaction temperature is usually 10 to 150°C, preferably 30 to 120°C, and more preferably 60 to 100°C. After completion of the reaction, the polymer is recovered by a method such as a method of collecting powder or solid content by adding it to a solvent.
수지 (A)의 중량 평균 분자량은, 1,000~200,000이 바람직하고, 2,000~30,000이 보다 바람직하며, 3,000~25,000이 더 바람직하다. 분산도(Mw/Mn)는, 통상 1.0~3.0이며, 1.0~2.6이 바람직하고, 1.0~2.0이 보다 바람직하며, 1.1~2.0이 더 바람직하다.As for the weight average molecular weight of resin (A), 1,000-200,000 are preferable, 2,000-30,000 are more preferable, and 3,000-25,000 are more preferable. The degree of dispersion (Mw/Mn) is usually 1.0 to 3.0, preferably 1.0 to 2.6, more preferably 1.0 to 2.0, and still more preferably 1.1 to 2.0.
수지 (A)는, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.Resin (A) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
본 발명의 조성물 중, 수지 (A)의 함유량은, 전고형분 중에 대하여, 일반적으로 20질량% 이상인 경우가 많으며, 40질량% 이상이 바람직하고, 60질량% 이상이 보다 바람직하며, 80질량% 이상이 더 바람직하다. 상한은 특별히 제한되지 않지만, 99.5질량% 이하가 바람직하고, 99질량% 이하가 보다 바람직하며, 98질량% 이하가 더 바람직하다.In the composition of the present invention, the content of the resin (A) is generally 20% by mass or more, preferably 40% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and 80% by mass or more based on the total solid content. This is more preferable. Although the upper limit is not particularly limited, 99.5% by mass or less is preferable, 99% by mass or less is more preferable, and 98% by mass or less is still more preferable.
(고형분 농도)(Solid content concentration)
본 발명의 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물은, 고형분 농도가 10질량% 이상인 것이 바람직하다. 이 결과로서, 예를 들면 막두께가 1μm 이상(바람직하게는 10μm 이상)인 후막의 패턴을 형성하는 것이 용이해진다. 또한, 고형분 농도란, 본 발명의 조성물의 총 질량에 대한, 용제를 제외한 다른 레지스트 성분(레지스트막을 구성할 수 있는 성분)의 질량의 질량 백분율을 의도한다.It is preferable that the solid content concentration of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of this invention is 10 mass% or more. As a result of this, for example, it becomes easy to form a pattern of a thick film having a film thickness of 1 μm or more (preferably 10 μm or more). Incidentally, the solid content concentration means a mass percentage of the mass of the resist components other than the solvent (components capable of constituting the resist film) with respect to the total mass of the composition of the present invention.
<활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 산을 발생하는 화합물(광산발생제)><Compound that generates acid by irradiation with actinic ray or radiation (mineral generator)>
〔일반식 (P-1)로 나타나는 화합물〕[Compound represented by general formula (P-1)]
본 발명의 조성물은, 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 산을 발생하는 화합물로서, 하기 일반식 (P-1)로 나타나는 화합물을 포함한다.The composition of the present invention is a compound that generates an acid by irradiation with actinic rays or radiation, and contains a compound represented by the following general formula (P-1).
[화학식 29][Formula 29]
상기 일반식 (P-1) 중,In the general formula (P-1),
Q1은 S+를 포함하는 환을 나타낸다.Q 1 represents a ring containing S +.
환 Q1은 4원환, 5원환 또는 6원환이다. 단, 환 Q1은 다른 환과 축합환을 형성하고 있어도 된다.Ring Q 1 is a 4-membered ring, 5-membered ring, or 6-membered ring. However, ring Q 1 may form a condensed ring with another ring.
환 Q1은 환원으로서 적어도 2개의 탄소 원자를 갖고, S+와 직결하는 환원의 원자는 탄소 원자이다.Ring Q 1 has at least two carbon atoms as reduction, and the reduction atom directly connected to S + is a carbon atom.
RP1~RP5는 각각 독립적으로 수소 원자, 수산기, 할로젠 원자, 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 또는 알콕시기를 나타낸다. RP1~RP5 중 적어도 2개가 결합하여 환을 형성해도 된다.Each of R P1 to R P5 independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, or an alkoxy group. At least two of R P1 to R P5 may combine to form a ring.
Z-는, 비구핵성 음이온을 나타낸다.Z - represents a non-nucleophilic anion.
상기 일반식 (P-1) 중, Q1은 S+를 포함하는 환을 나타낸다. Q1이 나타내는 환은 지환(비방향족환)이어도 되고 방향족환이어도 되지만, 비방향족환인 것이 바람직하다.In the general formula (P-1), Q 1 represents a ring containing S +. The ring represented by Q 1 may be an alicyclic (non-aromatic ring) or an aromatic ring, but it is preferably a non-aromatic ring.
Q1이 나타내는 환은 4원환, 5원환 또는 6원환이며, 6원환인 것이 바람직하다.The ring represented by Q 1 is a 4-membered ring, 5-membered ring, or 6-membered ring, and is preferably a 6-membered ring.
Q1이 나타내는 환은 다른 환과 축합환을 형성하고 있어도 된다. 다른 환으로서는 지환(비방향족환)이어도 되고 방향족환이어도 되지만, 비방향족환인 것이 바람직하다. 다른 환은 4원환, 5원환 또는 6원환인 것이 바람직하고, 6원환인 것이 보다 바람직하다.The ring represented by Q 1 may form a condensed ring with another ring. The other ring may be an alicyclic (non-aromatic ring) or an aromatic ring, but a non-aromatic ring is preferable. The other ring is preferably a 4-membered ring, a 5-membered ring, or a 6-membered ring, and more preferably a 6-membered ring.
환 Q1은 치환기를 갖고 있어도 된다. 치환기는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 알킬기(바람직하게는 탄소수 1~6), 전자 구인성기(예를 들면 아실기, 설포네이트기) 등을 들 수 있다.Ring Q 1 may have a substituent. The substituent is not particularly limited, and examples thereof include an alkyl group (preferably 1 to 6 carbon atoms), an electron withdrawing group (eg, acyl group, sulfonate group) and the like.
환 Q1은 환원으로서 적어도 2개의 탄소 원자를 갖고, S+와 직결하는 환원의 원자는 탄소 원자이다.Ring Q 1 has at least two carbon atoms as reduction, and the reduction atom directly connected to S + is a carbon atom.
환 Q1이 환원으로서 S+ 이외의 헤테로 원자를 갖는 것이 바람직하다. 여기에서 말하는 헤테로 원자는, 3가 이상의 헤테로 원자(예를 들면 질소 원자)인 경우는, 수소 원자 또는 치환기가 결합한 헤테로 원자를 포함하는 것이다.It is preferable that ring Q 1 has a hetero atom other than S + as reduction. The hetero atom referred to herein includes a hydrogen atom or a hetero atom to which a substituent is bonded in the case of a trivalent or higher hetero atom (for example, a nitrogen atom).
S+ 이외의 헤테로 원자로서는, 산소 원자, 질소 원자, 황 원자 등을 들 수 있으며, 산소 원자 또는 질소 원자가 바람직하다.Examples of the hetero atom other than S + include an oxygen atom, a nitrogen atom, and a sulfur atom, and an oxygen atom or a nitrogen atom is preferable.
상기 일반식 (P-1) 중, RP1~RP5는 각각 독립적으로 수소 원자, 수산기, 할로젠 원자, 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 또는 알콕시기를 나타낸다.In the general formula (P-1), R P1 to R P5 each independently represent a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, or an alkoxy group.
RP1~RP5로서의 할로젠 원자는, 불소 원자, 염소 원자, 브로민 원자 또는 아이오딘 원자인 것이 바람직하고, 불소 원자인 것이 보다 바람직하다.The halogen atom as R P1 to R P5 is preferably a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom, and more preferably a fluorine atom.
RP1~RP5로서의 알킬기는, 직쇄상이어도 되고 분기쇄상이어도 된다. 상기 알킬기의 탄소수는 1~10이 바람직하고, 1~6이 보다 바람직하다. 상기 알킬기로서는, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-뷰틸기, sec-뷰틸기, t-뷰틸기 등을 들 수 있다. 상기 알킬기는 치환기를 갖고 있어도 되고, 치환기로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 할로젠 원자를 들 수 있다.The alkyl group as R P1 to R P5 may be linear or branched. The number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 6. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, and a t-butyl group. The alkyl group may have a substituent, and the substituent is not particularly limited, and examples thereof include a halogen atom.
RP1~RP5로서의 아릴기의 탄소수는 6~10이 바람직하다. 상기 아릴기로서는, 예를 들면 페닐기 등을 들 수 있다. 상기 아릴기는 치환기를 갖고 있어도 된다.The number of carbon atoms of the aryl group as R P1 to R P5 is preferably 6 to 10. As said aryl group, a phenyl group etc. are mentioned, for example. The aryl group may have a substituent.
RP1~RP5로서의 헤테로아릴기는, 특별히 한정되지 않지만, 환원에 헤테로 원자로서 황 원자, 질소 원자 및 산소 원자 중 적어도 하나를 포함하는 방향족 복소환기인 것이 바람직하다. 상기 헤테로아릴기는 치환기를 갖고 있어도 된다.Although the heteroaryl group as R P1 to R P5 is not particularly limited, it is preferably an aromatic heterocyclic group containing at least one of a sulfur atom, a nitrogen atom, and an oxygen atom as a hetero atom for reduction. The heteroaryl group may have a substituent.
RP1~RP5로서의 알콕시기는, 직쇄상이어도 되고 분기쇄상이어도 된다. 상기 알콕시기의 탄소수는 1~10이 바람직하고, 1~6이 보다 바람직하다. 상기 알콕시기로서는, 예를 들면 메톡시기, 에톡시기 및 tert-뷰톡시기 등을 들 수 있다. 상기 알콕시기는 치환기를 갖고 있어도 되고, 치환기로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 알콕시기(예를 들면 탄소수 1~6의 알콕시기) 또는 사이클로알킬기(예를 들면 탄소수 5~10의 사이클로알킬기)를 들 수 있다.The alkoxy group as R P1 to R P5 may be linear or branched. 1-10 are preferable and, as for the carbon number of the said alkoxy group, 1-6 are more preferable. Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, and a tert-butoxy group. The alkoxy group may have a substituent, and the substituent is not particularly limited, but examples include an alkoxy group (e.g., an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms) or a cycloalkyl group (e.g., a cycloalkyl group having 5 to 10 carbon atoms). I can.
RP1~RP5 중 적어도 하나는 수산기, 할로젠 원자, 알킬기, 또는 알콕시기를 나타내는 것이 바람직하고, 수산기, 알킬기, 또는 알콕시기를 나타내는 것이 보다 바람직하며, 알콕시기를 나타내는 것이 더 바람직하다.At least one of R P1 to R P5 preferably represents a hydroxyl group, a halogen atom, an alkyl group, or an alkoxy group, more preferably a hydroxyl group, an alkyl group, or an alkoxy group, and still more preferably an alkoxy group.
RP1~RP5 중 적어도 2개가 결합하여 환을 형성해도 된다. 환을 형성하는 경우는, RP1~RP5 중 인접하는 2개가 결합하여 환을 형성하는 것이 바람직하다. 형성되는 환은, 지방족환이어도 되고 방향족환이어도 된다. 또, 형성되는 환은 탄화 수소환이어도 되고, 헤테로환이어도 된다.At least two of R P1 to R P5 may combine to form a ring. In the case of forming a ring, it is preferable that two adjacent two of R P1 to R P5 are bonded to form a ring. The formed ring may be an aliphatic ring or an aromatic ring. Further, the formed ring may be a hydrocarbon ring or a hetero ring.
상기 일반식 (P-1) 중, Z-는, 비구핵성 음이온을 나타낸다.In the general formula (P-1), Z - represents a non-nucleophilic anion.
Z-는 특별히 한정되지 않지만, 하기 일반식 (Z1)~(Z4) 중 어느 하나로 나타나는 음이온인 것이 바람직하다.Although Z - is not particularly limited, it is preferably an anion represented by any one of the following general formulas (Z1) to (Z4).
[화학식 30][Formula 30]
일반식 (Z1) 중, RZ1은 알킬기를 나타낸다.In General Formula (Z1), R Z1 represents an alkyl group.
[화학식 31][Chemical Formula 31]
일반식 (Z2) 중,In general formula (Z2),
Xf는, 각각 독립적으로, 불소 원자, 또는 적어도 하나의 불소 원자로 치환된 알킬기를 나타낸다. 복수 존재하는 Xf는, 각각 동일해도 되고, 달라도 된다.Each of Xf independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom. Multiple Xf's may be the same or different, respectively.
RZ2 및 RZ3은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 또는 알킬기를 나타낸다. 복수 존재하는 경우의 RZ2 및 RZ3은, 각각 동일해도 되고 달라도 된다.R Z2 and R Z3 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group. R Z2 and R Z3 in the case of a plurality of occurrences may be the same or different, respectively.
LZ1은 2가의 연결기를 나타내며, 복수 존재하는 경우의 LZ1은 동일해도 되고 달라도 된다.L Z1 represents a divalent linking group, and L Z1 may be the same as or different from each other in the case of a plurality of present.
AZ1은 환상 구조를 포함하는 유기기를 나타낸다.A Z1 represents an organic group containing a cyclic structure.
x는 1~20의 정수를 나타내고, y는 0~10의 정수를 나타낸다. z는 0~10의 정수를 나타낸다.x represents the integer of 1-20, and y represents the integer of 0-10. z represents the integer of 0-10.
[화학식 32][Formula 32]
일반식 (Z3) 및 (Z4) 중, Rb3~Rb7은 각각 독립적으로 알킬기, 사이클로알킬기 또는 아릴기를 나타낸다. Rb3과 Rb4가 결합하여 환 구조를 형성해도 된다. Rb5와 Rb6이 결합하여 환 구조를 형성해도 된다.In general formulas (Z3) and (Z4), Rb 3 to Rb 7 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group. Rb 3 and Rb 4 may be bonded to each other to form a ring structure. Rb 5 and Rb 6 may be bonded to each other to form a ring structure.
일반식 (Z1) 중, RZ1은 알킬기를 나타내며, 직쇄상이어도 되고 분기쇄상이어도 된다. 상기 알킬기의 탄소수는 1~10이 바람직하고, 1~6이 보다 바람직하다. 상기 알킬기로서는, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-뷰틸기, sec-뷰틸기, t-뷰틸기 등을 들 수 있다. 상기 알킬기는 치환기를 갖고 있어도 되고, 치환기로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 할로젠 원자를 들 수 있으며, 불소 원자인 것이 바람직하다.In General Formula (Z1), R Z1 represents an alkyl group, and may be linear or branched. The number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 6. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, and a t-butyl group. The alkyl group may have a substituent, and the substituent is not particularly limited, and examples thereof include a halogen atom, and a fluorine atom is preferable.
일반식 (Z2) 중, Xf는, 각각 독립적으로, 불소 원자, 또는 적어도 하나의 불소 원자로 치환된 알킬기를 나타낸다. 복수 존재하는 Xf는, 각각 동일해도 되고, 달라도 된다. 이 알킬기의 탄소수는, 1~10이 바람직하고, 1~4가 보다 바람직하다. 또, 적어도 하나의 불소 원자로 치환된 알킬기로서는, 퍼플루오로알킬기가 바람직하다.In General Formula (Z2), each of Xf independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom. Multiple Xf's may be the same or different, respectively. 1-10 are preferable and, as for the carbon number of this alkyl group, 1-4 are more preferable. Moreover, as the alkyl group substituted with at least one fluorine atom, a perfluoroalkyl group is preferable.
Xf는, 불소 원자 또는 탄소수 1~4의 퍼플루오로알킬기인 것이 바람직하고, 불소 원자 또는 CF3인 것이 보다 바람직하다. 특히, 쌍방의 Xf가 불소 원자인 것이 더 바람직하다.Xf is, it is more preferable that the fluorine atom or a perfluoroalkyl group having from 1 to 4 carbon atoms is preferred, and a fluorine atom or CF 3. In particular, it is more preferable that both Xf are fluorine atoms.
RZ2 및 RZ3은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 또는 알킬기를 나타낸다.R Z2 and R Z3 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group.
RZ2 및 RZ3으로 나타나는 알킬기는, 직쇄상이어도 되고 분기쇄상이어도 된다. 상기 알킬기의 탄소수는 1~10이 바람직하고, 1~6이 보다 바람직하며, 1~4가 더 바람직하다. 상기 알킬기로서는, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-뷰틸기, sec-뷰틸기, t-뷰틸기 등을 들 수 있다. 상기 알킬기는 치환기를 갖고 있어도 되고, 치환기로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 할로젠 원자를 들 수 있으며, 불소 원자인 것이 바람직하다. 알킬기가 적어도 하나의 불소 원자로 치환된 알킬기를 나타내는 경우의 바람직한 범위는 상기 Xf에 있어서 설명한 것과 동일하다.The alkyl group represented by R Z2 and R Z3 may be linear or branched. The number of carbon atoms of the alkyl group is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 6, and still more preferably 1 to 4. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, and a t-butyl group. The alkyl group may have a substituent, and the substituent is not particularly limited, and examples thereof include a halogen atom, and a fluorine atom is preferable. In the case where the alkyl group represents an alkyl group substituted with at least one fluorine atom, the preferred range is the same as that described for Xf.
LZ1은 2가의 연결기를 나타낸다.L Z1 represents a divalent linking group.
2가의 연결기로서는, 예를 들면 -COO-(-C(=O)-O-), -OCO-, -CONH-, -NHCO-, -CO-, -O-, -S-, -SO-, -SO2-, 알킬렌기(바람직하게는 탄소수 1~6), 사이클로알킬렌기(바람직하게는 탄소수 3~15), 알켄일렌기(바람직하게는 탄소수 2~6) 및 이들 복수를 조합한 2가의 연결기 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, -COO-, -OCO-, -CONH-, -NHCO-, -CO-, -O-, -SO2-, -COO-알킬렌기-, -OCO-알킬렌기-, -CONH-알킬렌기- 또는 -NHCO-알킬렌기-가 바람직하고, -COO-, -OCO-, -CONH-, -SO2-, -COO-알킬렌기- 또는 -OCO-알킬렌기-가 보다 바람직하다.As a divalent linking group, for example -COO-(-C(=O)-O-), -OCO-, -CONH-, -NHCO-, -CO-, -O-, -S-, -SO- , -SO 2 -, an alkylene group (preferably 1 to 6 carbon atoms), a cycloalkylene group (preferably 3 to 15 carbon atoms), an alkenylene group (preferably 2 to 6 carbon atoms), and a combination of a plurality of these 2 A temporary connector, etc. are mentioned. Among these, -COO-, -OCO-, -CONH-, -NHCO-, -CO-, -O-, -SO 2 -, -COO-alkylene group-, -OCO-alkylene group-, -CONH-alkyl A ene group- or -NHCO-alkylene group- is preferable, and -COO-, -OCO-, -CONH-, -SO 2 -, -COO-alkylene group- or -OCO-alkylene group- is more preferable.
AZ1은, 환상 구조를 포함하는 유기기를 나타낸다. 이들 중에서도, 환상의 유기기인 것이 바람직하다.A Z1 represents an organic group containing a cyclic structure. Among these, it is preferable that it is a cyclic organic group.
환상의 유기기로서는, 예를 들면 지환기, 아릴기, 및 복소환기를 들 수 있다.Examples of the cyclic organic group include an alicyclic group, an aryl group, and a heterocyclic group.
지환기는, 단환식이어도 되고, 다환식이어도 된다. 단환식의 지환기로서는, 예를 들면 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 및 사이클로옥틸기 등의 단환의 사이클로알킬기를 들 수 있다. 다환식의 지환기로서는, 예를 들면 노보닐기, 트라이사이클로데칸일기, 테트라사이클로데칸일기, 테트라사이클로도데칸일기, 및 아다만틸기 등의 다환의 사이클로알킬기를 들 수 있다. 그중에서도, 노보닐기, 트라이사이클로데칸일기, 테트라사이클로데칸일기, 테트라사이클로도데칸일기, 및 아다만틸기 등의 탄소수 7 이상의 벌키 구조를 갖는 지환기가 바람직하다.The alicyclic group may be monocyclic or polycyclic. As a monocyclic alicyclic group, monocyclic cycloalkyl groups, such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group, are mentioned, for example. As a polycyclic alicyclic group, polycyclic cycloalkyl groups, such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group, are mentioned, for example. Among them, alicyclic groups having a bulky structure of 7 or more carbon atoms such as a norbornyl group, tricyclodecanyl group, tetracyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, and adamantyl group are preferable.
아릴기는, 단환식이어도 되고, 다환식이어도 된다. 이 아릴기로서는, 예를 들면 페닐기, 나프틸기, 페난트릴기 및 안트릴기를 들 수 있다.The aryl group may be monocyclic or polycyclic. As this aryl group, a phenyl group, a naphthyl group, a phenanthryl group, and an anthryl group are mentioned, for example.
복소환기는, 단환식이어도 되고, 다환식이어도 된다. 다환식 쪽이 보다 산의 확산을 억제 가능하다. 또, 복소환기는, 방향족성을 갖고 있어도 되고, 방향족성을 갖고 있지 않아도 된다. 방향족성을 갖고 있는 복소환으로서는, 예를 들면 퓨란환, 싸이오펜환, 벤조퓨란환, 벤조싸이오펜환, 다이벤조퓨란환, 다이벤조싸이오펜환, 및 피리딘환을 들 수 있다. 방향족성을 갖고 있지 않은 복소환으로서는, 예를 들면 테트라하이드로피란환, 락톤환, 설톤환 및 데카하이드로아이소퀴놀린환을 들 수 있다. 락톤환 및 설톤환의 예로서는, 상술한 수지에 있어서 예시한 락톤 구조 및 설톤 구조를 들 수 있다. 복소환기에 있어서의 복소환으로서는, 퓨란환, 싸이오펜환, 피리딘환, 또는 데카하이드로아이소퀴놀린환이 특히 바람직하다.The heterocyclic group may be monocyclic or polycyclic. The polycyclic is more capable of suppressing the diffusion of acid. Moreover, the heterocyclic group may have aromaticity and does not need to have aromaticity. Examples of the aromatic heterocycle include a furan ring, a thiophene ring, a benzofuran ring, a benzothiophene ring, a dibenzofuran ring, a dibenzothiophene ring, and a pyridine ring. Examples of the heterocycle not having aromaticity include a tetrahydropyran ring, a lactone ring, a sultone ring, and a decahydroisoquinoline ring. Examples of the lactone ring and the sultone ring include the lactone structure and the sultone structure exemplified in the resin described above. As the heterocycle in the heterocyclic group, a furan ring, a thiophene ring, a pyridine ring, or a decahydroisoquinoline ring is particularly preferable.
상기 환상의 유기기는, 치환기를 갖고 있어도 된다. 이 치환기로서는, 예를 들면 알킬기(직쇄상 및 분기쇄상 중 어느 것이어도 되고, 탄소수 1~12가 바람직함), 사이클로알킬기(단환, 다환, 및 스파이로환 중 어느 것이어도 되고, 탄소수 3~20이 바람직함), 아릴기(탄소수 6~14가 바람직함), 수산기, 알콕시기, 에스터기, 아마이드기, 유레테인기, 유레이도기, 싸이오에터기, 설폰아마이드기, 및 설폰산 에스터기를 들 수 있다. 또한, 환상의 유기기를 구성하는 탄소(환 형성에 기여하는 탄소)는 카보닐 탄소여도 된다.The cyclic organic group may have a substituent. As this substituent, for example, an alkyl group (either linear or branched, preferably having 1 to 12 carbon atoms), a cycloalkyl group (any of monocyclic, polycyclic, and spiro rings may be used, and 3 to 20 carbon atoms are used). This is preferred), aryl group (preferably having 6 to 14 carbon atoms), hydroxyl group, alkoxy group, ester group, amide group, urethane group, ureido group, thioether group, sulfonamide group, and sulfonic acid ester group. have. In addition, carbon (carbon contributing to ring formation) constituting the cyclic organic group may be carbonyl carbon.
일반식 (Z2)로 나타나는 음이온으로서는, SO3 --CF2-CH2-OCO-(LZ1)q'-AZ1, SO3 --CF2-CHF-CH2-OCO-(LZ1)q'-AZ1, SO3 --CF2-COO-(LZ1)q'-AZ1, SO3 --CF2-CF2-CH2-CH2-(LZ1)z-AZ1, SO3 --CF2-CH(CF3)-OCO-(LZ1)q'-AZ1이 바람직하다. 여기에서, LZ1, z 및 AZ1은, 각각 일반식 (Z2)에 있어서의 것과 동일하다. q'는, 0~10의 정수를 나타낸다.As an anion represented by the general formula (Z2), SO 3 -- CF 2 -CH 2 -OCO-(L Z1 )q'-A Z1 , SO 3 -- CF 2 -CHF-CH 2 -OCO-(L Z1 ) q'-A Z1 , SO 3 -- CF 2 -COO-(L Z1 ) q'-A Z1 , SO 3 -- CF 2 -CF 2 -CH 2 -CH 2 -(L Z1 )zA Z1 , SO 3 - is -CF 2 -CH (CF 3) -OCO- ( L Z1) q'-a Z1 is preferred. Here, L Z1 , z and A Z1 are the same as those in General Formula (Z2), respectively. q'represents the integer of 0-10.
일반식 (Z3) 및 (Z4) 중, Rb3~Rb7은 각각 독립적으로 알킬기, 사이클로알킬기 또는 아릴기를 나타낸다. 상기 알킬기는 직쇄상 및 분기쇄상 중 어느 것이어도 되고, 탄소수 1~12가 바람직하다. 상기 사이클로알킬기는 단환, 다환, 및 스파이로환 중 어느 것이어도 되고, 탄소수 3~20이 바람직하다. 상기 아릴기는 탄소수 6~14가 바람직하다.In general formulas (Z3) and (Z4), Rb 3 to Rb 7 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group. The alkyl group may be linear or branched, and 1 to 12 carbon atoms are preferable. The cycloalkyl group may be monocyclic, polycyclic, or spiro ring, preferably having 3 to 20 carbon atoms. The aryl group preferably has 6 to 14 carbon atoms.
Rb3과 Rb4가 결합하여 환 구조를 형성해도 된다. Rb5와 Rb6이 결합하여 환 구조를 형성해도 된다.Rb 3 and Rb 4 may be bonded to each other to form a ring structure. Rb 5 and Rb 6 may be bonded to each other to form a ring structure.
Z-의 구체예를 이하에 나타내지만 이들에 한정되지 않는다.Although the specific example of Z- is shown below, it is not limited to these.
[화학식 33][Formula 33]
[화학식 34][Formula 34]
일반식 (P-1)로 나타나는 화합물은, 하기 일반식 (P-2)로 나타나는 화합물인 것이 바람직하다.It is preferable that the compound represented by general formula (P-1) is a compound represented by the following general formula (P-2).
[화학식 35][Formula 35]
상기 일반식 (P-2) 중,In the general formula (P-2),
RP1~RP5는 각각 독립적으로 수소 원자, 수산기, 할로젠 원자, 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 또는 알콕시기를 나타낸다. RP1~RP5 중 적어도 2개가 결합하여 환을 형성해도 된다.Each of R P1 to R P5 independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, or an alkoxy group. At least two of R P1 to R P5 may combine to form a ring.
RP6~RP9는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.R P6 to R P9 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
m1 및 m2는 각각 독립적으로 1 또는 2를 나타낸다.m1 and m2 each independently represent 1 or 2.
