JP2022137093A - 樹脂、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法 - Google Patents

樹脂、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法 Download PDF

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JP2022137093A JP2022100283A JP2022100283A JP2022137093A JP 2022137093 A JP2022137093 A JP 2022137093A JP 2022100283 A JP2022100283 A JP 2022100283A JP 2022100283 A JP2022100283 A JP 2022100283A JP 2022137093 A JP2022137093 A JP 2022137093A
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雅彦 嶋田
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Abstract

【課題】ラインエッジラフネスが良好なレジストパターンを製造できる樹脂、レジスト組成物を提供することを目的とする。【解決手段】式(I)の化合物由来構造単位と、式(a4-0)等のフッ素原子含有構造単位(a4)と、式(a5-1)の構造単位とを有する樹脂(X)であって、式(I)の化合物由来構造単位、(a4)の構造単位の含有率が其々1~10モル%、40~98モル%、(a4)と式(a5-1)との構造単位の合計含有率が樹脂(X)の全構造単位に対して90~99モル%である樹脂。TIFF2022137093000143.tif44116[式中、R1~R4は其々アルキル基等を、A1は単結合、アルカンジイル基等を示す。L3はペルフルオロアルカンジイル基等を示す。R52は脂環式炭化水素基等を示す。]【選択図】なし

Description

本発明は、樹脂、該樹脂を含有するレジスト組成物及び該レジスト組成物を用いるレジ
ストパターンの製造方法等に関する。
特許文献1には、下記構造単位からなる樹脂が記載されている。
Figure 2022137093000001
特開2004-91613号公報
上記樹脂を使用したレジスト組成物では、ラインエッジラフネス(LER)が必ずしも
満足できない場合があった。
本発明は、以下の発明を含む。
〔1〕式(I)で表される化合物に由来する構造単位及びフッ素原子を有する構造単位
(a4)を有する樹脂。
Figure 2022137093000002
[式(I)中、
及びRは、それぞれ独立に、ハロゲン原子を有してもよい炭素数1~6のアルキ
ル基、水素原子又はハロゲン原子を表す。
及びRは、それぞれ独立に、炭素数1~4のアルキル基を表す。
1は、単結合、炭素数1~6のアルカンジイル基又は-A2-X1-(A3-X2a
(A4b-を表す。*は酸素原子との結合手を表す。
2、A3及びA4は、それぞれ独立に、炭素数1~6のアルカンジイル基を表す。
1及びX2は、それぞれ独立に、酸素原子、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル
基を表す。
aは、0又は1を表す。
bは、0又は1を表す。]
〔2〕A1が、炭素数1~6のアルカンジイル基である〔1〕記載の樹脂。
〔3〕〔1〕又は〔2〕記載の樹脂、酸不安定基を有する構造単位を有する樹脂(A)
及び酸発生剤を含有するレジスト組成物。
〔4〕酸発生剤が、式(B1)で表される塩である〔3〕記載のレジスト組成物。
Figure 2022137093000003
[式(B1)中、
1及びQ2は、それぞれ独立に、フッ素原子又は炭素数1~6のペルフルオロアルキル
基を表す。
b1は、置換基を有していてもよい炭素数1~24の2価の飽和炭化水素基を表し、該
2価の飽和炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-又は-CO-に置き換わっていて
もよく、該2価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基で
置換されていてもよい。
Yは、置換基を有していてもよいメチル基又は置換基を有していてもよい炭素数3~1
8の1価の脂環式炭化水素基を表し、該1価の脂環式炭化水素基に含まれる-CH2-は
、-O-、-SO2-又は-CO-に置き換わっていてもよい。
+は、有機カチオンを表す。]
〔5〕酸発生剤から発生する酸よりも酸性度の弱い酸を発生する塩をさらに含有する〔
3〕又は〔4〕記載のレジスト組成物。
〔6〕(1)〔3〕~〔5〕のいずれかに記載のレジスト組成物を基板上に塗布する工
程、
(2)塗布後の組成物を乾燥させて組成物層を形成する工程、
(3)組成物層に露光する工程、
(4)露光後の組成物層を加熱する工程、及び
(5)加熱後の組成物層を現像する工程を含むレジストパターンの製造方法。
本発明の樹脂を使用したレジスト組成物を用いることにより、ラインエッジラフネス(
LER)が良好なレジストパターンを作製することができる。
本明細書において「(メタ)アクリレート」とは、それぞれ「アクリレート及びメタク
リレートの少なくとも一種」を意味する。「(メタ)アクリル酸」や「(メタ)アクリロ
イル」等の表記も、同様の意味を有する。
また、特に断りのない限り、「脂肪族炭化水素基」のように直鎖、分岐及び/又は環を
とり得る基は、そのいずれをも含む。「芳香族炭化水素基」は芳香環に炭化水素基が結合
した基をも包含する。立体異性体が存在する場合は、全ての立体異性体を包含する。
本明細書において、「レジスト組成物の固形分」とは、レジスト組成物の総量から、後
述する溶剤(E)を除いた成分の合計を意味する。
<樹脂>
本発明の樹脂は、式(I)で表される化合物(以下「化合物(I)」という場合がある
)に由来する構造単位(以下「構造単位(I)」という場合がある)と、フッ素原子を有
する構造単位(a4)(以下「構造単位(a4)」という場合がある)とを含む樹脂(以
下「樹脂(X)」という場合がある)である。
〈構造単位(I)〉
構造単位(I)は、化合物(I)から導かれる構造単位である。
Figure 2022137093000004
[式(I)中、
及びRは、それぞれ独立に、ハロゲン原子を有してもよい炭素数1~6のアルキ
ル基、水素原子又はハロゲン原子を表す。
及びRは、それぞれ独立に、炭素数1~4のアルキル基を表す。
1は、単結合、炭素数1~6のアルカンジイル基又は-A2-X1-(A3-X2a
(A4b-を表す。*は酸素原子との結合手を表す。
2、A3及びA4は、それぞれ独立に、炭素数1~6のアルカンジイル基を表す。
1及びX2は、それぞれ独立に、酸素原子、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル
基を表す。
aは、0又は1を表す。
bは、0又は1を表す。]
1及びRアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピ
ル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基及びn-
ヘキシル基等が挙げられ、好ましくは、炭素数1~4のアルキル基であり、より好ましく
は、メチル基及びエチル基である。
1及びRのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原
子が挙げられる。
1及びRのハロゲン原子を有するアルキル基としては、トリフルオロメチル基、ペ
ルフルオロエチル基、ペルフルオロプロピル基、ペルフルオロイソプロピル基、ペルフル
オロブチル基、ペルフルオロsec-ブチル基、ペルフルオロtert-ブチル基、ペル
フルオロペンチル基、ペルフルオロヘキシル基、ペルクロロメチル基、ペルブロモメチル
基及びペルヨードメチル基等が挙げられる。
1及びRは、それぞれ独立して、水素原子又はメチル基であることが好ましい。
及びRのアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロ
ピル基、n-ブチル基及びsec-ブチル基等が挙げられ、好ましくは、炭素数1~3の
アルキル基であり、より好ましくは、メチル基及びエチル基であり、さらに好ましくは、
メチル基である。
1、A2、A3及びA4の炭素数1~6のアルカンジイル基としては、メチレン基、エチ
レン基、プロパン-1,3-ジイル基、ブタン-1,4-ジイル基、ペンタン-1,5-
ジイル基及びヘキサン-1,6-ジイル基等の直鎖状アルカンジイル基や、直鎖状アルカ
ンジイル基に、アルキル基(特に、炭素数1~4のアルキル基、メチル基、エチル基、プ
ロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基等)の側
鎖を有したもの、エタン-1,1-ジイル基、プロパン-1,2-ジイル基、ブタン-1
,3-ジイル基、2-メチルプロパン-1,3-ジイル基、2-メチルプロパン-1,2
-ジイル基、ペンタン-1,4-ジイル基及び2-メチルブタン-1,4-ジイル基等の
分岐状アルカンジイル基が挙げられる。
-A2-X1-(A3-X2a-(A4b-としては、-A2-O-、-A2-CO
-O-、-A2-CO-O-A4-、-A2-O-CO-、-A2-CO-O-A3
CO-O-、-A2-CO-O-A3-CO-O-A4-、-A2-O-CO-A3-O
-、-A2-O-A3-CO-O-、-A2-CO-O-A3-O-CO-、-A2
O-CO-A3-O-CO-が挙げられる。なかでも、-A2-O-又は-A2-O-
CO-が好ましい。*は酸素原子との結合手を表す。
1、A2、A3及びA4は、それぞれ独立して、好ましくは炭素数1~6の2価のアルカ
ンジイル基である。
1は、炭素数1~6のアルカンジイル基であることが好ましく、炭素数1~4のアル
カンジイル基であることがより好ましく、炭素数2~3のアルカンジイル基であることが
さらに好ましい。
化合物(I)は、下記式で表される化合物が挙げられる。
Figure 2022137093000005
式(I-1)~式(I-6)でそれぞれ表される化合物において、R1及びRに相当
するメチル基の双方又は一方が水素原子で置き換わった化合物も、化合物(I)の具体例
として挙げることができる。
<化合物(I)の製造方法>
(1)化合物(I)は、式(I-a)で表される化合物と式(I-b)で表される化合
物とを塩基触媒の存在下、溶媒中で、反応させることにより得ることができる。

Figure 2022137093000006
[式中、R1、R2、R、R及びA1は、上記と同義である。]
溶媒としては、クロロホルム、テトラヒドロフラン及びトルエンなどが挙げられる。
塩基触媒としては、ピリジン、ジメチルアミノピリジンなどが挙げられる。
式(I-b)で表される化合物としては、下記式で表される化合物等が挙げられ、市場
より容易に入手することができる。
Figure 2022137093000007
式(I-a)で表される化合物は、式(I-c)で表される化合物と式(I-d)で表
される化合物とを、塩基触媒の存在下、溶媒中で、反応させることにより得ることができ
る。
Figure 2022137093000008
溶媒としては、クロロホルム、テトラヒドロフラン及びトルエンなどが挙げられる。
塩基触媒としては、ピリジン、ジメチルアミノピリジンなどが挙げられる。
式(I-c)で表される化合物としては、下記式で表される化合物等が挙げられ、市場
より容易に入手することができる。
Figure 2022137093000009
式(I-d)で表される化合物としては、下記式で表される化合物等が挙げられ、市場
より容易に入手することができる。
Figure 2022137093000010
(2)R1及びRが同じ基である化合物(II)は、式(I-c)で表される化合物
と式(I-d)で表される化合物とを、塩基触媒の存在下、溶媒中で、反応させることに
より得ることができる。
Figure 2022137093000011
溶媒としては、クロロホルム、テトラヒドロフラン及びトルエンなどが挙げられる。
塩基触媒としては、ピリジン、ジメチルアミノピリジンなどが挙げられる。
<構造単位(a4)>
構造単位(a4)としては、式(a4-0)で表される構造単位が挙げられる。
Figure 2022137093000012
[式(a4-0)中、
は、水素原子又はメチル基を表す。
は、単結合又は炭素数1~4の脂肪族飽和炭化水素基を表す。
は、炭素数1~8のペルフルオロアルカンジイル基又は炭素数3~12のペルフル
オロシクロアルカンジイル基を表す。
は、水素原子又はフッ素原子を表す。]
の脂肪族飽和炭化水素基としては、メチレン基、エチレン基、プロパン-1,3-
ジイル基、ブタン-1,4-ジイル基等の直鎖状アルカンジイル基、エタン-1,1-ジ
イル基、プロパン-1,2-ジイル基、ブタン-1,3-ジイル基、2-メチルプロパン
-1,3-ジイル基及び2-メチルプロパン-1,2-ジイル基等の分岐状アルカンジイ
ル基が挙げられる。
のペルフルオロアルカンジイル基としては、ジフルオロメチレン基、ペルフルオロ
エチレン基、ペルフルオロエチルフルオロメチレン基、ペルフルオロプロパン-1,3-
ジイル基、ペルフルオロプロパン-1,2-ジイル基、ペルフルオロプロパン-2,2-
ジイル基、ペルフルオロブタン-1,4-ジイル基、ペルフルオロブタン-2,2-ジイ
ル基、ペルフルオロブタン-1,2-ジイル基、ペルフルオロペンタン-1,5-ジイル
基、ペルフルオロペンタン-2,2-ジイル基、ペルフルオロペンタン-3,3-ジイル
基、ペルフルオロヘキサン-1,6-ジイル基、ペルフルオロヘキサン-2,2-ジイル
基、ペルフルオロヘキサン-3,3-ジイル基、ペルフルオロヘプタン-1,7-ジイル
基、ペルフルオロヘプタン-2,2-ジイル基、ペルフルオロヘプタン-3,4-ジイル
基、ペルフルオロヘプタン-4,4-ジイル基、ペルフルオロオクタン-1,8-ジイル
基、ペルフルオロオクタン-2,2-ジイル基、ペルフルオロオクタン-3,3-ジイル
基、ペルフルオロオクタン-4,4-ジイル基等が挙げられる。
のペルフルオロシクロアルカンジイル基としては、ペルフルオロシクロヘキサンジ
イル基、ペルフルオロシクロペンタンジイル基、ペルフルオロシクロヘプタンジイル基、
ペルフルオロアダマンタンジイル基等が挙げられる。
は、好ましくは単結合、メチレン基又はエチレン基であり、より好ましくは単結合
又はメチレン基である。
は、好ましくは炭素数1~6のペルフルオロアルカンジイル基であり、より好まし
くは炭素数1~3のペルフルオロアルカンジイル基であり、さらに好ましくは炭素数1~
2のペルフルオロアルカンジイル基であり、とりわけ好ましくはジフルオロメチレン基で
ある。
構造単位(a4-0)としては、以下に示す構造単位が挙げられる。
Figure 2022137093000013
Figure 2022137093000014
式(a4-0-1)~式(a4-0-16)でそれぞれ表される化合物において、R5
に相当するメチル基が水素原子で置き換わった化合物も、式(a4-0)で表される構造
単位の具体例として挙げることができる。
構造単位(a4)としては、式(a4-1)で表される構造単位が挙げられる。
Figure 2022137093000015
[式(a4-1)中、
a41は、水素原子又はメチル基を表す。
a42は、置換基を有していてもよい炭素数1~20の炭化水素基を表し、該炭化水
素基に含まれる-CH-は、-O-又は-CO-に置き換わっていてもよい。
a41は、置換基を有していてもよい炭素数1~6のアルカンジイル基又は式(a-
g1)で表される基を表す。]
Figure 2022137093000016
[式(a-g1)中、
sは、0又は1を表す。
a42及びAa44は、互いに独立に、置換基を有していてもよい炭素数1~5の脂
肪族炭化水素基を表す。
a43は、単結合又は置換基を有していてもよい炭素数1~5の脂肪族炭化水素基を
表す。
a41及びXa42は、互いに独立に、酸素原子、カルボニル基、カルボニルオキシ
基又はオキシカルボニル基を表す。
ただし、Aa42、Aa43、Aa44、Xa41及びXa42の炭素数の合計は7以
下である。
*及び**は結合手を表し、**が-O-CO-Ra42との結合手である。]
a42の炭化水素基としては、鎖式及び環式の脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基
、並びにこれらを組合せることにより形成される基が挙げられる。
鎖式及び環式の脂肪族炭化水素基は、炭素-炭素不飽和結合を有していてもよいが、鎖
式及び環式の脂肪族飽和炭化水素基並びにこれらを組合せることにより形成される基が好
ましい。該脂肪族飽和炭化水素基としては、直鎖又は分岐のアルキル基及び単環又は多環
の脂環式炭化水素基、並びに、アルキル基及び脂環式炭化水素基を組み合わせることによ
り形成される脂肪族炭化水素基等が挙げられる。
鎖式の脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル
基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-デシル基
、n-ドデシル基、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基、n-ヘプタデシル基及び
n-オクタデシル基等のアルキル基が挙げられる。環式の脂肪族炭化水素基としては、シ
クロペンチル基、シクロへキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等のシクロア
ルキル基;デカヒドロナフチル基、アダマンチル基、ノルボルニル基及び下記の基(*は
結合手を表す。)等の多環式の基が挙げられる。
Figure 2022137093000017
芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、ビフェニリル基
、フェナントリル基及びフルオレニル基が挙げられる。
a42の置換基としては、ハロゲン原子又は式(a-g3)で表される基が挙げられ
る。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられ
、好ましくはフッ素原子が挙げられる。
Figure 2022137093000018
[式(a-g3)中、
a43は、酸素原子、カルボニル基、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基を
表す。
a45は、少なくとも1つのハロゲン原子を有する炭素数1~17の脂肪族炭化水素
基を表す。
*は、結合手を表す。]
a45の脂肪族炭化水素基としては、Ra42で例示したものと同様の基が挙げられ
る。
a42は、ハロゲン原子を有してもよい脂肪族炭化水素基であることが好ましく、ハ
ロゲン原子を有するアルキル基及び/又は式(a-g3)で表される基を有する脂肪族炭
化水素基であることがより好ましい。
a42がハロゲン原子を有する脂肪族炭化水素基である場合、好ましくはフッ素原子
を有する脂肪族炭化水素基であり、より好ましくはペルフルオロアルキル基又はペルフル
オロシクロアルキル基であり、さらに好ましくは炭素数が1~6のペルフルオロアルキル
基であり、とりわけ好ましくは炭素数1~3のペルフルオロアルキル基である。ペルフル
オロアルキル基としては、ペルフルオロメチル基、ペルフルオロエチル基、ペルフルオロ
プロピル基、ペルフルオロブチル基、ペルフルオロペンチル基、ペルフルオロヘキシル基
、ペルフルオロヘプチル基及びペルフルオロオクチル基等が挙げられる。ペルフルオロシ
クロアルキル基としては、ペルフルオロシクロヘキシル基等が挙げられる。
a42が、式(a-g3)で表される基を有する脂肪族炭化水素基である場合、式(
a-g3)で表される基に含まれる炭素数を含めて、脂肪族炭化水素基の総炭素数は、1
5以下が好ましく、12以下がより好ましい。式(a-g3)で表される基を置換基とし
て有する場合、その数は1個が好ましい。
式(a-g3)で表される基を有する脂肪族炭化水素基は、さらに好ましくは式(a-
g2)で表される基である。
Figure 2022137093000019
[式(a-g2)中、
a46は、ハロゲン原子を有していてもよい炭素数1~17の脂肪族炭化水素基を表
す。
a44は、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基を表す。
a47は、ハロゲン原子を有していてもよい炭素数1~17の脂肪族炭化水素基を表
す。
ただし、Aa46、Aa47及びXa44の炭素数の合計は18以下であり、Aa46
及びAa47のうち、少なくとも一方は、少なくとも1つのハロゲン原子を有する。
*はカルボニル基との結合手を表す。]
a46の脂肪族炭化水素基の炭素数は、1~6であることが好ましく、1~3である
ことがより好ましい。
a47の脂肪族炭化水素基の炭素数は、4~15であることが好ましく、5~12で
あることがより好ましく、シクロヘキシル基又はアダマンチル基であることがさらに好ま
しい。
*-Aa46-Xa44-Aa47で表される好ましい構造は、以下の構造である。
Figure 2022137093000020
a41のアルカンジイル基としては、メチレン基、エチレン基、プロパン-1,3-
ジイル基、ブタン-1,4-ジイル基、ペンタン-1,5-ジイル基、ヘキサン-1,6
-ジイル基等の直鎖状アルカンジイル基;プロパン-1,2-ジイル基、ブタン-1,3
-ジイル基、2-メチルプロパン-1,2-ジイル基、1-メチルブタン-1,4-ジイ
ル基、2-メチルブタン-1,4-ジイル基等の分岐状アルカンジイル基が挙げられる。
a41のアルカンジイル基における置換基としては、ヒドロキシ基及び炭素数1~6
のアルコキシ基等が挙げられる。
a41は、好ましくは炭素数1~4のアルカンジイル基であり、より好ましくは炭素
数2~4のアルカンジイル基であり、さらに好ましくはエチレン基である。
基(a-g1)におけるAa42~Aa44の脂肪族炭化水素基は、炭素-炭素不飽和
結合を有していてもよいが、鎖式及び環式の脂肪族飽和炭化水素基並びにこれらを組合せ
ることにより形成される基が好ましい。該脂肪族飽和炭化水素基としては、直鎖及び分岐
のアルキル基、脂環式炭化水素基、並びに、アルキル基及び脂環式炭化水素基を組合せる
ことにより形成される脂肪族炭化水素基等が挙げられる。具体的には、メチレン基、エチ
レン基、プロパン-1,3-ジイル基、プロパン-1,2-ジイル基、ブタン-1,4-
ジイル基、1-メチルプロパン-1,3-ジイル基、2-メチルプロパン-1,3-ジイ
ル基、2-メチルプロパン-1,2-ジイル基等が挙げられる。
a42~Aa44の脂肪族炭化水素基の置換基としては、ヒドロキシ基及び炭素数1
~6のアルコキシ基等が挙げられる。
sは、0であることが好ましい。
a42が酸素原子、カルボニル基、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基を表
す基(a-g1)としては、以下の基等が挙げられる。以下の例示において、*及び**
はそれぞれ結合手を表し、**が-O-CO-Ra42との結合手である。
Figure 2022137093000021
式(a4-1)で表される構造単位としては、式(a4-2)及び式(a4-3)で表
される構造単位が好ましい。
Figure 2022137093000022
[式(a4-2)中、
f1は、水素原子又はメチル基を表す。
f1は、炭素数1~6のアルカンジイル基を表す。
f2は、フッ素原子を有する炭素数1~10の炭化水素基を表す。]
f1のアルカンジイル基としては、メチレン基、エチレン基、プロパン-1,3-ジ
イル基、プロパン-1,2-ジイル基、ブタン-1,4-ジイル基、ペンタン-1,5-
ジイル基、ヘキサン-1,6-ジイル基等の直鎖状アルカンジイル基;1-メチルプロパ
ン-1,3-ジイル基、2-メチルプロパン-1,3-ジイル基、2-メチルプロパン-
1,2-ジイル基、1-メチルブタン-1,4-ジイル基、2-メチルブタン-1,4-
ジイル基等の分岐状アルカンジイル基が挙げられる。
f2の炭化水素基は、脂肪族炭化水素基及び芳香族炭化水素基を包含し、脂肪族炭化
水素基は、鎖式、環式及びこれらの組合せることにより形成される基を含む。脂肪族炭化
水素基としては、アルキル基、脂環式炭化水素基が好ましい。
アルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブ
チル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n
-オクチル基及び2-エチルヘキシル基が挙げられる。
脂環式炭化水素基は、単環式であってもよいし、多環式であってもよい。単環式の脂環
式炭化水素基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロ
ヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、
シクロオクチル基、シクロデシル基等のシクロアルキル基が挙げられる。多環式の脂環式
炭化水素基としては、デカヒドロナフチル基、アダマンチル基、2-アルキルアダマンタ
ン-2-イル基、1-(アダマンタン-1-イル)アルカン-1-イル基、ノルボルニル
基、メチルノルボルニル基及びイソボルニル基が挙げられる。
f2のフッ素原子を有する炭化水素基としては、フッ素原子を有するアルキル基、フ
ッ素原子を有する脂環式炭化水素基等が挙げられる。
フッ素原子を有するアルキル基としては、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基
、1,1-ジフルオロエチル基、2,2-ジフルオロエチル基、2,2,2-トリフルオ
ロエチル基、ペルフルオロエチル基、1,1,2,2-テトラフルオロプロピル基、1,
1,2,2,3,3-ヘキサフルオロプロピル基、ペルフルオロエチルメチル基、1-(
トリフルオロメチル)-1,2,2,2-テトラフルオロエチル基、1-(トリフルオロ
メチル)-2,2,2-トリフルオロエチル基、ペルフルオロプロピル基、1,1,2,
2-テトラフルオロブチル基、1,1,2,2,3,3-ヘキサフルオロブチル基、1,
1,2,2,3,3,4,4-オクタフルオロブチル基、ペルフルオロブチル基、1,1
-ビス(トリフルオロ)メチル-2,2,2-トリフルオロエチル基、2-(ペルフルオ
ロプロピル)エチル基、1,1,2,2,3,3,4,4-オクタフルオロペンチル基、
ペルフルオロペンチル基、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5-デカフルオロペン
チル基、1,1-ビス(トリフルオロメチル)-2,2,3,3,3-ペンタフルオロプ
ロピル基、2-(ペルフルオロブチル)エチル基、1,1,2,2,3,3,4,4,5
,5-デカフルオロヘキシル基、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-ド
デカフルオロヘキシル基、ペルフルオロペンチルメチル基及びペルフルオロヘキシル基等
のフッ化アルキル基が挙げられる。
フッ素原子を有する脂環式炭化水素基としては、ペルフルオロシクロヘキシル基、ペル
フルオロアダマンチル基等のフッ化シクロアルキル基が挙げられる。
式(a4-2)におけるAf1としては、炭素数2~4のアルカンジイル基が好ましく
、エチレン基がより好ましい。
f1としては、炭素数1~6のフッ化アルキル基が好ましい。
Figure 2022137093000023
[式(a4-3)中、
f11は、水素原子又はメチル基を表す。
f11は、炭素数1~6のアルカンジイル基を表す。
f13は、フッ素原子を有していてもよい炭素数1~18の脂肪族炭化水素基を表す

