WO2014002679A1 - パターン形成方法、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、電子デバイスの製造方法及び電子デバイス - Google Patents

パターン形成方法、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、電子デバイスの製造方法及び電子デバイス Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a pattern forming method, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition used therefor, a resist film, an electronic device manufacturing method, and an electronic device. More specifically, the present invention relates to a pattern forming method suitable for a semiconductor manufacturing process such as an IC, a circuit board such as a liquid crystal and a thermal head, and other photofabrication lithography processes, and the pattern forming method. The present invention relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, a resist film, an electronic device manufacturing method, and an electronic device.
  • the present invention relates to an ArF exposure apparatus using far ultraviolet light having a wavelength of 300 nm or less as a light source, a pattern forming method suitable for exposure in an ArF immersion projection exposure apparatus, and an actinic ray used in the pattern forming method.
  • the present invention relates to a photosensitive or radiation-sensitive resin composition, a resist film, a method for producing an electronic device, and an electronic device.
  • a pattern formation method using chemical amplification has been used to compensate for the sensitivity reduction due to light absorption.
  • a photoacid generator contained in an exposed portion is decomposed by light irradiation to generate an acid.
  • PEB Post Exposure Bake
  • the alkali-insoluble group contained in the photosensitive composition is changed to an alkali-soluble group by the catalytic action of the generated acid.
  • development is performed using, for example, an alkaline solution.
  • an exposed part is removed and a desired pattern is obtained.
  • various alkali developers have been proposed.
  • this alkaline developer a 2.38 mass% TMAH (tetramethylammonium hydroxide aqueous solution) aqueous alkaline developer is generally used.
  • the exposure light source has been shortened in wavelength and the projection lens has a high numerical aperture (high NA).
  • high NA numerical aperture
  • immersion liquid a liquid having a high refractive index (hereinafter also referred to as “immersion liquid”) between the projection lens and the sample (that is, an immersion method)
  • immersion liquid a liquid having a high refractive index
  • EUV lithography in which exposure is performed with ultraviolet light having a shorter wavelength (13.5 nm) has also been proposed.
  • Patent Document 1 As a positive chemically amplified image forming method, a technique using a resist composition containing a resin having a specific polar group-containing aliphatic polycyclic group is known (see Patent Document 1). According to the positive type image forming method described in the example of Patent Document 1, it is said that high sensitivity and low line edge roughness can be achieved.
  • Patent Document 2 discloses a step of applying a resist composition on a substrate that increases the solubility in an alkaline developer and decreases the solubility in an organic solvent developer by irradiation with actinic rays or radiation, an exposure step, and A pattern forming method characterized by including a step of developing using an organic solvent developer is disclosed. According to this method, a highly accurate fine pattern can be stably formed.
  • Patent Documents 4 and 5 disclose a polycyclic hydrocarbon having a polar group such as a cyano group as a substituent in the pattern formation method using a developer containing an organic solvent from the viewpoint of improving substrate adhesion. It is disclosed that a resin containing a repeating unit having a structure (for example, an adamantyl group or a norbornyl group) is used.
  • An object of the present invention is to provide an exposure latitude, a pattern forming method excellent in local pattern dimension uniformity, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition used therein, a resist film, a method for producing an electronic device, and To provide an electronic device.
  • the present invention has the following configuration, which solves the above-described problems of the present invention.
  • a pattern forming method comprising a step of forming a film with an object, (a) a step of exposing the film, and (c) a step of developing with a developer containing an organic solvent to form a negative pattern.
  • a 1 and A 2 each independently represent —CO— or —SO 2 —.
  • R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a ring.
  • R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group. * Represents a bond.
  • the two bonds of the partial structure in the general formula (II-1) are directly or indirectly bonded to the ring of the cyclic structure
  • the three bonds of the partial structure in the general formula (II-2) Are bonded directly or indirectly to the ring of the cyclic structure.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition is a compound represented by the following general formula (ZI-2), (ZI-3) or (ZI-4) as the compound (B).
  • R 201 ′ to R 203 ′ each independently represents an organic group having no aromatic ring.
  • Z ⁇ represents a non-nucleophilic anion.
  • R 1c to R 5c are each independently a hydrogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, alkoxy group, aryloxy group, alkoxycarbonyl group, alkylcarbonyloxy group, cycloalkylcarbonyloxy group, halogen atom, hydroxyl group Represents a nitro group, an alkylthio group or an arylthio group.
  • R 6c and R 7c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group or an aryl group.
  • R x and R y each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, a 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, an alkoxycarbonylalkyl group, an allyl group, or a vinyl group. Any two or more of R 1c to R 5c , R 5c and R 6c , R 6c and R 7c , R 5c and R x , and R x and R y may be bonded to form a ring structure. good.
  • Zc - represents a non-nucleophilic anion.
  • R 13 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, or a group having a cycloalkyl group.
  • R 14 s each independently represents a group having a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkylsulfonyl group, a cycloalkylsulfonyl group, or a cycloalkyl group.
  • R 15 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group or a naphthyl group. Two R 15 may be bonded to each other to form a ring. l represents an integer of 0-2. r represents an integer of 0 to 8. Z ⁇ represents a non-nucleophilic anion.
  • R 31 , R 32 and R 33 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group. R 32 and R 33 may be bonded to each other to form a ring.
  • W 3 represents an (n + 1) -valent alicyclic group which may contain an oxygen atom as a ring member.
  • X 3 represents a single bond, —O—, or —NR 34 —.
  • R 34 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • a 3 represents —CO— or —SO 2 —.
  • n represents 1 or 2.
  • R 41 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • X 4 represents a single bond or —O—.
  • W 4 may contain an oxygen atom as a ring member, two bonds of the partial structure represented by the following general formula (VII-1) or the partial structure represented by the following general formula (VII-2) Represents an alicyclic group directly or indirectly bonded to two or more of the three bonds.
  • a 4 represents —CO— or —SO 2 —.
  • R42 represents a hydrogen atom or an alkyl group. * Represents a bond.
  • [6] The pattern forming method according to any one of [1] to [5], wherein the resin (P) is a resin having at least one of the following repeating units as the repeating unit (a). .
  • R 0 ′ represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • R represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition further contains a basic compound or an ammonium salt compound (N) whose basicity is lowered by irradiation with actinic rays or radiation.
  • the developer is a developer containing at least one organic solvent selected from the group consisting of ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents and ether solvents.
  • the present invention preferably further has the following configuration.
  • [15] The above [1] to [10], wherein the repeating unit (a) is a repeating unit having a cyclic structure and a partial structure represented by the general formula (II-1) or (II-2).
  • [16] The pattern forming method according to any one of [1] to [10] and [15] above, wherein the compound (B) is different from the resin (P).
  • [17] The pattern formation according to any one of [1] to [10], [15], and [16], wherein the resin (P) is substantially a resin having no aromatic ring. Method.
  • an exposure latitude and a pattern forming method excellent in local pattern dimension uniformity, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition used therefor, a resist film, an electronic device manufacturing method, and An electronic device can be provided.
  • the notation which does not describe substitution and non-substitution includes the thing which has a substituent with the thing which does not have a substituent.
  • the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
  • active light or “radiation” means, for example, the emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays represented by excimer laser, extreme ultraviolet rays (EUV light), X-rays, electron beams (EB), etc. To do.
  • light means actinic rays or radiation.
  • exposure in the present specification is not limited to exposure to far ultraviolet rays, extreme ultraviolet rays, X-rays, EUV light and the like represented by mercury lamps and excimer lasers, but also electron beams, ion beams, and the like, unless otherwise specified. The exposure with the particle beam is also included in the exposure.
  • the pattern forming method of the present invention comprises (a) a repeating unit (a) having a cyclic structure and a partial structure represented by the following general formula (I), (II-1) or (II-2), and an acid.
  • a step of forming a film with a radiation sensitive resin composition (a) a step of exposing the film, and (c) a step of developing using a developer containing an organic solvent to form a negative pattern.
  • Pattern formation method is a) a repeating unit (a) having a cyclic structure and a partial structure represented by the following general formula (I), (II-1) or (II-2), and an acid.
  • a 1 and A 2 each independently represent —CO— or —SO 2 —.
  • R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a ring.
  • R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group. * Represents a bond.
  • the two bonds of the partial structure in the general formula (II-1) are directly or indirectly bonded to the ring of the cyclic structure
  • the three bonds of the partial structure in the general formula (II-2) Are bonded directly or indirectly to the ring of the cyclic structure.
  • the repeating unit (a) having the cyclic structure and the partial structure represented by the general formula (I), (II-1) or (II-2), and a group that decomposes by the action of an acid to generate a polar group
  • the exposure latitude and the local pattern size uniformity in the negative pattern formation by the developer containing the organic solvent The reason why is superior is not clear, but is estimated as follows.
  • the presence of the cyclic structure in the repeating unit (a) increases the glass transition temperature (Tg) of the resin.
  • Tg glass transition temperature
  • the compound (B) is irradiated with actinic rays or radiation. It is considered that the acid generated more is prevented from diffusing too much into the unexposed area, and the exposure latitude and the uniformity of local pattern dimensions are improved.
  • the partial structure represented by the general formula (I), (II-1) or (II-2) in the repeating unit (a) has a high polarity.
  • the developer contains at least one organic solvent selected from the group consisting of ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, and ether solvents. It is preferable that
  • the pattern forming method of the present invention may further include (d) a step of cleaning with a rinse solution containing an organic solvent.
  • the rinsing liquid may be a rinsing liquid containing at least one organic solvent selected from the group consisting of hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, and ether solvents. preferable.
  • the pattern forming method of the present invention preferably includes (e) a heating step after (b) the exposure step.
  • the resin (P) is preferably a resin that increases in polarity by the action of an acid and decreases in solubility in a developer containing an organic solvent.
  • the resin (P) has a polarity by the action of an acid. It is also a resin that increases in solubility in an alkaline developer. Therefore, the pattern forming method of the present invention may further include (f) a step of developing using an alkali developer.
  • the pattern formation method of this invention can have (b) exposure process in multiple times.
  • the pattern formation method of this invention can have (e) a heating process in multiple times.
  • the resist film of the present invention is a film formed from the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, and is formed, for example, by applying an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition to a substrate. It is a film to be made.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition that can be used in the present invention will be described.
  • the present invention also relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition described below.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention has a negative development (when exposed, the solubility in the developer decreases, the exposed area remains as a pattern, and the unexposed area is removed. Development). That is, the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention is an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition for organic solvent development used in development using a developer containing an organic solvent. be able to.
  • the term “for organic solvent development” means an application that is used in a step of developing using a developer containing at least an organic solvent.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention is typically a resist composition, particularly a negative resist composition (that is, a resist composition for developing an organic solvent). It is preferable because a high effect can be obtained.
  • the composition according to the present invention is typically a chemically amplified resist composition.
  • the resin (P) is a resin having a repeating unit (a) having a cyclic structure and a partial structure represented by the general formula (I), (II-1) or (II-2).
  • a 1 and A 2 each independently represent —CO— or —SO 2 —.
  • R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a ring.
  • R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group. * Represents a bond.
  • the two bonds of the partial structure in the general formula (II-1) are directly or indirectly bonded to the ring of the cyclic structure
  • the three bonds of the partial structure in the general formula (II-2) Are bonded directly or indirectly to the ring of the cyclic structure.
  • the cyclic structure in the repeating unit (a) is not particularly limited, but a monocyclic or polycyclic aliphatic hydrocarbon structure is preferable, and a polycyclic aliphatic hydrocarbon structure is more preferable.
  • the cyclic structure may further have a substituent.
  • substituents include a hydroxyl group, a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, etc.), nitro group, alkyl group (methyl group).
  • the number of carbon atoms in the ring member of the monocyclic aliphatic hydrocarbon structure is preferably 3 to 10 carbon atoms.
  • Specific examples of the monocyclic aliphatic hydrocarbon structure which may have a substituent include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, and a cyclododecanyl group.
  • Cyclopentenyl group, cyclohexenyl group, cyclooctadienyl group and the like, and cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, and cyclooctyl group are particularly preferable.
  • the number of carbon atoms in the ring members of the polycyclic aliphatic hydrocarbon structure is preferably 6 to 20 carbon atoms.
  • Specific examples of the polycyclic aliphatic hydrocarbon structure which may have a substituent may have a substituent as described above, for example, a bicyclo [4.3.0] nonanyl group.
  • a norbornyl group, an adamantyl group, and a noradamantyl group are preferable.
  • the monocyclic or polycyclic aliphatic hydrocarbon structure for example, the following cyclic structures can be preferably exemplified.
  • the alkyl group as R 1 and R 2 in the general formula (I) may be linear or branched, preferably has 1 to 12 carbon atoms, more preferably has 1 to 8 carbon atoms, Numbers 1 to 4 are most preferable.
  • the alkyl group may further have a substituent, such as a hydroxyl group, a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, etc.), nitro group, cyano group, alkoxy group (methoxy group).
  • acyl group (formyl group, acetyl group, benzoyl group, etc.), acyloxy Examples include groups (acetoxy group, butyryloxy group, etc.), cycloalkyl groups (cyclopentyl group, cyclohexyl group), aryl groups (phenyl group, naphthyl group, etc.), and carboxy groups.
  • R 1 and R 2 are each independently preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms, and a hydrogen atom.
  • the ring which R 1 and R 2 may be bonded to each other is preferably a 4- to 10-membered aliphatic ring, more preferably a 5- to 8-membered aliphatic ring. More preferably, it is a 5- or 6-membered aliphatic ring.
  • bond together and form a ring this ring is a ring different from the said cyclic structure which a repeating unit (a) has.
  • the alkyl group as R 3 in the general formula (II-1) may be linear or branched, preferably has 1 to 12 carbon atoms, more preferably has 2 to 10 carbon atoms, 4 to 8 is most preferred.
  • the alkyl group may further have a substituent, and examples of such a substituent include the groups exemplified as the substituent that the alkyl group as R 1 and R 2 in formula (I) may further have. Can be mentioned as well.
  • R 3 is preferably an alkyl group having 2 to 10 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 4 to 8 carbon atoms.
  • the two bonds of the partial structure in the general formula (II-1) are directly or indirectly bonded to the ring of the cyclic structure of the repeating unit (a), and the general formula (II-2)
  • Two or more of the three bonds of the partial structure in are directly or indirectly bonded to the ring of the cyclic structure of the repeating unit (a).
  • the bond is directly or indirectly bonded to the ring of the cyclic structure.
  • a plurality of bonds are independently bonded to the ring of the cyclic structure via a single bond or a linking group.
  • the linking group includes —CO—, —O—, —S—, —SO—, —SO 2 —, an alkylene group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), a cycloalkylene group (preferably carbon 3-10), an alkenylene group (preferably having a carbon number of 2-6), or a linking group in which a plurality of these are combined, a linking group having a total carbon number of 12 or less is preferred.
  • the two bonds of the partial structure in the general formula (II-1) are each preferably bonded to the ring of the cyclic structure of the repeating unit (a) via a single bond or an alkylene group.
  • two or more of the three bonds in the partial structure in the general formula (II-2) are each bonded to the ring of the cyclic structure of the repeating unit (a) via a single bond or an alkylene group. Is preferred.
  • the repeating unit (a) is preferably a repeating unit having a cyclic structure and a partial structure represented by the general formula (II-1) or (II-2).
  • the repeating unit (a) is preferably a repeating unit represented by the following general formula (V) or (VI).
  • R 31 , R 32 and R 33 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group. R 32 and R 33 may be bonded to each other to form a ring.
  • W 3 represents an (n + 1) -valent alicyclic group which may contain an oxygen atom as a ring member.
  • X 3 represents a single bond, —O—, or —NR 34 —.
  • R 34 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • a 3 represents —CO— or —SO 2 —.
  • n represents 1 or 2.
  • R 41 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • X 4 represents a single bond or —O—.
  • W 4 may contain an oxygen atom as a ring member, two bonds of the partial structure represented by the following general formula (VII-1) or the partial structure represented by the following general formula (VII-2) Represents an alicyclic group directly or indirectly bonded to two or more of the three bonds.
  • a 4 represents —CO— or —SO 2 —.
  • R42 represents a hydrogen atom or an alkyl group. * Represents a bond.
  • the alkyl group as R 31 and R 41 is not particularly limited, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, and a butyl group.
  • R 31 and R 41 are preferably a hydrogen atom or a methyl group.
  • R 32 and R 33 Specific examples and preferred examples of the alkyl group as R 32 and R 33 are the same as those described for the alkyl group as R 1 and R 2 . Preferred examples of R 32 and R 33 are the same as the preferred examples of R 1 and R 2 described above.
  • Preferred examples of the ring that may be formed by combining R 32 and R 33 with each other are the same as the above-described preferred examples of the ring that may be formed by combining R 1 and R 2 with each other.
  • the “(n + 1) -valent alicyclic group optionally containing an oxygen atom as a ring member” as W 3 may be monocyclic or polycyclic, and when n is 1, A cycloalkylene group having a number of 3 to 20 is preferable. Examples of the monocyclic cycloalkylene group include a cyclobutylene group, a cyclopentylene group, and a cyclohexylene group.
  • the polycyclic cycloalkylene group includes a norbornylene group, an isobornylene group, a tricyclodecanylene group, a tetracyclodecanylene group, a tetracyclododecanylene group, an adamantylene group, and ring members that form a ring in these groups. Groups in which the carbon atom is substituted with an oxygen atom.
  • W 3 when n is 1 is preferably a cyclohexylene group, a norbornylene group, an isobornylene group, a tricyclodecanylene group, or an adamantylene group, and a cyclohexylene group, a tricyclodecanylene group, or An adamantylene group is more preferable, and an adamantylene group is most preferable.
  • Preferred examples of W 3 in the case where n is 2 include a group formed by removing one arbitrary hydrogen atom in the above specific example of the cycloalkylene group.
  • the alkyl group as R 34 is not particularly limited, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, and a butyl group.
  • the alicyclic group as W 4 may be monocyclic or polycyclic, and is preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms.
  • Examples of the monocyclic cycloalkyl group include a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and the like.
  • the polycyclic cycloalkyl group includes a norbornyl group, an isobornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, an adamantyl group, and a ring member that forms a ring in these groups. Examples include groups in which a carbon atom is substituted with an oxygen atom.
  • the alicyclic group as W 4 has two bonds of the partial structure represented by the general formula (VII-1) or 3 of the partial structure represented by the general formula (VII-2). It is directly or indirectly connected to two or more of the two joints. More specifically, the alicyclic group as W 4 has two bonds of the partial structure represented by the general formula (VII-1) or the partial structure represented by the general formula (VII-2).
  • linking group is the moieties represented by the above (II-1) or (II-2) What was described as a coupling group which can be interposed when a plurality of bonds in the structure are bonded to the ring of the cyclic structure of the repeating unit (a) can be similarly exemplified.
  • the “single bond or linking group” is preferably a single bond or an alkylene group.
  • W 4 Preferred examples of W 4 are shown below.
  • * represents a bond that binds to X 4.
  • R 0 ′′ represents a hydrogen atom or a methyl group.
  • R 0 ′′ represents a hydrogen atom or a methyl group.
  • the resin (P) is preferably a resin having at least one of the following repeating units as the repeating unit (a).
  • R 0 ′ represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • R represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • alkyl group as R 0 ′ are the same as the specific examples and preferred examples of the alkyl group as R 31 in the general formula (V) and R 41 in the general formula (VI).
  • Specific examples and preferred examples of the alkyl group as R are the same as the specific examples and preferred examples of the alkyl group as R 3 in the general formula (II-1).
  • One type of repeating unit (a) may be used, or two or more types may be used in combination.
  • the content of the repeating unit (a) (the total when there are a plurality of types) is preferably 1 to 60 mol% with respect to all the repeating units in the resin (P), and preferably 5 to 55 mol%. More preferred is 10 to 50 mol%.
  • Resin (P) has a repeating unit (b) having a group (hereinafter also referred to as “acid-decomposable group”) that is decomposed by the action of an acid to generate a polar group.
  • the polar group is not particularly limited as long as it is a group that is hardly soluble or insoluble in a developer containing an organic solvent, but an acidic group such as a carboxyl group or a sulfonic acid group (conventionally used as a resist developer 2 .38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous group), or alcoholic hydroxyl groups.
  • the alcoholic hydroxyl group is a hydroxyl group bonded to a hydrocarbon group and means a hydroxyl group other than a hydroxyl group directly bonded on an aromatic ring (phenolic hydroxyl group).
  • An aliphatic alcohol substituted with a functional group for example, a fluorinated alcohol group (such as a hexafluoroisopropanol group)) is excluded.
  • the alcoholic hydroxyl group is preferably a hydroxyl group having a pKa of 12 or more and 20 or less.
  • a preferable group as the acid-decomposable group is a group in which the hydrogen atom of these groups is substituted with a group capable of leaving with an acid.
  • R 36 to R 39 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an alkenyl group.
  • R 36 and R 37 may be bonded to each other to form a ring.
  • R 01 and R 02 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an alkenyl group.
  • the alkyl group of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 is preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, hexyl Group, octyl group and the like.
  • the cycloalkyl group of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 may be monocyclic or polycyclic.
  • the monocyclic type is preferably a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group.
  • the polycyclic type is preferably a cycloalkyl group having 6 to 20 carbon atoms. For example, an adamantyl group, norbornyl group, isobornyl group, camphanyl group, dicyclopentyl group, ⁇ -pinel group, tricyclodecanyl group, tetracyclododecyl group. Group, androstanyl group and the like.
  • the aryl group of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 is preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a naphthyl group, and an anthryl group.
  • the aralkyl group of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 is preferably an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, and examples thereof include a benzyl group, a phenethyl group and a naphthylmethyl group.
  • the alkenyl group of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 is preferably an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, and a cyclohexenyl group.
  • the ring formed by combining R 36 and R 37 is preferably a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic).
  • the cycloalkyl group is preferably a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group or a cyclohexyl group, or a polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group or an adamantyl group.
  • a monocyclic cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms is more preferable, and a monocyclic cycloalkyl group having 5 carbon atoms is particularly preferable.
  • the resin (P) preferably has a repeating unit represented by the following general formula (III) as a repeating unit having an acid-decomposable group.
  • R 0 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cyano group, or a halogen atom.
  • R 1 to R 3 each independently represents an alkyl group (straight or branched) or a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic). Two of R 1 to R 3 may combine to form a ring (monocyclic or polycyclic).
  • the alkyl group for R 0 may have a substituent, and examples of the substituent include a hydroxyl group and a halogen atom (preferably a fluorine atom).
  • the alkyl group for R 0 preferably has 1 to 4 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a hydroxymethyl group, and a trifluoromethyl group, and a methyl group is preferable.
  • R 0 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
  • the alkyl group for R 1 to R 3 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, or a t-butyl group.
  • Examples of the cycloalkyl group represented by R 1 to R 3 include a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, a polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group. Groups are preferred.
  • Rings formed by combining two of R 1 to R 3 include monocyclic hydrocarbon rings such as cyclopentane ring and cyclohexane ring, norbornane ring, tetracyclodecane ring, tetracyclododecane ring, adamantane ring Polycyclic hydrocarbon rings such as are preferable.
  • a monocyclic hydrocarbon ring having 5 to 6 carbon atoms is particularly preferred.
  • R 1 to R 3 are preferably each independently a linear or branched alkyl group, and more preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Each of the above groups may further have a substituent.
  • substituents examples include an alkyl group (1 to 4 carbon atoms), a cycloalkyl group (3 to 8 carbon atoms), a halogen atom (for example, Fluorine atom), an alkoxy group (1 to 4 carbon atoms), a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group (2 to 6 carbon atoms), and the like, and preferably 8 or less carbon atoms.
  • a substituent having no hetero atom such as an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom is more preferable (for example, it is more preferable that it is not an alkyl group substituted with a hydroxyl group, etc.), a group consisting of only a hydrogen atom and a carbon atom is more preferable, and a linear or branched alkyl group or a cycloalkyl group is particularly preferable. preferable.
  • the resin (P) is preferably a resin having a repeating unit represented by the following general formula (III ′) as the repeating unit represented by the general formula (III).
  • R 0 ′ represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • R 1 ′, R 2 ′ and R 3 ′ each independently represents a linear or branched alkyl group. Note that two or more of R 1 ′, R 2 ′ and R 3 ′ are not bonded to each other to form a ring.
  • R 0 ′ is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
  • linear or branched alkyl group as R 1 ′, R 2 ′ and R 3 ′ are linear examples as R 1 , R 2 and R 3 in the general formula (III). Or it is the same as that of the specific example and preferable example of a branched alkyl group.
  • Resin (P) has two or more repeating units represented by the above general formula (III), so that fine adjustment of reactivity and / or developability is possible, and optimization of various performances is facilitated. .
  • Rx and Xa 1 represent a hydrogen atom, CH 3 , CF 3 , or CH 2 OH.
  • Rxa and Rxb each represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • Z represents a substituent, and when a plurality of Zs are present, the plurality of Zs may be the same as or different from each other.
  • p represents 0 or a positive integer. Specific examples and preferred examples of Z are the same as the specific examples and preferred examples of the substituent that R 1 to R 3 may further have.
  • the repeating unit represented by the general formula (III ′) is represented by any one of the following general formulas (2-1), (2-2), (2-3), and (2-4). A repeating unit is preferred.
  • Xa 1 represents a hydrogen atom, CH 3 , CF 3 , or CH 2 OH.
  • the resin (P) also preferably has a repeating unit represented by the following general formula (IV) as a repeating unit having an acid-decomposable group.
  • Xa represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cyano group or a halogen atom.
  • Ry 1 to Ry 3 each independently represents an alkyl group or a cycloalkyl group. Two of Ry 1 to Ry 3 may be linked to form a ring.
  • Z represents a (n ′ + 1) -valent linking group having a polycyclic hydrocarbon structure which may have a hetero atom as a ring member. Z may contain an ester bond as an atomic group constituting a polycycle.
  • L 4 and L 5 each independently represents a single bond or a divalent linking group.
  • n ′ represents an integer of 1 to 3. When n ′ is 2 or 3, the plurality of L 2 , the plurality of Ry 1 , the plurality of Ry 2 , and the plurality of Ry 3 may be the same or different.
  • the alkyl group of Ry 1 to Ry 3 is preferably a chain alkyl group, may be linear or branched, and may be a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, Those having 1 to 4 carbon atoms such as n-butyl group, isobutyl group and t-butyl group are preferred.
  • Examples of the cycloalkyl group of Ry 1 to Ry 3 include monocyclic cycloalkyl groups such as cyclopentyl group and cyclohexyl group, polycyclic cycloalkyl groups such as norbornyl group, tetracyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group and adamantyl group. Groups are preferred.
  • Rings formed by combining two of Ry 1 to Ry 3 include monocyclic hydrocarbon rings such as cyclopentane ring and cyclohexane ring, norbornane ring, tetracyclodecane ring, tetracyclododecane ring, adamantane ring Polycyclic hydrocarbon rings such as are preferable.
  • a monocyclic hydrocarbon ring having 5 to 6 carbon atoms is particularly preferred.
  • Ry 1 to Ry 3 are preferably each independently a chain alkyl group, and more preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. The total number of carbon atoms of the chain alkyl group as Ry 1 to Ry 3 is preferably 5 or less.
  • Ry 1 to Ry 3 may further have a substituent, and specific examples and preferred examples of such further substituents further include R 1 to R 3 in the general formula (III).
  • the thing similar to the specific example and preferable example of a substituent which may be mentioned is mentioned.
  • a substituent having no hetero atom such as an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom is more preferable (
  • a group consisting of only a hydrogen atom and a carbon atom is more preferable
  • a linear or branched alkyl group or a cycloalkyl group is particularly preferable.
  • preferable is particularly preferable.
  • the linking group having a polycyclic hydrocarbon structure of Z includes a ring-assembled hydrocarbon ring group and a bridged cyclic hydrocarbon ring group, each of (n ′ + 1) arbitrary hydrogens from the ring-assembled hydrocarbon ring.
  • Examples include a group formed by removing an atom and a group formed by removing (n ′ + 1) arbitrary hydrogen atoms from a bridged cyclic hydrocarbon ring.
  • Examples of the ring assembly hydrocarbon ring group include a bicyclohexane ring group and a perhydronaphthalene ring group.
  • bridged cyclic hydrocarbon ring group examples include a pinane ring group, a bornane ring group, a norpinane ring group, a norbornane ring group, a bicyclooctane ring group (bicyclo [2.2.2] octane ring group, bicyclo [3.2. 1) octane ring group and the like, and homobredan ring group, adamantane ring group, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane ring group, tricyclo [4.3.1]. .1 2,5] tricyclic hydrocarbon ring group, such as undecane ring group, tetracyclo [4.4.0.1 2,5.
  • the bridged cyclic hydrocarbon ring group includes a condensed cyclic hydrocarbon ring group such as a perhydronaphthalene (decalin) ring group, a perhydroanthracene ring group, a perhydrophenanthrene ring group, a perhydroacenaphthene ring group, Also included are condensed ring groups in which a plurality of 5- to 8-membered cycloalkane ring groups such as perhydrofluorene ring group, perhydroindene ring group and perhydrophenalene ring group are condensed.
  • Preferred examples of the bridged cyclic hydrocarbon ring group include a norbornane ring group, an adamantane ring group, a bicyclooctane ring group, and a tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane ring group. More preferable examples of the bridged cyclic hydrocarbon ring group include a norbonane ring group and an adamantane ring group.
  • the linking group having a polycyclic hydrocarbon structure represented by Z may have a substituent.
  • substituents that Z may have include, for example, an alkyl group, a hydroxyl group, a cyano group, a keto group (an alkylcarbonyl group, etc.), an acyloxy group, —COOR, —CONR 2 , —SO 2 R, —SO Substituents such as 3 R and —SO 2 NR 2 can be mentioned.
  • R represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.
  • substituent that Z may have, an alkyl group, an alkylcarbonyl group, an acyloxy group, —COOR, —CONR 2 , —SO 2 R, —SO 3 R, —SO 2 NR 2 are further substituted.
  • a substituent may be a halogen atom (preferably a fluorine atom).
  • the carbon constituting the polycycle may be a carbonyl carbon.
  • the polycycle may have a hetero atom such as an oxygen atom or a sulfur atom as a ring member.
  • Z may contain an ester bond as an atomic group constituting a polycycle.
  • Examples of the linking group represented by L 4 and L 5 include —COO—, —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —CO—, —O—, —S—, —SO—, —SO 2 —.
  • An alkylene group preferably having a carbon number of 1 to 6
  • a cycloalkylene group preferably having a carbon number of 3 to 10
  • an alkenylene group preferably having a carbon number of 2 to 6
  • a linking group having a total carbon number of 12 or less is preferred.
  • L 4 represents a single bond, an alkylene group, -COO-, -OCO-, -CONH-, -NHCO-, -alkylene group -COO-, -alkylene group -OCO-, -alkylene group -CONH-, -alkylene group —NHCO—, —CO—, —O—, —SO 2 —, —alkylene group —O— are preferable, and a single bond, alkylene group, —alkylene group —COO—, or —alkylene group —O— is more preferable. .
  • L 5 represents a single bond, an alkylene group, —COO—, —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —COO-alkylene group—, —OCO-alkylene group—, —CONH-alkylene group—, —NHCO—.
  • An alkylene group —, —CO—, —O—, —SO 2 —, —O-alkylene group—, —O-cycloalkylene group— is preferable, and a single bond, an alkylene group, —COO-alkylene group—, —O— is preferable.
  • An alkylene group- or -O-cycloalkylene group- is more preferable.
  • the leftmost bond “ ⁇ ” means connecting to an ester bond on the main chain side in L 4 , and connecting to Z in L 5 . It means that it bonds to Z in 4 and to an ester bond connected to a group represented by (Ry 1 ) (Ry 2 ) (Ry 3 ) C— in L 5 .
  • L 4 and L 5 may be bonded to the same atom constituting the polycycle in Z.
  • N ′ is preferably 1 or 2, and more preferably 1.
  • Xa represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cyano group, or a halogen atom.
  • the embodiment of the repeating unit having an acid-decomposable group different from the repeating unit exemplified above may be an embodiment of a repeating unit that generates an alcoholic hydroxyl group as shown below.
  • Xa 1 represents a hydrogen atom, CH 3 , CF 3 , or CH 2 OH.
  • the above repeating unit having an acid-decomposable group may be one type or a combination of two or more types.
  • the content of the repeating unit having an acid-decomposable group in the resin (P) (the total when there are plural types) is 5 mol% or more and 80 mol% or less with respect to all the repeating units in the resin (P). It is preferably 5 mol% or more and 75 mol% or less, more preferably 10 mol% or more and 65 mol% or less.
  • the content of the repeating unit represented by the general formulas (III) and (IV) Is preferably 50 mol% or more, and most preferably 55 mol% or more, based on all repeating units in the resin (P).
  • the upper limit of the total content of the repeating units represented by the general formulas (III) and (IV) is preferably 80 mol% or less with respect to all the repeating units in the resin (P), and 75 More preferably, it is at most mol%.
  • the content of the repeating unit represented by the general formula (III ′) is the total number of repeating units of the resin (P).
  • the amount is preferably 55 mol% or more, more preferably 60 mol or more, based on the unit.
  • the content of the repeating unit represented by the general formula (III ′) is preferably 80 mol% or less, more preferably 75 mol% or less with respect to all the repeating units of the resin (P). preferable.
  • the resin (P) may contain a repeating unit having a lactone structure or a sultone structure.
  • a repeating unit represented by the following general formula (AII) is more preferable.
  • Rb 0 represents a hydrogen atom, a halogen atom or an optionally substituted alkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms).
  • substituents that the alkyl group of Rb 0 may have include a hydroxyl group and a halogen atom.
  • the halogen atom for Rb 0 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
  • Rb 0 is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group or a trifluoromethyl group, and particularly preferably a hydrogen atom or a methyl group.
  • Ab represents a single bond, an alkylene group, a divalent linking group having a monocyclic or polycyclic cycloalkyl structure, an ether bond, an ester bond, a carbonyl group, or a divalent linking group obtained by combining these.
  • Ab is preferably a single bond or a divalent linking group represented by —Ab 1 —CO 2 —.
  • Ab 1 is a linear or branched alkylene group, a monocyclic or polycyclic cycloalkylene group, and preferably a methylene group, an ethylene group, a cyclohexylene group, an adamantylene group, or a norbornylene group.
  • V represents a group having a lactone structure or a sultone structure.
  • any group having a lactone structure or a sultone structure can be used, but preferably a 5- to 7-membered ring lactone structure or a 5- to 7-membered ring sultone structure, A 5- to 7-membered ring lactone structure in which a bicyclo structure or a spiro structure is formed and other ring structures are condensed, or a 5- to 7-membered ring sultone structure in which a bicyclo structure or a spiro structure is formed. Those in which other ring structures are condensed are preferred.
  • a lactone structure represented by any one of the following general formulas (LC1-1) to (LC1-21) or a sultone structure represented by any one of the following general formulas (SL1-1) to (SL1-3) It is more preferable to have a repeating unit.
  • the lactone structure may be directly bonded to the main chain.
  • Preferred lactone structures include (LC1-1), (LC1-4), (LC1-5), (LC1-6), (LC1-8), (LC1-13), (LC1-14), (LC1-14) 17).
  • the lactone structure portion or the sultone structure portion may or may not have a substituent (Rb 2 ).
  • Preferred examples of the substituent (Rb 2 ) include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a monovalent cycloalkyl group having 4 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, and an alkoxycarbonyl group having 2 to 8 carbon atoms. , Carboxyl group, halogen atom, hydroxyl group, cyano group, acid-decomposable group and the like. More preferred are an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a cyano group, and an acid-decomposable group.
  • n 2 represents an integer of 0 to 4. When n 2 is 2 or more, a plurality of substituents (Rb 2 ) may be the same or different, and a plurality of substituents (Rb 2 ) may be bonded to form a ring. .
  • the repeating unit having a lactone structure or a sultone structure usually has an optical isomer, but any optical isomer may be used.
  • One optical isomer may be used alone, or a plurality of optical isomers may be mixed and used.
  • the optical purity (ee) thereof is preferably 90% or more, more preferably 95% or more.
  • the resin (P) may or may not contain a repeating unit having a lactone structure or a sultone structure, but when it contains a repeating unit having a lactone structure or a sultone structure, the repeating unit having a lactone structure or a sultone structure
  • the content of is preferably in the range of 1 to 30 mol%, more preferably in the range of 3 to 20 mol%, still more preferably in the range of 5 to 10 mol% with respect to all repeating units of the resin (P). It is.
  • Specific examples of the repeating unit having a lactone structure or a sultone structure in the resin (P) are shown below, but the present invention is not limited thereto.
  • Resin (P) may have a repeating unit having a cyclic carbonate structure.
  • the repeating unit having a cyclic carbonate structure is preferably a repeating unit represented by the following general formula (A-1).
  • R A 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • R A 2 each independently represents a substituent when n is 2 or more.
  • A represents a single bond or a divalent linking group.
  • Z represents an atomic group that forms a monocyclic or polycyclic structure together with a group represented by —O—C ( ⁇ O) —O— in the formula.
  • n represents an integer of 0 or more.
  • the alkyl group represented by R A 1 may have a substituent such as a fluorine atom.
  • R A 1 preferably represents a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group, and more preferably represents a methyl group.
  • the substituent represented by R A 2 is, for example, an alkyl group, a cycloalkyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an amino group, or an alkoxycarbonylamino group.
  • an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms for example, a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group or a butyl group; an isopropyl group, an isobutyl group or a t-butyl group.
  • Examples thereof include branched alkyl groups having 3 to 5 carbon atoms such as
  • the alkyl group may have a substituent such as a hydroxyl group.
  • n is an integer of 0 or more representing the number of substituents. n is, for example, preferably 0 to 4, more preferably 0.
  • Examples of the divalent linking group represented by A include an alkylene group, a cycloalkylene group, an ester bond, an amide bond, an ether bond, a urethane bond, a urea bond, or a combination thereof.
  • the alkylene group is preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and examples thereof include a methylene group, an ethylene group, and a propylene group.
  • A is preferably a single bond or an alkylene group.
  • Examples of the polycycle containing —O—C ( ⁇ O) —O— represented by Z include, for example, a cyclic carbonate represented by the following general formula (a) together with one or more other ring structures: Examples include a structure forming a condensed ring and a structure forming a spiro ring.
  • the “other ring structure” that can form a condensed ring or a spiro ring may be an alicyclic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, or a heterocyclic ring. .
  • the monomer corresponding to the repeating unit represented by the general formula (A-1) is, for example, Tetrahedron Letters, Vol. 27, no. 32 p. 3741 (1986), Organic Letters, Vol. 4, no. 15 p. 2561 (2002) and the like, and can be synthesized by a conventionally known method.
  • one type of repeating units represented by the general formula (A-1) may be contained alone, or two or more types may be contained.
  • R A 1 in the following specific examples are the same meaning as R A 1 in the general formula (A-1).
  • Resin (P) may contain the repeating unit which has cyclic carbonate structure by 1 type, or may contain 2 or more types.
  • the content of the repeating unit having a cyclic carbonate structure is preferably 5 to 60 mol% with respect to all the repeating units in the resin (P). More preferably, it is 5 to 55 mol%, still more preferably 10 to 50 mol%.
  • Resin (P) may have a repeating unit having a hydroxyl group. This improves the substrate adhesion and developer compatibility.
  • the repeating unit having a hydroxyl group is preferably a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group, and preferably has no acid-decomposable group.
  • the alicyclic hydrocarbon structure in the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group is preferably an adamantyl group, a diamantyl group, or a norbornane group.
  • As a preferred alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group partial structures represented by the following general formulas (VIIa) to (VIIc) are preferred.
  • R 2 c to R 4 c each independently represents a hydrogen atom or a hydroxyl group. However, at least one of R 2 c to R 4 c represents a hydroxyl group. Preferably, one or two of R 2 c to R 4 c are a hydroxyl group and the remaining is a hydrogen atom. In the general formula (VIIa), more preferably, two of R 2 c to R 4 c are a hydroxyl group and the rest are hydrogen atoms.
  • Examples of the repeating unit having a partial structure represented by the general formulas (VIIa) to (VIIc) include the repeating units represented by the following general formulas (AIIa) to (AIIc).
  • R 1 c represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group.
  • R 2 c ⁇ R 4 c is in the general formula (VIIa) ⁇ (VIIc), the same meanings as R 2 c ⁇ R 4 c.
  • the resin (P) may or may not contain a repeating unit having a hydroxyl group. However, when the resin (P) contains a repeating unit having a hydroxyl group, the content of the repeating unit having a hydroxyl group in the resin (P) The content is preferably 1 to 20 mol%, more preferably 3 to 15 mol%, still more preferably 5 to 10 mol%, based on all repeating units.
  • repeating unit having a hydroxyl group Specific examples of the repeating unit having a hydroxyl group are shown below, but the present invention is not limited thereto.
  • Resin (P) may have a repeating unit having an acid group.
  • the acid group include a carboxyl group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, a bissulfonylimide group, and an aliphatic alcohol (for example, hexafluoroisopropanol group) substituted with an electron withdrawing group at the ⁇ -position, and has a carboxyl group. It is more preferable to have a repeating unit. By containing the repeating unit having an acid group, the resolution in the contact hole application is increased.
  • the repeating unit having an acid group includes a repeating unit in which an acid group is directly bonded to the main chain of the resin, such as a repeating unit of acrylic acid or methacrylic acid, or an acid group in the main chain of the resin through a linking group. It is preferable to use a polymerization initiator or a chain transfer agent having a repeating unit bonded to each other, or an acid group, at the time of polymerization and introduce it at the end of the polymer chain. Particularly preferred are repeating units of acrylic acid or methacrylic acid.
  • the resin (P) may or may not contain a repeating unit having an acid group, but when it is contained, the content of the repeating unit having an acid group is based on the total repeating units in the resin (P). It is preferably 15 mol% or less, and more preferably 10 mol% or less. When resin (P) contains the repeating unit which has an acid group, content of the repeating unit which has an acid group in resin (P) is 1 mol% or more normally. Specific examples of the repeating unit having an acid group are shown below, but the present invention is not limited thereto. In specific examples, Rx represents H, CH 3 , CH 2 OH, or CF 3 .
  • the resin (P) in the present invention may further have a repeating unit that has an alicyclic hydrocarbon structure having no polar group (for example, the acid group, hydroxyl group, cyano group) and does not exhibit acid decomposability.
  • a repeating unit that has an alicyclic hydrocarbon structure having no polar group (for example, the acid group, hydroxyl group, cyano group) and does not exhibit acid decomposability.
  • An example of such a repeating unit is a repeating unit represented by the general formula (VIII).
  • R 5 represents a hydrocarbon group having at least one cyclic structure and having no polar group.
  • Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a —CH 2 —O—Ra 2 group.
  • Ra 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an acyl group.
  • Ra is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group or a trifluoromethyl group, particularly preferably a hydrogen atom or a methyl group.
  • the cyclic structure possessed by R 5 includes a monocyclic hydrocarbon group and a polycyclic hydrocarbon group.
  • the monocyclic hydrocarbon group include cycloalkenyl having 3 to 12 carbon atoms such as cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group and the like, and cycloalkyl groups having 3 to 12 carbon atoms and cyclohexenyl group.
  • a preferred monocyclic hydrocarbon group is a monocyclic hydrocarbon group having 3 to 7 carbon atoms, and more preferred examples include a cyclopentyl group and a cyclohexyl group.
  • the polycyclic hydrocarbon group includes a ring assembly hydrocarbon group and a bridged cyclic hydrocarbon group, and examples of the ring assembly hydrocarbon group include a bicyclohexyl group and a perhydronaphthalenyl group.
  • the bridged cyclic hydrocarbon ring for example, bicyclic such as pinane, bornane, norpinane, norbornane, bicyclooctane ring (bicyclo [2.2.2] octane ring, bicyclo [3.2.1] octane ring, etc.)
  • Hydrocarbon rings and tricyclic hydrocarbon rings such as homobredan, adamantane, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane, tricyclo [4.3.1.1 2,5 ] undecane ring, tetracyclo [ 4.4.0.1 2,5 .
  • the bridged cyclic hydrocarbon ring includes a condensed cyclic hydrocarbon ring such as perhydronaphthalene (decalin), perhydroanthracene, perhydrophenanthrene, perhydroacenaphthene, perhydrofluorene, perhydroindene, perhydroindene.
  • a condensed ring formed by condensing a plurality of 5- to 8-membered cycloalkane rings such as a phenalene ring is also included.
  • Preferred examples of the bridged cyclic hydrocarbon ring include a norbornyl group, an adamantyl group, a bicyclooctanyl group, a tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanyl group, and the like. More preferable examples of the bridged cyclic hydrocarbon ring include a norbornyl group and an adamantyl group.
  • These alicyclic hydrocarbon groups may have a substituent.
  • Preferred examples of the substituent include a halogen atom, an alkyl group, a hydroxyl group substituted with a hydrogen atom, and an amino group substituted with a hydrogen atom. It is done.
  • Preferred halogen atoms include bromine, chlorine and fluorine atoms, and preferred alkyl groups include methyl, ethyl, butyl and t-butyl groups.
  • the alkyl group described above may further have a substituent, and examples of the substituent that may further include a halogen atom, an alkyl group, a hydroxyl group substituted with a hydrogen atom, and an amino group substituted with a hydrogen atom. The group can be mentioned.
  • Examples of the hydrogen atom substituent include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aralkyl group, a substituted methyl group, a substituted ethyl group, an alkoxycarbonyl group, and an aralkyloxycarbonyl group.
  • Preferred alkyl groups include alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms
  • preferred substituted methyl groups include methoxymethyl, methoxythiomethyl, benzyloxymethyl, t-butoxymethyl, 2-methoxyethoxymethyl groups, and preferred substituted ethyl groups.
  • acyl groups include aliphatic acyl groups having 1 to 6 carbon atoms such as formyl, acetyl, propionyl, butyryl, isobutyryl, valeryl and pivaloyl groups, alkoxycarbonyl Examples of the group include an alkoxycarbonyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • the resin (P) has an alicyclic hydrocarbon structure having no polar group and may or may not contain a repeating unit that does not exhibit acid decomposability, but when it is contained, the content of this repeating unit is The content is preferably 1 to 20 mol%, more preferably 5 to 15 mol%, based on all repeating units in the resin (P). Specific examples of the repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure having no polar group and not exhibiting acid decomposability are shown below, but the present invention is not limited thereto.
  • Ra represents H, CH 3 , CH 2 OH, or CF 3 .
  • the resin (P) used in the composition of the present invention includes, in addition to the above repeating structural units, dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and actinic ray sensitive or radiation sensitive resin composition. It is possible to have various repeating structural units for the purpose of adjusting resolving power, heat resistance, sensitivity, and the like, which are general necessary characteristics.
  • repeating structural units include, but are not limited to, repeating structural units corresponding to the following monomers.
  • a monomer for example, a compound having one addition polymerizable unsaturated bond selected from acrylic acid esters, methacrylic acid esters, acrylamides, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters, etc. Etc.
  • any addition-polymerizable unsaturated compound that can be copolymerized with monomers corresponding to the above various repeating structural units may be copolymerized.
  • the molar ratio of each repeating structural unit is the dry etching resistance of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile. Furthermore, it is appropriately set for adjusting the resolving power, heat resistance, sensitivity, etc., which are general required performances of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition.
  • the resin (P) used in the composition of the present invention has substantially no aromatic ring from the viewpoint of transparency to ArF light (specifically,
  • the ratio of the repeating unit having an aromatic group in the resin is preferably 5 mol% or less, more preferably 3 mol% or less, ideally 0 mol%, that is, no aromatic group).
  • the resin (P) preferably has a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure.
  • resin (D) mentioned later it is preferable that resin (P) does not contain a fluorine atom and a silicon atom from a compatible viewpoint with resin (E). .
  • the resin (P) used in the composition of the present invention is preferably such that all of the repeating units are composed of (meth) acrylate-based repeating units.
  • all of the repeating units are methacrylate repeating units, all of the repeating units are acrylate repeating units, or all of the repeating units are methacrylate repeating units and acrylate repeating units.
  • the acrylate-based repeating unit is preferably 50 mol% or less of the total repeating units.
  • the resin (P) When the composition of the present invention is irradiated with KrF excimer laser light, electron beam, X-ray, high energy light beam (EUV, etc.) having a wavelength of 50 nm or less, the resin (P) further has a hydroxystyrene-based repeating unit. It is preferable. More preferably, it has a hydroxystyrene-based repeating unit, a hydroxystyrene-based repeating unit protected with an acid-decomposable group, and an acid-decomposable repeating unit such as a (meth) acrylic acid tertiary alkyl ester.
  • a hydroxystyrene-based repeating unit It is preferable. More preferably, it has a hydroxystyrene-based repeating unit, a hydroxystyrene-based repeating unit protected with an acid-decomposable group, and an acid-decomposable repeating unit such as a (meth) acrylic acid ter
  • repeating unit having a preferable acid-decomposable group based on hydroxystyrene examples include, for example, a repeating unit of t-butoxycarbonyloxystyrene, 1-alkoxyethoxystyrene, (meth) acrylic acid tertiary alkyl ester, and the like. More preferred are repeating units of 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate and dialkyl (1-adamantyl) methyl (meth) acrylate.
  • the resin (P) in the present invention can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization).
  • a conventional method for example, radical polymerization
  • a monomer polymerization method in which a monomer species and an initiator are dissolved in a solvent and the polymerization is performed by heating, and a solution of the monomer species and the initiator is dropped into the heating solvent over 1 to 10 hours.
  • the dropping polymerization method is added, and the dropping polymerization method is preferable.
  • reaction solvent examples include ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, diisopropyl ether, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate, amide solvents such as dimethylformamide and dimethylacetamide, Furthermore, the solvent which melt
  • the polymerization reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon.
  • a polymerization initiator a commercially available radical initiator (azo initiator, peroxide, etc.) is used to initiate the polymerization.
  • azo initiator an azo initiator is preferable, and an azo initiator having an ester group, a cyano group, or a carboxyl group is preferable.
  • Preferred initiators include azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile, dimethyl 2,2'-azobis (2-methylpropionate) and the like.
  • an initiator is added or added in portions, and after completion of the reaction, it is put into a solvent and a desired polymer is recovered by a method such as powder or solid recovery.
  • the concentration of the reaction is 5 to 50% by mass, preferably 10 to 30% by mass.
  • the reaction temperature is usually 10 ° C. to 150 ° C., preferably 30 ° C. to 120 ° C., more preferably 60 to 100 ° C.
  • Purification can be accomplished by a liquid-liquid extraction method that removes residual monomers and oligomer components by combining water and an appropriate solvent, and a purification method in a solution state such as ultrafiltration that extracts and removes only those having a specific molecular weight or less.
  • Reprecipitation method that removes residual monomer by coagulating resin in poor solvent by dripping resin solution into poor solvent and purification in solid state such as washing filtered resin slurry with poor solvent
  • a normal method such as a method can be applied.
  • the resin is precipitated as a solid by contacting a solvent (poor solvent) in which the resin is hardly soluble or insoluble in a volume amount of 10 times or less, preferably 10 to 5 times the volume of the reaction solution.
  • the solvent (precipitation or reprecipitation solvent) used in the precipitation or reprecipitation operation from the polymer solution may be a poor solvent for the polymer, and may be a hydrocarbon, halogenated hydrocarbon, nitro, depending on the type of polymer.
  • a compound, ether, ketone, ester, carbonate, alcohol, carboxylic acid, water, a mixed solvent containing these solvents, and the like can be appropriately selected for use.
  • a precipitation or reprecipitation solvent a solvent containing at least an alcohol (particularly methanol or the like) or water is preferable.
  • the amount of the precipitation or reprecipitation solvent used can be appropriately selected in consideration of efficiency, yield, and the like, but generally, 100 to 10,000 parts by mass, preferably 200 to 2000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer solution, More preferably, it is 300 to 1000 parts by mass.
  • the temperature at the time of precipitation or reprecipitation can be appropriately selected in consideration of efficiency and operability, but is usually about 0 to 50 ° C., preferably around room temperature (for example, about 20 to 35 ° C.).
  • the precipitation or reprecipitation operation can be performed by a known method such as a batch method or a continuous method using a conventional mixing vessel such as a stirring tank.
  • Precipitated or re-precipitated polymer is usually subjected to conventional solid-liquid separation such as filtration and centrifugation, and dried before use. Filtration is performed using a solvent-resistant filter medium, preferably under pressure. Drying is performed at a temperature of about 30 to 100 ° C., preferably about 30 to 50 ° C. under normal pressure or reduced pressure (preferably under reduced pressure).
  • the resin after depositing and separating the resin once, it may be dissolved again in a solvent, and the resin may be brought into contact with a hardly soluble or insoluble solvent. That is, after completion of the radical polymerization reaction, a solvent in which the polymer is hardly soluble or insoluble is contacted to precipitate a resin (step a), the resin is separated from the solution (step b), and dissolved again in the solvent to obtain a resin solution A. (Step c), and then contact the resin solution A with a solvent in which the resin is hardly soluble or insoluble in a volume amount less than 10 times that of the resin solution A (preferably 5 times or less volume).
  • This may be a method including precipitating a resin solid (step d) and separating the precipitated resin (step e).
  • the synthesized resin is dissolved in a solvent to form a solution.
  • a step of heating at about 30 ° C. to 90 ° C. for about 30 minutes to 4 hours may be added.
  • the weight average molecular weight of the resin (P) in the present invention is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 2,000 to 40,000, still more preferably 3, as a polystyrene conversion value by GPC method. 000 to 30,000, particularly preferably 3,000 to 27,000.
  • the degree of dispersion is usually 1.0 to 3.0, preferably 1.0 to 2.6, more preferably 1.0 to 2.0, and particularly preferably 1.4 to 2.0. Those in the range are used.
  • the smaller the molecular weight distribution the better the resolution and the resist shape, the smoother the sidewall of the resist pattern, and the better the roughness.
  • the blending ratio of the resin (P) in the whole composition is preferably 30 to 99% by mass, more preferably 60 to 95% by mass in the total solid content. It is.
  • the resin (P) may be used alone or in combination.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention may contain a resin (A) that does not have the repeating unit (a).
  • the resin (A) is preferably a resin whose polarity is increased by the action of an acid and whose solubility in a developer containing an organic solvent is reduced. More specifically, the above-mentioned “repeat having an acid-decomposable group” is used. A resin having “unit (b)” is preferred.
  • the content of the repeating unit having an acid-decomposable group is preferably 20 to 70 mol%, more preferably 30 to 65 mol%, based on all repeating units in the resin (A).
