KR20210055629A - Resist composition and patterning process - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 레지스트 조성물 및 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a resist composition and a method for forming a pattern.
LSI의 고집적화와 고속도화에 따라 미세화가 급속히 진행되고 있다. 최첨단 미세화 기술로서는, 투영 렌즈와 기판의 사이에 물 등의 액체를 삽입하여 노광을 행하는 ArF 액침 리소그래피에 의한 양산이 행해지고, ArF 리소그래피의 다중 노광(멀티패터닝), 파장 13.5 nm의 극단자외선(EUV) 리소그래피 등의 검토가 진행되고 있다. With the high integration and high speed of LSI, miniaturization is rapidly progressing. As a state-of-the-art miniaturization technology, mass production is carried out by ArF immersion lithography in which a liquid such as water is inserted between a projection lens and a substrate to perform exposure. Reviews such as lithography are underway.
상기 리소그래피에 이용되는 화학 증폭형 레지스트 재료 중, 노광에 의해서 분해하여 산을 발생하는 화합물(이하, 「산발생제」라고 한다)을 이용하지만, 산발생제 내의 구조를 최적화함으로써 산 확산을 억제할 수 있어, 고해상도의 패턴을 형성하는 것이 가능하게 된다. 이러한 산발생제로서는, 예컨대 특허문헌 1∼4에 개시된 것이 검토되고 있다. Among the chemically amplified resist materials used in the above lithography, a compound that decomposes by exposure to generate an acid (hereinafter referred to as ``acid generator'') is used, but by optimizing the structure in the acid generator, acid diffusion can be suppressed. It is possible, and it becomes possible to form a high-resolution pattern. As such an acid generator, those disclosed in Patent Documents 1 to 4, for example, have been studied.
한층 더 미세화를 진행시킴에 있어서, 종래 검토되어 온 산발생제로는 해상성이나 레지스트 패턴 형상을 비롯한 제반 성능의 관점에서 꼭 충분하지는 않았다. In advancing further miniaturization, the acid generators that have been studied in the past were not necessarily sufficient from the viewpoint of resolution and various performances including the shape of a resist pattern.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 포토리소그래피에 있어서, 양호한 마스크 치수 의존성(마스크 에러 요소: MEF), 치수 균일성(CDU)을 보이는 레지스트 조성물 및 패턴 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been made to solve the above problem, and an object of the present invention is to provide a resist composition and a pattern forming method showing good mask dimensional dependence (mask error factor: MEF) and dimensional uniformity (CDU) in photolithography. .
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는, (A) 산불안정기를 갖는 반복 단위를 포함하고, 또한 방향족 치환기를 갖는 반복 단위를 적어도 1종 포함하는 수지, (B) 일반식 (B-1)로 표시되는 광산발생제 및 (C) 용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 레지스트 조성물을 제공한다.In order to solve the above problem, in the present invention, (A) a resin containing at least one repeating unit having an acid labile group and further having an aromatic substituent, (B) a general formula (B-1). It provides a resist composition characterized by containing the displayed photo-acid generator and (C) solvent.
(식 중, W1은 탄소수 4∼12의 헤테로 원자를 포함하는 환형의 2가 탄화수소기를 나타낸다. W2는 탄소수 4∼14의 헤테로 원자를 포함하지 않는 환형의 1가 탄화수소기를 나타낸다. Rf는 상기 일반식으로 표시되는 2가의 유기기이고, A1, A2는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 트리플루오로메틸기를 나타내고, B1, B2는 각각 독립적으로 수소 원자, 불소 원자 또는 트리플루오로메틸기를 나타내고, *는 카르보닐옥시기와의 결합수를 나타낸다. m은 0∼4, n은 0∼1의 정수를 나타낸다. M+는 오늄 양이온을 나타낸다.)(In the formula, W 1 represents a cyclic divalent hydrocarbon group containing a hetero atom having 4 to 12 carbon atoms. W 2 represents a cyclic monovalent hydrocarbon group containing no hetero atom having 4 to 14 carbon atoms. Rf is the above-described Is a divalent organic group represented by a general formula, A 1 , A 2 each independently represent a hydrogen atom or a trifluoromethyl group, and B 1 and B 2 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, or a trifluoromethyl group And * represents the number of bonds with a carbonyloxy group, m represents an integer of 0 to 4, n represents an integer of 0 to 1. M + represents an onium cation.)
이러한 본 발명의 레지스트 조성물이라면, 포토리소그래피에 있어서 양호한 마스크 치수 의존성(마스크 에러 요소: MEF), 치수 균일성(CDU)을 보인다. Such a resist composition of the present invention exhibits good mask dimensional dependence (mask error factor: MEF) and dimensional uniformity (CDU) in photolithography.
이 경우, 상기 일반식 (B-1) 중의 W1이 탄소수 6∼12의 락톤환 구조를 포함하는 환형의 2가 탄화수소기인 것이 바람직하다. In this case, it is preferable that W 1 in the general formula (B-1) is a cyclic divalent hydrocarbon group containing a lactone ring structure having 6 to 12 carbon atoms.
이러한 레지스트 조성물이라면, 노광 후의 산 발생 시에, 술폰산기에 가까운 위치에 락톤환을 배치함으로써, 보다 산 확산을 억제하는 것이 가능하게 되기 때문에, 보다 양호한 마스크 치수 의존성, 치수 균일성을 보일 수 있다. In the case of such a resist composition, by disposing a lactone ring at a position close to a sulfonic acid group upon generation of acid after exposure, since it becomes possible to further suppress acid diffusion, better mask dimensional dependence and dimensional uniformity can be exhibited.
또한, 상기 일반식 (B-1) 중의 W2가 탄소수 7∼14의 헤테로 원자를 포함하지 않는 다환형의 1가 탄화수소기인 것이 바람직하다. Moreover, it is preferable that W 2 in the said general formula (B-1) is a polycyclic monovalent hydrocarbon group which does not contain a C7-14 hetero atom.
이러한 레지스트 조성물이라면, 고도로 축환한 탄화수소기를 말단에 배치함으로써, 적절한 용해성을 부여할 수 있게 되기 때문에, 한층 더 양호한 마스크 치수 의존성, 치수 균일성을 보일 수 있다. In the case of such a resist composition, since it is possible to impart an appropriate solubility by arranging a highly condensed hydrocarbon group at the terminal, it is possible to show even better mask size dependence and dimensional uniformity.
또한, 상기 일반식 (B-1) 중의 Rf기가 하기 식 (Rf-1)∼(Rf-6)으로 표시되는 기에서 선택되는 것이 바람직하다. Further, it is preferable that the Rf group in the general formula (B-1) is selected from groups represented by the following formulas (Rf-1) to (Rf-6).
(*는 카르보닐옥시기와의 결합수를 나타낸다.)(* represents the number of bonds with a carbonyloxy group.)
이러한 레지스트 조성물이라면, Rf 중의 불소 원자의 효과에 의해서 용해성이 향상되어, 노광 후에 발생하는 술폰산이 적절한 산 강도로 되기 때문에, 보다 양호한 마스크 치수 의존성, LWR, 치수 균일성을 보일 수 있다. In the case of such a resist composition, the solubility is improved due to the effect of the fluorine atom in Rf, and the sulfonic acid generated after exposure has an appropriate acid strength, so that better mask dimensional dependence, LWR, and dimensional uniformity can be exhibited.
또한, 상기 (A) 성분의 수지 중 상기 방향족 치환기를 갖는 반복 단위의 1종이 하기 식 (A-1)로 표시되는 반복 단위인 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that one type of repeating unit having the aromatic substituent among the resin of the component (A) is a repeating unit represented by the following formula (A-1).
(식 중, RA는 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다. R61은 수소 원자, 또는 탄소수 1∼10의 헤테로 원자가 개재하여도 좋은 직쇄형, 분기형 또는 환형의 탄화수소기를 나타낸다. R62는 헤테로 원자가 개재하여도 좋은 탄소수 1∼8의 직쇄형, 분기형 또는 환형의 탄화수소기를 나타낸다. t는 1∼3의 정수이고, u는 u≤5+2s-t를 만족하는 정수이다. s는 0 또는 1이다. L1은 단결합, 혹은 -C(=O)O-, -C(=O)NH- 중 어느 하나를 나타낸다.)(In the formula, R A represents a hydrogen atom or a methyl group. R 61 represents a hydrogen atom or a straight-chain, branched or cyclic hydrocarbon group which may be interposed by a hetero atom having 1 to 10 carbon atoms. R 62 is a hetero atom interposed therebetween. It represents a straight-chain, branched or cyclic hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, where t is an integer of 1 to 3, and u is an integer that satisfies u≤5+2s-t, and s is 0 or 1. L 1 represents a single bond or -C(=O)O-, -C(=O)NH-.)
본 발명의 레지스트 조성물은, 이러한 (A) 성분을 상기 (B) 성분과 조합함으로써, 보다 양호한 마스크 치수 의존성이나 치수 균일성을 보일 수 있다. The resist composition of the present invention can exhibit better mask dimensional dependence and dimensional uniformity by combining the component (A) with the component (B).
상기 (A) 성분의 수지 중 상기 방향족 치환기를 갖는 반복 단위의 1종이 하기 일반식 (A-2)∼(A-4)로 표시되는 반복 단위인 것이 바람직하다. It is preferable that one kind of the repeating unit having the aromatic substituent among the resin of the component (A) is a repeating unit represented by the following general formulas (A-2) to (A-4).
(식 중, RA는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기이고, R201은 단결합, 페닐렌기, -O-R210- 또는 -C(=O)-Z2-R210-이다. Z2는 산소 원자 또는 NH이고, R210은 탄소수 1∼6의 직쇄형, 분기형 또는 환형의 알킬렌기, 알케닐렌기 또는 페닐렌기이며, 카르보닐기(-CO-), 에스테르기(-COO-), 에테르기(-O-) 또는 히드록시기를 포함하고 있어도 좋다. L2는 단결합 또는 -Z3-C(=O)-O-을 나타내고, Z3은 탄소수 1∼20의 헤테로 원자로 치환되어 있어도 좋은 직쇄형, 분기형 또는 환형의 2가 탄화수소기를 나타낸다. Z1은 단결합, 메틸렌기, 에틸렌기, 페닐렌기, 불소화된 페닐렌기, -O-R211- 또는 -C(=O)-Z4-R211-이다. Z4는 산소 원자 또는 NH이고, R211은 탄소수 1∼6의 직쇄형, 분기형 또는 환형의 알킬렌기, 알케닐렌기 또는 페닐렌기이며, 카르보닐기, 에스테르기, 에테르기 또는 히드록시기를 포함하고 있어도 좋다. M-는 비구핵성 카운터 이온을 나타낸다. R202, R203, R204, R205, R206, R207, R208, R209는 각각 독립적으로 헤테로 원자로 치환되어 있어도 좋고, 헤테로 원자가 개재하여도 좋은 탄소수 1∼20의 직쇄형, 또는 탄소수 3∼20의 분기형 또는 환형의 1가 탄화수소기를 나타낸다. 또한, R202와 R203은 서로 결합하여 식 중의 황 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋고, 또는 R204, R205 및 R206 중 어느 2 이상 혹은 R207, R208 및 R209 중 어느 2 이상은 서로 결합하여 식 중의 황 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋다. 단, 상기 일반식 (A-2)∼(A-4)로 표시되는 반복 단위는 하나 이상의 방향족 치환기를 갖는다.)(In the formula, R A is each independently a hydrogen atom or a methyl group, and R 201 is a single bond, a phenylene group, -OR 210 -or -C(=O)-Z 2 -R 210 -. Z 2 is an oxygen atom. Or NH, R 210 is a C 1 to C 6 linear, branched or cyclic alkylene group, alkenylene group or phenylene group, a carbonyl group (-CO-), an ester group (-COO-), an ether group (- O-) or may contain a hydroxy group L 2 represents a single bond or -Z 3 -C(=O)-O-, and Z 3 represents a straight-chain, branched, optionally substituted hetero atom having 1 to 20 carbon atoms Represents a type or cyclic divalent hydrocarbon group Z 1 is a single bond, a methylene group, an ethylene group, a phenylene group, a fluorinated phenylene group, -OR 211 -or -C(=O)-Z 4 -R 211 -. Z 4 is an oxygen atom or NH, and R 211 is a C 1 to C 6 linear, branched or cyclic alkylene group, alkenylene group or phenylene group, and may contain a carbonyl group, an ester group, an ether group or a hydroxy group. M - represents a non-nucleophilic counter ion, R 202 , R 203 , R 204 , R 205 , R 206 , R 207 , R 208 , R 209 may each independently be substituted with a hetero atom, even if a hetero atom is interposed It represents a good straight-chain type having 1 to 20 carbon atoms, or a branched type or cyclic monovalent hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms In addition, R 202 and R 203 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom in the formula, Alternatively , any two or more of R 204 , R 205 and R 206 or any two or more of R 207 , R 208 and R 209 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom in the formula. The repeating units represented by -2) to (A-4) have one or more aromatic substituents.)
본 발명의 레지스트 조성물은, 이러한 (A) 성분을 이용함으로써, 한층 더 양호한 마스크 치수 의존성이나 치수 균일성을 보일 수 있다.The resist composition of the present invention can exhibit even better mask dimensional dependence and dimensional uniformity by using such component (A).
상기 레지스트 조성물은, (D) 성분으로서, (A) 성분의 수지와는 다른 수지이며, 하기 식 (D-1), (D-2) 및 (D-3)으로 표시되는 반복 단위에서 선택되는 적어도 1종을 갖는 불소 함유 수지를 더 포함하는 것이 바람직하다. The resist composition, as the component (D), is a resin different from the resin of the component (A), and is selected from repeating units represented by the following formulas (D-1), (D-2) and (D-3). It is preferable to further include a fluorine-containing resin having at least one type.
(식 중, RA는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기이다. R51 및 R52는 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 직쇄형, 분기형 혹은 환형의 탄소수 1∼10의 1가 탄화수소기이다. R53은 단결합, 또는 직쇄형 혹은 분기형의 탄소수 1∼5의 2가 탄화수소기이다. R54, R55 및 R56은 각각 독립적으로 수소 원자, 혹은 직쇄형, 분기형 혹은 환형의 탄소수 1∼15의, 1가 탄화수소기, 불소화 1가 탄화수소기 혹은 아실기, 또는 산불안정기이다. R54, R55 및 R56이 1가 탄화수소기 또는 불소화 1가 탄화수소기인 경우, 이들 탄소 원자의 일부가 에테르기 또는 카르보닐기로 치환되어도 좋다. R57은 직쇄형, 분기형 또는 환형의 탄소수 1∼20의 (v+1)가의, 탄화수소기 또는 불소화 탄화수소기이다. v는 1∼3의 정수이다.)(In the formula, R A is each independently a hydrogen atom or a methyl group. R 51 and R 52 are each independently a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R 53 Is a single bond or a linear or branched divalent hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms R 54 , R 55 and R 56 are each independently a hydrogen atom or a straight chain, branched or cyclic C 1 to 15 Of, a monovalent hydrocarbon group, a fluorinated monovalent hydrocarbon group or an acyl group, or an acid labile group When R 54 , R 55 and R 56 are monovalent hydrocarbon groups or fluorinated monovalent hydrocarbon groups, some of these carbon atoms are ether groups Alternatively, it may be substituted with a carbonyl group R 57 is a linear, branched or cyclic C 1 to C 20 (v+1) valent hydrocarbon group or a fluorinated hydrocarbon group, v is an integer of 1 to 3.)
본 발명의 레지스트 조성물은, 이러한 (D) 성분을 더 포함함으로써, 레지스트막 표면과 물과의 접촉각이 향상되고, 액침수 잔류에 의한 결함이나 산발생제나 켄처의 용출을 억제할 수 있다. 또한, 레지스트막 표면의 용해성을 조정할 수 있게 되어, 양호한 치수 균일성을 달성할 수 있다. When the resist composition of the present invention further contains the component (D), the contact angle between the surface of the resist film and water is improved, and defects due to residual liquid immersion and elution of an acid generator or a quencher can be suppressed. In addition, the solubility of the surface of the resist film can be adjusted, and good dimensional uniformity can be achieved.
또한, 본 발명은, 상기 레지스트 조성물을 기판 상에 도포하고 가열 처리를 하여 레지스트막을 형성하는 공정과, 상기 레지스트막을 고에너지선으로 노광하는 공정과, 현상액을 이용하여 노광한 레지스트막을 현상하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법을 제공한다. In addition, the present invention includes a step of forming a resist film by applying the resist composition on a substrate and performing heat treatment, a step of exposing the resist film to high energy rays, and a step of developing the exposed resist film using a developer. It provides a pattern forming method comprising a.
이러한 패턴 형성 방법이라면, 포토리소그래피에 있어서 양호한 마스크 치수 의존성, 치수 균일성을 달성할 수 있다. With such a pattern forming method, good mask dimensional dependence and dimensional uniformity can be achieved in photolithography.
본 발명의 패턴 형성 방법에서는, 상기 고에너지선이 파장 193 nm의 ArF 엑시머 레이저 또는 파장 248 nm의 KrF 엑시머 레이저일 수 있다. In the pattern formation method of the present invention, the high energy ray may be an ArF excimer laser having a wavelength of 193 nm or a KrF excimer laser having a wavelength of 248 nm.
또한, 상기 노광이 굴절률 1.0 이상의 액체를 레지스트막과 투영 렌즈의 사이에 개재시켜 액침 노광을 행함으로써, 또는 상기 레지스트막 상에 추가로 보호막을 형성하여 이 보호막과 투영 렌즈의 사이에 상기 액체를 개재시켜 액침 노광을 행함으로써 패턴 형성할 수도 있다. In addition, the exposure is performed by performing liquid immersion exposure with a liquid having a refractive index of 1.0 or higher between the resist film and the projection lens, or by forming an additional protective film on the resist film, and interposing the liquid between the protective film and the projection lens. It is also possible to form a pattern by performing liquid immersion exposure.
이러한 패턴 형성 방법이라면, 포토리소그래피에 있어서 보다 양호한 마스크 치수 의존성, 치수 균일성을 달성할 수 있다. With such a pattern formation method, better mask dimensional dependence and dimensional uniformity can be achieved in photolithography.
또한, 본 발명의 패턴 형성 방법은, 상기 고에너지선이 전자선 또는 파장 3∼15 nm의 극단자외선일 수도 있다.Further, in the pattern formation method of the present invention, the high energy ray may be an electron beam or an extreme ultraviolet ray having a wavelength of 3 to 15 nm.
이러한 패턴 형성 방법이라면, 양호한 감도로 MEF, CDU가 우수한 패턴을 형성할 수 있다. With such a pattern formation method, it is possible to form a pattern excellent in MEF and CDU with good sensitivity.
본 발명의 레지스트 조성물은, 특히 마스크 치수 의존성(마스크 에러 요소: MEF), LWR가 우수한 레지스트 패턴을 형성할 수 있게 된다. The resist composition of the present invention makes it possible to form a resist pattern having excellent mask dimension dependence (mask error factor: MEF) and LWR, in particular.
본 발명은, 특히 KrF 엑시머 레이저광, 전자선, 극단자외선 등의 고에너지선을 광원으로 한 포토리소그래피에 있어서, 양호한 마스크 치수 의존성(마스크 에러 요소: MEF), 치수 균일성(CDU)을 보이는 레지스트 조성물 및 패턴 형성 방법을 제공할 수 있다. The present invention, in particular, in photolithography using high energy rays such as KrF excimer laser light, electron beam, and extreme ultraviolet rays as a light source, a resist composition showing good mask dimensional dependence (mask error factor: MEF) and dimensional uniformity (CDU) And a pattern forming method.
도 1은 실시예 1-1에서 얻은 PAG1의 1HNMR 스펙트럼을 도시하는 도면이다.
도 2는 실시예 1-1에서 얻은 PAG1의 19FNMR 스펙트럼을 도시하는 도면이다.
도 3은 실시예 1-2에서 얻은 PAG2의 1HNMR 스펙트럼을 도시하는 도면이다.
도 4는 실시예 1-2에서 얻은 PAG2의 19FNMR 스펙트럼을 도시하는 도면이다. 1 is a diagram showing a 1 HNMR spectrum of PAG1 obtained in Example 1-1.
Fig. 2 is a diagram showing a 19 FNMR spectrum of PAG1 obtained in Example 1-1.
3 is a diagram showing a 1 HNMR spectrum of PAG2 obtained in Example 1-2.
4 is a diagram showing a 19 FNMR spectrum of PAG2 obtained in Example 1-2.
상술한 것과 같이, 한층 더 미세화를 진행시킴에 있어서, 종래 검토되어 온 산발생제로는 해상성이나 레지스트 패턴 형상을 비롯한 제반 성능의 관점에서 꼭 충분하지는 않았다. As described above, in progressing further miniaturization, the acid generators that have been studied in the past were not necessarily sufficient from the viewpoint of resolution and various performances including the shape of a resist pattern.
본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위해서 예의 검토를 거듭한 결과, 하기 식 (B-1)로 표시되는 산발생제를 이용하는 레지스트 조성물이, 양호한 마스크 치수 의존성(마스크 에러 요소: MEF), 치수 균일성(CDU)을 보이고, 정밀한 미세 가공에 매우 유효하다는 것을 지견하기에 이르렀다. The inventors of the present invention have repeatedly studied intensively in order to achieve the above object. As a result, the resist composition using an acid generator represented by the following formula (B-1) has good mask dimensional dependence (mask error factor: MEF) and dimensional uniformity. It showed (CDU) and came to the knowledge that it is very effective for precise micro-machining.
즉, 본 발명은, (A) 산불안정기를 갖는 반복 단위를 포함하고, 또한 방향족 치환기를 갖는 반복 단위를 적어도 1종 포함하는 수지, (B) 일반식 (B-1)로 표시되는 광산발생제 및 (C) 용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 레지스트 조성물이다. That is, the present invention is a resin comprising (A) a repeating unit having an acid labile group and at least one repeating unit having an aromatic substituent, (B) a photoacid generator represented by the general formula (B-1). And (C) a solvent.
