WO2014185433A1 - 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、感活性光線性又は感放射線性膜、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、感活性光線性又は感放射線性膜、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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radiation
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修平 山口
慶 山本
祥平 片岡
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富士フイルム株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a pattern forming method, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin suitably used in 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.
  • the present invention relates to a composition, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film, a method for producing an electronic device, and an electronic device.
  • the present invention relates to an ArF exposure apparatus, an ArF immersion projection exposure apparatus, and an EUV exposure apparatus that use far ultraviolet light having a wavelength of 300 nm or less as a light source.
  • the present invention relates to a radiation-sensitive resin composition, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film, an electronic device manufacturing method, and an electronic device.
  • a pattern formation method using chemical amplification has been used to compensate for 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.
  • the exposed portion is removed to obtain a desired pattern (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide aqueous solution
  • the exposure light source has become shorter and the projection lens has a higher numerical aperture (high NA).
  • high NA numerical aperture
  • an exposure machine using an ArF excimer laser having a wavelength of 193 nm as a light source has been developed.
  • 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.
  • An object of the present invention is to provide a pattern forming method capable of forming a pattern excellent in roughness performance such as line width roughness (LWR), exposure latitude (EL), and pattern shape, and actinic ray sensitivity suitably used for the pattern forming method.
  • a radiation-sensitive resin composition, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film, and an electronic device manufacturing method and an electronic device are provided.
  • the present invention has, for example, the following configuration, and thereby the above object of the present invention is achieved.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition includes a repeating unit (a) having an acid group and a lactone structure, and includes an organic solvent whose polarity is increased by the action of an acid.
  • a pattern forming method comprising a resin (A) having a reduced solubility in a developer.
  • the repeating unit (a) having an acid group and a lactone structure includes a structure represented by the following general formula (I-1) or (I-2): Pattern forming method.
  • R 1 represents an acid group, and when a plurality of R 1 are present, they may be the same as or different from each other.
  • R 2 represents a monovalent organic group, and when a plurality of R 2 are present, they may be the same as or different from each other.
  • n represents an integer of 1 or more, and m represents an integer of 0 or more.
  • W represents a methylene group, an ethylene group or an oxygen atom. * Represents a linking site with the remainder of the repeating unit (a).
  • the resin (A) further contains a repeating unit (b) having an acid-decomposable group that is decomposed by the action of an acid, according to any one of [1] to [3] Pattern forming method.
  • the content of the repeating unit (b) is 55 mol% or more based on all repeating units contained in the resin (A), according to any one of [1] to [4] Pattern formation method.
  • the above [4] is characterized in that the acid-decomposable group possessed by at least one repeating unit (b) is a group capable of decomposing by the action of an acid to generate an alcoholic hydroxy group.
  • the pattern formation method as described.
  • any one of [4] to [6], wherein the acid-decomposable group contained in at least one repeating unit (b) includes a structure represented by the following general formula (II): The pattern forming method according to item.
  • R 3 , R 4 and R 5 each independently represents an alkyl group, and a part of CH 2 of the alkyl group may be replaced with an ether bond.
  • the actinic-ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition containing the structure represented by these, and the content rate of a repeating unit (b) is 55 mol% or more with respect to all the repeating units contained in resin (A).
  • R 1 represents an acid group, and when a plurality of R 1 are present, they may be the same as or different from each other.
  • R 2 represents a monovalent organic group, and when a plurality of R 2 are present, they may be the same as or different from each other.
  • n represents an integer of 1 or more, and m represents an integer of 0 or more.
  • W represents a methylene group, an ethylene group or an oxygen atom. * Represents a linking site with the remainder of the repeating unit (a).
  • R 3 , R 4 and R 5 each independently represents an alkyl group, and a part of CH 2 of the alkyl group may be replaced with an ether bond.
  • a method for manufacturing an electronic device comprising the pattern forming method according to any one of [1] to [7].
  • a pattern forming method capable of forming a pattern excellent in roughness performance such as line width roughness, exposure latitude, and pattern shape, and an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition suitably used for the method. It is possible to provide a product, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film, an electronic device manufacturing method, and an electronic device.
  • 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 step of applying an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition on a substrate to form an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film, the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film. And exposing the exposed actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film with a developer containing an organic solvent to form a negative pattern, the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive layer.
  • Resin containing a repeating unit (a) having an acid group and a lactone structure as a resin composition, which increases in polarity by the action of an acid and decreases in solubility in a developer containing an organic solvent hereinafter referred to as “resin (A)” Or a “acid-decomposable resin” is used.
  • the inventors of the present invention include the resin (A) in a pattern forming method including forming a negative pattern using a developer containing an organic solvent (hereinafter also referred to as “organic solvent developer”). It has been found that by using an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, a pattern having excellent roughness performance such as line width roughness (LWR), exposure latitude (EL) and pattern shape can be obtained. Thus, although the reason for obtaining a pattern excellent in all of roughness performance, exposure latitude (EL) and pattern shape is not clear, it is estimated as follows.
  • LWR and EL are likely to deteriorate because the dissolution contrast before and after acid decomposition is low, but the ratio of acid-decomposable groups in the resin is increased or development is further performed. LWR and EL can be improved to some extent by using acid-decomposable groups with high liquid solubility. However, if the developer solubility of the resin as a whole is too high, the pattern of the exposed portion is easily dissolved, and the LWR and pattern shape are deteriorated.
  • an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition used in the pattern forming method according to the present invention will be described, and then a pattern forming method using this composition will be described.
  • 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 actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention has a repeating unit having an acid group and a lactone structure, the polarity is increased by the action of an acid, and the solubility in a developer containing an organic solvent is decreased.
  • it contains the resin (henceforth "resin (A)” etc.) which carries out, it is also preferable to contain the compound which generate
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition may further contain at least one of a solvent, a hydrophobic resin, a basic compound, a surfactant, and other additives.
  • a solvent e.g., a benzyl alcohol, a benzyl ether, a benzyl ether, a benzyl ether, a benzyl ether, a benzyl ether, sulfate, ethylene glycol dimethacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, benzyl dimethacrylate, benzyl sulfate, benzyl sulfate, benzyl sulfate, benzyl ether sulfate, benzyl ether sulfate, benzyl sulfate, s
  • the resin (A) contains a repeating unit (a) having an acid group and a lactone structure.
  • the acid group that the repeating unit (a) has include a carboxylic acid, a sulfonic acid, and a sulfonamide structure, and the repeating unit (a) may contain two or more acid groups.
  • at least one acid group is preferably a carboxylic acid.
  • a 5- to 7-membered ring lactone structure is preferable, and other ring structures are condensed to form a bicyclo structure or a spiro structure in the 5- to 7-membered ring lactone structure. It is more preferable.
  • a lactone structure represented by any of the following general formulas (LC1-1) to (LC1-21) can be given.
  • an embodiment in which an acid group is bonded to a lactone structure is preferable.
  • the acid group may be directly bonded to the lactone structure, or may be bonded to the lactone structure via a linking group.
  • the lactone structure may further have a substituent other than the acid group.
  • the repeating unit (a) preferably contains a structure represented by the following general formula (I-1) or (I-2).
  • R 1 represents an acid group, and when a plurality of R 1 are present, they may be the same as or different from each other.
  • R 2 represents a monovalent organic group, and when a plurality of R 2 are present, they may be the same as or different from each other.
  • n represents an integer of 1 or more, and m represents an integer of 0 or more.
  • W represents a methylene group, an ethylene group or an oxygen atom. * Represents a linking site with the remainder of the repeating unit (a).
  • Examples of the acid group as R 1 include a carboxyl group, a sulfonic acid group (—SO 3 H), a sulfonamide group (—SO 2 NH 2 ), and the like, and a linkage between these acid groups and a lactone structure. Groups with groups are also included. Examples of the linking group include an alkylene group (preferably having a carbon number of 1 to 3), —O—, —S—, —CO—, —SO 2 —, and a combination of two or more thereof. In one embodiment of the present invention, the acid group as R 1 is preferably a carboxyl group.
  • Examples of the organic group as R 2 include an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, a halogen atom, a hydroxyl group, and a cyano group.
  • the alkyl group as R 2 is preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a hexyl group, and an octyl group. Can do.
  • the cycloalkyl group as R 2 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.
  • an adamantyl group norbornyl group, isobornyl group, camphanyl group, dicyclopentyl group, ⁇ -pinel group, tricyclodecanyl group, tetracyclododecyl group.
  • Group, androstanyl group and the like Note that at least one carbon atom in the cycloalkyl group may be substituted with a heteroatom such as an oxygen atom.
  • alkyl moiety in the alkoxy group and the alkyl moiety in the alkoxycarbonyl group for example, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is preferable.
  • n represents an integer of 1 or more, preferably an integer of 1 to 3.
  • m represents an integer of 0 or more, preferably an integer of 0 to 2.
  • the repeating unit (a) may have a form in which a lactone structure having an acid group is bonded to the main chain of the resin via a linking group, or a form in which the lactone structure is directly bonded to the main chain of the resin. But you can.
  • RXa represents a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydrogen atom.
  • the content of the repeating unit (a) having an acid group and a lactone structure is preferably 3 to 60 mol%, more preferably 5 to 55 mol%, more preferably 10 to 50 mol% based on all repeating units constituting the resin (A). More preferred is mol%.
  • the resin (A) further preferably contains an acid-decomposable group that decomposes by the action of an acid, and preferably contains a repeating unit having an acid-decomposable group.
  • the acid-decomposable group preferably has a structure in which a polar group is protected with a group capable of decomposing and leaving by the action of an acid.
  • 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 a phenolic hydroxyl group, a carboxyl group, a fluorinated alcohol group (preferably a hexafluoroisopropanol group), a sulfonic acid group.
  • the alcoholic hydroxy group is a hydroxyl group bonded to a hydrocarbon group, and means a hydroxyl group other than a hydroxyl group (phenolic hydroxyl group) directly bonded on an aromatic ring, and the ⁇ -position as an acid group is a fluorine atom or the like.
  • Aliphatic alcohol groups substituted with electron-withdrawing groups for example, fluorinated alcohol groups (such as hexafluoroisopropanol groups) are excluded.
  • the pKa of the alcoholic hydroxy group that can be generated by the decomposition of the acid-decomposable group that generates the alcoholic hydroxy group by the action of an acid is, for example, 12 or more, and typically 12 or more and 20 or less. If this pKa is excessively small, the stability of the composition containing the acid-decomposable resin is lowered, and the variation in resist performance with time may increase.
  • “pKa” is a value calculated using “ACD / pKa DB” manufactured by Fujitsu Limited under an initial setting that is not customized.
  • Preferred polar groups include a carboxyl group, a fluorinated alcohol group (preferably a hexafluoroisopropanol group), a sulfonic acid group, and an alcoholic hydroxy group.
  • 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.
  • Examples of the group leaving with an acid include —C (R 36 ) (R 37 ) (R 38 ), —C (R 36 ) (R 37 ) (OR 39 ), —C (R 01 ) (R 02 ). ) (OR 39 ) and the like.
  • 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.
  • an adamantyl group norbornyl group, isobornyl group, camphanyl group, dicyclopentyl group, ⁇ -pinel group, tricyclodecanyl group, tetracyclododecyl group.
  • Group, androstanyl group and the like Note that at least one carbon atom in the cycloalkyl group may be substituted with a heteroatom such as an oxygen atom.
  • 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 acid-decomposable group is preferably a cumyl ester group, an enol ester group, an acetal ester group, a tertiary alkyl ester group, or the like. More preferably, it is a tertiary alkyl ester group.
  • the acid-decomposable group preferably includes a structure represented by the following general formula (II).
  • R 3 , R 4 and R 5 each independently represents an alkyl group, and a part of CH 2 of the alkyl group may be replaced with an ether bond.
  • Examples of the alkyl group represented by R 3 , R 4 and R 5 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, and a ter-butyl group.
  • the resin (A) preferably contains, as an acid-decomposable group, a group that decomposes by the action of an acid to generate an alcoholic hydroxy group. It is preferable that any one of the structures represented by (OR-1) to (OR-9) is included.
  • the groups represented by the general formulas (OR-1) to (OR-4) are groups that are decomposed by the action of an acid to produce one alcoholic hydroxy group
  • the general formulas (OR-5) to (OR-9) is a group that decomposes by the action of an acid to produce two or three alcoholic hydroxy groups.
  • Rx 1 each independently represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • Rx 1 may be bonded to each other to form a ring.
  • Rx 2 represents a monovalent organic group.
  • Rx 1 and Rx 2 may be bonded to each other to form a ring.
  • Rx least one oxygen atom in the ring 1 are bonded to each other to form one another, or one Rx 1 and Rx 2 and the carbon atoms constituting the ring formed by bonding (carbon contributing atoms to the ring formation) Or it may be replaced by a sulfinyl group.
  • Rx 3 each independently represents a monovalent organic group. Rx 3 may be bonded to each other to form a ring.
  • Rx 4 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • Rx 5 each independently represents a monovalent organic group.
  • Rx 5 may be bonded to each other to form a ring.
  • Rx 4 and Rx 5 may be bonded to each other to form a ring.
  • Rx 6 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkenyl group, or an alkynyl group.
  • Two Rx 6 may be bonded to each other to form a ring. However, when one or two of the three Rx 6 are hydrogen atoms, at least one of the remaining Rx 6 represents an aryl group, an alkenyl group, or an alkynyl group.
  • Rx 7 each independently represents a hydrogen atom or a monovalent organic group. Rx 7 may be bonded to each other to form a ring.
  • Rx 8 each independently represents a hydrogen atom or a monovalent organic group. Rx 8 may be bonded to each other to form a ring.
  • Rx 9 represents a monovalent organic group.
  • Rx 10 each independently represents a monovalent organic group. Rx 10 may be bonded to each other to form a ring.
  • Rx 11 each independently represents a monovalent organic group. Rx 11 may be bonded to each other to form a ring.
  • the group that decomposes by the action of an acid to produce an alcoholic hydroxy group is more preferably represented by at least one selected from the general formulas (OR-1) to (OR-3). More preferably, it is represented by 1) or (OR-3), and particularly preferably represented by the general formula (OR-1).
  • the reason why the structure of (OR-1) is preferable is that the thermal stability of the acid labile group is high and the film Tg is high for a resin having an alcoholic hydroxyl protecting group.
  • Rx 1 and Rx 4 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • Rx 1 and Rx 4 are preferably a hydrogen atom, an alkyl group, or a cycloalkyl group, and more preferably a hydrogen atom or an alkyl group.
  • the alkyl group of Rx 1 and Rx 4 may be linear or branched.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group of Rx 1 and Rx 4 is preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 3.
  • the cycloalkyl group of Rx 1 and Rx 4 may be monocyclic or polycyclic.
  • the number of carbon atoms of the cycloalkyl group of Rx 1 and Rx 4 is preferably 3 to 10, and more preferably 4 to 8.
  • At least one of Rx 1 is preferably a monovalent organic group.
  • Rx 1 is preferably a monovalent organic group.
  • Rx 1 and Rx 4 may have a substituent.
  • substituents include an alkyl group (1 to 4 carbon atoms), a cycloalkyl group (3 to 10 carbon atoms), and a halogen atom.
  • Rx 2 and Rx 5 represent a monovalent organic group as described above.
  • Rx 2 and Rx 5 are preferably an alkyl group or a cycloalkyl group, and more preferably an alkyl group. These alkyl group and cycloalkyl group may further have a substituent. Examples of such a substituent include the groups described above for the substituents that Rx 1 and Rx 4 may have. The same thing is mentioned.
  • the alkyl group of Rx 2 and Rx 5 preferably has no substituent, or has one or more aryl groups and / or one or more silyl groups as substituents.
  • the carbon number of the unsubstituted alkyl group is preferably 1-20.
  • the alkyl group moiety in the alkyl group substituted with one or more aryl groups preferably has 1 to 25 carbon atoms.
  • alkyl group of Rx 2 and Rx 5 include the same groups as those described as specific examples of the alkyl group of Rx 1 and Rx 4 .
  • the aryl group in the alkyl group substituted with one or more aryl groups is preferably one having 6 to 10 carbon atoms, and specific examples include a phenyl group and a naphthyl group.
  • the number of carbon atoms of the alkyl group moiety in the alkyl group substituted with one or more silyl groups is preferably 1-30. Further, when the cycloalkyl group of Rx 2 and Rx 5 does not have a substituent, the carbon number thereof is preferably 3 to 20.
  • cycloalkyl group represented by Rx 2 and Rx 5 include those described as specific examples of the cycloalkyl group represented by Rx 1 and Rx 4 .
  • Each Rx 3 is preferably independently an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group, more preferably an alkyl group or a cycloalkyl group, and still more preferably an alkyl group.
  • alkyl group and cycloalkyl group for Rx 3 include those similar to the alkyl group and cycloalkyl group described above for Rx 1 and Rx 4 .
  • Examples of the aryl group represented by Rx 3 include aryl groups having 6 to 10 carbon atoms such as a phenyl group and a naphthyl group.
  • alkyl group, cycloalkyl group and aryl group may further have a substituent.
  • substituents include the substituents which Rx 1 and Rx 4 may have. And the same groups as those described above.
  • Rx 6 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkenyl group, or alkynyl group. However, when one or two of the three Rx 6 are hydrogen atoms, at least one of the remaining Rx 6 represents an aryl group, an alkenyl group, or an alkynyl group. Rx 6 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group.
  • the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, alkenyl group, and alkynyl group as Rx 6 may further have a substituent, and as such a substituent, the above Rx 1 and Rx 4 have Examples thereof include the same groups as described for the substituents that may be present.
  • Examples of the alkyl group and cycloalkyl group as Rx 6 include those described for the alkyl group and cycloalkyl group of Rx 1 and Rx 4 .
  • the carbon number thereof is preferably 1 to 6, and more preferably 1 to 3.
  • Examples of the aryl group for Rx 6 include the same aryl groups as those described above for the aryl group for Rx 3 .
  • alkenyl group of Rx 6 examples include alkenyl groups having 2 to 5 carbon atoms such as a vinyl group, a propenyl group, and an allyl group.
  • alkynyl group as Rx 6 examples include alkynyl groups having 2 to 5 carbon atoms such as ethynyl group, propynyl group, and butynyl group.
  • Rx 7 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group as described above.
  • Rx 7 is preferably a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group, and still more preferably a hydrogen atom or an alkyl group having no substituent.
  • Rx 7 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and more preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and having no substituent.
  • the alkyl group and cycloalkyl group as Rx 7 may further have a substituent, and as such a substituent, those described above for the substituents that Rx 1 and Rx 4 may have The same group can be mentioned.
  • alkyl group and cycloalkyl group of Rx 7 include those described as specific examples of the alkyl group and cycloalkyl group of Rx 1 and Rx 4 .
  • Rx 8 each independently represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • Rx 8 is preferably each independently a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group, and more preferably a hydrogen atom or an alkyl group.
  • Examples of the alkyl group and cycloalkyl group of Rx 8 include those described above for the alkyl group and cycloalkyl group of Rx 1 and Rx 4 .
  • Rx 9 , Rx 10 and Rx 11 each independently represent a monovalent organic group.
  • Rx 9 , Rx 10 and Rx 11 are preferably each independently an alkyl group or a cycloalkyl group, and more preferably an alkyl group.
  • Examples of the alkyl group and cycloalkyl group of Rx 9 , Rx 10 and Rx 11 include those described above for the alkyl group and cycloalkyl group of Rx 1 and Rx 4 .
  • the repeating unit having a group that decomposes by the action of an acid to generate an alcoholic hydroxy group may have a polycyclic alicyclic hydrocarbon group.
  • the repeating unit having a group that decomposes by the action of an acid to generate an alcoholic hydroxy group is represented by at least one selected from the group consisting of the following general formulas (b-1) to (b-8) Is preferred.
  • This repeating unit is more preferably represented by at least one selected from the group consisting of the following general formulas (b-1) to (b-3), and is represented by the following general formula (b-1) More preferably.
  • Each Ra independently represents a hydrogen atom, an alkyl group or a group represented by —CH 2 —O—Ra 2 .
  • Ra 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an acyl group.
  • R 1 , R 2 and R 3 each independently represents a single bond or an (n + 1) -valent organic group. If R 2 there are a plurality, the plurality of R 2 may be different even in the same. If R 3 there are a plurality, the plurality of R 3 may be different even in the same.
