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KR102707124B1 - Resist composition and method of forming resist pattern - Google Patents

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KR102707124B1
KR102707124B1 KR1020190077305A KR20190077305A KR102707124B1 KR 102707124 B1 KR102707124 B1 KR 102707124B1 KR 1020190077305 A KR1020190077305 A KR 1020190077305A KR 20190077305 A KR20190077305 A KR 20190077305A KR 102707124 B1 KR102707124 B1 KR 102707124B1
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acid
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신이치 고노
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도오꾜오까고오교 가부시끼가이샤
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Abstract

(과제) 특히 후막 레지스트막을 성막하여 레지스트 패턴의 형성을 실시하는 경우에, 리소그래피 특성이 우수하고, 도포성도 양호하고, 또한, 고온 베이크시의 레지스트 패턴으로부터의 발포가 억제된 레지스트 조성물을 제공한다.
(해결 수단) 식 (a10-1) 로 나타내는 구성 단위 및 산의 작용에 의해 극성이 증대하는 산 분해성기를 포함하는 구성 단위를 갖는 고분자 화합물과, 식 (b1) 로 나타내는 산 발생제를 함유하고, 고형분 농도가 30 질량% 이상인 레지스트 조성물. 식 (a10-1) 중, R 은 수소 원자, 알킬기 또는 할로겐화알킬기이다. Yax1 은 단결합 또는 2 가의 연결기이다. Wax1 은 방향족 탄화수소기이다. nax1 은 1 ∼ 3 의 정수이다. 식 (b1) 중, R2011, R2021 및 R2031 은 아릴기를 나타내고, 2 개 이상이 서로 결합하여 식 중의 황 원자와 함께 고리를 형성해도 된다. X- 는 카운터 아니온을 나타낸다.
[화학식 1]

Figure 112019066168056-pat00059
(Problem) To provide a resist composition having excellent lithography characteristics, good applicability, and suppression of foaming from the resist pattern during high-temperature baking, particularly when forming a resist pattern by depositing a thick resist film.
(Solution) A resist composition containing a polymer compound having a structural unit represented by formula (a10-1) and a structural unit including an acid-decomposable group whose polarity increases by the action of an acid, and an acid generator represented by formula (b1), and having a solid content concentration of 30 mass% or more. In formula (a10-1), R is a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogenated alkyl group. Ya x1 is a single bond or a divalent linking group. Wa x1 is an aromatic hydrocarbon group. n ax1 is an integer of 1 to 3. In formula (b1), R 2011 , R 2021 , and R 2031 represent an aryl group, and two or more of them may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom in the formula. X - represents a counter anion.
[Chemical Formula 1]
Figure 112019066168056-pat00059

Description

레지스트 조성물 및 레지스트 패턴 형성 방법{RESIST COMPOSITION AND METHOD OF FORMING RESIST PATTERN}{RESIST COMPOSITION AND METHOD OF FORMING RESIST PATTERN}

본 발명은, 레지스트 조성물 및 레지스트 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a resist composition and a method for forming a resist pattern.

리소그래피 기술에 있어서는, 예를 들어 기판 상에 레지스트 재료로 이루어지는 레지스트막을 형성하고, 그 레지스트막에 대하여 선택적 노광을 실시하여, 현상 처리를 실시함으로써, 상기 레지스트막에 소정 형상의 레지스트 패턴을 형성하는 공정이 실시된다. 레지스트막의 노광부가 현상액에 용해되는 특성으로 변화하는 레지스트 재료를 포지티브형, 레지스트막의 노광부가 현상액에 용해되지 않는 특성으로 변화하는 레지스트 재료를 네거티브형이라고 한다.In lithography technology, for example, a process is carried out in which a resist film made of a resist material is formed on a substrate, selective exposure is performed on the resist film, and development is performed to form a resist pattern of a predetermined shape on the resist film. A resist material in which the exposed portion of the resist film changes to have the characteristic of being soluble in a developer is called a positive type, and a resist material in which the exposed portion of the resist film changes to have the characteristic of being insoluble in a developer is called a negative type.

최근, 반도체 소자나 액정 표시 소자의 제조에 있어서는, 리소그래피 기술의 진보에 의해 급속히 패턴의 미세화가 진행되고 있다. 미세화의 수법으로는, 일반적으로, 노광 광원의 단파장화 (고에너지화) 가 실시되고 있다. 구체적으로는, 종래에는, g 선, i 선으로 대표되는 자외선이 이용되고 있었지만, 현재는, KrF 엑시머 레이저광이나, ArF 엑시머 레이저광을 사용한 반도체 소자의 양산이 실시되고 있다. 또한, 이들 엑시머 레이저광보다 단파장 (고에너지) 의 EUV (극단 자외선) 나, EB (전자선), X 선 등에 대해서도 검토가 실시되고 있다.Recently, in the manufacture of semiconductor devices and liquid crystal display devices, the pattern miniaturization is progressing rapidly due to the advancement of lithography technology. As a technique for miniaturization, the wavelength (high energy) of the exposure light source is generally shortened. Specifically, ultraviolet rays represented by g-line and i-line were used in the past, but currently, mass production of semiconductor devices using KrF excimer laser light or ArF excimer laser light is being carried out. In addition, studies are being conducted on EUV (extreme ultraviolet), EB (electron beam), X-ray, etc., which have shorter wavelengths (higher energy) than these excimer laser lights.

레지스트 재료에는, 이들 노광 광원에 대한 감도, 미세한 치수의 패턴을 재현할 수 있는 해상성 등의 리소그래피 특성이 요구된다.Resist materials are required to have lithographic characteristics such as sensitivity to these exposure light sources and resolution to reproduce fine dimensional patterns.

이와 같은 요구를 만족하는 레지스트 재료로서, 종래, 산의 작용에 의해 현상액에 대한 용해성이 변화하는 기재 성분과, 노광에 의해 산을 발생하는 산 발생제 성분을 함유하는 화학 증폭형 레지스트 조성물이 이용되고 있다.As a resist material satisfying such requirements, a chemically amplified resist composition containing a substrate component whose solubility in a developer changes by the action of an acid and an acid generator component that generates acid by exposure has been conventionally used.

예를 들어 상기 현상액이 알칼리 현상액 (알칼리 현상 프로세스) 인 경우, 포지티브형의 화학 증폭형 레지스트 조성물로는, 산의 작용에 의해 알칼리 현상액에 대한 용해성이 증대하는 수지 성분 (베이스 수지) 과 산 발생제 성분을 함유하는 것이 일반적으로 이용되고 있다. 이러한 레지스트 조성물을 사용하여 형성되는 레지스트막은, 레지스트 패턴 형성시에 선택적 노광을 실시하면, 노광부에 있어서, 산 발생제 성분으로부터 산이 발생하고, 그 산의 작용에 의해 베이스 수지의 극성이 증대하여, 레지스트막의 노광부가 알칼리 현상액에 대하여 가용이 된다. 그 때문에 알칼리 현상함으로써, 레지스트막의 미노광부가 패턴으로서 남는 포지티브형 패턴이 형성된다.For example, when the developer is an alkaline developer (alkaline developing process), a positive chemically amplified resist composition is generally used that contains a resin component (base resin) whose solubility in an alkaline developer increases by the action of an acid, and an acid generator component. When a resist film formed using such a resist composition is selectively exposed at the time of forming a resist pattern, acid is generated from the acid generator component in the exposed portion, and the polarity of the base resin increases by the action of the acid, so that the exposed portion of the resist film becomes soluble in the alkaline developer. Therefore, by performing alkaline developing, a positive pattern is formed in which the unexposed portion of the resist film remains as a pattern.

한편으로, 이와 같은 화학 증폭형 레지스트 조성물을, 유기 용제를 포함하는 현상액 (유기계 현상액) 을 사용한 용제 현상 프로세스에 적용한 경우, 베이스 수지의 극성이 증대하면 상대적으로 유기계 현상액에 대한 용해성이 저하하기 때문에, 레지스트막의 미노광부가 유기계 현상액에 의해 용해, 제거되어, 레지스트막의 노광부가 패턴으로서 남는 네거티브형의 레지스트 패턴이 형성된다. 이와 같이 네거티브형의 레지스트 패턴을 형성하는 용제 현상 프로세스를 네거티브형 현상 프로세스라고 하는 경우가 있다.On the other hand, when such a chemically amplified resist composition is applied to a solvent development process using a developer containing an organic solvent (organic developer), as the polarity of the base resin increases, the solubility in the organic developer relatively decreases, so that the unexposed portion of the resist film is dissolved and removed by the organic developer, and a negative resist pattern is formed in which the exposed portion of the resist film remains as a pattern. The solvent development process that forms a negative resist pattern in this way is sometimes referred to as a negative development process.

지금까지, 화학 증폭형 레지스트 조성물의 베이스 수지로는, 예를 들어 KrF 엑시머 레이저 광 (248 ㎚) 에 대하여, 투명성이 높은 폴리하이드록시스티렌 (PHS) 이나 그 수산기를 산 해리성의 용해 억제기로 보호한 수지 (PHS 계 수지), 또는 (메트)아크릴산의 카르복시기에 있어서의 수산기를 산 해리성의 용해 억제기로 보호한 수지 ((메트)아크릴계 수지) 가 이용되고 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).Up to now, as a base resin of a chemically amplified resist composition, for example, polyhydroxystyrene (PHS) having high transparency with respect to KrF excimer laser light (248 nm), a resin in which the hydroxyl group is protected with an acid-dissociable, dissolution-inhibiting group (PHS-based resin), or a resin in which the hydroxyl group in the carboxyl group of (meth)acrylic acid is protected with an acid-dissociable, dissolution-inhibiting group ((meth)acrylic-based resin) have been used (for example, see Patent Document 1).

상기의 산 해리성의 용해 억제기로는, 1-에톡시에틸기로 대표되는 사슬형 에테르기 혹은 테트라하이드로피라닐기로 대표되는 고리형 에테르기 등의 이른바 아세탈기, tert-부틸기로 대표되는 제 3 급 알킬기, tert-부톡시카르보닐기로 대표되는 제 3 급 알콕시카르보닐기 등이 주로 이용되고 있다.As the above acid-dissociative dissolution-inhibiting groups, the so-called acetal groups, such as chain-shaped ether groups represented by 1-ethoxyethyl groups or cyclic ether groups represented by tetrahydropyranyl groups, tertiary alkyl groups represented by tert-butyl groups, and tertiary alkoxycarbonyl groups represented by tert-butoxycarbonyl groups, are mainly used.

또한, 화학 증폭형 레지스트 조성물에 있어서 사용되는 산 발생제 성분으로는, 지금까지 다종 다양한 것이 제안되어 있고, 예를 들어 요오드늄염이나 술포늄염 등의 오늄염계 산 발생제, 옥심술포네이트계 산 발생제, 디아조메탄계 산 발생제, 니트로벤질술포네이트계 산 발생제, 이미노술포네이트계 산 발생제, 디술폰계산 발생제 등이 알려져 있다.In addition, as acid generator components used in chemically amplified resist compositions, a wide variety of ones have been proposed so far, and for example, onium salt-based acid generators such as iodonium salts and sulfonium salts, oxime sulfonate-based acid generators, diazomethane-based acid generators, nitrobenzyl sulfonate-based acid generators, iminosulfonate-based acid generators, and disulfone-based acid generators are known.

최근, 포토패브리케이션이 정밀 미세 가공 기술의 주류가 되고 있다. 포토패브리케이션이란, 상기 화학 증폭형 레지스트 조성물을, 피가공물 표면에 도포하여 레지스트막을 성막하고, 그 레지스트막에 소정 형상의 레지스트 패턴을 형성하고, 이것을 마스크로 하여 화학 에칭, 전해 에칭, 또는 전기 도금을 주체로 하는 일렉트로포밍 등을 실시하여, 각종 정밀 부품을 제조하는 가공 기술을 말한다.Recently, photofabrication has become the mainstream of precision microfabrication technology. Photofabrication refers to a processing technology for manufacturing various precision parts by applying the chemically amplified resist composition to the surface of a workpiece to form a resist film, forming a resist pattern of a predetermined shape on the resist film, and using this as a mask to perform electroforming, such as chemical etching, electrolytic etching, or electroplating.

이러한 포토패브리케이션에 있어서는, 용도 등에 따라, 피가공물 표면에, 예를 들어 막 두께를 8 ㎛ 이상으로 하는 것 같은 후막 레지스트막을 성막하고, 레지스트 패턴을 형성하여 에칭 등이 실시되는 경우가 있다.In such photofabrication, depending on the purpose, etc., a thick resist film having a film thickness of, for example, 8 ㎛ or more is formed on the surface of the workpiece, and a resist pattern is formed, and etching, etc. are performed.

일본 공개특허공보 평4-211258호Japanese Patent Publication No. 4-211258

화학 증폭형 레지스트 조성물을 사용하여, 후막의 레지스트막을 성막하고자 하는 경우, 레지스트막이 두꺼워질수록, 화학 증폭형 레지스트 조성물을, 피가공물 상에 균일한 두께로 도포하는 것이 어려워진다. 더하여, 형성되는 레지스트 패턴에 있어서는, 리소그래피 특성 (예를 들어 치수 균일성 등) 이 나빠지기 쉽다는 문제가 있다.When attempting to form a thick resist film using a chemically amplified resist composition, the thicker the resist film becomes, the more difficult it becomes to apply the chemically amplified resist composition to a workpiece at a uniform thickness. In addition, there is a problem that the lithography characteristics (e.g., dimensional uniformity, etc.) of the resist pattern formed are likely to deteriorate.

또한, 화학 증폭형 레지스트 조성물을 사용하여 레지스트 패턴을 형성할 때, 레지스트막이 두꺼워질수록, 노광시의 감도를 유지하는 것도 어려워지는 경향이 있다. 이에 반하여, 예를 들어, 산 발생제 성분으로서 요오드늄염을 선택한 화학 증폭형 레지스트 조성물을 사용함으로써, 감도의 향상이 도모된다.In addition, when forming a resist pattern using a chemically amplified resist composition, as the resist film becomes thicker, it tends to become more difficult to maintain sensitivity during exposure. In contrast, for example, by using a chemically amplified resist composition in which an iodonium salt is selected as an acid generator component, improvement in sensitivity is attempted.

그러나, 본 발명자들의 검토에서는, 요오드늄염을 함유하는 화학 증폭형 레지스트 조성물을 사용한 경우, 레지스트막이 형성된 지지체를 고온 (180 ℃ 이상) 베이크했을 때 (예를 들어, 현상 처리 후 또는 린스 처리 후에 실시하는 베이크 처리 (포스트 베이크) 시) 에 발포를 일으킨다는 현상이 확인되었다. 이와 같이 발포를 일으키기 쉬운 레지스트 조성물에 있어서는, 예를 들어 리워크를 위한 애싱 처리시, 잔류물의 제거 효과가 충분하지 않은 등의 문제가 있다.However, in the review by the present inventors, it was confirmed that when a chemically amplified resist composition containing an iodonium salt was used, a phenomenon occurred in which foaming occurred when a support on which a resist film was formed was baked at a high temperature (180° C. or higher) (for example, during a bake treatment (post-bake) performed after a developing treatment or a rinsing treatment). In such a resist composition that is prone to foaming, there is a problem in that, for example, the effect of removing residues is not sufficient during an ashing treatment for reworking.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 레지스트 패턴의 형성에 있어서, 특히 후막 레지스트막을 성막하여 실시하는 경우에, 리소그래피 특성이 우수하고, 도포성도 양호하고, 또한, 고온 베이크시의 레지스트 패턴으로부터의 발포가 억제된 레지스트 조성물, 및 이것을 사용한 레지스트 패턴 형성 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and has as its object the provision of a resist composition having excellent lithography characteristics, good applicability, and suppression of foaming from a resist pattern during high-temperature baking, particularly when forming a thick resist film in the formation of a resist pattern, and a method for forming a resist pattern using the same.

상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 이하의 구성을 채용하였다.In order to solve the above problem, the present invention adopts the following configuration.

즉, 본 발명의 제 1 양태는, 노광에 의해 산을 발생하고, 산의 작용에 의해 현상액에 대한 용해성이 변화하는 레지스트 조성물로서, 하기 일반식 (a10-1) 로 나타내는 구성 단위 (a10) 및 산의 작용에 의해 극성이 증대하는 산 분해성기를 포함하는 구성 단위 (a1) 을 갖는 고분자 화합물 (A1) 과, 하기 일반식 (b1) 로 나타내는 산 발생제 (B1) 을 함유하고, 레지스트 조성물 중의 고형분 농도가 30 질량% 이상인 것을 특징으로 하는 레지스트 조성물이다.That is, the first aspect of the present invention is a resist composition which generates an acid upon exposure and whose solubility in a developer changes by the action of the acid, the resist composition comprising a polymer compound (A1) having a structural unit (a10) represented by the following general formula (a10-1) and a structural unit (a1) including an acid-decomposable group whose polarity increases by the action of an acid, and an acid generator (B1) represented by the following general formula (b1), and characterized in that the solid content concentration in the resist composition is 30 mass% or more.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112019066168056-pat00001
Figure 112019066168056-pat00001

[식 중, R 은, 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 할로겐화알킬기이다. Yax1 은, 단결합 또는 2 가의 연결기이다. Wax1 은, (nax1 + 1) 가의 방향족 탄화수소기이다. nax1 은, 1 ∼ 3 의 정수이다. R2011, R2021 및 R2031 은, 각각 독립적으로, 치환기를 가지고 있어도 되는 아릴기를 나타낸다. R2011, R2021 및 R2031 중 2 개 이상이 서로 결합하여, 식 중의 황 원자와 함께 고리를 형성해도 된다. X- 는, 카운터 아니온을 나타낸다.][In the formula, R is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Ya x1 is a single bond or a divalent linking group. Wa x1 is an aromatic hydrocarbon group having a valence of (n ax1 + 1). n ax1 is an integer of 1 to 3. R 2011 , R 2021 , and R 2031 each independently represent an aryl group which may have a substituent. Two or more of R 2011 , R 2021 , and R 2031 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom in the formula. X - represents a counter anion.]

본 발명의 제 2 양태는, 지지체 상에, 상기 제 1 양태에 관련된 레지스트 조성물을 사용하여 레지스트막을 형성하는 공정 (i), 상기 레지스트막을 노광하는 공정 (ii), 및 상기 노광 후의 레지스트막을 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 공정 (iii) 을 갖는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성 방법이다.A second aspect of the present invention is a method for forming a resist pattern, characterized by having the steps of (i) forming a resist film on a support using a resist composition related to the first aspect, (ii) exposing the resist film, and (iii) developing the resist film after the exposure to form a resist pattern.

본 발명에 의하면, 레지스트 패턴의 형성에 있어서, 특히 후막 레지스트막을 성막하여 실시하는 경우에, 리소그래피 특성이 우수하고, 도포성도 양호하고, 또한, 고온 베이크시의 레지스트 패턴으로부터의 발포가 억제된 레지스트 조성물, 및 이것을 사용한 레지스트 패턴 형성 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, in the formation of a resist pattern, particularly when forming a thick resist film, it is possible to provide a resist composition having excellent lithography characteristics, good applicability, and suppressing foaming from the resist pattern during high-temperature baking, and a method for forming a resist pattern using the same.

본 발명의 레지스트 조성물 및 레지스트 패턴 형성 방법은, 특히 후막의 레지스트 패턴을 형성하는 데에 유용하다.The resist composition and resist pattern forming method of the present invention are particularly useful for forming a resist pattern of a thick film.

본 명세서 및 본 특허 청구의 범위에 있어서, 「지방족」 이란, 방향족에 대한 상대적인 개념으로서, 방향족성을 가지지 않는 기, 화합물 등을 의미하는 것으로 정의한다.In the scope of this specification and the claims of this patent, “aliphatic” is defined as a relative concept to aromatic, and means a group, compound, etc. that does not have aromaticity.

「알킬기」 는, 특별히 언급이 없는 한, 직사슬형, 분기 사슬형 및 고리형의 1 가의 포화 탄화수소기를 포함하는 것으로 한다. 알콕시기 중의 알킬기도 동일하다."Alkyl group", unless otherwise specified, includes a linear, branched, or cyclic monovalent saturated hydrocarbon group. The same applies to alkyl groups among alkoxy groups.

「알킬렌기」 는, 특별히 언급이 없는 한, 직사슬형, 분기 사슬형 및 고리형의 2 가의 포화 탄화수소기를 포함하는 것으로 한다.“Alkylene group”, unless otherwise specified, includes linear, branched, and cyclic divalent saturated hydrocarbon groups.

「할로겐화알킬기」 는, 알킬기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 할로겐 원자로 치환된 기이고, 그 할로겐 원자로는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자를 들 수 있다.A “halogenated alkyl group” is a group in which some or all of the hydrogen atoms of an alkyl group are replaced with halogen atoms, and examples of the halogen atoms include fluorine atoms, chlorine atoms, bromine atoms, and iodine atoms.

「불소화알킬기」 또는 「불소화알킬렌기」 는, 알킬기 또는 알킬렌기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환된 기를 말한다.A “fluorinated alkyl group” or “fluorinated alkylene group” refers to a group in which some or all of the hydrogen atoms of an alkyl group or alkylene group are replaced with fluorine atoms.

「구성 단위」 란, 고분자 화합물 (수지, 중합체, 공중합체) 을 구성하는 모노머 단위 (단량체 단위) 를 의미한다.“Component unit” refers to a monomer unit (monomer unit) that constitutes a high molecular weight compound (resin, polymer, copolymer).

「치환기를 가지고 있어도 된다」 라고 기재하는 경우, 수소 원자 (-H) 를 1 가의 기로 치환하는 경우와, 메틸렌기 (-CH2-) 를 2 가의 기로 치환하는 경우의 양방을 포함한다.When it is described as “may have a substituent,” it includes both the case where a hydrogen atom (-H) is replaced with a monovalent group and the case where a methylene group (-CH 2 -) is replaced with a divalent group.

「노광」 은, 방사선의 조사 전반을 포함하는 개념으로 한다.“Exposure” is a concept that includes all exposure to radiation.

「(메트)아크릴산에스테르」 란, α 위치에 수소 원자가 결합한 아크릴산에스테르와, α 위치에 메틸기가 결합한 메타크릴산에스테르의 일방 혹은 양방을 의미한다.“(Meth)acrylic acid ester” refers to one or both of an acrylic acid ester having a hydrogen atom bonded to the α position and a methacrylic acid ester having a methyl group bonded to the α position.

「(메트)아크릴레이트」 란, α 위치에 수소 원자가 결합한 아크릴레이트와, α 위치에 메틸기가 결합한 메타크릴레이트의 일방 혹은 양방을 의미한다.“(Meth)acrylate” refers to one or both of acrylate having a hydrogen atom bonded to the α position and methacrylate having a methyl group bonded to the α position.

「(메트)아크릴산」 이란, α 위치에 수소 원자가 결합한 아크릴산과, α 위치에 메틸기가 결합한 메타크릴산의 일방 혹은 양방을 의미한다.“(Meth)acrylic acid” refers to one or both of acrylic acid with a hydrogen atom bonded to the α position and methacrylic acid with a methyl group bonded to the α position.

「아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위」 란, 아크릴산에스테르의 에틸렌성 이중 결합이 개열하여 구성되는 구성 단위를 의미한다.“Structure unit derived from acrylic acid ester” refers to a structure unit formed by cleavage of the ethylenic double bond of acrylic acid ester.

「아크릴산에스테르」 는, 아크릴산 (CH2=CH-COOH) 의 카르복시기 말단의 수소 원자가 유기기로 치환된 화합물이다.“Acrylic acid ester” is a compound in which the hydrogen atom at the carboxyl group terminal of acrylic acid (CH 2 = CH-COOH) is replaced with an organic group.

아크릴산에스테르는, α 위치의 탄소 원자에 결합한 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 된다. 그 α 위치의 탄소 원자에 결합한 수소 원자를 치환하는 치환기 (Rα0) 는, 수소 원자 이외의 원자 또는 기이고, 예를 들어 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기, 탄소수 1 ∼ 5 의 할로겐화알킬기 등을 들 수 있다. 또한, 치환기 (Rα0) 가 에스테르 결합을 포함하는 치환기로 치환된 이타콘산디에스테르나, 치환기 (Rα0) 가 하이드록시알킬기나 그 수산기를 수식한 기로 치환된 α 하이드록시아크릴에스테르도 포함하는 것으로 한다. 또한, 아크릴산에스테르의 α 위치의 탄소 원자란, 특별히 언급이 없는 한, 아크릴산의 카르보닐기가 결합하고 있는 탄소 원자를 말한다.In the acrylic acid ester, the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position may be replaced by a substituent. The substituent (R α0 ) replacing the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position is an atom or group other than a hydrogen atom, and examples thereof include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, etc. Furthermore, it is also intended to include an itaconic acid diester in which the substituent (R α0 ) is substituted by a substituent containing an ester bond, or an α hydroxyacrylate ester in which the substituent (R α0 ) is substituted by a hydroxyalkyl group or a group modifying the hydroxyl group. In addition, the carbon atom at the α-position of the acrylic acid ester refers to the carbon atom to which the carbonyl group of acrylic acid is bonded, unless otherwise specified.

이하, α 위치의 탄소 원자에 결합한 수소 원자가 치환기로 치환된 아크릴산에스테르를 α 치환 아크릴산에스테르라고 하는 경우가 있다. 또한, 아크릴산에스테르와 α 치환 아크릴산에스테르를 포괄하여 「(α 치환) 아크릴산에스테르」 라고 하는 경우가 있다.Hereinafter, an acrylic acid ester in which the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α position is substituted with a substituent is sometimes called an α-substituted acrylic acid ester. In addition, an acrylic acid ester and an α-substituted acrylic acid ester are sometimes collectively called an "(α-substituted) acrylic acid ester."

「아크릴아미드로부터 유도되는 구성 단위」 란, 아크릴아미드의 에틸렌성 이중 결합이 개열하여 구성되는 구성 단위를 의미한다.“Structure unit derived from acrylamide” refers to a structure unit formed by cleavage of the ethylenic double bond of acrylamide.

아크릴아미드는, α 위치의 탄소 원자에 결합한 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 되고, 아크릴아미드의 아미노기의 수소 원자의 일방 또는 양방이 치환기로 치환되어 있어도 된다. 또한, 아크릴아미드의 α 위치의 탄소 원자란, 특별히 언급이 없는 한, 아크릴아미드의 카르보닐기가 결합하고 있는 탄소 원자를 말한다.Acrylamide may have the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α position replaced by a substituent, or one or both of the hydrogen atoms of the amino group of acrylamide may be replaced by a substituent. In addition, the carbon atom at the α position of acrylamide refers to the carbon atom to which the carbonyl group of acrylamide is bonded, unless otherwise specified.

아크릴아미드의 α 위치의 탄소 원자에 결합한 수소 원자를 치환하는 치환기로는, 상기 α 치환 아크릴산에스테르에 있어서, α 위치의 치환기로서 예시한 것 (치환기 (Rα0)) 과 동일한 것을 들 수 있다.As a substituent substituting the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α position of acrylamide, examples thereof include the same ones as those exemplified as the substituent at the α position in the above α-substituted acrylic acid ester (substituent (R α0 )).

「하이드록시스티렌으로부터 유도되는 구성 단위」 란, 하이드록시스티렌의 에틸렌성 이중 결합이 개열하여 구성되는 구성 단위를 의미한다. 「하이드록시스티렌 유도체로부터 유도되는 구성 단위」 란, 하이드록시스티렌 유도체의 에틸렌성 이중 결합이 개열하여 구성되는 구성 단위를 의미한다.“A structural unit derived from hydroxystyrene” means a structural unit formed by the cleavage of the ethylenic double bond of hydroxystyrene. “A structural unit derived from a hydroxystyrene derivative” means a structural unit formed by the cleavage of the ethylenic double bond of a hydroxystyrene derivative.

「하이드록시스티렌 유도체」 란, 하이드록시스티렌의 α 위치의 수소 원자가 알킬기, 할로겐화알킬기 등의 다른 치환기로 치환된 것, 그리고 그들의 유도체를 포함하는 개념으로 한다. 그들의 유도체로는, α 위치의 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 되는 하이드록시스티렌의 수산기의 수소 원자를 유기기로 치환한 것 ; α 위치의 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 되는 하이드록시스티렌의 벤젠 고리에, 수산기 이외의 치환기가 결합한 것 등을 들 수 있다. 또한, α 위치 (α 위치의 탄소 원자) 란, 특별히 언급이 없는 한, 벤젠 고리가 결합하고 있는 탄소 원자를 말한다.The term "hydroxystyrene derivative" refers to a concept that includes those in which the hydrogen atom at the α-position of hydroxystyrene is replaced by another substituent such as an alkyl group or a halogenated alkyl group, and their derivatives. As their derivatives, examples thereof include those in which the hydrogen atom of a hydroxyl group of hydroxystyrene, which may be substituted by a substituent at the α-position, is replaced by an organic group; those in which a substituent other than a hydroxyl group is bonded to the benzene ring of hydroxystyrene, which may be substituted by a substituent at the α-position, etc. In addition, the α-position (carbon atom at the α-position) refers to a carbon atom to which a benzene ring is bonded, unless otherwise specified.

하이드록시스티렌의 α 위치의 수소 원자를 치환하는 치환기로는, 상기 α 치환 아크릴산에스테르에 있어서, α 위치의 치환기로서 예시한 것과 동일한 것을 들 수 있다.As a substituent substituting the hydrogen atom at the α position of hydroxystyrene, the same ones as those exemplified as the substituent at the α position in the above-mentioned α-substituted acrylic acid ester can be exemplified.

「비닐벤조산 혹은 비닐벤조산 유도체로부터 유도되는 구성 단위」 란, 비닐벤조산 혹은 비닐벤조산 유도체의 에틸렌성 이중 결합이 개열하여 구성되는 구성 단위를 의미한다.“A structural unit derived from vinylbenzoic acid or a vinylbenzoic acid derivative” refers to a structural unit formed by cleavage of the ethylenic double bond of vinylbenzoic acid or a vinylbenzoic acid derivative.

「비닐벤조산 유도체」 란, 비닐벤조산의 α 위치의 수소 원자가 알킬기, 할로겐화알킬기 등의 다른 치환기로 치환된 것, 그리고 그들의 유도체를 포함하는 개념으로 한다. 그들의 유도체로는, α 위치의 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 되는 비닐벤조산의 카르복시기의 수소 원자를 유기기로 치환한 것 ; α 위치의 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 되는 비닐벤조산의 벤젠 고리에, 수산기 및 카르복시기 이외의 치환기가 결합한 것 등을 들 수 있다. 또한, α 위치 (α 위치의 탄소 원자) 란, 특별히 언급이 없는 한, 벤젠 고리가 결합하고 있는 탄소 원자를 말한다.The term "vinylbenzoic acid derivative" is a concept that includes vinylbenzoic acid in which the hydrogen atom at the α-position is replaced by another substituent such as an alkyl group or a halogenated alkyl group, and derivatives thereof. Derivatives thereof include vinylbenzoic acid in which the hydrogen atom of the carboxyl group of vinylbenzoic acid, which may be substituted by a substituent at the α-position, is replaced by an organic group; vinylbenzoic acid in which the hydrogen atom at the α-position is replaced by a substituent, and a substituent other than a hydroxyl group and a carboxyl group is bonded to the benzene ring of vinylbenzoic acid, which may be substituted by a substituent at the α-position, etc. In addition, the α-position (carbon atom at the α-position) refers to the carbon atom to which the benzene ring is bonded, unless otherwise specified.

「스티렌」 이란, 스티렌 및 스티렌의 α 위치의 수소 원자가 알킬기, 할로겐화알킬기 등의 다른 치환기로 치환된 것도 포함하는 개념으로 한다.The term "styrene" includes styrene and styrene in which the hydrogen atom at the α position is substituted with another substituent such as an alkyl group or a halogenated alkyl group.

「스티렌 유도체」 란, 스티렌의 α 위치의 수소 원자가 알킬기, 할로겐화알킬기 등의 다른 치환기로 치환된 것, 그리고 그들의 유도체를 포함하는 개념으로 한다. 그들의 유도체로는, α 위치의 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 되는 하이드록시스티렌의 벤젠 고리에 치환기가 결합한 것 등을 들 수 있다. 또한, α 위치 (α 위치의 탄소 원자) 란, 특별히 언급이 없는 한, 벤젠 고리가 결합하고 있는 탄소 원자를 말한다.The term "styrene derivative" is a concept that includes styrene in which the hydrogen atom at the α-position is replaced by another substituent such as an alkyl group or a halogenated alkyl group, and their derivatives. As their derivatives, examples thereof include those in which the hydrogen atom at the α-position is substituted by a substituent and a substituent is bonded to the benzene ring of hydroxystyrene. In addition, unless otherwise specified, the α-position (carbon atom at the α-position) refers to the carbon atom to which the benzene ring is bonded.

「스티렌으로부터 유도되는 구성 단위」, 「스티렌 유도체로부터 유도되는 구성 단위」 란, 스티렌 또는 스티렌 유도체의 에틸렌성 이중 결합이 개열하여 구성되는 구성 단위를 의미한다.“Structure unit derived from styrene” and “structural unit derived from a styrene derivative” mean a structure unit formed by cleavage of the ethylenic double bond of styrene or a styrene derivative.

상기 α 위치의 치환기로서의 알킬기는, 직사슬형 또는 분기 사슬형의 알킬기가 바람직하고, 구체적으로는, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기 (메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기) 등을 들 수 있다.The alkyl group as a substituent at the above α position is preferably a linear or branched alkyl group, and specifically, examples thereof include alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms (methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group), etc.

또한, α 위치의 치환기로서의 할로겐화알킬기는, 구체적으로는, 상기 「α 위치의 치환기로서의 알킬기」 의 수소 원자의 일부 또는 전부를, 할로겐 원자로 치환한 기를 들 수 있다. 그 할로겐 원자로는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있고, 특히 불소 원자가 바람직하다.In addition, the halogenated alkyl group as a substituent at the α position specifically includes a group in which some or all of the hydrogen atoms of the above "alkyl group as a substituent at the α position" are replaced with halogen atoms. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, and the like, and a fluorine atom is particularly preferable.

또한, α 위치의 치환기로서의 하이드록시알킬기는, 구체적으로는, 상기 「α 위치의 치환기로서의 알킬기」 의 수소 원자의 일부 또는 전부를, 수산기로 치환한 기를 들 수 있다. 그 하이드록시알킬기에 있어서의 수산기의 수는, 1 ∼ 5 가 바람직하고, 1 이 가장 바람직하다.In addition, the hydroxyalkyl group as a substituent at the α position specifically includes a group in which some or all of the hydrogen atoms of the above "alkyl group as a substituent at the α position" are replaced with hydroxyl groups. The number of hydroxyl groups in the hydroxyalkyl group is preferably 1 to 5, and 1 is most preferable.

본 명세서 및 본 특허 청구의 범위에 있어서, 화학식으로 나타내는 구조에 따라서는, 부제 탄소가 존재하고, 에난티오 이성체 (enantiomer) 나 디아스테레오 이성체 (diastereomer) 가 존재할 수 있는 것이 있다. 그 경우에는 1 개의 화학식으로 그것들 이성체를 대표하여 나타낸다. 그것들 이성체는 단독으로 사용해도 되고, 혼합물로서 사용해도 된다.In the scope of this specification and the claims of this patent, depending on the structure represented by the chemical formula, there are cases where an aliphatic carbon exists and enantiomers or diastereo isomers can exist. In such cases, these isomers are represented by a single chemical formula. These isomers may be used alone or as a mixture.

(레지스트 조성물)(Resist composition)

본 발명의 제 1 양태는, 노광에 의해 산을 발생하고, 산의 작용에 의해 현상액에 대한 용해성이 변화하는 레지스트 조성물이다.The first aspect of the present invention is a resist composition that generates an acid upon exposure and whose solubility in a developer changes by the action of the acid.

이러한 레지스트 조성물의 일 실시형태로는, 산의 작용에 의해 현상액에 대한 용해성이 변화하는 기재 성분 (A) (이하 「(A) 성분」 이라고도 한다) 와, 노광에 의해 산을 발생하는 산 발생제 성분 (B) (이하 「(B) 성분」 이라고도 한다) 와, 유기 용제 성분 (S) (이하 「(S) 성분」 이라고도 한다) 를 함유하는 레지스트 조성물을 들 수 있다. 본 실시형태의 레지스트 조성물에 있어서, (A) 성분은, 특정한 고분자 화합물 (A1) 을 포함하고, (B) 성분은, 특정한 산 발생제 (B1) 을 포함하고, 당해 레지스트 조성물 중의 고형분 농도는 30 질량% 이상이다.One embodiment of such a resist composition includes a resist composition containing a base component (A) (hereinafter also referred to as “component (A)”) whose solubility in a developer changes by the action of an acid, an acid generator component (B) (hereinafter also referred to as “component (B)”) which generates acid by exposure, and an organic solvent component (S) (hereinafter also referred to as “component (S)”). In the resist composition of the present embodiment, component (A) includes a specific polymer compound (A1), component (B) includes a specific acid generator (B1), and the solid content concentration in the resist composition is 30 mass% or more.

본 실시형태의 레지스트 조성물은, KrF 엑시머 레이저를 사용하여 노광을 실시하는 레지스트 패턴 형성에 바람직한 것이다.The resist composition of the present embodiment is suitable for forming a resist pattern by exposure using a KrF excimer laser.

또한, 본 실시형태의 레지스트 조성물은, 지지체 상에, 예를 들어 1 ∼ 10 ㎛ 의 레지스트막을 형성하는 데에 적합한 것이고, 특히는 후막의 레지스트막을 성막하여 실시하는 레지스트 패턴의 형성에 바람직한 것이다. 여기서 말하는 후막이란, 두께 6 ㎛ 이상의 막을 말한다. 본 실시형태의 레지스트 조성물은, 바람직하게는 두께가 6 ㎛ 이상인 범위, 이 범위 중에서도 두께가 7 ㎛ 이상, 나아가 두께가 8 ㎛ 이상인 레지스트막을 형성하는 데에 바람직한 것이다.In addition, the resist composition of the present embodiment is suitable for forming a resist film of, for example, 1 to 10 μm thick on a support, and is particularly suitable for forming a resist pattern by depositing a thick resist film. The thick film referred to here means a film having a thickness of 6 μm or more. The resist composition of the present embodiment is preferably suitable for forming a resist film having a thickness of 6 μm or more, and even within this range, a thickness of 7 μm or more, and further a thickness of 8 μm or more.

본 실시형태의 레지스트 조성물을 사용하여 레지스트막을 형성하고, 그 레지스트막에 대하여 선택적 노광을 실시하면, 그 레지스트막의 노광부에서는 (B) 성분으로부터 산이 발생하고, 그 산의 작용에 의해 (A) 성분의 현상액에 대한 용해성이 변화하는 한편으로, 그 레지스트막의 미노광부에서는 (A) 성분의 현상액에 대한 용해성이 변화하지 않기 때문에, 그 레지스트막의 노광부와 미노광부 사이에서 현상액에 대한 용해성의 차가 발생한다. 그 때문에, 그 레지스트막을 현상하면, 그 레지스트 조성물이 포지티브형인 경우에는 레지스트막 노광부가 용해 제거되어 포지티브형의 레지스트 패턴이 형성되고, 그 레지스트 조성물이 네거티브형인 경우에는 레지스트막 미노광부가 용해 제거되어 네거티브형의 레지스트 패턴이 형성된다.When a resist film is formed using the resist composition of the present embodiment and selective exposure is performed on the resist film, acid is generated from component (B) in the exposed portion of the resist film, and the solubility of component (A) in the developing solution changes due to the action of the acid, whereas in the unexposed portion of the resist film, the solubility of component (A) in the developing solution does not change, so a difference in solubility in the developing solution occurs between the exposed portion and the unexposed portion of the resist film. Therefore, when the resist film is developed, if the resist composition is positive, the exposed portion of the resist film is dissolved and removed, and a positive resist pattern is formed, and if the resist composition is negative, the unexposed portion of the resist film is dissolved and removed, and a negative resist pattern is formed.

본 명세서에 있어서는, 레지스트막 노광부가 용해 제거되어 포지티브형 레지스트 패턴을 형성하는 레지스트 조성물을 포지티브형 레지스트 조성물이라고 하고, 레지스트막 미노광부가 용해 제거되어 네거티브형 레지스트 패턴을 형성하는 레지스트 조성물을 네거티브형 레지스트 조성물이라고 한다.In this specification, a resist composition in which an exposed portion of a resist film is dissolved and removed to form a positive resist pattern is referred to as a positive resist composition, and a resist composition in which an unexposed portion of a resist film is dissolved and removed to form a negative resist pattern is referred to as a negative resist composition.

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

또한, 본 실시형태의 레지스트 조성물은, 레지스트 패턴 형성시의 현상 처리에 알칼리 현상액을 사용하는 알칼리 현상 프로세스용이어도 되고, 그 현상 처리에 유기 용제를 포함하는 현상액 (유기계 현상액) 을 사용하는 용제 현상 프로세스용이어도 된다.In addition, the resist composition of the present embodiment may be used for an alkaline developing process that uses an alkaline developer for the developing process when forming a resist pattern, or may be used for a solvent developing process that uses a developer containing an organic solvent (organic developer) for the developing process.

본 실시형태의 레지스트 조성물은, 노광에 의해 산을 발생하는 산 발생능을 갖는 것으로, (B) 성분에 더하여, (A) 성분이 노광에 의해 산을 발생하는 것이어도 된다.The resist composition of the present embodiment has an acid-generating ability that generates acid upon exposure, and in addition to component (B), component (A) may be one that generates acid upon exposure.

