JP7162106B2 - レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法 - Google Patents

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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Description

本発明は、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法に関する。
特許文献1には、酸不安定基を有する構造単位を含む樹脂として下記式で表される樹脂
(仕込み時の導入率を記載)及び酸発生剤を含有するレジスト組成物が記載されている。
Figure 0007162106000001
特開2014-115631号公報
従来のレジスト組成物は、レジストパターンの製造時のCD均一性(CDU)及びマス
クエラーファクター(MEF)の両方を必ずしも満足できるものではなかった。
本発明は、以下の発明を含む。
〔1〕酸不安定基を有するモノマーから誘導される構造単位を1種以上含む樹脂及び酸
発生剤を含有するレジスト組成物であって、
酸不安定基を有するモノマーは、全て、式(1)で表される、酢酸ブチルに対するハン
セン溶解度パラメータに基づく溶解指標(R)が3.0以上5.0以下であり、かつ、
酸不安定基を有するモノマーの少なくとも1種は、酸脱離前後の溶解指標差(△R)が
、5.0以上であるレジスト組成物。
R=(4(δd-15.8)+(δp-3.7)+(δh-6.3)1/2
(1)
(式(1)中、
δdは、ハンセン溶解度パラメータにおける分散項を示し、
δpは、ハンセン溶解度パラメータにおける極性項を示し、
δhは、ハンセン溶解度パラメータにおける水素結合項を示す。)
〔2〕前記樹脂が、さらに酸不安定基を有さないモノマーから誘導される構造単位を含
み、
酸不安定基を有さないモノマーは、式(1)で表される、酢酸ブチルに対するハンセン
溶解度パラメータに基づく溶解指標(R)が6.7以下であり、かつ、
酸不安定基を有するモノマーの酸脱離前後の溶解指標差(△R)が、全て2.8以上で
ある〔1〕に記載のレジスト組成物。
〔3〕酸脱離前後の溶解指標差(△R)が4.5以上である酸不安定基を有するモノマ
ーから誘導される構造単位の合計含有率が、前記樹脂中、30モル%以上である〔1〕又
は〔2〕に記載のレジスト組成物。
〔4〕酸脱離前後の溶解指標差(△R)が5.0以上である酸不安定基を有するモノマ
ーが、式(I)で表される化合物である〔1〕~〔3〕のいずれか記載のレジスト組成物

Figure 0007162106000002
[式(I)中、
a及びXbは、それぞれ独立に、酸素原子又は硫黄原子を表す。
は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数3~36の脂環式炭化水素
基を表し、該炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-、-S-、-CO-又は-SO
-に置き換わっていてもよい。
は、炭素数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる-CH2-は、-
O-又は-CO-に置き換わっていてもよい。
は、水素原子又はメチル基を表す。
1は、単結合又は炭素数1~24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-CH2-は、-O-又は-CO-に置き換わっていてもよい。
は、式(X-1)~式(X-4)のいずれかで表される基を表す。
Figure 0007162106000003
(式(X-1)~式(X-4)中、
*、**は結合手であり、**はAとの結合手を表す。)]
〔5〕樹脂が、さらに、ラクトン環を有し、かつ酸不安定基を有さない構造単位を含む
〔1〕~〔4〕のいずれか記載のレジスト組成物。
〔6〕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、式(a3-4)で表
される構造単位である〔5〕記載のレジスト組成物。
Figure 0007162106000004
[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。
a7は、-O-、-O-La8-O-、-O-La8-CO-O-、-O-L
a8-CO-O-La9-CO-O-又は-O-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。
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。
w1は、0~8のいずれかの整数を表す。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。]
〔7〕樹脂が、さらに、ヒドロキシ基を有する構造単位を含む〔1〕~〔6〕のいずれ
か記載のレジスト組成物。
〔8〕酸発生剤が、式(B1)で表される酸発生剤である〔1〕~〔7〕のいずれか記
載のレジスト組成物。
Figure 0007162106000005
[式(B1)中、
及びQ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、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。]
〔9〕さらに、フッ素原子を有する構造単位を含む樹脂を含有する〔1〕~〔8〕のい
ずれか記載のレジスト組成物。
〔10〕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
〔1〕~〔9〕のいずれか記載のレジスト組成物。
〔11〕(1)〔1〕~〔10〕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。
本発明のレジスト組成物から得られるレジストパターンは、良好なCDU及び良好なM
EFを有することができる。
本明細書において「(メタ)アクリル系モノマー」とは、分子内に「CH2=CH-C
O-」を有するモノマー及び「CH2=C(CH3)-CO-」を有するモノマーの少なく
とも一種を意味する。同様に「(メタ)アクリレート」及び「(メタ)アクリル酸」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」及び「アクリル酸及び
メタクリル酸の少なくとも一種」を意味する。
〈レジスト組成物〉
本発明のレジスト組成物は、
1種以上の酸不安定基を有する構造単位を含む樹脂(以下「樹脂(A)」という場合が
ある。)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。
ここで、「酸不安定基」とは、脱離基を有し、酸との接触により脱離基が脱離して、構
成単位が親水性基(例えば、ヒドロキシ基又はカルボキシ基)を有する構成単位に変換す
る基を意味する。
本発明のレジスト組成物は、さらに、樹脂(A)以外の樹脂(以下、樹脂(X)という
場合がある)、クエンチャー(以下、「クエンチャー(C)」という場合がある)又は溶
剤(以下、「溶剤(E)」という場合がある)を含有してもよく、クエンチャー(C)及
び/又は溶剤(E)を含有することが好ましい。
<ハンセン溶解度パラメータ>
本発明のレジスト組成物において、所望の特性を備える樹脂を特定するための一例とし
て、ハンセン溶解度パラメータ(Hansen solubility paramete
rs)を利用することができる。
ハンセン溶解度パラメータは、物質の溶解度を3つの成分(分散項δd,極性項δp,
水素結合項δh)に分割し、3次元空間に表したものである。分散項δdは分散力による
効果、極性項δpは双極子間力による効果、水素結合項δhは水素結合力の効果を示す。
ハンセン溶解度パラメータの定義と計算は、Charles M.Hansen著、H
ansen Solubility Parameters: A Users Handb
ook (CRCプレス,2007年)に記載されている。また、コンピュータソフトウ
エア Hansen Solubility Parameters in Practic
e(HSPiP)を用いることにより、文献値等が知られていない化合物に関しても、そ
の化学構造から簡便にハンセン溶解度パラメータを推算することができる。本発明におけ
る樹脂を構成するモノマーは、HSPiPバージョン4.1を用いて、推算値を用いるこ
とにより、分散項δd、極性項δp、水素結合項δhを求めた。データベースに登録され
ている酢酸ブチル及びモノマーに関しては、その値を使用した。
樹脂のδd、δp、又はδhは、樹脂に含まれる各構成単位に由来するモノマーのδd
、δp、又はδhに、該モノマーの含有率を乗じて合算した数値として求めた。
一般に、特定の樹脂を構成するモノマーのハンセン溶解度パラメータは、その樹脂を構
成するモノマーのサンプルを、ハンセン溶解度パラメータが確定している数多くの異なる
溶媒に溶解させて溶解度を測る溶解度試験によって決定され得る。具体的には、上記溶解
度試験に用いた溶媒のうち、その樹脂を構成するモノマーを溶解した溶媒の3次元上の点
をすべて球の内側に内包し、溶解しない溶媒の点は球の外側になるような球(溶解度球)
を探し出し、その球の中心座標をその樹脂を構成するモノマーのハンセン溶解度パラメー
タとする。
例えば、上記樹脂を構成するモノマーのハンセン溶解度パラメータの測定に用いられな
かったある別の溶媒のハンセン溶解度パラメータが(δd、δp、δh)であった場合、
その座標で示される点が上記樹脂を構成するモノマーの溶解度球の内側に内包されれば、
その溶媒は、上記樹脂を構成するモノマーを溶解すると考えられる。一方、その座標点が
上記樹脂を構成するモノマーの溶解度球の外側にあれば、この溶媒は上記樹脂を構成する
モノマーを溶解することができないと考えられる。
本発明においては、上記ハンセン溶解度パラメータを利用して、現像液に使用される酢
酸ブチルを基準として、つまり、そのハンセン溶解度パラメータである座標(15.8、
3.7、6.3)を基準として、そこから一定の距離にある構造単位(又はモノマー)が
、適度に酢酸ブチルに溶解するものとして、そのような構造単位からなる樹脂(A)を使
用することができる。
すなわち、酢酸ブチルのハンセン溶解度パラメータの分散項を15.8(MPa)1/
、極性項を3.7(MPa)1/2及び水素結合項を6.3(MPa)1/2とし、ハ
ンセン溶解度パラメータに基づく、式(1)で示される、酢酸ブチルからの溶解パラメー
タ距離Rを、上記樹脂を構成する構造単位を誘導するモノマーそれぞれの溶解指標とした
(以下、溶解指標(R)という場合がある。)。
R=(4×(δd-15.8)+(δp-3.7)+(δh-6.3)1/2
(1)
(式(1)中、
δdは、ハンセン溶解度パラメータにおける分散項を示し、
δpは、ハンセン溶解度パラメータにおける極性項を示し、
δhは、ハンセン溶解度パラメータにおける水素結合項を示す。)
<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1種以上含む樹脂であり、酸の作用により分解し、例えば、ネガ型レジスト組成
物用の現像液として用いられる、酢酸ブチルへの溶解性が減少する特性を有するものが好
ましい。
構造単位(a1)は、酸不安定基を有するモノマーから導かれる。
樹脂(A)に含まれる構造単位(a1)を誘導するモノマーは、溶解指標(R)が3.