RP6~RP9는 각각 복수 존재하는 경우는, 동일해도 되고 달라도 된다.When a plurality of R P6 to R P9 exist respectively, they may be the same or different.
m1이 2를 나타내는 경우, 2개의 RP6끼리가 결합하여 환을 형성해도 된다.When m1 represents 2, two R P6 may be bonded to each other to form a ring.
m2가 2를 나타내는 경우, 2개의 RP8끼리가 결합하여 환을 형성해도 된다.When m2 represents 2, two R P8s may be bonded to each other to form a ring.
M1은 헤테로 원자 또는 -CRP10RP11-을 나타낸다. RP10 및 RP11은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.M 1 represents a hetero atom or -CR P10 R P11 -. R P10 and R P11 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
Z-는, 비구핵성 음이온을 나타낸다.Z - represents a non-nucleophilic anion.
상기 일반식 (P-2) 중, RP1~RP5, Z-는 각각 상기 일반식 (P-1) 중의 RP1~RP5, Z-와 동일한 의미이며, 바람직한 범위도 동일하다.The general formula (P-2) of, R P1 ~ P5 R, Z - is R P1 ~ P5 R, Z in each of the general formulas (P1) - is same as defined, it is also the same preferable range.
상기 일반식 (P-2) 중, RP6~RP9는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 치환기는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 알킬기(바람직하게는 탄소수 1~6)를 들 수 있다.In the general formula (P-2), R P6 to R P9 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. Although the substituent is not specifically limited, For example, an alkyl group (preferably C1-C6) is mentioned.
m1 및 m2는 각각 독립적으로 1 또는 2를 나타내고, 2를 나타내는 것이 바람직하다.m1 and m2 each independently represent 1 or 2, and preferably represent 2.
RP6~RP9는 각각 복수 존재하는 경우는, 동일해도 되고 달라도 된다.When a plurality of R P6 to R P9 exist respectively, they may be the same or different.
m1이 2를 나타내는 경우, 2개의 RP6끼리가 결합하여 환을 형성해도 된다. 형성되는 환은, 지환(비방향족환)이어도 되고 방향족환이어도 되지만, 비방향족환인 것이 바람직하다. 형성되는 환은 4원환, 5원환 또는 6원환인 것이 바람직하고, 6원환인 것이 보다 바람직하다.When m1 represents 2, two R P6 may be bonded to each other to form a ring. Although the ring formed may be an alicyclic (non-aromatic ring) or an aromatic ring, it is preferable that it is a non-aromatic ring. The ring to be formed is preferably a 4-membered ring, a 5-membered ring, or a 6-membered ring, and more preferably a 6-membered ring.
m2가 2를 나타내는 경우, 2개의 RP8끼리가 결합하여 환을 형성해도 된다. 형성되는 환은, 지환(비방향족환)이어도 되고 방향족환이어도 되지만, 비방향족환인 것이 바람직하다. 형성되는 환은 4원환, 5원환 또는 6원환인 것이 바람직하고, 6원환인 것이 보다 바람직하다.When m2 represents 2, two R P8s may be bonded to each other to form a ring. Although the ring formed may be an alicyclic (non-aromatic ring) or an aromatic ring, it is preferable that it is a non-aromatic ring. The ring to be formed is preferably a 4-membered ring, a 5-membered ring, or a 6-membered ring, and more preferably a 6-membered ring.
상기 일반식 (P-2) 중, M1은 헤테로 원자 또는 -CRP10RP11-을 나타낸다. RP10 및 RP11은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. M1은 헤테로 원자를 나타내는 것이 바람직하다.In the general formula (P-2), M 1 represents a hetero atom or -CR P10 R P11 -. R P10 and R P11 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. It is preferable that M 1 represents a hetero atom.
M1이 헤테로 원자를 나타내는 경우, 헤테로 원자로서는 산소 원자, 질소 원자, 또는 황 원자가 바람직하고, 산소 원자 또는 질소 원자가 보다 바람직하다. 헤테로 원자가 치환기를 가질 수 있는 경우는 치환기를 갖고 있어도 된다. 예를 들면, 헤테로 원자가 질소 원자인 경우는, 치환기로서, 질소 원자의 염기성을 저하시키는 기가 바람직하고, 아실기, 설포네이트기 등의 전자 구인성기를 들 수 있다. 아실기로서는 탄소수 1~10의 아실기가 바람직하고, 탄소수 1~5의 아실기가 보다 바람직하다. 설포네이트기로서는 탄소수 1~10의 설포네이트기가 바람직하고, 탄소수 1~5의 설포네이트기가 보다 바람직하다.When M 1 represents a hetero atom, the hetero atom is preferably an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom, and more preferably an oxygen atom or a nitrogen atom. When a hetero atom can have a substituent, it may have a substituent. For example, when a hetero atom is a nitrogen atom, a group which lowers the basicity of a nitrogen atom is preferable as a substituent, and electron withdrawing groups, such as an acyl group and a sulfonate group, are mentioned. As an acyl group, a C1-C10 acyl group is preferable, and a C1-C5 acyl group is more preferable. As a sulfonate group, a C1-C10 sulfonate group is preferable, and a C1-C5 sulfonate group is more preferable.
일반식 (P-1)로 나타나는 화합물은, 하기 일반식 (P-3)으로 나타나는 화합물인 것이 바람직하다.It is preferable that the compound represented by general formula (P-1) is a compound represented by the following general formula (P-3).
[화학식 36][Chemical Formula 36]
상기 일반식 (P-3) 중,In the general formula (P-3),
RP1, RP2, RP4, 및 RP5는 각각 독립적으로 수소 원자, 수산기, 할로젠 원자, 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 또는 알콕시기를 나타낸다.R P1 , R P2 , R P4 , and R P5 each independently represent a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, or an alkoxy group.
RP6~RP9는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.R P6 to R P9 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
m1 및 m2는 각각 독립적으로 1 또는 2를 나타낸다.m1 and m2 each independently represent 1 or 2.
RP6~RP9는 각각 복수 존재하는 경우는, 동일해도 되고 달라도 된다.When a plurality of R P6 to R P9 exist respectively, they may be the same or different.
m1이 2를 나타내는 경우, 2개의 RP6끼리가 결합하여 환을 형성해도 된다.When m1 represents 2, two R P6 may be bonded to each other to form a ring.
m2가 2를 나타내는 경우, 2개의 RP8끼리가 결합하여 환을 형성해도 된다.When m2 represents 2, two R P8s may be bonded to each other to form a ring.
M1은 헤테로 원자 또는 -CRP10RP11-을 나타낸다. RP10 및 RP11은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.M 1 represents a hetero atom or -CR P10 R P11 -. R P10 and R P11 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
RP12는 수소 원자 또는 알킬기를 나타낸다.R P12 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
RP1, RP2, RP4, RP5, 및 RP12 중 적어도 2개가 결합하여 환을 형성해도 된다.At least two of R P1 , R P2 , R P4 , R P5 , and R P12 may be bonded to form a ring.
Z-는, 비구핵성 음이온을 나타낸다.Z - represents a non-nucleophilic anion.
상기 일반식 (P-3) 중, RP1, RP2, RP4, RP5, Z-는 각각 상기 일반식 (P-1) 중의 RP1, RP2, RP4, RP5, Z-와 동일한 의미이며, 바람직한 범위도 동일하다.The general formula (P-3) of, R P1, R P2, R P4, R P5, Z - is R P1, R P2, R P4 , R P5, Z in each of the general formulas (P1) - and It has the same meaning, and the preferable range is also the same.
상기 일반식 (P-3) 중, RP6~RP9, m1, m2, M1은 각각 상기 일반식 (P-2) 중의 RP6~RP9, m1, m2, M1과 동일한 의미이며, 바람직한 범위도 동일하다.The general formula (P-3) of, R P6 ~ R P9, m1 , m2, M 1 is the same meaning as R P6 ~ R P9, m1, m2, M 1 of each of the above-mentioned general formula (P-2), The preferred range is also the same.
상기 일반식 (P-3) 중, RP12는 수소 원자 또는 알킬기를 나타낸다.In the general formula (P-3), R P12 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
RP12가 알킬기를 나타내는 경우의 알킬기로서는, 직쇄상이어도 되고 분기쇄상이어도 되며, 직쇄상인 것이 바람직하다. RP12가 알킬기를 나타내는 경우의 알킬기의 탄소수는 1~10이 바람직하고, 1~6이 보다 바람직하다. 상기 알킬기로서는, 예를 들면 메틸기, 에틸기 및 tert-뷰틸기 등을 들 수 있다. 상기 알킬기는 치환기를 갖고 있어도 되고, 치환기로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 알콕시기(예를 들면 탄소수 1~6의 알콕시기) 또는 사이클로알킬기(예를 들면 탄소수 5~10의 사이클로알킬기)를 들 수 있다.When R P12 represents an alkyl group, the alkyl group may be linear or branched, and a linear one is preferable. When R P12 represents an alkyl group, the number of carbon atoms of the alkyl group is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 6. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, and a tert-butyl group. The alkyl group may have a substituent, and the substituent is not particularly limited, but examples include an alkoxy group (e.g., an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms) or a cycloalkyl group (e.g., a cycloalkyl group having 5 to 10 carbon atoms). I can.
RP1, RP2, RP4, RP5, 및 RP12 중 적어도 2개가 결합하여 환을 형성해도 된다. 환을 형성하는 경우는, RP1, RP2, RP4, RP5, 및 RP12 중 인접하는 2개가 결합하여 환을 형성하는 것이 바람직하다. 형성되는 환은, 지방족환이어도 되고 방향족환이어도 된다. 또, 형성되는 환은 탄화 수소환이어도 되고, 헤테로환이어도 된다.At least two of R P1 , R P2 , R P4 , R P5 , and R P12 may be bonded to form a ring. When forming a ring, it is preferable that two adjacent two of R P1 , R P2 , R P4 , R P5 , and R P12 are bonded to form a ring. The formed ring may be an aliphatic ring or an aromatic ring. In addition, the formed ring may be a hydrocarbon ring or a hetero ring.
일반식 (P-1)로 나타나는 화합물은, 하기 일반식 (P-4) 또는 (P-5)로 나타나는 화합물인 것이 특히 바람직하다.It is particularly preferable that the compound represented by the general formula (P-1) is a compound represented by the following general formula (P-4) or (P-5).
[화학식 37][Chemical Formula 37]
[화학식 38][Formula 38]
상기 일반식 (P-4) 및 (P-5) 중,In the general formulas (P-4) and (P-5),
RP1, RP2, RP4, 및 RP5는 각각 독립적으로 수소 원자, 수산기, 할로젠 원자, 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 또는 알콕시기를 나타낸다.R P1 , R P2 , R P4 , and R P5 each independently represent a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, or an alkoxy group.
RP6~RP9는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.R P6 to R P9 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
복수 존재하는 RP6~RP9는 각각 동일해도 되고 달라도 된다.A plurality of R P6 to R P9 may be the same or different, respectively.
2개의 RP6끼리가 결합하여 환을 형성해도 된다.Two R P6 may be bonded to each other to form a ring.
2개의 RP8끼리가 결합하여 환을 형성해도 된다.Two R P8 may be bonded to each other to form a ring.
M1은 헤테로 원자 또는 -CRP10RP11-을 나타낸다. RP10 및 RP11은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.M 1 represents a hetero atom or -CR P10 R P11 -. R P10 and R P11 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
RP12는 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.R P12 represents a hydrogen atom or a substituent.
RP1, RP2, RP4, RP5, 및 RP12 중 적어도 2개가 결합하여 환을 형성해도 된다.At least two of R P1 , R P2 , R P4 , R P5 , and R P12 may be bonded to form a ring.
Z-는, 비구핵성 음이온을 나타낸다.Z - represents a non-nucleophilic anion.
상기 일반식 (P-5) 중, RP13은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.In the general formula (P-5), R P13 represents a hydrogen atom or a substituent.
상기 일반식 (P-4) 및 (P-5) 중, RP1, RP2, RP4, RP5, Z-는 각각 상기 일반식 (P-1) 중의 RP1, RP2, RP4, RP5, Z-와 동일한 의미이며, 바람직한 범위도 동일하다.In the general formulas (P-4) and (P-5), R P1 , R P2 , R P4 , R P5 , and Z - are each of R P1 , R P2 , R P4 in the general formula (P-1), R P5, Z - is as defined, are also the same preferable range.
상기 일반식 (P-4) 및 (P-5) 중, RP6~RP9는 각각 상기 일반식 (P-2) 중의 RP6~RP9와 동일한 의미이며, 바람직한 범위도 동일하다.The general formula (P-4) and (P-5) of, P6 R R ~ P9 are the same meaning as R R ~ P9 P6 in each of the general formula (P-2), are also the same preferable range.
상기 일반식 (P-4) 및 (P-5) 중, RP12는 상기 일반식 (P-3) 중의 RP12와 동일한 의미이며, 바람직한 범위도 동일하다.In the above general formula (P-4) and (P-5), R P12 is the same meaning as R P12 in the formula (P-3), it is also the same preferable range.
상기 일반식 (P-5) 중, RP13은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.In the general formula (P-5), R P13 represents a hydrogen atom or a substituent.
RP13이 치환기를 나타내는 경우, 치환기로서는 특별히 한정되지 않지만, 질소 원자의 염기성을 저하시키는 기가 바람직하고, 예를 들면 아실기, 설포네이트기 등의 전자 구인성기를 들 수 있다. 아실기로서는 탄소수 1~10의 아실기가 바람직하고, 탄소수 1~5의 아실기가 보다 바람직하다. 설포네이트기로서는 탄소수 1~10의 설포네이트기가 바람직하고, 탄소수 1~5의 설포네이트기가 보다 바람직하다.When R P13 represents a substituent, the substituent is not particularly limited, but a group that lowers the basicity of the nitrogen atom is preferable, and electron withdrawing groups such as an acyl group and a sulfonate group are mentioned. As an acyl group, a C1-C10 acyl group is preferable, and a C1-C5 acyl group is more preferable. As a sulfonate group, a C1-C10 sulfonate group is preferable, and a C1-C5 sulfonate group is more preferable.
일반식 (P-1)로 나타나는 화합물의 구체예를 이하에 나타내지만, 이들에 한정되지 않는다.Specific examples of the compound represented by General Formula (P-1) are shown below, but are not limited thereto.
[화학식 39][Chemical Formula 39]
[화학식 40][Formula 40]
[화학식 41][Formula 41]
일반식 (P-1)로 나타나는 화합물은 공지의 방법(예를 들면 일본 공개특허공보 2014-199389호에 기재된 방법)으로 합성할 수 있다.The compound represented by the general formula (P-1) can be synthesized by a known method (for example, the method described in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2014-199389).
일반식 (P-1)로 나타나는 화합물의 분자량은 3,000 이하가 바람직하고, 2,000 이하가 보다 바람직하며, 1,000 이하가 더 바람직하다.The molecular weight of the compound represented by General Formula (P-1) is preferably 3,000 or less, more preferably 2,000 or less, and still more preferably 1,000 or less.
일반식 (P-1)로 나타나는 화합물은, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.The compounds represented by the general formula (P-1) may be used alone or in combination of two or more.
본 발명의 조성물 중, 일반식 (P-1)로 나타나는 화합물의 함유량(복수 종 존재하는 경우는 그 합계)은, 조성물의 전고형분을 기준으로 하여, 0.1~35질량%가 바람직하고, 0.5~25질량%가 보다 바람직하며, 1~20질량%가 더 바람직하고, 1~15질량%가 특히 바람직하다.In the composition of the present invention, the content of the compound represented by the general formula (P-1) (when multiple types are present, the total) is preferably 0.1 to 35% by mass, based on the total solid content of the composition, and 0.5 to 25 mass% is more preferable, 1-20 mass% is more preferable, and 1-15 mass% is especially preferable.
〔일반식 (P-1)로 나타나는 화합물 이외의 광산발생제〕[Photo-acid generators other than the compound represented by general formula (P-1)]
본 발명의 조성물은, 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 산을 발생하는 화합물로서, 일반식 (P-1)로 나타나는 화합물에 더하여, 일반식 (P-1)로 나타나는 화합물 이외의 광산발생제를 더 포함하고 있어도 된다.The composition of the present invention is a compound that generates an acid by irradiation with actinic rays or radiation, and in addition to the compound represented by the general formula (P-1), a photoacid generator other than the compound represented by the general formula (P-1) is used. You may include more.
일반식 (P-1)로 나타나는 화합물 이외의 광산발생제로서는, 예를 들면 설포늄염 화합물, 아이오도늄염 화합물, 다이아조늄염 화합물, 포스포늄염 화합물, 이미드설포네이트 화합물, 옥심설포네이트 화합물, 다이아조다이설폰 화합물, 다이설폰 화합물, 및 o-나이트로벤질설포네이트 화합물을 들 수 있다.As photoacid generators other than the compound represented by general formula (P-1), for example, a sulfonium salt compound, an iodonium salt compound, a diazonium salt compound, a phosphonium salt compound, an imide sulfonate compound, an oxime sulfonate compound, And a diazodisulfone compound, a disulfone compound, and an o-nitrobenzyl sulfonate compound.
일반식 (P-1)로 나타나는 화합물 이외의 광산발생제로서는, 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 산을 발생하는 공지의 화합물을, 단독 또는 그들의 혼합물로서 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 미국 특허출원 공개공보 2016/0070167A1호의 단락 [0125]~<0319>, 미국 특허출원 공개공보 2015/0004544A1호의 단락 <0086>~<0094>, 및 미국 특허출원 공개공보 2016/0237190A1호의 단락 <0323>~<0402>에 개시된 공지의 화합물을 적합하게 사용할 수 있다.As photoacid generators other than the compound represented by the general formula (P-1), a known compound that generates an acid by irradiation with actinic ray or radiation can be appropriately selected and used alone or as a mixture thereof. For example, paragraphs [0125] to <0319> of U.S. Patent Application Publication No. 2016/0070167A1, paragraphs <0086> to <0094> of U.S. Patent Application Publication No. 2015/0004544A1, and U.S. Patent Application Publication No. 2016/0237190A1 The known compounds disclosed in paragraphs <0323> to <0402> can be suitably used.
일반식 (P-1)로 나타나는 화합물 이외의 광산발생제로서는, 예를 들면 하기 일반식 (ZI), 일반식 (ZII) 또는 일반식 (ZIII)으로 나타나는 화합물이 바람직하다.As a photoacid generator other than the compound represented by general formula (P-1), a compound represented by the following general formula (ZI), general formula (ZII), or general formula (ZIII) is preferable, for example.
[화학식 42][Formula 42]
상기 일반식 (ZI)에 있어서,In the general formula (ZI),
R201, R202 및 R203은, 각각 독립적으로, 유기기를 나타낸다.R 201 , R 202 and R 203 each independently represent an organic group.
R201, R202 및 R203으로서의 유기기의 탄소수는, 일반적으로 1~30이며, 바람직하게는 1~20이다.The number of carbon atoms in the organic group as R 201 , R 202 and R 203 is generally 1 to 30, preferably 1 to 20.
또, R201~R203 중 2개가 결합하여 환 구조를 형성해도 되고, 환 내에 산소 원자, 황 원자, 에스터 결합, 아마이드 결합, 또는 카보닐기를 포함하고 있어도 된다. R201~R203 중 2개가 결합하여 형성되는 기로서는, 알킬렌기(예를 들면, 뷰틸렌기, 펜틸렌기) 및 -CH2-CH2-O-CH2-CH2-를 들 수 있다.Further, two of R 201 to R 203 may be bonded to each other to form a ring structure, or an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbonyl group may be included in the ring. Examples of the group formed by bonding of two of R 201 to R 203 include an alkylene group (eg, butylene group and pentylene group) and -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -.
Z-는, 음이온(비구핵성 음이온이 바람직함)을 나타낸다.Z − represents an anion (preferably a non-nucleophilic anion).
일반식 (ZI)에 있어서의 양이온의 적합한 양태로서는, 후술하는 화합물 (ZI-1), 화합물 (ZI-2), 일반식 (ZI-3)으로 나타나는 화합물(화합물 (ZI-3)) 및 일반식 (ZI-4)로 나타나는 화합물(화합물 (ZI-4))에 있어서의 대응하는 기를 들 수 있다.As a suitable embodiment of the cation in the general formula (ZI), a compound (Compound (ZI-3)) represented by a compound (ZI-1), a compound (ZI-2), a general formula (ZI-3) described later, and a general Corresponding groups in the compound (compound (ZI-4)) represented by formula (ZI-4) are mentioned.
또한, 일반식 (P-1)로 나타나는 화합물 이외의 광산발생제는, 일반식 (ZI)로 나타나는 구조를 복수 갖는 화합물이어도 된다. 예를 들면, 일반식 (ZI)로 나타나는 화합물의 R201~R203 중 적어도 하나와, 일반식 (ZI)로 나타나는 또 하나의 화합물의 R201~R203 중 적어도 하나가, 단결합 또는 연결기를 개재하여 결합한 구조를 갖는 화합물이어도 된다.Further, the photoacid generator other than the compound represented by the general formula (P-1) may be a compound having a plurality of structures represented by the general formula (ZI). For instance, with at least one of formulas (ZI) the compound of R 201 ~ R 203 shown by at least one of the another compound represented by formula (ZI) R 201 ~ R 203, a single bond or a linking group It may be a compound having a structure bonded through it.
먼저, 화합물 (ZI-1)에 대하여 설명한다.First, the compound (ZI-1) will be described.
화합물 (ZI-1)은, 상기 일반식 (ZI)의 R201~R203 중 적어도 하나가 아릴기인, 아릴설포늄 화합물, 즉 아릴설포늄을 양이온으로 하는 화합물이다.Compound (ZI-1) is an arylsulfonium compound in which at least one of R 201 to R 203 in the general formula (ZI) is an aryl group, that is, a compound having arylsulfonium as a cation.
아릴설포늄 화합물은, R201~R203의 전부가 아릴기여도 되고, R201~R203의 일부가 아릴기이며, 나머지가 알킬기 또는 사이클로알킬기여도 된다.Aryl sulfonium compounds, the R 201 to R 203 all of the contributions is aryl, R 201 to R 203 are part of an aryl group, and the remaining credit is alkyl or cycloalkyl.
아릴설포늄 화합물로서는, 예를 들면 트라이아릴설포늄 화합물, 다이아릴알킬설포늄 화합물, 아릴다이알킬설포늄 화합물, 다이아릴사이클로알킬설포늄 화합물, 및 아릴다이사이클로알킬설포늄 화합물을 들 수 있다.Examples of the arylsulfonium compound include a triarylsulfonium compound, a diarylalkylsulfonium compound, an aryldialkylsulfonium compound, a diarylcycloalkylsulfonium compound, and an aryldicycloalkylsulfonium compound.
아릴설포늄 화합물에 포함되는 아릴기로서는, 페닐기, 또는 나프틸기가 바람직하고, 페닐기가 보다 바람직하다. 아릴기는, 산소 원자, 질소 원자, 또는 황 원자 등을 갖는 복소환 구조를 갖는 아릴기여도 된다. 복소환 구조로서는, 피롤 잔기, 퓨란 잔기, 싸이오펜 잔기, 인돌 잔기, 벤조퓨란 잔기, 및 벤조싸이오펜 잔기 등을 들 수 있다. 아릴설포늄 화합물이 2개 이상인 아릴기를 갖는 경우에, 2개 이상 있는 아릴기는 동일해도 되고 달라도 된다.As the aryl group contained in the arylsulfonium compound, a phenyl group or a naphthyl group is preferable, and a phenyl group is more preferable. The aryl group may be an aryl group having a heterocyclic structure having an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom. Examples of the heterocyclic structure include a pyrrole residue, a furan residue, a thiophene residue, an indole residue, a benzofuran residue, and a benzothiophene residue. When the arylsulfonium compound has two or more aryl groups, two or more aryl groups may be the same or different.
아릴설포늄 화합물이 필요에 따라 갖고 있는 알킬기 또는 사이클로알킬기는, 탄소수 1~15의 직쇄상 알킬기, 탄소수 3~15의 분기쇄상 알킬기, 또는 탄소수 3~15의 사이클로알킬기가 바람직하고, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-뷰틸기, sec-뷰틸기, t-뷰틸기, 사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 및 사이클로헥실기 등을 들 수 있다.The alkyl group or cycloalkyl group that the arylsulfonium compound has as needed is a linear alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, a branched chain alkyl group having 3 to 15 carbon atoms, or a cycloalkyl group having 3 to 15 carbon atoms, for example, a methyl group. , Ethyl group, propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, and cyclohexyl group.
R201~R203의 아릴기, 알킬기, 및 사이클로알킬기는, 각각 독립적으로, 알킬기(예를 들면 탄소수 1~15), 사이클로알킬기(예를 들면 탄소수 3~15), 아릴기(예를 들면 탄소수 6~14), 알콕시기(예를 들면 탄소수 1~15), 할로젠 원자, 수산기, 또는 페닐싸이오기를 치환기로서 가져도 된다.The aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 201 to R 203 are each independently an alkyl group (eg, 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (eg, 3 to 15 carbon atoms), and an aryl group (eg, carbon number 6 to 14), an alkoxy group (for example, 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, or a phenylthio group may be used as a substituent.
다음으로, 화합물 (ZI-2)에 대하여 설명한다.Next, the compound (ZI-2) will be described.
화합물 (ZI-2)는, 식 (ZI)에 있어서의 R201~R203이, 각각 독립적으로, 방향환을 갖지 않는 유기기를 나타내는 화합물이다. 여기에서 방향환이란, 헤테로 원자를 포함하는 방향족환도 포함한다.The compound (ZI-2) is a compound in which R 201 to R 203 in the formula (ZI) each independently represent an organic group having no aromatic ring. Here, the aromatic ring also includes an aromatic ring containing a hetero atom.
R201~R203으로서의 방향환을 갖지 않는 유기기는, 일반적으로 탄소수 1~30이며, 탄소수 1~20이 바람직하다.The organic group which does not have an aromatic ring as R 201 to R 203 generally has 1 to 30 carbon atoms and preferably 1 to 20 carbon atoms.
R201~R203은, 각각 독립적으로, 바람직하게는 알킬기, 사이클로알킬기, 알릴기, 또는 바이닐기이며, 보다 바람직하게는 직쇄상 또는 분기쇄상의 2-옥소알킬기, 2-옥소사이클로알킬기, 또는 알콕시카보닐메틸기, 더 바람직하게는 직쇄상 또는 분기쇄상의 2-옥소알킬기이다.R 201 to R 203 are each independently, preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group, or a vinyl group, more preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group, 2-oxocycloalkyl group, or alkoxy It is a carbonylmethyl group, more preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group.
R201~R203의 알킬기 및 사이클로알킬기로서는, 바람직하게는, 탄소수 1~10의 직쇄상 알킬기 또는 탄소수 3~10의 분기쇄상 알킬기(예를 들면, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 뷰틸기, 및 펜틸기), 및 탄소수 3~10의 사이클로알킬기(예를 들면 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 및 노보닐기)를 들 수 있다.As the alkyl group and cycloalkyl group of R 201 to R 203 , preferably, a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a branched chain alkyl group having 3 to 10 carbon atoms (e.g., methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, and pen Tyl group), and a C3-C10 cycloalkyl group (for example, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a norbornyl group) are mentioned.
R201~R203은, 할로젠 원자, 알콕시기(예를 들면 탄소수 1~5), 수산기, 사이아노기, 또는 나이트로기에 의하여 추가로 치환되어 있어도 된다.R 201 to R 203 may be further substituted with a halogen atom, an alkoxy group (eg, 1 to 5 carbon atoms), a hydroxyl group, a cyano group, or a nitro group.
다음으로, 화합물 (ZI-3)에 대하여 설명한다.Next, the compound (ZI-3) will be described.