(A) 성분이 노광에 의해 산을 발생하는 경우, 이 (A) 성분은, 「노광에 의해 산을 발생하고, 또한, 산의 작용에 의해 현상액에 대한 용해성이 변화하는 기재 성분」 이 된다. (A) 성분이 노광에 의해 산을 발생하고, 또한, 산의 작용에 의해 현상액에 대한 용해성이 변화하는 기재 성분인 경우, 후술하는 (A1) 성분이, 노광에 의해 산을 발생하고, 또한, 산의 작용에 의해 현상액에 대한 용해성이 변화하는 고분자 화합물인 것이 바람직하다. 이와 같은 고분자 화합물로는, 노광에 의해 산을 발생하는 구성 단위를 갖는 수지를 들 수 있다. 노광에 의해 산을 발생하는 구성 단위를 유도하는 모노머에는, 공지된 것을 사용할 수 있다.(A) If the component generates an acid upon exposure, this (A) component becomes a "base component which generates an acid upon exposure and furthermore, the solubility in a developer changes by the action of the acid." If the (A) component is a base component which generates an acid upon exposure and furthermore, the solubility in a developer changes by the action of the acid, it is preferable that the (A1) component described below is a polymer compound which generates an acid upon exposure and furthermore, the solubility in a developer changes by the action of the acid. Examples of such polymer compounds include resins having a structural unit which generates an acid upon exposure. Known monomers can be used as monomers which induce a structural unit which generates an acid upon exposure.

<(A) 성분><(A) Component>

(A) 성분은, 산의 작용에 의해 현상액에 대한 용해성이 변화하는 기재 성분이다.(A) Component is a base component whose solubility in a developer changes due to the action of an acid.

본 발명에 있어서 「기재 성분」 이란, 막 형성능을 갖는 유기 화합물이고, 바람직하게는 분자량이 500 이상인 유기 화합물이 사용된다. 그 유기 화합물의 분자량이 500 이상임으로써, 막 형성능이 향상되고, 더하여, 나노 레벨의 레지스트 패턴을 형성하기 쉬워진다.In the present invention, the “base component” is an organic compound having film-forming ability, and preferably, an organic compound having a molecular weight of 500 or more is used. When the molecular weight of the organic compound is 500 or more, the film-forming ability is improved, and furthermore, it becomes easy to form a nano-level resist pattern.

기재 성분으로서 사용되는 유기 화합물은, 비중합체와 중합체로 크게 구별된다.Organic compounds used as base components are broadly classified into non-polymers and polymers.

비중합체로는, 통상적으로, 분자량이 500 이상 4000 미만인 것이 사용된다. 이하 「저분자 화합물」 이라고 하는 경우에는, 분자량이 500 이상 4000 미만인 비중합체를 나타낸다.As for non-polymers, those having a molecular weight of 500 or more and less than 4000 are usually used. Hereinafter, when referred to as “low-molecular-weight compound,” it refers to a non-polymer having a molecular weight of 500 or more and less than 4000.

중합체로는, 통상적으로, 분자량이 1000 이상인 것이 사용된다. 이하 「수지」, 「고분자 화합물」 또는 「폴리머」 라고 하는 경우에는, 분자량이 1000 이상인 중합체를 나타낸다.As a polymer, one having a molecular weight of 1000 or more is usually used. Hereinafter, when referring to “resin,” “polymer compound,” or “polymer,” a polymer having a molecular weight of 1000 or more is indicated.

중합체의 분자량으로는, GPC (겔 퍼미에이션 크로마토그래피) 에 의한 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량을 사용하는 것으로 한다.As for the molecular weight of the polymer, the weight average molecular weight converted to polystyrene by GPC (gel permeation chromatography) is used.

본 실시형태의 레지스트 조성물에 사용되는 (A) 성분으로는, 적어도 (A1) 성분이 이용되고, 그 (A1) 성분과 함께 다른 고분자 화합물 및/ 또는 저분자 화합물을 병용해도 된다.As the component (A) used in the resist composition of the present embodiment, at least the component (A1) is used, and other high molecular weight compounds and/or low molecular weight compounds may be used together with the component (A1).

본 실시형태의 레지스트 조성물에 있어서, (A) 성분은, 특정한 고분자 화합물 (A1), 즉, 후술하는 일반식 (a10-1) 로 나타내는 구성 단위 (a10) 및 산의 작용에 의해 극성이 증대하는 산 분해성기를 포함하는 구성 단위 (a1) 을 갖는 고분자 화합물 (A1) (이하 「(A1) 성분」 이라고도 한다) 을 포함하는 것이다.In the resist composition of the present embodiment, component (A) includes a specific polymer compound (A1), that is, a polymer compound (A1) having a structural unit (a10) represented by the general formula (a10-1) described below and a structural unit (a1) including an acid-decomposable group whose polarity increases by the action of an acid (hereinafter also referred to as “component (A1)”).

이러한 (A1) 성분을 함유하는 레지스트 조성물을 사용하여 형성된 레지스트막을 노광한 경우, 구성 단위 (a1) 은, 산의 작용에 의해 그 구조 중의 적어도 일부의 결합이 개열하여, 극성이 증대한다. 이 때문에, 본 실시형태의 레지스트 조성물은, 현상액이 유기계 현상액인 경우 (용제 현상 프로세스) 에 있어서 네거티브형이 되고, 현상액이 알칼리 현상액인 경우 (알칼리 현상 프로세스) 에 있어서 포지티브형이 된다. (A1) 성분은 노광 전후로 극성이 변화하기 때문에, (A1) 성분을 사용함으로써, 알칼리 현상 프로세스뿐만 아니라, 용제 현상 프로세스에 있어서도 양호한 현상 콘트라스트를 얻을 수 있다.When a resist film formed using a resist composition containing such a (A1) component is exposed, the structural unit (a1) has at least a part of its structure bonds cleaved by the action of an acid, thereby increasing its polarity. Therefore, the resist composition of the present embodiment becomes negative when the developer is an organic developer (solvent developing process), and becomes positive when the developer is an alkaline developer (alkaline developing process). Since the polarity of the (A1) component changes before and after exposure, by using the (A1) component, good developing contrast can be obtained not only in the alkaline developing process but also in the solvent developing process.

요컨대, 알칼리 현상 프로세스를 적용하는 경우, 그 (A1) 성분은, 노광 전에는 알칼리 현상액에 대하여 난용성이고, 예를 들어, 노광에 의해 (B) 성분으로부터 산이 발생하면, 그 산의 작용에 의해 극성이 증대하여 알칼리 현상액에 대한 용해성이 증대한다. 그 때문에, 레지스트 패턴의 형성에 있어서, 그 레지스트 조성물을 지지체 상에 도포하여 얻어지는 레지스트막에 대하여 선택적으로 노광하면, 레지스트막 노광부는 알칼리 현상액에 대하여 난용성으로부터 가용성으로 변화하는 한편으로, 레지스트막 미노광부는 알칼리 난용성인 채로 변화하지 않기 때문에, 알칼리 현상함으로써 포지티브형 레지스트 패턴이 형성된다.In short, when an alkaline developing process is applied, the (A1) component is hardly soluble in an alkaline developing solution before exposure, and when, for example, an acid is generated from the (B) component by exposure, the polarity increases due to the action of the acid, thereby increasing the solubility in an alkaline developing solution. Therefore, when the resist composition is applied onto a support to form a resist pattern, selective exposure is performed on the resist film obtained by selectively exposing the resist film, and the exposed portion of the resist film changes from hardly soluble to soluble in an alkaline developing solution, while the unexposed portion of the resist film does not change and remains hardly soluble in an alkaline developing solution, so that a positive resist pattern is formed by performing the alkaline developing solution.

한편, 용제 현상 프로세스를 적용하는 경우, 그 (A1) 성분은, 노광 전에는 유기계 현상액에 대하여 용해성이 높고, 노광에 의해 (B) 성분으로부터 산이 발생하면, 그 산의 작용에 의해 극성이 높아지고, 유기계 현상액에 대한 용해성이 감소한다. 그 때문에, 레지스트 패턴의 형성에 있어서, 당해 레지스트 조성물을 지지체 상에 도포하여 얻어지는 레지스트막에 대하여 선택적으로 노광하면, 레지스트막 노광부는 유기계 현상액에 대하여 가용성으로부터 난용성으로 변화하는 한편으로, 레지스트막 미노광부는 가용성인 채로 변화하지 않기 때문에, 유기계 현상액으로 현상함으로써, 노광부와 미노광부 사이에서 콘트라스트를 부여할 수 있고, 네거티브형 레지스트 패턴이 형성된다.Meanwhile, when a solvent development process is applied, the (A1) component has high solubility in an organic developer before exposure, and when an acid is generated from the (B) component by exposure, the polarity increases due to the action of the acid, and the solubility in the organic developer decreases. Therefore, when the resist composition is applied onto a support to form a resist pattern and the obtained resist film is selectively exposed, the exposed portion of the resist film changes from being soluble to being insoluble in the organic developer, while the unexposed portion of the resist film remains soluble and does not change, so by developing with an organic developer, contrast can be imparted between the exposed portion and the unexposed portion, and a negative resist pattern is formed.

· (A1) 성분에 대하여· (A1) About the ingredients

(A1) 성분은, 일반식 (a10-1) 로 나타내는 구성 단위 (a10) 과, 산의 작용에 의해 극성이 증대하는 산 분해성기를 포함하는 구성 단위 (a1) 을 갖는 고분자 화합물이다.(A1) The component is a polymer compound having a structural unit (a10) represented by the general formula (a10-1) and a structural unit (a1) including an acid-decomposable group whose polarity increases by the action of an acid.

≪구성 단위 (a10)≫≪Composition Unit (a10)≫

구성 단위 (a10) 은, 하기 일반식 (a10-1) 로 나타내는 구성 단위이다.The constituent unit (a10) is a constituent unit represented by the following general formula (a10-1).

[화학식 2][Chemical formula 2]

Figure 112019066168056-pat00002
Figure 112019066168056-pat00002

[식 중, R 은, 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 할로겐화알킬기이다. Yax1 은, 단결합 또는 2 가의 연결기이다. Wax1 은, (nax1 + 1) 가의 방향족 탄화수소기이다. nax1 은, 1 ∼ 3 의 정수이다.][In the formula, R is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Ya x1 is a single bond or a divalent linking group. Wa x1 is an aromatic hydrocarbon group having a valence of (n ax1 + 1). n ax1 is an integer of 1 to 3.]

상기 식 (a10-1) 중, R 은, 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 할로겐화알킬기이다.In the above formula (a10-1), R is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.

R 의 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기는, 탄소수 1 ∼ 5 의 직사슬형 또는 분기 사슬형의 알킬기가 바람직하고, 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기 등을 들 수 있다. R 의 탄소수 1 ∼ 5 의 할로겐화알킬기는, 상기 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 할로겐 원자로 치환된 기이다. 그 할로겐 원자로는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있고, 특히 불소 원자가 바람직하다.The alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of R is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and specific examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, a neopentyl group, and the like. The halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of R is a group in which some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms are replaced with halogen atoms. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, and the like, and a fluorine atom is particularly preferable.

R 로는, 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 불소화알킬기가 바람직하고, 공업상의 입수의 용이함으로부터, 수소 원자 또는 메틸기가 가장 바람직하다.As R, a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and from the perspective of ease of industrial availability, a hydrogen atom or a methyl group is most preferable.

상기 식 (a10-1) 중, Yax1 은, 단결합 또는 2 가의 연결기이다.In the above formula (a10-1), Ya x1 is a single bond or a divalent linking group.

Yax1 에 있어서의 2 가의 연결기로는, 예를 들어, 치환기를 가지고 있어도 되는 2 가의 탄화수소기, 헤테로 원자를 포함하는 2 가의 연결기를 바람직한 것으로서 들 수 있다.As the divalent linking group in Ya x1 , for example, a divalent hydrocarbon group which may have a substituent and a divalent linking group containing a hetero atom are preferable.

· 치환기를 가지고 있어도 되는 2 가의 탄화수소기 : · Divalent hydrocarbon group which may have a substituent:

Yax1 이 치환기를 가지고 있어도 되는 2 가의 탄화수소기인 경우, 그 탄화수소기는, 지방족 탄화수소기여도 되고, 방향족 탄화수소기여도 된다.If Ya x1 is a divalent hydrocarbon group that may have a substituent, the hydrocarbon group may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group.

·· Yax1 에 있어서의 지방족 탄화수소기·· Aliphatic hydrocarbon group in Ya x1

그 지방족 탄화수소기는, 방향족성을 가지지 않는 탄화수소기를 의미한다. 그 지방족 탄화수소기는, 포화여도 되고 불포화여도 되고, 통상적으로는 포화인 것이 바람직하다.The aliphatic hydrocarbon group refers to a hydrocarbon group that does not have aromaticity. The aliphatic hydrocarbon group may be saturated or unsaturated, and saturated is usually preferred.

상기 지방족 탄화수소기로는, 직사슬형 혹은 분기 사슬형의 지방족 탄화수소기, 또는 구조 중에 고리를 포함하는 지방족 탄화수소기 등을 들 수 있다.The above aliphatic hydrocarbon group may include a straight-chain or branched-chain aliphatic hydrocarbon group, or an aliphatic hydrocarbon group containing a ring in its structure.

··· 직사슬형 혹은 분기 사슬형의 지방족 탄화수소기··· A straight or branched chain aliphatic hydrocarbon group

그 직사슬형의 지방족 탄화수소기는, 탄소수가 1 ∼ 10 인 것이 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 6 이 보다 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 4 가 더욱 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 3 이 가장 바람직하다.The linear aliphatic hydrocarbon group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, still more preferably 1 to 4 carbon atoms, and most preferably 1 to 3 carbon atoms.

직사슬형의 지방족 탄화수소기로는, 직사슬형의 알킬렌기가 바람직하고, 구체적으로는, 메틸렌기 [-CH2-], 에틸렌기 [-(CH2)2-], 트리메틸렌기 [-(CH2)3-], 테트라메틸렌기 [-(CH2)4-], 펜타메틸렌기 [-(CH2)5-] 등을 들 수 있다.As the linear aliphatic hydrocarbon group, a linear alkylene group is preferable, and specific examples thereof include a methylene group [-CH 2 -], an ethylene group [-(CH 2 ) 2 -], a trimethylene group [-(CH 2 ) 3 -], a tetramethylene group [-(CH 2 ) 4 -], a pentamethylene group [-(CH 2 ) 5 -], and the like.

그 분기 사슬형의 지방족 탄화수소기는, 탄소수가 3 ∼ 10 인 것이 바람직하고, 탄소수 3 ∼ 6 이 보다 바람직하고, 탄소수 3 또는 4 가 더욱 바람직하고, 탄소수 3 이 가장 바람직하다.The branched chain aliphatic hydrocarbon group preferably has 3 to 10 carbon atoms, more preferably 3 to 6 carbon atoms, still more preferably 3 or 4 carbon atoms, and most preferably 3 carbon atoms.

분기 사슬형의 지방족 탄화수소기로는, 분기 사슬형의 알킬렌기가 바람직하고, 구체적으로는, -CH(CH3)-, -CH(CH2CH3)-, -C(CH3)2-, -C(CH3)(CH2CH3)-, -C(CH3)(CH2CH2CH3)-, -C(CH2CH3)2- 등의 알킬메틸렌기 ; -CH(CH3)CH2-, -CH(CH3)CH(CH3)-, -C(CH3)2CH2-, -CH(CH2CH3)CH2-, -C(CH2CH3)2-CH2- 등의 알킬에틸렌기 ; -CH(CH3)CH2CH2-, -CH2CH(CH3)CH2- 등의 알킬트리메틸렌기 ; -CH(CH3)CH2CH2CH2-, -CH2CH(CH3)CH2CH2- 등의 알킬테트라메틸렌기 등의 알킬알킬렌기 등을 들 수 있다. 알킬알킬렌기에 있어서의 알킬기로는, 탄소수 1 ∼ 5 의 직사슬형의 알킬기가 바람직하다.As the branched-chain aliphatic hydrocarbon group, a branched-chain alkylene group is preferable, and specifically, alkylmethylene groups such as -CH(CH 3 )-, -CH(CH 2 CH 3 )-, -C(CH 3 ) 2 -, -C(CH 3 )(CH 2 CH 3 )-, -C(CH 3 )(CH 2 CH 2 CH 3 )-, -C(CH 2 CH 3 ) 2 -; alkylethylene groups such as -CH(CH 3 )CH 2 -, -CH(CH 3 )CH(CH 3 )-, -C(CH 3 ) 2 CH 2 -, -CH(CH 2 CH 3 )CH 2 -, -C(CH 2 CH 3 ) 2 -CH 2 -; Examples thereof include alkyltrimethylene groups such as -CH(CH 3 )CH 2 CH 2 -, -CH 2 CH(CH 3 )CH 2 -, and the like; alkylalkylene groups such as alkyltetramethylene groups such as -CH(CH 3 )CH 2 CH 2 CH 2 -, -CH 2 CH(CH 3 )CH 2 CH 2 -, and the like. As the alkyl group in the alkylalkylene group, a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable.

상기의 직사슬형 또는 분기 사슬형의 지방족 탄화수소기는, 치환기를 가지고 있어도 되고, 가지고 있지 않아도 된다. 그 치환기로는, 불소 원자, 불소 원자로 치환된 탄소수 1 ∼ 5 의 불소화알킬기, 카르보닐기 등을 들 수 있다.The above linear or branched aliphatic hydrocarbon group may or may not have a substituent. Examples of the substituent include a fluorine atom, a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom, a carbonyl group, etc.

··· 구조 중에 고리를 포함하는 지방족 탄화수소기··· Aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure

그 구조 중에 고리를 포함하는 지방족 탄화수소기로는, 고리 구조 중에 헤테로 원자를 포함하는 치환기를 포함해도 되는 고리형의 지방족 탄화수소기 (지방족 탄화수소 고리로부터 수소 원자 2 개를 제외한 기), 상기 고리형의 지방족 탄화수소기가 직사슬형 또는 분기 사슬형의 지방족 탄화수소기의 말단에 결합한 기, 상기 고리형의 지방족 탄화수소기가 직사슬형 또는 분기 사슬형의 지방족 탄화수소기의 도중에 개재하는 기 등을 들 수 있다. 상기의 직사슬형 또는 분기 사슬형의 지방족 탄화수소기로는 상기와 동일한 것을 들 수 있다.Examples of the aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure include a cyclic aliphatic hydrocarbon group that may include a substituent containing a hetero atom in the ring structure (a group in which two hydrogen atoms are removed from the aliphatic hydrocarbon ring), a group in which the cyclic aliphatic hydrocarbon group is bonded to the terminal of a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, a group in which the cyclic aliphatic hydrocarbon group is interposed in the middle of a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, and the like. Examples of the linear or branched aliphatic hydrocarbon group include the same ones as described above.

고리형의 지방족 탄화수소기는, 탄소수가 3 ∼ 20 인 것이 바람직하고, 탄소수 3 ∼ 12 인 것이 보다 바람직하다.The cyclic aliphatic hydrocarbon group preferably has 3 to 20 carbon atoms, more preferably 3 to 12 carbon atoms.

고리형의 지방족 탄화수소기는, 다고리형기여도 되고, 단고리형기여도 된다. 단고리형의 지환식 탄화수소기로는, 모노시클로알칸으로부터 2 개의 수소 원자를 제외한 기가 바람직하다. 그 모노시클로알칸으로는, 탄소수 3 ∼ 6 의 것이 바람직하고, 구체적으로는 시클로펜탄, 시클로헥산 등을 들 수 있다. 다고리형의 지환식 탄화수소기로는, 폴리시클로알칸으로부터 2 개의 수소 원자를 제외한 기가 바람직하고, 그 폴리시클로알칸으로는, 탄소수 7 ∼ 12 의 것이 바람직하고, 구체적으로는 아다만탄, 노르보르난, 이소보르난, 트리시클로데칸, 테트라시클로도데칸 등을 들 수 있다.The cyclic aliphatic hydrocarbon group may be a polycyclic group or a monocyclic group. As the monocyclic alicyclic hydrocarbon group, a group obtained by removing two hydrogen atoms from a monocycloalkane is preferable. As the monocycloalkane, a group having 3 to 6 carbon atoms is preferable, and specific examples thereof include cyclopentane and cyclohexane. As the polycyclic alicyclic hydrocarbon group, a group obtained by removing two hydrogen atoms from a polycycloalkane is preferable, and as the polycycloalkane, a group having 7 to 12 carbon atoms is preferable, and specific examples thereof include adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane.

고리형의 지방족 탄화수소기는, 치환기를 가지고 있어도 되고, 가지고 있지 않아도 된다. 그 치환기로는, 알킬기, 알콕시기, 할로겐 원자, 할로겐화알킬기, 수산기, 카르보닐기 등을 들 수 있다.The cyclic aliphatic hydrocarbon group may or may not have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, a carbonyl group, etc.

상기 치환기로서의 알킬기로는, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기가 바람직하고, 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-부틸기, tert-부틸기인 것이 가장 바람직하다.As the alkyl group as the above substituent, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, or a tert-butyl group is most preferable.

상기 치환기로서의 알콕시기로는, 탄소수 1 ∼ 5 의 알콕시기가 바람직하고, 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, iso-프로폭시기, n-부톡시기, tert-부톡시기가 보다 바람직하고, 메톡시기, 에톡시기가 가장 바람직하다.As the alkoxy group as the above substituent, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group, a tert-butoxy group are more preferable, and a methoxy group and an ethoxy group are most preferable.

상기 치환기로서의 할로겐 원자로는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있고, 불소 원자가 바람직하다.As the halogen atom as the above substituent, examples thereof include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, etc., and a fluorine atom is preferred.

상기 치환기로서의 할로겐화알킬기로는, 상기 알킬기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 상기 할로겐 원자로 치환된 기를 들 수 있다.As the halogenated alkyl group as the above substituent, a group in which some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group are replaced with the halogen atoms can be exemplified.

고리형의 지방족 탄화수소기는, 그 고리 구조를 구성하는 탄소 원자의 일부가 헤테로 원자를 포함하는 치환기로 치환되어도 된다. 그 헤테로 원자를 포함하는 치환기로는, -O-, -C(=O)-O-, -S-, -S(=O)2-, -S(=O)2-O- 가 바람직하다.A cyclic aliphatic hydrocarbon group may have some of the carbon atoms constituting the ring structure replaced by a substituent containing a hetero atom. Preferred substituents containing the hetero atom are -O-, -C(=O)-O-, -S-, -S(=O) 2 -, -S(=O) 2 -O-.

·· Yax1 에 있어서의 방향족 탄화수소기·· Aromatic hydrocarbon group in Ya x1

그 방향족 탄화수소기는, 방향 고리를 적어도 1 개 갖는 탄화수소기이다.The aromatic hydrocarbon group is a hydrocarbon group having at least one aromatic ring.

이 방향 고리는, 4n + 2 개의 π 전자를 가지는 고리형 공액계이면 특별히 한정되지 않고, 단고리형이어도 되고 다고리형이어도 된다. 방향 고리의 탄소수는 5 ∼ 30 인 것이 바람직하고, 5 ∼ 20 이 보다 바람직하고, 6 ∼ 15 가 더욱 바람직하고, 6 ∼ 12 가 특히 바람직하다. 단, 그 탄소수에는, 치환기에 있어서의 탄소수를 포함하지 않는 것으로 한다. 방향 고리로서 구체적으로는, 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌 등의 방향족 탄화수소 고리 ; 상기 방향족 탄화수소 고리를 구성하는 탄소 원자의 일부가 헤테로 원자로 치환된 방향족 복소 고리 등을 들 수 있다. 방향족 복소 고리에 있어서의 헤테로 원자로는, 산소 원자, 황 원자, 질소 원자 등을 들 수 있다. 방향족 복소 고리로서 구체적으로는, 피리딘 고리, 티오펜 고리 등을 들 수 있다.This aromatic ring is not particularly limited as long as it is a cyclic conjugated system having 4n + 2 π electrons, and may be a monocyclic ring or a polycyclic ring. The aromatic ring preferably has 5 to 30 carbon atoms, more preferably 5 to 20, still more preferably 6 to 15, and particularly preferably 6 to 12. However, the carbon atoms in the substituent are not included in the carbon atoms in the substituent. Specific examples of the aromatic ring include aromatic hydrocarbon rings such as benzene, naphthalene, anthracene, and phenanthrene; and aromatic heterocycles in which some of the carbon atoms constituting the aromatic hydrocarbon ring are replaced with heteroatoms. Examples of the heteroatom in the aromatic heterocycle include an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom. Specific examples of the aromatic heterocycle include a pyridine ring, a thiophene ring, and the like.

방향족 탄화수소기로서 구체적으로는, 상기 방향족 탄화수소 고리 또는 방향족 복소 고리로부터 수소 원자 2 개를 제외한 기 (아릴렌기 또는 헤테로 아릴렌기) ; 2 개 이상의 방향 고리를 포함하는 방향족 화합물 (예를 들어 비페닐, 플루오렌 등) 로부터 수소 원자 2 개를 제외한 기 ; 상기 방향족 탄화수소 고리 또는 방향족 복소 고리로부터 수소 원자 1 개를 제외한 기 (아릴기 또는 헤테로아릴기) 의 수소 원자의 1 개가 알킬렌기로 치환된 기 (예를 들어, 벤질기, 페네틸기, 1-나프틸메틸기, 2-나프틸메틸기, 1-나프틸에틸기, 2-나프틸에틸기 등의 아릴알킬기에 있어서의 아릴기로부터 수소 원자를 추가로 1 개 제외한 기) 등을 들 수 있다. 상기의 아릴기 또는 헤테로아릴기에 결합하는 알킬렌기의 탄소수는, 1 ∼ 4 인 것이 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 2 인 것이 보다 바람직하고, 탄소수 1 인 것이 특히 바람직하다.As an aromatic hydrocarbon group, examples thereof include a group in which two hydrogen atoms are removed from the aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocycle (an arylene group or a heteroarylene group); a group in which two hydrogen atoms are removed from an aromatic compound (e.g., biphenyl, fluorene, etc.) containing two or more aromatic rings; a group in which one hydrogen atom of a group in which one hydrogen atom is removed from the aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocycle (an aryl group or a heteroaryl group) is replaced with an alkylene group (e.g., a group in which one hydrogen atom is additionally removed from the aryl group in an arylalkyl group such as a benzyl group, a phenethyl group, a 1-naphthylmethyl group, a 2-naphthylmethyl group, a 1-naphthylethyl group, or a 2-naphthylethyl group). The alkylene group bonded to the above aryl group or heteroaryl group preferably has 1 to 4 carbon atoms, more preferably 1 to 2 carbon atoms, and particularly preferably 1 carbon atoms.

상기 방향족 탄화수소기는, 당해 방향족 탄화수소기가 갖는 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 된다. 예를 들어, 당해 방향족 탄화수소기 중의 방향 고리에 결합한 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 된다. 그 치환기로는, 예를 들어, 알킬기, 알콕시기, 할로겐 원자, 할로겐화알킬기, 수산기 등을 들 수 있다.The above aromatic hydrocarbon group may have a hydrogen atom substituted with a substituent. For example, a hydrogen atom bonded to an aromatic ring in the aromatic hydrocarbon group may be substituted with a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, and the like.

상기 치환기로서의 알킬기로는, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기가 바람직하고, 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-부틸기, tert-부틸기인 것이 가장 바람직하다.As the alkyl group as the above substituent, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, or a tert-butyl group is most preferable.

상기 치환기로서의 알콕시기, 할로겐 원자 및 할로겐화알킬기로는, 상기 고리형의 지방족 탄화수소기가 갖는 수소 원자를 치환하는 치환기로서 예시한 것을 들 수 있다.As the alkoxy group, halogen atom and halogenated alkyl group as the above substituent, examples thereof include those as substituents that substitute hydrogen atoms of the above cyclic aliphatic hydrocarbon group.

· 헤테로 원자를 포함하는 2 가의 연결기 : · Bivalent linking group containing heteroatoms:

Yax1 이 헤테로 원자를 포함하는 2 가의 연결기인 경우, 그 연결기로서 바람직한 것으로서, -O-, -C(=O)-O-, -C(=O)-, -O-C(=O)-O-, -C(=O)-NH-, -NH-, -NH-C(=NH)- (H 는 알킬기, 아실기 등의 치환기로 치환되어 있어도 된다), -S-, -S(=O)2-, -S(=O)2-O-, 일반식 -Y21-O-Y22-, -Y21-O-, -Y21-C(=O)-O-, -C(=O)-O-Y21-, -[Y21-C(=O)-O]m"-Y22-, -Y21-O-C(=O)-Y22- 또는 -Y21-S(=O)2-O-Y22- 로 나타내는 기 [식 중, Y21 및 Y22 는 각각 독립적으로 치환기를 가지고 있어도 되는 2 가의 탄화수소기이고, O 는 산소 원자이고, m" 는 0 ∼ 3 의 정수이다.] 등을 들 수 있다.When Ya x1 is a divalent linking group containing a hetero atom, preferable ones as the linking group are -O-, -C(=O)-O-, -C(=O)-, -OC(=O)-O-, -C(=O)-NH-, -NH-, -NH-C(=NH)- (H may be substituted with a substituent such as an alkyl group or an acyl group), -S-, -S(=O) 2 -, -S(=O) 2 -O-, general formula -Y 21 -OY 22 -, -Y 21 -O-, -Y 21 -C(=O)-O-, -C(=O)-OY 21 -, -[Y 21 -C(=O)-O] m" -Y 22 -, -Y 21 -OC(=O)-Y 22 - or -Y 21 -S(=O) 2 -OY Examples thereof include a group represented by [wherein Y 21 and Y 22 are each independently a divalent hydrocarbon group which may have a substituent, O is an oxygen atom, and m" is an integer from 0 to 3.]

상기의 헤테로 원자를 포함하는 2 가의 연결기가 -C(=O)-NH-, -C(=O)-NH-C(=O)-, -NH-, -NH-C(=NH)- 인 경우, 그 H 는 알킬기, 아실기 등의 치환기로 치환되어 있어도 된다. 그 치환기 (알킬기, 아실기 등) 는, 탄소수가 1 ∼ 10 인 것이 바람직하고, 1 ∼ 8 인 것이 더욱 바람직하고, 1 ∼ 5 인 것이 특히 바람직하다.When the divalent linking group containing the above hetero atom is -C(=O)-NH-, -C(=O)-NH-C(=O)-, -NH-, -NH-C(=NH)-, the H may be substituted with a substituent such as an alkyl group or an acyl group. The substituent (alkyl group, acyl group, etc.) preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 5 carbon atoms.

일반식 -Y21-O-Y22-, -Y21-O-, -Y21-C(=O)-O-, -C(=O)-O-Y21-, -[Y21-C(=O)-O]m"-Y22-, -Y21-O-C(=O)-Y22- 또는 -Y21-S(=O)2-O-Y22- 중, Y21 및 Y22 는, 각각 독립적으로, 치환기를 가지고 있어도 되는 2 가의 탄화수소기이다. 그 2 가의 탄화수소기로는, 상기 2 가의 연결기로서의 설명에서 예시한 (치환기를 가지고 있어도 되는 2 가의 탄화수소기) 와 동일한 것을 들 수 있다. In the general formulas -Y 21 -OY 22 -, -Y 21 -O-, -Y 21 -C(=O)-O-, -C(=O)-OY 21 -, -[Y 21 -C(=O)-O] m" -Y 22 -, -Y 21 -OC(=O)-Y 22 - or -Y 21 -S(=O) 2 -OY 22 -, Y 21 and Y 22 are each independently a divalent hydrocarbon group which may have a substituent. As the divalent hydrocarbon group, examples thereof include the same as (divalent hydrocarbon groups which may have a substituent) exemplified in the explanation of the divalent connecting group above.

Y21 로는, 직사슬형의 지방족 탄화수소기가 바람직하고, 직사슬형의 알킬렌기가 보다 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 5 의 직사슬형의 알킬렌기가 더욱 바람직하고, 메틸렌기 또는 에틸렌기가 특히 바람직하다.As Y 21 , a linear aliphatic hydrocarbon group is preferable, a linear alkylene group is more preferable, a linear alkylene group having 1 to 5 carbon atoms is still more preferable, and a methylene group or an ethylene group is particularly preferable.

Y22 로는, 직사슬형 또는 분기 사슬형의 지방족 탄화수소기가 바람직하고, 메틸렌기, 에틸렌기 또는 알킬메틸렌기가 보다 바람직하다. 그 알킬메틸렌기에 있어서의 알킬기는, 탄소수 1 ∼ 5 의 직사슬형의 알킬기가 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 3 의 직사슬형의 알킬기가 보다 바람직하고, 메틸기가 가장 바람직하다.As Y 22 , a linear or branched aliphatic hydrocarbon group is preferable, and a methylene group, an ethylene group or an alkylmethylene group is more preferable. The alkyl group in the alkylmethylene group is preferably a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a linear alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and most preferably a methyl group.

식 -[Y21-C(=O)-O]m"-Y22- 로 나타내는 기에 있어서, m" 는 0 ∼ 3 의 정수이고, 0 ∼ 2 의 정수인 것이 바람직하고, 0 또는 1 이 보다 바람직하고, 1 이 특히 바람직하다. 요컨대, 식 -[Y21-C(=O)-O]m"-Y22- 로 나타내는 기로는, 식 -Y21-C(=O)-O-Y22- 로 나타내는 기가 특히 바람직하다. 그 중에서도, 식 -(CH2)a'-C(=O)-O-(CH2)b'- 로 나타내는 기가 바람직하다. 그 식 중, a' 는, 1 ∼ 10 의 정수이고, 1 ∼ 8 의 정수가 바람직하고, 1 ∼ 5 의 정수가 보다 바람직하고, 1 또는 2 가 더욱 바람직하고, 1 이 가장 바람직하다. b' 는, 1 ∼ 10 의 정수이고, 1 ∼ 8 의 정수가 바람직하고, 1 ∼ 5 의 정수가 보다 바람직하고, 1 또는 2 가 더욱 바람직하고, 1 이 가장 바람직하다.In the group represented by the formula -[Y 21 -C(=O)-O] m" -Y 22 -, m" is an integer of 0 to 3, preferably an integer of 0 to 2, more preferably 0 or 1, and particularly preferably 1. In short, among the groups represented by the formula -[Y 21 -C(=O)-O] m" -Y 22 -, a group represented by the formula -Y 21 -C(=O)-OY 22 - is particularly preferable. Among these, a group represented by the formula -(CH 2 ) a' -C(=O)-O-(CH 2 ) b ' - is preferable. In the formula, a' is an integer of 1 to 10, preferably an integer of 1 to 8, more preferably an integer of 1 to 5, still more preferably 1 or 2, and most preferably 1. b' is an integer of 1 to 10, preferably an integer of 1 to 8, more preferably an integer of 1 to 5, still more preferably 1 or 2, and most preferably 1.

Yax1 로는, 단결합, 에스테르 결합 [-C(=O)-O-], 에테르 결합 (-O-), -C(=O)-NH-, 직사슬형 혹은 분기 사슬형의 알킬렌기, 또는 이들의 조합인 것이 바람직하고, 그 중에서도 단결합이 특히 보다 바람직하다.As for Ya x1 , it is preferable that it is a single bond, an ester bond [-C(=O)-O-], an ether bond (-O-), -C(=O)-NH-, a linear or branched alkylene group, or a combination thereof, and among them, a single bond is particularly more preferable.

상기 식 (a10-1) 중, Wax1 은, (nax1 + 1) 가의 방향족 탄화수소기이다.In the above formula (a10-1), Wa x1 is an aromatic hydrocarbon group of (n ax1 + 1).

Wax1 에 있어서의 방향족 탄화수소기로는, 방향 고리로부터 (nax1 + 1) 개의 수소 원자를 제외한 기를 들 수 있다. 여기서의 방향 고리는, 4n + 2 개의 π 전자를 가지는 고리형 공액계이면 특별히 한정되지 않고, 단고리형이어도 되고 다고리형이어도 된다. 방향 고리의 탄소수는 5 ∼ 30 인 것이 바람직하고, 탄소수 5 ∼ 20 이 보다 바람직하고, 탄소수 6 ∼ 15 가 더욱 바람직하고, 탄소수 6 ∼ 12 가 특히 바람직하다. 방향 고리로서 구체적으로는, 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌 등의 방향족 탄화수소 고리 ; 상기 방향족 탄화수소 고리를 구성하는 탄소 원자의 일부가 헤테로 원자로 치환된 방향족 복소 고리 등을 들 수 있다. 방향족 복소 고리에 있어서의 헤테로 원자로는, 산소 원자, 황 원자, 질소 원자 등을 들 수 있다. 방향족 복소 고리로서 구체적으로는, 피리딘 고리, 티오펜 고리 등을 들 수 있다.As an aromatic hydrocarbon group in Wa x1 , a group in which (n ax1 + 1) hydrogen atoms are removed from the aromatic ring can be exemplified. The aromatic ring here is not particularly limited as long as it is a ring-shaped conjugated system having 4n + 2 π electrons, and may be a monocyclic ring or a polycyclic ring. The aromatic ring preferably has 5 to 30 carbon atoms, more preferably 5 to 20 carbon atoms, still more preferably 6 to 15 carbon atoms, and particularly preferably 6 to 12 carbon atoms. Specific examples of the aromatic ring include aromatic hydrocarbon rings such as benzene, naphthalene, anthracene, and phenanthrene; and aromatic heterocycles in which some of the carbon atoms constituting the aromatic hydrocarbon ring are replaced with heteroatoms. Examples of the heteroatom in the aromatic heterocycle include an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, and the like. As aromatic heterocyclic rings, specific examples include a pyridine ring and a thiophene ring.

상기 식 (a10-1) 중, nax1 은, 1 ∼ 3 의 정수이고, 1 또는 2 가 바람직하고, 1 이 보다 바람직하다.In the above formula (a10-1), n ax1 is an integer from 1 to 3, preferably 1 or 2, and more preferably 1.

이하에, 상기 일반식 (a10-1) 로 나타내는 구성 단위의 구체예를 나타낸다.Below, specific examples of the constituent units represented by the general formula (a10-1) are shown.

하기의 식 중, Rα 는, 수소 원자, 메틸기 또는 트리플루오로메틸기를 나타낸다.In the formula below, R α represents a hydrogen atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group.

[화학식 3][Chemical Formula 3]

Figure 112019066168056-pat00003
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(A1) 성분이 갖는 구성 단위 (a10) 은, 1 종이어도 되고 2 종 이상이어도 된다.(A1) The composition unit (a10) of the component may be one type or two or more types.

구성 단위 (a10) 은, 상기 중에서도, 하이드록시스티렌 골격을 포함하는 구성 단위가 바람직하고, 하기 일반식 (a10-1-1) 로 나타내는 구성 단위가 특히 바람직하다.Among the above, the structural unit (a10) is preferably a structural unit including a hydroxystyrene skeleton, and a structural unit represented by the following general formula (a10-1-1) is particularly preferable.

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure 112019066168056-pat00004
Figure 112019066168056-pat00004

[식 중, Rst 는, 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다. m01 은 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.][In the formula, R st represents a hydrogen atom or a methyl group. m 01 represents an integer from 1 to 3.]

(A1) 성분 중, 구성 단위 (a10) 의 비율은, 그 (A1) 성분을 구성하는 전체 구성 단위의 합계 (100 몰%) 에 대하여, 10 ∼ 95 몰% 가 바람직하고, 30 ∼ 90 몰% 가 보다 바람직하고, 50 ∼ 85 몰% 가 특히 바람직하다.(A1) Among the components, the proportion of the structural unit (a10) is preferably 10 to 95 mol%, more preferably 30 to 90 mol%, and particularly preferably 50 to 85 mol%, with respect to the total (100 mol%) of all structural units constituting the (A1) component.

구성 단위 (a10) 의 비율을, 상기의 바람직한 범위의 하한치 이상으로 함으로써, 현상 특성이나 EL 마진 등의 리소그래피 특성이 보다 향상되고, 상기의 바람직한 범위의 상한치 이하로 함으로써, 다른 구성 단위와의 밸런스를 취하기 쉬워진다.By setting the ratio of the constituent unit (a10) to the lower limit of the above-described preferable range or higher, the lithography characteristics such as the developing characteristics and the EL margin are further improved, and by setting it to the upper limit of the above-described preferable range or lower, it becomes easy to achieve a balance with the other constituent units.

≪구성 단위 (a1)≫≪Composition Unit (a1)≫

구성 단위 (a1) 은, 산의 작용에 의해 극성이 증대하는 산 분해성기를 포함하는 구성 단위이다.The constituent unit (a1) is a constituent unit including an acid-decomposable group whose polarity increases by the action of an acid.

「산 분해성기」 는, 산의 작용에 의해, 당해 산 분해성기의 구조 중의 적어도 일부의 결합이 개열할 수 있는 산 분해성을 갖는 기이다.An “acid-decomposable group” is a group having acid decomposability in which at least a portion of the bonds in the structure of the acid-decomposable group can be cleaved by the action of an acid.

산의 작용에 의해 극성이 증대하는 산 분해성기로는, 예를 들어, 산의 작용에 의해 분해되어 극성기를 발생시키는 기를 들 수 있다.As an acid-decomposable group whose polarity increases by the action of an acid, an example of such a group is a group that decomposes by the action of an acid to generate a polar group.

극성기로는, 예를 들어 카르복시기, 수산기, 아미노기, 술포기 (-SO3H) 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 구조 중에 -OH 를 함유하는 극성기 (이하 「OH 함유 극성기」 라고 하는 경우가 있다) 가 바람직하고, 카르복시기 또는 수산기가 보다 바람직하고, 카르복시기가 특히 바람직하다.Polar groups include, for example, a carboxyl group, a hydroxyl group, an amino group, a sulfo group (-SO 3 H), etc. Among these, a polar group containing -OH in its structure (hereinafter sometimes referred to as an "OH-containing polar group") is preferable, a carboxyl group or a hydroxyl group is more preferable, and a carboxyl group is particularly preferable.

산 분해성기로서 보다 구체적으로는, 상기 극성기가 산 해리성기로 보호된 기 (예를 들어 OH 함유 극성기의 수소 원자를, 산 해리성기로 보호한 기) 를 들 수 있다.More specifically, as an acid-dissociable group, a group in which the polar group is protected by an acid-dissociable group (for example, a group in which a hydrogen atom of an OH-containing polar group is protected by an acid-dissociable group) can be mentioned.