(식 중, W1은 탄소수 4∼12의 헤테로 원자를 포함하는 환형의 2가 탄화수소기를 나타낸다. W2는 탄소수 4∼14의 헤테로 원자를 포함하지 않는 환형의 1가 탄화수소기를 나타낸다. Rf는 상기 일반식으로 표시되는 2가의 유기기이고, A1, A2는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 트리플루오로메틸기를 나타내고, B1, B2는 각각 독립적으로 수소 원자, 불소 원자 또는 트리플루오로메틸기를 나타내고, *는 카르보닐옥시기와의 결합수(結合手)를 나타낸다. m은 0∼4, n은 0∼1의 정수를 나타낸다. M+는 오늄 양이온을 나타낸다.)(In the formula, W 1 represents a cyclic divalent hydrocarbon group containing a hetero atom having 4 to 12 carbon atoms. W 2 represents a cyclic monovalent hydrocarbon group containing no hetero atom having 4 to 14 carbon atoms. Rf is the above-described Is a divalent organic group represented by a general formula, A 1 , A 2 each independently represent a hydrogen atom or a trifluoromethyl group, and B 1 and B 2 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, or a trifluoromethyl group And * represents the number of bonds with a carbonyloxy group, m represents an integer of 0 to 4, n represents an integer of 0 to 1. M + represents an onium cation.)
이하, 본 발명에 관해서 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니다. 또한, 이하의 화학식에 있어서 화학 구조상 거울상 이성질체(Enantiomer) 혹은 부분입체 이성질체(Diastereomer)가 존재할 수 있는 것이 다수 있지만, 특별히 기재가 없는 한 어느 경우나 각 화학식은 이들 입체 이성질체 전부를 대표하여 나타내는 것으로 한다. 또한, 이들 입체 이성질체는 단독으로 이용하여도 좋고, 혼합물로서 이용하여도 좋다.Hereinafter, the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited thereto. In addition, in the following chemical formulas, there are many cases in which enantiomers or diastereomers may exist in the chemical structure, but each chemical formula shall represent all of these stereoisomers in any case unless otherwise specified. . In addition, these stereoisomers may be used alone or as a mixture.
[레지스트 조성물][Resist composition]
본 발명의 레지스트 조성물은, (A) 산불안정기를 갖는 반복 단위를 포함하고, 또한 방향족 치환기를 갖는 반복 단위를 적어도 1종 포함하는 수지(베이스 수지), (B) 일반식 (B-1)로 표시되는 광산발생제 및 (C) 용제를 포함한다. 필요에 따라서 (D) 성분으로서의 (A) 성분의 수지와는 다른 특정 불소 함유 수지나 켄처, 계면활성제 등 기타 성분을 더 포함하여도 좋다. 이하, 각 성분에 관해서 설명한다. The resist composition of the present invention comprises (A) a repeating unit having an acid labile group, and a resin (base resin) containing at least one repeating unit having an aromatic substituent, (B) by general formula (B-1). It contains the indicated photoacid generator and (C) solvent. If necessary, other components such as a specific fluorine-containing resin different from the resin of the component (A) as the component (D), a quencher, and a surfactant may be further included. Hereinafter, each component is demonstrated.
[(A) 베이스 수지][(A) Base resin]
본 발명의 레지스트 조성물에 있어서, (A) 성분의 베이스 수지(수지 A)는, 산불안정기를 갖는 반복 단위를 포함하고, 방향족 치환기를 갖는 반복 단위를 적어도 1종 포함하는 수지이다. In the resist composition of the present invention, the base resin (resin A) of the component (A) is a resin containing a repeating unit having an acid labile group and at least one repeating unit having an aromatic substituent.
(A) 성분의 베이스 수지 중 방향족 치환기를 갖는 반복 단위로서는 하기 일반식 (A-1)을 들 수 있다. The following general formula (A-1) is mentioned as a repeating unit which has an aromatic substituent in the base resin of (A) component.
(식 중, RA는 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다. R61은 수소 원자, 또는 탄소수 1∼10의 헤테로 원자가 개재하여도 좋은 직쇄형, 분기형 또는 환형의 탄화수소기를 나타낸다. R62는 헤테로 원자가 개재하여도 좋은 탄소수 1∼8의 직쇄형, 분기형 또는 환형의 탄화수소기를 나타낸다. t는 1∼3의 정수이고, u는 u≤5+2s-t를 만족하는 정수이다. s는 0 또는 1이다. L1은 단결합, 혹은 -C(=O)O-, -C(=O)NH- 중 어느 하나를 나타낸다.)(In the formula, R A represents a hydrogen atom or a methyl group. R 61 represents a hydrogen atom or a straight-chain, branched or cyclic hydrocarbon group which may be interposed by a hetero atom having 1 to 10 carbon atoms. R 62 is a hetero atom interposed therebetween. It represents a straight-chain, branched or cyclic hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, where t is an integer of 1 to 3, and u is an integer that satisfies u≤5+2s-t, and s is 0 or 1. L 1 represents a single bond or -C(=O)O-, -C(=O)NH-.)
상기 식 중, R61로 표시되는 탄소수 1∼10, 바람직하게는 탄소수 1∼5의 헤테로 원자가 개재하여도 좋은 직쇄형, 분기형, 환형의 탄화수소기로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 1-메틸-시클로펜틸기, 1-메틸-시클로헥실기 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. In the above formula, examples of the straight-chain, branched and cyclic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 5 carbon atoms interposed therebetween, represented by R 61 include methyl, ethyl, propyl, and isopropyl groups. , n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, 1-methyl-cyclopentyl group, 1-methyl-cyclohex Although practical techniques etc. are mentioned, it is not limited to these.
상기 식 중, R62로 표시되는 탄소수 1∼8, 바람직하게는 탄소수 1∼5의 헤테로 원자가 개재하여도 좋은 직쇄형, 분기형, 환형의 탄화수소기로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 외에, 구체적으로는 이하의 것 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. In the above formula, examples of the straight-chain, branched and cyclic hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, preferably 1 to 5 carbon atoms interposed therebetween, represented by R 62 include methyl, ethyl, propyl, and isopropyl groups. In addition to, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, cyclopentyl group, and cyclohexyl group, the following may be specifically exemplified, It is not limited to these.
여기서, 파선은 결합수를 나타낸다(이하, 마찬가지임).Here, the broken line represents the number of bonds (the same applies hereinafter).
상기 일반식 (A-1)로 표시되는 반복 단위로서 구체적으로는 하기의 것을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. Although the following can be specifically illustrated as a repeating unit represented by the said general formula (A-1), it is not limited to these.
(식 중, RA는 상기와 마찬가지다)(In the formula, R A is the same as above)
(식 중, RA는 상기와 마찬가지다)(In the formula, R A is the same as above)
(A) 성분의 베이스 수지 중, 방향족 치환기를 갖는 반복 단위로서, 또한 하기 일반식 (A-2)∼(A-4)를 들 수 있다. In the base resin of the component (A), as a repeating unit having an aromatic substituent, the following general formulas (A-2) to (A-4) can be mentioned.
(식 중, RA는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기이고, R201은 단결합, 페닐렌기, -O-R210- 또는 -C(=O)-Z2-R210-이다. Z2는 산소 원자 또는 NH이고, R210은 탄소수 1∼6의 직쇄형, 분기형 또는 환형의 알킬렌기, 알케닐렌기 또는 페닐렌기이며, 카르보닐기(-CO-), 에스테르기(-COO-), 에테르기(-O-) 또는 히드록시기를 포함하고 있어도 좋다. L2는 단결합 또는 -Z3-C(=O)-O-을 나타내고, Z3은 탄소수 1∼20의 헤테로 원자로 치환되어 있어도 좋은 직쇄형, 분기형 또는 환형의 2가 탄화수소기를 나타낸다. Z1은 단결합, 메틸렌기, 에틸렌기, 페닐렌기, 불소화된 페닐렌기, -O-R211- 또는 -C(=O)-Z4-R211-이다. Z4는 산소 원자 또는 NH이고, R211은 탄소수 1∼6의 직쇄형, 분기형 또는 환형의 알킬렌기, 알케닐렌기 또는 페닐렌기이며, 카르보닐기, 에스테르기, 에테르기 또는 히드록시기를 포함하고 있어도 좋다. M-는 비구핵성 카운터 이온을 나타낸다. M-로서는 수산 이온, 카르복실산 이온, 할로겐 이온, 질산 이온, 아질산 이온, 염소산 이온, 브롬산 이온, 메탄술폰산 이온, 파라톨루엔술폰산 이온, 모노메틸황산 이온, 탄산 이온, 황산 이온 등을 들 수 있다. R202, R203, R204, R205, R206, R207, R208, R209는 각각 독립적으로 헤테로 원자로 치환되어 있어도 좋고, 헤테로 원자가 개재하여도 좋은 탄소수 1∼20의 직쇄형, 또는 탄소수 3∼20의 분기형 또는 환형의 1가 탄화수소기를 나타낸다. 구체적으로는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, tert-부틸기, 시클로프로필기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로프로필메틸기, 4-메틸시클로헥실기, 시클로헥실메틸기, 노르보르닐기, 아다만틸기 등의 알킬기, 비닐기, 알릴기, 프로페닐기, 부테닐기, 헥세닐기, 시클로헥세닐기 등의 알케닐기, 페닐기, 나프틸기, 티에닐기 등의 아릴기, 벤질기, 1-페닐에틸기, 2-페닐에틸기 등의 아랄킬기 등을 들 수 있고, 바람직하게는 아릴기이다. 또한, 이들 기의 수소 원자의 일부가 산소 원자, 황 원자, 질소 원자, 할로겐 원자와 같은 헤테로 원자로 치환되어 있어도 좋고, 산소 원자, 황 원자, 질소 원자 등의 헤테로 원자가 개재하고 있어도 좋으며, 그 결과 히드록시기, 시아노기, 카르보닐기, 에테르 결합, 에스테르 결합, 술폰산에스테르 결합, 카보네이트 결합, 락톤환, 술톤환, 카르복실산 무수물, 할로알킬기 등을 형성하거나 또는 개재하여도 좋다. 또한, R202와 R203은 서로 결합하여 식 중의 황 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋고, 또는 R204, R205 및 R206 중 어느 2 이상 혹은 R207, R208 및 R209 중 어느 2 이상은 서로 결합하여 식 중의 황 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋다. 단, 상기 일반식 (A-2)∼(A-4)로 표시되는 반복 단위는 하나 이상의 방향족 치환기를 갖는다.)(In the formula, R A is each independently a hydrogen atom or a methyl group, and R 201 is a single bond, a phenylene group, -OR 210 -or -C(=O)-Z 2 -R 210 -. Z 2 is an oxygen atom. Or NH, R 210 is a C 1 to C 6 linear, branched or cyclic alkylene group, alkenylene group or phenylene group, a carbonyl group (-CO-), an ester group (-COO-), an ether group (- O-) or may contain a hydroxy group L 2 represents a single bond or -Z 3 -C(=O)-O-, and Z 3 represents a straight-chain, branched, optionally substituted hetero atom having 1 to 20 carbon atoms Represents a type or cyclic divalent hydrocarbon group Z 1 is a single bond, a methylene group, an ethylene group, a phenylene group, a fluorinated phenylene group, -OR 211 -or -C(=O)-Z 4 -R 211 -. Z 4 is an oxygen atom or NH, and R 211 is a C 1 to C 6 linear, branched or cyclic alkylene group, alkenylene group or phenylene group, and may contain a carbonyl group, an ester group, an ether group or a hydroxy group. . M - shows the non-nucleophilic counter ion M -. Examples of hydroxyl ion, carboxylic acid ion, halogen ion, nitrate ion, nitrite ion, chlorate ion, bromate ion, methanesulfonate ion, p-toluene sulfonic acid ions, monomethyl sulfate Ions, carbonate ions, sulfate ions, etc. R 202 , R 203 , R 204 , R 205 , R 206 , R 207 , R 208 , R 209 may each independently be substituted with a hetero atom, and a hetero atom is interposed. It represents a straight-chain type having 1 to 20 carbon atoms, or a branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, specifically methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, tert -Alkyl groups such as butyl group, cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclopropylmethyl group, 4-methylcyclohexyl group, cyclohexylmethyl group, norbornyl group, and adamantyl group, vinyl group, allyl group, propenyl group , Butenyl group, hexenyl group, and Alkenyl groups such as chlorohexenyl group, aryl groups such as phenyl group, naphthyl group, thienyl group, and aralkyl groups such as benzyl group, 1-phenylethyl group, and 2-phenylethyl group, and the like, preferably an aryl group. In addition, some of the hydrogen atoms in these groups may be substituted with a hetero atom such as an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, or a halogen atom, or a hetero atom such as an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom may be interposed, as a result of which a hydroxy group , A cyano group, a carbonyl group, an ether bond, an ester bond, a sulfonic acid ester bond, a carbonate bond, a lactone ring, a sultone ring, a carboxylic anhydride, a haloalkyl group, or the like may be formed or interposed therebetween. In addition, R 202 and R 203 may be bonded to each other to form a ring together with a sulfur atom in the formula, or any two or more of R 204 , R 205 and R 206 , or any two or more of R 207 , R 208 and R 209 May be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom in the formula. However, the repeating unit represented by the general formulas (A-2) to (A-4) has one or more aromatic substituents.)
상기 식 중, L2가 -Z3-C(=O)-O-인 경우, Z3으로 표시되는 탄소수 1∼20의 헤테로 원자로 치환되어 있어도 좋은 직쇄형, 분기형 또는 환형의 2가 탄화수소기로서는, 구체적으로는 이하의 것을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. In the above formula, when L 2 is -Z 3 -C(=O)-O-, a straight chain, branched or cyclic divalent hydrocarbon group which may be substituted with a hetero atom having 1 to 20 carbon atoms represented by Z 3 Although the following can be illustrated specifically as an example, it is not limited to these.
(식 중, 파선은 결합수를 나타낸다.)(In the formula, the broken line represents the number of bonds.)
상기 식 중, R202와 R203은 서로 결합하여 식 중의 황 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋고, 또는 R204, R205 및 R206 중 어느 2 이상 혹은 R207, R208 및 R209 중 어느 2 이상은 서로 결합하여 식 중의 황 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋으며, 그 경우에는 하기 식으로 표시되는 기 등을 들 수 있다. In the above formula, R 202 and R 203 may be bonded to each other to form a ring together with a sulfur atom in the formula, or any two or more of R 204 , R 205 and R 206 , or any of R 207 , R 208 and R 209 Two or more may be bonded to each other to form a ring together with a sulfur atom in the formula, and in that case, a group represented by the following formula or the like may be mentioned.
(식 중, R212은 R201, 또는 상기 R202, R203, R204, R205, R206, R207, R208, R209로서 예시한 기와 같은 것을 나타낸다.)(In the formula, R 212 represents the same as the group exemplified as R 201 or R 202 , R 203 , R 204 , R 205 , R 206 , R 207 , R 208 and R 209 .)
상기 일반식 (A-3)∼(A-4) 중에 표시되는 술포늄 양이온의 구체적인 구조로서는 하기에 나타내는 것을 들 수 있다. 단, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. Specific structures of the sulfonium cation represented in the general formulas (A-3) to (A-4) include those shown below. However, the present invention is not limited to these.
(A) 성분의 베이스 수지 중 산불안정기를 갖는 반복 단위로서는 하기 일반식 (a1)을 들 수 있다. The following general formula (a1) is mentioned as a repeating unit which has an acid labile group in the base resin of (A) component.
(식 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기이다. X는 산불안정기를 나타낸다.)(In the formula, R 1 is a hydrogen atom or a methyl group. X represents an acid labile group.)
상기 일반식 (a1)로 표시되는 반복 단위는, 산의 작용으로 분해하여 카르복실산을 발생하여, 알칼리 가용성으로 되는 중합체를 부여한다. 산불안정기 X로서는 여러 가지를 이용할 수 있지만, 구체적으로는 하기 일반식 (L1)∼(L9)로 표시되는 기, 탄소수 4∼20, 바람직하게는 4∼15의 3급 알킬기, 각 알킬기가 각각 탄소수 1∼6인 트리알킬실릴기, 탄소수 4∼20의 옥소알킬기 등을 들 수 있다. The repeating unit represented by the said general formula (a1) decomposes by the action of an acid to generate a carboxylic acid, and gives a polymer which becomes alkali-soluble. As the acid labile group X, various types can be used, but specifically, a group represented by the following general formulas (L1) to (L9), a tertiary alkyl group having 4 to 20 carbon atoms, preferably 4 to 15 carbon atoms, and each alkyl group A trialkylsilyl group having 1 to 6, an oxoalkyl group having 4 to 20 carbon atoms, and the like.
식 (L1) 중, RL01, RL02는 수소 원자 또는 탄소수 1∼18, 바람직하게는 1∼10의 직쇄형, 분기형 또는 환형의 알킬기를 나타내고, 구체적으로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 2-에틸헥실기, n-옥틸기, 노르보르닐기, 트리시클로데카닐기, 테트라시클로도데카닐기, 아다만틸기 등을 예시할 수 있다. RL03은 탄소수 1∼18, 바람직하게는 1∼10의 산소 원자 등의 헤테로 원자를 갖더라도 좋은 1가의 탄화수소기를 나타내고, 직쇄형, 분기형 또는 환형의 알킬기, 이들 수소 원자의 일부가 수산기, 알콕시기, 옥소기, 아미노기, 알킬아미노기 등으로 치환된 것을 들 수 있으며, 구체적으로는 하기의 치환 알킬기 등을 예시할 수 있다. In formula (L1), R L01 and R L02 represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 10, specifically methyl group, ethyl group, propyl group, iso Propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, 2-ethylhexyl group, n-octyl group, norbornyl group, tricyclodecanyl group, tetracyclododeca A nil group, an adamantyl group, etc. can be illustrated. R L03 represents a monovalent hydrocarbon group which may have a hetero atom such as an oxygen atom having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 10, and a linear, branched or cyclic alkyl group, and some of these hydrogen atoms are hydroxyl or alkoxy. What is substituted with a group, an oxo group, an amino group, an alkylamino group, etc. are mentioned, Specifically, the following substituted alkyl group etc. can be illustrated.
RL01과 RL02, RL01과 RL03, RL02와 RL03은 상호 결합하여 이들이 결합하는 탄소 원자나 산소 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋고, 고리를 형성하는 경우에는 RL01, RL02, RL03은 각각 탄소수 1∼18, 바람직하게는 1∼10의 직쇄형 또는 분기형의 알킬렌기를 나타낸다. R L01 and R L02 , R L01 and R L03 , R L02 and R L03 may be bonded to each other to form a ring with the carbon atom or oxygen atom to which they are bonded, and in the case of forming a ring, R L01 , R L02 , R L03 each represents a C 1 to C 18, preferably 1 to 10, linear or branched alkylene group.
식 (L2) 중, RL04는 탄소수 4∼20, 바람직하게는 4∼15의 3급 알킬기, 각 알킬기가 각각 탄소수 1∼6인 트리알킬실릴기, 탄소수 4∼20의 옥소알킬기 또는 상기 일반식 (L1)로 표시되는 기를 나타내고, 3급 알킬기로서는, 구체적으로는 tert-부틸기, tert-아밀기, 1,1-디에틸프로필기, 2-시클로펜틸프로판-2-일기, 2-시클로헥실프로판-2-일기, 2-(비시클로[2.2.1]헵탄-2-일)프로판-2-일기, 2-(아다만탄-1-일)프로판-2-일기, 1-에틸시클로펜틸기, 1-부틸시클로펜틸기, 1-에틸시클로헥실기, 1-부틸시클로헥실기, 1-에틸-2-시클로펜테닐기, 1-에틸-2-시클로헥세닐기, 2-메틸-2-아다만틸기, 2-에틸-2-아다만틸기 등을 예시할 수 있고, 트리알킬실릴기로서는, 구체적으로는 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, 디메틸-tert-부틸실릴기 등을 예시할 수 있고, 옥소알킬기로서는, 구체적으로는 3-옥소시클로헥실기, 4-메틸-2-옥소옥산-4-일기, 5-메틸-2-옥소옥솔란-5-일기 등을 예시할 수 있다. l은 0∼6의 정수이다. In formula (L2), R L04 is a C4 to C20, preferably a 4 to 15 tertiary alkyl group, a trialkylsilyl group having 1 to 6 carbon atoms, each alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an oxoalkyl group having 4 to 20 carbon atoms, or the above general formula. The group represented by (L1) is represented, and as a tertiary alkyl group, specifically, tert-butyl group, tert-amyl group, 1,1-diethylpropyl group, 2-cyclopentylpropan-2-yl group, 2-cyclohexyl group Propan-2-yl group, 2-(bicyclo[2.2.1]heptan-2-yl)propan-2-yl group, 2-(adamantan-1-yl)propan-2-yl group, 1-ethylcyclophene Tyl group, 1-butylcyclopentyl group, 1-ethylcyclohexyl group, 1-butylcyclohexyl group, 1-ethyl-2-cyclopentenyl group, 1-ethyl-2-cyclohexenyl group, 2-methyl-2- An adamantyl group, a 2-ethyl-2-adamantyl group, etc. can be illustrated, and as a trialkylsilyl group, specifically, a trimethylsilyl group, a triethylsilyl group, a dimethyl-tert-butylsilyl group, etc. can be illustrated. In addition, specifically as an oxoalkyl group, a 3-oxocyclohexyl group, a 4-methyl-2-oxooxan-4-yl group, a 5-methyl-2-oxolan-5-yl group, etc. can be illustrated. l is an integer of 0-6.