f12は、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基を表す。
f14は、フッ素原子を有していてもよい炭素数1~17の脂肪族炭化水素基を表す

ただし、Af13及びAf14の少なくとも1つは、フッ素原子を有する脂肪族炭化水
素基を表す。]
f11のアルカンジイル基としては、Af1のアルカンジイル基と同様の基が挙げら
れる。
f13の脂肪族炭化水素基は、鎖式及び環式の脂肪族炭化水素基、並びに、これらを
組合せることにより形成される2価の脂肪族炭化水素基が包含される。この脂肪族炭化水
素基は、炭素-炭素不飽和結合を有していてもよいが、好ましくは飽和の脂肪族炭化水素
基である。
f13のフッ素原子を有していてもよい脂肪族炭化水素基としては、好ましくはフッ
素原子を有していてもよい脂肪族飽和炭化水素基が挙げられ、より好ましくはペルフルオ
ロアルカンジイル基が挙げられる。
フッ素原子を有していてもよい2価の鎖式の脂肪族炭化水素基としては、メチレン基、
エチレン基、プロパンジイル基、ブタンジイル基及びペンタンジイル基等のアルカンジイ
ル基;ジフルオロメチレン基、ペルフルオロエチレン基、ペルフルオロプロパンジイル基
、ペルフルオロブタンジイル基及びペルフルオロペンタンジイル基等のペルフルオロアル
カンジイル基等が挙げられる。
フッ素原子を有していてもよい2価の環式の脂肪族炭化水素基は、単環式及び多環式の
いずれを含む基でもよい。単環式の脂肪族炭化水素基としては、シクロヘキサンジイル基
及びペルフルオロシクロヘキサンジイル基等が挙げられる。多環式の2価の脂肪族炭化水
素基としては、アダマンタンジイル基、ノルボルナンジイル基、ペルフルオロアダマンタ
ンジイル基等が挙げられる。
f14の脂肪族炭化水素基としては、鎖式及び環式の脂肪族炭化水素基、並びに、こ
れらが組合せることにより形成される脂肪族炭化水素基が包含される。この脂肪族炭化水
素基は、炭素-炭素不飽和結合を有していてもよいが、好ましくは飽和の脂肪族炭化水素
基である。
f14のフッ素原子を有していてもよい脂肪族炭化水素基は、好ましくはフッ素原子
を有していてもよい脂肪族飽和炭化水素基である。
フッ素原子を有していてもよい鎖式の脂肪族炭化水素基としては、トリフルオロメチル
基、ジフルオロメチル基、メチル基、ペルフルオロエチル基、1,1,1-トリフルオロ
エチル基、1,1,2,2-テトラフルオロエチル基、エチル基、ペルフルオロプロピル
基、1,1,1,2,2-ペンタフルオロプロピル基、プロピル基、ペルフルオロブチル
基、1,1,2,2,3,3,4,4-オクタフルオロブチル基、ブチル基、ペルフルオ
ロペンチル基、1,1,1,2,2,3,3,4,4-ノナフルオロペンチル基、ペンチ
ル基、ヘキシル基、ペルフルオロヘキシル基、ヘプチル基、ペルフルオロヘプチル基、オ
クチル基及びペルフルオロオクチル基等が挙げられる。
フッ素原子を有していてもよい環式の脂肪族炭化水素基は、単環式及び多環式のいずれ
でもよい。単環式の脂肪族炭化水素基を含む基としては、シクロプロピルメチル基、シク
ロプロピル基、シクロブチルメチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ペルフル
オロシクロヘキシル基が挙げられる。多環式の脂肪族炭化水素基を含む基としては、アダ
マンチル基、アダマンチルメチル基、ノルボルニル基、ノルボルニルメチル基、ペルフル
オロアダマンチル基、ペルフルオロアダマンチルメチル基等が挙げられる。
式(a4-3)において、Af11は、エチレン基であることが好ましい。
f13の脂肪族炭化水素基は、炭素数1~6の脂肪族炭化水素基であることが好まし
く、炭素数2~3の脂肪族炭化水素基であることがさらに好ましい。
f14の脂肪族炭化水素基としては、炭素数3~12の脂肪族炭化水素基が好ましく
、炭素数3~10の脂肪族炭化水素基がさらに好ましい。なかでも、Af14は、好まし
くは炭素数3~12の脂環式炭化水素基を含む基であり、より好ましくはシクロプロピル
メチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基及びアダマンチル基で
ある。
式(a4-2)で表される構造単位としては、式(a4-1-1)~式(a4-1-2
2)で表される構成単位が挙げられる。
Figure 2022137093000024
Figure 2022137093000025
式(a4-3)で表される構造単位としては、式(a4-1’-1)~式(a4-1’
-22)でそれぞれ表される構造単位が挙げられる。
Figure 2022137093000026
Figure 2022137093000027
Figure 2022137093000028
構造単位(a4)としては、式(a4-4)で表される構造単位であってもよい。
Figure 2022137093000029
[式(a4-4)中、
f21は、水素原子又はメチル基を表す。
f21は、-(CHj1-、-(CHj2-O-(CHj3-又は-(
CHj4-CO-O-(CHj5-を表す。
j1~j5は、互いに独立に、1~6の整数を表す。
f22は、フッ素原子を有する炭素数1~10の炭化水素基を表す。]
f22のフッ素原子を有する炭化水素基としては、式(a4-2)におけるRf2
炭化水素基と同じものが挙げられる。Rf22は、フッ素原子を有する炭素数1~10の
アルキル基又はフッ素原子を有する炭素数1~10の脂環式炭化水素基であることが好ま
しく、フッ素原子を有する炭素数1~10のアルキル基であることがより好ましく、フッ
素原子を有する炭素数1~6のアルキル基であることがさらに好ましい。
式(a4-4)においては、Af21としては、-(CHj1-が好ましく、エチ
レン基又はメチレン基がより好ましく、メチレン基がさらに好ましい。
式(a4-4)で表される構造単位としては、例えば、以下の構造単位が挙げられる。
Figure 2022137093000030
Figure 2022137093000031
Figure 2022137093000032
樹脂(X)において、構造単位(I)の含有率は、樹脂(X)の全構造単位に対して、
1~10モル%が好ましく、2~8モル%がより好ましく、3~6モル%がさらに好まし
い。
樹脂(X)において、構造単位(a4)の含有率は、樹脂(X)の全構造単位に対して
、90~99モル%が好ましく、92~98モル%がより好ましく、94~97モル%が
さらに好ましい。
樹脂(X)は、さらに、後述する酸不安定基を有する構造単位(以下「構造単位(a1
)」という場合がある)、酸不安定基を有さない構造単位(以下「構造単位(s)」とい
う場合がある)、非脱離炭化水素基を有する構造単位(a5)及びその他の公知のモノマ
ーに由来する構造単位を含んでいてもよい。なかでも、構造単位(a5)を含むことが好
ましい。
<構造単位(a5)>
構造単位(a5)が有する非脱離炭化水素基としては、直鎖、分岐又は環状の炭化水素
基が挙げられる。なかでも、構造単位(a5)は、脂環式炭化水素基を含むことが好まし
い。
構造単位(a5)としては、例えば、式(a5-1)で表される構造単位が挙げられる