여기서 「산 해리성기」 란, (i) 산의 작용에 의해, 당해 산 해리성기와 그 산 해리성기에 인접하는 원자 사이의 결합이 개열할 수 있는 산 해리성을 갖는 기, 또는, (ii) 산의 작용에 의해 일부의 결합이 개열한 후, 추가로 탈탄산 반응이 발생함으로써, 당해 산 해리성기와 그 산 해리성기에 인접하는 원자 사이의 결합이 개열할 수 있는 기, 의 쌍방을 말한다.Here, the term “acid-dissociable group” refers to either (i) a group having acid dissociability, which can cause cleavage of a bond between the acid-dissociable group and an atom adjacent to the acid-dissociable group by the action of an acid, or (ii) a group which can cause cleavage of a bond between the acid-dissociable group and an atom adjacent to the acid-dissociable group by a further decarboxylation reaction after some of the bonds have been cleaved by the action of an acid.

산 분해성기를 구성하는 산 해리성기는, 당해 산 해리성기의 해리에 의해 생성되는 극성기보다 극성이 낮은 기일 필요가 있고, 이에 의해, 산의 작용에 의해 그 산 해리성기가 해리했을 때에, 그 산 해리성기보다 극성이 높은 극성기가 발생하여 극성이 증대한다. 그 결과, (A1) 성분 전체의 극성이 증대한다. 극성이 증대함으로써, 상대적으로, 현상액에 대한 용해성이 변화하여, 현상액이 알칼리 현상액인 경우에는 용해성이 증대하고, 현상액이 유기계 현상액인 경우에는 용해성이 감소한다.The acid-dissociable group constituting the acid-decomposable group must have a lower polarity than the polar group generated by the dissociation of the acid-dissociable group, and thus, when the acid-dissociable group is dissociated by the action of an acid, a polar group having a higher polarity than the acid-dissociable group is generated, thereby increasing the polarity. As a result, the polarity of the entire (A1) component increases. As the polarity increases, the solubility in the developer relatively changes, and when the developer is an alkaline developer, the solubility increases, and when the developer is an organic developer, the solubility decreases.

산 해리성기로는, 지금까지, 화학 증폭형 레지스트용의 베이스 수지의 산 해리성기로서 제안되어 있는 것을 들 수 있다.As for acid dissociation groups, those proposed so far as acid dissociation groups of base resins for chemically amplified resists can be mentioned.

화학 증폭형 레지스트용의 베이스 수지의 산 해리성기로서 제안되어 있는 것으로서 구체적으로는, 이하에 설명하는 「아세탈형 산 해리성기」, 「제 3 급 알킬에스테르형 산 해리성기」, 「제 3 급 알킬옥시카르보닐 산 해리성기」 를 들 수 있다.As acid-dissociable groups for base resins for chemically amplified resists, specific examples thereof include the “acetal-type acid-dissociable group,” the “tertiary alkyl ester-type acid-dissociable group,” and the “tertiary alkyloxycarbonyl acid-dissociable group,” which are described below.

· 아세탈형 산 해리성기 : · Acetal type acid dissociation group:

상기 극성기 중 카르복시기 또는 수산기를 보호하는 산 해리성기로는, 예를 들어, 하기 일반식 (a1-r-1) 로 나타내는 산 해리성기 (이하 「아세탈형 산 해리성기」 라고 하는 경우가 있다) 를 들 수 있다.As an acid-labile group protecting a carboxyl group or a hydroxyl group among the above polar groups, an acid-labile group represented by the following general formula (a1-r-1) (hereinafter sometimes referred to as an “acetal-type acid-labile group”) can be mentioned, for example.

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure 112019066168056-pat00005
Figure 112019066168056-pat00005

[식 중, Ra'1, Ra'2 는, 수소 원자 또는 알킬기이다. Ra'3 은 탄화수소기로서, Ra'3 은, Ra'1, Ra'2 의 어느 것과 결합하여 고리를 형성해도 된다.][In the formula, Ra' 1 and Ra' 2 are hydrogen atoms or alkyl groups. Ra' 3 is a hydrocarbon group, and Ra' 3 may form a ring by combining with either Ra' 1 or Ra' 2. ]

식 (a1-r-1) 중, Ra'1 및 Ra'2 중, 적어도 일방이 수소 원자인 것이 바람직하고, 양방이 수소 원자인 것이 보다 바람직하다.In the formula (a1-r-1), it is preferable that at least one of Ra' 1 and Ra' 2 is a hydrogen atom, and it is more preferable that both are hydrogen atoms.

Ra'1 또는 Ra'2 가 알킬기인 경우, 그 알킬기로는, 상기 α 치환 아크릴산에스테르에 대한 설명에서, α 위치의 탄소 원자에 결합해도 되는 치환기로서 예시한 알킬기와 동일한 것을 들 수 있고, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기가 바람직하다. 구체적으로는, 직사슬형 또는 분기 사슬형의 알킬기를 바람직하게 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기 등을 들 수 있고, 메틸기 또는 에틸기가 보다 바람직하고, 메틸기가 특히 바람직하다.When Ra' 1 or Ra' 2 is an alkyl group, examples of the alkyl group include the same alkyl groups as those exemplified as substituents which may be bonded to the carbon atom at the α position in the description of the above-mentioned α-substituted acrylic acid ester, and an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable. Specifically, a linear or branched alkyl group is preferable. More specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, a neopentyl group, and the like can be mentioned, and a methyl group or an ethyl group is more preferable, and a methyl group is particularly preferable.

식 (a1-r-1) 중, Ra'3 의 탄화수소기로는, 직사슬형 또는 분기 사슬형의 알킬기, 고리형의 탄화수소기를 들 수 있다.Among the formulas (a1-r-1), the hydrocarbon group of Ra' 3 may include a linear or branched alkyl group or a cyclic hydrocarbon group.

그 직사슬형의 알킬기는, 탄소수가 1 ∼ 5 인 것이 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 4 가 보다 바람직하고, 탄소수 1 또는 2 가 더욱 바람직하다. 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, n-부틸기, n-펜틸기 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 메틸기, 에틸기 또는 n-부틸기가 바람직하고, 메틸기 또는 에틸기가 보다 바람직하다.The linear alkyl group preferably has 1 to 5 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms, and even more preferably 1 or 2 carbon atoms. Specifically, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an n-butyl group, an n-pentyl group, and the like can be mentioned. Among these, a methyl group, an ethyl group, or an n-butyl group is preferable, and a methyl group or an ethyl group is more preferable.

그 분기 사슬형의 알킬기는, 탄소수가 3 ∼ 10 인 것이 바람직하고, 탄소수 3 ∼ 5 가 보다 바람직하다. 구체적으로는, 이소프로필기, 이소부틸기, tert-부틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, 1,1-디에틸프로필기, 2,2-디메틸부틸기 등을 들 수 있고, 이소프로필기인 것이 바람직하다.The branched chain alkyl group preferably has 3 to 10 carbon atoms, more preferably 3 to 5 carbon atoms. Specifically, examples thereof include an isopropyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, an isopentyl group, a neopentyl group, a 1,1-diethylpropyl group, a 2,2-dimethylbutyl group, and the like, with an isopropyl group being preferred.

Ra'3 이 고리형의 탄화수소기가 되는 경우, 그 탄화수소기는, 지방족 탄화수소기여도 되고 방향족 탄화수소기여도 되고, 또한, 다고리형기여도 되고 단고리형기여도 된다.When Ra' 3 is a cyclic hydrocarbon group, the hydrocarbon group may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group, and may also be a polycyclic group or a monocyclic group.

단고리형기인 지방족 탄화수소기로는, 모노시클로알칸으로부터 1 개의 수소 원자를 제외한 기가 바람직하다. 그 모노시클로알칸으로는, 탄소수 3 ∼ 6 의 것이 바람직하고, 구체적으로는 시클로펜탄, 시클로헥산 등을 들 수 있다.As the aliphatic hydrocarbon group which is a monocyclic group, a group in which one hydrogen atom is removed from a monocycloalkane is preferable. As the monocycloalkane, a group having 3 to 6 carbon atoms is preferable, and specific examples thereof include cyclopentane and cyclohexane.

다고리형기인 지방족 탄화수소기로는, 폴리시클로알칸으로부터 1 개의 수소 원자를 제외한 기가 바람직하고, 그 폴리시클로알칸으로는, 탄소수 7 ∼ 12 의 것이 바람직하고, 구체적으로는 아다만탄, 노르보르난, 이소보르난, 트리시클로데칸, 테트라시클로도데칸 등을 들 수 있다.As the aliphatic hydrocarbon group which is a polycyclic group, a group having one hydrogen atom removed from a polycycloalkane is preferable, and as the polycycloalkane, a group having 7 to 12 carbon atoms is preferable, and specific examples thereof include adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane.

Ra'3 의 고리형의 탄화수소기가 방향족 탄화수소기가 되는 경우, 그 방향족 탄화수소기는, 방향 고리를 적어도 1 개 갖는 탄화수소기이다.When the cyclic hydrocarbon group of Ra' 3 becomes an aromatic hydrocarbon group, the aromatic hydrocarbon group is a hydrocarbon group having at least one aromatic ring.

이 방향 고리는, 4n + 2 개의 π 전자를 가지는 고리형 공액계이면 특별히 한정되지 않고, 단고리형이어도 되고 다고리형이어도 된다. 방향 고리의 탄소수는 5 ∼ 30 인 것이 바람직하고, 탄소수 5 ∼ 20 이 보다 바람직하고, 탄소수 6 ∼ 15 가 더욱 바람직하고, 탄소수 6 ∼ 12 가 특히 바람직하다. 방향 고리로서 구체적으로는, 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌 등의 방향족 탄화수소 고리 ; 상기 방향족 탄화수소 고리를 구성하는 탄소 원자의 일부가 헤테로 원자로 치환된 방향족 복소 고리 등을 들 수 있다. 방향족 복소 고리에 있어서의 헤테로 원자로는, 산소 원자, 황 원자, 질소 원자 등을 들 수 있다. 방향족 복소 고리로서 구체적으로는, 피리딘 고리, 티오펜 고리 등을 들 수 있다.This aromatic ring is not particularly limited as long as it is a cyclic conjugated system having 4n + 2 π electrons, and may be a monocyclic ring or a polycyclic ring. The aromatic ring preferably has 5 to 30 carbon atoms, more preferably 5 to 20 carbon atoms, still more preferably 6 to 15 carbon atoms, and particularly preferably 6 to 12 carbon atoms. Specific examples of the aromatic ring include aromatic hydrocarbon rings such as benzene, naphthalene, anthracene, and phenanthrene; and aromatic heterocycles in which some of the carbon atoms constituting the aromatic hydrocarbon ring are replaced with heteroatoms. Examples of the heteroatom in the aromatic heterocycle include an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom. Specific examples of the aromatic heterocycle include a pyridine ring, a thiophene ring, and the like.

Ra'3 에 있어서의 방향족 탄화수소기로서 구체적으로는, 상기 방향족 탄화수소 고리 또는 방향족 복소 고리로부터 수소 원자를 1 개 제외한 기 (아릴기 또는 헤테로아릴기) ; 2 이상의 방향 고리를 포함하는 방향족 화합물 (예를 들어 비페닐, 플루오렌 등) 로부터 수소 원자를 1 개 제외한 기 ; 상기 방향족 탄화수소 고리 또는 방향족 복소 고리의 수소 원자의 1 개가 알킬렌기로 치환된 기 (예를 들어 벤질기, 페네틸기, 1-나프틸메틸기, 2-나프틸메틸기, 1-나프틸에틸기, 2-나프틸에틸기 등의 아릴알킬기 등) 등을 들 수 있다. 상기 방향족 탄화수소 고리 또는 방향족 복소 고리에 결합하는 알킬렌기의 탄소수는, 1 ∼ 4 인 것이 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 2 인 것이 보다 바람직하고, 탄소수 1 인 것이 특히 바람직하다.Specific examples of the aromatic hydrocarbon group in Ra' 3 include a group in which one hydrogen atom is removed from the aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocycle (an aryl group or a heteroaryl group); a group in which one hydrogen atom is removed from an aromatic compound (e.g., biphenyl, fluorene, etc.) containing two or more aromatic rings; a group in which one hydrogen atom of the aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocycle is replaced by an alkylene group (e.g., an arylalkyl group such as a benzyl group, a phenethyl group, a 1-naphthylmethyl group, a 2-naphthylmethyl group, a 1-naphthylethyl group, a 2-naphthylethyl group, etc.). The alkylene group bonded to the aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocycle preferably has 1 to 4 carbon atoms, more preferably 1 to 2 carbon atoms, and particularly preferably 1 carbon atoms.

Ra'3 이, Ra'1, Ra'2 의 어느 것과 결합하여 고리를 형성하는 경우, 그 고리형기로는, 4 ∼ 7 원 고리가 바람직하고, 4 ∼ 6 원 고리가 보다 바람직하다. 그 고리형기의 구체예로는, 테트라하이드로피라닐기, 테트라하이드로푸라닐기 등을 들 수 있다.When Ra' 3 forms a ring by combining with either Ra' 1 or Ra' 2 , the ring group is preferably a 4 to 7-membered ring, and more preferably a 4 to 6-membered ring. Specific examples of the ring group include a tetrahydropyranyl group, a tetrahydrofuranyl group, and the like.

· 제 3 급 알킬에스테르형 산 해리성기 : · Third-class alkyl ester type acid-dissociating group:

상기 극성기 중, 카르복시기를 보호하는 산 해리성기로는, 예를 들어, 하기 일반식 (a1-r-2) 로 나타내는 산 해리성기를 들 수 있다.Among the above polar groups, an acid-labile group protecting a carboxyl group may be, for example, an acid-labile group represented by the following general formula (a1-r-2).

또한, 하기 식 (a1-r-2) 로 나타내는 산 해리성기 중, 알킬기에 의해 구성되는 것을, 이하, 편의상 「제 3 급 알킬에스테르형 산 해리성기」 라고 하는 경우가 있다.In addition, among the acid-dissociable groups represented by the following formula (a1-r-2), those composed of alkyl groups are sometimes referred to as “tertiary alkyl ester type acid-dissociable groups” for convenience.

[화학식 6][Chemical formula 6]

Figure 112019066168056-pat00006
Figure 112019066168056-pat00006

[식 중, Ra'4 ∼ Ra'6 은 각각 탄화수소기로서, Ra'5, Ra'6 은 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다.][In the formula, Ra' 4 to Ra' 6 are each a hydrocarbon group, and Ra' 5 and Ra' 6 may be combined with each other to form a ring.]

Ra'4 ∼ Ra'6 의 탄화수소기로는, 상기 Ra'3 과 동일한 것을 들 수 있다.As hydrocarbon groups of Ra' 4 to Ra' 6 , those identical to those of Ra' 3 can be mentioned.

Ra'4 는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기인 것이 바람직하다. Ra'5 와 Ra'6 이 서로 결합하여 고리를 형성하는 경우, 하기 일반식 (a1-r2-1) 로 나타내는 기를 들 수 있다. 한편, Ra'4 ∼ Ra'6 이 서로 결합하지 않고, 독립적인 탄화수소기인 경우, 하기 일반식 (a1-r2-2) 로 나타내는 기를 들 수 있다.It is preferable that Ra' 4 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. When Ra' 5 and Ra' 6 are bonded to each other to form a ring, a group represented by the following general formula (a1-r2-1) can be exemplified. On the other hand, when Ra' 4 to Ra' 6 are not bonded to each other and are independent hydrocarbon groups, a group represented by the following general formula (a1-r2-2) can be exemplified.

[화학식 7][Chemical formula 7]

Figure 112019066168056-pat00007
Figure 112019066168056-pat00007

[식 중, Ra'10 은 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기이다. Ra'11 은 Ra'10 이 결합한 탄소 원자와 함께 지방족 고리형기를 형성하는 기이다. Ra'12 ∼ Ra'14 는, 각각 독립적으로 탄화수소기를 나타낸다.][In the formula, Ra' 10 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Ra' 11 is a group that forms an aliphatic ring group together with the carbon atom to which Ra' 10 is bonded. Ra' 12 to Ra' 14 each independently represent a hydrocarbon group.]

식 (a1-r2-1) 중, Ra'10 의 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기는, 식 (a1-r-1) 에 있어서의 Ra'3 의 직사슬형 또는 분기 사슬형의 알킬기로서 예시한 기가 바람직하다. 식 (a1-r2-1) 중, Ra'11 이 Ra'10 이 결합한 탄소 원자와 함께 형성하는 지방족 고리형기는, 식 (a1-r-1) 에 있어서의 Ra'3 의 단고리형기 또는 다고리형기인 지방족 탄화수소기로서 예시한 기가 바람직하다.In formula (a1-r2-1), the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms of Ra' 10 is preferably a group exemplified as a linear or branched alkyl group of Ra' 3 in formula (a1-r-1). In formula (a1-r2-1), the aliphatic cyclic group formed by Ra' 11 together with the carbon atom to which Ra' 10 is bonded is preferably a group exemplified as an aliphatic hydrocarbon group which is a monocyclic group or polycyclic group of Ra' 3 in formula (a1-r-1).

식 (a1-r2-2) 중, Ra'12 및 Ra'14 는 각각 독립적으로 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기인 것이 바람직하고, 그 알킬기는, 식 (a1-r-1) 에 있어서의 Ra'3 의 직사슬형 또는 분기 사슬형의 알킬기로서 예시한 기가 보다 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 5 의 직사슬형 알킬기가 더욱 바람직하고, 메틸기 또는 에틸기가 특히 바람직하다.In formula (a1-r2-2), it is preferable that Ra' 12 and Ra' 14 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and the alkyl group is more preferably a group exemplified as a linear or branched alkyl group of Ra' 3 in formula (a1-r-1), a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is further preferable, and a methyl group or an ethyl group is particularly preferable.

식 (a1-r2-2) 중, Ra'13 은, 식 (a1-r-1) 에 있어서의 Ra'3 의 탄화수소기로서 예시된 직사슬형 또는 분기 사슬형의 알킬기, 단고리형기 또는 다고리형기인 지방족 탄화수소기인 것이 바람직하다. 이들 중에서도, Ra'13 은, Ra'3 의 탄화수소기로서 예시된 직사슬형 또는 분기 사슬형의 알킬기인 것이 보다 바람직하다.In the formula (a1-r2-2), Ra' 13 is preferably an aliphatic hydrocarbon group, which is a linear or branched alkyl group, a monocyclic group or a polycyclic group, exemplified as a hydrocarbon group of Ra' 3 in the formula (a1-r-1). Among these, it is more preferable that Ra' 13 is a linear or branched alkyl group exemplified as a hydrocarbon group of Ra' 3 .

이하에, 상기 식 (a1-r2-1) 로 나타내는 기의 구체예를 든다. * 는 결합손을 나타낸다 (이하 본 명세서에 있어서 동일).Below, specific examples of groups represented by the above formula (a1-r2-1) are given. * represents a bond (the same applies hereinafter in the present specification).

[화학식 8][Chemical formula 8]

Figure 112019066168056-pat00008
Figure 112019066168056-pat00008

[화학식 9][Chemical formula 9]

Figure 112019066168056-pat00009
Figure 112019066168056-pat00009

상기 식 (a1-r2-2) 로 나타내는 기의 구체예를 이하에 든다.Specific examples of groups represented by the above formula (a1-r2-2) are given below.

[화학식 10][Chemical Formula 10]

Figure 112019066168056-pat00010
Figure 112019066168056-pat00010

· 제 3 급 알킬옥시카르보닐 산 해리성기 : · Tertiary alkyloxycarbonyl acid dissociation group:

상기 극성기 중 수산기를 보호하는 산 해리성기로는, 예를 들어, 하기 일반식 (a1-r-3) 으로 나타내는 산 해리성기 (이하 편의상 「제 3 급 알킬옥시카르보닐 산 해리성기」 라고 하는 경우가 있다) 를 들 수 있다.As an acid-labile group protecting a hydroxyl group among the above polar groups, an acid-labile group represented by the following general formula (a1-r-3) (hereinafter, for convenience, sometimes referred to as a “tertiary alkyloxycarbonyl acid-labile group”) can be mentioned.

[화학식 11][Chemical Formula 11]

Figure 112019066168056-pat00011
Figure 112019066168056-pat00011

[식 중, Ra'7 ∼ Ra'9 는 각각 알킬기이다.][In the formula, Ra' 7 to Ra' 9 are each an alkyl group.]

식 (a1-r-3) 중, Ra'7 ∼ Ra'9 는, 각각 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기가 바람직하고, 1 ∼ 3 이 보다 바람직하다.In formula (a1-r-3), Ra' 7 to Ra' 9 are each preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably 1 to 3.

또한, 각 알킬기의 합계의 탄소수는, 3 ∼ 7 인 것이 바람직하고, 3 ∼ 5 인 것이 보다 바람직하고, 3 ∼ 4 인 것이 가장 바람직하다.Additionally, the total number of carbon atoms in each alkyl group is preferably 3 to 7, more preferably 3 to 5, and most preferably 3 to 4.

상기 중에서도, 화학 증폭형 레지스트용의 베이스 수지의 산 해리성기로는, (B) 성분과의 조합 효과 (해상성, 지지체면 (Shot) 내의 치수 균일성 (CDU) 등) 가 얻어지기 쉬운 것으로부터, 제 3 급 알킬에스테르형 산 해리성기가 바람직하고, 식 (a1-r-2) 로 나타내는 산 해리성기가 보다 바람직하고, 일반식 (a1-r2-2) 로 나타내는 기가 더욱 바람직하다.Among the above, as the acid-dissociable group of the base resin for the chemically amplified resist, a tertiary alkyl ester type acid-dissociable group is preferable because it is easy to obtain a combination effect with the (B) component (resolution, dimensional uniformity (CDU) within the support surface (Shot), etc.), an acid-dissociable group represented by the formula (a1-r-2) is more preferable, and a group represented by the general formula (a1-r2-2) is still more preferable.

일반식 (a1-r2-2) 로 나타내는 기 중에서도, 상기의 식 (r-pr-c1), 식 (r-pr-c2) 또는 식 (r-pr-c3) 으로 나타내는 기가 바람직하다.Among the groups represented by the general formula (a1-r2-2), the group represented by the above formula (r-pr-c1), formula (r-pr-c2), or formula (r-pr-c3) is preferable.

구성 단위 (a1) 로는, α 위치의 탄소 원자에 결합한 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 되는 아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위, 아크릴아미드로부터 유도되는 구성 단위, 하이드록시스티렌 혹은 하이드록시스티렌 유도체로부터 유도되는 구성 단위의 수산기에 있어서의 수소 원자의 적어도 일부가 상기 산 분해성기를 포함하는 치환기에 의해 보호된 구성 단위, 비닐벤조산 혹은 비닐벤조산 유도체로부터 유도되는 구성 단위의 -C(=O)-OH 에 있어서의 수소 원자의 적어도 일부가 상기 산 분해성기를 포함하는 치환기에 의해 보호된 구성 단위 등을 들 수 있다.As the structural unit (a1), examples thereof include a structural unit derived from an acrylic acid ester in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent, a structural unit derived from acrylamide, a structural unit derived from hydroxystyrene or a hydroxystyrene derivative in which at least a part of the hydrogen atoms in a hydroxyl group of the structural unit are protected by a substituent containing the acid-decomposable group, a structural unit derived from vinylbenzoic acid or a vinylbenzoic acid derivative in which at least a part of the hydrogen atoms in -C(=O)-OH of the structural unit are protected by a substituent containing the acid-decomposable group, and the like.

구성 단위 (a1) 로는, 상기 중에서도, α 위치의 탄소 원자에 결합한 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 되는 아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위가 바람직하다.Among the above, as the structural unit (a1), a structural unit derived from an acrylic acid ester in which the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α position may be substituted with a substituent is preferable.

이러한 구성 단위 (a1) 의 바람직한 구체예로는, 하기 일반식 (a1-1) 또는 (a1-2) 로 나타내는 구성 단위를 들 수 있다.Preferred specific examples of such a constituent unit (a1) include a constituent unit represented by the following general formula (a1-1) or (a1-2).

[화학식 12][Chemical Formula 12]

Figure 112019066168056-pat00012
Figure 112019066168056-pat00012

[식 중, R 은 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 할로겐화알킬기이다. Va1 은 에테르 결합을 가지고 있어도 되는 2 가의 탄화수소기이다. na1 은 0 ∼ 2 의 정수이다. Ra1 은 상기의 식 (a1-r-1) 또는 (a1-r-2) 로 나타내는 산 해리성기이다. Wa1 은 na2 + 1 가의 탄화수소기이다. na2 는 1 ∼ 3 의 정수이다. Ra2 는 상기의 식 (a1-r-1) 또는 (a1-r-3) 으로 나타내는 산 해리성기이다.][In the formula, R is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Va 1 is a divalent hydrocarbon group which may have an ether bond. n a1 is an integer of 0 to 2. Ra 1 is an acid-labile group represented by the above formula (a1-r-1) or (a1-r-2). Wa 1 is a hydrocarbon group having a valence of n a2 + 1. n a2 is an integer of 1 to 3. Ra 2 is an acid-labile group represented by the above formula (a1-r-1) or (a1-r-3).]

상기 식 (a1-1) 중, R 의 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기는, 탄소수 1 ∼ 5 의 직사슬형 또는 분기 사슬형의 알킬기가 바람직하고, 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기 등을 들 수 있다. 탄소수 1 ∼ 5 의 할로겐화알킬기는, 상기 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 할로겐 원자로 치환된 기이다. 그 할로겐 원자로는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있고, 특히 불소 원자가 바람직하다.In the above formula (a1-1), the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of R is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and specifically, examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, a neopentyl group, and the like. The halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is a group in which some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms are replaced with halogen atoms. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, and the like, and a fluorine atom is particularly preferable.

R 로는, 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 불소화알킬기가 바람직하고, 공업상의 입수의 용이함으로부터, 수소 원자 또는 메틸기가 가장 바람직하다.As R, a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and from the perspective of ease of industrial availability, a hydrogen atom or a methyl group is most preferable.

상기 식 (a1-1) 중, Va1 의 에테르 결합을 가지고 있어도 되는 2 가의 탄화수소기는, 상기 식 (a10-1) 중의 Yax1 이 치환기로서 에테르 결합을 가지고 있어도 되는 2 가의 탄화수소기가 되는 경우와 동일하다.In the above formula (a1-1), the divalent hydrocarbon group which may have an ether bond of Va 1 is the same as the case in which Ya x1 in the above formula (a10-1) is a divalent hydrocarbon group which may have an ether bond as a substituent.

상기 식 (a1-2) 중, Wa1 에 있어서의 na2 + 1 가의 탄화수소기는, 지방족 탄화수소기여도 되고, 방향족 탄화수소기여도 된다. 그 지방족 탄화수소기는, 방향족성을 가지지 않는 탄화수소기를 의미하고, 포화여도 되고, 불포화여도 되고, 통상적으로는 포화인 것이 바람직하다. 상기 지방족 탄화수소기로는, 직사슬형 혹은 분기 사슬형의 지방족 탄화수소기, 구조 중에 고리를 포함하는 지방족 탄화수소기, 또는 직사슬형 혹은 분기 사슬형의 지방족 탄화수소기와 구조 중에 고리를 포함하는 지방족 탄화수소기를 조합한 기를 들 수 있다.In the above formula (a1-2), the hydrocarbon group of n a2 + 1 in Wa 1 may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group. The aliphatic hydrocarbon group means a hydrocarbon group that does not have aromaticity, and may be saturated or unsaturated, and is usually preferably saturated. Examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, an aliphatic hydrocarbon group including a ring in its structure, or a group obtained by combining a linear or branched aliphatic hydrocarbon group and an aliphatic hydrocarbon group including a ring in its structure.

상기 na2 + 1 가는, 2 ∼ 4 가가 바람직하고, 2 가 또는 3 가가 보다 바람직하다.Among the above n a2 + 1 groups, 2 to 4 are preferable, and 2 or 3 are more preferable.

이하에, 상기 식 (a1-1) 로 나타내는 구성 단위의 구체예를 나타낸다.Below, specific examples of the constituent units represented by the above formula (a1-1) are shown.

이하의 각 식 중, Rα 는, 수소 원자, 메틸기 또는 트리플루오로메틸기를 나타낸다.In each of the formulas below, R α represents a hydrogen atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group.

[화학식 13][Chemical Formula 13]

Figure 112019066168056-pat00013
Figure 112019066168056-pat00013

[화학식 14][Chemical Formula 14]

Figure 112019066168056-pat00014
Figure 112019066168056-pat00014

[화학식 15][Chemical Formula 15]

Figure 112019066168056-pat00015
Figure 112019066168056-pat00015

[화학식 16][Chemical Formula 16]

Figure 112019066168056-pat00016
Figure 112019066168056-pat00016

[화학식 17][Chemical Formula 17]

Figure 112019066168056-pat00017
Figure 112019066168056-pat00017

이하에, 상기 식 (a1-2) 로 나타내는 구성 단위의 구체예를 나타낸다.Below, specific examples of the constituent units represented by the above formula (a1-2) are shown.

[화학식 18][Chemical Formula 18]

Figure 112019066168056-pat00018
Figure 112019066168056-pat00018

(A1) 성분이 갖는 구성 단위 (a1) 은, 1 종이어도 되고 2 종 이상이어도 된다.(A1) The composition unit (a1) of the component may be one type or two or more types.

(A1) 성분 중, 구성 단위 (a1) 의 비율은, 그 (A1) 성분을 구성하는 전체 구성 단위의 합계 (100 몰%) 에 대하여, 5 ∼ 90 몰% 가 바람직하고, 10 ∼ 70 몰% 가 보다 바람직하고, 15 ∼ 50 몰% 가 특히 바람직하다.(A1) Among the components, the proportion of the structural unit (a1) is preferably 5 to 90 mol%, more preferably 10 to 70 mol%, and particularly preferably 15 to 50 mol%, with respect to the total (100 mol%) of all structural units constituting the (A1) component.

구성 단위 (a1) 의 비율을, 상기의 바람직한 범위의 하한치 이상으로 함으로써, 레지스트막의 노광부와 미노광부의 콘트라스트가 보다 높아지고, 해상력이 향상된다. 한편, 상기의 바람직한 범위의 상한치 이하로 함으로써, 다른 구성 단위와의 밸런스를 취하기 쉬워진다.By setting the ratio of the constituent unit (a1) to the lower limit of the above-mentioned preferable range or higher, the contrast between the exposed and unexposed areas of the resist film becomes higher, and the resolution is improved. On the other hand, by setting it to the upper limit of the above-mentioned preferable range or lower, it becomes easy to achieve a balance with the other constituent units.

≪그 외 구성 단위≫≪Other components≫

(A1) 성분은, 상기 서술한 구성 단위 (a10) 및 구성 단위 (a1) 이외의 그 외 구성 단위를 가져도 된다.(A1) The component may have other constituent units other than the constituent unit (a10) and constituent unit (a1) described above.

그 외 구성 단위로는, 예를 들어, 락톤 함유 고리형기, -SO2- 함유 고리형기 또는 카보네이트 함유 고리형기를 포함하는 구성 단위 (a2) (단, 구성 단위 (a10) 또는 구성 단위 (a1) 에 해당하는 것을 제외한다), 산 비해리성의 지방족 고리형기를 포함하는 구성 단위 (a4), 스티렌으로부터 유도되는 구성 단위, 스티렌 유도체로부터 유도되는 구성 단위 (단, 구성 단위 (a10) 에 해당하는 것을 제외한다), 극성기 함유 지방족 탄화수소기를 포함하는 구성 단위 (단, 상기 서술한 구성 단위를 모두 제외한다) 등을 들 수 있다.Other structural units include, for example, a structural unit (a2) including a lactone-containing cyclic group, a -SO 2 - containing cyclic group or a carbonate-containing cyclic group (except for those corresponding to structural unit (a10) or structural unit (a1)), a structural unit (a4) including an acid-non-dissociable aliphatic cyclic group, a structural unit derived from styrene, a structural unit derived from a styrene derivative (except for those corresponding to structural unit (a10)), a structural unit including a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group (except for all of the structural units described above), etc.

· 구성 단위 (a2)· Composition unit (a2)

구성 단위 (a2) 는, 락톤 함유 고리형기, -SO2- 함유 고리형기 또는 카보네이트 함유 고리형기를 포함하는 구성 단위 (단, 구성 단위 (a10) 또는 구성 단위 (a1) 에 해당하는 것을 제외한다) 이다.The structural unit (a2) is a structural unit comprising a lactone-containing cyclic group, a -SO 2 - containing cyclic group or a carbonate-containing cyclic group (except for those corresponding to structural unit (a10) or structural unit (a1)).

구성 단위 (a2) 의 락톤 함유 고리형기, -SO2- 함유 고리형기 또는 카보네이트 함유 고리형기는, (A1) 성분을 레지스트막의 형성에 사용한 경우, 레지스트막의 기판에 대한 밀착성을 높이는 데에 있어서 유효한 것이다. 또한, (A1) 성분이 구성 단위 (a2) 를 가짐으로써, 알칼리 현상 프로세스에 있어서는, 현상시에, 레지스트막의 알칼리 현상액에 대한 용해성이 높아진다.The lactone-containing cyclic group, -SO 2 --containing cyclic group or carbonate-containing cyclic group of the structural unit (a2) is effective in increasing the adhesion of the resist film to the substrate when the (A1) component is used for forming the resist film. In addition, since the (A1) component has the structural unit (a2), in an alkaline developing process, the solubility of the resist film in an alkaline developing solution is increased during development.

「락톤 함유 고리형기」 란, 그 고리 골격 중에 -O-C(=O)- 를 포함하는 고리 (락톤 고리) 를 함유하는 고리형기를 나타낸다. 락톤 고리를 1 개째의 고리로서 세어, 락톤 고리만인 경우에는 단고리형기, 추가로 다른 고리 구조를 갖는 경우에는, 그 구조에 상관없이 다고리형기라고 칭한다. 락톤 함유 고리형기는, 단고리형기여도 되고, 다고리형기여도 된다."Lactone-containing cyclic group" refers to a cyclic group containing a ring (lactone ring) containing -O-C(=O)- in its ring skeleton. The lactone ring is counted as the first ring, and if it is only a lactone ring, it is called a monocyclic group, and if it additionally has another ring structure, it is called a polycyclic group regardless of the structure. The lactone-containing cyclic group may be a monocyclic group or a polycyclic group.

구성 단위 (a2) 에 있어서의 락톤 함유 고리형기로는, 특별히 한정되지 않고 임의의 것이 사용 가능하다. 구체적으로는, 하기의 일반식 (a2-r-1) ∼ (a2-r-7) 로 각각 나타내는 기를 들 수 있다.As for the lactone-containing cyclic group in the constituent unit (a2), any one can be used without particular limitation. Specifically, groups represented by the following general formulae (a2-r-1) to (a2-r-7) can be mentioned.

[화학식 19][Chemical Formula 19]

Figure 112019066168056-pat00019
Figure 112019066168056-pat00019

[식 중, Ra'21 은 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 알콕시기, 할로겐 원자, 할로겐화알킬기, 수산기, -COOR", -OC(=O)R", 하이드록시알킬기 또는 시아노기이다. R" 는 수소 원자, 알킬기, 락톤 함유 고리형기, 카보네이트 함유 고리형기, 또는 -SO2- 함유 고리형기이다. A" 는 산소 원자 (-O-) 혹은 황 원자 (-S-) 를 포함하고 있어도 되는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬렌기, 산소 원자 또는 황 원자이다. n' 는 0 ∼ 2 의 정수이고, m' 는 0 또는 1 이다.][In the formula, Ra' 21 is each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, -COOR", -OC(=O)R", a hydroxyalkyl group, or a cyano group. R" is a hydrogen atom, an alkyl group, a lactone-containing cyclic group, a carbonate-containing cyclic group, or a -SO 2 - containing cyclic group. A" is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms which may include an oxygen atom (-O-) or a sulfur atom (-S-), an oxygen atom, or a sulfur atom. n' is an integer of 0 to 2, and m' is 0 or 1.]

상기 일반식 (a2-r-1) ∼ (a2-r-7) 중, Ra'21 에 있어서의 알킬기로는, 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기가 바람직하다. 그 알킬기는, 직사슬형 또는 분기 사슬형인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, 헥실기 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 메틸기 또는 에틸기가 바람직하고, 메틸기가 특히 바람직하다.Among the above general formulae (a2-r-1) to (a2-r-7), the alkyl group for Ra' 21 is preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. The alkyl group is preferably linear or branched. Specifically, examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, a neopentyl group, a hexyl group, and the like. Among these, a methyl group or an ethyl group is preferable, and a methyl group is particularly preferable.

Ra'21 에 있어서의 알콕시기로는, 탄소수 1 ∼ 6 의 알콕시기가 바람직하다. 그 알콕시기는, 직사슬형 또는 분기 사슬형인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 상기 Ra'21 에 있어서의 알킬기로서 예시한 알킬기와 산소 원자 (-O-) 가 연결된 기를 들 수 있다.As the alkoxy group in Ra' 21 , an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms is preferable. The alkoxy group is preferably linear or branched. Specifically, a group in which an alkyl group as exemplified as the alkyl group in Ra' 21 is linked to an oxygen atom (-O-) can be exemplified.

Ra'21 에 있어서의 할로겐 원자로는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있고, 불소 원자가 바람직하다.Halogen atoms in Ra' 21 include fluorine atoms, chlorine atoms, bromine atoms, iodine atoms, etc., and fluorine atoms are preferred.

Ra'21 에 있어서의 할로겐화알킬기로는, 상기 Ra'21 에 있어서의 알킬기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 상기 할로겐 원자로 치환된 기를 들 수 있다. 그 할로겐화알킬기로는, 불소화알킬기가 바람직하고, 특히 퍼플루오로알킬기가 바람직하다.As the halogenated alkyl group in Ra' 21 , a group in which some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group in Ra' 21 are replaced with the halogen atoms can be exemplified. As the halogenated alkyl group, a fluorinated alkyl group is preferable, and a perfluoroalkyl group is particularly preferable.

Ra'21 에 있어서의 -COOR", -OC(=O)R" 에 있어서, R" 는 모두 수소 원자, 알킬기, 락톤 함유 고리형기, 카보네이트 함유 고리형기, 또는 -SO2- 함유 고리형기이다.In -COOR", -OC(=O)R" in Ra' 21 , R" is all a hydrogen atom, an alkyl group, a lactone-containing cyclic group, a carbonate-containing cyclic group, or a -SO 2 - containing cyclic group.

R" 에 있어서의 알킬기로는, 직사슬형, 분기 사슬형, 고리형의 어느 것이어도 되고, 탄소수는 1 ∼ 15 가 바람직하다.The alkyl group in "R" may be linear, branched or cyclic, and the number of carbon atoms is preferably 1 to 15.

R" 가 직사슬형 혹은 분기 사슬형의 알킬기인 경우에는, 탄소수 1 ∼ 10 인 것이 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 5 인 것이 더욱 바람직하고, 메틸기 또는 에틸기인 것이 특히 바람직하다.When "R" is a straight-chain or branched-chain alkyl group, it is preferably one having 1 to 10 carbon atoms, more preferably one having 1 to 5 carbon atoms, and particularly preferably a methyl group or an ethyl group.

R" 가 고리형의 알킬기인 경우에는, 탄소수 3 ∼ 15 인 것이 바람직하고, 탄소수 4 ∼ 12 인 것이 더욱 바람직하고, 탄소수 5 ∼ 10 이 가장 바람직하다. 구체적으로는, 불소 원자 또는 불소화알킬기로 치환되어 있어도 되고, 치환되어 있지 않아도 되는 모노시클로알칸으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제외한 기 ; 비시클로알칸, 트리시클로알칸, 테트라시클로알칸 등의 폴리시클로알칸으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제외한 기 등을 예시할 수 있다. 보다 구체적으로는, 시클로펜탄, 시클로헥산 등의 모노시클로알칸으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제외한 기 ; 아다만탄, 노르보르난, 이소보르난, 트리시클로데칸, 테트라시클로도데칸 등의 폴리시클로알칸으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제외한 기 등을 들 수 있다.When "R" is a cyclic alkyl group, it is preferably one having 3 to 15 carbon atoms, more preferably one having 4 to 12 carbon atoms, and most preferably one having 5 to 10 carbon atoms. Specifically, examples thereof include a group having one or more hydrogen atoms removed from a monocycloalkane, which may or may not be substituted with a fluorine atom or a fluorinated alkyl group; a group having one or more hydrogen atoms removed from a polycycloalkane such as a bicycloalkane, a tricycloalkane, or a tetracycloalkane; and more specifically, a group having one or more hydrogen atoms removed from a monocycloalkane such as cyclopentane or cyclohexane; a group having one or more hydrogen atoms removed from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, or tetracyclododecane.

R" 에 있어서의 락톤 함유 고리형기로는, 상기 일반식 (a2-r-1) ∼ (a2-r-7) 로 각각 나타내는 기와 동일한 것을 들 수 있다.As the lactone-containing cyclic group in "R", the same groups as those represented by the general formulae (a2-r-1) to (a2-r-7) can be exemplified.

R" 에 있어서의 카보네이트 함유 고리형기로는, 후술하는 카보네이트 함유 고리형기와 동일하고, 구체적으로는 일반식 (ax3-r-1) ∼ (ax3-r-3) 으로 각각 나타내는 기를 들 수 있다.As the carbonate-containing cyclic group in "R", the carbonate-containing cyclic group is the same as the carbonate-containing cyclic group described below, and specifically, groups represented by the general formulas (ax3-r-1) to (ax3-r-3) can be exemplified.

R" 에 있어서의 -SO2- 함유 고리형기로는, 후술하는 -SO2- 함유 고리형기와 동일하고, 구체적으로는 일반식 (a5-r-1) ∼ (a5-r-4) 로 각각 나타내는 기를 들 수 있다.As the -SO 2 -containing cyclic group in "R", the -SO 2 -containing cyclic group is the same as that described later, and specifically, groups represented by the general formulae (a5-r-1) to (a5-r-4) can be mentioned.

Ra'21 에 있어서의 하이드록시알킬기로는, 탄소수가 1 ∼ 6 인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 상기 Ra'21 에 있어서의 알킬기의 수소 원자의 적어도 1 개가 수산기로 치환된 기를 들 수 있다.As the hydroxyalkyl group in Ra' 21 , a group having 1 to 6 carbon atoms is preferable, and specifically, a group in which at least one hydrogen atom of the alkyl group in Ra' 21 is replaced with a hydroxyl group can be mentioned.