식 (L3) 중, RL05는 탄소수 1∼8의 치환되어 있어도 좋은 직쇄형, 분기형 또는 환형의 알킬기 또는 탄소수 6∼20의 치환되어 있어도 좋은 아릴기를 나타내고, 치환되어 있어도 좋은 알킬기로서는, 구체적으로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, tert-아밀기, n-펜틸기, n-헥실기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등의 직쇄형, 분기형 또는 환형의 알킬기, 이들의 수소 원자의 일부가 수산기, 알콕시기, 카르복시기, 알콕시카르보닐기, 옥소기, 아미노기, 알킬아미노기, 시아노기, 머캅토기, 알킬티오기, 술포기 등으로 치환된 것 등을 예시할 수 있고, 치환되어 있어도 좋은 아릴기로서는, 구체적으로는 페닐기, 메틸페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 피레닐기 등을 예시할 수 있다. 식 (L3)에 있어서, m은 0 또는 1이고, n은 0, 1, 2, 3 중 어느 하나이며, 2m+n=2 또는 3을 만족하는 수이다.In formula (L3), R L05 represents an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an optionally substituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and as an optionally substituted alkyl group, specifically Is a methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, tert-amyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, etc. Of straight-chain, branched or cyclic alkyl groups, and some of their hydrogen atoms are hydroxyl group, alkoxy group, carboxy group, alkoxycarbonyl group, oxo group, amino group, alkylamino group, cyano group, mercapto group, alkylthio group, sulfo group, etc. Substituted ones etc. can be illustrated, and as aryl group which may be substituted, specifically, a phenyl group, a methylphenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a phenanthryl group, a pyrenyl group, etc. can be illustrated. In formula (L3), m is 0 or 1, n is any one of 0, 1, 2, 3, and is a number satisfying 2m+n=2 or 3.
식 (L4) 중, RL06은 탄소수 1∼8의 치환되어 있어도 좋은 직쇄형, 분기형 또는 환형의 알킬기 또는 탄소수 6∼20의 치환되어 있어도 좋은 아릴기를 나타내고, 구체적으로는 RL05와 같은 것 등을 예시할 수 있다. RL07∼RL16은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1∼15의 1가의 탄화수소기를 나타내고, 구체적으로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, tert-아밀기, n-펜틸기, n-헥실기, n-옥틸기, n-노닐기, n-데실기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로펜틸메틸기, 시클로펜틸에틸기, 시클로펜틸부틸기, 시클로헥실메틸기, 시클로헥실에틸기, 시클로헥실부틸기 등의 직쇄형, 분기형 또는 환형의 알킬기, 이들의 수소 원자의 일부가 수산기, 알콕시기, 카르복시기, 알콕시카르보닐기, 옥소기, 아미노기, 알킬아미노기, 시아노기, 머캅토기, 알킬티오기, 술포기 등으로 치환된 것 등을 예시할 수 있다. RL07∼RL16은 상호 결합하여 고리를 형성하고 있어도 좋으며(예컨대, RL07과 RL08, RL07과 RL09, RL08과 RL10, RL09와 RL10, RL11과 RL12, RL13과 RL14 등), 그 경우에는 탄소수 1∼15의 2가의 탄화수소기를 나타내고, 구체적으로는 상기 1가의 탄화수소기에서 예시한 것에서 수소 원자를 1개 제외한 것 등을 예시할 수 있다. 또한, RL07∼RL16은 인접하는 탄소에 결합하는 것끼리 아무것도 통하지 않고서 결합하여 이중 결합을 형성하여도 좋다(예컨대, RL07과 RL09, RL09와 RL15, RL13과 RL15 등). In formula (L4), R L06 represents an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or an optionally substituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms, specifically, the same as R L05, etc. Can be illustrated. R L07 to R L16 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms, specifically methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl Group, tert-amyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclopentylmethyl group, cyclopentylethyl group, cyclopentyl Linear, branched or cyclic alkyl groups such as butyl group, cyclohexylmethyl group, cyclohexylethyl group, and cyclohexylbutyl group, and some of their hydrogen atoms are hydroxyl groups, alkoxy groups, carboxyl groups, alkoxycarbonyl groups, oxo groups, amino groups, alkyl Substituted with an amino group, a cyano group, a mercapto group, an alkylthio group, a sulfo group, etc. can be illustrated. R L07 ∼ R L16 may be bonded to each other to form a ring (e.g., R L07 and R L08 , R L07 and R L09 , R L08 and R L10 , R L09 and R L10 , R L11 and R L12 , R L13 And R L14 and the like), in that case, a divalent hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms is shown, and specifically, those exemplified in the monovalent hydrocarbon group above, excluding one hydrogen atom, and the like can be exemplified. In addition, R L07 to R L16 may be bonded to adjacent carbons without passing through anything to form a double bond (e.g., R L07 and R L09 , R L09 and R L15 , R L13 and R L15, etc.) .
식 (L5) 중, RL17, RL18, RL19는 각각 독립적으로 탄소수 1∼15의 직쇄형, 분기형 또는 환형의 알킬기를 나타낸다. 구체적으로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 2-에틸헥실기, n-옥틸기, 1-아다만틸기, 2-아다만틸기 등을 예시할 수 있다. In formula (L5), R L17 , R L18 , and R L19 each independently represent a C1-C15 linear, branched or cyclic alkyl group. Specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, 2-ethylhexyl group, n-octyl group, 1- An adamantyl group, a 2-adamantyl group, etc. can be illustrated.
식 (L6) 중, RL20은 탄소수 1∼10의 치환되어 있어도 좋은 직쇄형, 분기형 또는 환형의 알킬기 또는 탄소수 6∼20의 치환되어 있어도 좋은 아릴기를 나타내고, 구체적으로는 RL05와 같은 것 등을 예시할 수 있다. In formula (L6), R L20 represents an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an optionally substituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms, specifically, the same as R L05, etc. Can be illustrated.
식 (L7) 중, RL21은 탄소수 1∼10의 치환되어 있어도 좋은 직쇄형, 분기형 또는 환형의 알킬기 또는 탄소수 6∼20의 치환되어 있어도 좋은 아릴기를 나타내고, 구체적으로는 RL05와 같은 것 등을 예시할 수 있다. In formula (L7), R L21 represents an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an optionally substituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and specifically, the same as R L05. Can be illustrated.
RL24는 이것이 결합하는 탄소 원자와 함께 치환 또는 비치환의 시클로펜탄환, 시클로헥산환, 또는 노르보르난환을 형성하는 2가의 기를 나타낸다. RL22, RL23은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1∼10의 직쇄형, 분기형 또는 환형의 1가의 탄화수소기를 나타낸다. RL22와 RL23은 상호 결합하여 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋으며, 그 경우, 치환 또는 비치환의 시클로펜탄환, 또는 시클로헥산환을 형성하는 2가의 기를 나타낸다. p는 1 또는 2를 나타낸다. R L24 represents a divalent group forming a substituted or unsubstituted cyclopentane ring, a cyclohexane ring, or a norbornane ring together with the carbon atom to which it is bonded. R L22 and R L23 each independently represent a hydrogen atom or a C 1 to
식 (L8) 중, RL25는 탄소수 1∼10의 치환되어 있어도 좋은 직쇄형, 분기형 또는 환형의 알킬기 또는 탄소수 6∼20의 치환되어 있어도 좋은 아릴기를 나타내고, 구체적으로는 RL05와 같은 것 등을 예시할 수 있다. In formula (L8), R L25 represents an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an optionally substituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms, specifically, the same as R L05, etc. Can be illustrated.
RL28은 이것이 결합하는 탄소 원자와 함께 치환 또는 비치환의 시클로펜탄환, 시클로헥산환, 또는 노르보르난환을 형성하는 2가의 기를 나타낸다. RL26, RL27은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1∼10의 직쇄형, 분기형 또는 환형의 1가의 탄화수소기를 나타낸다. RL26과 RL27은 상호 결합하여 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋으며, 그 경우, 치환 또는 비치환의 시클로펜탄환, 또는 시클로헥산환을 형성하는 2가의 기를 나타낸다. q는 1 또는 2를 나타낸다. R L28 represents a divalent group forming a substituted or unsubstituted cyclopentane ring, a cyclohexane ring, or a norbornane ring together with the carbon atom to which it is bonded. R L26 and R L27 each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R L26 and R L27 may be bonded to each other to form a ring together with the carbon atom to which they are bonded, and in that case, represent a substituted or unsubstituted cyclopentane ring or a divalent group forming a cyclohexane ring. q represents 1 or 2.
식 (L9) 중, RL29는 탄소수 1∼10의 치환되어 있어도 좋은 직쇄형, 분기형 또는 환형의 알킬기 또는 탄소수 6∼20의 치환되어 있어도 좋은 아릴기를 나타내고, 구체적으로는 RL05와 같은 것 등을 예시할 수 있다. In formula (L9), R L29 represents an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an optionally substituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms, specifically, the same as R L05, etc. Can be illustrated.
RL32는 이것이 결합하는 탄소 원자와 함께 치환 또는 비치환의 시클로펜탄환, 시클로헥산환, 또는 노르보르난환을 형성하는 2가의 기를 나타낸다. RL30, RL31은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1∼10의 직쇄형, 분기형 또는 환형의 1가의 탄화수소기를 나타낸다. RL30과 RL31은 상호 결합하여 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋으며, 그 경우, 치환 또는 비치환의 시클로펜탄환, 또는 시클로헥산환을 형성하는 2가의 기를 나타낸다. R L32 represents a divalent group forming a substituted or unsubstituted cyclopentane ring, a cyclohexane ring, or a norbornane ring together with the carbon atom to which it is bonded. R L30 and R L31 each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R L30 and R L31 may be bonded to each other to form a ring together with the carbon atom to which they are bonded, and in that case, represent a substituted or unsubstituted cyclopentane ring or a divalent group forming a cyclohexane ring.
상기 식 (L1)로 표시되는 산불안정기 중 직쇄형 또는 분기형인 것으로서는 구체적으로는 하기의 기를 예시할 수 있다. Among the acid labile groups represented by the above formula (L1), the following groups can be specifically exemplified as linear or branched ones.
상기 식 (L1)로 표시되는 산불안정기 중 환형인 것으로서는, 구체적으로는 테트라히드로푸란-2-일기, 2-메틸테트라히드로푸란-2-일기, 테트라히드로피란-2-일기, 2-메틸테트라히드로피란-2-일기 등을 예시할 수 있다. Among the acid labile groups represented by the above formula (L1), as cyclic, specifically, tetrahydrofuran-2-yl group, 2-methyltetrahydrofuran-2-yl group, tetrahydropyran-2-yl group, and 2-methyltetra Hydropyran-2-yl group etc. can be illustrated.
상기 식 (L2)의 산불안정기로서는, 구체적으로는 tert-부톡시카르보닐기, tert-부톡시카르보닐메틸기, tert-아밀옥시카르보닐기, tert-아밀옥시카르보닐메틸기, 1,1-디에틸프로필옥시카르보닐기, 1,1-디에틸프로필옥시카르보닐메틸기, 1-에틸시클로펜틸옥시카르보닐기, 1-에틸시클로펜틸옥시카르보닐메틸기, 1-에틸-2-시클로펜테닐옥시카르보닐기, 1-에틸-2-시클로펜테닐옥시카르보닐메틸기, 1-에톡시에톡시카르보닐메틸기, 2-테트라히드로피라닐옥시카르보닐메틸기, 2-테트라히드로푸라닐옥시카르보닐메틸기 등을 예시할 수 있다. As the acid labile group of the above formula (L2), specifically, tert-butoxycarbonyl group, tert-butoxycarbonylmethyl group, tert-amyloxycarbonyl group, tert-amyloxycarbonylmethyl group, 1,1-diethylpropyloxycarbonyl group , 1,1-diethylpropyloxycarbonylmethyl group, 1-ethylcyclopentyloxycarbonyl group, 1-ethylcyclopentyloxycarbonylmethyl group, 1-ethyl-2-cyclopentenyloxycarbonyl group, 1-ethyl-2-cyclo Pentenyloxycarbonylmethyl group, 1-ethoxyethoxycarbonylmethyl group, 2-tetrahydropyranyloxycarbonylmethyl group, 2-tetrahydrofuranyloxycarbonylmethyl group, etc. can be illustrated.
상기 식 (L3)의 산불안정기로서는, 구체적으로는 1-메틸시클로펜틸, 1-에틸시클로펜틸, 1-n-프로필시클로펜틸, 1-이소프로필시클로펜틸, 1-n-부틸시클로펜틸, 1-sec-부틸시클로펜틸, 1-tert-부틸시클로펜틸, 1-시클로헥실시클로펜틸, 1-(4-메톡시-n-부틸)시클로펜틸, 1-메틸시클로헥실, 1-에틸시클로헥실, 3-메틸-1-시클로펜텐-3-일, 3-에틸-1-시클로펜텐-3-일, 3-메틸-1-시클로헥센-3-일, 3-에틸-1-시클로헥센-3-일 등을 예시할 수 있다. As the acid labile group of the above formula (L3), specifically, 1-methylcyclopentyl, 1-ethylcyclopentyl, 1-n-propylcyclopentyl, 1-isopropylcyclopentyl, 1-n-butylcyclopentyl, 1- sec-butylcyclopentyl, 1-tert-butylcyclopentyl, 1-cyclohexylcyclopentyl, 1-(4-methoxy-n-butyl)cyclopentyl, 1-methylcyclohexyl, 1-ethylcyclohexyl, 3 -Methyl-1-cyclopenten-3-yl, 3-ethyl-1-cyclopenten-3-yl, 3-methyl-1-cyclohexen-3-yl, 3-ethyl-1-cyclohexen-3-yl And the like can be illustrated.
상기 식 (L4)의 산불안정기로서는 하기 식 (L4-1)∼(L4-4)로 표시되는 기가 특히 바람직하다. As the acid labile group of the formula (L4), groups represented by the following formulas (L4-1) to (L4-4) are particularly preferred.
상기 일반식 (L4-1)∼(L4-4) 중, 파선은 결합 위치 및 결합 방향을 나타낸다. RL41은 각각 독립적으로 탄소수 1∼10의 직쇄형, 분기형 또는 환형의 알킬기 등의 1가 탄화수소기를 나타내고, 구체적으로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, tert-아밀기, n-펜틸기, n-헥실기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 예시할 수 있다. In the general formulas (L4-1) to (L4-4), a broken line indicates a bonding position and a bonding direction. R L41 each independently represents a monovalent hydrocarbon group such as a straight-chain, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, specifically methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl Group, tert-butyl group, tert-amyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, etc. can be illustrated.
상기 일반식 (L4-1)∼(L4-4)는, 거울상 이성질체(enantiomer)나 부분입체 이성질체(diastereomer)가 존재할 수 있는데, 상기 일반식 (L4-1)∼(L4-4)는 이들 입체 이성질체 모두를 대표하여 나타낸다. 이들 입체 이성질체는 단독으로 이용하여도 좋고, 혼합물로서 이용하여도 좋다. In the general formulas (L4-1) to (L4-4), enantiomers or diastereomers may exist, and the general formulas (L4-1) to (L4-4) are It represents all of the isomers. These stereoisomers may be used alone or as a mixture.
예컨대, 상기 일반식 (L4-3)은, 하기 일반식 (L4-3-1), (L4-3-2)로 표시되는 기에서 선택되는 1종 또는 2종의 혼합물을 대표하여 나타내는 것으로 한다. For example, the general formula (L4-3) is assumed to represent one or a mixture of two selected from groups represented by the following general formulas (L4-3-1) and (L4-3-2). .
또한, 상기 일반식 (L4-4)는 하기 일반식 (L4-4-1)∼(L4-4-4)로 표시되는 기에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 대표하여 나타내는 것으로 한다. In addition, the above general formula (L4-4) is represented by representing one type or a mixture of two or more selected from groups represented by the following general formulas (L4-4-1) to (L4-4-4).
상기 일반식 (L4-1)∼(L4-4), (L4-3-1), (L4-3-2) 및 (L4-4-1)∼(L4-4-4)는, 이들의 거울상 이성질체 및 거울상 이성질체 혼합물도 대표하여 나타내는 것으로 한다. The general formulas (L4-1) to (L4-4), (L4-3-1), (L4-3-2) and (L4-4-1) to (L4-4-4) are Enantiomers and enantiomeric mixtures are also represented as a representative.
또한, (L4-1)∼(L4-4), (L4-3-1), (L4-3-2) 및 (L4-4-1)∼(L4-4-4)의 결합 방향이 각각 비시클로[2.2.1]헵탄환에 대하여 엑소 측에 있음으로써, 산 촉매 탈리 반응에 있어서의 고반응성이 실현된다(일본 특허공개 2000-336121호 공보 참조). 이들 비시클로[2.2.1]헵탄 골격을 갖는 3급 엑소-알킬기를 치환기로 하는 단량체의 제조에 있어서, 하기 일반식 (L4-1-엔도)∼(L4-4-엔도)로 표시되는 엔도-알킬기로 치환된 단량체를 포함하는 경우가 있지만, 양호한 반응성의 실현을 위해서는 엑소 비율이 50% 이상인 것이 바람직하고, 엑소 비율이 80% 이상인 것이 더욱 바람직하다. In addition, the bonding directions of (L4-1) to (L4-4), (L4-3-1), (L4-3-2) and (L4-4-1) to (L4-4-4) are respectively By being on the exo side with respect to the bicyclo[2.2.1]heptane ring, high reactivity in the acid-catalyzed desorption reaction is realized (refer to Japanese Patent Laid-Open No. 2000-336121). In the production of a monomer having a tertiary exo-alkyl group having a bicyclo[2.2.1]heptane skeleton as a substituent, endo- represented by the following general formulas (L4-1-endo) to (L4-4-endo) In some cases, a monomer substituted with an alkyl group is included, but in order to realize good reactivity, an exo ratio of 50% or more is preferable, and an exo ratio of 80% or more is more preferable.
(일본 특허공개 2000-336121호 공보 참조)(Refer to Japanese Patent Laid-Open No. 2000-336121)
상기 식 (L4)의 산불안정기로서는 구체적으로는 하기의 기를 예시할 수 있다. As the acid labile group of the above formula (L4), the following groups can be specifically exemplified.
또한, 탄소수 4∼20의 3급 알킬기, 각 알킬기가 각각 탄소수 1∼6인 트리알킬실릴기, 탄소수 4∼20의 옥소알킬기로서는, 구체적으로는 RL04에서 예로 든 것과 같은 것 등을 예시할 수 있다. In addition, examples of the tertiary alkyl group having 4 to 20 carbon atoms, the trialkylsilyl group having 1 to 6 carbon atoms, and the oxoalkyl group having 4 to 20 carbon atoms, respectively, can be exemplified specifically as those exemplified in R L04. have.
상기 식 (L5)의 산불안정기로서는, 구체적으로는 tert-부틸기, tert-아밀기 및 하기의 기를 예시할 수 있다. Specific examples of the acid labile group of the formula (L5) include tert-butyl group, tert-amyl group, and the following groups.
상기 식 (L6)의 산불안정기로서는 구체적으로는 하기의 기를 예시할 수 있다. As the acid labile group of the above formula (L6), the following groups can be specifically exemplified.
상기 식 (L7)의 산불안정기로서는 구체적으로는 하기의 기를 예시할 수 있다. As the acid labile group of the above formula (L7), the following groups can be specifically exemplified.
상기 식 (L8)의 산불안정기로서는 구체적으로는 하기의 기를 예시할 수 있다. Specific examples of the acid labile group of the formula (L8) include the following groups.
상기 식 (L9)의 산불안정기로서는 구체적으로는 하기의 기를 예시할 수 있다. As the acid labile group of the above formula (L9), the following groups can be specifically exemplified.
상기 일반식 (a1)로 표시되는 단량체로서 구체적으로는 하기의 것을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. Although the following can be specifically illustrated as a monomer represented by the said general formula (a1), it is not limited to these.
(식 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다)(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group)
(식 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다)(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group)
(식 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다)(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group)
(식 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다)(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group)
또한, (A) 성분의 베이스 수지 중, 상기 일반식 (a1)로 표시되는 단위에 더하여, 필요에 따라서 하기 일반식 (a2)∼(a4)로 표시되는 단량체를 이용하는 것이 바람직하다. In addition, in the base resin of the component (A), in addition to the unit represented by the general formula (a1), it is preferable to use a monomer represented by the following general formulas (a2) to (a4) as necessary.
(식 중, R1은 상기와 마찬가지다. R5 및 R6은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 수산기를 나타낸다. Y는 락톤 구조를 갖는 치환기 또는 술톤 구조를 갖는 치환기를 나타낸다. Z는 수소 원자, 또는 탄소수 1∼15의 불소화 탄화수소기 또는 탄소수 1∼15의 플루오로알코올 함유 치환기를 나타낸다.)(In the formula, R 1 is the same as above. R 5 and R 6 each independently represent a hydrogen atom or a hydroxyl group. Y represents a substituent having a lactone structure or a substituent having a sultone structure. Z is a hydrogen atom or a number of carbon atoms. It represents a fluorinated hydrocarbon group of 1 to 15 or a fluoroalcohol-containing substituent having 1 to 15 carbon atoms.)
상기 일반식 (a2)로 표시되는 단위로서 구체적으로는 하기의 것을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. Although the following can be specifically illustrated as a unit represented by the said general formula (a2), it is not limited to these.
상기 일반식 (a3)으로 표시되는 단량체로서 구체적으로는 하기의 것을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. Although the following can be illustrated specifically as a monomer represented by the said general formula (a3), it is not limited to these.
(식 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다)(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group)
(식 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다)(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group)
(식 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다)(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group)
(식 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다)(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group)
상기 일반식 (a4)로 표시되는 반복 단위로서 구체적으로는 하기의 것을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. Although the following can be specifically illustrated as a repeating unit represented by the said general formula (a4), it is not limited to these.