Figure 2022137093000033
[式(a5-1)中、
51は、水素原子又はメチル基を表す。
52は、炭素数3~18の脂環式炭化水素基を表し、該脂環式炭化水素基に含まれる
水素原子は炭素数1~8の脂肪族炭化水素基又はヒドロキシ基で置換されていてもよい。
ただし、L55との結合位置にある炭素原子に結合する水素原子は、炭素数1~8の脂肪
族炭化水素基で置換されない。
55は、単結合又は炭素数1~18の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素
基に含まれるメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。]
52の脂環式炭化水素基は、単環式及び多環式のいずれでもよい。単環式の脂環式炭
化水素基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基及び
シクロヘキシル基が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、例えば、アダマン
チル基及びノルボルニル基等が挙げられる。
炭素数1~8の脂肪族炭化水素基は、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、
イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、
ヘキシル基、オクチル基及び2-エチルヘキシル基等のアルキル基が挙げられる。
置換基を有した脂環式炭化水素基としては、3-ヒドロキシアダマンチル基、3-メチ
ルアダマンチル基などが挙げられる。
52は、好ましくは無置換の炭素数3~18の脂環式炭化水素基であり、より好まし
くはアダマンチル基、ノルボルニル基又はシクロヘキシル基である。
55の2価の飽和炭化水素基としては、2価の脂肪族飽和炭化水素基及び2価の脂環
式飽和炭化水素基が挙げられ、好ましくは2価の脂肪族飽和炭化水素基が挙げられる。
2価の脂肪族飽和炭化水素基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロパンジ
イル基、ブタンジイル基及びペンタンジイル基等のアルカンジイル基が挙げられる。
2価の脂環式飽和炭化水素基は、単環式及び多環式のいずれでもよい。単環式の脂環式
飽和炭化水素基としては、シクロペンタンジイル基及びシクロヘキサンジイル基等のシク
ロアルカンジイル基が挙げられる。多環式の2価の脂環式飽和炭化水素基としては、アダ
マンタンジイル基及びノルボルナンジイル基等が挙げられる。
飽和炭化水素基に含まれるメチレン基が、酸素原子又はカルボニル基で置き換わった基
としては、例えば、式(L1-1)~式(L1-4)で表される基が挙げられる。下記式
中、*は酸素原子との結合手を表す。
Figure 2022137093000034
[式(L1-1)中、
x1は、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基を表す。
x1は、炭素数1~16の2価の脂肪族飽和炭化水素基を表す。
x2は、単結合又は炭素数1~15の2価の脂肪族飽和炭化水素基を表す。
ただし、Lx1及びLx2の合計炭素数は、16以下である。
式(L1-2)中、
x3は、炭素数1~17の2価の脂肪族飽和炭化水素基を表す。
x4は、単結合又は炭素数1~16の2価の脂肪族飽和炭化水素基を表す。
ただし、Lx3及びLx4の合計炭素数は、17以下である。
式(L1-3)中、
x5は、炭素数1~15の2価の脂肪族飽和炭化水素基を表す。
x6及びLx7は、互いに独立に、単結合又は炭素数1~14の2価の脂肪族飽和炭
化水素基を表す。
ただし、Lx5~Lx7の合計炭素数は、15以下である。
式(L1-4)中、
x8及びLx9は、互いに独立に、単結合又は炭素数1~12の2価の脂肪族飽和炭
化水素基を表す。
x1は、炭素数3~15の2価の脂環式飽和炭化水素基を表す。
ただし、Lx8、Lx9及びWx1の合計炭素数は、15以下である。]
x1は、好ましくは炭素数1~8の2価の脂肪族飽和炭化水素基であり、より好まし
くはメチレン基又はエチレン基である。
x2は、好ましくは単結合又は炭素数1~8の2価の脂肪族飽和炭化水素基であり、
より好ましくは単結合である。
x3は、好ましくは炭素数1~8の2価の脂肪族飽和炭化水素基である。
x4は、好ましくは単結合又は炭素数1~8の2価の脂肪族飽和炭化水素基である。
x5は、好ましくは炭素数1~8の2価の脂肪族飽和炭化水素基であり、より好まし
くはメチレン基又はエチレン基である。
x6は、好ましくは単結合又は炭素数1~8の2価の脂肪族飽和炭化水素基であり、
より好ましくはメチレン基又はエチレン基である。
x7は、好ましくは単結合又は炭素数1~8の2価の脂肪族飽和炭化水素基である。
x8は、好ましくは単結合又は炭素数1~8の2価の脂肪族飽和炭化水素基であり、
より好ましくは単結合又はメチレン基である。
x9は、好ましくは単結合又は炭素数1~8の2価の脂肪族飽和炭化水素基であり、
より好ましくは単結合又はメチレン基である。
x1は、好ましくは炭素数3~10の2価の脂環式飽和炭化水素基であり、より好ま
しくはシクロヘキサンジイル基又はアダマンタンジイル基である。
式(L1-1)で表される基としては、例えば、以下に示す2価の基が挙げられる。
Figure 2022137093000035
式(L1-2)で表される基としては、例えば、以下に示す2価の基が挙げられる。
Figure 2022137093000036
式(L1-3)で表される基としては、例えば、以下に示す2価の基が挙げられる。
Figure 2022137093000037
式(L1-4)で表される基としては、例えば、以下に示す2価の基が挙げられる。
Figure 2022137093000038
55は、好ましくは単結合又は式(L1-1)で表される基である。
構造単位(a5-1)としては、以下のもの等が挙げられる。
Figure 2022137093000039
式(a5-1-1)~式(a5-1-18)において、R51に相当するメチル基が水
素原子に置き換わった構造単位も、構造単位(a5-1)の具体例として挙げることがで
きる。
樹脂(X)が、構造単位(a5)を有する場合、その含有率は、樹脂(X)の全構造単
位の合計に対して、1~70モル%であることが好ましく、2~60モル%であることが
より好ましく、3~50モル%であることがさらに好ましい。また、この場合、構造単位
(a4)の含有率は、樹脂(X)の全構造単位に対して、30~99モル%が好ましく、
40~98モル%がより好ましく、50~97モル%がさらに好ましい。さらに、この場
合、構造単位(a4)及び構造単位(a5)の合計含有率は、樹脂(X)の全構造単位に
対して、90~99モル%が好ましく、92~98モル%がより好ましく、94~97モ
ル%がさらに好ましい。
樹脂(X)の重量平均分子量は、好ましくは、6,000以上(より好ましくは7,0
00以上)、80,000以下(より好ましくは60,000以下)である。重量平均分
子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー分析により、標準ポリスチレン基準の
換算値として求められるものであり、該分析の詳細な分析条件は、本願の実施例で詳述す
る。
<レジスト組成物>
本発明のレジスト組成物は、樹脂(X)、酸不安定基を有する構造単位を有する樹脂(
A)及び酸発生剤(以下「酸発生剤(B)」という場合がある。)を含有する。
また、レジスト組成物は、クエンチャー(以下「クエンチャー(C)」という場合があ
る)及び/又は溶剤(以下「溶剤(E)」という場合がある)を含有することが好ましい
〈樹脂(A)〉
樹脂(A)は、酸不安定基を有する構造単位(以下「構造単位(a1)」という場合が
ある)を有する。「酸不安定基」は、脱離基を有し、酸との接触により脱離基が脱離して
、親水性基(例えば、ヒドロキシ基又はカルボキシ基)を形成する基を意味する。
樹脂(A)は、さらに、構造単位(a1)以外の構造単位を含んでいることが好ましい
。構造単位(a1)以外の構造単位としては、構造単位(s)、その他の構造単位(以下
「構造単位(t)」という場合がある)及びその他の公知のモノマーに由来する構造単位
等が挙げられる。
<構造単位(a1)>
構造単位(a1)は、酸不安定基を有するモノマー(以下「モノマー(a1)」という
場合がある)から導かれる。
ここでの「酸不安定基」は、脱離基を有し、酸との接触により脱離基が脱離して、親水
性基(例えば、ヒドロキシ基又はカルボキシ基)を形成する基を意味する。樹脂(A)に
おいては、構造単位(a1)に含まれる酸不安定基としては、下記の基(1)及び/又は
基(2)が好ましい。
Figure 2022137093000040
[式(1)中、Ra1~Ra3は、それぞれ独立に、炭素数1~8のアルキル基、炭素数3
~20の脂環式炭化水素基又はこれらを組み合わせた基を表すか、Ra1及びRa2は互いに
結合してそれらが結合する炭素原子とともに炭素数3~20の2価の脂環式炭化水素基を
形成する。
naは、0又は1を表す。
*は結合手を表す。]
Figure 2022137093000041
[式(2)中、Ra1’及びRa2’は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~12の
炭化水素基を表し、Ra3’は、炭素数1~20の炭化水素基を表すか、Ra2’及びRa3’
は互いに結合してそれらが結合する炭素原子及びXとともに炭素数3~20の2価の複素
環基を形成し、該炭化水素基及び該2価の複素環基に含まれる-CH2-は、-O-又は
-S-で置き換わってもよい。
Xは、酸素原子又は硫黄原子を表す。
*は結合手を表す。]
a1~Ra3のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、
n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基等が挙げられる。
a1~Ra3の脂環式炭化水素基としては、単環式及び多環式のいずれでもよい。単環式
の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロヘ
プチル基、シクロオクチル基等のシクロアルキル基が挙げられる。多環式の脂環式炭化水
素基としては、例えば、デカヒドロナフチル基、アダマンチル基、ノルボルニル基及び下
記の基(*は結合手を表す。)等が挙げられる。Ra1~Ra3の脂環式炭化水素基は、好ま
しくは炭素数3~16である。
Figure 2022137093000042
アルキル基と脂環式炭化水素基とを組み合わせた基としては、例えば、メチルシクロヘ
キシル基、ジメチルシクロへキシル基、メチルノルボルニル基、メチルアダマンチル基、
シクロヘキシルメチル基、メチルシクロヘキシルメチル基、アダマンチルメチル基、ノル
ボルニルメチル基等が挙げられる。
naは、好ましくは0である。
a1及びRa2が互いに結合して2価の脂環式炭化水素基を形成する場合の-C(Ra1
(Ra2)(Ra3)としては、例えば、下記の基が挙げられる。2価の脂環式炭化水素基は
、好ましくは炭素数3~12の脂環式炭化水素基である。*は-O-との結合手を表す。
Figure 2022137093000043
a1'~Ra3'の炭化水素基としては、例えば、アルキル基、脂環式炭化水素基、芳香族
炭化水素基及びこれらを組み合わせることにより形成される基等が挙げられる。
アルキル基及び脂環式炭化水素基は、上記と同様のものが挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、p-メチルフェ
ニル基、p-tert-ブチルフェニル基、p-アダマンチルフェニル基、トリル基、キ
シリル基、クメニル基、メシチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、2,6-ジエチ
ルフェニル基、2-メチル-6-エチルフェニル基等のアリール基等が挙げられる。
a2'及びRa3'が互いに結合してそれらが結合する炭素原子及びXとともに形成する2
価の複素環基としては、下記の基が挙げられる。*は、結合手を表す。
Figure 2022137093000044
式(1)で表される基としては、例えば、1,1-ジアルキルアルコキシカルボニル基
(式(1)中においてRa1~Ra3がアルキル基である基、好ましくはtert-ブトキシ
カルボニル基)、2-アルキルアダマンタン-2-イルオキシカルボニル基(式(1)中
、Ra1、Ra2及びこれらが結合する炭素原子がアダマンチル基を形成し、Ra3がアルキル
基である基)及び1-(アダマンタン-1-イル)-1-アルキルアルコキシカルボニル
基(式(1)中、Ra1及びRa2がアルキル基であり、Ra3がアダマンチル基である基)等
が挙げられる。
a1'及びRa2'のうち、少なくとも1つは水素原子であることが好ましい。
式(2)で表される基の具体例としては、以下の基が挙げられる。*は結合手を表す。
Figure 2022137093000045
モノマー(a1)は、好ましくは、酸不安定基とエチレン性不飽和結合とを有するモノ
マー、より好ましくは酸不安定基を有する(メタ)アクリル系モノマーである。
酸不安定基を有する(メタ)アクリル系モノマーのうち、好ましくは、炭素数5~20
の脂環式炭化水素基を有するものが挙げられる。脂環式炭化水素基のような嵩高い構造を
有するモノマー(a1)に由来する構造単位を有する樹脂(A)をレジスト組成物に使用
すれば、レジストパターンの解像度を向上させることができる。
樹脂(A)において、構造単位(a1)の含有率は、樹脂(A)の全構造単位に対して
、好ましくは30~90モル%であり、より好ましくは35~85モル%であり、さらに
好ましくは40~80モル%である。
式(1)で表される基を有する(メタ)アクリル系モノマーに由来する構造単位として
、好ましくは、式(a1-0)で表される構造単位、式(a1-1)で表される構造単位
又は式(a1-2)で表される構造単位が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、
2種以上を併用してもよい。本明細書では、式(a1-0)で表される構造単位、式(a
1-1)で表される構造単位及び式(a1-2)で表される構造単位を、それぞれ構造単
位(a1-0)、構造単位(a1-1)及び構造単位(a1-2)と、構造単位(a1-
0)を誘導するモノマー、構造単位(a1-1)を誘導するモノマー及び構造単位(a1
-2)を誘導するモノマーを、それぞれモノマー(a1-0)、モノマー(a1-1)及
びモノマー(a1-2)という場合がある。
Figure 2022137093000046
[式(a1-0)中、
a01は、酸素原子又は-O-(CH2k01-CO-O-を表し、k01は1~7の
整数を表し、*はカルボニル基との結合手を表す。
a01は、水素原子又はメチル基を表す。
a02、Ra03及びRa04は、それぞれ独立に、炭素数1~8のアルキル基、炭素数3~
18の脂環式炭化水素基又はこれらを組み合わせた基を表す。]
Figure 2022137093000047
[式(a1-1)及び式(a1-2)中、
a1及びLa2は、それぞれ独立に、-O-又は-O-(CH2k1-CO-O-を表
し、k1は1~7の整数を表し、*は-CO-との結合手を表す。
a4及びRa5は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。
a6及びRa7は、それぞれ独立に、炭素数1~8のアルキル基、炭素数3~18の脂環
式炭化水素基又はこれらを組み合わせることにより形成される基を表す。
m1は0~14の整数を表す。
n1は0~10の整数を表す。
n1’は0~3の整数を表す。]
a01は、好ましくは、酸素原子又は-O-(CH2k01-CO-O-であり(但し
k01は、好ましくは1~4の整数、より好ましくは1である。)、より好ましくは酸素
原子である。
a02、Ra03及びRa04のアルキル基、脂環式炭化水素基及びこれらを組み合わせた基
としては、式(1)のRa1~Ra3で挙げた基と同様の基が挙げられる。
a02、Ra03及びRa04のアルキル基は、好ましくは炭素数1~6のアルキル基である

a02、Ra03及びRa04の脂環式炭化水素基は、好ましくは炭素数3~8、より好まし
くは3~6の脂肪族炭化水素基である。
アルキル基と脂環式炭化水素基とを組み合わせた基は、これらアルキル基と脂環式炭化
水素基とを組み合わせた合計炭素数が、18以下であることが好ましい。このような基と
しては、例えば、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロへキシル基、メチルノルボル
ニル基、メチルアダマンチル基、シクロヘキシルメチル基、メチルシクロへキシルメチル
基、アダマンチルメチル基、ノルボルニルメチル基等が挙げられる。
a02及びRa03は、好ましくは炭素数1~6のアルキル基であり、より好ましくはメチ
ル基又はエチル基である。
a04は、好ましくは炭素数1~6のアルキル基又は炭素数5~12の脂環式炭化水素
基であり、より好ましくはメチル基、エチル基、シクロヘキシル基又はアダマンチル基で
ある。
a1及びLa2は、好ましくは、-O-又は-O-(CH2k1’-CO-O-であり
(但し、k1’は、1~4の整数であり、好ましくは1である)、より好ましくは-O-
である。
a4及びRa5は、好ましくはメチル基である。
a6及びRa7のアルキル基、脂環式炭化水素基及びこれらを組み合わせることにより形
成される基は、式(1)のRa1~Ra3で挙げた基と同様の基が挙げられる。
a6及びRa7のアルキル基は、好ましくは炭素数1~6のアルキル基である。
a6及びRa7の脂環式炭化水素基は、好ましくは炭素数3~8、より好ましくは3~6
の脂環式炭化水素基以下である。
m1は、好ましくは0~3の整数、より好ましくは0又は1である。
n1は、好ましくは0~3の整数、より好ましくは0又は1である。
n1’は好ましくは0又は1である。
モノマー(a1-0)としては、例えば、式(a1-0-1)~式(a1-0-12)
のいずれかで表されるモノマーが好ましく、式(a1-0-1)~式(a1-0-10)
のいずれかで表されるモノマーがより好ましい。
Figure 2022137093000048
上記の構造単位において、Ra01に相当するメチル基が水素原子に置き換わった構造単
位も、構造単位(a1-0)の具体例として挙げることができる。
モノマー(a1-1)としては、例えば、特開2010-204646号公報に記載さ
れたモノマーが挙げられる。中でも、式(a1-1-1)~式(a1-1-8)のいずれ
かで表されるモノマーが好ましく、式(a1-1-1)~式(a1-1-4)のいずれか
で表されるモノマーがより好ましい。
Figure 2022137093000049
モノマー(a1-2)としては、式(a1-2-1)~式(a1-2-12)のいずれ
かで表されるモノマーが挙げられ、式(a1-2-3)、式(a1-2-4)、式(a1
-2-9)又は式(a1-2-10)で表されるモノマーが好ましく、式(a1-2-3
)又は式(a1-2-9)で表されるモノマーがより好ましい。
Figure 2022137093000050
樹脂(A)が構造単位(a1-0)及び/又は構造単位(a1-1)及び/又は構造単
位(a1-2)を含む場合、これらの合計含有率は、樹脂(A)の全構造単位に対して、
通常10~95モル%であり、好ましくは15~90モル%であり、より好ましくは20
~85モル%である。
さらに、基(1)を有する構造単位(a1)としては、式(a1-3)で表される構造
単位も挙げられる。式(a1-3)で表される構造単位を、構造単位(a1-3)という
場合がある。また、構造単位(a1-3)を誘導するモノマーを、モノマー(a1-3)
という場合がある。
Figure 2022137093000051
[式(a1-3)中、
a9は、ヒドロキシ基を有していてもよい炭素数1~3の脂肪族炭化水素基、カルボキ
シ基、シアノ基、水素原子又は-COORa13を表す。
a13は、炭素数1~8の脂肪族炭化水素基、炭素数3~20の脂環式炭化水素基、又
はこれらを組み合わせることにより形成される基を表し、該脂肪族炭化水素基及び該脂環
式炭化水素基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基で置換されていてもよく、該脂肪族炭
化水素基及び該脂環式炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O--又は-CO-に置き
換わっていてもよい。
a10、Ra11及びRa12は、それぞれ独立に、炭素数1~8のアルキル基、炭素数3~
20の脂環式炭化水素基又はこれらを組み合わせることにより形成される基を表すか、R
a10及びRa11は互いに結合して、それらが結合する炭素原子とともに炭素数3~20の2
価の脂環式炭化水素基を形成する。]
ここで、-COORa13は、例えば、メトキシカルボニル基及びエトキシカルボニル基
等のアルコキシ基にカルボニル基が結合した基が挙げられる。
a9のヒドロキシ基を有していてもよい脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル
基、プロピル基、ヒドロキシメチル基及び2-ヒドロキシエチル基等が挙げられる。
a13の炭素数1~8の脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基
、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチ
ル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、2-エチルヘキシル基、n-オクチル基等が挙
げられる。
a13の炭素数3~20の脂環式炭化水素基としては、シクロペンチル基、シクロプロ
ピル基、アダマンチル基、アダマンチルメチル基、1-アダマンチル-1-メチルエチル
基、2-オキソ-オキソラン-3-イル基及び2-オキソ-オキソラン-4-イル基等が
挙げられる。
a10~Ra12のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロ
ピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、n-
ヘキシル基、n-ヘプチル基、2-エチルヘキシル基、n-オクチル基等が挙げられる。
a10~Ra12の脂環式炭化水素基としては、単環式又は多環式のいずれでもよく、単環
式の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペ
ンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロヘキシル基、シ
クロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデシル基等のシクロアルキル基が挙げられる
。多環式の脂環式炭化水素基としては、例えば、デカヒドロナフチル基、アダマンチル基
、2-アルキルアダマンタン-2-イル基、1-(アダマンタン-1-イル)アルカン-
1-イル基、ノルボルニル基、メチルノルボルニル基及びイソボルニル基等が挙げられる

a10及びRa11が互いに結合して、それらが結合している炭素原子とともに2価の炭化
水素基を形成する場合の-C(Ra10)(Ra11)(Ra12)としては、下記の基が好まし
い。
Figure 2022137093000052
モノマー(a1-3)は、具体的には、5-ノルボルネン-2-カルボン酸-tert
-ブチル、5-ノルボルネン-2-カルボン酸1-シクロヘキシル-1-メチルエチル、
5-ノルボルネン-2-カルボン酸1-メチルシクロヘキシル、5-ノルボルネン-2-
カルボン酸2-メチル-2-アダマンチル、5-ノルボルネン-2-カルボン酸2-エチ
ル-2-アダマンチル、5-ノルボルネン-2-カルボン酸1-(4-メチルシクロヘキ
シル)-1-メチルエチル、5-ノルボルネン-2-カルボン酸1-(4-ヒドロキシシ
クロヘキシル)-1-メチルエチル、5-ノルボルネン-2-カルボン酸1-メチル-1
-(4-オキソシクロヘキシル)エチル及び5-ノルボルネン-2-カルボン酸1-(1
-アダマンチル)-1-メチルエチル等が挙げられる。
構造単位(a1-3)を含む樹脂(A)は、立体的に嵩高い構造単位が含まれることに
なるため、このような樹脂(A)を含む本発明のレジスト組成物からは、より高解像度で
レジストパターンを得ることができる。また、主鎖に剛直なノルボルナン環が導入される
ため、得られるレジストパターンは、ドライエッチング耐性に優れる傾向がある。
樹脂(A)が構造単位(a1-3)を含む場合、その含有量は、樹脂(A)の全構造単
位に対して、10~95モル%が好ましく、15~90モル%がより好ましく、20~8
5モル%がさらに好ましい。
基(2)で表される基を有する構造単位(a1)としては、式(a1-4)で表される
構造単位(以下、「構造単位(a1-4)」という場合がある。)が挙げられる。
Figure 2022137093000053
[式(a1-4)中、
a32は、水素原子、ハロゲン原子、又は、ハロゲン原子を有してもよい炭素数1~6
のアルキル基を表す。
a33は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6の
アルコキシ基、炭素数2~4のアシル基、炭素数2~4のアシルオキシ基、アクリロイル
オキシ基又はメタクリロイルオキシ基を表す。
laは0~4の整数を表す。laが2以上である場合、複数のRa33は互いに同一であ
っても異なってもよい。
a34及びRa35はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~12の炭化水素基を表し、
a36は、炭素数1~20の炭化水素基を表すか、Ra35及びRa36は互いに結合してこれ
が結合するC-Oとともに炭素数3~20の2価の複素環基を形成し、該炭化水素基及び
該2価の複素環基に含まれる-CH2-は、-O-又は-S-で置き換わってもよい。]
a32及びRa33のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピ
ル基、ブチル基、ペンチル基及びヘキシル基等が挙げられる。該アルキル基は、炭素数1
~4のアルキル基が好ましく、メチル基又はエチル基がより好ましく、メチル基がさらに
好ましい。
a32及びRa33のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子及び臭素原子等が挙げ
られる。
ハロゲン原子を有してもよい炭素数1~6のアルキル基としては、トリフルオロメチル
基、ジフルオロメチル基、メチル基、ペルフルオロエチル基、1,1,1-トリフルオロ
エチル基、1,1,2,2-テトラフルオロエチル基、エチル基、ペルフルオロプロピル
基、1,1,1,2,2-ペンタフルオロプロピル基、プロピル基、ペルフルオロブチル
基、1,1,2,2,3,3,4,4-オクタフルオロブチル基、ブチル基、ペルフルオ
ロペンチル基、1,1,1,2,2,3,3,4,4-ノナフルオロペンチル基、n-ペ
ンチル基、n-ヘキシル基、n-ペルフルオロヘキシル基等が挙げられる。
アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチ
ルオキシ基及びヘキシルオキシ基等が挙げられる。なかでも、炭素数1~4のアルコキシ
基が好ましく、メトキシ基又はエトキシ基がより好ましく、メトキシ基がさらに好ましい