상기 일반식 (a2-r-2), (a2-r-3), (a2-r-5) 중, A" 에 있어서의 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬렌기로는, 직사슬형 또는 분기 사슬형의 알킬렌기가 바람직하고, 메틸렌기, 에틸렌기, n-프로필렌기, 이소프로필렌기 등을 들 수 있다. 그 알킬렌기가 산소 원자 또는 황 원자를 포함하는 경우, 그 구체예로는, 상기 알킬렌기의 말단 또는 탄소 원자 사이에 -O- 또는 -S- 가 개재하는 기를 들 수 있고, 예를 들어 -O-CH2-, -CH2-O-CH2-, -S-CH2-, -CH2-S-CH2- 등을 들 수 있다. A" 로는, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬렌기 또는 -O- 가 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬렌기가 보다 바람직하고, 메틸렌기가 가장 바람직하다.Among the above general formulas (a2-r-2), (a2-r-3), and (a2-r-5), the alkylene group having 1 to 5 carbon atoms in A" is preferably a linear or branched alkylene group, and examples thereof include a methylene group, an ethylene group, an n-propylene group, and an isopropylene group. When the alkylene group contains an oxygen atom or a sulfur atom, specific examples thereof include a group in which -O- or -S- is present at the terminal or between the carbon atoms of the alkylene group, and examples thereof include -O-CH 2 -, -CH 2 -O-CH 2 -, -S-CH 2 -, -CH 2 -S-CH 2 -, and the like. As A", an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms or -O- is preferable, an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms is more preferable, and a methylene group is most preferable.

이하에, 일반식 (a2-r-1) ∼ (a2-r-7) 로 각각 나타내는 기의 구체예를 든다.Below, specific examples of groups represented by general formulas (a2-r-1) to (a2-r-7) are given.

[화학식 20][Chemical formula 20]

Figure 112019066168056-pat00020
Figure 112019066168056-pat00020

[화학식 21][Chemical Formula 21]

Figure 112019066168056-pat00021
Figure 112019066168056-pat00021

「-SO2- 함유 고리형기」 란, 그 고리 골격 중에 -SO2- 를 포함하는 고리를 함유하는 고리형기를 나타내고, 구체적으로는, -SO2- 에 있어서의 황 원자 (S) 가 고리형기의 고리 골격의 일부를 형성하는 고리형기이다. 그 고리 골격 중에 -SO2- 를 포함하는 고리를 1 개째의 고리로서 세어, 그 고리만인 경우에는 단고리형기, 추가로 다른 고리 구조를 갖는 경우에는, 그 구조에 상관없이 다고리형기라고 칭한다. -SO2- 함유 고리형기는, 단고리형기여도 되고 다고리형기여도 된다.A "-SO 2 -containing cyclic group" refers to a cyclic group containing a ring containing -SO 2 - in its ring skeleton, and specifically, it is a cyclic group in which the sulfur atom (S) in -SO 2 - forms a part of the ring skeleton of the cyclic group. The ring containing -SO 2 - in the ring skeleton is counted as the first ring, and if it is the only ring, it is called a monocyclic group, and if it further has another ring structure, it is called a polycyclic group regardless of the structure. The -SO 2 -containing cyclic group may be a monocyclic group or a polycyclic group.

-SO2- 함유 고리형기는, 특히, 그 고리 골격 중에 -O-SO2- 를 포함하는 고리형기, 즉 -O-SO2- 중의 -O-S- 가 고리 골격의 일부를 형성하는 술톤 (sultone) 고리를 함유하는 고리형기인 것이 바람직하다.- The -SO 2 - containing cyclic group is preferably a cyclic group containing -O-SO 2 - in its ring skeleton, that is, a cyclic group containing a sultone ring in which -OS- of -O-SO 2 - forms a part of the ring skeleton.

-SO2- 함유 고리형기로서, 보다 구체적으로는, 하기 일반식 (a5-r-1) ∼ (a5-r-4) 로 각각 나타내는 기를 들 수 있다.-SO 2 - As a cyclic group containing cyclic groups, more specifically, groups represented by the following general formulae (a5-r-1) to (a5-r-4) can be mentioned.

[화학식 22][Chemical Formula 22]

Figure 112019066168056-pat00022
Figure 112019066168056-pat00022

[식 중, Ra'51 은 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 알콕시기, 할로겐 원자, 할로겐화알킬기, 수산기, -COOR", -OC(=O)R", 하이드록시알킬기 또는 시아노기이다. R" 는 수소 원자, 알킬기, 락톤 함유 고리형기, 카보네이트 함유 고리형기, 또는 -SO2- 함유 고리형기이다. A" 는 산소 원자 혹은 황 원자를 포함하고 있어도 되는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬렌기, 산소 원자 또는 황 원자이다. n' 는 0 ∼ 2 의 정수이다.][In the formula, Ra' 51 is each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, -COOR", -OC(=O)R", a hydroxyalkyl group, or a cyano group. R" is a hydrogen atom, an alkyl group, a lactone-containing cyclic group, a carbonate-containing cyclic group, or a -SO 2 - containing cyclic group. A" is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms which may include an oxygen atom or a sulfur atom, an oxygen atom, or a sulfur atom. n' is an integer of 0 to 2.]

상기 일반식 (a5-r-1) ∼ (a5-r-2) 중, A" 는, 상기 일반식 (a2-r-2), (a2-r-3), (a2-r-5) 중의 A" 와 동일하다.Among the above general formulas (a5-r-1) to (a5-r-2), A" is identical to A" among the above general formulas (a2-r-2), (a2-r-3), and (a2-r-5).

Ra'51 에 있어서의 알킬기, 알콕시기, 할로겐 원자, 할로겐화알킬기, -COOR", -OC(=O)R", 하이드록시알킬기로는, 각각 상기 일반식 (a2-r-1) ∼ (a2-r-7) 중의 Ra'21 에 대한 설명에서 예시한 것과 동일한 것을 들 수 있다.As the alkyl group, alkoxy group, halogen atom, halogenated alkyl group, -COOR", -OC(=O)R", and hydroxyalkyl group in Ra' 51 , examples thereof include the same groups as those exemplified in the explanation for Ra' 21 in the general formulae (a2-r-1) to (a2-r-7).

하기에 일반식 (a5-r-1) ∼ (a5-r-4) 로 각각 나타내는 기의 구체예를 든다. 식 중의 「Ac」 는, 아세틸기를 나타낸다.Below are specific examples of groups represented by the general formulas (a5-r-1) to (a5-r-4). "Ac" in the formulas represents an acetyl group.

[화학식 23][Chemical Formula 23]

Figure 112019066168056-pat00023
Figure 112019066168056-pat00023

[화학식 24][Chemical Formula 24]

Figure 112019066168056-pat00024
Figure 112019066168056-pat00024

[화학식 25][Chemical Formula 25]

Figure 112019066168056-pat00025
Figure 112019066168056-pat00025

「카보네이트 함유 고리형기」 란, 그 고리 골격 중에 -O-C(=O)-O- 를 포함하는 고리 (카보네이트 고리) 를 함유하는 고리형기를 나타낸다. 카보네이트 고리를 1 개째의 고리로서 세어, 카보네이트 고리만인 경우에는 단고리형기, 추가로 다른 고리 구조를 갖는 경우에는, 그 구조에 상관없이 다고리형기라고 칭한다. 카보네이트 함유 고리형기는, 단고리형기여도 되고, 다고리형기여도 된다."Carbonate-containing cyclic group" refers to a cyclic group containing a ring (carbonate ring) containing -O-C(=O)-O- in its ring skeleton. The carbonate ring is counted as the first ring, and if it is only a carbonate ring, it is called a monocyclic group, and if it additionally has another ring structure, it is called a polycyclic group regardless of the structure. The carbonate-containing cyclic group may be a monocyclic group or a polycyclic group.

카보네이트 고리 함유 고리형기로는, 특별히 한정되지 않고 임의의 것이 사용 가능하다. 구체적으로는, 하기 일반식 (ax3-r-1) ∼ (ax3-r-3) 으로 각각 나타내는 기를 들 수 있다.As the carbonate ring-containing cyclic group, any one can be used without particular limitation. Specifically, groups represented by the following general formulae (ax3-r-1) to (ax3-r-3) can be mentioned.

[화학식 26][Chemical Formula 26]

Figure 112019066168056-pat00026
Figure 112019066168056-pat00026

[식 중, Ra'x31 은 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 알콕시기, 할로겐 원자, 할로겐화알킬기, 수산기, -COOR", -OC(=O)R", 하이드록시알킬기 또는 시아노기이다. R" 는 수소 원자, 알킬기, 락톤 함유 고리형기, 카보네이트 함유 고리형기, 또는 -SO2- 함유 고리형기이다. A" 는 산소 원자 혹은 황 원자를 포함하고 있어도 되는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬렌기, 산소 원자 또는 황 원자이다. p' 는 0 ∼ 3 의 정수이고, q' 는 0 또는 1 이다.][In the formula, Ra' x31 is each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, -COOR", -OC(=O)R", a hydroxyalkyl group, or a cyano group. R" is a hydrogen atom, an alkyl group, a lactone-containing cyclic group, a carbonate-containing cyclic group, or a -SO 2 - containing cyclic group. A" is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms which may include an oxygen atom or a sulfur atom, an oxygen atom, or a sulfur atom. p' is an integer of 0 to 3, and q' is 0 or 1.]

상기 일반식 (ax3-r-2) ∼ (ax3-r-3) 중, A" 는, 상기 일반식 (a2-r-2), (a2-r-3), (a2-r-5) 중의 A" 와 동일하다.Among the above general formulas (ax3-r-2) to (ax3-r-3), A" is identical to A" among the above general formulas (a2-r-2), (a2-r-3), and (a2-r-5).

Ra'31 에 있어서의 알킬기, 알콕시기, 할로겐 원자, 할로겐화알킬기, -COOR", -OC(=O)R", 하이드록시알킬기로는, 각각 상기 일반식 (a2-r-1) ∼ (a2-r-7) 중의 Ra'21 에 대한 설명에서 예시한 것과 동일한 것을 들 수 있다.As the alkyl group, alkoxy group, halogen atom, halogenated alkyl group, -COOR", -OC(=O)R", and hydroxyalkyl group in Ra' 31 , examples thereof include the same groups as those exemplified in the explanation of Ra' 21 in the general formulae (a2-r-1) to (a2-r-7).

이하에, 일반식 (ax3-r-1) ∼ (ax3-r-3) 으로 각각 나타내는 기의 구체예를 든다.Below, specific examples of groups represented by the general formulas (ax3-r-1) to (ax3-r-3) are given.

[화학식 27][Chemical Formula 27]

Figure 112019066168056-pat00027
Figure 112019066168056-pat00027

구성 단위 (a2) 로는, 그 중에서도, α 위치의 탄소 원자에 결합한 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 되는 아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위가 바람직하다.As the structural unit (a2), among them, a structural unit derived from an acrylic acid ester in which the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α position may be substituted with a substituent is preferable.

이러한 구성 단위 (a2) 는, 하기 일반식 (a2-1) 로 나타내는 구성 단위인 것이 바람직하다.It is preferable that these constituent units (a2) be constituent units represented by the following general formula (a2-1).

[화학식 28][Chemical formula 28]

Figure 112019066168056-pat00028
Figure 112019066168056-pat00028

[식 중, R 은 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 할로겐화알킬기이다. Ya21 은 단결합 또는 2 가의 연결기이다. La21 은 -O-, -COO-, -CON(R')-, -OCO-, -CONHCO- 또는 -CONHCS- 이고, R' 는 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다. 단, La21 이 -O- 인 경우, Ya21 은 -CO- 는 되지 않는다. Ra21 은 락톤 함유 고리형기, 카보네이트 함유 고리형기, 또는 -SO2- 함유 고리형기이다.][In the formula, R is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Ya 21 is a single bond or a divalent linking group. La 21 is -O-, -COO-, -CON(R')-, -OCO-, -CONHCO-, or -CONHCS-, and R' represents a hydrogen atom or a methyl group. However, when La 21 is -O-, Ya 21 does not become -CO-. Ra 21 is a lactone-containing cyclic group, a carbonate-containing cyclic group, or a -SO 2 --containing cyclic group.]

상기 식 (a2-1) 중, R 은 상기와 동일하다.In the above formula (a2-1), R is the same as above.

Ya21 의 2 가의 연결기로는, 상기 서술한 일반식 (a10-1) 중의 Yax1 에 있어서의 2 가의 연결기와 동일한 것을 들 수 있다. 이 중에서도, Ya21 로는, 단결합, 에스테르 결합 [-C(=O)-O-], 에테르 결합 (-O-), 직사슬형 혹은 분기 사슬형의 알킬렌기, 또는 이들의 조합인 것이 바람직하다.As the divalent linking group of Ya 21 , examples thereof include the same divalent linking groups as those in Ya x1 in the general formula (a10-1) described above. Among these, Ya 21 is preferably a single bond, an ester bond [-C(=O)-O-], an ether bond (-O-), a linear or branched alkylene group, or a combination thereof.

상기 식 (a2-1) 중, Ra21 은, 락톤 함유 고리형기, -SO2- 함유 고리형기 또는 카보네이트 함유 고리형기이다.In the above formula (a2-1), Ra 21 is a lactone-containing cyclic group, a -SO 2 - containing cyclic group, or a carbonate-containing cyclic group.

Ra21 에 있어서의 락톤 함유 고리형기, -SO2- 함유 고리형기, 카보네이트 함유 고리형기로는, 각각, 전술한 일반식 (a2-r-1) ∼ (a2-r-7) 로 각각 나타내는 기, 일반식 (a5-r-1) ∼ (a5-r-4) 로 각각 나타내는 기, 일반식 (ax3-r-1) ∼ (ax3-r-3) 으로 각각 나타내는 기를 바람직하게 들 수 있다.As the lactone-containing cyclic group, -SO 2 -- containing cyclic group, and carbonate-containing cyclic group in Ra 21 , groups respectively represented by the above-mentioned general formulae (a2-r-1) to (a2-r-7), groups respectively represented by the general formulae (a5-r-1) to (a5-r-4), and groups respectively represented by the general formulae (ax3-r-1) to (ax3-r-3) can be preferably exemplified.

그 중에서도, 락톤 함유 고리형기 또는 -SO2- 함유 고리형기가 바람직하고, 상기 일반식 (a2-r-1), (a2-r-2), (a2-r-6) 또는 (a5-r-1) 로 각각 나타내는 기가 보다 바람직하다. 구체적으로는, 상기 화학식 (r-lc-1-1) ∼ (r-lc-1-7), (r-lc-2-1) ∼ (r-lc-2-18), (r-lc-6-1), (r-sl-1-1), (r-sl-1-18) 로 각각 나타내는, 어느 기가 보다 바람직하다.Among them, a lactone-containing cyclic group or a -SO 2 - containing cyclic group is preferable, and a group represented by the general formula (a2-r-1), (a2-r-2), (a2-r-6) or (a5-r-1) is more preferable. Specifically, any group represented by the chemical formulas (r-lc-1-1) to (r-lc-1-7), (r-lc-2-1) to (r-lc-2-18), (r-lc-6-1), (r-sl-1-1) and (r-sl-1-18) is more preferable.

(A1) 성분이 갖는 구성 단위 (a2) 는, 1 종이어도 되고 2 종 이상이어도 된다.(A1) The composition unit (a2) of the component may be one type or two or more types.

(A1) 성분이 구성 단위 (a2) 를 갖는 경우, (A1) 성분 중, 구성 단위 (a2) 의 비율은, 그 (A1) 성분을 구성하는 전체 구성 단위의 합계 (100 몰%) 에 대하여, 1 ∼ 40 몰% 인 것이 바람직하고, 2 ∼ 20 몰% 가 보다 바람직하고, 5 ∼ 10 몰% 가 더욱 바람직하다.When the (A1) component has a structural unit (a2), the proportion of the structural unit (a2) among the (A1) component is preferably 1 to 40 mol%, more preferably 2 to 20 mol%, and still more preferably 5 to 10 mol%, with respect to the total (100 mol%) of all structural units constituting the (A1) component.

구성 단위 (a2) 의 비율을, 상기의 바람직한 범위의 하한치 이상으로 함으로써, 구성 단위 (a2) 를 함유시키는 것에 의한 효과가 충분히 얻어진다. 한편, 상기의 바람직한 범위의 상한치 이하로 함으로써, 다른 구성 단위와의 밸런스를 취하기 쉬워지고, 다양한 리소그래피 특성 및 패턴 형상이 양호해진다.By setting the ratio of the constituent unit (a2) to the lower limit of the above-mentioned preferable range or higher, the effect of containing the constituent unit (a2) is sufficiently obtained. On the other hand, by setting it to the upper limit of the above-mentioned preferable range or lower, it becomes easy to achieve a balance with other constituent units, and various lithographic characteristics and pattern shapes become good.

· 구성 단위 (a4)· Composition unit (a4)

구성 단위 (a4) 는, 산 비해리성의 지방족 고리형기를 포함하는 구성 단위이다.The constituent unit (a4) is a constituent unit containing a non-dissociable aliphatic cyclic group.

(A1) 성분이 구성 단위 (a4) 를 가짐으로써, 형성되는 레지스트 패턴의 드라이 에칭 내성이 향상된다. 또한, (A) 성분의 소수성이 높아진다. 소수성의 향상은, 특히 용제 현상 프로세스에 의한 레지스트 패턴 형성의 경우에, 해상성, 레지스트 패턴 형상 등의 향상에 기여한다.(A1) Since the component has the structural unit (a4), the dry etching resistance of the formed resist pattern is improved. In addition, the hydrophobicity of the (A) component is increased. The improvement in hydrophobicity contributes to the improvement of the resolution, resist pattern shape, etc., especially in the case of resist pattern formation by a solvent development process.

구성 단위 (a4) 에 있어서의 「산 비해리성 고리형기」 는, 노광에 의해 당해 레지스트 조성물 중에 산이 발생했을 때 (예를 들어, 후술하는 (B) 성분으로부터 산이 발생했을 때) 에, 그 산이 작용해도 해리하지 않고 그대로 당해 구성 단위 중에 남는 고리형기이다.The “acid non-dissociable cyclic group” in the constituent unit (a4) is a cyclic group that remains in the constituent unit without dissociation when acid is generated in the resist composition by exposure (for example, when acid is generated from the (B) component described below).

구성 단위 (a4) 로는, 예를 들어, 산 비해리성의 지방족 고리형기를 포함하는 아크릴산에스테르로부터 유도되는 구성 단위 등이 바람직하다. 그 지방족 고리형기는, ArF 엑시머 레이저용, KrF 엑시머 레이저용 (바람직하게는 ArF 엑시머 레이저용) 등의 레지스트 조성물의 수지 성분에 사용되는 것으로서 종래부터 알려져 있는 다수의 것이 사용 가능하다.As the structural unit (a4), for example, a structural unit derived from an acrylic acid ester containing an acid non-dissociable aliphatic cyclic group is preferable. As the aliphatic cyclic group, many of those known in the art can be used as resin components of resist compositions for ArF excimer lasers, KrF excimer lasers (preferably ArF excimer lasers).

특히 트리시클로데실기, 아다만틸기, 테트라시클로도데실기, 이소보르닐기 및 노르보르닐기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종이면, 공업상 입수하기 쉬운 등의 점에서 바람직하다. 이들 다고리형기는, 탄소수 1 ∼ 5 의 직사슬형 또는 분기 사슬형의 알킬기를 치환기로서 가지고 있어도 된다.In particular, at least one selected from the group consisting of a tricyclodecyl group, an adamantyl group, a tetracyclododecyl group, an isobornyl group, and a norbornyl group is preferable from the viewpoint of ease of industrial acquisition. These polycyclic groups may have a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms as a substituent.

구성 단위 (a4) 로서, 구체적으로는, 하기의 일반식 (a4-1) ∼ (a4-7) 로 각각 나타내는 구성 단위를 예시할 수 있다.As the constituent unit (a4), specifically, the constituent units represented by the following general formulas (a4-1) to (a4-7) can be exemplified.

[화학식 29][Chemical Formula 29]

Figure 112019066168056-pat00029
Figure 112019066168056-pat00029

[식 중, Rα 는 상기와 동일하다.][In the formula, R α is the same as above.]

(A1) 성분이 갖는 구성 단위 (a4) 는, 1 종이어도 되고 2 종 이상이어도 된다.(A1) The composition unit (a4) of the component may be one type or two or more types.

(A1) 성분이 구성 단위 (a4) 를 갖는 경우, (A1) 성분 중, 구성 단위 (a4) 의 비율은, 그 (A1) 성분을 구성하는 전체 구성 단위의 합계 (100 몰%) 에 대하여, 1 ∼ 30 몰% 인 것이 바람직하고, 3 ∼ 20 몰% 가 보다 바람직하다.When the (A1) component has a structural unit (a4), the proportion of the structural unit (a4) among the (A1) component is preferably 1 to 30 mol%, more preferably 3 to 20 mol%, with respect to the total (100 mol%) of the entire structural units constituting the (A1) component.

구성 단위 (a4) 의 비율을, 상기의 바람직한 범위의 하한치 이상으로 함으로써, 구성 단위 (a4) 를 함유시키는 것에 의한 효과가 충분히 얻어진다. 한편, 상기의 바람직한 범위의 상한치 이하로 함으로써, 다른 구성 단위와의 밸런스를 취하기 쉬워진다.By setting the ratio of the constituent unit (a4) to the lower limit of the above-mentioned preferable range or higher, the effect of containing the constituent unit (a4) is sufficiently obtained. On the other hand, by setting it to the upper limit of the above-mentioned preferable range or lower, it becomes easy to achieve a balance with other constituent units.

· 스티렌으로부터 유도되는 구성 단위· A structural unit derived from styrene

(A1) 성분이 스티렌으로부터 유도되는 구성 단위를 갖는 경우, (A1) 성분 중, 스티렌으로부터 유도되는 구성 단위의 비율은, 그 (A1) 성분을 구성하는 전체 구성 단위의 합계 (100 몰%) 에 대하여, 1 ∼ 30 몰% 인 것이 바람직하고, 3 ∼ 20 몰% 가 보다 바람직하다.When the (A1) component has a structural unit derived from styrene, the proportion of the structural unit derived from styrene in the (A1) component is preferably 1 to 30 mol%, more preferably 3 to 20 mol%, with respect to the total (100 mol%) of the structural units constituting the (A1) component.

실시형태의 레지스트 조성물에 있어서, (A) 성분은, 구성 단위 (a10) 과 구성 단위 (a1) 을 갖는 고분자 화합물 (A1) 을 포함하는 것이다.In the resist composition of the embodiment, component (A) includes a polymer compound (A1) having a structural unit (a10) and a structural unit (a1).

이러한 (A1) 성분으로는, 구성 단위 (a10) 과 구성 단위 (a1) 의 반복 구조를 갖는 고분자 화합물이 바람직하고, 이 중에서도, 구성 단위 (a10) 과 구성 단위 (a1) 과 스티렌으로부터 유도되는 구성 단위의 반복 구조를 갖는 고분자 화합물이 특히 바람직하다.As such (A1) components, a polymer compound having a repeating structure of the constituent unit (a10) and the constituent unit (a1) is preferable, and among these, a polymer compound having a repeating structure of the constituent unit (a10) and the constituent unit (a1) and a constituent unit derived from styrene is particularly preferable.

(A1) 성분의 중량 평균 분자량 (Mw) (겔 퍼미에이션 크로마토그래피 (GPC) 에 의한 폴리스티렌 환산 기준) 은, 5000 ∼ 20000 이 바람직하고, 7000 ∼ 15000 이 보다 바람직하고, 8000 ∼ 13000 이 더욱 바람직하다.(A1) The weight average molecular weight (Mw) of the component (based on polystyrene conversion by gel permeation chromatography (GPC)) is preferably 5,000 to 20,000, more preferably 7,000 to 15,000, and still more preferably 8,000 to 13,000.

(A1) 성분의 Mw 가, 상기의 바람직한 범위의 상한치 이하이면, 레지스트 조성물의 점도가 지나치게 높아지는 것을 억제하기 쉬워지고, 레지스트 조성물의 지지체에 대한 도포성이 보다 향상된다. 더하여, 레지스트로서 사용하는 데에 충분한 레지스트 용제에 대한 용해성을 가지기 쉬워지고, 또한, 감도도 높아지기 쉬워진다. 한편, 상기의 바람직한 범위의 하한치 이상이면, 후막의 레지스트막이 용이하게 형성된다. 더하여, 내드라이 에칭성이나 레지스트 패턴 단면 형상이 보다 양호해진다.(A1) When the Mw of the component is equal to or less than the upper limit of the above-mentioned preferable range, it becomes easy to suppress the viscosity of the resist composition from becoming excessively high, and the applicability of the resist composition to the support is further improved. In addition, it becomes easy to have sufficient solubility in a resist solvent for use as a resist, and further, the sensitivity also becomes easy to be improved. On the other hand, when it is equal to or more than the lower limit of the above-mentioned preferable range, a thick resist film is easily formed. In addition, the dry etching resistance and the resist pattern cross-sectional shape become better.

(A1) 성분의 분산도 (Mw/Mn) 는, 특별히 한정되지 않고, 1.0 ∼ 4.0 이 바람직하고, 1.0 ∼ 3.0 이 보다 바람직하고, 1.5 ∼ 2.5 가 특히 바람직하다. 또한, Mn 은 수평균 분자량을 나타낸다.(A1) The dispersion ratio (Mw/Mn) of the component is not particularly limited, and is preferably 1.0 to 4.0, more preferably 1.0 to 3.0, and particularly preferably 1.5 to 2.5. In addition, Mn represents the number average molecular weight.

레지스트 조성물이 함유하는 (A1) 성분은, 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.The (A1) component contained in the resist composition may be used alone or in combination of two or more types.

(A) 성분 중의 (A1) 성분의 비율은, (A) 성분의 총질량에 대하여, 25 질량% 이상이 바람직하고, 50 질량% 이상이 보다 바람직하고, 75 질량% 이상이 더욱 바람직하고, 100 질량% 여도 된다. (A1) 성분의 비율이 상기의 바람직한 범위의 하한치 이상이면, 고감도화나, 해상성, 지지체면 (Shot) 내의 치수 균일성 (CDU) 그 밖의 리소그래피 특성이 우수한 레지스트 패턴이 형성되기 쉬워진다.(A) The proportion of component (A1) among the components is preferably 25 mass% or more, more preferably 50 mass% or more, still more preferably 75 mass% or more, and may be 100 mass%, relative to the total mass of component (A). When the proportion of component (A1) is equal to or greater than the lower limit of the above preferable range, a resist pattern having excellent lithography characteristics such as high sensitivity, resolution, dimensional uniformity (CDU) within the support surface (Shot), etc., is easily formed.

실시형태의 레지스트 조성물 중, 상기 고분자 화합물 (A1) 의 농도는, 레지스트 조성물의 총량 (100 질량%) 에 대하여, 15 ∼ 50 질량% 인 것이 바람직하고, 25 ∼ 45 질량% 가 보다 바람직하고, 30 ∼ 40 질량% 가 더욱 바람직하다.In the resist composition of the embodiment, the concentration of the polymer compound (A1) is preferably 15 to 50 mass%, more preferably 25 to 45 mass%, and still more preferably 30 to 40 mass%, with respect to the total amount of the resist composition (100 mass%).

레지스트 조성물 중의 (A1) 성분의 농도가, 상기의 바람직한 범위의 하한치 이상이면, 후막의 레지스트막이 용이하게 형성되고, 한편, 상기의 바람직한 범위의 상한치 이하이면, 레지스트 조성물의 점도가 지나치게 높아지는 것을 억제하기 쉬워진다.When the concentration of the component (A1) in the resist composition is equal to or higher than the lower limit of the above-described preferable range, a thick resist film is easily formed, and on the other hand, when it is equal to or lower than the upper limit of the above-described preferable range, it is easy to suppress the viscosity of the resist composition from becoming excessively high.

본 실시형태의 레지스트 조성물에 있어서, (A) 성분은, 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.In the resist composition of the present embodiment, component (A) may be used alone or in combination of two or more types.

본 실시형태의 레지스트 조성물 중, (A) 성분의 함유량은, 형성하고자 하는 레지스트막 두께 등에 따라 조정하면 된다.In the resist composition of the present embodiment, the content of component (A) may be adjusted depending on the thickness of the resist film to be formed, etc.

<(B) 성분><(B) Component>

본 실시형태의 레지스트 조성물은, (A) 성분에 더하여, 추가로 산 발생제 성분 (B) (이하 「(B) 성분」 이라고 한다) 를 함유한다.The resist composition of the present embodiment further contains, in addition to component (A), an acid generator component (B) (hereinafter referred to as “component (B)”).

이러한 (B) 성분은, 특정한 산 발생제 (B1), 즉, 후술하는 일반식 (b1) 로 나타내는 산 발생제 (B1) (이하 「(B1) 성분」 이라고도 한다) 을 포함하는 것이다. (B1) 성분을 포함함으로써, 레지스트 패턴 형성에 있어서, 고온 베이크시의 발포가 억제된다. 더하여, 레지스트 패턴을 형성할 때, 양호한 감도가 유지되기 쉬워지고, 리소그래피 특성 (치수 균일성 등) 이 향상된다.This (B) component contains a specific acid generator (B1), that is, an acid generator (B1) represented by the general formula (b1) described below (hereinafter also referred to as “(B1) component”). By containing the (B1) component, foaming during high-temperature baking is suppressed in forming a resist pattern. In addition, when forming a resist pattern, good sensitivity is easily maintained, and lithography characteristics (dimensional uniformity, etc.) are improved.

· (B1) 성분에 대하여· (B1) About the ingredients

(B1) 성분은, 하기 일반식 (b1) 로 나타내는 산 발생제이다.(B1) The component is an acid generator represented by the following general formula (b1).

[화학식 30][Chemical formula 30]

Figure 112019066168056-pat00030
Figure 112019066168056-pat00030

[식 중, R2011, R2021 및 R2031 은, 각각 독립적으로, 치환기를 가지고 있어도 되는 아릴기를 나타낸다. R2011, R2021 및 R2031 중 2 개 이상이 서로 결합하여, 식 중의 황 원자와 함께 고리를 형성해도 된다. X- 는, 카운터 아니온을 나타낸다.][In the formula, R 2011 , R 2021 and R 2031 each independently represent an aryl group which may have a substituent. Two or more of R 2011 , R 2021 and R 2031 may be combined with each other to form a ring together with the sulfur atom in the formula. X - represents a counter anion.]

상기 식 (b1) 중, R2011, R2021 및 R2031 은, 각각 독립적으로, 치환기를 가지고 있어도 되는 아릴기를 나타낸다.In the above formula (b1), R 2011 , R 2021 and R 2031 each independently represent an aryl group which may have a substituent.

R2011, R2021 및 R2031 에 있어서의 아릴기로는, 탄소수 6 ∼ 20 의 무치환의 아릴기를 들 수 있고, 페닐기, 나프틸기가 바람직하다.As the aryl group in R 2011 , R 2021 and R 2031 , an unsubstituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms can be mentioned, and a phenyl group and a naphthyl group are preferable.

R2011, R2021 및 R2031 에 있어서의 아릴기가 가지고 있어도 되는 치환기로는, 예를 들어, 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐화알킬기, 카르보닐기, 시아노기, 아미노기, 아릴기, 하기의 일반식 (ca-r-1) ∼ (ca-r-7) 로 각각 나타내는 기를 들 수 있다.Substituents that may be present in the aryl group in R 2011 , R 2021 and R 2031 include, for example, an alkyl group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a carbonyl group, a cyano group, an amino group, an aryl group and groups represented by the following general formulae (ca-r-1) to (ca-r-7).

여기서의 치환기로서의 알킬기는, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기가 바람직하고, 직사슬형 또는 분기 사슬형의 알킬기가 바람직하다.The alkyl group used as a substituent here is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and a linear or branched alkyl group is preferable.

여기서의 치환기로서의 할로겐화알킬기는, 탄소수 1 ∼ 5 의 할로겐화알킬기가 바람직하고, 직사슬형 또는 분기 사슬형의 할로겐화알킬기가 바람직하다.The halogenated alkyl group as a substituent here is preferably a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and a linear or branched halogenated alkyl group is preferable.

여기서의 치환기로서의 아릴기는, 탄소수 6 ∼ 20 의 아릴기를 들 수 있고, 페닐기, 나프틸기가 바람직하다.The aryl group as a substituent here may be an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and a phenyl group or a naphthyl group is preferable.

[화학식 31][Chemical Formula 31]

Figure 112019066168056-pat00031
Figure 112019066168056-pat00031

[식 중, R'201 은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 치환기를 가지고 있어도 되는 고리형기, 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알킬기, 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알케닐기이다.][In the formula, R' 201 is, each independently, a hydrogen atom, a cyclic group which may have a substituent, a chain-shaped alkyl group which may have a substituent, or a chain-shaped alkenyl group which may have a substituent.]

상기의 식 (ca-r-1) ∼ (ca-r-7) 중, R'201 은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 치환기를 가지고 있어도 되는 고리형기, 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알킬기, 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알케닐기이다.Among the above formulas (ca-r-1) to (ca-r-7), R' 201 is each independently a hydrogen atom, a cyclic group which may have a substituent, a chain-shaped alkyl group which may have a substituent, or a chain-shaped alkenyl group which may have a substituent.

치환기를 가지고 있어도 되는 고리형기 : Cyclic groups which may have substituents:

그 고리형기는, 고리형의 탄화수소기인 것이 바람직하고, 그 고리형의 탄화수소기는, 방향족 탄화수소기여도 되고, 지방족 탄화수소기여도 된다. 지방족 탄화수소기는, 방향족성을 가지지 않는 탄화수소기를 의미한다. 또한, 지방족 탄화수소기는, 포화여도 되고, 불포화여도 되고, 통상적으로는 포화인 것이 바람직하다.The cyclic group is preferably a cyclic hydrocarbon group, and the cyclic hydrocarbon group may be an aromatic hydrocarbon group or an aliphatic hydrocarbon group. The aliphatic hydrocarbon group means a hydrocarbon group that does not have aromaticity. In addition, the aliphatic hydrocarbon group may be saturated or unsaturated, and usually, it is preferable that it is saturated.

R'201 에 있어서의 방향족 탄화수소기는, 방향 고리를 갖는 탄화수소기이다. 그 방향족 탄화수소기의 탄소수는 3 ∼ 30 인 것이 바람직하고, 탄소수 5 ∼ 30 인 것이 보다 바람직하고, 탄소수 5 ∼ 20 이 더욱 바람직하고, 탄소수 6 ∼ 15 가 특히 바람직하고, 탄소수 6 ∼ 10 이 가장 바람직하다. 단, 그 탄소수에는, 치환기에 있어서의 탄소수를 포함하지 않는 것으로 한다.The aromatic hydrocarbon group in R' 201 is a hydrocarbon group having an aromatic ring. The aromatic hydrocarbon group preferably has 3 to 30 carbon atoms, more preferably 5 to 30 carbon atoms, still more preferably 5 to 20 carbon atoms, particularly preferably 6 to 15 carbon atoms, and most preferably 6 to 10 carbon atoms. However, the carbon atoms do not include the carbon atoms in the substituent.

R'201 에 있어서의 방향족 탄화수소기가 갖는 방향 고리로서 구체적으로는, 벤젠, 플루오렌, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 비페닐, 또는 이들의 방향 고리를 구성하는 탄소 원자의 일부가 헤테로 원자로 치환된 방향족 복소 고리 등을 들 수 있다. 방향족 복소 고리에 있어서의 헤테로 원자로는, 산소 원자, 황 원자, 질소 원자 등을 들 수 있다.Specific examples of the aromatic ring possessed by the aromatic hydrocarbon group in R' 201 include benzene, fluorene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, biphenyl, or an aromatic heterocycle in which some of the carbon atoms constituting the aromatic ring are replaced with heteroatoms. Examples of the heteroatom in the aromatic heterocycle include an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, and the like.

R'201 에 있어서의 방향족 탄화수소기로서 구체적으로는, 상기 방향 고리로부터 수소 원자 1 개를 제외한 기 (아릴기 : 예를 들어 페닐기, 나프틸기 등), 상기 방향 고리의 수소 원자의 1 개가 알킬렌기로 치환된 기 (예를 들어 벤질기, 페네틸기, 1-나프틸메틸기, 2-나프틸메틸기, 1-나프틸에틸기, 2-나프틸에틸기 등의 아릴알킬기 등) 등을 들 수 있다. 상기 알킬렌기 (아릴알킬기 중의 알킬 사슬) 의 탄소수는, 1 ∼ 4 인 것이 바람직하고, 1 ∼ 2 인 것이 보다 바람직하고, 1 인 것이 특히 바람직하다.Specific examples of the aromatic hydrocarbon group for R' 201 include a group in which one hydrogen atom is removed from the aromatic ring (aryl group: for example, a phenyl group, a naphthyl group, etc.), a group in which one hydrogen atom of the aromatic ring is replaced by an alkylene group (for example, an arylalkyl group such as a benzyl group, a phenethyl group, a 1-naphthylmethyl group, a 2-naphthylmethyl group, a 1-naphthylethyl group, a 2-naphthylethyl group, etc.). The number of carbon atoms in the alkylene group (the alkyl chain in the arylalkyl group) is preferably 1 to 4, more preferably 1 to 2, and particularly preferably 1.

R'201 에 있어서의 고리형의 지방족 탄화수소기는, 구조 중에 고리를 포함하는 지방족 탄화수소기를 들 수 있다.The cyclic aliphatic hydrocarbon group in R' 201 may be an aliphatic hydrocarbon group containing a ring in its structure.

이 구조 중에 고리를 포함하는 지방족 탄화수소기로는, 지환식 탄화수소기 (지방족 탄화수소 고리로부터 수소 원자 1 개를 제외한 기), 지환식 탄화수소기가 직사슬형 또는 분기 사슬형의 지방족 탄화수소기의 말단에 결합한 기, 지환식 탄화수소기가 직사슬형 또는 분기 사슬형의 지방족 탄화수소기의 도중에 개재하는 기 등을 들 수 있다.Among these structures, examples of aliphatic hydrocarbon groups containing a ring include an alicyclic hydrocarbon group (a group in which one hydrogen atom is removed from an aliphatic hydrocarbon ring), a group in which an alicyclic hydrocarbon group is bonded to the end of a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, and a group in which an alicyclic hydrocarbon group is interposed in the middle of a linear or branched aliphatic hydrocarbon group.

상기 지환식 탄화수소기는, 탄소수가 3 ∼ 20 인 것이 바람직하고, 탄소수 3 ∼ 12 인 것이 보다 바람직하다.The above-mentioned alicyclic hydrocarbon group preferably has 3 to 20 carbon atoms, and more preferably has 3 to 12 carbon atoms.

상기 지환식 탄화수소기는, 다고리형기여도 되고, 단고리형기여도 된다. 단고리형의 지환식 탄화수소기로는, 모노시클로알칸으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제외한 기가 바람직하다. 그 모노시클로알칸으로는, 탄소수 3 ∼ 6 의 것이 바람직하고, 구체적으로는 시클로펜탄, 시클로헥산 등을 들 수 있다. 다고리형의 지환식 탄화수소기로는, 폴리시클로알칸으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제외한 기가 바람직하고, 그 폴리시클로알칸으로는, 탄소수 7 ∼ 30 의 것이 바람직하다. 그 중에서도, 그 폴리시클로알칸으로는, 아다만탄, 노르보르난, 이소보르난, 트리시클로데칸, 테트라시클로도데칸 등의 가교 고리계의 다고리형 골격을 갖는 폴리시클로알칸 ; 스테로이드 골격을 갖는 고리형기 등의 축합 고리계의 다고리형 골격을 갖는 폴리시클로알칸이 보다 바람직하다.The above-mentioned alicyclic hydrocarbon group may be a polycyclic group or a monocyclic group. As the monocyclic alicyclic hydrocarbon group, a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from a monocycloalkane is preferable. As the monocycloalkane, a group having 3 to 6 carbon atoms is preferable, and specific examples thereof include cyclopentane and cyclohexane. As the polycyclic alicyclic hydrocarbon group, a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from a polycycloalkane is preferable, and as the polycycloalkane, a group having 7 to 30 carbon atoms is preferable. Among these, as the polycycloalkane, a polycycloalkane having a polycyclic skeleton of a bridged ring system such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane; and a polycycloalkane having a polycyclic skeleton of a condensed ring system such as a cyclic group having a steroid skeleton are more preferable.

그 중에서도, R'201 에 있어서의 고리형의 지방족 탄화수소기로는, 모노시클로알칸 또는 폴리시클로알칸으로부터 수소 원자 1 개 이상을 제외한 기가 바람직하고, 폴리시클로알칸으로부터 수소 원자 1 개를 제외한 기가 보다 바람직하고, 아다만틸기, 노르보르닐기가 특히 바람직하고, 아다만틸기가 가장 바람직하다.Among these, as the cyclic aliphatic hydrocarbon group for R' 201 , a group in which at least one hydrogen atom has been removed from a monocycloalkane or a polycycloalkane is preferable, a group in which one hydrogen atom has been removed from a polycycloalkane is more preferable, an adamantyl group and a norbornyl group are particularly preferable, and an adamantyl group is most preferable.

지환식 탄화수소기에 결합해도 되는, 직사슬형 또는 분기 사슬형의 지방족 탄화수소기는, 탄소수가 1 ∼ 10 인 것이 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 6 이 보다 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 4 가 더욱 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 3 이 가장 바람직하다.The linear or branched aliphatic hydrocarbon group that may be bonded to an alicyclic hydrocarbon group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, still more preferably 1 to 4 carbon atoms, and most preferably 1 to 3 carbon atoms.