본 발명의 레지스트 조성물에서는, 상기한 것 이외의 탄소-탄소 이중 결합을 함유하는 단량체, 예컨대 메타크릴산메틸, 크로톤산메틸, 말레산디메틸, 이타콘산디메틸 등의 치환 아크릴산에스테르류, 말레산, 푸마르산, 이타콘산 등의 불포화 카르복실산, 노르보르넨, 노르보르넨 유도체, 테트라시클로[4.4.0.12,5.177,10]도데센 유도체 등의 환형 올레핀류, 무수이타콘산 등의 불포화 산 무수물, α-메틸렌-γ-부티로락톤류, α-메틸스티렌류, 기타 단량체를 이용하여도 좋다. In the resist composition of the present invention, monomers containing carbon-carbon double bonds other than those described above, such as substituted acrylic acid esters such as methyl methacrylate, methyl crotonate, dimethyl maleate and dimethyl itaconic acid, maleic acid, fumaric acid. , Unsaturated carboxylic acids such as itaconic acid, norbornene, norbornene derivatives, cyclic olefins such as tetracyclo[4.4.0.1 2,5 .17 7,10 ]dodecene derivatives, and unsaturated acids such as itaconic anhydride. Anhydrides, α-methylene-γ-butyrolactones, α-methylstyrene, and other monomers may be used.
수지 A((A) 성분의 베이스 수지)의 중량 평균 분자량(Mw)은 1,000∼500,000이 바람직하고, 3,000∼100,000이 보다 바람직하다. 상기 범위이면, 에칭 내성이 저하하거나, 노광 전후의 콘트라스트를 확보할 수 없게 되어 해상성이 저하하거나 할 우려가 없다. 또한, 본 발명에 있어서 Mw는, 테트라히드로푸란(THF) 혹은 디메틸아세트아미드(DMF)를 용매로서 이용한 겔 퍼미에이션 크로마토그래피(GPC)에 의한 폴리스티렌 환산 측정치이다.The weight average molecular weight (Mw) of the resin A (the base resin of the component (A)) is preferably 1,000 to 500,000, more preferably 3,000 to 100,000. Within the above range, there is no fear that the etching resistance is lowered or the contrast before and after exposure cannot be ensured, and the resolution is lowered. In addition, in the present invention, Mw is a measured value in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) using tetrahydrofuran (THF) or dimethylacetamide (DMF) as a solvent.
더욱이, 수지 A에 있어서는, 분자량 분포(Mw/Mn)가 넓은 경우는 저분자량이나 고분자량의 폴리머가 존재하기 때문에, 노광 후에 패턴 상에 이물이 보이거나 패턴의 형상이 악화하거나 할 우려가 있다. 그 때문에, 패턴 룰이 미세화함에 따라서 이러한 분자량이나 분자량 분포의 영향이 커지기 쉬우므로, 미세한 패턴 치수에 적합하게 이용되는 레지스트 조성물을 얻기 위해서는, 수지 A의 분자량 분포는 1.0∼2.0, 특히 1.0∼1.5로 협분산인 것이 바람직하다. Further, in the case of Resin A, when the molecular weight distribution (Mw/Mn) is wide, since a polymer having a low molecular weight or a high molecular weight exists, there is a concern that a foreign material may be seen on the pattern or the shape of the pattern may deteriorate after exposure. Therefore, as the pattern rule becomes finer, the influence of such molecular weight or molecular weight distribution tends to increase. In order to obtain a resist composition suitable for fine pattern dimensions, the molecular weight distribution of Resin A is 1.0 to 2.0, especially 1.0 to 1.5. It is preferably narrowly dispersed.
수지 A를 합성하는 방법으로서는, 예컨대 식 (a1)로 표시되는 반복 단위 및 필요에 따라서 식 (a2)∼(a4)로 표시되는 반복 단위나 기타 반복 단위를 얻기 위한 불포화 결합을 갖는 모노머를, 유기 용제 중, 라디칼개시제를 가하여 가열 중합을 행하는 방법을 들 수 있다. 중합 시에 사용하는 유기 용제로서는, 톨루엔, 벤젠, THF, 디에틸에테르, 디옥산, 메틸에틸케톤, γ-부티로락톤, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 등을 들 수 있다. 중합 개시제로서는, 2,2’-아조비스이소부티로니트릴(AIBN), 2,2’-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 디메틸2,2-아조비스(2-메틸프로피오네이트), 벤조일퍼옥사이드, 라우로일퍼옥사이드 등을 들 수 있다. 반응 온도는 바람직하게는 50∼150℃, 보다 바람직하게는 60∼100℃이다. 반응 시간은 바람직하게는 2∼24시간이다. 산불안정기는, 모노머에 도입된 것을 그대로 이용하여도 좋고, 중합 후 보호화 혹은 부분 보호화하여도 좋다. 또한, 분자량의 조정을 위해서 도데실머캅탄이나 2-머캅토에탄올과 같은 공지된 연쇄 이동제를 사용하여 중합을 행하여도 좋다. 이 경우, 연쇄 이동제의 첨가량은, 중합시키는 전체 모노머에 대하여 몰비로 0.01∼10이 되는 양이 바람직하다.As a method of synthesizing resin A, for example, a repeating unit represented by formula (a1) and, if necessary, a monomer having an unsaturated bond for obtaining a repeating unit represented by formulas (a2) to (a4) or other repeating units, is organic Among the solvents, a method of performing heat polymerization by adding a radical initiator is exemplified. Examples of the organic solvent used during polymerization include toluene, benzene, THF, diethyl ether, dioxane, methyl ethyl ketone, γ-butyrolactone, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), and the like. As a polymerization initiator, 2,2'-azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile),
수지 A에 있어서, 각 모노머로부터 얻어지는 각 반복 단위의 바람직한 함유 비율은, 예컨대 이하에 나타내는 범위로 할 수 있지만, 이것에 한정되는 것이 아니다. In Resin A, the preferable content ratio of each repeating unit obtained from each monomer can be, for example, in the range shown below, but is not limited thereto.
(I) 식 (a1)로 표시되는 반복 단위를, 바람직하게는 1∼99 몰%, 보다 바람직하게는 20∼95 몰%, 보다 바람직하게는 30∼90 몰% 포함하고, 필요에 따라, (I) The repeating unit represented by the formula (a1) is preferably 1 to 99 mol%, more preferably 20 to 95 mol%, more preferably 30 to 90 mol%, if necessary,
(II) 식 (A-1)로 표시되는 반복 단위를, 바람직하게는 1∼70 몰%, 보다 바람직하게는 5∼60 몰%, 보다 바람직하게는 10∼60 몰% 포함하고, (II) The repeating unit represented by the formula (A-1) is preferably 1 to 70 mol%, more preferably 5 to 60 mol%, more preferably 10 to 60 mol%,
(III) 식 (A-2)∼(A-4)로 표시되는 반복 단위에서 선택되는 적어도 1종을, 바람직하게는 1∼40 몰%, 보다 바람직하게는 3∼35 몰%, 보다 바람직하게는 5∼30 몰% 포함하고, (III) At least one selected from the repeating units represented by formulas (A-2) to (A-4) is preferably 1 to 40 mol%, more preferably 3 to 35 mol%, more preferably Contains 5 to 30 mol%,
(IV) 식 (a2)∼(a4)로 표시되는 반복 단위에서 선택되는 적어도 1종을, 바람직하게는 0∼99 몰%, 보다 바람직하게는 0∼90 몰%, 더욱 바람직하게는 0∼70 몰% 포함하고, (IV) At least one selected from the repeating units represented by formulas (a2) to (a4) is preferably 0 to 99 mol%, more preferably 0 to 90 mol%, further preferably 0 to 70 Including mole%,
(V) 기타 반복 단위를, 바람직하게는 0∼99 몰%, 보다 바람직하게는 0∼70 몰%, 더욱 바람직하게는 0∼50 몰% 포함할 수 있다. (V) Other repeating units are preferably 0 to 99 mol%, more preferably 0 to 70 mol%, and still more preferably 0 to 50 mol%.
또한, (A) 성분의 베이스 수지는, 조성 비율, 분자량 또는 분자량 분포가 다른 2종 이상의 수지를 포함하고 있어도 좋고, 필요에 따라서, 산불안정기를 갖는 반복 단위를 갖는 수지에 더하여, 식 (a1)로 표시되는 반복 단위를 포함하지 않는 수지를 포함하여도 좋다. In addition, the base resin of the component (A) may contain two or more resins having different composition ratios, molecular weights, or molecular weight distributions, and if necessary, in addition to the resin having a repeating unit having an acid labile group, formula (a1) A resin that does not contain a repeating unit represented by may be included.
[(B) 광산발생제][(B) Photoacid generator]
본 발명의 레지스트 조성물은 (B) 성분으로서 하기 식 (B-1)로 표시되는 광산발생제를 포함한다. The resist composition of the present invention contains a photoacid generator represented by the following formula (B-1) as the component (B).
(식 중, W1은 탄소수 4∼12의 헤테로 원자를 포함하는 환형의 2가 탄화수소기를 나타낸다. W2는 탄소수 4∼14의 헤테로 원자를 포함하지 않는 환형의 1가 탄화수소기를 나타낸다. Rf는 상기 일반식으로 표시되는 2가의 유기기이고, A1, A2는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 트리플루오로메틸기를 나타내고, B1, B2는 각각 독립적으로 수소 원자, 불소 원자 또는 트리플루오로메틸기를 나타내고, *는 카르보닐옥시기와의 결합수를 나타낸다. m은 0∼4, n은 0∼1의 정수를 나타낸다. M+는 오늄 양이온을 나타낸다.)(In the formula, W 1 represents a cyclic divalent hydrocarbon group containing a hetero atom having 4 to 12 carbon atoms. W 2 represents a cyclic monovalent hydrocarbon group containing no hetero atom having 4 to 14 carbon atoms. Rf is the above-described Is a divalent organic group represented by a general formula, A 1 , A 2 each independently represent a hydrogen atom or a trifluoromethyl group, and B 1 and B 2 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, or a trifluoromethyl group And * represents the number of bonds with a carbonyloxy group, m represents an integer of 0 to 4, n represents an integer of 0 to 1. M + represents an onium cation.)
W1로 표시되는 탄소수 4∼12의 헤테로 원자를 포함하는 환형의 2가 탄화수소기로서는 구체적으로는 하기의 것을 예시할 수 있다. As a cyclic divalent hydrocarbon group containing a C4-C12 hetero atom represented by W 1, the following can be specifically illustrated.
(*는 옥시카르보닐기와의 결합수를 나타낸다.)(* represents the number of bonds with an oxycarbonyl group.)
W1로서 특히 바람직한 것으로서는, 락톤환 구조를 포함하는 환형의 2가 탄화수소기를 들 수 있고, 특히 탄소수 6∼12의 락톤환 구조를 포함하는 환형의 2가 탄화수소기인 것이 바람직하다. 노광 후의 산 발생 시에, 술폰산기에 가까운 위치에 락톤환을 배치함으로써, 보다 산 확산을 억제할 수 있게 된다.Particularly preferred as W 1 is a cyclic divalent hydrocarbon group containing a lactone ring structure, and particularly preferably a cyclic divalent hydrocarbon group containing a lactone ring structure having 6 to 12 carbon atoms. When the acid is generated after exposure, by disposing the lactone ring at a position close to the sulfonic acid group, acid diffusion can be further suppressed.
W2로 표시되는 탄소수 4∼14의 헤테로 원자를 포함하지 않는 환형의 1가 탄화수소기로서는 구체적으로는 하기의 것을 예시할 수 있다. The following can be specifically illustrated as a cyclic monovalent hydrocarbon group which does not contain a C4-C14 hetero atom represented by W 2.
(파선은 결합수를 나타낸다.)(The broken line indicates the number of bonds.)
W2는 탄소수 7∼14의 헤테로 원자를 포함하지 않는 다환형의 1가 탄화수소기인 것이 바람직하다. W2로서 특히 바람직한 것으로서는 아다만틸기를 들 수 있다. 고도로 축환한 탄화수소기를 말단에 배치함으로써 적절한 용해성을 부여할 수 있게 된다. It is preferable that W 2 is a polycyclic monovalent hydrocarbon group which does not contain a C7-14 hetero atom. An adamantyl group is mentioned as an especially preferable thing as W 2. By arranging a highly condensed hydrocarbon group at the terminal, it becomes possible to impart an appropriate solubility.
Rf는 상기 일반식으로 표시되는 2가의 유기기이다. 여기서, A1, A2는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 트리플루오로메틸기를 나타내고, B1, B2는 각각 독립적으로 수소 원자, 불소 원자 또는 트리플루오로메틸기를 나타내고, *는 카르보닐옥시기와의 결합수를 나타낸다. m은 0∼4, n은 0∼1의 정수를 나타낸다. m+n>0인 것이 바람직하다. Rf is a divalent organic group represented by the above general formula. Here, A 1 and A 2 each independently represent a hydrogen atom or a trifluoromethyl group, B 1 and B 2 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom or a trifluoromethyl group, and * represents a carbonyloxy group Represents the number of bonds. m represents the integer of 0-4, and n represents the integer of 0-1. It is preferable that m+n>0.
특히 Rf기가 하기 식 (Rf-1)∼(Rf-6)으로 표시되는 기에서 선택되는 것이 바람직하다. In particular, it is preferable that the Rf group is selected from groups represented by the following formulas (Rf-1) to (Rf-6).
(*는 카르보닐옥시기와의 결합수를 나타낸다.)(* represents the number of bonds with a carbonyloxy group.)
식 (B-1)로 표시되는 광산발생제가 이러한 Rf를 갖는 것이라면, 불소 원자의 효과에 의해서 용해성이 향상되어, 노광 후에 발생하는 술폰산이 적절한 산 강도로 되기 때문에 바람직하다. If the photoacid generator represented by formula (B-1) has such Rf, the solubility is improved by the effect of the fluorine atom, and the sulfonic acid generated after exposure becomes an appropriate acid strength, which is preferable.
식 (B-1)로 표시되는 광산발생제의 음이온 부분의 구조의 구체예를 이하에 나타내지만, 이들에 한정되지 않는다. Specific examples of the structure of the anion moiety of the photoacid generator represented by formula (B-1) are shown below, but are not limited thereto.
식 (B-1) 중, M+로 표시되는 오늄 양이온으로서는, 하기 식 (b1) 및 식 (b2)로 표시되는 양이온에서 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. In formula (B-1), as the onium cation represented by M + , it is preferably at least one type selected from cations represented by the following formulas (b1) and (b2).
식 (b1) 및 (b2) 중, R41∼R45는 각각 독립적으로 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋은 직쇄형, 분기형 또는 환형의 탄소수 1∼20의 1가 탄화수소기이다. 또한, R41, R42 및 R43 중 어느 2개는 상호 결합하여 식 중의 황 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋다. In formulas (b1) and (b2), R 41 to R 45 each independently represent a straight-chain, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, which may each independently contain a hetero atom. Further, any two of R 41 , R 42 and R 43 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom in the formula.
R41∼R45로 표시되는 1가 탄화수소기로서는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, tert-부틸기, 시클로프로필기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로프로필메틸기, 4-메틸시클로헥실기, 시클로헥실메틸기, 노르보르닐기, 아다만틸기 등의 알킬기; 비닐기, 알릴기, 프로페닐기, 부테닐기, 헥세닐기, 시클로헥세닐기 등의 알케닐기; 페닐기, 나프틸기, 티에닐기 등의 아릴기; 벤질기, 1-페닐에틸기, 2-페닐에틸기 등의 아랄킬기 등을 들 수 있다. 이들 중 바람직하게는 아릴기이다. 또한, 상기 1가 탄화수소기의 수소 원자의 일부가 산소 원자, 황 원자, 질소 원자, 할로겐 원자 등의 헤테로 원자 함유 기로 치환되어 있어도 좋고, 이들 기의 탄소 원자의 일부가 산소 원자, 황 원자, 질소 원자 등의 헤테로 원자 함유 기로 치환되어 있어도 좋으며, 그 결과, 히드록시기, 시아노기, 카르보닐기, 에테르기, 에스테르기, 술폰산에스테르기, 카보네이트기, 락톤환, 술톤환, 카르복실산 무수물, 할로알킬기 등을 포함하고 있어도 좋다. Examples of the monovalent hydrocarbon group represented by R 41 to R 45 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, tert-butyl group, cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, and cyclo Alkyl groups such as propylmethyl group, 4-methylcyclohexyl group, cyclohexylmethyl group, norbornyl group, and adamantyl group; Alkenyl groups such as vinyl group, allyl group, propenyl group, butenyl group, hexenyl group, and cyclohexenyl group; Aryl groups such as phenyl group, naphthyl group, and thienyl group; Aralkyl groups, such as a benzyl group, a 1-phenylethyl group, and a 2-phenylethyl group, etc. are mentioned. Among these, an aryl group is preferable. In addition, some of the hydrogen atoms of the monovalent hydrocarbon group may be substituted with a heteroatom-containing group such as an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, or a halogen atom, and a part of the carbon atoms of these groups is an oxygen atom, a sulfur atom, or nitrogen. It may be substituted with a hetero atom-containing group such as an atom, and as a result, a hydroxy group, a cyano group, a carbonyl group, an ether group, an ester group, a sulfonic acid ester group, a carbonate group, a lactone ring, a sultone ring, a carboxylic anhydride, a haloalkyl group, etc. You may include it.
식 (b1)로 표시되는 술포늄 양이온으로서는 이하에 나타내는 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. Examples of the sulfonium cation represented by the formula (b1) include those shown below, but are not limited thereto.
식 (b2)로 표시되는 요오도늄 양이온으로서는 이하에 나타내는 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. Examples of the iodonium cation represented by the formula (b2) include those shown below, but are not limited thereto.
또한, 본 발명의 레지스트 조성물은, 리소그래피 성능을 미세 조정하기 위해서 상술한 광산발생제 이외의 기타 광산발생제를 더 포함하여도 좋다. 기타 광산발생제로서는, 고에너지선 조사에 의해 산을 발생하는 화합물이라면 어떠한 것이라도 좋으며, 종래의 레지스트 조성물, 특히 화학 증폭 레지스트 조성물에서 이용되고 있는 공지된 것이라도 좋다. 적합한 기타 광산발생제로서는, 술포늄염, 요오도늄염, 술포닐디아조메탄, N-술포닐옥시이미드, 옥심-O-술포네이트형 산발생제 등이 있으며, 이들은 1종 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 이용할 수 있다. 기타 광산발생제로부터 발생하는 산으로서는, 술폰산, (비스퍼플루오로알칸술포닐)이미드, (트리스퍼플루오로메탄술포닐)메티드와 같은 강산 혹은 카르복실산과 같은 약산이 바람직하다. Further, the resist composition of the present invention may further contain a photoacid generator other than the photoacid generator described above in order to fine-tune the lithography performance. As the other photoacid generator, any compound that generates an acid by irradiation with high-energy rays may be used, and known ones used in conventional resist compositions, particularly chemically amplified resist compositions, may be used. Other suitable photoacid generators include sulfonium salts, iodonium salts, sulfonyldiazomethane, N-sulfonyloxyimide, oxime-O-sulfonate type acid generators, etc. It can be mixed and used. As the acid generated from other photoacid generators, a strong acid such as sulfonic acid, (bisperfluoroalkanesulfonyl)imide, (trisperfluoromethanesulfonyl)methide, or a weak acid such as carboxylic acid is preferable.
기타 광산발생제의 구체예로서는 하기 식 (B-2), 식 (B-3), 식 (B-4)를 들 수 있다. Specific examples of other photoacid generators include the following formulas (B-2), (B-3), and (B-4).
식 (B-2) 중, A1은 수소 원자 또는 트리플루오로메틸기이다. R21은 산소 원자를 포함하고 있어도 좋은 직쇄형, 분기형 혹은 환형의 탄소수 1∼35의 1가 탄화수소기, 또는 함질소 복소환기 혹은 하기 식 (i)로 표시되는 기이다. M+는 오늄 양이온이다. In formula (B-2), A 1 is a hydrogen atom or a trifluoromethyl group. R 21 is a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 35 carbon atoms, which may contain an oxygen atom, or a nitrogen-containing heterocyclic group, or a group represented by the following formula (i). M + is an onium cation.
식 (i) 중, R31 및 R32는 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋은 직쇄형, 분기형 혹은 환형의 탄소수 1∼20의 1가 탄화수소기이다. R31 및 R32는 상호 결합하여 이들이 결합하는 질소 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋다. R33은 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋은 직쇄형, 분기형 혹은 환형의 탄소수 1∼20의 2가 탄화수소기이다. In formula (i), R 31 and R 32 are each independently a hydrogen atom or a straight-chain, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may contain a hetero atom. R 31 and R 32 may be bonded to each other to form a ring together with the nitrogen atom to which they are bonded. R 33 is a straight-chain, branched or cyclic divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may contain a hetero atom.