0以上5.0以下であることが好ましく、3.1以上4.9以下であることがより好まし
く、3.2以上4.9以下であることがさらに好ましい。また、樹脂(A)に含まれる構
造単位(a1)を誘導するモノマーが2種以上の場合、それら全ての溶解指標(R)が3
.0以上5.0以下であることが好ましく、3.1以上4.9以下であることがより好ま
しく、3.2以上4.9以下であることがさらに好ましい。
樹脂(A)に含まれる構造単位(a1)の少なくとも1種は、酸脱離前後の溶解指標(
R)の差(以下、溶解指標差(△R)という場合がある。)が、5.0以上の酸不安定基
を有するモノマーから誘導される構造単位である。
また、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)以外の構造単位を誘導するモノマーは、全て、6.7以下の溶解指数
(R)であることが好ましく、6.6以下であることがより好ましく、6.5以下である
ことがさらに好ましい。
さらに、樹脂(A)に含まれる構造単位(a1)が2種以上である場合、該構成単位(
a1)を誘導するモノマーの、酸脱離前後の溶解指標差(△R)が、全て2.8以上であ
ることがより好ましい。
また、樹脂(A)に含まれる構造単位(a1)が2種以上である場合、該構成単位(a
1)を誘導するモノマーの少なくとも2つが3.0以上であることがより好ましく、3.
2以上であることがさらに好ましく、3.4以上であることが特に好ましい。
溶解指標(R)が、これらの範囲に入るモノマーを使用した樹脂は、露光部と未露光部
とで、現像液である酢酸ブチルに対するコントラスト差が大きくなり、すなわち、酸不安
定基が脱離した露光部では、酢酸ブチルに対する溶解度が低下することにより、レジスト
膜として残りやすく、未露光部では、酢酸ブチルに対する溶解度が向上することにより、
現像でレジスト膜が溶解することにより、優れたCD均一性(CDU)及び優れたマスク
エラーファクター(MEF)で、レジストパターンを得ることができる。
樹脂(A)は、酸脱離前後の溶解指標差(△R)が、4.5以上である酸不安定基を有
するモノマーを、樹脂(A)において30モル%以上含有することにより、上記効果をよ
り良好にすることができる。樹脂(A)が、酸脱離前後の溶解指標差(△R)が3.9以
上、好ましくは4.5以上である酸不安定基を有するモノマーを2種以上含有する場合、
それら合計の含有率を30モル%以上にすると、上記効果をより良好にすることができる
<式(I)で表される化合物>
樹脂(A)が含む構造単位(a1)としては、式(I)で表される化合物(以下、化合
物(I)という場合がある。)由来の構造単位が挙げられる。この化合物(I)は、酸脱
離前後の溶解指標差(△R)が、5.0以上の酸不安定基を有するモノマーとして例示さ
れる。
Figure 0007162106000006
[式(I)中、
a及びXbは、それぞれ独立に、酸素原子又は硫黄原子を表す。
は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数3~36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-CH2-は、-O-、-S-、-CO-又は
-SO-に置き換わっていてもよい。
は、炭素数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる-CH2-は、-
O-又は-CO-に置き換わっていてもよい。
は、水素原子又はメチル基を表す。
1は、単結合又は炭素数1~24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-CH2-は、-O-又は-CO-に置き換わっていてもよい。
は、式(X-1)~式(X-4)のいずれかで表される基を表す。
Figure 0007162106000007
(式(X-1)~式(X-4)中、
*、**は結合手であり、**はAとの結合手を表す。)]
a及びXbは、同じ原子であることが好ましく、ともに酸素原子であることがより好ま
しい。
である脂環式炭化水素基は、単環及び多環(縮合環、スピロ環等)のいずれであっ
てもよい。また、Wで表される脂環式炭化水素基に含まれる1以上の-CH-は、-
O-、-S-、-CO-又は-SO-に置き換わっていてもよく、-O-又は-CO-
で置き換わることが好ましい。
で表される脂環式炭化水素基としては、式(w1-1)~式(w1-14)で表さ
れる環に由来する基等が挙げられる。脂環式炭化水素基を構成する-CH-が-O-等
に置き換わった基としては、式(w1-15)~式(w1-30)で表される環に由来す
る基等が挙げられる。
脂環式炭化水素基は、炭素数3~18の脂環式炭化水素基であることが好ましく、なか
でも、式(w1-1)で表される環、式(w1-2)で表される環、式(w1-3)で表
される環、式(w1-6)で表される環、式(w1-12)で表される環又は式(w1-
14)で表される環が好ましい。
Figure 0007162106000008
で表される脂環式炭化水素基は、総炭素数がそれぞれ3~36であり、さらに1又
は複数の置換基を有していてもよい。該置換基としては、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、
炭素数1~12のアルキル基、炭素数1~12のアルコキシ基、炭素数2~13のアルコ
キシカルボニル基、炭素数2~13のアルキルカルボニル基、炭素数2~13のアルキル
カルボニルオキシ基、炭素数3~18のシクロアルキルカルボニル基、炭素数3~18の
シクロアルキルカルボニルオキシ基、炭素数3~12の脂環式炭化水素基、炭素数6~1
0の芳香族炭化水素基又はこれらを組み合わせた基などが挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
なかでも、フッ素原子が好ましい。
炭素数1~12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、
ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基
、ドデシル基等が挙げられる。
炭素数1~12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、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、2-エチルヘキシ
ルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、ウンデシルオキシ基、ドデシルオキシ基
等が挙げられる。
炭素数2~13のアルコキシカルボニル基、炭素数2~13のアルキルカルボニル基及
び炭素数2~13のアルキルカルボニルオキシ基は、上述したアルキル基又はアルコキシ
基にカルボニル基又はカルボニルオキシ基が結合した基が挙げられる。
炭素数3~12の脂環式炭化水素基としては、下記に示す基が挙げられる。**は環と
の結合手である。
Figure 0007162106000009
炭素数6~10の芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、トリル基、キ
シリル基、シクロヘキシルフェニル基等のアリール基が挙げられる。
組み合わせた基としては、ヒドロキシ基と炭素数1~12のアルキル基とを組み合わせ
た基、炭素数1~12のアルキル基と炭素数6~10の芳香族炭化水素基とを組み合わせ
た基、炭素数1~12のアルキル基と炭素数6~10の脂環式炭化水素基とを組み合わせ
た基、炭素数1~12のアルキル基と炭素数6~10のシクロアルキルカルボニルオキシ
基を組み合わせた基、炭素数1~12のアルキル基と炭素数6~10のシクロアルキルカ
ルボニル基を組み合わせた基等が挙げられる。
ヒドロキシ基と炭素数1~12のアルキル基とを組み合わせた基としては、ヒドロキシ
メチル基、ヒドロキシエチル基等の炭素数1~12のヒドロキシアルキル基等が挙げられ
る。
炭素数1~12のアルキル基と炭素数6~10の芳香族炭化水素基とを組み合わせた基
としては、ベンジル基等の炭素数7~22のアラルキル基等が挙げられる。
炭素数1~12のアルキル基と炭素数6~10の脂環式炭化水素基とを組み合わせた基
としては、シクロヘキシルメチレン基、シクロヘキシルエチレン基、アダマンチルメチレ
ン基、アダマンチルエチレン基、アダマンチルブチレン基等が挙げられる。
炭素数1~12のアルキル基と炭素数6~10のシクロアルキルカルボニルオキシ基と
を組み合わせた基としては、シクロヘキシルカルボニルオキシメチレン基、シクロヘキシ
ルカルボニルオキシエチレン基、アダマンチルカルボニルオキシメチレン基、アダマンチ
ルカルボニルオキシエチレン基等が挙げられる。
炭素数1~12のアルキル基と炭素数6~10のシクロアルキルカルボニル基とを組み
合わせた基としては、シクロヘキシルカルボニルメチレン基、シクロヘキシルカルボニル
エチレン基、アダマンチルカルボニルメチレン基、アダマンチルカルボニルエチレン基等
が挙げられる。
のアルキル基は、Wで例示したものと同様のものが挙げられる。なかでも、直鎖
のアルキルキが好ましく、炭素数1~4のアルキル基がより好ましく、メチル基又はエチ
ル基がさらに好ましい。
1で表される2価の飽和炭化水素基としては、アルカンジイル基、単環式又は多環式
の2価の脂環式炭化水素基並びにこれらの基の2種以上を組み合わせたものでもよい。
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価の脂環式脂肪族炭
化水素基等が挙げられる。
1で表される2価の飽和炭化水素基に含まれる-CH2-が-O-又は-CO-で置き
換わった基としては、式(a-h1)で表される基(以下、「基(a-h1)」という場
合がある。)などが挙げられる。
Figure 0007162106000010
(式(a-h1)中、
sは0~2のいずれかの整数を表す。
10は、炭素数1~5の2価の脂肪族炭化水素基を表す。
11は、単結合又は炭素数1~5の2価の脂肪族炭化水素基を表す。
10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。
sが2のとき、複数存在するX10及び/又は複数存在するA10は、互いに同一であ
るか相異なる。)
10及びA11で表される2価の脂肪族炭化水素基は、アルカンジイル基であること
が好ましい。アルカンジイル基は、直鎖状であっても、分岐していてもよく、例えば、メ
チレン基、エチレン基、1,2-プロパンジイル基、1,3-プロパンジイル基、1,4
-ブタンジイル基、1,5-ペンタンジイル基及び1,3-ペンタンジイル基等が挙げら
れ、好ましくはメチレン基及びエチレン基である。
sが1又は2である基(a-h1)の具体例を以下の基が挙げられる。各具体例におい
て、*は結合手を表す。
Figure 0007162106000011
Figure 0007162106000012
は、単結合又は基(a-h1)であることが好ましく、単結合であることがより好
ましい。
化合物(I)としては、例えば、下記に記載の化合物が挙げられる。
Figure 0007162106000013
Figure 0007162106000014
上記の化合物において、R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、
式(I)で表される化合物の具体例として挙げることができる。
樹脂(A)に含まれ化合物(I)に由来する構造単位(以下「構造単位(I)」という
場合がある)の含有率は、樹脂(A)の全構造単位に対して、通常1~30モル%であり
、好ましくは2~20モル%であり、より好ましくは3~15モル%である。
樹脂(A)は、2種以上の構造単位(I)を含んでいてもよい。
<構造単位(I)以外の構造単位(a1)>
構造単位(I)以外の構造単位(a1)は、化合物(I)以外の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。
構造単位(I)以外の構造単位(a1)に含まれる酸不安定基は、上記構造単位(I)
に含まれる基に加えて、式(1)で表される基及び/又は式(2)で表される基が好まし
い。
Figure 0007162106000015
[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合せた基を表すか、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 0007162106000016
[式(2)中、Ra1’及びRa2’は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~1
2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’
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-CH-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の脂環式炭化水素基である。
Figure 0007162106000017
アルキル基と脂環式炭化水素基とを組合せた基としては、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、シクロヘキシルメチル基、ア