직사슬형의 지방족 탄화수소기로는, 직사슬형의 알킬렌기가 바람직하고, 구체적으로는, 메틸렌기 [-CH2-], 에틸렌기 [-(CH2)2-], 트리메틸렌기 [-(CH2)3-], 테트라메틸렌기 [-(CH2)4-], 펜타메틸렌기 [-(CH2)5-] 등을 들 수 있다.As the linear aliphatic hydrocarbon group, a linear alkylene group is preferable, and specific examples thereof include a methylene group [-CH 2 -], an ethylene group [-(CH 2 ) 2 -], a trimethylene group [-(CH 2 ) 3 -], a tetramethylene group [-(CH 2 ) 4 -], a pentamethylene group [-(CH 2 ) 5 -], and the like.

분기 사슬형의 지방족 탄화수소기로는, 분기 사슬형의 알킬렌기가 바람직하고, 구체적으로는, -CH(CH3)-, -CH(CH2CH3)-, -C(CH3)2-, -C(CH3)(CH2CH3)-, -C(CH3)(CH2CH2CH3)-, -C(CH2CH3)2- 등의 알킬메틸렌기 ; -CH(CH3)CH2-, -CH(CH3)CH(CH3)-, -C(CH3)2CH2-, -CH(CH2CH3)CH2-, -C(CH2CH3)2-CH2- 등의 알킬에틸렌기 ; -CH(CH3)CH2CH2-, -CH2CH(CH3)CH2- 등의 알킬트리메틸렌기 ; -CH(CH3)CH2CH2CH2-, -CH2CH(CH3)CH2CH2- 등의 알킬테트라메틸렌기 등의 알킬알킬렌기 등을 들 수 있다. 알킬알킬렌기에 있어서의 알킬기로는, 탄소수 1 ∼ 5 의 직사슬형의 알킬기가 바람직하다.As the branched-chain aliphatic hydrocarbon group, a branched-chain alkylene group is preferable, and specifically, alkylmethylene groups such as -CH(CH 3 )-, -CH(CH 2 CH 3 )-, -C(CH 3 ) 2 -, -C(CH 3 )(CH 2 CH 3 )-, -C(CH 3 )(CH 2 CH 2 CH 3 )-, -C(CH 2 CH 3 ) 2 -; alkylethylene groups such as -CH(CH 3 )CH 2 -, -CH(CH 3 )CH(CH 3 )-, -C(CH 3 ) 2 CH 2 -, -CH(CH 2 CH 3 )CH 2 -, -C(CH 2 CH 3 ) 2 -CH 2 -; Examples thereof include alkyltrimethylene groups such as -CH(CH 3 )CH 2 CH 2 -, -CH 2 CH(CH 3 )CH 2 -, and the like; alkylalkylene groups such as alkyltetramethylene groups such as -CH(CH 3 )CH 2 CH 2 CH 2 -, -CH 2 CH(CH 3 )CH 2 CH 2 -, and the like. As the alkyl group in the alkylalkylene group, a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable.

또한, R'201 에 있어서의 고리형의 탄화수소기는, 복소 고리 등과 같이 헤테로 원자를 포함해도 된다. 구체적으로는, 상기 일반식 (a2-r-1) ∼ (a2-r-7) 로 각각 나타내는 락톤 함유 고리형기, 상기 일반식 (a5-r-1) ∼ (a5-r-4) 로 각각 나타내는 -SO2- 함유 고리형기, 그 외 하기의 화학식 (r-hr-1) ∼ (r-hr-16) 으로 각각 나타내는 복소 고리형기를 들 수 있다.In addition, the cyclic hydrocarbon group in R' 201 may contain a heteroatom such as a heterocyclic ring. Specifically, examples thereof include lactone-containing cyclic groups represented by the general formulae (a2-r-1) to (a2-r-7) respectively, -SO 2 - containing cyclic groups represented by the general formulae (a5-r-1) to (a5-r-4) respectively, and other heterocyclic groups represented by the chemical formulae (r-hr-1) to (r-hr-16) respectively.

[화학식 32][Chemical formula 32]

Figure 112019066168056-pat00032
Figure 112019066168056-pat00032

또한, 치환기를 가지고 있어도 되는 고리형기로서, 상기 서술한 식 (a1-r-2) 로 나타내는 산 해리성기와 동일한 것도 들 수 있다.In addition, as a cyclic group that may have a substituent, the same acid-labile group represented by the formula (a1-r-2) described above can be mentioned.

R'201 의 고리형기에 있어서의 치환기로는, 예를 들어, 알킬기, 알콕시기, 할로겐 원자, 할로겐화알킬기, 수산기, 카르보닐기, 니트로기 등을 들 수 있다.Substituents in the cyclic group of R' 201 include, for example, an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, a carbonyl group, a nitro group, and the like.

치환기로서의 알킬기로는, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기가 바람직하고, 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-부틸기, tert-부틸기가 보다 바람직하다.As the alkyl group as a substituent, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, or a tert-butyl group is more preferable.

치환기로서의 알콕시기로는, 탄소수 1 ∼ 5 의 알콕시기가 바람직하고, 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, iso-프로폭시기, n-부톡시기, tert-부톡시기가 보다 바람직하고, 메톡시기, 에톡시기가 가장 바람직하다.As an alkoxy group as a substituent, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group, a tert-butoxy group are more preferable, and a methoxy group and an ethoxy group are most preferable.

치환기로서의 할로겐 원자로는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있고, 불소 원자가 바람직하다.As a halogen atom as a substituent, examples include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, etc., and a fluorine atom is preferred.

치환기로서의 할로겐화알킬기로는, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기, 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-부틸기, tert-부틸기 등의 수소 원자의 일부 또는 전부가 상기 할로겐 원자로 치환된 기를 들 수 있다.As a halogenated alkyl group as a substituent, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a tert-butyl group, etc., in which some or all of the hydrogen atoms are replaced with the halogen atoms, can be exemplified.

치환기로서의 카르보닐기는, 고리형의 탄화수소기를 구성하는 메틸렌기 (-CH2-) 를 치환하는 기이다.A carbonyl group as a substituent is a group that substitutes a methylene group (-CH 2 -) that constitutes a cyclic hydrocarbon group.

치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알킬기 : Chain-shaped alkyl group which may have a substituent:

R'201 의 사슬형의 알킬기로는, 직사슬형 또는 분기 사슬형의 어느 것이어도 된다.The chain-type alkyl group of R' 201 may be either a straight chain or a branched chain.

직사슬형의 알킬기로는, 탄소수가 1 ∼ 20 인 것이 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 15 인 것이 보다 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 10 이 가장 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데카닐기, 운데실기, 도데실기, 트리데실기, 이소트리데실기, 테트라데실기, 펜타데실기, 헥사데실기, 이소헥사데실기, 헵타데실기, 옥타데실기, 노나데실기, 이코실기, 헨이코실기, 도코실기 등을 들 수 있다.As the linear alkyl group, those having 1 to 20 carbon atoms are preferable, those having 1 to 15 carbon atoms are more preferable, and those having 1 to 10 carbon atoms are most preferable. Specifically, examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, a decanyl group, an undecyl group, a dodecyl group, a tridecyl group, an isotridecyl group, a tetradecyl group, a pentadecyl group, a hexadecyl group, an isohexadecyl group, a heptadecyl group, an octadecyl group, a nonadecyl group, an icosyl group, a heneicosyl group, and a docosyl group.

분기 사슬형의 알킬기로는, 탄소수가 3 ∼ 20 인 것이 바람직하고, 탄소수 3 ∼ 15 인 것이 보다 바람직하고, 탄소수 3 ∼ 10 이 가장 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어, 1-메틸에틸기, 1-메틸프로필기, 2-메틸프로필기, 1-메틸부틸기, 2-메틸부틸기, 3-메틸부틸기, 1-에틸부틸기, 2-에틸부틸기, 1-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 3-메틸펜틸기, 4-메틸펜틸기 등을 들 수 있다.As the branched chain alkyl group, those having 3 to 20 carbon atoms are preferable, those having 3 to 15 carbon atoms are more preferable, and those having 3 to 10 carbon atoms are most preferable. Specifically, examples thereof include a 1-methylethyl group, a 1-methylpropyl group, a 2-methylpropyl group, a 1-methylbutyl group, a 2-methylbutyl group, a 3-methylbutyl group, a 1-ethylbutyl group, a 2-ethylbutyl group, a 1-methylpentyl group, a 2-methylpentyl group, a 3-methylpentyl group, and a 4-methylpentyl group.

또한, 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알킬기로서, 상기 서술한 식 (a1-r-2) 로 나타내는 산 해리성기와 동일한 것도 들 수 있다.In addition, as a chain-shaped alkyl group that may have a substituent, the same acid-labile group represented by the formula (a1-r-2) described above can be mentioned.

치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알케닐기 : Chain-shaped alkenyl group which may have a substituent:

R'201 의 사슬형의 알케닐기로는, 직사슬형 또는 분기 사슬형의 어느 것이어도 되고, 탄소수가 2 ∼ 10 인 것이 바람직하고, 탄소수 2 ∼ 5 가 보다 바람직하고, 탄소수 2 ∼ 4 가 더욱 바람직하고, 탄소수 3 이 특히 바람직하다. 직사슬형의 알케닐기로는, 예를 들어, 비닐기, 프로페닐기 (알릴기), 부티닐기 등을 들 수 있다. 분기 사슬형의 알케닐기로는, 예를 들어, 1-메틸비닐기, 2-메틸비닐기, 1-메틸프로페닐기, 2-메틸프로페닐기 등을 들 수 있다.The chain-shaped alkenyl group of R' 201 may be either linear or branched, and preferably has 2 to 10 carbon atoms, more preferably 2 to 5 carbon atoms, still more preferably 2 to 4 carbon atoms, and particularly preferably 3 carbon atoms. Examples of the linear alkenyl group include a vinyl group, a propenyl group (allyl group), a butynyl group, and the like. Examples of the branched alkenyl group include a 1-methylvinyl group, a 2-methylvinyl group, a 1-methylpropenyl group, and a 2-methylpropenyl group.

사슬형의 알케닐기로는, 상기 중에서도, 직사슬형의 알케닐기가 바람직하고, 비닐기, 프로페닐기가 보다 바람직하고, 비닐기가 특히 바람직하다.Among the chain-shaped alkenyl groups, a linear alkenyl group is preferable, a vinyl group or a propenyl group is more preferable, and a vinyl group is particularly preferable.

R'201 의 사슬형의 알킬기 또는 알케닐기에 있어서의 치환기로는, 예를 들어, 알콕시기, 할로겐 원자, 할로겐화알킬기, 수산기, 카르보닐기, 니트로기, 아미노기, 상기 R'201 에 있어서의 고리형기 등을 들 수 있다.Substituents in the chain-shaped alkyl group or alkenyl group of R' 201 include, for example, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, a carbonyl group, a nitro group, an amino group, and a cyclic group in the above R' 201 .

상기 중에서도, R'201 은, 치환기를 가지고 있어도 되는 고리형기가 바람직하고, 치환기를 가지고 있어도 되는 고리형의 탄화수소기인 것이 보다 바람직하다. 보다 구체적으로는, 페닐기, 나프틸기, 폴리시클로알칸으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제외한 기 ; 상기 일반식 (a2-r-1) ∼ (a2-r-7) 로 각각 나타내는 락톤 함유 고리형기 ; 상기 일반식 (a5-r-1) ∼ (a5-r-4) 로 각각 나타내는 -SO2- 함유 고리형기가 바람직하다. 그 중에서도, R'201 은, 치환기를 가지고 있어도 되는, 폴리시클로알칸으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제외한 기가 보다 바람직하다.Among the above, R' 201 is preferably a cyclic group which may have a substituent, and more preferably a cyclic hydrocarbon group which may have a substituent. More specifically, it is preferably a phenyl group, a naphthyl group, a group in which one or more hydrogen atoms are removed from a polycycloalkane; a lactone-containing cyclic group represented by each of the general formulae (a2-r-1) to (a2-r-7); and a -SO 2 - containing cyclic group represented by each of the general formulae (a5-r-1) to (a5-r-4). Among these, R' 201 is more preferably a group in which one or more hydrogen atoms are removed from a polycycloalkane which may have a substituent.

실시형태의 레지스트 조성물이 함유하는 (B1) 성분에 있어서는, 상기 일반식 (b1) 중의 R2011, R2021 및 R2031 중 적어도 1 개가, 치환기를 갖는 아릴기인 것이 바람직하다. R2011, R2021 및 R2031 중 적어도 1 개가, 치환기를 갖는 아릴기임으로써, 고온 베이크시의 발포가 억제되기 쉬워지는 것에 더하여, 유기 용제에 대한 용해성이 높아져, 현상시의 석출 등이 잘 일어나지 않게 된다. 또한, 패턴 형성시에 있어서의 프로세스 마진이 커지기 쉽고, 예를 들어 초점 심도폭 (DOF) 특성이 향상되기 쉽다.In the (B1) component contained in the resist composition of the embodiment, it is preferable that at least one of R 2011 , R 2021 and R 2031 in the general formula (b1) is an aryl group having a substituent. When at least one of R 2011 , R 2021 and R 2031 is an aryl group having a substituent, not only is foaming easily suppressed during high-temperature baking, but solubility in organic solvents is increased, so that precipitation, etc., does not easily occur during development. In addition, the process margin during pattern formation is easily increased, and, for example, the depth of focus (DOF) characteristics are easily improved.

이 경우, R2011, R2021 및 R2031 에 있어서의 아릴기가 갖는 치환기로는, 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐화알킬기, 카르보닐기, 시아노기, 아미노기, 아릴기, 및 상기의 일반식 (ca-r-1) ∼ (ca-r-7) 로 각각 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 1 개 이상인 것이 바람직하다.In this case, the substituents of the aryl groups in R 2011 , R 2021 and R 2031 are preferably at least one selected from the group consisting of an alkyl group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a carbonyl group, a cyano group, an amino group, an aryl group, and groups represented by the general formulae (ca-r-1) to (ca-r-7) above.

상기의 R2011, R2021 및 R2031 중 2 개 이상이 서로 결합하여, 식 중의 황 원자와 함께 고리를 형성해도 된다.Two or more of the above R 2011 , R 2021 and R 2031 may be combined with each other to form a ring together with the sulfur atom in the formula.

이와 같이 고리를 형성하는 경우, 황 원자, 산소 원자, 질소 원자 등의 헤테로 원자나, 카르보닐기, -SO-, -SO2-, -SO3-, -COO-, -CONH- 또는 -N(RN)- (그 RN 은 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기이다) 등의 관능기를 개재하여 결합해도 된다.When forming a ring in this way, a functional group such as a heteroatom such as a sulfur atom, an oxygen atom, or a nitrogen atom, a carbonyl group, -SO-, -SO 2 -, -SO 3 -, -COO-, -CONH-, or -N(R N )- (wherein R N is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms) may be involved in the bond.

형성되는 고리로는, 식 중의 황 원자를 그 고리 골격에 포함하는 1 개의 고리가, 황 원자를 포함하여, 3 ∼ 10 원 고리인 것이 바람직하고, 5 ∼ 7 원 고리인 것이 특히 바람직하다. 형성되는 고리의 구체예로는, 예를 들어 티오펜 고리, 티아졸 고리, 벤조티오펜 고리, 티안트렌 고리, 벤조티오펜 고리, 디벤조티오펜 고리, 9H-티오크산텐 고리, 티오크산톤 고리, 티안트렌 고리, 페녹사티인 고리, 테트라하이드로티오페늄 고리, 테트라하이드로티오피라늄 고리 등을 들 수 있다.Among the rings formed, one ring containing a sulfur atom in the formula in its ring skeleton is preferably a 3 to 10-membered ring including a sulfur atom, and is particularly preferably a 5 to 7-membered ring. Specific examples of the rings formed include a thiophene ring, a thiazole ring, a benzothiophene ring, a thianthrene ring, a benzothiophene ring, a dibenzothiophene ring, a 9H-thioxanthene ring, a thioxanthone ring, a thianthrene ring, a phenoxathiine ring, a tetrahydrothiophenium ring, a tetrahydrothiopyranium ring, and the like.

상기 일반식 (b1) 로 나타내는 산 발생제에 있어서의, 바람직한 카티온으로서 구체적으로는, 하기의 화학식 (ca-1-1) ∼ (ca-1-55) 로 각각 나타내는 카티온을 들 수 있다.As a preferable cation in the acid generator represented by the above general formula (b1), specifically, cations represented by the following chemical formulas (ca-1-1) to (ca-1-55) can be mentioned.

[화학식 33][Chemical formula 33]

Figure 112019066168056-pat00033
Figure 112019066168056-pat00033

[화학식 34][Chemical Formula 34]

Figure 112019066168056-pat00034
Figure 112019066168056-pat00034

[화학식 35][Chemical Formula 35]

Figure 112019066168056-pat00035
Figure 112019066168056-pat00035

[식 중, g1, g2, g3 은 반복수를 나타내고, g1 은 1 ∼ 5 의 정수이고, g2 는 0 ∼ 20 의 정수이고, g3 은 0 ∼ 20 의 정수이다.][In the formula, g1, g2, and g3 represent the number of repetitions, g1 is an integer from 1 to 5, g2 is an integer from 0 to 20, and g3 is an integer from 0 to 20.]

[화학식 36][Chemical formula 36]

Figure 112019066168056-pat00036
Figure 112019066168056-pat00036

상기 식 (b1) 중, X- 는, 카운터 아니온을 나타낸다.In the above formula (b1), X - represents a counter anion.

이 X- 로는, 특별히 제한되지 않고, 레지스트 조성물용의 산 발생제 성분의 아니온부로서 알려져 있는 아니온을 적절히 사용할 수 있다.As this X- , any anion known as an anion moiety of an acid generator component for a resist composition can be appropriately used without particular limitation.

예를 들어, X- 로는, 하기의 일반식 (b1-a1) 로 나타내는 아니온, 일반식 (b1-a2) 로 나타내는 아니온 또는 일반식 (b1-a3) 으로 나타내는 아니온을 들 수 있다.For example, X - may be an anion represented by the general formula (b1-a1), an anion represented by the general formula (b1-a2), or an anion represented by the general formula (b1-a3).

[화학식 37][Chemical Formula 37]

Figure 112019066168056-pat00037
Figure 112019066168056-pat00037

[식 중, R101, R104 ∼ R108 은 각각 독립적으로 치환기를 가지고 있어도 되는 고리형기, 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알킬기, 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알케닐기이다. R104, R105 는, 서로 결합하여 고리를 형성하고 있어도 된다. R102 는 불소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 불소화알킬기이다. Y101 은 단결합 또는 산소 원자를 포함하는 2 가의 연결기이다. V101 ∼ V103 은 각각 독립적으로 단결합, 알킬렌기 또는 불소화알킬렌기이다. L101 ∼ L102 는 각각 독립적으로 단결합 또는 산소 원자이다. L103 ∼ L105 는 각각 독립적으로 단결합, -CO- 또는 -SO2- 이다.][Wherein, R 101 , R 104 ∼ R 108 independently represent a cyclic group which may have a substituent, a chain-like alkyl group which may have a substituent, or a chain-like alkenyl group which may have a substituent. R 104 and R 105 may be bonded to each other to form a ring. R 102 is a fluorine atom or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Y 101 is a single bond or a divalent linking group containing an oxygen atom. V 101 ∼ V 103 are each independently a single bond, an alkylene group, or a fluorinated alkylene group. L 101 ∼ L 102 are each independently a single bond or an oxygen atom. L 103 ∼ L 105 are each independently a single bond, -CO-, or -SO 2 -.]

· 일반식 (b1-a1) 로 나타내는 아니온· Anion represented by general formula (b1-a1)

식 (b1-a1) 중, R101 은, 치환기를 가지고 있어도 되는 고리형기, 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알킬기, 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알케닐기이고, 각각, 상기의 식 (ca-r-1) ∼ (ca-r-7) 에 있어서의 R'201 과 동일한 것을 들 수 있다.In formula (b1-a1), R 101 is a cyclic group which may have a substituent, a chain-shaped alkyl group which may have a substituent, or a chain-shaped alkenyl group which may have a substituent, and examples thereof include the same as R' 201 in the formulas (ca-r-1) to (ca-r-7) above.

상기 중에서도, R101 은, 치환기를 가지고 있어도 되는 고리형기가 바람직하고, 치환기를 가지고 있어도 되는 고리형의 탄화수소기인 것이 보다 바람직하다. 보다 구체적으로는, 페닐기, 나프틸기, 폴리시클로알칸으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제외한 기 ; 상기 일반식 (a2-r-1) ∼ (a2-r-7) 로 각각 나타내는 락톤 함유 고리형기 ; 상기 일반식 (a5-r-1) ∼ (a5-r-4) 로 각각 나타내는 -SO2- 함유 고리형기 등이 바람직하다.Among the above, R 101 is preferably a cyclic group which may have a substituent, and is more preferably a cyclic hydrocarbon group which may have a substituent. More specifically, a group in which one or more hydrogen atoms are removed from a phenyl group, a naphthyl group, a polycycloalkane; a lactone-containing cyclic group represented by each of the general formulae (a2-r-1) to (a2-r-7); a -SO 2 - containing cyclic group represented by each of the general formulae (a5-r-1) to (a5-r-4), etc. are preferable.

식 (b1-a1) 중, Y101 은, 단결합 또는 산소 원자를 포함하는 2 가의 연결기이다.In formula (b1-a1), Y 101 is a single bond or a divalent linking group containing an oxygen atom.

Y101 이 산소 원자를 포함하는 2 가의 연결기인 경우, 그 Y101 은, 산소 원자 이외의 원자를 함유해도 된다. 산소 원자 이외의 원자로는, 예를 들어 탄소 원자, 수소 원자, 황 원자, 질소 원자 등을 들 수 있다.When Y 101 is a divalent linking group containing an oxygen atom, Y 101 may contain an atom other than an oxygen atom. Examples of the atom other than an oxygen atom include a carbon atom, a hydrogen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, and the like.

산소 원자를 포함하는 2 가의 연결기로는, 예를 들어, 산소 원자 (에테르 결합 : -O-), 에스테르 결합 (-C(=O)-O-), 옥시카르보닐기 (-O-C(=O)-), 아미드 결합 (-C(=O)-NH-), 카르보닐기 (-C(=O)-), 카보네이트 결합 (-O-C(=O)-O-) 등의 비탄화수소계의 산소 원자 함유 연결기 ; 그 비탄화수소계의 산소 원자 함유 연결기와 알킬렌기의 조합 등을 들 수 있다. 이 조합에, 추가로 술포닐기 (-SO2-) 가 연결되어 있어도 된다. 이러한 산소 원자를 포함하는 2 가의 연결기로는, 예를 들어 하기 일반식 (y-al-1) ∼ (y-al-7) 로 각각 나타내는 연결기를 들 수 있다.Examples of the divalent linking group containing an oxygen atom include non-hydrocarbon oxygen atom-containing linking groups such as an oxygen atom (ether bond: -O-), an ester bond (-C(=O)-O-), an oxycarbonyl group (-OC(=O)-), an amide bond (-C(=O)-NH-), a carbonyl group (-C(=O)-), a carbonate bond (-OC(=O)-O-); combinations of the non-hydrocarbon oxygen atom-containing linking groups and alkylene groups; and the like. A sulfonyl group (-SO 2 -) may be further linked to this combination. Examples of such divalent linking groups containing an oxygen atom include linking groups represented by the following general formulae (y-al-1) to (y-al-7).

[화학식 38][Chemical formula 38]

Figure 112019066168056-pat00038
Figure 112019066168056-pat00038

[식 중, V'101 은 단결합 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬렌기이고, V'102 는 탄소수 1 ∼ 30 의 2 가의 포화 탄화수소기이다.][In the formula, V' 101 is a single bond or an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and V' 102 is a divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms.]

V'102 에 있어서의 2 가의 포화 탄화수소기는, 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬렌기인 것이 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬렌기인 것이 보다 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬렌기인 것이 더욱 바람직하다.The divalent saturated hydrocarbon group in V' 102 is preferably an alkylene group having 1 to 30 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and still more preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms.

V'101 및 V'102 에 있어서의 알킬렌기로는, 각각, 직사슬형의 알킬렌기여도 되고 분기 사슬형의 알킬렌기여도 되고, 직사슬형의 알킬렌기가 바람직하다.The alkylene group in V' 101 and V' 102 may be a linear alkylene group or a branched alkylene group, and a linear alkylene group is preferable.

V'101 및 V'102 에 있어서의 알킬렌기로서, 구체적으로는, 메틸렌기 [-CH2-] ; -CH(CH3)-, -CH(CH2CH3)-, -C(CH3)2-, -C(CH3)(CH2CH3)-, -C(CH3)(CH2CH2CH3)-, -C(CH2CH3)2- 등의 알킬메틸렌기 ; 에틸렌기 [-CH2CH2-] ; -CH(CH3)CH2-, -CH(CH3)CH(CH3)-, -C(CH3)2CH2-, -CH(CH2CH3)CH2- 등의 알킬에틸렌기 ; 트리메틸렌기 (n-프로필렌기) [-CH2CH2CH2-] ; -CH(CH3)CH2CH2-, -CH2CH(CH3)CH2- 등의 알킬트리메틸렌기 ; 테트라메틸렌기 [-CH2CH2CH2CH2-] ; -CH(CH3)CH2CH2CH2-, -CH2CH(CH3)CH2CH2- 등의 알킬테트라메틸렌기 ; 펜타메틸렌기 [-CH2CH2CH2CH2CH2-] 등을 들 수 있다.As the alkylene group in V' 101 and V' 102 , specifically, a methylene group [-CH 2 -]; an alkylmethylene group such as -CH(CH 3 )-, -CH(CH 2 CH 3 )-, -C(CH 3 ) 2 -, -C(CH 3 )(CH 2 CH 3 )-, -C(CH 3 )(CH 2 CH 2 CH 3 )-, -C(CH 2 CH 3 ) 2 -; an ethylene group [-CH 2 CH 2 -]; an alkylethylene group such as -CH(CH 3 )CH 2 -, -CH(CH 3 )CH(CH 3 )-, -C(CH 3 ) 2 CH 2 -, -CH(CH 2 CH 3 )CH 2 -; a trimethylene group (n-propylene group) [-CH 2 CH 2 CH 2 -]; Examples thereof include alkyltrimethylene groups such as -CH(CH 3 )CH 2 CH 2 -, -CH 2 CH(CH 3 )CH 2 -; tetramethylene group [-CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -]; alkyltetramethylene groups such as -CH(CH 3 )CH 2 CH 2 CH 2 -, -CH 2 CH(CH 3 )CH 2 CH 2 -; pentamethylene group [-CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -], etc.

또한, V'101 또는 V'102 에 있어서의 상기 알킬렌기에 있어서의 일부의 메틸렌기가, 탄소수 5 ∼ 10 의 2 가의 지방족 고리형기로 치환되어 있어도 된다. 당해 지방족 고리형기는, 상기 식 (a1-r-1) 중의 Ra'3 의 고리형의 지방족 탄화수소기 (단고리형의 지방족 탄화수소기, 다고리형의 지방족 탄화수소기) 로부터 수소 원자를 추가로 1 개 제외한 2 가의 기가 바람직하고, 시클로헥실렌기, 1,5-아다만틸렌기 또는 2,6-아다만틸렌기가 보다 바람직하다.In addition, some of the methylene groups in the alkylene group in V' 101 or V' 102 may be substituted with a divalent aliphatic cyclic group having 5 to 10 carbon atoms. The aliphatic cyclic group is preferably a divalent group obtained by further removing one hydrogen atom from the cyclic aliphatic hydrocarbon group of Ra' 3 in the formula (a1-r-1) (monocyclic aliphatic hydrocarbon group, polycyclic aliphatic hydrocarbon group), and a cyclohexylene group, a 1,5-adamantylene group or a 2,6-adamantylene group is more preferable.

Y101 로는, 에스테르 결합을 포함하는 2 가의 연결기, 또는 에테르 결합을 포함하는 2 가의 연결기가 바람직하고, 상기 식 (y-al-1) ∼ (y-al-5) 로 각각 나타내는 연결기가 보다 바람직하다.For Y 101 , a divalent linking group including an ester bond or a divalent linking group including an ether bond is preferable, and a linking group represented by each of the above formulae (y-al-1) to (y-al-5) is more preferable.

식 (b1-a1) 중, V101 은, 단결합, 알킬렌기 또는 불소화알킬렌기이다. V101 에 있어서의 알킬렌기, 불소화알킬렌기는, 탄소수 1 ∼ 4 인 것이 바람직하다. V101 에 있어서의 불소화알킬렌기로는, V101 에 있어서의 알킬렌기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환된 기를 들 수 있다. 그 중에서도, V101 은, 단결합, 또는 탄소수 1 ∼ 4 의 불소화알킬렌기인 것이 바람직하다.In formula (b1-a1), V 101 is a single bond, an alkylene group, or a fluorinated alkylene group. The alkylene group or fluorinated alkylene group in V 101 preferably has 1 to 4 carbon atoms. Examples of the fluorinated alkylene group in V 101 include a group in which some or all of the hydrogen atoms of the alkylene group in V 101 are replaced with fluorine atoms. Among these, V 101 is preferably a single bond or a fluorinated alkylene group having 1 to 4 carbon atoms.

식 (b1-a1) 중, R102 는, 불소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 불소화알킬기이다. R102 는, 불소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 퍼플루오로알킬기인 것이 바람직하고, 불소 원자인 것이 보다 바람직하다.In formula (b1-a1), R 102 is a fluorine atom or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. R 102 is preferably a fluorine atom or a perfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and is more preferably a fluorine atom.

상기 식 (b1-a1) 로 나타내는 아니온부의 구체예로는, 예를 들어, Y101 이 단결합이 되는 경우, 트리플루오로메탄술포네이트 아니온이나 퍼플루오로부탄술포네이트 아니온 등의 불소화알킬술포네이트 아니온을 들 수 있다. Y101 이 산소 원자를 포함하는 2 가의 연결기인 경우, 하기의 일반식 (an-1) ∼ (an-3) 의 어느 것으로 나타내는 아니온을 들 수 있다.Specific examples of the anion moiety represented by the above formula (b1-a1) include, for example, when Y 101 is a single bond, a fluorinated alkyl sulfonate anion such as a trifluoromethanesulfonate anion or a perfluorobutanesulfonate anion. When Y 101 is a divalent linking group containing an oxygen atom, anions represented by any of the following general formulae (an-1) to (an-3) can be mentioned.

[화학식 39][Chemical Formula 39]

Figure 112019066168056-pat00039
Figure 112019066168056-pat00039

[식 중, R"101 은, 치환기를 가지고 있어도 되는 지방족 고리형기, 상기 식 (r-hr-1) ∼ (r-hr-6) 으로 각각 나타내는 기, 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알킬기이다. R"102 는, 치환기를 가지고 있어도 되는 지방족 고리형기, 상기 일반식 (a2-r-1) ∼ (a2-r-7) 로 각각 나타내는 락톤 함유 고리형기, 또는 상기 일반식 (a5-r-1) ∼ (a5-r-4) 로 각각 나타내는 -SO2- 함유 고리형기이다. R"103 은, 치환기를 가지고 있어도 되는 방향족 고리형기, 치환기를 가지고 있어도 되는 지방족 고리형기, 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알케닐기이다. V"101 은, 단결합, 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬렌기, 또는 탄소수 1 ∼ 4 의 불소화알킬렌기이다. R102 는, 불소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 불소화알킬기이다. v" 는 각각 독립적으로 0 ∼ 3 의 정수이고, q" 는 각각 독립적으로 1 ∼ 20 의 정수이고, n" 는 0 또는 1 이다.][In the formula, R" 101 is an aliphatic cyclic group which may have a substituent, a group represented by each of the above formulas (r-hr-1) to (r-hr-6), or a chain-shaped alkyl group which may have a substituent. R" 102 is an aliphatic cyclic group which may have a substituent, a lactone-containing cyclic group represented by each of the above general formulas (a2-r-1) to (a2-r-7), or a -SO 2 - containing cyclic group represented by each of the above general formulas (a5-r-1) to (a5-r-4). R" 103 is an aromatic cyclic group which may have a substituent, an aliphatic cyclic group which may have a substituent, or a chain-shaped alkenyl group which may have a substituent. V" 101 is a single bond, an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, or a fluorinated alkylene group having 1 to 4 carbon atoms. R 102 is a fluorine atom or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. v" are each independently an integer of 0 to 3, q" are each independently an integer of 1 to 20, and n" is 0 or 1.]

R"101, R"102 및 R"103 의 치환기를 가지고 있어도 되는 지방족 고리형기는, 상기 R101 에 있어서의 고리형의 지방족 탄화수소기로서 예시한 기인 것이 바람직하다. 상기 치환기로는, R101 에 있어서의 고리형의 지방족 탄화수소기를 치환해도 되는 치환기와 동일한 것을 들 수 있다.The aliphatic cyclic group which may have a substituent of R" 101 , R" 102 and R" 103 is preferably a group exemplified as the cyclic aliphatic hydrocarbon group for R 101 . Examples of the substituent include the same substituents as those which may substitute the cyclic aliphatic hydrocarbon group for R 101 .

R"103 에 있어서의 치환기를 가지고 있어도 되는 방향족 고리형기는, 상기 R101 에 있어서의 고리형의 탄화수소기에 있어서의 방향족 탄화수소기로서 예시한 기인 것이 바람직하다. 상기 치환기로는, R101 에 있어서의 그 방향족 탄화수소기를 치환해도 되는 치환기와 동일한 것을 들 수 있다.The aromatic cyclic group which may have a substituent in R" 103 is preferably a group exemplified as an aromatic hydrocarbon group in the cyclic hydrocarbon group in R 101. Examples of the substituent include the same substituents as those which may substitute the aromatic hydrocarbon group in R 101 .

R"101 에 있어서의 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알킬기는, 상기 R101 에 있어서의 사슬형의 알킬기로서 예시한 기인 것이 바람직하다. R"103 에 있어서의 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알케닐기는, 상기 R101 에 있어서의 사슬형의 알케닐기로서 예시한 기인 것이 바람직하다.The chain-shaped alkyl group which may have a substituent in R" 101 is preferably a group exemplified as the chain-shaped alkyl group in R" 101. The chain-shaped alkenyl group which may have a substituent in R" 103 is preferably a group exemplified as the chain-shaped alkenyl group in R " 101 .

상기 식 (an-1) ∼ (an-3) 중, V"101 은, 단결합, 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬렌기, 또는 탄소수 1 ∼ 4 의 불소화알킬렌기이다. V"101 은, 단결합, 탄소수 1 의 알킬렌기 (메틸렌기), 또는 탄소수 1 ∼ 3 의 불소화알킬렌기가 바람직하다.In the above formulas (an-1) to (an-3), V" 101 is a single bond, an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, or a fluorinated alkylene group having 1 to 4 carbon atoms. V" 101 is preferably a single bond, an alkylene group (methylene group) having 1 carbon atoms, or a fluorinated alkylene group having 1 to 3 carbon atoms.

상기 식 (an-1) ∼ (an-3) 중, R102 는, 불소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 불소화알킬기이다. R102 는, 탄소수 1 ∼ 5 의 퍼플루오로알킬기 또는 불소 원자인 것이 바람직하고, 불소 원자인 것이 보다 바람직하다.In the above formulas (an-1) to (an-3), R 102 is a fluorine atom or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. R 102 is preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a fluorine atom, and is more preferably a fluorine atom.

상기 식 (an-1) ∼ (an-3) 중, v" 는, 0 ∼ 3 의 정수이고, 바람직하게는 0 또는 1 이다. q" 는, 1 ∼ 20 의 정수이고, 바람직하게는 1 ∼ 10 의 정수이고, 보다 바람직하게는 1 ∼ 5 의 정수이고, 더욱 바람직하게는 1, 2 또는 3 이고, 특히 바람직하게는 1 또는 2 이다. n" 는, 0 또는 1 이다.In the above formulas (an-1) to (an-3), v" is an integer of 0 to 3, preferably 0 or 1. q" is an integer of 1 to 20, preferably an integer of 1 to 10, more preferably an integer of 1 to 5, even more preferably 1, 2 or 3, and particularly preferably 1 or 2. n" is 0 or 1.

· 일반식 (b1-a2) 로 나타내는 아니온· Anion represented by general formula (b1-a2)

식 (b1-a2) 중, R104, R105 는, 각각 독립적으로, 치환기를 가지고 있어도 되는 고리형기, 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알킬기, 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알케닐기이고, 각각, 식 (b1-a1) 중의 R101 과 동일한 것을 들 수 있다. 단, R104, R105 는, 서로 결합하여 고리를 형성하고 있어도 된다.In formula (b1-a2), R 104 and R 105 each independently represent a cyclic group which may have a substituent, a chain-shaped alkyl group which may have a substituent, or a chain-shaped alkenyl group which may have a substituent, and examples thereof include the same groups as R 101 in formula (b1-a1). However, R 104 and R 105 may be bonded to each other to form a ring.

R104, R105 는, 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알킬기가 바람직하고, 직사슬형 혹은 분기 사슬형의 알킬기, 또는 직사슬형 혹은 분기 사슬형의 불소화알킬기인 것이 보다 바람직하다.R 104 and R 105 are preferably a chain-like alkyl group which may have a substituent, and are more preferably a linear or branched alkyl group, or a linear or branched fluorinated alkyl group.

그 사슬형의 알킬기의 탄소수는, 1 ∼ 10 인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 7, 더욱 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 3 이다. R104, R105 의 사슬형의 알킬기의 탄소수는, 상기 탄소수의 범위 내에 있어서, 레지스트용 용제에 대한 용해성도 양호한 등의 이유에 의해, 작을수록 바람직하다. 또한, R104, R105 의 사슬형의 알킬기에 있어서는, 불소 원자로 치환되어 있는 수소 원자의 수가 많을수록, 산의 강도가 강해지기 때문에 바람직하다.The number of carbon atoms in the chain-shaped alkyl group is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 7, and even more preferably 1 to 3. The number of carbon atoms in the chain-shaped alkyl group of R 104 and R 105 is preferably smaller within the above-mentioned carbon number range, for reasons such as better solubility in a resist solvent, and the like. In addition, in the chain-shaped alkyl group of R 104 and R 105 , the greater the number of hydrogen atoms substituted with fluorine atoms, the stronger the acid strength becomes, which is preferable.

상기 사슬형의 알킬기 중의 불소 원자의 비율, 즉 불소화율은, 바람직하게는 70 ∼ 100 %, 더욱 바람직하게는 90 ∼ 100 % 이고, 가장 바람직하게는, 모든 수소 원자가 불소 원자로 치환된 퍼플루오로알킬기이다.The ratio of fluorine atoms in the above chain-shaped alkyl group, i.e., the fluorination rate, is preferably 70 to 100%, more preferably 90 to 100%, and most preferably, it is a perfluoroalkyl group in which all hydrogen atoms are replaced with fluorine atoms.

식 (b1-a2) 중, V102, V103 은, 각각 독립적으로, 단결합, 알킬렌기 또는 불소화알킬렌기이고, 각각, 식 (b1-a1) 중의 V101 과 동일한 것을 들 수 있다.In formula (b1-a2), V 102 and V 103 are each independently a single bond, an alkylene group or a fluorinated alkylene group, and each may be the same as V 101 in formula (b1-a1).

식 (b1-a2) 중, L101, L102 는, 각각 독립적으로 단결합 또는 산소 원자이다.In formula (b1-a2), L 101 and L 102 are each independently a single bond or an oxygen atom.

· 일반식 (b1-a3) 으로 나타내는 아니온· Anion represented by general formula (b1-a3)

식 (b1-a3) 중, R106 ∼ R108 은, 각각 독립적으로, 치환기를 가지고 있어도 되는 고리형기, 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알킬기, 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알케닐기이고, 각각, 식 (b1-a1) 중의 R101 과 동일한 것을 들 수 있다.In formula (b1-a3), R 106 to R 108 are each independently a cyclic group which may have a substituent, a chain-shaped alkyl group which may have a substituent, or a chain-shaped alkenyl group which may have a substituent, and examples thereof include the same groups as R 101 in formula (b1-a1).

식 (b1-a3) 중, L103 ∼ L105 는, 각각 독립적으로, 단결합, -CO- 또는 -SO2- 이다.In formula (b1-a3), L 103 to L 105 are each independently a single bond, -CO- or -SO 2 -.

상기 중에서도, (B1) 성분의 아니온부로는, 일반식 (b1-a1) 로 나타내는 아니온이 바람직하다. 이 아니온을 아니온부로 하는 (B1) 성분을 사용하면, 레지스트 패턴 형성에 있어서, 지지체면 내의 치수 균일성이 보다 높아진다. 예를 들어, 스페이스 앤드 라인의 패턴을 형성했을 때, 스페이스폭의 치수 (CD) 의 편차가 작고, 균일한 폭의 패턴이 정밀도 높게 형성되기 쉬워진다.Among the above, as the anion part of the (B1) component, an anion represented by the general formula (b1-a1) is preferable. When the (B1) component having this anion as the anion part is used, the dimensional uniformity within the support surface is further improved in forming a resist pattern. For example, when a space-and-line pattern is formed, the deviation in the dimension (CD) of the space width is small, and a pattern of uniform width is easily formed with high precision.

이 아니온 중에서도, 상기의 일반식 (an-1) ∼ (an-3) 의 어느 것으로 나타내는 아니온이 보다 바람직하고, 일반식 (an-1) 또는 (an-2) 의 어느 것으로 나타내는 아니온이 더욱 바람직하고, 일반식 (an-1) 로 나타내는 아니온이 특히 바람직하다.Among these anions, an anion represented by any of the general formulae (an-1) to (an-3) is more preferable, an anion represented by any of the general formulae (an-1) or (an-2) is even more preferable, and an anion represented by the general formula (an-1) is particularly preferable.

이하에 바람직한 (B1) 성분의 구체예를 든다.Specific examples of preferred (B1) components are given below.

[화학식 40][Chemical formula 40]

Figure 112019066168056-pat00040
Figure 112019066168056-pat00040

레지스트 조성물이 함유하는 (B1) 성분은, 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.The (B1) component contained in the resist composition may be used alone or in combination of two or more types.