アシル基としては、アセチル基、プロピオニル基及びブチリル基が挙げられる。
アシルオキシ基としては、アセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ
基等が挙げられる。
a34及びRa35の炭化水素基としては、式(2)のRa1'及びRa2'と同様の基が挙げら
れる。
a36としては、炭素数1~18のアルキル基、炭素数3~18の脂環式炭化水素基、
炭素数6~18の芳香族炭化水素基又はこれらを組み合わせることにより形成される基が
挙げられる。
式(a1-4)において、Ra32は、水素原子が好ましい。
a33は、炭素数1~4のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基及びエトキシ基がより
好ましく、メトキシ基がさらに好ましい。
laは、0又は1が好ましく、0がより好ましい。
a34は、好ましくは、水素原子である。
a35は、好ましくは、炭素数1~12の炭化水素基であり、より好ましくはメチル基
又はエチル基である。
a36の炭化水素基は、好ましくは、炭素数1~18のアルキル基、炭素数3~18の
脂環式炭化水素基、炭素数6~18の芳香族炭化水素基又はこれらを組み合わせることに
より形成される基であり、より好ましくは、炭素数1~18のアルキル基、炭素数3~1
8の脂環式脂肪族炭化水素基又は炭素数7~18のアラルキル基である。Ra36における
アルキル基及び前記脂環式炭化水素基は無置換が好ましい。Ra36における芳香族炭化水
素基が置換基を有する場合、その置換基としては炭素数6~10のアリールオキシ基が好
ましい。
構造単位(a1-4)を導くモノマーとしては、例えば、特開2010-204646
号公報に記載されたモノマーが挙げられる。中でも、式(a1-4-1)~式(a1-4
-8)でそれぞれ表されるモノマーが好ましく、式(a1-4-1)~式(a1-4-5
及び式(a1-4-8))でそれぞれ表されるモノマーがより好ましい。
Figure 2022137093000054
樹脂(A)が、構造単位(a1-4)を有する場合、その含有率は、樹脂(A)の全構
造単位に対して、10~95モル%が好ましく、15~90モル%がより好ましく、20
~85モル%がさらに好ましい。
式(2)で表される基を有する(メタ)アクリル系モノマーに由来する構造単位として
は、式(a1-5)で表される構造単位(以下「構造単位(a1-5)」という場合があ
る)も挙げられる。
Figure 2022137093000055
式(a1-5)中、
a8は、ハロゲン原子を有してもよい炭素数1~6のアルキル基、水素原子又はハロゲ
ン原子を表す。
a1は、単結合又は*-(CH2h3-CO-L54-を表し、h3は1~4の整数を表
し、*は、L51との結合手を表す。
51、L52、L53及びL54は、それぞれ独立に、-O-又は-S-を表す。
s1は、1~3の整数を表す。
s1’は、0~3の整数を表す。
式(a1-5)においては、Ra8は、水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基が
好ましい。
51は、酸素原子が好ましい。
52及びL53は、一方が-O-、他方が-S-であることが好ましい。
s1は、1が好ましい。
s1’は、0~2の整数が好ましい。
a1は、単結合又は*-CH2-CO-O-が好ましい。*はL51との結合手を表す。
構造単位(a1-5)を導くモノマーとしては、例えば、特開2010-61117号
公報に記載されたモノマーが挙げられる。中でも、式(a1-5-1)~式(a1-5-
4)でそれぞれ表される構造単位が好ましく、式(a1-5-1)又は式(a1-5-2
)で表される構造単位がより好ましい。
Figure 2022137093000056
樹脂(A)が、構造単位(a1-5)を有する場合、その含有率は、樹脂(A)の全構
造単位に対して、1~50モル%が好ましく、3~45モル%がより好ましく、5~40
モル%がさらに好ましい。
樹脂(A)中の酸不安定基を有する構造単位(a)としては、構造単位(a1-0)、
構造単位(a1-1)、構造単位(a1-2)及び構造単位(a1-5)からなる群から
選ばれる少なくとも一種以上が好ましく、少なくとも二種以上がより好ましく、構造単位
(a1-1)及び構造単位(a1-2)の組み合わせ、構造単位(a1-1)及び構造単
位(a1-5)の組み合わせ、構造単位(a1-1)及び構造単位(a1-0)の組み合
わせ、構造単位(a1-2)及び構造単位(a1-0)の組み合わせ、構造単位(a1-
5)及び構造単位(a1-0)の組み合わせ、構造単位(a1-0)、構造単位(a1-
1)及び構造単位(a1-2)の組み合わせ、構造単位(a1-0)、構造単位(a1-
1)及び構造単位(a1-5)の組み合わせがさらに好ましく、構造単位(a1-1)及
び構造単位(a1-2)の組み合わせ、構造単位(a1-1)及び構造単位(a1-5)
の組み合わせがさらにより好ましい。
〈構造単位(s)〉
構造単位(s)は、酸不安定基を有さないモノマー(以下「モノマー(s)」という場
合がある)から導かれる。モノマー(s)は、レジスト分野で公知の酸不安定基を有さな
いモノマーを使用できる。
構造単位(s)としては、ヒドロキシ基又はラクトン環を有し、かつ酸不安定基を有さ
ない構造単位が好ましい。ヒドロキシ基を有し、かつ酸不安定基を有さない構造単位(以
下「構造単位(a2)」という場合がある)及び/又はラクトン環を有し、かつ酸不安定
基を有さない構造単位(以下「構造単位(a3)」という場合がある)を有する樹脂を本
発明のレジスト組成物に使用すれば、レジストパターンの解像度及び基板との密着性を向
上させることができる。
〈構造単位(a2)〉
構造単位(a2)が有するヒドロキシ基は、アルコール性ヒドロキシ基でも、フェノー
ル性ヒドロキシ基でもよい。
本発明のレジスト組成物からレジストパターンを製造するとき、露光光源としてKrF
エキシマレーザ(248nm)、電子線又はEUV(超紫外光)等の高エネルギー線を用
いる場合には、構造単位(a2)として、フェノール性ヒドロキシ基を有する構造単位(
a2)を用いることが好ましい。また、ArFエキシマレーザ(193nm)等を用いる
場合には、構造単位(a2)として、アルコール性ヒドロキシ基を有する構造単位(a2
)が好ましく、構造単位(a2-1)を用いることがより好ましい。構造単位(a2)と
しては、1種を単独で含んでいてもよく、2種以上を含んでいてもよい。
樹脂(A)が、フェノール性ヒドロキシ基有する構造単位(a2)を有する場合、その
含有率は、樹脂(A)の全構造単位に対して、5~95モル%が好ましく、10~80モ
ル%がより好ましく、15~80モル%がさらに好ましい。
フェノール性ヒドロキシ基有する構造単位(a2)としては、式(a2-0)で表され
る構造単位(以下「構造単位(a2-0)」という場合がある。)が挙げられる。
Figure 2022137093000057
[式(a2-0)中、
a30は、水素原子、ハロゲン原子又はハロゲン原子を有してもよい炭素数1~6のア
ルキル基を表す。
a31は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6の
アルコキシ基、炭素数2~4のアシル基、炭素数2~4のアシルオキシ基、アクリロイル
オキシ基又はメタクリロイルオキシ基を表す。
maは0~4の整数を表す。maが2以上の整数である場合、複数のRa31は互いに同
一であっても異なってもよい。]
炭素数1~6のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、n
-ペンチル基、n-ヘキシル基等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子及び臭素原子等が挙げられる。
ハロゲン原子を有してもよい炭素数1~6のアルキル基としては、トリフルオロメチル
基、ジフルオロメチル基、メチル基、ペルフルオロエチル基、1,1,1-トリフルオロ
エチル基、1,1,2,2-テトラフルオロエチル基、エチル基、ペルフルオロプロピル
基、1,1,1,2,2-ペンタフルオロプロピル基、プロピル基、ペルフルオロブチル
基、1,1,2,2,3,3,4,4-オクタフルオロブチル基、ブチル基、ペルフルオ
ロペンチル基、1,1,1,2,2,3,3,4,4-ノナフルオロペンチル基、n-ペ
ンチル基、n-ヘキシル基、n-ペルフルオロヘキシル基等が挙げられる。Ra30は、水
素原子又は炭素数1~4のアルキル基が好ましく、水素原子、メチル基又はエチル基がよ
り好ましく、水素原子又はメチル基がさらに好ましい。
a31のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基
、ペンチルオキシ基及びヘキシルオキシ基等が挙げられる。なかでも、炭素数1~4のア
ルコキシ基が好ましく、メトキシ基又はエトキシ基がより好ましく、メトキシ基がさらに
好ましい。
アシル基としては、アセチル基、プロピオニル基及びブチリル基が挙げられる。
アシルオキシ基としては、アセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ
基等が挙げられる。
maは0、1又は2が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。
構造単位(a2-0)を誘導するモノマーとしては、例えば、特開2010-2046
34号公報に記載されているモノマーが挙げられる。
中でも、構造単位(a2-0)としては、式(a2-0-1)、式(a2-0-2)、
式(a2-0-3)及び式(a2-0-4)でそれぞれ表されるものが好ましく、式(a
2-0-1)又は式(a2-0-2)で表されるものがより好ましい。
Figure 2022137093000058
構造単位(a2-0)を含む樹脂(A)は、構造単位(a2-0)を誘導するモノマー
が有するフェノール性ヒドロキシ基を保護基で保護したモノマーを用いて重合反応を行い
、その後脱保護処理することにより製造できる。ただし、脱保護処理を行う際には、構造
単位(a1)が有する酸不安定基を著しく損なわないようにして行う必要がある。このよ
うな保護基としては、アセチル基等が挙げられる。
樹脂(A)が、フェノール性ヒドロキシ基を有する構造単位(a2-0)を有する場合
、その含有率は、樹脂(A)の全構造単位に対して、5~95モル%が好ましく、10~
80モル%がより好ましく、15~80モル%がさらに好ましい。
アルコール性ヒドロキシ基を有する構造単位(a2)としては、式(a2-1)で表さ
れる構造単位(以下「構造単位(a2-1)」という場合がある。)が挙げられる。
Figure 2022137093000059
式(a2-1)中、
a3は、-O-又は-O-(CH2k2-CO-O-を表す。
k2は1~7の整数を表す。*は-CO-との結合手を表す。
a14は、水素原子又はメチル基を表す。
a15及びRa16は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基又はヒドロキシ基を表す。
o1は、0~10の整数を表す。
式(a2-1)では、La3は、好ましくは、-O-、-O-(CH2f1-CO-O-
であり(前記f1は、1~4の整数である)、より好ましくは-O-である。
a14は、好ましくはメチル基である。
a15は、好ましくは水素原子である。
a16は、好ましくは水素原子又はヒドロキシ基である。
o1は、好ましくは0~3の整数、より好ましくは0又は1である。
構造単位(a2-1)を誘導するモノマーとしては、例えば、特開2010-2046
46号公報に記載されたモノマーが挙げられる。式(a2-1-1)~式(a2-1-6
)のいずれかで表されるモノマーが好ましく、式(a2-1-1)~式(a2-1-4)
のいずれかで表されるモノマーがより好ましく、式(a2-1-1)又は式(a2-1-
3)で表されるモノマーがさらに好ましい。
Figure 2022137093000060
樹脂(A)が構造単位(a2-1)を含む場合、その含有率は、樹脂(A)の全構造単
位に対して、通常1~45モル%であり、好ましくは1~40モル%であり、より好まし
くは1~35モル%であり、さらに好ましくは2~20モル%である。
〈構造単位(a3)〉
構造単位(a3)が有するラクトン環は、β-プロピオラクトン環、γ-ブチロラクト
ン環、δ-バレロラクトン環のような単環でもよく、単環式のラクトン環と他の環との縮
合環でもよい。好ましくは、γ-ブチロラクトン環、アダマンタンラクトン環又はγ-ブ
チロラクトン環構造を含む橋かけ環が挙げられる。
構造単位(a3)は、好ましくは、式(a3-1)、式(a3-2)、式(a3-3)
又は式(a3-4)で表される構造単位である。これらの1種を単独で含有してもよく、
2種以上を含有してもよい。
Figure 2022137093000061
[式(a3-1)中、
a4は、-O-又は-O-(CH2k3-CO-O-(k3は1~7の整数を表す。
)で表される基を表す。*はカルボニル基との結合手を表す。
a18は、水素原子又はメチル基を表す。
a21は、炭素数1~4の脂肪族炭化水素基を表す。
p1は0~5の整数を表す。p1が2以上のとき、複数のRa21は互いに同一又は相異
なる。
式(a3-2)中、
a5は、-O-又は-O-(CH2k3-CO-O-(k3は1~7の整数を表す。
)で表される基を表す。*はカルボニル基との結合手を表す。
a19は、水素原子又はメチル基を表す。
a22は、カルボキシ基、シアノ基又は炭素数1~4の脂肪族炭化水素基を表す。
q1は、0~3の整数を表す。q1が2以上のとき、複数のRa22は互いに同一又は相
異なる。
式(a3-3)中、
a6は、-O-又は-O-(CH2k3-CO-O-(k3は1~7の整数を表す。
)で表される基を表す。*はカルボニル基との結合手を表す。
a20は、水素原子又はメチル基を表す。
a23は、カルボキシ基、シアノ基又は炭素数1~4の脂肪族炭化水素基を表す。
r1は、0~3の整数を表す。r1が2以上のとき、複数のRa23は互いに同一又は相
異なる。
式(a3-4)中、
a24は、ハロゲン原子を有してもよい炭素数1~6のアルキル基、水素原子又はハロ
ゲン原子を表す。
a25は、カルボキシ基、シアノ基又は炭素数1~4の脂肪族炭化水素基を表す。
a7は、単結合、-La8-O-、-La8-CO-O-、-La8-CO-O-La9
-CO-O-又は-La8-O-CO-La9-O-を表す。
*は-O―との結合手を表す。
a8及びLa9は、互いに独立に、炭素数1~6のアルカンジイル基を表す。
w1は、0~8の整数を表す。w1が2以上のとき、複数のRa25は互いに同一であ
ってもよく、異なってもよい。]
a21、Ra22及びRa23の脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n-プロ
ピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基及びtert-ブチル基等の
アルキル基が挙げられる。
a24のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙
げられる。
a24のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基
、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基及びn-ヘキ
シル基等が挙げられ、好ましくは炭素数1~4のアルキル基であり、より好ましくはメチ
ル基又はエチル基である。
a24のハロゲン原子を有するアルキル基としては、トリフルオロメチル基、ペルフル
オロエチル基、ペルフルオロプロピル基、ペルフルオロイソプロピル基、ペルフルオロブ
チル基、ペルフルオロsec-ブチル基、ペルフルオロtert-ブチル基、ペルフルオ
ロペンチル基、ペルフルオロヘキシル基、トリクロロメチル基、トリブロモメチル基、ト
リヨードメチル基等が挙げられる。
a8及びLa9のアルカンジイル基としては、メチレン基、エチレン基、プロパン-1,
3-ジイル基、プロパン-1,2-ジイル基、ブタン-1,4-ジイル基、ペンタン-1
,5-ジイル基、ヘキサン-1,6-ジイル基、ブタン-1,3-ジイル基、2-メチル
プロパン-1,3-ジイル基、2-メチルプロパン-1,2-ジイル基、ペンタン-1,
4-ジイル基及び2-メチルブタン-1,4-ジイル基等が挙げられる。
式(a3-1)~式(a3-3)において、La4~La6は、それぞれ独立に、好ましく
は、-O-又は、k3が1~4の整数である*-O-(CH2k3-CO-O-で表され
る基、より好ましくは-O-及び、*-O-CH2-CO-O-、さらに好ましくは酸素
原子である。
a18~Ra21は、好ましくはメチル基である。
a22及びRa23は、それぞれ独立に、好ましくはカルボキシ基、シアノ基又はメチル基
である。
p1、q1及びr1は、それぞれ独立に、好ましくは0~2の整数であり、より好まし
くは0又は1である。
式(a3-4)において、
a24は、好ましくは、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基であり、より好ましく
は、水素原子、メチル基又はエチル基であり、さらに好ましくは、水素原子又はメチル基
である。
a7は、好ましくは、単結合又は-La8-CO-O-であり、より好ましくは、単結
合、-CH2-CO-O-又は-C24-CO-O-である。
a25は、好ましくはカルボキシ基、シアノ基又はメチル基である。
w1は、好ましくは0~2の整数であり、より好ましくは0又は1である。
特に、式(a3-4)は、式(a3-4)’が好ましい。
Figure 2022137093000062
(式中、Ra24、La7は、上記と同じ意味を表す。)
構造単位(a3)を導くモノマーとしては、特開2010-204646号公報に記載
されたモノマー、特開2000-122294号公報に記載されたモノマー、特開201
2-41274号公報に記載されたモノマーが挙げられる。構造単位(a3)としては、
式(a3-1-1)~式(a3-1-4)、式(a3-2-1)~式(a3-2-4)、
式(a3-3-1)~式(a3-3-4)及び式(a3-4-1)~式(a3-4-12
)のいずれかで表される構造単位が好ましく、式(a3-1-1)、式(a3-1-2)
、式(a3-2-3)~式(a3-2-4)及び式(a3-4-1)~式(a3-4-1
2)のいずれかで表される構造単位がより好ましく、式(a3-4-1)~式(a3-4
-12)のいずれかで表される構造単位がさらに好ましく、式(a3-4-1)~式(a
3-4-6)のいずれかで表される構造単位がさらにより好ましい。
Figure 2022137093000063
Figure 2022137093000064
以下の構造単位においては、Ra24に相当するメチル基が水素原子に置き換わった化合
物も、構造単位(a3-4)の具体例として挙げることができる。
Figure 2022137093000065
Figure 2022137093000066
樹脂(A)が構造単位(a3)を含む場合、その合計含有率は、樹脂(A)の全構造単
位に対して、通常5~70モル%であり、好ましくは10~65モル%であり、より好ま
しくは10~60モル%である。
また、構造単位(a3-1)、構造単位(a3-2)、構造単位(a3-3)及び構造
単位(a3-4)の含有率は、それぞれ、樹脂(A)の全構造単位に対して、5~60モ
ル%が好ましく、5~50モル%がより好ましく、10~50モル%がさらに好ましい。
〈その他の構造単位(t)〉
樹脂(A)は、構造単位(a1)及び構造単位(s)以外の構造単位として、その他の
構造単位(t)を含んでいてもよい。構造単位(t)としては、構造単位(a2)及び構
造単位(a3)以外に上述した構造単位(a4)及び構造単位(a5)などが挙げられる
。樹脂(A)は、上述の構造単位以外の構造単位を有していてもよく、このような構造単
位としては、当技術分野で周知の構造単位を挙げられる。
樹脂(A)が、構造単位(a4)を有する場合、その含有率は、樹脂(A)の全構造単
位に対して、1~20モル%が好ましく、2~15モル%がより好ましく、3~10モル
%がさらに好ましい。
樹脂(A)が、構造単位(a5)を有する場合、その含有率は、樹脂(A)の全構造単
位に対して、1~30モル%が好ましく、2~20モル%がより好ましく、3~15モル
%がさらに好ましい。
樹脂(A)は、好ましくは、構造単位(a1)と構造単位(s)とからなる樹脂、すな
わち、モノマー(a1)とモノマー(s)との共重合体である。
構造単位(a1)は、好ましくは、構造単位(a1-0)、構造単位(a1-1)、構
造単位(a1-2)(好ましくはシクロヘキシル基、シクロペンチル基を有する該構造単
位)及び構造単位(a1-5)から選ばれる少なくとも一種、より好ましくは構造単位(
a1-1)及び構造単位(a1-2)(好ましくはシクロヘキシル基、シクロペンチル基
を有する該構造単位)から選ばれる少なくとも二種である。
構造単位(s)は、好ましくは構造単位(a2)及び構造単位(a3)の少なくとも一
種である。構造単位(a2)は、好ましくは式(a2-1)で表される構造単位である。
構造単位(a3)は、好ましくは式(a3-1)で表される構造単位、式(a3-2)で
表される構造単位及び式(a3-4)で表される構造単位から選ばれる少なくとも一種で
ある。
樹脂(A)は、アダマンチル基を有するモノマーに由来する構造単位(特に、構造単位
(a1-1))を、構造単位(a1)の含有量に対して15モル%以上含有していること
が好ましい。アダマンチル基を有する構造単位の含有量が増えると、レジストパターンの
ドライエッチング耐性が向上する。
樹脂(A)を構成する各構造単位は、1種のみ又は2種以上を組み合わせて用いてもよ
く、これら構造単位を誘導するモノマーを用いて、公知の重合法(例えばラジカル重合法
)によって製造することができる。樹脂(A)が有する各構造単位の含有率は、重合に用
いるモノマーの使用量で調整できる。
樹脂(A)の重量平均分子量は、好ましくは、2,000以上(より好ましくは2,5
00以上、さらに好ましくは3,000以上)、50,000以下(より好ましくは30
,000以下、さらに好ましくは15,000以下)である。なお、重量平均分子量は、
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより求めた値である。
レジスト組成物における樹脂(X)含有量は、樹脂(A)100質量部に対して、好ま
しくは1~60質量部であり、より好ましくは1~50質量部であり、さらに好ましくは
1~40質量部であり、特に好ましくは2~30質量部である。
樹脂(A)と樹脂(X)との合計含有率は、レジスト組成物の固形分に対して、80質
量%以上99質量%以下が好ましく、90~99質量%がより好ましい。レジスト組成物
の固形分及びこれに対する樹脂の含有率は、液体クロマトグラフィー又はガスクロマトグ
ラフィー等の公知の分析手段で測定することができる。
<酸発生剤(B)>
酸発生剤は、非イオン系とイオン系とに分類されるが、本発明のレジスト組成物の酸発
生剤(B)においては、いずれを用いてもよい。非イオン系酸発生剤としては、有機ハロ
ゲン化物、スルホネートエステル類(例えば2-ニトロベンジルエステル、芳香族スルホ
ネート、オキシムスルホネート、N-スルホニルオキシイミド、スルホニルオキシケトン
、ジアゾナフトキノン 4-スルホネート)、スルホン類(例えばジスルホン、ケトスル
ホン、スルホニルジアゾメタン)等が挙げられる。イオン系酸発生剤としては、オニウム
カチオンを含むオニウム塩(例えばジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、
ヨードニウム塩)が代表的である。オニウム塩のアニオンとしては、スルホン酸アニオン
、スルホニルイミドアニオン、スルホニルメチドアニオン等が挙げられる。
酸発生剤(B)としては、特開昭63-26653号、特開昭55-164824号、
特開昭62-69263号、特開昭63-146038号、特開昭63-163452号
、特開昭62-153853号、特開昭63-146029号、米国特許第3,779,
778号、米国特許第3,849,137号、独国特許第3914407号、欧州特許第
126,712号等に記載の放射線によって酸を発生する化合物を使用することができる
。また、公知の方法で製造した化合物を使用してもよい。酸発生剤(B)は、1種を単独
で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
酸発生剤(B)は、好ましくはフッ素含有酸発生剤であり、より好ましくは式(B1)
で表される塩(以下「酸発生剤(B1)」という場合がある)である。
Figure 2022137093000067
[式(B1)中、
及びQは、互いに独立に、フッ素原子又は炭素数1~6のペルフルオロアルキル
基を表す。
b1は、炭素数1~24の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和炭化水素基に
含まれる-CH-は、-O-又は-CO-に置き換わっていてもよく、該2価の飽和炭
化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基で置換されていてもよい。
Yは、置換基を有していてもよいメチル基又は置換基を有していてもよい炭素数3~1
8の1価の脂環式炭化水素基を表し、該1価の脂環式炭化水素基に含まれる-CH-は
、-O-、-SO-又は-CO-に置き換わっていてもよい。
は、有機カチオンを表す。]
及びQのペルフルオロアルキル基としては、トリフルオロメチル基、ペルフルオ
ロエチル基、ペルフルオロプロピル基、ペルフルオロイソプロピル基、ペルフルオロブチ
ル基、ペルフルオロsec-ブチル基、ペルフルオロtert-ブチル基、ペルフルオロ
ペンチル基及びペルフルオロヘキシル基等が挙げられる。
及びQは、互いに独立に、フッ素原子又はトリフルオロメチル基であることが好
ましく、ともにフッ素原子であることがより好ましい。
b1の2価の飽和炭化水素基としては、直鎖状アルカンジイル基、分岐状アルカンジ
イル基、単環式又は多環式の2価の脂環式飽和炭化水素基が挙げられ、これらの基のうち
2種以上を組合せることにより形成される基でもよい。
具体的には、メチレン基、エチレン基、プロパン-1,3-ジイル基、ブタン-1,4
-ジイル基、ペンタン-1,5-ジイル基、ヘキサン-1,6-ジイル基、ヘプタン-1
,7-ジイル基、オクタン-1,8-ジイル基、ノナン-1,9-ジイル基、デカン-1
,10-ジイル基、ウンデカン-1,11-ジイル基、ドデカン-1,12-ジイル基、
トリデカン-1,13-ジイル基、テトラデカン-1,14-ジイル基、ペンタデカン-
1,15-ジイル基、ヘキサデカン-1,16-ジイル基及びヘプタデカン-1,17-
ジイル基等の直鎖状アルカンジイル基;
エタン-1,1-ジイル基、プロパン-1,1-ジイル基、プロパン-1,2-ジイル
基、プロパン-2,2-ジイル基、ペンタン-2,4-ジイル基、2-メチルプロパン-
1,3-ジイル基、2-メチルプロパン-1,2-ジイル基、ペンタン-1,4-ジイル
基、2-メチルブタン-1,4-ジイル基等の分岐状アルカンジイル基;
シクロブタン-1,3-ジイル基、シクロペンタン-1,3-ジイル基、シクロヘキサ
ン-1,4-ジイル基、シクロオクタン-1,5-ジイル基等のシクロアルカンジイル基
である単環式の2価の脂環式飽和炭化水素基;
ノルボルナン-1,4-ジイル基、ノルボルナン-2,5-ジイル基、アダマンタン-
1,5-ジイル基、アダマンタン-2,6-ジイル基等の多環式の2価の脂環式飽和炭化
水素基等が挙げられる。
b1の2価の飽和炭化水素基に含まれる-CH-が-O-又は-CO-で置き換わ
った基としては、例えば、式(b1-1)~式(b1-3)のいずれかで表される基が挙
げられる。なお、式(b1-1)~式(b1-3)及び下記の具体例において、*は-Y
との結合手を表す。
Figure 2022137093000068
[式(b1-1)中、
b2は、単結合又は炭素数1~22の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素
基に含まれる水素原子は、フッ素原子に置換されていてもよい。
b3は、単結合又は炭素数1~22の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素
基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよく、該飽和
炭化水素基に含まれるメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよ
い。
ただし、Lb2とLb3との炭素数合計は、22以下である。
式(b1-2)中、
b4は、単結合又は炭素数1~22の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素
基に含まれる水素原子は、フッ素原子に置換されていてもよい。
b5は、単結合又は炭素数1~22の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素
基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよく、該飽和
炭化水素基に含まれるメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよ
い。
ただし、Lb4とLb5との炭素数合計は、22以下である。
式(b1-3)中、
b6は、単結合又は炭素数1~23の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素
基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよい。
b7は、単結合又は炭素数1~23の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素
基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよく、該飽和
炭化水素基に含まれるメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよ
い。
ただし、Lb6とLb7との炭素数合計は、23以下である。]
式(b1-1)~式(b1-3)においては、飽和炭化水素基に含まれるメチレン基が
酸素原子又はカルボニル基に置き換わっている場合、置き換わる前の炭素数を該飽和炭化
水素基の炭素数とする。
2価の飽和炭化水素基としては、Lb1の2価の飽和炭化水素基と同様のものが挙げら
れる。
b2は、好ましくは単結合である。
b3は、好ましくは炭素数1~4の2価の飽和炭化水素基である。
b4は、好ましくは炭素数1~8の2価の飽和炭化水素基であり、該2価の飽和炭化
水素基に含まれる水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。
b5は、好ましくは単結合又は炭素数1~8の2価の飽和炭化水素基である。
b6は、好ましくは単結合又は炭素数1~4の2価の飽和炭化水素基であり、該飽和
炭化水素基に含まれる水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。
b7は、好ましくは単結合又は炭素数1~18の2価の飽和炭化水素基であり、該飽
和炭化水素基に含まれる水素原子はフッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよく
、該2価の飽和炭化水素基に含まれるメチレン基は酸素原子又はカルボニル基に置き換わ
っていてもよい。
b1の2価の飽和炭化水素基に含まれる-CH-が-O-又は-CO-で置き換わ
った基としては、式(b1-1)又は式(b1-3)で表される基が好ましい。
式(b1-1)としては、式(b1-4)~式(b1-8)でそれぞれ表される基が挙
げられる。
Figure 2022137093000069
[式(b1-4)中、
b8は、単結合又は炭素数1~22の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素
基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよい。
式(b1-5)中、
b9は、炭素数1~20の2価の飽和炭化水素基を表す。
b10は、単結合又は炭素数1~19の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和
炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよい

ただし、Lb9及びLb10の合計炭素数は20以下である。
式(b1-6)中、
b11は、炭素数1~21の2価の飽和炭化水素基を表す。
b12は、単結合又は炭素数1~20の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和
炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよい

ただし、Lb11及びLb12の合計炭素数は21以下である。
式(b1-7)中、
b13は、炭素数1~19の2価の飽和炭化水素基を表す。
b14は、単結合又は炭素数1~18の2価の飽和炭化水素基を表す。
b15は、単結合又は炭素数1~18の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和
炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよい

ただし、Lb13~Lb15の合計炭素数は19以下である。
式(b1-8)中、
b16は、炭素数1~18の2価の飽和炭化水素基を表す。
b17は、炭素数1~18の2価の飽和炭化水素基を表す。
b18は、単結合又は炭素数1~17の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和
炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよい

ただし、Lb16~Lb18の合計炭素数は19以下である。]
b8は、好ましくは炭素数1~4の2価の飽和炭化水素基である。
b9は、好ましくは炭素数1~8の2価の飽和炭化水素基である。
b10は、好ましくは単結合又は炭素数1~19の2価の飽和炭化水素基であり、よ
り好ましくは単結合又は炭素数1~8の2価の飽和炭化水素基である。
b11は、好ましくは炭素数1~8の2価の飽和炭化水素基である。
b12は、好ましくは単結合又は炭素数1~8の2価の飽和炭化水素基である。
b13は、好ましくは炭素数1~12の2価の飽和炭化水素基である。
b14は、好ましくは単結合又は炭素数1~6の2価の飽和炭化水素基である。
b15は、好ましくは単結合又は炭素数1~18の2価の飽和炭化水素基であり、よ
り好ましくは単結合又は炭素数1~8の2価の飽和炭化水素基である。
b16は、好ましくは炭素数1~12の2価の飽和炭化水素基である。
b17は、好ましくは炭素数1~6の2価の飽和炭化水素基である。
b18は、好ましくは単結合又は炭素数1~17の2価の飽和炭化水素基であり、よ
り好ましくは単結合又は炭素数1~4の2価の飽和炭化水素基である。
式(b1-3)としては、式(b1-9)~式(b1-11)でそれぞれ表される基が
挙げられる。
Figure 2022137093000070
[式(b1-9)中、
b19は、単結合又は炭素数1~23の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和
炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子に置換されていてもよい。
b20は、単結合又は炭素数1~23の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和
炭化水素基に含まれる水素原子はフッ素原子、ヒドロキシ基又はアシルオキシ基に置換さ
れていてもよい。該アシルオキシ基に含まれるメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基
に置き換わっていてもよく、該アシルオキシ基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基に置
換されていてもよい。
ただし、Lb19及びLb20の合計炭素数は23以下である。
式(b1-10)中、
b21は、単結合又は炭素数1~21の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和
炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子に置換されていてもよい。
b22は、単結合又は炭素数1~21の2価の飽和炭化水素基を表す。
b23は、単結合又は炭素数1~21の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和
炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子、ヒドロキシ基又はアシルオキシ基に置換
されていてもよい。該アシルオキシ基に含まれるメチレン基は、酸素原子又はカルボニル
基に置き換わっていてもよく、該アシルオキシ基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基に
置換されていてもよい。
ただし、Lb21~Lb23の合計炭素数は21以下である。
式(b1-11)中、
b24は、単結合又は炭素数1~20の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和
炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子に置換されていてもよい。
b25は、炭素数1~21の2価の飽和炭化水素基を表す。
b26は、単結合又は炭素数1~20の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和
炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子、ヒドロキシ基又はアシルオキシ基に置換
されていてもよい。該アシルオキシ基に含まれるメチレン基は、酸素原子又はカルボニル
基に置き換わっていてもよく、該アシルオキシ基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基に
置換されていてもよい。
ただし、Lb24~Lb26の合計炭素数は21以下である。]
式(b1-9)から式(b1-11)においては、2価の飽和炭化水素基に含まれる水
素原子がアシルオキシ基に置換されている場合、アシルオキシ基の炭素数、エステル結合
中のCO及びOの数をも含めて、該2価の飽和炭化水素基の炭素数とする。
アシルオキシ基としては、アセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ
基、シクロヘキシルカルボニルオキシ基、アダマンチルカルボニルオキシ基等が挙げられ
る。
置換基を有するアシルオキシ基としては、オキソアダマンチルカルボニルオキシ基、ヒ
ドロキシアダマンチルカルボニルオキシ基、オキソシクロヘキシルカルボニルオキシ基、
ヒドロキシシクロヘキシルカルボニルオキシ基等が挙げられる。
式(b1-1)で表される基のうち、式(b1-4)で表される基としては、以下のも
のが挙げられる。
Figure 2022137093000071
式(b1-1)で表される基のうち、式(b1-4)で表される基としては、以下のも
のが挙げられる。
Figure 2022137093000072
式(b1-1)で表される基のうち、式(b1-5)で表される基としては、以下のも
のが挙げられる。
Figure 2022137093000073
式(b1-1)で表される基のうち、式(b1-6)で表される基としては、以下のも
のが挙げられる。
Figure 2022137093000074
式(b1-1)で表される基のうち、式(b1-7)で表される基としては、以下のも
のが挙げられる。
Figure 2022137093000075
式(b1-1)で表される基のうち、式(b1-8)で表される基としては、以下のも
のが挙げられる。
Figure 2022137093000076
式(b1-2)で表される基としては、以下のものが挙げられる。
Figure 2022137093000077
式(b1-3)で表される基のうち、式(b1-9)で表される基としては、以下のも
のが挙げられる。
Figure 2022137093000078
式(b1-3)で表される基のうち、式(b1-10)で表される基としては、以下の
ものが挙げられる。
Figure 2022137093000079
Figure 2022137093000080
式(b1-3)で表される基のうち、式(b1-11)で表される基としては、以下の
ものが挙げられる。
Figure 2022137093000081
Yで表される1価の脂環式炭化水素基としては、式(Y1)~式(Y11)で表される
基が挙げられる。
Yで表される1価の脂環式炭化水素基に含まれる-CH-が-O-、-SO-又は
-CO-で置き換わる場合、その数は1つでもよいし、2以上の複数でもよい。そのよう
な基としては、式(Y12)~式(Y38)で表される基が挙げられる。
Figure 2022137093000082
つまり、Yは、脂環式炭化水素基に含まれる水素原子2つがそれぞれ、酸素原子に置換
され、その2つの酸素原子が炭素数1~8のアルカンジイル基と一緒になってケタール環
を形成してもよいし、異なる炭素原子にそれぞれ酸素原子が結合した構造を含んでいても
よい。ただし、式(Y28)~式(Y33)等のスピロ環を構成する場合には、2つの酸
素間のアルカンジイル基は、1以上のフッ素原子を有することが好ましい。また、ケター
ル構造に含まれるアルカンジイル基のうち、酸素原子に隣接するメチレン基には、フッ素
原子が置換されていないものが好ましい。
中でも、好ましくは式(Y1)~式(Y20)、式(Y30)、式(Y31)のいずれ
かで表される基が挙げられ、より好ましくは式(Y11)、式(Y15)、式(Y16)
、式(Y19)、式(Y20)、式(Y30)又は式(Y31)で表される基が挙げられ
、さらに好ましくは式(Y11)、式(Y15)又は式(Y30)で表される基が挙げら
れる。
Yで表されるメチル基の置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数3~1
6の1価の脂環式炭化水素基、炭素数6~18の1価の芳香族炭化水素基、グリシジルオ
キシ基又は-(CHja-O-CO-Rb1基(式中、Rb1は、炭素数1~16の
アルキル基、炭素数3~16の1価の脂環式炭化水素基又は炭素数6~18の1価の芳香
族炭化水素基を表す。jaは、0~4の整数を表す)等が挙げられる。
Yで表される1価の脂環式炭化水素基の置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基
、炭素数1~12のアルキル基、ヒドロキシ基含有炭素数1~12のアルキル基、炭素数
3~16の1価の脂環式炭化水素基、炭素数1~12のアルコキシ基、炭素数6~18の
1価の芳香族炭化水素基、炭素数7~21のアラルキル基、炭素数2~4のアシル基、グ
リシジルオキシ基又は-(CHja-O-CO-Rb1基(式中、Rb1は、炭素数
1~16のアルキル基、炭素数3~16の1価の脂環式炭化水素基又は炭素数6~18の
1価の芳香族炭化水素基を表す。jaは、0~4の整数を表す)等が挙げられる。
ヒドロキシ基含有アルキル基としては、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基等が
挙げられる。
アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチ
ルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、デシルオキシ基
及びドデシルオキシ基等が挙げられる。
1価の芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、p-メチ
ルフェニル基、p-tert-ブチルフェニル基、p-アダマンチルフェニル基;トリル
基、キシリル基、クメニル基、メシチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、2,6-
ジエチルフェニル基、2-メチル-6-エチルフェニル基等のアリール基等が挙げられる

アラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、ナフチルメ
チル基及びナフチルエチル基等が挙げられる。
アシル基としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基及びブチリル基等が挙げられ
る。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等が挙げられ
る。
Yとしては、以下のものが挙げられる。
Figure 2022137093000083
なお、Yがメチル基であり、かつLb1が炭素数1~17の2価の直鎖状又は分岐状飽
和炭化水素基である場合、Yとの結合位置にある該2価の飽和炭化水素基の-CH-は
、-O-又は-CO-に置き換わっていることが好ましい。この場合、Yのアルキル基に
含まれる-CH-は、-O-又は-CO-に置き換わらない。
Yは、好ましくは置換基を有していてもよい炭素数3~18の1価の脂環式炭化水素基
であり、より好ましく置換基を有していてもよいアダマンチル基であり、これらの基を構
成するメチレン基は、酸素原子、スルホニル基又はカルボニル基に置き換わっていてもよ
い。Yは、さらに好ましくはアダマンチル基、ヒドロキシアダマンチル基又はオキソアダ
マンチル基又は下記で表される基である。
Figure 2022137093000084
式(B1)で表される塩におけるスルホン酸アニオンとしては、式(B1-A-1)~
式(B1-A-46)で表されるアニオン〔以下、式番号に応じて「アニオン(B1-A
-1)」等という場合がある。〕が好ましく、式(B1-A-1)~式(B1-A-4)
、式(B1-A-9)、式(B1-A-10)、式(B1-A-24)~式(B1-A-
33)、式(B1-A-36)~式(B1-A-40)のいずれかで表されるアニオンが
より好ましい。
Figure 2022137093000085
Figure 2022137093000086
Figure 2022137093000087
Figure 2022137093000088
Figure 2022137093000089
Figure 2022137093000090
ここでRi2~Ri7は、例えば、炭素数1~4のアルキル基、好ましくはメチル基又
はエチル基である。
i8は、例えば、炭素数1~12の脂肪族炭化水素基であり、好ましくは炭素数1~
4のアルキル基、炭素数5~12の1価の脂環式炭化水素基又はこれらを組合せることに
より形成される基であり、より好ましくはメチル基、エチル基、シクロヘキシル基又はア
ダマンチル基である。
は、単結合又は炭素数1~4のアルカンジイル基である。
及びQは、上記と同じである。
式(B1)で表される塩におけるスルホン酸アニオンとしては、具体的には、特開20
10-204646号公報に記載されたアニオンが挙げられる。
好ましい式(B1)で表される塩におけるスルホン酸アニオンとしては、式(B1a-
1)~式(B1a-22)でそれぞれ表されるアニオンが挙げられる。
Figure 2022137093000091
Figure 2022137093000092
なかでも、式(B1a-1)~式(B1a-3)及び式(B1a-7)~式(B1a-
16)、式(B1a-18)、式(B1a-19)、式(B1a-22)のいずれかで表
されるアニオンが好ましい。
の有機カチオンとしては、有機オニウムカチオン、例えば、有機スルホニウムカチ
オン、有機ヨードニウムカチオン、有機アンモニウムカチオン、ベンゾチアゾリウムカチ
オン、有機ホスホニウムカチオン等が挙げられ、好ましくは有機スルホニウムカチオン又
は有機ヨードニウムカチオンが挙げられ、より好ましくはアリールスルホニウムカチオン
が挙げられる。
式(B1)中のZは、好ましくは式(b2-1)~式(b2-4)のいずれかで表さ
れるカチオン〔以下、式番号に応じて「カチオン(b2-1)」等という場合がある。〕
である。
Figure 2022137093000093
[式(b2-1)~式(b2-4)において、
b4~Rb6は、互いに独立に、炭素数1~30の1価の脂肪族炭化水素基、炭素数
3~36の1価の脂環式炭化水素基又は炭素数6~36の1価の芳香族炭化水素基を表し
、該1価の脂肪族炭化水素基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基、炭素数1~12のア
ルコキシ基、炭素数3~12の1価の脂環式炭化水素基又は炭素数6~18の1価の芳香
族炭化水素基で置換されていてもよく、該1価の脂環式炭化水素基に含まれる水素原子は
、ハロゲン原子、炭素数1~18の1価の脂肪族炭化水素基、炭素数2~4のアシル基又
はグリシジルオキシ基で置換されていてもよく、該1価の芳香族炭化水素基に含まれる水
素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は炭素数1~12のアルコキシ基で置換されて
いてもよい。
b4とRb5とは、それらが結合する硫黄原子とともに環を形成してもよく、該環に
含まれる-CH-は、-O-、-SO-又は-CO-に置き換わってもよい。
b7及びRb8は、互いに独立に、ヒドロキシ基、炭素数1~12の1価の脂肪族炭
化水素基又は炭素数1~12のアルコキシ基を表す。
m2及びn2は、互いに独立に、0~5の整数を表す。
m2が2以上のとき、複数のRb7は同一であっても異なってもよく、n2が2以上の
とき、複数のRb8は同一であっても異なってもよい。
b9及びRb10は、互いに独立に、炭素数1~36の1価の脂肪族炭化水素基又は
炭素数3~36の1価の脂環式炭化水素基を表す。
b9とRb10とは、それらが結合する硫黄原子とともに環を形成してもよく、該環
に含まれる-CH-は、-O-、-SO-又は-CO-に置き換わってもよい。
b11は、水素原子、炭素数1~36の1価の脂肪族炭化水素基、炭素数3~36の
1価の脂環式炭化水素基又は炭素数6~18の1価の芳香族炭化水素基を表す。
b12は、炭素数1~12の1価の脂肪族炭化水素基、炭素数3~18の1価の脂環
式炭化水素基又は炭素数6~18の1価の芳香族炭化水素基を表し、該1価の脂肪族炭化
水素基に含まれる水素原子は、炭素数6~18の1価の芳香族炭化水素基で置換されてい
てもよく、該1価の芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、炭素数1~12のアルコキ
シ基又は炭素数1~12のアルキルカルボニルオキシ基で置換されていてもよい。
b11とRb12とは、一緒になってそれらが結合する-CH-CO-を含む環を形
成していてもよく、該環に含まれる-CH-は、-O-、-SO-又は-CO-に置き
換わってもよい。
b13~Rb18は、互いに独立に、ヒドロキシ基、炭素数1~12の1価の脂肪族
炭化水素基又は炭素数1~12のアルコキシ基を表す。
b31は、-S-又は-O-を表す。
o2、p2、s2、及びt2は、互いに独立に、0~5の整数を表す。
q2及びr2は、互いに独立に、0~4の整数を表す。
u2は、0又は1を表す。
o2が2以上のとき、複数のRb13は同一であっても異なってもよく、p2が2以上
のとき、複数のRb14は同一であっても異なってもよく、q2が2以上のとき、複数の
b15は同一であっても異なってもよく、r2が2以上のとき、複数のRb16は同一
であっても異なってもよく、s2が2以上のとき、複数のRb17は同一であっても異な
ってもよく、t2が2以上のとき、複数のRb18は同一であっても異なってもよい。]
1価の脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピ
ル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基
、オクチル基及び2-エチルヘキシル基のアルキル基が挙げられる。中でも、Rb9~R
b12の1価の脂肪族炭化水素基は、好ましくは炭素数1~12である。
1価の脂環式炭化水素基は、単環式又は多環式のいずれでもよく、単環式の1価の脂環
式炭化水素基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロ
へキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデシル基等のシクロアルキル
基が挙げられる。多環式の1価の脂環式炭化水素基としては、デカヒドロナフチル基、ア
ダマンチル基、ノルボルニル基及び下記の基等が挙げられる。
Figure 2022137093000094
中でも、Rb9~Rb12の1価の脂環式炭化水素基の炭素数は、好ましくは3~18
であり、より好ましくは4~12である。
水素原子が脂肪族炭化水素基で置換された1価の脂環式炭化水素基としては、例えば、
メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロへキシル基、2-アルキルアダマンタン-2-
イル基、メチルノルボルニル基、イソボルニル基等が挙げられる。水素原子が1価の脂肪
族炭化水素基で置換された1価の脂環式炭化水素基においては、1価の脂環式炭化水素基
と1価の脂肪族炭化水素基との合計炭素数が好ましくは20以下である。
1価の芳香族炭化水素基としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、クメニル基、
メシチル基、p-エチルフェニル基、p-tert-ブチルフェニル基、p-シクロへキ
シルフェニル基、p-アダマンチルフェニル基、ビフェニリル基、ナフチル基、フェナン
トリル基、2,6-ジエチルフェニル基、2-メチル-6-エチルフェニル基等のアリー
ル基が挙げられる。
1価の芳香族炭化水素基に、1価の脂肪族炭化水素基又は1価の脂環式炭化水素基が含
まれる場合は、炭素数1~18の1価の脂肪族炭化水素基又は炭素数3~18の1価の脂
環式炭化水素基が好ましい。
水素原子がアルコキシ基で置換された1価の芳香族炭化水素基としては、p-メトキシ
フェニル基等が挙げられる。
水素原子が芳香族炭化水素基で置換された1価の脂肪族炭化水素基としては、ベンジル
基、フェネチル基、フェニルプロピル基、トリチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチ
ル基等のアラルキル基が挙げられる。
アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチ
ルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、デシルオキシ基
及びドデシルオキシ基等が挙げられる。
アシル基としては、アセチル基、プロピオニル基及びブチリル基等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等が挙げられ
る。
アルキルカルボニルオキシ基としては、メチルカルボニルオキシ基、エチルカルボニル
オキシ基、n-プロピルカルボニルオキシ基、イソプロピルカルボニルオキシ基、n-ブ
チルカルボニルオキシ基、sec-ブチルカルボニルオキシ基、tert-ブチルカルボ
ニルオキシ基、ペンチルカルボニルオキシ基、ヘキシルカルボニルオキシ基、オクチルカ
ルボニルオキシ基及び2-エチルヘキシルカルボニルオキシ基等が挙げられる。
b4とRb5とがそれらが結合している硫黄原子とともに形成してもよい環は、単環
式、多環式、芳香族性、非芳香族性、飽和及び不飽和のいずれの環であってもよい。この
環としては、炭素数3~18の環が挙げられ、好ましくは炭素数4~18の環が挙げられ
る。また、硫黄原子を含む環としては、3員環~12員環が挙げられ、好ましくは3員環
~7員環が挙げられ、具体的には下記の環が挙げられる。
Figure 2022137093000095
b9とRb10とがそれらが結合している硫黄原子とともに形成する環は、単環式、
多環式、芳香族性、非芳香族性、飽和及び不飽和のいずれの環であってもよい。この環と
しては、3員環~12員環が挙げられ、好ましくは3員環~7員環が挙げられ、例えば、
チオラン-1-イウム環(テトラヒドロチオフェニウム環)、チアン-1-イウム環、1
,4-オキサチアン-4-イウム環等が挙げられる。
b11とRb12とが一緒になって形成する環は、単環式、多環式、芳香族性、非芳
香族性、飽和及び不飽和のいずれの環であってもよい。この環としては、3員環~12員
環が挙げられ、好ましくは3員環~7員環が挙げられ、例えば、オキソシクロヘプタン環
、オキソシクロヘキサン環、オキソノルボルナン環、オキソアダマンタン環等が挙げられ
る。
カチオン(b2-1)~カチオン(b2-4)の中で、好ましくはカチオン(b2-1
)が挙げられる。
カチオン(b2-1)としては、以下のカチオンが挙げられる。
Figure 2022137093000096
Figure 2022137093000097
Figure 2022137093000098
カチオン(b2-2)としては、以下のカチオンが挙げられる。
Figure 2022137093000099
カチオン(b2-3)としては、以下のカチオンが挙げられる。
Figure 2022137093000100
カチオン(b2-4)のとしては、以下のカチオンが挙げられる。
Figure 2022137093000101
酸発生剤(B1)は、上述のスルホン酸アニオン及び上述の有機カチオンの組合せであ
り、これらは任意に組合せることができる。酸発生剤(B1)としては、好ましくは式(
B1a-1)~式(B1a-3)及び式(B1a-7)~式(B1a-16)のいずれか
で表されるアニオンとカチオン(b2-1)又はカチオン(b2-3)との組合せが挙げ
られる。
酸発生剤(B1)としては、好ましくは式(B1-1)~式(B1-40)でそれぞれ
表されるものが挙げられ、好ましくはアリールスルホニウムカチオンを含む式(B1-1
)、式(B1-2)、式(B1-3)、式(B1-5)、式(B1-6)、式(B1-7
)、式(B1-11)、式(B1-12)、式(B1-13)、式(B1-14)、式(
B1-17)、式(B1-20)、式(B1-21)、式(B1-23)、式(B1-2
4)、式(B1-25)、式(B1-26)、式(B1-29)、式(B1-31)、式
(B1-32)、式(B1-33)、式(B1-34)、式(B1-35)、式(B1-
36)、式(B1-37)、式(B1-38)、式(B1-39)又は式(B1-40)
でそれぞれ表されるものが挙げられる。
Figure 2022137093000102
Figure 2022137093000103
Figure 2022137093000104
Figure 2022137093000105
Figure 2022137093000106
Figure 2022137093000107
酸発生剤(B1)の含有率は、酸発生剤(B)の総量に対して、30質量%以上100
質量%以下であることが好ましく、50質量%以上100質量%以下であることがより好
ましく、実質的に酸発生剤(B1)のみであることがさらに好ましい。
酸発生剤(B)の含有量は、樹脂(A)100質量部に対して、好ましくは1質量部以
上(より好ましくは3質量部以上)、好ましくは30質量部以下(より好ましくは25質
量部以下)である。本発明のレジスト組成物は、酸発生剤(B)の1種を含有してもよく
、複数種を含有してもよい。
〈溶剤(E)〉
溶剤(E)の含有率は、通常、レジスト組成物中90質量%以上、好ましくは92質量
%以上、より好ましくは94質量%以上であり、99.9質量%以下、好ましくは99質
量%以下である。溶剤(E)の含有率は、例えば液体クロマトグラフィー又はガスクロマ
トグラフィー等の公知の分析手段で測定できる。
溶剤(E)としては、エチルセロソルブアセテート、メチルセロソルブアセテート及び
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコールエーテルエステル類
;プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル類;乳酸エチル、酢
酸ブチル、酢酸アミル及びピルビン酸エチル等のエステル類;アセトン、メチルイソブチ
ルケトン、2-ヘプタノン及びシクロヘキサノン等のケトン類;γ-ブチロラクトン等の
環状エステル類;等を挙げることができる。溶剤(E)の1種を単独で含有してもよく、
2種以上を含有してもよい。
〈クエンチャー(C)〉
本発明のレジスト組成物は、クエンチャー(以下「クエンチャー(C)」という場合が
ある)を含有していてもよい。クエンチャー(C)は、塩基性の含窒素有機化合物又は酸
発生剤(B)よりも酸性度の弱い酸を発生する塩が挙げられる。
〈塩基性の含窒素有機化合物〉
塩基性の含窒素有機化合物としては、アミン及びアンモニウム塩が挙げられる。アミン
としては、脂肪族アミン及び芳香族アミンが挙げられる。脂肪族アミンとしては、第一級
アミン、第二級アミン及び第三級アミンが挙げられる。
具体的には、1-ナフチルアミン、2-ナフチルアミン、アニリン、ジイソプロピルア
ニリン、2-,3-又は4-メチルアニリン、4-ニトロアニリン、N-メチルアニリン
、N,N-ジメチルアニリン、ジフェニルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オ
クチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘ
キシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシルアミン
、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリ
ペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリ
ノニルアミン、トリデシルアミン、メチルジブチルアミン、メチルジペンチルアミン、メ
チルジヘキシルアミン、メチルジシクロヘキシルアミン、メチルジヘプチルアミン、メチ
ルジオクチルアミン、メチルジノニルアミン、メチルジデシルアミン、エチルジブチルア
ミン、エチルジペンチルアミン、エチルジヘキシルアミン、エチルジヘプチルアミン、エ
チルジオクチルアミン、エチルジノニルアミン、エチルジデシルアミン、ジシクロヘキシ
ルメチルアミン、トリス〔2-(2-メトキシエトキシ)エチル〕アミン、トリイソプロ
パノールアミン、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン
、4,4’-ジアミノ-1,2-ジフェニルエタン、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジ
メチルジフェニルメタン、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジエチルジフェニルメタン、
2,2’-メチレンビスアニリン、イミダゾール、4-メチルイミダゾール、ピリジン、
4-メチルピリジン、1,2-ジ(2-ピリジル)エタン、1,2-ジ(4-ピリジル)
エタン、1,2-ジ(2-ピリジル)エテン、1,2-ジ(4-ピリジル)エテン、1,
3-ジ(4-ピリジル)プロパン、1,2-ジ(4-ピリジルオキシ)エタン、ジ(2-
ピリジル)ケトン、4,4’-ジピリジルスルフィド、4,4’-ジピリジルジスルフィ
ド、2,2’-ジピリジルアミン、2,2’-ジピコリルアミン、ビピリジン等が挙げら
れ、好ましくはジイソプロピルアニリンが挙げられ、特に好ましくは2,6-ジイソプロ
ピルアニリンが挙げられる。
アンモニウム塩としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトライソプロピ
ルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラヘキシル
アンモニウムヒドロキシド、テトラオクチルアンモニウムヒドロキシド、フェニルトリメ
チルアンモニウムヒドロキシド、3-(トリフルオロメチル)フェニルトリメチルアンモ
ニウムヒドロキシド、テトラ-n-ブチルアンモニウムサリチラート及びコリン等が挙げ
られる。
〈酸性度の弱い酸を発生する塩〉
酸発生剤から発生する酸よりも酸性度の弱い酸を発生する塩における酸性度は酸解離定
数(pKa)で示される。酸発生剤から発生する酸よりも酸性度の弱い酸を発生する塩は
、該塩から発生する酸のpKaが、通常-3<pKaの塩であり、好ましくは-1<pK
a<7の塩であり、より好ましくは0<pKa<5の塩である。酸発生剤から発生する酸
よりも弱い酸を発生する塩としては、下記式で表される塩、式(D)で表される弱酸分子
内塩、並びに特開2012-229206号公報、特開2012-6908号公報、特開
2012-72109号公報、特開2011-39502号公報及び特開2011-19
1745号公報記載の塩が挙げられる。
Figure 2022137093000108
Figure 2022137093000109
Figure 2022137093000110
[式(D)中、
D1及びRD2は、それぞれ独立に、炭素数1~12の1価の炭化水素基、炭素数1~6
のアルコキシ基、炭素数2~7のアシル基、炭素数2~7のアシルオキシ基、炭素数2~
7のアルコキシカルボニル基、ニトロ基又はハロゲン原子を表す。
m’及びn’は、それぞれ独立に、0~4の整数を表し、m’が2以上の場合、複数の
D1は同一又は相異なり、n’が2以上の場合、複数のRD2は同一又は相異なる。]
式(D)で表される化合物におけるRD1及びRD2の炭化水素基としては、1価の脂肪族
炭化水素基、1価の脂環式炭化水素基、1価の芳香族炭化水素基及びこれらの組み合わせ
ることにより形成される基等が挙げられる。
1価の脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基
、ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ノニル基等
のアルキル基が挙げられる。
1価の脂環式炭化水素基としては、単環式及び多環式のいずれでもよく、飽和及び不飽
和のいずれでもよい。シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへ
キシル基、シクロノニル基、シクロドデシル基等のシクロアルキル基、ノルボニル基、ア
ダマンチル基等が挙げられる。
1価の芳香族炭化水素基としては、フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、2
-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基、4-メチルフェニル基、4-エチルフェニ
ル基、4-プロピルフェニル基、4-イソプロピルフェニル基、4-ブチルフェニル基、
4-t-ブチルフェニル基、4-ヘキシルフェニル基、4-シクロヘキシルフェニル基、
アントリル基、p-アダマンチルフェニル基、トリル基、キシリル基、クメニル基、メシ
チル基、ビフェニル基、フェナントリル基、2,6-ジエチルフェニル基、2-メチル-
6-エチルフェニル基等のアリール基等が挙げられる。
これらを組み合わせることにより形成される基としては、アルキル-シクロアルキル基
、シクロアルキル-アルキル基、アラルキル基(例えば、フェニルメチル基、1-フェニ
ルエチル基、2-フェニルエチル基、1-フェニル-1-プロピル基、1-フェニル-2
-プロピル基、2-フェニル-2-プロピル基、3-フェニル-1-プロピル基、4-フ
ェニル-1-ブチル基、5-フェニル-1-ペンチル基、6-フェニル-1-ヘキシル基
等)等が挙げられる。
アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基等が挙げられる。
アシル基としては、アセチル基、プロパノイル基、ベンゾイル基、シクロヘキサンカル
ボニル基等が挙げられる。
アシルオキシ基としては、上記アシル基にオキシ基(-O-)が結合した基等が挙げら
れる。
アルコキシカルボニル基としては、上記アルコキシ基にカルボニル基(-CO-)が結
合した基等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等が挙げられる。
式(D)においては、RD1及びRD2は、それぞれ独立に、炭素数1~8のアルキル基、
炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、炭素数2~4のアシ
ル基、炭素数2~4のアシルオキシ基、炭素数2~4のアルコキシカルボニル基、ニトロ
基又はハロゲン原子が好ましい。
m’及びn’は、それぞれ独立に、0~2の整数が好ましく、0がより好ましい。m’
が2以上の場合、複数のRD1は同一又は相異なり、n’が2以上の場合、複数のRD2は同
一又は相異なる。
弱酸分子内塩(D)としては、以下の化合物が挙げられる。
Figure 2022137093000111
Figure 2022137093000112
弱酸分子内塩(D)は、「Tetrahedron Vol. 45, No. 19, p6281-6296」に記載の方法
で製造することができる。また、弱酸分子内塩(D)は、市販されている化合物を用いる
ことができる。
クエンチャー(C)の含有率は、レジスト組成物の固形分中、好ましくは、0.01~
5質量%であり、より好ましく0.01~4質量%であり、特に好ましく0.01~3質
量%である。
〈その他の成分〉
本発明のレジスト組成物は、必要に応じて、上述の成分以外の成分(以下「その他の成
分(F)」という場合がある。)を含有していてもよい。その他の成分(F)に特に限定
はなく、レジスト分野で公知の添加剤、例えば、増感剤、溶解抑止剤、界面活性剤、安定
剤、染料等を利用できる。
〈レジスト組成物の調製〉
本発明のレジスト組成物は、本発明の樹脂(X)、樹脂(A)及び酸発生剤(B)、並
びに、必要に応じて用いられるクエンチャー(C)、溶剤(E)及びその他の成分(F)
を混合することにより調製することができる。混合順は任意であり、特に限定されるもの
ではない。混合する際の温度は、10~40℃から、樹脂等の種類や樹脂等の溶剤(E)
に対する溶解度等に応じて適切な温度を選ぶことができる。混合時間は、混合温度に応じ
て、0.5~24時間の中から適切な時間を選ぶことができる。なお、混合手段も特に制
限はなく、攪拌混合等を用いることができる。
各成分を混合した後は、孔径0.003~0.2μm程度のフィルターを用いてろ過す
ることが好ましい。
〈レジストパターンの製造方法〉
本発明のレジストパターンの製造方法は、
(1)本発明のレジスト組成物を基板上に塗布する工程、
(2)塗布後の組成物を乾燥させて組成物層を形成する工程、
(3)組成物層に露光する工程、
(4)露光後の組成物層を加熱する工程、及び
(5)加熱後の組成物層を現像する工程を含む。
レジスト組成物を基板上に塗布するには、スピンコーター等、通常、用いられる装置に
よって行うことができる。基板としては、シリコンウェハ等の無機基板が挙げられる。レ
ジスト組成物を塗布する前に、基板を洗浄してもよいし、基板上に反射防止膜等が形成さ
れていてもよい。
塗布後の組成物を乾燥することにより、溶剤を除去し、組成物層を形成する。乾燥は、
例えば、ホットプレート等の加熱装置を用いて溶剤を蒸発させること(いわゆるプリベー
ク)により行うか、あるいは減圧装置を用いて行う。加熱温度は50~200℃が好まし
く、加熱時間は10~180秒間が好ましい。また、減圧乾燥する際の圧力は、1~1.
0×105Pa程度が好ましい。
得られた組成物層に、通常、露光機を用いて露光する。露光機は、液浸露光機であって
もよい。露光光源としては、KrFエキシマレーザ(波長248nm)、ArFエキシマ
レーザ(波長193nm)、F2エキシマレーザ(波長157nm)のような紫外域のレ
ーザ光を放射するもの、固体レーザ光源(YAG又は半導体レーザ等)からのレーザ光を
波長変換して遠紫外域または真空紫外域の高調波レーザ光を放射するもの、電子線や、超
紫外光(EUV)を照射するもの等、種々のものを用いることができる。尚、本明細書に
おいて、これらの放射線を照射することを総称して「露光」という場合がある。露光の際
、通常、求められるパターンに相当するマスクを介して露光が行われる。露光光源が電子
線の場合は、マスクを用いずに直接描画により露光してもよい。
露光後の組成物層を、酸不安定基における脱保護反応を促進するために加熱処理(いわ
ゆるポストエキスポジャーベーク)を行う。加熱温度は、通常50~200℃程度、好ま
しくは70~150℃程度である。
加熱後の組成物層を、通常、現像装置を用いて、現像液を利用して現像する。現像方法
としては、ディップ法、パドル法、スプレー法、ダイナミックディスペンス法等が挙げら
れる。現像温度は5~60℃が好ましく、現像時間は5~300秒間が好ましい。現像液