R21로 표시되는 산소 원자를 포함하고 있어도 좋은 1가 탄화수소기로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로프로필메틸기, 4-메틸시클로헥실기, 시클로헥실메틸기, 노르보르닐기, 1-아다만틸기, 1-아다만틸메틸기 등의 알킬기; 스테로이드 구조 함유 기; 2-옥소시클로펜틸기, 2-옥소시클로헥실기, 4-옥소시클로헥실기, 2-옥소프로필기, 2-옥소에틸기, 2-시클로펜틸-2-옥소에틸기, 2-시클로헥실-2-옥소에틸기, 2-(4-메틸시클로헥실)-2-옥소에틸기, 4-옥사-트리시클로[4.2.1.03,7]노난-5-온-9-일기, 4-옥소-1-아다만틸기 등의 옥소알킬기; 페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 안트라닐기, 티에닐기, 4-히드록시페닐기, 4-메톡시페닐기, 3-메톡시페닐기, 2-메톡시페닐기, 4-에톡시페닐기, 4-tert-부톡시페닐기, 3-tert-부톡시페닐기 등의 알콕시페닐기, 2-메틸페닐기, 3-메틸페닐기, 4-메틸페닐기, 4-에틸페닐기, 4-tert-부틸페닐기, 4-n-부틸페닐기, 2,4-디메틸페닐기 등의 알킬페닐기, 메틸나프틸기, 에틸나프틸기 등의 알킬나프틸기, 메톡시나프틸기, 에톡시나프틸기 등의 알콕시나프틸기, 디메틸나프틸기, 디에틸나프틸기 등의 디알킬나프틸기, 디메톡시나프틸기, 디에톡시나프틸기 등의 디알콕시나프틸기 등의 아릴기; 벤질기, 1-페닐에틸기, 2-페닐에틸기 등의 아랄킬기; 2-페닐-2-옥소에틸기, 2-(1-나프틸)-2-옥소에틸기, 2-(2-나프틸)-2-옥소에틸기 등의 2-아릴-2-옥소에틸기 등의 아릴옥소알킬기 등을 들 수 있다. 그 밖에, 비닐기, 이소프로페닐기 등을 들 수 있다. Examples of the monovalent hydrocarbon group which may contain an oxygen atom represented by R 21 include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, Heptyl group, octyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclopropylmethyl group, 4-methylcyclohexyl group, cyclohexylmethyl group, norbornyl group, 1-adamantyl group, 1-adamantylmethyl group, etc. An alkyl group of; Steroid structure-containing groups; 2-oxocyclopentyl group, 2-oxocyclohexyl group, 4-oxocyclohexyl group, 2-oxopropyl group, 2-oxoethyl group, 2-cyclopentyl-2-oxoethyl group, 2-cyclohexyl-2-oxo Ethyl group, 2-(4-methylcyclohexyl)-2-oxoethyl group, 4-oxa-tricyclo[4.2.1.0 3,7 ]nonan-5-one-9-yl group, 4-oxo-1-adamantyl group Oxoalkyl groups such as; Phenyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, anthranyl group, thienyl group, 4-hydroxyphenyl group, 4-methoxyphenyl group, 3-methoxyphenyl group, 2-methoxyphenyl group, 4-ethoxyphenyl group, 4- Alkoxyphenyl groups such as tert-butoxyphenyl group and 3-tert-butoxyphenyl group, 2-methylphenyl group, 3-methylphenyl group, 4-methylphenyl group, 4-ethylphenyl group, 4-tert-butylphenyl group, 4-n-butyl Alkylphenyl group such as phenyl group and 2,4-dimethylphenyl group, alkylnaphthyl group such as methylnaphthyl group and ethylnaphthyl group, alkoxynaphthyl group such as methoxynaphthyl group and ethoxynaphthyl group, dimethylnaphthyl group, diethylnaphthyl group, etc. Aryl groups such as a dialkylnaphthyl group such as a dialkylnaphthyl group, a dimethoxynaphthyl group, and a diethoxynaphthyl group. Aralkyl groups such as benzyl group, 1-phenylethyl group, and 2-phenylethyl group; Aryl oxo, such as 2-aryl-2-oxoethyl group, such as 2-phenyl-2-oxoethyl group, 2-(1-naphthyl)-2-oxoethyl group, and 2-(2-naphthyl)-2-oxoethyl group Alkyl group etc. are mentioned. In addition, a vinyl group, an isopropenyl group, etc. are mentioned.
R21로 표시되는 함질소 복소환기로서는, 아지리딘, 피롤리딘, 피페리딘, 모르폴린, 피롤, 피리딘, 아제틴, 옥사졸, 이소옥사졸, 티아졸, 이소티아졸, 이미다졸, 피라졸, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 피롤린, 2-이미다졸린, 이미다졸리딘, 3-피라졸린, 피라졸리딘, 피페라진, 트리아진, 옥사디아진, 디티아진, 인돌, 이소인돌, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 신놀린, 프탈라진, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 1,8-나프티리딘, 퓨린, 프테리딘, 인돌리진, 카르바졸, 아크리딘, 페나진, 페난트리딘, 1,10-페난트롤린, 페녹사진, 인돌린, 이소인돌린, 퀴누클리딘, 벤조[e]인돌, 벤조[cd]인돌 등을 들 수 있다. As the nitrogen-containing heterocyclic group represented by R 21 , aziridine, pyrrolidine, piperidine, morpholine, pyrrole, pyridine, azetin, oxazole, isoxazole, thiazole, isothiazole, imidazole, pyrazole Sol, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, pyrroline, 2-imidazoline, imidazolidine, 3-pyrazoline, pyrazolidine, piperazine, triazine, oxadiazine, dithiazine, indole, isoindole , Quinoline, isoquinoline, cinnoline, phthalazine, quinazoline, quinoxaline, 1,8-naphthyridine, purine, pteridine, indolizine, carbazole, acridine, phenazine, phenanthridine, 1 , 10-phenanthroline, phenoxazine, indoline, isoindole, quinuclidine, benzo[e]indole, benzo[cd]indole, and the like.
R21로서 특히 바람직한 것으로서는, tert-부틸기, 시클로헥실기, 1-아다만틸기, 1-아다만틸메틸기, 4-옥사-트리시클로[4.2.1.03,7]노난-5-온-9-일기, 4-옥소-1-아다만틸기, 스테로이드 구조 함유 알킬기 등을 들 수 있다. Particularly preferable examples of R 21 include tert-butyl group, cyclohexyl group, 1-adamantyl group, 1-adamantylmethyl group, and 4-oxa-tricyclo[4.2.1.0 3,7 ]nonan-5-one- 9-yl group, 4-oxo-1-adamantyl group, steroid structure containing alkyl group, etc. are mentioned.
식 (i) 중, R31 및 R32로 표시되는 1가 탄화수소기로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로프로필메틸기, 4-메틸시클로헥실기, 시클로헥실메틸기, 노르보르닐기, 아다만틸기 등의 알킬기; 비닐기, 알릴기, 프로페닐기, 부테닐기, 헥세닐기, 시클로헥세닐기 등의 알케닐기; 페닐기, 나프틸기, 티에닐기 등의 아릴기, 벤질기, 1-페닐에틸기, 2-페닐에틸기 등의 아랄킬기를 들 수 있다. 더욱이, 상기 탄화수소기에 있어서, 그 수소 원자의 일부가 상기 1가 탄화수소기, 또는 산소 원자, 황 원자, 질소 원자, 할로겐 원자 등의 헤테로 원자 함유 기로 치환되어 있어도 좋고, 혹은 이들 기의 탄소 원자의 일부가 산소 원자, 황 원자, 질소 원자 등의 헤테로 원자 함유 기로 치환되어 있어도 좋으며, 그 결과, 히드록시기, 시아노기, 카르보닐기, 에테르기, 에스테르기, 술폰산에스테르기, 카보네이트기, 락톤환, 술톤환, 카르복실산 무수물, 할로알킬기 등을 포함하고 있어도 좋다. In formula (i) , examples of the monovalent hydrocarbon group represented by R 31 and R 32 include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, and hexyl group. Alkyl groups, such as a sil group, a heptyl group, an octyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclopropylmethyl group, a 4-methylcyclohexyl group, a cyclohexylmethyl group, a norbornyl group, and an adamantyl group; Alkenyl groups such as vinyl group, allyl group, propenyl group, butenyl group, hexenyl group, and cyclohexenyl group; Aryl groups, such as a phenyl group, a naphthyl group, and thienyl group, and an aralkyl group, such as a benzyl group, 1-phenylethyl group, and 2-phenylethyl group, are mentioned. Further, in the hydrocarbon group, a part of the hydrogen atom may be substituted with the monovalent hydrocarbon group or a heteroatom-containing group such as an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, or a halogen atom, or a part of the carbon atoms of these groups May be substituted with a group containing a hetero atom such as an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom, and as a result, a hydroxy group, a cyano group, a carbonyl group, an ether group, an ester group, a sulfonic acid ester group, a carbonate group, a lactone ring, a sultone ring, a car It may contain an acid anhydride, a haloalkyl group, etc.
R31 및 R32가 상호 결합하여 이들이 결합하는 질소 원자와 함께 고리를 형성하는 경우, 구체적인 고리 종류로서는, 아지리딘, 피롤리딘, 피페리딘, 모르폴린, 피롤, 피리딘, 아제틴, 옥사졸, 이소옥사졸, 티아졸, 이소티아졸, 이미다졸, 피라졸, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 피롤린, 2-이미다졸린, 이미다졸리딘, 3-피라졸린, 피라졸리딘, 피페라진, 트리아진, 옥사디아진, 디티아진, 인돌, 이소인돌, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 신놀린, 프탈라진, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 1,8-나프티리딘, 퓨린, 프테리딘, 인돌리진, 카르바졸, 아크리딘, 페나진, 페난트리딘, 1,10-페난트롤린, 페녹사진, 인돌린, 이소인돌린, 퀴누클리딘, 벤조[e]인돌, 벤조[cd]인돌 등을 들 수 있다. 또한, 이들 고리의 수소 원자의 일부가 상기 탄화수소기, 또는 산소 원자, 황 원자, 질소 원자, 할로겐 원자 등의 헤테로 원자 함유 기로 치환되어 있어도 좋고, 혹은 이들 고리의 탄소 원자의 일부가 산소 원자, 황 원자, 질소 원자 등의 헤테로 원자 함유 기로 치환되어 있어도 좋으며, 그 결과, 히드록시기, 시아노기, 카르보닐기, 에테르기, 에스테르기, 술폰산에스테르기, 카보네이트기, 락톤환, 술톤환, 카르복실산 무수물, 할로알킬기 등을 포함하고 있어도 좋다. When R 31 and R 32 are bonded to each other to form a ring together with the nitrogen atom to which they are bonded, specific ring types include aziridine, pyrrolidine, piperidine, morpholine, pyrrole, pyridine, azetin, oxazole , Isoxazole, thiazole, isothiazole, imidazole, pyrazole, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, pyrroline, 2-imidazoline, imidazolidine, 3-pyrazoline, pyrazolidine, pipette Razine, triazine, oxadiazine, dithiazine, indole, isoindole, quinoline, isoquinoline, cinnoline, phthalazine, quinazoline, quinoxaline, 1,8-naphthyridine, purine, pteridine, indolizine , Carbazole, acridine, phenazine, phenanthridine, 1,10-phenanthroline, phenoxazine, indoline, isoindole, quinuclidine, benzo[e]indole, benzo[cd]indole, etc. Can be lifted. In addition, some of the hydrogen atoms of these rings may be substituted with the above hydrocarbon group or a heteroatom-containing group such as an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, or a halogen atom, or a part of the carbon atoms of these rings is an oxygen atom or sulfur. It may be substituted with a hetero atom-containing group such as an atom or a nitrogen atom, and as a result, a hydroxy group, a cyano group, a carbonyl group, an ether group, an ester group, a sulfonic acid ester group, a carbonate group, a lactone ring, a sultone ring, a carboxylic anhydride, a halo It may contain an alkyl group or the like.
식 (i) 중, R33으로 표시되는 2가 탄화수소기로서는, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로판-1,3-디일기, 부탄-1,4-디일기, 펜탄-1,5-디일기, 헥산-1,6-디일기, 헵탄-1,7-디일기, 옥탄-1,8-디일기, 노난-1,9-디일기, 데칸-1,10-디일기, 운데칸-1,11-디일기, 도데칸-1,12-디일기, 트리데칸-1,13-디일기, 테트라데칸-1,14-디일기, 펜타데칸-1,15-디일기, 헥사데칸-1,16-디일기, 헵타데칸-1,17-디일기 등의 직쇄형 알칸디일기; 상기 직쇄형 알칸디일기에 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기 등의 측쇄를 덧붙인 분기형 알칸디일기; 시클로펜탄디일기, 시클로헥산디일기, 노르보르난디일기, 아다만탄디일기 등의 포화 환형 탄화수소기; 페닐렌기, 나프틸렌기 등의 불포화 환형 2가 탄화수소기를 들 수 있다. 또한, 이들 기의 수소 원자의 일부가 산소 원자, 황 원자, 질소 원자, 할로겐 원자 등의 헤테로 원자 함유 기로 치환되어 있어도 좋고, 혹은 이들 기의 탄소 원자의 일부가 산소 원자, 황 원자, 질소 원자 등의 헤테로 원자 함유 기가 개재하고 있어도 좋으며, 그 결과, 히드록시기, 시아노기, 카르보닐기, 에테르기, 에스테르기, 술폰산에스테르기, 카보네이트기, 락톤환, 술톤환, 카르복실산 무수물, 할로알킬기 등을 포함하고 있어도 좋다. In formula (i), as the divalent hydrocarbon group represented by R 33 , a methylene group, an ethylene group, a propane-1,3-diyl group, a butane-1,4-diyl group, a pentane-1,5-diyl group, Hexane-1,6-diyl group, heptane-1,7-diyl group, octane-1,8-diyl group, nonane-1,9-diyl group, decane-1,10-diyl group, undecane-1, 11-diyl group, dodecane-1,12-diyl group, tridecane-1,13-diyl group, tetradecane-1,14-diyl group, pentadecane-1,15-diyl group, hexadecane-1, Straight-chain alkanediyl groups such as 16-diyl group and heptadecane-1,17-diyl group; A branched alkanediyl group in which side chains such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, a sec-butyl group, and a tert-butyl group are added to the linear alkanediyl group; Saturated cyclic hydrocarbon groups such as cyclopentanediyl group, cyclohexanediyl group, norbornanediyl group, and adamantanediyl group; Unsaturated cyclic divalent hydrocarbon groups, such as a phenylene group and a naphthylene group, are mentioned. In addition, some of the hydrogen atoms of these groups may be substituted with a heteroatom-containing group such as an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, or a halogen atom, or a part of the carbon atoms of these groups is an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, etc. The hetero atom-containing group of may be interposed, and as a result, a hydroxy group, a cyano group, a carbonyl group, an ether group, an ester group, a sulfonic acid ester group, a carbonate group, a lactone ring, a sultone ring, a carboxylic anhydride, a haloalkyl group, etc. are included. You may have it.
식 (B-2)로 표시되는 광산발생제의 음이온 부분의 구조의 구체예를 이하에 나타내지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 하기 식 중, A1은 상기와 동일하다. Specific examples of the structure of the anion moiety of the photoacid generator represented by formula (B-2) are shown below, but are not limited thereto. In addition, in the following formula, A 1 is the same as above.
식 (B-2) 중, M+로 표시되는 오늄 양이온으로서는, 상기 식 (b1) 및 식 (b2)로 표시되는 양이온에서 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. In the formula (B-2), the onium cation represented by M + is preferably at least one selected from cations represented by the above formulas (b1) and (b2).
식 (B-3) 중, A2는 수소 원자 또는 트리플루오로메틸기이다. R22, R23 및 R24는 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋은 직쇄형, 분기형 혹은 환형의 탄소수 1∼20의 1가 탄화수소기이다. p 및 q는 각각 독립적으로 0∼5의 정수이다. r은 0∼4의 정수이다. L은 단결합, 에테르기, 또는 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋은 직쇄형, 분기형 혹은 환형의 탄소수 1∼20의 2가 탄화수소기이다. In formula (B-3), A 2 is a hydrogen atom or a trifluoromethyl group. R 22 , R 23 and R 24 are each independently a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may contain a hetero atom. p and q are each independently an integer of 0-5. r is an integer of 0-4. L is a single bond, an ether group, or a straight-chain, branched or cyclic divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may contain a hetero atom.
R22, R23 및 R24로 표시되는 1가 탄화수소기로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, tert-펜틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-옥틸기, n-노닐기, n-데실기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 2-에틸헥실기, 시클로펜틸메틸기, 시클로펜틸에틸기, 시클로펜틸부틸기, 시클로헥실메틸기, 시클로헥실에틸기, 시클로헥실부틸기, 노르보르닐기, 옥사노르보르닐기, 트리시클로[5.2.1.02,6]데카닐기, 아다만틸기 등의 알킬기를 들 수 있다. 또한, 이들 기의 수소 원자의 일부가 산소 원자, 황 원자, 질소 원자, 할로겐 원자 등의 헤테로 원자 함유 기로 치환되어 있어도 좋고, 혹은 이들 기의 탄소 원자의 일부가 산소 원자, 황 원자, 질소 원자 등의 헤테로 원자 함유 기로 치환되어 있어도 좋으며, 그 결과, 히드록시기, 시아노기, 카르보닐기, 에테르기, 에스테르기, 술폰산에스테르기, 카보네이트기, 락톤환, 술톤환, 카르복실산 무수물, 할로알킬기 등을 포함하고 있어도 좋다. R22, R23 및 R24로서 바람직하게는 메틸기, 메톡시기, tert-부틸기, tert-부톡시기 등이다. Examples of the monovalent hydrocarbon group represented by R 22 , R 23 and R 24 include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, tert-pentyl group, n- Pentyl group, n-hexyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, 2-ethylhexyl group, cyclopentylmethyl group, cyclopentylethyl group, cyclopentylbutyl group, Alkyl groups, such as a cyclohexylmethyl group, a cyclohexylethyl group, a cyclohexylbutyl group, a norbornyl group, an oxanobornyl group, a tricyclo[5.2.1.0 2,6 ]decanyl group, and an adamantyl group, are mentioned. In addition, some of the hydrogen atoms of these groups may be substituted with a heteroatom-containing group such as an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, or a halogen atom, or a part of the carbon atoms of these groups is an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, etc. May be substituted with a hetero atom-containing group of, as a result, a hydroxy group, a cyano group, a carbonyl group, an ether group, an ester group, a sulfonic acid ester group, a carbonate group, a lactone ring, a sultone ring, a carboxylic anhydride, a haloalkyl group, etc. You may have it. R 22 , R 23 and R 24 are preferably a methyl group, a methoxy group, a tert-butyl group, a tert-butoxy group and the like.
식 (B-3) 중, L로 표시되는 2가 탄화수소기로서는, R33으로서 예시한 것과 같은 것을 들 수 있고, 또한 이들 기의 2종 이상을 조합한 것이라도 좋다. 또한, 이들 기의 수소 원자의 일부가 산소 원자, 황 원자, 질소 원자, 할로겐 원자 등의 헤테로 원자 함유 기로 치환되어 있어도 좋고, 혹은 이들 기의 탄소 원자의 일부가 산소 원자, 황 원자, 질소 원자 등의 헤테로 원자 함유 기로 치환되어 있어도 좋으며, 그 결과, 히드록시기, 시아노기, 카르보닐기, 에테르기, 에스테르기, 술폰산에스테르기, 카보네이트기, 락톤환, 술톤환, 카르복실산 무수물, 할로알킬기 등을 포함하고 있어도 좋다. In formula (B-3), examples of the divalent hydrocarbon group represented by L include those exemplified as R 33 , and a combination of two or more of these groups may be used. In addition, some of the hydrogen atoms of these groups may be substituted with a heteroatom-containing group such as an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, or a halogen atom, or a part of the carbon atoms of these groups is an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, etc. May be substituted with a hetero atom-containing group of, as a result, a hydroxy group, a cyano group, a carbonyl group, an ether group, an ester group, a sulfonic acid ester group, a carbonate group, a lactone ring, a sultone ring, a carboxylic anhydride, a haloalkyl group, etc. You may have it.
식 (B-3)으로 표시되는 광산발생제로서는 이하에 나타내는 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 하기 식 중, A2는 상기와 동일하다. Examples of the photoacid generator represented by formula (B-3) include those shown below, but are not limited thereto. In addition, in the following formula, A 2 is the same as above.
(B) 광산발생제는 상기 식 (B-4)로 표시되는 화합물을 더 포함하여도 좋다. 식 (B-4) 중, A3 및 A4는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 트리플루오로메틸기이며, 동시에 수소 원자로 되는 일은 없다. R25는 산소 원자를 포함하여도 좋은 직쇄형, 분기형 혹은 환형의 탄소수 1∼35의 1가 탄화수소기, 또는 함질소 복소환기 혹은 상기 식 (i)로 표시되는 기이다. M+는 상기 오늄 양이온과 같다. (B) The photoacid generator may further contain a compound represented by the above formula (B-4). In formula (B-4), A 3 and A 4 each independently represent a hydrogen atom or a trifluoromethyl group, and do not simultaneously become a hydrogen atom. R 25 is a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 35 carbon atoms, which may contain an oxygen atom, or a nitrogen-containing heterocyclic group, or a group represented by the above formula (i). M + is the same as the onium cation.
식 (B-4)로 표시되는 광산발생제의 음이온 부분의 구조의 구체예를 이하에 나타내지만, 이들에 한정되지 않는다. Specific examples of the structure of the anion moiety of the photoacid generator represented by formula (B-4) are shown below, but are not limited thereto.
상술한 기타 광산발생제 중, 음이온 구조부에 트리플루오로메틸기를 비롯한 불소 원자 함유 구조를 갖고 있는 화합물은, 소수성이 높고, 액침수에의 용출이 적다. 또한, 불소 원자 함유 구조를 갖기 때문에 용제 용해성이 높고, 유기 용제 현상에 있어서 현상 후의 잔사를 저감할 수 있게 된다. 이에 따라, 현상 후 결함을 적게 할 수 있어, ArF 액침 노광용의 레지스트 조성물로서 적합하다.Among the above-described other photoacid generators, a compound having a fluorine atom-containing structure including a trifluoromethyl group in the anionic structure portion has high hydrophobicity and is less eluted into liquid immersion water. Moreover, since it has a fluorine atom-containing structure, solvent solubility is high, and it becomes possible to reduce the residue after development in organic solvent development. Thereby, defects after development can be reduced, and it is suitable as a resist composition for ArF immersion exposure.