(B) 성분 중의 (B1) 성분의 비율은, (B) 성분의 총질량에 대하여, 50 질량% 이상이 바람직하고, 75 질량% 이상이 더욱 바람직하고, 100 질량% 여도 된다. (B1) 성분의 비율이 상기의 바람직한 범위의 하한치 이상이면, 고온 베이크시의 발포가 보다 억제된다. 더하여, 레지스트 패턴을 형성할 때, 양호한 감도가 유지되기 쉬워지고, 리소그래피 특성 (치수 균일성 등) 이 향상된다.(B) The ratio of the (B1) component among the components is preferably 50 mass% or more, more preferably 75 mass% or more, and may be 100 mass%, with respect to the total mass of the (B) component. When the ratio of the (B1) component is equal to or greater than the lower limit of the above preferable range, foaming during high-temperature baking is further suppressed. In addition, when forming a resist pattern, good sensitivity is easily maintained, and lithography characteristics (such as dimensional uniformity) are improved.

본 실시형태의 레지스트 조성물 중, (B1) 성분의 함유량은, (A) 성분 100 질량부에 대하여, 1 ∼ 40 질량부인 것이 바람직하고, 1.5 ∼ 35 질량부인 것이 보다 바람직하고, 2 ∼ 30 질량부인 것이 더욱 바람직하다.In the resist composition of the present embodiment, the content of component (B1) is preferably 1 to 40 parts by mass, more preferably 1.5 to 35 parts by mass, and even more preferably 2 to 30 parts by mass, relative to 100 parts by mass of component (A).

(B1) 성분의 함유량이, 상기의 바람직한 범위의 하한치 이상이면, 고온 베이크시의 발포가 보다 억제된다. 더하여, 레지스트 패턴을 형성할 때, 양호한 감도가 유지되기 쉬워지고, 리소그래피 특성 (치수 균일성 등) 이 향상된다. 한편, 상기의 바람직한 범위의 상한치 이하이면, 레지스트 조성물의 각 성분을 유기 용제에 용해시켰을 때, 균일한 용액이 얻어지기 쉽고, 레지스트 조성물로서의 보존 안정성이 보다 높아진다.(B1) When the content of the component is equal to or higher than the lower limit of the above preferable range, foaming during high-temperature baking is more suppressed. In addition, when forming a resist pattern, good sensitivity is easily maintained, and lithography characteristics (dimensional uniformity, etc.) are improved. On the other hand, when it is equal to or lower than the upper limit of the above preferable range, when each component of the resist composition is dissolved in an organic solvent, a uniform solution is easily obtained, and the storage stability as a resist composition is further improved.

· (B2) 성분에 대하여· (B2) About the ingredients

본 실시형태의 레지스트 조성물은, 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위에서 (B1) 성분 이외의 산 발생제 성분 (이하 「(B2) 성분」 이라고 한다) 을 함유해도 된다.The resist composition of the present embodiment may contain an acid generator component other than the component (B1) (hereinafter referred to as “component (B2)”), as long as it does not impair the effects of the present invention.

(B2) 성분으로는, 특별히 한정되지 않고, 지금까지 화학 증폭형 레지스트 조성물용의 산 발생제로서 제안되어 있는 것을 사용할 수 있다.(B2) As a component, there is no particular limitation, and any of those proposed so far as acid generators for chemically amplified resist compositions can be used.

이와 같은 산 발생제로는, 요오드늄염이나 술포늄염 등의 오늄염계 산 발생제, 옥심술포네이트계 산 발생제 ; 비스알킬 또는 비스아릴술포닐디아조메탄류, 폴리(비스술포닐)디아조메탄류 등의 디아조메탄계 산 발생제 ; 니트로벤질술포네이트계 산 발생제, 이미노술포네이트계 산 발생제, 디술폰계산 발생제 등 다종의 것을 들 수 있다.Examples of such acid generators include onium salt-based acid generators such as iodonium salts or sulfonium salts; oxime sulfonate-based acid generators; diazomethane-based acid generators such as bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes and poly(bissulfonyl)diazomethanes; nitrobenzylsulfonate-based acid generators, iminosulfonate-based acid generators, disulfone-based acid generators, and the like.

오늄염계 산 발생제로는, 예를 들어, 하기의 일반식 (b-1) 로 나타내는 화합물 (이하 「(b-1) 성분」 이라고도 한다), 일반식 (b-2) 로 나타내는 화합물 (이하 「(b-2) 성분」 이라고도 한다) 또는 일반식 (b-3) 으로 나타내는 화합물 (이하 「(b-3) 성분」 이라고도 한다) 을 들 수 있다.Examples of the onium salt-based acid generator include a compound represented by the following general formula (b-1) (hereinafter also referred to as the “(b-1) component”), a compound represented by the following general formula (b-2) (hereinafter also referred to as the “(b-2) component”), or a compound represented by the following general formula (b-3) (hereinafter also referred to as the “(b-3) component”).

[화학식 41][Chemical Formula 41]

Figure 112019066168056-pat00041
Figure 112019066168056-pat00041

[식 중, R101, R104 ∼ R108 은 각각 독립적으로 치환기를 가지고 있어도 되는 고리형기, 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알킬기, 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알케닐기이다. R104, R105 는, 서로 결합하여 고리를 형성하고 있어도 된다. R102 는 불소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 불소화알킬기이다. Y101 은 단결합 또는 산소 원자를 포함하는 2 가의 연결기이다. V101 ∼ V103 은 각각 독립적으로 단결합, 알킬렌기 또는 불소화알킬렌기이다. L101 ∼ L102 는 각각 독립적으로 단결합 또는 산소 원자이다. L103 ∼ L105 는 각각 독립적으로 단결합, -CO- 또는 -SO2- 이다. m 은 1 이상의 정수이고, M'm + 는 m 가의 오늄 카티온이다.][Wherein, R 101 , R 104 ∼ R 108 independently represent a cyclic group which may have a substituent, a chain-like alkyl group which may have a substituent, or a chain-like alkenyl group which may have a substituent. R 104 and R 105 may be bonded to each other to form a ring. R 102 is a fluorine atom or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Y 101 is a single bond or a divalent linking group containing an oxygen atom. V 101 ∼ V 103 are each independently a single bond, an alkylene group, or a fluorinated alkylene group. L 101 ∼ L 102 are each independently a single bond or an oxygen atom. L 103 ∼ L 105 are each independently a single bond, -CO-, or -SO 2 -. m is an integer greater than or equal to 1, and M' m + is an onium cation of valence m.]

{아니온부}{Anion Department}

(b-1) 성분의 아니온부는, 상기 서술한 일반식 (b1-a1) 로 나타내는 아니온과 동일하다.(b-1) The anion part of the component is identical to the anion represented by the general formula (b1-a1) described above.

(b-2) 성분의 아니온부는, 상기 서술한 일반식 (b1-a2) 로 나타내는 아니온과 동일하다.(b-2) The anion part of the component is identical to the anion represented by the general formula (b1-a2) described above.

(b-3) 성분의 아니온부는, 상기 서술한 일반식 (b1-a3) 으로 나타내는 아니온과 동일하다.(b-3) The anion part of the component is identical to the anion represented by the general formula (b1-a3) described above.

{카티온부}{Cation section}

상기의 식 (b-1), 식 (b-2), 식 (b-3) 중, M'm + 는, m 가의 오늄 카티온을 나타낸다 (단, 상기 일반식 (b1) 에 있어서의 카티온부에 해당하는 카티온을 제외한다). 이 중에서도, 술포늄 카티온, 요오드늄 카티온이 바람직하다.In the above formulas (b-1), (b-2), and (b-3), M' m + represents an onium cation having a valence of m (however, the cation corresponding to the cation portion in the above general formula (b1) is excluded). Among these, a sulfonium cation and an iodonium cation are preferable.

m 은, 1 이상의 정수이다.m is an integer greater than or equal to 1.

바람직한 카티온부 ((M'm +)1/m) 로는, 하기의 일반식 (ca-1) ∼ (ca-4) 로 각각 나타내는 유기 카티온을 들 수 있다.As a preferable cation moiety ((M' m + ) 1/m ), organic cations represented by the following general formulas (ca-1) to (ca-4) can be mentioned.

[화학식 42][Chemical formula 42]

Figure 112019066168056-pat00042
Figure 112019066168056-pat00042

[식 중, R201 ∼ R207, 및 R211 ∼ R212 는, 각각 독립적으로 치환기를 가지고 있어도 되는 아릴기, 알킬기 또는 알케닐기를 나타낸다. R201 ∼ R203, R206 ∼ R207, R211 ∼ R212 는, 서로 결합하여 식 중의 황 원자와 함께 고리를 형성해도 된다. R208 ∼ R209 는, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기를 나타낸다. R210 은, 치환기를 가지고 있어도 되는 아릴기, 치환기를 가지고 있어도 되는 알킬기, 치환기를 가지고 있어도 되는 알케닐기, 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 -SO2- 함유 고리형기이다. L201 은, -C(=O)- 또는 -C(=O)-O- 를 나타낸다. Y201 은, 각각 독립적으로, 아릴렌기, 알킬렌기 또는 알케닐렌기를 나타낸다. x 는 1 또는 2 이다. W201 은 (x + 1) 가의 연결기를 나타낸다.][In the formula, R 201 to R 207 and R 211 to R 212 independently represent an aryl group, an alkyl group or an alkenyl group which may have a substituent. R 201 to R 203 , R 206 to R 207 and R 211 to R 212 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom in the formula. R 208 to R 209 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. R 210 is an aryl group which may have a substituent, an alkyl group which may have a substituent, an alkenyl group which may have a substituent, or a -SO 2 -containing cyclic group which may have a substituent. L 201 represents -C(=O)- or -C(=O)-O-. Y 201 each independently represents an arylene group, an alkylene group, or an alkenylene group. x is 1 or 2. W 201 represents a linking group of (x + 1).]

상기의 일반식 (ca-1) ∼ (ca-4) 중, R201 ∼ R207, 및 R211 ∼ R212 에 있어서의 아릴기로는, 탄소수 6 ∼ 20 의 무치환의 아릴기를 들 수 있고, 페닐기, 나프틸기가 바람직하다.Among the general formulas (ca-1) to (ca-4) above, the aryl group in R 201 to R 207 and R 211 to R 212 includes an unsubstituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and a phenyl group and a naphthyl group are preferable.

R201 ∼ R207, 및 R211 ∼ R212 에 있어서의 알킬기로는, 사슬형 또는 고리형의 알킬기로서, 탄소수 1 ∼ 30 의 것이 바람직하다.The alkyl group for R 201 to R 207 and R 211 to R 212 is preferably a chain-shaped or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms.

R201 ∼ R207, 및 R211 ∼ R212 에 있어서의 알케닐기로는, 탄소수가 2 ∼ 10 인 것이 바람직하다.As for the alkenyl group in R 201 to R 207 and R 211 to R 212 , those having 2 to 10 carbon atoms are preferable.

R201 ∼ R207, 및 R210 ∼ R212 가 가지고 있어도 되는 치환기로는, 예를 들어, 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐화알킬기, 카르보닐기, 시아노기, 아미노기, 아릴기, 상기의 일반식 (ca-r-1) ∼ (ca-r-7) 로 각각 나타내는 기를 들 수 있다.Substituents that may be present in R 201 to R 207 and R 210 to R 212 include, for example, an alkyl group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a carbonyl group, a cyano group, an amino group, an aryl group, and groups represented by the general formulae (ca-r-1) to (ca-r-7) above, respectively.

상기의 일반식 (ca-1) ∼ (ca-4) 중, R201 ∼ R203, R206 ∼ R207, R211 ∼ R212 는, 서로 결합하여 식 중의 황 원자와 함께 고리를 형성하는 경우, 황 원자, 산소 원자, 질소 원자 등의 헤테로 원자나, 카르보닐기, -SO-, -SO2-, -SO3-, -COO-, -CONH- 또는 -N(RN)- (그 RN 은 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기이다) 등의 관능기를 개재하여 결합해도 된다. 형성되는 고리로는, 식 중의 황 원자를 그 고리 골격에 포함하는 1 개의 고리가, 황 원자를 포함하여, 3 ∼ 10 원 고리인 것이 바람직하고, 5 ∼ 7 원 고리인 것이 특히 바람직하다. 형성되는 고리의 구체예로는, 예를 들어 티오펜 고리, 티아졸 고리, 벤조티오펜 고리, 티안트렌 고리, 벤조티오펜 고리, 디벤조티오펜 고리, 9H-티오크산텐 고리, 티오크산톤 고리, 티안트렌 고리, 페녹사티인 고리, 테트라하이드로티오페늄 고리, 테트라하이드로티오피라늄 고리 등을 들 수 있다.In the above general formulas (ca-1) to (ca-4), when R 201 to R 203 , R 206 to R 207 , and R 211 to R 212 are bonded to each other to form a ring with the sulfur atom in the formula, they may be bonded via a heteroatom such as a sulfur atom, an oxygen atom, or a nitrogen atom, or a functional group such as a carbonyl group, -SO-, -SO 2 -, -SO 3 -, -COO-, -CONH-, or -N(R N )- (wherein R N is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms). Among the rings formed, one ring containing the sulfur atom in the formula in its ring skeleton is preferably a 3 to 10-membered ring including the sulfur atom, and is particularly preferably a 5 to 7-membered ring. Specific examples of the rings formed include, for example, a thiophene ring, a thiazole ring, a benzothiophene ring, a thianthrene ring, a benzothiophene ring, a dibenzothiophene ring, a 9H-thioxanthene ring, a thioxanthone ring, a thianthrene ring, a phenoxathiine ring, a tetrahydrothiophenium ring, a tetrahydrothiopyranium ring, and the like.

R208 ∼ R209 는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기를 나타내고, 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 3 의 알킬기가 바람직하고, 알킬기가 되는 경우, 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다.R 208 to R 209 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and when they are alkyl groups, they may be bonded to each other to form a ring.

R210 은, 치환기를 가지고 있어도 되는 아릴기, 치환기를 가지고 있어도 되는 알킬기, 치환기를 가지고 있어도 되는 알케닐기, 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 -SO2- 함유 고리형기이다.R 210 is an aryl group which may have a substituent, an alkyl group which may have a substituent, an alkenyl group which may have a substituent, or a -SO 2 - containing cyclic group which may have a substituent.

R210 에 있어서의 아릴기로는, 탄소수 6 ∼ 20 의 무치환의 아릴기를 들 수 있고, 페닐기, 나프틸기가 바람직하다.As the aryl group in R 210 , an unsubstituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms can be mentioned, and a phenyl group or a naphthyl group is preferable.

R210 에 있어서의 알킬기로는, 사슬형 또는 고리형의 알킬기로서, 탄소수 1 ∼ 30 의 것이 바람직하다.As the alkyl group in R 210 , a chain-shaped or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms is preferable.

R210 에 있어서의 알케닐기로는, 탄소수가 2 ∼ 10 인 것이 바람직하다.As for the alkenyl group in R 210 , one having 2 to 10 carbon atoms is preferable.

R210 에 있어서의, 치환기를 가지고 있어도 되는 -SO2- 함유 고리형기로는, 「-SO2- 함유 다고리형기」 가 바람직하고, 상기 일반식 (a5-r-1) 로 나타내는 기가 보다 바람직하다.As the -SO 2 -containing cyclic group which may have a substituent in R 210 , a "-SO 2 -containing polycyclic group" is preferable, and a group represented by the above general formula (a5-r-1) is more preferable.

Y201 은, 각각 독립적으로, 아릴렌기, 알킬렌기 또는 알케닐렌기를 나타낸다.Y 201 each independently represents an arylene group, an alkylene group, or an alkenylene group.

Y201 에 있어서의 아릴렌기는, 상기 서술한 식 (b1-a1) 중의 R101 에 있어서의 방향족 탄화수소기로서 예시한 아릴기로부터 수소 원자를 1 개 제외한 기를 들 수 있다.The arylene group in Y 201 can be a group having one hydrogen atom removed from the aryl group exemplified as the aromatic hydrocarbon group in R 101 in the formula (b1-a1) described above.

Y201 에 있어서의 알킬렌기, 알케닐렌기는, 상기 서술한 식 (b1-a1) 중의 R101 에 있어서의 사슬형의 알킬기, 사슬형의 알케닐기로서 예시한 기로부터 수소 원자 1 개를 제외한 기를 들 수 있다.The alkylene group and alkenylene group in Y 201 include groups having one hydrogen atom removed from the chain-shaped alkyl group and chain-shaped alkenyl group in R 101 in the formula (b1-a1) described above.

상기 식 (ca-4) 중, x 는, 1 또는 2 이다.In the above formula (ca-4), x is 1 or 2.

W201 은, (x + 1) 가, 즉 2 가 또는 3 가의 연결기이다.W 201 is a connector of (x + 1), i.e., divalent or trivalent.

W201 에 있어서의 2 가의 연결기로는, 치환기를 가지고 있어도 되는 2 가의 탄화수소기가 바람직하고, 상기 서술한 일반식 (a2-1) 중의 Ya21 과 동일한, 치환기를 가지고 있어도 되는 2 가의 탄화수소기를 예시할 수 있다. W201 에 있어서의 2 가의 연결기는, 직사슬형, 분기 사슬형, 고리형의 어느 것이어도 되고, 고리형인 것이 바람직하다. 그 중에서도, 아릴렌기의 양단에 2 개의 카르보닐기가 조합된 기가 바람직하다. 아릴렌기로는, 페닐렌기, 나프틸렌기 등을 들 수 있고, 페닐렌기가 특히 바람직하다.As the divalent linking group in W 201 , a divalent hydrocarbon group which may have a substituent is preferable, and examples thereof include the same divalent hydrocarbon group which may have a substituent as Ya 21 in the general formula (a2-1) described above. The divalent linking group in W 201 may be any of a linear, branched, or cyclic type, and a cyclic type is preferable. Among these, a group in which two carbonyl groups are combined at both ends of an arylene group is preferable. Examples of the arylene group include a phenylene group, a naphthylene group, and the like, and a phenylene group is particularly preferable.

W201 에 있어서의 3 가의 연결기로는, 상기 W201 에 있어서의 2 가의 연결기로부터 수소 원자를 1 개 제외한 기, 상기 2 가의 연결기에 추가로 상기 2 가의 연결기가 결합한 기 등을 들 수 있다. W201 에 있어서의 3 가의 연결기로는, 아릴렌기에 2 개의 카르보닐기가 결합한 기가 바람직하다.Examples of the trivalent linking group in W 201 include a group having one hydrogen atom removed from the divalent linking group in W 201 , a group having another divalent linking group bonded to the divalent linking group, and the like. The trivalent linking group in W 201 is preferably a group having two carbonyl groups bonded to an arylene group.

상기 식 (ca-1) 로 나타내는 바람직한 카티온으로서 구체적으로는, 하기의 화학식 (ca-1-56) ∼ (ca-1-71) 로 각각 나타내는 카티온을 들 수 있다.As a preferable cation represented by the above formula (ca-1), specifically, cations represented by the following chemical formulas (ca-1-56) to (ca-1-71) can be mentioned.

[화학식 43][Chemical Formula 43]

Figure 112019066168056-pat00043
Figure 112019066168056-pat00043

[화학식 44][Chemical Formula 44]

Figure 112019066168056-pat00044
Figure 112019066168056-pat00044

[식 중, R"201 은 수소 원자 또는 치환기로서, 그 치환기로는 상기 R201 ∼ R207, 및 R210 ∼ R212 가 가지고 있어도 되는 치환기로서 예시한 것과 동일하다.][In the formula, R" 201 is a hydrogen atom or a substituent, and the substituent is the same as the substituents that may be included in R 201 to R 207 and R 210 to R 212. ]

상기 식 (ca-2) 로 나타내는 바람직한 카티온으로서 구체적으로는, 디페닐요오드늄 카티온, 비스(4-tert-부틸페닐)요오드늄 카티온 등을 들 수 있다.Specific examples of preferred cations represented by the above formula (ca-2) include diphenyliodonium cation, bis(4-tert-butylphenyl)iodonium cation, etc.

상기 식 (ca-3) 으로 나타내는 바람직한 카티온으로서 구체적으로는, 하기 식 (ca-3-1) ∼ (ca-3-6) 으로 각각 나타내는 카티온을 들 수 있다.As a preferable cation represented by the above formula (ca-3), specifically, cations represented by the following formulas (ca-3-1) to (ca-3-6) can be mentioned.

[화학식 45][Chemical Formula 45]

Figure 112019066168056-pat00045
Figure 112019066168056-pat00045

상기 식 (ca-4) 로 나타내는 바람직한 카티온으로서 구체적으로는, 하기 식 (ca-4-1) ∼ (ca-4-2) 로 각각 나타내는 카티온을 들 수 있다.As a preferable cation represented by the above formula (ca-4), specifically, cations represented by the following formulas (ca-4-1) to (ca-4-2) can be mentioned.

[화학식 46][Chemical Formula 46]

Figure 112019066168056-pat00046
Figure 112019066168056-pat00046

상기 중에서도, 카티온부 ((M'm +)1/m) 는, 일반식 (ca-1) 로 나타내는 카티온이 바람직하다.Among the above, the cation portion ((M' m + ) 1/m ) is preferably a cation represented by the general formula (ca-1).

본 실시형태의 레지스트 조성물에 있어서, (B2) 성분은, 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.In the resist composition of the present embodiment, one type of component (B2) may be used alone, or two or more types may be used in combination.

레지스트 조성물이 (B2) 성분을 함유하는 경우, 레지스트 조성물 중, (B2) 성분의 함유량은, (A) 성분 100 질량부에 대하여, 50 질량부 미만이 바람직하고, 1 ∼ 20 질량부가 보다 바람직하고, 1 ∼ 10 질량부가 더욱 바람직하다.When the resist composition contains component (B2), the content of component (B2) in the resist composition is preferably less than 50 parts by mass, more preferably 1 to 20 parts by mass, and even more preferably 1 to 10 parts by mass, with respect to 100 parts by mass of component (A).

(B2) 성분의 함유량을, 상기의 바람직한 범위로 함으로써, 패턴 형성이 충분히 실시된다. 또한, 레지스트 조성물의 각 성분을 유기 용제에 용해시켰을 때, 균일한 용액이 얻어지기 쉽고, 레지스트 조성물로서의 보존 안정성이 양호해지기 때문에 바람직하다.(B2) By setting the content of the component within the above preferred range, pattern formation is sufficiently carried out. In addition, when each component of the resist composition is dissolved in an organic solvent, it is easy to obtain a uniform solution, and the preservation stability as a resist composition is improved, which is preferable.

<(S) 성분><(S) Ingredients>

본 실시형태의 레지스트 조성물에 있어서, 유기 용제 성분 (S) ((S) 성분) 로는, 배합하는 각 성분을 용해시켜, 균일한 용액으로 할 수 있는 것이면 되고, 종래, 화학 증폭형 레지스트 조성물의 용제로서 공지된 것 중에서 임의의 것을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.In the resist composition of the present embodiment, the organic solvent component (S) ((S) component) may be any solvent that can dissolve each of the blended components to form a uniform solution, and any solvent known in the art for chemically amplified resist compositions may be appropriately selected and used.

(S) 성분으로는, 예를 들어, γ-부티로락톤 등의 락톤류 ; 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 메틸-n-펜틸케톤, 메틸이소펜틸케톤, 2-헵타논 등의 케톤류 ; 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜 등의 다가 알코올류 ; 에틸렌글리콜모노아세테이트, 디에틸렌글리콜모노아세테이트, 프로필렌글리콜모노아세테이트 또는 디프로필렌글리콜모노아세테이트 등의 에스테르 결합을 갖는 화합물 ; 상기 다가 알코올류 혹은 상기 에스테르 결합을 갖는 화합물의 모노메틸에테르, 모노에틸에테르, 모노프로필에테르, 모노부틸에테르 등의 모노알킬에테르 혹은 모노페닐에테르 등의 에테르 결합을 갖는 화합물 등의 다가 알코올류의 유도체 [이들 중에서는, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 (PGMEA), 프로필렌글리콜모노메틸에테르 (PGME) 가 바람직하다] ; 디옥산과 같은 고리형 에테르류 ; 락트산메틸, 락트산에틸 (EL), 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 피루브산메틸, 피루브산에틸, 메톡시프로피온산메틸, 에톡시프로피온산에틸 등의 에스테르류 ; 아니솔, 에틸벤질에테르, 크레질메틸에테르, 디페닐에테르, 디벤질에테르, 페네톨, 부틸페닐에테르, 에틸벤젠, 디에틸벤젠, 펜틸벤젠, 이소프로필벤젠, 톨루엔, 자일렌, 시멘, 메시틸렌 등의 방향족계 유기 용제 ; 디메틸술폭시드 (DMSO) 등을 들 수 있다.(S) As the component, for example, lactones such as γ-butyrolactone; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl-n-pentyl ketone, methyl isopentyl ketone, and 2-heptanone; polyhydric alcohols such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, and dipropylene glycol; compounds having an ester bond such as ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoacetate, or dipropylene glycol monoacetate; derivatives of polyhydric alcohols such as monoalkyl ethers such as monomethyl ether, monoethyl ether, monopropyl ether, and monobutyl ether of the above polyhydric alcohols or compounds having an ester bond, or compounds having an ether bond such as monophenyl ether [of these, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and propylene glycol monomethyl ether (PGME) are preferable]; cyclic ethers such as dioxane; Esters such as methyl lactate, ethyl lactate (EL), methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl methoxypropionate, and ethyl ethoxypropionate; aromatic organic solvents such as anisole, ethyl benzyl ether, cresyl methyl ether, diphenyl ether, dibenzyl ether, phenetole, butyl phenyl ether, ethylbenzene, diethylbenzene, pentylbenzene, isopropylbenzene, toluene, xylene, cymene, and mesitylene; and dimethyl sulfoxide (DMSO).

본 실시형태의 레지스트 조성물에 있어서, (S) 성분은, 1 종 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상의 혼합 용제로서 사용해도 된다.In the resist composition of the present embodiment, the component (S) may be used alone or as a mixed solvent of two or more types.

상기 중에서도, (S) 성분으로는, PGMEA, PGME, γ-부티로락톤, EL, 시클로헥사논이 바람직하다.Among the above, as the (S) component, PGMEA, PGME, γ-butyrolactone, EL, and cyclohexanone are preferable.

또한, PGMEA 와 극성 용제를 혼합한 혼합 용제도 바람직하다. 그 배합비 (질량비) 는, PGMEA 와 극성 용제의 상용성 등을 고려하여 적절히 결정하면 되지만, 바람직하게는 1 : 9 ∼ 9 : 1, 보다 바람직하게는 2 : 8 ∼ 8 : 2 의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.In addition, a mixed solvent of PGMEA and a polar solvent is also preferable. The mixing ratio (mass ratio) may be appropriately determined by considering the compatibility of PGMEA and the polar solvent, etc., but is preferably within the range of 1:9 to 9:1, more preferably within the range of 2:8 to 8:2.

보다 구체적으로는, 극성 용제로서 EL 또는 시클로헥사논을 배합하는 경우에는, PGMEA : EL 또는 시클로헥사논의 질량비는, 바람직하게는 1 : 9 ∼ 9 : 1, 보다 바람직하게는 2 : 8 ∼ 8 : 2 이다. 또한, 극성 용제로서 PGME 를 배합하는 경우에는, PGMEA : PGME 의 질량비는, 바람직하게는 1 : 9 ∼ 9 : 1, 보다 바람직하게는 2 : 8 ∼ 8 : 2 이다. 또한, PGMEA 와 PGME 와 시클로헥사논의 혼합 용제도 바람직하다.More specifically, when blending EL or cyclohexanone as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: EL or cyclohexanone is preferably 1:9 to 9:1, more preferably 2:8 to 8:2. Furthermore, when blending PGME as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: PGME is preferably 1:9 to 9:1, more preferably 2:8 to 8:2. Furthermore, a mixed solvent of PGMEA, PGME, and cyclohexanone is also preferable.

또한, (S) 성분으로서, 그 외에는, PGMEA 및 EL 중에서 선택되는 적어도 1 종과 γ-부티로락톤의 혼합 용제도 바람직하다. 이 경우, 혼합 비율로는, 전자와 후자의 질량비가, 바람직하게는 70 : 30 ∼ 95 : 5 가 된다.In addition, as the (S) component, a mixed solvent of at least one selected from PGMEA and EL and γ-butyrolactone is also preferable. In this case, the mass ratio of the former and the latter is preferably 70:30 to 95:5 as the mixing ratio.

본 실시형태의 레지스트 조성물에 있어서, (S) 성분은, 레지스트 조성물 중의 고형분 농도가 30 질량% 이상이 되도록 사용된다. 즉, 레지스트 조성물 중의 고형분 농도는, 30 질량% 이상이고, 바람직하게는 30 ∼ 50 질량% 이고, 보다 바람직하게는 30 ∼ 40 질량% 이다.In the resist composition of the present embodiment, the (S) component is used so that the solid concentration in the resist composition is 30 mass% or more. That is, the solid concentration in the resist composition is 30 mass% or more, preferably 30 to 50 mass%, and more preferably 30 to 40 mass%.

고형분 농도가, 상기의 범위의 하한치 이상이면, 지지체 상에, 후막의 레지스트막을 균일하게 형성하는 것이 용이해진다. 한편, 상기의 바람직한 범위의 상한치 이하이면, 레지스트 조성물의 점도의 저감이 도모되고, 지지체에 대한 도포성 등이 높아진다.When the solid concentration is equal to or higher than the lower limit of the above range, it becomes easy to uniformly form a thick resist film on the support. On the other hand, when it is equal to or lower than the upper limit of the above preferred range, the viscosity of the resist composition is reduced, and the applicability to the support, etc., is improved.

또한, 본 실시형태의 레지스트 조성물 중의 고형분 전체에 있어서의, 상기 고분자 화합물 (A1) 의 농도는, 90 질량% 이상인 것이 바람직하고, 90 ∼ 99 질량% 인 것이 보다 바람직하고, 95 ∼ 99 질량% 인 것이 더욱 바람직하다.In addition, the concentration of the polymer compound (A1) in the total solid content of the resist composition of the present embodiment is preferably 90 mass% or more, more preferably 90 to 99 mass%, and still more preferably 95 to 99 mass%.

고형분 전체에 있어서의 (A1) 성분의 농도가, 상기의 바람직한 범위의 하한치 이상이면, 지지체 상에, 후막의 레지스트막을 용이하게 형성할 수 있게 된다.When the concentration of the (A1) component in the entire solid content is equal to or higher than the lower limit of the above preferable range, a thick resist film can be easily formed on the support.

<임의 성분><Random ingredients>

본 실시형태의 레지스트 조성물은, 상기 서술한 (A) 성분, (B) 성분 및 (S) 성분 이외의 성분 (임의 성분) 을 추가로 함유해도 된다.The resist composition of the present embodiment may additionally contain a component (optional component) other than the component (A), component (B), and component (S) described above.

이러한 임의 성분으로는, 예를 들어 이하에 나타내는 (D) 성분, (E) 성분, (F) 성분 등을 들 수 있다.Such optional components include, for example, the (D) component, the (E) component, and the (F) component shown below.

≪(D) 성분 : 산 확산 제어제 성분≫≪(D) Component: Acid diffusion control agent component≫

(D) 성분은, 레지스트 조성물에 있어서 노광에 의해 발생하는 산을 트랩하는 퀀처 (산 확산 제어제) 로서 작용하는 것이다.(D) The component acts as a quencher (acid diffusion control agent) that traps acid generated by exposure in the resist composition.

(D) 성분으로는, 예를 들어, 노광에 의해 분해되어 산 확산 제어성을 잃는 광 붕괴성 염기 (D1) (이하 「(D1) 성분」 이라고 한다), 그 (D1) 성분에 해당하지 않는 함질소 유기 화합물 (D2) (이하 「(D2) 성분」 이라고 한다) 등을 들 수 있다.(D) As the component, examples thereof include a photodegradable base (D1) (hereinafter referred to as “(D1) component”) that decomposes upon exposure and loses acid diffusion controllability, a nitrogen-containing organic compound (D2) that does not correspond to the (D1) component (hereinafter referred to as “(D2) component”), etc.

· (D1) 성분에 대하여· (D1) About the ingredients

(D1) 성분을 함유하는 레지스트 조성물로 함으로써, 레지스트 패턴을 형성할 때에, 레지스트막의 노광부와 미노광부의 콘트라스트를 보다 향상시킬 수 있다.By using a resist composition containing the (D1) component, when forming a resist pattern, the contrast between the exposed portion and the unexposed portion of the resist film can be further improved.

(D1) 성분으로는, 노광에 의해 분해되어 산 확산 제어성을 잃는 것이면 특별히 한정되지 않고, 하기 일반식 (d1-1) 로 나타내는 화합물 (이하 「(d1-1) 성분」 이라고 한다), 하기 일반식 (d1-2) 로 나타내는 화합물 (이하 「(d1-2) 성분」 이라고 한다) 및 하기 일반식 (d1-3) 으로 나타내는 화합물 (이하 「(d1-3) 성분」 이라고 한다) 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상의 화합물이 바람직하다.The (D1) component is not particularly limited as long as it decomposes by exposure and loses acid diffusion controllability, and is preferably at least one compound selected from the group consisting of a compound represented by the following general formula (d1-1) (hereinafter referred to as “(d1-1) component”), a compound represented by the following general formula (d1-2) (hereinafter referred to as “(d1-2) component”), and a compound represented by the following general formula (d1-3) (hereinafter referred to as “(d1-3) component”).

(d1-1) ∼ (d1-3) 성분은, 각각, 레지스트막의 노광부에서는 분해되어 산 확산 제어성 (염기성) 을 잃기 때문에 퀀처로서 작용하지 않고, 레지스트막의 미노광부에서는 퀀처로서 작용한다.Components (d1-1) to (d1-3) do not act as quenchers because they decompose and lose acid diffusion controllability (basicity) in the exposed portion of the resist film, but act as quenchers in the unexposed portion of the resist film.

[화학식 47][Chemical formula 47]

Figure 112019066168056-pat00047
Figure 112019066168056-pat00047

[식 중, Rd1 ∼ Rd4 는 치환기를 가지고 있어도 되는 고리형기, 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알킬기, 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알케닐기이다. 단, 식 (d1-2) 중의 Rd2 에 있어서의, S 원자에 인접하는 탄소 원자에는 불소 원자는 결합하고 있지 않은 것으로 한다. Yd1 은 단결합 또는 2 가의 연결기이다. m 은 1 이상의 정수로서, Mm+ 는 각각 독립적으로 m 가의 유기 카티온이다.][In the formula, Rd 1 to Rd 4 are a cyclic group which may have a substituent, a chain-shaped alkyl group which may have a substituent, or a chain-shaped alkenyl group which may have a substituent. However, in Rd 2 in the formula (d1-2), no fluorine atom is bonded to the carbon atom adjacent to the S atom. Yd 1 is a single bond or a divalent linking group. m is an integer greater than or equal to 1, and M m+ are each independently an organic cation having a valence of m.]

{(d1-1) 성분}{(d1-1) component}

·· 아니온부·· No, not the Anion Department

식 (d1-1) 중, Rd1 은 치환기를 가지고 있어도 되는 고리형기, 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알킬기, 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알케닐기이고, 각각 상기 식 (b1-a1) 중의 R101 과 동일한 것을 들 수 있다.In formula (d1-1), Rd 1 is a cyclic group which may have a substituent, a chain-shaped alkyl group which may have a substituent, or a chain-shaped alkenyl group which may have a substituent, and examples thereof include the same as R 101 in formula (b1-a1).

이들 중에서도, Rd1 로는, 치환기를 가지고 있어도 되는 방향족 탄화수소기, 치환기를 가지고 있어도 되는 지방족 고리형기, 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알킬기가 바람직하다. 이들 기가 가지고 있어도 되는 치환기로는, 수산기, 옥소기, 알킬기, 아릴기, 불소 원자, 불소화알킬기, 상기 일반식 (a2-r-1) ∼ (a2-r-7) 로 각각 나타내는 락톤 함유 고리형기, 에테르 결합, 에스테르 결합, 또는 이들의 조합을 들 수 있다. 에테르 결합이나 에스테르 결합을 치환기로서 포함하는 경우, 알킬렌기를 개재하고 있어도 되고, 이 경우의 치환기로는, 상기 식 (y-al-1) ∼ (y-al-5) 로 각각 나타내는 연결기가 바람직하다.Among these, as Rd 1 , an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, an aliphatic cyclic group which may have a substituent, or a chain-shaped alkyl group which may have a substituent is preferable. Examples of the substituent which these groups may have include a hydroxyl group, an oxo group, an alkyl group, an aryl group, a fluorine atom, a fluorinated alkyl group, a lactone-containing cyclic group represented by each of the general formulae (a2-r-1) to (a2-r-7), an ether bond, an ester bond, or a combination thereof. When an ether bond or an ester bond is included as a substituent, an alkylene group may be interposed, and the substituent in this case is preferably a linking group represented by each of the formulae (y-al-1) to (y-al-5).

상기 방향족 탄화수소기로는, 페닐기 또는 나프틸기가 보다 바람직하다.Among the above aromatic hydrocarbon groups, a phenyl group or a naphthyl group is more preferable.

상기 지방족 고리형기로는, 아다만탄, 노르보르난, 이소보르난, 트리시클로데칸, 테트라시클로도데칸 등의 폴리시클로알칸으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제외한 기인 것이 보다 바람직하다.As the above aliphatic cyclic group, it is more preferable that it is a group in which at least one hydrogen atom is removed from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, or tetracyclododecane.

상기 사슬형의 알킬기로는, 탄소수가 1 ∼ 10 인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기 등의 직사슬형의 알킬기 ; 1-메틸에틸기, 1-메틸프로필기, 2-메틸프로필기, 1-메틸부틸기, 2-메틸부틸기, 3-메틸부틸기, 1-에틸부틸기, 2-에틸부틸기, 1-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 3-메틸펜틸기, 4-메틸펜틸기 등의 분기 사슬형의 알킬기를 들 수 있다.As the above-mentioned chain-shaped alkyl group, those having 1 to 10 carbon atoms are preferable, and specific examples thereof include linear alkyl groups such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, and a decyl group; and branched-chain alkyl groups such as a 1-methylethyl group, a 1-methylpropyl group, a 2-methylpropyl group, a 1-methylbutyl group, a 2-methylbutyl group, a 3-methylbutyl group, a 1-ethylbutyl group, a 2-ethylbutyl group, a 1-methylpentyl group, a 2-methylpentyl group, a 3-methylpentyl group, and a 4-methylpentyl group.

상기 사슬형의 알킬기가 치환기로서 불소 원자 또는 불소화알킬기를 갖는 불소화알킬기인 경우, 불소화알킬기의 탄소수는, 1 ∼ 11 이 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 8 이 보다 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 4 가 더욱 바람직하다. 그 불소화알킬기는, 불소 원자 이외의 원자를 함유해도 된다. 불소 원자 이외의 원자로는, 예를 들어 산소 원자, 황 원자, 질소 원자 등을 들 수 있다.When the above chain-shaped alkyl group is a fluorinated alkyl group having a fluorine atom or a fluorinated alkyl group as a substituent, the fluorinated alkyl group preferably has 1 to 11 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and even more preferably 1 to 4 carbon atoms. The fluorinated alkyl group may contain atoms other than a fluorine atom. Examples of the atoms other than a fluorine atom include an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, and the like.

Rd1 로는, 직사슬형의 알킬기를 구성하는 일부 또는 전부의 수소 원자가 불소 원자에 의해 치환된 불소화알킬기인 것이 바람직하고, 직사슬형의 알킬기를 구성하는 수소 원자 모두가 불소 원자로 치환된 불소화알킬기 (직사슬형의 퍼플루오로알킬기) 인 것이 특히 바람직하다.As for Rd 1 , it is preferable that it is a fluorinated alkyl group in which some or all of the hydrogen atoms constituting the linear alkyl group are replaced by fluorine atoms, and it is particularly preferable that it is a fluorinated alkyl group in which all of the hydrogen atoms constituting the linear alkyl group are replaced by fluorine atoms (a linear perfluoroalkyl group).

이하에, (d1-1) 성분의 아니온부의 바람직한 구체예를 나타낸다.Below, preferred specific examples of the anion portion of the (d1-1) component are shown.

[화학식 48][Chemical formula 48]

Figure 112019066168056-pat00048
Figure 112019066168056-pat00048

·· 카티온부·· Cation section

식 (d1-1) 중, Mm+ 는, m 가의 유기 카티온이다.In formula (d1-1), M m+ is an organic cation of valence m.

Mm+ 의 유기 카티온으로는, 상기 일반식 (ca-1) ∼ (ca-4) 로 각각 나타내는 카티온과 동일한 것을 바람직하게 들 수 있고, 상기 일반식 (ca-1) 로 나타내는 카티온이 보다 바람직하고, 상기 식 (ca-1-1) ∼ (ca-1-71) 로 각각 나타내는 카티온이 더욱 바람직하다.As the organic cation of M m+ , the same cations as those represented by the general formulae (ca-1) to (ca-4) are preferably mentioned, the cation represented by the general formula (ca-1) is more preferable, and the cations represented by the general formulae (ca-1-1) to (ca-1-71) are further preferable.

(d1-1) 성분은, 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.(d1-1) One component may be used alone, or two or more components may be used in combination.

{(d1-2) 성분}{(d1-2) component}

·· 아니온부·· No, not the Anion Department

식 (d1-2) 중, Rd2 는, 치환기를 가지고 있어도 되는 고리형기, 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알킬기, 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알케닐기이고, 상기 식 (b1-a1) 중의 R101 과 동일한 것을 들 수 있다.In formula (d1-2), Rd 2 is a cyclic group which may have a substituent, a chain-shaped alkyl group which may have a substituent, or a chain-shaped alkenyl group which may have a substituent, and examples thereof include the same as R 101 in formula (b1-a1).

단, Rd2 에 있어서의, S 원자에 인접하는 탄소 원자에는 불소 원자는 결합하고 있지 않은 (불소 치환되어 있지 않은) 것으로 한다. 이에 의해, (d1-2) 성분의 아니온이 적당한 약산 아니온이 되고, (D) 성분으로서의 퀀칭능이 향상된다.However, in Rd 2 , the carbon atom adjacent to the S atom is not bonded to a fluorine atom (is not substituted with fluorine). As a result, the anion of the (d1-2) component becomes a suitable weak acid anion, and the quenching ability as the (D) component is improved.