  • OP each independently represents the acid-decomposable group that is decomposed by the action of an acid to generate an alcoholic hydroxy group.
  • W represents a methylene group, an oxygen atom or a sulfur atom.
  • n and m represent an integer of 1 or more.
  • n is 1 when R 2 represents a single bond.
  • R 3 represents a single bond, n is 1.
  • K represents an integer of 0 or more.
  • L 1 represents a linking group represented by —COO—, —OCO—, —CONH—, —O—, —Ar—, —SO 3 — or —SO 2 NH—.
  • Ar represents a divalent aromatic ring group.
  • R independently represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • R 0 represents a polycyclic alicyclic hydrocarbon group.
  • L 3 represents a (m + 2) -valent linking group.
  • R L represents a (n + 1) -valent polycyclic alicyclic hydrocarbon group. If R L there are a plurality, the plurality of R L may be different even in the same.
  • R S represents a substituent, and when R S there are multiple, multiple structured R S may be different even in the same, or may be bonded to each other to form a ring.
  • p represents an integer of 0 to 3.
  • Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a group represented by —CH 2 —O—Ra 2 as described above.
  • the alkyl group of Ra preferably has 6 or less carbon atoms, and the alkyl group and acyl group of Ra 2 preferably have 5 or less carbon atoms.
  • the alkyl group of Ra and the alkyl group and acyl group of Ra 2 may have a substituent.
  • Ra is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an alkoxyalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and more preferably a hydrogen atom or a methyl group.
  • W represents a methylene group, an oxygen atom or a sulfur atom. W is preferably a methylene group or an oxygen atom.
  • R 1 , R 2 and R 3 represent a single bond or an (n + 1) -valent organic group as described above.
  • R 1 , R 2 and R 3 are preferably a single bond or a non-aromatic hydrocarbon group.
  • R 1 , R 2 and R 3 may be a chain hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon group.
  • R 1 , R 2 and R 3 are chain hydrocarbon groups
  • the chain hydrocarbon group may be linear or branched.
  • the chain hydrocarbon group preferably has 1 to 8 carbon atoms.
  • R 1 , R 2 and R 3 are alkylene groups
  • R 1 , R 2 and R 3 are methylene, ethylene, n-propylene, isopropylene, n-butylene, isobutylene or A sec-butylene group is preferred.
  • R 1 , R 2 and R 3 are alicyclic hydrocarbon groups
  • the alicyclic hydrocarbon group may be monocyclic or polycyclic.
  • This alicyclic hydrocarbon group has, for example, a monocyclo, bicyclo, tricyclo or tetracyclo structure.
  • the carbon number of the alicyclic hydrocarbon group is usually 5 or more, preferably 6 to 30, and more preferably 7 to 25.
  • Examples of the alicyclic hydrocarbon group for R 1 , R 2 and R 3 include those having the partial structures listed below.
  • Examples of the (n + 1) -valent polycyclic alicyclic hydrocarbon group for R 1 and R 3 include those having a partial structure having two or more rings among the partial structures listed below. Each of these partial structures may have a substituent.
  • the methylene group (—CH 2 —) includes an oxygen atom (—O—), a sulfur atom (—S—), a carbonyl group [—C ( ⁇ O) —], a sulfonyl group [— —S ( ⁇ O) 2 —], sulfinyl group [—S ( ⁇ O) —], or imino group [—N (R) —] (where R is a hydrogen atom or an alkyl group) may be substituted.
  • R 1 , R 2 and R 3 are preferably (n + 1) -valent polycyclic alicyclic hydrocarbon groups.
  • the (n + 1) -valent polycyclic alicyclic hydrocarbon group for R 1 , R 2 and R 3 is more preferably an adamantylene group, a norbornylene group, a tetracyclododecanylene group or a tricyclodecanylene group. preferable.
  • the (n + 1) -valent polycyclic alicyclic hydrocarbon group and non-aromatic hydrocarbon group for R 1 , R 2 and R 3 may have a substituent.
  • the substituent include an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a carboxy group, and an alkoxycarbonyl group having 2 to 6 carbon atoms.
  • the above alkyl group, alkoxy group and alkoxycarbonyl group may further have a substituent.
  • a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group are mentioned, for example.
  • L 1 represents a linking group represented by —COO—, —OCO—, —CONH—, —O—, —Ar—, —SO 3 — or —SO 2 NH— (in these linking groups, "-" Means connecting to the main chain of the resin).
  • Ar represents a divalent aromatic ring group, and is preferably a C 6-10 divalent aromatic ring group such as a phenylene group or a naphthylene group.
  • L 1 is preferably a linking group represented by —COO—, —CONH— or —Ar—, and more preferably a linking group represented by —COO— or —CONH—.
  • R represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • the alkyl group may be linear or branched.
  • the alkyl group preferably has 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms.
  • R is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a hydrogen atom.
  • R 0 represents a polycyclic cycloalkyl group.
  • the polycyclic cycloalkyl group include an adamantyl group, a noradamantyl group, a decahydronaphthyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and a norbornyl group.
  • L 3 represents a (m + 2) -valent linking group. That is, L 3 represents a trivalent or higher linking group.
  • L 3 is preferably a non-aromatic hydrocarbon group, which may be a chain hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon group.
  • the chain hydrocarbon group include, for example, a group obtained by removing any number of hydrogen atoms from the above groups exemplified as the alkylene group for R 1 , R 2, and R 3 as an alicyclic hydrocarbon group.
  • a group in which m arbitrary hydrogen atoms have been removed from the above-described groups exemplified as the alicyclic hydrocarbon group for R 1 , R 2 and R 3 can be mentioned.
  • R L represents a (n + 1) -valent polycyclic alicyclic hydrocarbon group. That is, RL represents a divalent or higher polycyclic alicyclic hydrocarbon group.
  • RL represents a divalent or higher polycyclic alicyclic hydrocarbon group.
  • R L may be bonded to each other or bonded to the following R S to form a ring structure.
  • R S represents a substituent.
  • substituents include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an alkoxy group, an acyloxy group, an alkoxycarbonyl group, and a halogen atom.
  • N is an integer of 1 or more.
  • n is preferably an integer of 1 to 3, and more preferably 1 or 2.
  • n is 2 or more, it is possible to further improve the dissolution contrast with respect to a developer containing an organic solvent. Thereby, it is possible to further improve the limit resolution and roughness characteristics.
  • n is an integer of 1 or more. m is preferably an integer of 1 to 3, and more preferably 1 or 2. k is an integer of 0 or more. k is preferably 0 or 1.
  • L is an integer of 1 or more. l is preferably 1 or 2, and more preferably 1.
  • P is an integer from 0 to 3.
  • repeating unit having an acid-decomposable group that generates an alcoholic hydroxy group are shown below.
  • Ra and OP have the same meanings as in general formulas (b-1) to (b-3).
  • the corresponding ring structure is represented as “OPO” for convenience.
  • the repeating unit having an acid-decomposable group that is decomposed by the action of an acid to produce an alcoholic hydroxy group is particularly preferably represented by the general formula (b-1).
  • the group that decomposes by the action of an acid to produce an alcoholic hydroxy group is more preferably represented by the above general formula (OR-1) or (OR-3), and the above general formula (OR-1) It is particularly preferred that
  • the repeating unit having an acid-decomposable group that is decomposed by the action of an acid to generate an alcoholic hydroxy group may be represented by the following general formula (IV-1) or (IV-2): Particularly preferred.
  • R 01 and R 02 each independently represents a hydrogen atom or a methyl group.
  • R 11 represents a (n1 + 1) -valent polycyclic alicyclic hydrocarbon group.
  • R 12 represents a (n2 + 1) -valent polycyclic alicyclic hydrocarbon group.
  • a 1 and A 2 each independently represents a single bond or an alkylene group.
  • Rx 4 ′ represents a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group.
  • Rx 5 ′ each independently represents an alkyl group or a cycloalkyl group.
  • Rx 5 may be bonded to each other to form a ring.
  • Rx 4 ′ and Rx 5 ′ may be bonded to each other to form a ring.
  • Rx 1 ′ each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group. Rx 1 ′ may be bonded to each other to form a ring. Rx 2 ′ represents an alkyl group or a cycloalkyl group. Rx 1 ′ and Rx 2 ′ may be bonded to each other to form a ring.
  • N1 and n2 each independently represents an integer of 1 to 3.
  • the plurality of A 1 , the plurality of Rx 4 ′ and the plurality of Rx 5 ′ may be the same or different from each other independently.
  • the plurality of A 2 , the plurality of Rx 1 ′ and the plurality of Rx 2 ′ may be the same or different from each other independently.
  • a polycyclic alicyclic hydrocarbon group having 7 to 20 carbon atoms is preferable, and a polycyclic alicyclic group having 7 to 15 carbon atoms.
  • the hydrocarbon group is more preferably a polycyclic alicyclic hydrocarbon group having 10 to 15 carbon atoms.
  • alkylene group for A 1 and A 2 a linear or branched alkylene group (for example, —CH 2 —, —C (CH 3 ) 2 —, — (CH 2 ) 2 —, — (CH 2 ) 3 -,-(CH 2 ) 4 -,-(CH 2 ) 10- and the like), preferably an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and 1 carbon atom. Or the alkylene group of 2 is especially preferable.
  • a 1 and A 2 are most preferably a single bond or an alkylene group having 1 or 2 carbon atoms.
  • alkyl group and cycloalkyl group for Rx 1 ′, Rx 2 ′, Rx 4 ′ and Rx 5 ′ include the specific examples described above as the alkyl group and cycloalkyl group for Rx 1 and Rx 4. And the thing similar to a preferable example is mentioned.
  • At least one of the carbon atoms (carbon atoms contributing to ring formation) constituting the ring formed by bonding Rx 1 ′ to each other or the ring formed by bonding Rx 1 ′ and Rx 2 ′ to each other is oxygen It may be replaced by an atom or a sulfinyl group.
  • Xa 1 represents a hydrogen atom, CH 3 , CF 3 , or CH 2 OH.
  • resin (A) has a repeating unit represented by the following general formula (AI) as a repeating unit which has an acid-decomposable group.
  • Xa 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cyano group, or a halogen atom.
  • T represents a single bond or a divalent linking group.
  • Rx 1 to Rx 3 each independently represents an alkyl group or a cycloalkyl group. Two of Rx 1 to Rx 3 may combine to form a ring structure.
  • Examples of the divalent linking group for T include an alkylene group, —COO—Rt— group, —O—Rt— group, phenylene group and the like.
  • Rt represents an alkylene group or a cycloalkylene group.
  • T is preferably a single bond or a —COO—Rt— group.
  • Rt is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a —CH 2 — group, — (CH 2 ) 2 — group, or — (CH 2 ) 3 — group. More preferably, T is a single bond.
  • the alkyl group of Xa1 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 X a1 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 a1 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
  • the alkyl group of Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 may be linear or branched, and is a methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl. And those having 1 to 4 carbon atoms such as t-butyl group are preferred.
  • Examples of the cycloalkyl group of Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 include polycyclic rings such as a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group and an adamantyl group. Are preferred.
  • the ring structure formed by combining two of Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 includes a monocyclic cycloalkane ring such as cyclopentyl ring and cyclohexyl ring, norbornane ring, tetracyclodecane ring, tetracyclododecane ring, adamantane ring
  • a polycyclic cycloalkyl group such as is preferable.
  • a monocyclic cycloalkane ring having 5 or 6 carbon atoms is particularly preferable.
  • Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 are preferably each independently an alkyl group, more preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • Each of the above groups may have a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group (1 to 4 carbon atoms), a cycloalkyl group (3 to 8 carbon atoms), a halogen atom, an alkoxy group (carbon 1 to 4), a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group (2 to 6 carbon atoms), and the like, and 8 or less carbon atoms are preferable.
  • 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.
  • repeating unit represented by the general formula (AI) are given below, but the present invention is not limited to these specific examples.
  • Rx represents 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.
  • Xa 1 represents a hydrogen atom, CH 3 , CF 3 , or CH 2 OH.
  • 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 specific examples and preferred examples of the substituent that each group such as Rx 1 to Rx 3 may have.
  • Xa represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cyano group, or a halogen atom.
  • One type of repeating unit having an acid-decomposable group may be used, or two or more types may be used in combination. Although the specific combination example in the case of using 2 or more types together is not specifically limited, For example, the following is mentioned.
  • the content of the repeating unit having an acid-decomposable group contained in the resin (A) is based on the total repeating units of the resin (A), It is preferably 30 mol% or more, more preferably 40 mol% or more, further preferably 50 mol% or more, and particularly preferably 55 mol% or more.
  • the resin (A) has a repeating unit represented by the above general formula (AI), and the content of the repeating unit represented by the above general formula (AI) with respect to all the repeating units of the resin (A) is 40 mol. % Or more is preferable.
  • the content of the repeating unit having an acid-decomposable group is, for example, preferably 80 mol% or less, and preferably 75 mol% or less, based on all repeating units of the resin (A). More preferably, it is at most mol%.
  • Resin (A) may further contain a repeating unit having a lactone structure different from the above-mentioned repeating unit (a) or a repeating unit having a sultone structure.
  • Any lactone structure or sultone structure can be used as long as it has a lactone structure or sultone structure, but a 5- to 7-membered ring lactone structure or a 5- to 7-membered ring sultone structure is preferable.
  • Other ring structures are condensed in a form that forms a bicyclo structure or spiro structure in a membered lactone structure, or other rings that form a bicyclo structure or a spiro structure in a 5- to 7-membered ring sultone structure Those having a condensed ring structure are more preferable.
  • Preferred lactone structures are (LC1-1), (LC1-4), (LC1-5), (LC1-6), (LC1-13), (LC1-14), (LC1-17), especially A preferred lactone structure is (LC1-4).
  • the lactone structure portion or the sultone structure portion may or may not have a substituent (Rb 2 ).
  • Preferred substituents (Rb 2 ) include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 2 to 8 carbon atoms, and a 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, the plurality of substituents (Rb 2 ) may be the same or different. 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 repeating unit having a lactone structure or a sultone structure is preferably a repeating unit represented by the following general formula (III).
  • A represents an ester bond (a group represented by —COO—) or an amide bond (a group represented by —CONH—).
  • R 0 represents an alkylene group, a cycloalkylene group, or a combination thereof independently when there are a plurality of R 0 .
  • Z is independently a single bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, or a urethane bond when there are a plurality of Zs.
  • each R independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.
  • R 8 represents a monovalent organic group having a lactone structure or a sultone structure.
  • n is the number of repetitions of the structure represented by —R 0 —Z—, and represents an integer of 0 to 5, preferably 0 or 1, and more preferably 0.
  • n is 0, —R 0 —Z— does not exist and becomes a single bond.
  • R 7 represents a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group.
  • the alkylene group and cycloalkylene group represented by R 0 may have a substituent.
  • Z is preferably an ether bond or an ester bond, and particularly preferably an ester bond.
  • the alkyl group for R 7 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably a methyl group or an ethyl group, and particularly preferably a methyl group.
  • Alkylene group R 0, a cycloalkylene group, an alkyl group in R 7 may be respectively substituted, the substituent, for example, a halogen atom or a mercapto group such as a fluorine atom, a hydroxyl group, an alkoxy group, an acyloxy group Can be mentioned.
  • R 7 is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group.
  • a preferable chain alkylene group for R 0 is a chain alkylene having 1 to 10 carbon atoms, and examples thereof include a methylene group, an ethylene group, and a propylene group.
  • a preferred cycloalkylene group is a cycloalkylene group having 3 to 20 carbon atoms, and examples thereof include a cyclohexylene group, a cyclopentylene group, a norbornylene group, and an adamantylene group.
  • a chain alkylene group is more preferable, and a methylene group is particularly preferable.
  • the monovalent organic group having a lactone structure or a sultone structure represented by R 8 is not limited as long as it has a lactone structure or a sultone structure. Specific examples include those represented by the general formulas (LC1-1) to ( LC1-21) and a lactone structure or a sultone structure represented by any of (SL1-1) to (SL1-3), among which the structure represented by (LC1-4) is particularly preferable. Further, n 2 in (LC1-1) to (LC1-21) is more preferably 2 or less.
  • R 8 is preferably a monovalent organic group having an unsubstituted lactone structure or sultone structure, or a monovalent organic group having a lactone structure or sultone structure having a methyl group, a cyano group or an alkoxycarbonyl group as a substituent.
  • a monovalent organic group having a lactone structure (cyanolactone) having a cyano group as a substituent is more preferable.
  • repeating unit having a group having a lactone structure or a sultone structure are shown below, but the present invention is not limited thereto.
  • the content of the repeating unit having a lactone structure or a sultone structure is the total number of repeating units in the resin (A).
  • the amount is preferably 5 to 60 mol%, more preferably 5 to 55 mol%, still more preferably 10 to 50 mol%, based on the unit.
  • the resin (A) 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 forming 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.
  • 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, 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 resin (A) may contain one of repeating units represented by the general formula (A-1) alone, or may contain two or more kinds.
  • the content of the repeating unit having a cyclic carbonate structure is based on the total repeating units constituting the resin (A). It is preferably 3 to 80 mol%, more preferably 3 to 60 mol%, particularly preferably 3 to 30 mol%, and most preferably 10 to 15 mol%. By setting it as such a content rate, the developability as a resist, low defect property, low LWR, low PEB temperature dependence, a profile, etc. can be improved.
  • repeating unit represented by formula (A-1) (repeating units (A-1a) to (A-1w)) are shown below, but the present invention is not limited thereto.
  • R A 1 in the following specific examples are the same meaning as R A 1 in the general formula (A-1).
  • Resin (A) may have a repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group. This improves the substrate adhesion and developer compatibility.
  • the repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group is preferably a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group, and preferably has no acid-decomposable group.
  • the repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group is preferably different from the repeating unit having an acid-decomposable group (that is, it is a stable repeating unit with respect to an acid). preferable).
  • the alicyclic hydrocarbon structure in the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group is preferably an adamantyl group, a diamantyl group, or a norbornane group.
  • More preferred examples include repeating units represented by any of the following general formulas (AIIa) to (AIIc).
  • R X represents a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group, or a trifluoromethyl group.
  • Ab represents a single bond or a divalent linking group.
  • Examples of the divalent linking group represented by Ab 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.
  • Ab is preferably a single bond or an alkylene group.
  • Rp represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, or a hydroxyalkyl group.
  • a plurality of Rp may be the same or different, but at least one of the plurality of Rp represents a hydroxyl group or a hydroxyalkyl group.
  • the resin (A) may or may not contain a repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group, but when the resin (A) contains a repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group,
  • the content of the repeating unit having a cyano group is preferably 1 to 40 mol%, more preferably 3 to 30 mol%, still more preferably 5 to 25 mol%, based on all repeating units in the resin (A). .
  • repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group are given below, but the present invention is not limited thereto.
  • Resin (A) may have a repeating unit having an acid group (excluding the repeating unit (a)).
  • the acid group include a carboxyl group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, a bissulfonylimide group, a naphthol structure, and an aliphatic alcohol group (for example, hexafluoroisopropanol group) in which the ⁇ -position is substituted with an electron withdrawing group. It is more preferable to have a repeating unit having a carboxyl group. 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.
  • a repeating unit that is bonded, or a polymerization initiator or chain transfer agent having an acid group is introduced at the end of the polymer chain during polymerization, and the linking group is a monocyclic or polycyclic cyclic hydrocarbon structure. You may have. Particularly preferred are repeating units of acrylic acid or methacrylic acid.
  • the resin (A) 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 relative to all the repeating units in the resin (A). It is preferably 25 mol% or less, and more preferably 20 mol% or less. When resin (A) contains the repeating unit which has an acid group, content of the repeating unit which has an acid group in resin (A) is 1 mol% or more normally.
  • Rx represents H, CH 3 , CH 2 OH, or CF 3 .
  • the resin (A) in the present invention can further have a repeating unit that has an alicyclic hydrocarbon structure that does not have a 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 that does not have a polar group (for example, the acid group, hydroxyl group, cyano group) and does not exhibit acid decomposability.
  • a repeating unit include a repeating unit represented by the general formula (IV).
  • 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.
  • the resin (A) has an alicyclic hydrocarbon structure having no polar group, and may or may not contain a repeating unit that does not exhibit acid decomposability.