ダマンチルメチル基、ノルボルニルエ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(R
a1)(Ra2)(Ra3)としては、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である。*は-O-との結合手を表す。
Figure 0007162106000018
式(1)で表される基としては、
式(1)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)、
式(1)においてRa1、及びRa2が、これらが結合する炭素原子とともにアダマンチ
ル基を形成し、Ra3がアルキル基である基(2-アルキルアダマンタン-2-イルオキ
シカルボニル基)並びに、
式(1)において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(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)等が挙げ
られる。
a1’~Ra3’の炭化水素基としては、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合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 0007162106000019
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 0007162106000020
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。
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)という場合がある。
Figure 0007162106000021
[式(a1-0)中、Ra01は、水素原子又はメチル基を表す。
a01は、酸素原子又は-O-(CHk01-CO-O-を表し、k01は1
~7のいずれかの整数を表し、*はカルボニル基との結合手を表す。
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合せた基を表す。]
Figure 0007162106000022
[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-(CHk1-CO-O
-を表し、k1は1~7のいずれかの整数を表し、*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合せることにより形成される基を表す。
m1は0~14のいずれかの整数を表す。
n1は0~10のいずれかの整数を表す。
n1’は0~3のいずれかの整数を表す。]
a01は、好ましくは酸素原子又は-O-(CHk01-CO-O-であり(
但し、k01は、好ましくは1~4のいずれかの整数、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合せ
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のアルキル基の炭素数は、好ましくは1~6である。
a02、Ra03及びRa04の脂環式炭化水素基の炭素数は、好ましくは1~8で
あり、より好ましくは1~6である。
アルキル基と脂環式炭化水素基とを組合せた基は、これらアルキル基と脂環式炭化水素
基とを組合せた合計炭素数が、4~18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、それぞれ独立に、好ましくは-O-又は-O-(CHk1
-CO-O-であり(但し、k1’は、1~4のいずれかの整数であり、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、それぞれ独立に、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合せた基としては、
式(1)のRa1~Ra3で挙げた基と同様の基が挙げられる。
a6及びRa7のアルキル基の炭素数は、好ましくは6以下である。
a6及びRa7の脂環式炭化水素基の炭素数は、好ましくは8以下であり、より好ま
しくは6以下である。
m1は、好ましくは0~3のいずれかの整数であり、より好ましくは0又は1である。
n1は、好ましくは0~3のいずれかの整数であり、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。
構造単位(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構造単位及び式(a1-0)中の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が挙げられ、式(a1-0-1)~式(a1-0-10)
のいずれかで表される構造単位が好ましい。
Figure 0007162106000023
構造単位(a1-1)としては、例えば、特開2010-204646号公報に記載さ
れたモノマーに由来する構造単位が挙げられる。中でも、式(a1-1-1)~式(a1
-1-4)のいずれかで表される構造単位が好ましい。
Figure 0007162106000024
構造単位(a1-2)としては、好ましくは式(a1-2-1)~式(a1-2-6)
のいずれかで表される構造単位が挙げられ、より好ましくは式(a1-2-2)及び式(
a1-2-5)で表される構造単位が好ましい。
Figure 0007162106000025
上記の構造単位において、式(a1-1)及び式(a1-2)中のRa4、Ra5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、上記構造単位の具体例として挙げ
られる。
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)の全構造単位の合計に対
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%であり、さらに好ましくは20~50モル%である。
さらに、構造単位(a1)としては、以下の構造単位等が挙げられる。
Figure 0007162106000026
樹脂(A)が上記構造単位を含む場合、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%
がさらに好ましく、20~50モル%がさらにより好ましい。
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 0007162106000027
[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*-(CHh3-CO-L54-を表し、h3は1~4のい
ずれかの整数を表し、*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のいずれかの整数を表す。
s1’は、0~3のいずれかの整数を表す。]
ハロゲン原子としては、フッ素原子及び塩素原子が挙げられ、好ましくはフッ素原子が
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、メチル基
、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基
、フルオロメチル基及びトリフルオロメチル基が挙げられる。
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
であることが好ましい。
51は、酸素原子であることが好ましい。
52及びL53のうち、一方が-O-であり、他方が-S-であることが好ましい。
s1は、1であることが好ましい。
s1’は、0~2のいずれかの整数であることが好ましい。
a1は、単結合又は*-CH-CO-O-であることが好ましい。
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モノマーが好ましく、式(a1-5-1)又は式(a1-5-2
)で表されるモノマーがより好ましい。
Figure 0007162106000028
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
造単位の合計に対して、1~50モル%であることが好ましく、3~45モル%であるこ
とがより好ましく、5~40モル%であることがさらに好ましい。
さらに、基(2)を有する構造単位(a1)(以下、「構造単位(a1-4)」という
場合がある。)としては、以下の構造単位が挙げられる。
Figure 0007162106000029
[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のアルキルカルボニル基、炭素数2~4のアルキルカルボニ
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のいずれかの整数を表す。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は互いに結合してそれ
らが結合する-C-O-とともに炭素数2~20の2価の炭化水素基を形成し、該炭化水
素基及び該2価の炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-又は-S-で置き換わって
もよい。]
構造単位(a1-4)としては、例えば、特開2010-204646号公報に記載さ
れたモノマー由来の構造単位が挙げられる。好ましくは、式(a1-4-1)~式(a1
-4-8)でそれぞれ表される構造単位及び式(a1-4)中のRa32に相当する水素
原子がメチル基に置き換わった構造単位が挙げられ、より好ましくは、式(a1-4-1
)~式(a1-4-5)でそれぞれ表される構造単位が挙げられる。
Figure 0007162106000030
樹脂(A)が上記構造単位を含む場合、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%
がさらに好ましく、20~50モル%がさらにより好ましい。
樹脂(A)中の酸不安定基を有する構造単位(a1)としては、構造単位(I)と、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、構造単位(I)と構造単
位(a1-2)との組合せ、構造単位(I)と構造単位(a1-1)と構造単位(a1-
2)との組合せがより好ましい。
〈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)としては、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するのが好ましい。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)の全構造単位の合計に対して、5~95モル%であることが
好ましく、10~80モル%であることがより好ましく、15~80モル%であることが
さらに好ましく、20~50モル%が一層好ましい。
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 0007162106000031
[式(a2-1)中、
a3は、-O-又は-O-(CHk2-CO-O-を表し、
k2は1~7のいずれかの整数を表す。*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のいずれかの整数を表す。]
式(a2-1)では、La3は、好ましくは-O-、-O-(CHf1-CO-O
-であり(前記f1は、1~4のいずれかの整数である)、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のいずれかの整数であり、より好ましくは0又は1である。
構造単位(a2-1)としては、例えば、特開2010-204646号公報に記載さ
れたモノマーから誘導される構造単位が挙げられ、好ましくは、式(a2-1-1)~式
(a2-1-3)のいずれかで表される構造単位が挙げられ、より好ましくは式(a2-
1-1)~式(a2-1-2)のいずれかで表される構造単位が挙げられる。
Figure 0007162106000032
上記構造単位においては、式(a2-1)中のRa14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、上記構造単位の具体例として挙げられる。
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
位の合計に対して、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)〉
本発明の樹脂(A)は、構造単位(I)を含む酸不安定基を有する構造単位に加えて、
さらに、構造単位(a3)を有することが好ましい。
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 0007162106000033
[式(a3-1)中、
a4は、-O-又は-O-(CHk3-CO-O-(k3は1~7のいずれか