상술한 광산발생제 이외의 구체예로서는, 일본 특허공개 2008-111103호 공보의 단락 [0122]∼[0142]에 기재된 화합물을 들 수 있고, 특히 바람직한 것으로서는 일본 특허공개 2014-001259호 공보의 단락 [0088]∼[0092]에 기재된 화합물, 일본 특허공개 2012-41320호 공보의 단락 [0015]∼[0017]에 기재된 화합물, 일본 특허공개 2012-106986호 공보의 단락 [0015]∼[0029]에 기재된 화합물 등을 들 수 있다. 상기 공보에 기재된 부분 불소화 술폰산 발생형의 광산발생제는, 특히 ArF 리소그래피에 있어서, 발생 산의 강도나 확산 길이가 적당하여 바람직하게 사용될 수 있다. As specific examples other than the above-described photoacid generator, the compounds described in paragraphs [0122] to [0142] of JP 2008-111103 A can be cited, and particularly preferred ones are paragraphs of JP 2014-001259 A [ The compounds described in 0088] to [0092], the compounds described in paragraphs [0015] to [0017] of JP 2012-41320 A, and the compounds described in paragraphs [0015] to [0029] of JP 2012-106986 A Compounds, etc. are mentioned. The photoacid generator of the partially fluorinated sulfonic acid-generating type described in the above publication can be preferably used because the strength and diffusion length of the generated acid are appropriate, particularly in ArF lithography.
(B) 성분의 광산발생제의 함유량은, (A) 성분의 베이스 수지 100 질량부에 대하여 0.1∼50 질량부가 바람직하고, 0.2∼40 질량부가 보다 바람직하고, 0.3∼35 질량부가 더욱 바람직하다. 상기 범위라면, 해상성이 열화되는 일이 없고, 레지스트막의 현상 후나 박리 시에 있어서 이물의 문제가 생길 우려가 없다. 또한, 식 (B-4)로 표시되는 화합물을 첨가하는 경우의 함유량은, (B) 성분의 광산발생제 중, 0∼50 질량%가 바람직하다. The content of the photoacid generator in the component (B) is preferably 0.1 to 50 parts by mass, more preferably 0.2 to 40 parts by mass, and still more preferably 0.3 to 35 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the base resin of the component (A). Within the above range, the resolution does not deteriorate, and there is no fear of a problem of foreign matter occurring after development of the resist film or at the time of peeling. In addition, the content in the case of adding the compound represented by the formula (B-4) is preferably 0 to 50% by mass in the photoacid generator of the component (B).
[(C) 용제][(C) Solvent]
본 발명의 레지스트 조성물은 (C) 성분으로서 용제를 함유한다. 상기 용제로서는, 일본 특허공개 2008-111103호 공보의 단락 [0144]∼[0145]에 기재된, 시클로헥사논, 메틸-2-n-펜틸케톤 등의 케톤류, 3-메톡시부탄올, 3-메틸-3-메톡시부탄올, 1-메톡시-2-프로판올, 1-에톡시-2-프로판올 등의 알코올류, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 에테르류, PGMEA, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 젖산에틸, 피루브산에틸, 아세트산부틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 아세트산tert-부틸, 프로피온산tert-부틸, 프로필렌글리콜모노tert-부틸에테르아세테이트등의 에스테르류, γ-부티로락톤 등의 락톤류 및 디아세톤알코올 등의 케토알코올류, 그 혼합 용제를 들 수 있다. 아세탈계의 산불안정기를 이용하는 경우는, 아세탈의 탈보호 반응을 가속시키기 위해서 고비점의 알코올계 용제, 구체적으로는 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 글리세린, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올 등을 가할 수도 있다. The resist composition of the present invention contains a solvent as component (C). Examples of the solvent include ketones such as cyclohexanone and methyl-2-n-pentyl ketone described in paragraphs [0144] to [0145] of JP 2008-111103 A, 3-methoxybutanol, and 3-methyl- Alcohols such as 3-methoxybutanol, 1-methoxy-2-propanol, and 1-ethoxy-2-propanol, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl Ethers such as ether, propylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, PGMEA, propylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl lactate, ethyl pyruvate, butyl acetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, acetic acid esters such as tert-butyl, tert-butyl propionate, propylene glycol monotert-butyl ether acetate, lactones such as γ-butyrolactone, keto alcohols such as diacetone alcohol, and mixed solvents thereof. In the case of using an acetal acid labile group, an alcohol-based solvent with a high boiling point, specifically diethylene glycol, propylene glycol, glycerin, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, etc., to accelerate the deprotection reaction of the acetal. You can also add
(C) 성분의 용제의 함유량은, (A) 성분의 베이스 수지 100 질량부에 대하여 100∼10,000 질량부가 바람직하고, 300∼8,000 질량부가 보다 바람직하다. The content of the solvent of the component (C) is preferably 100 to 10,000 parts by mass, more preferably 300 to 8,000 parts by mass, based on 100 parts by mass of the base resin of the component (A).
[(D) 불소 함유 수지][(D) Fluorine-containing resin]
본 발명의 레지스트 조성물은, 상기 수지 A와는 다른 수지이며, 하기 식 (D-1), (D-2) 및 (D-3)으로 표시되는 반복 단위에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 불소 함유 수지를 포함하여도 좋다. The resist composition of the present invention is a resin different from the resin A and contains fluorine containing at least one selected from repeating units represented by the following formulas (D-1), (D-2) and (D-3). Resin may be included.
식 중, RA는 수소 원자 또는메틸기이다. R51 및 R52는 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 직쇄형, 분기형 혹은 환형의 탄소수 1∼10의 1가 탄화수소기이다. R53은 단결합, 또는 직쇄형 혹은 분기형의 탄소수 1∼5의 2가 탄화수소기이다. R54, R55 및 R56은 각각 독립적으로 수소 원자, 혹은 직쇄형, 분기형 혹은 환형의 탄소수 1∼15의, 1가 탄화수소기, 불소화 1가 탄화수소기 혹은 아실기, 또는 산불안정기이다. R54, R55 및 R56이 1가 탄화수소기 또는 불소화 1가 탄화수소기인 경우, 이들 탄소 원자의 일부가 에테르기 또는 카르보닐기로 치환되어도 좋다. R57은 직쇄형, 분기형 또는 환형의 탄소수 1∼20의 (v+1)가의, 탄화수소기 또는 불소화 탄화수소기이다. v는 1∼3의 정수이다. In the formula, R A is a hydrogen atom or a methyl group. R 51 and R 52 are each independently a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R 53 is a single bond or a linear or branched divalent hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms. R 54 , R 55 and R 56 are each independently a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic C 1 to C 15 monovalent hydrocarbon group, a fluorinated monovalent hydrocarbon group or an acyl group, or an acid labile group. When R 54 , R 55 and R 56 are a monovalent hydrocarbon group or a fluorinated monovalent hydrocarbon group, some of these carbon atoms may be substituted with an ether group or a carbonyl group. R 57 is a straight-chain, branched or cyclic C1-C20 (v+1) valent hydrocarbon group or a fluorinated hydrocarbon group. v is an integer of 1 to 3.
R51 및 R52로 표시되는 탄소수 1∼10의 1가 탄화수소기로서는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, 시클로프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 시클로부틸기, n-펜틸기, 시클로펜틸기, n-헥실기, 시클로헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기, n-노닐기, n-데실기, 아다만틸기, 노르보르닐기 등의 알킬기를 들 수 있다. 이들 중, 탄소수 1∼6의 직쇄형, 분기형 또는 환형의 1가 탄화수소기가 바람직하다. Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 51 and R 52 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, cyclopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, cyclobutyl group, n-pentyl group, cyclopentyl group, n-hexyl group, cyclohexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, adamantyl group And alkyl groups such as norbornyl group. Among these, a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms is preferable.
R53으로 표시되는 탄소수 1∼5의 2가 탄화수소기의 구체예로서는, 메틸렌기, 에틸렌기, 트리메틸렌기, 프로필렌기, 테트라메틸렌기, 펜타메틸렌기 등을 들 수 있다. Specific examples of the divalent hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms represented by R 53 include a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group, a propylene group, a tetramethylene group, and a pentamethylene group.
R54, R55 및 R56으로 표시되는 탄소수 1∼15의 1가 탄화수소기로서는, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기 등을 들 수 있지만, 알킬기가 바람직하다. 상기 알킬기로서는, 상술한 것 외에, n-운데실기, n-도데실기, 트리데실기, 테트라데실기, 펜타데실기 등을 들 수 있다. 상기 탄소수 1∼15의 불소화 1가 탄화수소기로서는, 상술한 1가 탄화수소기의 탄소 원자에 결합하는 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환된 기를 들 수 있다. 상술한 것과 같이, 이들 탄소 원자의 일부가 에테르기 또는카르보닐기로 치환되어 있어도 좋다. Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms represented by R 54 , R 55 and R 56 include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, and the like, but an alkyl group is preferable. Examples of the alkyl group include n-undecyl group, n-dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, and the like in addition to those described above. Examples of the fluorinated monovalent hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms include groups in which some or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms of the monovalent hydrocarbon group described above are substituted with fluorine atoms. As described above, some of these carbon atoms may be substituted with an ether group or a carbonyl group.
R54, R55 및 R56이 산불안정기인 경우, 그 구체예로서는 상술한 식 (L1)∼(L9)로 표시되는 기, 탄소수 4∼20, 바람직하게는 4∼15의 3급 알킬기, 각 알킬기가 각각 탄소수 1∼6의 알킬기인 트리알킬실릴기, 탄소수 4∼20의 옥소알킬기 등을 들 수 있다. When R 54 , R 55 and R 56 are acid labile groups, specific examples thereof include groups represented by the above formulas (L1) to (L9), tertiary alkyl groups having 4 to 20 carbon atoms, preferably 4 to 15 carbon atoms, and each alkyl group. A trialkylsilyl group, each of which is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and an oxoalkyl group having 4 to 20 carbon atoms, respectively.
R57로 표시되는 탄소수 1∼20의 (v+1)가의 탄화수소기 또는 불소화 탄화수소기로서는, 상술한 1가 탄화수소기 또는 불소화 1가 탄화수소기 등에서 또 수소 원자를 필요한 수 제외한 기를 들 수 있다. Examples of the (v+1) valent hydrocarbon group or fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 57 include groups excluding the necessary number of hydrogen atoms from the monovalent hydrocarbon group or fluorinated monovalent hydrocarbon group described above.
식 (D-1)로 표시되는 반복 단위로서는 이하에 나타내는 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 하기 식 중, RA는 상기와 동일하다. Examples of the repeating unit represented by the formula (D-1) include those shown below, but are not limited thereto. In addition, in the following formula, R A is the same as above.
식 (D-2)로 표시되는 반복 단위로서는 이하에 나타내는 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 하기 식 중, RA는 상기와 동일하다. Although the thing shown below is mentioned as a repeating unit represented by Formula (D-2), it is not limited to these. In addition, in the following formula, R A is the same as above.
식 (D-3)으로 표시되는 반복 단위로서는 이하에 나타내는 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 하기 식 중, RA는 상기와 동일하다. Although the thing shown below is mentioned as a repeating unit represented by Formula (D-3), it is not limited to these. In addition, in the following formula, R A is the same as above.
(D) 성분의 불소 함유 수지의 Mw는 1,000∼100,000이 바람직하고, 3,000∼15,000이 보다 바람직하다. Mw/Mn은 1.0∼2.0이 바람직하고, 1.0∼1.6이 보다 바람직하다. The Mw of the fluorine-containing resin of the component (D) is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 3,000 to 15,000. 1.0-2.0 are preferable and, as for Mw/Mn, 1.0-1.6 are more preferable.
(D) 성분의 불소 함유 수지를 합성하기 위해서, 하나의 방법으로서는, 식 (D-1)∼(D-3)으로 표시되는 반복 단위, 그리고 필요에 따라서 기타 반복 단위를 얻기 위한 불포화 결합을 갖는 모노머를, 유기 용제 중, 라디칼개시제를 가하여 가열 중합을 행하는 방법을 들 수 있다. 중합 시에 사용하는 유기 용제로서는, 톨루엔, 벤젠, THF, 디에틸에테르, 디옥산, 메틸에틸케톤, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 등을 들 수 있다. 중합 개시제로서는, AIBN, 2,2’-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 디메틸2,2-아조비스(2-메틸프로피오네이트), 벤조일퍼옥사이드, 라우로일퍼옥사이드 등을 들 수 있다. 반응 온도는 바람직하게는 50∼100℃이다. 반응 시간은 바람직하게는 4∼24시간이다. 산불안정기는, 모노머에 도입된 것을 그대로 이용하여도 좋고, 중합 후에 보호화 혹은 부분 보호화하여도 좋다. 또한, 분자량의 조정을 위해서 도데실머캅탄이나 2-머캅토에탄올과 같은 공지된 연쇄 이동제를 사용하여 중합을 행하여도 좋다. 이 경우, 연쇄 이동제의 첨가량은, 중합시키는 전체 모노머에 대하여 몰비로 0.01∼10이 되는 양이 바람직하다. In order to synthesize the fluorine-containing resin of the component (D), as one method, a repeating unit represented by formulas (D-1) to (D-3), and, if necessary, having an unsaturated bond to obtain other repeating units. A method of performing heat polymerization by adding a radical initiator to a monomer in an organic solvent is mentioned. Examples of the organic solvent used during polymerization include toluene, benzene, THF, diethyl ether, dioxane, methyl ethyl ketone, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, and the like. As the polymerization initiator, AIBN, 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile),
본 발명의 레지스트 조성물이 (D) 성분의 불소 함유 수지를 포함하는 경우, 그 함유량은, (A) 성분의 베이스 수지 100 질량부에 대하여 0.1∼50 질량부가 바람직하고, 0.5∼10 질량부가 보다 바람직하다. 함유량이 상기 범위이면, 레지스트막 표면과 물의 접촉각이 충분히 향상되어, 액침수 잔류에 의한 결함이나, 산발생제나켄처의 용출을 억제할 수 있다. 더욱이, 레지스트막 표면의 용해성을 조정하는 것이 가능하게 되어, 양호한 치수 균일성을 달성할 수 있다. When the resist composition of the present invention contains the fluorine-containing resin of the component (D), the content is preferably 0.1 to 50 parts by mass, more preferably 0.5 to 10 parts by mass based on 100 parts by mass of the base resin of the component (A). Do. When the content is in the above range, the contact angle between the surface of the resist film and water is sufficiently improved, and defects due to residual liquid immersion and elution of an acid generator or a quencher can be suppressed. Moreover, it becomes possible to adjust the solubility of the surface of the resist film, and good dimensional uniformity can be achieved.
[기타 성분][Other ingredients]
본 발명의 레지스트 조성물은, 필요에 따라서 켄처로서 아민 화합물, 술폰산염 또는 카르복실산염을 포함하여도 좋다. 본 명세서에서 켄처란, 광산발생제로부터 발생하는 산이 레지스트막 내로 확산될 때에 확산 속도를 억제할 수 있는 화합물을 의미한다. The resist composition of the present invention may contain an amine compound, a sulfonic acid salt, or a carboxylate salt as a quencher, if necessary. In the present specification, a quencher refers to a compound capable of suppressing the diffusion rate when an acid generated from the photoacid generator diffuses into the resist film.
이러한 켄처 중 아민 화합물로서는, 일본 특허공개 2008-111103호 공보의 단락 [0146]∼[0164]에 기재된 1급, 2급 또는 3급 아민 화합물, 특히 히드록시기, 에테르기, 에스테르기, 락톤환, 시아노기, 술폰산에스테르기 등의 어느 하나를 갖는 아민 화합물을 바람직한 것으로서 예로 들 수 있다. 또한, 일본 특허 제3790649호 공보에 기재된 화합물과 같이, 1급 또는 2급 아민을 카바메이트기로서 보호한 화합물도 예로 들 수 있다. 이러한 보호된 아민 화합물은, 레지스트 조성물 중 염기에 대하여 불안정한 성분이 있을 때에 유효하다. Among these quenchers, the amine compounds include primary, secondary, or tertiary amine compounds described in paragraphs [0146] to [0164] of JP 2008-111103 A, particularly hydroxy groups, ether groups, ester groups, lactone rings, and cyanides. An amine compound having either a no group or a sulfonic acid ester group may be mentioned as a preferable example. Moreover, like the compound described in Japanese Patent No. 3790649, a compound in which a primary or secondary amine is protected as a carbamate group is also exemplified. Such a protected amine compound is effective when there is a component that is unstable with respect to a base in the resist composition.
상기 술폰산염으로서는 하기 식 (Z1)로 표시되는 화합물을 들 수 있다. 또한, 상기 카르복실산염으로서는 하기 식 (Z2)로 표시되는 화합물을 들 수 있다. Examples of the sulfonate include compounds represented by the following formula (Z1). Moreover, as said carboxylate, the compound represented by following formula (Z2) is mentioned.
R101은, 수소 원자, 또는 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋은 탄소수 1∼40의 히드로카르빌기이지만, 술포기의 α 위치의 탄소 원자에 결합하는 수소 원자가 불소 원자 또는 플루오로알킬기로 치환된 것을 제외한다. M+는 각각 독립적으로 오늄 양이온이며, 상기에서 예시한 것과 같은 것을 들 수 있다. R 101 is a hydrogen atom or a hydrocarbyl group having 1 to 40 carbon atoms which may contain a hetero atom, except that the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position of the sulfo group is substituted with a fluorine atom or a fluoroalkyl group. . Each M + is independently an onium cation, and the same ones as exemplified above are exemplified.
상기 히드로카르빌기는 포화라도 불포화라도 좋으며, 직쇄형, 분기형, 환형 중 어느 것이라도 좋다. 그 구체예로서는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, tert-펜틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-옥틸기, 2-에틸헥실기, n-노닐기, n-데실기 등의 알킬기; 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로펜틸메틸기, 시클로펜틸에틸기, 시클로펜틸부틸기, 시클로헥실메틸기, 시클로헥실에틸기, 시클로헥실부틸기, 노르보르닐기, 트리시클로[5.2.1.02,6]데카닐기, 아다만틸기, 아다만틸메틸기 등의 환식 포화 히드로카르빌기; 알케닐기로서는, 비닐기, 알릴기, 프로페닐기, 부테닐기, 헥세닐기 등의 알케닐기; 시클로헥세닐기 등의 불포화 지방족 환식 히드로카르빌기; 페닐기, 나프틸기, 알킬페닐기(2-메틸페닐기, 3-메틸페닐기, 4-메틸페닐기, 4-에틸페닐기, 4-tert-부틸페닐기, 4-n-부틸페닐기 등), 디알킬페닐기(2,4-디메틸페닐기, 2,4,6-트리이소프로필페닐기 등), 알킬나프틸기(메틸나프틸기, 에틸나프틸기 등), 디알킬나프틸기(디메틸나프틸기, 디에틸나프틸기 등) 등의 아릴기; 티에닐기 등의 헤테로아릴기; 벤질기, 1-페닐에틸기, 2-페닐에틸기 등의 아랄킬기 등을 들 수 있다. The hydrocarbyl group may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched or cyclic. Specific examples thereof include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, tert-pentyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-octyl group, 2 -Alkyl groups such as ethylhexyl group, n-nonyl group, and n-decyl group; Cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclopentylmethyl group, cyclopentylethyl group, cyclopentylbutyl group, cyclohexylmethyl group, cyclohexylethyl group, cyclohexylbutyl group, norbornyl group, tricyclo[5.2.1.0 2,6 ]decanyl group , Cyclic saturated hydrocarbyl groups such as an adamantyl group and an adamantylmethyl group; Examples of the alkenyl group include alkenyl groups such as vinyl group, allyl group, propenyl group, butenyl group and hexenyl group; Unsaturated aliphatic cyclic hydrocarbyl groups such as cyclohexenyl groups; Phenyl group, naphthyl group, alkylphenyl group (2-methylphenyl group, 3-methylphenyl group, 4-methylphenyl group, 4-ethylphenyl group, 4-tert-butylphenyl group, 4-n-butylphenyl group, etc.), dialkylphenyl group (2, Aryl such as 4-dimethylphenyl group, 2,4,6-triisopropylphenyl group, etc.), alkylnaphthyl group (methylnaphthyl group, ethylnaphthyl group, etc.), dialkylnaphthyl group (dimethylnaphthyl group, diethylnaphthyl group, etc.) group; Heteroaryl groups such as thienyl groups; Aralkyl groups, such as a benzyl group, a 1-phenylethyl group, and a 2-phenylethyl group, etc. are mentioned.
또한, 이들 기의 수소 원자의 일부가 산소 원자, 황 원자, 질소 원자, 할로겐 원자 등의 헤테로 원자 함유 기로 치환되어 있어도 좋고, 이들 기의 탄소 원자의 일부가 산소 원자, 황 원자, 질소 원자 등의 헤테로 원자 함유 기로 치환되어 있어도 좋으며, 그 결과, 히드록시기, 시아노기, 카르보닐기, 에테르 결합, 에스테르 결합, 술폰산에스테르 결합, 카보네이트 결합, 락톤환, 술톤환, 카르복실산 무수물, 할로알킬기 등을 포함하고 있어도 좋다. 헤테로 원자를 포함하는 히드로카르빌기로서는, 4-히드록시페닐기, 4-메톡시페닐기, 3-메톡시페닐기, 2-메톡시페닐기, 4-에톡시페닐기, 4-tert-부톡시페닐기, 3-tert-부톡시페닐기 등의 알콕시페닐기; 메톡시나프틸기, 에톡시나프틸기, n-프로폭시나프틸기, n-부톡시나프틸기 등의 알콕시나프틸기; 디메톡시나프틸기, 디에톡시나프틸기 등의 디알콕시나프틸기; 2-페닐-2-옥소에틸기, 2-(1-나프틸)-2-옥소에틸기, 2-(2-나프틸)-2-옥소에틸기 등의 2-아릴-2-옥소에틸기 등의 아릴옥소알킬기 등을 들 수 있다.In addition, some of the hydrogen atoms of these groups may be substituted with a heteroatom-containing group such as an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, or a halogen atom, and a part of the carbon atoms of these groups is an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, etc. It may be substituted with a hetero atom-containing group, and as a result, even if it contains a hydroxy group, a cyano group, a carbonyl group, an ether bond, an ester bond, a sulfonic acid ester bond, a carbonate bond, a lactone ring, a sultone ring, a carboxylic anhydride, a haloalkyl group, etc. good. Examples of the hydrocarbyl group containing a hetero atom include 4-hydroxyphenyl group, 4-methoxyphenyl group, 3-methoxyphenyl group, 2-methoxyphenyl group, 4-ethoxyphenyl group, 4-tert-butoxyphenyl group, and 3- alkoxyphenyl groups such as tert-butoxyphenyl group; Alkoxynaphthyl groups such as methoxynaphthyl group, ethoxynaphthyl group, n-propoxynaphthyl group, and n-butoxynaphthyl group; Dialkoxynaphthyl groups such as dimethoxynaphthyl group and diethoxynaphthyl group; Aryl oxo, such as 2-aryl-2-oxoethyl group, such as 2-phenyl-2-oxoethyl group, 2-(1-naphthyl)-2-oxoethyl group, and 2-(2-naphthyl)-2-oxoethyl group Alkyl group etc. are mentioned.