  • the content is preferably 1 to 50 mol%, more preferably 5 to 50 mol%, still more preferably 5 to 25 mol%, based on all repeating units in the resin (A).
  • Ra represents H, CH 3 , CH 2 OH, or CF 3 .
  • the resin (A) 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, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition. 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 (A) 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 (A) preferably has a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure.
  • the form of the resin (A) in the present invention may be any of random type, block type, comb type, and star type.
  • Resin (A) is compoundable by the radical, cation, or anion polymerization of the unsaturated monomer corresponding to each structure, for example. It is also possible to obtain the desired resin by conducting a polymer reaction after polymerization using an unsaturated monomer corresponding to the precursor of each structure.
  • the resin (A) 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 (A) preferably has a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure.
  • the composition of the present invention contains a resin (D) described later, it is preferable that the resin (A) does not contain a fluorine atom and a silicon atom from the viewpoint of compatibility with the resin (D).
  • the resin (A) 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 (A) 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 (A) 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 (A) 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.
  • 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 may be dissolved again in a solvent, and the resin may be contacted 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 (A) in the present invention is 7,000 or more, preferably 7,000 to 200,000, more preferably 7,000 as described above in terms of polystyrene by GPC method. 50,000 to 50,000, still more preferably 7,000 to 40,000,000, particularly preferably 7,000 to 30,000. When the weight average molecular weight is less than 7000, the solubility in an organic developer becomes too high, and there is a concern that a precise pattern cannot be formed.
  • 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 (A) in the entire composition is preferably 30 to 99% by mass, more preferably 60 to 95% by mass in the total solid content. It is.
  • the resin (A) may be used alone or in combination. Moreover, you may use together resin (A) and resin which does not correspond to resin (A) and which the polarity increases by the effect
  • the resin (A) preferably used in the present invention include resins P-1 to P-7 described in Examples 1 to 14 to be described later. In addition, for example, the following resins are listed. It is done. Even if these resins are used in place of the resins P-1 to P-7 used in Examples 1 to 14 described later, it is expected that good performance is obtained.
  • composition of the present invention preferably contains a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation (hereinafter also referred to as “compound (B)” or “acid generator”).
  • examples of the acid generator include compounds represented by the following general formula (ZI), (ZII), or (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.
  • 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).
  • 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 another compound represented by the general formula (ZI) It may be a compound having a structure bonded through a linking group.
  • Z ⁇ represents a non-nucleophilic anion (an anion having an extremely low ability to cause a nucleophilic reaction).
  • Z ⁇ include a sulfonate anion (an aliphatic sulfonate anion, an aromatic sulfonate anion, a camphor sulfonate anion, etc.), a carboxylate anion (an aliphatic carboxylate anion, an aromatic carboxylate anion, an aralkyl carboxylate anion).
  • Etc. sulfonylimide anion, bis (alkylsulfonyl) imide anion, tris (alkylsulfonyl) methide anion and the like.
  • the aliphatic moiety in the aliphatic sulfonate anion and aliphatic carboxylate anion may be an alkyl group or a cycloalkyl group, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and a carbon number. Examples include 3 to 30 cycloalkyl groups.
  • 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 mentioned above may have a substituent. Specific examples thereof include nitro groups, halogen atoms such as fluorine atoms, carboxyl groups, hydroxyl groups, amino groups, cyano groups, alkoxy groups (preferably having 1 to 15 carbon atoms), cycloalkyl groups (preferably having 3 to 15 carbon atoms). ), An aryl group (preferably 6 to 14 carbon atoms), an alkoxycarbonyl group (preferably 2 to 7 carbon atoms), an acyl group (preferably 2 to 12 carbon atoms), an alkoxycarbonyloxy group (preferably 2 to 2 carbon atoms).
  • an alkylthio group preferably 1 to 15 carbon atoms
  • an alkylsulfonyl group preferably 1 to 15 carbon atoms
  • an alkyliminosulfonyl group preferably 2 to 15 carbon atoms
  • an aryloxysulfonyl group preferably a carbon atom Number 6 to 20
  • alkylaryloxysulfonyl group preferably having 7 to 20 carbon atoms
  • cycloalkylary Examples thereof include an oxysulfonyl group (preferably having 10 to 20 carbon atoms), an alkyloxyalkyloxy group (preferably having 5 to 20 carbon atoms), a cycloalkylalkyloxyalkyloxy group (preferably having 8 to 20 carbon atoms), and the like.
  • the aryl group and ring structure of each group may further have an alkyl group (preferably having 1 to 15 carbon atoms) as a substituent.
  • the aralkyl group in the aralkyl carboxylate anion is preferably 7 to 7 carbon atoms. 12 aralkyl groups such as benzyl group, phenethyl group, naphthylmethyl group, naphthylethyl group, naphthylbutyl group and the like can be exemplified.
  • 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.
  • substituents for these alkyl groups include halogen atoms, alkyl groups substituted with halogen atoms, alkoxy groups, alkylthio groups, alkyloxysulfonyl groups, aryloxysulfonyl groups, cycloalkylaryloxysulfonyl groups, and the like.
  • a fluorine atom or an alkyl group substituted with a fluorine atom is preferred.
  • Z ⁇ examples include fluorinated phosphorus (for example, PF 6 ⁇ ), fluorinated boron (for example, BF 4 ⁇ ), fluorinated antimony (for example, SbF 6 ⁇ ), and the like.
  • Z ⁇ represents an aliphatic sulfonate anion substituted with a fluorine atom at least in the ⁇ -position of the sulfonic acid, an aromatic sulfonate anion substituted with a fluorine atom or a group having a fluorine atom, and an alkyl group substituted with a fluorine atom.
  • Bis (alkylsulfonyl) imide anions and tris (alkylsulfonyl) methide anions in which the alkyl group is substituted with a fluorine atom are preferred.
  • the number of fluorine atoms contained in the anion as Z ⁇ is preferably 2 or 3. Thereby, the effect of the present invention can be enhanced.
  • the pKa of the generated acid is preferably ⁇ 1 or less in order to improve sensitivity.
  • Examples of the organic group for R 201 , R 202 and R 203 include an aryl group (preferably having 6 to 15 carbon atoms), a linear or branched alkyl group (preferably having 1 to 10 carbon atoms), a cycloalkyl group (having 3 carbon atoms). To 15 are preferred).
  • R 201 , R 202 and R 203 at least one is preferably an aryl group, more preferably all three are aryl groups.
  • aryl group in addition to a phenyl group, a naphthyl group, and the like, a heteroaryl group such as an indole residue and a pyrrole residue can be used.
  • These aryl groups, alkyl groups and cycloalkyl groups as R 201 , R 202 and R 203 may further have a substituent.
  • substituents include nitro groups, halogen atoms such as fluorine atoms, carboxyl groups, hydroxyl groups, amino groups, cyano groups, alkoxy groups (preferably having 1 to 15 carbon atoms), cycloalkyl groups (preferably having 3 to 15 carbon atoms). ), An aryl group (preferably 6 to 14 carbon atoms), an alkoxycarbonyl group (preferably 2 to 7 carbon atoms), an acyl group (preferably 2 to 12 carbon atoms), an alkoxycarbonyloxy group (preferably 2 to 2 carbon atoms). 7) and the like, but are not limited thereto.
  • R 201 , R 202 and R 203 may be bonded via a single bond or a linking group.
  • the linking group include an alkylene group (preferably having 1 to 3 carbon atoms), —O—, —S—, —CO—, —SO 2 — and the like, but are not limited thereto.
  • R 201 , R 202 and R 203 are not an aryl group
  • Preferred structures when at least one of R 201 , R 202 and R 203 is not an aryl group include paragraphs 0046 and 0047 of JP-A-2004-233661, paragraphs 0040 to 0046 of JP-A-2003-35948, US Compounds exemplified as Formulas (I-1) to (I-70) in Patent Application Publication No. 2003 / 0224288A1, and Formulas (IA-1) to (I) in US Patent Application Publication No. 2003 / 0077540A1
  • And cation structures such as compounds exemplified as formulas (IA-54) and formulas (IB-1) to (IB-24).
  • More preferred examples of the compound represented by the general formula (ZI) include compounds represented by the following general formula (ZI-3) or (ZI-4). First, the compound represented by general formula (ZI-3) is demonstrated.
  • R 1 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an aryl group or an alkenyl group
  • R 2 and R 3 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group, and R 2 and R 3 may be linked to each other to form a ring
  • R 1 and R 2 may combine with each other to form a ring
  • R X and R y each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, an alkoxycarbonylalkyl group, or an alkoxycarbonylcycloalkyl group
  • R X and R y may be connected to each other to form a ring, and this ring structure may contain an oxygen atom, a nitrogen
  • the alkyl group as R 1 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and may have an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom in the alkyl chain. Specifically, methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-octyl group, n-dodecyl group, n-tetradecyl group, n-octadecyl group, etc.
  • a branched alkyl group such as a straight-chain alkyl group, an isopropyl group, an isobutyl group, a t-butyl group, a neopentyl group, and a 2-ethylhexyl group.
  • the alkyl group of R 1 may have a substituent, and examples of the alkyl group having a substituent include a cyanomethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, a methoxycarbonylmethyl group, and an ethoxycarbonylmethyl group. Can be mentioned.
  • the cycloalkyl group as R 1 is preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, and may have an oxygen atom or a sulfur atom in the ring. Specific examples include a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, an adamantyl group, and the like.
  • the cycloalkyl group represented by R 1 may have a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group and an alkoxy group.
  • the alkoxy group as R 1 is preferably an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms. Specific examples include a methoxy group, an ethoxy group, an isopropyloxy group, a t-butyloxy group, a t-amyloxy group, and an n-butyloxy group.
  • the alkoxy group of R 1 may have a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group and a cycloalkyl group.
  • the cycloalkoxy group as R 1 is preferably a cycloalkoxy group having 3 to 20 carbon atoms, and examples thereof include a cyclohexyloxy group, a norbornyloxy group, and an adamantyloxy group.
  • the cycloalkoxy group for R 1 may have a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group and a cycloalkyl group.
  • the aryl group as R 1 is preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a naphthyl group, and a biphenyl group.
  • the aryl group of R 1 may have a substituent, and preferred substituents include an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, and an arylthio group.
  • the substituent is an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group or a cycloalkoxy group
  • the same groups as the alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group and cycloalkoxy group as R 1 described above can be used.
  • the alkenyl group as R 1 include a vinyl group and an allyl group.
  • R 2 and R 3 represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group, and R 2 and R 3 may be connected to each other to form a ring. However, at least one of R 2 and R 3 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group. Specific examples and preferred examples of the alkyl group, cycloalkyl group and aryl group for R 2 and R 3 include those similar to the specific examples and preferred examples described above for R 1 .
  • the total number of carbon atoms that contribute to the formation of the ring contained in R 2 and R 3 is preferably 4 to 7, and is preferably 4 or 5 It is particularly preferred that
  • R 1 and R 2 may be connected to each other to form a ring.
  • R 1 is an aryl group (preferably a phenyl group or a naphthyl group which may have a substituent), and R 2 has 1 to 4 carbon atoms.
  • An alkylene group preferably a methylene group or an ethylene group
  • examples of the preferable substituent include the same substituents that the aryl group as R 1 may have.
  • R 1 and R 2 are connected to each other to form a ring, it is also preferable that R 1 is a vinyl group and R 2 is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms.
  • the alkyl group represented by R X and R y is preferably an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group.
  • the cycloalkyl group represented by R X and R y is preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, such as a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, an adamantyl group and the like.
  • the alkenyl group represented by R X and R y is preferably 2 to 30 alkenyl groups such as a vinyl group, an allyl group, and a styryl group.
  • aryl group represented by R X and R y for example, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms is preferable.
  • a phenyl group, a naphthyl group, an azulenyl group, an acenaphthylenyl group, a phenanthrenyl group, a penalenyl group, a phenyl group examples thereof include a nantracenyl group, a fluorenyl group, an anthracenyl group, a pyrenyl group, and a benzopyrenyl group.
  • Preferred are a phenyl group and a naphthyl group, and more preferred is a phenyl group.
  • alkyl group moiety of the 2-oxoalkyl group and alkoxycarbonylalkyl group represented by R X and R y for example, those previously listed as R X and R y.
  • Examples of the cycloalkyl group part of the 2-oxocycloalkyl group and alkoxycarbonylcycloalkyl group represented by R X and R y include those enumerated above as R X and Ry.
  • Z - is, for example, Z in the above general formula (ZI) - include those listed as.
  • the compound represented by the general formula (ZI-3) is preferably a compound represented by the following general formulas (ZI-3a) and (ZI-3b).
  • R 1 , R 2 and R 3 are as defined in the general formula (ZI-3).
  • Y represents an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom, and is preferably an oxygen atom or a nitrogen atom.
  • m, n, p and q represent integers, preferably 0 to 3, more preferably 1 to 2, and particularly preferably 1.
  • the alkylene group connecting S + and Y may have a substituent, and preferred examples of the substituent include an alkyl group.
  • R 5 represents a monovalent organic group when Y is a nitrogen atom, and is absent when Y is an oxygen atom or a sulfur atom.
  • R 5 is preferably a group containing an electron withdrawing group, and particularly preferably a group represented by the following general formulas (ZI-3a-1) to (ZI-3a-4).
  • R represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group, preferably an alkyl group.
  • Specific examples and preferred examples of the alkyl group, cycloalkyl group and aryl group for R include those similar to the specific examples and preferred examples described above for R 1 in formula (ZI-3).
  • R 5 is particularly preferably a group represented by —SO 2 —R 4 .
  • R 4 represents an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group, preferably an alkyl group. Specific examples and preferred examples of the alkyl group, cycloalkyl group and aryl group for R 4 include those similar to the specific examples and preferred examples described above for R 1 .
  • Z - is, for example, Z in the above general formula (ZI) - include those listed as.
  • the compound represented by the general formula (ZI-3) is particularly preferably a compound represented by the following general formulas (ZI-3a ′) and (ZI-3b ′).
  • R 1 , R 2 , R 3 , Y and R 5 are as defined in the general formulas (ZI-3a) and (ZI-3b). It is.
  • Z - is, for example, Z in the above general formula (ZI) - include those listed as. Specific examples of the cation moiety of the compound represented by the general formula (ZI-3) are given below.
  • R 13 represents a group having a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, or 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 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 alky
  • 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, and the atoms constituting the ring may include heteroatoms such as an oxygen atom, a sulfur atom and a nitrogen atom. 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 groups of R 13 , R 14 and R 15 are linear or branched and preferably have 1 to 10 carbon atoms.
  • Examples of the cycloalkyl group represented by R 13 , R 14 and R 15 include a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group.
  • the alkoxy group for R 13 and R 14 is preferably linear or branched and has 1 to 10 carbon atoms.
  • the alkoxycarbonyl group for R 13 and R 14 is preferably linear or branched and has 2 to 11 carbon atoms.
  • Examples of the group having a cycloalkyl group of R 13 and R 14 include a group having a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group. These groups may further have a substituent.
  • 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 for R 14 are linear, branched, or cyclic and preferably have 1 to 10 carbon atoms.
  • 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.
  • This divalent R 15 may have a substituent.
  • substituents examples 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 alkoxycarbonyl group. Group, alkoxycarbonyloxy group and the like. There may be a plurality of substituents for the ring structure, or they may be bonded to each other to form a ring.
  • R 15 in the general formula (ZI-4) is preferably a methyl group, an ethyl group, a naphthyl group, or a divalent group in which two R 15 are bonded to each other to form a tetrahydrothiophene ring structure together with a sulfur atom.
  • a divalent group in which two R 15 are bonded to each other to form a tetrahydrothiophene ring structure together with a sulfur atom is particularly preferable.
  • 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.
  • cation structure possessed by the compound represented by the general formula (ZI-3) or (ZI-4) described above include the above-mentioned JP-A-2004-233661, JP-A-2003-35948, In addition to cationic structures such as compounds exemplified in US Patent Application Publication No. 2003 / 0224288A1 and US Patent Application Publication No.
  • R 204 to R 207 each independently represents an aryl group, an alkyl group, or a cycloalkyl group.
  • the aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 204 to R 207 are the same as the aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 201 to R 203 in the aforementioned compound (ZI).
  • the aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 204 to R 207 may have a substituent.
  • this substituent include those that the aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 201 to R 203 in the aforementioned compound (ZI) may have.
  • Z - represents, for example, Z in the above general formula (ZI) - include those listed as.
  • a compound represented by the following general formula (ZI-5) is also preferable as the acid generator.
  • the exposure light transmittance is improved, and LWR and DOF are improved.
  • X ′ represents an oxygen atom, a sulfur atom or —N (Rx) —.
  • R 1 ′ and R 2 ′ each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.
  • R 3 ′ to R 9 ′ are each independently a hydrogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, acyl group, alkylcarbonyloxy group, aryl group, aryloxy group, aryloxycarbonyl group or arylcarbonyl Represents an oxy group.
  • Rx represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an acyl group, an alkenyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryl group, an arylcarbonyl group or an aryloxycarbonyl group.
  • R 1 ′ and R 2 ′ may be connected to each other to form a ring. Any two or more of R 6 ′ to R 9 ′, R 3 ′ and R 9 ′, R 4 ′ and R 5 ′, R 5 ′ and Rx, and R 6 ′ and Rx are connected to each other. Thus, a ring may be formed.
  • X ′ is preferably a sulfur atom or —N (Rx) — from the viewpoint of keeping light absorbency (for example, absorbance at a wavelength of 193 nm) low.
  • Z - is, for example, Z in the above general formula (ZI) - include those listed as.
  • the alkyl group as R 1 ′ to R 9 ′ and Rx may have a substituent, and is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and an oxygen atom, sulfur in the alkyl chain You may have an atom and a nitrogen atom.
  • examples of the alkyl group having a substituent for Rx include a cyanomethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, a methoxycarbonylmethyl group, and an ethoxycarbonylmethyl group.
  • Examples of the alkyl group having a substituent for R 1 ′ and R 2 ′ include a methoxyethyl group.
  • a group 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.
  • a cycloalkyl group for example, an adamantylmethyl group, an adamantylethyl group, a cyclohexylethyl group, a camphor residue, etc.
  • the cycloalkyl group as R 1 ′ to R 9 ′ and Rx may have a substituent, preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, and has an oxygen atom in the ring. Also good.
  • the acyl groups as R 3 ′ to R 9 ′ and Rx may have a substituent, and preferably an acyl group having 1 to 10 carbon atoms.
  • the alkenyl group as Rx is preferably an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a vinyl group, an allyl group, and a butenyl group.
  • the alkoxy group as R 3 ′ to R 9 ′ may have a substituent, and is preferably an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms.
  • the alkoxycarbonyl group as R 3 ′ to R 9 ′ may have a substituent, and is preferably an alkoxycarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms.
  • the alkylcarbonyloxy group as R 3 ′ to R 9 ′ may have a substituent, and is preferably an alkylcarbonyloxy group having 2 to 20 carbon atoms.
  • the aryl groups as R 1 ′ to R 9 ′ and Rx may have a substituent, and preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms.
  • the aryloxy group as R 3 ′ to R 9 ′ may have a substituent, and is preferably an aryloxy group having 6 to 14 carbon atoms.
  • the aryloxycarbonyl group as R 3 ′ to R 9 ′ and Rx may have a substituent, and is preferably an aryloxycarbonyl group having 7 to 15 carbon atoms.
  • the arylcarbonyloxy group as R 3 ′ to R 9 ′ may have a substituent, and is preferably an arylcarbonyloxy group having 7 to 15 carbon atoms.
  • the arylcarbonyl group as Rx may have a substituent, and is preferably an arylcarbonyl group having 7 to 15 carbon atoms.
  • Halogen source such as 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), acyl group (preferably having 2 to 12 carbon atoms) and the like. Can be mentioned.
  • Examples of the ring structure that R 1 ′ and R 2 ′ may be bonded to each other include divalent R 1 ′ and R 2 ′ (for example, ethylene group, propylene group, 1,2-cyclohexylene group, etc.) 5 or 6-membered ring formed together with the sulfur atom in the general formula (I ′), particularly preferably a 5-membered ring (that is, a tetrahydrothiophene ring).
  • R 1 ′ and R 2 ′ are not bonded to each other to form a ring.
  • R 6 ′ to R 9 ′, R 3 ′ and R 9 ′, R 4 ′ and R 5 ′, R 5 ′ and Rx, and R 6 ′ and Rx are bonded together.