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のいずれかの整数を表す。p1が2以上のとき、複数のRa21は互いに
同一であってもよく、異なってもよい。
式(a3-2)中、
a5は、-O-又は-O-(CHk3-CO-O-(k3は1~7のいずれか
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のいずれかの整数を表す。q1が2以上のとき、複数のRa22は互い
に同一であってもよく、異なってもよい。
式(a3-3)中、
a6は、-O-又は-O-(CHk3-CO-O-(k3は1~7のいずれか
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のいずれかの整数を表す。r1が2以上のとき、複数のRa23は互い
に同一であってもよく、異なってもよい。
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。
a7は、-O-、-O-La8-O-、-O-La8-CO-O-、-O-L
a8-CO-O-La9-CO-O-又は-O-La8-O-CO-La9-O-を表
す。
*は-CO-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。
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。
w1は、0~8のいずれかの整数を表す。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の炭素数1~4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、ter
t-ブチル基等が挙げられる。
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のアルキル基が挙げられ、より好ましく
はメチル基又はエチル基が挙げられる。
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のいずれかの整数である*-O-(CHk3-CO
-O-で表される基であり、より好ましくは-O-及び、*-O-CH-CO-O-で
あり、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のいずれかの整数であり、
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-O-又は-O-La8-CO-O-であり、より好ましくは
-O-、-O-CH-CO-O-又は-O-C-CO-O-である。
式(a3-4)は、式(a3-4)’が特に好ましい。
Figure 0007162106000034
(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、
以下のいずれかで表される構造単位が好ましく、式(a3-1-1)、式(a3-2-3
)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(a3-4-6)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 0007162106000035
Figure 0007162106000036
Figure 0007162106000037
上記構造単位においては、式(a3-1)~式(a3-4)中のRa18、Ra19
a20及び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)の具体例として挙げられる。
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
位の合計に対して、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)の全構造単位の合計に対して、5~
60モル%であることが好ましく、5~50モル%であることがより好ましく、10~5
0モル%であることがさらに好ましい。
〈構造単位(t)〉
本発明の樹脂(A)は、さらに、上記以外の構造単位(以下「構造単位(t)」という
場合がある)を有していてもよい。
構造単位(t)としては、構造単位(a2)及び構造単位(a3)以外にハロゲン原子
を有していてもよい構造単位(以下、場合により「構造単位(a4)」という。)及び非
脱離炭化水素基を有する構造単位(以下「構造単位(a5)」という場合がある)などが
挙げられる。
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 0007162106000038
[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、炭素数1~4のアルカンジイル基が挙げられ、
例えば、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、直鎖状アルカンジイル基に、アルキル基(特に、メチ
ル基、エチル基等)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。
3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 0007162106000039
Figure 0007162106000040
上記の構造単位において、式(a4-0)中のR5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(a4-0)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 0007162106000041
[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 0007162106000042
[式(a-g1)中、
sは0又は1を表す。
a42及びAa44は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1~5の
2価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2価の脂肪族炭化水
素基を表す。
a41及びXa42は、それぞれ独立に、-O-、-CO-、-CO-O-又は-O
-CO-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。
*で表される2つの結合手のうち、右側の*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。
)等の多環式の脂環式炭化水素基が挙げられる。
Figure 0007162106000043
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 0007162106000044
[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、Ra42は好ましくは
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、特に好ましくは炭素数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)で表される基のより好ましい構造は、以下の構造である。
Figure 0007162106000045
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、Aa43及び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、脂肪族飽和炭化水素基であることが好ましい。
該脂肪族飽和炭化水素基としては、アルキル基(当該アルキル基は直鎖でも分岐していて
もよい)及び脂環式炭化水素基、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、Aa43及び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わし、**が-O-CO-Ra42との結合手である。
Figure 0007162106000046
式(a4-1)で表される構造単位としては、以下の構成単位及び式(a4-1)中の
a41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が挙げられる。
Figure 0007162106000047
Figure 0007162106000048
構造単位(a4)としては、式(a4-4)で表される構造単位も挙げられる。
Figure 0007162106000049
[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、それぞれ独立に、1~6のいずれかの整数を表す。
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、フッ素原子を有する炭素数1~1
0のアルキル基又はフッ素原子を有する炭素数3~10の脂環式炭化水素基が挙げられる
。具体的には、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、ペルフルオロヘキシル基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が挙げられる。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
がより好ましい。
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、以下の構造単位及び式(a4-
4)中のRf21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が挙げられる。
Figure 0007162106000050
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
位の合計に対して、1~20モル%であることが好ましく、2~15モル%であることが
より好ましく、3~10モル%であることがさらに好ましい。
<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有する基であるこ
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 0007162106000051
[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。
但し、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としては、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、以下に記載の基が挙げられる。*は酸素原子との結合手を表す。
Figure 0007162106000052
Figure 0007162106000053
Figure 0007162106000054
Figure 0007162106000055
構造単位(a5-1)としては、以下のもの及び式(a5-1)中の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が挙げられる。
Figure 0007162106000056
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
位の合計に対して、1~30モル%であることが好ましく、2~20モル%であることが
より好ましく、3~15モル%であることがさらに好ましい。
樹脂(A)は、好ましくは構造単位(I)を含む酸不安定基を有する構造単位からなる
樹脂、構造単位(I)と構造単位(a1)と酸不安定基を有さない構造単位とからなる樹
脂であり、より好ましくは、構造単位(I)と構造単位(a1)と酸不安定基を有さない
構造単位とからなる樹脂である。
構造単位(a1)は、好ましくは構造単位(a1-0)、構造単位(a1-1)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一種であり、より好ましくは構造単位(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)である。なお、構造単位
(a1)は、構造単位(I)以外の構造単位である。
酸不安定基を有さない構造単位は、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(a3-4)で表される構造単位であ
る。
構造単位(t)は、好ましくは、フッ素原子を含む構造単位であり、例えば、構造単位
(a4)である。
樹脂(A)を構成する各構造単位は、1種のみ又は2種以上を組合せて用いてもよく、
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2,50
0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。