[화학식 43][Formula 43]
일반식 (ZI-3) 중, M은, 알킬기, 사이클로알킬기, 또는 아릴기를 나타내고, 환 구조를 가질 때, 상기 환 구조는, 산소 원자, 황 원자, 에스터 결합, 아마이드 결합, 및 탄소-탄소 이중 결합 중 적어도 1종을 포함하고 있어도 된다. R6c 및 R7c는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기, 사이클로알킬기, 할로젠 원자, 사이아노기 또는 아릴기를 나타낸다. R6c와 R7c가 결합하여 환을 형성해도 된다. Rx 및 Ry는, 각각 독립적으로, 알킬기, 사이클로알킬기, 또는 알켄일기를 나타낸다. Rx 및 Ry가 결합하여 환을 형성해도 된다. 또, M, R6c 및 R7c로부터 선택되는 적어도 2개가 결합하여 환 구조를 형성해도 되고, 상기 환 구조에 탄소-탄소 이중 결합을 포함하고 있어도 된다. Z-는, 음이온을 나타낸다.In general formula (ZI-3), M represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group, and when it has a ring structure, the ring structure is an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, and a carbon-carbon double At least one of the bonds may be included. R 6c and R 7c each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an aryl group. R 6c and R 7c may combine to form a ring. Each of R x and R y independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or an alkenyl group. R x and R y may combine to form a ring. Further, at least two selected from M, R 6c and R 7c may be bonded to form a ring structure, or a carbon-carbon double bond may be included in the ring structure. Z - represents an anion.
일반식 (ZI-3) 중, M으로 나타나는 알킬기 및 사이클로알킬기로서는, 탄소수 1~15(바람직하게는 탄소수 1~10)의 직쇄상 알킬기, 탄소수 3~15(바람직하게는 탄소수 3~10)의 분기쇄상 알킬기, 또는 탄소수 3~15(바람직하게는 탄소수 1~10)의 사이클로알킬기가 바람직하고, 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-뷰틸기, sec-뷰틸기, t-뷰틸기, 사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 및 사이클로헥실기, 및 노보닐기 등을 들 수 있다.In General Formula (ZI-3), as the alkyl group and cycloalkyl group represented by M, a linear alkyl group having 1 to 15 carbon atoms (preferably 1 to 10 carbon atoms), 3 to 15 carbon atoms (preferably 3 to 10 carbon atoms) A branched chain alkyl group or a cycloalkyl group having 3 to 15 carbon atoms (preferably 1 to 10 carbon atoms) is preferable, and specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a t-butyl group , A cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclohexyl group, and a norbornyl group.
M으로 나타나는 아릴기로서는, 페닐기, 또는 나프틸기가 바람직하고, 페닐기가 보다 바람직하다. 아릴기는, 산소 원자 또는 황 원자 등을 갖는 복소환 구조를 갖는 아릴기여도 된다. 복소환 구조로서는, 퓨란환, 싸이오펜환, 벤조퓨란환, 및 벤조싸이오펜환 등을 들 수 있다.As the aryl group represented by M, a phenyl group or a naphthyl group is preferable, and a phenyl group is more preferable. The aryl group may be an aryl group having a heterocyclic structure having an oxygen atom or a sulfur atom or the like. Examples of the heterocyclic structure include a furan ring, a thiophene ring, a benzofuran ring, and a benzothiophene ring.
상기 M은, 치환기(예를 들면, 치환기 T)를 더 갖고 있어도 된다. 이 양태로서, 예를 들면 M으로서 벤질기 등을 들 수 있다.The said M may further have a substituent (for example, a substituent T). As this aspect, for example, a benzyl group etc. are mentioned as M.
또한, M이 환 구조를 갖는 경우, 상기 환 구조는, 산소 원자, 황 원자, 에스터 결합, 아마이드 결합, 및 탄소-탄소 이중 결합 중 적어도 1종을 포함하고 있어도 된다.Further, when M has a ring structure, the ring structure may contain at least one of an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, and a carbon-carbon double bond.
R6c 및 R7c로 나타나는 알킬기, 사이클로알킬기, 및 아릴기로서는, 상술한 M과 동일한 것을 들 수 있으며, 그 바람직한 양태도 동일하다. 또, R6c와 R7c는, 결합하여 환을 형성해도 된다. Examples of the alkyl group, cycloalkyl group, and aryl group represented by R 6c and R 7c include those similar to those of M described above, and preferred embodiments thereof are also the same. Moreover, R 6c and R 7c may combine to form a ring.
R6c 및 R7c로 나타나는 할로젠 원자로서는, 예를 들면 불소 원자, 염소 원자, 브로민 원자, 및 아이오딘 원자를 들 수 있다.Examples of the halogen atom represented by R 6c and R 7c include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
Rx 및 Ry로 나타나는 알킬기, 및 사이클로알킬기로서는, 상술한 M과 동일한 것을 들 수 있으며, 그 바람직한 양태도 동일하다. Examples of the alkyl group and cycloalkyl group represented by R x and R y include those similar to those of M described above, and preferred embodiments thereof are also the same.
Rx 및 Ry로 나타나는 알켄일기로서는, 알릴기 또는 바이닐기가 바람직하다.As the alkenyl group represented by R x and R y , an allyl group or a vinyl group is preferable.
상기 Rx 및 Ry는, 치환기(예를 들면, 치환기 T)를 더 갖고 있어도 된다. 이 양태로서, 예를 들면 Rx 및 Ry로서 2-옥소알킬기 또는 알콕시카보닐알킬기 등을 들 수 있다.Said R x and R y may further have a substituent (for example, a substituent T). As this aspect, for example, R x and R y include a 2-oxoalkyl group or an alkoxycarbonylalkyl group.
Rx 및 Ry로 나타나는 2-옥소알킬기로서는, 예를 들면 탄소수 1~15(바람직하게는 탄소수 1~10)인 것을 들 수 있으며, 구체적으로는, 2-옥소프로필기, 및 2-옥소뷰틸기 등을 들 수 있다.Examples of the 2-oxoalkyl group represented by R x and R y include those having 1 to 15 carbon atoms (preferably 1 to 10 carbon atoms), and specifically, 2-oxopropyl group, and 2-oxoview Tilgi, etc. are mentioned.
Rx 및 Ry로 나타나는 알콕시카보닐알킬기로서는, 예를 들면 탄소수 1~15(바람직하게는 탄소수 1~10)인 것을 들 수 있다. 또, Rx와 Ry는, 결합하여 환을 형성해도 된다.Examples of the alkoxycarbonylalkyl group represented by R x and R y include 1 to 15 carbon atoms (preferably 1 to 10 carbon atoms). Moreover, R x and R y may be bonded to form a ring.
Rx와 Ry가 서로 연결하여 형성되는 환 구조는, 산소 원자, 황 원자, 에스터 결합, 아마이드 결합, 또는 탄소-탄소 이중 결합을 포함하고 있어도 된다.The ring structure formed by connecting R x and R y to each other may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbon-carbon double bond.
일반식 (ZI-3) 중, M과 R6c가 결합하여 환 구조를 형성해도 되고, 형성되는 환 구조는, 탄소-탄소 이중 결합을 포함하고 있어도 된다.In General Formula (ZI-3), M and R 6c may be bonded to each other to form a ring structure, and the formed ring structure may contain a carbon-carbon double bond.
상기 화합물 (ZI-3)은, 그중에서도, 화합물 (ZI-3A)인 것이 바람직하다.Among them, the compound (ZI-3) is preferably a compound (ZI-3A).
화합물 (ZI-3A)는, 하기 일반식 (ZI-3A)로 나타나며, 페나실설포늄염 구조를 갖는 화합물이다.The compound (ZI-3A) is represented by the following general formula (ZI-3A), and is a compound having a phenacylsulfonium salt structure.
[화학식 44][Formula 44]
일반식 (ZI-3A) 중,In general formula (ZI-3A),
R1c~R5c는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기, 알콕시기, 아릴옥시기, 알콕시카보닐기, 알킬카보닐옥시기, 사이클로알킬카보닐 옥시기, 할로젠 원자, 수산기, 나이트로기, 알킬싸이오기 또는 아릴싸이오기를 나타낸다.R 1c to R 5c are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyloxy group, a cycloalkylcarbonyloxy group, a halogen atom, a hydroxyl group , A nitro group, an alkylthio group or an arylthio group.
R6c 및 R7c로서는, 상술한 일반식 (ZI-3) 중의 R6c 및 R7c와 동일한 의미이며, 그 바람직한 양태도 동일하다.R 6c and R 7c have the same meaning as those of R 6c and R 7c in General Formula (ZI-3) described above, and their preferred embodiments are also the same.
Rx 및 Ry로서는, 상술한 일반식 (ZI-3) 중의 Rx 및 Ry와 동일한 의미이며, 그 바람직한 양태도 동일하다.R x and R y have the same meaning as those of R x and R y in General Formula (ZI-3) described above, and their preferred embodiments are also the same.
R1c~R5c 중 어느 2개 이상, Rx와 Ry는, 각각 결합하여 환 구조를 형성해도 되고, 이 환 구조는, 각각 독립적으로 산소 원자, 황 원자, 에스터 결합, 아마이드 결합, 또는 탄소-탄소 이중 결합을 포함하고 있어도 된다. 또, R5c 및 R6c, R5c 및 Rx는, 각각 결합하여 환 구조를 형성해도 되고, 이 환 구조는, 각각 독립적으로 탄소-탄소 이중 결합을 포함하고 있어도 된다. 또, R6c와 R7c는, 각각 결합하여 환 구조를 형성해도 된다.Any two or more of R 1c to R 5c , R x and R y may each be bonded to form a ring structure, and this ring structure is each independently an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbon -It may contain a carbon double bond. Moreover, R 5c and R 6c , R 5c and R x may each be bonded to form a ring structure, and the ring structures may each independently contain a carbon-carbon double bond. Moreover, R 6c and R 7c may be bonded to each other to form a ring structure.
상기 환 구조로서는, 방향족 또는 비방향족의 탄화 수소환, 방향족 또는 비방향족의 복소환, 및 이들 환이 2개 이상 조합되어 이루어지는 다환 축합환을 들 수 있다. 환 구조로서는, 3~10원환을 들 수 있으며, 4~8원환이 바람직하고, 5 또는 6원환이 보다 바람직하다.Examples of the ring structure include an aromatic or non-aromatic hydrocarbon ring, an aromatic or non-aromatic heterocycle, and a polycyclic condensed ring formed by a combination of two or more of these rings. As a ring structure, a 3-10 membered ring is mentioned, A 4-8 membered ring is preferable, and a 5 or 6 membered ring is more preferable.
R1c~R5c 중 어느 2개 이상, R6c와 R7c, 및 Rx와 Ry가 결합하여 형성되는 기로서는, 뷰틸렌기, 및 펜틸렌기 등을 들 수 있다. Examples of the group formed by bonding of any two or more of R 1c to R 5c, R 6c and R 7c , and R x and R y , include a butylene group and a pentylene group.
R5c와 R6c, 및 R5c와 Rx가 결합하여 형성되는 기로서는, 단결합 또는 알킬렌기가 바람직하다. 알킬렌기로서는, 메틸렌기, 및 에틸렌기 등을 들 수 있다.The group formed by bonding of R 5c and R 6c and R 5c and R x is preferably a single bond or an alkylene group. Examples of the alkylene group include a methylene group and an ethylene group.
Zc-는, 음이온을 나타낸다.Zc - represents an anion.
다음으로, 화합물 (ZI-4)에 대하여 설명한다.Next, the compound (ZI-4) will be described.
화합물 (ZI-4)는, 하기 일반식 (ZI-4)로 나타난다.Compound (ZI-4) is represented by the following general formula (ZI-4).
[화학식 45][Formula 45]
일반식 (ZI-4) 중,In general formula (ZI-4),
l은 0~2의 정수를 나타낸다.l represents the integer of 0-2.
r은 0~8의 정수를 나타낸다.r represents the integer of 0-8.
R13은, 수소 원자, 불소 원자, 수산기, 알킬기, 사이클로알킬기, 알콕시기, 알콕시카보닐기, 또는 단환 혹은 다환의 사이클로알킬 골격을 갖는 기를 나타낸다. 이들 기는 치환기를 가져도 된다.R 13 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, or a group having a monocyclic or polycyclic cycloalkyl skeleton. These groups may have a substituent.
R14는, 복수 존재하는 경우는 각각 독립적으로, 알킬기, 사이클로알킬기, 알콕시기, 알킬설폰일기, 사이클로알킬설폰일기, 알킬카보닐기, 알콕시카보닐기, 또는 단환 혹은 다환의 사이클로알킬 골격을 갖는 알콕시기를 나타낸다. 이들 기는 치환기를 가져도 된다.When more than one R 14 is present, each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkylsulfonyl group, a cycloalkylsulfonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkoxycarbonyl group, or an alkoxy group having a monocyclic or polycyclic cycloalkyl skeleton. Show. These groups may have a substituent.
R15는, 각각 독립적으로, 알킬기, 사이클로알킬기, 또는 나프틸기를 나타낸다. 이들 기는 치환기를 가져도 된다. 2개의 R15가 서로 결합하여 환을 형성해도 된다.Each of R 15 independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or a naphthyl group. These groups may have a substituent. Two R 15 may be bonded to each other to form a ring.
2개의 R15가 서로 결합하여 환을 형성할 때, 환 골격 내에, 산소 원자, 또는 질소 원자 등의 헤테로 원자를 포함해도 된다. 일 양태에 있어서, 2개의 R15가 알킬렌기이며, 서로 결합하여 환 구조를 형성하는 것이 바람직하다.When two R 15 are bonded to each other to form a ring, a hetero atom such as an oxygen atom or a nitrogen atom may be included in the ring skeleton. In one aspect, it is preferable that two R 15 are alkylene groups, and are bonded to each other to form a ring structure.
Z-는, 음이온을 나타낸다.Z - represents an anion.
일반식 (ZI-4)에 있어서, R13, R14 및 R15의 알킬기는, 직쇄상 또는 분기쇄상이다. 알킬기의 탄소수는, 1~10이 바람직하다. 알킬기로서는, 메틸기, 에틸기, n-뷰틸기, 또는 t-뷰틸기 등이 보다 바람직하다.In General Formula (ZI-4), the alkyl group of R 13 , R 14 and R 15 is linear or branched. The number of carbon atoms of the alkyl group is preferably 1 to 10. As the alkyl group, a methyl group, an ethyl group, an n-butyl group, a t-butyl group, and the like are more preferable.
다음으로, 일반식 (ZII), 및 (ZIII)에 대하여 설명한다.Next, general formulas (ZII) and (ZIII) will be described.
일반식 (ZII), 및 (ZIII) 중, R204~R207은, 각각 독립적으로, 아릴기, 알킬기 또는 사이클로알킬기를 나타낸다.In General Formulas (ZII) and (ZIII), R 204 to R 207 each independently represent an aryl group, an alkyl group, or a cycloalkyl group.
R204~R207의 아릴기로서는 페닐기, 또는 나프틸기가 바람직하고, 페닐기가 보다 바람직하다. R204~R207의 아릴기는, 산소 원자, 질소 원자, 또는 황 원자 등을 갖는 복소환 구조를 갖는 아릴기여도 된다. 복소환 구조를 갖는 아릴기의 골격으로서는, 예를 들면 피롤, 퓨란, 싸이오펜, 인돌, 벤조퓨란, 및 벤조싸이오펜 등을 들 수 있다.As the aryl group of R 204 to R 207 , a phenyl group or a naphthyl group is preferable, and a phenyl group is more preferable. The aryl group of R 204 to R 207 may be an aryl group having a heterocyclic structure having an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom. Examples of the skeleton of the aryl group having a heterocyclic structure include pyrrole, furan, thiophene, indole, benzofuran, and benzothiophene.
R204~R207의 알킬기 및 사이클로알킬기로서는, 탄소수 1~10의 직쇄상 알킬기 또는 탄소수 3~10의 분기쇄상 알킬기(예를 들면, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 뷰틸기, 및 펜틸기), 또는 탄소수 3~10의 사이클로알킬기(예를 들면 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 및 노보닐기)가 바람직하다.Examples of the alkyl group and cycloalkyl group of R 204 to R 207 include a straight-chain alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a branched chain alkyl group having 3 to 10 carbon atoms (e.g., a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, and a pentyl group), or A cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms (for example, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a norbornyl group) is preferable.
R204~R207의 아릴기, 알킬기, 및 사이클로알킬기는, 각각 독립적으로, 치환기를 갖고 있어도 된다. R204~R207의 아릴기, 알킬기, 및 사이클로알킬기가 갖고 있어도 되는 치환기로서는, 예를 들면 알킬기(예를 들면 탄소수 1~15), 사이클로알킬기(예를 들면 탄소수 3~15), 아릴기(예를 들면 탄소수 6~15), 알콕시기(예를 들면 탄소수 1~15), 할로젠 원자, 수산기, 및 페닐싸이오기 등을 들 수 있다.The aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 204 to R 207 may each independently have a substituent. Examples of the substituents that the aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 204 to R 207 may have include, for example, an alkyl group (e.g., 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (e.g., 3 to 15 carbon atoms), and an aryl group ( For example, a C6-C15), an alkoxy group (for example, a C1-C15), a halogen atom, a hydroxyl group, a phenylthio group, etc. are mentioned.
Z-는, 음이온을 나타낸다.Z - represents an anion.
일반식 (ZI)에 있어서의 Z-, 일반식 (ZII)에 있어서의 Z-, 일반식 (ZI-3)에 있어서의 Z-, 일반식 (ZI-3A)에 있어서의 Zc-, 및 일반식 (ZI-4)에 있어서의 Z-로서는, 하기 일반식 (3)으로 나타나는 음이온이 바람직하다.In formula (ZI) Z -, Z in the general formula (ZII) -, and the general - Zc of the general formula (ZI-3A) -, the formula (ZI-3) Z in Z of formula according to (ZI-4) - as the preferable anion is represented by the following general formula (3).
[화학식 46][Formula 46]
일반식 (3) 중,In general formula (3),
o는, 1~3의 정수를 나타낸다. p는, 0~10의 정수를 나타낸다. q는, 0~10의 정수를 나타낸다.o represents the integer of 1-3. p represents the integer of 0-10. q represents the integer of 0-10.
Xf는, 불소 원자, 또는 적어도 하나의 불소 원자로 치환된 알킬기를 나타낸다. 이 알킬기의 탄소수는, 1~10이 바람직하고, 1~4가 보다 바람직하다. 또, 적어도 하나의 불소 원자로 치환된 알킬기로서는, 퍼플루오로알킬기가 바람직하다.Xf represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom. 1-10 are preferable and, as for the carbon number of this alkyl group, 1-4 are more preferable. Moreover, as the alkyl group substituted with at least one fluorine atom, a perfluoroalkyl group is preferable.
Xf는, 불소 원자 또는 탄소수 1~4의 퍼플루오로알킬기인 것이 바람직하고, 불소 원자 또는 CF3인 것이 보다 바람직하다. 특히, 쌍방의 Xf가 불소 원자인 것이 더 바람직하다.Xf is, it is more preferable that the fluorine atom or a perfluoroalkyl group having from 1 to 4 carbon atoms is preferred, and a fluorine atom or CF 3. In particular, it is more preferable that both Xf are fluorine atoms.
R4 및 R5는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 알킬기, 또는 적어도 하나의 불소 원자로 치환된 알킬기를 나타낸다. R4 및 R5가 복수 존재하는 경우, R4 및 R5는, 각각 동일해도 되고 달라도 된다.R 4 and R 5 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom. When a plurality of R 4 and R 5 exist, R 4 and R 5 may be the same or different, respectively.
R4 및 R5로 나타나는 알킬기는, 치환기를 갖고 있어도 되고, 탄소수 1~4가 바람직하다. R4 및 R5는, 바람직하게는 수소 원자이다.The alkyl group represented by R 4 and R 5 may have a substituent and preferably has 1 to 4 carbon atoms. R 4 and R 5 are preferably a hydrogen atom.
적어도 하나의 불소 원자로 치환된 알킬기의 구체예 및 적합한 양태는 일반식 (3) 중의 Xf의 구체예 및 적합한 양태와 동일하다.The specific examples and suitable aspects of the alkyl group substituted with at least one fluorine atom are the same as those of the specific examples and suitable aspects of Xf in the general formula (3).
L은, 2가의 연결기를 나타낸다. L이 복수 존재하는 경우, L은, 각각 동일해도 되고 달라도 된다.L represents a divalent connecting group. When a plurality of L exist, L may be the same or different, respectively.
2가의 연결기로서는, 예를 들면 -COO-(-C(=O)-O-), -OCO-, -CONH-, -NHCO-, -CO-, -O-, -S-, -SO-, -SO2-, 알킬렌기(바람직하게는 탄소수 1~6), 사이클로알킬렌기(바람직하게는 탄소수 3~15), 알켄일렌기(바람직하게는 탄소수 2~6) 및 이들 복수를 조합한 2가의 연결기 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, -COO-, -OCO-, -CONH-, -NHCO-, -CO-, -O-, -SO2-, -COO-알킬렌기-, -OCO-알킬렌기-, -CONH-알킬렌기- 또는 -NHCO-알킬렌기-가 바람직하고, -COO-, -OCO-, -CONH-, -SO2-, -COO-알킬렌기- 또는 -OCO-알킬렌기-가 보다 바람직하다.As a divalent linking group, for example -COO-(-C(=O)-O-), -OCO-, -CONH-, -NHCO-, -CO-, -O-, -S-, -SO- , -SO 2 -, an alkylene group (preferably 1 to 6 carbon atoms), a cycloalkylene group (preferably 3 to 15 carbon atoms), an alkenylene group (preferably 2 to 6 carbon atoms), and a combination of a plurality of these 2 A temporary connector, etc. are mentioned. Among these, -COO-, -OCO-, -CONH-, -NHCO-, -CO-, -O-, -SO 2 -, -COO-alkylene group-, -OCO-alkylene group-, -CONH-alkyl A ene group- or -NHCO-alkylene group- is preferable, and -COO-, -OCO-, -CONH-, -SO 2 -, -COO-alkylene group- or -OCO-alkylene group- is more preferable.
W는, 환상 구조를 포함하는 유기기를 나타낸다. 이들 중에서도, 환상의 유기기인 것이 바람직하다.W represents an organic group containing a cyclic structure. Among these, it is preferable that it is a cyclic organic group.
환상의 유기기로서는, 예를 들면 지환기, 아릴기, 및 복소환기를 들 수 있다.Examples of the cyclic organic group include an alicyclic group, an aryl group, and a heterocyclic group.
지환기는, 단환식이어도 되고, 다환식이어도 된다. 단환식의 지환기로서는, 예를 들면 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 및 사이클로옥틸기 등의 단환의 사이클로알킬기를 들 수 있다. 다환식의 지환기로서는, 예를 들면 노보닐기, 트라이사이클로데칸일기, 테트라사이클로데칸일기, 테트라사이클로도데칸일기, 및 아다만틸기 등의 다환의 사이클로알킬기를 들 수 있다. 그중에서도, 노보닐기, 트라이사이클로데칸일기, 테트라사이클로데칸일기, 테트라사이클로도데칸일기, 및 아다만틸기 등의 탄소수 7 이상의 벌키 구조를 갖는 지환기가 바람직하다.The alicyclic group may be monocyclic or polycyclic. As a monocyclic alicyclic group, monocyclic cycloalkyl groups, such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group, are mentioned, for example. As a polycyclic alicyclic group, polycyclic cycloalkyl groups, such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group, are mentioned, for example. Among them, alicyclic groups having a bulky structure of 7 or more carbon atoms such as a norbornyl group, tricyclodecanyl group, tetracyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, and adamantyl group are preferable.
아릴기는, 단환식이어도 되고, 다환식이어도 된다. 이 아릴기로서는, 예를 들면 페닐기, 나프틸기, 페난트릴기 및 안트릴기를 들 수 있다.The aryl group may be monocyclic or polycyclic. As this aryl group, a phenyl group, a naphthyl group, a phenanthryl group, and an anthryl group are mentioned, for example.
복소환기는, 단환식이어도 되고, 다환식이어도 된다. 다환식 쪽이 보다 산의 확산을 억제 가능하다. 또, 복소환기는, 방향족성을 갖고 있어도 되고, 방향족성을 갖고 있지 않아도 된다. 방향족성을 갖고 있는 복소환으로서는, 예를 들면 퓨란환, 싸이오펜환, 벤조퓨란환, 벤조싸이오펜환, 다이벤조퓨란환, 다이벤조싸이오펜환, 및 피리딘환을 들 수 있다. 방향족성을 갖고 있지 않은 복소환으로서는, 예를 들면 테트라하이드로피란환, 락톤환, 설톤환 및 데카하이드로아이소퀴놀린환을 들 수 있다. 락톤환 및 설톤환의 예로서는, 상술한 수지에 있어서 예시한 락톤 구조 및 설톤 구조를 들 수 있다. 복소환기에 있어서의 복소환으로서는, 퓨란환, 싸이오펜환, 피리딘환, 또는 데카하이드로아이소퀴놀린환이 특히 바람직하다.The heterocyclic group may be monocyclic or polycyclic. The polycyclic is more capable of suppressing the diffusion of acid. Moreover, the heterocyclic group may have aromaticity and does not need to have aromaticity. Examples of the aromatic heterocycle include a furan ring, a thiophene ring, a benzofuran ring, a benzothiophene ring, a dibenzofuran ring, a dibenzothiophene ring, and a pyridine ring. Examples of the heterocycle not having aromaticity include a tetrahydropyran ring, a lactone ring, a sultone ring, and a decahydroisoquinoline ring. Examples of the lactone ring and the sultone ring include the lactone structure and the sultone structure exemplified in the resin described above. As the heterocycle in the heterocyclic group, a furan ring, a thiophene ring, a pyridine ring, or a decahydroisoquinoline ring is particularly preferable.
상기 환상의 유기기는, 치환기를 갖고 있어도 된다. 이 치환기로서는, 예를 들면 알킬기(직쇄상 및 분기쇄상 중 어느 것이어도 되고, 탄소수 1~12가 바람직함), 사이클로알킬기(단환, 다환, 및 스파이로환 중 어느 것이어도 되고, 탄소수 3~20이 바람직함), 아릴기(탄소수 6~14가 바람직함), 수산기, 알콕시기, 에스터기, 아마이드기, 유레테인기, 유레이도기, 싸이오에터기, 설폰아마이드기, 및 설폰산 에스터기를 들 수 있다. 또한, 환상의 유기기를 구성하는 탄소(환 형성에 기여하는 탄소)는 카보닐 탄소여도 된다.The cyclic organic group may have a substituent. As this substituent, for example, an alkyl group (either linear or branched, preferably having 1 to 12 carbon atoms), a cycloalkyl group (any of monocyclic, polycyclic, and spiro rings may be used, and 3 to 20 carbon atoms are used). This is preferred), aryl group (preferably having 6 to 14 carbon atoms), hydroxyl group, alkoxy group, ester group, amide group, urethane group, ureido group, thioether group, sulfonamide group, and sulfonic acid ester group. have. In addition, carbon (carbon contributing to ring formation) constituting the cyclic organic group may be carbonyl carbon.
일반식 (3)으로 나타나는 음이온으로서는, SO3 --CF2-CH2-OCO-(L)q'-W, SO3 --CF2-CHF-CH2-OCO-(L)q'-W, SO3 --CF2-COO-(L)q'-W, SO3 --CF2-CF2-CH2-CH2-(L)q-W, SO3 --CF2-CH(CF3)-OCO-(L)q'-W가 바람직하다. 여기에서, L, q 및 W는, 일반식 (3)과 동일하다. q'는, 0~10의 정수를 나타낸다.As an anion represented by general formula (3), SO 3 -- CF 2 -CH 2 -OCO-(L)q'-W, SO 3 -- CF 2 -CHF-CH 2 -OCO-(L)q'- W, SO 3 -- CF 2 -COO-(L)q'-W, SO 3 -- CF 2 -CF 2 -CH 2 -CH 2 -(L)qW, SO 3 -- CF 2 -CH(CF 3 )-OCO-(L)q'-W is preferred. Here, L, q, and W are the same as in General Formula (3). q'represents the integer of 0-10.