  • Preferred ring structures include preferably 5 or 6 membered rings, particularly preferably 6 membered rings.
  • R 1 ′ and R 2 ′ are particularly preferably an alkyl group or an aryl group.
  • R 3 ′ to R 9 ′ include an alkyl group which may have a substituent, or a hydrogen atom.
  • hydrogen is used in terms of absorption intensity of 193 nm. Atoms are particularly preferred.
  • Rx is particularly preferably an alkyl group or an acyl group.
  • the non-nucleophilic anion Z ⁇ is preferably a sulfonate anion represented by the general formula (2).
  • Xf each independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
  • R 7 and R 8 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom, and when there are a plurality of R 7 and R 8 , R 7 and R 8 are the same But it can be different.
  • L represents a divalent linking group, and when there are a plurality of L, L may be the same or different.
  • A represents an organic group containing a cyclic structure.
  • 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 is a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom as described above, and the alkyl group in the alkyl group substituted with a fluorine atom is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, An alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is more preferable.
  • the alkyl group substituted with a fluorine atom of Xf is preferably a perfluoroalkyl group.
  • Xf is preferably a fluorine atom or a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Specifically, a fluorine atom and CF 3 are preferable. In particular, it is preferable that both Xf are fluorine atoms.
  • R 7 and R 8 represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom, and the alkyl group 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 substituted with at least one fluorine atom of R 7 and R 8 include CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 , C 4 F 9 , C 5 F 11 , and C 6 F 13.
  • L represents a divalent linking group, and represents —COO—, —OCO—, —CO—, —O—, —S—, —SO—, —SO 2 —, —N (Ri) — (wherein Ri represents a hydrogen atom or alkyl), an alkylene group (preferably 1 to 6 carbon atoms), a cycloalkylene group (preferably 3 to 10 carbon atoms), an alkenylene group (preferably 2 to 6 carbon atoms), or a plurality of these And a divalent linking group in combination of —COO—, —OCO—, —CO—, —SO 2 —, —CON (Ri) —, —SO 2 N (Ri) —, —CON (Ri ) -Alkylene group-, -N (Ri) CO-alkylene group-, -COO-alkylene group- or -OCO-alkylene group-, preferably -COO-, -OCO-
  • the alkyl group as Ri is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and may have an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom in the alkyl chain. Specifically, methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-octyl group, n-dodecyl group, n-tetradecyl group, n-octadecyl group, etc.
  • alkyl groups such as a linear alkyl group, isopropyl group, isobutyl group, t-butyl group, neopentyl group, and 2-ethylhexyl group.
  • alkyl group having a substituent include a cyanomethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, a methoxycarbonylmethyl group, and an ethoxycarbonylmethyl group.
  • the organic group containing the cyclic structure of A is not particularly limited as long as it has a cyclic structure, and an alicyclic group, an aryl group, a group having a steroid skeleton (a group having a carbon skeleton of cyclopentahydrophenanthrene), a complex Examples thereof include cyclic groups (including not only those having an aromatic attribute but also those having no aromaticity, including, for example, a tetrahydropyran ring and a lactone ring structure).
  • the alicyclic group may be monocyclic or polycyclic, and may be a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, or a cyclooctyl group, a norbornyl group, a norbornene-yl group, or a tricyclodecanyl group (for example, tricyclo [ 5.2.1.0 (2,6)] decanyl group), tetracyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, adamantyl group and the like are preferable.
  • a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, or a cyclooctyl group, a norbornyl group, a norbornene-yl group, or a tricyclodecanyl group (for example, tricyclo [ 5.2.1.0 (2,6)
  • nitrogen atom-containing alicyclic groups such as piperidine group, decahydroquinoline group, decahydroisoquinoline group.
  • an alicyclic group having a bulky structure of 7 or more carbon atoms such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, an adamantyl group, a decahydroquinoline group, and a decahydroisoquinoline group.
  • diffusibility in the film in the PEB (post-exposure heating) step can be suppressed, which is preferable from the viewpoint of improving exposure latitude.
  • aryl group examples include a benzene ring, a naphthalene ring, a phenanthrene ring, and an anthracene ring.
  • naphthalene having low absorbance is preferred from the viewpoint of light absorbance at 193 nm.
  • heterocyclic group examples include a furan ring, a thiophene ring, a benzofuran ring, a benzothiophene ring, a dibenzofuran ring, a dibenzothiophene ring, and a pyridine ring.
  • a furan ring, a thiophene ring, and a pyridine ring are preferable.
  • the cyclic organic group may have a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group (which may be linear, branched or cyclic, preferably 1 to 12 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, sulfonic acid ester group, cyano group and the like.
  • alkyl group which may be linear, branched or cyclic, preferably 1 to 12 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, sulfonic acid ester group, cyano group and the like.
  • the carbon constituting the organic group containing a cyclic structure 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 or 1, and still more preferably 0.
  • z is preferably 0 to 8, more preferably 0 to 4, and still more preferably 1.
  • the number of fluorine atoms contained in the anion represented by the general formula (2) is preferably 2 or 3. Thereby, the effect of the present invention can be further enhanced.
  • Z ⁇ is also preferably a sulfonate anion represented by the following general formula (B-1).
  • R b1 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom or a trifluoromethyl group (CF 3 ).
  • N represents an integer from 0 to 4.
  • N is preferably an integer of 0 to 3, more preferably 0 or 1.
  • X b1 represents a single bond, an alkylene group, an ether bond, an ester bond (—OCO— or —COO—), a sulfonate ester bond (—OSO 2 — or —SO 3 —), or a combination thereof.
  • X b1 is preferably an ester bond (—OCO— or —COO—) or a sulfonate bond (—OSO 2 — or —SO 3 —), and preferably an ester bond (—OCO— or —COO—). Is more preferable.
  • R b2 represents an organic group having 6 or more carbon atoms.
  • the organic group 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 used in a PEB (post-exposure heating) step.
  • PEB post-exposure heating
  • MEEF Mesk Error Enhancement Factor
  • 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, a sultone ring, and a decahydroisoquinoline ring.
  • 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.
  • the non-nucleophilic anion Z ⁇ may be a disulfonyl imido acid anion represented by the general formula (2 ′).
  • Xf is as defined in the general formula (2), and preferred examples are also the same.
  • two Xf's may be linked to each other to form a ring structure.
  • the alkyl group in the bis (alkylsulfonyl) imide anion is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
  • the 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 ring structure that may be formed by the bis (alkylsulfonyl) imide anion is preferably a 5- to 7-membered ring, and more preferably a 6-membered ring.
  • alkyl groups and alkylene groups formed by connecting two alkyl groups to each other can have a halogen atom, an alkyl group substituted with a halogen atom, an alkoxy group, an alkylthio group, an alkyloxysulfonyl group, an aryl Examples thereof include an oxysulfonyl group and a cycloalkylaryloxysulfonyl group, and a fluorine atom or an alkyl group substituted with a fluorine atom is preferred.
  • the acid generator further include compounds represented by the following general formula (ZV).
  • R 208 represents an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group.
  • A represents an alkylene group, an alkenylene group or an arylene group.
  • aryl group of R 208 include the same examples as the specific examples of the aryl group as R 201 to R 203 in the general formula (ZI).
  • alkyl group and cycloalkyl group represented by R 208 include the same examples as the specific examples of the alkyl group and cycloalkyl group represented by R 201 to R 203 in the general formula (ZI).
  • the alkylene group of A is an alkylene group 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 carbon atoms.
  • alkenylene groups for example, vinylene group, propenylene group, butenylene group, etc.
  • arylene groups having 6 to 10 carbon atoms for example, phenylene group, tolylene group, naphthylene group, etc.
  • acid generators are listed below. However, the present invention is not limited to these.
  • An acid generator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the content of the acid generator in the composition is preferably 0.1 to 30% by mass, more preferably 5 to 28% by mass, still more preferably 10 to 25% by mass, based on the total solid content of the composition. is there.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention preferably contains a basic compound in order to reduce changes in performance over time from exposure to heating.
  • Usable basic compounds are not particularly limited, and for example, compounds classified into the following (1) to (5) can be used.
  • Basic compound (N) Preferred examples of the basic compound include compounds (N) having structures represented by the following formulas (A) to (E).
  • R 200 , R 201 and R 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). 6-20), wherein R 201 and R 202 may combine with each other to form a ring.
  • R 203 , R 204 , R 205 and R 206 may be the same or different and each represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
  • the alkyl group having a substituent is preferably an aminoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a cyanoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
  • the alkyl groups in the general formulas (A) and (E) are more preferably unsubstituted.
  • Preferable compound (N) includes guanidine, aminopyrrolidine, pyrazole, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholine, piperidine, and more preferable compound (N) includes imidazole structure, diazabicyclo structure, onium hydroxy group.
  • Examples of the compound (N) having an imidazole structure include imidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, benzimidazole, 2-phenylbenzimidazole and the like.
  • Examples of the compound (N) having a diazabicyclo structure 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane, 1,5-diazabicyclo [4,3,0] non-5-ene, 1,8-diazabicyclo [5, 4,0] undec-7-ene and the like.
  • Examples of the compound (N) having an onium hydroxide structure include tetrabutylammonium hydroxide, triarylsulfonium hydroxide, phenacylsulfonium hydroxide, sulfonium hydroxide having a 2-oxoalkyl group, specifically, triphenylsulfonium hydroxide. , Tris (t-butylphenyl) sulfonium hydroxide, bis (t-butylphenyl) iodonium hydroxide, phenacylthiophenium hydroxide, 2-oxopropylthiophenium hydroxide, and the like.
  • the anion portion of the compound (N) having an onium hydroxide structure is converted to a carboxylate.
  • the compound (N) having a trialkylamine structure include tri (n-butyl) amine and tri (n-octyl) amine.
  • the aniline compound (N) 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, N-phenyldiethanolamine, 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 (N) 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.
  • these compounds include compounds (C1-1) to (C3-3) exemplified in paragraph [0066] of US Patent Application Publication No. 2007 / 0224539A1.
  • the following compounds are also preferable as the basic compound (N).
  • the basic compound (N) in addition to the compounds described above, JP2011-22560A [0180] to [0225], JP2012-137735A [0218] to [0219], International Publication Pamphlet WO2011. / 158687A1 [0416] to [0438] can also be used.
  • the basic compound (N) may be a basic compound or an ammonium salt compound whose basicity is lowered by irradiation with actinic rays or radiation.
  • These basic compounds (N) may be used alone or in combination of two or more.
  • composition of the present invention may or may not contain the basic compound (N), but when it is contained, the content of the basic compound (N) is the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition. Is usually 0.001 to 10% by mass, preferably 0.01 to 5% by mass, based on the solid content.
  • the acid generator / basic compound (N) (molar ratio) is more preferably from 5.0 to 200, still more preferably from 7.0 to 150.
  • 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 (E)”) whose basicity is lowered by irradiation with actinic rays or radiation. It is preferable to do.
  • the compound (E) is preferably a compound (E-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 (E) is a basic compound having a basic functional group and a group capable of generating an acidic functional group upon irradiation with active 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 Compounds with reduced basicity generated by the decomposition of compound (E) or (E-1) upon irradiation with actinic rays or radiation are represented by the following general formulas (PA-I), (PA-II) or (PAIII)
  • PA-II general formulas
  • PAIII general formulas
  • the compound represented by formula (PA-II) or (PA Compounds represented by -III) are preferred.
  • 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.
  • Q 1 -X 1 -NH-X 2 -Q 2 (PA-II)
  • 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.
  • Q 1 -X 1 -NH-X 2 -A 2- (X 3 ) m -BQ 3 (PA-III)
  • Q 1 and Q 3 each independently represents a monovalent organic group.
  • 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.
  • —NH— corresponds to an acidic functional group generated by irradiation with actinic rays or radiation.
  • the synthesis of compound (E) can be applied in particular to the synthesis examples of JP-A-2006-330098 and JP-A-2011-100105.
  • the molecular weight of the compound (E) 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 (E), but when it is contained, the content of the compound (E) 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.
  • a compound (E-2) that generates an acid (weak acid) having a strength that does not decompose the acid-decomposable group of the resin (A) by acid irradiation or irradiation. can also be mentioned.
  • this compound examples include onium salts of carboxylic acids having no fluorine atom (preferably sulfonium salts), onium salts of sulfonic acids having no fluorine atoms (preferably sulfonium salts), and the like.
  • the cation structure of the sulfonium salt the sulfonium cation structure mentioned in the acid generator (B) can be preferably mentioned.
  • examples of the compound (E-2) include compounds listed in [0170] of WO2012 / 053527A, and compounds [0268] to [0269] of JP2012-173419A.
  • composition of the present invention may contain a compound having a nitrogen atom and a group capable of leaving by the action of an acid (hereinafter also referred to as “compound (F)”).
  • the group capable of leaving by the action of an acid is not particularly limited, but is preferably an acetal group, a carbonate group, a carbamate group, a tertiary ester group, a tertiary hydroxyl group, or a hemiaminal ether group, and a carbamate group or a hemiaminal ether group. It is particularly preferred.
  • the molecular weight of the compound (N ′′) having a group capable of leaving by the action of an acid is preferably 100 to 1000, more preferably 100 to 700, and particularly preferably 100 to 500.
  • an amine derivative having a group capable of leaving by the action of an acid on the nitrogen atom is preferable.
  • Compound (F) may have a carbamate group having a protecting group on the nitrogen atom.
  • the protecting group constituting the carbamate group can be represented by the following general formula (d-1).
  • Rb independently represents a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 10 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 30 carbon atoms), an aryl group (preferably having 3 to 30 carbon atoms), an aralkyl group ( Preferably, it represents 1 to 10 carbon atoms) or an alkoxyalkyl group (preferably 1 to 10 carbon atoms).
  • Rb may be connected to each other to form a ring.
  • the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, and aralkyl group represented by Rb are substituted with a functional group such as hydroxyl group, cyano group, amino group, pyrrolidino group, piperidino group, morpholino group, oxo group, alkoxy group, or halogen atom. It may be. The same applies to the alkoxyalkyl group represented by Rb.
  • Rb is preferably a linear or branched alkyl group, cycloalkyl group, or aryl group. More preferably, it is a linear or branched alkyl group or cycloalkyl group.
  • Examples of the ring formed by connecting two Rb to each other include an alicyclic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, a heterocyclic hydrocarbon group, or a derivative thereof.
  • the compound (F) particularly preferably has a structure represented by the following general formula (6).
  • Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or an aralkyl group.
  • l 2
  • two Ras may be the same or different, and two Ras may be connected to each other to form a heterocyclic ring together with the nitrogen atom in the formula.
  • the heterocyclic ring may contain a hetero atom other than the nitrogen atom in the formula.
  • Rb is synonymous with Rb in the general formula (d-1), and preferred examples are also the same.
  • L represents an integer of 0 to 2
  • m represents an integer of 1 to 3
  • satisfies l + m 3.
  • the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group as Ra are described above as the groups in which the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group as Rb may be substituted. It may be substituted with a group similar to the group.
  • Ra alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, and aralkyl group examples include: The same group as the preferable example mentioned above about Rb is mentioned.
  • the heterocyclic ring formed by connecting the Ra to each other preferably has 20 or less carbon atoms.
  • particularly preferable compound (F) in the present invention include compounds disclosed in paragraph [0475] of US Patent Application Publication No. 2012 / 0135348A1, but are not limited thereto. Absent.
  • the compound represented by the general formula (6) can be synthesized based on JP2007-298569A, JP2009-199021A, and the like.
  • the low molecular compound (F) can be used singly or in combination of two or more.
  • the content of the compound (F) in the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention is preferably 0.001 to 20% by mass, more preferably based on the total solid content of the composition.
  • the amount is 0.001 to 10% by mass, more preferably 0.01 to 5% by mass.
  • the composition of this invention may also contain the onium salt represented by the following general formula (6A) or (6B) as a basic compound.
  • This onium salt is expected to control the diffusion of the generated acid in the resist system in relation to the acid strength of the photoacid generator usually used in the resist composition.
  • Ra represents an organic group. However, those in which a fluorine atom is substituted for a carbon atom directly bonded to a carboxylic acid group in the formula are excluded.
  • X + represents an onium cation.
  • Rb represents an organic group. However, those in which a fluorine atom is substituted for a carbon atom directly bonded to the sulfonic acid group in the formula are excluded.
  • X + represents an onium cation.
  • the atom directly bonded to the carboxylic acid group or sulfonic acid group in the formula is preferably a carbon atom.
  • the fluorine atom does not substitute for the carbon atom directly bonded to the sulfonic acid group or carboxylic acid group.
  • Examples of the organic group represented by Ra and Rb include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, and an aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms. Alternatively, a heterocyclic group having 3 to 30 carbon atoms can be used. In these groups, some or all of the hydrogen atoms may be substituted.
  • alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, aralkyl group and heterocyclic group may have include a hydroxyl group, a halogen atom, an alkoxy group, a lactone group, and an alkylcarbonyl group.
  • Examples of the onium cation represented by X + in the general formulas (6A) and (6B) include a sulfonium cation, an ammonium cation, an iodonium cation, a phosphonium cation, and a diazonium cation. Among these, a sulfonium cation is more preferable.
  • an arylsulfonium cation having at least one aryl group is preferable, and a triarylsulfonium cation is more preferable.
  • the aryl group may have a substituent, and the aryl group is preferably a phenyl group.
  • Preferred examples of the sulfonium cation and the iodonium cation include the aforementioned sulfonium cation structure of the general formula (ZI) and the iodonium structure of the general formula (ZII) in the compound (B).
  • ZI sulfonium cation structure of the general formula
  • ZII iodonium structure of the general formula (ZII) in the compound (B).
  • a specific structure of the onium salt represented by the general formula (6A) or (6B) is shown below.
  • the content is usually based on the solid content of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition. 0.01 to 10% by mass, preferably 0.1 to 5% by mass.
  • the composition of the present invention includes a compound contained in the formula (I) of JP2012-189777A, a compound represented by the formula (I) of JP2013-6827A, An onium salt structure and an acid anion structure in one molecule such as a compound represented by the formula (I) of Kaikai 2013-8020 and a compound represented by the formula (I) of JP 2012-252124 A
  • a compound having both of these (hereinafter also referred to as betaine compounds) can be preferably used.
  • the onium salt structure include a sulfonium, iodonium, and ammonium structure, and a sulfonium or iodonium salt structure is preferable.
  • the acid anion structure is preferably a sulfonate anion or a carboxylic acid anion. Examples of this compound include the following.
  • the composition of the present invention may contain a nitrogen-containing compound (C) represented by the following general formula (5) as a basic compound.
  • R 9 represents a hydrogen atom or an organic group that is decomposed by the action of an acid.
  • R 10 represents a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group.
  • the group represented by R 9 is preferably a hydrogen atom.
  • the alkyl group represented by R 10 is preferably, for example, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group and an isopropyl group.
  • As the aryl group represented by R 10 for example, an aryl group having 6 to 14 carbon atoms is preferable, and examples thereof include a phenyl group and a naphthyl group.
  • the alkyl group and aryl group may have a substituent, and examples of the substituent include a fluorine atom.
  • nitrogen-containing compound (C) examples include the following compounds.
  • the composition of the present invention may contain a hydrophobic resin containing at least one of a fluorine atom and a silicon atom (hereinafter also referred to as “hydrophobic resin (HR)” or “resin (HR)”).
  • the fluorine atom and / or silicon atom in the hydrophobic resin (HR) may be contained in the main chain of the resin or in the side chain.
  • the hydrophobic resin (HR) contains a fluorine atom
  • the resin contains an alkyl group containing a fluorine atom, a cycloalkyl group containing a fluorine atom, or a fluorine atom as a partial structure containing a fluorine atom. It is preferable to have an aryl group.
  • An alkyl group containing a fluorine atom is a linear or branched alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.
  • the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 1 to 4 carbon atoms.
  • the alkyl group containing a fluorine atom may further have a substituent other than the fluorine atom.
  • the cycloalkyl group containing a fluorine atom is a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.
  • the cycloalkyl group containing a fluorine atom may further have a substituent other than the fluorine atom.
  • An aryl group containing a fluorine atom is an aryl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.
  • Examples of the aryl group include a phenyl group and a naphthyl group.
  • the aryl group containing a fluorine atom may further have a substituent other than the fluorine atom.