  • the resin (A) may contain the repeating unit described as the repeating unit that the resin (P) may have.
  • the preferable range of the content of these repeating units with respect to all the repeating units in the resin (A) is the same as that described for the resin (P).
  • the preferable range of each physical property value (for example, molecular weight, dispersity) of the resin (A) and the synthesis method of the resin (A) are the same as those described for the resin (P).
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention may or may not contain the resin (A), but when it is contained, the content of the resin (A) composition with respect to the total solid content is The content is preferably 5 to 50% by mass, more preferably 5 to 30% by mass.
  • composition in the present invention further contains a compound (B) that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation (hereinafter also referred to as “acid generator”).
  • the acid generator may be in the form of a low molecular compound or may be incorporated in a part of the polymer. Further, the form of the low molecular compound and the form incorporated in a part of the polymer may be used in combination.
  • the acid generator is in the form of a low molecular compound, the molecular weight is preferably 3000 or less, more preferably 2000 or less, and even more preferably 1000 or less.
  • the acid generator When the acid generator is incorporated into a part of the polymer, it may be incorporated into a part of the resin (P) to constitute the resin (P), or the resin (P). It may be incorporated in a different resin.
  • the acid generator is preferably different from the resin (P) or the resin (A) (that is, not the same component), and more preferably different from the resin (P).
  • the acid generator is preferably in the form of a low molecular compound.
  • the compound (B) that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation is preferably a compound that generates an organic acid upon irradiation with actinic rays or radiation.
  • photo-initiator of photocation polymerization photo-initiator of photo-radical polymerization, photo-decoloring agent of dyes, photo-discoloring agent, irradiation of actinic ray or radiation used for micro resist, etc.
  • the known compounds that generate an acid and mixtures thereof can be appropriately selected and used.
  • Examples include diazonium salts, phosphonium salts, sulfonium salts, iodonium salts, imide sulfonates, oxime sulfonates, diazodisulfones, disulfones, and o-nitrobenzyl sulfonates.
  • Preferred compounds among the acid generators include compounds represented by the following general formulas (ZI), (ZII), and (ZIII).
  • R 201 , R 202 and R 203 each independently represents an organic group.
  • the organic group as R 201 , R 202 and R 203 generally has 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms.
  • Two of R 201 to R 203 may be bonded to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbonyl group.
  • Examples of the group formed by combining two members out of R 201 to R 203 include an alkylene group (eg, butylene group, pentylene group).
  • Z ⁇ represents a non-nucleophilic anion.
  • non-nucleophilic anion as Z ⁇ examples include a sulfonate anion, a carboxylate anion, a sulfonylimide anion, a bis (alkylsulfonyl) imide anion, and a tris (alkylsulfonyl) methyl anion.
  • a non-nucleophilic anion is an anion having a remarkably low ability to cause a nucleophilic reaction, and an anion capable of suppressing degradation with time due to intramolecular nucleophilic reaction. Thereby, the temporal stability of the resist composition is improved.
  • sulfonate anion examples include an aliphatic sulfonate anion, an aromatic sulfonate anion, and a camphor sulfonate anion.
  • carboxylate anion examples include an aliphatic carboxylate anion, an aromatic carboxylate anion, and an aralkylcarboxylate anion.
  • the aliphatic moiety in the aliphatic sulfonate anion and the aliphatic carboxylate anion may be an alkyl group or a cycloalkyl group, preferably an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms.
  • Alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, pentyl, neopentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl , Undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecyl group, eicosyl group, cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, adamantyl group, norbornyl group, bornyl group, etc. Can be mentioned.
  • the aromatic group in the aromatic sulfonate anion and aromatic carboxylate anion is preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, such as a phenyl group, a tolyl group, and a naphthyl group.
  • the alkyl group, cycloalkyl group and aryl group in the aliphatic sulfonate anion and aromatic sulfonate anion may have a substituent.
  • substituent of the alkyl group, cycloalkyl group, and aryl group in the aliphatic sulfonate anion and aromatic sulfonate anion include, for example, a nitro group, a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), carboxyl group Hydroxyl group, amino group, cyano group, alkoxy group (preferably having 1 to 15 carbon atoms), cycloalkyl group (preferably having 3 to 15 carbon atoms), aryl group (preferably having 6 to 14 carbon atoms), alkoxycarbonyl group ( Preferably 2 to 7 carbon atoms, acyl group (preferably 2 to 12 carbon atoms), alkoxycarbonyloxy group (preferably 2 to 7 carbon atoms
  • aralkyl group in the aralkyl carboxylate anion preferably an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms such as benzyl group, phenethyl group, naphthylmethyl group, naphthylethyl group, naphthylbutyl group and the like can be mentioned.
  • the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group in the aliphatic carboxylate anion, aromatic carboxylate anion and aralkylcarboxylate anion may have a substituent.
  • this substituent include the same halogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, alkylthio group and the like as those in the aromatic sulfonate anion.
  • Examples of the sulfonylimide anion include saccharin anion.
  • the alkyl group in the bis (alkylsulfonyl) imide anion and tris (alkylsulfonyl) methide anion is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, such as a methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl. Group, sec-butyl group, pentyl group, neopentyl group and the like.
  • Two alkyl groups in the bis (alkylsulfonyl) imide anion may be linked to each other to form an alkylene group (preferably having 2 to 4 carbon atoms) and form a ring together with the imide group and the two sulfonyl groups.
  • the alkylene group formed by linking two alkyl groups in these alkyl groups and bis (alkylsulfonyl) imide anions may have a halogen atom, an alkyl group substituted with a halogen atom, an alkoxy group, an alkylthio group.
  • An alkyloxysulfonyl group, an aryloxysulfonyl group, a cycloalkylaryloxysulfonyl group, and the like, and an alkyl group substituted with a fluorine atom is preferred.
  • examples of other non-nucleophilic anions include fluorinated phosphorus (for example, PF 6 ⁇ ), fluorinated boron (for example, BF 4 ⁇ ), fluorinated antimony and the like (for example, SbF 6 ⁇ ).
  • non-nucleophilic anion of Z ⁇ examples include an aliphatic sulfonate anion in which at least ⁇ position of the sulfonic acid is substituted with a fluorine atom, an aromatic sulfonate anion substituted with a fluorine atom or a group having a fluorine atom, an alkyl group Is preferably a bis (alkylsulfonyl) imide anion substituted with a fluorine atom, or a tris (alkylsulfonyl) methide anion wherein an alkyl group is substituted with a fluorine atom.
  • the non-nucleophilic anion is more preferably a perfluoroaliphatic sulfonate anion having 4 to 8 carbon atoms, a benzenesulfonate anion having a fluorine atom, still more preferably a nonafluorobutanesulfonate anion, a perfluorooctanesulfonate anion, Pentafluorobenzenesulfonate anion, 3,5-bis (trifluoromethyl) benzenesulfonate anion.
  • the acid generator is preferably a compound that generates an acid represented by the following general formula (V) or (VI) upon irradiation with actinic rays or radiation. Since it is a compound that generates an acid represented by the following general formula (V) or (VI) and has a cyclic organic group, the resolution and roughness performance can be further improved.
  • the non-nucleophilic anion may be an anion that generates an organic acid represented by the following general formula (V) or (VI).
  • Xf each independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
  • R 11 and R 12 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group.
  • L each independently represents a divalent linking group.
  • Cy represents a cyclic organic group.
  • Rf is a group containing a fluorine atom.
  • x represents an integer of 1 to 20.
  • y represents an integer of 0 to 10.
  • z represents an integer of 0 to 10.
  • Xf represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
  • the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms.
  • the alkyl group substituted with at least one fluorine atom is preferably a perfluoroalkyl group.
  • Xf is preferably a fluorine atom or a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • Xf is a fluorine atom, CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 , C 4 F 9 , C 5 F 11 , C 6 F 13 , C 7 F 15 , C 8 F 17 , CH 2 CF 3, CH 2 CH 2 CF 3, CH 2 C 2 F 5, CH 2 CH 2 C 2 F 5, CH 2 C 3 F 7, CH 2 CH 2 C 3 F 7, CH 2 C 4 F 9 Or CH 2 CH 2 C 4 F 9 , and more preferably a fluorine atom or CF 3 .
  • both Xf are fluorine atoms.
  • R 11 and R 12 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group.
  • This alkyl group may have a substituent (preferably a fluorine atom), and preferably has 1 to 4 carbon atoms. More preferred is a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • Specific examples of the alkyl group having a substituent of R 11 and R 12 include, for example, CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 , C 4 F 9 , C 5 F 11 , C 6 F 13 , C 7.
  • L represents a divalent linking group.
  • the divalent linking group include —COO—, —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —CO—, —O—, —S—, —SO—, —SO 2 —, an alkylene group, and the like. (Preferably having 1 to 6 carbon atoms), a cycloalkylene group (preferably having 3 to 10 carbon atoms), an alkenylene group (preferably having 2 to 6 carbon atoms), or a divalent linking group in which a plurality of these are combined. .
  • —COO—, —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —CO—, —O—, —SO 2 —, —COO-alkylene group—, —OCO-alkylene group—, —CONH— alkylene group - or -NHCO- alkylene group - are preferred, -COO -, - OCO -, - CONH -, - SO 2 -, - COO- alkylene group - or -OCO- alkylene group - is more preferable.
  • Cy represents a cyclic organic group.
  • the cyclic organic group include an alicyclic group, an aryl group, and a heterocyclic group.
  • the alicyclic group may be monocyclic or polycyclic.
  • the monocyclic alicyclic group include monocyclic cycloalkyl groups such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group.
  • the polycyclic alicyclic group include polycyclic cycloalkyl groups such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group.
  • an alicyclic group having a bulky structure having 7 or more carbon atoms such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group, is a PEB (heating after exposure) step. It is preferable from the viewpoint of suppression of in-film diffusibility and improvement of MEEF (Mask Error Enhancement Factor).
  • MEEF Mesk Error Enhancement Factor
  • the aryl group may be monocyclic or polycyclic.
  • Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, a phenanthryl group, and an anthryl group.
  • a naphthyl group having a relatively low light absorbance at 193 nm is preferable.
  • the heterocyclic group may be monocyclic or polycyclic, but polycyclic can suppress acid diffusion more. Moreover, the heterocyclic group may have aromaticity or may not have aromaticity. Examples of the heterocyclic ring having aromaticity include a furan ring, a thiophene ring, a benzofuran ring, a benzothiophene ring, a dibenzofuran ring, a dibenzothiophene ring, and a pyridine ring. Examples of the heterocyclic ring not having aromaticity include a tetrahydropyran ring, a lactone ring or a sultone ring, and a decahydroisoquinoline ring.
  • heterocyclic ring in the heterocyclic group a furan ring, a thiophene ring, a pyridine ring, or a decahydroisoquinoline ring is particularly preferable.
  • lactone ring or sultone ring include the lactone structure or sultone exemplified in the aforementioned resin (A).
  • the cyclic organic group may have a substituent.
  • substituents include an alkyl group (which may be linear or branched, preferably 1 to 12 carbon atoms), and a cycloalkyl group (monocyclic, polycyclic or spirocyclic).
  • the carbon constituting the cyclic organic group may be a carbonyl carbon.
  • x is preferably 1 to 8, more preferably 1 to 4, and particularly preferably 1.
  • y is preferably 0 to 4, more preferably 0.
  • z is preferably 0 to 8, more preferably 0 to 4.
  • the group containing a fluorine atom represented by Rf include an alkyl group having at least one fluorine atom, a cycloalkyl group having at least one fluorine atom, and an aryl group having at least one fluorine atom. . These alkyl group, cycloalkyl group and aryl group may be substituted with a fluorine atom, or may be substituted with another substituent containing a fluorine atom.
  • Rf is a cycloalkyl group having at least one fluorine atom or an aryl group having at least one fluorine atom
  • other substituents containing a fluorine atom include, for example, alkyl substituted with at least one fluorine atom. Groups. Further, these alkyl group, cycloalkyl group and aryl group may be further substituted with a substituent not containing a fluorine atom. As this substituent, the thing which does not contain a fluorine atom among what was demonstrated about Cy previously can be mentioned, for example.
  • Examples of the alkyl group having at least one fluorine atom represented by Rf include those described above as the alkyl group substituted with at least one fluorine atom represented by Xf.
  • Examples of the cycloalkyl group having at least one fluorine atom represented by Rf include a perfluorocyclopentyl group and a perfluorocyclohexyl group.
  • Examples of the aryl group having at least one fluorine atom represented by Rf include a perfluorophenyl group.
  • the non-nucleophilic anion is preferably an anion represented by any one of the following general formulas (B-1) to (B-3). First, the anion represented by the following general formula (B-1) will be described.
  • R b1 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom or a trifluoromethyl group (CF 3 ).
  • n represents an integer of 1 to 4.
  • n is preferably an integer of 1 to 3, and more preferably 1 or 2.
  • X b1 represents a single bond, an ether bond, an ester bond (—OCO— or —COO—) or a sulfonate ester bond (—OSO 2 — or —SO 3 —).
  • X b1 is preferably an ester bond (—OCO— or —COO—) or a sulfonate bond (—OSO 2 — or —SO 3 —).
  • R b2 represents a substituent having 6 or more carbon atoms.
  • the substituent having 6 or more carbon atoms for R b2 is preferably a bulky group, and examples thereof include alkyl groups, alicyclic groups, aryl groups, and heterocyclic groups having 6 or more carbon atoms.
  • the alkyl group having 6 or more carbon atoms for R b2 may be linear or branched, and is preferably a linear or branched alkyl group having 6 to 20 carbon atoms. Examples thereof include a linear or branched hexyl group, a linear or branched heptyl group, and a linear or branched octyl group. From the viewpoint of bulkiness, a branched alkyl group is preferable.
  • the alicyclic group having 6 or more carbon atoms for R b2 may be monocyclic or polycyclic.
  • the monocyclic alicyclic group include monocyclic cycloalkyl groups such as a cyclohexyl group and a cyclooctyl group.
  • the polycyclic alicyclic group include polycyclic cycloalkyl groups such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group.
  • an alicyclic group having a bulky structure having 7 or more carbon atoms such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group, is a PEB (heating after exposure) step.
  • PEB heating after exposure
  • the aryl group having 6 or more carbon atoms for R b2 may be monocyclic or polycyclic.
  • Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, a phenanthryl group, and an anthryl group. Among these, a naphthyl group having a relatively low light absorbance at 193 nm is preferable.
  • the heterocyclic group having 6 or more carbon atoms for R b2 may be monocyclic or polycyclic, but polycyclic can suppress acid diffusion more. Moreover, the heterocyclic group may have aromaticity or may not have aromaticity. Examples of the heterocyclic ring having aromaticity include a benzofuran ring, a benzothiophene ring, a dibenzofuran ring, and a dibenzothiophene ring. Examples of the heterocyclic ring not having aromaticity include a tetrahydropyran ring, a lactone ring, and a decahydroisoquinoline ring.
  • heterocyclic ring in the heterocyclic group a benzofuran ring or a decahydroisoquinoline ring is particularly preferable.
  • lactone ring examples include the lactone structure exemplified in the aforementioned resin (P).
  • the substituent having 6 or more carbon atoms for R b2 may further have a substituent.
  • the further substituent include an alkyl group (which may be linear or branched, preferably 1 to 12 carbon atoms) and a cycloalkyl group (monocyclic, polycyclic or spiro ring). And preferably having 3 to 20 carbon atoms), aryl group (preferably having 6 to 14 carbon atoms), hydroxy group, alkoxy group, ester group, amide group, urethane group, ureido group, thioether group, sulfonamide group, And sulfonic acid ester groups.
  • the carbon constituting the alicyclic group, aryl group, or heterocyclic group (carbon contributing to ring formation) may be a carbonyl carbon.
  • Q b1 represents a group having a lactone structure, a group having a sultone structure, or a group having a cyclic carbonate structure.
  • the lactone structure and sultone structures for Q b1 for example, those previously resin similar to the lactone structure and sultone structure in the repeating unit having a lactone structure and a sultone structure described in the section (P).
  • a sultone structure is mentioned.
  • the lactone structure or sultone structure may be directly bonded to the oxygen atom of the ester group in the general formula (B-2), but the lactone structure or sultone structure is an alkylene group (eg, methylene group, ethylene group). ) May be bonded to an oxygen atom of the ester group.
  • the group having the lactone structure or sultone structure can be referred to as an alkyl group having the lactone structure or sultone structure as a substituent.
  • the cyclic carbonate structure for Q b1 is preferably a 5- to 7-membered cyclic carbonate structure, such as 1,3-dioxolan-2-one and 1,3-dioxane-2-one.
  • the cyclic carbonate structure may be directly bonded to the oxygen atom of the ester group in the general formula (B-2), but the cyclic carbonate structure is bonded via an alkylene group (for example, a methylene group or an ethylene group). It may be bonded to an oxygen atom of the ester group.
  • the group having a cyclic carbonate structure is an alkyl group having a cyclic carbonate structure as a substituent.
  • L b2 represents an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and examples thereof include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, and a butylene group, and an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms is preferable.
  • X b2 represents an ether bond or an ester bond (—OCO— or —COO—).
  • Q b2 represents a group containing an alicyclic group or an aromatic ring. The alicyclic group for Q b2 may be monocyclic or polycyclic.
  • Examples of the monocyclic alicyclic group include monocyclic cycloalkyl groups such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group.
  • Examples of the polycyclic alicyclic group include polycyclic cycloalkyl groups such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group.
  • an alicyclic group having a bulky structure having 7 or more carbon atoms such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group is preferable.
  • the aromatic ring in the group containing an aromatic ring for Q b2 is preferably an aromatic ring having 6 to 20 carbon atoms, and examples thereof include a benzene ring, a naphthalene ring, a phenanthrene ring, and an anthracene ring. More preferably, it is a ring.
  • the aromatic ring may be substituted with at least one fluorine atom, and examples of the aromatic ring substituted with at least one fluorine atom include a perfluorophenyl group.
  • the aromatic ring may be directly bonded to Xb2 , but the aromatic ring may be bonded to Xb2 via an alkylene group (for example, a methylene group or an ethylene group).
  • the group containing the aromatic ring can be referred to as an alkyl group having the aromatic ring as a substituent.
  • Examples of the organic group represented by R 201 , R 202 and R 203 include the corresponding groups in the compounds (ZI-1), (ZI-2), (ZI-3) and (ZI-4) described later. Can be mentioned.
  • the compound which has two or more structures represented by general formula (ZI) may be sufficient.
  • at least one of R 201 to R 203 of the compound represented by the general formula (ZI) is a single bond or at least one of R 201 to R 203 of the other compound represented by the general formula (ZI). It may be a compound having a structure bonded through a linking group.
  • (ZI) component examples include compounds (ZI-1), (ZI-2), (ZI-3) and (ZI-4) described below.
  • the compound (ZI-1) is an arylsulfonium compound in which at least one of R 201 to R 203 in the general formula (ZI) is an aryl group, that is, a compound having arylsulfonium as a cation.
  • R 201 to R 203 may be an aryl group, or a part of R 201 to R 203 may be an aryl group and the rest may be an alkyl group or a cycloalkyl group.
  • arylsulfonium compound examples include a triarylsulfonium compound, a diarylalkylsulfonium compound, an aryldialkylsulfonium compound, a diarylcycloalkylsulfonium compound, and an aryldicycloalkylsulfonium compound.
  • the aryl group of the arylsulfonium compound is preferably a phenyl group or a naphthyl group, and more preferably a phenyl group.
  • the aryl group may be an aryl group having a heterocyclic structure having an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom or the like. Examples of the heterocyclic structure include a pyrrole residue, a furan residue, a thiophene residue, an indole residue, a benzofuran residue, and a benzothiophene residue.
  • the two or more aryl groups may be the same or different.
  • the alkyl group or cycloalkyl group optionally possessed by the arylsulfonium compound is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 15 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 15 carbon atoms, such as a methyl group, Examples include an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a t-butyl group, a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, and a cyclohexyl group.
  • the aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 201 to R 203 are an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (for example, 3 to 15 carbon atoms), an aryl group (for example, 6 to 14 carbon atoms).
  • An alkoxy group for example, having 1 to 15 carbon atoms
  • a halogen atom for example, a hydroxyl group, and a phenylthio group may be substituted.
  • Preferred substituents are linear or branched alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, cycloalkyl groups having 3 to 12 carbon atoms, and linear, branched or cyclic alkoxy groups having 1 to 12 carbon atoms, more preferably carbon atoms.
  • the substituent may be substituted with any one of the three R 201 to R 203 or may be substituted with all three. Further, when R 201 to R 203 are an aryl group, the substituent is preferably substituted at the p-position of the aryl group.
  • the compound (ZI-2) is a compound represented by the following general formula (ZI-2). That is, compound (ZI-2) is a compound in which R 201 to R 203 in formula (ZI) each independently represent an organic group having no aromatic ring.
  • the aromatic ring includes an aromatic ring containing a hetero atom.
  • R 201 ′ to R 203 ′ each independently represents an organic group having no aromatic ring.
  • Z ⁇ represents a non-nucleophilic anion.
  • the organic group not containing an aromatic ring as R 201 ′ to R 203 ′ generally has 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms.
  • R 201 ′ to R 203 ′ are each independently preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group or a vinyl group, more preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group or 2-oxocycloalkyl group.
  • An alkoxycarbonylmethyl group particularly preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group.
  • alkyl group and cycloalkyl group represented by R 201 ′ to R 203 ′ a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group) is preferable.
  • cycloalkyl groups having 3 to 10 carbon atoms cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group). More preferred examples of the alkyl group include a 2-oxoalkyl group and an alkoxycarbonylmethyl group. More preferred examples of the cycloalkyl group include a 2-oxocycloalkyl group.
  • the 2-oxoalkyl group may be linear or branched, and a group having> C ⁇ O at the 2-position of the above alkyl group is preferable.
  • the 2-oxocycloalkyl group is preferably a group having> C ⁇ O at the 2-position of the above cycloalkyl group.
  • the alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms (methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, pentoxy group).
  • R 201 ′ to R 203 ′ may be further substituted with a halogen atom, an alkoxy group (for example, having 1 to 5 carbon atoms), a hydroxyl group, a cyano group, or a nitro group.
  • the compound (ZI-3) is a compound represented by the following general formula (ZI-3), which is a compound having a phenacylsulfonium salt structure.
  • R 1c to R 5c are each independently a hydrogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, alkoxy group, aryloxy group, alkoxycarbonyl group, alkylcarbonyloxy group, cycloalkylcarbonyloxy group, halogen atom, hydroxyl group Represents a nitro group, an alkylthio group or an arylthio group.
  • R 6c and R 7c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group or an aryl group.
  • R x and R y each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, a 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, an alkoxycarbonylalkyl group, an allyl group, or a vinyl group.
  • R 1c to R 5c , R 5c and R 6c , R 6c and R 7c , R 5c and R x , and R x and R y may be bonded to form a ring structure.
  • the ring structure may include an oxygen atom, a sulfur atom, a ketone group, an ester bond, and an amide bond.
  • Examples of the ring structure include an aromatic or non-aromatic hydrocarbon ring, an aromatic or non-aromatic heterocycle, or a polycyclic fused ring formed by combining two or more of these rings.
  • Examples of the ring structure include 3- to 10-membered rings, preferably 4- to 8-membered rings, more preferably 5- or 6-membered rings.
  • Examples of the group formed by combining any two or more of R 1c to R 5c , R 6c and R 7c , and R x and R y include a butylene group and a pentylene group.
  • the group formed by combining R 5c and R 6c and R 5c and R x is preferably a single bond or an alkylene group, and examples of the alkylene group include a methylene group and an ethylene group. .
  • Zc ⁇ represents a non-nucleophilic anion, and examples thereof include the same non-nucleophilic anion as Z ⁇ in formula (ZI).
  • the alkyl group as R 1c to R 7c may be either linear or branched, for example, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms ( Examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a linear or branched propyl group, a linear or branched butyl group, and a linear or branched pentyl group.
  • Examples of the cycloalkyl group include a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms.
  • An alkyl group (for example, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group) can be mentioned.
  • the aryl group as R 1c to R 5c preferably has 5 to 15 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group and a naphthyl group.
  • the alkoxy group as R 1c to R 5c may be linear, branched or cyclic, for example, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, preferably a linear or branched alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms.
  • an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms preferably a linear or branched alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms.
  • cyclic alkoxy group having 3 to 10 carbon atoms for example, cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group
  • alkoxy group in the alkoxycarbonyl group as R 1c ⁇ R 5c are the same as specific examples of the alkoxy group of R 1c ⁇ R 5c.
  • alkyl group in the alkylcarbonyloxy group and alkylthio group as R 1c ⁇ R 5c are the same as specific examples of the alkyl group of R 1c ⁇ R 5c.
  • cycloalkyl group in the cycloalkyl carbonyl group as R 1c ⁇ R 5c are the same as specific examples of the cycloalkyl group of R 1c ⁇ R 5c.
  • R 1c ⁇ R 5c Specific examples of the aryl group in the aryloxy group and arylthio group as R 1c ⁇ R 5c are the same as specific examples of the aryl group of R 1c ⁇ R 5c.
  • any one of R 1c to R 5c is a linear or branched alkyl group, a cycloalkyl group, or a linear, branched or cyclic alkoxy group, and more preferably the sum of the carbon number of R 1c to R 5c Is 2-15.
  • solvent solubility improves more and generation
  • the ring structure which any two or more of R 1c to R 5c may be bonded to each other is preferably a 5-membered or 6-membered ring, particularly preferably a 6-membered ring (for example, a phenyl ring). It is done.
  • the ring structure which may be formed by R 5c and R 6c are bonded to each other, bonded R 5c and R 6c are each other a single bond or an alkylene group (methylene group, ethylene group, etc.) by configuring the generally Examples thereof include a carbonyl carbon atom in formula (I) and a 4-membered ring (particularly preferably a 5-6 membered ring) formed together with the carbon atom.
  • the aryl group as R 6c and R 7c preferably has 5 to 15 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group and a naphthyl group.
  • R 6c and R 7c it is preferable that both of them are alkyl groups.
  • R 6c and R 7c are each a straight-chain or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and it is particularly preferable that both are methyl groups.
  • the group formed by combining R 6c and R 7c is preferably an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, such as an ethylene group , Propylene group, butylene group, pentylene group, hexylene group and the like.
  • the ring formed by combining R 6c and R 7c may have a hetero atom such as an oxygen atom in the ring.
  • Examples of the alkyl group and cycloalkyl group as R x and R y include the same alkyl group and cycloalkyl group as in R 1c to R 7c .
  • Examples of the 2-oxoalkyl group and 2-oxocycloalkyl group as R x and R y include a group having> C ⁇ O at the 2-position of the alkyl group and cycloalkyl group as R 1c to R 7c. .
  • Examples of the alkoxy group in the alkoxycarbonylalkyl group as R x and R y include the same alkoxy groups as in R 1c to R 5c .
  • Examples of the alkyl group include an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, Preferably, a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms (for example, a methyl group or an ethyl group) can be exemplified.
  • the allyl group as R x and R y is not particularly limited, but is substituted with an unsubstituted allyl group or a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group (preferably a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms). It is preferable that it is an allyl group.
  • the vinyl group as R x and R y is not particularly limited, but may be substituted with an unsubstituted vinyl group or a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group (preferably a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms). It is preferably a vinyl group.
  • the ring structure which may be formed by R 5c and R x are bonded to each other, bonded R 5c and R x each other a single bond or an alkylene group (methylene group, ethylene group, etc.) by configuring the generally Examples thereof include a 5-membered ring (particularly preferably a 5-membered ring) formed together with the sulfur atom and the carbonyl carbon atom in the formula (I).
  • R x and R y may combine with each other
  • divalent R x and R y are represented by the general formula (ZI-3):
  • R x and R y are preferably an alkyl group or cycloalkyl group having 4 or more carbon atoms, more preferably 6 or more, and still more preferably 8 or more alkyl groups or cycloalkyl groups.
  • R 1c to R 7c , R x and R y may further have a substituent.
  • a substituent include a halogen atom (for example, a fluorine atom), a hydroxyl group, a carboxyl group, a cyano group, a nitro group, Group, alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, alkoxy group, aryloxy group, acyl group, arylcarbonyl group, alkoxyalkyl group, aryloxyalkyl group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, alkoxycarbonyloxy group, aryl An oxycarbonyloxy group etc. can be mentioned.
  • R 1c , R 2c , R 4c and R 5c each independently represent a hydrogen atom
  • R 3c is a group other than a hydrogen atom, that is, an alkyl group, a cycloalkyl group, More preferably, it represents an aryl group, alkoxy group, aryloxy group, alkoxycarbonyl group, alkylcarbonyloxy group, cycloalkylcarbonyloxy group, halogen atom, hydroxyl group, nitro group, alkylthio group or arylthio group.
  • Examples of the cation of the compound represented by the general formula (ZI-2) or (ZI-3) in the present invention include the following specific examples.
  • the compound (ZI-4) is represented by the following general formula (ZI-4).
  • R 13 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, or a group having a cycloalkyl group. These groups may have a substituent.
  • R 14 s each independently represents a group having a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkylsulfonyl group, a cycloalkylsulfonyl group, or a cycloalkyl group.
  • R 15 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group or a naphthyl group. Two R 15 may be bonded to each other to form a ring.
  • These groups may have a substituent.
  • l represents an integer of 0-2.
  • r represents an integer of 0 to 8.
  • Z ⁇ represents a non-nucleophilic anion, and examples thereof include the same non-nucleophilic anion as Z ⁇ in formula (ZI).
  • the alkyl group of R 13 , R 14 and R 15 is linear or branched and preferably has 1 to 10 carbon atoms, and is preferably a methyl group, an ethyl group, n -Butyl group, t-butyl group and the like are preferable.
  • Examples of the cycloalkyl group represented by R 13 , R 14 and R 15 include monocyclic or polycyclic cycloalkyl groups (preferably cycloalkyl groups having 3 to 20 carbon atoms), and in particular, cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, Cycloheptyl and cyclooctyl are preferred.
  • the alkoxy group for R 13 and R 14 is linear or branched and preferably has 1 to 10 carbon atoms, and is preferably a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an n-butoxy group, or the like.
  • the alkoxycarbonyl group for R 13 and R 14 is linear or branched and preferably has 2 to 11 carbon atoms, and is preferably a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, an n-butoxycarbonyl group, or the like.
  • Examples of the group having a cycloalkyl group represented by R 13 and R 14 include a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group (preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms), and examples thereof include a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group. Examples thereof include a cycloalkyloxy group and an alkoxy group having a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group. These groups may further have a substituent.
  • the monocyclic or polycyclic cycloalkyloxy group of R 13 and R 14 preferably has a total carbon number of 7 or more, more preferably a total carbon number of 7 or more and 15 or less, and a monocyclic ring It is preferable to have a cycloalkyl group.
  • Monocyclic cycloalkyloxy group having 7 or more carbon atoms in total is cyclopropyloxy group, cyclobutyloxy group, cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group, cycloheptyloxy group, cyclooctyloxy group, cyclododecanyloxy group, etc.
  • Examples of the polycyclic cycloalkyloxy group having 7 or more total carbon atoms include a norbornyloxy group, a tricyclodecanyloxy group, a tetracyclodecanyloxy group, an adamantyloxy group, and the like.
  • the alkoxy group having a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group of R 13 and R 14 preferably has a total carbon number of 7 or more, more preferably a total carbon number of 7 or more and 15 or less, An alkoxy group having a monocyclic cycloalkyl group is preferable.
  • the alkoxy group having a total of 7 or more carbon atoms and having a monocyclic cycloalkyl group is methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, pentyloxy, hexyloxy, heptoxy, octyloxy, dodecyloxy, 2-ethylhexyloxy, isopropoxy,
  • a monocyclic cycloalkyl group that may have the above-mentioned substituents is substituted on an alkoxy group such as sec-butoxy, t-butoxy, iso-amyloxy, etc., and the total carbon number including the substituents is 7 or more Represents things.
  • Examples thereof include a cyclohexylmethoxy group, a cyclopentylethoxy group, a cyclohexylethoxy group, and the like, and a cyclohexylmethoxy group is preferable.
  • Examples of the alkoxy group having a polycyclic cycloalkyl group having a total carbon number of 7 or more include a norbornyl methoxy group, a norbornyl ethoxy group, a tricyclodecanyl methoxy group, a tricyclodecanyl ethoxy group, a tetracyclo group.
  • a decanyl methoxy group, a tetracyclodecanyl ethoxy group, an adamantyl methoxy group, an adamantyl ethoxy group, etc. are mentioned, A norbornyl methoxy group, a norbornyl ethoxy group, etc. are preferable.
  • the alkyl group of the alkyl group of R 14, include the same specific examples and the alkyl group as R 13 ⁇ R 15 described above.
  • the alkylsulfonyl group and cycloalkylsulfonyl group represented by R 14 are linear, branched or cyclic, and preferably have 1 to 10 carbon atoms, such as methanesulfonyl group, ethanesulfonyl group, n-propanesulfonyl. Group, n-butanesulfonyl group, cyclopentanesulfonyl group, cyclohexanesulfonyl group and the like are preferable.
  • each of the above groups may have include a halogen atom (for example, a fluorine atom), a hydroxyl group, a carboxyl group, a cyano group, a nitro group, an alkoxy group, an alkoxyalkyl group, an alkoxycarbonyl group, and an alkoxycarbonyloxy group.
  • alkoxy group examples include methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, i-propoxy group, n-butoxy group, 2-methylpropoxy group, 1-methylpropoxy group, t-butoxy group, cyclopentyloxy group, Examples thereof include linear, branched or cyclic alkoxy groups having 1 to 20 carbon atoms such as a cyclohexyloxy group.
  • alkoxyalkyl group examples include straight chain having 2 to 21 carbon atoms such as methoxymethyl group, ethoxymethyl group, 1-methoxyethyl group, 2-methoxyethyl group, 1-ethoxyethyl group, 2-ethoxyethyl group and the like. Examples thereof include a chain, branched or cyclic alkoxyalkyl group.
  • alkoxycarbonyl group examples include methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, n-propoxycarbonyl group, i-propoxycarbonyl group, n-butoxycarbonyl group, 2-methylpropoxycarbonyl group, 1-methylpropoxycarbonyl group, t -Linear, branched or cyclic alkoxycarbonyl groups having 2 to 21 carbon atoms such as butoxycarbonyl group, cyclopentyloxycarbonyl group, cyclohexyloxycarbonyl and the like.
  • alkoxycarbonyloxy group examples include a methoxycarbonyloxy group, an ethoxycarbonyloxy group, an n-propoxycarbonyloxy group, an i-propoxycarbonyloxy group, an n-butoxycarbonyloxy group, a t-butoxycarbonyloxy group, and a cyclopentyloxy group.
  • alkoxycarbonyloxy group examples include linear, branched or cyclic alkoxycarbonyloxy groups having 2 to 21 carbon atoms such as carbonyloxy group and cyclohexyloxycarbonyloxy.
  • the divalent R 15 may have a substituent. Examples of the substituent include a hydroxyl group, a carboxyl group, a cyano group, a nitro group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxyalkyl group, an alkoxy group.
  • R 15 in the general formula (ZI-4) is preferably a methyl group, an ethyl group, a naphthyl group, a divalent group in which two R 15s are bonded to each other to form a tetrahydrothiophene ring structure together with a sulfur atom.
  • R 13 and R 14 may have is preferably a hydroxyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, or a halogen atom (particularly a fluorine atom).
  • l is preferably 0 or 1, and more preferably 1.
  • r is preferably from 0 to 2.
  • R 204 to R 207 each independently represents an aryl group, an alkyl group, or a cycloalkyl group.
  • the aryl group of R 204 to R 207 is preferably a phenyl group or a naphthyl group, more preferably a phenyl group.
  • the aryl group of R 204 to R 207 may be an aryl group having a heterocyclic structure having an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, or the like.
  • Examples of the skeleton of the aryl group having a heterocyclic structure include pyrrole, furan, thiophene, indole, benzofuran, and benzothiophene.
  • the alkyl group and cycloalkyl group in R 204 to R 207 are preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group), carbon Examples thereof include cycloalkyl groups having a number of 3 to 10 (cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group).
  • the aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 204 to R 207 may have a substituent.
  • substituents that the aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 204 to R 207 may have include an alkyl group (eg, having 1 to 15 carbon atoms) and a cycloalkyl group (eg, having 3 to 15 carbon atoms). ), Aryl groups (for example, having 6 to 15 carbon atoms), alkoxy groups (for example, having 1 to 15 carbon atoms), halogen atoms, hydroxyl groups, phenylthio groups, and the like.
  • Z ⁇ represents a non-nucleophilic anion, and examples thereof include the same as the non-nucleophilic anion of Z ⁇ in formula (ZI).
  • Examples of the acid generator further include compounds represented by the following general formulas (ZIV), (ZV), and (ZVI).
  • Ar 3 and Ar 4 each independently represents an aryl group.
  • R 208 , R 209 and R 210 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group.
  • A represents an alkylene group, an alkenylene group or an arylene group.
  • Specific examples of the aryl group represented by Ar 3 , Ar 4 , R 208 , R 209, and R 210 are the same as the specific examples of the aryl group represented by R 201 , R 202, and R 203 in the general formula (ZI-1). Things can be mentioned.
  • alkyl group and cycloalkyl group represented by R 208 , R 209 and R 210 include specific examples of the alkyl group and cycloalkyl group represented by R 201 , R 202 and R 203 in the general formula (ZI-2), respectively.
  • the same thing as an example can be mentioned.
  • the alkylene group of A is alkylene having 1 to 12 carbon atoms (for example, methylene group, ethylene group, propylene group, isopropylene group, butylene group, isobutylene group, etc.), and the alkenylene group of A is 2 to 2 carbon atoms.
  • alkenylene groups for example, ethenylene group, propenylene group, butenylene group, etc.
  • arylene groups for A are arylene groups having 6 to 10 carbon atoms (for example, phenylene group, tolylene group, naphthylene group, etc.) Can be mentioned.
  • the acid generator is preferably a compound that generates an acid having one sulfonic acid group or imide group, more preferably a compound that generates monovalent perfluoroalkanesulfonic acid, or a monovalent fluorine atom or fluorine atom.
  • a compound that generates an aromatic sulfonic acid substituted with a group containing fluorinated acid or a compound that generates an imide acid substituted with a monovalent fluorine atom or a group containing a fluorine atom, and even more preferably, It is a sulfonium salt of a substituted alkanesulfonic acid, a fluorine-substituted benzenesulfonic acid, a fluorine-substituted imide acid or a fluorine-substituted methide acid.
  • the acid generator that can be used is particularly preferably a fluorinated substituted alkanesulfonic acid, a fluorinated substituted benzenesulfonic acid, or a fluorinated substituted imidic acid having a pKa of the generated acid of ⁇ 1 or less, and the sensitivity is improved.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention contains a compound represented by the above general formula (ZI-2), (ZI-3) or (ZI-4) as an acid generator. It is possible to improve the exposure latitude and the uniformity of local pattern dimensions.
  • the acid generator can be synthesized by a known method. For example, [0200] to [0210] of JP2007-161707A, JP2010-100595A, and WO2011 / 093280 [ [0051] to [0058], [0382] to [0385] of International Publication No. 2008/153110, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-161707, and the like.
  • An acid generator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the content of the compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation (except when represented by the above general formula (ZI-3) or (ZI-4)) in the composition is actinic ray sensitive or Based on the total solid content of the radiation sensitive resin composition (I), 0.1 to 30% by mass is preferable, more preferably 0.5 to 25% by mass, still more preferably 3 to 20% by mass, and particularly preferably. 3 to 15% by mass.
  • the acid generator is represented by the general formula (ZI-3) or (ZI-4)
  • the content is preferably 5 to 35% by mass based on the total solid content of the composition. 8 to 30% by mass is more preferable, 9 to 30% by mass is further preferable, and 9 to 25% by mass is particularly preferable.
  • Hydrophobic resin (D) The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention is also referred to as a hydrophobic resin (hereinafter referred to as “hydrophobic resin (D)” or simply “resin (D)”), particularly when applied to immersion exposure. ) May be contained.
  • the resin (D) is usually a resin different from the resin (P) and the resin (A).
  • the hydrophobic resin (D) is unevenly distributed in the film surface layer, and when the immersion medium is water, the static / dynamic contact angle of the resist film surface with water is improved, and the immersion liquid followability is improved. be able to.
  • the hydrophobic resin (D) is preferably designed to be unevenly distributed at the interface as described above. However, unlike the surfactant, the hydrophobic resin (D) does not necessarily need to have a hydrophilic group in the molecule. There is no need to contribute to uniform mixing.
  • the hydrophobic resin (D) is selected from any one of “fluorine atom”, “silicon atom”, and “CH 3 partial structure contained in the side chain portion of the resin” from the viewpoint of uneven distribution in the film surface layer. It is preferable to have the above, and it is more preferable to have two or more.
  • the hydrophobic resin (D) contains a fluorine atom and / or a silicon atom
  • the fluorine atom and / or silicon atom in the hydrophobic resin (D) may be contained in the main chain of the resin. , May be contained in the side chain.
  • the hydrophobic resin (D) contains a fluorine atom
  • it is a resin having an alkyl group having a fluorine atom, a cycloalkyl group having a fluorine atom, or an aryl group having a fluorine atom as a partial structure having a fluorine atom.
  • the alkyl group having a fluorine atom preferably having 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms
  • the cycloalkyl group having a fluorine atom is a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and may further have a substituent other than a fluorine atom.
  • the aryl group having a fluorine atom include those in which at least one hydrogen atom of an aryl group such as a phenyl group or a naphthyl group is substituted with a fluorine atom, and may further have a substituent other than a fluorine atom.
  • alkyl group having a fluorine atom examples include groups represented by the following general formulas (F2) to (F4).
  • the invention is not limited to this.
  • R 57 to R 68 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group (straight or branched). However, at least one of R 57 to R 61, at least one of R 62 to R 64 , and at least one of R 65 to R 68 are each independently a fluorine atom or at least one hydrogen atom substituted with a fluorine atom. Represents an alkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms). All of R 57 to R 61 and R 65 to R 67 are preferably fluorine atoms.
  • R 62 , R 63 and R 68 are preferably an alkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms) in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Further preferred. R 62 and R 63 may be connected to each other to form a ring.
  • Specific examples of the group represented by the general formula (F2) include a p-fluorophenyl group, a pentafluorophenyl group, and a 3,5-di (trifluoromethyl) phenyl group.
  • Specific examples of the group represented by the general formula (F3) include trifluoromethyl group, pentafluoropropyl group, pentafluoroethyl group, heptafluorobutyl group, hexafluoroisopropyl group, heptafluoroisopropyl group, hexafluoro (2 -Methyl) isopropyl group, nonafluorobutyl group, octafluoroisobutyl group, nonafluorohexyl group, nonafluoro-t-butyl group, perfluoroisopentyl group, perfluorooctyl group, perfluoro (trimethyl) hexyl group, 2,2 ,
  • Hexafluoroisopropyl group, heptafluoroisopropyl group, hexafluoro (2-methyl) isopropyl group, octafluoroisobutyl group, nonafluoro-t-butyl group and perfluoroisopentyl group are preferable, and hexafluoroisopropyl group and heptafluoroisopropyl group are preferable. Further preferred.
  • Specific examples of the group represented by the general formula (F4) include, for example, —C (CF 3 ) 2 OH, —C (C 2 F 5 ) 2 OH, —C (CF 3 ) (CH 3 ) OH, —CH (CF 3 ) OH and the like can be mentioned, and —C (CF 3 ) 2 OH is preferable.
  • the partial structure containing a fluorine atom may be directly bonded to the main chain, and further from the group consisting of an alkylene group, a phenylene group, an ether bond, a thioether bond, a carbonyl group, an ester bond, an amide bond, a urethane bond and a ureylene bond. You may couple
  • X 1 represents a hydrogen atom, —CH 3 , —F or —CF 3 .
  • X 2 represents —F or —CF 3 .
  • the hydrophobic resin (D) may contain a silicon atom.
  • the partial structure having a silicon atom is preferably a resin having an alkylsilyl structure (preferably a trialkylsilyl group) or a cyclic siloxane structure.
  • Specific examples of the alkylsilyl structure or the cyclic siloxane structure include groups represented by the following general formulas (CS-1) to (CS-3).
  • R 12 to R 26 each independently represents a linear or branched alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms) or a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms).
  • L 3 to L 5 each represents a single bond or a divalent linking group. Examples of the divalent linking group include an alkylene group, a phenylene group, an ether bond, a thioether bond, a carbonyl group, an ester bond, an amide bond, a urethane bond, and a urea bond, or a combination of two or more ( Preferably, the total carbon number is 12 or less).
  • n represents an integer of 1 to 5.
  • n is preferably an integer of 2 to 4.
  • X 1 represents a hydrogen atom, —CH 3 , —F or —CF 3 .
  • the hydrophobic resin (D) can contain a repeating unit having a sulfonic acid amine salt structure.
  • a repeating unit having a sulfonic acid amine salt structure is illustrated, this invention is not limited to these.
  • R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • M ⁇ represents a sulfonate ion, tosylate, benzene sulfonate, 4-fluorobenzene sulfonate, 1,2,3,4,5-pentafluorobenzene sulfonate, mesitylene sulfonate, 2,4,6-triisopropylbenzene sulfonate, It is preferably an aryl sulfonate such as naphthyl sulfonate or pyrene sulfonate, or a sulfonate ion such as mesylate or butane sulfonate.
  • R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • Each R 4 independently represents a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms.
  • a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms for R 4 is a hydroxy group, an ether bond, an ester bond, a cyano group, an amino group, or a double bond. Or may have a halogen atom.
  • 2 to 4 R 4 may be bonded to each other to form a ring having 3 to 20 carbon atoms.
  • the hydrophobic resin (D) can contain a repeating unit having a carboxylic acid amine salt structure.
  • a repeating unit having a carboxylic acid amine salt structure is illustrated, this invention is not limited to these.
  • R 0 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • Specific examples of the carboxylate anion represented by R 2 COO ⁇ include formate anion, acetate anion, propionate anion, butyrate anion, isobutyrate anion, valerate anion, isovalerate anion, pivalate anion, hexanoate anion.
  • R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • Each R 4 independently represents a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms.
  • a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms for R 4 is a hydroxy group, an ether bond, an ester bond, a cyano group, an amino group, or a double bond. Or may have a halogen atom.
  • 2 to 4 R 4 may be bonded to each other to form a ring having 3 to 20 carbon atoms.
  • the hydrophobic resin (D) can contain a repeating unit having an amine structure.
  • a repeating unit having an amine structure is illustrated, this invention is not limited to these.
  • R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • the hydrophobic resin (D) contains a repeating unit having a sulfonic acid amine salt structure, a repeating unit having a carboxylic acid amine salt structure, or a repeating unit having an amine structure
  • the repeating resin having a sulfonic acid amine salt structure The content of the unit, the repeating unit having a carboxylic acid amine salt structure or the repeating unit having an amine structure in the hydrophobic resin (D) is 0 to 30 with respect to all the repeating units of the hydrophobic resin (D).
  • the mol% is preferable, 0 to 20 mol% is more preferable, and 0 to 10 mol% is particularly preferable.
  • the hydrophobic resin (D) it is also preferred to include CH 3 partial structure side chain moiety.
  • the CH 3 partial structure possessed by the side chain portion in the resin (D) (hereinafter also simply referred to as “side chain CH 3 partial structure”) has a CH 3 partial structure possessed by an ethyl group, a propyl group, or the like. It is included.
  • a methyl group directly bonded to the main chain of the resin (D) for example, ⁇ -methyl group of a repeating unit having a methacrylic acid structure
  • the resin (D) includes a repeating unit derived from a monomer having a polymerizable moiety having a carbon-carbon double bond, such as a repeating unit represented by the following general formula (M).
  • R 11 to R 14 are CH 3 “as is”, the CH 3 is not included in the CH 3 partial structure of the side chain moiety in the present invention.
  • CH 3 partial structure exists through some atoms from C-C backbone, and those falling under CH 3 partial structures in the present invention.
  • R 11 is an ethyl group (CH 2 CH 3 )
  • it has “one” CH 3 partial structure in the present invention.
  • R 11 to R 14 each independently represents a side chain portion.
  • R 11 to R 14 in the side chain portion include a hydrogen atom and a monovalent organic group.
  • the monovalent organic group for R 11 to R 14 include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkyloxycarbonyl group, a cycloalkyloxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an alkylaminocarbonyl group, and a cycloalkylaminocarbonyl.
  • Group, an arylaminocarbonyl group, and the like, and these groups may further have a substituent.
  • the hydrophobic resin (D) is preferably a resin having a repeating unit having a CH 3 partial structure in the side chain portion, and as such a repeating unit, a repeating unit represented by the following general formula (II), and It is more preferable to have at least one repeating unit (x) among repeating units represented by the following general formula (III).
  • X b1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cyano group or a halogen atom
  • R 2 has one or more CH 3 partial structure represents a stable organic radical to acid.
  • the organic group that is stable to acid is more specifically an organic group that does not have the “group that decomposes by the action of an acid to generate a polar group” described in the resin (P). Is preferred.
  • the alkyl group of Xb1 preferably has 1 to 4 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a hydroxymethyl group, and a trifluoromethyl group, and a methyl group is preferable.
  • X b1 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
  • R 2 examples include an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, a cycloalkenyl group, an aryl group, and an aralkyl group having one or more CH 3 partial structures.
  • the above cycloalkyl group, alkenyl group, cycloalkenyl group, aryl group, and aralkyl group may further have an alkyl group as a substituent.
  • R 2 is preferably an alkyl group or an alkyl-substituted cycloalkyl group having one or more CH 3 partial structures.
  • the acid-stable organic group having one or more CH 3 partial structures as R 2 preferably has 2 or more and 10 or less CH 3 partial structures, and more preferably 2 or more and 8 or less.
  • the alkyl group having one or more CH 3 partial structures in R 2 is preferably a branched alkyl group having 3 to 20 carbon atoms.
  • preferable alkyl groups include isopropyl group, isobutyl group, 3-pentyl group, 2-methyl-3-butyl group, 3-hexyl group, 2-methyl-3-pentyl group, and 3-methyl-4.
  • the cycloalkyl group having one or more CH 3 partial structures in R 2 may be monocyclic or polycyclic. Specific examples include groups having a monocyclo, bicyclo, tricyclo, tetracyclo structure or the like having 5 or more carbon atoms. The number of carbon atoms is preferably 6-30, and particularly preferably 7-25.
  • Preferred cycloalkyl groups include adamantyl group, noradamantyl group, decalin residue, tricyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, norbornyl group, cedrol group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, A cyclodecanyl group and a cyclododecanyl group can be mentioned. More preferable examples include an adamantyl group, norbornyl group, cyclohexyl group, cyclopentyl group, tetracyclododecanyl group, and tricyclodecanyl group.
  • the alkenyl group having one or more CH 3 partial structures in R 2 is preferably a linear or branched alkenyl group having 1 to 20 carbon atoms, and more preferably a branched alkenyl group.
  • the aryl group having one or more CH 3 partial structures in R 2 is preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group and a naphthyl group. is there.
  • the aralkyl group having one or more CH 3 partial structures in R 2 is preferably an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, and examples thereof include a benzyl group, a phenethyl group, and a naphthylmethyl group.
  • hydrocarbon group having two or more CH 3 partial structures in R 2 include isopropyl group, isobutyl group, t-butyl group, 3-pentyl group, 2-methyl-3-butyl. Group, 3-hexyl group, 2,3-dimethyl-2-butyl group, 2-methyl-3-pentyl group, 3-methyl-4-hexyl group, 3,5-dimethyl-4-pentyl group, isooctyl group, 2,4,4-trimethylpentyl group, 2-ethylhexyl group, 2,6-dimethylheptyl group, 1,5-dimethyl-3-heptyl group, 2,3,5,7-tetramethyl-4-heptyl group, Examples include 3,5-dimethylcyclohexyl group, 4-isopropylcyclohexyl group, 4-tbutylcyclohexyl group, and isobornyl group.
  • the repeating unit represented by the general formula (II) is preferably an acid-stable (non-acid-decomposable) repeating unit, and specifically, a group that decomposes by the action of an acid to generate a polar group. It is preferable that it is a repeating unit which does not have.
  • X b2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cyano group, or a halogen atom
  • R 3 represents an acid-stable organic group having one or more CH 3 partial structures
  • n represents an integer of 1 to 5.
  • the alkyl group of Xb2 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a hydroxymethyl group, and a trifluoromethyl group, and a hydrogen atom is preferable.
  • X b2 is preferably a hydrogen atom.
  • R 3 is an organic group that is stable against acid, and more specifically, an organic group that does not have the “group that decomposes by the action of an acid to generate a polar group” described in the resin (P). It is preferable that
  • R 3 includes an alkyl group having one or more CH 3 partial structures.
  • the acid-stable organic group having one or more CH 3 partial structures as R 3 preferably has 1 or more and 10 or less CH 3 partial structures, more preferably 1 or more and 8 or less, More preferably, it is 1 or more and 4 or less.
  • the alkyl group having one or more CH 3 partial structures in R 3 is preferably a branched alkyl group having 3 to 20 carbon atoms.
  • preferable alkyl groups include isopropyl group, isobutyl group, 3-pentyl group, 2-methyl-3-butyl group, 3-hexyl group, 2-methyl-3-pentyl group, and 3-methyl-4.
  • alkyl group having two or more CH 3 partial structures in R 3 include isopropyl group, isobutyl group, t-butyl group, 3-pentyl group, 2,3-dimethylbutyl group, 2-methyl-3-butyl group, 3-hexyl group, 2-methyl-3-pentyl group, 3-methyl-4-hexyl group, 3,5-dimethyl-4-pentyl group, isooctyl group, 2,4, 4-trimethylpentyl group, 2-ethylhexyl group, 2,6-dimethylheptyl group, 1,5-dimethyl-3-heptyl group, 2,3,5,7-tetramethyl-4-heptyl group, etc. .
  • it has 5 to 20 carbon atoms, and is an isopropyl group, t-butyl group, 2-methyl-3-butyl group, 2-methyl-3-pentyl group, or 3-methyl-4-hexyl group. 3,5-dimethyl-4-pentyl group, 2,4,4-trimethylpentyl group, 2-ethylhexyl group, 2,6-dimethylheptyl group, 1,5-dimethyl-3-heptyl group, 2,3, 5,7-tetramethyl-4-heptyl group and 2,6-dimethylheptyl group.
  • N represents an integer of 1 to 5, more preferably an integer of 1 to 3, and still more preferably 1 or 2.
  • the repeating unit represented by the general formula (III) is preferably an acid-stable (non-acid-decomposable) repeating unit, and specifically, a group that decomposes by the action of an acid to generate a polar group. It is preferable that it is a repeating unit which does not have.
  • the content of at least one repeating unit (x) among the repeating units represented by (III) is preferably 90 mol% or more, and 95 mol% or more with respect to all the repeating units of the resin (D). It is more preferable that The content is usually 100 mol% or less with respect to all repeating units of the resin (D).
  • Resin (D) is a repeating unit represented by general formula (II), and at least one repeating unit (x) among repeating units represented by general formula (III)
  • the surface free energy of the resin (D) increases.
  • the resin (D) is less likely to be unevenly distributed on the surface of the resist film, and the static / dynamic contact angle of the resist film with respect to water can be reliably improved, and the immersion liquid followability can be improved.
  • the hydrophobic resin (D) includes the following (x) to (z) regardless of whether (i) a fluorine atom and / or a silicon atom is included or (ii) a CH 3 partial structure is included in the side chain portion. ) May have at least one group selected from the group of (X) an acid group, (Y) a group having a lactone structure, an acid anhydride group, or an acid imide group, (Z) a group decomposable by the action of an acid
  • Examples of the acid group (x) include a phenolic hydroxyl group, a carboxylic acid group, a fluorinated alcohol group, a sulfonic acid group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, an (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) methylene group, and an (alkylsulfonyl) (alkyl Carbonyl) imide group, bis (alkylcarbonyl) methylene group, bis (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylsulfonyl) methylene group, bis (alkylsulfonyl) imide group, tris (alkylcarbonyl) methylene group, tris (alkylsulfonyl) A methylene group etc. are mentioned.
  • Preferred acid groups include fluorinated alcohol groups (preferably hexafluoroisopropanol), sulfonimide groups, and
  • the repeating unit having an acid group (x) includes a repeating unit in which an acid group is directly bonded to the main chain of the resin, such as a repeating unit of acrylic acid or methacrylic acid, or a resin having a linking group. Examples include a repeating unit in which an acid group is bonded to the main chain, and a polymerization initiator or chain transfer agent having an acid group can be introduced at the end of the polymer chain at the time of polymerization. preferable.
  • the repeating unit having an acid group (x) may have at least one of a fluorine atom and a silicon atom.
  • the content of the repeating unit having an acid group (x) is preferably from 1 to 50 mol%, more preferably from 3 to 35 mol%, still more preferably from 5 to 5%, based on all repeating units in the hydrophobic resin (D). 20 mol%.
  • Rx represents a hydrogen atom, CH 3 , CF 3 , or CH 2 OH.
  • the group having a lactone structure As the group having a lactone structure, the acid anhydride group, or the acid imide group (y), a group having a lactone structure is particularly preferable.
  • the repeating unit containing these groups is a repeating unit in which this group is directly bonded to the main chain of the resin, such as a repeating unit of acrylic acid ester and methacrylic acid ester.
  • this repeating unit may be a repeating unit in which this group is bonded to the main chain of the resin via a linking group.
  • this repeating unit may be introduce
  • repeating unit having a group having a lactone structure examples include those similar to the repeating unit having a lactone structure described above in the section of the acid-decomposable resin (A).
  • the content of the repeating unit having a group having a lactone structure, an acid anhydride group, or an acid imide group is preferably 1 to 100 mol% based on all repeating units in the hydrophobic resin (D), The content is more preferably 3 to 98 mol%, further preferably 5 to 95 mol%.
  • Examples of the repeating unit having a group (z) that is decomposed by the action of an acid in the hydrophobic resin (D) include the same repeating units as those having an acid-decomposable group listed for the resin (A).
  • the repeating unit having a group (z) that is decomposed by the action of an acid may have at least one of a fluorine atom and a silicon atom.
  • the content of the repeating unit having a group (z) that is decomposed by the action of an acid is preferably 1 to 80 mol% with respect to all the repeating units in the resin (D). The amount is preferably 10 to 80 mol%, more preferably 20 to 60 mol%.