R102는 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋은 탄소수 1∼40의 히드로카르빌기이다. R102로 표시되는 히드로카르빌기로서는, R101로 표시되는 히드로카르빌기로서 예시한 것과 같은 것을 들 수 있다. 또한, 기타 구체예로서, 트리플루오로메틸기, 트리플루오로에틸기, 2,2,2-트리플루오로-1-메틸-1-히드록시에틸기, 2,2,2-트리플루오로-1-(트리플루오로메틸)-1-히드록시에틸기 등의 함불소 알킬기; 펜타플루오로페닐기나 4-트리플루오로메틸페닐기 등의 함불소 아릴기 등도 들 수 있다. R 102 is a C1-C40 hydrocarbyl group which may contain a hetero atom. Examples of the hydrocarbyl group represented by R 102 include those exemplified as the hydrocarbyl group represented by R 101. In addition, as other specific examples, trifluoromethyl group, trifluoroethyl group, 2,2,2-trifluoro-1-methyl-1-hydroxyethyl group, 2,2,2-trifluoro-1-( Fluorine-containing alkyl groups such as trifluoromethyl)-1-hydroxyethyl group; Fluorinated aryl groups, such as pentafluorophenyl group and 4-trifluoromethylphenyl group, etc. are also mentioned.
식 (Z1)로 표시되는 술폰산염으로서는 이하에 나타내는 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. Examples of the sulfonate represented by the formula (Z1) include those shown below, but are not limited thereto.
식 (Z2)로 표시되는 카르복실산염으로서는 이하에 나타내는 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. Examples of the carboxylate represented by formula (Z2) include those shown below, but are not limited thereto.
본 발명의 레지스트 조성물이 상기 켄처를 포함하는 경우, 그 함유량은, (A)성분의 베이스 수지 100 질량부에 대하여 0.001∼12 질량부가 바람직하고, 0.01∼8질량부가 보다 바람직하다. 켄처의 배합에 의해, 레지스트 감도의 조정이 용이하게 됨과 더불어, 레지스트막 내에서의 산의 확산 속도가 억제되어 해상도가 향상되어, 노광 후의 감도 변화를 억제하거나, 혹은 기판이나 환경 의존성을 적게 하여, 노광 여유도나 패턴 프로파일 등을 향상시킬 수 있다. 또한, 이들 켄처를 첨가함으로써 기판 밀착성을 향상시킬 수도 있다. 상기 켄처는 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. When the resist composition of the present invention contains the quencher, the content is preferably 0.001 to 12 parts by mass, more preferably 0.01 to 8 parts by mass, based on 100 parts by mass of the base resin of the component (A). By mixing the quencher, the resist sensitivity can be easily adjusted, the diffusion rate of the acid in the resist film is suppressed, the resolution is improved, the sensitivity change after exposure is suppressed, or the dependence on the substrate or the environment is reduced. Exposure margin, pattern profile, and the like can be improved. Further, by adding these quenchers, adhesion to the substrate can also be improved. The above quencher may be used alone or in combination of two or more.
[계면활성제][Surfactants]
본 발명의 레지스트 조성물은, 물에 불용 또는 난용이며 알칼리 현상액에 가용인 계면활성제 및/또는 물 및 알칼리 현상액에 불용 또는 난용인 계면활성제 성분을 포함하여도 좋다. 이러한 계면활성제로서는, 일본 특허공개 2010-215608호 공보나 일본 특허공개 2011-16746호 공보에 기재된 (S) 정의 성분을 참조할 수 있다. The resist composition of the present invention may contain a surfactant component insoluble or poorly soluble in water and soluble in an alkali developer and/or a surfactant component insoluble or poorly soluble in water and an alkaline developer. As such a surfactant, the definition component (S) described in JP 2010-215608 A or JP 2011-16746 A can be referred.
물 및 알칼리 현상액에 불용 또는 난용인 계면활성제로서는, 상기 공보에 기재된 계면활성제 중에서도 FC-4430(3M사 제조), 사프론(등록상표) S-381(AGC세이미케미칼(주) 제조), 사피놀(등록상표) E1004(에어프로덕츠사 제조), KH-20, KH-30(아사히가라스(주) 제조) 및 하기 구조식 (surf-1)로 표시되는 옥세탄 개환 중합물이 적합하다. 이들은 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. As surfactants that are insoluble or poorly soluble in water and alkali developer, among the surfactants described in the above publication, FC-4430 (manufactured by 3M), Saffron (registered trademark) S-381 (manufactured by AGC Semichemical Co., Ltd.), and Safi Nol (registered trademark) E1004 (manufactured by Air Products), KH-20, KH-30 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) and an oxetane ring-opening polymer represented by the following structural formula (surf-1) are suitable. These can be used alone or in combination of two or more.
단, 상기 식 중의 Rf, R, M, A, B, C, N은 이 식에만 적용되는 것으로 한다. However, Rf, R, M, A, B, C, and N in the above formula shall be applied only to this formula.
식 (surf-1) 중, R은 2∼4가의 탄소수 2∼5의 지방족기이고, 구체적으로는 2가인 것으로서 에틸렌기, 테트라메틸렌기, 프로필렌기, 2,2-디메틸-1,3-프로판디일기, 펜타메틸렌기 등을 들 수 있고, 3가 또는 4가인 것으로서는 이하에 나타내는 것 등을 들 수 있다. In formula (surf-1), R is a divalent aliphatic group having 2 to 5 carbon atoms, specifically, divalent, and is an ethylene group, a tetramethylene group, a propylene group, and 2,2-dimethyl-1,3-propane. A diyl group, a pentamethylene group, etc. are mentioned, As a trivalent or tetravalent thing, the thing shown below, etc. are mentioned.
(식 중, 파선은 결합수를 나타내고, 각각 글리세롤, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판 및 펜타에리트리톨로부터 파생된 부분 구조이다.)(In the formula, the broken line represents the number of bonds, and is a partial structure derived from glycerol, trimethylolethane, trimethylolpropane, and pentaerythritol, respectively.)
이들 중에서 바람직하게 이용되는 것은, 테트라메틸렌기 또는 2,2-디메틸-1,3-프로판디일기이다. Rf는 트리플루오로메틸기 또는 펜타플루오로에틸기이며, 바람직하게는 트리플루오로메틸기이다. M은 0∼3의 정수이며, N은 1∼4의 정수이고, M과 N의 합은 R의 가수를 나타내며, 2∼4의 정수이다. A는 1이고, B는 2∼25의 정수이며, C는 0∼10의 정수이다. 바람직하게는 B는 4∼20의 정수이고, C는 0 또는 1이다. 또한, 상기 구조의 각 구성 단위는, 그 배열을 규정한 것이 아니며, 블록적이라도 랜덤적으로 결합하고 있어도 좋다. 부분 불소화 옥세탄 개환 중합물계 계면활성제의 제조에 관해서는 미국 특허 제5650483호 명세서 등에 상세히 기술되어 있다.Among these, a tetramethylene group or a 2,2-dimethyl-1,3-propanediyl group is preferably used. Rf is a trifluoromethyl group or a pentafluoroethyl group, preferably a trifluoromethyl group. M is an integer of 0 to 3, N is an integer of 1 to 4, the sum of M and N represents the valence of R, and is an integer of 2 to 4. A is 1, B is an integer of 2 to 25, and C is an integer of 0 to 10. Preferably, B is an integer of 4 to 20, and C is 0 or 1. In addition, each constituent unit of the above structure is not defined in its arrangement, and may be combined in block form or randomly. The preparation of a partially fluorinated oxetane ring-opening polymeric surfactant is described in detail in the specification of U.S. Patent No. 5650483 or the like.
[패턴 형성 방법][Pattern formation method]
본 발명은 또한 상술한 레지스트 조성물을 이용한 패턴 형성 방법을 제공한다. 본 발명의 레지스트 조성물을 사용하여 패턴을 형성하기 위해서는 공지된 리소그래피 기술을 채용하여 행할 수 있다. 구체적으로는, 예컨대 집적 회로 제조용의 기판(Si, SiO2, SiN, SiON, TiN, WSi, BPSG, SOG, 유기반사방지막 등) 혹은 마스크 회로 제조용의 기판(Cr, CrO, CrON, MoSi2, SiO2 등)에 스핀코팅 등의 수법으로 막 두께가 0.05∼2 ㎛가 되도록 본 발명의 레지스트 조성물을 도포하고, 이것을 핫플레이트 상에서 바람직하게는 60∼150℃, 1∼10분간, 보다 바람직하게는 80∼140℃, 1∼5분간 프리베이크하여, 레지스트막을 형성한다. The present invention also provides a pattern forming method using the above-described resist composition. In order to form a pattern using the resist composition of the present invention, a known lithography technique can be employed. Specifically, for example, a substrate for manufacturing an integrated circuit (Si, SiO 2 , SiN, SiON, TiN, WSi, BPSG, SOG, organic antireflection film, etc.) or a substrate for manufacturing a mask circuit (Cr, CrO, CrON, MoSi 2 , SiO 2, etc.) by a method such as spin coating, so that the resist composition of the present invention is applied to a film thickness of 0.05 to 2 µm, and this is preferably applied on a hot plate at 60 to 150°C for 1 to 10 minutes, more preferably at 80. Pre-baking is performed at -140 DEG C for 1 to 5 minutes to form a resist film.
이어서, 목적으로 하는 패턴을 형성하기 위한 마스크를 상기한 레지스트막 상에 덮고, KrF 엑시머 레이저, ArF 엑시머 레이저, 파장 3∼15 nm의 EUV, EB 등의 고에너지선을 노광량이 바람직하게는 1∼200 mJ/㎠, 보다 바람직하게는 10∼100 mJ/㎠, 또는 바람직하게는 0.1∼100 μC/㎠, 보다 바람직하게는 0.5∼50 μC/㎠가 되도록 조사한다. 노광은, 통상의 노광법 외에, 굴절률 1.0 이상의 액체를 레지스트막과 투영 렌즈의 사이에 개재시켜 행하는 액침법을 이용할 수도 있다. 굴절률의 상한치는 특별히 한정되지 않지만, 2.1로 할 수 있다. 그 경우에는 물에 불용인 보호막을 이용할 수도 있다. 이어서, 핫플레이트 상에서, 바람직하게는 60∼150℃, 1∼5분간, 보다 바람직하게는 80∼140℃, 1∼3분간 포스트 익스포져 베이크(PEB)한다. 또한, 바람직하게는 0.1∼5 질량%, 보다 바람직하게는 2∼3 질량%의 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH) 등의 알칼리 수용액의 현상액 혹은 아세트산부틸 등의 유기 용제 현상액을 이용하여, 바람직하게는 0.1∼3분간, 보다 바람직하게는 0.5∼2분간, 침지(dip)법, 퍼들(puddle)법, 스프레이(spray)법 등의 통상의 방법에 의해 현상함으로써 기판 상에 목적으로 하는 패턴이 형성된다. Subsequently, a mask for forming a desired pattern is covered on the above-described resist film, and high energy rays such as KrF excimer laser, ArF excimer laser, EUV, EB, etc. having a wavelength of 3 to 15 nm are exposed to preferably 1 to Irradiation is performed so that it may be 200 mJ/
상술한 물에 불용인 보호막은, 레지스트막으로부터의 용출물을 막아, 막 표면의 활수성을 올리기 위해서 이용되며, 크게 나눠 2종류가 있다. 하나는 레지스트막을 용해하지 않는 유기 용제에 의해서 알칼리 현상 전에 박리가 필요한 유기 용제 박리형과, 또 하나는 알칼리 현상액에 가용이며 레지스트막 가용부의 제거와 함께 보호막을 제거하는 알칼리 가용형이다. 후자는 특히 물에 불용이며 알칼리 현상액에 용해하는 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-프로판올 잔기를 갖는 고분자 화합물을 베이스로 하여, 탄소수 4 이상의 알코올계 용제, 탄소수 8∼12의 에테르계 용제 및 이들의 혼합 용제에 용해시킨 재료가 바람직하다. 상술한 물에 불용이며 알칼리 현상액에 가용인 계면활성제를 탄소수 4 이상의 알코올계 용제, 탄소수 8∼12의 에테르계 용제 또는 이들의 혼합 용제에 용해시킨 재료로 할 수도 있다. The above-described water-insoluble protective film is used to prevent elution from the resist film and increase the slidability of the film surface, and is largely divided into two types. One is an organic solvent peeling type that requires peeling before alkali development by an organic solvent that does not dissolve the resist film, and the other is an alkali-soluble type that is soluble in an alkaline developer and removes the protective film together with the removal of the soluble portion of the resist film. The latter is based on a polymer compound having a 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol residue, which is particularly insoluble in water and soluble in an alkaline developer, and is an alcohol-based solvent with 4 or more carbon atoms, and 8 carbon atoms. Materials dissolved in the ether solvents of to 12 and a mixed solvent thereof are preferable. The above-described surfactant, which is insoluble in water and soluble in an alkali developer, may be dissolved in an alcohol-based solvent having 4 or more carbon atoms, an ether-based solvent having 8 to 12 carbon atoms, or a mixed solvent thereof.
또한, 패턴 형성 방법의 수단으로서, 포토레지스트막 형성 후에, 순수 린스(포스트소크)를 행함으로써 막 표면으로부터의 산발생제 등을 추출하거나 혹은 파티클을 씻어 버리더라도 좋고, 노광 후에 막 상에 남은 물을 제거하기 위한 린스(포스트소크)를 행하여도 좋다.In addition, as a means of the pattern formation method, after forming the photoresist film, pure rinsing (post soak) may be performed to extract an acid generator from the surface of the film, or to wash off particles, or water remaining on the film after exposure. Rinse (post soak) may be performed to remove the material.
또한, 본 발명의 패턴 형성 방법의 현상액으로서는, 상술한 것과 같이 바람직하게는 0.1∼5 질량%, 보다 바람직하게는 2∼3 질량%의 TMAH 등의 알칼리 수용액을 이용할 수 있지만, 유기 용제를 이용할 수도 있다. 이 경우, 미노광부를 현상/용해시키는 네가티브 톤 현상을 행할 수 있다. In addition, as the developer of the pattern formation method of the present invention, as described above, preferably 0.1 to 5% by mass, more preferably 2 to 3% by mass of an alkaline aqueous solution such as TMAH can be used, but an organic solvent may also be used. have. In this case, negative tone development in which the unexposed portion is developed/dissolved can be performed.
이 유기 용제 현상에는, 현상액으로서, 2-옥타논, 2-노나논, 2-헵타논, 3-헵타논, 4-헵타논, 2-헥사논, 3-헥사논, 디이소부틸케톤, 메틸시클로헥사논, 아세토페논, 메틸아세토페논, 아세트산프로필, 아세트산부틸, 아세트산이소부틸, 아세트산펜틸, 아세트산부테닐, 아세트산이소펜틸, 아세트산페닐, 포름산프로필, 포름산부틸, 포름산이소부틸, 포름산펜틸, 포름산이소펜틸, 발레르산메틸, 펜텐산메틸, 크로톤산메틸, 크로톤산에틸, 젖산메틸, 젖산에틸, 젖산프로필, 젖산부틸, 젖산이소부틸, 젖산펜틸, 젖산이소펜틸, 2-히드록시이소부티르산메틸, 2-히드록시이소부티르산에틸, 안식향산메틸, 안식향산에틸, 아세트산벤질, 페닐아세트산메틸, 포름산벤질, 포름산페닐에틸, 3-페닐프로피온산메틸, 프로피온산벤질, 페닐아세트산에틸, 아세트산2-페닐에틸 등에서 선택되는 1종 이상을 이용할 수 있다.In this organic solvent development, as a developer, 2-octanone, 2-nonanone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4-heptanone, 2-hexanone, 3-hexanone, diisobutyl ketone, methyl Cyclohexanone, acetophenone, methylacetophenone, propyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, pentyl acetate, butenyl acetate, isopentyl acetate, phenyl acetate, propyl formate, butyl formate, isobutyl formate, pentyl formate, isoformate Pentyl, methyl valerate, methyl pentate, methyl crotonate, ethyl crotonate, methyl lactate, ethyl lactate, propyl lactate, butyl lactate, isobutyl lactate, pentyl lactate, isopentyl lactate, 2-hydroxyisobutyrate methyl, 2 -One type selected from ethyl hydroxyisobutyrate, methyl benzoate, ethyl benzoate, benzyl acetate, methyl phenylacetate, benzyl formate, phenylethyl formate, methyl 3-phenylpropionate, benzyl propionate, ethyl phenylacetate, and 2-phenylethyl acetate You can use the above.
실시예Example
이하에 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 한정되지 않는다. Examples and comparative examples are shown below to specifically describe the present invention, but the present invention is not limited to the following examples.
[1] 광산발생제(PAG)의 합성[1] Synthesis of photoacid generator (PAG)
[실시예 1-1][Example 1-1]
암모늄염 1 100 g, 양이온 중간체 1 68.7 g, 순수 100 g 및 염화메틸렌 400 g을 혼합한 후, 1시간 교반 숙성했다. 유기층을 분리하여 취한 후, 양이온 중간체 1 5.7 g 및 순수 100 g의 혼합 용액으로 2회, 순수 100 g으로 5회, 20 wt% 메탄올 수용액 100 g으로 2회 세정했다. 얻어진 유기층을 농축하고, PGMEA를 가하여 재차 농축하여 20 wt% PGMEA 용액으로 했다. 얻어진 PGMEA 용액을 실온에서 밤새 교반하여 고체를 석출시킨 후, 추가로 헥산 500 g을 가하여 2시간 교반했다. 얻어진 고체를 여과 분별하여, 헥산 200 g으로 린스하고, 마지막으로 50℃에서 감압 가열 건조하여, 목적으로 하는 PAG1 104.8 g(수율 88%)을 얻었다. 얻어진 PAG1의 1HNMR를 도 1에, 19FNMR를 도 2에 나타낸다. After mixing 100 g of ammonium salt 1, 68.7 g of cationic intermediate 1, 100 g of pure water and 400 g of methylene chloride, the mixture was aged with stirring for 1 hour. After the organic layer was separated and taken, it was washed twice with a mixed solution of 5.7 g of a cationic intermediate 1 and 100 g of pure water, five times with 100 g of pure water, and two times with 100 g of a 20 wt% methanol aqueous solution. The obtained organic layer was concentrated, PGMEA was added, and it was concentrated again to obtain a 20 wt% PGMEA solution. After the obtained PGMEA solution was stirred at room temperature overnight to precipitate a solid, further 500 g of hexane was added, followed by stirring for 2 hours. The obtained solid was separated by filtration, rinsed with 200 g of hexane, and finally dried under reduced pressure at 50°C to obtain 104.8 g (yield 88%) of PAG1. 1HNMR of the obtained PAG1 is shown in Fig. 1, and 19FNMR is shown in Fig. 2.
IR(D-ATR): ν=3087, 3002, 2906, 2852, 1785, 1727, 1477, 1448, 1344, 1240, 1180, 1103, 1076, 1035, 1010, 997, 943, 750, 684, 642, 551, 522, 501 cm-1 IR(D-ATR): ν=3087, 3002, 2906, 2852, 1785, 1727, 1477, 1448, 1344, 1240, 1180, 1103, 1076, 1035, 1010, 997, 943, 750, 684, 642, 551 , 522, 501 cm -1
[실시예 1-2][Example 1-2]
암모늄염 2 417 g, 양이온 중간체 2 268 g, 순수 1400 g 및 염화메틸렌 2000 g을 혼합한 후, 1시간 교반 숙성했다. 유기층을 분리하여 취한 후, 유기층을 순수 600 g으로 6회, 20 wt% 메탄올 수용액 600 g으로 6회 세정했다. 얻어진 유기층에 활성탄소 25 g을 가하여 실온에서 밤새 교반했다. 여과에 의해 활성탄소를 제거한 후, 유기층을 1% 염산 600 g으로 1회, 순수 600 g으로 2회, 1% 염산 600 g으로 1회, 순수 600 g으로 3회 세정했다. 또한 0.04 eq.의 암모니아수 600 g으로 1회, 순수 600 g으로 3회, 0.5% 염산 600 g으로 1회, 순수 600 g으로 3회 세정했다. 유기층을 농축하고, PGMEA를 가하여 재차 농축하여 50 wt% PGMEA 용액으로 했다. 디이소프로필에테르 3.5 L 중에 농축액을 적하하여 결정을 석출시켰다. 1시간 교반한 후, 이것을 여과 분별하여, 디이소프로필에테르로 린스하고, 마지막으로 50℃에서 감압 가열 건조하여, 목적으로 하는 PAG2 535 g(수율 86%)을 얻었다. 얻어진 PAG2의 1HNMR를 도 3에, 19FNMR를 도 4에 나타낸다. After mixing 417 g of
IR(D-ATR): ν=3089, 2907, 2853, 1785, 1729, 1476, 1449, 1344, 1237, 1180, 1104, 1076, 1035, 1010, 947, 761, 707, 681, 642, 585, 551, 525 cm-1 IR(D-ATR): ν=3089, 2907, 2853, 1785, 1729, 1476, 1449, 1344, 1237, 1180, 1104, 1076, 1035, 1010, 947, 761, 707, 681, 642, 585, 551 , 525 cm -1
[실시예 1-3∼1-9] 기타 PAG(PAG-3∼PAG-9)의 합성[Examples 1-3 to 1-9] Synthesis of other PAGs (PAG-3 to PAG-9)
대응하는 원료를 이용하여, 공지된 유기 합성 방법으로 PAG-3∼PAG-9를 합성했다. Using the corresponding raw materials, PAG-3 to PAG-9 were synthesized by a known organic synthesis method.