  • alkyl group containing a fluorine atom the alkyl group containing a fluorine atom, the cycloalkyl group containing a fluorine atom, and the aryl group containing a fluorine atom include groups represented by the following general formulas (F2) to (F4).
  • R 57 to R 68 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group.
  • at least one of R 57 to R 61 represents a fluorine atom or an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.
  • At least one of R 62 to R 64 represents a fluorine atom or an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.
  • At least one of R 65 to R 68 represents a fluorine atom or an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.
  • These alkyl groups preferably have 1 to 4 carbon atoms.
  • 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 in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and more preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. R 62 and R 63 may be bonded to each other to form a ring.
  • X 1 represents a hydrogen atom, —CH 3 , —F or —CF 3 .
  • X 2 represents —F or —CF 3 .
  • this resin when the hydrophobic resin (HR) contains a silicon atom, this resin preferably has an alkylsilyl structure or a cyclic siloxane structure as a partial structure containing a silicon atom.
  • This allylsilyl structure is preferably a structure containing a trialkylsilyl group.
  • alkylsilyl structure and 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 or a cycloalkyl group.
  • This alkyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms.
  • the cycloalkyl group preferably has 3 to 20 carbon atoms.
  • L 3 to L 5 each represents a single bond or a divalent linking group.
  • the divalent linking group include an alkylene group, a phenylene group, an ether bond, a thioether group, a carbonyl group, an ester bond, an amide bond, a urethane bond, a urea bond, or a combination thereof.
  • N represents an integer of 1 to 5.
  • n is preferably an integer of 2 to 4.
  • repeating units having groups represented by general formulas (CS-1) to (CS-3) are shown below.
  • X 1 represents a hydrogen atom, —CH 3 , —F or —CF 3 .
  • the hydrophobic resin (HR) preferably has a repeating unit having a basic group or a group whose basicity is increased by the action of an acid (hereinafter also referred to as “basic site”).
  • the embodiment may be a resin having a repeating unit having at least one of a fluorine atom and a silicon atom and a repeating unit having a basic site (hereinafter also referred to as “resin (HR-a)”).
  • it may be a resin having a repeating unit having at least one of a fluorine atom and a silicon atom and a basic site (hereinafter also referred to as “resin (HR-b)”).
  • repeating unit having at least one of a fluorine atom and a silicon atom in the resin (HR-a) include those listed above.
  • the repeating unit having a basic group or a group whose basicity is increased by the action of an acid is preferably a repeating unit represented by the following general formula (BI).
  • Xa represents a hydrogen atom, a methyl group which may have a substituent, or a group represented by —CH 2 —R 9 .
  • R 9 represents a hydroxyl group or a monovalent organic group, and examples of the monovalent organic group include an alkyl group having 5 or less carbon atoms and an acyl group having 5 or less carbon atoms, preferably 3 or less carbon atoms.
  • Xa preferably represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group, more preferably a hydrogen atom, a methyl group or a hydroxymethyl group.
  • Ab represents a group having a basic group or a group having a group whose basicity is increased by the action of an acid.
  • the basic group and the group whose basicity is increased by the action of an acid preferably both contain a nitrogen atom.
  • the group having a basic group as Ab is preferably a group having a skeleton of the basic compound described in the above-mentioned “basic compound” or an ammonium group.
  • examples of the repeating unit having at least one of a fluorine atom and a silicon atom and a basic site include the following specific examples.
  • X represents a hydrogen atom, —CH 3 , —CH 2 OH, —F or —CF 3 .
  • the resin (HR) may further contain a repeating unit represented by the following general formula (III ′).
  • Rc 31 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.
  • Rc 31 is preferably a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group, particularly preferably a hydrogen atom or a methyl group.
  • Rc 32 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 silicon atom, a fluorine atom, or the like.
  • L c3 represents a single bond or a divalent linking group.
  • the alkyl group for R c32 is preferably a linear or branched alkyl group having 3 to 20 carbon atoms.
  • the cycloalkyl group preferably has 3 to 20 carbon atoms.
  • the alkenyl group preferably has 3 to 20 carbon atoms.
  • the cycloalkenyl group is preferably a cycloalkenyl group having 3 to 20 carbon atoms.
  • R c32 is preferably an unsubstituted alkyl group or an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.
  • L c3 represents a single bond or a divalent linking group.
  • the divalent linking group include an ester group, an alkylene group (preferably having a carbon number of 1 to 5), an oxy group, a phenylene group, an ester bond (a group represented by —COO—), or two kinds thereof. Examples include a group formed by combining the above, and a linking group having 1 to 12 carbon atoms in total is preferable.
  • the resin (HR) may further contain 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 necessary for forming an alicyclic structure with two carbon atoms (C—C) to which R c11 ′ and R c12 ′ are bonded.
  • R c32 is a substituent for the alicyclic structure, and the definition thereof is the same as R c32 in the general formula (III ′).
  • P represents an integer of 0 to 3, preferably 0 or 1.
  • Ra represents H, CH 3 , CH 2 OH, CF 3 or CN.
  • the fluorine atom content is preferably 5 to 80% based on the molecular weight of the hydrophobic resin (HR), and preferably 10 to 80%. It is more preferable.
  • the silicon atom content is preferably 2 to 50%, preferably 2 to 30%, based on the molecular weight of the hydrophobic resin (HR). It is more preferable.
  • the content of fluorine atoms or silicon atoms based on the molecular weight of the hydrophobic resin (HR) is within the above range, so that the fluorine resin or silicon atoms are sufficiently contained in the hydrophobic resin (HR). Therefore, the surface free energy of the hydrophobic resin (HR) can be sufficiently reduced, and the hydrophobic resin (HR) can be more unevenly distributed on the surface layer portion of the resist film. As a result, excess acid generated in the surface layer of the exposed portion can be more reliably captured, and the acid concentration distribution in the thickness direction of the exposed portion of the resist film can be more reliably made uniform. It is considered that a problem such as a T-top shape and a bridge defect can be more reliably suppressed.
  • the content of “a repeating unit having at least one of a fluorine atom and a silicon atom” in the resin (HR-a) is preferably 20 to 99 mol% with respect to all repeating units constituting the hydrophobic resin (HR). More preferably, it is 25 to 95 mol%, particularly preferably 30 to 90 mol%.
  • the content of “a repeating unit having a basic group or a group whose basicity is increased by the action of an acid” in the resin (HR-a) is preferably relative to all repeating units constituting the hydrophobic resin (HR). It is 15 mol%, more preferably 8 mol% or less, and particularly preferably 1 to 8 mol%.
  • the content of “a repeating unit having at least one of a fluorine atom and a silicon atom and a basic group or a group whose basicity is increased by the action of an acid” in the resin (HR-b) is different from that of the hydrophobic resin (HR).
  • the content is preferably 20 to 100 mol%, more preferably 25 to 100 mol%, particularly preferably 30 to 100 mol%, based on all repeating units constituting.
  • the content of the repeating unit represented by the general formula (III ′) or (CII-AB) in the hydrophobic resin (HR) is preferably from 20 to 20 with respect to all the repeating units constituting the hydrophobic resin (HR). It is 80 mol%, more preferably 25 to 70 mol%, particularly preferably 30 to 60 mol%.
  • the weight average molecular weight of the resin (HR) is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 1,000 to 50,000, and still more preferably 7,500 to 100,000 as a polystyrene-converted value by the GPC method. 15,000.
  • the degree of dispersion of the resin (HR) is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3, and still more preferably 1 to 2. This makes it possible to achieve better resolution, pattern shape, and roughness characteristics.
  • hydrophobic resin One type of hydrophobic resin (HR) may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the content of the hydrophobic resin (HR) 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. More preferably, the content is 1 to 5% by mass.
  • hydrophobic resin (HR) a commercially available product may be used, or one synthesized according to a conventional method may be used.
  • HR a general synthesis method of the hydrophobic resin (HR)
  • the same method as described above for the resin (B) can be mentioned.
  • the amount of impurities such as metals is small, and the residual amount of the monomer and oligomer components is preferably 0 to 10% by mass, and 0 to 5% by mass. Is more preferably 0 to 1% by mass. As a result, the amount of foreign matter in the liquid can be reduced, and changes over time such as sensitivity can be reduced.
  • the composition of the present invention may contain a solvent.
  • the solvent is not particularly limited as long as it is a solvent that can be used in preparing the composition of the present invention.
  • alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate alkylene glycol monoalkyl ether, alkyl lactate Esters, alkyl alkoxypropionates, cyclic lactones (preferably having 4 to 10 carbon atoms), monoketone compounds optionally having rings (preferably having 4 to 10 carbon atoms), alkylene carbonates, alkyl alkoxyacetates, alkyl pyruvates, etc. Mention may be made of organic solvents.
  • a mixed solvent obtained by mixing a solvent containing a hydroxyl group in the structure and a solvent not containing a hydroxyl group may be used as the organic solvent.
  • the solvent containing a hydroxyl group and the solvent not containing a hydroxyl group 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), ethyl ethoxypropionate, 2-heptanone, ⁇ -butyrolactone, cyclohexanone, butyl acetate are particularly preferred, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, 2 -Heptanone is most preferred.
  • PGMEA propylene glycol monomethyl ether Acetate
  • ethyl ethoxypropionate 2-heptanone
  • ⁇ -butyrolactone cyclohexanone
  • 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 containing two or more kinds of propylene glycol monomethyl ether acetate.
  • the solvent is preferably a mixed solvent containing ⁇ -butyrolactone (a compound of the following formula (7)).
  • the content of ⁇ -butyrolactone is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, based on the total mass of the solvent.
  • a lower limit is not specifically limited, Typically, it is 0.1 mass% or more.
  • the composition of the present invention may or may not further contain a surfactant.
  • a surfactant fluorine and / or silicon surfactant (fluorine surfactant, silicon surfactant, fluorine atom and It is more preferable to contain any one or two or more of surfactants having both silicon atoms.
  • 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 examples 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 resin (D) according to the present invention is obtained 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.
  • a dye In the composition of the present invention, a dye, a plasticizer, a photosensitizer, a light absorber, an alkali-soluble resin, a dissolution inhibitor, and a compound that promotes solubility in a developer (for example, a molecular weight of 1000 or less) A phenol compound, 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 composition of 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.
  • 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 composition of the present invention is usually 1.0 to 10% by mass, preferably 2.0 to 5.7% by mass, and more preferably 2.0 to 5.3% by mass.
  • the reason for this is not clear, but perhaps 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 of the present invention comprises: A step of applying an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition on a substrate to form an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film; A step of exposing the film, and a step of developing the exposed actinic ray or radiation film with a developer containing an organic solvent to form a negative pattern. At least.
  • the exposure may be immersion exposure.
  • the pattern forming method of the present invention may include an exposure step a plurality of times.
  • the pattern formation method of this invention may include the heating process in multiple times.
  • the pattern formation method of this invention may include the image development process in multiple times.
  • a step of forming an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film on a substrate using an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film can be performed by a generally known method.
  • the pattern forming method of the present invention preferably includes a preheating step (PB; Prebake) after film formation and before the exposure step. It is also preferable to include a post-exposure heating step (PEB; Post Exposure Bake) after the exposure step and before the development step.
  • 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 exposure process of the present invention.
  • the immersion exposure method can be combined with a super-resolution technique such as a phase shift method or a modified illumination method.
  • 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.
  • 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 receding contact angle of the resist film formed by using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition in the present invention is 70 ° or more at a temperature of 23 ⁇ 3 ° C. and a humidity of 45 ⁇ 5%, and through the immersion medium. Suitable for exposure, preferably 75 ° or more, more preferably 75 to 85 °. If the receding contact angle is too small, it cannot be suitably used for exposure through an immersion medium, and the effect of reducing water residue (watermark) defects cannot be sufficiently exhibited. In order to achieve a preferable receding contact angle, it is preferable to include the hydrophobic resin (HR) in the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive composition. Alternatively, the receding contact angle may be improved by forming a coating layer (so-called “topcoat”) of a hydrophobic resin composition on the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film.
  • topcoat a coating layer
  • the immersion head In the immersion exposure process, 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.
  • the substrate on which the film is formed is not particularly limited, and an inorganic substrate such as silicon, SiN, SiO 2 or TiN, a coated inorganic substrate such as SOG, a semiconductor manufacturing process such as an IC, a liquid crystal, or a thermal head
  • an inorganic substrate such as silicon, SiN, SiO 2 or TiN
  • a coated inorganic substrate such as SOG
  • a semiconductor manufacturing process such as an IC
  • a liquid crystal such as a substrate generally used in a circuit board manufacturing process or other photofabrication lithography process
  • an antireflection film may be formed between the resist film and the substrate.
  • the antireflection film a known organic or inorganic antireflection film can be appropriately used.
  • the developing step in the pattern forming method of the present invention is performed using a developer containing an organic solvent (hereinafter also referred to as “organic solvent developer”). As a result, a negative pattern is formed.
  • organic solvent developer an organic solvent
  • the pattern forming method of the present invention may include a developing step a plurality of times. In that case, development using an organic solvent developer and development using an alkali developer may be combined.
  • a negative pattern is formed when a development process is performed using an organic solvent developer
  • a positive pattern is formed when a development process is performed using an alkaline developer. Is done.
  • FIG. 1 to FIG. 11 and the like it is possible to obtain a pattern having a resolution twice the frequency of the optical aerial image.
  • the organic developer in the step of developing using the organic solvent developer includes polar solvents such as ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, ether solvents, etc.
  • polar solvents such as ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, ether solvents, etc.
  • 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 solvent examples include methyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, pentyl acetate, isopentyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, Examples include ethyl-3-ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, methyl formate, ethyl formate, butyl formate, propyl formate, ethyl lactate, butyl lactate, 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, methoxymethylbuta Glycol ether solvents such as Lumpur can be mentioned.
  • Examples of the ether solvent include dioxane, tetrahydrofuran and the like in addition to the glycol ether solvent.
  • Examples of amide solvents include N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, hexamethylphosphoric triamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone and the like.
  • Examples of the hydrocarbon solvent include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene, and aliphatic hydrocarbon solvents such as pentane, hexane, octane and decane.
  • the organic developer is preferably a developer containing at least one organic solvent selected from the group consisting of ketone solvents and ester solvents, and in particular, butyl acetate or ketone as the ester solvent.
  • a developer containing methyl amyl ketone (2-heptanone) as a system solvent is preferred.
  • a plurality of solvents may be mixed, or may be used by mixing with a solvent other than those described above or water.
  • 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 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.
  • 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,
  • it is 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 0.001 to 5% by mass, preferably 0.005 to 2% by mass, and more preferably 0.01 to 0.5% by mass with respect to the total amount of the developer.
  • the organic developer may contain a nitrogen-containing compound as described in JP 2013-11833 A, particularly in the vicinity of paragraphs 0032 to 0063.
  • 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 As an example, it is preferably 2 mL / sec / mm 2 or less, more preferably 1.5 mL / sec / mm 2 or less, and still more preferably 1 mL / sec / mm 2 or less.
  • the flow rate is no particular lower limit on the flow rate, but 0.2 mL / sec / mm 2 or more is preferable in consideration of throughput. Details of this are described in JP 2010-232550 A, in particular paragraphs 0022 to 0029.
  • the pattern forming method of the present invention includes a step of developing using an alkali developer
  • usable alkali developer is not particularly limited, but generally, 2.38% by mass of tetramethylammonium hydroxide.
  • An aqueous solution is used, but other concentrations (for example, a thinner concentration) 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.
  • 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.
  • a step of washing with a rinse solution is included.
  • the rinsing liquid 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 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.
  • hydrocarbon solvent ketone solvent, ester solvent, alcohol solvent, amide solvent and ether solvent
  • hydrocarbon solvent ketone solvent, ester solvent, alcohol solvent, amide solvent and ether 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-hexanol, 2-hexanol, and 4-methyl-2-pen. Tanol, 1-pentanol, 3-methyl-1-butanol and the like can be used. A plurality of these 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.
  • 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. Among these, a cleaning process is performed by a spin coating method, and after cleaning, the substrate is rotated at a speed of 2000 rpm to 4000 rpm.
  • 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 organic developer, alkali developer, and / or rinse solution used in the present invention preferably have few impurities such as various fine particles and metal elements.
  • these chemicals are manufactured in a clean room, and filtered with various filters such as Teflon (registered trademark) filters, polyolefin filters, ion exchange filters, etc. It is preferable to reduce impurities.
  • the metal element the metal element concentrations of Na, K, Ca, Fe, Cu, Mg, Mn, Li, Al, Cr, Ni, and Zn are all preferably 10 ppm or less, and preferably 5 ppm or less. More preferred.
  • the storage container for the developer and the rinsing liquid is not particularly limited, and containers such as polyethylene resin, polypropylene resin, and polyethylene-polypropylene resin that are used for electronic materials can be used as appropriate.
  • containers such as polyethylene resin, polypropylene resin, and polyethylene-polypropylene resin that are used for electronic materials can be used as appropriate.
  • a container having a small amount of components eluted from the inner wall of the container into the chemical solution As such a container, a container whose inner wall is a perfluoro resin (for example, FluoroPure PFA composite drum (wetted inner surface; PFA resin lining) manufactured by Entegris), steel drum can (wetted inner surface; zinc phosphate coating) manufactured by JFE ).
  • the pattern obtained by the pattern forming method of the present invention is generally suitably used as an etching mask for a semiconductor device or the like, but can also be used for other purposes.
  • Other uses include, for example, guide pattern formation in DSA (Directed Self-Assembly) (see, for example, ACS Nano Vol. 4, No. 8, Page 4815-4823), use as a core material (core) of a so-called spacer process (for example, JP-A-3-270227, JP-A-2013-164509, etc.).
  • the present invention also relates to an electronic device manufacturing method including the above-described negative 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 weight average molecular weight (Mw: converted to polystyrene), the number average molecular weight (Mn: converted to polystyrene) and the dispersity (Mw / Mn) were calculated by GPC (solvent: THF) measurement.
  • the composition ratio (molar ratio) of the resin (P-1) was calculated by 13 C-NMR.
  • the weight average molecular weight of the resin (P-1) was 6900, the dispersity (Mw / Mn) was 1.57, and the composition ratio was 20/21/9/60.
  • Resins (P-2) to (P-7) and (PA-1) were synthesized in the same manner as the resin (P-1).
  • the weight average molecular weight, dispersity (Mw / Mn), and composition ratio of these resins were as shown in the table below.
  • the acid generator was appropriately selected from the acid generators z1 to z101 listed above.
  • hydrophobic resin one selected from the resins (HR-1) to (HR-66) and (C-1) to (C-28) mentioned above was used as appropriate.
  • W-1 MegaFuck F176 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd .; Fluorine)
  • W-2 Megafuck R08 (Dainippon Ink & Chemicals, Inc .; 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) ⁇ Solvent> The following were prepared as solvents.
  • 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 ⁇ Developer>
  • SR-1 4-methyl-2-pentanol
  • SR-2 1-hexanol
  • SR-3 butyl acetate
  • SR-4 methyl amyl ketone
  • SR-5 ethyl-3-ethoxypropionate
  • Table 4 The components shown in Table 4 were dissolved in the solvent shown in the same table in a solid content of 3.8% by mass, and each was filtered through a polyethylene filter having a pore size of 0.03 ⁇ m to obtain an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition. (Resist composition) was prepared.
  • An organic antireflection film ARC29SR (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was applied on the silicon wafer and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form an antireflection film having a thickness of 98 nm.
  • the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition prepared thereon was applied and baked (Prebake: PB) at 100 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 100 nm.
  • the obtained resist film was subjected to pattern exposure using an ArF excimer laser immersion scanner (manufactured by ASML; XT1700i, NA 1.20, C-Quad, outer sigma 0.900, inner sigma 0.812, XY deflection). went.
  • ultrapure water was used as the immersion liquid. Then, it heated at the temperature of Table 5 for 60 second (Post Exposure Bake: PEB).
  • paddle was developed with an organic solvent developer shown in Table 5 for 30 seconds, and the wafer was rotated at a rotation speed of 500 rpm, and then paddled with a rinse solution shown in Table 5 for 2 seconds.
  • the film was completely dried by heating at 90 ° C. for 60 seconds (Post Bake) to obtain a 1: 1 line-and-space resist pattern with a space width of 45 nm.