일 양태에 있어서, 일반식 (ZI)에 있어서의 Z-, 일반식 (ZII)에 있어서의 Z-, 일반식 (ZI-3)에 있어서의 Z-, 일반식 (ZI-3A)에 있어서의 Zc-, 및 일반식 (ZI-4)에 있어서의 Z-로서는, 하기의 일반식 (4)로 나타나는 음이온도 바람직하다.In one aspect, the general formula (ZI) Z in the - in the general formula (ZI-3A) -, the formula Z in (ZII) -, the formula (ZI-3) Z in Zc -, and the Z in the general formula (ZI-4) - as the preferable anion is also represented by a general formula (4) below.
[화학식 47][Chemical Formula 47]
일반식 (4) 중,In general formula (4),
XB1 및 XB2는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 불소 원자를 갖지 않는 1가의 유기기를 나타낸다. XB1 및 XB2는, 수소 원자인 것이 바람직하다.Each of X B1 and X B2 independently represents a hydrogen atom or a monovalent organic group having no fluorine atom. It is preferable that X B1 and X B2 are hydrogen atoms.
XB3 및 XB4는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 1가의 유기기를 나타낸다. XB3 및 XB4 중 적어도 일방이 불소 원자 또는 불소 원자를 갖는 1가의 유기기인 것이 바람직하고, XB3 및 XB4의 양방이 불소 원자 또는 불소 원자를 갖는 1가의 유기기인 것이 보다 바람직하다. XB3 및 XB4의 양방이, 불소 원자로 치환된 알킬기인 것이 더 바람직하다.Each of X B3 and X B4 independently represents a hydrogen atom or a monovalent organic group. It is preferable that at least one of X B3 and X B4 is a fluorine atom or a monovalent organic group having a fluorine atom, and more preferably both of X B3 and X B4 are a fluorine atom or a monovalent organic group having a fluorine atom. It is more preferable that both of X B3 and X B4 are an alkyl group substituted with a fluorine atom.
L, q 및 W는, 일반식 (3)과 동일하다.L, q, and W are the same as in General Formula (3).
일반식 (ZI)에 있어서의 Z-, 일반식 (ZII)에 있어서의 Z-, 일반식 (ZI-3)에 있어서의 Z-, 일반식 (ZI-3A)에 있어서의 Zc-, 및 일반식 (ZI-4)에 있어서의 Z-는, 벤젠설폰산 음이온이어도 되고, 분기쇄상 알킬기 또는 사이클로알킬기에 의하여 치환된 벤젠설폰산 음이온인 것이 바람직하다.In formula (ZI) Z -, Z in the general formula (ZII) -, and the general - Zc of the general formula (ZI-3A) -, the formula (ZI-3) Z in Z- in the formula (ZI-4) may be a benzenesulfonic acid anion, or preferably a benzenesulfonic acid anion substituted by a branched alkyl group or a cycloalkyl group.
일반식 (ZI)에 있어서의 Z-, 일반식 (ZII)에 있어서의 Z-, 일반식 (ZI-3)에 있어서의 Z-, 일반식 (ZI-3A)에 있어서의 Zc-, 및 일반식 (ZI-4)에 있어서의 Z-로서는, 하기의 일반식 (SA1)로 나타나는 방향족 설폰산 음이온도 바람직하다.In formula (ZI) Z -, Z in the general formula (ZII) -, and the general - Zc of the general formula (ZI-3A) -, the formula (ZI-3) Z in Z of formula according to (ZI-4) - as, it is also preferred the aromatic sulfonic acid anion represented by the general formula (SA1) shown below.
[화학식 48][Formula 48]
식 (SA1) 중,In formula (SA1),
Ar은, 아릴기를 나타내고, 설폰산 음이온 및 -(D-B)기 이외의 치환기를 더 갖고 있어도 된다. 더 가져도 되는 치환기로서는, 불소 원자 및 수산기 등을 들 수 있다.Ar represents an aryl group, and may further have a substituent other than a sulfonic acid anion and a -(D-B) group. Examples of the substituent which may further include a fluorine atom and a hydroxyl group.
n은, 0 이상의 정수를 나타낸다. n으로서는, 1~4가 바람직하고, 2~3이 보다 바람직하며, 3이 더 바람직하다.n represents an integer of 0 or more. As n, 1-4 are preferable, 2-3 are more preferable, and 3 is more preferable.
D는, 단결합 또는 2가의 연결기를 나타낸다. 2가의 연결기로서는, 에터기, 싸이오에터기, 카보닐기, 설폭사이드기, 설폰기, 설폰산 에스터기, 에스터기, 및 이들의 2종 이상의 조합으로 이루어지는 기 등을 들 수 있다.D represents a single bond or a divalent linking group. Examples of the divalent linking group include an ether group, a thioether group, a carbonyl group, a sulfoxide group, a sulfone group, a sulfonic acid ester group, an ester group, and a group consisting of a combination of two or more thereof.
B는, 탄화 수소기를 나타낸다.B represents a hydrocarbon group.
바람직하게는, D는 단결합이며, B는 지방족 탄화 수소 구조이다. B는, 아이소프로필기 또는 사이클로헥실기가 보다 바람직하다.Preferably, D is a single bond and B is an aliphatic hydrocarbon structure. B is more preferably an isopropyl group or a cyclohexyl group.
일반식 (ZI)에 있어서의 설포늄 양이온, 및 일반식 (ZII)에 있어서의 아이오도늄 양이온의 바람직한 예를 이하에 나타낸다.Preferred examples of the sulfonium cation in the general formula (ZI) and the iodonium cation in the general formula (ZII) are shown below.
[화학식 49][Formula 49]
일반식 (ZI), 일반식 (ZII)에 있어서의 음이온 Z-, 일반식 (ZI-3)에 있어서의 Z-, 일반식 (ZI-3A)에 있어서의 Zc-, 및 일반식 (ZI-4)에 있어서의 Z-의 바람직한 예는, 일반식 (P-1)로 나타나는 화합물에 있어서의 Z-와 동일하다.General formula (ZI), the anion Z in the general formula (ZII) -, Z in the formula (ZI-3) -, in the general formula (ZI-3A) Zc -, and the general formula (ZI- A preferable example of Z- in 4) is the same as Z- in the compound represented by General Formula (P-1).
상기의 양이온 및 음이온을 임의로 조합하여 광산발생제로서 사용할 수 있다.Any combination of the above cations and anions can be used as a photoacid generator.
일반식 (P-1)로 나타나는 화합물 이외의 광산발생제는, 저분자 화합물의 형태여도 되고, 중합체의 일부에 도입된 형태여도 된다. 또, 저분자 화합물의 형태와 중합체의 일부에 도입된 형태를 병용해도 된다.Photo-acid generators other than the compound represented by general formula (P-1) may be in the form of a low molecular weight compound, or may be a form introduced into a part of the polymer. Moreover, you may use together the form of a low molecular compound and the form introduced into a part of a polymer.
일반식 (P-1)로 나타나는 화합물 이외의 광산발생제는, 저분자 화합물의 형태인 것이 바람직하다.It is preferable that photo-acid generators other than the compound represented by general formula (P-1) are in the form of a low molecular weight compound.
일반식 (P-1)로 나타나는 화합물 이외의 광산발생제가, 저분자 화합물의 형태인 경우, 분자량은 3,000 이하가 바람직하고, 2,000 이하가 보다 바람직하며, 1,000 이하가 더 바람직하다.When photoacid generators other than the compound represented by general formula (P-1) are in the form of a low molecular weight compound, the molecular weight is preferably 3,000 or less, more preferably 2,000 or less, and still more preferably 1,000 or less.
일반식 (P-1)로 나타나는 화합물 이외의 광산발생제가, 중합체의 일부에 도입된 형태인 경우, 상술한 수지 (A)의 일부에 도입되어도 되고, 수지 (A)와는 다른 수지에 도입되어도 된다.When a photoacid generator other than the compound represented by general formula (P-1) is a form introduced into a part of the polymer, it may be introduced into a part of the resin (A) described above, or may be introduced into a resin other than the resin (A). .
일반식 (P-1)로 나타나는 화합물 이외의 광산발생제는, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.Photoacid generators other than the compound represented by general formula (P-1) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
본 발명의 조성물이 일반식 (P-1)로 나타나는 화합물 이외의 광산발생제를 함유하는 경우, 일반식 (P-1)로 나타나는 화합물 이외의 광산발생제의 함유량(복수 종 존재하는 경우는 그 합계)은, 조성물의 전고형분을 기준으로 하여, 0.1~35질량%가 바람직하고, 0.5~25질량%가 보다 바람직하며, 1~20질량%가 더 바람직하고, 1~15질량%가 특히 바람직하다.When the composition of the present invention contains a photoacid generator other than the compound represented by the general formula (P-1), the content of the photoacid generator other than the compound represented by the general formula (P-1) Total) is preferably 0.1 to 35% by mass, more preferably 0.5 to 25% by mass, more preferably 1 to 20% by mass, and particularly preferably 1 to 15% by mass, based on the total solid content of the composition. Do.
일반식 (P-1)로 나타나는 화합물 이외의 광산발생제로서, 상기 일반식 (ZI-3) 또는 (ZI-4)로 나타나는 화합물을 함유하는 경우, 조성물 중에 포함되는 일반식 (P-1)로 나타나는 화합물 이외의 광산발생제의 함유량(복수 종 존재하는 경우는 그 합계)은, 조성물의 전고형분을 기준으로 하여, 1~35질량%가 바람직하고, 1~30질량%가 보다 바람직하다.When a photoacid generator other than the compound represented by the general formula (P-1) contains a compound represented by the general formula (ZI-3) or (ZI-4), the general formula (P-1) contained in the composition The content of the photoacid generator other than the compound represented by (when multiple types are present, the total amount) is preferably 1 to 35% by mass, more preferably 1 to 30% by mass, based on the total solid content of the composition.
<산확산 제어제><Acid diffusion control agent>
본 발명의 조성물은, 산확산 제어제를 함유하는 것이 바람직하다. 산확산 제어제는, 노광 시에 광산발생제 등으로부터 발생하는 산을 트랩하고, 여분의 발생산에 의한, 미노광부에 있어서의 산분해성 수지의 반응을 억제하는 ?처로서 작용한다. 예를 들면, 염기성 화합물 (DA), 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 염기성이 저하 또는 소실되는 염기성 화합물 (DB), 산발생제에 대하여 상대적으로 약산이 되는 오늄염 (DC), 질소 원자를 갖고, 산의 작용에 의하여 탈리하는 기를 갖는 저분자 화합물 (DD), 또는 양이온부에 질소 원자를 갖는 오늄염 화합물 (DE) 등을 산확산 제어제로서 사용할 수 있다. 본 발명의 조성물에 있어서는, 공지의 산확산 제어제를 적절히 사용할 수 있다. 예를 들면, 미국 특허출원 공개공보 2016/0070167A1호의 단락 <0627>~<0664>, 미국 특허출원 공개공보 2015/0004544A1호의 단락 <0095>~<0187>, 미국 특허출원 공개공보 2016/0237190A1호의 단락 <0403>~<0423>, 및 미국 특허출원 공개공보 2016/0274458A1호의 단락 <0259>~<0328>에 개시된 공지의 화합물을 산확산 제어제로서 적합하게 사용할 수 있다.It is preferable that the composition of this invention contains an acid diffusion control agent. The acid diffusion control agent acts as a target for trapping an acid generated from a photoacid generator or the like during exposure and suppressing the reaction of the acid-decomposable resin in the unexposed portion by the excess generated acid. For example, a basic compound (DA), a basic compound (DB) whose basicity decreases or disappears by irradiation with actinic rays or radiation, an onium salt (DC) that is a relatively weak acid relative to an acid generator, and has a nitrogen atom. , A low molecular weight compound (DD) having a group that is desorbed by the action of an acid, or an onium salt compound (DE) having a nitrogen atom in the cation portion can be used as the acid diffusion controlling agent. In the composition of the present invention, a known acid diffusion control agent can be appropriately used. For example, paragraphs <0627> to <0664> of U.S. Patent Application Publication No. 2016/0070167A1, paragraphs <0095> to <0187> of U.S. Patent Application Publication No. 2015/0004544A1, and paragraphs of U.S. Patent Application Publication No. 2016/0237190A1 Known compounds disclosed in <0403> to <0423> and paragraphs <0259> to <0328> of U.S. Patent Application Publication No. 2016/0274458A1 can be suitably used as an acid diffusion control agent.
염기성 화합물 (DA)로서는, 하기 식 (A)~(E)로 나타나는 구조를 갖는 화합물이 바람직하다.As the basic compound (DA), a compound having a structure represented by the following formulas (A) to (E) is preferable.
[화학식 50][Formula 50]
일반식 (A) 및 (E) 중,In general formulas (A) and (E),
R200, R201 및 R202는, 동일해도 되고 달라도 되며, 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기(바람직하게는 탄소수 1~20), 사이클로알킬기(바람직하게는 탄소수 3~20) 또는 아릴기(탄소수 6~20)를 나타낸다. R201과 R202는, 서로 결합하여 환을 형성해도 된다.R 200 , R 201 and R 202 may be the same or different, and each independently a hydrogen atom, an alkyl group (preferably 1 to 20 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably 3 to 20 carbon atoms), or an aryl group (carbon number 6-20). R 201 and R 202 may be bonded to each other to form a ring.
R203, R204, R205 및 R206은, 동일해도 되고 달라도 되며, 각각 독립적으로, 탄소수 1~20의 알킬기를 나타낸다.R 203 , R 204 , R 205 and R 206 may be the same or different, and each independently represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
일반식 (A) 및 (E) 중의 알킬기는, 치환기를 갖고 있어도 되고 무치환이어도 된다.The alkyl group in the general formulas (A) and (E) may have a substituent or may be unsubstituted.
상기 알킬기에 대하여, 치환기를 갖는 알킬기로서는, 탄소수 1~20의 아미노알킬기, 탄소수 1~20의 하이드록시알킬기, 또는 탄소수 1~20의 사이아노알킬기가 바람직하다.With respect to the alkyl group, the alkyl group having a substituent is preferably an aminoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a cyanoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
일반식 (A) 및 (E) 중의 알킬기는, 무치환인 것이 보다 바람직하다.It is more preferable that the alkyl group in general formulas (A) and (E) is unsubstituted.
염기성 화합물 (DA)로서는, 구아니딘, 아미노피롤리딘, 피라졸, 피라졸린, 피페라진, 아미노모폴린, 아미노알킬모폴린, 또는 피페리딘 등이 바람직하고, 이미다졸 구조, 다이아자바이사이클로 구조, 오늄하이드록사이드 구조, 오늄카복실레이트 구조, 트라이알킬아민 구조, 아닐린 구조 혹은 피리딘 구조를 갖는 화합물, 수산기 및/혹은 에터 결합을 갖는 알킬아민 유도체, 또는 수산기 및/혹은 에터 결합을 갖는 아닐린 유도체 등이 보다 바람직하다.As the basic compound (DA), guanidine, aminopyrrolidine, pyrazole, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholine, piperidine, etc. are preferable, and an imidazole structure, a diazabicyclo structure, An onium hydroxide structure, an onium carboxylate structure, a trialkylamine structure, a compound having an aniline structure or a pyridine structure, an alkylamine derivative having a hydroxyl group and/or an ether bond, or an aniline derivative having a hydroxyl group and/or an ether bond. It is more preferable.
활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 염기성이 저하 또는 소실되는 염기성 화합물 (DB)(이하, "화합물 (DB)"라고도 함)는, 프로톤 억셉터성 관능기를 가지며, 또한, 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 분해되고, 프로톤 억셉터성이 저하, 소실, 또는 프로톤 억셉터성으로부터 산성으로 변화하는 화합물이다.The basic compound (DB) whose basicity is lowered or lost by irradiation with actinic rays or radiation (hereinafter, also referred to as "compound (DB)") has a proton acceptor functional group, and is also subjected to irradiation with actinic rays or radiation. It is a compound that is decomposed by the method and changes from proton acceptor property to acidity or decreases, disappears, or changes from proton acceptor property to acidity.
프로톤 억셉터성 관능기란, 프로톤과 정전적으로 상호 작용할 수 있는 기 또는 전자를 갖는 관능기이며, 예를 들면 환상 폴리에터 등의 매크로 사이클릭 구조를 갖는 관능기, 또는 π 공액에 기여하지 않는 비공유 전자쌍을 가진 질소 원자를 갖는 관능기를 의미한다. π 공액에 기여하지 않는 비공유 전자쌍을 갖는 질소 원자란, 예를 들면 하기 식에 나타내는 부분 구조를 갖는 질소 원자이다.The proton acceptor functional group is a functional group having a group or electrons capable of electrostatically interacting with a proton, for example, a functional group having a macrocyclic structure such as a cyclic polyether, or an unshared electron pair that does not contribute to π conjugation. It means a functional group having a nitrogen atom. A nitrogen atom having an unshared electron pair that does not contribute to the π conjugation is, for example, a nitrogen atom having a partial structure represented by the following formula.
[화학식 51][Formula 51]
프로톤 억셉터성 관능기의 바람직한 부분 구조로서, 예를 들면 크라운 에터 구조, 아자크라운 에터 구조, 1~3급 아민 구조, 피리딘 구조, 이미다졸 구조, 및 피라진 구조 등을 들 수 있다.Preferred partial structures of the proton acceptor functional group include, for example, a crown ether structure, an azacrown ether structure, a primary to tertiary amine structure, a pyridine structure, an imidazole structure, and a pyrazine structure.
화합물 (DB)는, 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 분해되어 프로톤 억셉터성이 저하 혹은 소실되거나, 또는 프로톤 억셉터성으로부터 산성으로 변화한 화합물을 발생한다. 여기에서 프로톤 억셉터성의 저하 혹은 소실, 또는 프로톤 억셉터성으로부터 산성으로의 변화란, 프로톤 억셉터성 관능기에 프로톤이 부가하는 것에 기인하는 프로톤 억셉터성의 변화이며, 구체적으로는, 프로톤 억셉터성 관능기를 갖는 화합물 (DB)와 프로톤으로부터 프로톤 부가체가 생성될 때, 그 화학 평형에 있어서의 평형 상수가 감소하는 것을 의미한다.The compound (DB) is decomposed by irradiation with actinic rays or radiation to generate a compound whose proton acceptor property decreases or disappears, or changes from proton acceptor property to acidity. Here, the decrease or disappearance of proton acceptor property, or the change from proton acceptor property to acidity, is a change in proton acceptor property caused by the addition of a proton to the proton acceptor functional group, and specifically, proton acceptor property. It means that when a proton adduct is produced from a compound (DB) having a functional group and a proton, the equilibrium constant in the chemical equilibrium decreases.
프로톤 억셉터성은, pH 측정을 행함으로써 확인할 수 있다.The proton acceptor property can be confirmed by performing a pH measurement.
활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 화합물 (DB)가 분해되어 발생하는 화합물의 산해리 상수 pKa는, pKa<-1을 충족시키는 것이 바람직하고, -13<pKa<-1을 충족시키는 것이 보다 바람직하며, -13<pKa<-3을 충족시키는 것이 더 바람직하다.The acid dissociation constant pKa of the compound generated by decomposition of the compound (DB) by irradiation with actinic rays or radiation preferably satisfies pKa<-1, more preferably satisfies -13<pKa<-1, It is more preferable to satisfy -13<pKa<-3.
산해리 상수 pKa란, 수용액 중에서의 산해리 상수 pKa를 나타내고, 예를 들면 화학 편람(II)(개정 4판, 1993년, 일본 화학회 편, 마루젠 주식회사)에 정의된다. 산해리 상수 pKa의 값이 낮을수록 산강도가 큰 것을 나타낸다. 수용액 중에서의 산해리 상수 pKa는, 구체적으로는, 무한 희석 수용액을 사용하여, 25℃에서의 산해리 상수를 측정함으로써 실측할 수 있다. 혹은, 하기 소프트웨어 패키지 1을 이용하여, 하메트의 치환기 상수 및 공지 문헌값의 데이터베이스에 근거한 값을, 계산에 의하여 구할 수도 있다. 본 명세서 중에 기재한 pKa의 값은, 모두 이 소프트웨어 패키지를 이용하여 계산에 의하여 구한 값을 나타낸다.The acid dissociation constant pKa represents the acid dissociation constant pKa in an aqueous solution, and is defined, for example, in the Chemical Handbook (II) (Revised 4th Edition, 1993, Japanese Chemical Society edition, Maruzen Corporation). The lower the value of the acid dissociation constant pKa, the higher the acid strength. Specifically, the acid dissociation constant pKa in the aqueous solution can be measured by measuring the acid dissociation constant at 25°C using an infinitely diluted aqueous solution. Alternatively, using the following software package 1, a value based on a database of Hammet's substituent constants and known literature values can be calculated by calculation. The values of pKa described in the present specification all represent values obtained by calculation using this software package.
소프트웨어 패키지 1: Advanced Chemistry Development (ACD/Labs) Software V8.14 for Solaris(1994-2007 ACD/Labs).Software Package 1: Advanced Chemistry Development (ACD/Labs) Software V8.14 for Solaris (1994-2007 ACD/Labs).
본 발명의 조성물에서는, 광산발생제에 대하여 상대적으로 약산이 되는 오늄염 (DC)를 산확산 제어제로서 사용할 수 있다.In the composition of the present invention, an onium salt (DC), which is a relatively weak acid relative to the photoacid generator, can be used as the acid diffusion control agent.
광산발생제와, 광산발생제로부터 발생한 산에 대하여 상대적으로 약산인 산을 발생하는 오늄염을 혼합하여 이용한 경우, 활성광선성 또는 방사선의 조사에 의하여 광산발생제로부터 발생한 산이 미반응의 약산 음이온을 갖는 오늄염과 충돌하면, 염 교환에 의하여 약산을 방출하여 강산 음이온을 갖는 오늄염을 발생시킨다. 이 과정에서 강산이 보다 촉매능이 낮은 약산으로 교환되기 때문에, 외관상, 산이 실활하여 산확산의 제어를 행할 수 있다.When a photoacid generator and an onium salt that generates an acid, which is a relatively weak acid with respect to the acid generated from the photoacid generator, are mixed and used, the acid generated from the photoacid generator by irradiation with actinic rays or radiation causes unreacted weak acid anions. When it collides with a possessed onium salt, a weak acid is released through salt exchange to generate an onium salt having a strong acid anion. In this process, since the strong acid is exchanged for a weak acid having a lower catalytic ability, the acid is deactivated in appearance, and acid diffusion can be controlled.
광산발생제에 대하여 상대적으로 약산이 되는 오늄염으로서는, 하기 일반식 (d1-1)~(d1-3)으로 나타나는 화합물이 바람직하다.As the onium salt which becomes relatively weak acid with respect to the photoacid generator, a compound represented by the following general formulas (d1-1) to (d1-3) is preferable.
[화학식 52][Formula 52]
식 중, R51은 탄화 수소기를 나타내고, Z2c는 탄화 수소기를 나타내며, R52는 유기기를 나타내고, Y3은 알킬렌기, 사이클로알킬렌기 또는 아릴렌기를 나타내며, Rf는 불소 원자를 포함하는 탄화 수소기를 나타내고, M+는 각각 독립적으로, 암모늄 양이온, 설포늄 양이온 또는 아이오도늄 양이온을 나타낸다.In the formula, R 51 represents a hydrocarbon group, Z 2c represents a hydrocarbon group, R 52 represents an organic group, Y 3 represents an alkylene group, a cycloalkylene group or an arylene group, and Rf represents a hydrocarbon containing a fluorine atom. Represents a group, and M + each independently represents an ammonium cation, a sulfonium cation, or an iodonium cation.
R51이 나타내는 탄화 수소기는 치환기를 갖고 있어도 된다.The hydrocarbon group represented by R 51 may have a substituent.
Z2c가 나타내는 탄화 수소기의 탄소수는 1~30인 것이 바람직하다.It is preferable that carbon number of the hydrocarbon group represented by Z 2c is 1-30.
Z2c가 나타내는 탄화 수소기는, 치환기를 갖고 있어도 된다. 단, Z2c가 나타내는 탄화 수소기는, S에 인접하는 탄소 원자에는 불소 원자는 치환되어 있지 않은 것이 바람직하다.The hydrocarbon group represented by Z 2c may have a substituent. However, as for the hydrocarbon group represented by Z 2c , it is preferable that the carbon atom adjacent to S is not substituted with a fluorine atom.
Y3이 알킬렌기를 나타내는 경우, 직쇄상이어도 되고 분기쇄상이어도 된다.When Y 3 represents an alkylene group, it may be linear or branched.
M+으로서 나타나는 설포늄 양이온 또는 아이오도늄 양이온의 바람직한 예로서는, 일반식 (ZI)로 예시한 설포늄 양이온 및 일반식 (ZII)로 예시한 아이오도늄 양이온을 들 수 있다.Preferred examples of the sulfonium cation or iodonium cation represented by M + include sulfonium cation exemplified by general formula (ZI) and iodonium cation exemplified by general formula (ZII).
광산발생제에 대하여 상대적으로 약산이 되는 오늄염 (DC)는, 양이온 부위와 음이온 부위를 동일 분자 내에 가지며, 또한 양이온 부위와 음이온 부위가 공유 결합에 의하여 연결되어 있는 화합물(이하, "화합물 (DCA)"라고도 함)이어도 된다.Onium salts (DC), which are relatively weak acids with respect to the photoacid generator, have a cation moiety and an anion moiety in the same molecule, and a cation moiety and an anion moiety are connected by covalent bonds (hereinafter, "Compound (DCA) )").
화합물 (DCA)로서는, 하기 일반식 (C-1)~(C-3) 중 어느 하나로 나타나는 화합물이 바람직하다.As the compound (DCA), a compound represented by any one of the following general formulas (C-1) to (C-3) is preferable.
[화학식 53][Chemical Formula 53]
일반식 (C-1)~(C-3) 중,In general formulas (C-1) to (C-3),
R1, R2, 및 R3은, 각각 독립적으로 탄소수 1 이상의 치환기를 나타낸다.R 1 , R 2 , and R 3 each independently represent a substituent having 1 or more carbon atoms.
L1은, 양이온 부위와 음이온 부위를 연결하는 2가의 연결기 또는 단결합을 나타낸다.L 1 represents a divalent linking group or a single bond connecting the cation site and the anion site.
-X-는, -COO-, -SO3 -, -SO2 -, 및 -N--R4로부터 선택되는 음이온 부위를 나타낸다. R4는, 인접하는 N 원자와의 연결 부위에, 카보닐기(-C(=O)-), 설폰일기(-S(=O)2-), 및 설핀일기(-S(=O)-) 중 적어도 하나를 갖는 1가의 치환기를 나타낸다.-X - is, -COO -, -SO 3 -, -SO 2 -, and -N - it represents an anion portion selected from -R 4. R 4 is a carbonyl group (-C(=O)-), a sulfonyl group (-S(=O) 2 -), and a sulfinyl group (-S(=O)-) at a linking site with an adjacent N atom. ) Represents a monovalent substituent having at least one of.