Rd2 로는, 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알킬기, 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 지방족 고리형기인 것이 바람직하다. 사슬형의 알킬기로는, 탄소수 1 ∼ 10 인 것이 바람직하고, 3 ∼ 10 인 것이 보다 바람직하다. 지방족 고리형기로는, 아다만탄, 노르보르난, 이소보르난, 트리시클로데칸, 테트라시클로도데칸 등으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제외한 기 (치환기를 가지고 있어도 된다) ; 캠퍼 등으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제외한 기인 것이 보다 바람직하다.As Rd 2 , it is preferable that it is a chain-shaped alkyl group which may have a substituent, or an aliphatic cyclic group which may have a substituent. As the chain-shaped alkyl group, it is preferable that it has 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 3 to 10 carbon atoms. As the aliphatic cyclic group, it is a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane, etc. (which may have a substituent); it is more preferable that it is a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from camphor, etc.

Rd2 의 탄화수소기는 치환기를 가지고 있어도 되고, 그 치환기로는, 상기 식 (d1-1) 의 Rd1 에 있어서의 탄화수소기 (방향족 탄화수소기, 지방족 고리형기, 사슬형의 알킬기) 가 가지고 있어도 되는 치환기와 동일한 것을 들 수 있다.The hydrocarbon group of Rd 2 may have a substituent, and examples of the substituent include the same substituents as those that the hydrocarbon group (aromatic hydrocarbon group, aliphatic cyclic group, chain-shaped alkyl group) of Rd 1 of the above formula (d1-1) may have.

이하에, (d1-2) 성분의 아니온부의 바람직한 구체예를 나타낸다.Below, preferred specific examples of the anion portion of the (d1-2) component are shown.

[화학식 49][Chemical Formula 49]

Figure 112019066168056-pat00049
Figure 112019066168056-pat00049

·· 카티온부·· Cation section

식 (d1-2) 중, Mm+ 는, m 가의 유기 카티온이고, 상기 식 (d1-1) 중의 Mm+ 와 동일하다.In formula (d1-2), M m+ is an organic cation with valence m and is the same as M m+ in formula (d1-1).

(d1-2) 성분은, 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.(d1-2) One component may be used alone, or two or more components may be used in combination.

{(d1-3) 성분}{(d1-3) components}

·· 아니온부·· No, not the Anion Department

식 (d1-3) 중, Rd3 은 치환기를 가지고 있어도 되는 고리형기, 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알킬기, 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알케닐기이고, 상기 식 (b1-a1) 중의 R101 과 동일한 것을 들 수 있고, 불소 원자를 포함하는 고리형기, 사슬형의 알킬기, 또는 사슬형의 알케닐기인 것이 바람직하다. 그 중에서도, 불소화알킬기가 바람직하고, 상기 Rd1 의 불소화알킬기와 동일한 것이 보다 바람직하다.In formula (d1-3), Rd 3 is a cyclic group which may have a substituent, a chain-shaped alkyl group which may have a substituent, or a chain-shaped alkenyl group which may have a substituent, and examples thereof include the same as R 101 in formula (b1-a1), and it is preferably a cyclic group, chain-shaped alkyl group, or chain-shaped alkenyl group containing a fluorine atom. Among these, a fluorinated alkyl group is preferable, and the same as the fluorinated alkyl group of Rd 1 is more preferable.

식 (d1-3) 중, Rd4 는, 치환기를 가지고 있어도 되는 고리형기, 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알킬기, 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알케닐기이고, 상기 식 (b1-a1) 중의 R101 과 동일한 것을 들 수 있다.In formula (d1-3), Rd 4 is a cyclic group which may have a substituent, a chain-shaped alkyl group which may have a substituent, or a chain-shaped alkenyl group which may have a substituent, and examples thereof include the same as R 101 in formula (b1-a1).

그 중에서도, 치환기를 가지고 있어도 되는 알킬기, 알콕시기, 알케닐기, 고리형기인 것이 바람직하다.Among these, an alkyl group, an alkoxy group, an alkenyl group, or a cyclic group that may have a substituent is preferable.

Rd4 에 있어서의 알킬기는, 탄소수 1 ∼ 5 의 직사슬형 또는 분기 사슬형의 알킬기가 바람직하고, 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기 등을 들 수 있다. Rd4 의 알킬기의 수소 원자의 일부가 수산기, 시아노기 등으로 치환되어 있어도 된다.The alkyl group in Rd 4 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and specific examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, a neopentyl group, and the like. Some of the hydrogen atoms in the alkyl group in Rd 4 may be substituted with a hydroxyl group, a cyano group, or the like.

Rd4 에 있어서의 알콕시기는, 탄소수 1 ∼ 5 의 알콕시기가 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 5 의 알콕시기로서 구체적으로는, 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, iso-프로폭시기, n-부톡시기, tert-부톡시기를 들 수 있다. 그 중에서도, 메톡시기, 에톡시기가 바람직하다.The alkoxy group in Rd 4 is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and specific examples of the alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group, and a tert-butoxy group. Among these, a methoxy group and an ethoxy group are preferable.

Rd4 에 있어서의 알케닐기는, 상기 식 (b1-a1) 중의 R101 과 동일한 것을 들 수 있고, 비닐기, 프로페닐기 (알릴기), 1-메틸프로페닐기, 2-메틸프로페닐기가 바람직하다. 이들 기는 추가로 치환기로서, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 할로겐화알킬기를 가지고 있어도 된다.The alkenyl group in Rd 4 may be the same as R 101 in the above formula (b1-a1), and a vinyl group, a propenyl group (allyl group), a 1-methylpropenyl group, or a 2-methylpropenyl group are preferable. These groups may further have an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms as a substituent.

Rd4 에 있어서의 고리형기는, 상기 식 (b1-a1) 중의 R101 과 동일한 것을 들 수 있고, 시클로펜탄, 시클로헥산, 아다만탄, 노르보르난, 이소보르난, 트리시클로데칸, 테트라시클로도데칸 등의 시클로알칸으로부터 1 개 이상의 수소 원자를 제외한 지환식기, 또는, 페닐기, 나프틸기 등의 방향족기가 바람직하다. Rd4 가 지환식기인 경우, 레지스트 조성물이 유기 용제에 양호하게 용해됨으로써, 리소그래피 특성이 양호해진다. 또한, Rd4 가 방향족기인 경우, 그 레지스트 조성물이 광 흡수 효율이 우수하고, 감도나 리소그래피 특성이 양호해진다.The cyclic group in Rd 4 can be the same as R 101 in the above formula (b1-a1), and is preferably an alicyclic group in which one or more hydrogen atoms are removed from a cycloalkane such as cyclopentane, cyclohexane, adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, or tetracyclododecane, or an aromatic group such as a phenyl group or a naphthyl group. When Rd 4 is an alicyclic group, the resist composition dissolves well in an organic solvent, thereby improving lithography characteristics. Furthermore, when Rd 4 is an aromatic group, the resist composition has excellent light absorption efficiency, and has good sensitivity and lithography characteristics.

식 (d1-3) 중, Yd1 은, 단결합 또는 2 가의 연결기이다.In formula (d1-3), Yd 1 is a single bond or a divalent linking group.

Yd1 에 있어서의 2 가의 연결기로는, 특별히 한정되지 않지만, 치환기를 가지고 있어도 되는 2 가의 탄화수소기 (지방족 탄화수소기, 방향족 탄화수소기), 헤테로 원자를 포함하는 2 가의 연결기 등을 들 수 있다. 이들은 각각, 상기 서술한 일반식 (a10-1) 중의 Yax1 에 있어서의 2 가의 연결기에 대한 설명 중에서 예시한, 치환기를 가지고 있어도 되는 2 가의 탄화수소기, 헤테로 원자를 포함하는 2 가의 연결기와 동일한 것을 들 수 있다.As the divalent linking group in Yd 1 , examples thereof include, but are not particularly limited to, a divalent hydrocarbon group (aliphatic hydrocarbon group, aromatic hydrocarbon group) which may have a substituent, a divalent linking group containing a hetero atom, and the like. These can be the same as the divalent hydrocarbon group which may have a substituent, and the divalent linking group containing a hetero atom, which are exemplified in the explanation of the divalent linking group in Ya x1 in the general formula (a10-1) described above.

Yd1 로는, 카르보닐기, 에스테르 결합, 아미드 결합, 알킬렌기 또는 이들의 조합인 것이 바람직하다. 알킬렌기로는, 직사슬형 또는 분기 사슬형의 알킬렌기인 것이 보다 바람직하고, 메틸렌기 또는 에틸렌기인 것이 더욱 바람직하다.As for Yd 1 , it is preferable that it is a carbonyl group, an ester bond, an amide bond, an alkylene group or a combination thereof. As the alkylene group, it is more preferable that it is a linear or branched alkylene group, and it is still more preferable that it is a methylene group or an ethylene group.

이하에, (d1-3) 성분의 아니온부의 바람직한 구체예를 나타낸다.Below, preferred specific examples of the anion portion of the (d1-3) component are shown.

[화학식 50][Chemical formula 50]

Figure 112019066168056-pat00050
Figure 112019066168056-pat00050

[화학식 51][Chemical Formula 51]

Figure 112019066168056-pat00051
Figure 112019066168056-pat00051

·· 카티온부·· Cation section

식 (d1-3) 중, Mm+ 는, m 가의 유기 카티온이고, 상기 식 (d1-1) 중의 Mm+ 와 동일하다.In formula (d1-3), M m+ is an organic cation with valence m and is the same as M m+ in formula (d1-1).

(d1-3) 성분은, 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.(d1-3) One component may be used alone, or two or more components may be used in combination.

(D1) 성분은, 상기 (d1-1) ∼ (d1-3) 성분의 어느 1 종만을 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.(D1) Component may use only one of the components (d1-1) to (d1-3) above, or may use two or more of them in combination.

레지스트 조성물이 (D1) 성분을 함유하는 경우, 레지스트 조성물 중, (D1) 성분의 함유량은, (A) 성분 100 질량부에 대하여, 0.5 ∼ 10 질량부가 바람직하고, 0.5 ∼ 8 질량부가 보다 바람직하고, 1 ∼ 8 질량부가 더욱 바람직하다.When the resist composition contains component (D1), the content of component (D1) in the resist composition is preferably 0.5 to 10 parts by mass, more preferably 0.5 to 8 parts by mass, and still more preferably 1 to 8 parts by mass, with respect to 100 parts by mass of component (A).

(D1) 성분의 함유량이, 상기의 바람직한 범위의 하한치 이상이면, 특히 양호한 리소그래피 특성 및 레지스트 패턴 형상이 얻어지기 쉽다. 한편, 상기의 바람직한 범위의 상한치 이하이면, 감도를 양호하게 유지할 수 있고, 스루풋도 우수하다.(D1) When the content of the component is equal to or greater than the lower limit of the above-described preferable range, particularly good lithography characteristics and resist pattern shape are easily obtained. On the other hand, when it is equal to or less than the upper limit of the above-described preferable range, sensitivity can be maintained well and throughput is also excellent.

· (D2) 성분에 대하여· (D2) About the component

산 확산 제어제 성분으로는, 상기의 (D1) 성분에 해당하지 않는 함질소 유기 화합물 성분 (이하 「(D2) 성분」 이라고 한다) 을 함유해도 된다.As a component of the acid diffusion control agent, a nitrogen-containing organic compound component that does not correspond to the above (D1) component (hereinafter referred to as “component (D2)”) may be contained.

(D2) 성분으로는, 산 확산 제어제로서 작용하는 것이고, 또한, (D1) 성분에 해당하지 않는 것이면 특별히 한정되지 않고, 공지된 것으로부터 임의로 이용하면 된다. 그 중에서도, 지방족 아민이 바람직하고, 이 중에서도 특히 제 2 급 지방족 아민이나 제 3 급 지방족 아민이 보다 바람직하다.(D2) As a component, it acts as an acid diffusion control agent, and furthermore, as long as it does not correspond to the (D1) component, it is not particularly limited and any known component may be used arbitrarily. Among these, an aliphatic amine is preferable, and among these, a secondary aliphatic amine or a tertiary aliphatic amine is more preferable.

지방족 아민이란, 1 개 이상의 지방족기를 갖는 아민이고, 그 지방족기는 탄소수가 1 ∼ 12 인 것이 바람직하다.An aliphatic amine is an amine having one or more aliphatic groups, and it is preferable that the aliphatic groups have 1 to 12 carbon atoms.

지방족 아민으로는, 암모니아 NH3 의 수소 원자의 적어도 1 개를, 탄소수 12 이하의 알킬기 혹은 하이드록시알킬기로 치환한 아민 (알킬아민 혹은 알킬알코올아민) 또는 고리형 아민을 들 수 있다.As aliphatic amines, examples thereof include amines (alkylamines or alkylalcoholamines) or cyclic amines in which at least one hydrogen atom of ammonia NH3 is replaced with an alkyl group or hydroxyalkyl group having 12 or fewer carbon atoms.

알킬아민 및 알킬알코올아민의 각 구체예로는, n-헥실아민, n-헵틸아민, n-옥틸아민, n-노닐아민, n-데실아민 등의 모노알킬아민 ; 디에틸아민, 디-n-프로필아민, 디-n-헵틸아민, 디-n-옥틸아민, 디시클로헥실아민 등의 디알킬아민 ; 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리-n-프로필아민, 트리-n-부틸아민, 트리-n-펜틸아민(트리아밀아민), 트리-n-헥실아민, 트리-n-헵틸아민, 트리-n-옥틸아민, 트리-n-노닐아민, 트리-n-데실아민, 트리-n-도데실아민 등의 트리알킬아민 ; 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 디이소프로판올아민, 트리이소프로판올아민, 디-n-옥탄올아민, 트리-n-옥탄올아민 등의 알킬알코올아민을 들 수 있다. 이들 중에서도, 탄소수 5 ∼ 10 의 트리알킬아민이 더욱 바람직하고, 트리-n-펜틸아민 또는 트리-n-옥틸아민이 특히 바람직하다.Specific examples of alkylamines and alkylalcoholamines include monoalkylamines such as n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, and n-decylamine; dialkylamines such as diethylamine, di-n-propylamine, di-n-heptylamine, di-n-octylamine, and dicyclohexylamine; trialkylamines such as trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine (triamylamine), tri-n-hexylamine, tri-n-heptylamine, tri-n-octylamine, tri-n-nonylamine, tri-n-decylamine, and tri-n-dodecylamine; and alkylalcoholamines such as diethanolamine, triethanolamine, diisopropanolamine, triisopropanolamine, di-n-octanolamine, and tri-n-octanolamine. Among these, trialkylamines having 5 to 10 carbon atoms are more preferable, and tri-n-pentylamine or tri-n-octylamine is particularly preferable.

고리형 아민으로는, 예를 들어, 헤테로 원자로서 질소 원자를 포함하는 복소 고리 화합물을 들 수 있다. 그 복소 고리 화합물로는, 단고리형의 것 (지방족 단고리형 아민) 이어도 되고 다고리형의 것 (지방족 다고리형 아민) 이어도 된다.As a cyclic amine, for example, a heterocyclic compound containing a nitrogen atom as a heteroatom can be mentioned. The heterocyclic compound can be monocyclic (aliphatic monocyclic amine) or polycyclic (aliphatic polycyclic amine).

지방족 단고리형 아민으로서, 구체적으로는, 피페리딘, 피페라진 등을 들 수 있다.As aliphatic monocyclic amines, specific examples include piperidine and piperazine.

지방족 다고리형 아민으로는, 탄소수가 6 ∼ 10 인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 1,5-디아자비시클로[4.3.0]-5-노넨, 1,8-디아자비시클로[5.4.0]-7-운데센, 헥사메틸렌테트라민, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 등을 들 수 있다.As the aliphatic polycyclic amine, those having 6 to 10 carbon atoms are preferable, and specific examples thereof include 1,5-diazabicyclo[4.3.0]-5-nonene, 1,8-diazabicyclo[5.4.0]-7-undecene, hexamethylenetetramine, and 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane.

그 밖의 지방족 아민으로는, 트리스(2-메톡시메톡시에틸)아민, 트리스{2-(2-메톡시에톡시)에틸}아민, 트리스{2-(2-메톡시에톡시메톡시)에틸}아민, 트리스{2-(1-메톡시에톡시)에틸}아민, 트리스{2-(1-에톡시에톡시)에틸}아민, 트리스{2-(1-에톡시프로폭시)에틸}아민, 트리스[2-{2-(2-하이드록시에톡시)에톡시}에틸]아민, 트리에탄올아민트리아세테이트 등을 들 수 있고, 트리에탄올아민트리아세테이트가 바람직하다.Other aliphatic amines include tris(2-methoxymethoxyethyl)amine, tris{2-(2-methoxyethoxy)ethyl}amine, tris{2-(2-methoxyethoxymethoxy)ethyl}amine, tris{2-(1-methoxyethoxy)ethyl}amine, tris{2-(1-ethoxyethoxy)ethyl}amine, tris{2-(1-ethoxypropoxy)ethyl}amine, tris[2-{2-(2-hydroxyethoxy)ethoxy}ethyl]amine, and triethanolamine triacetate, with triethanolamine triacetate being preferred.

또한, (D2) 성분으로는, 방향족 아민을 사용해도 된다.Additionally, as the (D2) component, an aromatic amine may be used.

방향족 아민으로는, 4-디메틸아미노피리딘, 피롤, 인돌, 피라졸, 이미다졸 또는 이들의 유도체, 트리벤질아민, 2,6-디이소프로필아닐린, N-tert-부톡시카르보닐피롤리딘 등을 들 수 있다.Aromatic amines include 4-dimethylaminopyridine, pyrrole, indole, pyrazole, imidazole or derivatives thereof, tribenzylamine, 2,6-diisopropylaniline, N-tert-butoxycarbonylpyrrolidine, etc.

(D2) 성분은, 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.(D2) One component may be used alone, or two or more components may be used in combination.

레지스트 조성물이 (D2) 성분을 함유하는 경우, 레지스트 조성물 중, (D2) 성분의 함유량은, (A) 성분 100 질량부에 대하여, 0.01 ∼ 5 질량부인 것이 바람직하다. (D2) 성분의 함유량을, 상기의 바람직한 범위로 함으로써, 레지스트 패턴 형상, 노광 후 시간 경과적 안정성 등이 향상된다.When the resist composition contains component (D2), the content of component (D2) in the resist composition is preferably 0.01 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of component (A). By setting the content of component (D2) within the above preferred range, the resist pattern shape, stability over time after exposure, etc. are improved.

≪(E) 성분 : 유기 카르복실산 그리고 인의 옥소산 및 그 유도체로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 화합물≫≪(E) Component: At least one compound selected from the group consisting of organic carboxylic acids and phosphorus oxo acids and their derivatives≫

본 실시형태의 레지스트 조성물에는, 감도 열화의 방지나, 레지스트 패턴 형상, 노광 후 시간 경과적 안정성 등의 향상의 목적으로, 임의의 성분으로서, 유기 카르복실산 그리고 인의 옥소산 및 그 유도체로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 화합물 (E) (이하 「(E) 성분」 이라고 한다) 를 함유시킬 수 있다.The resist composition of the present embodiment may contain, as an optional component, at least one compound (E) selected from the group consisting of organic carboxylic acids, phosphorus oxo acids and derivatives thereof (hereinafter referred to as “component (E)”) for the purpose of preventing sensitivity deterioration or improving the resist pattern shape, time-lapse stability after exposure, etc.

유기 카르복실산으로는, 예를 들어, 아세트산, 말론산, 시트르산, 말산, 숙신산, 벤조산, 살리실산 등이 바람직하다.As organic carboxylic acids, for example, acetic acid, malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, salicylic acid, etc. are preferable.

인의 옥소산으로는, 인산, 포스폰산, 포스핀산 등을 들 수 있고, 이들 중에서도 특히 포스폰산이 바람직하다.Examples of oxoacids of phosphorus include phosphoric acid, phosphonic acid, and phosphinic acid, and among these, phosphonic acid is particularly preferable.

인의 옥소산의 유도체로는, 예를 들어, 상기 옥소산의 수소 원자를 탄화수소기로 치환한 에스테르 등을 들 수 있고, 상기 탄화수소기로는, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기, 탄소수 6 ∼ 15 의 아릴기 등을 들 수 있다.As derivatives of oxo acids of phosphorus, examples thereof include esters in which hydrogen atoms of the oxo acids are substituted with hydrocarbon groups, and examples of the hydrocarbon groups include alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms, aryl groups having 6 to 15 carbon atoms, and the like.

인산의 유도체로는, 인산디-n-부틸에스테르, 인산디페닐에스테르 등의 인산에스테르 등을 들 수 있다.Derivatives of phosphoric acid include phosphoric acid esters such as di-n-butyl phosphate and diphenyl phosphate.

포스폰산의 유도체로는, 포스폰산디메틸에스테르, 포스폰산-디-n-부틸에스테르, 페닐포스폰산, 포스폰산디페닐에스테르, 포스폰산디벤질에스테르 등의 포스폰산에스테르 등을 들 수 있다.Derivatives of phosphonic acid include phosphonic acid esters such as phosphonic acid dimethyl ester, phosphonic acid-di-n-butyl ester, phenylphosphonic acid, phosphonic acid diphenyl ester, and phosphonic acid dibenzyl ester.

포스핀산의 유도체로는, 포스핀산에스테르나 페닐포스핀산 등을 들 수 있다.Derivatives of phosphinic acid include phosphinic acid esters and phenylphosphinic acid.

본 실시형태의 레지스트 조성물에 있어서, (E) 성분은, 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.In the resist composition of the present embodiment, component (E) may be used alone or in combination of two or more types.

레지스트 조성물이 (E) 성분을 함유하는 경우, (E) 성분의 함유량은, (A) 성분 100 질량부에 대하여, 0.01 ∼ 5 질량부의 범위인 것이 바람직하다.When the resist composition contains component (E), the content of component (E) is preferably in the range of 0.01 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of component (A).

≪(F) 성분 : 불소 첨가제 성분≫≪(F) Component: Fluorine additive component≫

본 실시형태의 레지스트 조성물은, 레지스트막에 발수성을 부여하기 위해서, 또는 리소그래피 특성을 향상시키기 위해서, 불소 첨가제 성분 (이하 「(F) 성분」 이라고 한다) 을 함유해도 된다.The resist composition of the present embodiment may contain a fluorine additive component (hereinafter referred to as “component (F)”) in order to impart water repellency to the resist film or to improve lithography characteristics.

(F) 성분으로는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2010-002870호, 일본 공개특허공보 2010-032994호, 일본 공개특허공보 2010-277043호, 일본 공개특허공보 2011-13569호, 일본 공개특허공보 2011-128226호에 기재된 함불소 고분자 화합물을 사용할 수 있다.(F) As the component, for example, a fluorinated polymer compound described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-002870, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-032994, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-277043, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-13569, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-128226 can be used.

(F) 성분으로서 보다 구체적으로는, 하기 식 (f1-1) 로 나타내는 구성 단위 (f1) 을 갖는 중합체를 들 수 있다. 상기 중합체로는, 하기 식 (f1-1) 로 나타내는 구성 단위 (f1) 만으로 이루어지는 중합체 (호모 폴리머) ; 그 구성 단위 (f1) 과 상기 구성 단위 (a1) 의 공중합체 ; 그 구성 단위 (f1) 과 아크릴산 또는 메타크릴산으로부터 유도되는 구성 단위와 상기 구성 단위 (a1) 의 공중합체, 인 것이 바람직하다. 여기서, 그 구성 단위 (f1) 과 공중합되는 상기 구성 단위 (a1) 로는, 1-에틸-1-시클로옥틸(메트)아크릴레이트로부터 유도되는 구성 단위, 1-메틸-1-아다만틸(메트)아크릴레이트로부터 유도되는 구성 단위가 바람직하다.(F) More specifically, as the component, a polymer having a structural unit (f1) represented by the following formula (f1-1) can be exemplified. The polymer is preferably a polymer (homopolymer) composed solely of the structural unit (f1) represented by the following formula (f1-1); a copolymer of the structural unit (f1) and the structural unit (a1); and a copolymer of the structural unit (f1) and a structural unit derived from acrylic acid or methacrylic acid and the structural unit (a1). Here, the structural unit (a1) copolymerized with the structural unit (f1) is preferably a structural unit derived from 1-ethyl-1-cyclooctyl (meth) acrylate or a structural unit derived from 1-methyl-1-adamantyl (meth) acrylate.

[화학식 52][Chemical formula 52]

Figure 112019066168056-pat00052
Figure 112019066168056-pat00052

[식 중, R 은 상기와 동일하고, Rf102 및 Rf103 은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 할로겐화알킬기를 나타내고, Rf102 및 Rf103 은 동일해도 되고 상이해도 된다. nf1 은 1 ∼ 5 의 정수이고, Rf101 은 불소 원자를 포함하는 유기기이다.][In the formula, R is the same as defined above, Rf 102 and Rf 103 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and Rf 102 and Rf 103 may be the same or different. nf 1 is an integer of 1 to 5, and Rf 101 is an organic group containing a fluorine atom.]

식 (f1-1) 중, α 위치의 탄소 원자에 결합한 R 은, 상기와 동일하다. R 로는, 수소 원자 또는 메틸기가 바람직하다.In formula (f1-1), R bonded to the carbon atom at the α position is the same as above. As R, a hydrogen atom or a methyl group is preferable.

식 (f1-1) 중, Rf102 및 Rf103 의 할로겐 원자로는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있고, 특히 불소 원자가 바람직하다. Rf102 및 Rf103 의 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기로는, 상기 R 의 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기와 동일한 것을 들 수 있고, 메틸기 또는 에틸기가 바람직하다. Rf102 및 Rf103 의 탄소수 1 ∼ 5 의 할로겐화알킬기로서, 구체적으로는, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기의 수소 원자의 일부 또는 전부가, 할로겐 원자로 치환된 기를 들 수 있다. 그 할로겐 원자로는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있고, 특히 불소 원자가 바람직하다. 그 중에서도 Rf102 및 Rf103 으로는, 수소 원자, 불소 원자, 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기가 바람직하고, 수소 원자, 불소 원자, 메틸기 또는 에틸기가 바람직하다.In formula (f1-1), examples of the halogen atom of Rf 102 and Rf 103 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, and the like, and a fluorine atom is particularly preferable. Examples of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of Rf 102 and Rf 103 include the same groups as the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of R, and a methyl group or an ethyl group is preferable. Specific examples of the halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of Rf 102 and Rf 103 include groups in which some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms are replaced with halogen atoms. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, and the like, and a fluorine atom is particularly preferable. Among these, as Rf 102 and Rf 103 , a hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or an ethyl group is preferable.

식 (f1-1) 중, nf1 은 1 ∼ 5 의 정수이고, 1 ∼ 3 의 정수가 바람직하고, 1 또는 2 가 보다 바람직하다.In formula (f1-1), nf 1 is an integer from 1 to 5, preferably an integer from 1 to 3, and more preferably 1 or 2.

식 (f1-1) 중, Rf101 은, 불소 원자를 포함하는 유기기이고, 불소 원자를 포함하는 탄화수소기인 것이 바람직하다.In formula (f1-1), Rf 101 is an organic group containing a fluorine atom, and is preferably a hydrocarbon group containing a fluorine atom.

불소 원자를 포함하는 탄화수소기로는, 직사슬형, 분기 사슬형 또는 고리형의 어느 것이어도 되고, 탄소수는 1 ∼ 20 인 것이 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 15 인 것이 보다 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 10 이 특히 바람직하다.The hydrocarbon group containing a fluorine atom may be linear, branched or cyclic, and preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 15 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 10 carbon atoms.

또한, 불소 원자를 포함하는 탄화수소기는, 당해 탄화수소기에 있어서의 수소 원자의 25 % 이상이 불소화되어 있는 것이 바람직하고, 50 % 이상이 불소화되어 있는 것이 보다 바람직하고, 60 % 이상이 불소화되어 있는 것이, 레지스트막의 소수성이 높아지는 것으로부터 특히 바람직하다.In addition, it is preferable that the hydrocarbon group containing a fluorine atom has 25% or more of the hydrogen atoms in the hydrocarbon group fluorinated, more preferably 50% or more of the hydrogen atoms are fluorinated, and particularly preferably 60% or more of the hydrogen atoms are fluorinated because this increases the hydrophobicity of the resist film.

그 중에서도, Rf101 로는, 탄소수 1 ∼ 6 의 불소화탄화수소기가 보다 바람직하고, 트리플루오로메틸기, -CH2-CF3, -CH2-CF2-CF3, -CH(CF3)2, -CH2-CH2-CF3, -CH2-CH2-CF2-CF2-CF2-CF3 이 특히 바람직하다.Among these, as Rf 101 , a fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms is more preferable, and a trifluoromethyl group, -CH 2 -CF 3 , -CH 2 -CF 2 -CF 3 , -CH(CF 3 ) 2 , -CH 2 -CH 2 -CF 3 , -CH 2 -CH 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 3 are particularly preferable.

(F) 성분의 중량 평균 분자량 (Mw) (겔 퍼미에이션 크로마토그래피에 의한 폴리스티렌 환산 기준) 은, 1000 ∼ 50000 이 바람직하고, 5000 ∼ 40000 이 보다 바람직하고, 10000 ∼ 30000 이 특히 바람직하다. (F) 성분의 Mw 가, 상기의 바람직한 범위의 상한치 이하이면, 레지스트로서 사용하는 데에 레지스트용 용제에 대한 충분한 용해성이 있고, 상기의 바람직한 범위의 하한치 이상이면, 내드라이 에칭성이나 레지스트 패턴 단면 형상이 보다 양호해지고, 또한, 레지스트막 표면의 발수성이 양호하게 발현한다.(F) The weight average molecular weight (Mw) of the component (based on polystyrene conversion by gel permeation chromatography) is preferably 1,000 to 50,000, more preferably 5,000 to 40,000, and particularly preferably 10,000 to 30,000. When the Mw of the component (F) is equal to or lower than the upper limit of the above-mentioned preferable range, the component has sufficient solubility in a resist solvent for use as a resist, and when it is equal to or higher than the lower limit of the above-mentioned preferable range, the dry etching resistance and the cross-sectional shape of the resist pattern become better, and furthermore, the water repellency of the resist film surface is expressed well.

(F) 성분의 분산도 (Mw/Mn) 는, 1.0 ∼ 5.0 이 바람직하고, 1.0 ∼ 3.0 이 보다 바람직하고, 1.2 ∼ 2.5 가 특히 바람직하다.(F) The dispersion ratio (Mw/Mn) of the component is preferably 1.0 to 5.0, more preferably 1.0 to 3.0, and particularly preferably 1.2 to 2.5.

본 실시형태의 레지스트 조성물에 있어서, (F) 성분은, 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.In the resist composition of the present embodiment, component (F) may be used alone or in combination of two or more types.

레지스트 조성물이 (F) 성분을 함유하는 경우, (F) 성분의 함유량은, (A) 성분 100 질량부에 대하여, 0.5 ∼ 10 질량부인 것이 바람직하다.When the resist composition contains component (F), the content of component (F) is preferably 0.5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of component (A).

본 실시형태의 레지스트 조성물에는, 추가로 원하는 바에 따라 혼화성이 있는 첨가제, 예를 들어 레지스트막의 성능을 개량하기 위한 부가적 수지, 계면 활성제, 용해 억제제, 가소제, 안정제, 착색제, 헐레이션 방지제, 염료 등을 적절히, 첨가 함유시킬 수 있다.The resist composition of the present embodiment may additionally contain, as desired, additives that are compatible, for example, additional resins, surfactants, dissolution inhibitors, plasticizers, stabilizers, colorants, anti-halation agents, dyes, etc. for improving the performance of the resist film.

(레지스트 패턴 형성 방법)(Method of forming a resist pattern)

본 발명의 제 2 양태는, 지지체 상에, 상기 서술한 제 1 양태에 관련된 레지스트 조성물을 사용하여 레지스트막을 형성하는 공정 (i), 상기 레지스트막을 노광하는 공정 (ii), 및 상기 노광 후의 레지스트막을 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 공정 (iii) 을 갖는 레지스트 패턴 형성 방법이다.The second aspect of the present invention is a method for forming a resist pattern, comprising the steps of (i) forming a resist film on a support using the resist composition related to the first aspect described above, (ii) exposing the resist film, and (iii) developing the resist film after the exposure to form a resist pattern.

이러한 레지스트 패턴 형성 방법의 일 실시형태로는, 예를 들어 이하와 같이 하여 실시하는 레지스트 패턴 형성 방법을 들 수 있다.As one embodiment of such a resist pattern forming method, for example, a resist pattern forming method performed as follows can be exemplified.

공정 (i) : Process (i):

먼저, 지지체 상에, 상기 서술한 실시형태의 레지스트 조성물을, 스피너 등으로 도포하고, 베이크 (포스트 어플라이 베이크 (PAB)) 처리를, 예를 들어 80 ∼ 150 ℃ 의 온도 조건으로 40 ∼ 120 초간, 바람직하게는 60 ∼ 90 초간 실시하여 레지스트막을 형성한다.First, the resist composition of the embodiment described above is applied onto a support using a spinner or the like, and a bake (post-apply bake (PAB)) treatment is performed at a temperature of, for example, 80 to 150° C. for 40 to 120 seconds, preferably 60 to 90 seconds, to form a resist film.

공정 (ii) : Process (ii):

다음으로, 그 레지스트막에 대하여, 예를 들어 KrF 노광 장치 등의 노광 장치를 사용하여, 소정의 패턴이 형성된 마스크 (마스크 패턴) 를 개재한 노광 등에 의한 선택적 노광을 실시한 후, 베이크 (포스트 익스포저 베이크 (PEB)) 처리를, 예를 들어 80 ∼ 150 ℃ 의 온도 조건으로 40 ∼ 120 초간, 바람직하게는 60 ∼ 90 초간 실시한다.Next, selective exposure is performed on the resist film, for example, using an exposure device such as a KrF exposure device, through a mask (mask pattern) on which a predetermined pattern is formed, and then baking (post-exposure bake (PEB)) treatment is performed, for example, at a temperature of 80 to 150°C for 40 to 120 seconds, preferably 60 to 90 seconds.

공정 (iii) : Process (iii):

다음으로, 상기 레지스트막을 현상 처리한다. 현상 처리는, 알칼리 현상 프로세스의 경우에는, 알칼리 현상액을 이용하고, 용제 현상 프로세스의 경우에는, 유기 용제를 함유하는 현상액 (유기계 현상액) 을 사용하여 실시한다.Next, the resist film is developed. In the case of an alkaline developing process, the developing process is performed using an alkaline developer, and in the case of a solvent developing process, a developer containing an organic solvent (organic developer) is used.

현상 처리 후, 바람직하게는 린스 처리를 실시한다. 린스 처리는, 알칼리 현상 프로세스의 경우에는, 순수를 사용한 물 린스가 바람직하고, 용제 현상 프로세스의 경우에는, 유기 용제를 함유하는 린스액을 사용하는 것이 바람직하다.After the development process, a rinsing process is preferably performed. In the case of an alkaline development process, a water rinse using pure water is preferable, and in the case of a solvent development process, a rinsing solution containing an organic solvent is preferably used.

용제 현상 프로세스의 경우, 상기 현상 처리 또는 린스 처리 후에, 패턴 상에 부착되어 있는 현상액 또는 린스액을, 초임계 유체에 의해 제거하는 처리를 실시해도 된다.In the case of a solvent development process, after the development treatment or rinsing treatment, a treatment may be performed to remove the developer or rinsing solution attached to the pattern using a supercritical fluid.

현상 처리 후 또는 린스 처리 후, 건조를 실시한다. 또한, 경우에 따라서는, 상기 현상 처리 후에 베이크 처리 (포스트 베이크) 를 실시해도 된다. 여기서의 베이크 처리 (포스트 베이크) 는, 예를 들어 180 ℃ 이상, 바람직하게는 180 ∼ 200 ℃ 의 온도 조건으로 40 ∼ 120 초간, 바람직하게는 60 ∼ 90 초간 실시된다.After the developing treatment or the rinsing treatment, drying is performed. In addition, depending on the case, a baking treatment (post-bake) may be performed after the developing treatment. The baking treatment (post-bake) here is performed, for example, at a temperature of 180°C or higher, preferably 180 to 200°C, for 40 to 120 seconds, preferably 60 to 90 seconds.

이와 같이 하여, 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.In this way, a resist pattern can be formed.

지지체로는, 특별히 한정되지 않고, 종래 공지된 것을 사용할 수 있고, 예를 들어, 전자 부품용의 기판이나, 여기에 소정의 배선 패턴이 형성된 것 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 실리콘 웨이퍼, 동, 크롬, 철, 알루미늄 등의 금속제의 기판이나, 유리 기판 등을 들 수 있다. 배선 패턴의 재료로는, 예를 들어 동, 알루미늄, 니켈, 금 등이 사용 가능하다.As the support, there is no particular limitation, and a conventionally known one can be used, and examples thereof include a substrate for electronic components, or a substrate having a predetermined wiring pattern formed thereon. More specifically, examples thereof include a silicon wafer, a metal substrate such as copper, chromium, iron, or aluminum, or a glass substrate. Examples of materials for the wiring pattern that can be used include copper, aluminum, nickel, and gold.

또한, 지지체로는, 상기 서술한 바와 같은 기판 상에, 무기계 및/또는 유기계의 막이 형성된 것이어도 된다. 무기계의 막으로는, 무기 반사 방지막 (무기 BARC) 을 들 수 있다. 유기계의 막으로는, 유기 반사 방지막 (유기 BARC) 이나, 다층 레지스트법에 있어서의 하층 유기막 등의 유기막을 들 수 있다.In addition, as a support, an inorganic and/or organic film may be formed on a substrate as described above. As an inorganic film, an inorganic antireflection film (inorganic BARC) can be exemplified. As an organic film, an organic antireflection film (organic BARC) or an organic film such as a lower organic film in a multilayer resist method can be exemplified.

여기서, 다층 레지스트법이란, 기판 상에, 적어도 1 층의 유기막 (하층 유기막) 과, 적어도 1 층의 레지스트막 (상층 레지스트막) 을 형성하고, 상층 레지스트막에 형성한 레지스트 패턴을 마스크로 하여 하층 유기막의 패터닝을 실시하는 방법으로, 고어스펙트비의 패턴을 형성할 수 있는 것으로 여겨지고 있다. 즉, 다층 레지스트법에 의하면, 하층 유기막에 의해 필요한 두께를 확보할 수 있기 때문에, 레지스트막을 박막화할 수 있고, 고어스펙트비의 미세 패턴 형성이 가능해진다.Here, the multilayer resist method is a method of forming at least one layer of an organic film (lower organic film) and at least one layer of a resist film (upper resist film) on a substrate, and patterning the lower organic film using the resist pattern formed on the upper resist film as a mask, and it is thought that a high-aspect-ratio pattern can be formed. That is, according to the multilayer resist method, since the necessary thickness can be secured by the lower organic film, the resist film can be thinned, and formation of a high-aspect-ratio fine pattern becomes possible.

다층 레지스트법에는, 기본적으로, 상층 레지스트막과, 하층 유기막의 2 층 구조로 하는 방법 (2 층 레지스트법) 과, 상층 레지스트막과 하층 유기막 사이에 1 층 이상의 중간층 (금속 박막 등) 을 형성한 3 층 이상의 다층 구조로 하는 방법 (3 층 레지스트법) 으로 나뉜다.Multilayer resist methods are basically divided into a method using a two-layer structure of an upper resist film and a lower organic film (two-layer resist method), and a method using a three-layer or more multilayer structure by forming one or more intermediate layers (such as a metal thin film) between the upper resist film and the lower organic film (three-layer resist method).

실시형태의 레지스트 패턴 형성 방법은, 후막의 레지스트막을 성막하여 실시할 때에 유용한 방법이다. 상기 공정 (i) 에서 형성하는 레지스트막의 막 두께가, 예를 들어 1 ∼ 10 ㎛, 이 범위 중에서도 막 두께가, 바람직하게는 6 ㎛ 이상, 나아가 7 ㎛ 이상, 특히는 8 ㎛ 이상이어도, 레지스트 패턴을 양호한 형상으로 안정적으로 형성할 수 있다.The resist pattern forming method of the embodiment is a useful method when forming a thick resist film. Even if the film thickness of the resist film formed in the above step (i) is, for example, 1 to 10 µm, and even within this range, preferably 6 µm or more, further 7 µm or more, and particularly 8 µm or more, a resist pattern can be stably formed in a good shape.

노광에 사용하는 파장은, 특별히 한정되지 않고, ArF 엑시머 레이저 광, KrF 엑시머 레이저 광, F2 엑시머 레이저 광, EUV (극단 자외선), VUV (진공 자외선), EB (전자선), X 선, 연 X 선 등의 방사선을 사용하여 실시할 수 있다.The wavelength used for exposure is not particularly limited, and can be performed using radiation such as ArF excimer laser light, KrF excimer laser light, F2 excimer laser light, EUV (extreme ultraviolet), VUV (vacuum ultraviolet), EB (electron beam), X-ray, or soft X-ray.

상기 서술한 제 1 양태에 관련된 레지스트 조성물은, KrF 엑시머 레이저 광, ArF 엑시머 레이저 광, EB 또는 EUV 용으로서의 유용성이 높고, KrF 엑시머 레이저 광, ArF 엑시머 레이저 광용으로서의 유용성이 보다 높고, KrF 엑시머 레이저 광용으로서의 유용성이 특히 높다. 제 2 양태에 관련된 레지스트 패턴 형성 방법은, 상기 공정 (ii) 에 있어서, 상기 레지스트막에, KrF 엑시머 레이저 광을 조사하는 경우에 특히 바람직한 방법이다.The resist composition related to the first aspect described above has high usability as a KrF excimer laser light, an ArF excimer laser light, an EB or EUV light, has even higher usability as a KrF excimer laser light, an ArF excimer laser light, and has particularly high usability as a KrF excimer laser light. The resist pattern forming method related to the second aspect is a particularly preferable method when, in the step (ii), the resist film is irradiated with KrF excimer laser light.

레지스트막의 노광 방법은, 공기나 질소 등의 불활성 가스 중에서 실시하는 통상적인 노광 (드라이 노광) 이어도 되고, 액침 노광 (Liquid Immersion Lithography) 이어도 된다.The exposure method of the resist film may be conventional exposure (dry exposure) performed in an inert gas such as air or nitrogen, or liquid immersion lithography.