  • sensitivity The irradiation energy when resolving a 1: 1 line and space pattern with a line width of 45 nm was defined as sensitivity (Eop). The smaller this value, the better the performance.
  • the negative pattern obtained by the pattern forming method of the present invention is excellent in each performance regarding sensitivity, LWR, EL, and pattern shape.
  • Example 2 when a similar evaluation was conducted in Example 1 except that a small amount of tri-n-octylamine was added to the developer (butyl acetate), a good negative pattern could be obtained.
  • Example 1 using the resist composition of Example 1, with reference to Example 7 described in US Pat. No. 8,227,183, a line and space mask pattern was exposed with EUV light, and then developed with butyl acetate and alkali. When both developments were performed, a pattern having a pitch of 1/2 of the mask pattern could be formed.

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Abstract

 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を基板上に塗布して感活性光線性又は感放射線性膜を形成する工程、前記感活性光線性又は感放射線性膜を露光する工程、及び、露光した前記感活性光線性又は感放射線性膜を、有機溶剤を含む現像液で現像し、ネガ型パターンを形成する工程、を含むパターン形成方法であり、前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が、酸基とラクトン構造を有する繰り返し単位(a)を含み、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性が減少する樹脂(A)を含有することを特徴とするパターン形成方法。

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、感活性光線性又は感放射線性膜、電子デバイスの製造方法及び電子デバイス
 [関連出願の相互参照]
 本願は、2013年5月16日に出願された日本特許出願第2013-103860号の優先権の利益を主張するものであり、この出願の全内容は参照により本明細書に取り込まれる。
 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に用いられるパターン形成方法、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、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並びにEUV露光装置での露光に好適に用いられるパターン形成方法、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、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(Post Exposure Bake:PEB)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(例えば、特許文献1、2など参照)。
 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。
 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。
 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3及び4など参照)。
特許第3632410号公報 特開2009-269845号公報 特開2008-281975号公報 特開2011-221513号公報
 性能が総合的に良好な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、リンス液等の適切な組み合わせを見出すことが極めて困難であるのが実情であり、更なる改良が求められている。
 本発明の目的は、ラインウィズスラフネス(LWR)等のラフネス性能、露光ラチチュード(EL)およびパターン形状に優れたパターンを形成することが可能なパターン形成方法、それに好適に用いられる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、及び感活性光線性又は感放射線性膜、並びに、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、例えば、下記の構成であり、これにより本発明の上記目的が達成される。 
 [1]-感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を基板上に塗布して感活性光線性又は感放射線性膜を形成する工程、
 -前記感活性光線性又は感放射線性膜を露光する工程、及び、
 -露光した前記感活性光線性又は感放射線性膜を、有機溶剤を含む現像液で現像し、ネガ型パターンを形成する工程、
を含むパターン形成方法であり、前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が、酸基とラクトン構造を有する繰り返し単位(a)を含み、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性が減少する樹脂(A)を含有することを特徴とするパターン形成方法。
 [2] 酸基とラクトン構造とを有する繰り返し単位(a)が、下記一般式(I-1)又は(I-2)で表される構造を含むことを特徴とする[1]に記載のパターン形成方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 一般式(I-1)及び(I-2)中、
 Rは、酸基を表し、複数存在する場合は互いに同一でも異なっていてもよい。 
 Rは、1価の有機基を表し、複数存在する場合は互いに同一でも異なっていてもよい。 
 nは、1以上の整数を表し、mは0以上の整数を表す。 
 Wは、メチレン基、エチレン基又は酸素原子を表す。 
 *は、繰り返し単位(a)の残部との連結部位を表す。
 [3] 繰り返し単位(a)が有する前記酸基がカルボキであることを特徴とする[1]又は[2]に記載のパターン形成方法。
 [4] 樹脂(A)が、更に、酸の作用により分解する酸分解性基を有する繰り返し単位(b)を含有することを特徴とする[1]から[3]のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
 [5] 繰り返し単位(b)の含有率が、樹脂(A)に含まれる全繰り返し単位に対し55mol%以上であることを特徴とする[1]から[4]のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
 [6] 少なくとも1種の繰り返し単位(b)が有する前記酸分解性基が、酸の作用により分解しアルコール性ヒドロキシ基を発生する基であることを特徴とする[4]は[5]に記載のパターン形成方法。
 [7] 少なくとも1種の繰り返し単位(b)が有する前記酸分解性基が、下記一般式(II)で表される構造を含むことを特徴とする[4]から[6]のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 式中、R、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基を表し、アルキル基の一部のCHがエーテル結合に置き換わってもよい。
 [8] 酸基とラクトン構造を有する繰り返し単位(a)と、酸の作用により分解する酸分解性基を有する繰り返し単位(b)を含み、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性が減少する樹脂(A)を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物であって、繰り返し単位(a)が下記一般式(I-1)又は(I-2)で表される構造を含み、繰り返し単位(b)の含有率が樹脂(A)に含まれる全繰り返し単位に対し55mol%以上である感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 一般式(I-1)及び(I-2)中、
 Rは、酸基を表し、複数存在する場合は互いに同一でも異なっていてもよい。 
 Rは、1価の有機基を表し、複数存在する場合は互いに同一でも異なっていてもよい。 
 nは、1以上の整数を表し、mは0以上の整数を表す。 
 Wは、メチレン基、エチレン基又は酸素原子を表す。 
 *は、繰り返し単位(a)の残部との連結部位を表す。
 [9] 一般式(I-1)及び(I-2)中の少なくとも一つのRがカルボキシル基である、[8]に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 [10] 少なくとも1種の繰り返し単位(b)が有する前記酸分解性基が、酸の作用により分解しアルコール性ヒドロキシ基を発生する基であることを特徴とする[8]又は[9]に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 [11] 少なくとも1種の繰り返し単位(b)が有する前記酸分解性基が、下記一般式(II)で表される構造を含むことを特徴とする[8]から[10]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 式中、R、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基を表し、アルキル基の一部のCHがエーテル結合に置き換わってもよい。
 [12] [8]から[11]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて形成された感活性光線性又は感放射線性膜。
 [13] [1]から[7]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] [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。
 本発明によれば、ラインウィズスラフネス等のラフネス性能、露光ラチチュード及びパターン形状に優れたパターンを形成することが可能なパターン形成方法、それに好適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感活性光線性又は感放射線性膜、並びに、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可能となる。
 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、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を基板上に塗布して感活性光線性又は感放射線性膜を形成する工程、前記感活性光線性又は感放射線性膜を露光する工程、及び、露光した前記感活性光線性又は感放射線性膜を、有機溶剤を含む現像液で現像し、ネガ型パターンを形成する工程を含み、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物として、酸基とラクトン構造を有する繰り返し単位(a)を含み、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性が減少する樹脂(以下、「樹脂(A)」又は「酸分解性樹脂」ともいう)を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を使用する。
 本発明者等は、有機溶剤を含む現像液(以下、「有機溶剤系現像液」ともいう)を用いてネガ型パターンを形成することを含むパターン形成方法において、上記樹脂(A)を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いることにより、ラインウィズスラフネス(LWR)等のラフネス性能、露光ラチチュード(EL)およびパターン形状に優れるパターンが得られることを見出した。このように、ラフネス性能、露光ラチチュード(EL)およびパターン形状のいずれにも優れるパターンが得られる理由は定かではないが以下のように推定される。
 有機溶剤系現像液を用いてネガ型パターンを形成する系では、酸分解前後の溶解コントラストが低いためにLWR、ELが悪化しやすいが、樹脂中の酸分解基の比率を上げるかもしくはより現像液溶解性の高い酸分解基にすることでLWR及びELはある程度改良できる。しかし、樹脂全体として現像液溶解性が高すぎると、露光部のパターンも溶けやすくなってしまい、LWR及びパターン形状が悪化してしまう。これに対し、適度に現像液溶解性の低い繰り返し単位として、酸基とラクトン構造とを有する繰り返し単位を含む樹脂を使用することで、露光部のパターンの現像液溶解性が抑えられ、LWR、EL及びパターン形状のいずれにも優れるパターンが得られると推察している。
 まず、本発明に係るパターン形成方法において用いられ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し、次いで、この組成物を用いたパターン形成方法について説明する。
 <感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物>
 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。
 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、酸基とラクトン構造を有する繰り返し単位を有し、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性が減少する樹脂(以下「樹脂(A)」などともいう)を含有するものであるが、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物も含有することが好ましい。
 また、この感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、溶剤、疎水性樹脂、塩基性化合物、界面活性剤、及びその他の添加剤の少なくとも1つを更に含んでいてもよい。以下、これら各成分について、順に説明する。
 <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性が減少する樹脂(A)>
 樹脂(A)は、酸基とラクトン構造を有する繰り返し単位(a)を含有する。 
 繰り返し単位(a)が有する酸基としては、例えば、カルボン酸、スルホン酸、スルホンアミド構造などが挙げられ、繰り返し単位(a)は2以上の酸基を含んでいてもよい。本発明の一形態において、少なくとも1つの酸基は、カルボン酸であることが好ましい。
 繰り返し単位(a)が有するラクトン構造としては、例えば、5~7員環ラクトン構造が好ましく、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がより好ましい。具体的には、後掲の一般式(LC1-1)~(LC1-21)のいずれかで表されるラクトン構造が挙げられる。
 本発明の一形態において、ラクトン構造に酸基が結合している形態が好ましい。この場合、酸基は、ラクトン構造に直接結合していてもよいし、連結基を介してラクトン構造に結合していてもよい。また、ラクトン構造は、酸基以外の置換基を更に有していてもよい。
 繰り返し単位(a)は、下記一般式(I-1)もしくは(I-2)で表される構造を含むことが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 一般式(I-1)及び(I-2)中、
 Rは、酸基を表し、複数存在する場合は互いに同一でも異なっていてもよい。 
 Rは、1価の有機基を表し、複数存在する場合は互いに同一でも異なっていてもよい。 
 nは、1以上の整数を表し、mは0以上の整数を表す。 
 Wは、メチレン基、エチレン基又は酸素原子を表す。 
 *は、繰り返し単位(a)の残部との連結部位を表す。
 Rとしての酸基としては、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基(-SOH)、スルホンアミド基(-SONH)などが挙げられ、これら酸基とラクトン構造との間に連結基がある基も含まれる。連結基としては、例えば、アルキレン基(炭素数1~3が好ましい)、-O-、-S-、-CO-、-SO-やこれらの2以上を組み合わせた基などが挙げられる。 
 本発明の一形態において、Rとしての酸基は、カルボキシル基であることが好ましい。
 Rとしての有機基は、例えば、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、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基が挙げられる。 
 Rとしてのアルキル基は、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。
 Rとして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。
 アルコキシ基におけるアルキル部位、及び、アルコキシカルボニル基におけるアルキル部位としては、例えば、炭素数1~8のアルキル基が好ましい。
 nは、1以上の整数を表し、好ましくは1~3の整数である。 
 mは、0以上の整数を表し、好ましくは0~2の整数である。
 繰り返し単位(a)は、一形態において、酸基を有するラクトン構造が、樹脂の主鎖に連結基を介して結合している形態でもよいし、あるいは樹脂の主鎖に直接結合している形態でもよい。
 以下、酸基とラクトン構造とを有する繰り返し単位(a)の具体例を示すが、本発明の内容がこれにより限定されるものではない。下式において、RXaはメチル基、トリフルオロメチル基、水素原子を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 酸基とラクトン構造を有する繰り返し単位(a)の含有率は、樹脂(A)を構成する全繰り返し単位に対して3~60モル%が好ましく、5~55モル%がより好ましく、10~50モル%が更に好ましい。
 樹脂(A)は、更に、酸の作用により分解する酸分解性基を含有することが好ましく、酸分解性基を有する繰り返し単位を含有することが好ましい。 
 酸分解性基は、極性基を、酸の作用により分解し脱離する基で保護した構造を有することが好ましい。
 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、フェノール性水酸基、カルボキシル基、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)、又はアルコール性ヒドロキシ基等が挙げられる。
 ここで、アルコール性ヒドロキシ基とは、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、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基(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。
 上記のアルコール性ヒドロキシ基を生じる酸分解性基が酸の作用により分解して生じ得るアルコール性ヒドロキシ基のpKaは、例えば12以上であり、典型的には12以上且つ20以下である。このpKaが過度に小さいと、酸分解性樹脂を含んだ組成物の安定性が低下し、レジスト性能の経時変動が大きくなる場合がある。なお、ここで「pKa」とは、富士通株式会社製「ACD/pKa DB」を用いて、カスタマイズをしていない初期設定のもとで計算した値である。
 好ましい極性基としては、カルボキシル基、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基)、スルホン酸基、及び、アルコール性ヒドロキシ基が挙げられる。
 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。 
 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。
 本発明の一態様において、酸分解性基としては好ましくは、クミルエステル基、エノールエステル基、アセタールエステル基、第3級のアルキルエステル基等である。更に好ましくは、第3級アルキルエステル基である。
 酸分解性基として、例えば、下記一般式(II)で表される構造を含むことが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 式中、R、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基を表し、アルキル基の一部のCHがエーテル結合に置き換わってもよい。
 R、R及びRにより表されるアルキル基としては、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、ter-ブチル基等を挙げることができる。
 本発明の他の態様において、樹脂(A)は、酸分解性基として酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる基を含有することが好ましく、そのような基として、少なくとも下記一般式(OR-1)~(OR-9)により表される構造のいずれかを含むことが好ましい。このうち一般式(OR-1)~(OR-4)により表される基は、酸の作用により分解して1個のアルコール性ヒドロキシ基を生じる基であり、一般式(OR-5)~(OR-9)は、酸の作用により分解して2個又は3個のアルコール性ヒドロキシ基を生じる基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 上記一般式(OR-1)中、
 Rxは、各々独立に、水素原子又は1価の有機基を表す。Rxは、互いに結合して、環を形成していてもよい。 
 Rxは、1価の有機基を表す。RxとRxとは、互いに結合して、環を形成していてもよい。 
 Rx同士が互いに結合して形成する環、又は1つのRxとRxとが互いに結合して形成する環を構成する炭素原子(環形成に寄与する炭素原子)の少なくとも1つは酸素原子又はスルフィニル基で置き換わっていてもよい。
 上記一般式(OR-2)中、
 Rxは、各々独立に、1価の有機基を表す。Rxは、互いに結合して、環を形成していてもよい。
 上記一般式(OR-3)中、
 Rxは、水素原子又は1価の有機基を表す。
 Rxは、各々独立に、1価の有機基を表す。Rxは、互いに結合して、環を形成していてもよい。RxとRxとは、互いに結合して、環を形成していてもよい。 
 上記一般式(OR-4)中、
 Rx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、アルケニル基、又はアルキニル基を表す。2つのRxは、互いに結合して、環を形成していてもよい。但し、3つの前記Rxのうち1つ又は2つが水素原子である場合は、残りの前記Rxのうち少なくとも1つは、アリール基、アルケニル基、又はアルキニル基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 上記一般式(OR-5)中、
 Rxは、各々独立に、水素原子又は1価の有機基を表す。Rxは、互いに結合して、環を形成していてもよい。 
 上記一般式(OR-6)中、
 Rxは、各々独立に、水素原子又は1価の有機基を表す。Rxは、互いに結合して、環を形成していてもよい。
 上記一般式(OR-7)中、
 Rxは、1価の有機基を表す。
 上記一般式(OR-8)中、
 Rx10は、各々独立に、1価の有機基を表す。Rx10は、互いに結合して、環を形成していてもよい。
 上記一般式(OR-9)中、
 Rx11は、各々独立に、1価の有機基を表す。Rx11は、互いに結合して、環を形成していてもよい。
 上記一般式(OR-5)~(OR-9)中、*は、樹脂の主鎖又は側鎖に連結する結合手を表す。
 酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる基は、一般式(OR-1)~(OR-3)から選択される少なくとも1つにより表されることがより好ましく、一般式(OR-1)又は(OR-3)により表されることが更に好ましく、一般式(OR-1)により表されることが特に好ましい。(OR-1)の構造が好ましい理由としては、酸不安定基の熱的安定性が高い上にアルコール性ヒドロキシル保護基を有する樹脂にしては膜Tgが高いことに起因している。
 Rx、Rxは、上述した通り、各々独立に、水素原子又は1価の有機基を表す。Rx、Rxは、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基であることが好ましく、水素原子又はアルキル基であることがより好ましい。
 Rx、Rxのアルキル基は、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよい。Rx、Rxのアルキル基の炭素数は、1~10であることが好ましく、1~3であることがより好ましい。
 Rx、Rxのシクロアルキル基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。Rx、Rxのシクロアルキル基の炭素数は、3~10であることが好ましく、4~8であることがより好ましい。
 また、一般式(OR-1)において、Rxの少なくとも一方は、1価の有機基であることが好ましい。このような構成を採用すると、特に高い感度を達成することができる。
 Rx、Rxは、置換基を有していてもよく、このような置換基としては、例えば、アルキル基(炭素数1~4)、シクロアルキル基(炭素数3~10)、ハロゲン原子、水酸基、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)、アリール基(炭素数6~10)などが挙げられ、炭素数8以下が好ましい。
 Rx、Rxは、上述の通り、1価の有機基を表す。Rx、Rxは、アルキル基又はシクロアルキル基であることが好ましく、アルキル基であることがより好ましい。これらアルキル基及びシクロアルキル基は、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、例えば、上記Rx、Rxが有していても良い置換基について説明した基と同様のものが挙げられる。
 Rx、Rxのアルキル基は、置換基を有していないか、又は、1つ以上のアリール基及び/又は1つ以上のシリル基を置換基として有していることが好ましい。無置換アルキル基の炭素数は、1~20であることが好ましい。1つ以上のアリール基により置換されたアルキル基におけるアルキル基部分の炭素数は、1~25であることが好ましい。
 Rx、Rxのアルキル基の具体例としては、例えば、Rx、Rxのアルキル基の具体例として説明した基と同様のものが挙げられる。また、1つ以上のアリール基により置換されたアルキル基におけるアリール基としては、炭素数6~10のものが好ましく、具体的には、フェニル基、ナフチル基を挙げることができる。
 1つ以上のシリル基により置換されたアルキル基におけるアルキル基部分の炭素数は、1~30であることが好ましい。また、Rx、Rxのシクロアルキル基が置換基を有していない場合、その炭素数は、3~20であることが好ましい。
 Rx、Rxのシクロアルキル基の具体例としては、Rx、Rxのシクロアルキル基の具体例として説明したものを同様に挙げることができる。
 Rx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であることが好ましく、アルキル基又はシクロアルキル基であることがより好ましく、アルキル基であることが更に好ましい。
 Rxについてのアルキル基及びシクロアルキル基の具体例及び好ましい例としては、上記Rx、Rxについて前述したアルキル基及びシクロアルキル基と同様のものが挙げられる。
 Rxのアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基等の炭素数6~10のアリール基を挙げることができる。
 これらアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基は、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、例えば、上記Rx、Rxが有していても良い置換基について説明した基と同様のものが挙げられる。
 Rxは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルケニル基、又はアルキニル基を表す。但し、3つのRxのうち1つ又は2つが水素原子である場合は、残りのRxのうち少なくとも1つは、アリール基、アルケニル基、又はアルキニル基を表す。Rxは、水素原子又はアルキル基であることが好ましい。Rxとしてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルケニル基、及びアルキニル基は、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、上記Rx、Rxが有していても良い置換基で説明したものと同様の基を挙げることができる。
 Rxとしてのアルキル基及びシクロアルキル基としては、例えば、Rx、Rxのアルキル基及びシクロアルキル基について説明したものを同様に挙げることができる。特に、アルキル基が置換基を有していない場合、その炭素数は、1~6であることが好ましく、1~3であることが好ましい。
 Rxのアリール基としては、Rxのアリール基について前述したアリール基と同様のものが挙げられる。
 Rxのアルケニル基としては、例えば、ビニル基、プロペニル基、アリル基等の炭素数2~5のアルケニル基を挙げることができる。
 Rxとしてのアルキニル基としては、例えば、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基等の炭素数2~5のアルキニル基を挙げることができる。
 Rxは、上述した通り、水素原子又は1価の有機基を表す。Rxは、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基であることが好ましく、水素原子又はアルキル基であることがより好ましく、水素原子又は置換基を有していないアルキル基であることが更に好ましい。Rxは、水素原子又は炭素数1~10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1~10であり且つ置換基を有していないアルキル基であることが更に好ましい。
 Rxとしてのアルキル基及びシクロアルキル基は、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、上記Rx、Rxが有していても良い置換基で説明したものと同様の基を挙げることができる。
 Rxのアルキル基及びシクロアルキル基の具体例としては、例えば、Rx、Rxのアルキル基及びシクロアルキル基の具体例として説明したものを同様に挙げることができる。
 Rxは、上述した通り、各々独立に、水素原子又は1価の有機基を表す。Rxは、各々独立に、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基であることが好ましく、水素原子又はアルキル基であることがより好ましい。
 Rxのアルキル基及びシクロアルキル基としては、例えば、Rx、Rxのアルキル基及びシクロアルキル基について前述したものを同様に挙げることができる。
 Rx、Rx10及びRx11は、上述した通り、各々独立に、1価の有機基を表す。Rx、Rx10及びRx11は、各々独立に、アルキル基又はシクロアルキル基であることが好ましく、アルキル基であることがより好ましい。