  • the hydrophobic resin (D) may further have a repeating unit represented by the following general formula (III).
  • R c31 represents a hydrogen atom, an alkyl group (which may be substituted with a fluorine atom or the like), a cyano group, or a —CH 2 —O—Rac 2 group.
  • Rac 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group or an acyl group.
  • R c31 is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group or a trifluoromethyl group, particularly preferably a hydrogen atom or a methyl group.
  • R c32 represents a group having an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, a cycloalkenyl group or an aryl group. These groups may be substituted with a group containing a fluorine atom or a silicon atom.
  • L c3 represents a single bond or a divalent linking group.
  • the alkyl group represented by R c32 is preferably a linear or branched alkyl group having 3 to 20 carbon atoms.
  • the cycloalkyl group is preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms.
  • the alkenyl group is preferably an alkenyl group having 3 to 20 carbon atoms.
  • the cycloalkenyl group is preferably a cycloalkenyl group having 3 to 20 carbon atoms.
  • the aryl group is preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, more preferably a phenyl group or a naphthyl group, and these may have a substituent.
  • R c32 is preferably an unsubstituted alkyl group or an alkyl group substituted with a fluorine atom.
  • the divalent linking group of L c3 is preferably an alkylene group (preferably having a carbon number of 1 to 5), an ether bond, a phenylene group, or an ester bond (a group represented by —COO—).
  • the content of the repeating unit represented by the general formula (III) is preferably 1 to 100 mol%, more preferably 10 to 90 mol%, based on all repeating units in the hydrophobic resin. 30 to 70 mol% is more preferable.
  • the hydrophobic resin (D) preferably further has a repeating unit represented by the following general formula (CII-AB).
  • R c11 ′ and R c12 ′ each independently represents a hydrogen atom, a cyano group, a halogen atom or an alkyl group.
  • Zc ′ represents an atomic group for forming an alicyclic structure containing two bonded carbon atoms (C—C).
  • the content of the repeating unit represented by the general formula (CII-AB) is preferably 1 to 100 mol%, based on all repeating units in the hydrophobic resin, and preferably 10 to 90 mol%. More preferred is 30 to 70 mol%.
  • Ra represents H, CH 3 , CH 2 OH, CF 3 or CN.
  • the fluorine atom content is preferably 5 to 80% by mass with respect to the weight average molecular weight of the hydrophobic resin (D), and is 10 to 80% by mass. More preferably. Further, the repeating unit containing a fluorine atom is preferably 10 to 100 mol%, more preferably 30 to 100 mol% in all repeating units contained in the hydrophobic resin (D).
  • the hydrophobic resin (D) has a silicon atom
  • the content of the silicon atom is preferably 2 to 50% by mass with respect to the weight average molecular weight of the hydrophobic resin (D), and is 2 to 30% by mass. More preferably.
  • the repeating unit containing a silicon atom is preferably 10 to 100 mol%, more preferably 20 to 100 mol% in all repeating units contained in the hydrophobic resin (D).
  • the resin (D) contains a CH 3 partial structure in the side chain portion
  • a form in which the resin (D) does not substantially contain a fluorine atom and a silicon atom is also preferable.
  • the content of the repeating unit having a fluorine atom or a silicon atom is preferably 5 mol% or less, more preferably 3 mol% or less, more preferably 1 mol based on all repeating units in the resin (D). % Or less, ideally 0 mol%, that is, no fluorine atom and no silicon atom.
  • resin (D) is substantially comprised only by the repeating unit comprised only by the atom chosen from a carbon atom, an oxygen atom, a hydrogen atom, a nitrogen atom, and a sulfur atom. More specifically, the repeating unit composed only of atoms selected from a carbon atom, an oxygen atom, a hydrogen atom, a nitrogen atom and a sulfur atom is 95 mol% or more in the total repeating units of the resin (D). Preferably, it is 97 mol% or more, more preferably 99 mol% or more, and ideally 100 mol%.
  • the weight average molecular weight of the hydrophobic resin (D) in terms of standard polystyrene by GPC method is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 1,000 to 50,000, and still more preferably 2,000 to 15 , 000.
  • the hydrophobic resin (D) may be used alone or in combination.
  • the content of the hydrophobic resin (D) in the composition is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.05 to 8% by mass, based on the total solid content in the composition of the present invention. More preferably, it is 1 to 5% by mass.
  • the hydrophobic resin (D) as in the resin (P) and the resin (A), it is a matter of course that there are few impurities such as metals, and the residual monomer and oligomer components are 0.01 to 5% by mass. More preferably, 0.01 to 3% by mass, and still more preferably 0.05 to 1% by mass.
  • an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition that does not change over time such as foreign matter in liquid or sensitivity can be obtained.
  • the molecular weight distribution (Mw / Mn, also referred to as dispersity) is preferably in the range of 1 to 5, more preferably 1 to 3, and still more preferably from the viewpoints of resolution, resist shape, resist pattern sidewall, roughness, and the like. It is in the range of 1-2.
  • the hydrophobic resin (D) various commercially available products can be used, and the hydrophobic resin (D) can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization).
  • a conventional method for example, radical polymerization
  • a monomer polymerization method in which a monomer species and an initiator are dissolved in a solvent and the polymerization is performed by heating, and a solution of the monomer species and the initiator is dropped into the heating solvent over 1 to 10 hours.
  • the dropping polymerization method is added, and the dropping polymerization method is preferable.
  • the reaction solvent, the polymerization initiator, the reaction conditions (temperature, concentration, etc.) and the purification method after the reaction are the same as those described for the resin (A), but in the synthesis of the hydrophobic resin (D),
  • the concentration of the reaction is preferably 30 to 50% by mass.
  • hydrophobic resin (D) Specific examples of the hydrophobic resin (D) are shown below.
  • the following table shows the molar ratio of repeating units in each resin (corresponding to each repeating unit in order from the left), the weight average molecular weight, and the degree of dispersion.
  • [5-1] Basic compound or ammonium salt compound (N) whose basicity is lowered by irradiation with actinic rays or radiation
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition in the present invention contains a basic compound or an ammonium salt compound (hereinafter also referred to as “compound (N)”) whose basicity is lowered by irradiation with actinic rays or radiation. You may do it.
  • the compound (N) is preferably a compound (N-1) having a basic functional group or an ammonium group and a group capable of generating an acidic functional group upon irradiation with actinic rays or radiation. That is, the compound (N) is a basic compound having a basic functional group and a group capable of generating an acidic functional group upon irradiation with actinic light or radiation, or an acidic functional group upon irradiation with an ammonium group and active light or radiation.
  • An ammonium salt compound having a group to be generated is preferable.
  • PA-I general formula
  • PA-III the compound represented by formula (PA-III) will be described.
  • a 1 represents a single bond or a divalent linking group.
  • Q represents —SO 3 H or —CO 2 H.
  • Q corresponds to an acidic functional group generated by irradiation with actinic rays or radiation.
  • X represents —SO 2 — or —CO—.
  • n represents 0 or 1.
  • B represents a single bond, an oxygen atom or —N (Rx) —.
  • Rx represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • R represents a monovalent organic group having a basic functional group or a monovalent organic group having an ammonium group.
  • the divalent linking group in A 1 is preferably a divalent linking group having 2 to 12 carbon atoms, and examples thereof include an alkylene group and a phenylene group. More preferred is an alkylene group having at least one fluorine atom, and the preferred carbon number is 2 to 6, more preferably 2 to 4.
  • the alkylene chain may have a linking group such as an oxygen atom or a sulfur atom.
  • the alkylene group is preferably an alkylene group in which 30 to 100% of the number of hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, and more preferably, the carbon atom bonded to the Q site has a fluorine atom. Further, a perfluoroalkylene group is preferable, and a perfluoroethylene group, a perfluoropropylene group, and a perfluorobutylene group are more preferable.
  • the monovalent organic group in Rx preferably has 4 to 30 carbon atoms, and examples thereof include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, and an alkenyl group.
  • the alkyl group in Rx may have a substituent, and is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and has an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom in the alkyl chain. May be.
  • examples of the alkyl group having a substituent include groups in which a cycloalkyl group is substituted on a linear or branched alkyl group (for example, an adamantylmethyl group, an adamantylethyl group, a cyclohexylethyl group, a camphor residue, etc.).
  • the cycloalkyl group in Rx may have a substituent, preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, and may have an oxygen atom in the ring.
  • the aryl group in Rx may have a substituent and is preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms.
  • the aralkyl group in Rx may have a substituent, and preferably an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms.
  • the alkenyl group in Rx may have a substituent, and examples thereof include a group having a double bond at an arbitrary position of the alkyl group mentioned as Rx.
  • Preferred partial structures of basic functional groups include, for example, the structures of crown ethers, primary to tertiary amines, and nitrogen-containing heterocyclic rings (pyridine, imidazole, pyrazine, etc.).
  • Preferred examples of the partial structure of the ammonium group include primary to tertiary ammonium, pyridinium, imidazolinium, and pyrazinium structures.
  • the basic functional group is preferably a functional group having a nitrogen atom, more preferably a structure having a primary to tertiary amino group, or a nitrogen-containing heterocyclic structure. In these structures, it is preferable from the viewpoint of improving basicity that all atoms adjacent to the nitrogen atom contained in the structure are carbon atoms or hydrogen atoms.
  • an electron-withdrawing functional group such as a carbonyl group, a sulfonyl group, a cyano group, or a halogen atom
  • the monovalent organic group in the monovalent organic group (group R) having such a structure preferably has 4 to 30 carbon atoms, such as an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, and an alkenyl group. Each group may have a substituent.
  • the alkyl group, the cycloalkyl group, the aryl group, the aralkyl group, the alkyl group in the alkenyl group, the cycloalkyl group, the aryl group, the aralkyl group, and the alkenyl group, each containing a basic functional group or ammonium group in R, are represented by Rx. These are the same as the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, aralkyl group and alkenyl group mentioned.
  • each group may have include, for example, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a cyano group, a carboxy group, a carbonyl group, a cycloalkyl group (preferably having 3 to 10 carbon atoms), an aryl group (preferably Has 6 to 14 carbon atoms, an alkoxy group (preferably 1 to 10 carbon atoms), an acyl group (preferably 2 to 20 carbon atoms), an acyloxy group (preferably 2 to 10 carbon atoms), an alkoxycarbonyl group (preferably And an aminoacyl group (preferably having a carbon number of 2 to 20).
  • a halogen atom preferably hydroxyl group, a nitro group, a cyano group, a carboxy group, a carbonyl group, a cycloalkyl group (preferably having 3 to 10 carbon atoms), an aryl group (preferably Has 6 to 14 carbon atoms, an alkoxy group (preferably 1 to 10 carbon atoms), an
  • examples of the substituent further include an alkyl group (preferably having a carbon number of 1 to 20).
  • examples of the substituent further include 1 or 2 alkyl groups (preferably having 1 to 20 carbon atoms).
  • R and Rx are preferably bonded to form a ring.
  • the number of carbon atoms forming the ring is preferably 4 to 20, and may be monocyclic or polycyclic, and may contain an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom in the ring.
  • Examples of the monocyclic structure include a 4- to 8-membered ring containing a nitrogen atom.
  • Examples of the polycyclic structure include a structure composed of a combination of two or three or more monocyclic structures.
  • the monocyclic structure and polycyclic structure may have a substituent, for example, a halogen atom, a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, a carbonyl group, a cycloalkyl group (preferably having 3 to 10 carbon atoms), Aryl group (preferably 6 to 14 carbon atoms), alkoxy group (preferably 1 to 10 carbon atoms), acyl group (preferably 2 to 15 carbon atoms), acyloxy group (preferably 2 to 15 carbon atoms), alkoxycarbonyl A group (preferably having 2 to 15 carbon atoms), an aminoacyl group (preferably having 2 to 20 carbon atoms) and the like are preferable.
  • a substituent for example, a halogen atom, a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, a carbonyl group, a cycloalkyl group (preferably having 3 to 10 carbon atoms), Aryl group (preferably 6 to 14 carbon atoms), alkoxy group
  • examples of the substituent further include an alkyl group (preferably having a carbon number of 1 to 15).
  • examples of the substituent include 1 or 2 alkyl groups (preferably having 1 to 15 carbon atoms).
  • a compound in which the Q site is a sulfonic acid can be synthesized by using a general sulfonamidation reaction.
  • a general sulfonamidation reaction For example, a method in which one sulfonyl halide part of a bissulfonyl halide compound is selectively reacted with an amine compound to form a sulfonamide bond, and then the other sulfonyl halide part is hydrolyzed, or a cyclic sulfonic acid anhydride is used. It can be obtained by a method of ring-opening by reacting with an amine compound.
  • Q 1 and Q 2 each independently represents a monovalent organic group. However, either Q 1 or Q 2 has a basic functional group. Q 1 and Q 2 may combine to form a ring, and the formed ring may have a basic functional group.
  • X 1 and X 2 each independently represents —CO— or —SO 2 —. Note that —NH— corresponds to an acidic functional group generated by irradiation with actinic rays or radiation.
  • the monovalent organic group as Q 1 and Q 2 preferably has 1 to 40 carbon atoms, such as an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, An alkenyl group etc. can be mentioned.
  • the alkyl group in Q 1 and Q 2 may have a substituent, and is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, and an oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom in the alkyl chain You may have.
  • the cycloalkyl group in Q 1 and Q 2 may have a substituent, preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, and may have an oxygen atom or a nitrogen atom in the ring. Good.
  • the aryl group in Q 1 and Q 2 may have a substituent, and is preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms.
  • the aralkyl group in Q 1 and Q 2 may have a substituent, and preferably an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms.
  • the alkenyl group in Q 1 and Q 2 may have a substituent, and examples thereof include a group having a double bond at an arbitrary position of the alkyl group.
  • each group may have include, for example, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a cyano group, a carboxy group, a carbonyl group, a cycloalkyl group (preferably having 3 to 10 carbon atoms), an aryl group (preferably Has 6 to 14 carbon atoms, an alkoxy group (preferably 1 to 10 carbon atoms), an acyl group (preferably 2 to 20 carbon atoms), an acyloxy group (preferably 2 to 10 carbon atoms), an alkoxycarbonyl group (preferably And C2-C20), aminoacyl groups (preferably C2-C10) and the like.
  • a halogen atom preferably hydroxyl group, a nitro group, a cyano group, a carboxy group, a carbonyl group, a cycloalkyl group (preferably having 3 to 10 carbon atoms), an aryl group (preferably Has 6 to 14 carbon atoms, an alkoxy group (preferably 1 to 10 carbon atoms
  • examples of the substituent further include an alkyl group (preferably having 1 to 10 carbon atoms).
  • examples of the substituent further include an alkyl group (preferably having 1 to 10 carbon atoms).
  • examples of the alkyl group having a substituent include perfluoroalkyl groups such as a perfluoromethyl group, a perfluoroethyl group, a perfluoropropyl group, and a perfluorobutyl group.
  • Preferable partial structures of the basic functional group possessed by at least one of Q 1 and Q 2 include the same as those explained as the basic functional group possessed by R in the general formula (PA-I).
  • Q 1 and Q 2 are combined to form a ring, and the formed ring has a basic functional group.
  • the organic group of Q 1 and Q 2 is further an alkylene group, an oxy group, an imino group. Examples include a structure bonded with a group or the like.
  • At least one of X 1 and X 2 is preferably —SO 2 —.
  • Q 1 and Q 3 each independently represents a monovalent organic group. However, either one of Q 1 and Q 3 are a basic functional group. Q 1 and Q 3 may combine to form a ring, and the formed ring may have a basic functional group.
  • X 1 , X 2 and X 3 each independently represents —CO— or —SO 2 —.
  • a 2 represents a divalent linking group.
  • B represents a single bond, an oxygen atom or —N (Qx) —.
  • Qx represents a hydrogen atom or a monovalent organic group. When B is —N (Qx) —, Q 3 and Qx may combine to form a ring.
  • m represents 0 or 1. Note that —NH— corresponds to an acidic functional group generated by irradiation with actinic rays or radiation.
  • Q 1 has the same meaning as Q 1 in formula (PA-II).
  • examples of the organic group of Q 3 include the same organic groups as Q 1 and Q 2 in formula (PA-II).
  • Q 1 and Q 3 combine to form a ring, and the formed ring has a basic functional group.
  • the organic group of Q 1 and Q 3 is further an alkylene group or an oxy group. And a structure bonded with an imino group or the like.
  • the divalent linking group for A 2 is preferably a divalent linking group having 1 to 8 carbon atoms, such as an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms or a phenylene having a fluorine atom. Groups and the like.
  • An alkylene group having a fluorine atom is more preferable, and a preferable carbon number is 2 to 6, more preferably 2 to 4.
  • the alkylene chain may have a linking group such as an oxygen atom or a sulfur atom.
  • the alkylene group is preferably an alkylene group in which 30 to 100% of the number of hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, more preferably a perfluoroalkylene group, and particularly preferably a perfluoroalkylene group having 2 to 4 carbon atoms.
  • the monovalent organic group in Qx is preferably an organic group having 4 to 30 carbon atoms, and examples thereof include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, and an alkenyl group.
  • an alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, aralkyl group and alkenyl group the same groups as those described above for Rx in the above formula (PA-I) can be mentioned.
  • X 1 , X 2 , and X 3 are preferably —SO 2 —.
  • a sulfonium salt compound of the compound represented by the general formula (PA-I), (PA-II) or (PA-III), the general formula (PA-I), (PA-II) or An iodonium salt compound of the compound represented by (PA-III) is preferable, and a compound represented by the following general formula (PA1) or (PA2) is more preferable.
  • R ′ 201 , R ′ 202 and R ′ 203 each independently represent an organic group, and specifically, are the same as R 201 , R 202 and R 203 of formula ZI in the component (B).
  • X ⁇ represents a sulfonate anion or carboxylate anion from which a hydrogen atom at the —SO 3 H site or —COOH site of the compound represented by the general formula (PA-I) is eliminated, or a general formula (PA-II) or ( An anion in which a hydrogen atom is eliminated from the —NH— site of the compound represented by PA-III).
  • R ′ 204 and R ′ 205 each independently represents an aryl group, an alkyl group, or a cycloalkyl group, and specifically, are the same as R 204 and R 205 in Formula ZII in the component (B).
  • X ⁇ represents a sulfonate anion or carboxylate anion from which a hydrogen atom at the —SO 3 H site or —COOH site of the compound represented by the general formula (PA-I) is eliminated, or a general formula (PA-II) or ( An anion in which a hydrogen atom is eliminated from the —NH— site of the compound represented by PA-III).
  • Compound (N) is decomposed by irradiation with actinic rays or radiation to generate, for example, a compound represented by the general formula (PA-I), (PA-II) or (PA-III).
  • the compound represented by the general formula (PA-I) has a sulfonic acid group or a carboxylic acid group together with a basic functional group or an ammonium group, so that the basicity is lowered, disappears, or is basic compared to the compound (N). It is a compound that has changed from acidic to acidic.
  • the compound represented by the general formula (PA-II) or (PA-III) has a basic functional group and an organic sulfonylimino group or an organic carbonylimino group, so that the basicity is lower than that of the compound (N). , Disappearance, or a compound changed from basic to acidic.
  • the decrease in basicity upon irradiation with actinic rays or radiation means that acceptor properties for protons (acids generated by irradiation with actinic rays or radiation) of compound (N) upon irradiation with actinic rays or radiation. Means lower.
  • the acceptor property decreases when an equilibrium reaction occurs in which a non-covalent complex that is a proton adduct is generated from a compound having a basic functional group and a proton, or the counter cation of a compound having an ammonium group is exchanged for a proton.
  • the compound (N) whose basicity is reduced by irradiation with actinic rays or radiation is contained in the resist film, so that the acceptor property of the compound (N) is sufficiently expressed in the unexposed area.
  • the unintended reaction between the acid diffused from the exposed portion and the resin and the resin (A) can be suppressed, and the acceptor property of the compound (N) is decreased in the exposed portion, so that the acid and the resin (A)
  • the reaction that is intended to occur more reliably, and with the contribution of such an action mechanism a pattern with excellent line width variation (LWR), local pattern dimension uniformity, focus margin (DOF), and pattern shape is excellent. Presumed to be obtained.
  • basicity can be confirmed by performing pH measurement, and it is also possible to calculate a calculated value with commercially available software.
  • These compounds can be easily synthesized by using a general sulfonic acid esterification reaction or sulfonamidation reaction.
  • a general sulfonic acid esterification reaction or sulfonamidation reaction For example, one sulfonyl halide part of a bissulfonyl halide compound is selectively reacted with an amine, alcohol, or the like containing a partial structure represented by the general formula (PA-II) or (PA-III) to form a sulfonamide bond, After forming a sulfonate bond, the other sulfonyl halide moiety is hydrolyzed, or the cyclic sulfonic anhydride is opened with an amine or alcohol containing a partial structure represented by the general formula (PA-II) It can be obtained by a method.
  • An amine or alcohol containing a partial structure represented by the general formula (PA-II) or (PA-III) is an amine or alcohol under basic conditions such as (R′O 2 C) 2 O or (R′SO 2). ) It can be synthesized by reacting with an anhydride such as 2 O and an acid chloride compound such as R′O 2 CCl or R′SO 2 Cl (R ′ is a methyl group, an n-octyl group, a trifluoromethyl group, etc.) . In particular, it can be applied to the synthesis example of JP-A-2006-330098.
  • the molecular weight of the compound (N) is preferably 500 to 1,000.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition in the present invention may or may not contain the compound (N), but when it is contained, the content of the compound (N) is actinic ray-sensitive or sensitive.
  • the content is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.1 to 10% by mass, based on the solid content of the radiation resin composition.
  • Basic compound (N ′) The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition in the present invention contains a basic compound (N ′) different from the resin (A) in order to reduce a change in performance over time from exposure to heating. It may be.
  • Preferred examples of the basic compound (N ′) include compounds having structures represented by the following formulas (A ′) to (E ′).
  • RA 200 , RA 201 and RA 202 may be the same or different and are a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having a carbon number of 1 to 20), a cycloalkyl group (preferably having a carbon number of 3 to 20) or an aryl group (having a carbon number of 6-20), where RA 201 and RA 202 may combine with each other to form a ring.
  • RA 203 , RA 204 , RA 205 and RA 206 may be the same or different and each represents an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms).
  • the alkyl group may have a substituent.
  • alkyl group having a substituent examples include an aminoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and a carbon group having 1 to 20 carbon atoms.
  • a cyanoalkyl group is preferred.
  • the alkyl groups in the general formulas (A ′) and (E ′) are more preferably unsubstituted.
  • the basic compound (N ′) include guanidine, aminopyrrolidine, pyrazole, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholine, piperidine, and more preferable specific examples include an imidazole structure. , Diazabicyclo structure, onium hydroxide structure, onium carboxylate structure, trialkylamine structure, aniline structure or pyridine structure compound, alkylamine derivative having hydroxyl group and / or ether bond, aniline derivative having hydroxyl group and / or ether bond Etc.
  • Examples of the compound having an imidazole structure include imidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, benzimidazole and the like.
  • Examples of the compound having a diazabicyclo structure include 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane, 1,5-diazabicyclo [4,3,0] non-5-ene, 1,8-diazabicyclo [5,4, 0] Undecaker 7-ene and the like.
  • Examples of the compound having an onium hydroxide structure include triarylsulfonium hydroxide, phenacylsulfonium hydroxide, sulfonium hydroxide having a 2-oxoalkyl group, specifically, triphenylsulfonium hydroxide, tris (t-butylphenyl) Examples include sulfonium hydroxide, bis (t-butylphenyl) iodonium hydroxide, phenacylthiophenium hydroxide, 2-oxopropylthiophenium hydroxide, and the like.
  • Examples of the compound having an onium carboxylate structure are compounds in which the anion portion of the compound having an onium hydroxide structure is converted to a carboxylate, and examples thereof include acetate, adamantane-1-carboxylate, and perfluoroalkylcarboxylate.
  • Examples of the compound having a trialkylamine structure include tri (n-butyl) amine and tri (n-octyl) amine.
  • Examples of the compound having an aniline structure include 2,6-diisopropylaniline, N, N-dimethylaniline, N, N-dibutylaniline, N, N-dihexylaniline and the like.
  • alkylamine derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond examples include ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, and tris (methoxyethoxyethyl) amine.
  • aniline derivatives having a hydroxyl group and / or an ether bond examples include N, N-bis (hydroxyethyl) aniline.
  • Preferred examples of the basic compound further include an amine compound having a phenoxy group, an ammonium salt compound having a phenoxy group, an amine compound having a sulfonic acid ester group, and an ammonium salt compound having a sulfonic acid ester group.
  • the amine compound having a phenoxy group, the ammonium salt compound having a phenoxy group, the amine compound having a sulfonate group, and the ammonium salt compound having a sulfonate group have at least one alkyl group bonded to a nitrogen atom. Is preferred.
  • the alkyl chain preferably has an oxygen atom and an oxyalkylene group is formed.
  • the number of oxyalkylene groups is one or more in the molecule, preferably 3 to 9, and more preferably 4 to 6.
  • -CH 2 CH 2 O Among the oxyalkylene group -, - CH (CH 3) CH 2 O- or -CH 2 CH 2 CH 2 O- structure is preferred.
  • Specific examples of the amine compound having a phenoxy group, an ammonium salt compound having a phenoxy group, an amine compound having a sulfonic acid ester group, and an ammonium salt compound having a sulfonic acid ester group include US Patent Application Publication No. 2007/0224539. Examples thereof include, but are not limited to, compounds (C1-1) to (C3-3) exemplified in [0066].
  • a nitrogen-containing organic compound having a group capable of leaving by the action of an acid can be used as one kind of basic compound.
  • the compound represented by the following general formula (F) can be mentioned, for example.
  • the compound represented by the following general formula (F) exhibits effective basicity in the system when a group capable of leaving by the action of an acid is eliminated.
  • R a independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or an aralkyl group.
  • n 2
  • two R a s may be the same or different, and the two R a are bonded to each other to form a divalent heterocyclic hydrocarbon group (preferably having a carbon number of 20 or less) or A derivative thereof may be formed.
  • R b independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or an aralkyl group.
  • R b when one or more R b is a hydrogen atom, at least one of the remaining R b is a cyclopropyl group or a 1-alkoxyalkyl group.
  • At least two R b may be bonded to form an alicyclic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, a heterocyclic hydrocarbon group or a derivative thereof.
  • n represents an integer of 0 to 2
  • m represents an integer of 1 to 3
  • n + m 3.
  • the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group represented by R a and R b are functional groups such as a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, a pyrrolidino group, a piperidino group, a morpholino group and an oxo group. It may be substituted with a group, an alkoxy group or a halogen atom.
  • alkyl group, cycloalkyl group, aryl group or aralkyl group of R (these alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group may be substituted with the above functional group, alkoxy group or halogen atom)
  • a group derived from a linear or branched alkane such as methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, heptane, octane, nonane, decane, undecane, dodecane, etc.
  • a group substituted with one or more cycloalkyl groups such as a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group
  • a group derived from a cycloalkane such as cyclobutane, cyclopentane, cyclohex
  • Examples of the divalent heterocyclic hydrocarbon group (preferably having a carbon number of 1 to 20) or a derivative thereof formed by bonding of R a to each other include, for example, pyrrolidine, piperidine, morpholine, 1, 4, 5,6-tetrahydropyrimidine, 1,2,3,4-tetrahydroquinoline, 1,2,3,6-tetrahydropyridine, homopiperazine, 4-azabenzimidazole, benzotriazole, 5-azabenzotriazole, 1H-1 , 2,3-triazole, 1,4,7-triazacyclononane, tetrazole, 7-azaindole, indazole, benzimidazole, imidazo [1,2-a] pyridine, (1S, 4S)-(+)- 2,5-diazabicyclo [2.2.1] heptane, 1,5,7-triazabicyclo [4.4.0] dec-5-ene Derived from heterocyclic compounds such as, indole, in
  • the compound represented by the general formula (F) may be a commercially available compound, or may be synthesized from a commercially available amine by the method described in Protective Groups in Organic Synthesis Fourth Edition. As the most general method, for example, it can be synthesized according to the method described in JP-A-2009-199021.
  • a compound having an amine oxide structure can also be used as the basic compound (N ′).
  • the molecular weight of the basic compound (N ′) is preferably 250 to 2000, more preferably 400 to 1000. From the viewpoint of further reduction in LWR and uniformity of local pattern dimensions, the molecular weight of the basic compound is preferably 400 or more, more preferably 500 or more, and even more preferably 600 or more. .
  • These basic compounds (N ′) may be used in combination with the compound (N), or may be used alone or in combination of two or more.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition in the present invention may or may not contain the basic compound (N ′), but when it is contained, the amount of the basic compound (N ′) used is: The amount is usually 0.001 to 10% by mass, preferably 0.01 to 5% by mass, based on the solid content of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition.
  • solvent examples include alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate, alkylene glycol monoalkyl ether, lactate alkyl ester, and alkoxypropion.
  • Organic solvents such as alkyl acid, cyclic lactone (preferably having 4 to 10 carbon atoms), monoketone compound which may have a ring (preferably having 4 to 10 carbon atoms), alkylene carbonate, alkyl alkoxyacetate, alkyl pyruvate, etc. be able to.
  • Specific examples of these solvents include those described in US Patent Application Publication No. 2008/0187860 [0441] to [0455].
  • the solvent containing a hydroxyl group and the solvent not containing a hydroxyl group the above-mentioned exemplary compounds can be selected as appropriate.
  • the solvent containing a hydroxyl group alkylene glycol monoalkyl ether, alkyl lactate and the like are preferable, and propylene glycol monomethyl ether ( PGME, also known as 1-methoxy-2-propanol), ethyl lactate is more preferred.
  • alkylene glycol monoalkyl ether acetate, alkyl alkoxypropionate, monoketone compound which may contain a ring, cyclic lactone, alkyl acetate and the like are preferable, and among these, propylene glycol monomethyl ether Acetate (PGMEA, also known as 1-methoxy-2-acetoxypropane), propylene glycol monomethyl ether propionate, ethyl ethoxypropionate, propylene carbonate, 2-heptanone, ⁇ -butyrolactone, cyclohexanone, butyl acetate are particularly preferred, propylene glycol Most preferred are monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, and 2-heptanone.
  • PGMEA propylene glycol monomethyl ether Acetate
  • propylene glycol monomethyl ether propionate propylene glycol monomethyl ether propionate
  • ethyl ethoxypropionate propylene carbon
  • the mixing ratio (mass) of the solvent containing a hydroxyl group and the solvent not containing a hydroxyl group is 1/99 to 99/1, preferably 10/90 to 90/10, more preferably 20/80 to 60/40. .
  • a mixed solvent containing 50% by mass or more of a solvent not containing a hydroxyl group is particularly preferred from the viewpoint of coating uniformity.
  • the solvent preferably contains propylene glycol monomethyl ether acetate, and is preferably a propylene glycol monomethyl ether acetate single solvent or a mixed solvent of two or more containing propylene glycol monomethyl ether acetate.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition in the present invention may or may not further contain a surfactant.
  • a surfactant fluorine and / or silicon-based surfactant (fluorinated surfactant, It is more preferable to contain any one of a silicon-based surfactant and a surfactant having both a fluorine atom and a silicon atom, or two or more thereof.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition in the present invention contains a surfactant
  • adhesion and development defects can be obtained with good sensitivity and resolution when using an exposure light source of 250 nm or less, particularly 220 nm or less.
  • a small resist pattern can be provided.
  • fluorine-based and / or silicon-based surfactant include surfactants described in [0276] of US Patent Application Publication No. 2008/0248425.
  • surfactants are derived from fluoroaliphatic compounds produced by the telomerization method (also referred to as the telomer method) or the oligomerization method (also referred to as the oligomer method).
  • a surfactant using a polymer having a fluoroaliphatic group can be used.
  • the fluoroaliphatic compound can be synthesized by the method described in JP-A-2002-90991.
  • Megafac F178, F-470, F-473, F-475, F-476, F-472 manufactured by DIC Corporation
  • surfactants other than the fluorine-based and / or silicon-based surfactants described in [0280] of US Patent Application Publication No. 2008/0248425 may also be used.
  • surfactants may be used alone or in some combination.
  • the amount of the surfactant used is preferably relative to the total amount of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (excluding the solvent). Is 0.0001 to 2% by mass, more preferably 0.0005 to 1% by mass.
  • the surface unevenness of the hydrophobic resin is increased by setting the addition amount of the surfactant to 10 ppm or less with respect to the total amount of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (excluding the solvent).
  • the surface of the resist film can be made more hydrophobic, and the water followability during immersion exposure can be improved.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition in the present invention may or may not contain a carboxylic acid onium salt.
  • carboxylic acid onium salts include those described in US Patent Application Publication No. 2008/0187860 [0605] to [0606].
  • carboxylic acid onium salts can be synthesized by reacting sulfonium hydroxide, iodonium hydroxide, ammonium hydroxide and carboxylic acid with silver oxide in a suitable solvent.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition contains a carboxylic acid onium salt
  • the content thereof is generally 0.1 to 20% by mass, preferably 0, based on the total solid content of the composition. 0.5 to 10% by mass, more preferably 1 to 7% by mass.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention further has solubility in dyes, plasticizers, photosensitizers, light absorbers, alkali-soluble resins, dissolution inhibitors and developers as necessary.
  • a compound to be promoted for example, a phenol compound having a molecular weight of 1000 or less, an alicyclic compound having a carboxyl group, or an aliphatic compound
  • a compound to be promoted for example, a phenol compound having a molecular weight of 1000 or less, an alicyclic compound having a carboxyl group, or an aliphatic compound
  • Such a phenol compound having a molecular weight of 1000 or less can be obtained by referring to, for example, the methods described in JP-A-4-1222938, JP-A-2-28531, US Pat. No. 4,916,210, European Patent 219294, etc. It can be easily synthesized by those skilled in the art.
  • alicyclic or aliphatic compounds having a carboxyl group include carboxylic acid derivatives having a steroid structure such as cholic acid, deoxycholic acid, lithocholic acid, adamantane carboxylic acid derivatives, adamantane dicarboxylic acid, cyclohexane carboxylic acid, cyclohexane Examples thereof include, but are not limited to, dicarboxylic acids.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition in the present invention is preferably used in a film thickness of 30 to 250 nm, more preferably in a film thickness of 30 to 200 nm, from the viewpoint of improving resolution. preferable.
  • a film thickness can be obtained by setting the solid content concentration in the composition to an appropriate range to give an appropriate viscosity and improving the coating property and film forming property.
  • the solid content concentration of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition in the present invention is usually 1.0 to 10% by mass, preferably 2.0 to 5.7% by mass, more preferably 2.0. Is 5.3 mass%.
  • the solid content concentration is 10% by mass or less, preferably 5.7% by mass or less, which suppresses aggregation of the material in the resist solution, particularly the photoacid generator. As a result, it is considered that a uniform resist film was formed.
  • the solid content concentration is a weight percentage of the weight of other resist components excluding the solvent with respect to the total weight of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition.
  • the above components are dissolved in a predetermined organic solvent, preferably the mixed solvent, filtered, and then applied onto a predetermined support (substrate).
  • a predetermined organic solvent preferably the mixed solvent
  • the pore size of the filter used for filter filtration is preferably 0.1 ⁇ m or less, more preferably 0.05 ⁇ m or less, and still more preferably 0.03 ⁇ m or less made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon.
  • filter filtration for example, as in JP-A-2002-62667, circulation filtration may be performed, or filtration may be performed by connecting a plurality of types of filters in series or in parallel.
  • the composition may be filtered multiple times. Furthermore, you may perform a deaeration process etc. with respect to a composition before and behind filter filtration.
  • the pattern forming method (negative pattern forming method) of the present invention includes: (A) a step of forming a film (resist film) with the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition described above, (A) a step of exposing the film, and (c) a step of developing using a developer containing an organic solvent to form a negative pattern, At least.
  • the exposure in the step (ii) may be immersion exposure.
  • the pattern forming method of the present invention preferably comprises (i) a heating step after (b) the exposure step.
  • the pattern forming method of the present invention may further include (e) a step of developing using an alkali developer.
  • a portion with low exposure intensity is removed by the organic solvent development step, but a portion with high exposure strength is also removed by further performing the alkali development step.
  • a pattern can be formed without dissolving only the intermediate exposure intensity region, so that a finer pattern than usual can be formed (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-292975 [0077]. ] And the same mechanism).
  • the order of the alkali development step and the organic solvent development step is not particularly limited, but it is more preferable to perform the alkali development before the organic solvent development step.
  • the pattern formation method of this invention can have (b) exposure process in multiple times.
  • the pattern formation method of this invention can have (e) a heating process in multiple times.
  • the present invention also relates to a resist film formed from the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention.
  • the resist film is formed from the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention, and more specifically, is preferably formed on the substrate.
  • a step of forming a film of an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition on a substrate, a step of exposing the film, and a developing step are generally known methods. Can be performed.
  • PB preheating step
  • PEB post-exposure heating step
  • the heating temperature is preferably 70 to 130 ° C., more preferably 80 to 120 ° C. for both PB and PEB.
  • the heating time is preferably 30 to 300 seconds, more preferably 30 to 180 seconds, and still more preferably 30 to 90 seconds. Heating can be performed by means provided in a normal exposure / developing machine, and may be performed using a hot plate or the like. The reaction of the exposed part is promoted by baking, and the sensitivity and pattern profile are improved.
  • Infrared light, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, extreme ultraviolet light, X-rays, an electron beam, etc. can be mentioned, Preferably it is 250 nm or less.
  • KrF excimer laser 248 nm
  • ArF excimer laser (193 nm)
  • F 2 excimer laser 157 nm
  • X-ray EUV
  • EUV 13 nm
  • electron beam etc.
  • KrF excimer laser, ArF excimer laser, EUV or electron beam are preferable, and ArF excimer laser is more preferable.
  • the immersion exposure method can be applied in the step of performing exposure according to the present invention.
  • the immersion exposure method is a technology for filling and exposing a projection lens and a sample with a liquid having a high refractive index (hereinafter also referred to as “immersion liquid”) as a technique for increasing the resolving power.
  • immersion liquid a liquid having a high refractive index
  • the resolving power and the depth of focus can be expressed by the following equations.
  • k 1 and k 2 are coefficients related to the process.
  • a step of washing the surface of the membrane with an aqueous chemical may be performed.
  • the immersion liquid is preferably a liquid that is transparent to the exposure wavelength and has a refractive index temperature coefficient as small as possible so as to minimize distortion of the optical image projected onto the film.
  • an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm)
  • an additive liquid that decreases the surface tension of water and increases the surface activity may be added in a small proportion.
  • This additive is preferably one that does not dissolve the resist layer on the wafer and can ignore the influence on the optical coating on the lower surface of the lens element.
  • an aliphatic alcohol having a refractive index substantially equal to that of water is preferable, and specific examples include methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol and the like.
  • distilled water is preferable as the water to be used because it causes distortion of the optical image projected on the resist when an opaque material or impurities whose refractive index is significantly different from that of water are mixed with 193 nm light. Further, pure water filtered through an ion exchange filter or the like may be used.
  • the electrical resistance of the water used as the immersion liquid is preferably 18.3 MQcm or more, the TOC (organic substance concentration) is preferably 20 ppb or less, and deaeration treatment is preferably performed. Moreover, it is possible to improve lithography performance by increasing the refractive index of the immersion liquid. From such a viewpoint, an additive that increases the refractive index may be added to water, or heavy water (D 2 O) may be used instead of water.
  • the above-described hydrophobic resin (D) can be further added as necessary.
  • the receding contact angle of the surface is improved.
  • the receding contact angle of the film is preferably 60 ° to 90 °, more preferably 70 ° or more.
  • the immersion head needs to move on the wafer following the movement of the exposure head to scan the wafer at high speed to form the exposure pattern.
  • the contact angle of the immersion liquid with respect to the resist film is important, and the resist is required to follow the high-speed scanning of the exposure head without remaining droplets.
  • an immersion liquid hardly soluble film (hereinafter also referred to as “topcoat”).
  • topcoat an immersion liquid hardly soluble film
  • functions necessary for the top coat include suitability for application to the resist upper layer, transparency to radiation, particularly radiation having a wavelength of 193 nm, and poor immersion liquid solubility. It is preferable that the top coat is not mixed with the resist and can be uniformly applied to the resist upper layer. From the viewpoint of transparency at 193 nm, the topcoat is preferably a polymer that does not contain aromatics.
  • hydrocarbon polymers acrylic ester polymers, polymethacrylic acid, polyacrylic acid, polyvinyl ether, silicon-containing polymers, and fluorine-containing polymers.
  • hydrophobic resin (D) is also suitable as a top coat. When impurities are eluted from the top coat into the immersion liquid, the optical lens is contaminated. Therefore, it is preferable that the residual monomer component of the polymer contained in the top coat is small.
  • a developer may be used, or a separate release agent may be used.
  • the release agent a solvent having low penetration into the film is preferable.
  • the peeling process can be performed with an alkaline developer.
  • the top coat is preferably acidic from the viewpoint of peeling with an alkali developer, but may be neutral or alkaline from the viewpoint of non-intermixability with the film. There is preferably no or small difference in refractive index between the top coat and the immersion liquid. In this case, the resolution can be improved.
  • the exposure light source is an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm)
  • water the immersion liquid. Therefore, the top coat for ArF immersion exposure is close to the refractive index of water (1.44). preferable.
  • a topcoat is a thin film from a viewpoint of transparency and a refractive index.
  • the top coat is not mixed with the film and further not mixed with the immersion liquid.
  • the solvent used for the top coat is preferably a water-insoluble medium that is hardly soluble in the solvent used for the composition of the present invention.
  • the topcoat may be water-soluble or water-insoluble.
  • the substrate on which the film is formed is not particularly limited, and silicon, SiN, inorganic substrates such as SiO 2 and SiN, coated inorganic substrates such as SOG, semiconductor manufacturing processes such as IC, liquid crystal, thermal head
  • silicon, SiN, inorganic substrates such as SiO 2 and SiN coated inorganic substrates such as SOG
  • semiconductor manufacturing processes such as IC, liquid crystal, thermal head
  • a substrate generally used in a circuit board manufacturing process or other photofabrication lithography process can be used.
  • an organic antireflection film may be formed between the film and the substrate as necessary.
  • the pattern forming method of the present invention further includes a step of developing using an alkali developer
  • examples of the alkali developer include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and ammonia.
  • Inorganic alkalis such as water, primary amines such as ethylamine and n-propylamine, secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, dimethylethanolamine, Alkaline aqueous solutions such as alcohol amines such as ethanolamine, quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium hydroxide and tetraethylammonium hydroxide, and cyclic amines such as pyrrole and pihelidine can be used.
  • an appropriate amount of alcohol or surfactant may be added to the alkaline aqueous solution.
  • the alkali concentration of the alkali developer is usually from 0.1 to 20% by mass.
  • the pH of the alkali developer is usually from 10.0 to 15.0.
  • an aqueous solution of 2.38% by mass of tetramethylammonium hydroxide is desirable.
  • a rinsing solution in the rinsing treatment performed after alkali development pure water can be used, and an appropriate amount of a surfactant can be added.
  • a process of removing the developing solution or the rinsing liquid adhering to the pattern with a supercritical fluid can be performed.
  • an organic developer As the developer in the step of forming a negative pattern by developing using a developer containing an organic solvent (hereinafter also referred to as an organic developer), a ketone solvent, an ester solvent, an alcohol solvent, Polar solvents such as amide solvents and ether solvents, and hydrocarbon solvents can be used.
  • an organic solvent hereinafter also referred to as an organic developer
  • a ketone solvent, an ester solvent, an alcohol solvent, Polar solvents such as amide solvents and ether solvents, and hydrocarbon solvents can be used.
  • ketone solvents include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, acetone, 2-heptanone (methyl amyl ketone), 4-heptanone, 1-hexanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, Examples include cyclohexanone, methylcyclohexanone, phenylacetone, methylethylketone, methylisobutylketone, acetylacetone, acetonylacetone, ionone, diacetylalcohol, acetylcarbinol, acetophenone, methylnaphthylketone, isophorone, and propylene carbonate.
  • ester solvents include methyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, pentyl acetate, isopentyl acetate, amyl acetate, cyclohexyl acetate, isobutyl isobutyrate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol Monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl-3-ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, methyl formate, ethyl formate, butyl formate, propyl formate, ethyl lactate, lactic acid Examples include butyl and propyl lactate.
  • the alcohol solvents include methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, isobutyl alcohol, n-hexyl alcohol, n-heptyl alcohol, alcohols such as n-octyl alcohol and n-decanol, glycol solvents such as ethylene glycol, diethylene glycol and triethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, Diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, methoxymethyl butano It can be mentioned glycol ether solvents such as Le.
  • ether solvent examples include dioxane, tetrahydrofuran, phenetole, dibutyl ether and the like in addition to the glycol ether solvent.
  • amide solvents include N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, hexamethylphosphoric triamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone and the like.
  • hydrocarbon solvent examples include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene, and aliphatic hydrocarbon solvents such as pentane, hexane, octane and decane.
  • the water content of the developer as a whole is preferably less than 10% by mass, and more preferably substantially free of moisture. That is, the amount of the organic solvent used in the organic developer is preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less, and more preferably 95% by mass or more and 100% by mass or less, with respect to the total amount of the developer.
  • the organic developer is preferably a developer containing at least one organic solvent selected from the group consisting of ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents and ether solvents. .
  • the vapor pressure of the organic developer is preferably 5 kPa or less, more preferably 3 kPa or less, and particularly preferably 2 kPa or less at 20 ° C.
  • vapor pressure of 5 kPa or less examples having a vapor pressure of 5 kPa or less include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, 2-heptanone (methyl amyl ketone), 4-heptanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, Ketone solvents such as cyclohexanone, methylcyclohexanone, phenylacetone, methyl isobutyl ketone, butyl acetate, pentyl acetate, isopentyl acetate, amyl acetate, cyclohexyl acetate, isobutyl isobutyrate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol Monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl-3-ethoxypropionate, 3-
  • Specific examples having a vapor pressure of 2 kPa or less, which is a particularly preferable range, include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, 4-heptanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, cyclohexanone, and methylcyclohexanone.
  • Ketone solvents such as phenylacetone, butyl acetate, amyl acetate, cyclohexyl acetate, isobutyl isobutyrate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl-3- Ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, ethyl lactate, butyl lactate, propyl lactate, etc.
  • Ester solvents alcohol solvents such as n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, isobutyl alcohol, n-hexyl alcohol, n-heptyl alcohol, n-octyl alcohol, n-decanol, ethylene glycol, diethylene glycol , Glycol solvents such as triethylene glycol, and glycols such as ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, methoxymethyl butanol Ether solvents, ether solvents such as phenetol and dibutyl ether, N-methyl- - pyrrolidone, N, N- dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide amide solvents, aromatic hydrocarbon solvents such as xylene, oc
  • the organic developer may contain a basic compound.
  • Specific examples and preferred examples of the basic compound that can be contained in the developer used in the present invention are the same as those in the basic compound that can be contained in the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition described above.
  • the organic developer contains a nitrogen-containing compound as a basic compound, see Japanese Patent No. 5056974.
  • the surfactant is not particularly limited, and for example, ionic or nonionic fluorine-based and / or silicon-based surfactants can be used.
  • fluorine and / or silicon surfactants include, for example, JP-A No. 62-36663, JP-A No. 61-226746, JP-A No. 61-226745, JP-A No. 62-170950, JP-A-63-34540, JP-A-7-230165, JP-A-8-62834, JP-A-9-54432, JP-A-9-5988, US Pat. No. 5,405,720, The surfactants described in the specifications of US Pat.
  • the surfactant is a nonionic surfactant.
  • a nonionic surfactant it does not specifically limit as a nonionic surfactant, It is still more preferable to use a fluorochemical surfactant or a silicon-type surfactant.
  • the amount of the surfactant used is usually from 0.001 to 5% by mass, preferably from 0.005 to 2% by mass, more preferably from 0.01 to 0.5% by mass, based on the total amount of the developer.
  • a developing method for example, a method in which a substrate is immersed in a tank filled with a developer for a certain period of time (dip method), a method in which the developer is raised on the surface of the substrate by surface tension and is left stationary for a certain time (paddle) Method), a method of spraying the developer on the substrate surface (spray method), a method of continuously discharging the developer while scanning the developer discharge nozzle on the substrate rotating at a constant speed (dynamic dispensing method) Etc.
  • dip method a method in which a substrate is immersed in a tank filled with a developer for a certain period of time
  • paddle a method in which the developer is raised on the surface of the substrate by surface tension and is left stationary for a certain time
  • spray method a method of spraying the developer on the substrate surface
  • the discharge pressure of the discharged developer (the flow rate per unit area of the discharged developer) is Preferably it is 2 mL / sec / mm 2 or less, More preferably, it is 1.5 mL / sec / mm 2 or less, More preferably, it is 1 mL / sec / mm 2 or less.
  • There is no particular lower limit on the flow rate but 0.2 mL / sec / mm 2 or more is preferable in consideration of throughput.
  • the details of this mechanism are not clear, but perhaps by setting the discharge pressure within the above range, the pressure applied to the resist film by the developer will decrease, and the resist film / resist pattern may be inadvertently scraped or broken. This is considered to be suppressed.
  • the developer discharge pressure (mL / sec / mm 2 ) is a value at the developing nozzle outlet in the developing device.
  • Examples of the method for adjusting the discharge pressure of the developer include a method of adjusting the discharge pressure with a pump or the like, and a method of changing the pressure by adjusting the pressure by supply from a pressurized tank.
  • a step of stopping development may be performed while substituting with another solvent.
  • a step of washing with a rinsing solution is included after the step of developing with a developer containing an organic solvent.
  • the rinsing solution used in the rinsing step after the step of developing with a developer containing an organic solvent is not particularly limited as long as the resist pattern is not dissolved, and a solution containing a general organic solvent can be used.
  • a rinsing liquid a rinsing liquid containing at least one organic solvent selected from the group consisting of hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents and ether solvents is used. It is preferable. Specific examples of the hydrocarbon solvent, the ketone solvent, the ester solvent, the alcohol solvent, the amide solvent, and the ether solvent are the same as those described in the developer containing an organic solvent.
  • it contains at least one organic solvent selected from the group consisting of ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, and amide solvents after the step of developing using a developer containing an organic solvent.
  • a step of washing with a rinsing liquid is performed, more preferably, a step of washing with a rinsing liquid containing an alcohol solvent or an ester solvent is carried out, and particularly preferably, a rinsing liquid containing a monohydric alcohol is used. And, most preferably, the step of cleaning with a rinse solution containing a monohydric alcohol having 5 or more carbon atoms is performed.
  • examples of the monohydric alcohol used in the rinsing step include linear, branched, and cyclic monohydric alcohols. Specific examples include 1-butanol, 2-butanol, and 3-methyl-1-butanol. Tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 1-hexanol, 4-methyl-2-pentanol, 1-heptanol, 1-octanol, 2-hexanol, cyclopentanol, 2-heptanol, 2 -Octanol, 3-hexanol, 3-heptanol, 3-octanol, 4-octanol and the like can be used, and particularly preferable monohydric alcohols having 5 or more carbon atoms are 1-hexanol, 2-hexanol, 4-methyl- Use 2-pentanol, 1-pentanol, 3-methyl-1-butanol, etc. It can be.
  • a plurality of the above components may be mixed, or may be used by mixing with an organic solvent other than the above.
  • the water content in the rinse liquid is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and particularly preferably 3% by mass or less. By setting the water content to 10% by mass or less, good development characteristics can be obtained.
  • the vapor pressure of the rinsing solution used after the step of developing with a developer containing an organic solvent is preferably 0.05 kPa or more and 5 kPa or less, more preferably 0.1 kPa or more and 5 kPa or less at 20 ° C. 12 kPa or more and 3 kPa or less are the most preferable.
  • An appropriate amount of a surfactant can be added to the rinse solution.
  • a wafer that has been developed using a developer containing an organic solvent is cleaned using the rinse solution containing the organic solvent.
  • the cleaning method is not particularly limited. For example, a method of continuing to discharge the rinse liquid onto the substrate rotating at a constant speed (rotary coating method), or immersing the substrate in a tank filled with the rinse liquid for a certain period of time. A method (dip method), a method of spraying a rinsing liquid onto the substrate surface (spray method), etc. can be applied.
  • a cleaning process is performed by a spin coating method, and after cleaning, the substrate is rotated at a speed of 2000 to 4000 rpm It is preferable to rotate and remove the rinse liquid from the substrate.
  • the developing solution and the rinsing solution remaining between the patterns and inside the patterns are removed by baking.
  • the heating step after the rinsing step is usually performed at 40 to 160 ° C., preferably 70 to 95 ° C., usually 10 seconds to 3 minutes, preferably 30 seconds to 90 seconds.
  • the present invention also relates to an electronic device manufacturing method including the above-described pattern forming method of the present invention, and an electronic device manufactured by this manufacturing method.
  • the electronic device of the present invention is suitably mounted on electrical and electronic equipment (home appliances, OA / media related equipment, optical equipment, communication equipment, etc.).
  • the reaction solution is allowed to cool, then reprecipitated with a large amount of hexane / ethyl acetate (mass ratio 8: 2), filtered, and the obtained solid is vacuum-dried, whereby the resin (P-1) of the present invention is 52. 5 parts by mass were obtained.
  • the composition ratio measured by 13 C-NMR was 45/5/30/20.
  • Base compounds (N) and basic compounds (N ′) whose basicity is reduced by irradiation with actinic rays or radiation >> The following compounds were used as basic compounds whose basicity is reduced by irradiation with actinic rays or radiation, or basic compounds.
  • hydrophobic resin one selected from the resins (HR-1) to (HR-84) listed above was used as appropriate.
  • W-1 Megafuck F176 (DIC Corporation; Fluorine)
  • W-2 Megafuck R08 (DIC Corporation; fluorine and silicon)
  • W-3 Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd .; silicon-based)
  • W-4 Troisol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.)
  • W-5 KH-20 (Asahi Glass Co., Ltd.)
  • W-6 PolyFox PF-6320 (manufactured by OMNOVA Solutions Inc .; fluorine system)
  • SL-1 Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)
  • SL-2 Propylene glycol monomethyl ether propionate
  • SL-3 2-heptanone
  • SL-4 Ethyl lactate
  • SL-5 Propylene glycol monomethyl ether
  • SL-6 Cyclohexanone
  • SL-7 ⁇ -Butyrolactone
  • SL-8 Propylene carbonate
  • SG-1 Butyl acetate SG-2: Methyl amyl ketone SG-3: Ethyl-3-ethoxypropionate SG-4: Pentyl acetate SG-5: Isopentyl acetate SG-6: Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) SG-7: Cyclohexanone ⁇ Rinse solution> The following rinse solutions were used.
  • SR-1 4-methyl-2-pentanol SR-2: 1-hexanol SR-3: butyl acetate SR-4: methyl amyl ketone SR-5: ethyl-3-ethoxypropionate
  • An actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition was applied thereon and baked (PB: Prebake) at 100 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 100 nm.
  • the obtained wafer was used with an ArF excimer laser immersion scanner (manufactured by ASML; XT1700i, NA1.20, C-Quad, outer sigma 0.900, inner sigma 0.812, XY deflection) with a hole size as a light shielding part. Pattern exposure was performed through a square array halftone mask having holes of 60 nm and a pitch between holes of 90 nm (that is, the portion other than the holes is a light transmitting portion). Ultra pure water was used as the immersion liquid.
  • an exposure latitude and a pattern forming method excellent in local pattern dimension uniformity, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition used therefor, a resist film, an electronic device manufacturing method, and An electronic device can be provided.