本明細書において、重量平均分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィーに
より求めた値である。ゲルパーミュエーションクロマトグラフィーは、実施例に記載の分
析条件により測定することができる。
<樹脂(X)>
樹脂(X)としては、例えば、構造単位(t)を含む樹脂が挙げられ、構造単位(a4
)を含む樹脂(ただし、構造単位(a1)を含まない。)が挙げられる。なかでも、樹脂
(X)が好ましい。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、40モル%以上が好ましく、45モル%以上がより好ましく、50モ
ル%以上がさらに好ましい。
樹脂(X)がさらに有していてもよい構造単位としては、構造単位(a2)、構造単位
(a3)及びその他の公知のモノマーに由来する構造単位が挙げられる。
樹脂(X)の重量平均分子量は、好ましくは、8,000以上(より好ましくは10,
000以上)、80,000以下(より好ましくは60,000以下)である。かかる樹
脂(X)の重量平均分子量の測定手段は、樹脂(A)の場合と同様である。
レジスト組成物が樹脂(A)及び樹脂(X)を含む場合、樹脂(X)の含有量は、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1~5
0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(A)以外の樹脂との合計含有率は、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(B)は、非イオン系又はイオン系の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、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 0007162106000057
[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 0007162106000058
[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 0007162106000059
[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 0007162106000060
[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。
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 0007162106000061
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 0007162106000062
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 0007162106000063
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 0007162106000064
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 0007162106000065
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 0007162106000066
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 0007162106000067
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 0007162106000068
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 0007162106000069
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)、式(Y3
6)~式(Y38)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 0007162106000070
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。
なかでも、好ましくは式(Y1)~式(Y20)、式(Y30)、式(Y31)のいず
れかで表される基であり、より好ましくは式(Y11)、式(Y15)、式(Y16)、
式(Y20)、式(Y30)又は式(Y31)で表される基であり、さらに好ましくは式
(Y11)、式(Y15)又は式(Y30)で表される基である。
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の脂環式炭化水素基、炭素数6~18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のいずれかの整数を表す)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
、ヒドロキシ基で置換されていてもよい炭素数1~12のアルキル基、炭素数3~16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のいずれかの整数を表す)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。
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、メチルシ
クロヘキシル基、ジメチルシクロへキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、ノ
ルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、例えば、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-エチルフェニル等のアリール基等が挙げられる

アルキル基としては、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、n-ペンチル基、n-ヘキシ
ル基、ヘプチル基、2-エチルヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシ
ル基、ドデシル基等が挙げられる。
ヒドロキシ基で置換されているアルキル基としては、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシ
エチル基等のヒドロキシア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。
Yとしては、以下のものが挙げられる。
Figure 0007162106000071
Figure 0007162106000072
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。
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、該脂環式炭化水素基又
はアダマンチル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、オキソアダマンチル基又は下記で表される基である。
Figure 0007162106000073
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-54)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(I-A-36)~式(I-A-40)、式(B1-A-47)~式(B1-
A-54)のいずれかで表されるアニオンがより好ましい。
Figure 0007162106000074
Figure 0007162106000075
Figure 0007162106000076
Figure 0007162106000077
Figure 0007162106000078
Figure 0007162106000079
Figure 0007162106000080
Figure 0007162106000081
Figure 0007162106000082
Figure 0007162106000083
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。Ri8は、例えば、炭素数1~12の脂肪族炭化水素基、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、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。L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-30)でそれぞれ表されるアニオンが挙げられる。
Figure 0007162106000084
Figure 0007162106000085
Figure 0007162106000086
Figure 0007162106000087
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)~式(B1a-
30)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 0007162106000088
[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のいずれかの整数を表す。
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のいずれかの整数を表す。
q2及びr2は、互いに独立に、0~4のいずれかの整数を表す。
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。特に、Rb9~R
12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としては、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 0007162106000089
特に、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 0007162106000090
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 0007162106000091
Figure 0007162106000092
Figure 0007162106000093
カチオン(b2-2)としては、以下のカチオンが挙げられる。
Figure 0007162106000094
カチオン(b2-3)としては、以下のカチオンが挙げられる。
Figure 0007162106000095
カチオン(b2-4)としては、以下のカチオンが挙げられる。
Figure 0007162106000096
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)、式(B1a-7)~式(B1a-16)、式(B1a
-18)、式(B1a-19)、式(B1a-22)~式(B1a-30)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、式(B1-1)~式(B1-48)でそれぞれ表されるも
のが挙げられる、中でも式(B1-1)~式(B1-3)、式(B1-5)~式(B1-
7)、式(B1-11)~式(B1-14)式(B1-20)~式(B1-26)、式(
B1-29)、式(B1-31)~式(B1-48)でそれぞれ表されるものがとりわけ
好ましい。
Figure 0007162106000097
Figure 0007162106000098
Figure 0007162106000099
Figure 0007162106000100
Figure 0007162106000101
Figure 0007162106000102
酸発生剤(B)は、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。
酸発生剤(B)は、樹脂(A)100重量部に対して、1~20重量部含有することが
好ましく、3~15重量部以上がより好ましい。
〈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。
溶剤(E)としては、γ-ブチロラクトンを含むことが酸発生剤の溶解性の点で好まし
い。γ-ブチロラクトンを多量に含むと、レジストパターンのトップが丸くなりやすいの
で、酸発生剤の溶解性許容できる最少量が望ましい。
すなわち、γ-ブチロラクトンの溶剤全体に占める割合が、0.1%重量%以上5重量
%以下であることが好ましく、0.2%重量%以上3重量%以下であることがより好まし
く、0.3%重量%以上1.5重量%以下であることがさらに好ましい。
γ-ブチロラクトン以外に、溶剤として、プロピレングリコールモノメチルエーテルア
セテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル及びケトン類溶剤の中から選ばれる
少なくとも1種を含むことが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテ
ート、プロピレングリコールモノメチルエーテル及びケトン類溶剤を含むことが好ましい

ケトン類溶剤としては、2-ヘプタノン及びシクロヘキサノンが好ましく、2-ヘプタ
ノンがより好ましい。
〈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、特開2015-147926
号公報記載の式(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2011-191745号公報記載の塩が挙げられる。
Figure 0007162106000103
Figure 0007162106000104
Figure 0007162106000105
Figure 0007162106000106
[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のいずれかの整数を表し、m’が2以上の場
合、複数のRD1は同一であっても異なってもよく、n’が2以上の場合、複数のRD2は同
一であっても異なってもよい。]
D1及びRD2の炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、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。
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。
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。
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。
D1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のいずれかの整数であることが好ましく、0
であることがより好ましい。m’が2以上の場合、複数のRD1は同一であっても異なって
もよく、n’が2以上の場合、複数のRD2は同一であっても異なってもよい。
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、樹脂(A)及び酸発生剤(B)、並びに、必要に応じて、
樹脂(X)、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)レジスト組成物を基板上に塗布する工程、
(2)塗布後のレジスト組成物を乾燥させて組成物層を形成する工程、
(3)組成物層を露光する工程、
(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、酢酸ブチルを含む現像液により現像する工程を含む。
工程(1)において、基板は特に限定されるものではなく、半導体の製造に通常用いら
れる基板、例えば、シリコン、SiN、SiO2やSiN等の無機基板、SOG等の塗布
系無機基板等を挙げることができる。これらの基板は、洗浄されたものでもよく、また、
無機基板上に反射防止膜等が形成されたものでもよい。反射防止膜は、例えば、市販の有
機反射防止膜用組成物から形成できる。
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。
工程(2)では、例えば、ホットプレート等の加熱装置を用いた加熱手段(いわゆるプ
リベーク)、又は減圧装置を用いた減圧手段により、或いはこれらの手段を組み合わせて
、基板上に塗布されたレジスト組成物を乾燥させることにより溶剤を除去して、組成物層
が形成される。好ましくは、加熱手段による乾燥である。加熱手段や減圧手段の条件は、
レジスト組成物に含まれる溶剤(D)の種類等に応じて選択できる。
加熱手段の場合、乾燥温度は、50~200℃が好ましく、60~150℃がより好ま
しい。また、乾燥時間は、10~180秒間が好ましく、30~120秒間がより好まし
い。
減圧手段の場合、減圧乾燥機の中に、基板上に塗布されたレジスト組成物を封入した後
、内部圧力を1~1.0×10Paにして乾燥を行う。
このようにして形成された組成物層の膜厚は、例えば、20~1000nmであり、好
ましくは、50~400nmである。前記塗布装置の条件を種々調節することで、該膜厚
は調整可能である。
工程(3)では、好ましくは、露光機を用いて組成物層に露光する。露光機は、液浸露
光機であってもよい。この際、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。露光光源として電
子線を用いる場合には、マスクを用いることなく、組成物層に直接照射して描画してもよ
い。本発明の製造方法に用いる露光光源としては、ArFエキシマレーザが好ましい。
露光は、組成物層に液浸媒体を載せた状態で行う方法、いわゆる液浸露光で行うことが
好ましい。液浸露光を行う場合、露光前及び/又は露光後の組成物層の表面を水系の薬液
で洗浄する工程を行ってもよい。
液浸露光に用いる液浸媒体は、ArFエキシマレーザの露光波長に対して透明であり、
かつ組成物層上に投影される光学像の歪みを最小限に留めるよう、屈折率の温度係数がで
きる限り小さい液体が好ましく、入手の容易さ、取り扱いのし易さから、水、特に超純水
が好ましい。液浸媒体として水を用いる場合、水の表面張力を減少させるとともに、界面
活性力を増大させる添加剤を水にわずかな割合で添加してもよい。この添加剤は組成物層
を溶解させず、且つレンズ素子の下面の光学コートに対する影響が無視できるものが好ま
しい。
露光量は、用いるレジスト組成物、製造するレジストパターンの種類及び露光光源の種
類に応じて適宜設定でき、好ましくは5~50mJ/cmである。
工程(3)は、複数回繰り返して行ってもよい。複数回の露光を行う場合の露光光源及
び露光方法は、互いに同じでも異なってもよい。
工程(4)における加熱(いわゆるポストエキスポジャーベーク)は、ホットプレート
等の加熱装置を用いて行われる。加熱温度は、好ましくは50~200℃、より好ましく
は70~150℃である。また、加熱時間は、好ましくは10~180秒間、より好まし
くは30~120秒間である。
工程(5)は、好ましくは、現像装置を用いて、現像液により現像する。
工程(5)で用いる現像液は、酢酸ブチルを含むものである。
前記現像液には酢酸ブチル以外の溶剤を含有していてもよい。このような溶剤としては
、例えば、2-ヘプタノン、2-ヘキサ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
等のアルコール溶剤;N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド溶剤;グリコールエーテ
ル等のエーテル溶剤等の極性溶剤や、アニソール等の炭化水素溶剤等を含有していてもよ
い。僅かであれば水を含有していてもよい。
酢酸ブチルの含有率は、現像液の総量に対して、50質量%以上が好ましく、実質的に
酢酸ブチルのみであることがより好ましい。これらの現像液は、溶剤として市販されてい
るものをそのままを用いてもよい。
前記現像液は、必要に応じて界面活性剤を含有していてもよい。 当該界面活性剤とし
ては特に限定されないが、例えば、イオン性界面活性剤でも非イオン性界面活性剤でもよ
く、フッ素系界面活性剤でもシリコン系界面活性剤等を用いてもよい。
現像方法としては、現像液が満たされた槽中に、工程(4)を行った組成物層を、基板
ごと一定時間浸漬する方法(ディップ法)、工程(4)後の組成物層に、現像液を表面張
力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、工程(4)後
の組成物層表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、工程(4)後の組成物層が形成
された基板を一定速度で回転させ、ここに一定速度で塗出ノズルをスキャンしながら、現
像液を塗出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)等が挙げられる。
中でも、現像方法は、パドル法又はダイナミックディスペンス法が好ましく、ダイナミ
ックディスペンス法がより好ましい。
現像温度は、5~60℃が好ましく、10~40℃がより好ましい。また、現像時間は
、5~300秒間が好ましく、5~90秒間がより好ましい。ダイナミックディスペンス
法で現像を行う場合、現像時間は5~30秒が特に好ましく、パドル法で現像を行う場合
、現像時間は20~60秒が特に好ましい。
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〉
本発明のレジストパターンの製造方法は、KrFエキシマレーザ露光、ArFエキシマ
レーザ露光、電子線(EB)露光又はEUV露光によるレジストパターンの製造方法、ま
た、液浸露光によるレジストパターンの製造方法、特に液浸ArFエキシマレーザ露光用
のレジストパターンの製造方法として好適であり、半導体の微細加工に有用である。
以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。
実施例及び比較例中、含有量及び使用量を表す「%」及び「部」は、特記ないかぎり質
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により下記の条件で求め
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)
化合物の構造は、質量分析(LCはAgilent製1100型、MASSはAgil
ent製LC/MSD型)を用い、分子イオン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。
実施例1:式(I-1)で表される塩の合成
Figure 0007162106000107
式(I-1-a)で表される化合物10部、式(I-1-b)で表される化合物24.
01部、メタノール32部及び塩酸1.2部を添加し、23℃で8時間攪拌した。得られ
た反応物に、酢酸エチル390部及び10%炭酸カリウム水溶液50部を加え、23℃で
30分間攪拌した。得られた混合物を、静置し、分液した。回収された有機層に、イオン
交換水120部を仕込み23℃で30分間攪拌し、分液することにより有機層を回収した
。この水洗の操作を3回行った。回収された有機層を濃縮することにより、式(I-1―
c)で表される化合物6.09部を得た。
Figure 0007162106000108
式(I-1-c)で表される化合物6.09部、テトラヒドロフラン72.15部、ピ
リジン2.39部及びジメチルアミノピリジン0.15部を混合した。得られた混合物を
23℃で30分間攪拌し、5℃まで冷却した。得られた混合物に、5℃で、式(I-1-
d)で表される化合物4.26部を添加し、30分間攪拌した後、さらに23℃で3時間
攪拌した。得られた反応物に酢酸エチル400部及び5%シュウ酸水溶液20部を加え、
23℃で30分間攪拌し、静置、分液した。回収された有機層に、イオン交換水60部を
加え、23℃で30分間攪拌し、静置、分液した。回収された有機層に、10%炭酸カリ
ウム水溶液12部を加え、23℃で30分間攪拌した。この洗浄操作を2回繰り返した。
回収された有機層に、イオン交換水90部を仕込み23℃で30分間攪拌し、分液するこ
とにより有機層を回収した。この水洗操作を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(I-1)で表される化合物6.81部を得た。
MASS:312.2
樹脂(A)の合成
樹脂(A)の合成に使用した化合物(モノマー)を下記に示す。以下、これらの化合物
をその式番号に応じて、「モノマー(a1-1-3)」等という。
Figure 0007162106000109
Figure 0007162106000110
なお、樹脂(A)の合成に使用したモノマーのうち、酸不安定基を有するモノマーが酸
脱離した後の構造を以下に表す。モノマー(a1-0-1)、モノマー(a1-0-10
)、モノマー(a1-1-2)、モノマー(a1-1-3)、モノマー(a1-2-9)
及びモノマー(a1-2-11)は、式(xx1)で表されるモノマーとなる。モノマー
(I-1)は式(xx2)で表されるモノマーに、モノマー(X-1)は式(xx3)で
表されるモノマーに、モノマー(X-2)は式(xx4)で表されるモノマーになる。
Figure 0007162106000111
上記モノマーのハンセン溶解度パラメータ、溶解指標(R)及び溶解指標差(△R)は
以下のとおりである。
Figure 0007162106000112
合成例1〔樹脂A1の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1-1-2)、モノマー(a1-2-9)、モノマー(
I-1)、モノマー(a2-1-1)及びモノマー(a3-4-2)を用い、そのモル比
〔モノマー(a1-1-2):モノマー(a1-2-9):モノマー(I-1):モノマ
ー(a2-1-1):モノマー(a3-4-2)〕が15:25:10:2.5:47.