액침 노광은, 미리 레지스트막과 노광 장치의 최하 위치의 렌즈 사이를, 공기의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는 용매 (액침 매체) 로 채우고, 그 상태에서 노광 (침지 노광) 을 실시하는 노광 방법이다.Immersion exposure is an exposure method in which the space between the resist film and the lowest lens of the exposure device is filled with a solvent (immersion medium) having a refractive index higher than that of air, and exposure (immersion exposure) is performed in that state.

액침 매체로는, 공기의 굴절률보다 크고, 또한, 노광되는 레지스트막의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 용매가 바람직하다. 이러한 용매의 굴절률로는, 상기 범위 내이면 특별히 제한되지 않는다.As an immersion medium, a solvent having a refractive index greater than that of air and also smaller than that of the resist film to be exposed is preferable. The refractive index of such a solvent is not particularly limited as long as it is within the above range.

공기의 굴절률보다 크고, 또한, 상기 레지스트막의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 용매로는, 예를 들어, 물, 불소계 불활성 액체, 실리콘계 용제, 탄화수소계 용제 등을 들 수 있다.Examples of solvents having a refractive index greater than that of air and smaller than that of the resist film include water, fluorine-based inert liquids, silicone-based solvents, and hydrocarbon-based solvents.

불소계 불활성 액체의 구체예로는, C3HCl2F5, C4F9OCH3, C4F9OC2H5, C5H3F7 등의 불소계 화합물을 주성분으로 하는 액체 등을 들 수 있고, 비점이 70 ∼ 180 ℃ 인 것이 바람직하고, 80 ∼ 160 ℃ 인 것이 보다 바람직하다. 불소계 불활성 액체가 상기 범위의 비점을 갖는 것이면, 노광 종료 후에, 액침에 사용한 매체의 제거를, 간편한 방법으로 실시할 수 있는 것으로부터 바람직하다.Specific examples of the fluorine-containing inert liquid include liquids whose main components are fluorine compounds such as C 3 HCl 2 F 5 , C 4 F 9 OCH 3 , C 4 F 9 OC 2 H 5 , and C 5 H 3 F 7 , and the boiling point is preferably 70 to 180 ° C, more preferably 80 to 160 ° C. If the fluorine-containing inert liquid has a boiling point in the above range, the medium used for immersion can be removed by a simple method after exposure is completed, which is preferable.

불소계 불활성 액체로는, 특히, 알킬기의 수소 원자가 모두 불소 원자로 치환된 퍼플루오로알킬 화합물이 바람직하다. 퍼플루오로알킬 화합물로는, 구체적으로는, 퍼플루오로알킬에테르 화합물, 퍼플루오로알킬아민 화합물을 들 수 있다.As a fluorine-containing inert liquid, a perfluoroalkyl compound in which all hydrogen atoms of an alkyl group are replaced with fluorine atoms is particularly preferable. Specific examples of the perfluoroalkyl compound include a perfluoroalkyl ether compound and a perfluoroalkylamine compound.

또한, 구체적으로는, 상기 퍼플루오로알킬에테르 화합물로는, 퍼플루오로(2-부틸-테트라하이드로푸란) (비점 102 ℃) 을 들 수 있고, 상기 퍼플루오로알킬아민 화합물로는, 퍼플루오로트리부틸아민 (비점 174 ℃) 을 들 수 있다.In addition, specifically, as the perfluoroalkyl ether compound, perfluoro(2-butyl-tetrahydrofuran) (boiling point 102°C) can be exemplified, and as the perfluoroalkylamine compound, perfluorotributylamine (boiling point 174°C) can be exemplified.

액침 매체로는, 비용, 안전성, 환경 문제, 범용성 등의 관점에서, 물이 바람직하게 사용된다.As an immersion medium, water is preferably used from the viewpoints of cost, safety, environmental issues, and versatility.

알칼리 현상 프로세스에서 현상 처리에 사용하는 알칼리 현상액으로는, 예를 들어 0.1 ∼ 10 질량% 테트라메틸암모늄하이드록시드 (TMAH) 수용액을 들 수 있다.As an alkaline developer used for developing in an alkaline developing process, an example thereof is a 0.1 to 10 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution.

용제 현상 프로세스에서 현상 처리에 사용하는 유기계 현상액이 함유하는 유기 용제로는, (A) 성분 (노광 전의 (A) 성분) 을 용해시킬 수 있는 것이면 되고, 공지된 유기 용제 중에서 적절히 선택할 수 있다. 구체적으로는, 케톤계 용제, 에스테르계 용제, 알코올계 용제, 니트릴계 용제, 아미드계 용제, 에테르계 용제 등의 극성 용제, 탄화수소계 용제 등을 들 수 있다.The organic solvent contained in the organic developer used for the development treatment in the solvent development process may be any organic solvent capable of dissolving component (A) (component (A) before exposure), and may be appropriately selected from known organic solvents. Specifically, polar solvents such as ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, nitrile solvents, amide solvents, and ether solvents, and hydrocarbon solvents, etc., may be mentioned.

케톤계 용제는, 구조 중에 C-C(=O)-C 를 포함하는 유기 용제이다. 에스테르계 용제는, 구조 중에 C-C(=O)-O-C 를 포함하는 유기 용제이다. 알코올계 용제는, 구조 중에 알코올성 수산기를 포함하는 유기 용제이다. 「알코올성 수산기」 는, 지방족 탄화수소기의 탄소 원자에 결합한 수산기를 의미한다. 니트릴계 용제는, 구조 중에 니트릴기를 포함하는 유기 용제이다. 아미드계 용제는, 구조 중에 아미드기를 포함하는 유기 용제이다. 에테르계 용제는, 구조 중에 C-O-C 를 포함하는 유기 용제이다.Ketone solvents are organic solvents containing C-C(=O)-C in their structure. Ester solvents are organic solvents containing C-C(=O)-O-C in their structure. Alcohol solvents are organic solvents containing an alcoholic hydroxyl group in their structure. "Alcoholic hydroxyl group" means a hydroxyl group bonded to a carbon atom of an aliphatic hydrocarbon group. Nitrile solvents are organic solvents containing a nitrile group in their structure. Amide solvents are organic solvents containing an amide group in their structure. Ether solvents are organic solvents containing C-O-C in their structure.

유기 용제 중에는, 구조 중에 상기 각 용제를 특징 짓는 관능기를 복수종 포함하는 유기 용제도 존재하는데, 그 경우에는, 당해 유기 용제가 갖는 관능기를 포함하는 어느 용제종에도 해당하는 것으로 한다. 예를 들어, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르는, 상기 분류 중의 알코올계 용제, 에테르계 용제의 어느 것에도 해당하는 것으로 한다.Among organic solvents, there are organic solvents that contain multiple functional groups that characterize each of the above solvents in their structures. In such a case, it is considered to correspond to any solvent type that contains the functional groups possessed by the organic solvent. For example, diethylene glycol monomethyl ether is considered to correspond to either alcohol solvents or ether solvents in the above classification.

탄화수소계 용제는, 할로겐화되어 있어도 되는 탄화수소로 이루어지고, 할로겐 원자 이외의 치환기를 갖지 않는 탄화수소 용제이다. 할로겐 원자로는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있고, 불소 원자가 바람직하다.Hydrocarbon solvents are hydrocarbon solvents that are composed of hydrocarbons that may be halogenated and do not have substituents other than halogen atoms. Examples of halogen atoms include fluorine atoms, chlorine atoms, bromine atoms, and iodine atoms, with fluorine atoms being preferred.

유기계 현상액이 함유하는 유기 용제로는, 상기 중에서도, 극성 용제가 바람직하고, 케톤계 용제, 에스테르계 용제, 니트릴계 용제 등이 바람직하다.Among the organic solvents contained in the organic developer, polar solvents are preferable, and ketone solvents, ester solvents, nitrile solvents, etc. are preferable.

케톤계 용제로는, 예를 들어, 1-옥타논, 2-옥타논, 1-노나논, 2-노나논, 아세톤, 4-헵타논, 1-헥사논, 2-헥사논, 디이소부틸케톤, 시클로헥사논, 메틸시클로헥사논, 페닐아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 아세틸아세톤, 아세토닐아세톤, 이오논, 디아세토닐알코올, 아세틸카르비놀, 아세토페논, 메틸나프틸케톤, 이소포론, 프로필렌카보네이트, γ-부티로락톤, 메틸아밀케톤(2-헵타논) 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 케톤계 용제로는, 메틸아밀케톤(2-헵타논) 이 바람직하다.Ketone solvents include, for example, 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, acetone, 4-heptanone, 1-hexanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, cyclohexanone, methylcyclohexanone, phenylacetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetylacetone, acetonylacetone, ionone, diacetonyl alcohol, acetylcarbinol, acetophenone, methyl naphthyl ketone, isophorone, propylene carbonate, γ-butyrolactone, and methyl amyl ketone (2-heptanone). Among these, as the ketone solvent, methyl amyl ketone (2-heptanone) is preferable.

에스테르계 용제로는, 예를 들어, 아세트산메틸, 아세트산부틸, 아세트산에틸, 아세트산이소프로필, 아세트산아밀, 아세트산이소아밀, 메톡시아세트산에틸, 에톡시아세트산에틸, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노페닐에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노페닐에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 2-메톡시부틸아세테이트, 3-메톡시부틸아세테이트, 4-메톡시부틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시부틸아세테이트, 3-에틸-3-메톡시부틸아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 2-에톡시부틸아세테이트, 4-에톡시부틸아세테이트, 4-프로폭시부틸아세테이트, 2-메톡시펜틸아세테이트, 3-메톡시펜틸아세테이트, 4-메톡시펜틸아세테이트, 2-메틸-3-메톡시펜틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시펜틸아세테이트, 3-메틸-4-메톡시펜틸아세테이트, 4-메틸-4-메톡시펜틸아세테이트, 프로필렌글리콜디아세테이트, 포름산메틸, 포름산에틸, 포름산부틸, 포름산프로필, 락트산에틸, 락트산부틸, 락트산프로필, 탄산에틸, 탄산프로필, 탄산부틸, 피루브산메틸, 피루브산에틸, 피루브산프로필, 피루브산부틸, 아세토아세트산메틸, 아세토아세트산에틸, 프로피온산메틸, 프로피온산에틸, 프로피온산프로필, 프로피온산이소프로필, 2-하이드록시프로피온산메틸, 2-하이드록시프로피온산에틸, 메틸-3-메톡시프로피오네이트, 에틸-3-메톡시프로피오네이트, 에틸-3-에톡시프로피오네이트, 프로필-3-메톡시프로피오네이트 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 에스테르계 용제로는, 아세트산부틸이 바람직하다.As ester solvents, for example, methyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, amyl acetate, isoamyl acetate, ethyl methoxyacetate, ethyl ethoxyacetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monopropyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, ethylene glycol monophenyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monopropyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monophenyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, 2-methoxybutyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, 4-methoxybutyl acetate, 3-Methyl-3-methoxybutyl acetate, 3-ethyl-3-methoxybutyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, 2-ethoxybutyl acetate, 4-ethoxybutyl acetate, 4-propoxybutyl acetate, 2-methoxypentyl acetate, 3-methoxypentyl acetate, 4-methoxypentyl acetate, 2-methyl-3-methoxypentyl acetate, 3-methyl-3-methoxypentyl acetate, 3-methyl-4-methoxypentyl acetate, 4-methyl-4-methoxypentyl acetate, propylene glycol diacetate, methyl formate, ethyl formate, butyl formate, propyl formate, ethyl lactate, butyl lactate, Examples thereof include propyl lactate, ethyl carbonate, propyl carbonate, butyl carbonate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, butyl pyruvate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, isopropyl propionate, methyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxypropionate, methyl-3-methoxypropionate, ethyl-3-methoxypropionate, ethyl-3-ethoxypropionate, and propyl-3-methoxypropionate. Among these, as an ester solvent, butyl acetate is preferable.

니트릴계 용제로는, 예를 들어, 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 발레로니트릴, 부티로니트릴 등을 들 수 있다.Examples of nitrile solvents include acetonitrile, propionitrile, valeronitrile, and butyronitrile.

유기계 현상액에는, 필요에 따라 공지된 첨가제를 배합할 수 있다. 그 첨가제로는, 예를 들어 계면 활성제를 들 수 있다. 계면 활성제로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 이온성이나 비이온성의 불소계 및/또는 실리콘계 계면 활성제 등을 사용할 수 있다. 계면 활성제로는, 비이온성의 계면 활성제가 바람직하고, 비이온성의 불소계 계면 활성제, 또는 비이온성의 실리콘계 계면 활성제가 보다 바람직하다.In the organic developer, known additives can be mixed as needed. Examples of the additives include surfactants. The surfactants are not particularly limited, but examples thereof include ionic or nonionic fluorine-based and/or silicone-based surfactants. As the surfactant, a nonionic surfactant is preferable, and a nonionic fluorine-based surfactant or a nonionic silicone-based surfactant is more preferable.

계면 활성제를 배합하는 경우, 그 배합량은, 유기계 현상액의 전체량에 대하여, 통상적으로 0.001 ∼ 5 질량% 이고, 0.005 ∼ 2 질량% 가 바람직하고, 0.01 ∼ 0.5 질량% 가 보다 바람직하다.When blending a surfactant, the blending amount is usually 0.001 to 5 mass%, preferably 0.005 to 2 mass%, and more preferably 0.01 to 0.5 mass%, relative to the total amount of the organic developer.

현상 처리는, 공지된 현상 방법에 의해 실시하는 것이 가능하고, 예를 들어 현상액 중에 지지체를 일정 시간 침지시키는 방법 (딥법), 지지체 표면에 현상액을 표면 장력에 의해 마운팅하여 일정 시간 정지하는 방법 (패들법), 지지체 표면에 현상액을 분무하는 방법 (스프레이법), 일정 속도로 회전하고 있는 지지체 상에 일정 속도로 현상액 도출 노즐을 스캔하면서 현상액을 계속 도출하는 방법 (다이나믹 디스펜스법) 등을 들 수 있다.The developing process can be carried out by a known developing method, and examples thereof include a method of immersing a support in a developing solution for a certain period of time (dip method), a method of mounting a developing solution on the surface of a support by surface tension and leaving it there for a certain period of time (paddle method), a method of spraying a developing solution on the surface of a support (spray method), and a method of continuously dispensing a developing solution while scanning a developing solution dispensing nozzle at a certain speed on a support rotating at a certain speed (dynamic dispensing method).

용제 현상 프로세스에서 현상 처리 후의 린스 처리에 사용하는 린스액이 함유하는 유기 용제로는, 예를 들어 상기 유기계 현상액에 사용하는 유기 용제로서 예시한 유기 용제 중, 레지스트 패턴을 잘 용해시키지 않는 것을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 통상적으로, 탄화수소계 용제, 케톤계 용제, 에스테르계 용제, 알코올계 용제, 아미드계 용제 및 에테르계 용제에서 선택되는 적어도 1 종의 용제를 사용한다. 이들 중에서도, 탄화수소계 용제, 케톤계 용제, 에스테르계 용제, 알코올계 용제 및 아미드계 용제에서 선택되는 적어도 1 종이 바람직하고, 알코올계 용제 및 에스테르계 용제에서 선택되는 적어도 1 종이 보다 바람직하고, 알코올계 용제가 특히 바람직하다.As the organic solvent contained in the rinse solution used for the rinse treatment after the development treatment in the solvent development process, for example, among the organic solvents exemplified as organic solvents used in the above organic developer, an organic solvent which does not dissolve the resist pattern well can be appropriately selected and used. Usually, at least one solvent selected from a hydrocarbon solvent, a ketone solvent, an ester solvent, an alcohol solvent, an amide solvent, and an ether solvent is used. Among these, at least one solvent selected from a hydrocarbon solvent, a ketone solvent, an ester solvent, an alcohol solvent, and an amide solvent is preferable, at least one solvent selected from an alcohol solvent and an ester solvent is more preferable, and an alcohol solvent is particularly preferable.

린스액에 사용하는 알코올계 용제는, 탄소수 6 ∼ 8 의 1 가 알코올이 바람직하고, 그 1 가 알코올은 직사슬형, 분기형 또는 고리형의 어느 것이어도 된다. 구체적으로는, 1-헥산올, 1-헵탄올, 1-옥탄올, 2-헥산올, 2-헵탄올, 2-옥탄올, 3-헥산올, 3-헵탄올, 3-옥탄올, 4-옥탄올, 벤질알코올 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 1-헥산올, 2-헵탄올, 2-헥산올이 바람직하고, 1-헥산올, 2-헥산올이 보다 바람직하다.The alcohol solvent used in the rinse liquid is preferably a monohydric alcohol having 6 to 8 carbon atoms, and the monohydric alcohol may be linear, branched, or cyclic. Specifically, examples thereof include 1-hexanol, 1-heptanol, 1-octanol, 2-hexanol, 2-heptanol, 2-octanol, 3-hexanol, 3-heptanol, 3-octanol, 4-octanol, and benzyl alcohol. Among these, 1-hexanol, 2-heptanol, and 2-hexanol are preferable, and 1-hexanol and 2-hexanol are more preferable.

이들 유기 용제는, 어느 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다. 또한, 상기 이외의 유기 용제나 물과 혼합하여 사용해도 된다. 단, 현상 특성을 고려하면, 린스액 중의 물의 배합량은, 린스액의 전체량에 대하여, 30 질량% 이하가 바람직하고, 10 질량% 이하가 보다 바람직하고, 5 질량% 이하가 더욱 바람직하고, 3 질량% 이하가 특히 바람직하다.These organic solvents may be used alone or in combination of two or more. In addition, they may be used in combination with organic solvents other than those mentioned above or with water. However, considering the development characteristics, the amount of water in the rinse solution is preferably 30 mass% or less, more preferably 10 mass% or less, still more preferably 5 mass% or less, and particularly preferably 3 mass% or less, with respect to the total amount of the rinse solution.

린스액에는, 필요에 따라 공지된 첨가제를 배합할 수 있다. 그 첨가제로는, 예를 들어 계면 활성제를 들 수 있다. 계면 활성제는, 상기와 동일한 것을 들 수 있고, 비이온성의 계면 활성제가 바람직하고, 비이온성의 불소계 계면 활성제, 또는 비이온성의 실리콘계 계면 활성제가 보다 바람직하다.The rinse solution may contain known additives as needed. Examples of such additives include surfactants. Surfactants include the same surfactants as those described above, and nonionic surfactants are preferred, and nonionic fluorine-based surfactants or nonionic silicone-based surfactants are more preferred.

계면 활성제를 배합하는 경우, 그 배합량은, 린스액의 전체량에 대하여, 통상적으로 0.001 ∼ 5 질량% 이고, 0.005 ∼ 2 질량% 가 바람직하고, 0.01 ∼ 0.5 질량% 가 보다 바람직하다.When blending a surfactant, the blending amount is usually 0.001 to 5 mass%, preferably 0.005 to 2 mass%, and more preferably 0.01 to 0.5 mass%, relative to the total amount of the rinse liquid.

린스액을 사용한 린스 처리 (세정 처리) 는, 공지된 린스 방법에 의해 실시할 수 있다. 그 린스 처리의 방법으로는, 예를 들어 일정 속도로 회전하고 있는 지지체 상에 린스액을 계속 도출하는 방법 (회전 도포법), 린스액 중에 지지체를 일정 시간 침지시키는 방법 (딥법), 지지체 표면에 린스액을 분무하는 방법 (스프레이법) 등을 들 수 있다.The rinsing treatment (cleaning treatment) using a rinsing solution can be performed by a known rinsing method. Examples of the rinsing treatment method include a method of continuously drawing out the rinsing solution onto a support rotating at a constant speed (rotary application method), a method of immersing the support in the rinsing solution for a constant period of time (dip method), and a method of spraying the rinsing solution onto the surface of the support (spray method).

이상 설명한 본 실시형태의 레지스트 조성물은, 구성 단위 (a10) 및 구성 단위 (a1) 을 갖는 고분자 화합물 (A1) 과, 특정 구조의 카티온부를 갖는 산 발생제 (B1) 을 함유하고, 레지스트 조성물 중의 고형분 농도가 30 질량% 이상이다.The resist composition of the present embodiment described above contains a polymer compound (A1) having a structural unit (a10) and a structural unit (a1), and an acid generator (B1) having a cation moiety of a specific structure, and the solid content concentration in the resist composition is 30 mass% or more.

그리고, 이들 (A1) 성분과 (B1) 성분을 병유하고, 고형분 농도가 30 질량% 이상인 레지스트 조성물을 사용한 레지스트 패턴의 형성에 있어서, 특히 후막 레지스트막을 성막하여 실시하는 경우에도, 예를 들어, 패턴 치수의 균일성을 높일 수 있는 등, 리소그래피 특성이 우수하다. 또한, 지지체 상에 대한 도포성도 양호하고, 균일한 두께의 레지스트막을 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 종래, 문제였던 고온 베이크시의 레지스트 패턴으로부터의 발포가 억제된다. 이와 같이, 본 실시형태의 레지스트 조성물에 의하면, 후막의 레지스트 패턴을 양호한 형상으로 안정적으로 형성할 수 있다.And, in the formation of a resist pattern using a resist composition containing these (A1) components and (B1) components and having a solid content concentration of 30 mass% or more, particularly when forming a thick resist film, the lithography properties are excellent, such as, for example, the uniformity of pattern dimensions can be increased. In addition, the applicability to a support surface is also good, and a resist film having a uniform thickness can be easily formed. In addition, foaming from the resist pattern during high-temperature baking, which has been a problem in the past, is suppressed. In this way, according to the resist composition of the present embodiment, a thick resist pattern can be stably formed with a good shape.

이러한 레지스트 조성물 및 레지스트 패턴 형성 방법은, 예를 들어, 후막의 레지스트막이 요구되는 용도에 유용하다. 또한, 이러한 레지스트 조성물 및 레지스트 패턴 형성 방법은, 복수단의 계단 구조를 가공하는 용도에 유용하고, 본 발명을 적용함으로써, 메모리막의 적층화 (3 차원화, 대용량 메모리의 제조) 를 고정밀도로 실현할 수 있다.These resist compositions and methods for forming resist patterns are useful, for example, for applications requiring a thick resist film. In addition, these resist compositions and methods for forming resist patterns are useful for applications processing a multi-stage step structure, and by applying the present invention, it is possible to realize high-precision lamination of memory films (three-dimensionalization, production of large-capacity memory).

실시예Example

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by examples, but the present invention is not limited to these examples.

<레지스트 조성물의 조제><Preparation of a resist composition>

(실시예 1, 비교예 1 ∼ 4)(Example 1, Comparative Examples 1 to 4)

표 1 에 나타내는 각 성분을, 혼합 용제 (프로필렌글리콜모노메틸에테르/프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 = 8/2 (질량비)) 에 혼합하여 용해시켜, 각 예의 레지스트 조성물을 각각 조제하였다. 각 예의 레지스트 조성물 중의 고형분 농도를 표 1 중에 나타냈다.Each component shown in Table 1 was mixed and dissolved in a mixed solvent (propylene glycol monomethyl ether/propylene glycol monomethyl ether acetate = 8/2 (mass ratio)) to prepare a resist composition for each example. The solid content concentration in the resist composition for each example is shown in Table 1.

Figure 112019066168056-pat00053
Figure 112019066168056-pat00053

표 1 중, 각 약호는 각각 이하의 의미를 갖는다. [ ] 안의 수치는 배합량 (질량부) 이다.In Table 1, each abbreviation has the following meaning. The value in [ ] is the mixing amount (mass part).

(A)-1 : 하기 화학식 (A1-1) 로 나타내는 고분자 화합물. GPC 측정에 의해 구한 표준 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량 (Mw) 은 10000, 분자량 분산도 (Mw/Mn) 는 1.8. 13C-NMR 에 의해 구해진 공중합 조성비 (구조식 중의 각 구성 단위의 비율 (몰비)) 는 l/m/n = 60/20/20.(A)-1: A polymer compound represented by the following chemical formula (A1-1). The weight-average molecular weight (Mw) converted to standard polystyrene as determined by GPC measurement is 10000, and the molecular weight dispersion (Mw/Mn) is 1.8. The copolymer composition ratio (the ratio of each constituent unit in the structural formula (molar ratio)) determined by 13C -NMR is l/m/n = 60/20/20.

(A)-2 : 하기 화학식 (A1-2) 로 나타내는 고분자 화합물. GPC 측정에 의해 구한 표준 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량 (Mw) 은 20000, 분자량 분산도 (Mw/Mn) 는 1.8. 13C-NMR 에 의해 구해진 공중합 조성비 (구조식 중의 각 구성 단위의 비율 (몰비)) 는 l/m/n = 60/20/20.(A)-2: A polymer compound represented by the following chemical formula (A1-2). The weight-average molecular weight (Mw) converted to standard polystyrene as determined by GPC measurement is 20000, and the molecular weight dispersion (Mw/Mn) is 1.8. The copolymer composition ratio (the ratio of each constituent unit in the structural formula (molar ratio)) determined by 13C -NMR is l/m/n = 60/20/20.

[화학식 53][Chemical formula 53]

Figure 112019066168056-pat00054
Figure 112019066168056-pat00054

(B1)-1 : 하기 화학식 (B1-1) 로 나타내는 화합물.(B1)-1: A compound represented by the following chemical formula (B1-1).

(B2)-1 : 하기 화학식 (B2-1) 로 나타내는 화합물.(B2)-1: A compound represented by the following chemical formula (B2-1).

(B2)-2 : N-(트리플루오로메탄술포닐옥시)비시클로[2.2.1]헵토-5-엔-2,3-디카르복시이미드.(B2)-2: N-(Trifluoromethanesulfonyloxy)bicyclo[2.2.1]hepto-5-ene-2,3-dicarboximide.

[화학식 54][Chemical Formula 54]

Figure 112019066168056-pat00055
Figure 112019066168056-pat00055

(D)-1 : 트리아밀아민.(D)-1: Triamylamine.

(E)-1 : 페닐포스폰산.(E)-1: Phenylphosphonic acid.

<레지스트 패턴의 형성><Formation of the registration pattern>

공정 (i) : Process (i):

8 인치의 실리콘 웨이퍼 상에, 유기계 반사 방지막 조성물 「DUV-42P」 (상품명, 브루어 사이언스사 제조) 를, 스피너를 사용하여 도포하고, 핫 플레이트 상에서 180 ℃, 60 초간 소성하여 건조시킴으로써, 막 두께 65 ㎚ 의 유기계 반사 방지막을 형성하였다.On an 8-inch silicon wafer, an organic anti-reflection film composition, “DUV-42P” (trade name, manufactured by Brewer Science Co., Ltd.), was applied using a spinner and dried by baking on a hot plate at 180°C for 60 seconds, thereby forming an organic anti-reflection film with a film thickness of 65 nm.

그 유기계 반사 방지막 상에, 각 예의 레지스트 조성물을 각각, 스피너를 사용하여 도포하고, 핫 플레이트 상에서, 140 ℃ 90 초간의 프리베이크 (PAB) 처리를 실시함으로써 건조시켜, 막 두께 8 ㎛ 의 레지스트막을 형성하였다.On the organic antireflection film, each resist composition was applied using a spinner, and dried by prebaking (PAB) at 140° C. for 90 seconds on a hot plate, thereby forming a resist film with a film thickness of 8 μm.

또한, 비교예 4 의 레지스트 조성물을 사용한 경우, 막 두께 8 ㎛ 의 레지스트막을 형성할 수 없었기 때문에, 이 이후의 조작은 실시하지 않았다.In addition, when the resist composition of Comparative Example 4 was used, a resist film having a film thickness of 8 ㎛ could not be formed, so the subsequent operations were not performed.

공정 (ii) : Process (ii):

이어서, 상기 레지스트막에 대하여, KrF 노광 장치 NSR-S205C (니콘사 제조 ; NA (개구 수) = 0.68, σ = 0.60) 에 의해, KrF 엑시머 레이저 광 (248 ㎚) 을, 마스크 패턴 (6 % 하프톤) 을 개재하여, 각 레지스트 조성물의 최적 노광량 (Eop) 으로 선택적으로 조사하였다.Next, the resist film was selectively irradiated with KrF excimer laser light (248 nm) at the optimal exposure dose (Eop) for each resist composition through a mask pattern (6% halftone) using a KrF exposure device NSR-S205C (manufactured by Nikon; NA (numerical aperture) = 0.68, σ = 0.60).

그 후, 115 ℃ 90 초간의 노광 후 가열 (PEB) 처리를 실시하였다.Afterwards, post-exposure baking (PEB) treatment was performed at 115°C for 90 seconds.

공정 (iii) : Process (iii):

이어서, 현상액으로서 2.38 질량% 테트라메틸암모늄하이드록시드 (TMAH) 수용액 「NMD-3」 (상품명, 도쿄 오카 공업 주식회사 제조) 을 이용하여, 23 ℃ 에서 60 초간의 조건에 의해 알칼리 현상을 실시하였다.Next, alkaline development was performed using a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution “NMD-3” (trade name, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) as a developing solution at 23°C for 60 seconds.

그 후, 순수를 사용하여, 30 초간의 물 린스를 실시하고, 털어내기 건조를 실시하였다.After that, using pure water, rinse for 30 seconds and dry by shaking.

상기 서술한 <레지스트 패턴의 형성> 의 결과, 모든 예 (실시예 1, 비교예 1 ∼ 3) 에 있어서, 상기 레지스트막에, 스페이스폭 3.75 ㎛, 피치폭 7.5 ㎛ 의 스페이스 앤드 라인의 패턴 (이하 「SL 패턴」 이라고 한다) 이 형성되었다.As a result of the above-described <Formation of a Resist Pattern>, in all examples (Example 1, Comparative Examples 1 to 3), a space-and-line pattern (hereinafter referred to as “SL pattern”) having a space width of 3.75 ㎛ and a pitch width of 7.5 ㎛ was formed in the resist film.

[지지체면 (Shot) 내의 치수 균일성 (CDU) 의 평가][Evaluation of dimensional uniformity (CDU) within the support surface (Shot)]

얻어진 각 SL 패턴에 대하여, 측장 SEM (주사형 전자 현미경, 가속 전압 300 V, 상품명 : S-9380, 주식회사 히타치 하이테크놀로지즈 제조) 에 의해, 그 SL 패턴을 상공으로부터 관찰하고, 그 SL 패턴 중의 스페이스폭 (㎚) 을 측정하였다. 그 측정 결과로부터 산출한 표준 편차 (σ) 의 3 배치 (3σ) 를 구하고, 이하의 평가 기준에 따라, 지지체면 (Shot) 내의 치수 균일성 (CDU) 에 대하여 평가하였다. 이 평가 결과를 「CDU」 로서 표 2 에 나타냈다.For each obtained SL pattern, the SL pattern was observed from above using a scanning electron microscope (SEM, accelerating voltage 300 V, product name: S-9380, manufactured by Hitachi High-Technologies Co., Ltd.), and the space width (nm) in the SL pattern was measured. The standard deviation (σ) calculated from the measurement results was obtained in three batches (3σ), and the dimensional uniformity (CDU) within the support surface (Shot) was evaluated according to the following evaluation criteria. The evaluation results are shown in Table 2 as "CDU".

평가 기준metewand

◎ : 3σ 가 15 ㎚ 이하.◎: 3σ is 15 nm or less.

○ : 3σ 가 15 ㎚ 초과 20 ㎚ 이하.○: 3σ is greater than 15 nm and less than or equal to 20 nm.

× : 3σ 가 20 ㎚ 초과.×: 3σ exceeds 20 nm.

이와 같이 하여 구해지는 3σ 의 값이 작을수록, 레지스트막에 형성된 스페이스폭의 치수 (CD) 균일성이 높은 것을 의미한다.The smaller the value of 3σ obtained in this way, the higher the uniformity of the dimension (CD) of the space width formed in the resist film.

[지지체면 (Shot) 내의 막 두께 균일성의 평가][Evaluation of film thickness uniformity within the support surface (Shot)]

상기의 [지지체면 (Shot) 내의 치수 균일성 (CDU) 의 평가] 에 있어서, 결과가 양호했던 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 3 의 각 레지스트 조성물에 대하여, 상기의 <레지스트 패턴의 형성> 의 공정 (i) 에 있어서의 프리베이크 (PAB) 처리 후의, 막 두께 8 ㎛ 의 레지스트막의 막 두께 균일성을 이하와 같이 하여 평가하였다.In the above [Evaluation of dimensional uniformity (CDU) within the support surface (Shot)], for each of the resist compositions of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 3 that gave good results, the film thickness uniformity of the resist film having a film thickness of 8 µm after the prebake (PAB) treatment in the step (i) of the above <Formation of a resist pattern> was evaluated as follows.

실리콘 웨이퍼의 직경의 양단 사이 10 개 지점 (등간격) 에 있어서의 그 레지스트막의 막 두께 (Å) 를, 나노스펙 7001-0066XPW (제품명, 나노메트릭스 재팬사 제조) 를 사용하여 측정하고, 이하의 평가 기준에 따라, 지지체면 (Shot) 내의 막 두께 균일성에 대하여 평가하였다. 이 평가 결과를 「막 두께 균일성」 으로서 표 2 에 나타냈다.The film thickness (Å) of the resist film at 10 points (equally spaced) between both ends of the diameter of a silicon wafer was measured using Nanospec 7001-0066XPW (product name, manufactured by Nanometrics Japan), and the film thickness uniformity within the support surface (Shot) was evaluated according to the evaluation criteria below. The evaluation results are shown in Table 2 as “film thickness uniformity.”

평가 기준metewand

○ : 막 두께 균일성이 높다 (Shot 내의 막 두께의 차가 ±25 ㎚ 이하인 경우).○: High film thickness uniformity (when the difference in film thickness within a shot is ±25 nm or less).

× : 막 두께 균일성이 낮다 (Shot 내의 막 두께의 차가 ±25 ㎚ 를 초과하는 경우).×: The film thickness uniformity is low (when the difference in film thickness within a shot exceeds ±25 nm).

[발포의 유무에 대한 평가][Evaluation of the presence or absence of firing]

상기의 [막 두께 균일성의 평가] 에 있어서, 결과가 양호했던 실시예 1 및 비교예 1 의 각 레지스트 조성물에 대하여, 상기의 <레지스트 패턴의 형성> 에 있어서의 공정 (i), (ii) 및 (iii) 후, 즉 털어내기 건조 후, 추가로, 180 ℃ 에서 60 초간 가열 (포스트 베이크) 을 실시하고, 그 때의 레지스트 패턴으로부터의 발포의 유무를, 육안으로 평가하였다. 이 결과를 「발포의 유무」 로서 표 2 에 나타냈다.In the above [Evaluation of film thickness uniformity], for each of the resist compositions of Example 1 and Comparative Example 1 that gave good results, after steps (i), (ii), and (iii) in the above <Formation of resist pattern>, i.e., after brushing and drying, heating was further performed at 180° C. for 60 seconds (post-baking), and the presence or absence of foaming from the resist pattern at that time was visually evaluated. The results are shown in Table 2 as “Presence or absence of foaming.”

Figure 112019066168056-pat00056
Figure 112019066168056-pat00056

표 2 에 나타내는 결과로부터, 본 발명을 적용한 실시예 1 의 레지스트 조성물을 사용하여 레지스트 패턴을 형성한 경우, 리소그래피 특성이 우수하고, 도포성도 양호하고, 또한, 고온 베이크시의 레지스트 패턴으로부터의 발포가 억제되어 있는 것, 을 확인할 수 있다.From the results shown in Table 2, it can be confirmed that when a resist pattern is formed using the resist composition of Example 1 to which the present invention is applied, the lithography characteristics are excellent, the applicability is also good, and furthermore, foaming from the resist pattern during high-temperature baking is suppressed.

Claims (8)

노광에 의해 산을 발생하고, 산의 작용에 의해 현상액에 대한 용해성이 변화하는 레지스트 조성물로서,
하기 일반식 (a10-1) 로 나타내는 구성 단위 (a10) 및 산의 작용에 의해 극성이 증대하는 산 분해성기를 포함하는 구성 단위 (a1) 을 갖는 고분자 화합물 (A1) 과, 하기 일반식 (b1) 로 나타내는 산 발생제 (B1) 을 함유하고,
레지스트 조성물 중의 고형분 농도가 30 질량% 이상인, 레지스트 조성물.
Figure 112024039309936-pat00057

[식 중, R 은, 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 할로겐화알킬기이다. Yax1 은, 단결합 또는 2 가의 연결기이다. Wax1 은, (nax1 + 1) 가의 방향족 탄화수소기이다. nax1 은, 1 ∼ 3 의 정수이다. R2011, R2021 및 R2031 은, 각각 독립적으로, 치환기를 가지고 있어도 되는 아릴기를 나타낸다. R2011, R2021 및 R2031 중 2 개 이상이 서로 결합하여, 식 중의 황 원자와 함께 고리를 형성해도 된다. X- 는, 하기의 일반식 (an-1) 으로 나타내는 아니온을 나타낸다.]

[식 중, R"101 은, 치환기를 가지고 있어도 되는 지방족 고리형기, 상기 식 (r-hr-1) ∼ (r-hr-6) 으로 각각 나타내는 기, 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알킬기이다. V"101 은, 단결합, 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬렌기, 또는 탄소수 1 ∼ 4 의 불소화알킬렌기이다. R102 는, 불소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 불소화알킬기이다. v" 는 0 ∼ 3 의 정수이고, q" 는 1 ∼ 20 의 정수이고, n" 는 0 또는 1 이다. * 는 결합손을 나타낸다.]
A resist composition that generates acid upon exposure and whose solubility in a developer changes by the action of the acid,
A polymer compound (A1) having a structural unit (a10) represented by the following general formula (a10-1) and a structural unit (a1) including an acid-decomposable group whose polarity increases by the action of an acid, and an acid generator (B1) represented by the following general formula (b1),
A resist composition having a solid content concentration of 30 mass% or more.
Figure 112024039309936-pat00057

[In the formula, R is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Ya x1 is a single bond or a divalent linking group. Wa x1 is an aromatic hydrocarbon group having a valence of (n ax1 + 1). n ax1 is an integer of 1 to 3. R 2011 , R 2021 , and R 2031 each independently represent an aryl group which may have a substituent. Two or more of R 2011 , R 2021 , and R 2031 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom in the formula. X - represents an anion represented by the following general formula (an-1).]

[In the formula, R" 101 is an aliphatic cyclic group which may have a substituent, a group represented by each of the above formulas (r-hr-1) to (r-hr-6), or a chain-shaped alkyl group which may have a substituent. V" 101 is a single bond, an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, or a fluorinated alkylene group having 1 to 4 carbon atoms. R 102 is a fluorine atom or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. v" is an integer of 0 to 3, q" is an integer of 1 to 20, and n" is 0 or 1. * represents a bond.]
제 1 항에 있어서,
상기 일반식 (b1) 중의 X- 는, 하기 일반식 (an-1-1) 으로 나타내는 아니온인, 레지스트 조성물.
In paragraph 1,
A resist composition, wherein X in the above general formula (b1) is an anion represented by the following general formula (an-1-1).
제 1 항에 있어서,
상기 레지스트 조성물은 용제를 포함하고,
상기 용제는, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 (PGME) 및 락트산에틸 (EL) 로 구성되는 혼합된 용제를 제외하는, 레지스트 조성물.
In paragraph 1,
The above resist composition comprises a solvent,
A resist composition, wherein the solvent is a mixed solvent comprising propylene glycol monomethyl ether (PGME) and ethyl lactate (EL).
제 1 항에 있어서,
상기 일반식 (b1) 중의 R2011, R2021 및 R2031 중 적어도 1 개는, 치환기를 갖는 아릴기이고,
당해 치환기는, 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐화알킬기, 카르보닐기, 시아노기, 아미노기, 아릴기, 및 하기의 일반식 (ca-r-1) ∼ (ca-r-7) 로 각각 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 1 개 이상인, 레지스트 조성물.
Figure 112024039309936-pat00058

[식 중, R'201 은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 치환기를 가지고 있어도 되는 고리형기, 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알킬기, 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 사슬형의 알케닐기이다.]
In paragraph 1,
At least one of R 2011 , R 2021 and R 2031 in the above general formula (b1) is an aryl group having a substituent,
A resist composition, wherein the substituent is at least one selected from the group consisting of an alkyl group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a carbonyl group, a cyano group, an amino group, an aryl group, and groups each represented by the following general formulae (ca-r-1) to (ca-r-7).
Figure 112024039309936-pat00058

[In the formula, R' 201 is, each independently, a hydrogen atom, a cyclic group which may have a substituent, a chain-shaped alkyl group which may have a substituent, or a chain-shaped alkenyl group which may have a substituent.]
제 1 항에 있어서,
레지스트 조성물 중의 고형분 전체에 있어서의, 상기 고분자 화합물 (A1) 의 농도는, 90 질량% 이상인, 레지스트 조성물.
In paragraph 1,
A resist composition, wherein the concentration of the polymer compound (A1) in the total solid content of the resist composition is 90 mass% or more.
제 1 항에 있어서,
상기 고분자 화합물 (A1) 의 중량 평균 분자량은, 5000 ∼ 20000 인, 레지스트 조성물.
In paragraph 1,
A resist composition wherein the weight average molecular weight of the polymer compound (A1) is 5,000 to 20,000.
지지체 상에, 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 레지스트 조성물을 사용하여 레지스트막을 형성하는 공정 (i), 상기 레지스트막을 노광하는 공정 (ii), 및 상기 노광 후의 레지스트막을 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 공정 (iii) 을 갖는, 레지스트 패턴 형성 방법.A method for forming a resist pattern, comprising the steps of: (i) forming a resist film on a support using the resist composition described in any one of claims 1 to 6; (ii) exposing the resist film; and (iii) developing the resist film after the exposure to form a resist pattern. 제 7 항에 있어서,
상기 공정 (ii) 에 있어서, 상기 레지스트막에, KrF 엑시머 레이저 광을 조사하는, 레지스트 패턴 형성 방법.
In paragraph 7,
A method for forming a resist pattern, wherein in the above process (ii), KrF excimer laser light is irradiated onto the resist film.
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