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Abstract

 露光ラチチュード、及び、局所的なパターン寸法の均一性に優れるパターン形成方法、それに用いられる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、電子デバイスの製造方法、及び電子デバイスを提供する。 (ア)環状構造と下記一般式(I)、(II-1)又は(II-2)で表される部分構造とを有する繰り返し単位(a)、及び、酸の作用により分解し、極性基を生じる基を有する繰り返し単位(b)を有する樹脂(P)、並びに、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物によって膜を形成する工程、(イ)該膜を露光する工程、及び(ウ)有機溶剤を含む現像液を用いて現像してネガ型のパターンを形成する工程を含む、パターン形成方法、それに用いられる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、電子デバイスの製造方法、及び電子デバイス。式中、A及びAは、各々独立に、-CO-又は-SO-を表す。 R及びRは、各々独立に、水素原子又はアルキル基を表す。RとRとが互いに結合して環を形成してもよい。 Rは、水素原子、又は、アルキル基を表す。 *は、結合手を表す。ただし、上記一般式(II-1)における部分構造の2つの結合手は、前記環状構造の環に直接又は間接的に結合し、上記一般式(II-2)における部分構造の3つの結合手の内の2つ以上は、前記環状構造の環に直接又は間接的に結合する。

Description

パターン形成方法、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、電子デバイスの製造方法及び電子デバイス
 本発明は、パターン形成方法、それに用いられる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物及び、レジスト膜、電子デバイスの製造方法、及び、電子デバイスに関する。より詳細には、本発明は、IC等の半導体製造工程、液晶及びサーマルヘッド等の回路基板の製造、更にはその他のフォトファブリケーションのリソグラフィー工程に好適なパターン形成方法、該パターン形成方法に用いられる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、及びレジスト膜、電子デバイスの製造方法、及び、電子デバイスに関する。特には、本発明は、波長が300nm以下の遠紫外線光を光源とするArF露光装置及びArF液浸式投影露光装置での露光に好適なパターン形成方法、該パターン形成方法に用いられる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、及びレジスト膜、電子デバイスの製造方法、及び、電子デバイスに関する。
 KrFエキシマレーザー(248nm)用レジスト以降、光吸収による感度低下を補うべく、化学増幅を利用したパターン形成方法が用いられている。例えば、ポジ型の化学増幅法では、まず、露光部に含まれる光酸発生剤が、光照射により分解して酸を発生する。そして、露光後のベーク(PEB:Post Exposure Bake)過程等において、発生した酸の触媒作用により、感光性組成物に含まれるアルカリ不溶性の基をアルカリ可溶性の基に変化させる。その後、例えばアルカリ溶液を用いて、現像を行う。これにより、露光部を除去して、所望のパターンを得る。
 上記方法において、アルカリ現像液としては、種々のものが提案されている。例えば、このアルカリ現像液として、2.38質量%TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液)の水系アルカリ現像液が汎用的に用いられている。
 また、半導体素子の微細化のために、露光光源の短波長化及び投影レンズの高開口数(高NA)化が進み、現在では、193nmの波長を有するArFエキシマレーザーを光源とする露光機が開発されている。解像力を更に高める技術として、投影レンズと試料との間に高屈折率の液体(以下、「液浸液」ともいう)を満たす方法(即ち、液浸法)が提唱されている。また、更に短い波長(13.5nm)の紫外光で露光を行なうEUVリソグラフィも提唱されている。
 しかしながら、総合的に優れた性能を有したパターンを形成するために必要なレジスト組成物、現像液及びリンス液等の適切な組み合わせを見出すことは、極めて困難であるのが実情である。
 例えば、上記ポジ型の化学増幅型の画像形成方法としては、特定の極性基含有脂肪族多環式基を有する樹脂を含有するレジスト組成物を使用する技術が知られており(特許文献1参照)、特許文献1の実施例に記載のポジ型画像形成方法によれば、高感度と低ラインエッジラフネスとを達成できるとされている。
 近年では、有機溶剤を含んだ現像液を用いたパターン形成方法も開発されつつある(例えば、特許文献2~5参照)。例えば、特許文献2には、基板上に、活性光線又は放射線の照射により、アルカリ現像液に対する溶解度が増大し、有機溶剤現像液に対する溶解度が減少するレジスト組成物を塗布する工程、露光工程、及び有機溶剤現像液を用いて現像する工程を含むことを特徴とするパターン形成方法が開示されている。この方法によると、高精度な微細パターンを安定的に形成することが可能となる。
 また、特許文献4、5などには、有機溶剤を含んだ現像液を用いたパターン形成方法において、基板密着性向上などの観点から、置換基としてシアノ基などの極性基を有する多環炭化水素構造(例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基)を有する繰り返し単位を含有する樹脂を使用することが開示されている。
日本国特開2012-88658号公報 日本国特開2008-292975号公報 日本国特開2010-197619号公報 日本国特開2010-152353号公報 日本国特開2009-25707号公報
 しかしながら、上記のような有機溶剤を含んだ現像液を用いたパターン形成方法のいずれにおいても、露光ラチチュード、及び、局所的なパターン寸法の均一性について、更なる改善が求められている。
 本発明の目的は、露光ラチチュード、及び、局所的なパターン寸法の均一性に優れるパターン形成方法、それに用いられる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、電子デバイスの製造方法、及び電子デバイスを提供することにある。
 本発明は、下記の構成であり、これにより本発明の上記課題が解決される。
〔1〕 (ア)環状構造と下記一般式(I)、(II-1)又は(II-2)で表される部分構造とを有する繰り返し単位(a)、及び、酸の作用により分解し、極性基を生じる基を有する繰り返し単位(b)を有する樹脂(P)、並びに、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物によって膜を形成する工程、(イ)該膜を露光する工程、及び(ウ)有機溶剤を含む現像液を用いて現像してネガ型のパターンを形成する工程を含む、パターン形成方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009


 式中、A及びAは、各々独立に、-CO-又は-SO-を表す。
 R及びRは、各々独立に、水素原子又はアルキル基を表す。RとRとが互いに結合して環を形成してもよい。
 Rは、水素原子、又は、アルキル基を表す。
 *は、結合手を表す。ただし、上記一般式(II-1)における部分構造の2つの結合手は、前記環状構造の環に直接又は間接的に結合し、上記一般式(II-2)における部分構造の3つの結合手の内の2つ以上は、前記環状構造の環に直接又は間接的に結合する。
〔2〕 前記樹脂(P)が、前記繰り返し単位(b)として、下記一般式(III’)で表される繰り返し単位を有する樹脂である、上記〔1〕に記載のパターン形成方法。


 式中、R’は、水素原子又はアルキル基を表す。R’、R’及びR’は、各々独立に、直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す。
〔3〕 前記樹脂(P)が、前記繰り返し単位(b)を、前記樹脂(P)の全繰り返し単位に対して55モル%以上で含有する、上記〔1〕又は〔2〕に記載のパターン形成方法。
〔4〕 前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が、前記化合物(B)として、下記一般式(ZI-2)、(ZI-3)又は(ZI-4)で表される化合物を含有する、上記〔1〕~〔3〕のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011


 一般式(ZI-2)中、
 R201’~R203’は、各々独立に、芳香環を有さない有機基を表す。
 Zは、非求核性アニオンを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012


 一般式(ZI-3)中、
 R1c~R5cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、シクロアルキルカルボニルオキシ基、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、アルキルチオ基又はアリールチオ基を表す。
 R6c及びR7cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基又はアリール基を表す。
 R及びRは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、2-オキソアルキル基、2-オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルアルキル基、アリル基又はビニル基を表す。
 R1c~R5c中のいずれか2つ以上、R5cとR6c、R6cとR7c、R5cとR、及びRとRは、それぞれ結合して環構造を形成しても良い。
 Zcは、非求核性アニオンを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013


 一般式(ZI-4)中、
 R13は水素原子、フッ素原子、水酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、又はシクロアルキル基を有する基を表す。
 R14は複数存在する場合は各々独立して、水酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルキルスルホニル基、シクロアルキルスルホニル基、又はシクロアルキル基を有する基を表す。
 R15は各々独立して、アルキル基、シクロアルキル基又はナフチル基を表す。2個のR15が互いに結合して環を形成してもよい。
 lは0~2の整数を表す。
 rは0~8の整数を表す。
 Zは、非求核性アニオンを表す。
〔5〕 前記繰り返し単位(a)が、下記一般式(V)又は(VI)で表される繰り返し単位である、上記〔1〕~〔4〕のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014

 一般式(V)中、R31、R32、及び、R33は、各々独立に、水素原子、又は、アルキル基を表す。R32とR33とが互いに結合して環を形成してもよい。
 Wは、環員として酸素原子を含んでいてもよい、(n+1)価の脂環基を表す。
 Xは、単結合、-O-、又は、-NR34-を表す。
 R34は、水素原子、又は、アルキル基を表す。
 Aは、-CO-、又は、-SO-を表す。
 nは、1又は2を表す。
 一般式(VI)中、R41は、水素原子、又は、アルキル基を表す。
 Xは、単結合、又は、-O-を表す。
 Wは、環員として酸素原子を含んでいてもよい、下記一般式(VII-1)で表される部分構造の2つの結合手又は下記一般式(VII-2)で表される部分構造の3つの結合手の内の2つ以上に直接又は間接的に結合する脂環基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015


 Aは、-CO-、又は、-SO-を表す。
 R42は、水素原子、又は、アルキル基を表す。
 *は結合手を表す。
〔6〕 前記樹脂(P)が、前記繰り返し単位(a)として、下記繰り返し単位の少なくともいずれかを有する樹脂である、上記〔1〕~〔5〕のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016