 Rx、Rx10及びRx11のアルキル基及びシクロアルキル基としては、例えば、Rx、Rxのアルキル基及びシクロアルキル基について前述したものを同様に挙げることができる。
 以下に、酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる基の具体例を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 本発明の一態様において、酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる基を有する繰り返し単位は、多環の脂環式炭化水素基を有していてもよい。 
 酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(b-1)~(b-8)からなる群より選択される少なくとも1つにより表されることが好ましい。この繰り返し単位は、下記一般式(b-1)~(b-3)からなる群より選択される少なくとも1つにより表されることがより好ましく、下記一般式(b-1)により表されることが更に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 上記式中、
 Raは、各々独立に、水素原子、アルキル基又は-CH-O-Raにより表される基を表す。ここで、Raは、水素原子、アルキル基又はアシル基を表す。 
 R、R及びRは、各々独立して、単結合又は(n+1)価の有機基を表す。Rが複数存在する場合、複数のRは同じであっても異なっていてもよい。Rが複数存在する場合、複数のRは同じであっても異なっていてもよい。
 OPは、各々独立に、酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる前記酸分解性基を表す。n≧2及び/又はm≧2の場合、2以上のOPが互いに結合して、環を形成していてもよい。 
 Wは、メチレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。 
 n及びmは、1以上の整数を表す。なお、一般式(b-2)又は(b-3)においてRが単結合を表す場合、nは1である。また、一般式(b-6)においてRが単結合を表す場合、nは1である。
 kは、0以上の整数を表す。
 lは、1以上の整数を表す。 
 Lは、-COO-、-OCO-、-CONH-、-O-、-Ar-、-SO-又は-SONH-により表される連結基を表す。ここで、Arは、2価の芳香環基を表す。
 Rは、各々独立に、水素原子又はアルキル基を表す。 
 Rは、多環の脂環式炭化水素基を表す。 
 Lは、(m+2)価の連結基を表す。 
 Rは、(n+1)価の多環の脂環式炭化水素基を表す。Rが複数存在する場合、複数のRは同じであっても異なっていてもよい。
 Rは、置換基を表し、Rが複数存在する場合、複数のRは同じであっても異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。 
 pは、0~3の整数を表す。
 Raは、上述したように、水素原子、アルキル基又は-CH-O-Raにより表される基を表す。
 Raのアルキル基の炭素数は6以下であることが好ましく、Raのアルキル基及びアシル基の炭素数は5以下であることが好ましい。Raのアルキル基、及び、Raのアルキル基及びアシル基は、置換基を有していてもよい。
 Raは、水素原子、炭素数が1~10のアルキル基、又は、炭素数が1~10のアルコキシアルキル基であることが好ましく、水素原子又はメチル基であることがより好ましい。
 Wは、メチレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。Wは、メチレン基又は酸素原子であることが好ましい。
 R、R及びRは、上述したように、単結合又は(n+1)価の有機基を表す。
 本発明の一形態において、R、R及びRは、単結合又は非芳香族性の炭化水素基であることが好ましい。この場合、R、R及びRは、鎖状炭化水素基であってもよく、脂環式炭化水素基であってもよい。
 R、R及びRが鎖状炭化水素基である場合、この鎖状炭化水素基は、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよい。また、この鎖状炭化水素基の炭素数は、1~8であることが好ましい。例えば、R、R及びRがアルキレン基である場合、R、R及びRは、メチレン基、エチレン基、n-プロピレン基、イソプロピレン基、n-ブチレン基、イソブチレン基又はsec-ブチレン基であることが好ましい。
 R、R及びRが脂環式炭化水素基である場合、この脂環式炭化水素基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。この脂環状炭化水素基は、例えば、モノシクロ、ビシクロ、トリシクロ又はテトラシクロ構造を備えている。この脂環式炭化水素基の炭素数は、通常は5以上であり、6~30であることが好ましく、7~25であることがより好ましい。
 R、R及びRついての脂環式炭化水素基としては、例えば、以下に列挙する部分構造を備えたものが挙げられる。また、R及びRについての(n+1)価の多環の脂環式炭化水素基としては以下に列挙する部分構造のうちの2以上の環を有する部分構造を備えたものが挙げられる。これら部分構造の各々は、置換基を有していてもよい。また、これら部分構造の各々において、メチレン基(-CH-)は、酸素原子(-O-)、硫黄原子(-S-)、カルボニル基〔-C(=O)-〕、スルホニル基〔-S(=O)-〕、スルフィニル基〔-S(=O)-〕、又はイミノ基〔-N(R)-〕(Rは水素原子若しくはアルキル基)によって置換されていてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 また、本発明の他の形態において、R、R及びRは、(n+1)価の多環の脂環式炭化水素基であることが好ましい。
 R、R及びRについての(n+1)価の多環の脂環式炭化水素基としては、アダマンチレン基、ノルボルニレン基、テトラシクロドデカニレン基又はトリシクロデカニレン基であることがより好ましい。
 R、R及びRについての(n+1)価の多環の脂環式炭化水素基、非芳香族性の炭化水素基は、置換基を有していてもよい。この置換基としては、例えば、炭素数1~4のアルキル基、ハロゲン原子、水酸基、炭素数1~4のアルコキシ基、カルボキシ基、及び炭素数2~6のアルコキシカルボニル基が挙げられる。上記のアルキル基、アルコキシ基及びアルコキシカルボニル基は、置換基を更に有していてもよい。この置換基としては、例えば、水酸基、ハロゲン原子、及びアルコキシ基が挙げられる。
 Lは、-COO-、-OCO-、-CONH-、-O-、-Ar-、-SO-又は-SONH-により表される連結基を表す(これらの連結基において左側の“-”が、樹脂の主鎖に接続することを意味する)。ここで、Arは、2価の芳香環基を表し、例えば、フェニレン基、ナフチレン基等の炭素数6~10の2価の芳香環基であることが好ましい。Lは、好ましくは-COO-、-CONH-又は-Ar-により表される連結基であり、より好ましくは-COO-又は-CONH-により表される連結基である。
 Rは、水素原子又はアルキル基を表す。アルキル基は、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよい。このアルキル基の炭素数は、好ましくは1~6であり、より好ましくは1~3である。Rは、好ましくは水素原子又はメチル基であり、より好ましくは水素原子である。
 Rは、多環のシクロアルキル基を表す。多環のシクロアルキル基としては、例えば、アダマンチル基、ノルアダマンチル基、デカヒドロナフチル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、ノルボルニル基などが挙げられる。
 Lは、(m+2)価の連結基を表す。即ち、Lは、3価以上の連結基を表す。
 Lは、好ましくは、非芳香族性の炭化水素基であり、鎖状炭化水素基であってもよく、脂環式炭化水素基であってもよい。鎖状炭化水素基の具体例としては、例えば、R、R及びRについてのアルキレン基として例示した上記の基から任意の水素原子をm個除した基を、脂環式炭化水素基の具体例としては、例えば、R、R及びRについての脂環式炭化水素基として例示した上記の基から任意の水素原子をm個取り除いた基を挙げることができる。
 Rは、(n+1)価の多環の脂環式炭化水素基を表す。即ち、Rは、2価以上の多環の脂環式炭化水素基を表す。このような多環の脂環式炭化水素基としては、R、R及びRについての(n+1)価の多環の脂環式炭化水素基として前述した多環の脂環式炭化水素基と同様のものが挙げられる。Rは、互いに結合して又は下記Rと結合して、環構造を形成していてもよい。
 Rは、置換基を表す。この置換基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、及びハロゲン原子が挙げられる。
 nは、1以上の整数である。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。また、nを2以上とすると、有機溶剤を含んだ現像液に対する溶解コントラストを更に向上させることが可能となる。これにより、限界解像力及びラフネス特性を更に向上させることができる。
 mは、1以上の整数である。m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。 
 kは、0以上の整数である。kは、0又は1であることが好ましい。
 lは、1以上の整数である。l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。
 pは、0~3の整数である。
 以下に、アルコール性ヒドロキシ基を生じる酸分解性基を有する繰り返し単位の具体例を示す。なお、具体例中、Ra及びOPは、一般式(b-1)~(b-3)における各々と同義である。また、複数のOPが互いに結合して環を形成している場合、対応する環構造は、便宜上「O-P-O」と表記している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 上述した通り、酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる酸分解性基を有する繰り返し単位は、上記一般式(b-1)により表されることが特に好ましい。また、酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる基は、上記一般式(OR-1)又は(OR-3)により表されることがより好ましく、上記一般式(OR-1)により表されることが特に好ましい。
 本発明の一態様において、酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる酸分解性基を有する繰り返し単位は、下記一般式(IV-1)又は(IV-2)により表されることが特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 上記一般式(IV-1)及び(IV-2)中、
 R01及びR02は、各々独立に、水素原子又はメチル基を表す。
 R11は、(n1+1)価の多環の脂環式炭化水素基を表す。
 R12は、(n2+1)価の多環の脂環式炭化水素基を表す。
 A及びAは、各々独立に、単結合又はアルキレン基を表す。
 Rx’は、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
 Rx’は、各々独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。Rxは互いに結合して、環を形成していても良い。また、Rx’とRx’とは互いに結合して、環を形成していても良い。
 Rx’は、各々独立に、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。Rx’は、互いに結合して、環を形成していてもよい。 
 Rx’は、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。Rx’とRx’とは、互いに結合して、環を形成していてもよい。
 n1及びn2は、各々独立に、1~3の整数を表す。
 n1が2又は3のとき、複数のA、複数のRx’及び複数のRx’は、各々独立に、互いに同じであっても異なっていてもよい。
 n2が2又は3のとき、複数のA、複数のRx’及び複数のRx’は、各々独立に、互いに同じであっても異なっていてもよい。
 R11についての(n1+1)価の多環の脂環式炭化水素基及びR12についての(n2+1)価の多環の脂環式炭化水素基としては、ノルボルナン環基、テトラシクロデカン環基、テトラシクロドデカン環基、アダマンタン環基、ジアマンタン環基などが挙げられ、炭素数7~20の多環の脂環式炭化水素基であることが好ましく、炭素数7~15の多環の脂環式炭化水素基であることがより好ましく、炭素数10~15の多環の脂環式炭化水素基であることが特に好ましい。
 A及びAについてのアルキレン基としては、直鎖又は分岐状のアルキレン基(例えば、-CH-、-C(CH-、-(CH-、-(CH-、-(CH-、-(CH10-等)が挙げられ、炭素数1~8のアルキレン基が好ましく、炭素数1~4のアルキレン基がより好ましく、炭素数1若しくは2のアルキレン基が特に好ましい。
 A及びAとしては、単結合又は炭素数1若しくは2のアルキレン基であることが最も好ましい。
 Rx’、Rx’、Rx’及びRx’についてのアルキル基及びシクロアルキル基の具体例及び好ましい例としては、Rx、Rxについてのアルキル基及びシクロアルキル基として前述した具体例及び好ましい例と同様なものが挙げられる。
 Rx’同士が互いに結合して形成する環、又はRx’とRx’とが互いに結合して形成する環を構成する炭素原子(環形成に寄与する炭素原子)の少なくとも1つは酸素原子又はスルフィニル基で置き換わっていても良い。
 酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる酸分解性基を有する繰り返し単位の好ましい具体例として、例えば以下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。下記具体例中、Xaは、水素原子、CH、CF、又はCHOHを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 また、樹脂(A)は、酸分解性基を有する繰り返し単位として、下記一般式(AI)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-C000021
 一般式(AI)に於いて、
 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。 
 Tは、単結合又は2価の連結基を表す。 
 Rx~Rxは、それぞれ独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。 
 Rx~Rxの2つが結合して環構造を形成してもよい。
 Tの2価の連結基としては、アルキレン基、-COO-Rt-基、-O-Rt-基、フェニレン基等が挙げられる。式中、Rtは、アルキレン基又はシクロアルキレン基を表す。 
 Tは、単結合又は-COO-Rt-基が好ましい。Rtは、炭素数1~5のアルキレン基が好ましく、-CH-基、-(CH-基、-(CH-基がより好ましい。Tは、単結合であることがより好ましい。
 Xa1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。
 Xa1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。
 Xa1は、水素原子又はメチル基であることが好ましい。
 Rx、Rx及びRx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、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。
 Rx、Rx及びRx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。
 Rx、Rx及びRxの2つが結合して形成する環構造としては、シクロペンチル環、シクロヘキシル環などの単環のシクロアルカン環、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シクロアルキル基が好ましい。炭素数5又は6の単環のシクロアルカン環が特に好ましい。
 Rx、Rx及びRxは、各々独立に、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、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、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。
 以下に一般式(AI)で表される繰り返し単位の具体例を挙げるが、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
 具体例中、Rx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。Xaは、水素原子、CH、CF、又はCHOH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、Rx~Rxなどの各基が有し得る置換基の具体例及び好ましい例と同様である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 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-C000025
 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。2種以上を併用する場合の具体的併用例は、特に限定されないが、例えば以下が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 樹脂(A)に含まれる酸分解性基を有する繰り返し単位の含有率(酸分解性基を有する繰り返し単位が複数存在する場合はその合計)は、樹脂(A)の全繰り返し単位に対して、30モル%以上であることが好ましく、40モル%以上であることがより好ましく、50モル%以上であることが更に好ましく、55モル%以上であることが特に好ましい。中でも、樹脂(A)が上記一般式(AI)で表される繰り返し単位を有するとともに、上記一般式(AI)で表される繰り返し単位の樹脂(A)の全繰り返し単位に対する含有量が40モル%以上であることが好ましい。
 また、酸分解性基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)の全繰り返し単位に対して、例えば、80モル%以下であることが好ましく、75モル%以下であることが好ましく、70モル%以下であることがより好ましい。
 樹脂(A)は、更に、上述した繰り返し単位(a)とは異なるラクトン構造を有する繰り返し単位、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、がより好ましい。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さらに好ましい。また、ラクトン構造又はスル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)、(LC1-13)、(LC1-14)、(LC1-17)であり、特に好ましいラクトン構造は(LC1-4)である。このような特定のラクトン構造を用いることでLER、現像欠陥が良好になる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
 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、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い。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。
 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、下記一般式(III)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
 上記一般式(III)中、
 Aは、エステル結合(-COO-で表される基)又はアミド結合(-CONH-で表される基)を表す。
 Rは、複数個ある場合にはそれぞれ独立にアルキレン基、シクロアルキレン基、又はその組み合わせを表す。
 Zは、複数個ある場合にはそれぞれ独立に、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
又はウレア結合
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
を表す。ここで、Rは、各々独立して、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。
 Rは、ラクトン構造又はスルトン構造を有する1価の有機基を表す。
 nは、-R-Z-で表される構造の繰り返し数であり、0~5の整数を表し、0又は1であることが好ましく、0であることがより好ましい。nが0である場合、-R-Z-は存在せず、単結合となる。
 Rは、水素原子、ハロゲン原子又はアルキル基を表す。
 Rのアルキレン基、シクロアルキレン基は置換基を有してよい。
 Zは好ましくは、エーテル結合、エステル結合であり、特に好ましくはエステル結合である。
 Rのアルキル基は、炭素数1~4のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。
 Rのアルキレン基、シクロアルキレン基、Rにおけるアルキル基は、各々置換されていてもよく、置換基としては、例えば、フッ素原子等のハロゲン原子やメルカプト基、水酸基、アルコキシ基、アシルオキシ基が挙げられる。
 Rは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、ヒドロキシメチル基が好ましい。
 Rにおける好ましい鎖状アルキレン基としては炭素数が1~10の鎖状のアルキレンが好ましく、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。好ましいシクロアルキレン基としては、炭素数3~20のシクロアルキレン基であり、例えば、シクロヘキシレン基、シクロペンチレン基、ノルボルニレン基、アダマンチレン基等が挙げられる。本発明の効果を発現するためには鎖状アルキレン基がより好ましく、メチレン基が特に好ましい。
 Rで表されるラクトン構造又はスルトン構造を有する1価の有機基は、ラクトン構造又はスルトン構造を有していれば限定されるものではなく、具体例として一般式(LC1-1)~(LC1-21)及び、(SL1-1)~(SL1-3)の内のいずれかで表されるラクトン構造又はスルトン構造が挙げられ、これらのうち(LC1-4)で表される構造が特に好ましい。また、(LC1-1)~(LC1-21)におけるnは2以下のものがより好ましい。
 また、Rは無置換のラクトン構造又はスルトン構造を有する1価の有機基、或いはメチル基、シアノ基又はアルコキシカルボニル基を置換基として有するラクトン構造又はスルトン構造を有する1価の有機基が好ましく、シアノ基を置換基として有するラクトン構造(シアノラクトン)を有する1価の有機基がより好ましい。
 以下にラクトン構造又はスルトン構造を有する基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-C000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 本発明の効果を高めるために、2種以上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を併用することも可能である。
 樹脂(A)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(繰り返し単位(a)を除く)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(A)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。
 また、樹脂(A)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-C000034
 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。
 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、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-C000035
 樹脂(A)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。
 樹脂(A)において、環状炭酸エステル構造を有する繰り返し単位(好ましくは、一般式(A-1)で表される繰り返し単位)の含有率は、樹脂(A)を構成する全繰り返し単位に対して、3~80モル%であることが好ましく、3~60モル%であることが更に好ましく、3~30モル%であることが特に好ましく、10~15モル%であることが最も好ましい。このような含有率とすることによって、レジストとしての現像性、低欠陥性、低LWR、低PEB温度依存性、プロファイル等を向上させることができる。
 以下に、一般式(A-1)で表される繰り返し単位の具体例(繰り返し単位(A-1a)~(A-1w))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-C000036
 樹脂(A)は、水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位を有していても良い。これにより基板密着性、現像液親和性が向上する。水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位は、水酸基又はシアノ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。
 また、水酸基又はシアノ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は、酸分解性基を有する繰り返し単位とは異なることが好ましい(すなわち、酸に対して安定な繰り返し単位であることが好ましい)。
 水酸基又はシアノ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。
 より好ましくは、下記一般式(AIIa)~(AIIc)のいずれかで表される繰り返し単位を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
 式中、Rは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、又は、トリフルオロメチル基を表す。
 Abは、単結合、又は2価の連結基を表す。
 Ab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、Abは、単結合、又は、アルキレン基であることが好ましい。
 Rpは、水素原子、ヒドロキシル基、又は、ヒドロキシアルキル基を表す。複数のRpは、同一でも異なっていても良いが、複数のRpの内の少なくとも1つは、ヒドロキシル基又はヒドロキシアルキル基を表す。
 樹脂(A)は、水酸基又はシアノ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、樹脂(A)が水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位を含有する場合、水酸基又はシアノ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、1~40モル%が好ましく、より好ましくは3~30モル%、更に好ましくは5~25モル%である。
 水酸基又はシアノ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-C000038
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
 その他、国際公開2011/122336号明細書の〔0011〕以降に記載のモノマー又はこれに対応する繰り返し単位なども適宜使用可能である。
 樹脂(A)は、酸基を有する繰り返し単位(繰り返し単位(a)を除く)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、ナフトール構造、α位が電子求引性基で置換された脂肪族アルコール基(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、のいずれも好ましく、連結基は単環又は多環の環状炭化水素構造を有していてもよい。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(A)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(A)中の全繰り返し単位に対し、25モル%以下であることが好ましく、20モル%以下であることがより好ましい。樹脂(A)が酸基を有する繰り返し単位を含有する場合、樹脂(A)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-C000040
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
 本発明における樹脂(A)は、更に極性基(例えば、前記酸基、ヒドロキシル基、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(IV)で表される繰り返し単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
 一般式(IV)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。
 樹脂(A)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(A)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5~50モル%であり、更に好ましくは5~25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-C000043
 本発明の組成物に用いられる樹脂(A)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(A)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(A)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(A)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。
 本発明における樹脂(A)の形態としては、ランダム型、ブロック型、クシ型、スター型のいずれの形態でもよい。樹脂(A)は、例えば、各構造に対応する不飽和モノマーのラジカル、カチオン、又はアニオン重合により合成することができる。また各構造の前駆体に相当する不飽和モノマーを用いて重合した後に、高分子反応を行うことにより目的とする樹脂を得ることも可能である。
 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(A)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(A)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。
 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(A)は、樹脂(D)との相溶性の観点から、フッ素原子及びケイ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(A)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(A)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(A)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。