R1, R2, R3, R4, 및 L1은, 서로 결합하여 환 구조를 형성해도 된다. 또, 일반식 (C-3)에 있어서, R1~R3 중 2개를 합하여 하나의 2가의 치환기를 나타내고, N 원자와 이중 결합에 의하여 결합되어 있어도 된다.R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , and L 1 may be bonded to each other to form a ring structure. Moreover, in General Formula (C-3), two of R 1 to R 3 may be combined to represent one divalent substituent, and may be bonded to an N atom by a double bond.
R1~R3에 있어서의 탄소수 1 이상의 치환기로서는, 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기, 알킬옥시카보닐기, 사이클로알킬옥시카보닐기, 아릴옥시카보닐기, 알킬아미노카보닐기, 사이클로알킬아미노카보닐기, 및 아릴아미노카보닐기 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 알킬기, 사이클로알킬기, 또는 아릴기이다.Examples of the substituents having 1 or more carbon atoms in R 1 to R 3 include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkyloxycarbonyl group, a cycloalkyloxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an alkylaminocarbonyl group, a cycloalkylaminocarbonyl group, and An arylaminocarbonyl group and the like. Preferably, they are an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.
2가의 연결기로서의 L1은, 직쇄상 혹은 분기쇄상 알킬렌기, 사이클로알킬렌기, 아릴렌기, 카보닐기, 에터 결합, 에스터 결합, 아마이드 결합, 유레테인 결합, 유레아 결합, 및 이들의 2종 이상을 조합하여 이루어지는 기 등을 들 수 있다. L1은, 바람직하게는, 알킬렌기, 아릴렌기, 에터 결합, 에스터 결합, 또는 이들의 2종 이상을 조합하여 이루어지는 기이다. L 1 as a divalent linking group is a linear or branched alkylene group, a cycloalkylene group, an arylene group, a carbonyl group, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond, a urea bond, and two or more of these. The group etc. which are formed by combining are mentioned. L 1 is preferably an alkylene group, an arylene group, an ether bond, an ester bond, or a group formed by combining two or more of these.
질소 원자를 갖고, 산의 작용에 의하여 탈리하는 기를 갖는 저분자 화합물 (DD)(이하, "화합물 (DD)"라고도 함)는, 산의 작용에 의하여 탈리하는 기를 질소 원자 상에 갖는 아민 유도체인 것이 바람직하다.A low molecular weight compound (DD) having a nitrogen atom and a group that desorbs by the action of an acid (hereinafter, also referred to as “compound (DD)”) is an amine derivative having a group on the nitrogen atom that desorbs by the action of an acid. desirable.
산의 작용에 의하여 탈리하는 기로서는, 아세탈기, 카보네이트기, 카바메이트기, 3급 에스터기, 3급 수산기, 또는 헤미아미날에터기가 바람직하고, 카바메이트기, 또는 헤미아미날에터기가 보다 바람직하다.As a group to be desorbed by the action of an acid, an acetal group, a carbonate group, a carbamate group, a tertiary ester group, a tertiary hydroxyl group, or a hemiaminal ether group is preferable, and a carbamate group or a hemiaminal ether group is preferred. It is more preferable.
화합물 (DD)의 분자량은, 100~1000이 바람직하고, 100~700이 보다 바람직하며, 100~500이 더 바람직하다.The molecular weight of the compound (DD) is preferably 100 to 1000, more preferably 100 to 700, and still more preferably 100 to 500.
화합물 (DD)는, 질소 원자 상에 보호기를 갖는 카바메이트기를 가져도 된다. 카바메이트기를 구성하는 보호기로서는, 하기 일반식 (d-1)로 나타난다.The compound (DD) may have a carbamate group having a protecting group on the nitrogen atom. As a protecting group constituting a carbamate group, it is represented by the following general formula (d-1).
[화학식 54][Chemical Formula 54]
일반식 (d-1)에 있어서,In general formula (d-1),
Rb는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기(바람직하게는 탄소수 1~10), 사이클로알킬기(바람직하게는 탄소수 3~30), 아릴기(바람직하게는 탄소수 3~30), 아랄킬기(바람직하게는 탄소수 1~10), 또는 알콕시알킬기(바람직하게는 탄소수 1~10)를 나타낸다. Rb는 서로 결합하여 환을 형성하고 있어도 된다.Rb is each independently a hydrogen atom, an alkyl group (preferably 1 to 10 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably 3 to 30 carbon atoms), an aryl group (preferably 3 to 30 carbon atoms), an aralkyl group (preferably Represents a C1-C10) or an alkoxyalkyl group (preferably C1-C10). Rb may be bonded to each other to form a ring.
Rb가 나타내는 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기, 및 아랄킬기는, 각각 독립적으로 하이드록실기, 사이아노기, 아미노기, 피롤리디노기, 피페리디노기, 모폴리노기, 옥소기 등의 관능기, 알콕시기, 또는 할로젠 원자로 치환되어 있어도 된다. Rb가 나타내는 알콕시알킬기에 대해서도 동일하다.The alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, and aralkyl group represented by Rb are each independently a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, a pyrrolidino group, a piperidino group, a morpholino group, a functional group such as an oxo group, an alkoxy group Or may be substituted with a halogen atom. The same is true for the alkoxyalkyl group represented by Rb.
Rb로서는, 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬기, 사이클로알킬기, 또는 아릴기가 바람직하고, 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬기, 또는 사이클로알킬기가 보다 바람직하다.As Rb, a linear or branched alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group is preferable, and a linear or branched alkyl group, or a cycloalkyl group is more preferable.
2개의 Rb가 서로 연결하여 형성하는 환으로서는, 지환식 탄화 수소, 방향족 탄화 수소, 복소환식 탄화 수소 및 그 유도체 등을 들 수 있다.Examples of the ring formed by linking two Rb to each other include alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, heterocyclic hydrocarbons and derivatives thereof.
일반식 (d-1)로 나타나는 기의 구체적인 구조로서는, 미국 특허공보 US2012/0135348A1호의 단락 <0466>에 개시된 구조를 들 수 있지만, 이것에 한정되지 않는다.As a specific structure of the group represented by general formula (d-1), although the structure disclosed in paragraph <0466> of US 2012/0135348A1 can be mentioned, it is not limited to this.
화합물 (DD)는, 하기 일반식 (6)으로 나타나는 구조를 갖는 것이 바람직하다.It is preferable that the compound (DD) has a structure represented by the following general formula (6).
[화학식 55][Chemical Formula 55]
일반식 (6)에 있어서,In general formula (6),
l은 0~2의 정수를 나타내고, m은 1~3의 정수를 나타내며, l+m=3을 충족시킨다.l represents the integer of 0-2, m represents the integer of 1-3, and l+m=3 is satisfied.
Ra는, 수소 원자, 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기 또는 아랄킬기를 나타낸다. l이 2일 때, 2개의 Ra는 동일해도 되고 달라도 되며, 2개의 Ra는 서로 연결하여 식 중의 질소 원자와 함께 복소환을 형성하고 있어도 된다. 이 복소환에는 식 중의 질소 원자 이외의 헤테로 원자를 포함하고 있어도 된다.Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or an aralkyl group. When l is 2, two Ra may be the same or different, and two Ra may be connected to each other to form a heterocycle together with the nitrogen atom in the formula. This heterocycle may contain heteroatoms other than the nitrogen atom in the formula.
Rb는, 상기 일반식 (d-1)에 있어서의 Rb와 동일한 의미이며, 바람직한 예도 동일하다.Rb has the same meaning as Rb in the general formula (d-1), and preferred examples are also the same.
일반식 (6)에 있어서, Ra로서의 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기, 및 아랄킬기는, 각각 독립적으로 Rb로서의 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기, 및 아랄킬기가 치환되어 있어도 되는 기로서 상술한 기와 동일한 기로 치환되어 있어도 된다.In the general formula (6), the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, and aralkyl group as Ra are each independently an alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, and aralkyl group as Rb, which are the same as the above-described groups. It may be substituted with a group.
상기 Ra의 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기, 및 아랄킬기(이들 기는, 상기 기로 치환되어 있어도 됨)의 구체예로서는, Rb에 대하여 상술한 구체예와 동일한 기를 들 수 있다.Specific examples of the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, and aralkyl group of Ra (these groups may be substituted with the above groups) include the same groups as those described above for Rb.
본 발명에 있어서의 특히 바람직한 화합물 (DD)의 구체예로서는, 미국 특허출원 공개공보 2012/0135348A1호의 단락 <0475>에 개시된 화합물을 들 수 있지만, 이것에 한정되지 않는다.Specific examples of the particularly preferred compound (DD) in the present invention include compounds disclosed in paragraph <0475> of US 2012/0135348A1, but are not limited thereto.
양이온부에 질소 원자를 갖는 오늄염 화합물 (DE)(이하, "화합물 (DE)"라고도 함)는, 양이온부에 질소 원자를 포함하는 염기성 부위를 갖는 화합물인 것이 바람직하다. 염기성 부위는, 아미노기인 것이 바람직하고, 지방족 아미노기인 것이 보다 바람직하다. 염기성 부위 중의 질소 원자에 인접하는 원자의 전부가, 수소 원자 또는 탄소 원자인 것이 더 바람직하다. 또, 염기성 향상의 관점에서, 질소 원자에 대하여, 전자 구인성의 관능기(카보닐기, 설폰일기, 사이아노기, 및 할로젠 원자 등)가 직결되어 있지 않는 것이 바람직하다.The onium salt compound (DE) having a nitrogen atom in the cation portion (hereinafter, also referred to as "compound (DE)") is preferably a compound having a basic moiety including a nitrogen atom in the cation portion. The basic moiety is preferably an amino group, and more preferably an aliphatic amino group. It is more preferable that all of the atoms adjacent to the nitrogen atom in the basic site are hydrogen atoms or carbon atoms. In addition, from the viewpoint of improving basicity, it is preferable that an electron withdrawing functional group (carbonyl group, sulfonyl group, cyano group, halogen atom, etc.) is not directly connected to the nitrogen atom.
화합물 (DE)의 바람직한 구체예로서는, 미국 특허출원 공개공보 2015/0309408A1호의 단락 <0203>에 개시된 화합물을 들 수 있지만, 이것에 한정되지 않는다.As a preferred specific example of the compound (DE), the compound disclosed in paragraph <0203> of US Patent Application Publication No. 2015/0309408A1 can be mentioned, but is not limited thereto.
산확산 제어제의 바람직한 예를 이하에 나타낸다.A preferable example of an acid diffusion control agent is shown below.
[화학식 56][Chemical Formula 56]
[화학식 57][Chemical Formula 57]
본 발명의 조성물에 있어서, 산확산 제어제는 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.In the composition of the present invention, the acid diffusion controlling agent may be used alone or in combination of two or more.
산확산 제어제의 본 발명의 조성물 중의 함유량(복수 종 존재하는 경우는 그 합계)은, 조성물의 전고형분을 기준으로 하여, 0.05~10질량%가 바람직하고, 0.05~5질량%가 보다 바람직하다.The content of the acid diffusion control agent in the composition of the present invention (when multiple types are present, the total amount) is preferably 0.05 to 10% by mass, more preferably 0.05 to 5% by mass, based on the total solid content of the composition. .
<소수성 수지><Hydrophobic resin>
본 발명의 조성물은, 소수성 수지를 함유하고 있어도 된다. 또한, 소수성 수지는, 수지 (A)와는 다른 수지인 것이 바람직하다.The composition of the present invention may contain a hydrophobic resin. In addition, it is preferable that the hydrophobic resin is a resin different from the resin (A).
본 발명의 조성물이, 소수성 수지를 함유함으로써, 감활성광선성 또는 감방사선성막의 표면에 있어서의 정적(靜的)/동적인 접촉각을 제어할 수 있다. 이로써, 현상 특성의 개선, 아웃 가스의 억제, 액침 노광에 있어서의 액침액 추종성의 향상, 및 액침 결함의 저감 등이 가능해진다.When the composition of the present invention contains a hydrophobic resin, it is possible to control a static/dynamic contact angle on the surface of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film. This makes it possible to improve development characteristics, suppress outgassing, improve immersion liquid traceability in immersion exposure, and reduce immersion defects.
소수성 수지는, 레지스트막의 표면에 편재하도록 설계되는 것이 바람직하지만, 계면활성제와는 달리, 반드시 분자 내에 친수기를 가질 필요는 없고, 극성/비극성 물질을 균일하게 혼합하는 것에 기여하지 않아도 된다.The hydrophobic resin is preferably designed to be unevenly distributed on the surface of the resist film, but unlike a surfactant, it does not necessarily have a hydrophilic group in its molecule, and does not have to contribute to uniformly mixing the polar/nonpolar substances.
소수성 수지는, 막표층으로의 편재화의 관점에서, "불소 원자", "규소 원자", 및 "수지의 측쇄 부분에 함유된 CH3 부분 구조"로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 갖는 반복 단위를 갖는 수지인 것이 바람직하다. 소수성 수지가, 불소 원자 및/또는 규소 원자를 포함하는 경우, 소수성 수지에 있어서의 상기 불소 원자 및/또는 규소 원자는, 수지의 주쇄 중에 포함되어 있어도 되고, 측쇄 중에 포함되어 있어도 된다.The hydrophobic resin is a repeat having at least one selected from the group consisting of "fluorine atom", "silicon atom", and "CH 3 partial structure contained in the side chain portion of the resin" from the viewpoint of localization to the film surface layer. It is preferably a resin having a unit. When the hydrophobic resin contains a fluorine atom and/or a silicon atom, the fluorine atom and/or a silicon atom in the hydrophobic resin may be contained in the main chain of the resin or may be contained in the side chain.
소수성 수지가 불소 원자를 포함하는 경우, 불소 원자를 갖는 부분 구조로서, 불소 원자를 갖는 알킬기, 불소 원자를 갖는 사이클로알킬기, 또는 불소 원자를 갖는 아릴기를 갖는 수지인 것이 바람직하다.When the hydrophobic resin contains a fluorine atom, the partial structure having a fluorine atom is preferably a resin having an alkyl group having a fluorine atom, a cycloalkyl group having a fluorine atom, or an aryl group having a fluorine atom.
소수성 수지는, 하기 (x)~(z)의 군으로부터 선택되는 기를 적어도 1개를 갖는 것이 바람직하다.It is preferable that the hydrophobic resin has at least one group selected from the group of the following (x) to (z).
(x) 산기(x) acidity
(y) 알칼리 현상액의 작용에 의하여 분해되어 알칼리 현상액에 대한 용해도가 증대하는 기(이하, 극성 변환기라고도 함)(y) A group that is decomposed by the action of an alkaline developer to increase the solubility in an alkaline developer (hereinafter, also referred to as a polarity converter)
(z) 산의 작용에 의하여 분해되는 기(z) groups that are decomposed by the action of acids
산기 (x)로서는, 페놀성 수산기, 카복실산기, 불소화 알코올기, 설폰산기, 설폰아마이드기, 설폰일이미드기, (알킬설폰일)(알킬카보닐)메틸렌기, (알킬설폰일)(알킬카보닐)이미드기, 비스(알킬카보닐)메틸렌기, 비스(알킬카보닐)이미드기, 비스(알킬설폰일)메틸렌기, 비스(알킬설폰일)이미드기, 트리스(알킬카보닐)메틸렌기, 및 트리스(알킬설폰일)메틸렌기 등을 들 수 있다. 산기로서는, 불소화 알코올기(바람직하게는 헥사플루오로아이소프로판올), 설폰이미드기, 또는 비스(알킬카보닐)메틸렌기가 바람직하다.As the acid group (x), a phenolic hydroxyl group, a carboxylic acid group, a fluorinated alcohol group, a sulfonic acid group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, (alkylsulfonyl)(alkylcarbonyl)methylene group, (alkylsulfonyl)(alkyl Carbonyl)imide group, bis(alkylcarbonyl)methylene group, bis(alkylcarbonyl)imide group, bis(alkylsulfonyl)methylene group, bis(alkylsulfonyl)imide group, tris(alkylcarbonyl)methylene group , And a tris(alkylsulfonyl)methylene group. As the acid group, a fluorinated alcohol group (preferably hexafluoroisopropanol), a sulfonimide group, or a bis(alkylcarbonyl)methylene group is preferable.
알칼리 현상액의 작용에 의하여 분해되어 알칼리 현상액에 대한 용해도가 증대하는 기 (y)로서는, 예를 들면 락톤기, 카복실산 에스터기(-COO-), 산무수물기(-C(O)OC(O)-), 산이미드기(-NHCONH-), 카복실산 싸이오에스터기(-COS-), 탄산 에스터기(-OC(O)O-), 황산 에스터기(-OSO2O-), 및 설폰산 에스터기(-SO2O-) 등을 들 수 있으며, 락톤기 또는 카복실산 에스터기(-COO-)가 바람직하다. 이들 기를 포함한 반복 단위로서는, 예를 들면 수지의 주쇄에 이들 기가 직접 결합되어 있는 반복 단위이며, 예를 들면 아크릴산 에스터 및 메타크릴산 에스터에 의한 반복 단위 등을 들 수 있다. 이 반복 단위는, 이들 기가 연결기를 개재하여 수지의 주쇄에 결합되어 있어도 된다. 또는, 이 반복 단위는, 이들 기를 갖는 중합 개시제 또는 연쇄 이동제를 중합 시에 사용하여, 수지의 말단에 도입되어 있어도 된다. 락톤기를 갖는 반복 단위로서는, 예를 들면 앞서 수지 (A)의 항에서 설명한 락톤 구조를 갖는 반복 단위와 동일한 것을 들 수 있다.Examples of the group (y) that is decomposed by the action of an alkali developer to increase the solubility in an alkaline developer include lactone group, carboxylic acid ester group (-COO-), and acid anhydride group (-C(O)OC(O)). -), acid imide group (-NHCONH-), carboxylic acid thioester group (-COS-), carbonic acid ester group (-OC(O)O-), sulfuric acid ester group (-OSO 2 O-), and sulfonic acid ester Group (-SO 2 O-) and the like, and a lactone group or a carboxylic acid ester group (-COO-) is preferable. Examples of the repeating unit containing these groups are repeating units in which these groups are directly bonded to the main chain of a resin, and examples thereof include repeating units made of acrylic acid esters and methacrylic acid esters. In this repeating unit, these groups may be bonded to the main chain of the resin via a linking group. Alternatively, this repeating unit may be introduced into the terminal of the resin by using a polymerization initiator or a chain transfer agent having these groups at the time of polymerization. As the repeating unit having a lactone group, the same repeating unit as the repeating unit having a lactone structure previously described in the section of Resin (A) can be mentioned.
알칼리 현상액의 작용에 의하여 분해되어 알칼리 현상액에 대한 용해도가 증대하는 기 (y)를 갖는 반복 단위의 함유량은, 소수성 수지 중의 전체 반복 단위에 대하여, 1~100몰%가 바람직하고, 3~98몰%가 보다 바람직하며, 5~95몰%가 더 바람직하다.The content of the repeating unit having a group (y) that is decomposed by the action of an alkaline developer and increases solubility in an alkaline developer is preferably 1 to 100 mol%, and 3 to 98 mol, based on all repeating units in the hydrophobic resin. % Is more preferable, and 5 to 95 mol% is more preferable.
소수성 수지에 있어서의, 산의 작용에 의하여 분해되는 기 (z)를 갖는 반복 단위는, 수지 (A)로 든 산분해성기를 갖는 반복 단위와 동일한 것을 들 수 있다. 산의 작용에 의하여 분해되는 기 (z)를 갖는 반복 단위는, 불소 원자 및 규소 원자 중 적어도 어느 하나를 갖고 있어도 된다. 산의 작용에 의하여 분해되는 기 (z)를 갖는 반복 단위의 함유량은, 소수성 수지 중의 전체 반복 단위에 대하여, 1~80몰%가 바람직하고, 10~80몰%가 보다 바람직하며, 20~60몰%가 더 바람직하다. 소수성 수지는, 상술한 반복 단위와는 다른 반복 단위를 더 갖고 있어도 된다.The repeating unit having a group (z) decomposed by the action of an acid in the hydrophobic resin is the same as the repeating unit having an acid-decomposable group contained in the resin (A). The repeating unit having the group (z) decomposed by the action of an acid may have at least any one of a fluorine atom and a silicon atom. The content of the repeating unit having a group (z) decomposed by the action of an acid is preferably 1 to 80 mol%, more preferably 10 to 80 mol%, and 20 to 60 with respect to all repeating units in the hydrophobic resin. Mole% is more preferred. The hydrophobic resin may further have a repeating unit different from the repeating unit described above.
불소 원자를 포함하는 반복 단위는, 소수성 수지 중의 전체 반복 단위에 대하여, 10~100몰%가 바람직하고, 30~100몰%가 보다 바람직하다. 또, 규소 원자를 포함하는 반복 단위는, 소수성 수지 중의 전체 반복 단위에 대하여, 10~100몰%가 바람직하고, 20~100몰%가 보다 바람직하다.The repeating unit containing a fluorine atom is preferably 10 to 100 mol%, and more preferably 30 to 100 mol% with respect to all repeating units in the hydrophobic resin. Moreover, as for the repeating unit containing a silicon atom, with respect to all the repeating units in a hydrophobic resin, 10-100 mol% is preferable, and 20-100 mol% is more preferable.
한편, 특히 소수성 수지가 측쇄 부분에 CH3 부분 구조를 포함하는 경우에 있어서는, 소수성 수지가, 불소 원자 및 규소 원자를 실질적으로 포함하지 않는 형태도 바람직하다. 또, 소수성 수지는, 탄소 원자, 산소 원자, 수소 원자, 질소 원자 및 황 원자로부터 선택되는 원자에 의해서만 구성된 반복 단위만으로 실질적으로 구성되는 것이 바람직하다.On the other hand, particularly in the case where the hydrophobic resin contains a CH 3 partial structure in the side chain portion, the hydrophobic resin is also preferably a form in which substantially no fluorine atom and silicon atom are included. In addition, it is preferable that the hydrophobic resin is substantially composed of only repeating units composed only of atoms selected from carbon atoms, oxygen atoms, hydrogen atoms, nitrogen atoms, and sulfur atoms.
소수성 수지의 표준 폴리스타이렌 환산의 중량 평균 분자량은, 1,000~100,000이 바람직하고, 1,000~50,000이 보다 바람직하다.The weight average molecular weight of the hydrophobic resin in terms of standard polystyrene is preferably 1,000 to 100,000, and more preferably 1,000 to 50,000.
소수성 수지에 포함되는 잔존 모노머 및/또는 올리고머 성분의 합계 함유량은, 0.01~5질량%가 바람직하고, 0.01~3질량%가 보다 바람직하다. 또, 분산도(Mw/Mn)는, 1~5의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1~3의 범위이다.The total content of the residual monomer and/or oligomer component contained in the hydrophobic resin is preferably 0.01 to 5% by mass, more preferably 0.01 to 3% by mass. Moreover, the dispersion degree (Mw/Mn) is preferably in the range of 1 to 5, and more preferably in the range of 1 to 3.
소수성 수지로서는, 공지의 수지를, 단독 또는 그들의 혼합물로서 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 미국 특허출원 공개공보 2015/0168830A1호의 단락 <0451>~<0704>, 및 미국 특허출원 공개공보 2016/0274458A1호의 단락 <0340>~<0356>에 개시된 공지의 수지를 소수성 수지로서 적합하게 사용할 수 있다. 또, 미국 특허출원 공개공보 2016/0237190A1호의 단락 <0177>~<0258>에 개시된 반복 단위도, 소수성 수지를 구성하는 반복 단위로서 바람직하다.As the hydrophobic resin, a known resin can be appropriately selected and used alone or as a mixture thereof. For example, known resins disclosed in paragraphs <0451> to <0704> of US Patent Application Publication No. 2015/0168830A1 and paragraphs <0340> to <0356> of US Patent Application Publication No. 2016/0274458A1 are suitable as hydrophobic resins. Can be used. In addition, the repeating units disclosed in paragraphs <0177> to <0258> of U.S. Patent Application Publication No. 2016/0237190A1 are also preferable as repeating units constituting the hydrophobic resin.
소수성 수지를 구성하는 반복 단위에 상당하는 모노머의 바람직한 예를 이하에 나타낸다.Preferred examples of the monomers corresponding to the repeating units constituting the hydrophobic resin are shown below.
[화학식 58][Chemical Formula 58]
[화학식 59][Chemical Formula 59]
소수성 수지는, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. 표면 에너지가 다른 2종 이상의 소수성 수지를 혼합하여 사용하는 것이, 액침 노광에 있어서의 액침액 추종성과 현상 특성의 양립의 관점에서 바람직하다. 소수성 수지의 조성물 중의 함유량은, 본 발명의 조성물 중의 전고형분에 대하여, 0.01~10질량%가 바람직하고, 0.05~8질량%가 보다 바람직하다.Hydrophobic resin may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. It is preferable to mix and use two or more types of hydrophobic resins having different surface energies from the viewpoint of compatibility of immersion liquid followability and development characteristics in immersion exposure. The content of the hydrophobic resin in the composition is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.05 to 8% by mass, based on the total solid content in the composition of the present invention.
<용제><solvent>
본 발명의 조성물은, 용제를 함유하는 것이 바람직하다. 본 발명의 조성물에 있어서는, 공지의 레지스트 용제를 적절히 사용할 수 있다. 예를 들면, 미국 특허출원 공개공보 2016/0070167A1호의 단락 <0665>~<0670>, 미국 특허출원 공개공보 2015/0004544A1호의 단락 <0210>~<0235>, 미국 특허출원 공개공보 2016/0237190A1호의 단락 <0424>~[0426], 및 미국 특허출원 공개공보 2016/0274458A1호의 단락 [0357]~<0366>에 개시된 공지의 용제를 적합하게 사용할 수 있다. 조성물을 조제할 때에 사용할 수 있는 용제로서는, 예를 들면 알킬렌글라이콜모노알킬에터카복실레이트, 알킬렌글라이콜모노알킬에터, 락트산 알킬에스터, 알콕시프로피온산 알킬, 환상 락톤(바람직하게는 탄소수 4~10), 환을 가져도 되는 모노케톤 화합물(바람직하게는 탄소수 4~10), 알킬렌카보네이트, 알콕시아세트산 알킬, 및 피루브산 알킬 등의 유기 용제를 들 수 있다.It is preferable that the composition of this invention contains a solvent. In the composition of the present invention, a known resist solvent can be appropriately used. For example, paragraphs <0665> to <0670> of U.S. Patent Application Publication No. 2016/0070167A1, paragraphs <0210> to <0235> of U.S. Patent Application Publication No. 2015/0004544A1, and paragraphs of U.S. Patent Application Publication No. 2016/0237190A1 Known solvents disclosed in <0424> to [0426] and paragraphs [0357] to <0366> of U.S. Patent Application Publication No. 2016/0274458A1 can be suitably used. As a solvent that can be used when preparing the composition, for example, alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate, alkylene glycol monoalkyl ether, alkyl lactate, alkyl alkoxypropionate, cyclic lactone (preferably 4 carbon atoms) To 10), a monoketone compound which may have a ring (preferably having 4 to 10 carbon atoms), an alkylene carbonate, an alkyl alkoxyacetate, and an organic solvent such as alkyl pyruvate.