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、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7.9×10の樹脂A1を収率86%
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 0007162106000113
合成例2〔樹脂A2の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1-1-2)、モノマー(a1-2-9)、モノマー(
I-1)、モノマー(a2-1-1)及びモノマー(a3-4-2)を用い、そのモル比
〔モノマー(a1-1-2):モノマー(a1-2-9):モノマー(I-1):モノマ
ー(a2-1-1):モノマー(a3-4-2)〕が20:25:5:2.5:47.5
となるように混合する以外は、合成例1と同様に行い、重量平均分子量7.7×10
樹脂A2を収率82%で得た。この樹脂A2は、以下の構造単位を有するものである。
Figure 0007162106000114
合成例3〔樹脂A3の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1-1-2)、モノマー(a1-2-9)、モノマー(
I-1)及びモノマー(a3-4-2)を用い、そのモル比〔モノマー(a1-1-2)
:モノマー(a1-2-9):モノマー(I-1):モノマー(a3-4-2)〕が20
:25:5:50となるように混合する以外は合成例1と同様に行い、重量平均分子量8
.2×10の樹脂A3を収率86%で得た。この樹脂A3は、以下の構造単位を有する
ものである。
Figure 0007162106000115
合成例4〔樹脂A4の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1-1-2)、モノマー(a1-2-11)、モノマー
(I-1)及びモノマー(a3-4-2)を用い、そのモル比〔モノマー(a1-1-2
):モノマー(a1-2-11):モノマー(I-1):モノマー(a3-4-2)〕が
20:25:5:50となるように混合する以外は合成例1と同様に行い、重量平均分子
量8.5×10の樹脂A4を収率80%で得た。この樹脂A4は、以下の構造単位を有
するものである。
Figure 0007162106000116
合成例5〔樹脂A5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(
I-1)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(I-1):モノマー(a3-4-2)〕が20
:25:5:50となるように混合する以外は合成例1と同様に行い、重量平均分子量7
.9×10の樹脂A5を収率70%で得た。この樹脂A5は、以下の構造単位を有する
ものである。
Figure 0007162106000117
合成例6〔樹脂A6の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1-1-3)、モノマー(a1-2-11)、モノマー
(I-1)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(a1-2-11):モノマー(I-1):モノマー(a3-4-2)〕が
20:25:5:50となるように混合する以外は合成例1と同様に行い、重量平均分子
量8.2×10の樹脂A6を収率68%で得た。この樹脂A6は、以下の構造単位を有
するものである。
Figure 0007162106000118
合成例7〔樹脂A7の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1-1-2)、モノマー(a1-2-9)、モノマー(
I-1)及びモノマー(a3-2-1)を用い、そのモル比〔モノマー(a1-1-2)
:モノマー(a1-2-9):モノマー(I-1):モノマー(a3-2-1)〕が20
:25:5:50となるように混合する以外は合成例1と同様に行い、重量平均分子量8
.8×10の樹脂A7を収率86%で得た。この樹脂A7は、以下の構造単位を有する
ものである。
Figure 0007162106000119
合成例8〔樹脂A8の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1-1-2)、モノマー(a1-2-9)、モノマー(
X-1)及びモノマー(a3-4-2)を用い、そのモル比〔モノマー(a1-1-2)
:モノマー(a1-2-9):モノマー(X-1):モノマー(a3-4-2)〕が20
:25:5:50となるように混合する以外は合成例1と同様に行い、重量平均分子量8
.4×10の樹脂A8を収率86%で得た。この樹脂A8は、以下の構造単位を有する
ものである。
Figure 0007162106000120
合成例9〔樹脂A9の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1-1-2)、モノマー(a1-2-11)、モノマー
(I-1)及びモノマー(a3-4-2)を用い、そのモル比〔モノマー(a1-1-2
):モノマー(a1-2-11):モノマー(I-1):モノマー(a3-4-2)〕が
5:40:5:50となるように混合する以外は合成例1と同様に行い、重量平均分子量
8.7×10の樹脂A9を収率88%で得た。この樹脂A9は、以下の構造単位を有す
るものである。
Figure 0007162106000121
合成例10〔樹脂A10の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1-1-2)、モノマー(a1-2-11)、モノマー
(I-1)及びモノマー(a3-4-2)を用い、そのモル比〔モノマー(a1-1-2
):モノマー(a1-2-11):モノマー(I-1):モノマー(a3-4-2)〕が
10:35:5:50となるように混合する以外は合成例1と同様に行い、重量平均分子
量8.5×10の樹脂A10を収率86%で得た。この樹脂A10は、以下の構造単位
を有するものである。
Figure 0007162106000122
合成例11〔樹脂A11の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1-1-2)、モノマー(a1-2-11)、モノマー
(I-1)及びモノマー(a3-4-2)を用い、そのモル比〔モノマー(a1-1-2
):モノマー(a1-2-11):モノマー(I-1):モノマー(a3-4-2)〕が
15:30:5:50となるように混合する以外は合成例1と同様に行い、重量平均分子
量8.4×10の樹脂A11を収率84%で得た。この樹脂A11は、以下の構造単位
を有するものである。
Figure 0007162106000123
合成例12〔樹脂A12の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1-1-2)、モノマー(a1-2-11)、モノマー
(I-1)及びモノマー(a3-4-2)を用い、そのモル比〔モノマー(a1-1-2
):モノマー(a1-2-11):モノマー(I-1):モノマー(a3-4-2)〕が
25:20:5:50となるように混合する以外は合成例1と同様に行い、重量平均分子
量8.0×10の樹脂A12を収率80%で得た。この樹脂A12は、以下の構造単位
を有するものである。
Figure 0007162106000124
合成例13〔樹脂A13の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1-1-2)、モノマー(a1-2-11)、モノマー
(I-1)及びモノマー(a3-4-2)を用い、そのモル比〔モノマー(a1-1-2
):モノマー(a1-2-11):モノマー(I-1):モノマー(a3-4-2)〕が
20:27:3:50となるように混合する以外は合成例1と同様に行い、重量平均分子
量8.2×10の樹脂A13を収率82%で得た。この樹脂A13は、以下の構造単位
を有するものである。
Figure 0007162106000125
合成例14〔樹脂A14の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1-1-2)、モノマー(a1-2-11)、モノマー
(I-1)及びモノマー(a3-4-2)を用い、そのモル比〔モノマー(a1-1-2
):モノマー(a1-2-11):モノマー(I-1):モノマー(a3-4-2)〕が
20:23:7:50となるように混合する以外は合成例1と同様に行い、重量平均分子
量8.6×10の樹脂A14を収率78%で得た。この樹脂A14は、以下の構造単位
を有するものである。
Figure 0007162106000126
合成例15〔樹脂A15の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1-1-2)、モノマー(a1-2-11)、モノマー
(I-1)及びモノマー(a3-4-2)を用い、そのモル比〔モノマー(a1-1-2
):モノマー(a1-2-11):モノマー(I-1):モノマー(a3-4-2)〕が
20:20:10:50となるように混合する以外は合成例1と同様に行い、重量平均分
子量8.4×10の樹脂A15を収率75%で得た。この樹脂A15は、以下の構造単
位を有するものである。
Figure 0007162106000127
合成例16〔樹脂AX1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となるように混合する以外は合成例1と同様に行
い、重量平均分子量7.6×10の樹脂AX1を収率68%で得た。この樹脂AX1は
、以下の構造単位を有するものである。
Figure 0007162106000128
合成例17〔樹脂AX2の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1-1-2)、モノマー(a1-2-9)、モノマー(
X-2)及びモノマー(a3-4-2)を用い、そのモル比〔モノマー(a1-1-2)
:モノマー(a1-2-9):モノマー(X-2):モノマー(a3-4-2)〕が20
:25:5:50となるように混合する以外は合成例1と同様に行い、重量平均分子量8
.3×10の樹脂AX2を収率86%で得た。この樹脂AX2は、以下の構造単位を有
するものである。
Figure 0007162106000129
合成例18〔樹脂AX3の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1-1-2)、モノマー(a1-0-1)、モノマー(
X-1)及びモノマー(a3-4-2)を用い、そのモル比〔モノマー(a1-1-2)
:モノマー(a1-0-1):モノマー(X-1):モノマー(a3-4-2)〕が20