の種類を以下のとおりに選択することにより、ポジ型レジストパターン又はネガ型レジス
トパターンを製造できる。
本発明のレジスト組成物からポジ型レジストパターンを製造する場合は、現像液として
アルカリ現像液を用いる。アルカリ現像液は、この分野で用いられる各種のアルカリ性水
溶液であればよい。例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドや(2-ヒドロキシ
エチル)トリメチルアンモニウムヒドロキシド(通称コリン)の水溶液等が挙げられる。
アルカリ現像液には、界面活性剤が含まれていてもよい。
現像後レジストパターンを超純水で洗浄し、次いで、基板及びパターン上に残った水を
除去することが好ましい。
本発明のレジスト組成物からネガ型レジストパターンを製造する場合は、現像液として
有機溶剤を含む現像液(以下「有機系現像液」という場合がある)を用いる。
有機系現像液に含まれる有機溶剤としては、2-ヘキサノン、2-ヘプタノン等のケト
ン溶剤;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコールエーテルエ
ステル溶剤;酢酸ブチル等のエステル溶剤;プロピレングリコールモノメチルエーテル等
のグリコールエーテル溶剤;N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド溶剤;アニソール
等の芳香族炭化水素溶剤等が挙げられる。
有機系現像液中、有機溶剤の含有率は、90質量%以上100質量%以下が好ましく、
95質量%以上100質量%以下がより好ましく、実質的に有機溶剤のみであることがさ
らに好ましい。
中でも、有機系現像液としては、酢酸ブチル及び/又は2-ヘプタノンを含む現像液が
好ましい。有機系現像液中、酢酸ブチル及び2-ヘプタノンの合計含有率は、50質量%
以上100質量%以下が好ましく、90質量%以上100質量%以下がより好ましく、実
質的に酢酸ブチル及び/又は2-ヘプタノンのみであることがさらに好ましい。
有機系現像液には、界面活性剤が含まれていてもよい。また、有機系現像液には、微量
の水分が含まれていてもよい。
現像の際、有機系現像液とは異なる種類の溶剤に置換することにより、現像を停止して
もよい。
現像後のレジストパターンをリンス液で洗浄することが好ましい。リンス液としては、
レジストパターンを溶解しないものであれば特に制限はなく、一般的な有機溶剤を含む溶
液を使用することができ、好ましくはアルコール溶剤又はエステル溶剤である。
洗浄後は、基板及びパターン上に残ったリンス液を除去することが好ましい。
〈用途〉
本発明のレジスト組成物は、KrFエキシマレーザ露光用のレジスト組成物、ArFエ
キシマレーザ露光用のレジスト組成物、電子線(EB)露光用のレジスト組成物又はEU
V露光用のレジスト組成物、特にArFエキシマレーザ液浸露光用のレジスト組成物とし
て好適であり、半導体の微細加工に有用である。
実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。例中、含有量ないし使用量を表す
「%」及び「部」は、特記しないかぎり質量基準である。
重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで下記条件により求めた
値である。
装置:HLC-8120GPC型(東ソー社製)
カラム:TSKgel Multipore HXL-M x 3 + guardcolumn(東ソー社製)
溶離液:テトラヒドロフラン
流量:1.0mL/min
検出器:RI検出器
カラム温度:40℃
注入量:100μl
分子量標準:標準ポリスチレン(東ソー社製)
また、化合物の構造は、質量分析(LCはAgilent製1100型、MASSはA
gilent製LC/MSD型)を用い、分子ピークを測定することで確認した。以下の
実施例ではこの分子ピークの値を「MASS」で示す。
合成例1〔式(I-1)で表される化合物の合成〕
Figure 2022137093000113
式(I-1-a)で表される化合物10部、テトラヒドロフラン50部、ピリジン8.
12部及びジメチルアミノピリジン1.04部を添加し、23℃で30分間攪拌した。得
られた混合溶液を5℃まで冷却し、式(I-1-b)で表される化合物28.69部を3
0分かけて添加し、さらに、23℃で12時間攪拌した。得られた反応物に、酢酸エチル
300部及び5%塩酸180部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、静置、分液すること
により有機層を洗浄した。回収された有機層に、イオン交換水50部を仕込み、23℃で
30分間攪拌し、静置、分液することにより有機層を水洗した。回収された有機層に、1
0%炭酸カリウム水溶液35部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、静置、分液すること
により有機層を水洗した。回収された有機層に、イオン交換水75部を仕込み、23℃で
30分間攪拌し、静置、分液することにより有機層を水洗した。このような水洗操作を4
回繰り返した。回収された有機層を濃縮した後、濃縮マスをカラム(関東化学 シリカゲ
ル60N(球状、中性)100-210μm 展開溶媒:n-ヘプタン/酢酸エチル=1
/1)分取することにより、式(I-1)で表される化合物10.28部を得た。
MS(質量分析):254.2(分子イオンピーク)
合成例2〔式(I-2)で表される化合物の合成〕
Figure 2022137093000114
式(I-2-a)で表される化合物8.11部、テトラヒドロフラン50部、ピリジン
15.39部及びジメチルアミノピリジン0.79部を添加し、23℃で30分間攪拌し
た。得られた混合溶液を5℃まで冷却し、式(I-2-b)で表される化合物20部を3
0分かけて添加した。その後、さらに、23℃で1時間攪拌した。得られた反応物に、酢
酸エチル200部及び5%塩酸170部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、静置、分液
することにより有機層を洗浄した。回収された有機層に、イオン交換水50部を仕込み、
23℃で30分間攪拌し、静置、分液することにより有機層を水洗した。回収された有機
層に、10%炭酸カリウム水溶液55部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、静置、分液
することにより有機層を水洗した。回収された有機層に、イオン交換水50部を仕込み、
23℃で30分間攪拌し、静置、分液することにより有機層を水洗した。このような水洗
操作を4回繰り返した。回収された有機層を濃縮した後、濃縮マスをカラム(関東化学
シリカゲル60N(球状、中性)100-210μm 展開溶媒:n-ヘプタン/酢酸エ
チル=1/1)分取することにより、することにより、式(I-2)で表される化合物1
1.12部を得た。
MS(質量分析):240.1(分子イオンピーク)
合成例3〔式(a4-1-x1)で表される化合物の合成〕
Figure 2022137093000115
式(a4-1-x1-a)で表される化合物10部、テトラヒドロフラン50部、ピリ
ジン4.06部及びジメチルアミノピリジン0.52部を添加し、23℃で30分間攪拌
した。得られた混合溶液を5℃まで冷却し、式(a4-1-x1-b)で表される化合物
13.04部を30分かけて添加し、さらに、23℃で6時間攪拌した。得られた反応物
に、酢酸エチル250部及び5%塩酸89部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、静置、
分液することにより有機層を洗浄した。回収された有機層に、イオン交換水50部を仕込
み、23℃で30分間攪拌し、静置、分液することにより有機層を水洗した。回収された
有機層に、10%炭酸カリウム水溶液35部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、静置、
分液することにより有機層を水洗した。回収された有機層に、イオン交換水75部を仕込
み、23℃で30分間攪拌し、静置、分液することにより有機層を水洗した。このような
水洗操作を4回繰り返した。回収された有機層を濃縮することにより、式(a4-1-x
1-c)で表される化合物10.94部を得た。
Figure 2022137093000116
式(a4-1-x1-c)で表される化合物10.94部、テトラヒドロフラン65部
及びピリジン5.57部を添加した後、23℃で30分間攪拌した。得られた混合溶液を
5℃まで冷却し、式(a4-1-x1-d)で表される化合物21.86部を30分かけ
て添加した後、さらに、23℃で6時間攪拌した。得られた反応物に、酢酸エチル320
部及び5%塩酸62部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、静置、分液することにより有
機層を洗浄した。回収された有機層に、イオン交換水65部を仕込み、23℃で30分間
攪拌し、静置、分液することにより有機層を水洗した。回収された有機層に、10%炭酸
カリウム水溶液30部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、静置、分液することにより有
機層を水洗した。回収された有機層に、イオン交換水100部を仕込み、23℃で30分
間攪拌し、静置、分液することにより有機層を水洗した。このような水洗操作を4回繰り
返した。回収された有機層を濃縮した後、濃縮マスをカラム(関東化学 シリカゲル60
N(球状、中性)100-210μm 展開溶媒:n-ヘプタン/酢酸エチル=1/1)
分取することにより、式(a4-1-x1)で表される化合物15.73部を得た。
MS(質量分析):332.1(分子イオンピーク)
合成例4〔式(a4-1-x2)で表される化合物の合成〕
Figure 2022137093000117
式(a4-1-x2-a)で表される化合物16.21部、テトラヒドロフラン48.
64部、ピリジン15.39部及びジメチルアミノピリジン0.79部を添加し、23℃
で30分間攪拌した。得られた混合溶液を5℃まで冷却し、式(a4-1-x2-b)で
表される化合物20部を30分かけて添加した。その後、さらに、23℃で1時間攪拌し
た。得られた反応物に、酢酸エチル120部、n-ヘプタン120部及び5%塩酸170
部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、静置、分液することにより有機層を洗浄した。回
収された有機層に、イオン交換水50部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、静置、分液
することにより有機層を水洗した。回収された有機層に、10%炭酸カリウム水溶液55
部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、静置、分液することにより有機層を水洗した。回
収された有機層に、イオン交換水50部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、静置、分液
することにより有機層を水洗した。このような水洗操作を4回繰り返した。回収された有
機層を濃縮することにより、式(a4-1-x2-c)で表される化合物17.81部を
得た。
Figure 2022137093000118
式(a4-1-x2-c)で表される化合物10.12部、テトラヒドロフラン65部
及びピリジン5.57部を添加し、23℃で30分間攪拌した。得られた混合溶液を5℃
まで冷却し、式(a4-1-x2-d)で表される化合物21.86部を30分かけて添
加した。その後、さらに、23℃で6時間攪拌した。得られた反応物に、酢酸エチル32
0部及び5%塩酸62部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、静置、分液することにより
有機層を洗浄した。回収された有機層に、イオン交換水65部を仕込み、23℃で30分
間攪拌し、静置、分液することにより有機層を水洗した。回収された有機層に、10%炭
酸カリウム水溶液30部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、静置、分液することにより
有機層を水洗した。回収された有機層に、イオン交換水100部を仕込み、23℃で30
分間攪拌し、静置、分液することにより有機層を水洗した。このような水洗操作を4回繰
り返した。回収された有機層を濃縮した。得られた濃縮マスをカラム(関東化学 シリカ
ゲル60N(球状、中性)100-210μm 展開溶媒:n-ヘプタン/酢酸エチル=
1/1)分取することにより、式(a4-1-x2)で表される化合物13.88部を得
た。
MS(質量分析):318.1(分子イオンピーク)
合成例5〔式(B1-5)で表される塩の合成〕
Figure 2022137093000119
式(B1-5-a)で表される塩50.49部及びクロロホルム252.44部を反応
器に仕込み、23℃で30分間攪拌し、式(B1-5-b)で表される化合物16.27
部を滴下し、23℃で1時間攪拌することにより、式(B1-5-c)で表される塩を含
む溶液を得た。得られた式(B1-5-c)で表される塩を含む溶液に、式(B1-5-
d)で表される塩48.80部及びイオン交換水84.15部を添加し、23℃で12時
間攪拌した。得られた反応液が2層に分離していたので、クロロホルム層を分液して取り
出し、さらに、このクロロホルム層にイオン交換水84.15部を添加し、水洗した。こ
の操作を5回繰り返した。得られたクロロホルム層に、活性炭3.88部を添加攪拌し、
ろ過した。回収されたろ液を濃縮し、得られた残渣に、アセトニトリル125.87部を
添加攪拌し、濃縮した。得られた残渣に、アセトニトリル20.62部及びtert-ブ
チルメチルエーテル309.30部を加えて23℃で30分間攪拌し、上澄み液を除去し
、濃縮した。得られた残渣に、n-ヘプタン200部を添加、23℃で30分間攪拌し、
ろ過することにより、式(B1-5)で表される塩61.54部を得た。
MASS(ESI(+)Spectrum):M 375.2
MASS(ESI(-)Spectrum):M 339.1
合成例6[式(B1-21)で表される塩の合成]
Figure 2022137093000120
特開2008-209917号公報に記載された方法によって得られた式(B1-21
-b)で表される化合物30.00部、式(B1-21-a)で表される塩35.50部
、クロロホルム100部及びイオン交換水50部を仕込み、23℃で15時間攪拌した。
得られた反応液が2層に分離していたので、クロロホルム層を分液して取り出し、更に、
このクロロホルム層にイオン交換水30部を添加し、水洗した。この操作を5回繰り返し
た。クロロホルム層を濃縮し、得られた残渣に、tert-ブチルメチルエーテル100
部を加えて23℃で30分間攪拌し、ろ過することにより、式(B1-21-c)で表さ
れる塩48.57部を得た。
Figure 2022137093000121
式(B1-21-c)で表される塩20.00部、式(B1-21-d)で表される化
合物2.84部及びモノクロロベンゼン250部を仕込み、23℃で30分間攪拌した。
得られた混合液に、二安息香酸銅(II)0.21部を添加し、更に、100℃で1時間
攪拌した。得られた反応溶液を濃縮した。得られた残渣に、クロロホルム200部及びイ
オン交換水50部を加えて23℃で30分間攪拌し、分液して有機層を取り出した。回収
された有機層にイオン交換水50部を加えて23℃で30分間攪拌し、分液して有機層を
取り出した。この水洗操作を5回繰り返した。得られた有機層を濃縮した。得られた残渣
に、アセトニトリル53.51部に溶解し、濃縮し、tert-ブチルメチルエーテル1
13.05部を加えて攪拌し、ろ過することにより、式(B1-21)で表される塩10
.47部を得た。
MASS(ESI(+)Spectrum):M 237.1
MASS(ESI(-)Spectrum):M 339.1
合成例7[式(B1-22)で表される塩の合成]
Figure 2022137093000122
式(B1-22-a)で表される塩11.26部、式(B1-22-b)で表される化
合物10.00部、クロロホルム50部及びイオン交換水25部を仕込み、23℃で15
時間攪拌した。得られた反応液が2層に分離していたので、クロロホルム層を分液して取
り出し、更に、このクロロホルム層にイオン交換水15部を添加し、水洗した。この操作
を5回繰り返した。クロロホルム層を濃縮し、得られた残渣に、tert-ブチルメチル
エーテル50部を加えて23℃で30分間攪拌し、ろ過することにより、式(B1-22
-c)で表される塩11.75部を得た。
Figure 2022137093000123
式(B1-22-c)で表される塩11.71部、式(B1-22-d)で表される化
合物1.70部及びモノクロロベンゼン46.84部を仕込み、23℃で30分間攪拌し
た。得られた混合液に、二安息香酸銅(II)0.12部を添加し、更に、100℃で3
0分間攪拌した。得られた反応溶液を濃縮した。得られた残渣に、クロロホルム50部及
びイオン交換水12.50部を加えて23℃で30分間攪拌し、分液して有機層を取り出
した。回収された有機層にイオン交換水12.50部を加えて23℃で30分間攪拌し、
分液して有機層を取り出した。この水洗操作を8回繰り返した。得られた有機層を濃縮し
た。得られた残渣に、tert-ブチルメチルエーテル50部を加えて攪拌し、ろ過する
ことにより、式(B1-22)で表される塩6.84部を得た。
MASS(ESI(+)Spectrum):M 237.1
MASS(ESI(-)Spectrum):M 323.0
樹脂の合成
樹脂の合成において使用した化合物(モノマー)を下記に示す。
Figure 2022137093000124
以下、これらのモノマーを式番号に応じて「モノマー(a1-1-3)」等という。
合成例8〔樹脂A1の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1-1-3)、モノマー(a1-2-9)、モノマー(
a2-1-3)及びモノマー(a3-4-2)を用い、そのモル比〔モノマー(a1-1
-3):モノマー(a1-2-9):モノマー(a2-1-3):モノマー(a3-4-
2)〕が45:14:2.5:38.5となるように混合し、全モノマー量の1.5質量
倍のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを加えて溶液とした。この溶液
に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル及びアゾビス(2,4-ジメチルバレロニ
トリル)を全モノマー量に対して各々、1mol%及び3mol%添加し、これらを73
℃で約5時間加熱した。得られた反応混合物を、大量のメタノール/水混合溶媒に注いで
樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過した。得られた樹脂を再び、プロピレングリコールモノ
メチルエーテルアセテートに溶解させて得られる溶解液をメタノール/水混合溶媒に注い
で樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過するという再沈殿操作を2回行い、重量平均分子量7
.6×103の樹脂A1(共重合体)を収率68%で得た。この樹脂A1は、以下の構造
単位を有するものである。
Figure 2022137093000125
実施例1〔樹脂X1の合成〕
モノマーとして、モノマー(I-1)及びモノマー(a4-1-x1)を用い、そのモ
ル比〔モノマー(I-1):モノマー(a4-1-x1)〕が5:95となるように混合
し、全モノマー量の1.5質量倍のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
を加えて溶液とした。この溶液に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを全モノマ
ー量に対して、8mol%添加し、これらを75℃で約5時間加熱した。得られた反応混
合物を、大量のメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過した。
得られた樹脂を再び、メタノールに注いでリパルプし、この樹脂をろ過することにより、
重量平均分子量9.4×104の樹脂X1を収率68%で得た。この樹脂X1は、以下の
構造単位を有するものである。
Figure 2022137093000126
実施例2〔樹脂X2の合成〕
モノマーとして、モノマー(I-1)、モノマー(a4-0-12)及びモノマー(a
5-1-1)を用い、そのモル比〔モノマー(I-1):モノマー(a4-0-12):
モノマー(a5-1-1)〕が5:47.5:47.5となるように混合し、全モノマー
量の1.5質量倍のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを加えて溶液と
した。この溶液に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを全モノマー量に対して、
8mol%添加し、これらを75℃で約5時間加熱した。得られた反応混合物を、大量の
メタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過した。得られた樹脂を
再び、メタノールに注いでリパルプし、この樹脂をろ過することにより、重量平均分子量
8.8×104の樹脂X2(共重合体)を収率74%で得た。この樹脂X2は、以下の構
造単位を有するものである。
Figure 2022137093000127
実施例3〔樹脂X3の合成〕
モノマーとして、モノマー(I-1)及びモノマー(a4-0-12)を用い、そのモ
ル比(モノマー(I-1):モノマー(a4-0-12))が5:95となるように混合
し、全モノマー量の1.5質量倍のメチルイソブチルケトンを加えて溶液とした。この溶
液に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを全モノマー量に対して、8mol%添
加し、これらを75℃で約5時間加熱した。得られた反応混合物を、大量のメタノール/
水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過し、重量平均分子量9.0×10
の樹脂X3(共重合体)を収率76%で得た。この樹脂X3は、以下の構造単位を有する
ものである。
Figure 2022137093000128
実施例4〔樹脂X4の合成〕
モノマーとして、モノマー(I-1)及びモノマー(a4-1-7)を用い、そのモル
比(モノマー(I-1):モノマー(a4-1-7))が5:95となるように混合し、
全モノマー量の1.5質量倍のメチルイソブチルケトンを加えて溶液とした。この溶液に
、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを全モノマー量に対して、8mol%添加し
、これらを75℃で約5時間加熱した。得られた反応混合物を、大量のメタノール/水混
合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過し、重量平均分子量8.5×10の樹
脂X4(共重合体)を収率68%で得た。この樹脂X4は、以下の構造単位を有するもの
である。
Figure 2022137093000129
実施例5〔樹脂X5の合成〕
モノマーとして、モノマー(I-2)及びモノマー(a4-1-x2)を用い、そのモ
ル比〔モノマー(I-2):モノマー(a4-1-x2)〕が5:95となるように混合
し、全モノマー量の1.5質量倍のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
を加えて溶液とした。この溶液に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを全モノマ
ー量に対して、8mol%添加し、これらを75℃で約5時間加熱した。得られた反応混
合物を、大量のメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過した。
得られた樹脂を再び、メタノールに注いでリパルプし、この樹脂をろ過することにより、
重量平均分子量9.8×104の樹脂X5を収率64%で得た。この樹脂X5は、以下の
構造単位を有するものである。
Figure 2022137093000130
合成例9〔樹脂XX1の合成〕
モノマーとして、モノマー(I-1)、モノマー(a5-x1)及びモノマー(a5-
x2)を用い、そのモル比〔モノマー(I-1):モノマー(a5-x1):モノマー(
a5-x2)〕が19:52:19となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍の
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを加えて溶液とした。この溶液に、
開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを全モノマー量に対して、8mol%添加し、
これらを75℃で約5時間加熱した。得られた反応混合物を、大量のメタノール/水混合
溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過した。得られた樹脂を再び、メタノールに
注いでリパルプし、この樹脂をろ過することにより、重量平均分子量1.4×104の樹
脂XX1(共重合体)を収率55%で得た。この樹脂XX1は、以下の構造単位を有する
ものである。
Figure 2022137093000131
<レジスト組成物の調製>
以下に示す成分の各々を表1に示す質量部で混合して溶剤に溶解し、孔径0.2μmの
フッ素樹脂製フィルターでろ過して、レジスト組成物を調製した。
Figure 2022137093000132
<樹脂(A)>
A1、X1~X5、XX1:樹脂A1、樹脂X1~樹脂X5、樹脂XX1
<酸発生剤(B)>
B1-5:式(B1-5)で表される塩
B1-21:式(B1-21)で表される塩
B1-22:式(B1-22)で表される塩
B1-3:特開2010-152341号公報の実施例に従って合成
Figure 2022137093000133
<クエンチャー(C)>
D1:(東京化成工業(株)製)
Figure 2022137093000134
<溶剤>
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 265部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 20部
2-ヘプタノン 20部
γ-ブチロラクトン 3.5部
<レジストパターンの製造及びその評価>
12インチのシリコン製ウェハ上に、有機反射防止膜用組成物[ARC-29;日産化
学(株)製]を塗布して、205℃、60秒の条件でベークすることによって、厚さ78
nmの有機反射防止膜を形成した。次いで、有機反射防止膜の上に、上記のレジスト組成
物を乾燥(プリベーク)後の膜厚が85nmとなるようにスピンコートした。
得られたシリコンウェハをダイレクトホットプレート上にて、表1の「PB」欄に記載
された温度で60秒間プリベーク(PB)した。こうしてレジスト組成物膜を形成したウ
ェハに、液浸露光用ArFエキシマステッパー[XT:1900Gi;ASML社製、N
A=1.35、3/4Annular X-Y偏光]を用いて、露光量を段階的に変化さ
せてラインアンドスペースパターンを液浸露光した。なお、液浸媒体としては超純水を使
用した。
露光後、ホットプレート上にて、表1の「PEB」欄に記載された温度で60秒間ポス
トエキスポジャーベーク(PEB)を行い、さらに2.38質量%テトラメチルアンモニ
ウムヒドロキシド水溶液で60秒間のパドル現像を行い、レジストパターンを得た。
得られた各レジストパターン膜において、50nmのラインアンドスペースパターンが
1:1となる露光量となる露光量を実効感度とした。
<ラインエッジラフネス評価(LER)>
リソグラフィプロセス後のレジストパターンの壁面を走査型電子顕微鏡で観察し、レジ
ストパターンの側壁の凹凸の振れ幅(nm)を求めた。この振れ幅の結果を、表2に示す
Figure 2022137093000135
上記の結果から、本発明のレジスト組成物によれば、ラインエッジラフネス(LER)
が良好であることがわかる。
本発明のレジスト組成物は、ラインエッジラフネスが良好であり、半導体の微細加工に
有用である。