[2] 폴리머의 합성[2] synthesis of polymers
본 발명의 레지스트 조성물에 이용하는 폴리머를 이하에 나타내는 방법으로 합성했다. 또한, 얻어진 폴리머의 Mw는, 용제로서 THF 혹은 DMF를 이용한 GPC에 의해 폴리스티렌 환산치로서 측정했다. The polymer used for the resist composition of the present invention was synthesized by the method shown below. In addition, Mw of the obtained polymer was measured as a polystyrene conversion value by GPC using THF or DMF as a solvent.
[합성예 1] 레지스트 폴리머 1의 합성[Synthesis Example 1] Synthesis of Resist Polymer 1
질소 분위기 하에, p-히드록시스티렌(27.8 g), 메타크릴산1-메틸시클로펜틸(72.2 g) 및 2,2’-아조비스이소부티르산디메틸(6.08 g)을 PGMEA(155 g)에 용해시켜 용액을 조제했다. 그 용액을, 질소 분위기 하에, 80℃에서 교반한 PGMEA(78 g)에 6시간 걸쳐 적하했다. 적하 종료 후 80℃를 유지한 채로 2시간 교반하고, 실온까지 냉각한 후, 반응 용액을 n-헥산(3000 g)에 적하했다. 석출된 고형물을 여과 분별하고, 50℃에서 20시간 진공 건조하여, 레지스트 폴리머 1을 백색 분말 고체상으로서 얻었다. 수량은 85 g, 수율은 85%였다. Under a nitrogen atmosphere, p-hydroxystyrene (27.8 g), 1-methylcyclopentyl methacrylate (72.2 g) and
[합성예 2∼7] 레지스트 폴리머 2∼7의 합성[Synthesis Examples 2 to 7] Synthesis of Resist
모노머의 종류, 배합비를 바꾼 것 이외에는, 합성예 1과 같은 방법으로 이하에 나타내는 레지스트 폴리머 2∼7을 제조했다. Resist
[3] 레지스트 조성물의 조제[3] Preparation of resist composition
[실시예 2-1∼2-40, 비교예 1-1∼1-38][Examples 2-1 to 2-40, Comparative Examples 1-1 to 1-38]
본 발명의 오늄염(PAG-1∼PAG-9), 비교용 광산발생제 PAG-A∼PAG-H, 레지스트 폴리머 1∼7, 기타 광산발생제 PAG-X∼PAG-Z, 켄처 Q-1∼Q-4 및 알칼리 가용형 계면활성제 SF-1을, 하기 표 1 및 2에 나타내는 조성으로, 계면활성제 A(옴노바사 제조) 0.01 질량%를 포함하는 용제 중에 용해하여 용액을 조제하고, 이 용액을 0.2 ㎛의 테플론(등록상표)제 필터로 여과함으로써 레지스트 조성물을 조제했다. Onium salts of the present invention (PAG-1 to PAG-9), comparative photoacid generators PAG-A to PAG-H, resist polymers 1 to 7, other photoacid generators PAG-X to PAG-Z, quencher Q-1 -Q-4 and alkali-soluble surfactant SF-1, in the composition shown in Tables 1 and 2 below, were dissolved in a solvent containing 0.01% by mass of surfactant A (manufactured by Omnova) to prepare a solution. A resist composition was prepared by filtering the solution through a 0.2 µm Teflon (registered trademark) filter.
또한, 표 1, 2에 있어서, 용제, 비교용 광산발생제 PAG-A∼PAG-H, 기타 광산발생제 PAG-X∼PAG-Z, 켄처 Q-1∼Q-4 및 알칼리 가용형 계면활성제(함불소 폴리머) SF-1은 이하와 같다. In addition, in Tables 1 and 2, solvents, comparative photoacid generators PAG-A to PAG-H, other photoacid generators PAG-X to PAG-Z, quencher Q-1 to Q-4, and alkali-soluble surfactants (Fluorinated polymer) SF-1 is as follows.
·PAG-A∼PAG-H: PAG-A to PAG-H:
·PAG-X∼PAG-Z: PAG-X∼PAG-Z:
·SF-1: SF-1:
·Q-1∼Q-4: Q-1 to Q-4:
·용제: ·solvent:
S-1: PGMEA(프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트) S-1: PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate)
S-2: GBL(γ-부티로락톤)S-2: GBL (γ-butyrolactone)
·계면활성제 A: Surfactant A:
3-메틸-3-(2,2,2-트리플루오로에톡시메틸)옥세탄·테트라히드로푸란·2,2-디메틸-1,3-프로판디올 공중합물(옴노바사 제조)3-methyl-3-(2,2,2-trifluoroethoxymethyl)oxetane·tetrahydrofuran·2,2-dimethyl-1,3-propanediol copolymer (manufactured by Omnova Corporation)
[4] 레지스트 조성물의 평가: EUV 노광 패터닝 평가(홀 패턴 평가)[4] Evaluation of resist composition: EUV exposure patterning evaluation (hole pattern evaluation)
[실시예 3-1∼3-40, 비교예 2-1∼2-38][Examples 3-1 to 3-40, Comparative Examples 2-1 to 2-38]
본 발명의 레지스트 조성물(R-1∼R-40) 및 비교용의 레지스트 조성물(R-41∼R-78)을, 도쿄일렉트론 제조의 클린 트랙 Lithius ProZ를 이용하여 BRUWER SCIENCE사 제조의 20 nm 막 두께의 유기반사방지막 AL-412가 성막된 기판 상에 코팅하고, 핫플레이트 상에 105℃에서 60초간 베이크하여, 50 nm의 레지스트막을 형성했다. ASML사 제조의 EUV 노광기 NXE3300을 이용하여, 마스크 상의 치수가 피치 46 nm로 27.5 nm인 격자 패턴을 노광하고, 노광 후 레지스트 조성물마다 적합한 PEB 온도를 실시한 후, 2.38%의 테트라메틸암모늄 수용액을 웨이퍼를 회전시키면서 토출하게 하여, 합계 30초간 현상시키고, 물로 알칼리 용액을 씻어버리고, 웨이퍼를 고속도로 회전시켜 물을 제거했다. The resist composition (R-1 to R-40) of the present invention and the resist composition for comparison (R-41 to R-78) were used as a 20 nm film manufactured by BRUWER SCIENCE using Clean Track Lithius ProZ manufactured by Tokyo Electron. It coated on the substrate on which the organic antireflection film AL-412 was formed with a thickness, and baked on a hot plate at 105° C. for 60 seconds to form a 50 nm resist film. Using an EUV exposure machine NXE3300 manufactured by ASML, a lattice pattern having a size of 27.5 nm on a mask with a pitch of 46 nm was exposed, a suitable PEB temperature was applied for each resist composition after exposure, and a 2.38% tetramethylammonium aqueous solution was added to the wafer. It was made to discharge while rotating, developed for a total of 30 seconds, washed off the alkali solution with water, and rotated the wafer on a highway to remove water.
[감도 평가][Sensitivity evaluation]
작성한 레지스트 패턴을 히타치하이테크놀로지즈 제조의 CD-SEM CG-5000으로 관찰하고, 피치 46 nm에 있어서 홀 직경 23 nm가 되는 노광량을 최적 노광량 Eop(mJ/㎠)으로 했다. The created resist pattern was observed with a Hitachi High Technologies CD-SEM CG-5000, and the exposure amount having a hole diameter of 23 nm at a pitch of 46 nm was taken as the optimum exposure amount Eop (mJ/cm 2 ).
[MEF 평가][MEF evaluation]
마스크 상의 치수가 피치 46 nm이고 격자 패턴이 27.5 nm일 때 CD-SEM으로 관찰했을 때 23 nm 부근의 홀 직경이 관찰될 때, 마스크 상의 치수가 피치 46 nm이고 격자 패턴이 26.0 nm, 26.5 nm, 27.0 nm, 27.5 nm, 28.0 nm, 28.5 nm, 29.0 nm일 때의 홀 패턴의 CD를 측정한다. 마스크 상의 치수와 그 관찰 CD의 기울기를 MEF(Mask Error Enhancement Factor)로 했다. 대략 3.0 이하를 MEF가 양호한 것으로 한다. When the dimension on the mask is a pitch of 46 nm and the grating pattern is 27.5 nm, when a hole diameter of around 23 nm is observed when observed with CD-SEM, the dimension on the mask is a pitch of 46 nm and the grating pattern is 26.0 nm, 26.5 nm, The CD of the hole pattern at 27.0 nm, 27.5 nm, 28.0 nm, 28.5 nm, and 29.0 nm was measured. The dimensions on the mask and the inclination of the observed CD were taken as MEF (Mask Error Enhancement Factor). It is assumed that the MEF is good at approximately 3.0 or less.
[치수 균일성(CDU) 평가][Dimension Uniformity (CDU) Evaluation]
얻어진 홀 패턴을 히타치하이테크놀로지즈 제조의 CD-SEM CG-5000으로 관찰하여, 1 샘플 당 하나의 홀에서 홀 직경을 32점 측정하고, 1장의 SEM 화상으로부터 49의 홀을 측정하고, 그 결과로부터 산출한 표준편차(σ)의 3배치(3σ)를 구하고, 30장의 SEM 이미지를 취득하여, 표준편차의 평균치를 CDU로 했다. CDU는 그 값이 작을수록 치수 균일성이 우수하다는 것을 의미한다. 대략 3.2 이하를 CDU가 양호한 것으로 한다. The obtained hole pattern was observed with Hitachi High Technologies' CD-SEM CG-5000, and the hole diameter was measured at 32 points in one hole per sample, and 49 holes were measured from one SEM image. Three batches (3σ) of the calculated standard deviation (σ) were obtained, 30 SEM images were obtained, and the average value of the standard deviation was taken as CDU. CDU means that the smaller the value, the better the dimensional uniformity. A CDU of approximately 3.2 or less is considered good.
표 3에 나타낸 결과로부터, 본 발명의 레지스트 조성물(실시예)은, 양호한 감도이며 MEF, CDU가 우수하다는 것을 알 수 있었다. 한편, 표 4에 나타낸 것과 같이, 종래 형태의 광산발생제 PAG-A∼PAG-E(특허문헌 1∼4 참조), W1이 헤테로 원자를 포함하지 않는 PAG-F, PAG-H, W2가 헤테로 원자를 포함하는 PAG-G, PAG-H를 이용한 레지스트 조성물(비교예)은, MEF, CDU가 불충분했다. 이상으로부터 본 발명의 레지스트 조성물은 특히 EUV 리소그래피의 재료로서 적합하다는 것이 드러났다. From the results shown in Table 3, it was found that the resist composition (Example) of the present invention has good sensitivity and excellent MEF and CDU. On the other hand, as shown in Table 4, conventional photoacid generators PAG-A to PAG-E (refer to Patent Documents 1 to 4), and PAG-F, PAG-H, and W2 in which W1 does not contain a hetero atom are heterogeneous. The resist composition (Comparative Example) using PAG-G and PAG-H containing atoms was insufficient in MEF and CDU. From the above, it has been revealed that the resist composition of the present invention is particularly suitable as a material for EUV lithography.
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시형태는 예시이며, 본 발명의 청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지고, 동일한 작용 효과를 발휘하는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다. In addition, this invention is not limited to the said embodiment. The above-described embodiment is an example, and anything that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and exhibits the same operating and effects is included in the technical scope of the present invention.
Claims (18)
(식 중, W1은 탄소수 4∼12의 헤테로 원자를 포함하는 환형의 2가 탄화수소기를 나타낸다. W2는 탄소수 4∼14의 헤테로 원자를 포함하지 않는 환형의 1가 탄화수소기를 나타낸다. Rf는 상기 일반식으로 표시되는 2가의 유기기이고, A1, A2는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 트리플루오로메틸기를 나타내고, B1, B2는 각각 독립적으로 수소 원자, 불소 원자 또는 트리플루오로메틸기를 나타내고, *는 카르보닐옥시기와의 결합수(結合手)를 나타낸다. m은 0∼4, n은 0∼1의 정수를 나타낸다. M+는 오늄 양이온을 나타낸다.)(A) a resin containing a repeating unit having an acid labile group, and containing at least one repeating unit having an aromatic substituent, (B) a photoacid generator represented by the general formula (B-1) and (C) a solvent. Resist composition comprising a.
(In the formula, W 1 represents a cyclic divalent hydrocarbon group containing a hetero atom having 4 to 12 carbon atoms. W 2 represents a cyclic monovalent hydrocarbon group containing no hetero atom having 4 to 14 carbon atoms. Rf is the above-described Is a divalent organic group represented by a general formula, A 1 , A 2 each independently represent a hydrogen atom or a trifluoromethyl group, and B 1 and B 2 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, or a trifluoromethyl group And * represents the number of bonds with a carbonyloxy group, m represents an integer of 0 to 4, n represents an integer of 0 to 1. M + represents an onium cation.)
(*은 카르보닐옥시기와의 결합수를 나타낸다.)The resist composition according to claim 1, wherein the Rf group in the general formula (B-1) is selected from groups represented by the following formulas (Rf-1) to (Rf-6).
(* represents the number of bonds with a carbonyloxy group.)
(*은 카르보닐옥시기와의 결합수를 나타낸다.)The resist composition according to claim 2, wherein the Rf group in the general formula (B-1) is selected from groups represented by the following formulas (Rf-1) to (Rf-6).
(* represents the number of bonds with a carbonyloxy group.)
(*은 카르보닐옥시기와의 결합수를 나타낸다.)The resist composition according to claim 3, wherein the Rf group in the general formula (B-1) is selected from groups represented by the following formulas (Rf-1) to (Rf-6).
(* represents the number of bonds with a carbonyloxy group.)
(*은 카르보닐옥시기와의 결합수를 나타낸다.)The resist composition according to claim 4, wherein the Rf group in the general formula (B-1) is selected from groups represented by the following formulas (Rf-1) to (Rf-6).
(* represents the number of bonds with a carbonyloxy group.)
(식 중, RA는 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다. R61은 수소 원자, 또는 탄소수 1∼10의 헤테로 원자가 개재하여도 좋은 직쇄형, 분기형 또는 환형의 탄화수소기를 나타낸다. R62는 헤테로 원자가 개재하여도 좋은 탄소수 1∼8의 직쇄형, 분기형 또는 환형의 탄화수소기를 나타낸다. t는 1∼3의 정수이고, u는 u≤5+2s-t를 만족하는 정수이다. s는 0 또는 1이다. L1은 단결합, 혹은 -C(=O)O-, -C(=O)NH- 중 어느 하나를 나타낸다.)The resist composition according to claim 1, wherein one of the repeating units having the aromatic substituent in the resin of the component (A) is a repeating unit represented by the following formula (A-1).
(In the formula, R A represents a hydrogen atom or a methyl group. R 61 represents a hydrogen atom or a straight-chain, branched or cyclic hydrocarbon group which may be interposed by a hetero atom having 1 to 10 carbon atoms. R 62 is a hetero atom interposed therebetween. It represents a straight-chain, branched or cyclic hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, where t is an integer of 1 to 3, and u is an integer that satisfies u≤5+2s-t, and s is 0 or 1. L 1 represents a single bond or -C(=O)O-, -C(=O)NH-.)
(식 중, RA는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기이고, R201은 단결합, 페닐렌기, -O-R210- 또는 -C(=O)-Z2-R210-이다. Z2는 산소 원자 또는 NH이고, R210은 탄소수 1∼6의 직쇄형, 분기형 또는 환형의 알킬렌기, 알케닐렌기 또는 페닐렌기이며, 카르보닐기(-CO-), 에스테르기(-COO-), 에테르기(-O-) 또는 히드록시기를 포함하고 있어도 좋다. L2는 단결합 또는 -Z3-C(=O)-O-을 나타내고, Z3은 탄소수 1∼20의 헤테로 원자로 치환되어 있어도 좋은 직쇄형, 분기형 또는 환형의 2가 탄화수소기를 나타낸다. Z1은 단결합, 메틸렌기, 에틸렌기, 페닐렌기, 불소화된 페닐렌기, -O-R211- 또는 -C(=O)-Z4-R211-이다. Z4는 산소 원자 또는 NH이고, R211은 탄소수 1∼6의 직쇄형, 분기형 또는 환형의 알킬렌기, 알케닐렌기 또는 페닐렌기이며, 카르보닐기, 에스테르기, 에테르기 또는 히드록시기를 포함하고 있어도 좋다. M-는 비구핵성 카운터 이온을 나타낸다. R202, R203, R204, R205, R206, R207, R208, R209는 각각 독립적으로 헤테로 원자로 치환되어 있어도 좋고, 헤테로 원자가 개재하여도 좋은 탄소수 1∼20의 직쇄형, 또는 탄소수 3∼20의 분기형 또는 환형의 1가 탄화수소기를 나타낸다. 또한, R202와 R203은 서로 결합하여 식 중의 황 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋고, 또는 R204, R205 및 R206 중 어느 2 이상 혹은 R207, R208 및 R209 중 어느 2 이상은 서로 결합하여 식 중의 황 원자와 함께 고리를 형성하여도 좋다. 단, 상기 일반식 (A-2)∼(A-4)로 표시되는 반복 단위는 하나 이상의 방향족 치환기를 갖는다.)The resist composition according to claim 1, wherein one of the repeating units having the aromatic substituent in the resin of the component (A) is a repeating unit represented by the following general formulas (A-2) to (A-4). .
(In the formula, R A is each independently a hydrogen atom or a methyl group, and R 201 is a single bond, a phenylene group, -OR 210 -or -C(=O)-Z 2 -R 210 -. Z 2 is an oxygen atom. Or NH, R 210 is a C 1 to C 6 linear, branched or cyclic alkylene group, alkenylene group or phenylene group, a carbonyl group (-CO-), an ester group (-COO-), an ether group (- O-) or may contain a hydroxy group L 2 represents a single bond or -Z 3 -C(=O)-O-, and Z 3 represents a straight-chain, branched, optionally substituted hetero atom having 1 to 20 carbon atoms Represents a type or cyclic divalent hydrocarbon group Z 1 is a single bond, a methylene group, an ethylene group, a phenylene group, a fluorinated phenylene group, -OR 211 -or -C(=O)-Z 4 -R 211 -. Z 4 is an oxygen atom or NH, and R 211 is a C 1 to C 6 linear, branched or cyclic alkylene group, alkenylene group or phenylene group, and may contain a carbonyl group, an ester group, an ether group or a hydroxy group. M - represents a non-nucleophilic counter ion, R 202 , R 203 , R 204 , R 205 , R 206 , R 207 , R 208 , R 209 may each independently be substituted with a hetero atom, even if a hetero atom is interposed It represents a good straight-chain type having 1 to 20 carbon atoms, or a branched type or cyclic monovalent hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms In addition, R 202 and R 203 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom in the formula, Alternatively , any two or more of R 204 , R 205 and R 206 or any two or more of R 207 , R 208 and R 209 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom in the formula. The repeating units represented by -2) to (A-4) have one or more aromatic substituents.)
(식 중, RA는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기이다. R51 및 R52는 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 직쇄형, 분기형 혹은 환형의 탄소수 1∼10의 1가 탄화수소기이다. R53은 단결합, 또는 직쇄형 혹은 분기형의 탄소수 1∼5의 2가 탄화수소기이다. R54, R55 및 R56은 각각 독립적으로 수소 원자, 혹은 직쇄형, 분기형 혹은 환형의 탄소수 1∼15의, 1가 탄화수소기, 불소화 1가 탄화수소기 혹은 아실기, 또는 산불안정기이다. R54, R55 및 R56이 1가 탄화수소기 또는 불소화 1가 탄화수소기인 경우, 이들 탄소 원자의 일부가 에테르기 또는 카르보닐기로 치환되어도 좋다. R57은 직쇄형, 분기형 또는 환형의 탄소수 1∼20의 (v+1)가의, 탄화수소기 또는 불소화 탄화수소기이다. v는 1∼3의 정수이다.)The method according to claim 1, wherein the (D) component is a resin different from the resin of the component (A), and is selected from repeating units represented by the following formulas (D-1), (D-2) and (D-3). A resist composition, further comprising a fluorine-containing resin having at least one type of.
(In the formula, R A is each independently a hydrogen atom or a methyl group. R 51 and R 52 are each independently a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R 53 Is a single bond or a linear or branched divalent hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms R 54 , R 55 and R 56 are each independently a hydrogen atom or a straight chain, branched or cyclic C 1 to 15 Of, a monovalent hydrocarbon group, a fluorinated monovalent hydrocarbon group or an acyl group, or an acid labile group When R 54 , R 55 and R 56 are monovalent hydrocarbon groups or fluorinated monovalent hydrocarbon groups, some of these carbon atoms are ether groups Alternatively, it may be substituted with a carbonyl group R 57 is a linear, branched or cyclic C 1 to C 20 (v+1) valent hydrocarbon group or a fluorinated hydrocarbon group, v is an integer of 1 to 3.)
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