 R’は、水素原子又はアルキル基を表す。Rは、水素原子又はアルキル基を表す。
〔7〕 前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が、活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下する、塩基性化合物又はアンモニウム塩化合物(N)を更に含有する、上記〔1〕~〔6〕のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
〔8〕 前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が、疎水性樹脂を更に含有する、上記〔1〕~〔7〕のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
〔9〕 前記現像液が、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有する現像液である、上記〔1〕~〔8〕のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
〔10〕 更に、(エ)有機溶剤を含有するリンス液を用いて洗浄する工程を含む、上記〔1〕~〔9〕のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
〔11〕 上記〔2〕~〔10〕のいずれか1項に記載のパターン形成方法に供せられる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
〔12〕 上記〔11〕に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物により形成されるレジスト膜。
〔13〕 上記〔1〕~〔10〕のいずれか1項に記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。
〔14〕 上記〔13〕に記載の電子デバイスの製造方法により製造された電子デバイス。
 本発明は、更に、下記の構成であることが好ましい。
〔15〕 前記繰り返し単位(a)が、環状構造と上記一般式(II-1)又は(II-2)で表される部分構造とを有する繰り返し単位である、上記〔1〕~〔10〕のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
〔16〕 前記化合物(B)が前記樹脂(P)とは異なる、上記〔1〕~〔10〕及び〔15〕のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
〔17〕 前記樹脂(P)が、実質的には芳香環を有さない樹脂である、上記〔1〕~〔10〕、〔15〕及び〔16〕のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
〔18〕 前記工程(イ)における露光が、ArF露光である、上記〔1〕~〔10〕、〔15〕~〔17〕のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
〔19〕 前記工程(イ)における露光が、液浸露光である、上記〔1〕~〔10〕、〔15〕~〔18〕のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
 本発明によれば、露光ラチチュード、及び、局所的なパターン寸法の均一性に優れるパターン形成方法、それに用いられる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、電子デバイスの製造方法、及び電子デバイスを提供できる。
 以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
 本明細書に於ける基(原子団)の表記に於いて、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
 本明細書中における「活性光線」又は「放射線」とは、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X線、電子線(EB)等を意味する。また、本発明において光とは、活性光線又は放射線を意味する。
 また、本明細書中における「露光」とは、特に断らない限り、水銀灯、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線、X線、EUV光などによる露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線による描画も露光に含める。
 本発明のパターン形成方法は、(ア)環状構造と下記一般式(I)、(II-1)又は(II-2)で表される部分構造とを有する繰り返し単位(a)、及び、酸の作用により分解し、極性基を生じる基を有する繰り返し単位(b)を有する樹脂(P)、並びに、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物によって膜を形成する工程、(イ)該膜を露光する工程、及び(ウ)有機溶剤を含む現像液を用いて現像してネガ型のパターンを形成する工程を含む、パターン形成方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 式中、A及びAは、各々独立に、-CO-又は-SO-を表す。
 R及びRは、各々独立に、水素原子又はアルキル基を表す。RとRとが互いに結合して環を形成してもよい。
 Rは、水素原子、又は、アルキル基を表す。
 *は、結合手を表す。ただし、上記一般式(II-1)における部分構造の2つの結合手は、前記環状構造の環に直接又は間接的に結合し、上記一般式(II-2)における部分構造の3つの結合手の内の2つ以上は、前記環状構造の環に直接又は間接的に結合する。
 前記環状構造と一般式(I)、(II-1)又は(II-2)で表される部分構造とを有する繰り返し単位(a)、及び、酸の作用により分解し、極性基を生じる基を有する繰り返し単位(b)を有する樹脂(P)を使用する本発明のパターン形成方法が、有機溶剤を含む現像液によるネガ型パターン形成において、露光ラチチュード、及び、局所的なパターン寸法の均一性が優れる理由は定かではないが以下のように推定される。
 有機溶剤を含む現像液を用いて現像を行う場合、レジスト膜における溶解コントラストが低いとパターン境界部が部分的に溶解してしまい、露光ラチチュードを悪化させてしまう。
 これに対し、本発明によれば、繰り返し単位(a)における環状構造の存在によって、樹脂のガラス転移温度(Tg)が高くなっており、その結果、活性光線又は放射線の照射により化合物(B)より発生する酸が、未露光部に拡散しすぎることが抑制され、露光ラチチュード及び局所的なパターン寸法の均一性が向上するものと考えられる。
 更に、繰り返し単位(a)における前記一般式(I)、(II-1)又は(II-2)で表される部分構造は高い極性を有する。これにより、レジスト膜の有機溶剤を含む現像液に対する溶解性を適度に下げることができるため、上記したパターン境界部の部分的な溶解を抑制でき、その結果、露光ラチチュードに優れるものと推定される。
 本発明のパターン形成方法は、前記現像液が、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有する現像液であることが好ましい。
 本発明のパターン形成方法は、更に、(エ)有機溶剤を含むリンス液を用いて洗浄する工程を含んでいてもよい。
 リンス液は、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有するリンス液であることが好ましい。
 本発明のパターン形成方法は、(イ)露光工程の後に、(オ)加熱工程を有することが好ましい。
 また、樹脂(P)は酸の作用により極性が増大して、有機溶剤を含む現像液に対する溶解度が減少する樹脂であることが好ましく、この場合、樹脂(P)は、酸の作用により極性が増大してアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂でもある。
 よって、本発明のパターン形成方法は、(カ)アルカリ現像液を用いて現像する工程を更に有していてもよい。
 本発明のパターン形成方法は、(イ)露光工程を、複数回有することができる。
 本発明のパターン形成方法は、(オ)加熱工程を、複数回有することができる。
 本発明のレジスト膜は、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物によって形成される膜であり、例えば、基材に、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を塗布することにより形成される膜である。
 以下、本発明で使用し得る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物について説明する。
 また、本発明は以下に説明する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に関するものでもある。
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、ネガ型の現像(露光されると現像液に対して溶解性が減少し、露光部がパターンとして残り、未露光部が除去される現像)に用いられる。即ち、本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、有機溶剤を含む現像液を用いた現像に用いられる有機溶剤現像用の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物とすることができる。ここで、有機溶剤現像用とは、少なくとも、有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程に供される用途を意味する。
 本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、典型的にはレジスト組成物であり、ネガ型のレジスト組成物(即ち、有機溶剤現像用のレジスト組成物)であることが、特に高い効果を得ることができることから好ましい。また本発明に係る組成物は、典型的には化学増幅型のレジスト組成物である。
[1]環状構造と一般式(I)、(II-1)又は(II-2)で表される部分構造とを有する繰り返し単位(a)、及び、酸の作用により分解し、極性基を生じる基を有する繰り返し単位(b)を有する樹脂(P)
 樹脂(P)は、環状構造と一般式(I)、(II-1)又は(II-2)で表される部分構造とを有する繰り返し単位(a)を有する樹脂である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 式中、A及びAは、各々独立に、-CO-又は-SO-を表す。
 R及びRは、各々独立に、水素原子又はアルキル基を表す。RとRとが互いに結合して環を形成してもよい。
 Rは、水素原子、又は、アルキル基を表す。
 *は、結合手を表す。ただし、上記一般式(II-1)における部分構造の2つの結合手は、前記環状構造の環に直接又は間接的に結合し、上記一般式(II-2)における部分構造の3つの結合手の内の2つ以上は、前記環状構造の環に直接又は間接的に結合する。
 繰り返し単位(a)における環状構造は特に限定されないが、単環あるいは多環の脂肪族炭化水素構造が好ましく、多環の脂肪族炭化水素構造がより好ましい。
 環状構造は、更に置換基を有していてもよく、このような置換基としては、水酸基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、ニトロ基、アルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、ヘキシル基、2-エチルヘキシル基、オクチル基等)、シアノ基、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、プロポキシ基、ヒドロキシプロポキシ基、ブトキシ基等)、アルコキシカルボニル基(メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等)、アシル基(ホルミル基、アセチル基、ベンゾイル基等)、アシロキシ基(アセトキシ基、ブチリルオキシ基等)、シクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基)等、アリール基(フェニル基、ナフチル基等)、カルボキシ基が挙げられる。
 単環の脂肪族炭化水素構造の環員における炭素数は、炭素数3~10のものが好ましい。
 置換基を有していてもよい、単環の脂肪族炭化水素構造の具体例としては、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、シクロへプチル基、シクロオクチル基、シクロドデカニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロオクタジエニル基等が挙げられ、特にシクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基が好ましい。
 多環の脂肪族炭化水素構造の環員における炭素数は、炭素数6~20のものが好ましい。
 置換基を有していてもよい、多環の脂肪族炭化水素構造の具体例としては、上記のように置換基を有していてもよく、例えば、ビシクロ[4.3.0]ノナニル基、ナフタレニル基、デカヒドロナフタレニル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレニル基、トリシクロ[5.2.1.0(2,6)]デカニル基、ボルニル基、イソボルニル基、ノルボルニル基、アダマンチル基、ノルアダマンチル基、1,7,7-トリメチルトリシクロ[2.2.1.02,6]ヘプタニル基、3,7,7-トリメチルビシクロ[4.1.0]ヘプタニル基等があげられ、特にノルボルニル基、アダマンチル基、ノルアダマンチル基が好ましい。
 前記単環あるいは多環の脂肪族炭化水素構造としては、例えば、下記の環状構造を好適に挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 一般式(I)のR及びRとしてのアルキル基は、直鎖状であっても分岐状であっても良く、炭素数1~12が好ましく、炭素数1~8がより好ましく、炭素数1~4が最も好ましい。
 アルキル基は更に置換基を有してもよく、このような置換基としては、水酸基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、ニトロ基、シアノ基、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、プロポキシ基、ヒドロキシプロポキシ基、ブトキシ基等)、アルコキシカルボニル基(メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等)、アシル基(ホルミル基、アセチル基、ベンゾイル基等)、アシロキシ基(アセトキシ基、ブチリルオキシ基等)、シクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基)等、アリール基(フェニル基、ナフチル基等)、カルボキシ基が挙げられる。
 R及びRは、各々独立に、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基であることが好ましく、水素原子又は炭素数1若しくは2のアルキル基であることがより好ましく、水素原子であることが最も好ましい。
 RとRとが互いに結合して形成してもよい環としては、4~10員環の脂肪族環であることが好ましく、5~8員環の脂肪族環であることがより好ましく、5又は6員環の脂肪族環であることが更に好ましい。
 なお、RとRとが互いに結合して環を形成する場合、この環は、繰り返し単位(a)が有する前記環状構造とは異なる環である。
 一般式(I)で表される部分構造の好ましい例を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 一般式(II-1)のRとしてのアルキル基は、直鎖状であっても分岐状であっても良く、炭素数1~12が好ましく、炭素数2~10がより好ましく、炭素数4~8が最も好ましい。アルキル基は更に置換基を有してもよく、このような置換基としては、一般式(I)のR及びRとしてのアルキル基が更に有していても良い置換基で例示した基を同様に挙げることができる。
 Rは、炭素数2~10のアルキル基であることが好ましく、炭素数4~8のアルキル基であることがより好ましい。
 上記したように、一般式(II-1)における部分構造の2つの結合手は、繰り返し単位(a)が有する前記環状構造の環に直接又は間接的に結合し、一般式(II-2)における部分構造の3つの結合手の内の2つ以上は、繰り返し単位(a)が有する前記環状構造の環に直接又は間接的に結合する。
 結合手が環状構造の環に直接又は間接的に結合するとは、具体的には、複数の結合手が、それぞれ独立して、単結合又は連結基を介して、環状構造の環に結合することを意味し、上記連結基としては、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO-、アルキレン基(好ましくは炭素数1~6)、シクロアルキレン基(好ましくは炭素数3~10)、アルケニレン基(好ましくは炭素数2~6)又はこれらの複数が組合された連結基などが挙げられ、総炭素数12以下の連結基が好ましい。
 一般式(II-1)における部分構造の2つの結合手は、それぞれ、繰り返し単位(a)が有する前記環状構造の環に、単結合又はアルキレン基を介して結合することが好ましい。また、一般式(II-2)における部分構造の3つの結合手の内の2つ以上は、それぞれ、繰り返し単位(a)が有する前記環状構造の環に、単結合又はアルキレン基を介して結合することが好ましい。
 一般式(I-1)で表される部分構造及び一般式(I-2)で表される部分構造の好ましい例を以下に示す。下記例中、*は結合手を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 前記繰り返し単位(a)は、環状構造と上記一般式(II-1)又は(II-2)で表される部分構造とを有する繰り返し単位であることが好ましい。
 繰り返し単位(a)は、下記一般式(V)又は(VI)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 一般式(V)中、R31、R32、及び、R33は、各々独立に、水素原子、又は、アルキル基を表す。R32とR33とが互いに結合して環を形成してもよい。
 Wは、環員として酸素原子を含んでいてもよい、(n+1)価の脂環基を表す。
 Xは、単結合、-O-、又は、-NR34-を表す。
 R34は、水素原子、又は、アルキル基を表す。
 Aは、-CO-、又は、-SO-を表す。
 nは、1又は2を表す。
 一般式(VI)中、R41は、水素原子、又は、アルキル基を表す。
 Xは、単結合、又は、-O-を表す。
 Wは、環員として酸素原子を含んでいてもよい、下記一般式(VII-1)で表される部分構造の2つの結合手又は下記一般式(VII-2)で表される部分構造の3つの結合手の内の2つ以上に直接又は間接的に結合する脂環基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 Aは、-CO-、又は、-SO-を表す。
 R42は、水素原子、又は、アルキル基を表す。
 *は結合手を表す。
 R31及びR41としてのアルキル基は、特に限定されないが、例えば、メチル基、エチル基、ブチル基などが挙げられる。
 R31及びR41は、水素原子又はメチル基であることが好ましい。
 R32及びR33としてのアルキル基の具体例及び好ましい例は、R及びRとしてのアルキル基で記載したものと同様である。
 R32及びR33の好ましい例は、R及びRの上記した好ましい例と同様である。
 R32とR33とが互いに結合して形成してもよい環の好ましい例は、RとRとが互いに結合して形成してもよい環の上記した好ましい例と同様である。
 Wとしての「環員として酸素原子を含んでいてもよい、(n+1)価の脂環基」は、単環であっても多環であってもよく、nが1である場合、炭素数3~20のシクロアルキレン基であることが好ましい。単環のシクロアルキレン基としては、例えば、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、及び、シクロへキシレン基などが挙げられる。多環のシクロアルキレン基としては、ノルボルニレン基、イソボルニレン基、トリシクロデカニレン基、テトラシクロデカニレン基、テトラシクロドデカニレン基、アダマンチレン基、及び、これらの基における環を形成する環員としての炭素原子が酸素原子により置換された基などが挙げられる。
 nが1である場合におけるWとしては、シクロへキシレン基、ノルボルニレン基、イソボルニレン基、トリシクロデカニレン基、又は、アダマンチレン基が好ましく、シクロへキシレン基、トリシクロデカニレン基、又は、アダマンチレン基がより好ましく、アダマンチレン基が最も好ましい。
 nが2である場合におけるWとしては、シクロアルキレン基の上記具体例における任意の水素原子を1個除去してなる基を好適に挙げることができる。
 R34としてのアルキル基は、特に限定されないが、例えば、メチル基、エチル基、ブチル基などが挙げられる。
 Wとしての脂環基は、単環であっても多環であってもよく、炭素数3~20のシクロアルキル基であることが好ましい。単環のシクロアルキル基としては、例えば、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基などが挙げられる。多環のシクロアルキル基としては、ノルボルニル基、イソボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基、及び、これらの基における環を形成する環員としての炭素原子が酸素原子により置換された基などが挙げられる。
 上記したように、Wとしての脂環基は、上記一般式(VII-1)で表される部分構造の2つの結合手又は上記一般式(VII-2)で表される部分構造の3つの結合手の内の2つ以上に直接又は間接的に結合している。
 より具体的には、Wとしての脂環基は、上記一般式(VII-1)で表される部分構造の2つの結合手又は上記一般式(VII-2)で表される部分構造の3つの結合手の内の2つ以上に、単結合又は連結基を介して結合しており、連結基の具体例及び好ましい例は、上記(II-1)又は(II-2)で表される部分構造における複数の結合手が、繰り返し単位(a)が有する前記環状構造の環に結合する際に介在され得る連結基として記載したものを同様に挙げることができる。また、上記「単結合又は連結基」は、単結合又はアルキレン基であることが好ましい。
 Wの好ましい例を以下に示す。下記例中、*はXに結合する結合手を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 一般式(V)で表される繰り返し単位の具体例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。R”は、水素原子又はメチル基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025