Claims (6)

  1. 式(I)で表される化合物に由来する構造単位と、
    式(a4-0)で表される構造単位、式(a4-1)で表される構造単位及び式(a4-4)で表される構造単位からなる群から選択される少なくとも1種のフッ素原子を有する構造単位(a4)と、
    式(a5-1)で表される構造単位とを有する樹脂(X)であって、
    前記式(I)で表される化合物に由来する構造単位の含有率が1~10モル%、
    前記フッ素原子を有する構造単位(a4)の含有率が40~98モル%であり、
    前記構造単位(a4)と式(a5-1)で表される構造単位との合計含有率は、樹脂(X)の全構造単位に対して90~99モル%である樹脂。
    Figure 2022137093000136
    [式(I)中、
    及びRは、それぞれ独立に、ハロゲン原子を有してもよい炭素数1~6のアルキル基、水素原子又はハロゲン原子を表す。
    及びRは、それぞれ独立に、炭素数1~4のアルキル基を表す。
    1は、単結合、炭素数1~6のアルカンジイル基又は-A2-X1-(A3-X2a-(A4b-を表す。*は酸素原子との結合手を表す。
    2、A3及びA4は、それぞれ独立に、炭素数1~6のアルカンジイル基を表す。
    1及びX2は、それぞれ独立に、酸素原子、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基を表す。
    aは、0又は1を表す。
    bは、0又は1を表す。]
    Figure 2022137093000137
    [式(a4-0)中、
    は、水素原子又はメチル基を表す。
    は、単結合又は炭素数1~4の脂肪族飽和炭化水素基を表す。
    は、炭素数1~8のペルフルオロアルカンジイル基又は炭素数3~12のペルフルオロシクロアルカンジイル基を表す。
    は、水素原子又はフッ素原子を表す。]
    Figure 2022137093000138
    [式(a4-1)中、
    a41は、水素原子又はメチル基を表す。
    a42は、置換基を有していてもよい炭素数1~20の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる-CH-は、-O-又は-CO-に置き換わっていてもよい。
    a41は、置換基を有していてもよい炭素数1~6のアルカンジイル基又は式(a-g1)で表される基を表す。]
    Figure 2022137093000139
    [式(a-g1)中、
    sは、0又は1を表す。
    a42及びAa44は、互いに独立に、置換基を有していてもよい炭素数1~5の脂肪族炭化水素基を表す。
    a43は、単結合又は置換基を有していてもよい炭素数1~5の脂肪族炭化水素基を表す。
    a41及びXa42は、互いに独立に、酸素原子、カルボニル基、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基を表す。
    ただし、Aa42、Aa43、Aa44、Xa41及びXa42の炭素数の合計は7以下である。
    *及び**は結合手を表し、**が-O-CO-Ra42との結合手である。]
    Figure 2022137093000140
    [式(a4-4)中、
    f21は、水素原子又はメチル基を表す。
    f21は、-(CHj1-、-(CHj2-O-(CHj3-又は-(CHj4-CO-O-(CHj5-を表す。
    j1~j5は、互いに独立に、1~6の整数を表す。
    f22は、フッ素原子を有する炭素数1~10の炭化水素基を表す。]
    Figure 2022137093000141
    [式(a5-1)中、
    51は、水素原子又はメチル基を表す。
    52は、炭素数3~18の脂環式炭化水素基を表し、該脂環式炭化水素基に含まれる水素原子は炭素数1~8の脂肪族炭化水素基又はヒドロキシ基で置換されていてもよい。
    ただし、L55との結合位置にある炭素原子に結合する水素原子は、炭素数1~8の脂肪族炭化水素基で置換されない。
    55は、単結合又は炭素数1~18の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれるメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。]
  2. 1が、炭素数1~6のアルカンジイル基である請求項1記載の樹脂。
  3. 請求項1又は2記載の樹脂、酸不安定基を有する構造単位を有し、かつ式(I)で表される化合物に由来する構造単位を有さない樹脂(A)及び酸発生剤を含有するレジスト組成物。
  4. 酸発生剤が、式(B1)で表される塩である請求項3記載のレジスト組成物。
    Figure 2022137093000142
    [式(B1)中、
    1及びQ2は、それぞれ独立に、フッ素原子又は炭素数1~6のペルフルオロアルキル基を表す。
    b1は、置換基を有していてもよい炭素数1~24の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-又は-CO-に置き換わっていてもよく、該2価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基で置換されていてもよい。
    Yは、置換基を有していてもよいメチル基又は置換基を有していてもよい炭素数3~18の1価の脂環式炭化水素基を表し、該1価の脂環式炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-、-SO2-又は-CO-に置き換わっていてもよい。
    +は、有機カチオンを表す。]
  5. 酸発生剤から発生する酸よりも酸性度の弱い酸を発生する塩をさらに含有する請求項3又は4記載のレジスト組成物。
  6. (1)請求項3~5のいずれかに記載のレジスト組成物を基板上に塗布する工程、
    (2)塗布後の組成物を乾燥させて組成物層を形成する工程、
    (3)組成物層に露光する工程、
    (4)露光後の組成物層を加熱する工程、及び
    (5)加熱後の組成物層を現像する工程、を含むレジストパターンの製造方法。
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