유기 용제로서, 구조 내에 수산기를 갖는 용제와, 수산기를 갖지 않는 용제를 혼합한 혼합 용제를 사용해도 된다. 수산기를 갖는 용제, 및 수산기를 갖지 않는 용제로서는, 상술한 예시 화합물을 적절히 선택할 수 있지만, 수산기를 포함하는 용제로서는, 알킬렌글라이콜모노알킬에터, 또는 락트산 알킬 등이 바람직하고, 프로필렌글라이콜모노메틸에터(PGME), 프로필렌글라이콜모노에틸에터(PGEE), 2-하이드록시아이소뷰티르산 메틸, 또는 락트산 에틸이 보다 바람직하다. 또, 수산기를 갖지 않는 용제로서는, 알킬렌글라이콜모노알킬에터아세테이트, 알킬알콕시프로피오네이트, 환을 갖고 있어도 되는 모노케톤 화합물, 환상 락톤, 또는 아세트산 알킬 등이 바람직하고, 이들 중에서도, 프로필렌글라이콜모노메틸에터아세테이트(PGMEA), 에틸에톡시프로피오네이트, 2-헵탄온, γ-뷰티로락톤, 사이클로헥산온, 사이클로펜탄온 또는 아세트산 뷰틸이 보다 바람직하며, 프로필렌글라이콜모노메틸에터아세테이트, γ-뷰티로락톤, 에틸에톡시프로피오네이트, 사이클로헥산온, 사이클로펜탄온 또는 2-헵탄온이 더 바람직하다. 수산기를 갖지 않는 용제로서는, 프로필렌카보네이트도 바람직하다. 수산기를 갖는 용제와 수산기를 갖지 않는 용제의 혼합비(질량비)는, 1/99~99/1이며, 10/90~90/10이 바람직하고, 20/80~60/40이 보다 바람직하다. 수산기를 갖지 않는 용제를 50질량% 이상 함유하는 혼합 용제가, 도포 균일성의 점에서 바람직하다. 용제는, 프로필렌글라이콜모노메틸에터아세테이트를 함유하는 것이 바람직하고, 프로필렌글라이콜모노메틸에터아세테이트 단독 용제여도 되며, 프로필렌글라이콜모노메틸에터아세테이트를 함유하는 2종류 이상의 혼합 용제여도 된다.As the organic solvent, a mixed solvent obtained by mixing a solvent having a hydroxyl group in the structure and a solvent not having a hydroxyl group may be used. As the solvent having a hydroxyl group and the solvent not having a hydroxyl group, the above-described exemplary compounds can be appropriately selected, but as the solvent containing a hydroxyl group, alkylene glycol monoalkyl ether, alkyl lactate, etc. are preferable. More preferred are cholmonomethyl ether (PGME), propylene glycol monoethyl ether (PGEE), methyl 2-hydroxyisobutyrate, or ethyl lactate. Moreover, as a solvent which does not have a hydroxyl group, alkylene glycol monoalkyl ether acetate, an alkylalkoxy propionate, a monoketone compound which may have a ring, a cyclic lactone, or an alkyl acetate, etc. are preferable. Among these, propylene glycol Lycol monomethyl ether acetate (PGMEA), ethylethoxypropionate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, cyclopentanone or butyl acetate are more preferable, and propylene glycol monomethyl Etheracetate, γ-butyrolactone, ethylethoxypropionate, cyclohexanone, cyclopentanone or 2-heptanone are more preferred. As a solvent not having a hydroxyl group, propylene carbonate is also preferable. The mixing ratio (mass ratio) of the solvent having a hydroxyl group and the solvent not having a hydroxyl group is 1/99 to 99/1, preferably 10/90 to 90/10, and more preferably 20/80 to 60/40. A mixed solvent containing 50% by mass or more of a solvent having no hydroxyl group is preferable from the viewpoint of coating uniformity. The solvent preferably contains propylene glycol monomethyl ether acetate, and may be a sole solvent of propylene glycol monomethyl ether acetate, or two or more mixed solvents containing propylene glycol monomethyl ether acetate You can open it.
<계면활성제><Surfactant>
본 발명의 조성물은, 계면활성제를 함유하는 것이 바람직하다. 계면활성제를 함유하는 경우, 불소계 및/또는 실리콘계 계면활성제(구체적으로는, 불소계 계면활성제, 실리콘계 계면활성제, 또는 불소 원자와 규소 원자의 양방을 갖는 계면활성제)가 바람직하다.It is preferable that the composition of this invention contains a surfactant. In the case of containing a surfactant, a fluorine-based and/or silicone-based surfactant (specifically, a fluorine-based surfactant, a silicone-based surfactant, or a surfactant having both a fluorine atom and a silicon atom) is preferable.
본 발명의 조성물이 계면활성제를 함유함으로써, 250nm 이하, 특히 220nm 이하의 노광 광원을 사용한 경우에, 양호한 감도 및 해상도로, 밀착성 및 현상 결함이 적은 패턴을 얻을 수 있다. 불소계 및/또는 실리콘계 계면활성제로서, 미국 특허출원 공개공보 제2008/0248425호의 단락 <0276>에 기재된 계면활성제를 들 수 있다. 또, 미국 특허출원 공개공보 제2008/0248425호의 단락 <0280>에 기재된, 불소계 및/또는 실리콘계 계면활성제 이외의 다른 계면활성제를 사용할 수도 있다.When the composition of the present invention contains a surfactant, when an exposure light source of 250 nm or less, particularly 220 nm or less is used, a pattern with good sensitivity and resolution and less adhesion and development defects can be obtained. As the fluorine-based and/or silicone-based surfactant, the surfactant described in paragraph <0276> of US 2008/0248425 A can be mentioned. Further, other surfactants other than the fluorine-based and/or silicone-based surfactants described in paragraph <0280> of US 2008/0248425 A may also be used.
이들 계면활성제는 1종 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. 본 발명의 조성물이 계면활성제를 함유하는 경우, 계면활성제의 함유량은, 조성물의 전고형분에 대하여, 0.0001~2질량%가 바람직하고, 0.0005~1질량%가 보다 바람직하다. 한편, 계면활성제의 함유량이, 조성물의 전고형분에 대하여 10ppm(parts per million) 이상으로 함으로써, 소수성 수지의 표면 편재성이 상승한다. 그로써, 감활성광선성 또는 감방사선성막의 표면을 보다 소수적으로 할 수 있어, 액침 노광시의 물 추종성이 향상된다.These surfactants may be used alone or in combination of two or more. When the composition of the present invention contains a surfactant, the content of the surfactant is preferably 0.0001 to 2% by mass, and more preferably 0.0005 to 1% by mass, based on the total solid content of the composition. On the other hand, when the content of the surfactant is 10 ppm (parts per million) or more with respect to the total solid content of the composition, the surface unevenness of the hydrophobic resin increases. Thereby, the surface of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film can be made more hydrophobic, and water followability at the time of immersion exposure is improved.
<수지 (J)><Resin (J)>
본 발명의 조성물은 페놀성 수산기를 갖는 알칼리 가용성 수지 (J)("수지 (J)"라고도 함)를 함유해도 된다. 수지 (J)는, 페놀성 수산기를 갖는 반복 단위를 함유하는 것이 바람직하다. 이 경우, 전형적으로는, 네거티브형 패턴이 적합하게 형성된다. 수지 (J)는, 상술한 산분해성기를 함유하고 있어도 된다.The composition of the present invention may contain an alkali-soluble resin (J) (also referred to as "resin (J)") having a phenolic hydroxyl group. It is preferable that resin (J) contains a repeating unit which has a phenolic hydroxyl group. In this case, typically, a negative pattern is suitably formed. Resin (J) may contain the above-described acid-decomposable group.
수지 (J)가 함유하는 페놀성 수산기를 갖는 반복 단위로서는 특별히 한정되지 않지만, 하기 일반식 (II)로 나타나는 반복 단위인 것이 바람직하다.Although it does not specifically limit as a repeating unit which has a phenolic hydroxyl group contained in resin (J), It is preferable that it is a repeating unit represented by the following general formula (II).
[화학식 60][Chemical Formula 60]
일반식 (II) 중,In general formula (II),
R2는, 수소 원자, 치환기를 갖고 있어도 되는 알킬기(바람직하게는 메틸기), 또는 할로젠 원자(바람직하게는 불소 원자)를 나타낸다.R 2 represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group (preferably a methyl group), or a halogen atom (preferably a fluorine atom).
B'는, 단결합 또는 2가의 연결기를 나타낸다.B'represents a single bond or a divalent linking group.
Ar'은, 방향환기를 나타낸다.Ar' represents an aromatic ring group.
m은 1 이상의 정수를 나타낸다. 수지 (J)는, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. 본 발명의 조성물의 전고형분 중의 수지 (J)의 함유량은, 일반적으로 30질량% 이상이며, 40질량% 이상이 바람직하고, 50질량% 이상이 보다 바람직하다. 상한은 특별히 제한되지 않지만, 99질량% 이하가 바람직하고, 90질량% 이하가 보다 바람직하며, 85질량% 이하가 더 바람직하다. 수지 (J)로서는, 미국 특허출원 공개공보 2016/0282720A1호의 단락 <0142>~<0347>에 개시된 수지를 적합하게 이용할 수 있다.m represents an integer of 1 or more. Resin (J) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. The content of the resin (J) in the total solid content of the composition of the present invention is generally 30% by mass or more, preferably 40% by mass or more, and more preferably 50% by mass or more. The upper limit is not particularly limited, but is preferably 99% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, and still more preferably 85% by mass or less. As the resin (J), a resin disclosed in paragraphs <0142> to <0347> of U.S. Patent Application Publication No. 2016/0282720A1 can be suitably used.
(그 외의 첨가제)(Other additives)
본 발명의 조성물은, 산증식제, 염료, 가소제, 광증감제, 광흡수제, 알칼리 가용성 수지, 용해 저지제, 또는 용해 촉진제 등을 더 함유해도 된다. 가소제로서는, 예를 들면 폴리알킬렌글라이콜(옥시알킬렌 단위 중의 탄소수로서는, 2~6이 바람직하고, 2~3이 보다 바람직하며, 평균 부가수로서는, 2~10이 바람직하고, 2~6이 보다 바람직함)을 들 수 있다. 가소제로서 구체적으로는, 예를 들면 하기의 것을 들 수 있다.The composition of the present invention may further contain an acid proliferator, a dye, a plasticizer, a photosensitizer, a light absorber, an alkali-soluble resin, a dissolution inhibitor, or a dissolution accelerator. As a plasticizer, for example, polyalkylene glycol (as carbon number in an oxyalkylene unit, 2-6 are preferable, 2-3 are more preferable, 2-10 are preferable and 2-6 as an average addition number) More preferable). Specifically as a plasticizer, the following are mentioned, for example.
[화학식 61][Chemical Formula 61]
이들 가소제는 1종 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. 본 발명의 조성물이 가소제를 함유하는 경우, 가소제의 함유량은, 조성물의 전고형분에 대하여, 0.01~20질량%가 바람직하고, 1~15질량%가 보다 바람직하다.These plasticizers may be used alone or in combination of two or more. When the composition of the present invention contains a plasticizer, the content of the plasticizer is preferably 0.01 to 20% by mass, more preferably 1 to 15% by mass, based on the total solid content of the composition.
<조제 방법><How to prepare>
본 발명의 조성물의 고형분 농도는, 10질량% 이상인 것이 바람직하고, 그 상한은, 통상 50질량% 정도인 것이 바람직하다. 본 발명의 조성물의 고형분 농도로서는, 그중에서도, 10~50질량%가 보다 바람직하고, 25~50질량%가 보다 바람직하며, 30~50질량%가 더 바람직하다. 고형분 농도란, 조성물의 총 질량에 대한, 용제를 제외한 다른 레지스트 성분의 질량의 질량 백분율이다.It is preferable that solid content concentration of the composition of this invention is 10 mass% or more, and it is preferable that the upper limit is about 50 mass% normally. As the solid content concentration of the composition of the present invention, among them, 10 to 50% by mass is more preferable, 25 to 50% by mass is more preferable, and 30 to 50% by mass is still more preferable. The solid content concentration is a mass percentage of the mass of the resist components other than the solvent relative to the total mass of the composition.
또한, 본 발명의 조성물로 이루어지는 감활성광선성 또는 감방사선성막(레지스트막)의 막두께는, 1μm 이상인 것이 바람직하고, 가공단수를 늘리고, 이온 주입 내성을 향상시키는 등의 목적으로부터, 3μm 이상이 바람직하며, 5μm 이상이 보다 바람직하고, 10μm 이상이 더 바람직하다. 상한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 100μm 이하이다. 또한, 후술하는 바와 같이, 본 발명의 조성물로부터 패턴을 형성할 수 있다. 형성되는 패턴의 막두께는, 1μm 이상인 것이 바람직하고, 가공단수를 늘리고, 이온 주입 내성을 향상시키는 등의 목적으로부터, 3μm 이상이 바람직하며, 5μm 이상이 보다 바람직하고, 10μm 이상이 더 바람직하다. 상한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 100μm 이하이다.In addition, the film thickness of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film (resist film) made of the composition of the present invention is preferably 1 μm or more, and for the purpose of increasing the number of processing stages and improving ion implantation resistance, the film thickness is 3 μm or more. It is preferable, and 5 micrometers or more are more preferable, and 10 micrometers or more are still more preferable. The upper limit is not particularly limited, but is, for example, 100 μm or less. Further, as described later, a pattern can be formed from the composition of the present invention. The film thickness of the pattern to be formed is preferably 1 μm or more, and 3 μm or more is preferable, 5 μm or more is more preferable, and 10 μm or more is more preferable for the purpose of increasing the number of processing stages and improving ion implantation resistance. The upper limit is not particularly limited, but is, for example, 100 μm or less.
본 발명의 조성물은, 상기의 성분을 소정의 유기 용제, 바람직하게는 상기 혼합 용제에 용해하고, 이것을 필터 여과한 후, 소정의 지지체(기판) 상에 도포하여 이용한다. 필터 여과에 이용하는 필터의 포어 사이즈는 0.1μm 이하가 바람직하고, 0.05μm 이하가 보다 바람직하며, 0.03μm 이하가 더 바람직하다. 또, 본 발명의 조성물의 고형분 농도가 높은 경우(예를 들면, 25질량% 이상)는, 필터 여과에 이용하는 필터의 포어 사이즈는 3μm 이하가 바람직하고, 0.5μm 이하가 보다 바람직하며, 0.3μm 이하가 더 바람직하다. 이 필터는, 폴리테트라플루오로에틸렌제, 폴리에틸렌제, 또는 나일론제의 것이 바람직하다. 필터 여과에 있어서는, 예를 들면 일본 특허출원 공개공보 제2002-062667호(일본 공개특허공보 2002-062667)에 개시되는 바와 같이, 순환적인 여과를 행해도 되고, 복수 종류의 필터를 직렬 또는 병렬로 접속하여 여과를 행해도 된다. 또, 조성물을 복수 회 여과해도 된다. 또한, 필터 여과의 전후로, 조성물에 대하여 탈기 처리 등을 행해도 된다.The composition of the present invention is used by dissolving the above components in a predetermined organic solvent, preferably the mixed solvent, and after filtering it with a filter, and then applying it on a predetermined support (substrate). The pore size of the filter used for filter filtration is preferably 0.1 µm or less, more preferably 0.05 µm or less, and even more preferably 0.03 µm or less. In addition, when the solid content concentration of the composition of the present invention is high (e.g., 25% by mass or more), the pore size of the filter used for filter filtration is preferably 3 μm or less, more preferably 0.5 μm or less, and 0.3 μm or less. Is more preferred. This filter is preferably made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon. In the filter filtration, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-062667 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-062667), cyclic filtration may be performed, and a plurality of types of filters may be arranged in series or in parallel. You may connect and perform filtration. Moreover, you may filter the composition multiple times. Further, before and after filter filtration, the composition may be subjected to a degassing treatment or the like.
본 발명의 조성물은, 점도가 100~500mPa·s인 것이 바람직하다. 본 발명의 조성물의 점도는, 도포성이 보다 우수한 점에서, 100~300mPa·s가 보다 바람직하다. 또한, 점도는, E형 점도계에 의하여 측정할 수 있다.The composition of the present invention preferably has a viscosity of 100 to 500 mPa·s. The viscosity of the composition of the present invention is more preferably 100 to 300 mPa·s from the viewpoint of more excellent coatability. In addition, the viscosity can be measured with an E-type viscometer.
<용도><use>
본 발명의 조성물은, 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 반응하여 성질이 변화하는 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명의 조성물은, IC(Integrated Circuit) 등의 반도체 제조 공정, 액정 혹은 서멀 헤드 등의 회로 기판의 제조, 임프린트용 몰드 구조체의 제작, 그 외의 포토패브리케이션 공정, 또는 평판 인쇄판, 혹은 산경화성 조성물의 제조에 사용되는 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 있어서 형성되는 패턴은, 에칭 공정, 이온 임플랜테이션 공정, 범프 전극 형성 공정, 재배선 형성 공정, 및 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 등에 있어서 사용할 수 있다.The composition of the present invention relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition whose properties are changed by reacting by irradiation with actinic ray or radiation. More specifically, the composition of the present invention comprises a semiconductor manufacturing process such as an integrated circuit (IC), a circuit board such as a liquid crystal or a thermal head, a mold structure for imprinting, other photofabrication processes, or a flat plate printing plate. Or, it relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition used in the production of an acid-curable composition. The pattern formed in the present invention can be used in an etching process, an ion implantation process, a bump electrode formation process, a redistribution formation process, and MEMS (Micro Electro Mechanical Systems).
〔패턴 형성 방법〕[Pattern formation method]
본 발명은 상기 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물을 사용한 패턴 형성 방법에도 관한 것이다. 이하, 본 발명의 패턴 형성 방법에 대하여 설명한다. 또, 패턴 형성 방법의 설명과 함께, 본 발명의 감활성광선성 또는 감방사선성막에 대해서도 설명한다.The present invention also relates to a pattern forming method using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition. Hereinafter, the pattern formation method of the present invention will be described. In addition to the description of the pattern formation method, the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film of the present invention is also described.
본 발명의 패턴 형성 방법은,The pattern formation method of the present invention,
(i) 상술한 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물에 의하여 레지스트막(감활성광선성 또는 감방사선성막)을 지지체 상에 형성하는 공정(레지스트막 형성 공정),(i) a step of forming a resist film (actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film) on a support with the above-described actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (resist film formation step),
(ii) 상기 레지스트막을 노광하는(활성광선 또는 방사선을 조사하는) 공정(노광 공정), 및(ii) a step (exposure step) of exposing the resist film (irradiating actinic ray or radiation), and
(iii) 상기 노광된 레지스트막을, 현상액을 사용하여 현상하는 공정(현상 공정)을 갖는다.(iii) A process (development process) of developing the exposed resist film using a developer is provided.
본 발명의 패턴 형성 방법은, 상기 (i)~(iii)의 공정을 포함하고 있으면 특별히 한정되지 않으며, 하기의 공정을 더 갖고 있어도 된다. 본 발명의 패턴 형성 방법은, (ii) 노광 공정에 있어서의 노광 방법이, 액침 노광이어도 된다. 본 발명의 패턴 형성 방법은, (ii) 노광 공정 전에, (iv) 전가열(PB: PreBake) 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명의 패턴 형성 방법은, (ii) 노광 공정 후이며, 또한 (iii) 현상 공정 전에, (v) 노광 후 가열(PEB: Post Exposure Bake) 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명의 패턴 형성 방법은, (ii) 노광 공정을, 복수 회 포함하고 있어도 된다. 본 발명의 패턴 형성 방법은, (iv) 전가열 공정을, 복수 회 포함하고 있어도 된다. 본 발명의 패턴 형성 방법은, (v) 노광 후 가열 공정을, 복수 회 포함하고 있어도 된다.The pattern formation method of the present invention is not particularly limited as long as the steps (i) to (iii) are included, and may further have the following steps. In the pattern formation method of the present invention, the exposure method in the (ii) exposure step may be liquid immersion exposure. It is preferable that the pattern formation method of this invention includes (ii) an exposure process, and (iv) a preheating (PB: PreBake) process. It is preferable that the pattern formation method of this invention includes (ii) after an exposure process, and (iii) before a development process, and (v) post-exposure heating (PEB: Post Exposure Bake) process. The pattern formation method of the present invention may include the (ii) exposure step a plurality of times. The pattern formation method of the present invention may include (iv) a preheating step a plurality of times. The pattern formation method of the present invention may include (v) a heating step after exposure a plurality of times.
본 발명의 패턴 형성 방법에 있어서, 상술한 (i) 레지스트막 형성 공정, (ii) 노광 공정, 및 (iii) 현상 공정은, 일반적으로 알려져 있는 방법에 의하여 행할 수 있다. 본 발명의 패턴 형성 방법에 있어서, (i) 레지스트막 형성 공정에서 기판 상에 형성되는 감활성광선성 또는 감방사선성막의 막두께는, 상술과 같이, 1μm 이상인 것이 바람직하고, 3μm 이상이 보다 바람직하며, 5μm 이상이 더 바람직하고, 10μm 이상이 특히 바람직하다. 상한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 100μm 이하이다. 또, 필요에 따라, 레지스트막과 지지체의 사이에 레지스트 하층막(예를 들면, SOG(Spin On Glass), SOC(Spin On Carbon), 및 반사 방지막)을 형성해도 된다. 레지스트 하층막을 구성하는 재료로서는, 공지의 유기계 또는 무기계의 재료를 적절히 이용할 수 있다. 레지스트막의 상층에, 보호막(톱 코트)을 형성해도 된다. 보호막으로서는, 공지의 재료를 적절히 이용할 수 있다. 예를 들면, 미국 특허출원 공개공보 제2007/0178407호, 미국 특허출원 공개공보 제2008/0085466호, 미국 특허출원 공개공보 제2007/0275326호, 미국 특허출원 공개공보 제2016/0299432호, 미국 특허출원 공개공보 제2013/0244438호, 국제 특허출원 공개공보 제2016/157988A호에 개시된 보호막 형성용 조성물을 적합하게 사용할 수 있다. 보호막 형성용 조성물로서는, 상술한 산확산 제어제를 함유하는 것이 바람직하다. 상술한 소수성 수지를 함유하는 레지스트막의 상층에 보호막을 형성해도 된다.In the pattern formation method of the present invention, the (i) resist film formation step, (ii) the exposure step, and (iii) the development step described above can be performed by a generally known method. In the pattern formation method of the present invention, (i) the film thickness of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film formed on the substrate in the resist film formation step is preferably 1 μm or more, and more preferably 3 μm or more, as described above. And 5 μm or more is more preferable, and 10 μm or more is particularly preferable. The upper limit is not particularly limited, but is, for example, 100 μm or less. Further, if necessary, a resist underlayer film (for example, SOG (Spin On Glass), SOC (Spin On Carbon), and an antireflection film) may be formed between the resist film and the support. As the material constituting the resist underlayer film, a known organic or inorganic material can be appropriately used. A protective film (top coat) may be formed on the upper layer of the resist film. As the protective film, a known material can be appropriately used. For example, U.S. Patent Application Publication No. 2007/0178407, U.S. Patent Application Publication No. 2008/0085466, U.S. Patent Application Publication No. 2007/0275326, U.S. Patent Application Publication No. 2016/0299432, U.S. Patent Application Publication No. The composition for forming a protective film disclosed in Application Publication No. 2013/0244438 and International Patent Application Publication No. 2016/157988A may be suitably used. As the composition for forming a protective film, it is preferable to contain the above-described acid diffusion control agent. A protective film may be formed on the upper layer of the resist film containing the hydrophobic resin described above.
지지체는, 특별히 한정되는 것이 아니며, IC 등의 반도체의 제조 공정, 또는 액정 혹은 서멀 헤드 등의 회로 기판의 제조 공정 외에, 그 외의 포토패브리케이션의 리소그래피 공정 등에서 일반적으로 사용되는 기판을 이용할 수 있다. 지지체의 구체예로서는, 실리콘, SiO2, 및 SiN 등의 무기 기판 등을 들 수 있다.The support is not particularly limited, and in addition to the manufacturing process of a semiconductor such as an IC or a manufacturing process of a circuit board such as a liquid crystal or a thermal head, a substrate generally used in other photofabrication lithography processes, etc. can be used. Specific examples of the support include inorganic substrates such as silicon, SiO 2, and SiN.
가열 온도는, (iv) 전가열 공정 및 (v) 노광 후 가열 공정 중 어느 것에 있어서도, 70~150℃가 바람직하고, 70~130℃가 보다 바람직하며, 80~130℃가 더 바람직하고, 80~120℃가 가장 바람직하다. 가열 시간은, (iv) 전가열 공정 및 (v) 노광 후 가열 공정 중 어느 것에 있어서도, 30~300초가 바람직하고, 30~180초가 보다 바람직하며, 30~90초가 더 바람직하다. 가열은, 노광 장치 및 현상 장치에 구비되어 있는 수단으로 행할 수 있으며, 핫플레이트 등을 이용하여 행해도 된다.The heating temperature is preferably 70 to 150°C, more preferably 70 to 130°C, further preferably 80 to 130°C, in any of (iv) preheating step and (v) post-exposure heating step, and 80 ~120°C is most preferred. The heating time is preferably 30 to 300 seconds, more preferably 30 to 180 seconds, and still more preferably 30 to 90 seconds in any of (iv) preheating step and (v) post-exposure heating step. Heating can be performed by means provided in the exposure apparatus and the developing apparatus, and may be performed using a hot plate or the like.
노광 공정에 사용되는 광원 파장에 제한은 없지만, 예를 들면 적외광, 가시광, 자외광, 원자외광, 극자외광(EUV), X선, 및 전자선 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 원자외광이 바람직하며, 그 파장은 1~300nm가 바람직하고, 100~300nm가 보다 바람직하며, 200~300nm가 더 바람직하다. 구체적으로는, KrF 엑시머 레이저(248nm), ArF 엑시머 레이저(193nm), F2 엑시머 레이저(157nm), X선, EUV(13nm), 및 전자선 등이며, KrF 엑시머 레이저, ArF 엑시머 레이저, EUV 또는 전자선이 바람직하고, KrF 엑시머 레이저가 보다 바람직하다.Although there is no limitation on the wavelength of the light source used in the exposure process, examples include infrared light, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, extreme ultraviolet light (EUV), X-ray, and electron beam. Among these, far ultraviolet light is preferable, and the wavelength is preferably 1 to 300 nm, more preferably 100 to 300 nm, and still more preferably 200 to 300 nm. Specifically, KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F 2 excimer laser (157 nm), X-ray, EUV (13 nm), electron beam, etc., KrF excimer laser, ArF excimer laser, EUV or electron beam This is preferable, and a KrF excimer laser is more preferable.
(iii) 현상 공정에 있어서는, 알칼리 현상액이어도 되고, 유기 용제를 함유하는 현상액(이하, 유기계 현상액이라고도 함)이어도 된다.(iii) In the developing step, an alkali developer or a developer containing an organic solvent (hereinafter, also referred to as an organic developer) may be used.
알칼리 현상액으로서는, 통상 테트라메틸암모늄하이드록사이드로 대표되는 4급 암모늄염이 이용되지만, 이외에도 무기 알칼리, 1~3급 아민, 알코올 아민, 및 환상 아민 등의 알칼리 수용액도 사용 가능하다. 또한, 상기 알칼리 현상액은, 알코올류, 및/또는 계면활성제를 적당량 함유하고 있어도 된다. 알칼리 현상액의 알칼리 농도는, 통상 0.1~20질량%이다. 알칼리 현상액의 pH는, 통상 10~15이다. 알칼리 현상액을 사용하여 현상을 행하는 시간은, 통상 10~300초이다. 알칼리 현상액의 알칼리 농도, pH, 및 현상 시간은, 형성하는 패턴에 따라, 적절히 조정할 수 있다.As the alkali developer, a quaternary ammonium salt typified by tetramethylammonium hydroxide is usually used. In addition, an aqueous alkali solution such as inorganic alkali, primary to tertiary amine, alcohol amine, and cyclic amine can also be used. Further, the alkali developer may contain an appropriate amount of alcohols and/or surfactants. The alkali concentration of the alkali developer is usually 0.1 to 20% by mass. The pH of the alkaline developer is usually 10 to 15. The time to develop using an alkaline developer is usually 10 to 300 seconds. The alkali concentration, pH, and development time of the alkali developer can be appropriately adjusted according to the pattern to be formed.