 一般式(VI)で表される繰り返し単位の具体例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。R”は、水素原子又はメチル基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 樹脂(P)は、繰り返し単位(a)として、下記繰り返し単位の少なくともいずれかを有する樹脂であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
 R’は、水素原子又はアルキル基を表す。Rは、水素原子又はアルキル基を表す。
 R’としてのアルキル基の具体例及び好ましい例は、上記一般式(V)におけるR31及び上記一般式(VI)におけるR41としてのアルキル基の具体例及び好ましい例と同様である。
 Rとしてのアルキル基の具体例及び好ましい例は、上記一般式(II-1)におけるRとしてのアルキル基の具体例及び好ましい例と同様である。
 繰り返し単位(a)は、1種類であってもよいし、2種以上を併用してもよい。
 繰り返し単位(a)の含有量(複数種類含有する場合はその合計)は、樹脂(P)中の全繰り返し単位に対し、1~60モル%であることが好ましく、5~55モル%であることがより好ましく、10~50モル%であることが更に好ましい。
 樹脂(P)は、酸の作用により分解し、極性基を生じる基(以下、「酸分解性基」ともいう)を有する繰り返し単位(b)を有している。
 極性基としては、有機溶剤を含む現像液中で難溶化又は不溶化する基であれば特に限定されないが、カルボキシル基、スルホン酸基等の酸性基(従来レジストの現像液として用いられている、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中で解離する基)、又はアルコール性水酸基等が挙げられる。
 なお、アルコール性水酸基とは、炭化水素基に結合した水酸基であって、芳香環上に直接結合した水酸基(フェノール性水酸基)以外の水酸基をいい、水酸基としてα位がフッ素原子などの電子求引性基で置換された脂肪族アルコール(例えば、フッ素化アルコール基(ヘキサフルオロイソプロパノール基など))は除くものとする。アルコール性水酸基としては、pKaが12以上かつ20以下の水酸基であることが好ましい。
 酸分解性基として好ましい基は、これらの基の水素原子を酸で脱離する基で置換した基である。
 酸で脱離する基としては、例えば、-C(R36)(R37)(R38)、-C(R36)(R37)(OR39)、-C(R01)(R02)(OR39)等を挙げることができる。
 上記一般式中、R36~R39は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。
 R01及びR02は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。
 R36~R39、R01及びR02のアルキル基は、炭素数1~8のアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、へキシル基、オクチル基等を挙げることができる。
 R36~R39、R01及びR02のシクロアルキル基は、単環型でも、多環型でもよい。単環型としては、炭素数3~8のシクロアルキル基が好ましく、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、シクロへキシル基、シクロオクチル基等を挙げることができる。多環型としては、炭素数6~20のシクロアルキル基が好ましく、例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基、イソボロニル基、カンファニル基、ジシクロペンチル基、α-ピネル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデシル基、アンドロスタニル基等を挙げることができる。なお、シクロアルキル基中の少なくとも1つの炭素原子が酸素原子等のヘテロ原子によって置換されていてもよい。
 R36~R39、R01及びR02のアリール基は、炭素数6~10のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基等を挙げることができる。
 R36~R39、R01及びR02のアラルキル基は、炭素数7~12のアラルキル基が好ましく、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等を挙げることができる。
 R36~R39、R01及びR02のアルケニル基は、炭素数2~8のアルケニル基が好ましく、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基、シクロへキセニル基等を挙げることができる。
 R36とR37とが結合して形成される環としては、シクロアルキル基(単環若しくは多環)であることが好ましい。シクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。炭素数5~6の単環のシクロアルキル基がより好ましく、炭素数5の単環のシクロアルキル基が特に好ましい。
 樹脂(P)は、酸分解性基を有する繰り返し単位として、下記一般式(III)で表される繰り返し単位を有することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
 式中、Rは、水素原子、アルキル基、シアノ基又はハロゲン原子を表す。
 R~Rは、それぞれ独立に、アルキル基(直鎖若しくは分岐)又はシクロアルキル基(単環若しくは多環)を表す。
 R~Rの内の2つが結合して、環(単環若しくは多環)を形成してもよい。
 Rのアルキル基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、水酸基、ハロゲン原子(好ましくは、フッ素原子)が挙げられる。
 Rのアルキル基は、炭素数1~4のものが好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ヒドロキシメチル基又はトリフルオロメチル基等が挙げられるが、メチル基であることが好ましい。
 Rは、水素原子又はメチル基であることが好ましい。
 R~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、イソブチル基、t-ブチル基などの炭素数1~4のものが好ましい。
 R~Rのシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
 R~Rの内の2つが結合して形成される環としては、シクロペンタン環、シクロヘキサン環などの単環の炭化水素環、ノルボルナン環、テトラシクロデカン環、テトラシクロドデカン環、アダマンタン環などの多環の炭化水素環が好ましい。炭素数5~6の単環の炭化水素環が特に好ましい。
 R~Rは、各々独立に、直鎖状又は分岐状のアルキル基であることが好ましく、炭素数1~4の直鎖状又は分岐状のアルキル基であることがより好ましい。
 上記各基は、更に、置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、アルキル基(炭素数1~4)、シクロアルキル基(炭素数3~8)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子)、アルコキシ基(炭素数1~4)、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基(炭素数2~6)などが挙げられ、炭素数8以下が好ましい。なかでも、酸分解前後での有機溶剤を含有する現像液に対する溶解コントラストをより向上させる観点から、酸素原子、窒素原子、硫黄原子などのヘテロ原子を有さない置換基であることがより好ましく(例えば、水酸基で置換されたアルキル基などではないことがより好ましく)、水素原子及び炭素原子のみからなる基であることが更に好ましく、直鎖又は分岐のアルキル基、シクロアルキル基であることが特に好ましい。
 樹脂(P)は、前記一般式(III)で表される繰り返し単位として、下記一般式(III’)で表される繰り返し単位を有する樹脂であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 式中、R’は、水素原子又はアルキル基を表す。R’、R’及びR’は、各々独立に、直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す。
 なお、R’、R’及びR’の2つ以上が互いに結合して環を形成することはない。
 R’としてのアルキル基の具体例及び好ましい例は、上記一般式(III)のRとしてのアルキル基の上記した具体例及び好ましい例と同様である。
 R’は、水素原子又はメチル基であることが好ましい。
 R’、R’及びR’としての直鎖状又は分岐状のアルキル基の具体例及び好ましい例は、上記一般式(III)のR、R及びRとしての直鎖状又は分岐状のアルキル基の具体例及び好ましい例と同様である。
 樹脂(P)は、前記一般式(III)で表される繰り返し単位を2種類以上で有することにより、反応性及び/又は現像性の微調整が可能となり、諸性能の最適化が容易となる。
 上記酸分解性基を有する繰り返し単位の好ましい具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。
 具体例中、Rx、Xaは、水素原子、CH、CF、又はCHOHを表す。Rxa、Rxbはそれぞれ炭素数1~4のアルキル基を表す。Zは、置換基を表し、複数存在する場合、複数のZは互いに同じであっても異なっていてもよい。pは0又は正の整数を表す。Zの具体例及び好ましい例は、R~Rが更に有していてもよい置換基の具体例及び好ましい例と同様である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 また、一般式(III’)で表される繰り返し単位は、以下の一般式(2-1)、(2-2)、(2-3)、(2-4)のいずれかで表される繰り返し単位であることが好ましい。下記具体例中、Xaは、水素原子、CH、CF、又はCHOHを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
 また樹脂(P)は酸分解性基を有する繰り返し単位として下記一般式(IV)で表される繰り返し単位を有することも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
 上記一般式中、Xaは、水素原子、アルキル基、シアノ基又はハロゲン原子を表す。
 Ry~Ryは、各々独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。Ry~Ryの内の2つが連結して環を形成していてもよい。
 Zは、(n’+1)価の、環員としてヘテロ原子を有していてもよい多環式炭化水素構造を有する連結基を表す。Zは、多環を構成する原子団として、エステル結合を含有していてもよい。
 L及びLは、各々独立に、単結合又は2価の連結基を表す。
 n’は1~3の整数を表す。
 n’が2又は3のとき、複数のL、複数のRy、複数のRy、及び、複数のRyは、各々、同一であっても異なっていてもよい。
 Xaの具体例及び好ましい例は、一般式(III)におけるRの具体例及び好ましい例と同様のものが挙げられる。
 Ry~Ryのアルキル基は、鎖状アルキル基であることが好ましく、直鎖状であっても、分岐状であってもよく、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、イソブチル基、t-ブチル基などの炭素数1~4のものが好ましい。
 Ry~Ryのシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
 Ry~Ryの内の2つが結合して形成される環としては、シクロペンタン環、シクロヘキサン環などの単環の炭化水素環、ノルボルナン環、テトラシクロデカン環、テトラシクロドデカン環、アダマンタン環などの多環の炭化水素環が好ましい。炭素数5~6の単環の炭化水素環が特に好ましい。
 Ry~Ryは、各々独立に、鎖状アルキル基であることが好ましく、炭素数1~4の直鎖状又は分岐状のアルキル基であることがより好ましい。また、Ry~Ryとしての鎖状アルキル基の炭素数の合計は、5以下であることが好ましい。
 Ry~Ryは、更に、置換基を有してもよく、そのような更なる置換基の具体例及び好ましい例としては、前記一般式(III)におけるR~Rが更に有していてもよい置換基の具体例及び好ましい例と同様のものが挙げられる。なかでも、酸分解前後での有機溶剤を含有する現像液に対する溶解コントラストをより向上させる観点から、酸素原子、窒素原子、硫黄原子などのヘテロ原子を有さない置換基であることがより好ましく(例えば、水酸基で置換されたアルキル基などではないことがより好ましく)、水素原子及び炭素原子のみからなる基であることが更に好ましく、直鎖又は分岐のアルキル基、シクロアルキル基であることが特に好ましい。
 Zの多環式炭化水素構造を有する連結基としては環集合炭化水素環基、架橋環式炭化水素環基が含まれ、それぞれ、環集合炭化水素環から(n’+1)個の任意の水素原子を除してなる基、及び、架橋環式炭化水素環から(n’+1)個の任意の水素原子を除してなる基を挙げることができる。
 環集合炭化水素環基の例としては、ビシクロヘキサン環基、パーヒドロナフタレン環基などが含まれる。架橋環式炭化水素環基として、例えば、ピナン環基、ボルナン環基、ノルピナン環基、ノルボルナン環基、ビシクロオクタン環基(ビシクロ[2.2.2]オクタン環基、ビシクロ[3.2.1]オクタン環基等)などの2環式炭化水素環基及び、ホモブレダン環基、アダマンタン環基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン環基、トリシクロ[4.3.1.12,5]ウンデカン環基などの3環式炭化水素環基、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン環基、パーヒドロ-1,4-メタノ-5,8-メタノナフタレン環基などの4環式炭化水素環基などが挙げられる。また、架橋環式炭化水素環基には、縮合環式炭化水素環基、例えば、パーヒドロナフタレン(デカリン)環基、パーヒドロアントラセン環基、パーヒドロフェナントレン環基、パーヒドロアセナフテン環基、パーヒドロフルオレン環基、パーヒドロインデン環基、パーヒドロフェナレン環基などの5~8員シクロアルカン環基が複数個縮合した縮合環基も含まれる。
 好ましい架橋環式炭化水素環基として、ノルボルナン環基、アダマンタン環基、ビシクロオクタン環基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン環基、などが挙げられる。より好ましい架橋環式炭化水素環基としてノルボナン環基、アダマンタン環基が挙げられる。
 Zで表される多環式炭化水素構造を有する連結基は置換基を有していてもよい。Zが有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、ヒドロキシル基、シアノ基、ケト基(アルキルカルボニル基等)、アシルオキシ基、―COOR、―CONR、―SOR、-SOR、―SONR等の置換基が挙げられる。ここでRは水素原子、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。
 Zが有していてもよい置換基としてのアルキル基、アルキルカルボニル基、アシルオキシ基、―COOR、―CONR、―SOR、-SOR、―SONRは、更に置換基を有していてもよく、そのような置換基としては、ハロゲン原子(好ましくは、フッ素原子)が挙げられる。
 Zで表される多環式炭化水素構造を有する連結基において、多環を構成する炭素(環形成に寄与する炭素)は、カルボニル炭素であっても良い。また、該多環は、上記したように、環員として、酸素原子、硫黄原子等のヘテロ原子を有していてもよい。上記したように、Zは、多環を構成する原子団としてのエステル結合を含有していてもよい。
 L及びLで表される連結基としては、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO-、アルキレン基(好ましくは炭素数1~6)、シクロアルキレン基(好ましくは炭素数3~10)、アルケニレン基(好ましくは炭素数2~6)又はこれらの複数が組合された連結基などが挙げられ、総炭素数12以下の連結基が好ましい。
 Lは、単結合、アルキレン基、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-アルキレン基-COO-、-アルキレン基-OCO-、-アルキレン基-CONH-、-アルキレン基-NHCO-、-CO-、-O-、-SO-、-アルキレン基-O-が好ましく、単結合、アルキレン基、-アルキレン基-COO-、又は、-アルキレン基-O-がより好ましい。
 Lは、単結合、アルキレン基、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-COO-アルキレン基-、-OCO-アルキレン基-、-CONH-アルキレン基-、-NHCO-アルキレン基-、-CO-、-O-、-SO-、-O-アルキレン基-、-O-シクロアルキレン基-が好ましく、単結合、アルキレン基、-COO-アルキレン基-、-O-アルキレン基-、又は、-O-シクロアルキレン基-がより好ましい。
 上記の記載方法において、左端の結合手“-”は、Lにおいては主鎖側のエステル結合に、LにおいてはZに接続することを意味し、右端の結合手“-”は、LにおいてはZに、Lにおいては(Ry)(Ry)(Ry)C-で表される基に接続するエステル結合に結合することを意味する。
 なお、L及びLは、Zにおける多環を構成する同一の原子に結合してもよい。
 n’は1又は2であることが好ましく、1であることがより好ましい。
 以下に一般式(IV)で表される繰り返し単位の具体例を挙げるが本発明はこれに限定されるものではない。下記具体例において、Xaは、水素原子、アルキル基、シアノ基又はハロゲン原子を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
 また、上記で例示された繰り返し単位とは異なる酸分解性基を有する繰り返し単位の態様として、以下に表されるような、アルコール性水酸基を生じる繰り返し単位の態様であってもよい。
 下記具体例中、Xaは、水素原子、CH、CF、又はCHOHを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
 上記酸分解性基を有する繰り返し単位は、1種類であってもよいし、2種以上を併用してもよい。
 樹脂(P)における酸分解性基を有する繰り返し単位の含有量(複数種類含有する場合はその合計)は、前記樹脂(P)中の全繰り返し単位に対して5モル%以上80モル%以下であることが好ましく、5モル%以上75モル%以下であることがより好ましく、10モル%以上65モル%以下であることが更に好ましい。
 樹脂(P)が前記一般式(III)又は(IV)で表される繰り返し単位のうちの少なくとも一種を含有する場合、前記一般式(III)及び(IV)で表される繰り返し単位の含有量の総和が、前記樹脂(P)中の全繰り返し単位に対して50モル%以上であることが特に好ましく、55モル%以上であることが最も好ましい。前記一般式(III)及び(IV)で表される繰り返し単位の含有量の総和の上限としては、前記樹脂(P)中の全繰り返し単位に対して80モル%以下であることが好ましく、75モル%以下であることがより好ましい。
 樹脂(P)が前記一般式(III’)で表される繰り返し単位を含有する樹脂である場合、一般式(III’)で表される繰り返し単位の含有量は、樹脂(P)の全繰り返し単位に対して、55モル%以上であることが好ましく、60モル以上であることがより好ましい。また、一般式(III’)で表される繰り返し単位の含有量は、樹脂(P)の全繰り返し単位に対して、80モル%以下であることが好ましく、75モル%以下であることがより好ましい。
 樹脂(P)は、ラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位を含有していてもよい。
 ラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AII)で表される繰り返し単位がより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
 一般式(AII)中、
 Rbは、水素原子、ハロゲン原子又は置換基を有していてもよいアルキル基(好ましくは炭素数1~4)を表す。
 Rbのアルキル基が有していてもよい好ましい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子が挙げられる。Rbのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子を挙げることができる。Rbとして、好ましくは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、トリフルオロメチル基であり、水素原子、メチル基が特に好ましい。
 Abは、単結合、アルキレン基、単環又は多環のシクロアルキル構造を有する2価の連結基、エーテル結合、エステル結合、カルボニル基、又はこれらを組み合わせた2価の連結基を表す。Abは、好ましくは、単結合、-Ab-CO-で表される2価の連結基である。
 Abは、直鎖又は分岐アルキレン基、単環又は多環のシクロアルキレン基であり、好ましくはメチレン基、エチレン基、シクロヘキシレン基、アダマンチレン基、ノルボルニレン基である。
 Vは、ラクトン構造又はスルトン構造を有する基を表す。
 ラクトン構造又はスルトン構造を有する基としては、ラクトン構造又はスルトン構造を有していればいずれでも用いることができるが、好ましくは5~7員環ラクトン構造又は5~7員環スルトン構造であり、5~7員環ラクトン構造にビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環しているもの、又は、5~7員環スルトン構造にビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環しているものが好ましい。下記一般式(LC1-1)~(LC1-21)のいずれかで表されるラクトン構造、又は、下記一般式(SL1-1)~(SL1-3)のいずれかで表されるスルトン構造を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。また、ラクトン構造が主鎖に直接結合していてもよい。好ましいラクトン構造としては(LC1-1)、(LC1-4)、(LC1-5)、(LC1-6)、(LC1-8)、(LC1-13)、(LC1-14)、(LC1-17)である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
 ラクトン構造部分又はスルトン構造部分は、置換基(Rb)を有していても有していなくてもよい。好ましい置換基(Rb)としては、炭素数1~8のアルキル基、炭素数4~7の1価のシクロアルキル基、炭素数1~8のアルコキシ基、炭素数2~8のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、酸分解性基などが挙げられる。より好ましくは炭素数1~4のアルキル基、シアノ基、酸分解性基である。nは、0~4の整数を表す。nが2以上の時、複数存在する置換基(Rb)は、同一でも異なっていてもよく、また、複数存在する置換基(Rb)同士が結合して環を形成してもよい。
 ラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位は、通常光学異性体が存在するが、いずれの光学異性体を用いてもよい。また、1種の光学異性体を単独で用いても、複数の光学異性体を混合して用いてもよい。1種の光学異性体を主に用いる場合、その光学純度(ee)が90%以上のものが好ましく、より好ましくは95%以上である。
 樹脂(P)はラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位を含有しても含有しなくてもよいが、ラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位を含有する場合、ラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(P)の全繰り返し単位に対して、1~30モル%の範囲が好ましく、より好ましくは3~20モル%の範囲であり、更に好ましくは5~10モル%の範囲である。
 以下に、樹脂(P)中のラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位の具体例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
 また、樹脂(P)は、環状炭酸エステル構造を有する繰り返し単位を有していてもよい。
 環状炭酸エステル構造を有する繰り返し単位は、下記一般式(A-1)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
 一般式(A-1)中、R は、水素原子又はアルキル基を表す。
 R は、nが2以上の場合は各々独立して、置換基を表す。
 Aは、単結合、又は2価の連結基を表す。
 Zは、式中の-O-C(=O)-O-で表される基と共に単環又は多環構造を形成する原子団を表す。
 nは0以上の整数を表す。
 一般式(A-1)について詳細に説明する。
 R で表されるアルキル基は、フッ素原子等の置換基を有していてもよい。R は、水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表すことが好ましく、メチル基を表すことがより好ましい。
 R で表される置換基は、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基である。好ましくは炭素数1~5のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の炭素数1~5の直鎖状アルキル基;イソプロピル基、イソブチル基、t-ブチル基等の炭素数3~5の分岐状アルキル基等を挙げることができる。アルキル基はヒドロキシル基等の置換基を有していてもよい。
 nは置換基数を表す0以上の整数である。nは、例えば、好ましくは0~4であり、より好ましくは0である。
 Aにより表される2価の連結基としては、例えば、アルキレン基、シクロアルキレン基、エステル結合、アミド結合、エーテル結合、ウレタン結合、ウレア結合、又はその組み合わせ等が挙げられる。アルキレン基としては、炭素数1~10のアルキレン基が好ましく、炭素数1~5のアルキレン基がより好ましく、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等が挙げられる。
 本発明の一形態において、Aは、単結合、アルキレン基であることが好ましい。
 Zにより表される、-O-C(=O)-O-を含む単環としては、例えば、下記一般式(a)で表される環状炭酸エステルにおいて、n=2~4である5~7員環が挙げられ、5員環又は6員環(n=2又は3)であることが好ましく、5員環(n=2)であることがより好ましい。
 Zにより表される、-O-C(=O)-O-を含む多環としては、例えば、下記一般式(a)で表される環状炭酸エステルが1又は2以上の他の環構造と共に縮合環を形成している構造や、スピロ環を形成している構造が挙げられる。縮合環又はスピロ環を形成し得る「他の環構造」としては、脂環式炭化水素基であってもよいし、芳香族炭化水素基であってもよいし、複素環であってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
 前記一般式(A-1)で表される繰り返し単位に対応する単量体は、例えば、Tetrahedron Letters,Vol.27,No.32 p.3741(1986)、Organic Letters,Vol.4,No.15 p.2561(2002)等に記載された、従来公知の方法により、合成することができる。
 樹脂(P)には、一般式(A-1)で表される繰り返し単位のうちの1種が単独で含まれていてもよいし、2種以上が含まれていてもよい。
 以下に、環状炭酸エステル構造を有する繰り返し単位の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
 なお、以下の具体例中のR は、一般式(A-1)におけるR と同義である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
 樹脂(P)は、環状炭酸エステル構造を有する繰り返し単位を1種で含有しても、2種以上を含有しても良い。
 樹脂(P)が環状炭酸エステル構造を有する繰り返し単位を含有する場合、環状炭酸エステル構造を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(P)中の全繰り返し単位に対し、5~60モル%が好ましく、より好ましくは5~55モル%、更に好ましくは10~50モル%である。
 樹脂(P)は、水酸基を有する繰り返し単位を有していてもよい。これにより基板密着性、現像液親和性が向上する。水酸基を有する繰り返し単位は、水酸基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位であることが好ましく、酸分解性基を有さないことが好ましい。水酸基で置換された脂環炭化水素構造に於ける、脂環炭化水素構造としては、アダマンチル基、ジアマンチル基、ノルボルナン基が好ましい。好ましい水酸基で置換された脂環炭化水素構造としては、下記一般式(VIIa)~(VIIc)で表される部分構造が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
 一般式(VIIa)~(VIIc)に於いて、
 Rc~Rcは、各々独立に、水素原子又は水酸基を表す。ただし、Rc~Rcの内の少なくとも1つは、水酸基を表す。好ましくは、Rc~Rcの内の1つ又は2つが、水酸基で、残りが水素原子である。一般式(VIIa)に於いて、更に好ましくは、Rc~Rcの内の2つが、水酸基で、残りが水素原子である。
 一般式(VIIa)~(VIIc)で表される部分構造を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AIIa)~(AIIc)で表される繰り返し単位を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
 一般式(AIIa)~(AIIc)に於いて、
 Rcは、水素原子、メチル基、トリフロロメチル基又はヒドロキシメチル基を表す。
 Rc~Rcは、一般式(VIIa)~(VIIc)に於ける、Rc~Rcと同義である。
 樹脂(P)が水酸基を有する繰り返し単位を含有していても含有していなくてもよいが、水酸基を有する繰り返し単位を含有する場合、水酸基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(P)中の全繰り返し単位に対し、1~20モル%が好ましく、より好ましくは3~15モル%、更に好ましくは5~10モル%である。
 水酸基を有する繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
 樹脂(P)は、酸基を有する繰り返し単位を有してもよい。酸基としてはカルボキシル基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、ビススルホニルイミド基、α位が電子求引性基で置換された脂肪族アルコール(例えばヘキサフロロイソプロパノール基)が挙げられ、カルボキシル基を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。酸基を有する繰り返し単位を含有することによりコンタクトホール用途での解像性が増す。酸基を有する繰り返し単位としては、アクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位のような樹脂の主鎖に直接酸基が結合している繰り返し単位、あるいは連結基を介して樹脂の主鎖に酸基が結合している繰り返し単位、更には酸基を有する重合開始剤や連鎖移動剤を重合時に用いてポリマー鎖の末端に導入のいずれも好ましい。特に好ましくはアクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位である。
 樹脂(P)は、酸基を有する繰り返し単位を含有してもしなくても良いが、含有する場合、酸基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(P)中の全繰り返し単位に対し、15モル%以下であることが好ましく、10モル%以下であることがより好ましい。樹脂(P)が酸基を有する繰り返し単位を含有する場合、樹脂(P)における酸基を有する繰り返し単位の含有量は、通常、1モル%以上である。
 酸基を有する繰り返し単位の具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。
 具体例中、RxはH、CH、CHOH又はCFを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000050
 本発明における樹脂(P)は、更に極性基(例えば、前記酸基、水酸基、シアノ基)を持たない脂環炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位を有することができる。これにより、液浸露光時にレジスト膜から液浸液への低分子成分の溶出が低減できるとともに、有機溶剤を含む現像液を用いた現像の際に樹脂の溶解性を適切に調整することができる。このような繰り返し単位としては、一般式(VIII)で表される繰り返し単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000051
 一般式(VIII)中、Rは少なくとも1つの環状構造を有し、極性基を有さない炭化水素基を表す。
 Raは水素原子、アルキル基又は-CH-O-Ra基を表す。式中、Raは、水素原子、アルキル基又はアシル基を表す。Raは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、トリフルオロメチル基が好ましく、水素原子、メチル基が特に好ましい。
 Rが有する環状構造には、単環式炭化水素基及び多環式炭化水素基が含まれる。単環式炭化水素基としては、たとえば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロへプチル基、シクロオクチル基などの炭素数3~12のシクロアルキル基、シクロへキセニル基など炭素数3~12のシクロアルケニル基が挙げられる。好ましい単環式炭化水素基としては、炭素数3~7の単環式炭化水素基であり、より好ましくは、シクロペンチル基、シクロヘキシル基が挙げられる。
 多環式炭化水素基には環集合炭化水素基、架橋環式炭化水素基が含まれ、環集合炭化水素基の例としては、ビシクロヘキシル基、パーヒドロナフタレニル基などが含まれる。架橋環式炭化水素環として、例えば、ピナン、ボルナン、ノルピナン、ノルボルナン、ビシクロオクタン環(ビシクロ[2.2.2]オクタン環、ビシクロ[3.2.1]オクタン環等)などの2環式炭化水素環及び、ホモブレダン、アダマンタン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、トリシクロ[4.3.1.12,5]ウンデカン環などの3環式炭化水素環、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン、パーヒドロ-1,4-メタノ-5,8-メタノナフタレン環などの4環式炭化水素環などが挙げられる。また、架橋環式炭化水素環には、縮合環式炭化水素環、例えば、パーヒドロナフタレン(デカリン)、パーヒドロアントラセン、パーヒドロフェナントレン、パーヒドロアセナフテン、パーヒドロフルオレン、パーヒドロインデン、パーヒドロフェナレン環などの5~8員シクロアルカン環が複数個縮合した縮合環も含まれる。
 好ましい架橋環式炭化水素環として、ノルボルニル基、アダマンチル基、ビシクロオクタニル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル基、などが挙げられる。より好ましい架橋環式炭化水素環としてノルボニル基、アダマンチル基が挙げられる。
 これらの脂環式炭化水素基は置換基を有していても良く、好ましい置換基としてはハロゲン原子、アルキル基、水素原子が置換されたヒドロキシル基、水素原子が置換されたアミノ基などが挙げられる。好ましいハロゲン原子としては臭素、塩素、フッ素原子、好ましいアルキル基としてはメチル、エチル、ブチル、t-ブチル基が挙げられる。上記のアルキル基は更に置換基を有していても良く、更に有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、水素原子が置換されたヒドロキシル基、水素原子が置換されたアミノ基を挙げることができる。
 上記水素原子の置換基としては、たとえばアルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、置換メチル基、置換エチル基、アルコキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基が挙げられる。好ましいアルキル基としては、炭素数1~4のアルキル基、好ましい置換メチル基としてはメトキシメチル、メトキシチオメチル、ベンジルオキシメチル、t-ブトキシメチル、2-メトキシエトキシメチル基、好ましい置換エチル基としては、1-エトキシエチル、1-メチル-1-メトキシエチル、好ましいアシル基としては、ホルミル、アセチル、プロピオニル、ブチリル、イソブチリル、バレリル、ピバロイル基などの炭素数1~6の脂肪族アシル基、アルコキシカルボニル基としては炭素数1~4のアルコキシカルボニル基などが挙げられる。
 樹脂(P)は、極性基を持たない脂環炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位を含有してもしなくてもよいが、含有する場合、この繰り返し単位の含有量は、樹脂(P)中の全繰り返し単位に対し、1~20モル%が好ましく、より好ましくは5~15モル%である。
 極性基を持たない脂環炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。式中、Raは、H、CH、CHOH、又はCFを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052
 本発明の組成物に用いられる樹脂(P)は、上記の繰り返し構造単位以外に、ドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、更に感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の一般的な必要な特性である解像力、耐熱性、感度等を調節する目的で様々な繰り返し構造単位を有することができる。
 このような繰り返し構造単位としては、下記の単量体に相当する繰り返し構造単位を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
 これにより、本発明に係る組成物に用いられる樹脂に要求される性能、特に、
 (1)塗布溶剤に対する溶解性、
 (2)製膜性(ガラス転移点)、
 (3)アルカリ現像性、
 (4)膜べり(親疎水性、アルカリ可溶性基選択)、
 (5)未露光部の基板への密着性、
 (6)ドライエッチング耐性、等の微調整が可能となる。
 このような単量体として、例えばアクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類等から選ばれる付加重合性不飽和結合を1個有する化合物等を挙げることができる。
 その他にも、上記種々の繰り返し構造単位に相当する単量体と共重合可能である付加重合性の不飽和化合物であれば、共重合されていてもよい。
 本発明の組成物に用いられる樹脂(P)において、各繰り返し構造単位の含有モル比は感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物のドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、更には感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の一般的な必要性能である解像力、耐熱性、感度等を調節するために適宜設定される。
 本発明の組成物が、ArF露光用であるとき、ArF光への透明性の点から本発明の組成物に用いられる樹脂(P)は実質的には芳香環を有さない(具体的には、樹脂中、芳香族基を有する繰り返し単位の比率が好ましくは5モル%以下、より好ましくは3モル%以下、理想的には0モル%、すなわち、芳香族基を有さない)ことが好ましく、樹脂(P)は単環又は多環の脂環炭化水素構造を有することが好ましい。
 また、本発明の組成物が、後述する樹脂(D)を含んでいる場合、樹脂(P)は、樹脂(E)との相溶性の観点から、フッ素原子及び珪素原子を含有しないことが好ましい。
 本発明の組成物に用いられる樹脂(P)として好ましくは、繰り返し単位のすべてが(メタ)アクリレート系繰り返し単位で構成されたものである。この場合、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位であるもの、繰り返し単位のすべてがアクリレート系繰り返し単位であるもの、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位とアクリレート系繰り返し単位とによるもののいずれのものでも用いることができるが、アクリレート系繰り返し単位が全繰り返し単位の50モル%以下であることが好ましい。
 本発明の組成物にKrFエキシマレーザー光、電子線、X線、波長50nm以下の高エネルギー光線(EUVなど)を照射する場合には、樹脂(P)は、更に、ヒドロキシスチレン系繰り返し単位を有することが好ましい。更に好ましくはヒドロキシスチレン系繰り返し単位と、酸分解性基で保護されたヒドロキシスチレン系繰り返し単位、(メタ)アクリル酸3級アルキルエステル等の酸分解性繰り返し単位を有するが好ましい。
 ヒドロキシスチレン系の好ましい酸分解性基を有する繰り返し単位としては、例えば、t-ブトキシカルボニルオキシスチレン、1-アルコキシエトキシスチレン、(メタ)アクリル酸3級アルキルエステルによる繰り返し単位等を挙げることができ、2-アルキル-2-アダマンチル(メタ)アクリレート及びジアルキル(1-アダマンチル)メチル(メタ)アクリレートによる繰り返し単位がより好ましい。
 本発明における樹脂(P)は、常法に従って(例えばラジカル重合)合成することができる。例えば、一般的合成方法としては、モノマー種及び開始剤を溶剤に溶解させ、加熱することにより重合を行う一括重合法、加熱溶剤にモノマー種と開始剤の溶液を1~10時間かけて滴下して加える滴下重合法などが挙げられ、滴下重合法が好ましい。反応溶媒としては、例えばテトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル類やメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンのようなケトン類、酢酸エチルのようなエステル溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド溶剤、更には後述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、プロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノンのような本発明の組成物を溶解する溶媒が挙げられる。より好ましくは本発明の感光性組成物に用いられる溶剤と同一の溶剤を用いて重合することが好ましい。これにより保存時のパーティクルの発生が抑制できる。
 重合反応は窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。重合開始剤としては市販のラジカル開始剤(アゾ系開始剤、パーオキサイドなど)を用いて重合を開始させる。ラジカル開始剤としてはアゾ系開始剤が好ましく、エステル基、シアノ基、カルボキシル基を有するアゾ系開始剤が好ましい。好ましい開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、ジメチル2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)などが挙げられる。所望により開始剤を追加、あるいは分割で添加し、反応終了後、溶剤に投入して粉体あるいは固形回収等の方法で所望のポリマーを回収する。反応の濃度は5~50質量%であり、好ましくは10~30質量%である。反応温度は、通常10℃~150℃であり、好ましくは30℃~120℃、更に好ましくは60~100℃である。
 反応終了後、室温まで放冷し、精製する。精製は、水洗や適切な溶媒を組み合わせることにより残留単量体やオリゴマー成分を除去する液々抽出法、特定の分子量以下のもののみを抽出除去する限外ろ過等の溶液状態での精製方法や、樹脂溶液を貧溶媒へ滴下することで樹脂を貧溶媒中に凝固させることにより残留単量体等を除去する再沈澱法やろ別した樹脂スラリーを貧溶媒で洗浄する等の固体状態での精製方法等の通常の方法を適用できる。たとえば、上記樹脂が難溶或いは不溶の溶媒(貧溶媒)を、該反応溶液の10倍以下の体積量、好ましくは10~5倍の体積量で、接触させることにより樹脂を固体として析出させる。
 ポリマー溶液からの沈殿又は再沈殿操作の際に用いる溶媒(沈殿又は再沈殿溶媒)としては、該ポリマーの貧溶媒であればよく、ポリマーの種類に応じて、炭化水素、ハロゲン化炭化水素、ニトロ化合物、エーテル、ケトン、エステル、カーボネート、アルコール、カルボン酸、水、これらの溶媒を含む混合溶媒等の中から適宜選択して使用できる。これらの中でも、沈殿又は再沈殿溶媒として、少なくともアルコール(特に、メタノールなど)又は水を含む溶媒が好ましい。
 沈殿又は再沈殿溶媒の使用量は、効率や収率等を考慮して適宜選択できるが、一般には、ポリマー溶液100質量部に対して、100~10000質量部、好ましくは200~2000質量部、更に好ましくは300~1000質量部である。
 沈殿又は再沈殿する際の温度としては、効率や操作性を考慮して適宜選択できるが、通常0~50℃程度、好ましくは室温付近(例えば20~35℃程度)である。沈殿又は再沈殿操作は、攪拌槽などの慣用の混合容器を用い、バッチ式、連続式等の公知の方法により行うことができる。
 沈殿又は再沈殿したポリマーは、通常、濾過、遠心分離等の慣用の固液分離に付し、乾燥して使用に供される。濾過は、耐溶剤性の濾材を用い、好ましくは加圧下で行われる。乾燥は、常圧又は減圧下(好ましくは減圧下)、30~100℃程度、好ましくは30~50℃程度の温度で行われる。
 なお、一度、樹脂を析出させて、分離した後に、再び溶媒に溶解させ、該樹脂が難溶或いは不溶の溶媒と接触させてもよい。即ち、上記ラジカル重合反応終了後、該ポリマーが難溶或いは不溶の溶媒を接触させ、樹脂を析出させ(工程a)、樹脂を溶液から分離し(工程b)、改めて溶媒に溶解させ樹脂溶液Aを調製(工程c)、その後、該樹脂溶液Aに、該樹脂が難溶或いは不溶の溶媒を、樹脂溶液Aの10倍未満の体積量(好ましくは5倍以下の体積量)で、接触させることにより樹脂固体を析出させ(工程d)、析出した樹脂を分離する(工程e)ことを含む方法でもよい。
 また、組成物の調製後に樹脂が凝集することなどを抑制する為に、例えば、特開2009-037108号公報に記載のように、合成された樹脂を溶剤に溶解して溶液とし、その溶液を30℃~90℃程度で30分~4時間程度加熱するような工程を加えてもよい。
 本発明における樹脂(P)の重量平均分子量は、GPC法によりポリスチレン換算値として、好ましくは1,000~200,000であり、より好ましくは2,000~40,000、更により好ましくは3,000~30,000、特に好ましくは3,000~27,000である。重量平均分子量を、1,000~200,000とすることにより、耐熱性やドライエッチング耐性の劣化を防ぐことができ、かつ現像性が劣化したり、粘度が高くなって製膜性が劣化することを防ぐことができる。
 分散度(分子量分布)は、通常1.0~3.0であり、好ましくは1.0~2.6、更に好ましくは1.0~2.0、特に好ましくは1.4~2.0の範囲のものが使用される。分子量分布の小さいものほど、解像度、レジスト形状が優れ、かつ、レジストパターンの側壁がスムーズであり、ラフネス性に優れる。
 本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物において、樹脂(P)の組成物全体中の配合率は、全固形分中30~99質量%が好ましく、より好ましくは60~95質量%である。
 また、本発明において、樹脂(P)は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。
[2]繰り返し単位(a)を有さない樹脂(A)
 本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、上記繰り返し単位(a)を有さない樹脂(A)を含有してもよい。
 樹脂(A)は、酸の作用により極性が増大して、有機溶剤を含む現像液に対する溶解度が減少する樹脂であることが好ましく、より具体的には、上述した「酸分解性基を有する繰り返し単位(b)」を有する樹脂であることが好ましい。
 酸分解性基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し、20~70モル%が好ましく、より好ましくは30~65モル%である。
 樹脂(A)は、酸分解性基を有する繰り返し単位に加えて、樹脂(P)が有していてよい繰り返し単位として説明した繰り返し単位を含有してもよい。これらの繰り返し単位の樹脂(A)中の全繰り返し単位に対する含有量の好ましい範囲は、樹脂(P)で記載したものと同様である。
 また、樹脂(A)の各物性値(例えば、分子量、分散度)の好ましい範囲、及び、樹脂(A)の合成方法も、樹脂(P)で説明したものと同様である。
 本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、樹脂(A)を含有してもしなくてもよいが、含有する場合、樹脂(A)の組成物の全固形分に対する含有量は、5~50質量%が好ましく、より好ましくは5~30質量%である。
[3]活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)
 本発明における組成物は、更に、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)(以下、「酸発生剤」ともいう)を含有する。酸発生剤は、低分子化合物の形態であっても良く、重合体の一部に組み込まれた形態であっても良い。また、低分子化合物の形態と重合体の一部に組み込まれた形態を併用しても良い。
 酸発生剤が、低分子化合物の形態である場合、分子量が3000以下であることが好ましく、2000以下であることがより好ましく、1000以下であることが更に好ましい。
 酸発生剤が、重合体の一部に組み込まれた形態である場合、前述した樹脂(P)の一部に組み込まれ、前記樹脂(P)を構成しても良く、あるいは、樹脂(P)とは異なる樹脂に組み込まれても良い。
 ここで、酸発生剤は、前記樹脂(P)又は樹脂(A)とは異なる(すなわち同一成分でない)ことが好ましく、樹脂(P)とは異なることがより好ましい。
 本発明において、酸発生剤が、低分子化合物の形態であることが好ましい。 
 活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)としては、活性光線又は放射線の照射により有機酸を発生する化合物であることが好ましい。
 酸発生剤としては、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、あるいはマイクロレジスト等に使用されている、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する公知の化合物及びそれらの混合物を適宜に選択して使用することができる。
 たとえば、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、イミドスルホネート、オキシムスルホネート、ジアゾジスルホン、ジスルホン、o-ニトロベンジルスルホネートを挙げることができる。
 酸発生剤の内で好ましい化合物として、下記一般式(ZI)、(ZII)、(ZIII)で表される化合物を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000053
 上記一般式(ZI)において、
 R201、R202及びR203は、各々独立に、有機基を表す。
 R201、R202及びR203としての有機基の炭素数は、一般的に1~30、好ましくは1~20である。
 また、R201~R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基を含んでいてもよい。R201~R203の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。
 Zは、非求核性アニオンを表す。
 Zとしての非求核性アニオンとしては、例えば、スルホン酸アニオン、カルボン酸アニオン、スルホニルイミドアニオン、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチルアニオン等を挙げることができる。
 非求核性アニオンとは、求核反応を起こす能力が著しく低いアニオンであり、分子内求核反応による経時分解を抑制することができるアニオンである。これによりレジスト組成物の経時安定性が向上する。
 スルホン酸アニオンとしては、例えば、脂肪族スルホン酸アニオン、芳香族スルホン酸アニオン、カンファースルホン酸アニオンなどが挙げられる。
 カルボン酸アニオンとしては、例えば、脂肪族カルボン酸アニオン、芳香族カルボン酸アニオン、アラルキルカルボン酸アニオンなどが挙げられる。
 脂肪族スルホン酸アニオン及び脂肪族カルボン酸アニオンにおける脂肪族部位は、アルキル基であってもシクロアルキル基であってもよく、好ましくは炭素数1~30のアルキル基及び炭素数3~30のシクロアルキル基、例えば、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、イソブチル基、sec-ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、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、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基、ボルニル基等を挙げることができる。
 芳香族スルホン酸アニオン及び芳香族カルボン酸アニオンにおける芳香族基としては、好ましくは炭素数6~14のアリール基、例えば、フェニル基、トリル基、ナフチル基等を挙げることができる。
 脂肪族スルホン酸アニオン及び芳香族スルホン酸アニオンにおけるアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基は、置換基を有していてもよい。脂肪族スルホン酸アニオン及び芳香族スルホン酸アニオンにおけるアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基の置換基としては、例えば、ニトロ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子)、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、シアノ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~15)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~15)、アリール基(好ましくは炭素数6~14)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2~7)、アシル基(好ましくは炭素数2~12)、アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数2~7)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1~15)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1~15)、アルキルイミノスルホニル基(好ましくは炭素数1~15)、アリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数6~20)、アルキルアリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数7~20)、シクロアルキルアリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数10~20)、アルキルオキシアルキルオキシ基(好ましくは炭素数5~20)、シクロアルキルアルキルオキシアルキルオキシ基(好ましくは炭素数8~20)等を挙げることができる。各基が有するアリール基及び環構造については、置換基として更にアルキル基(好ましくは炭素数1~15)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~15)を挙げることができる。
 アラルキルカルボン酸アニオンにおけるアラルキル基としては、好ましくは炭素数7~12のアラルキル基、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基、ナフチルブチル基等を挙げることができる。
 脂肪族カルボン酸アニオン、芳香族カルボン酸アニオン及びアラルキルカルボン酸アニオンにおけるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基及びアラルキル基は、置換基を有していてもよい。この置換基としては、例えば、芳香族スルホン酸アニオンにおけるものと同様のハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基等を挙げることができる。
 スルホニルイミドアニオンとしては、例えば、サッカリンアニオンを挙げることができる。
 ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンにおけるアルキル基は、炭素数1~5のアルキル基が好ましく、例えば、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、イソブチル基、sec-ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基等を挙げることができる。
 ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオンにおける2つのアルキル基が互いに連結してアルキレン基(好ましくは炭素数2~4)を成し、イミド基及び2つのスルホニル基とともに環を形成していてもよい。これらのアルキル基及びビス(アルキルスルホニル)イミドアニオンにおける2つのアルキル基が互いに連結して成すアルキレン基が有し得る置換基としてはハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルオキシスルホニル基、アリールオキシスルホニル基、シクロアルキルアリールオキシスルホニル基等を挙げることができ、フッ素原子で置換されたアルキル基が好ましい。
 その他の非求核性アニオンとしては、例えば、フッ素化燐(例えば、PF )、フッ素化硼素(例えば、BF )、フッ素化アンチモン等(例えば、SbF )を挙げることができる。
 Zの非求核性アニオンとしては、スルホン酸の少なくともα位がフッ素原子で置換された脂肪族スルホン酸アニオン、フッ素原子又はフッ素原子を有する基で置換された芳香族スルホン酸アニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンが好ましい。非求核性アニオンとして、より好ましくは炭素数4~8のパーフロロ脂肪族スルホン酸アニオン、フッ素原子を有するベンゼンスルホン酸アニオン、更により好ましくはノナフロロブタンスルホン酸アニオン、パーフロロオクタンスルホン酸アニオン、ペンタフロロベンゼンスルホン酸アニオン、3,5-ビス(トリフロロメチル)ベンゼンスルホン酸アニオンである。
 酸発生剤は、活性光線又は放射線の照射により下記一般式(V)又は(VI)で表される酸を発生する化合物であることが好ましい。下記一般式(V)又は(VI)で表される酸を発生する化合物であることにより環状の有機基を有するので、解像性、及び、ラフネス性能をより優れたものにできる。
 前記非求核性アニオンとしては、下記一般式(V)又は(VI)で表される有機酸を生じるアニオンとすることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054
 上記一般式中、
 Xfは、各々独立に、フッ素原子、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
 R11及びR12は、各々独立に、水素原子、フッ素原子、又は、アルキル基を表す。
 Lは、各々独立に、2価の連結基を表す。
 Cyは、環状の有機基を表す。
 Rfは、フッ素原子を含んだ基である。
 xは、1~20の整数を表す。
 yは、0~10の整数を表す。
 zは、0~10の整数を表す。
 Xfは、フッ素原子、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。このアルキル基の炭素数は、1~10であることが好ましく、1~4であることがより好ましい。また、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基は、パーフルオロアルキル基であることが好ましい。
 Xfは、好ましくは、フッ素原子又は炭素数1~4のパーフルオロアルキル基である。より具体的には、Xfは、フッ素原子、CF、C、C、C、C11、C13、C15、C17、CHCF、CHCHCF、CH、CHCH、CH、CHCH、CH、又はCHCHであることが好ましく、フッ素原子又はCFであることがより好ましい。特に、双方のXfがフッ素原子であることが好ましい。
 R11及びR12は、各々独立に、水素原子、フッ素原子、又は、アルキル基である。このアルキル基は、置換基(好ましくはフッ素原子)を有していてもよく、炭素数1~4のものが好ましい。更に好ましくは炭素数1~4のパーフルオロアルキル基である。R11及びR12の置換基を有するアルキル基の具体例としては、例えば、CF、C、C、C、C11、C13、C15、C17、CHCF、CHCHCF、CH、CHCH、CH、CHCH、CH、及びCHCHが挙げられ、中でもCFが好ましい。
 Lは、2価の連結基を表す。この2価の連結基としては、例えば、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO-、アルキレン基(好ましくは炭素数1~6)、シクロアルキレン基(好ましくは炭素数3~10)、アルケニレン基(好ましくは炭素数2~6)又はこれらの複数を組み合わせた2価の連結基などが挙げられる。これらの中でも、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-CO-、-O-、-SO-、-COO-アルキレン基-、-OCO-アルキレン基-、-CONH-アルキレン基-又は-NHCO-アルキレン基-が好ましく、-COO-、-OCO-、-CONH-、-SO-、-COO-アルキレン基-又は-OCO-アルキレン基-がより好ましい。
 Cyは、環状の有機基を表す。環状の有機基としては、例えば、脂環基、アリール基、及び複素環基が挙げられる。
 脂環基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。単環式の脂環基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及びシクロオクチル基などの単環のシクロアルキル基が挙げられる。多環式の脂環基としては、例えば、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が挙げられる。中でも、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基などの炭素数7以上のかさ高い構造を有する脂環基が、PEB(露光後加熱)工程での膜中拡散性の抑制及びMEEF(Mask Error Enhancement Factor)の向上の観点から好ましい。
 アリール基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。このアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基及びアントリル基が挙げられる。中でも、193nmにおける光吸光度が比較的低いナフチル基が好ましい。
 複素環基は、単環式であってもよく、多環式であってもよいが、多環式の方がより酸の拡散を抑制可能である。また、複素環基は、芳香族性を有していてもよく、芳香族性を有していなくてもよい。芳香族性を有している複素環としては、例えば、フラン環、チオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、及びピリジン環が挙げられる。芳香族性を有していない複素環としては、例えば、テトラヒドロピラン環、ラクトン環又はスルトン環、及びデカヒドロイソキノリン環が挙げられる。複素環基における複素環としては、フラン環、チオフェン環、ピリジン環、又はデカヒドロイソキノリン環が特に好ましい。また、ラクトン環又はスルトン環の例としては、前述の樹脂(A)において例示したラクトン構造又はスルトンが挙げられる。
 上記環状の有機基は、置換基を有していてもよい。この置換基としては、例えば、アルキル基(直鎖、分岐のいずれであっても良く、炭素数1~12が好ましい)、シクロアルキル基(単環、多環、スピロ環のいずれであっても良く、炭素数3~20が好ましい)、アリール基(炭素数6~14が好ましい)、水酸基、アルコキシ基、エステル基、アミド基、ウレタン基、ウレイド基、チオエーテル基、スルホンアミド基、及びスルホン酸エステル基が挙げられる。なお、環状の有機基を構成する炭素(環形成に寄与する炭素)はカルボニル炭素であっても良い。
 xは1~8が好ましく、中でも1~4が好ましく、1が特に好ましい。yは0~4が好ましく、0がより好ましい。zは0~8が好ましく、中でも0~4が好ましい。
 Rfで表されるフッ素原子を含んだ基としては、例えば、少なくとも1つのフッ素原子を有するアルキル基、少なくとも1つのフッ素原子を有するシクロアルキル基、及び少なくとも1つのフッ素原子を有するアリール基が挙げられる。
 これらアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基は、フッ素原子により置換されていてもよく、フッ素原子を含んだ他の置換基により置換されていてもよい。Rfが少なくとも1つのフッ素原子を有するシクロアルキル基又は少なくとも1つのフッ素原子を有するアリール基である場合、フッ素原子を含んだ他の置換基としては、例えば、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基が挙げられる。
 また、これらアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基は、フッ素原子を含んでいない置換基によって更に置換されていてもよい。この置換基としては、例えば、先にCyについて説明したもののうち、フッ素原子を含んでいないものを挙げることができる。
 Rfにより表される少なくとも1つのフッ素原子を有するアルキル基としては、例えば、Xfにより表される少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基として先に説明したのと同様のものが挙げられる。Rfにより表される少なくとも1つのフッ素原子を有するシクロアルキル基としては、例えば、パーフルオロシクロペンチル基、及びパーフルオロシクロヘキシル基が挙げられる。Rfにより表される少なくとも1つのフッ素原子を有するアリール基としては、例えば、パーフルオロフェニル基が挙げられる。
 また前記非求核性アニオンは、下記一般式(B-1)~(B-3)のいずれかで表されるアニオンであることも好ましい。
 まず、下記一般式(B-1)で表されるアニオンについて説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
 上記一般式(B-1)中、
 Rb1は、各々独立に、水素原子、フッ素原子又はトリフルオロメチル基(CF)を表す。
 nは1~4の整数を表す。
 nは1~3の整数であることが好ましく、1又は2であることがより好ましい。
 Xb1は単結合、エーテル結合、エステル結合(-OCO-若しくは-COO-)又はスルホン酸エステル結合(-OSO-若しくは-SO-)を表す。
 Xb1はエステル結合(-OCO-若しくは-COO-)又はスルホン酸エステル結合(-OSO-若しくは-SO-)であることが好ましい。
 Rb2は炭素数6以上の置換基を表す。
 Rb2についての炭素数6以上の置換基としては、嵩高い基であることが好ましく、炭素数6以上の、アルキル基、脂環基、アリール基、及び複素環基などが挙げられる。
 Rb2についての炭素数6以上のアルキル基としては、直鎖状であっても分岐状であってもよく、炭素数6~20の直鎖又は分岐のアルキル基であることが好ましく、例えば、直鎖又は分岐ヘキシル基、直鎖又は分岐ヘプチル基、直鎖又は分岐オクチル基などが挙げられる。嵩高さに観点から分岐アルキル基であることが好ましい。
 Rb2についての炭素数6以上の脂環基としては、単環式であってもよく、多環式であってもよい。単環式の脂環基としては、例えば、シクロヘキシル基、及びシクロオクチル基などの単環のシクロアルキル基が挙げられる。多環式の脂環基としては、例えば、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が挙げられる。中でも、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基などの炭素数7以上のかさ高い構造を有する脂環基が、PEB(露光後加熱)工程での膜中拡散性の抑制及びMEEF(Mask Error Enhancement Factor)の向上の観点から好ましい。
 Rb2についての炭素数6以上のアリール基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。このアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基及びアントリル基が挙げられる。中でも、193nmにおける光吸光度が比較的低いナフチル基が好ましい。
 Rb2についての炭素数6以上の複素環基は、単環式であってもよく、多環式であってもよいが、多環式の方がより酸の拡散を抑制可能である。また、複素環基は、芳香族性を有していてもよく、芳香族性を有していなくてもよい。芳香族性を有している複素環としては、例えば、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾフラン環、及びジベンゾチオフェン環が挙げられる。芳香族性を有していない複素環としては、例えば、テトラヒドロピラン環、ラクトン環、及びデカヒドロイソキノリン環が挙げられる。複素環基における複素環としては、ベンゾフラン環又はデカヒドロイソキノリン環が特に好ましい。また、ラクトン環の例としては、前述の樹脂(P)において例示したラクトン構造が挙げられる。
 上記Rb2についての炭素数6以上の置換基は、更に置換基を有していてもよい。この更なる置換基としては、例えば、アルキル基(直鎖、分岐のいずれであっても良く、炭素数1~12が好ましい)、シクロアルキル基(単環、多環、スピロ環のいずれであっても良く、炭素数3~20が好ましい)、アリール基(炭素数6~14が好ましい)、ヒドロキシ基、アルコキシ基、エステル基、アミド基、ウレタン基、ウレイド基、チオエーテル基、スルホンアミド基、及びスルホン酸エステル基が挙げられる。なお、上述の脂環基、アリール基、又は複素環基を構成する炭素(環形成に寄与する炭素)はカルボニル炭素であっても良い。
 次に、下記一般式(B-2)で表されるアニオンについて説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056
 上記一般式(B-2)中、
 Qb1はラクトン構造を有する基、スルトン構造を有する基又は環状カーボネート構造を有する基を表す。
 Qb1についてのラクトン構造及びスルトン構造としては、例えば、先に樹脂(P)の項で説明したラクトン構造及びスルトン構造を有する繰り返し単位におけるラクトン構造及びスルトン構造と同様のものが挙げられる。具体的には、上記一般式(LC1-1)~(LC1-17)のいずれかで表されるラクトン構造又は上記一般式(SL1-1)~(SL1-3)のいずれかで表されるスルトン構造が挙げられる。
 前記ラクトン構造又はスルトン構造が直接、上記一般式(B-2)中のエステル基の酸素原子と結合していてもよいが、前記ラクトン構造又はスルトン構造がアルキレン基(例えば、メチレン基、エチレン基)を介してエステル基の酸素原子と結合していてもよい。その場合、前記ラクトン構造又はスルトン構造を有する基としては、前記ラクトン構造又はスルトン構造を置換基として有するアルキル基ということができる。
 Qb1についての環状カーボネート構造としては5~7員環の環状カーボネート構造であることが好ましく、1,3-ジオキソラン-2-オン、1,3-ジオキサン-2-オンなどが挙げられる。
 前記環状カーボネート構造が直接、上記一般式(B-2)中のエステル基の酸素原子と結合していてもよいが、前記環状カーボネート構造がアルキレン基(例えば、メチレン基、エチレン基)を介してエステル基の酸素原子と結合していてもよい。その場合、前記環状カーボネート構造を有する基としては、環状カーボネート構造を置換基として有するアルキル基ということができる。
 次に、下記一般式(B-3)で表されるアニオンについて説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057
 上記一般式(B-3)中、
 Lb2は炭素数1~6のアルキレン基を表し、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基などが挙げられ、炭素数1~4のアルキレン基であることが好ましい。
 Xb2はエーテル結合又はエステル結合(-OCO-若しくは-COO-)を表す。
 Qb2は脂環基又は芳香環を含有する基を表す。
 Qb2についての脂環基としては、単環式であってもよく、多環式であってもよい。単環式の脂環基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及びシクロオクチル基などの単環のシクロアルキル基が挙げられる。多環式の脂環基としては、例えば、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が挙げられる。中でも、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基などの炭素数7以上のかさ高い構造を有する脂環基が好ましい。
 Qb2についての芳香環を含有する基における芳香環としては、炭素数6~20の芳香環であることが好ましく、ベンゼン環、ナフタレン環、フェナントレン環、アントラセン環などが挙げられ、ベンゼン環又はナフタレン環であることがより好ましい。前記芳香環としては、少なくとも1つのフッ素原子により置換されていてもよく、少なくとも1つのフッ素原子で置換された芳香環としては、パーフルオロフェニル基などが挙げられる。
 前記芳香環がXb2と直接結合していてもよいが、前記芳香環がアルキレン基(例えば、メチレン基、エチレン基)を介してXb2と結合していてもよい。その場合、前記芳香環を含有する基としては、前記芳香環を置換基として有するアルキル基ということができる。
 R201、R202及びR203により表される有機基としては、例えば、後述する化合物(ZI-1)、(ZI-2)、(ZI-3)及び(ZI-4)における対応する基を挙げることができる。
 なお、一般式(ZI)で表される構造を複数有する化合物であってもよい。例えば、一般式(ZI)で表される化合物のR201~R203の少なくとも1つが、一般式(ZI)で表されるもうひとつの化合物のR201~R203の少なくとも一つと、単結合又は連結基を介して結合した構造を有する化合物であってもよい。
 更に好ましい(ZI)成分として、以下に説明する化合物(ZI-1)、(ZI-2)、及び(ZI-3)及び(ZI-4)を挙げることができる。
 化合物(ZI-1)は、上記一般式(ZI)のR201~R203の少なくとも1つがアリール基である、アリールスルホニウム化合物、即ち、アリールスルホニウムをカチオンとする化合物である。
 アリールスルホニウム化合物は、R201~R203の全てがアリール基でもよいし、R201~R203の一部がアリール基で、残りがアルキル基又はシクロアルキル基でもよい。
 アリールスルホニウム化合物としては、例えば、トリアリールスルホニウム化合物、ジアリールアルキルスルホニウム化合物、アリールジアルキルスルホニウム化合物、ジアリールシクロアルキルスルホニウム化合物、アリールジシクロアルキルスルホニウム化合物を挙げることができる。
 アリールスルホニウム化合物のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。アリール基は、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等を有する複素環構造を有するアリール基であってもよい。複素環構造としては、ピロール残基、フラン残基、チオフェン残基、インドール残基、ベンゾフラン残基、ベンゾチオフェン残基等が挙げられる。アリールスルホニウム化合物が2つ以上のアリール基を有する場合に、2つ以上あるアリール基は同一であっても異なっていてもよい。
 アリールスルホニウム化合物が必要に応じて有しているアルキル基又はシクロアルキル基は、炭素数1~15の直鎖又は分岐アルキル基及び炭素数3~15のシクロアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。
 R201~R203のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は、アルキル基(例えば炭素数1~15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3~15)、アリール基(例えば炭素数6~14)、アルコキシ基(例えば炭素数1~15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基を置換基として有してもよい。好ましい置換基としては炭素数1~12の直鎖又は分岐アルキル基、炭素数3~12のシクロアルキル基、炭素数1~12の直鎖、分岐又は環状のアルコキシ基であり、より好ましくは炭素数1~4のアルキル基、炭素数1~4のアルコキシ基である。置換基は、3つのR201~R203のうちのいずれか1つに置換していてもよいし、3つ全てに置換していてもよい。また、R201~R203がアリール基の場合に、置換基はアリール基のp-位に置換していることが好ましい。
 次に、化合物(ZI-2)について説明する。
 化合物(ZI-2)は、下記一般式(ZI-2)で表される化合物である。すなわち、化合物(ZI-2)は、式(ZI)におけるR201~R203が、各々独立に、芳香環を有さない有機基を表す化合物である。ここで芳香環とは、ヘテロ原子を含有する芳香族環も包含するものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058
 一般式(ZI-2)中、
 R201’~R203’は、各々独立に、芳香環を有さない有機基を表す。
 Zは、非求核性アニオンを表す。
 R201’~R203’としての芳香環を含有しない有機基は、一般的に炭素数1~30、好ましくは炭素数1~20である。
 R201’~R203’は、各々独立に、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アリル基、ビニル基であり、更に好ましくは直鎖又は分岐の2-オキソアルキル基、2-オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基、特に好ましくは直鎖又は分岐2-オキソアルキル基である。
 R201’~R203’のアルキル基及びシクロアルキル基としては、好ましくは、炭素数1~10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)、炭素数3~10のシクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基)を挙げることができる。アルキル基として、より好ましくは2-オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基を挙げることができる。シクロアルキル基として、より好ましくは、2-オキソシクロアルキル基を挙げることができる。
 2-オキソアルキル基は、直鎖又は分岐のいずれであってもよく、好ましくは、上記のアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
 2-オキソシクロアルキル基は、好ましくは、上記のシクロアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
 アルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基としては、好ましくは炭素数1~5のアルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基)を挙げることができる。
 R201’~R203’は、ハロゲン原子、アルコキシ基(例えば炭素数1~5)、水酸基、シアノ基、ニトロ基によって更に置換されていてもよい。
 次に、化合物(ZI-3)について説明する。
 化合物(ZI-3)とは、以下の一般式(ZI-3)で表される化合物であり、フェナシルスルフォニウム塩構造を有する化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000059
 一般式(ZI-3)に於いて、
 R1c~R5cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、シクロアルキルカルボニルオキシ基、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、アルキルチオ基又はアリールチオ基を表す。
 R6c及びR7cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基又はアリール基を表す。
 R及びRは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、2-オキソアルキル基、2-オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルアルキル基、アリル基又はビニル基を表す。
 R1c~R5c中のいずれか2つ以上、R5cとR6c、R6cとR7c、R5cとR、及びRとRは、それぞれ結合して環構造を形成しても良く、この環構造は、酸素原子、硫黄原子、ケトン基、エステル結合、アミド結合を含んでいてもよい。
 上記環構造としては、芳香族若しくは非芳香族の炭化水素環、芳香族若しくは非芳香族の複素環、又は、これらの環が2つ以上組み合わされてなる多環縮合環を挙げることができる。環構造としては、3~10員環を挙げることができ、4~8員環であることが好ましく、5又は6員環であることがより好ましい。
 R1c~R5c中のいずれか2つ以上、R6cとR7c、及びRとRが結合して形成する基としては、ブチレン基、ペンチレン基等を挙げることができる。
 R5cとR6c、及び、R5cとRが結合して形成する基としては、単結合又はアルキレン基であることが好ましく、アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基等を挙げることができる。
 Zcは、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)に於けるZと同様の非求核性アニオンを挙げることができる。
 R1c~R7cとしてのアルキル基は、直鎖又は分岐のいずれであってもよく、例えば炭素数1~20個のアルキル基、好ましくは炭素数1~12個の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、直鎖又は分岐プロピル基、直鎖又は分岐ブチル基、直鎖又は分岐ペンチル基)を挙げることができ、シクロアルキル基としては、例えば炭素数3~10個のシクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基)を挙げることができる。
 R1c~R5cとしてのアリール基は、好ましくは炭素数5~15であり、例えば、フェニル基、ナフチル基を挙げることができる。
 R1c~R5cとしてのアルコキシ基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、例えば炭素数1~10のアルコキシ基、好ましくは、炭素数1~5の直鎖及び分岐アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、直鎖又は分岐プロポキシ基、直鎖又は分岐ブトキシ基、直鎖又は分岐ペントキシ基)、炭素数3~10の環状アルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基)を挙げることができる。
 R1c~R5cとしてのアルコキシカルボニル基におけるアルコキシ基の具体例は、前記R1c~R5cとしてのアルコキシ基の具体例と同様である。
 R1c~R5cとしてのアルキルカルボニルオキシ基及びアルキルチオ基におけるアルキル基の具体例は、前記R1c~R5cとしてのアルキル基の具体例と同様である。
 R1c~R5cとしてのシクロアルキルカルボニルオキシ基におけるシクロアルキル基の具体例は、前記R1c~R5cとしてのシクロアルキル基の具体例と同様である。
 R1c~R5cとしてのアリールオキシ基及びアリールチオ基におけるアリール基の具体例は、前記R1c~R5cとしてのアリール基の具体例と同様である。
 好ましくは、R1c~R5cの内のいずれかが直鎖又は分岐アルキル基、シクロアルキル基又は直鎖、分岐若しくは環状アルコキシ基であり、更に好ましくは、R1c~R5cの炭素数の和が2~15である。これにより、より溶剤溶解性が向上し、保存時にパーティクルの発生が抑制される。
 R1c~R5cのいずれか2つ以上が互いに結合して形成してもよい環構造としては、好ましくは5員又は6員の環、特に好ましくは6員の環(例えばフェニル環)が挙げられる。
 R5c及びR6cが互いに結合して形成してもよい環構造としては、R5c及びR6cが互いに結合して単結合又はアルキレン基(メチレン基、エチレン基等)を構成することにより、一般式(I)中のカルボニル炭素原子及び炭素原子と共に形成する4員以上の環(特に好ましくは5~6員の環)が挙げられる。
 R6c及びR7cとしてのアリール基としては、好ましくは炭素数5~15であり、例えば、フェニル基、ナフチル基を挙げることができる。
 R6c及びR7cの態様としては、その両方がアルキル基である場合が好ましい。特に、R6c及びR7cが各々炭素数1~4の直鎖又は分岐状アルキル基である場合が好ましく、とりわけ、両方がメチル基である場合が好ましい。
 また、R6cとR7cとが結合して環を形成する場合に、R6cとR7cとが結合して形成する基としては、炭素数2~10のアルキレン基が好ましく、例えば、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基などを挙げることができる。また、R6cとR7cとが結合して形成する環は、環内に酸素原子等のヘテロ原子を有していてもよい。
 R及びRとしてのアルキル基及びシクロアルキル基は、R1c~R7cにおけると同様のアルキル基及びシクロアルキル基を挙げることができる。
 R及びRとしての2-オキソアルキル基及び2-オキソシクロアルキル基は、R1c~R7cとしてのアルキル基及びシクロアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
 R及びRとしてのアルコキシカルボニルアルキル基におけるアルコキシ基については、R1c~R5cおけると同様のアルコキシ基を挙げることができ、アルキル基については、例えば、炭素数1~12のアルキル基、好ましくは、炭素数1~5の直鎖のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基)を挙げることができる。
 R及びRとしてのアリル基としては、特に制限は無いが、無置換のアリル基、又は、単環若しくは多環のシクロアルキル基(好ましくは炭素数3~10のシクロアルキル基)で置換されたアリル基であることが好ましい。
 R及びRとしてのビニル基としては特に制限は無いが、無置換のビニル基、又は、単環若しくは多環のシクロアルキル基(好ましくは炭素数3~10のシクロアルキル基)で置換されたビニル基であることが好ましい。
 R5c及びRが互いに結合して形成してもよい環構造としては、R5c及びRが互いに結合して単結合又はアルキレン基(メチレン基、エチレン基等)を構成することにより、一般式(I)中の硫黄原子とカルボニル炭素原子と共に形成する5員以上の環(特に好ましくは5員の環)が挙げられる。
 R及びRが互いに結合して形成してもよい環構造としては、2価のR及びR(例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等)が一般式(ZI-3)中の硫黄原子と共に形成する5員又は6員の環、特に好ましくは5員の環(即ち、テトラヒドロチオフェン環)が挙げられる。
 R及びRは、好ましくは炭素数4個以上のアルキル基又はシクロアルキル基であり、より好ましくは6個以上、更に好ましくは8個以上のアルキル基又はシクロアルキル基である。
 R1c~R7c、R及びRは、更に置換基を有していてもよく、そのような置換基としては、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子)、水酸基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アリールカルボニル基、アルコキシアルキル基、アリールオシキアルキル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基等を挙げることができる。
 上記一般式(ZI-3)中、R1c、R2c、R4c及びR5cが、各々独立に、水素原子を表し、R3cが水素原子以外の基、すなわち、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、シクロアルキルカルボニルオキシ基、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、アルキルチオ基又はアリールチオ基を表すことがより好ましい。
 本発明における一般式(ZI-2)又は(ZI-3)で表される化合物のカチオンとしては、以下の具体例が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000060
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000061
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000062
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000063
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000064
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000065
 次に、化合物(ZI-4)について説明する。
 化合物(ZI-4)は、下記一般式(ZI-4)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000066
 一般式(ZI-4)中、
 R13は水素原子、フッ素原子、水酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、又はシクロアルキル基を有する基を表す。これらの基は置換基を有してもよい。
 R14は複数存在する場合は各々独立して、水酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルキルスルホニル基、シクロアルキルスルホニル基、又はシクロアルキル基を有する基を表す。これらの基は置換基を有してもよい。
 R15は各々独立して、アルキル基、シクロアルキル基又はナフチル基を表す。2個のR15が互いに結合して環を形成してもよい。これらの基は置換基を有してもよい。
 lは0~2の整数を表す。
 rは0~8の整数を表す。
 Zは、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)に於けるZと同様の非求核性アニオンを挙げることができる。
 一般式(ZI-4)において、R13、R14及びR15のアルキル基としては、直鎖状若しくは分岐状であり、炭素原子数1~10のものが好ましく、メチル基、エチル基、n-ブチル基、t-ブチル基等が好ましい。
 R13、R14及びR15のシクロアルキル基としては、単環若しくは多環のシクロアルキル基(好ましくは炭素原子数3~20のシクロアルキル基)が挙げられ、特にシクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチルが好ましい。
 R13及びR14のアルコキシ基としては、直鎖状若しくは分岐状であり、炭素原子数1~10のものが好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、n-ブトキシ基等が好ましい。
 R13及びR14のアルコキシカルボニル基としては、直鎖状若しくは分岐状であり、炭素原子数2~11のものが好ましく、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n-ブトキシカルボニル基等が好ましい。
 R13及びR14のシクロアルキル基を有する基としては、単環若しくは多環のシクロアルキル基(好ましくは炭素原子数3~20のシクロアルキル基)が挙げられ、例えば、単環若しくは多環のシクロアルキルオキシ基、及び、単環若しくは多環のシクロアルキル基を有するアルコキシ基が挙げられる。これら基は、置換基を更に有していてもよい。
 R13及びR14の単環若しくは多環のシクロアルキルオキシ基としては、総炭素数が7以上であることが好ましく、総炭素数が7以上15以下であることがより好ましく、また、単環のシクロアルキル基を有することが好ましい。総炭素数7以上の単環のシクロアルキルオキシ基とは、シクロプロピルオキシ基、シクロブチルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シクロヘプチルオキシ基、シクロオクチルオキシ基、シクロドデカニルオキシ基等のシクロアルキルオキシ基に、任意にメチル基、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、ドデシル基、2-エチルヘキシル基、イソプロピル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、iso-アミル基等のアルキル基、水酸基、ハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素)、ニトロ基、シアノ基、アミド基、スルホンアミド基、メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、プロポキシ基、ヒドロキシプロポキシ基、ブトキシ基等のアルコキシ基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基、ホルミル基、アセチル基、ベンゾイル基等のアシル基、アセトキシ基、ブチリルオキシ基等のアシルオキシ基、カルボキシ基等の置換基を有する単環のシクロアルキルオキシ基であって、該シクロアルキル基上の任意の置換基と合わせた総炭素数が7以上のものを表す。
 また、総炭素数が7以上の多環のシクロアルキルオキシ基としては、ノルボルニルオキシ基、トリシクロデカニルオキシ基、テトラシクロデカニルオキシ基、アダマンチルオキシ基等が挙げられる。
 R13及びR14の単環若しくは多環のシクロアルキル基を有するアルコキシ基としては、総炭素数が7以上であることが好ましく、総炭素数が7以上15以下であることがより好ましく、また、単環のシクロアルキル基を有するアルコキシ基であることが好ましい。総炭素数7以上の、単環のシクロアルキル基を有するアルコキシ基とは、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、ヘプトキシ、オクチルオキシ、ドデシルオキシ、2-エチルヘキシルオキシ、イソプロポキシ、sec-ブトキシ、t-ブトキシ、iso-アミルオキシ等のアルコキシ基に上述の置換基を有していてもよい単環シクロアルキル基が置換したものであり、置換基も含めた総炭素数が7以上のものを表す。たとえば、シクロヘキシルメトキシ基、シクロペンチルエトキシ基、シクロヘキシルエトキシ基等が挙げられ、シクロヘキシルメトキシ基が好ましい。
 また、総炭素数が7以上の多環のシクロアルキル基を有するアルコキシ基としては、ノルボルニルメトキシ基、ノルボルニルエトキシ基、トリシクロデカニルメトキシ基、トリシクロデカニルエトキシ基、テトラシクロデカニルメトキシ基、テトラシクロデカニルエトキシ基、アダマンチルメトキシ基、アダマンチルエトキシ基等が挙げられ、ノルボルニルメトキシ基、ノルボルニルエトキシ基等が好ましい。
 R14のアルキルカルボニル基のアルキル基としては、上述したR13~R15としてのアルキル基と同様の具体例が挙げられる。
 R14のアルキルスルホニル基及びシクロアルキルスルホニル基としては、直鎖状、分岐状、環状であり、炭素原子数1~10のものが好ましく、例えば、メタンスルホニル基、エタンスルホニル基、n-プロパンスルホニル基、n-ブタンスルホニル基、シクロペンタンスルホニル基、シクロヘキサンスルホニル基等が好ましい。
 上記各基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子)、水酸基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基等を挙げることができる。
 前記アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、i-プロポキシ基、n-ブトキシ基、2-メチルプロポキシ基、1-メチルプロポキシ基、t-ブトキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等の炭素原子数1~20の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコキシ基等を挙げることができる。
 前記アルコキシアルキル基としては、例えば、メトキシメチル基、エトキシメチル基、1-メトキシエチル基、2-メトキシエチル基、1-エトキシエチル基、2-エトキシエチル基等の炭素原子数2~21の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコキシアルキル基等を挙げることができる。
 前記アルコキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n-プロポキシカルボニル基、i-プロポキシカルボニル基、n-ブトキシカルボニル基、2-メチルプロポキシカルボニル基、1-メチルプロポキシカルボニル基、t-ブトキシカルボニル基、シクロペンチルオキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシカルボニル等の炭素原子数2~21の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコキシカルボニル基等を挙げることができる。
 前記アルコキシカルボニルオキシ基としては、例えば、メトキシカルボニルオキシ基、エトキシカルボニルオキシ基、n-プロポキシカルボニルオキシ基、i-プロポキシカルボニルオキシ基、n-ブトキシカルボニルオキシ基、t-ブトキシカルボニルオキシ基、シクロペンチルオキシカルボニルオキシ基、シクロヘキシルオキシカルボニルオキシ等の炭素原子数2~21の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコキシカルボニルオキシ基等を挙げることができる。
 2個のR15が互いに結合して形成してもよい環構造としては、2個のR15が一般式(ZI-4)中の硫黄原子と共に形成する5員又は6員の環、特に好ましくは5員の環(即ち、テトラヒドロチオフェン環)が挙げられ、アリール基又はシクロアルキル基と縮環していてもよい。この2価のR15は置換基を有してもよく、置換基としては、例えば、水酸基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキアルキル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基等を挙げることができる。前記環構造に対する置換基は、複数個存在しても良く、また、それらが互いに結合して環(芳香族若しくは非芳香族の炭化水素環、芳香族若しくは非芳香族の複素環、又はこれらの環が2つ以上組み合わされてなる多環縮合環など)を形成しても良い。
 一般式(ZI-4)におけるR15としては、メチル基、エチル基、ナフチル基、2個のR15が互いに結合して硫黄原子と共にテトラヒドロチオフェン環構造を形成する2価の基等が好ましい。
 R13及びR14が有し得る置換基としては、水酸基、アルコキシ基、又はアルコキシカルボニル基、ハロゲン原子(特に、フッ素原子)が好ましい。
 lとしては、0又は1が好ましく、1がより好ましい。
 rとしては、0~2が好ましい。
 本発明における一般式(ZI-4)で表される化合物のカチオンとしては以下の具体例が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000067
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000068
 次に、一般式(ZII)、(ZIII)について説明する。
 一般式(ZII)、(ZIII)中、
 R204~R207は、各々独立に、アリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
 R204~R207のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。R204~R207のアリール基は、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等を有する複素環構造を有するアリール基であってもよい。複素環構造を有するアリール基の骨格としては、例えば、ピロール、フラン、チオフェン、インドール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン等を挙げることができる。
 R204~R207におけるアルキル基及びシクロアルキル基としては、好ましくは、炭素数1~10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)、炭素数3~10のシクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基)を挙げることができる。
 R204~R207のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は、置換基を有していてもよい。R204~R207のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1~15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3~15)、アリール基(例えば炭素数6~15)、アルコキシ基(例えば炭素数1~15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基等を挙げることができる。
 Zは、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)に於けるZの非求核性アニオンと同様のものを挙げることができる。
 酸発生剤として、更に、下記一般式(ZIV)、(ZV)、(ZVI)で表される化合物も挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000069
 一般式(ZIV)~(ZVI)中、
 Ar及びArは、各々独立に、アリール基を表す。
 R208、R209及びR210は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。
 Aは、アルキレン基、アルケニレン基又はアリーレン基を表す。
 Ar、Ar、R208、R209及びR210のアリール基の具体例としては、上記一般式(ZI-1)におけるR201、R202及びR203としてのアリール基の具体例と同様のものを挙げることができる。
 R208、R209及びR210のアルキル基及びシクロアルキル基の具体例としては、それぞれ、上記一般式(ZI-2)におけるR201、R202及びR203としてのアルキル基及びシクロアルキル基の具体例と同様のものを挙げることができる。
 Aのアルキレン基としては、炭素数1~12のアルキレン(例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、ブチレン基、イソブチレン基など)を、Aのアルケニレン基としては、炭素数2~12のアルケニレン基(例えば、エテニレン基、プロペニレン基、ブテニレン基など)を、Aのアリーレン基としては、炭素数6~10のアリーレン基(例えば、フェニレン基、トリレン基、ナフチレン基など)を、それぞれ挙げることができる。
 酸発生剤の内でより好ましくは、一般式(ZI)~(ZIII)で表される化合物である。
 また、酸発生剤として、スルホン酸基又はイミド基を1つ有する酸を発生する化合物が好ましく、更に好ましくは1価のパーフルオロアルカンスルホン酸を発生する化合物、又は1価のフッ素原子若しくはフッ素原子を含有する基で置換された芳香族スルホン酸を発生する化合物、又は1価のフッ素原子若しくはフッ素原子を含有する基で置換されたイミド酸を発生する化合物であり、更により好ましくは、フッ化置換アルカンスルホン酸、フッ素置換ベンゼンスルホン酸、フッ素置換イミド酸又はフッ素置換メチド酸のスルホニウム塩である。使用可能な酸発生剤は、発生した酸のpKaが-1以下のフッ化置換アルカンスルホン酸、フッ化置換ベンゼンスルホン酸、フッ化置換イミド酸であることが特に好ましく、感度が向上する。
 本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、酸発生剤として、上記一般式(ZI-2)、(ZI-3)又は(ZI-4)で表される化合物を含有することが好ましく、これにより、露光ラチチュード、及び、局所的なパターン寸法の均一性を、より優れたものにできる。
 酸発生剤の中で、特に好ましい例を以下に挙げる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000070
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000071
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000072
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000073
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000074
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000075
 また、化合物(B)の内、上記一般式(B-1)~(B-3)のいずれかで表されるアニオンを有するものとして、特に好ましい例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000076
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000077
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000078
 酸発生剤は、公知の方法で合成することができ、例えば、特開2007-161707号公報、特開2010-100595号公報の[0200]~[0210]、国際公開第2011/093280号の[0051]~[0058]、国際公開第2008/153110号の[0382]~[0385]、特開2007-161707号公報等に記載の方法に準じて合成することができる。
 酸発生剤は、1種類単独又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
 活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(上記一般式(ZI-3)又は(ZI-4)で表される場合は除く。)の組成物中の含有量は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(I)の全固形分を基準として、0.1~30質量%が好ましく、より好ましくは0.5~25質量%、更に好ましくは3~20質量%、特に好ましくは3~15質量%である。
 また、酸発生剤が上記一般式(ZI-3)又は(ZI-4)により表される場合には、その含有量は、組成物の全固形分を基準として、5~35質量%が好ましく、8~30質量%がより好ましく、9~30質量%が更に好ましく、9~25質量%が特に好ましい。
[4]疎水性樹脂(D)
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、特に液浸露光に適用する際、疎水性樹脂(以下、「疎水性樹脂(D)」又は単に「樹脂(D)」ともいう)を含有してもよい。ここで、樹脂(D)は、通常、樹脂(P)及び樹脂(A)とは異なる樹脂である。
 これにより、膜表層に疎水性樹脂(D)が偏在化し、液浸媒体が水の場合、水に対するレジスト膜表面の静的/動的な接触角を向上させ、液浸液追随性を向上させることができる。
 疎水性樹脂(D)は前述のように界面に偏在するように設計されることが好ましいが、界面活性剤とは異なり、必ずしも分子内に親水基を有する必要はなく、極性/非極性物質を均一に混合することに寄与しなくても良い。
 疎水性樹脂(D)は、膜表層への偏在化の観点から、“フッ素原子”、“珪素原子”、及び、“樹脂の側鎖部分に含有されたCH部分構造”のいずれか1種以上を有することが好ましく、2種以上を有することが更に好ましい。
 疎水性樹脂(D)が、フッ素原子及び/又は珪素原子を含む場合、疎水性樹脂(D)に於ける上記フッ素原子及び/又は珪素原子は、樹脂の主鎖中に含まれていてもよく、側鎖中に含まれていてもよい。
 疎水性樹脂(D)がフッ素原子を含んでいる場合、フッ素原子を有する部分構造として、フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、又は、フッ素原子を有するアリール基を有する樹脂であることが好ましい。
 フッ素原子を有するアルキル基(好ましくは炭素数1~10、より好ましくは炭素数1~4)は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖又は分岐アルキル基であり、更にフッ素原子以外の置換基を有していてもよい。
 フッ素原子を有するシクロアルキル基は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された単環又は多環のシクロアルキル基であり、更にフッ素原子以外の置換基を有していてもよい。
 フッ素原子を有するアリール基としては、フェニル基、ナフチル基などのアリール基の少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたものが挙げられ、更にフッ素原子以外の置換基を有していてもよい。
 フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、及びフッ素原子を有するアリール基として、好ましくは、下記一般式(F2)~(F4)で表される基を挙げることができるが、本発明は、これに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000079
 一般式(F2)~(F4)中、
 R57~R68は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又はアルキル基(直鎖若しくは分岐)を表す。但し、R57~R61少なくとも1つ、R62~R64の少なくとも1つ、及びR65~R68の少なくとも1つは、それぞれ独立に、フッ素原子又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基(好ましくは炭素数1~4)を表す。
 R57~R61及びR65~R67は、全てがフッ素原子であることが好ましい。R62、R63及びR68は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基(好ましくは炭素数1~4)が好ましく、炭素数1~4のパーフルオロアルキル基であることが更に好ましい。R62とR63は、互いに連結して環を形成してもよい。
 一般式(F2)で表される基の具体例としては、例えば、p-フルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、3,5-ジ(トリフルオロメチル)フェニル基等が挙げられる。
 一般式(F3)で表される基の具体例としては、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロプロピル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロブチル基、ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、ヘキサフルオロ(2-メチル)イソプロピル基、ノナフルオロブチル基、オクタフルオロイソブチル基、ノナフルオロヘキシル基、ノナフルオロ-t-ブチル基、パーフルオロイソペンチル基、パーフルオロオクチル基、パーフルオロ(トリメチル)ヘキシル基、2,2,3,3-テトラフルオロシクロブチル基、パーフルオロシクロヘキシル基などが挙げられる。ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、ヘキサフルオロ(2-メチル)イソプロピル基、オクタフルオロイソブチル基、ノナフルオロ-t-ブチル基、パーフルオロイソペンチル基が好ましく、ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基が更に好ましい。
 一般式(F4)で表される基の具体例としては、例えば、-C(CFOH、-C(COH、-C(CF)(CH)OH、-CH(CF)OH等が挙げられ、-C(CFOHが好ましい。
 フッ素原子を含む部分構造は、主鎖に直接結合しても良く、更に、アルキレン基、フェニレン基、エーテル結合、チオエーテル結合、カルボニル基、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合及びウレイレン結合よりなる群から選択される基、或いはこれらの2つ以上を組み合わせた基を介して主鎖に結合しても良い。
 以下、フッ素原子を有する繰り返し単位の具体例を示すが、本発明は、これに限定されるものではない。
 具体例中、Xは、水素原子、-CH、-F又は-CFを表す。Xは、-F又は-CFを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000080
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000081
 疎水性樹脂(D)は、珪素原子を含有してもよい。珪素原子を有する部分構造として、アルキルシリル構造(好ましくはトリアルキルシリル基)、又は環状シロキサン構造を有する樹脂であることが好ましい。
 アルキルシリル構造、又は環状シロキサン構造としては、具体的には、下記一般式(CS-1)~(CS-3)で表される基などが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000082
 一般式(CS-1)~(CS-3)に於いて、
 R12~R26は、各々独立に、直鎖若しくは分岐アルキル基(好ましくは炭素数1~20)又はシクロアルキル基(好ましくは炭素数3~20)を表す。
 L~Lは、単結合又は2価の連結基を表す。2価の連結基としては、アルキレン基、フェニレン基、エーテル結合、チオエーテル結合、カルボニル基、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、及びウレア結合よりなる群から選択される単独或いは2つ以上の組み合わせ(好ましくは総炭素数12以下)が挙げられる。
 nは、1~5の整数を表す。nは、好ましくは、2~4の整数である。
 以下、一般式(CS-1)~(CS-3)で表される基を有する繰り返し単位の具体例を挙げるが、本発明は、これに限定されるものではない。なお、具体例中、Xは、水素原子、-CH、-F又は-CFを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000083
 疎水性樹脂(D)はスルホン酸アミン塩構造を有する繰り返し単位を含有することができる。以下、スルホン酸アミン塩構造を有する繰り返し単位を例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000084
 上記各式中、Rは水素原子又はアルキル基を表す。Mはスルホン酸イオンを表し、トシレート、ベンゼンスルホネート、4-フルオロベンゼンスルホネート、1,2,3,4,5-ペンタフルオロベンゼンスルホネート、メジチレンスルホネート、2,4,6-トリイソプロピルベンゼンスルホネート、ナフチルスルホネート、ピレンスルホネート等のアリールスルホネート、メシレート、ブタンスルホネート等のスルホン酸イオンであることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000085
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000086
 上記各式中、Rは水素原子又はアルキル基を表す。
 Rは、各々独立に、水素原子、炭素数1~20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基又は炭素数6~10のアリール基を表す。Rについての炭素数1~20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基は、ヒドロキシ基、エーテル結合、エステル結合、シアノ基、アミノ基、2重結合、又はハロゲン原子を有していてもよい。2~4個のR同士が結合して炭素数3~20の環を形成してもよい。
 疎水性樹脂(D)はカルボン酸アミン塩構造を有する繰り返し単位を含有することができる。以下、カルボン酸アミン塩構造を有する繰り返し単位を例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000087
 上記各式中、Rは水素原子又はアルキル基を表す。
 RCOOで表されるカルボン酸アニオンとして具体的には、ギ酸アニオン、酢酸アニオン、プロピオン酸アニオン、酪酸アニオン、イソ酪酸アニオン、吉草酸アニオン、イソ吉草酸アニオン、ピバル酸アニオン、ヘキサン酸アニオン、オクタン酸アニオン、シクロヘキサンカルボン酸アニオン、シクロヘキシル酢酸アニオン、ラウリン酸アニオン、ミリスチン酸アニオン、パルミチン酸アニオン、ステアリン酸アニオン、フェニル酢酸アニオン、ジフェニル酢酸アニオン、フェノキシ酢酸アニオン、マンデル酸アニオン、ベンゾイルギ酸アニオン、ケイヒ酸アニオン、ジヒドロケイヒ酸アニオン、安息香酸アニオン、メチル安息香酸アニオン、サリチル酸アニオン、ナフタレンカルボン酸アニオン、アントラセンカルボン酸アニオン、アントラキノンカルボン酸アニオン、ヒドロキシ酢酸アニオン、ピバリン酸アニオン、乳酸アニオン、メトキシ酢酸アニオン、2-(2-メトキシエトキシ)酢酸アニオン、2-(2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ)酢酸アニオン、ジフェノール酸アニオン、モノクロロ酢酸アニオン、ジクロロ酢酸アニオン、トリクロロ酢酸アニオン、トリフルオロ酢酸アニオン、ペンタフルオロプロピオン酸アニオン、ヘプタフルオロ酪酸アニオンなどが例示され、またコハク酸、酒石酸、グルタル酸、ピメリン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、シクロヘキセンジカルボン酸などのジカルボン酸のモノアニオンなどが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000088
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000089
 上記各式中、Rは水素原子又はアルキル基を表す。
 Rは、各々独立に、水素原子、炭素数1~20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基又は炭素数6~10のアリール基を表す。Rについての炭素数1~20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基は、ヒドロキシ基、エーテル結合、エステル結合、シアノ基、アミノ基、2重結合、又はハロゲン原子を有していてもよい。2~4個のR同士が結合して炭素数3~20の環を形成してもよい。
 疎水性樹脂(D)はアミン構造を有する繰り返し単位を含有することができる。
 以下、アミン構造を有する繰り返し単位を例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000090
 上記各式中、Rは水素原子又はアルキル基を表す。
 本発明において、疎水性樹脂(D)がスルホン酸アミン塩構造を有する繰り返し単位、カルボン酸アミン塩構造を有する繰り返し単位又はアミン構造を有する繰り返し単位を含有するとき、スルホン酸アミン塩構造を有する繰り返し単位、カルボン酸アミン塩構造を有する繰り返し単位又はアミン構造を有する繰り返し単位の疎水性樹脂(D)中の含有量は、それぞれ、疎水性樹脂(D)の全繰り返し単位に対して、0~30モル%であることが好ましく、0~20モル%であることがより好ましく、0~10モル%であることが特に好ましい。
 また、上記したように、疎水性樹脂(D)は、側鎖部分にCH部分構造を含むことも好ましい。
 ここで、前記樹脂(D)中の側鎖部分が有するCH部分構造(以下、単に「側鎖CH部分構造」ともいう)には、エチル基、プロピル基等が有するCH部分構造を包含するものである。
 一方、樹脂(D)の主鎖に直接結合しているメチル基(例えば、メタクリル酸構造を有する繰り返し単位のα-メチル基)は、主鎖の影響により樹脂(D)の表面偏在化への寄与が小さいため、本発明におけるCH部分構造に包含されないものとする。
 より具体的には、樹脂(D)が、例えば、下記一般式(M)で表される繰り返し単位などの、炭素-炭素二重結合を有する重合性部位を有するモノマーに由来する繰り返し単位を含む場合であって、R11~R14がCH「そのもの」である場合、そのCHは、本発明における側鎖部分が有するCH部分構造には包含されない。
 一方、C-C主鎖から何らかの原子を介して存在するCH部分構造は、本発明におけるCH部分構造に該当するものとする。例えば、R11がエチル基(CH2CH)である場合、本発明におけるCH部分構造を「1つ」有するものとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000091
 上記一般式(M)中、
 R11~R14は、各々独立に、側鎖部分を表す。
 側鎖部分のR11~R14としては、水素原子、1価の有機基などが挙げられる。
 R11~R14についての1価の有機基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルオキシカルボニル基、シクロアルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルアミノカルボニル基、シクロアルキルアミノカルボニル基、アリールアミノカルボニル基などが挙げられ、これらの基は、更に置換基を有していてもよい。
 疎水性樹脂(D)は、側鎖部分にCH部分構造を有する繰り返し単位を有する樹脂であることが好ましく、このような繰り返し単位として、下記一般式(II)で表される繰り返し単位、及び、下記一般式(III)で表される繰り返し単位のうち少なくとも一種の繰り返し単位(x)を有していることがより好ましい。
 以下、一般式(II)で表される繰り返し単位について詳細に説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000092
 上記一般式(II)中、Xb1は水素原子、アルキル基、シアノ基又はハロゲン原子を表し、Rは1つ以上のCH部分構造を有する、酸に対して安定な有機基を表す。ここで、酸に対して安定な有機基は、より具体的には、前記樹脂(P)において説明した“酸の作用により分解して極性基を生じる基”を有さない有機基であることが好ましい。
 Xb1のアルキル基は、炭素数1~4のものが好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ヒドロキシメチル基又はトリフルオロメチル基等が挙げられるが、メチル基であることが好ましい。
 Xb1は、水素原子又はメチル基であることが好ましい。
 Rとしては、1つ以上のCH部分構造を有する、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アリール基、及び、アラルキル基が挙げられる。上記のシクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アリール基、及び、アラルキル基は、更に、置換基としてアルキル基を有していても良い。
 Rは、1つ以上のCH部分構造を有する、アルキル基又はアルキル置換シクロアルキル基が好ましい。
 Rとしての1つ以上のCH部分構造を有する酸に安定な有機基は、CH部分構造を2個以上10個以下有することが好ましく、2個以上8個以下有することがより好ましい。
 Rに於ける、1つ以上のCH部分構造を有するアルキル基としては、炭素数3~20の分岐のアルキル基が好ましい。好ましいアルキル基としては、具体的には、イソプロピル基、イソブチル基、3-ペンチル基、2-メチル-3-ブチル基、3-ヘキシル基、2-メチル-3-ペンチル基、3-メチル-4-ヘキシル基、3,5-ジメチル-4-ペンチル基、イソオクチル基、2,4,4-トリメチルペンチル基、2-エチルヘキシル基、2,6-ジメチルヘプチル基、1,5-ジメチル-3-ヘプチル基、2,3,5,7-テトラメチル-4-ヘプチル基等が挙げられる。より好ましくは、イソブチル基、t-ブチル基、2-メチル-3-ブチル基、2-メチル-3-ペンチル基、3-メチル-4-ヘキシル基、3,5-ジメチル-4-ペンチル基、2,4,4-トリメチルペンチル基、2-エチルヘキシル基、2,6-ジメチルヘプチル基、1,5-ジメチル-3-ヘプチル基、2,3,5,7-テトラメチル-4-ヘプチル基である。
 Rに於ける、1つ以上のCH部分構造を有するシクロアルキル基は、単環式でも、多環式でもよい。具体的には、炭素数5以上のモノシクロ、ビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ構造等を有する基を挙げることができる。その炭素数は6~30個が好ましく、特に炭素数7~25個が好ましい。好ましいシクロアルキル基としては、アダマンチル基、ノルアダマンチル基、デカリン残基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、シクロドデカニル基を挙げることができる。より好ましくは、アダマンチル基、ノルボルニル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、テトラシクロドデカニル基、トリシクロデカニル基を挙げることができる。より好ましくは、ノルボルニル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基である。
 Rに於ける、1つ以上のCH部分構造を有するアルケニル基としては、炭素数1~20の直鎖又は分岐のアルケニル基が好ましく、分岐のアルケニル基がより好ましい。
 Rに於ける、1つ以上のCH部分構造を有するアリール基としては、炭素数6~20のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基を挙げることができ、好ましくはフェニル基である。
 Rに於ける、1つ以上のCH部分構造を有するアラルキル基としては、炭素数7~12のアラルキル基が好ましく、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等を挙げることができる。
 Rに於ける、2つ以上のCH部分構造を有する炭化水素基としては、具体的には、イソプロピル基、イソブチル基、t-ブチル基、3-ペンチル基、2-メチル-3-ブチル基、3-ヘキシル基、2,3-ジメチル-2-ブチル基、2-メチル-3-ペンチル基、3-メチル-4-ヘキシル基、3,5-ジメチル-4-ペンチル基、イソオクチル基、2,4,4-トリメチルペンチル基、2-エチルヘキシル基、2,6-ジメチルヘプチル基、1,5-ジメチル-3-ヘプチル基、2,3,5,7-テトラメチル-4-ヘプチル基、3,5-ジメチルシクロヘキシル基、4-イソプロピルシクロヘキシル基、4-tブチルシクロヘキシル基、イソボルニル基などが挙げられる。より好ましくは、イソブチル基、t-ブチル基、2-メチル-3-ブチル基、2,3-ジメチル-2-ブチル基、2-メチル-3-ペンチル基、3-メチル-4-ヘキシル基、3,5-ジメチル-4-ペンチル基、2,4,4-トリメチルペンチル基、2-エチルヘキシル基、2,6-ジメチルヘプチル基、1,5-ジメチル-3-ヘプチル基、2,3,5,7-テトラメチル-4-ヘプチル基、3,5-ジメチルシクロヘキシル基、3,5-ジtert-ブチルシクロヘキシル基、4-イソプロピルシクロヘキシル基、4-tブチルシクロヘキシル基、イソボルニル基である。
 一般式(II)で表される繰り返し単位の好ましい具体例を以下に挙げる。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000093
 一般式(II)で表される繰り返し単位は、酸に安定な(非酸分解性の)繰り返し単位であることが好ましく、具体的には、酸の作用により分解して、極性基を生じる基を有さない繰り返し単位であることが好ましい。
 以下、一般式(III)で表される繰り返し単位について詳細に説明する。
 上記一般式(III)中、Xb2は水素原子、アルキル基、シアノ基又はハロゲン原子を表し、Rは1つ以上のCH部分構造を有する、酸に対して安定な有機基を表し、nは1から5の整数を表す。
 Xb2のアルキル基は、炭素数1~4のものが好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ヒドロキシメチル基又はトリフルオロメチル基等が挙げられるが、水素原子である事が好ましい。
 Xb2は、水素原子であることが好ましい。
 Rは、酸に対して安定な有機基であるため、より具体的には、前記樹脂(P)において説明した“酸の作用により分解して極性基を生じる基”を有さない有機基であることが好ましい。
 Rとしては、1つ以上のCH部分構造を有する、アルキル基が挙げられる。
 Rとしての1つ以上のCH部分構造を有する酸に安定な有機基は、CH部分構造を1個以上10個以下有することが好ましく、1個以上8個以下有することがより好ましく、1個以上4個以下有することが更に好ましい。
 Rに於ける、1つ以上のCH部分構造を有するアルキル基としては、炭素数3~20の分岐のアルキル基が好ましい。好ましいアルキル基としては、具体的には、イソプロピル基、イソブチル基、3-ペンチル基、2-メチル-3-ブチル基、3-ヘキシル基、2-メチル-3-ペンチル基、3-メチル-4-ヘキシル基、3,5-ジメチル-4-ペンチル基、イソオクチル基、2,4,4-トリメチルペンチル基、2-エチルヘキシル基、2,6-ジメチルヘプチル基、1,5-ジメチル-3-ヘプチル基、2,3,5,7-テトラメチル-4-ヘプチル基等が挙げられる。より好ましくは、イソブチル基、t-ブチル基、2-メチル-3-ブチル基、2-メチル-3-ペンチル基、3-メチル-4-ヘキシル基、3,5-ジメチル-4-ペンチル基、2,4,4-トリメチルペンチル基、2-エチルヘキシル基、2,6-ジメチルヘプチル基、1,5-ジメチル-3-ヘプチル基、2,3,5,7-テトラメチル-4-ヘプチル基である。
 Rに於ける、2つ以上のCH部分構造を有するアルキル基としては、具体的には、イソプロピル基、イソブチル基、t-ブチル基、3-ペンチル基、2,3-ジメチルブチル基、2-メチル-3-ブチル基、3-ヘキシル基、2-メチル-3-ペンチル基、3-メチル-4-ヘキシル基、3,5-ジメチル-4-ペンチル基、イソオクチル基、2,4,4-トリメチルペンチル基、2-エチルヘキシル基、2,6-ジメチルヘプチル基、1,5-ジメチル-3-ヘプチル基、2,3,5,7-テトラメチル-4-ヘプチル基、などが挙げられる。より好ましくは、炭素数5~20であることがより好ましく、イソプロピル基、t-ブチル基、2-メチル-3-ブチル基、2-メチル-3-ペンチル基、3-メチル-4-ヘキシル基、3,5-ジメチル-4-ペンチル基、2,4,4-トリメチルペンチル基、2-エチルヘキシル基、2,6-ジメチルヘプチル基、1,5-ジメチル-3-ヘプチル基、2,3,5,7-テトラメチル-4-ヘプチル基、2,6-ジメチルヘプチル基である。
 nは1から5の整数を表し、1~3の整数を表すことがより好ましく、1又は2を表すことが更に好ましい。
 一般式(III)で表される繰り返し単位の好ましい具体例を以下に挙げる。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000095
 一般式(III)で表される繰り返し単位は、酸に安定な(非酸分解性の)繰り返し単位であることが好ましく、具体的には、酸の作用により分解して、極性基を生じる基を有さない繰り返し単位であることが好ましい。
 樹脂(D)が、側鎖部分にCH部分構造を含む場合であり、更に、特にフッ素原子及び珪素原子を有さない場合、一般式(II)で表される繰り返し単位、及び、一般式(III)で表される繰り返し単位のうち少なくとも一種の繰り返し単位(x)の含有量は、樹脂(D)の全繰り返し単位に対して、90モル%以上であることが好ましく、95モル%以上であることがより好ましい。前記含有量は、樹脂(D)の全繰り返し単位に対して、通常、100モル%以下である。
 樹脂(D)が、一般式(II)で表される繰り返し単位、及び、一般式(III)で表される繰り返し単位のうち少なくとも一種の繰り返し単位(x)を、樹脂(D)の全繰り返し単位に対し、90モル%以上で含有することにより、樹脂(D)の表面自由エネルギーが増加する。その結果として、樹脂(D)がレジスト膜の表面に偏在しにくくなり、水に対するレジスト膜の静的/動的接触角を確実に向上させて、液浸液追随性を向上させることができる。
 また、疎水性樹脂(D)は、(i)フッ素原子及び/又は珪素原子を含む場合においても、(ii)側鎖部分にCH部分構造を含む場合においても、下記(x)~(z)の群から選ばれる基を少なくとも1つを有していてもよい。
 (x)酸基、
 (y)ラクトン構造を有する基、酸無水物基、又は酸イミド基、
 (z)酸の作用により分解する基
 酸基(x)としては、フェノール性水酸基、カルボン酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、トリス(アルキルスルホニル)メチレン基等が挙げられる。
 好ましい酸基としては、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール)、スルホンイミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基が挙げられる。
 酸基(x)を有する繰り返し単位としては、アクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位のような樹脂の主鎖に、直接、酸基が結合している繰り返し単位、或いは、連結基を介して樹脂の主鎖に酸基が結合している繰り返し単位などが挙げられ、更には酸基を有する重合開始剤や連鎖移動剤を重合時に用いてポリマー鎖の末端に導入することもでき、いずれの場合も好ましい。酸基(x)を有する繰り返し単位が、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有していても良い。
 酸基(x)を有する繰り返し単位の含有量は、疎水性樹脂(D)中の全繰り返し単位に対し、1~50モル%が好ましく、より好ましくは3~35モル%、更に好ましくは5~20モル%である。
 酸基(x)を有する繰り返し単位の具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。式中、Rxは水素原子、CH、CF、又は、CHOHを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000096
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000097
 ラクトン構造を有する基、酸無水物基、又は酸イミド基(y)としては、ラクトン構造を有する基が特に好ましい。
 これらの基を含んだ繰り返し単位は、例えば、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルによる繰り返し単位等の、樹脂の主鎖に直接この基が結合している繰り返し単位である。或いは、この繰り返し単位は、この基が連結基を介して樹脂の主鎖に結合している繰り返し単位であってもよい。或いは、この繰り返し単位は、この基を有する重合開始剤又は連鎖移動剤を重合時に用いて、樹脂の末端に導入されていてもよい。
 ラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位としては、例えば、先に酸分解性樹脂(A)の項で説明したラクトン構造を有する繰り返し単位と同様のものが挙げられる。
 ラクトン構造を有する基、酸無水物基、又は酸イミド基を有する繰り返し単位の含有量は、疎水性樹脂(D)中の全繰り返し単位を基準として、1~100モル%であることが好ましく、3~98モル%であることがより好ましく、5~95モル%であることが更に好ましい。
 疎水性樹脂(D)に於ける、酸の作用により分解する基(z)を有する繰り返し単位は、樹脂(A)で挙げた酸分解性基を有する繰り返し単位と同様のものが挙げられる。酸の作用により分解する基(z)を有する繰り返し単位が、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有していても良い。疎水性樹脂(D)に於ける、酸の作用により分解する基(z)を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(D)中の全繰り返し単位に対し、1~80モル%が好ましく、より好ましくは10~80モル%、更に好ましくは20~60モル%である。
 疎水性樹脂(D)は、更に、下記一般式(III)で表される繰り返し単位を有していてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000098
 一般式(III)に於いて、
 Rc31は、水素原子、アルキル基(フッ素原子等で置換されていても良い)、シアノ基又は-CH-O-Rac基を表す。式中、Racは、水素原子、アルキル基又はアシル基を表す。Rc31は、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、トリフルオロメチル基が好ましく、水素原子、メチル基が特に好ましい。
 Rc32は、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基又はアリール基を有する基を表す。これら基はフッ素原子、珪素原子を含む基で置換されていても良い。
 Lc3は、単結合又は2価の連結基を表す。
 一般式(III)に於ける、Rc32のアルキル基は、炭素数3~20の直鎖若しくは分岐状アルキル基が好ましい。
 シクロアルキル基は、炭素数3~20のシクロアルキル基が好ましい。
 アルケニル基は、炭素数3~20のアルケニル基が好ましい。
 シクロアルケニル基は、炭素数3~20のシクロアルケニル基が好ましい。
 アリール基は、炭素数6~20のアリール基が好ましく、フェニル基、ナフチル基がより好ましく、これらは置換基を有していてもよい。
 Rc32は無置換のアルキル基又はフッ素原子で置換されたアルキル基が好ましい。
 Lc3の2価の連結基は、アルキレン基(好ましくは炭素数1~5)、エーテル結合、フェニレン基、エステル結合(-COO-で表される基)が好ましい。
 一般式(III)により表される繰り返し単位の含有量は、疎水性樹脂中の全繰り返し単位を基準として、1~100モル%であることが好ましく、10~90モル%であることがより好ましく、30~70モル%であることが更に好ましい。
 疎水性樹脂(D)は、更に、下記一般式(CII-AB)で表される繰り返し単位を有することも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000099
 式(CII-AB)中、
 Rc11’及びRc12’は、各々独立に、水素原子、シアノ基、ハロゲン原子又はアルキル基を表す。
 Zc’は、結合した2つの炭素原子(C-C)を含み、脂環式構造を形成するための原子団を表す。
 一般式(CII-AB)により表される繰り返し単位の含有量は、疎水性樹脂中の全繰り返し単位を基準として、1~100モル%であることが好ましく、10~90モル%であることがより好ましく、30~70モル%であることが更に好ましい。
 以下に一般式(III)、(CII-AB)で表される繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。式中、Raは、H、CH、CHOH、CF又はCNを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000100
 疎水性樹脂(D)がフッ素原子を有する場合、フッ素原子の含有量は、疎水性樹脂(D)の重量平均分子量に対し、5~80質量%であることが好ましく、10~80質量%であることがより好ましい。また、フッ素原子を含む繰り返し単位は、疎水性樹脂(D)に含まれる全繰り返し単位中10~100モル%であることが好ましく、30~100モル%であることがより好ましい。
 疎水性樹脂(D)が珪素原子を有する場合、珪素原子の含有量は、疎水性樹脂(D)の重量平均分子量に対し、2~50質量%であることが好ましく、2~30質量%であることがより好ましい。また、珪素原子を含む繰り返し単位は、疎水性樹脂(D)に含まれる全繰り返し単位中、10~100モル%であることが好ましく、20~100モル%であることがより好ましい。
 一方、特に樹脂(D)が側鎖部分にCH部分構造を含む場合においては、樹脂(D)が、フッ素原子及び珪素原子を実質的に含有しない形態も好ましく、この場合、具体的には、フッ素原子又は珪素原子を有する繰り返し単位の含有量が、樹脂(D)中の全繰り返し単位に対して5モル%以下であることが好ましく、3モル%以下であることがより好ましく、1モル%以下であることが更に好ましく、理想的には0モル%、すなわち、フッ素原子及び珪素原子を含有しない。また、樹脂(D)は、炭素原子、酸素原子、水素原子、窒素原子及び硫黄原子から選ばれる原子のみによって構成された繰り返し単位のみで実質的に構成されることが好ましい。より具体的には、炭素原子、酸素原子、水素原子、窒素原子及び硫黄原子から選ばれる原子のみによって構成された繰り返し単位が、樹脂(D)の全繰り返し単位中95モル%以上であることが好ましく、97モル%以上であることがより好ましく、99モル%以上であることが更に好ましく、理想的には100モル%である。
 疎水性樹脂(D)のGPC法による標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は、好ましくは1,000~100,000で、より好ましくは1,000~50,000、更により好ましくは2,000~15,000である。
 また、疎水性樹脂(D)は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。
 疎水性樹脂(D)の組成物中の含有量は、本発明の組成物中の全固形分に対し、0.01~10質量%が好ましく、0.05~8質量%がより好ましく、0.1~5質量%が更に好ましい。
 疎水性樹脂(D)は、樹脂(P)及び樹脂(A)と同様、金属等の不純物が少ないのは当然のことながら、残留単量体やオリゴマー成分が0.01~5質量%であることが好ましく、より好ましくは0.01~3質量%、0.05~1質量%が更により好ましい。それにより、液中異物や感度等の経時変化のない感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が得られる。また、解像度、レジスト形状、レジストパターンの側壁、ラフネスなどの点から、分子量分布(Mw/Mn、分散度ともいう)は、1~5の範囲が好ましく、より好ましくは1~3、更に好ましくは1~2の範囲である。
 疎水性樹脂(D)は、各種市販品を利用することもできるし、常法に従って(例えばラジカル重合)合成することができる。例えば、一般的合成方法としては、モノマー種及び開始剤を溶剤に溶解させ、加熱することにより重合を行う一括重合法、加熱溶剤にモノマー種と開始剤の溶液を1~10時間かけて滴下して加える滴下重合法などが挙げられ、滴下重合法が好ましい。
 反応溶媒、重合開始剤、反応条件(温度、濃度等)、及び、反応後の精製方法は、樹脂(A)で説明した内容と同様であるが、疎水性樹脂(D)の合成においては、反応の濃度が30~50質量%であることが好ましい。
 以下に疎水性樹脂(D)の具体例を示す。また、下記表に、各樹脂における繰り返し単位のモル比(各繰り返し単位と左から順に対応)、重量平均分子量、分散度を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000101
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000102
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000103
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000104
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000105
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000106
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000107
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000108