:25:5:50となるように混合する以外は合成例1と同様に行い、重量平均分子量8
.9×10の樹脂AX3を収率78%で得た。この樹脂AX3は、以下の構造単位を有
するものである。
Figure 0007162106000130
合成例19〔樹脂AX4の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1-0-10)、モノマー(a1-2-9)、モノマー
(X-1)及びモノマー(a3-4-2)を用い、そのモル比〔モノマー(a1-0-1
0):モノマー(a1-2-9):モノマー(X-1):モノマー(a3-4-2)〕が
20:25:5:50となるように混合する以外は合成例1と同様に行い、重量平均分子
量8.7×10の樹脂AX4を収率75%で得た。この樹脂AX4は、以下の構造単位
を有するものである。
Figure 0007162106000131
合成例20〔樹脂AX5の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1-1-2)、モノマー(a1-2-9)、モノマー(
X-1)及びモノマー(a3-1-1)を用い、そのモル比〔モノマー(a1-1-2)
:モノマー(a1-2-9):モノマー(X-1):モノマー(a3-1-1)〕が20
:25:5:50となるように混合する以外は合成例1と同様に行い、重量平均分子量8
.1×10の樹脂AX5を収率85%で得た。この樹脂AX5は、以下の構造単位を有
するものである。
Figure 0007162106000132
合成例21〔樹脂X1の合成〕
モノマーとして、モノマー(a5-1-1)及びモノマー(a4-0-12)を用い、
そのモル比〔モノマー(a5-1-1):モノマー(a4-0-12)〕が50:50と
なるように混合し、全モノマー量の1.2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(2,4-ジメチルバレロニトリル)を全モ
ノマー量に対して3mol%添加し、70℃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1.0×104の樹脂X1(共重合体)を収率91%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 0007162106000133
<レジスト組成物の調製>
表1に示すように、以下の各成分を混合し、得られた混合物を孔径0.2μmのフッ素
樹脂製フィルターで濾過することにより、レジスト組成物を調製した。
Figure 0007162106000134
<樹脂>
A1~A8、AX-1~AX-5、X1:樹脂A1-1~樹脂A1-8、樹脂AX-1
~樹脂AX-5、樹脂X1
<酸発生剤>
B1-21:式(B1-21)で表される塩(特開2012-224611号公報の実
施例に従って合成)
B1-22:式(B1-22)で表される塩(特開2012-224611号公報の実
施例に従って合成)
Figure 0007162106000135
<化合物(D)>
D1:(東京化成工業(株)製)
Figure 0007162106000136
<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
<マスクエラーファクター(MEF)評価>
シリコンウェハに、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、ウェハ上に膜厚78nmの
有機反射防止膜を形成した。次いで、この有機反射防止膜の上に、上記のレジスト組成物
を乾燥後の膜厚が85nmとなるように塗布(スピンコート)した。塗布後、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
プリベークし、組成物層を形成した。組成物層が形成されたシリコンウェハに、液浸露光
用ArFエキシマステッパー(XT:1900Gi;ASML社製、NA=1.35、3
/4Annular X-Y偏光)で、コンタクトホールパターン(ホールピッチ90n
m/ホール径55nm)を形成するためのマスクを用いて、露光量を段階的に変化させて
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を行った。次いで、このシリコンウェハ上の組成物層を、現像液
として酢酸ブチル(東京化成工業(株)製)を用いて、23℃で20秒間ダイナミックデ
ィスペンス法によって現像を行うことにより、ネガ型レジストパターン(1)を製造した
現像後に得られたレジストパターンにおいて、前記マスクを用いて形成したホール径が
45nmとなる露光量を実効感度とした。
実効感度において、マスクホール径(マスクが有する透光部のホール径)がそれぞれ5
7nm、56nm、55nm、54nm、53nm(ホールピッチはいずれも90nm)
のマスクを用いて、レジストパターンを形成した。マスクホール径を横軸に、露光によっ
て基板に形成(転写)されたレジストパターンのホール径を縦軸にプロットした時の回帰
直線の傾きをMEF値として算出した。
MEF値が、4.6以下のものを、MEFが良好であると評価して、○、
MEF値が、4.6を超え4.8以下のものを、MEFが良好であると評価して、△、
MEF値が、4.8を超えるものを、MEFが良好でないと評価して、×とした。
その結果を表2に示す。括弧内の数値はMEF値を示す。
<CD均一性(CDU)評価>
MEF評価の際と同様にして、ネガ型レジストパターン(1)を製造した。現像後に得
られたレジストパターンにおいて、前記マスクを用いて形成したホール径が50nmとな
る露光量を実効感度とした。
実効感度において、ホール径55nmのマスクで形成したパターンのホール径を、一つ
のホールにつき24回測定し、その平均値を一つのホールの平均ホール径とした。同一ウ
ェハ内の、ホール径55nmのマスクで形成したパターンの平均ホール径を400箇所測
定したものを母集団として標準偏差を求め、
標準偏差が1.80nm以下の場合を「○」、
標準偏差が1.80nmより大きく2.00nm以下の場合を「△」、
標準偏差が2.00nmより大きい場合を「×」として判断した。
その結果を表2に示す。括弧内の数値は標準偏差(nm)を示す。
Figure 0007162106000137
本発明の塩を含むレジスト組成物は、良好なマスクエラーファクター(MEF)及び良
好なCD均一性(CDU)でレジストパターンを製造することができため、半導体の微細
加工に好適である。

Claims (8)

  1. エチレン性不飽和結合と酸不安定基を有するモノマーから誘導される構造単位を1種以上と、式(a3-4)で表される構造単位とを含む樹脂、
    酸発生剤及び
    前記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含有する、酢酸ブチルからなる現像液での現像用のレジスト組成物であって、
    前記エチレン性不飽和結合と酸不安定基を有するモノマーは、全て、式(1)で表される、酢酸ブチルに対するハンセン溶解度パラメータに基づく溶解指標(R)が3.0以上5.0以下であり、かつ、
    前記エチレン性不飽和結合と酸不安定基を有するモノマーの少なくとも1種は、酸脱離前後の溶解指標差(△R)が、5.0以上であり、式(X-1)で表される化合物であるレジスト組成物。
    R=(4(δd-15.8)+(δp-3.7)+(δh-6.3)1/2 (1)
    (式(1)中、
    δdは、ハンセン溶解度パラメータにおける分散項を示し、
    δpは、ハンセン溶解度パラメータにおける極性項を示し、
    δhは、ハンセン溶解度パラメータにおける水素結合項を示す。)
    Figure 0007162106000138
    [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。
    a7は、-O-、-O-La8-O-、-O-La8-CO-O-、-O-La8-CO-O-La9-CO-O-又は-O-La8-O-CO-La9-O-を表す。
    *は-CO-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。
    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。
    w1は、0~8のいずれかの整数を表す。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。]
  2. 前記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が、式(D)で表される弱酸分子内塩である請求項1に記載のレジスト組成物。
    Figure 0007162106000139
    [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のいずれかの整数を表し、m’が2以上の場合、複数のRD1は同一であっても異なってもよく、n’が2以上の場合、複数のRD2は同一であっても異なってもよい。]
  3. 前記樹脂が、さらに酸不安定基を有さないモノマーから誘導される構造単位を含み、
    酸不安定基を有さないモノマーは、式(1)で表される、酢酸ブチルに対するハンセン溶解度パラメータに基づく溶解指標(R)が6.7以下であり、かつ、
    酸不安定基を有するモノマーの酸脱離前後の溶解指標差(△R)が、全て2.8以上である請求項1又は2に記載のレジスト組成物。
  4. 酸脱離前後の溶解指標差(△R)が4.5以上である酸不安定基を有するモノマーから誘導される構造単位の合計含有率が、前記樹脂中、30モル%以上である請求項1~3のいずれかに記載のレジスト組成物。
  5. 樹脂が、さらに、ヒドロキシ基を有する構造単位を含む請求項1~4のいずれか記載のレジスト組成物。
  6. 酸発生剤が、式(B1)で表される酸発生剤である請求項1~5のいずれか記載のレジスト組成物。
    Figure 0007162106000140
    [式(B1)中、
    及びQ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、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3~18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-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。]
  7. さらに、フッ素原子を有する構造単位を含む樹脂を含有する請求項1~6のいずれか記載のレジスト組成物。
  8. (1)請求項1~7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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