유기계 현상액은, 케톤계 용제, 에스터계 용제, 알코올계 용제, 아마이드계 용제, 에터계 용제, 및 탄화 수소계 용제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 유기 용제를 함유하는 현상액인 것이 바람직하다.The organic developer is preferably a developer containing at least one organic solvent selected from the group consisting of a ketone-based solvent, an ester-based solvent, an alcohol-based solvent, an amide-based solvent, an ether-based solvent, and a hydrocarbon-based solvent.
케톤계 용제로서는, 예를 들면 1-옥탄온, 2-옥탄온, 1-노난온, 2-노난온, 아세톤, 2-헵탄온(메틸아밀케톤), 4-헵탄온, 1-헥산온, 2-헥산온, 다이아이소뷰틸케톤, 사이클로헥산온, 메틸사이클로헥산온, 페닐아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸아이소뷰틸케톤, 아세틸아세톤, 아세톤일아세톤, 아이오논, 다이아세톤일알코올, 아세틸카비놀, 아세토페논, 메틸나프틸케톤, 아이소포론, 및 프로필렌카보네이트 등을 들 수 있다.As a ketone solvent, for example, 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, acetone, 2-heptanone (methyl amylketone), 4-heptanone, 1-hexanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, cyclohexanone, methylcyclohexanone, phenylacetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetylacetone, acetoneyl acetone, ionone, diacetonyl alcohol, acetyl carbinol, Acetophenone, methyl naphthyl ketone, isophorone, and propylene carbonate.
에스터계 용제로서는, 예를 들면 아세트산 메틸, 아세트산 뷰틸, 아세트산 에틸, 아세트산 아이소프로필, 아세트산 펜틸, 아세트산 아이소펜틸, 아세트산 아밀, 프로필렌글라이콜모노메틸에터아세테이트, 에틸렌글라이콜모노에틸에터아세테이트, 다이에틸렌글라이콜모노뷰틸에터아세테이트, 다이에틸렌글라이콜모노에틸에터아세테이트, 에틸-3-에톡시프로피오네이트, 3-메톡시뷰틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시뷰틸아세테이트, 폼산 메틸, 폼산 에틸, 폼산 뷰틸, 폼산 프로필, 락트산 에틸, 락트산 뷰틸, 락트산 프로필, 뷰탄산 뷰틸, 2-하이드록시아이소뷰티르산 메틸, 아세트산 아이소아밀, 아이소뷰티르산 아이소뷰틸, 및 프로피온산 뷰틸 등을 들 수 있다.As an ester solvent, for example, methyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, pentyl acetate, isopentyl acetate, amyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate , Diethylene glycol monobutyl ether acetate, Diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl-3-ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate , Methyl formate, ethyl formate, butyl formate, propyl formate, ethyl lactate, butyl lactate, propyl lactate, butyl butanoate, methyl 2-hydroxyisobutyrate, isoamyl acetate, isobutyl isobutyrate, and butyl propionate. Can be lifted.
알코올계 용제, 아마이드계 용제, 에터계 용제, 및 탄화 수소계 용제로서는, 미국 특허출원 공개공보 2016/0070167A1호의 단락 <0715>~<0718>에 개시된 용제를 사용할 수 있다.As alcohol-based solvents, amide-based solvents, ether-based solvents, and hydrocarbon-based solvents, the solvents disclosed in paragraphs <0715> to <0718> of U.S. Patent Application Publication No. 2016/0070167A1 can be used.
상기의 용제는, 복수 혼합해도 되고, 상기 이외의 용제 또는 물과 혼합해도 된다. 현상액 전체로서의 함수율은, 50질량% 미만이 바람직하고, 20질량% 미만이 보다 바람직하며, 10질량% 미만이 더 바람직하고, 실질적으로 수분을 포함하지 않는 것이 특히 바람직하다. 유기계 현상액에 대한 유기 용제의 함유량은, 현상액의 전체량에 대하여, 50~100질량%가 바람직하고, 80~100질량%가 보다 바람직하며, 90~100질량%가 더 바람직하고, 95~100질량%가 특히 바람직하다.A plurality of the above-described solvents may be mixed, or may be mixed with a solvent other than the above or water. The water content of the developer as a whole is preferably less than 50% by mass, more preferably less than 20% by mass, more preferably less than 10% by mass, and particularly preferably substantially no moisture. The content of the organic solvent to the organic developer is preferably 50 to 100% by mass, more preferably 80 to 100% by mass, more preferably 90 to 100% by mass, and 95 to 100% by mass with respect to the total amount of the developer. % Is particularly preferred.
유기계 현상액은, 필요에 따라 공지의 계면활성제를 적당량 함유하고 있어도 된다.The organic developer may contain an appropriate amount of a known surfactant as necessary.
계면활성제의 함유량은 현상액의 전체량에 대하여, 통상 0.001~5질량%이며, 0.005~2질량%가 바람직하고, 0.01~0.5질량%가 보다 바람직하다.The content of the surfactant is usually 0.001 to 5% by mass, preferably 0.005 to 2% by mass, and more preferably 0.01 to 0.5% by mass with respect to the total amount of the developer.
유기계 현상액은, 상술한 산확산 제어제를 함유하고 있어도 된다.The organic developer may contain the above-described acid diffusion control agent.
현상 방법으로서는, 예를 들면 현상액이 채워진 조(槽) 내에 기판을 일정 시간 침지하는 방법(딥법), 기판 표면에 현상액을 표면 장력에 의하여 융기시켜 일정 시간 정지하는 방법(퍼들법), 기판 표면에 현상액을 분무하는 방법(스프레이법), 또는 일정 속도로 회전하고 있는 기판 상에 일정 속도로 현상액 토출 노즐을 스캔하면서 현상액을 계속해서 토출하는 방법(다이나믹 디스펜스법) 등을 들 수 있다.As a developing method, for example, a method of immersing a substrate in a bath filled with a developer for a certain period of time (dip method), a method of stopping for a certain period of time by raising the developer on the surface of the substrate by surface tension (Puddle method), and A method of spraying a developer (spray method), or a method of continuously discharging a developer while scanning a developer discharge nozzle at a constant speed on a substrate rotating at a constant speed (dynamic dispensing method), and the like.
알칼리 수용액을 사용하여 현상을 행하는 공정(알칼리 현상 공정), 및 유기 용제를 함유하는 현상액을 사용하여 현상하는 공정(유기 용제 현상 공정)을 조합해도 된다. 이로써, 중간적인 노광 강도의 영역만을 용해시키지 않고 패턴 형성을 행할 수 있으므로, 보다 미세한 패턴을 형성할 수 있다.The process of developing using an aqueous alkali solution (alkali developing process) and the process of developing using a developing solution containing an organic solvent (organic solvent developing process) may be combined. Thereby, pattern formation can be performed without dissolving only the region of intermediate exposure intensity, and thus a finer pattern can be formed.
(iii) 현상 공정 후에, 린스액을 사용하여 세정하는 공정(린스 공정)을 포함하는 것이 바람직하다.(iii) After the developing step, it is preferable to include a step (rinsing step) of washing with a rinse liquid.
알칼리 현상액을 사용한 현상 공정 후의 린스 공정에 사용하는 린스액은, 예를 들면 순수를 사용할 수 있다. 순수는, 계면활성제를 적당량 함유하고 있어도 된다. 이 경우, 현상 공정 또는 린스 공정 후에, 패턴 상에 부착되어 있는 현상액 또는 린스액을 초임계 유체에 의하여 제거하는 처리를 추가해도 된다. 또한, 린스 처리 또는 초임계 유체에 의한 처리 후, 패턴 중에 잔존하는 수분을 제거하기 위하여 가열 처리를 행해도 된다.As the rinse liquid used in the rinse process after the development process using an alkaline developer, pure water can be used, for example. Pure water may contain an appropriate amount of surfactant. In this case, after the developing step or the rinsing step, a treatment of removing the developer or rinsing liquid adhering on the pattern with a supercritical fluid may be added. Further, after rinsing treatment or treatment with a supercritical fluid, heat treatment may be performed in order to remove moisture remaining in the pattern.
유기 용제를 함유하는 현상액을 사용한 현상 공정 후의 린스 공정에 사용하는 린스액은, 패턴을 용해하지 않는 것이면 특별히 제한은 없으며, 일반적인 유기 용제를 함유하는 용액을 사용할 수 있다. 린스액으로서는, 탄화 수소계 용제, 케톤계 용제, 에스터계 용제, 알코올계 용제, 아마이드계 용제, 및 에터계 용제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 유기 용제를 함유하는 린스액을 사용하는 것이 바람직하다. 탄화 수소계 용제, 케톤계 용제, 에스터계 용제, 알코올계 용제, 아마이드계 용제, 및 에터계 용제의 구체예로서는, 유기 용제를 함유하는 현상액에 있어서 설명한 것과 동일한 것을 들 수 있다. 이 경우의 린스 공정에 사용하는 린스액으로서는, 1가 알코올을 함유하는 린스액이 보다 바람직하다.The rinse liquid used in the rinse process after the development process using the developer containing the organic solvent is not particularly limited as long as it does not dissolve the pattern, and a solution containing a general organic solvent can be used. As the rinse liquid, it is recommended to use a rinse liquid containing at least one organic solvent selected from the group consisting of a hydrocarbon-based solvent, a ketone-based solvent, an ester-based solvent, an alcohol-based solvent, an amide-based solvent, and an ether-based solvent. desirable. Specific examples of the hydrocarbon-based solvent, ketone-based solvent, ester-based solvent, alcohol-based solvent, amide-based solvent, and ether-based solvent include those described for the developer containing an organic solvent. As the rinse liquid used in the rinse step in this case, a rinse liquid containing a monohydric alcohol is more preferred.
린스 공정에서 사용되는 1가 알코올로서는, 직쇄상, 분기쇄상, 또는 환상의 1가 알코올을 들 수 있다. 구체적으로는, 1-뷰탄올, 2-뷰탄올, 3-메틸-1-뷰탄올, tert-뷰틸알코올, 1-펜탄올, 2-펜탄올, 1-헥산올, 4-메틸-2-펜탄올, 1-헵탄올, 1-옥탄올, 2-헥산올, 사이클로펜탄올, 2-헵탄올, 2-옥탄올, 3-헥산올, 3-헵탄올, 3-옥탄올, 4-옥탄올, 및 메틸아이소뷰틸카비놀을 들 수 있다. 탄소수 5 이상의 1가 알코올로서는, 1-헥산올, 2-헥산올, 4-메틸-2-펜탄올, 1-펜탄올, 3-메틸-1-뷰탄올, 및 메틸아이소뷰틸카비놀 등을 들 수 있다.Examples of the monohydric alcohol used in the rinsing step include linear, branched, or cyclic monohydric alcohols. Specifically, 1-butanol, 2-butanol, 3-methyl-1-butanol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 1-hexanol, 4-methyl-2-pentane Ol, 1-heptanol, 1-octanol, 2-hexanol, cyclopentanol, 2-heptanol, 2-octanol, 3-hexanol, 3-heptanol, 3-octanol, 4-octanol , And methylisobutylcarbinol. Examples of monohydric alcohols having 5 or more carbon atoms include 1-hexanol, 2-hexanol, 4-methyl-2-pentanol, 1-pentanol, 3-methyl-1-butanol, and methylisobutylcarbinol. I can.
각 성분은, 복수 혼합해도 되고, 상기 이외의 유기 용제와 혼합하여 사용해도 된다. 린스액 중의 함수율은, 10질량% 이하가 바람직하고, 5질량% 이하가 보다 바람직하며, 3질량% 이하가 더 바람직하다. 함수율을 10질량% 이하로 함으로써, 양호한 현상 특성이 얻어진다.A plurality of each component may be mixed, or may be used by mixing with an organic solvent other than the above. The water content in the rinse liquid is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and still more preferably 3% by mass or less. When the water content is 10% by mass or less, good developing characteristics can be obtained.
린스액은, 계면활성제를 적당량 함유하고 있어도 된다. 린스 공정에 있어서는, 유기계 현상액을 사용하는 현상을 행한 기판을, 유기 용제를 함유하는 린스액을 사용하여 세정 처리한다. 세정 처리의 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 일정 속도로 회전하고 있는 기판 상에 린스액을 계속해서 토출하는 방법(회전 도포법), 린스액이 채워진 조 내에 기판을 일정 시간 침지하는 방법(딥법), 또는 기판 표면에 린스액을 분무하는 방법(스프레이법) 등을 들 수 있다. 그중에서도, 회전 도포법으로 세정 처리를 행하고, 세정 후에 기판을 2,000~4,000rpm(revolution per minute)의 회전수로 회전시켜, 린스액을 기판 상으로부터 제거하는 것이 바람직하다. 또, 린스 공정 후에 가열 공정(Post Bake)을 포함하는 것도 바람직하다. 이 가열 공정에 의하여 패턴 간 및 패턴 내부에 잔류한 현상액 및 린스액이 제거된다. 린스 공정 후의 가열 공정에 있어서, 가열 온도는 통상 40~160℃이며, 70~120℃가 바람직하고, 70~95℃가 보다 바람직하며, 가열 시간은 통상 10초~3분이며, 30초~90초가 바람직하다.The rinse liquid may contain an appropriate amount of a surfactant. In the rinsing step, the developed substrate using an organic developer is cleaned using a rinsing liquid containing an organic solvent. The method of the cleaning treatment is not particularly limited, for example, a method of continuously discharging the rinse liquid onto a substrate rotating at a constant speed (rotation coating method), a method of immersing the substrate in a bath filled with the rinse liquid for a certain period of time ( Dip method), or a method of spraying a rinse liquid onto the substrate surface (spray method). Among them, it is preferable to perform a cleaning treatment by a rotation coating method, and after cleaning, the substrate is rotated at a rotation speed of 2,000 to 4,000 rpm (revolution per minute) to remove the rinse liquid from the substrate. Moreover, it is also preferable to include a heating process (Post Bake) after a rinsing process. By this heating process, the developer and rinse liquid remaining between the patterns and inside the patterns are removed. In the heating step after the rinsing step, the heating temperature is usually 40 to 160°C, preferably 70 to 120°C, more preferably 70 to 95°C, and the heating time is usually 10 seconds to 3 minutes, and 30 seconds to 90°C. Candles are preferred.
본 발명의 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물, 및 본 발명의 패턴 형성 방법에 있어서 사용되는 각종 재료(예를 들면, 레지스트 용제, 현상액, 린스액, 반사 방지막 형성용 조성물, 또는 톱 코트 형성용 조성물 등)는, 금속 성분, 이성체, 및 잔존 모노머 등의 불순물을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 상기의 각종 재료에 포함되는 이들 불순물의 함유량으로서는, 1ppm 이하가 바람직하고, 100ppt(parts per trillion) 이하가 보다 바람직하며, 10ppt 이하가 더 바람직하고, 실질적으로 포함하지 않는 것(측정 장치의 검출 한계 이하인 것)이 특히 바람직하다.The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention, and various materials used in the pattern forming method of the present invention (e.g., resist solvent, developer, rinse liquid, composition for forming an antireflection film, or forming a top coat) It is preferable that the solvent composition etc.) do not contain impurities, such as a metal component, an isomer, and residual monomer. As the content of these impurities contained in the above various materials, 1 ppm or less is preferable, 100 ppt (parts per trillion) or less is more preferable, 10 ppt or less is more preferable, and does not contain substantially (detection limit of the measuring device The following) are particularly preferable.
상기 각종 재료로부터 금속 등의 불순물을 제거하는 방법으로서는, 예를 들면 필터를 이용한 여과를 들 수 있다. 필터 구멍 직경으로서는, 포어 사이즈 10nm 이하가 바람직하고, 5nm 이하가 보다 바람직하며, 3nm 이하가 더 바람직하다. 필터의 재질로서는, 폴리테트라플루오로에틸렌제, 폴리에틸렌제, 또는 나일론제의 필터가 바람직하다. 필터는, 유기 용제로 미리 세정한 것을 이용해도 된다. 필터 여과 공정에서는, 복수 종류의 필터를 직렬 또는 병렬로 접속시켜 이용해도 된다. 복수 종류의 필터를 사용하는 경우는, 구멍 직경 및/또는 재질이 다른 필터를 조합하여 사용해도 된다. 또, 각종 재료를 복수 회 여과해도 되고, 복수 회 여과하는 공정이 순환 여과 공정이어도 된다. 필터로서는, 일본 특허출원 공개공보 제2016-201426호(일본 공개특허공보 2016-201426)에 개시되는 바와 같은 용출물이 저감된 것이 바람직하다. 필터 여과 외에, 흡착재에 의한 불순물의 제거를 행해도 되고, 필터 여과와 흡착재를 조합하여 사용해도 된다. 흡착재로서는, 공지의 흡착재를 이용할 수 있으며, 예를 들면 실리카젤 혹은 제올라이트 등의 무기계 흡착재, 또는 활성탄 등의 유기계 흡착재를 사용할 수 있다. 금속 흡착제로서는, 예를 들면 일본 특허출원 공개공보 제2016-206500호(일본 공개특허공보 2016-206500)에 개시되는 것을 들 수 있다. 또, 상기 각종 재료에 포함되는 금속 등의 불순물을 저감시키는 방법으로서는, 각종 재료를 구성하는 원료로서 금속 함유량이 적은 원료를 선택하거나, 각종 재료를 구성하는 원료에 대하여 필터 여과를 행하거나, 또는 장치 내를 테플론(등록상표)으로 라이닝하거나 하여 컨태미네이션을 가능한 한 억제한 조건하에서 증류를 행하는 등의 방법을 들 수 있다. 각종 재료를 구성하는 원료에 대하여 행하는 필터 여과에 있어서의 바람직한 조건은, 상술한 조건과 동일하다.As a method of removing impurities such as metals from the various materials, for example, filtration using a filter may be mentioned. As the filter pore diameter, the pore size is preferably 10 nm or less, more preferably 5 nm or less, and still more preferably 3 nm or less. As the material of the filter, a filter made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon is preferable. The filter may be used which was previously washed with an organic solvent. In the filter filtration step, a plurality of types of filters may be connected in series or in parallel to be used. When using a plurality of types of filters, filters having different pore diameters and/or materials may be used in combination. Moreover, various materials may be filtered multiple times, and the process of filtering multiple times may be a circulation filtration process. As the filter, it is preferable that the eluted material is reduced as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-201426 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-201426). In addition to filter filtration, impurities may be removed by an adsorbent, or filter filtration and an adsorbent may be used in combination. As the adsorbent, a known adsorbent may be used. For example, an inorganic adsorbent such as silica gel or zeolite, or an organic adsorbent such as activated carbon may be used. Examples of the metal adsorbent include those disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 2016-206500 (Japanese Patent Application Publication No. 2016-206500). In addition, as a method of reducing impurities such as metals contained in the various materials, a raw material having a low metal content is selected as a raw material constituting various materials, or a filter filtration is performed on the raw materials constituting various materials, or an apparatus A method such as distilling under conditions in which contamination is suppressed as much as possible by lining the inside with Teflon (registered trademark) may be mentioned. Preferred conditions for filter filtration performed on raw materials constituting various materials are the same as those described above.
상기의 각종 재료는, 불순물의 혼입을 방지하기 위하여, 미국 특허출원 공개공보 제2015/0227049호, 일본 특허출원 공개공보 제2015-123351호(일본 공개특허공보 2015-123351) 등에 기재된 용기에 보존되는 것이 바람직하다.In order to prevent the incorporation of impurities, the above various materials are stored in containers described in U.S. Patent Application Publication No. 2015/0227049, Japanese Patent Application Publication No. 2015-123351 (Japanese Patent Application Publication No. 2015-123351), etc. It is desirable.
본 발명의 패턴 형성 방법에 의하여 형성되는 패턴에, 패턴의 표면 거칠어짐을 개선하는 방법을 적용해도 된다. 패턴의 표면 거칠어짐을 개선하는 방법으로서는, 예를 들면 미국 특허출원 공개공보 제2015/0104957호에 개시된, 수소를 함유하는 가스의 플라즈마에 의하여 패턴을 처리하는 방법을 들 수 있다. 그 외에도, 일본 특허출원 공개공보 제2004-235468호(일본 공개특허공보 2004-235468), 미국 특허출원 공개공보 제2010/0020297호, Proc. of SPIE Vol. 8328 83280N-1 "EUV Resist Curing Technique for LWR Reduction and Etch Selectivity Enhancement"에 기재되는 것 같은 공지의 방법을 적용해도 된다. 또, 상기 방법에 의하여 형성된 패턴은, 예를 들면 일본 특허출원 공개공보 제1991-270227호(일본 공개특허공보 평3-270227) 및 미국 특허출원 공개공보 제2013/0209941호에 개시된 스페이서 프로세스의 심재(Core)로서 사용할 수 있다.A method of improving the surface roughness of the pattern may be applied to a pattern formed by the pattern forming method of the present invention. As a method of improving the surface roughness of the pattern, for example, a method of treating the pattern by plasma of a gas containing hydrogen disclosed in US Patent Application Publication No. 2015/0104957 may be mentioned. In addition, Japanese Patent Application Publication No. 2004-235468 (Japanese Patent Application Publication No. 2004-235468), US Patent Application Publication No. 2010/0020297, Proc. of SPIE Vol. 8328 83280N-1 A known method as described in "EUV Resist Curing Technique for LWR Reduction and Etch Selectivity Enhancement" may be applied. In addition, the pattern formed by the above method is, for example, the core material of the spacer process disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 1991-270227 (Japanese Patent Application Publication No. Hei 3-270227) and US Patent Application Publication No. 2013/0209941. Can be used as (Core).
〔전자 디바이스의 제조 방법〕[Method of manufacturing electronic device]
또, 본 발명은, 상술한 패턴 형성 방법을 포함하는, 전자 디바이스의 제조 방법에도 관한 것이다. 본 발명의 전자 디바이스의 제조 방법에 의하여 제조된 전자 디바이스는, 전기 전자 기기(예를 들면, 가전, OA(Office Automation) 관련 기기, 미디어 관련 기기, 광학용 기기, 및 통신 기기 등)에, 적합하게 탑재된다.Moreover, the present invention also relates to a method for manufacturing an electronic device including the method for forming a pattern described above. The electronic device manufactured by the method for manufacturing an electronic device of the present invention is suitable for electric and electronic equipment (e.g., home appliances, OA (Office Automation) related equipment, media related equipment, optical equipment, communication equipment, etc.) It is mounted in a way.
실시예Example
이하에 실시예에 근거하여 본 발명을 더 상세하게 설명한다. 이하의 실시예에 나타내는 재료, 사용량, 비율, 처리 내용, 및 처리 절차 등은, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한 적절히 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하에 나타내는 실시예에 의하여 한정적으로 해석되어서는 안된다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples. Materials, usage, ratios, treatment contents, treatment procedures, and the like shown in the following examples can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limitedly interpreted by the examples shown below.
<수지><resin>
사용한 수지에 대하여, 반복 단위의 구조 및 그 함유량(몰비율), 중량 평균 분자량(Mw), 및 분산도(Mw/Mn)를 나타낸다. 또한, 수지의 중량 평균 분자량(Mw) 및 분산도(Mw/Mn)는 GPC(캐리어: 테트라하이드로퓨란(THF))에 의하여 측정했다(폴리스타이렌 환산량임). 또, 반복 단위의 함유량은, 13C-NMR(nuclear magnetic resonance)에 의하여 측정했다.Regarding the resin used, the structure of the repeating unit and its content (molar ratio), the weight average molecular weight (Mw), and the degree of dispersion (Mw/Mn) are shown. In addition, the weight average molecular weight (Mw) and dispersion degree (Mw/Mn) of the resin were measured by GPC (carrier: tetrahydrofuran (THF)) (the amount in terms of polystyrene). In addition, the content of the repeating unit was measured by 13 C-NMR (nuclear magnetic resonance).
[화학식 62][Formula 62]
[화학식 63][Chemical Formula 63]
[화학식 64][Formula 64]
[화학식 65][Formula 65]
각 수지에 대하여, 호모 폴리머로 했을 때의 유리 전이 온도가 50℃ 이하인 모노머(모노머 a1)를 유래로 하는 반복 단위 (a1)의 함유량(몰%), 모노머 a1의 종류, 모노머 a1을 호모 폴리머로 했을 때의 유리 전이 온도(Tg), 산분해성기를 갖는 반복 단위 (a2)에 대응하는 모노머의 종류, 반복 단위 (a2)의 함유량, 카복시기를 갖는 반복 단위 (a3)에 대응하는 모노머의 종류, 반복 단위 (a3)의 함유량, 페놀성 수산기를 갖는 반복 단위 (a4)에 대응하는 모노머의 종류, 반복 단위 (a4)의 함유량, 그 외의 반복 단위에 대응하는 모노머의 종류, 및 그 외의 반복 단위의 함유량을 표 1에 기재했다. 각 반복 단위의 함유량은, 수지에 포함되는 전체 반복 단위에 대한 몰비율이다.For each resin, the content (mol%) of the repeating unit (a1) derived from a monomer (monomer a1) having a glass transition temperature of 50°C or less when used as a homopolymer, the type of the monomer a1, and the monomer a1 as a homopolymer Glass transition temperature (Tg), the type of the monomer corresponding to the repeating unit (a2) having an acid-decomposable group, the content of the repeating unit (a2), the type of the monomer corresponding to the repeating unit (a3) having a carboxy group, repetition The content of the unit (a3), the type of the monomer corresponding to the repeating unit (a4) having a phenolic hydroxyl group, the content of the repeating unit (a4), the type of the monomer corresponding to other repeating units, and the content of other repeating units Is shown in Table 1. The content of each repeating unit is a molar ratio with respect to all repeating units contained in the resin.
(호모 폴리머의 유리 전이 온도의 측정 방법)(Measurement method of glass transition temperature of homopolymer)
호모 폴리머의 유리 전이 온도는, 카탈로그값 또는 문헌값이 있는 경우는 그 값을 취하고, 없는 경우에는, 시차 주사 열량 측정(DSC: Differential scanning calorimetry)법에 의하여 측정했다. Tg의 측정에 제공하는 호모 폴리머의 중량 평균 분자량(Mw)은 18000으로 하고, 분산도(Mw/Mn)는 1.7로 했다. DSC 장치로서는, 티·에이·인스트루먼트·재팬(주)사제 열분석 DSC 시차 주사 열량계 Q1000형을 이용하고, 승온 속도는 10℃/min으로 측정했다. 또한, Tg의 측정에 제공하는 호모 폴리머는, 대응하는 모노머를 이용하여 하기의 절차에 의하여 합성했다. 또한, 호모 폴리머의 합성은 일반적인 적하 중합법에 의하여 행한다. 프로필렌글라이콜모노메틸에터아세테이트(PGMEA) 54질량부를 질소 기류하, 80℃로 가열했다. 이 액을 교반하면서, 대응하는 모노머 21질량%, 2,2'-아조비스아이소뷰티르산 다이메틸 0.35질량%를 포함하는 PGMEA 용액 125질량부를 6시간 동안 적하했다. 적하 종료 후, 80℃에서 추가로 2시간 교반했다. 반응액을 방랭 후, 다량의 메탄올/물(질량비 9:1)로 재침전, 여과하고, 얻어진 고체를 건조함으로써 호모 폴리머(Mw: 18000, Mw/Mn: 1.7)를 얻었다. 얻어진 호모 폴리머를 DSC 측정에 제공했다. DSC 장치 및 승온 속도는 상술한 바와 같이 했다.The glass transition temperature of the homopolymer was measured by the differential scanning calorimetry (DSC) method when there was a catalog value or a literature value, and when there was a catalog value or a literature value, the value was taken. The weight average molecular weight (Mw) of the homopolymer used for the measurement of Tg was set to 18000, and the degree of dispersion (Mw/Mn) was set to 1.7. As the DSC device, a thermal analysis DSC differential scanning calorimeter Q1000 type manufactured by TA Instruments Japan Co., Ltd. was used, and the temperature increase rate was measured at 10°C/min. In addition, the homopolymer used for the measurement of Tg was synthesized by the following procedure using a corresponding monomer. In addition, the homopolymer is synthesized by a general dropping polymerization method. 54 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) was heated to 80°C under a nitrogen stream. While stirring this liquid, 125 mass parts of a PGMEA solution containing 21 mass% of corresponding monomers and 0.35 mass% of dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate were dripped over 6 hours. After completion of dropping, it stirred at 80 degreeC for 2 hours. The reaction solution was allowed to stand to cool, then reprecipitated and filtered with a large amount of methanol/water (mass ratio 9:1), and the obtained solid was dried to obtain a homopolymer (Mw: 18000, Mw/Mn: 1.7). The obtained homopolymer was subjected to DSC measurement. The DSC apparatus and the rate of temperature increase were as described above.