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000109
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000110
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000111
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000112
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000113
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000114
[5-1]活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下する、塩基性化合物又はアンモニウム塩化合物(N)
 本発明における感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下する、塩基性化合物又はアンモニウム塩化合物(以下、「化合物(N)」ともいう)を含有していてもよい。
 化合物(N)は、塩基性官能基又はアンモニウム基と、活性光線又は放射線の照射により酸性官能基を発生する基とを有する化合物(N-1)であることが好ましい。すなわち、化合物(N)は、塩基性官能基と活性光線若しくは放射線の照射により酸性官能基を発生する基とを有する塩基性化合物、又は、アンモニウム基と活性光線若しくは放射線の照射により酸性官能基を発生する基とを有するアンモニウム塩化合物であることが好ましい。
 化合物(N)又は(N-1)が、活性光線又は放射線の照射により分解して発生する、塩基性が低下した化合物として、下記一般式(PA-I)、(PA-II)又は(PA-III)で表される化合物を挙げることができ、LWR、局所的なパターン寸法の均一性及びDOFに関して優れた効果を高次元で両立できるという観点から、特に、一般式(PA-II)又は(PA-III)で表される化合物が好ましい。
 まず、一般式(PA-I)で表される化合物について説明する。
 Q-A-(X)-B-R (PA-I)
 一般式(PA-I)中、
 Aは、単結合又は2価の連結基を表す。
 Qは、-SOH、又は-COHを表す。Qは、活性光線又は放射線の照射により発生される酸性官能基に相当する。
 Xは、-SO-又は-CO-を表す。
 nは、0又は1を表す。
 Bは、単結合、酸素原子又は-N(Rx)-を表す。
 Rxは、水素原子又は1価の有機基を表す。
 Rは、塩基性官能基を有する1価の有機基又はアンモニウム基を有する1価の有機基を表す。
 Aにおける2価の連結基としては、好ましくは炭素数2~12の2価の連結基であり、例えば、アルキレン基、フェニレン基等が挙げられる。より好ましくは少なくとも1つのフッ素原子を有するアルキレン基であり、好ましい炭素数は2~6、より好ましくは炭素数2~4である。アルキレン鎖中に酸素原子、硫黄原子などの連結基を有していてもよい。アルキレン基は、特に水素原子の数の30~100%がフッ素原子で置換されたアルキレン基が好ましく、Q部位と結合した炭素原子がフッ素原子を有することがより好ましい。更にはパーフルオロアルキレン基が好ましく、パーフロロエチレン基、パーフロロプロピレン基、パーフロロブチレン基がより好ましい。
 Rxにおける1価の有機基としては、好ましくは炭素数4~30であり、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基などを挙げることができる。
 Rxにおけるアルキル基としては、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数1~20の直鎖及び分岐アルキル基であり、アルキル鎖中に酸素原子、硫黄原子、窒素原子を有していてもよい。
 なお、置換基を有するアルキル基として、特に直鎖又は分岐アルキル基にシクロアルキル基が置換した基(例えば、アダマンチルメチル基、アダマンチルエチル基、シクロヘキシルエチル基、カンファー残基など)を挙げることができる。
 Rxにおけるシクロアルキル基としては、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数3~20のシクロアルキル基であり、環内に酸素原子を有していてもよい。
 Rxにおけるアリール基としては、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数6~14のアリール基である。
 Rxにおけるアラルキル基としては、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数7~20のアラルキル基が挙げられる。
 Rxにおけるアルケニル基としては、置換基を有していてもよく、例えば、Rxとして挙げたアルキル基の任意の位置に2重結合を有する基が挙げられる。
 塩基性官能基の好ましい部分構造として、例えば、クラウンエーテル、一~三級アミン、含窒素複素環(ピリジン、イミダゾール、ピラジンなど)の構造が挙げられる。
 アンモニウム基の好ましい部分構造として、例えば、一~三級アンモニウム、ピリジニウム、イミダゾリニウム、ピラジニウム構造などを挙げることが出来る。
 なお、塩基性官能基としては、窒素原子を有する官能基が好ましく、1~3級アミノ基を有する構造、又は含窒素複素環構造がより好ましい。これら構造においては、構造中に含まれる窒素原子に隣接する原子の全てが、炭素原子又は水素原子であることが、塩基性向上の観点から好ましい。また、塩基性向上の観点では、窒素原子に対して、電子求引性の官能基(カルボニル基、スルホニル基、シアノ基、ハロゲン原子など)が直結していないことが好ましい。
 このような構造を含む一価の有機基(基R)における一価の有機基としては、好ましい炭素数は4~30であり、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基などを挙げることができ、各基は置換基を有していても良い。
 Rにおける塩基性官能基又はアンモニウム基を含むアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基に於けるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基は、それぞれ、Rxとして挙げたアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基と同様のものである。
 上記各基が有してもよい置換基としては、例えば、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシ基、カルボニル基、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~10)、アリール基(好ましくは炭素数6~14)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~10)、アシル基(好ましくは炭素数2~20)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2~10)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2~20)、アミノアシル基(好ましくは炭素数2~20)などが挙げられる。アリール基、シクロアルキル基などにおける環状構造については、置換基としては更にアルキル基(好ましくは炭素数1~20)を挙げることができる。アミノアシル基については、置換基として更に1又は2のアルキル基(好ましくは炭素数1~20)を挙げることができる。
 Bが-N(Rx)-の時、RとRxが結合して環を形成していることが好ましい。環構造を形成することによって、安定性が向上し、これを用いた組成物の保存安定性が向上する。環を形成する炭素数は4~20が好ましく、単環式でも多環式でもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、窒素原子を含んでいてもよい。
 単環式構造としては、窒素原子を含む4~8員環等を挙げることができる。多環式構造としては、2又は3以上の単環式構造の組み合わせから成る構造を挙げることができる。単環式構造、多環式構造は、置換基を有していてもよく、例えば、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、カルボニル基、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~10)、アリール基(好ましくは炭素数6~14)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~10)、アシル基(好ましくは炭素数2~15)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2~15)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2~15)、アミノアシル基(好ましくは炭素数2~20)などが好ましい。アリール基、シクロアルキル基などにおける環状構造については、置換基としては更にアルキル基(好ましくは炭素数1~15)を挙げることができる。アミノアシル基については、置換基として1又は2のアルキル基(好ましくは炭素数1~15)を挙げることができる。
 一般式(PA-I)で表される化合物の内、Q部位がスルホン酸である化合物は、一般的なスルホンアミド化反応を用いることで合成できる。例えば、ビススルホニルハライド化合物の一方のスルホニルハライド部を選択的にアミン化合物と反応させて、スルホンアミド結合を形成した後、もう一方のスルホニルハライド部分を加水分解する方法、あるいは環状スルホン酸無水物をアミン化合物と反応させ開環させる方法により得ることができる。
 次に、一般式(PA-II)で表される化合物について説明する。
 Q-X-NH-X-Q (PA-II)
 一般式(PA-II)中、
 Q及びQは、各々独立に、1価の有機基を表す。但し、Q及びQのいずれか一方は、塩基性官能基を有する。QとQは、結合して環を形成し、形成された環が塩基性官能基を有してもよい。
 X及びXは、各々独立に、-CO-又は-SO-を表す。
 なお、-NH-は、活性光線又は放射線の照射により発生された酸性官能基に相当する。
 一般式(PA-II)に於ける、Q、Qとしての1価の有機基は、好ましくは炭素数1~40であり、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基などを挙げることができる。
 Q、Qにおけるアルキル基としては、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数1~30の直鎖及び分岐アルキル基であり、アルキル鎖中に酸素原子、硫黄原子、窒素原子を有していてもよい。
 Q、Qにおけるシクロアルキル基としては、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数3~20のシクロアルキル基であり、環内に酸素原子、窒素原子を有していてもよい。
 Q、Qにおけるアリール基としては、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数6~14のアリール基である。
 Q、Qにおけるアラルキル基としては、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数7~20のアラルキル基が挙げられる。
 Q、Qにおけるアルケニル基としては、置換基を有していてもよく、上記アルキル基の任意の位置に2重結合を有する基が挙げられる。
 上記各基が有してもよい置換基としては、例えば、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシ基、カルボニル基、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~10)、アリール基(好ましくは炭素数6~14)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~10)、アシル基(好ましくは炭素数2~20)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2~10)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2~20)、アミノアシル基(好ましくは炭素数2~10)などが挙げられる。アリール基、シクロアルキル基などにおける環状構造については、置換基としては更にアルキル基(好ましくは炭素数1~10)を挙げることができる。アミノアシル基については、置換基として更にアルキル基(好ましくは炭素数1~10)を挙げることができる。置換基を有するアルキル基として、例えば、パーフロロメチル基、パーフロロエチル基、パーフロロプロピル基、パーフロロブチル基などのパーフルオロアルキル基を挙げることができる。
 Q、Qの少なくともいずれかが有する塩基性官能基の好ましい部分構造としては、一般式(PA-I)のRが有する塩基性官能基として説明したものと同様のものが挙げられる。
 QとQとが、結合して環を形成し、形成された環が塩基性官能基を有する構造としては、例えば、QとQの有機基が更にアルキレン基、オキシ基、イミノ基等で結合された構造を挙げることができる。
 一般式(PA-II)に於いて、X及びXの少なくとも片方が、-SO-であることが好ましい。
 次に、一般式(PA-III)で表される化合物を説明する。
 Q-X-NH-X-A-(X-B-Q (PA-III)
 一般式(PA-III)中、
 Q及びQは、各々独立に、1価の有機基を表す。但し、Q及びQのいずれか一方は、塩基性官能基を有する。QとQは、結合して環を形成し、形成された環が塩基性官能基を有していてもよい。
 X、X及びXは、各々独立に、-CO-又は-SO-を表す。
 Aは、2価の連結基を表す。
 Bは、単結合、酸素原子又は-N(Qx)-を表す。
 Qxは、水素原子又は1価の有機基を表す。
 Bが、-N(Qx)-の時、QとQxが結合して環を形成してもよい。
 mは、0又は1を表す。
 なお、-NH-は、活性光線又は放射線の照射により発生された酸性官能基に相当する。
 Qは、一般式(PA-II)に於けるQと同義である。
 Qの有機基としては、一般式(PA-II)に於けるQ、Qの有機基と同様のものを挙げることができる。
 また、QとQとが、結合して環を形成し、形成された環が塩基性官能基を有する構造としては、例えば、QとQの有機基が更にアルキレン基、オキシ基、イミノ基等で結合された構造を挙げることができる。
 Aにおける2価の連結基としては、好ましくは炭素数1~8のフッ素原子を有する2価の連結基であり、例えば炭素数1~8のフッ素原子を有するアルキレン基、フッ素原子を有するフェニレン基等が挙げられる。より好ましくはフッ素原子を有するアルキレン基であり、好ましい炭素数は2~6、より好ましくは炭素数2~4である。アルキレン鎖中に酸素原子、硫黄原子などの連結基を有していてもよい。アルキレン基は、水素原子の数の30~100%がフッ素原子で置換されたアルキレン基が好ましく、更にはパーフルオロアルキレン基が好ましく、炭素数2~4のパーフルオロアルキレン基が特に好ましい。
 Qxにおける1価の有機基としては、好ましくは炭素数4~30の有機基であり、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基などを挙げることができる。アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基は上記式(PA-I)におけるRxと同様のものを挙げることができる。
 一般式(PA-III)に於いて、X、X、Xは、-SO-であることが好ましい。
 化合物(N)としては、一般式(PA-I)、(PA-II)又は(PA-III)で表される化合物のスルホニウム塩化合物、一般式(PA-I)、(PA-II)又は(PA-III)で表される化合物のヨードニウム塩化合物が好ましく、更に好ましくは下記一般式(PA1)又は(PA2)で表される化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000115
 一般式(PA1)において、
 R’201、R’202及びR’203は、各々独立に、有機基を表し、具体的には、前記(B)成分における式ZIのR201、R202及びR203と同様である。
 Xは、一般式(PA-I)で示される化合物の-SOH部位若しくは-COOH部位の水素原子が脱離したスルホン酸アニオン若しくはカルボン酸アニオン、又は一般式(PA-II)若しくは(PA-III)で表される化合物の-NH-部位から水素原子が脱離したアニオンを表す。
 前記一般式(PA2)中、
 R’204及びR’205は、各々独立に、アリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表し、具体的には、前記(B)成分における式ZIIのR204及びR205と同様である。
 Xは、一般式(PA-I)で示される化合物の-SOH部位若しくは-COOH部位の水素原子が脱離したスルホン酸アニオン若しくはカルボン酸アニオン、又は一般式(PA-II)若しくは(PA-III)で表される化合物の-NH-部位から水素原子が脱離したアニオンを表す。
 化合物(N)は、活性光線又は放射線の照射により分解し、例えば、一般式(PA-I)、(PA-II)又は(PA-III)で表される化合物を発生する。
 一般式(PA-I)で表される化合物は、塩基性官能基又はアンモニウム基とともにスルホン酸基又はカルボン酸基を有することにより、化合物(N)に比べて塩基性が低下、消失、又は塩基性から酸性に変化した化合物である。
 一般式(PA-II)又は(PA-III)で表される化合物は、塩基性官能基とともに有機スルホニルイミノ基若しくは有機カルボニルイミノ基を有することにより、化合物(N)に比べて塩基性が低下、消失、又は塩基性から酸性に変化した化合物である。
 本発明に於いて、活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下することは、活性光線又は放射線の照射により化合物(N)のプロトン(活性光線又は放射線の照射により発生された酸)に対するアクセプター性が低下することを意味する。アクセプター性が低下するとは、塩基性官能基を有する化合物とプロトンとからプロトン付加体である非共有結合錯体が生成する平衡反応が起こる時、あるいは、アンモニウム基を有する化合物の対カチオンがプロトンに交換される平衡反応が起こる時、その化学平衡に於ける平衡定数が減少することを意味する。
 このように、活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下する化合物(N)がレジスト膜に含有されていることにより、未露光部においては、化合物(N)のアクセプター性が十分に発現されて、露光部等から拡散した酸と樹脂(A)との意図しない反応を抑制することができるとともに、露光部においては、化合物(N)のアクセプター性が低下するので、酸と樹脂(A)との意図する反応がより確実に起こり、このような作用機構の寄与もあって、線幅バラツキ(LWR)、局所的なパターン寸法の均一性、フォーカス余裕度(DOF)及びパターン形状に優れるパターンが得られるものと推測される。
 なお、塩基性は、pH測定を行うことによって確認することができるし、市販のソフトウェアによって計算値を算出することも可能である。
 以下、活性光線又は放射線の照射により一般式(PA-I)で表される化合物を発生する化合物(N)の具体例を挙げるが、本発明はこれに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000116
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000117
 これらの化合物の合成は、一般式(PA-I)で表される化合物又はそのリチウム、ナトリウム、カリウム塩と、ヨードニウム又はスルホニウムの水酸化物、臭化物、塩化物等から、特表平11-501909号公報又は特開2003-246786号公報に記載されている塩交換法を用いて容易に合成できる。また、特開平7-333851号公報に記載の合成方法に準ずることもできる。
 以下、活性光線又は放射線の照射により一般式(PA-II)又は(PA-III)で表される化合物を発生する化合物(N)の具体例を挙げるが、本発明はこれに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000118
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000119
 これらの化合物は、一般的なスルホン酸エステル化反応あるいはスルホンアミド化反応を用いることで容易に合成できる。例えば、ビススルホニルハライド化合物の一方のスルホニルハライド部を選択的に一般式(PA-II)又は(PA-III)で表される部分構造を含むアミン、アルコールなどと反応させて、スルホンアミド結合、スルホン酸エステル結合を形成した後、もう一方のスルホニルハライド部分を加水分解する方法、あるいは環状スルホン酸無水物を一般式(PA-II)で表される部分構造を含むアミン、アルコールにより開環させる方法により得ることができる。一般式(PA-II)又は(PA-III)で表される部分構造を含むアミン、アルコールは、アミン、アルコールを塩基性下にて(R’OC)Oや(R’SOO等の無水物、R’OCClやR’SOCl等の酸クロリド化合物と反応させることにより合成できる(R’は、メチル基、n-オクチル基、トリフルオロメチル基等)。特に、特開2006-330098号公報の合成例などに準ずることができる。
 化合物(N)の分子量は、500~1000であることが好ましい。
 本発明における感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は化合物(N)を含有してもしていなくてもよいが、含有する場合、化合物(N)の含有量は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の固形分を基準として、0.1~20質量%が好ましく、より好ましくは0.1~10質量%である。
[5-2]塩基性化合物(N’)
 本発明における感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、露光から加熱までの経時による性能変化を低減するために、前記樹脂(A)とは異なる、塩基性化合物(N’)を含有していてもよい。
 塩基性化合物(N’)としては、好ましくは、下記式(A’)~(E’)で示される構造を有する化合物を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000120
 一般式(A’)と(E’)において、
 RA200、RA201及びRA202は、同一でも異なってもよく、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1~20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~20)又はアリール基(炭素数6~20)を表し、ここで、RA201とRA202は、互いに結合して環を形成してもよい。RA203、RA204、RA205及びRA206は、同一でも異なってもよく、アルキル基(好ましくは炭素数1~20)を表す。
 上記アルキル基は、置換基を有していてもよく、置換基を有するアルキル基としては、炭素数1~20のアミノアルキル基、炭素数1~20のヒドロキシアルキル基又は炭素数1~20のシアノアルキル基が好ましい。
 これら一般式(A’)と(E’)中のアルキル基は、無置換であることがより好ましい。
 塩基性化合物(N’)の好ましい具体例としては、グアニジン、アミノピロリジン、ピラゾール、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルホリン、アミノアルキルモルフォリン、ピペリジン等を挙げることができ、更に好ましい具体例としては、イミダゾール構造、ジアザビシクロ構造、オニウムヒドロキシド構造、オニウムカルボキシレート構造、トリアルキルアミン構造、アニリン構造又はピリジン構造を有する化合物、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体等を挙げることができる。
 イミダゾール構造を有する化合物としては、イミダゾール、2、4、5-トリフェニルイミダゾール、ベンズイミダゾール等が挙げられる。ジアザビシクロ構造を有する化合物としては、1、4-ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、1、5-ジアザビシクロ[4,3,0]ノナ-5-エン、1、8-ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカー7-エン等が挙げられる。オニウムヒドロキシド構造を有する化合物としては、トリアリールスルホニウムヒドロキシド、フェナシルスルホニウムヒドロキシド、2-オキソアルキル基を有するスルホニウムヒドロキシド、具体的にはトリフェニルスルホニウムヒドロキシド、トリス(t-ブチルフェニル)スルホニウムヒドロキシド、ビス(t-ブチルフェニル)ヨードニウムヒドロキシド、フェナシルチオフェニウムヒドロキシド、2-オキソプロピルチオフェニウムヒドロキシド等が挙げられる。オニウムカルボキシレート構造を有する化合物としては、オニウムヒドロキシド構造を有する化合物のアニオン部がカルボキシレートになったものであり、例えばアセテート、アダマンタン-1-カルボキシレート、パーフロロアルキルカルボキシレート等が挙げられる。トリアルキルアミン構造を有する化合物としては、トリ(n-ブチル)アミン、トリ(n-オクチル)アミン等を挙げることができる。アニリン構造を有する化合物としては、2,6-ジイソプロピルアニリン、N,N-ジメチルアニリン、N,N-ジブチルアニリン、N,N-ジヘキシルアニリン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体としては、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリス(メトキシエトキシエチル)アミン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体としては、N,N-ビス(ヒドロキシエチル)アニリン等を挙げることができる。
 好ましい塩基性化合物として、更に、フェノキシ基を有するアミン化合物、フェノキシ基を有するアンモニウム塩化合物、スルホン酸エステル基を有するアミン化合物及びスルホン酸エステル基を有するアンモニウム塩化合物を挙げることができる。
 前記フェノキシ基を有するアミン化合物、フェノキシ基を有するアンモニウム塩化合物、スルホン酸エステル基を有するアミン化合物及びスルホン酸エステル基を有するアンモニウム塩化合物は、少なくとも1つのアルキル基が窒素原子に結合していることが好ましい。また、前記アルキル鎖中に、酸素原子を有し、オキシアルキレン基が形成されていることが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1つ以上、好ましくは3~9個、更に好ましくは4~6個である。オキシアルキレン基の中でも-CHCHO-、-CH(CH)CHO-若しくは-CHCHCHO-の構造が好ましい。
 前記フェノキシ基を有するアミン化合物、フェノキシ基を有するアンモニウム塩化合物、スルホン酸エステル基を有するアミン化合物及びスルホン酸エステル基を有するアンモニウム塩化合物の具体例としては、米国特許出願公開2007/0224539号明細書の[0066]に例示されている化合物(C1-1)~(C3-3)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
 また、塩基性化合物の1種として、酸の作用により脱離する基を有する含窒素有機化合物を用いることもできる。この化合物の例として、例えば、下記一般式(F)で表される化合物を挙げることができる。なお、下記一般式(F)で表される化合物は、酸の作用により脱離する基が脱離することによって、系中での実効的な塩基性を発現する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000121
 一般式(F)において、Rは、独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を示す。また、n=2のとき、2つのRは同じでも異なっていてもよく、2つのRは相互に結合して、2価の複素環式炭化水素基(好ましくは炭素数20以下)若しくはその誘導体を形成していてもよい。
 Rは、独立に水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を示す。但し、-C(R)(R)(R)において、1つ以上のRが水素原子のとき、残りのRの少なくとも1つはシクロプロピル基又は1-アルコキシアルキル基である。
 少なくとも2つのRは結合して脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、複素環式炭化水素基若しくはその誘導体を形成していてもよい。
 nは0~2の整数を表し、mは1~3の整数をそれぞれ表し、n+m=3である。
 一般式(F)において、R及びRが示すアルキル基、シクロアルキル基、アリール基及びアラルキル基は、水酸基、シアノ基、アミノ基、ピロリジノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基、オキソ基等の官能基、アルコキシ基、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
 前記Rのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基(これらのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基及びアラルキル基は、上記官能基、アルコキシ基、ハロゲン原子で置換されていてもよい)としては、
 例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン等の直鎖状、分岐状のアルカンに由来する基、これらのアルカンに由来する基を、例えば、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基の1種以上或いは1個以上で置換した基、
 シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、ノルボルナン、アダマンタン、ノラダマンタン等のシクロアルカンに由来する基、これらのシクロアルカンに由来する基を、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、2-メチルプロピル基、1-メチルプロピル基、t-ブチル基等の直鎖状、分岐状のアルキル基の1種以上或いは1個以上で置換した基、
 ベンゼン、ナフタレン、アントラセン等の芳香族化合物に由来する基、これらの芳香族化合物に由来する基を、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、2-メチルプロピル基、1-メチルプロピル基、t-ブチル基等の直鎖状、分岐状のアルキル基の1種以上或いは1個以上で置換した基、
 ピロリジン、ピペリジン、モルホリン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、インドール、インドリン、キノリン、パーヒドロキノリン、インダゾール、ベンズイミダゾール等の複素環化合物に由来する基、これらの複素環化合物に由来する基を直鎖状、分岐状のアルキル基或いは芳香族化合物に由来する基の1種以上或いは1個以上で置換した基、直鎖状、分岐状のアルカンに由来する基・シクロアルカンに由来する基をフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基等の芳香族化合物に由来する基の1種以上或いは1個以上で置換した基等或いは前記の置換基が水酸基、シアノ基、アミノ基、ピロリジノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基、オキソ基等の官能基で置換された基等が挙げられる。
 また、前記Rが相互に結合して、形成する2価の複素環式炭化水素基(好ましくは炭素数1~20)若しくはその誘導体としては、例えば、ピロリジン、ピペリジン、モルホリン、1,4,5,6-テトラヒドロピリミジン、1,2,3,4-テトラヒドロキノリン、1,2,3,6-テトラヒドロピリジン、ホモピペラジン、4-アザベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、5-アザベンゾトリアゾール、1H-1,2,3-トリアゾール、1,4,7-トリアザシクロノナン、テトラゾール、7-アザインドール、インダゾール、ベンズイミダゾール、イミダゾ[1,2-a]ピリジン、(1S,4S)-(+)-2,5-ジアザビシクロ[2.2.1]ヘプタン、1,5,7-トリアザビシクロ[4.4.0]デック-5-エン、インドール、インドリン、1,2,3,4-テトラヒドロキノキサリン、パーヒドロキノリン、1,5,9-トリアザシクロドデカン等の複素環式化合物に由来する基、これらの複素環式化合物に由来する基を直鎖状、分岐状のアルカンに由来する基、シクロアルカンに由来する基、芳香族化合物に由来する基、複素環化合物に由来する基、水酸基、シアノ基、アミノ基、ピロリジノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基、オキソ基等の官能基の1種以上或いは1個以上で置換した基等が挙げられる。
 一般式(F)で表される化合物の具体例を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000122
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000123
 上記一般式(F)で表される化合物は、市販のものを用いても、市販のアミンから、Protective Groups in Organic Synthesis 第四版等に記載の方法で合成してもよい。もっとも一般的な方法としては、例えば、特開2009-199021号公報に記載の方法に準じて合成することができる。
 また、塩基性化合物(N’)としては、アミンオキシド構造を有する化合物も用いることもできる。この化合物の具体例としては、トリエチルアミンピリジン N-オキシド、トリブチルアミン N-オキシド、トリエタノールアミン N-オキシド、トリス(メトキシエチル)アミン N-オキシド、トリス(2-(メトキシメトキシ)エチル)アミン=オキシド、2,2’,2”-ニトリロトリエチルプロピオネート N-オキシド、N-2-(2-メトキシエトキシ)メトキシエチルモルホリン N-オキシド、その他特開2008-102383に例示されたアミンオキシド化合物が使用可能である。
 塩基性化合物(N’)の分子量は、250~2000であることが好ましく、更に好ましくは400~1000である。LWRのさらなる低減及び局所的なパターン寸法の均一性の観点からは、塩基性化合物の分子量は、400以上であることが好ましく、500以上であることがより好ましく、600以上であることが更に好ましい。
 これらの塩基性化合物(N’)は、前記化合物(N)と併用していてもよいし、単独であるいは2種以上一緒に用いられる。
 本発明における感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は塩基性化合物(N’)を含有してもしていなくてもよいが、含有する場合、塩基性化合物(N’)の使用量は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の固形分を基準として、通常、0.001~10質量%、好ましくは0.01~5質量%である。
[6]溶剤(E)
 本発明における感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を調製する際に使用することができる溶剤としては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキルエステル、アルコキシプロピオン酸アルキル、環状ラクトン(好ましくは炭素数4~10)、環を有しても良いモノケトン化合物(好ましくは炭素数4~10)、アルキレンカーボネート、アルコキシ酢酸アルキル、ピルビン酸アルキル等の有機溶剤を挙げることができる。
 これらの溶剤の具体例は、米国特許出願公開2008/0187860号明細書[0441]~[0455]に記載のものを挙げることができる。
 本発明においては、有機溶剤として構造中に水酸基を含有する溶剤と、水酸基を含有しない溶剤とを混合した混合溶剤を使用してもよい。
 水酸基を含有する溶剤、水酸基を含有しない溶剤としては前述の例示化合物が適宜選択可能であるが、水酸基を含有する溶剤としては、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキル等が好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME、別名1-メトキシ-2-プロパノール)、乳酸エチルがより好ましい。また、水酸基を含有しない溶剤としては、アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、アルキルアルコキシプロピオネート、環を含有しても良いモノケトン化合物、環状ラクトン、酢酸アルキルなどが好ましく、これらの内でもプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA、別名1-メトキシ-2-アセトキシプロパン)、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、エチルエトキシプロピオネート、プロピレンカーボネート、2-ヘプタノン、γ-ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチルが特に好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2-ヘプタノンが最も好ましい。
 水酸基を含有する溶剤と水酸基を含有しない溶剤との混合比(質量)は、1/99~99/1、好ましくは10/90~90/10、更に好ましくは20/80~60/40である。水酸基を含有しない溶剤を50質量%以上含有する混合溶剤が塗布均一性の点で特に好ましい。
 溶剤は、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単独溶媒、又は、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含有する2種類以上の混合溶剤であることが好ましい。
[7]界面活性剤(F)
 本発明における感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、更に界面活性剤を含有してもしなくても良く、含有する場合、フッ素及び/又はシリコン系界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、フッ素原子とケイ素原子の両方を有する界面活性剤)のいずれか、あるいは2種以上を含有することがより好ましい。
 本発明における感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が界面活性剤を含有することにより、250nm以下、特に220nm以下の露光光源の使用時に、良好な感度及び解像度で、密着性及び現像欠陥の少ないレジストパターンを与えることが可能となる。
 フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤として、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の[0276]に記載の界面活性剤が挙げられ、例えばエフトップEF301、EF303、(新秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431、4430(住友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、F113、F110、F177、F120、R08(DIC(株)製)、サーフロンS-382、SC101、102、103、104、105、106、KH-20(旭硝子(株)製)、トロイゾルS-366(トロイケミカル(株)製)、GF-300、GF-150(東亜合成化学(株)製)、サーフロンS-393(セイミケミカル(株)製)、エフトップEF121、EF122A、EF122B、RF122C、EF125M、EF135M、EF351、EF352、EF801、EF802、EF601((株)ジェムコ製)、PF636、PF656、PF6320、PF6520(OMNOVA社製)、FTX-204G、208G、218G、230G、204D、208D、212D、218D、222D((株)ネオス製)等である。またポリシロキサンポリマーKP-341(信越化学工業(株)製)もシリコン系界面活性剤として用いることができる。
 また、界面活性剤としては、上記に示すような公知のものの他に、テロメリゼーション法(テロマー法ともいわれる)若しくはオリゴメリゼーション法(オリゴマー法ともいわれる)により製造されたフルオロ脂肪族化合物から導かれたフルオロ脂肪族基を有する重合体を用いた界面活性剤を用いることが出来る。フルオロ脂肪族化合物は、特開2002-90991号公報に記載された方法によって合成することが出来る。
 上記に該当する界面活性剤として、メガファックF178、F-470、F-473、F-475、F-476、F-472(DIC(株)製)、C13基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体等を挙げることができる。
 また、本発明では、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の[0280]に記載の、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤以外の他の界面活性剤を使用することもできる。
 これらの界面活性剤は単独で使用してもよいし、また、いくつかの組み合わせで使用してもよい。
 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が界面活性剤を含有する場合、界面活性剤の使用量は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物全量(溶剤を除く)に対して、好ましくは0.0001~2質量%、より好ましくは0.0005~1質量%である。
 一方、界面活性剤の添加量を、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物全量(溶剤を除く)に対して、10ppm以下とすることで、疎水性樹脂の表面偏在性があがり、それにより、レジスト膜表面をより疎水的にすることができ、液浸露光時の水追随性を向上させることが出来る。
[8]その他添加剤(G)
 本発明における感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、カルボン酸オニウム塩を含有してもしなくても良い。このようなカルボン酸オニウム塩は、米国特許出願公開2008/0187860号明細書[0605]~[0606]に記載のものを挙げることができる。
 これらのカルボン酸オニウム塩は、スルホニウムヒドロキシド、ヨードニウムヒドロキシド、アンモニウムヒドロキシドとカルボン酸を適当な溶剤中酸化銀と反応させることによって合成できる。
 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物がカルボン酸オニウム塩を含有する場合、その含有量は、組成物の全固形分に対し、一般的には0.1~20質量%、好ましくは0.5~10質量%、更に好ましくは1~7質量%である。
 本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物には、必要に応じて更に染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、アルカリ可溶性樹脂、溶解阻止剤及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物(例えば、分子量1000以下のフェノール化合物、カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物)等を含有させることができる。
 このような分子量1000以下のフェノール化合物は、例えば、特開平4-122938号、特開平2-28531号、米国特許第4,916,210、欧州特許第219294等に記載の方法を参考にして、当業者において容易に合成することができる。
 カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物の具体例としてはコール酸、デオキシコール酸、リトコール酸などのステロイド構造を有するカルボン酸誘導体、アダマンタンカルボン酸誘導体、アダマンタンジカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
 本発明における感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、解像力向上の観点から、膜厚30~250nmで使用されることが好ましく、より好ましくは、膜厚30~200nmで使用されることが好ましい。組成物中の固形分濃度を適切な範囲に設定して適度な粘度をもたせ、塗布性、製膜性を向上させることにより、このような膜厚とすることができる。
 本発明における感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の固形分濃度は、通常1.0~10質量%であり、好ましくは、2.0~5.7質量%、更に好ましくは2.0~5.3質量%である。固形分濃度を前記範囲とすることで、レジスト溶液を基板上に均一に塗布することができ、更にはラインウィズスラフネスに優れたレジストパターンを形成することが可能になる。その理由は明らかではないが、恐らく、固形分濃度を10質量%以下、好ましくは5.7質量%以下とすることで、レジスト溶液中での素材、特には光酸発生剤の凝集が抑制され、その結果として、均一なレジスト膜が形成できたものと考えられる。
 固形分濃度とは、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の総重量に対する、溶剤を除く他のレジスト成分の重量の重量百分率である。
 本発明における感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、上記の成分を所定の有機溶剤、好ましくは前記混合溶剤に溶解し、フィルター濾過した後、所定の支持体(基板)上に塗布して用いる。フィルター濾過に用いるフィルターのポアサイズは0.1μm以下、より好ましくは0.05μm以下、更に好ましくは0.03μm以下のポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、ナイロン製のものが好ましい。フィルター濾過においては、例えば特開2002-62667号公報のように、循環的な濾過を行ったり、複数種類のフィルターを直列又は並列に接続して濾過を行ったりしてもよい。また、組成物を複数回濾過してもよい。更に、フィルター濾過の前後で、組成物に対して脱気処理などを行ってもよい。
[9]パターン形成方法
 本発明のパターン形成方法(ネガ型パターン形成方法)は、
 (ア)上記した感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物により膜(レジスト膜)を形成する工程、
 (イ)該膜を露光する工程、及び
 (ウ)有機溶剤を含む現像液を用いて現像してネガ型のパターンを形成する工程、
 を少なくとも有する。
 上記工程(イ)における露光が、液浸露光であってもよい。
 本発明のパターン形成方法は、(イ)露光工程の後に、(エ)加熱工程を有することが好ましい。
 本発明のパターン形成方法は、(オ)アルカリ現像液を用いて現像する工程を更に有していてもよい。
 本発明において、有機溶剤現像工程によって露光強度の弱い部分が除去されるが、更にアルカリ現像工程を行うことによって露光強度の強い部分も除去される。このように現像を複数回行う多重現像プロセスにより、中間的な露光強度の領域のみを溶解させずにパターン形成が行えるので、通常より微細なパターンを形成できる(特開2008-292975号公報 [0077]と同様のメカニズム)。
 本発明のパターン形成方法においては、アルカリ現像工程及び有機溶剤現像工程の順序は特に限定されないが、アルカリ現像を、有機溶剤現像工程の前に行うことがより好ましい。
 本発明のパターン形成方法は、(イ)露光工程を、複数回有することができる。
 本発明のパターン形成方法は、(オ)加熱工程を、複数回有することができる。
 本発明は、本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物から形成されたレジスト膜にも関する。
 レジスト膜は、上記したように、本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物から形成されるものであり、より具体的には、基板上に形成されることが好ましい。本発明のパターン形成方法に於いて、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物による膜を基板上に形成する工程、膜を露光する工程、及び現像工程は、一般的に知られている方法により行うことができる。
 製膜後、露光工程の前に、前加熱工程(PB;Prebake)を含むことも好ましい。
 また、露光工程の後かつ現像工程の前に、露光後加熱工程(PEB;Post Exposure Bake)を含むことも好ましい。
 加熱温度はPB、PEB共に70~130℃で行うことが好ましく、80~120℃で行うことがより好ましい。
 加熱時間は30~300秒が好ましく、30~180秒がより好ましく、30~90秒が更に好ましい。
 加熱は通常の露光・現像機に備わっている手段で行うことができ、ホットプレート等を用いて行っても良い。
 ベークにより露光部の反応が促進され、感度やパターンプロファイルが改善する。
 本発明における露光装置に用いられる光源波長に制限は無いが、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、極紫外光、X線、電子線等を挙げることができ、好ましくは250nm以下、より好ましくは220nm以下、特に好ましくは1~200nmの波長の遠紫外光、具体的には、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、Fエキシマレーザー(157nm)、X線、EUV(13nm)、電子線等であり、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、EUV又は電子線が好ましく、ArFエキシマレーザーであることがより好ましい。
 また、本発明の露光を行う工程においては液浸露光方法を適用することができる。
 液浸露光方法とは、解像力を高める技術として、投影レンズと試料の間に高屈折率の液体(以下、「液浸液」ともいう)で満たし露光する技術である。
 前述したように、この「液浸の効果」はλを露光光の空気中での波長とし、nを空気に対する液浸液の屈折率、θを光線の収束半角としNA=sinθとすると、液浸した場合、解像力及び焦点深度は次式で表すことができる。ここで、k及びkはプロセスに関係する係数である。
 (解像力)=k・(λ/n)/NA
 (焦点深度)=±k・(λ/n)/NA
 すなわち、液浸の効果は波長が1/nの露光波長を使用するのと等価である。言い換えれば、同じNAの投影光学系の場合、液浸により、焦点深度をn倍にすることができる。これは、あらゆるパターン形状に対して有効であり、更に、現在検討されている位相シフト法、変形照明法などの超解像技術と組み合わせることが可能である。
 液浸露光を行う場合には、(1)基板上に膜を形成した後、露光する工程の前に、及び/又は(2)液浸液を介して膜に露光する工程の後、膜を加熱する工程の前に、膜の表面を水系の薬液で洗浄する工程を実施してもよい。
 液浸液は、露光波長に対して透明であり、かつ膜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いが、特に露光光源がArFエキシマレーザー(波長;193nm)である場合には、上述の観点に加えて、入手の容易さ、取り扱いのし易さといった点から水を用いるのが好ましい。
 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(液体)を僅かな割合で添加しても良い。この添加剤はウエハー上のレジスト層を溶解させず、か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。
 このような添加剤としては、例えば、水とほぼ等しい屈折率を有する脂肪族系のアルコールが好ましく、具体的にはメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等が挙げられる。水とほぼ等しい屈折率を有するアルコールを添加することにより、水中のアルコール成分が蒸発して含有濃度が変化しても、液体全体としての屈折率変化を極めて小さくできるといった利点が得られる。
 一方で、193nm光に対して不透明な物質や屈折率が水と大きく異なる不純物が混入した場合、レジスト上に投影される光学像の歪みを招くため、使用する水としては、蒸留水が好ましい。更にイオン交換フィルター等を通して濾過を行った純水を用いてもよい。
 液浸液として用いる水の電気抵抗は、18.3MQcm以上であることが望ましく、TOC(有機物濃度)は20ppb以下であることが望ましく、脱気処理をしていることが望ましい。
 また、液浸液の屈折率を高めることにより、リソグラフィー性能を高めることが可能である。このような観点から、屈折率を高めるような添加剤を水に加えたり、水の代わりに重水(DO)を用いてもよい。
 本発明の組成物を用いて形成した膜を、液浸媒体を介して露光する場合には、必要に応じて更に前述の疎水性樹脂(D)を添加することができる。疎水性樹脂(D)が添加されることにより、表面の後退接触角が向上する。膜の後退接触角は60°~90°が好ましく、更に好ましくは70°以上である。
 液浸露光工程に於いては、露光ヘッドが高速でウェハ上をスキャンし露光パターンを形成していく動きに追随して、液浸液がウェハ上を動く必要があるので、動的な状態に於けるレジスト膜に対する液浸液の接触角が重要になり、液滴が残存することなく、露光ヘッドの高速なスキャンに追随する性能がレジストには求められる。
 本発明の組成物を用いて形成した膜と液浸液との間には、膜を直接、液浸液に接触させないために、液浸液難溶性膜(以下、「トップコート」ともいう)を設けてもよい。トップコートに必要な機能としては、レジスト上層部への塗布適性、放射線、特に193nmの波長を有した放射線に対する透明性、及び液浸液難溶性が挙げられる。トップコートは、レジストと混合せず、更にレジスト上層に均一に塗布できることが好ましい。
 トップコートは、193nmにおける透明性という観点からは、芳香族を含有しないポリマーが好ましい。
 具体的には、炭化水素ポリマー、アクリル酸エステルポリマー、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸、ポリビニルエーテル、シリコン含有ポリマー、及びフッ素含有ポリマーなどが挙げられる。前述の疎水性樹脂(D)はトップコートとしても好適なものである。トップコートから液浸液へ不純物が溶出すると光学レンズが汚染されるため、トップコートに含まれるポリマーの残留モノマー成分は少ない方が好ましい。
 トップコートを剥離する際は、現像液を使用してもよいし、別途剥離剤を使用してもよい。剥離剤としては、膜への浸透が小さい溶剤が好ましい。剥離工程が膜の現像処理工程と同時にできるという点では、アルカリ現像液により剥離できることが好ましい。アルカリ現像液で剥離するという観点からは、トップコートは酸性であることが好ましいが、膜との非インターミクス性の観点から、中性であってもアルカリ性であってもよい。
 トップコートと液浸液との間には屈折率の差がないか又は小さいことが好ましい。この場合、解像力を向上させることが可能となる。露光光源がArFエキシマレーザー(波長:193nm)の場合には、液浸液として水を用いることが好ましいため、ArF液浸露光用トップコートは、水の屈折率(1.44)に近いことが好ましい。また、透明性及び屈折率の観点から、トップコートは薄膜であることが好ましい。
 トップコートは、膜と混合せず、更に液浸液とも混合しないことが好ましい。この観点から、液浸液が水の場合には、トップコートに使用される溶剤は、本発明の組成物に使用される溶媒に難溶で、かつ非水溶性の媒体であることが好ましい。更に、液浸液が有機溶剤である場合には、トップコートは水溶性であっても非水溶性であってもよい。
 本発明において膜を形成する基板は特に限定されるものではなく、シリコン、SiN、SiOやSiN等の無機基板、SOG等の塗布系無機基板等、IC等の半導体製造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造工程、更にはその他のフォトファブリケーションのリソグラフィー工程で一般的に用いられる基板を用いることができる。更に、必要に応じて有機反射防止膜を膜と基板の間に形成させても良い。
 本発明のパターン形成方法が、アルカリ現像液を用いて現像する工程を更に有する場合、アルカリ現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n-プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ-n-ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピヘリジン等の環状アミン類等のアルカリ性水溶液を使用することができる。
 更に、上記アルカリ性水溶液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
 アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常0.1~20質量%である。
 アルカリ現像液のpHは、通常10.0~15.0である。
 特に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの2.38%質量の水溶液が望ましい。
 アルカリ現像の後に行うリンス処理におけるリンス液としては、純水を使用し、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
 また、現像処理又はリンス処理の後に、パターン上に付着している現像液又はリンス液を超臨界流体により除去する処理を行うことができる。
 有機溶剤を含有する現像液を用いて現像してネガ型のパターンを形成する工程における当該現像液(以下、有機系現像液とも言う)としては、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤等の極性溶剤及び炭化水素系溶剤を用いることができる。
 ケトン系溶剤としては、例えば、1-オクタノン、2-オクタノン、1-ノナノン、2-ノナノン、アセトン、2-ヘプタノン(メチルアミルケトン)、4-ヘプタノン、1-ヘキサノン、2-ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセトニルアセトン、イオノン、ジアセトニルアルコール、アセチルカービノール、アセトフェノン、メチルナフチルケトン、イソホロン、プロピレンカーボネート等を挙げることができる。
 エステル系溶剤としては、例えば、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ペンチル、酢酸イソペンチル、酢酸アミル、酢酸シクロヘキシル、イソ酪酸イソブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチルー3-エトキシプロピオネート、3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル等を挙げることができる。
 アルコール系溶剤としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、sec-ブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n-ヘキシルアルコール、n-ヘプチルアルコール、n-オクチルアルコール、n-デカノール等のアルコールや、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のグリコール系溶剤や、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、メトキシメチルブタノール等のグリコールエーテル系溶剤等を挙げることができる。
 エーテル系溶剤としては、例えば、上記グリコールエーテル系溶剤の他、ジオキサン、テトラヒドロフラン、フェネトール、ジブチルエーテル等が挙げられる。
 アミド系溶剤としては、例えば、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン等が使用できる。
 炭化水素系溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、ペンタン、ヘキサン、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
 上記の溶剤は、複数混合してもよいし、上記以外の溶剤や水と混合し使用してもよい。但し、本発明の効果を十二分に奏するためには、現像液全体としての含水率が10質量%未満であることが好ましく、実質的に水分を含有しないことがより好ましい。
 すなわち、有機系現像液に対する有機溶剤の使用量は、現像液の全量に対して、90質量%以上100質量%以下であることが好ましく、95質量%以上100質量%以下であることが好ましい。
 特に、有機系現像液は、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有する現像液であるのが好ましい。
 有機系現像液の蒸気圧は、20℃に於いて、5kPa以下が好ましく、3kPa以下が更に好ましく、2kPa以下が特に好ましい。有機系現像液の蒸気圧を5kPa以下にすることにより、現像液の基板上あるいは現像カップ内での蒸発が抑制され、ウェハ面内の温度均一性が向上し、結果としてウェハ面内の寸法均一性が良化する。
 5kPa以下の蒸気圧を有する具体的な例としては、1-オクタノン、2-オクタノン、1-ノナノン、2-ノナノン、2-ヘプタノン(メチルアミルケトン)、4-ヘプタノン、2-ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤、酢酸ブチル、酢酸ペンチル、酢酸イソペンチル、酢酸アミル、酢酸シクロヘキシル、イソ酪酸イソブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチル-3-エトキシプロピオネート、3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル等のエステル系溶剤、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、sec-ブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n-ヘキシルアルコール、n-ヘプチルアルコール、n-オクチルアルコール、n-デカノール等のアルコール系溶剤、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のグリコール系溶剤や、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、メトキシメチルブタノール等のグリコールエーテル系溶剤、テトラヒドロフラン、フェネトール、ジブチルエーテル等のエーテル系溶剤、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミドのアミド系溶剤、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
 特に好ましい範囲である2kPa以下の蒸気圧を有する具体的な例としては、1-オクタノン、2-オクタノン、1-ノナノン、2-ノナノン、4-ヘプタノン、2-ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン等のケトン系溶剤、酢酸ブチル、酢酸アミル、酢酸シクロヘキシル、イソ酪酸イソブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチル-3-エトキシプロピオネート、3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル等のエステル系溶剤、n-ブチルアルコール、sec-ブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n-ヘキシルアルコール、n-ヘプチルアルコール、n-オクチルアルコール、n-デカノール等のアルコール系溶剤、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のグリコール系溶剤や、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、メトキシメチルブタノール等のグリコールエーテル系溶剤、フェネトール、ジブチルエーテル等のエーテル系溶剤、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミドのアミド系溶剤、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
 有機系現像液は、塩基性化合物を含んでいてもよい。本発明で用いられる現像液が含みうる塩基性化合物の具体例及び好ましい例としては、前述した、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が含みうる塩基性化合物におけるものと同様である。なお、有機系現像液が、塩基性化合物として含窒素化合物を含む場合については、特許第5056974号公報なども参照されたい。
 有機系現像液には、必要に応じて界面活性剤を適当量添加することができる。
 界面活性剤としては特に限定されないが、例えば、イオン性や非イオン性のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤等を用いることができる。これらのフッ素及び/又はシリコン系界面活性剤として、例えば特開昭62-36663号公報、特開昭61-226746号公報、特開昭61-226745号公報、特開昭62-170950号公報、特開昭63-34540号公報、特開平7-230165号公報、特開平8-62834号公報、特開平9-54432号公報、特開平9-5988号公報、米国特許第5405720号明細書、同5360692号明細書、同5529881号明細書、同5296330号明細書、同5436098号明細書、同5576143号明細書、同5294511号明細書、同5824451号明細書記載の界面活性剤を挙げることができ、好ましくは、非イオン性の界面活性剤である。非イオン性の界面活性剤としては特に限定されないが、フッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を用いることが更に好ましい。
 界面活性剤の使用量は現像液の全量に対して、通常0.001~5質量%、好ましくは0.005~2質量%、更に好ましくは0.01~0.5質量%である。
 現像方法としては、たとえば、現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面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)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液吐出ノズルをスキャンしながら現像液を吐出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)などを適用することができる。
 上記各種の現像方法が、現像装置の現像ノズルから現像液をレジスト膜に向けて吐出する工程を含む場合、吐出される現像液の吐出圧(吐出される現像液の単位面積あたりの流速)は好ましくは2mL/sec/mm以下、より好ましくは1.5mL/sec/mm以下、更に好ましくは1mL/sec/mm以下である。流速の下限は特に無いが、スループットを考慮すると0.2mL/sec/mm以上が好ましい。
 吐出される現像液の吐出圧を上記の範囲とすることにより、現像後のレジスト残渣に由来するパターンの欠陥を著しく低減することができる。
 このメカニズムの詳細は定かではないが、恐らくは、吐出圧を上記範囲とすることで、現像液がレジスト膜に与える圧力が小さくなり、レジスト膜・レジストパターンが不用意に削られたり崩れたりすることが抑制されるためと考えられる。
 なお、現像液の吐出圧(mL/sec/mm)は、現像装置中の現像ノズル出口における値である。
 現像液の吐出圧を調整する方法としては、例えば、ポンプなどで吐出圧を調整する方法や、加圧タンクからの供給で圧力を調整することで変える方法などを挙げることができる。
 また、有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後に、他の溶媒に置換しながら、現像を停止する工程を実施してもよい。
 有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後には、リンス液を用いて洗浄する工程を含むことが好ましい。
 有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後のリンス工程に用いるリンス液としては、レジストパターンを溶解しなけ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る。前記リンス液としては、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有するリンス液を用いることが好ましい。
 炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤の具体例としては、有機溶剤を含む現像液において説明したものと同様のものを挙げることができる。
 有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後に、より好ましくは、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行い、更に好ましくは、アルコール系溶剤又はエステル系溶剤を含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行い、特に好ましくは、1価アルコールを含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行い、最も好ましくは、炭素数5以上の1価アルコールを含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行う。
 ここで、リンス工程で用いられる1価アルコールとしては、直鎖状、分岐状、環状の1価アルコールが挙げられ、具体的には、1-ブタノール、2-ブタノール、3-メチル-1-ブタノール、tert―ブチルアルコール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、1-ヘキサノール、4-メチル-2-ペンタノール、1-ヘプタノール、1-オクタノール、2-ヘキサノール、シクロペンタノール、2-ヘプタノール、2-オクタノール、3-ヘキサノール、3-ヘプタノール、3-オクタノール、4-オクタノールなどを用いることができ、特に好ましい炭素数5以上の1価アルコールとしては、1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、4-メチル-2-ペンタノール、1-ペンタノール、3-メチル-1-ブタノールなどを用いることができる。
 前記各成分は、複数混合してもよいし、上記以外の有機溶剤と混合し使用してもよい。
 リンス液中の含水率は、10質量%以下が好ましく、より好ましくは5質量%以下、特に好ましくは3質量%以下である。含水率を10質量%以下にすることで、良好な現像特性を得ることができる。
 有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後に用いるリンス液の蒸気圧は、20℃に於いて0.05kPa以上、5kPa以下が好ましく、0.1kPa以上、5kPa以下が更に好ましく、0.12kPa以上、3kPa以下が最も好ましい。リンス液の蒸気圧を0.05kPa以上、5kPa以下にすることにより、ウェハ面内の温度均一性が向上し、更にはリンス液の浸透に起因した膨潤が抑制され、ウェハ面内の寸法均一性が良化する。
 リンス液には、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
 リンス工程においては、有機溶剤を含む現像液を用いる現像を行ったウェハを前記の有機溶剤を含むリンス液を用いて洗浄処理する。洗浄処理の方法は特に限定されないが、たとえば、一定速度で回転している基板上にリンス液を吐出しつづける方法(回転塗布法)、リンス液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)、などを適用することができ、この中でも回転塗布方法で洗浄処理を行い、洗浄後に基板を2000rpm~4000rpmの回転数で回転させ、リンス液を基板上から除去することが好ましい。また、リンス工程の後に加熱工程(Post Bake)を含むことも好ましい。ベークによりパターン間及びパターン内部に残留した現像液及びリンス液が除去される。リンス工程の後の加熱工程は、通常40~160℃、好ましくは70~95℃で、通常10秒~3分、好ましくは30秒から90秒間行う。
 また、本発明は、上記した本発明のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法、及び、この製造方法により製造された電子デバイスにも関する。
 本発明の電子デバイスは、電気電子機器(家電、OA・メディア関連機器、光学用機器及び通信機器等)に、好適に、搭載されるものである。
 以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明の内容がこれにより限定されるものではない。
<合成例:樹脂(P-1)>
 シクロヘキサノン 115.7質量部を窒素気流下、80℃に加熱した。この液を攪拌しながら、下記構造式Aで表されるモノマー 31.2質量部、下記構造式Bで表されるモノマー 2.8質量部、下記構造式Cで表されるモノマー 12.6質量部、下記構造式Dで表されるモノマー 11.7質量部、シクロヘキサノン 214.8質量部、2,2’-アゾビスイソ酪酸ジメチル〔V-601、和光純薬工業(株)製〕2.99質量部の混合溶液を5時間かけて滴下した。滴下終了後、80℃で更に2時間攪拌した。反応液を放冷後、多量のヘキサン/酢酸エチル(質量比8:2)で再沈殿、ろ過し、得られた固体を真空乾燥することで、本発明の樹脂(P-1)を52.5質量部得た。
 得られた樹脂のGPC(キャリア:テトラヒドロフラン(THF))から求めた重量平均分子量(Mw:ポリスチレン換算)は、Mw=8900、分散度はMw/Mn=1.58であった。13C-NMRにより測定した組成比は45/5/30/20であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000124
<酸分解性樹脂>
 以下、同様にして、樹脂(P-2)~(P-17)を合成した。合成した樹脂の構造、繰り返し単位の組成比(モル比)、質量平均分子量、及び、分散度を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000125
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000126
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000127
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000128
<酸発生剤>
 酸発生剤としては、以下の化合物を用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000129
<活性光線又は放射線の照射により、塩基性が低下する塩基性化合物(N)、及び塩基性化合物(N’))>
 活性光線又は放射線の照射により、塩基性が低下する塩基性化合物、あるいは、塩基性化合物として、以下の化合物を用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000130
<疎水性樹脂(D)>
 疎水性樹脂としては、先に挙げた樹脂(HR-1)~(HR-84)から、適宜選択して用いた。
<界面活性剤>
 界面活性剤としては、以下のものを用いた。
 W-1: メガファックF176(DIC(株)製;フッ素系)
 W-2: メガファックR08(DIC(株)製;フッ素及びシリコン系)
 W-3: ポリシロキサンポリマーKP-341(信越化学工業(株)製;シリコン系)
 W-4: トロイゾルS-366(トロイケミカル(株)製)
 W-5: KH-20(旭硝子(株)製)
 W-6: PolyFox PF-6320(OMNOVA Solutions Inc.製;フッ素系)
<溶剤>
 溶剤としては、以下のものを用いた。(a群)
 SL-1: プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
 SL-2: プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート
 SL-3: 2-ヘプタノン(b群)
 SL-4: 乳酸エチル
 SL-5: プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)
 SL-6: シクロヘキサノン(c群)
 SL-7: γ-ブチロラクトン
 SL-8: プロピレンカーボネート
<現像液>
 現像液としては、以下のものを用いた。
 SG-1:酢酸ブチル
 SG-2:メチルアミルケトン
 SG-3:エチル-3-エトキシプロピオネート
 SG-4:酢酸ペンチル
 SG-5:酢酸イソペンチル
 SG-6:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
 SG-7:シクロヘキサノン
<リンス液>
 リンス液として、以下のものを用いた。
 SR-1:4-メチル-2-ペンタノール
 SR-2:1-ヘキサノール
 SR-3:酢酸ブチル
 SR-4:メチルアミルケトン
 SR-5:エチル-3-エトキシプロピオネート
[実施例1~34及び比較例1~4]
<レジスト調製>
 下記表1に示す成分を同表に示す溶剤に固形分で3.8質量%溶解させ、それぞれを0.03μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターでろ過して、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(レジスト組成物)を調製した。シリコンウエハ上に有機反射防止膜ARC29SR(日産化学社製)を塗布し、205℃で60秒間ベークを行い、膜厚95nmの反射防止膜を形成した。その上に感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を塗布し、100℃で60秒間に亘ってベーク(PB:Prebake)を行い、膜厚100nmのレジスト膜を形成した。
 得られたウエハをArFエキシマレーザー液浸スキャナー(ASML社製;XT1700i、NA1.20、C-Quad、アウターシグマ0.900、インナーシグマ0.812、XY偏向)を用い、遮光部としてホールサイズが60nmのホールを有し、かつホール間のピッチが90nmである正方配列のハーフトーンマスク(すなわち、ホール以外の部分は光透過部となっている)を介して、パターン露光を行った。液浸液としては超純水を用いた。その後、105℃で60秒間加熱(PEB:Post Exposure Bake)した。次いで、下記表1に記載の現像液で30秒間パドルして現像し、下記表1に記載のリンス液で30秒間パドルしてリンスした(ただし、実施例27はリンスを行わなかった)。続いて、4000rpmの回転数で30秒間ウエハを回転させることにより、45nmのコンタクトホールパターンを得た。
 ただし、比較例1~4については、光透過部としてホールサイズが60nmのホールを有し、かつホール間のピッチが90nmである正方配列のハーフトーンマスク(すなわち、ホール以外の部分は遮光部となっている)を介して、パターン露光を行ち、現像液としては、2.38質量%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)水溶液を、リンス液としては、純水を用いて、パターン形成を行った。
〔露光ラチチュード(EL、%)〕
 測長走査型電子顕微鏡(SEM(株)日立製作所S-9380II)によりホールサイズを観察し、ホールサイズが45nmのコンタクトホールパターンを解像する時の最適露光量を感度(Eopt)(mJ/cm)とした。求めた最適露光量(Eopt)を基準とし、次いでホールサイズが目的の値である45nmの±10%(即ち、40.5nm及び49.5nm)となるときの露光量を求めた。そして、次式で定義される露光ラチチュード(EL、%)を算出した。ELの値が大きいほど、露光量変化による性能変化が小さく、良好である。
 [EL(%)]={[(ホールサイズが40.5nmとなる露光量)-(ホールサイズが49.5nmとなる露光量)]/Eopt}×100
〔局所的なパターン寸法の均一性(Local CDU、nm)〕
 露光ラチチュード評価における最適露光量で露光された1ショット内において、1μm間隔で20箇所、各箇所で任意の25個、計500個のホールサイズを測定し、これらの標準偏差を求め、3σを算出した。値が小さいほど寸法のばらつきが小さく、良好な性能であることを示す。
 これらの評価結果を下記表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000131
 表1に示す結果から明らかなように、アルカリ現像液によるポジ型の画像形成方法を用いた比較例1~4では、所望のコンタクトホールパターンを形成することができなかった。
 これに対して、本発明のレジスト組成物を使用するとともに、有機系現像液によるネガ型の画像形成方法を用いた実施例1~34によれば、露光ラチチュード(EL)が小さく、ローカルCDUが大きいことが分かった。
 特に、上記一般式(III’)で表される繰り返し単位を有する樹脂を用いた実施例11~34は、ローカルCDUがより小さくなることが分かった。
 また、酸発生剤として、上記一般式(ZI-2)、(ZI-3)又は(ZI-4)で表される化合物を用いた実施例2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32及び34は、ローカルCDUがより小さくなることが分かった。
 本発明によれば、露光ラチチュード、及び、局所的なパターン寸法の均一性に優れるパターン形成方法、それに用いられる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、電子デバイスの製造方法、及び電子デバイスを提供することが出来る。
 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
 本出願は、2012年6月28日出願の日本特許出願(特願2012-146001)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