[표 1][Table 1]
또한, 수지 AX-1 및 AX-2에 포함되는 그 외의 반복 단위에 대응하는 모노머 (ME-1)을 호모 폴리머로 했을 때의 유리 전이 온도는 54℃였다.In addition, the glass transition temperature when the monomer (ME-1) corresponding to the other repeating units contained in the resins AX-1 and AX-2 was used as a homopolymer was 54°C.
[화학식 66][Formula 66]
[화학식 67][Chemical Formula 67]
<산발생제><Acid Generator>
사용한 광산발생제의 구조를 이하에 나타낸다.The structure of the photoacid generator used is shown below.
[화학식 68][Chemical Formula 68]
[화학식 69][Chemical Formula 69]
[화학식 70][Formula 70]
[화학식 71][Formula 71]
<산확산 제어제><Acid diffusion control agent>
사용한 산확산 제어제를 이하에 나타낸다.The acid diffusion control agent used is shown below.
[화학식 72][Formula 72]
<계면활성제><Surfactant>
사용한 계면활성제를 이하에 나타낸다.The surfactant used is shown below.
[화학식 73][Chemical Formula 73]
(E-2): 메가팍 R-41(DIC 주식회사제)(E-2): Megapac R-41 (manufactured by DIC Corporation)
<그 외의 첨가제><Other additives>
사용한 그 외의 첨가제를 이하에 나타낸다.Other additives used are shown below.
[화학식 74][Chemical Formula 74]
[화학식 75][Chemical Formula 75]
<용제><solvent>
사용한 용제를 이하에 나타낸다.The solvent used is shown below.
S-1: 프로필렌글라이콜모노메틸에터아세테이트(PGMEA)S-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)
S-2: 프로필렌글라이콜모노메틸에터(PGME)S-2: Propylene glycol monomethyl ether (PGME)
S-3: 락트산 에틸(EL)S-3: ethyl lactate (EL)
S-4: 3-에톡시프로피온산 에틸(EEP)S-4: ethyl 3-ethoxypropionate (EEP)
S-5: 2-헵탄온(MAK)S-5: 2-heptanone (MAK)
S-6: 3-메톡시프로피온산 메틸(MMP)S-6: 3-methoxypropionate methyl (MMP)
S-7: 아세트산 3-메톡시뷰틸S-7: 3-methoxybutyl acetate
<감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물의 조제><Preparation of actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition>
표 2에 나타낸 각 성분을, 표 2에 기재한 고형분 농도(질량%)가 되도록 혼합하여 용액을 얻었다. 이어서, 얻어진 용액을, 3μm의 포어 사이즈를 갖는 폴리에틸렌 필터로 여과함으로써, 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물(레지스트 조성물) res-1~res-21, res-1X~res-4X를 조제했다. 또한, 레지스트 조성물에 있어서, 고형분이란, 용제 이외의 모든 성분을 의미한다.Each component shown in Table 2 was mixed so that it might become the solid content concentration (mass %) shown in Table 2, and the solution was obtained. Subsequently, the obtained solution was filtered through a polyethylene filter having a pore size of 3 μm to prepare an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (resist composition) res-1 to res-21 and res-1X to res-4X. . In addition, in a resist composition, solid content means all components other than a solvent.
표 2에 있어서, 용제 이외의 각 성분의 함유량(질량%)은, 전고형분에 대한 함유 비율을 의미한다. 또, 표 2에는 사용한 용제의 전체 용제에 대한 함유 비율(질량%)을 기재했다.In Table 2, the content (mass%) of each component other than the solvent means the content ratio with respect to the total solid content. In addition, in Table 2, the content ratio (mass %) of the used solvent with respect to the total solvent was described.
[표 2][Table 2]
〔패턴 형성 및 각종 평가〕〔Pattern formation and various evaluations〕
<패턴 형성><Pattern formation>
도쿄 일렉트론제 스핀 코터 ACT-8을 이용하여, 헥사메틸다이실라제인 처리를 실시한 Si 기판(Advanced Materials Technology사제) 상에, 반사 방지층을 마련하지 않고, 상기에서 조제한 레지스트 조성물을 기판이 정지한 상태에서 적하했다. 적하한 후, 기판을 회전시켜, 그 회전수를, 3초간 500rpm으로 유지하고, 그 후 2초간 100rpm으로 유지하며, 추가로 3초간 500rpm으로 유지하고, 다시 2초간 100rpm으로 유지한 후, 막두께 설정 회전수(1200rpm)로 높여 60초간 유지했다. 그 후, 핫플레이트 상에서 130℃에서 60초간 가열 건조를 행하여, 막두께 11μm의 포지티브형 레지스트막을 형성했다. 이 레지스트막에 대하여, 축소 투영 노광 및 현상 후에 형성되는 패턴의 스페이스폭이 5μm, 피치폭이 25μm가 되는 것 같은, 라인 앤드 스페이스 패턴을 갖는 마스크를 통하여, KrF 엑시머 레이저 스캐너(ASML제, PAS5500/850C 파장 248nm)를 이용하여, NA=0.60, σ=0.75의 노광 조건으로 패턴 노광했다. 조사 후에 120℃, 60초 베이크하고, 2.38질량% 테트라메틸암모늄하이드로 옥사이드(TMAH) 수용액을 사용하여 60초간 침지한 후, 30초간, 순수로 린스하여 건조하고, 스페이스폭이 5μm, 피치폭이 25μm인 고립 스페이스 패턴을 형성했다. 상기 패턴 노광은, 축소 투영 노광 후의 스페이스폭이 5μm, 피치폭이 25μm가 되는 것 같은, 라인 앤드 스페이스 패턴을 갖는 마스크를 통한 노광이며, 노광량은, 스페이스폭이 5μm, 피치폭이 25μm인 고립 스페이스 패턴을 형성하는 최적 노광량(감도)(mJ/cm2)으로 했다. 상기 감도의 결정에 있어서, 패턴의 스페이스폭의 측정은 주사형 전자 현미경(SEM)(주식회사 히타치 하이테크놀로지즈제 9380II)를 이용했다. 상기 절차에 의하여, 기판 상에 패턴을 형성했다.Using a spin coater ACT-8 made by Tokyo Electron, on a Si substrate (manufactured by Advanced Materials Technology) treated with hexamethyldisilazein, without providing an antireflection layer, while the resist composition prepared above was applied while the substrate was stationary. It was loaded. After dropping, the substrate is rotated, and the number of rotations is maintained at 500 rpm for 3 seconds, then at 100 rpm for 2 seconds, additionally maintained at 500 rpm for 3 seconds, and again at 100 rpm for 2 seconds, and then the film thickness It was raised to the set rotational speed (1200 rpm) and maintained for 60 seconds. Thereafter, heat drying was performed on a hot plate at 130° C. for 60 seconds to form a positive resist film having a thickness of 11 μm. With respect to this resist film, a KrF excimer laser scanner (manufactured by ASML, PAS5500/) through a mask having a line-and-space pattern such that the space width of the pattern formed after reduction projection exposure and development is 5 μm and the pitch width is 25 μm. 850C wavelength 248nm) was used, and pattern exposure was carried out under exposure conditions of NA=0.60 and ?=0.75. After irradiation, bake at 120° C. for 60 seconds, immerse for 60 seconds using a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution, rinse with pure water for 30 seconds, and dry, space width 5 μm, pitch width 25 μm Formed an isolated space pattern. The pattern exposure is exposure through a mask having a line and space pattern such that the space width after reduction projection exposure is 5 μm and the pitch width is 25 μm, and the exposure amount is an isolated space with a space width of 5 μm and a pitch width of 25 μm. It was set as the optimal exposure amount (sensitivity) (mJ/cm 2 ) for forming a pattern. In the determination of the sensitivity, the space width of the pattern was measured using a scanning electron microscope (SEM) (Hitachi High-Technologies Corporation 9380II). By the above procedure, a pattern was formed on the substrate.
<성능 평가><Performance evaluation>
도쿄 일렉트론제 스핀 코터 ACT-8을 이용하여, 헥사메틸다이실라제인 처리를 실시한 Si 기판(Advanced Materials Technology사제) 상에, 반사 방지층을 마련하지 않고, 상기에서 조제한 레지스트 조성물을 기판이 정지한 상태에서 적하했다. 적하한 후, 기판을 회전시켜, 그 회전수를, 3초간 500rpm으로 유지하고, 그 후 2초간 100rpm으로 유지하며, 추가로 3초간 500rpm으로 유지하고, 다시 2초간 100rpm으로 유지한 후, 막두께 설정 회전수(1200rpm)로 높여 60초간 유지했다. 그 후, 핫플레이트 상에서 130℃에서 60초간 가열 건조를 행하여, 막두께 11μm의 포지티브형 레지스트막을 형성했다. 레지스트막을 갖는 기판(웨이퍼)을, 드라이 에칭 장치(히타치 하이테크놀로지즈제, U-621)에 세팅하고, CF4, Ar, N2 혼합 가스(가스비, 1:10:10)로, 가스 압력 4Pa, 플라즈마 파워 1600W, 기판 바이어스 1200W의 조건으로 30초간의 에칭 처리와, O2, CF4 혼합 가스(가스비, 20:1)로, 가스 압력 2Pa, 플라즈마 파워 800W, 기판 바이어스 0W의 조건으로 60초간의 에칭 처리를 계속하여 행하여, 각각 6회 반복 에칭 처리를 행했다. 에칭 처리 후의 웨이퍼를 파단시키고, 주사형 전자 현미경(SEM)(주식회사 히타치 하이테크놀로지즈제, S-4800)으로 레지스트 단면을 배율 10000으로 관찰했다. 관찰된 레지스트막 중의 보이드(공극)를 카운트하고, 큰 보이드(크기 50nm 이상의 보이드) 및 작은 보이드(크기 50nm 미만의 보이드)의 각각에 대하여, 이하의 기준으로 판정했다.Using a spin coater ACT-8 made by Tokyo Electron, on a Si substrate (manufactured by Advanced Materials Technology) treated with hexamethyldisilazein, without providing an antireflection layer, while the resist composition prepared above was applied while the substrate was stationary. It was loaded. After dropping, the substrate is rotated, and the number of rotations is maintained at 500 rpm for 3 seconds, then at 100 rpm for 2 seconds, additionally maintained at 500 rpm for 3 seconds, and again at 100 rpm for 2 seconds, and then the film thickness It was raised to the set rotational speed (1200 rpm) and maintained for 60 seconds. Thereafter, heat drying was performed on a hot plate at 130° C. for 60 seconds to form a positive resist film having a thickness of 11 μm. A substrate (wafer) having a resist film was set in a dry etching apparatus (manufactured by Hitachi High Technologies, U-621), and with a CF 4 , Ar, N 2 mixed gas (gas ratio, 1:10:10), a gas pressure of 4 Pa, Plasma power 1600W, substrate bias 1200W, etching treatment for 30 seconds, O 2 , CF 4 mixed gas (gas ratio, 20:1), gas pressure 2Pa, plasma power 800W, substrate bias 0W for 60 seconds The etching treatment was continued, and the etching treatment was repeated six times each. The wafer after the etching treatment was broken, and the resist cross section was observed at a magnification of 10000 with a scanning electron microscope (SEM) (manufactured by Hitachi High Technologies, S-4800). Voids (voids) in the observed resist film were counted, and each of large voids (voids having a size of 50 nm or more) and small voids (voids having a size of less than 50 nm) was determined by the following criteria.
[큰 보이드의 수][Number of large voids]
A: 0개(전혀 관찰되지 않음)A: 0 (not observed at all)
B: 10개 미만B: less than 10
C: 10개 이상C: 10 or more
[작은 보이드의 수][Number of small voids]
X: 0개(전혀 관찰되지 않음)X: 0 (not observed at all)
Y: 10개 미만Y: less than 10
Z: 10개 이상Z: 10 or more
[표 3][Table 3]
표 3의 결과로부터, 실시예의 레지스트 조성물은, 레지스트막에 있어서 큰 보이드의 발생을 억제할 수 있으며, 또한 작은 보이드도 저감시킬 수 있었다. 특히 실시예에서는, 크기가 20nm 미만인 극소의 보이드도 전혀 관찰되지 않거나, 또는 관찰되어도 10개 미만이었다. 따라서, 실시예의 레지스트 조성물에 의하면, 에칭 시에, 패턴의 내부에 큰 보이드 및 작은 보이드가 발생하기 어려운 패턴을 형성할 수 있는 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물, 상기 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물에 의하여 형성되는 레지스트막, 상기 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물을 사용한 패턴 형성 방법, 및 전자 디바이스의 제조 방법을 제공할 수 있다.From the results of Table 3, the resist composition of the example was able to suppress generation of large voids in the resist film, and also reduced small voids. Particularly in Examples, even the smallest voids having a size of less than 20 nm were not observed at all, or were less than 10 even if observed. Therefore, according to the resist composition of the embodiment, during etching, the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition capable of forming a pattern in which large voids and small voids are unlikely to occur in the pattern, the actinic ray-sensitive or sensitive A resist film formed from a radiation-sensitive resin composition, a pattern forming method using the actinic-ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, and a method of manufacturing an electronic device can be provided.
Claims (12)
상기 수지 (A)는, 호모 폴리머로 했을 때의 유리 전이 온도가 50℃ 이하인 모노머를 유래로 하는 반복 단위 (a1)과, 산분해성기를 갖는 반복 단위 (a2)를 포함하고,
상기 반복 단위 (a1)은, 비산분해성의 반복 단위이며,
상기 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 산을 발생하는 화합물은, 하기 일반식 (P-1)로 나타나는 화합물을 포함하는, 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물.
[화학식 1]
상기 일반식 (P-1) 중,
Q1은 S+를 포함하는 환을 나타낸다.
환 Q1은 4원환, 5원환 또는 6원환이다. 단, 환 Q1은 다른 환과 축합환을 형성하고 있어도 된다.
환 Q1은 환원으로서 적어도 2개의 탄소 원자를 갖고, S+와 직결하는 환원의 원자는 탄소 원자이다.
RP1~RP5는 각각 독립적으로 수소 원자, 수산기, 할로젠 원자, 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 또는 알콕시기를 나타낸다. RP1~RP5 중 적어도 2개가 결합하여 환을 형성해도 된다.
Z-는, 비구핵성 음이온을 나타낸다.As an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition containing a resin (A) and a compound that generates an acid by irradiation with actinic ray or radiation,
The resin (A) contains a repeating unit (a1) derived from a monomer having a glass transition temperature of 50° C. or less when used as a homopolymer, and a repeating unit (a2) having an acid-decomposable group,
The repeating unit (a1) is a non-acid-decomposable repeating unit,
The compound that generates an acid by irradiation with actinic ray or radiation includes a compound represented by the following general formula (P-1), an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition.
[Formula 1]
In the general formula (P-1),
Q 1 represents a ring containing S +.
Ring Q 1 is a 4-membered ring, 5-membered ring, or 6-membered ring. However, ring Q 1 may form a condensed ring with another ring.
Ring Q 1 has at least two carbon atoms as reduction, and the reduction atom directly connected to S + is a carbon atom.
Each of R P1 to R P5 independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, or an alkoxy group. At least two of R P1 to R P5 may combine to form a ring.
Z - represents a non-nucleophilic anion.
상기 Q1이 비방향족환인 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물.The method according to claim 1,
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition wherein Q 1 is a non-aromatic ring.
상기 Q1이 환원으로서 S+ 이외의 헤테로 원자를 갖는 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물.The method according to claim 1 or 2,
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition wherein Q 1 has a hetero atom other than S + as reduction.
상기 일반식 (P-1)로 나타나는 화합물이, 하기 일반식 (P-2)로 나타나는 화합물인 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물.
[화학식 2]
상기 일반식 (P-2) 중,
RP1~RP5는 각각 독립적으로 수소 원자, 수산기, 할로젠 원자, 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 또는 알콕시기를 나타낸다. RP1~RP5 중 적어도 2개가 결합하여 환을 형성해도 된다.
RP6~RP9는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.
m1 및 m2는 각각 독립적으로 1 또는 2를 나타낸다.
RP6~RP9는 각각 복수 존재하는 경우는, 동일해도 되고 달라도 된다.
m1이 2를 나타내는 경우, 2개의 RP6끼리가 결합하여 환을 형성해도 된다.
m2가 2를 나타내는 경우, 2개의 RP8끼리가 결합하여 환을 형성해도 된다.
M1은 헤테로 원자 또는 -CRP10RP11-을 나타낸다. RP10 및 RP11은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.
Z-는, 비구핵성 음이온을 나타낸다.The method according to claim 1 or 2,
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition wherein the compound represented by the general formula (P-1) is a compound represented by the following general formula (P-2).
[Formula 2]
In the general formula (P-2),
Each of R P1 to R P5 independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, or an alkoxy group. At least two of R P1 to R P5 may combine to form a ring.
R P6 to R P9 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
m1 and m2 each independently represent 1 or 2.
When a plurality of R P6 to R P9 exist respectively, they may be the same or different.
When m1 represents 2, two R P6 may be bonded to each other to form a ring.
When m2 represents 2, two R P8s may be bonded to each other to form a ring.
M 1 represents a hetero atom or -CR P10 R P11 -. R P10 and R P11 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
Z - represents a non-nucleophilic anion.
상기 일반식 (P-1)로 나타나는 화합물이, 하기 일반식 (P-3)으로 나타나는 화합물인 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물.
[화학식 3]
상기 일반식 (P-3) 중,
RP1, RP2, RP4, 및 RP5는 각각 독립적으로 수소 원자, 수산기, 할로젠 원자, 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 또는 알콕시기를 나타낸다.
RP6~RP9는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.
m1 및 m2는 각각 독립적으로 1 또는 2를 나타낸다.
RP6~RP9는 각각 복수 존재하는 경우는, 동일해도 되고 달라도 된다.
m1이 2를 나타내는 경우, 2개의 RP6끼리가 결합하여 환을 형성해도 된다.
m2가 2를 나타내는 경우, 2개의 RP8끼리가 결합하여 환을 형성해도 된다.
M1은 헤테로 원자 또는 -CRP10RP11-을 나타낸다. RP10 및 RP11은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.
RP12는 수소 원자 또는 알킬기를 나타낸다.
RP1, RP2, RP4, RP5, 및 RP12 중 적어도 2개가 결합하여 환을 형성해도 된다.
Z-는, 비구핵성 음이온을 나타낸다.The method according to claim 1 or 2,
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, wherein the compound represented by the general formula (P-1) is a compound represented by the following general formula (P-3).
[Formula 3]
In the general formula (P-3),
R P1 , R P2 , R P4 , and R P5 each independently represent a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, or an alkoxy group.
R P6 to R P9 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
m1 and m2 each independently represent 1 or 2.
When a plurality of R P6 to R P9 exist respectively, they may be the same or different.
When m1 represents 2, two R P6 may be bonded to each other to form a ring.
When m2 represents 2, two R P8s may be bonded to each other to form a ring.
M 1 represents a hetero atom or -CR P10 R P11 -. R P10 and R P11 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
R P12 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
At least two of R P1 , R P2 , R P4 , R P5 , and R P12 may be bonded to form a ring.
Z - represents a non-nucleophilic anion.
상기 일반식 (P-1)로 나타나는 화합물이, 하기 일반식 (P-4) 또는 (P-5)로 나타나는 화합물인 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물.
[화학식 4]
[화학식 5]
상기 일반식 (P-4) 및 (P-5) 중,
RP1, RP2, RP4, 및 RP5는 각각 독립적으로 수소 원자, 수산기, 할로젠 원자, 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 또는 알콕시기를 나타낸다.
RP6~RP9는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.
복수 존재하는 RP6~RP9는 각각 동일해도 되고 달라도 된다.
2개의 RP6끼리가 결합하여 환을 형성해도 된다.
2개의 RP8끼리가 결합하여 환을 형성해도 된다.
M1은 헤테로 원자 또는 -CRP10RP11-을 나타낸다. RP10 및 RP11은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.
RP12는 수소 원자 또는 알킬기를 나타낸다.
RP1, RP2, RP4, RP5, 및 RP12 중 적어도 2개가 결합하여 환을 형성해도 된다.
Z-는, 비구핵성 음이온을 나타낸다.
상기 일반식 (P-5) 중, RP13은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.The method according to any one of claims 1 to 5,
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition wherein the compound represented by the general formula (P-1) is a compound represented by the following general formula (P-4) or (P-5).
[Formula 4]
[Formula 5]
In the general formulas (P-4) and (P-5),
R P1 , R P2 , R P4 , and R P5 each independently represent a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, or an alkoxy group.
R P6 to R P9 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
A plurality of R P6 to R P9 may be the same or different, respectively.
Two R P6 may be bonded to each other to form a ring.
Two R P8 may be bonded to each other to form a ring.
M 1 represents a hetero atom or -CR P10 R P11 -. R P10 and R P11 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
R P12 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
At least two of R P1 , R P2 , R P4 , R P5 , and R P12 may be bonded to form a ring.
Z - represents a non-nucleophilic anion.
In the general formula (P-5), R P13 represents a hydrogen atom or a substituent.
고형분 농도가 10질량% 이상인 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물.The method according to any one of claims 1 to 6,
An actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition having a solid content concentration of 10% by mass or more.
상기 Z-가, 하기 일반식 (Z1)~(Z4) 중 어느 하나로 나타나는 음이온인 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물.
[화학식 6]
일반식 (Z1) 중, RZ1은 알킬기를 나타낸다.
[화학식 7]
일반식 (Z2) 중,
Xf는, 각각 독립적으로, 불소 원자, 또는 적어도 하나의 불소 원자로 치환된 알킬기를 나타낸다. 복수 존재하는 Xf는, 각각 동일해도 되고 달라도 된다.
RZ2 및 RZ3은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 또는 알킬기를 나타낸다. 복수 존재하는 경우의 RZ2 및 RZ3은, 각각 동일해도 되고 달라도 된다.
LZ1은 2가의 연결기를 나타내며, 복수 존재하는 경우의 LZ1은 동일해도 되고 달라도 된다.
AZ1은 환상 구조를 포함하는 유기기를 나타낸다.
x는 1~20의 정수를 나타내고, y는 0~10의 정수를 나타낸다. z는 0~10의 정수를 나타낸다.
[화학식 8]
일반식 (Z3) 및 (Z4) 중, Rb3~Rb7은 각각 독립적으로 알킬기, 사이클로알킬기 또는 아릴기를 나타낸다. Rb3과 Rb4가 결합하여 환 구조를 형성해도 된다. Rb5와 Rb6이 결합하여 환 구조를 형성해도 된다.The method according to any one of claims 1 to 7,
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition wherein Z - is an anion represented by any one of the following general formulas (Z1) to (Z4).
[Formula 6]
In General Formula (Z1), R Z1 represents an alkyl group.
[Formula 7]
In general formula (Z2),
Each of Xf independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom. Multiple Xf's may be the same or different, respectively.
R Z2 and R Z3 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group. R Z2 and R Z3 in the case of a plurality of occurrences may be the same or different, respectively.
L Z1 represents a divalent linking group, and L Z1 may be the same as or different from each other in the case of a plurality of present.
A Z1 represents an organic group containing a cyclic structure.
x represents the integer of 1-20, and y represents the integer of 0-10. z represents the integer of 0-10.
[Formula 8]
In general formulas (Z3) and (Z4), Rb 3 to Rb 7 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group. Rb 3 and Rb 4 may be bonded to each other to form a ring structure. Rb 5 and Rb 6 may be bonded to each other to form a ring structure.
상기 수지 (A)가 방향족환을 갖는 반복 단위를 갖는 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물.The method according to any one of claims 1 to 8,
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition wherein the resin (A) has a repeating unit having an aromatic ring.
(ii) 상기 감활성광선성 또는 감방사선성막에, 파장 200~300nm의 활성광선 또는 방사선을 조사하는 공정, 및
(iii) 상기 활성광선 또는 방사선이 조사된 감활성광선성 또는 감방사선성막을, 현상액을 사용하여 현상하는 공정을 갖는 패턴 형성 방법으로서,
상기 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물이, 수지 (A)와, 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 산을 발생하는 화합물을 함유하는 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물이며,
상기 수지 (A)는, 호모 폴리머로 했을 때의 유리 전이 온도가 50℃ 이하인 모노머를 유래로 하는 반복 단위 (a1)과, 산분해성기를 갖는 반복 단위 (a2)를 포함하고,
상기 반복 단위 (a1)은, 비산분해성의 반복 단위이며,
상기 활성광선 또는 방사선의 조사에 의하여 산을 발생하는 화합물은, 하기 일반식 (P-1)로 나타나는 화합물을 포함하는, 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물인, 패턴 형성 방법.
[화학식 9]
상기 일반식 (P-1) 중,
Q1은 S+를 포함하는 환을 나타낸다.
환 Q1은 4원환, 5원환 또는 6원환이다. 단, 환 Q1은 다른 환과 축합환을 형성하고 있어도 된다.
환 Q1은 환원으로서 적어도 2개의 탄소 원자를 갖고, S+와 직결하는 환원의 원자는 탄소 원자이다.
RP1~RP5는 각각 독립적으로 수소 원자, 수산기, 할로젠 원자, 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 또는 알콕시기를 나타낸다. RP1~RP5 중 적어도 2개가 결합하여 환을 형성해도 된다.
Z-는, 비구핵성 음이온을 나타낸다.(i) a step of forming an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film having a film thickness of 1 μm or more on a substrate by using an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition,
(ii) the step of irradiating the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film with actinic ray or radiation having a wavelength of 200 to 300 nm, and
(iii) A pattern formation method having a step of developing the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film irradiated with the actinic ray or radiation using a developer,
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition is an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition containing a resin (A) and a compound that generates an acid by irradiation with actinic ray or radiation,
The resin (A) contains a repeating unit (a1) derived from a monomer having a glass transition temperature of 50° C. or less when used as a homopolymer, and a repeating unit (a2) having an acid-decomposable group,
The repeating unit (a1) is a non-acid-decomposable repeating unit,
The compound that generates an acid by irradiation with actinic ray or radiation is an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition comprising a compound represented by the following general formula (P-1).
[Formula 9]
In the general formula (P-1),
Q 1 represents a ring containing S +.
Ring Q 1 is a 4-membered ring, 5-membered ring, or 6-membered ring. However, ring Q 1 may form a condensed ring with another ring.
Ring Q 1 has at least two carbon atoms as reduction, and the reduction atom directly connected to S + is a carbon atom.
Each of R P1 to R P5 independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, or an alkoxy group. At least two of R P1 to R P5 may combine to form a ring.
Z - represents a non-nucleophilic anion.
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