Claims (14)

  1.  (ア)環状構造と下記一般式(I)、(II-1)又は(II-2)で表される部分構造とを有する繰り返し単位(a)、及び、酸の作用により分解し、極性基を生じる基を有する繰り返し単位(b)を有する樹脂(P)、並びに、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物によって膜を形成する工程、(イ)該膜を露光する工程、及び(ウ)有機溶剤を含む現像液を用いて現像してネガ型のパターンを形成する工程を含む、パターン形成方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001


     式中、A及びAは、各々独立に、-CO-又は-SO-を表す。
     R及びRは、各々独立に、水素原子又はアルキル基を表す。RとRとが互いに結合して環を形成してもよい。
     Rは、水素原子、又は、アルキル基を表す。
     *は、結合手を表す。ただし、上記一般式(II-1)における部分構造の2つの結合手は、前記環状構造の環に直接又は間接的に結合し、上記一般式(II-2)における部分構造の3つの結合手の内の2つ以上は、前記環状構造の環に直接又は間接的に結合する。
  2.  前記樹脂(P)が、前記繰り返し単位(b)として、下記一般式(III’)で表される繰り返し単位を有する樹脂である、請求項1に記載のパターン形成方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002


     式中、R’は、水素原子又はアルキル基を表す。R’、R’及びR’は、各々独立に、直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す。
  3.  前記樹脂(P)が、前記繰り返し単位(b)を、前記樹脂(P)の全繰り返し単位に対して55モル%以上で含有する、請求項1又は2に記載のパターン形成方法。
  4.  前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が、前記化合物(B)として、下記一般式(ZI-2)、(ZI-3)又は(ZI-4)で表される化合物を含有する、請求項1~3のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003


     一般式(ZI-2)中、
     R201’~R203’は、各々独立に、芳香環を有さない有機基を表す。
     Zは、非求核性アニオンを表す。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004


     一般式(ZI-3)中、
     R1c~R5cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、シクロアルキルカルボニルオキシ基、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、アルキルチオ基又はアリールチオ基を表す。
     R6c及びR7cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基又はアリール基を表す。
     R及びRは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、2-オキソアルキル基、2-オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルアルキル基、アリル基又はビニル基を表す。
     R1c~R5c中のいずれか2つ以上、R5cとR6c、R6cとR7c、R5cとR、及びRとRは、それぞれ結合して環構造を形成しても良い。
     Zcは、非求核性アニオンを表す。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005


     一般式(ZI-4)中、
     R13は水素原子、フッ素原子、水酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、又はシクロアルキル基を有する基を表す。
     R14は複数存在する場合は各々独立して、水酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルキルスルホニル基、シクロアルキルスルホニル基、又はシクロアルキル基を有する基を表す。
     R15は各々独立して、アルキル基、シクロアルキル基又はナフチル基を表す。2個のR15が互いに結合して環を形成してもよい。
     lは0~2の整数を表す。
     rは0~8の整数を表す。
     Zは、非求核性アニオンを表す。
  5.  前記繰り返し単位(a)が、下記一般式(V)又は(VI)で表される繰り返し単位である、請求項1~4のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006

     一般式(V)中、R31、R32、及び、R33は、各々独立に、水素原子、又は、アルキル基を表す。R32とR33とが互いに結合して環を形成してもよい。
     Wは、環員として酸素原子を含んでいてもよい、(n+1)価の脂環基を表す。
     Xは、単結合、-O-、又は、-NR34-を表す。
     R34は、水素原子、又は、アルキル基を表す。
     Aは、-CO-、又は、-SO-を表す。
     nは、1又は2を表す。
     一般式(VI)中、R41は、水素原子、又は、アルキル基を表す。
     Xは、単結合、又は、-O-を表す。
     Wは、環員として酸素原子を含んでいてもよい、下記一般式(VII-1)で表される部分構造の2つの結合手又は下記一般式(VII-2)で表される部分構造の3つの結合手の内の2つ以上に直接又は間接的に結合する脂環基を表す。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007


     Aは、-CO-、又は、-SO-を表す。
     R42は、水素原子、又は、アルキル基を表す。
     *は結合手を表す。
  6.  前記樹脂(P)が、前記繰り返し単位(a)として、下記繰り返し単位の少なくともいずれかを有する樹脂である、請求項1~5のいずれか1項に記載のパターン形成方法。


     R’は、水素原子又はアルキル基を表す。Rは、水素原子又はアルキル基を表す。
  7.  前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が、活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下する、塩基性化合物又はアンモニウム塩化合物(N)を更に含有する、請求項1~6のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  8.  前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が、疎水性樹脂を更に含有する、請求項1~7のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  9.  前記現像液が、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有する現像液である、請求項1~8のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  10.  更に、(エ)有機溶剤を含有するリンス液を用いて洗浄する工程を含む、請求項1~9のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  11.  請求項2~10のいずれか1項に記載のパターン形成方法に供せられる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  12.  請求項11に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物により形成されるレジスト膜。
  13.  請求項1~10のいずれか1項に記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。
  14.  請求項13に記載の電子デバイスの製造方法により製造された電子デバイス。
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