 例えば、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(A)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、上記のように7,000以上であり、好ましくは7,000~200,000であり、より好ましくは7,000~50,000、更により好ましくは7,000~40,000,000、特に好ましくは7,000~30,000である。重量平均分子量が7000より小さいと、有機系現像液に対する溶解性が高くなりすぎ、精密なパターンを形成できなくなる懸念が生じる。
 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(A)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(A)は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。また、樹脂(A)と、樹脂(A)には該当しない、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性が減少する樹脂を併用してもよい。 
 本願発明で好ましく用いられる樹脂(A)としては、例えば後述の実施例1~14に記載の樹脂P-1~P-7が挙げられるが、それら以外にも、例えば以下のような樹脂が挙げられる。これらの樹脂を、後述の実施例1~14で使用されている樹脂P-1~P-7の代わりに用いても、良好な性能を奏することが期待される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
 <活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物>
 本発明の組成物は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(以下、「化合物(B)」又は「酸発生剤」ともいう。)を含有することが好ましい。
 本発明の一態様において、酸発生剤としては、下記一般式(ZI)、(ZII)又は(ZIII)で表される化合物を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
 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。
 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1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。
 Zは、非求核性アニオン(求核反応を起こす能力が著しく低いアニオン)を表す。 
 Zとしては、例えば、スルホン酸アニオン(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)、カルボン酸アニオン(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)、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)メチドアニオン等を挙げられる。
 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の直鎖又は分岐のアルキル基及び炭素数3~30のシクロアルキル基が挙げられる。
 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。
 上記で挙げたアルキル基、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。この具体例としては、ニトロ基、フッ素原子などのハロゲン原子、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2~15)、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)を有していてもよい
 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。
 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い。これらのアルキル基の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、フッ素原子又は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Zとしては、例えば、弗素化燐(例えば、PF )、弗素化硼素(例えば、BF )、弗素化アンチモン(例えば、SbF )等を挙げることができる。
 Z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。
 本発明の一形態において、Zとしてのアニオンに含まれるフッ素原子数は2又は3であることが好ましい。これにより、本発明の効果を高めることができる。
 酸強度の観点からは、発生酸のpKaが-1以下であることが、感度向上のために好ましい。
 R201、R202及びR203の有機基としては、アリール基(炭素数6~15が好ましい)、直鎖又は分岐のアルキル基(炭素数1~10が好ましい)、シクロアルキル基(炭素数3~15が好ましい)などが挙げられる。
 R201、R202及びR203のうち、少なくとも1つがアリール基であることが好ましく、3つ全てがアリール基であることがより好ましい。アリール基としては、フェニル基、ナフチル基などの他に、インドール残基、ピロール残基などのヘテロアリール基も可能である。
 R201、R202及びR203としてのこれらアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は更に置換基を有していてもよい。その置換基としては、ニトロ基、フッ素原子などのハロゲン原子、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)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
 また、R201、R202及びR203から選ばれる2つが、単結合又は連結基を介して結合していてもよい。連結基としてはアルキレン基(炭素数1~3が好ましい)、-O-,-S-,-CO-,-SO-などがあげられるが、これらに限定されるものではない。
 R201、R202及びR203のうち少なくとも1つがアリール基でない場合の好ましい構造としては、特開2004-233661号公報の段落0046,0047、特開2003-35948号公報の段落0040~0046、米国特許出願公開第2003/0224288A1号明細書に式(I-1)~(I-70)として例示されている化合物、米国特許出願公開第2003/0077540A1号明細書に式(IA-1)~(IA-54)、式(IB-1)~(IB-24)として例示されている化合物等のカチオン構造を挙げることができる。
 一般式(ZI)で表される化合物の更に好ましい例として、以下に説明する一般式(ZI-3)又は(ZI-4)で表される化合物を挙げることができる。先ず、一般式(ZI-3)で表される化合物について説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
 上記一般式(ZI-3)中、
 Rは、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又はアルケニル基を表し、
 R及びRは、それぞれ独立に、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し、RとRが互いに連結して環を形成してもよく、
 RとRは、互いに連結して環を形成してもよく、
 R及びRは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、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、アルコキシカルボニルシクロアルキル基を表し、RとRが互いに連結して環を形成してもよく、この環構造は酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケトン基、エーテル結合、エステル結合、アミド結合を含んでいてもよい。 
 Zは、非求核性アニオンを表す。
 Rとしてのアルキル基は、好ましくは炭素数1~20の直鎖又は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。具体的にはメチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、n-ドデシル基、n-テトラデシル基、n-オクタデシル基などの直鎖アルキル基、イソプロピル基、イソブチル基、t-ブチル基、ネオペンチル基、2-エチルヘキシル基などの分岐アルキル基を挙げることができる。Rの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、シアノメチル基、2,2,2-トリフルオロエチル基、メトキシカルボニルメチル基、エトキシカルボニルメチル基等が挙げられる。
 Rとしてのシクロアルキル基は、好ましくは炭素数3~20のシクロアルキル基であり、環内に酸素原子又は硫黄原子を有していてもよい。具体的には、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などを挙げることができる。Rのシクロアルキル基は置換基を有していてもよく、置換基の例としては、アルキル基、アルコキシ基が挙げられる。
 Rとしてのアルコキシ基は、好ましくは炭素数1~20のアルコキシ基である。具体的には、メトキシ基、エトキシ基、イソプロピルオキシ基、t-ブチルオキシ基、t-アミルオキシ基、n-ブチルオキシ基が挙げられる。Rのアルコキシ基は置換基を有していてもよく、置換基の例としては、アルキル基、シクロアルキル基が挙げられる。
 Rとしてのシクロアルコキシ基は、好ましくは炭素数3~20のシクロアルコキシ基であり、シクロヘキシルオキシ基、ノルボルニルオキシ基、アダマンチルオキシ基などを挙げることができる。Rのシクロアルコキシ基は置換基を有していてもよく、置換基の例としては、アルキル基、シクロアルキル基が挙げられる。
 Rとしてのアリール基は、好ましくは炭素数6~14のアリール基であり、例えばフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基などが挙げられる。Rのアリール基は置換基を有していてもよく、好ましい置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基が挙げられる。置換基がアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基又はシクロアルコキシ基の場合、上述したRとしてのアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基及びシクロアルコキシ基と同様のものが挙げられる。 
 Rとしてのアルケニル基は、ビニル基、アリル基が挙げられる。
 R及び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し、RとRが互いに連結して環を形成してもよい。但し、R及びRのうち少なくとも1つは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基を表す。R、Rについてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基の具体例及び好ましい例としては、Rについて前述した具体例及び好ましい例と同様のものが挙げられる。RとRが互いに連結して環を形成する場合、R及びRに含まれる環の形成に寄与する炭素原子の数の合計は、4~7であることが好ましく、4又は5であることが特に好ましい。
 RとRは、互いに連結して環を形成してもよい。RとRが互いに連結して環を形成する場合、Rがアリール基(好ましくは置換基を有してもよいフェニル基又はナフチル基)であり、Rが炭素数1~4のアルキレン基(好ましくはメチレン基又はエチレン基)であることが好ましく、好ましい置換基としては、上述したRとしてのアリール基が有していても良い置換基と同様のものが挙げられる。RとRが互いに連結して環を形成する場合における他の形態として、Rがビニル基であり、Rが炭素数1~4のアルキレン基であることも好ましい。
 R及びRにより表されるアルキル基は、好ましくは炭素数1~15のアルキル基、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、エイコシル基等を挙げることができる。
 R及びRにより表されるシクロアルキル基は、好ましくは炭素数3~20のシクロアルキル基、例えば、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等を挙げることができる。
 R及びRにより表されるアルケニル基は、好ましくは、2~30のアルケニル基、例えば、ビニル基、アリル基、及びスチリル基を挙げることができる。
 R及びRにより表されるアリール基としては、例えば、炭素数6~20のアリール基が好ましく、具体的にはフェニル基、ナフチル基、アズレニル基、アセナフチレニル基、フェナンスレニル基、ペナレニル基、フェナントラセニル基、フルオレニル基、アントラセニル基、ピレニル基、ベンゾピレニル基等が挙げられる。好ましくは、フェニル基、ナフチル基であり、更に好ましくは、フェニル基である。
 R及びRにより表される2-オキソアルキル基及びアルコキシカルボニルアルキル基のアルキル基部分としては、例えば、先にR及びRとして列挙したものが挙げられる。
 R及びRにより表される2-オキソシクロアルキル基及びアルコキシカルボニルシクロアルキル基のシクロアルキル基部分としては、例えば、先にR及びRyとして列挙したものが挙げられる。
 Zは、例えば、前述の一般式(ZI)におけるZとして列挙したものが挙げられる。
 一般式(ZI-3)で表される化合物は、好ましくは、以下の一般式(ZI-3a)及び(ZI-3b)で表される化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
 一般式(ZI-3a)及び(ZI-3b)において、R、R及びRは、上記一般式(ZI-3)で定義した通りである。
 Yは、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を表し、酸素原子又は窒素原子であることが好ましい。m、n、p及びqは整数を意味し、0~3であることが好ましく、1~2であることがより好ましく、1であることが特に好ましい。SとYを連結するアルキレン基は置換基を有してもよく、好ましい置換基としてはアルキル基が挙げられる。
 Rは、Yが窒素原子である場合には1価の有機基を表し、Yが酸素原子又は硫黄原子である場合には存在しない。Rは、電子求引性基を含む基であることが好ましく、下記一般式(ZI-3a-1)~(ZI-3a-4)で表される基であることが特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
 上記(ZI-3a-1)~(ZI-3a-3)において、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し、好ましくはアルキル基である。Rについてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基の具体例及び好ましい例としては、上記一般式(ZI-3)におけるRについて前述した具体例及び好ましい例と同様のものが挙げられる。
 上記(ZI-3a-1)~(ZI-3a-4)において、*は一般式(ZI-3a)で表される化合物中のYとしての窒素原子に接続する結合手を表す。
 Yが窒素原子である場合、Rは、-SO-Rで表される基であることが特に好ましい。Rは、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表し、好ましくはアルキル基である。Rについてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基の具体例及び好ましい例としては、Rについて前述した具体例及び好ましい例と同様のものが挙げられる。
 Zは、例えば、前述の一般式(ZI)におけるZとして列挙したものが挙げられる。
 一般式(ZI-3)で表される化合物は、特に好ましくは、以下の一般式(ZI-3a’)及び(ZI-3b’)で表される化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
 一般式(ZI-3a’)及び(ZI-3b’)において、R、R、R、Y及びRは、上記一般式(ZI-3a)及び(ZI-3b)で定義した通りである。 
 Zは、例えば、前述の一般式(ZI)におけるZとして列挙したものが挙げられる。 
 一般式(ZI-3)で表される化合物のカチオン部分の具体例を以下に挙げる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000050
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000051
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000053
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
 次に、一般式(ZI-4)で表される化合物について説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056
 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く、環を構成する原子として、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子などのヘテロ原子を含んでも良い。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が挙げられる。
 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を有する基が挙げられる。これら基は、置換基を更に有していてもよい。
 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。
 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又は2,5-ジ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、及び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価の基等が好ましく、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価の基が特に好ましい。
 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。
 以上説明した一般式(ZI-3)又は(ZI-4)で表される化合物が有するカチオン構造の具体例としては、上述した、特開2004-233661号公報、特開2003-35948号公報、米国特許出願公開第2003/0224288A1号明細書、米国特許出願公開第2003/0077540A1号明細書に例示されている化合物等のカチオン構造の他、例えば、特開2011-53360号公報の段落0046、0047、0072~0077、0107~0110に例示されている化学構造等におけるカチオン構造、特開2011-53430号公報の段落0135~0137、0151、0196~0199に例示されている化学構造等におけるカチオン構造などが挙げられる。
 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、アルキル基、シクロアルキル基としては、前述の化合物(ZI)におけるR201~R203のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基と同様である。
 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。この置換基としても、前述の化合物(ZI)におけるR201~R203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ものが挙げられる。
 Zは、例えば、前述の一般式(ZI)におけるZとして列挙したものが挙げられる。
 また、一般式(ZI-3)又は(ZI-4)で表される化合物の他、下記一般式(ZI-5)で表される化合物も酸発生剤として好ましい。下記一般式(I’)で表される化合物を使用することにより、露光光の透過性が向上し、LWR、DOFが良化する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057
 上記一般式(ZI-5)中、
 X’は、酸素原子、硫黄原子又は-N(Rx)-を表す。
 R’及びR’はそれぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。
 R’~R’はそれぞれ独立に水素原子、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、アシル基、アルキルカルボニルオキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールオキシカルボニル基又はアリールカルボニルオキシ基を表す。
 Rxは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アシル基、アルケニル基、アルコキシカルボニル基、アリール基、アリールカルボニル基又はアリールオキシカルボニル基を表す。
 R’及びR’は互いに連結して環を形成していても良い。また、R’~R’中のいずれか2つ以上、R’とR’、R’とR’、R’とRx、R’とRxは、それぞれ、互いに連結して環を形成していても良い。
 X’は、吸光性(例えば、波長193nmにおける吸光度)を低く抑える観点から、硫黄原子又は-N(Rx)-であることが好ましい。
 Zは、例えば、前述の一般式(ZI)におけるZとして列挙したものが挙げられる。
 R’~R’、Rxとしてのアルキル基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数1~20の直鎖又は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、Rxについての置換基を有するアルキル基としては、シアノメチル基、2,2,2-トリフルオロエチル基、メトキシカルボニルメチル基、エトキシカルボニルメチル基等が挙げられる。
 R’、R’についての置換基を有するアルキル基としては、メトキシエチル基等が挙げられる。
 また、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)なども挙げられる。
 R’~R’、Rxとしてのシクロアルキル基は、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。
 R’~R’、Rxとしてのアシル基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数1~10のアシル基である。
 Rxとしてのアルケニル基は、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、ブテニル基等が挙げられる。
 R’~R’としてのアルコキシ基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数1~20のアルコキシ基である。
 R’~R’としてのアルコキシカルボニル基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数2~20のアルコキシカルボニル基である。 
 R’~R’としてのアルキルカルボニルオキシ基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数2~20のアルキルカルボニルオキシ基である。
 R’~R’、Rxとしてのアリール基は、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。
 R’~R’としてのアリールオキシ基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数6~14のアリールオキシ基である。
 R’~R’、Rxとしてのアリールオキシカルボニル基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数7~15のアリールオキシカルボニル基である。 
 R’~R’としてのアリールカルボニルオキシ基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数7~15のアリールカルボニルオキシ基である。 
 Rxとしてのアリールカルボニル基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数7~15のアリールカルボニル基である。
 R’~R’としてのアルキル基、R’~R’、Rxとしてのシクロアルキル基、R’~R’、Rxとしてのアシル基、R’~R’としてのアルコキシ基、R’~R’としてのアルコキシカルボニル基、R’~R’としてのアルキルカルボニルオキシ基、R’~R’、Rxとしてのアリール基、R’~R’としてのアリールオキシ基、R’~R’、Rxとしてのアリールオキシカルボニル基、R’~R’としてのアリールカルボニルオキシ基、Rxとしてのアリールカルボニル基各々が更に有していてもよい置換基としては、アルキル基(直鎖、分岐、環状のいずれであっても良く、炭素数1~12が好ましい)、アリール基(炭素数6~14が好ましい)、ニトロ基、フッ素原子などのハロゲン原子、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)、アシル基(好ましくは炭素数2~12)等が挙げられる。
 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、エチレン基、プロピレン基、1,2-シクロヘキシレン基等)が一般式(I’)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。ただし、酸アニオン発生の分解効率の観点から、R’及びR’は互いに結合して環を形成しないことが好ましい。
 R’~R ’中のいずれか2つ以上、R’とR’、R’とR’、R’とRx、R’とRx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員の環が挙げられる。
 R’、R’としては、アルキル基又はアリール基であることが特に好ましい。
 R’~R’の特に好ましい例としては、置換基を有してもよいアルキル基、又は水素原子が挙げられるが、ArFレジスト用途で用いる場合には、193nmの吸収強度の点で水素原子が特に好ましい。
 Rxとしては、アルキル基又はアシル基であることが特に好ましい。
 次に、非求核性アニオンZ-の好ましい構造について説明する。 
 非求核性アニオンZ-は、一般式(2)で表されるスルホン酸アニオンであることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058
 一般式(2)中
 Xfは、各々独立に、フッ素原子、又は少なくとも一つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。 
 R及びRは、各々独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基、又は、少なくとも一つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表し、複数存在する場合のR及びRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。 
 Lは、二価の連結基を表し、複数存在する場合のLは同一でも異なっていてもよい。 
 Aは、環状構造を含む有機基を表す。 
 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。
 一般式(2)のアニオンについて、更に詳しく説明する。 
 Xfは、上記の通り、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であり、フッ素原子で置換されたアルキル基におけるアルキル基としては、炭素数1~10のアルキル基が好ましく、炭素数1~4のアルキル基がより好ましい。また、Xf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として、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。具体的には、フッ素原子、CFが好ましい。特に、双方のXfがフッ素原子であることが好ましい。
 R及びRは、上記の通り、水素原子、フッ素原子、アルキル基、又は、少なくとも一つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表し、アルキル基は、炭素数1~4のものが好ましい。さら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。R及びRの少なくとも一つのフッ素原子で置換されたアルキル基の具体例としては、CF、C、C、C、C11、C13、C15、C17、CHCF、CHCHCF、CH、CHCH、CH、CHCH、CH、CHCHが挙げられ、中でもCFが好ましい。
 Lは、2価の連結基を表し、-COO-、-OCO-、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO-、-N(Ri)-(式中、Riは水素原子又はアルキルを表す)、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、-COO-、-OCO-、-CO-、-SO-、-CON(Ri)-、-SON(Ri)-、-CON(Ri)-アルキレン基-、-N(Ri)CO-アルキレン基-、-COO-アルキレン基-又は-OCO-アルキレン基-であることが好ましく、-COO-、-OCO-、-SO-、-CON(Ri)-又は-SON(Ri)-であることがより好ましい。複数存在する場合のLは同一でも異なっていてもよい。
 Riとしてのアルキル基は、好ましくは炭素数1~20の直鎖又は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。具体的にはメチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、n-ドデシル基、n-テトラデシル基、n-オクタデシル基などの直鎖アルキル基、イソプロピル基、イソブチル基、t-ブチル基、ネオペンチル基、2-エチルヘキシル基などの分岐アルキル基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は、シアノメチル基、2,2,2-トリフルオロエチル基、メトキシカルボニルメチル基、エトキシカルボニルメチル基等が挙げられる。
 Aの環状構造を含む有機基としては、環状構造を有するものであれば特に限定されず、脂環基、アリール基、ステロイド骨格を有する基(シクロペンタヒドロフェナントレンの炭素骨格を有する基)、複素環基(芳香属性を有するものだけでなく、芳香族性を有さないものも含み、例えば、テトラヒドロピラン環、ラクトン環構造も含む。)等が挙げられる。
 脂環基としては、単環でも多環でもよく、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、ノルボルネン-イル基、トリシクロデカニル基(例えば、トリシクロ[5.2.1.0(2,6)]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、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。また、ピペリジン基、デカヒドロキノリン基、デカヒドロイソキノリン基等の窒素原子含有脂環基も好ましい。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、アダマンチル基、デカヒドロキノリン基、デカヒドロイソキノリン基といった炭素数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を抑制でき、露光ラチチュード向上の観点から好ましい。
 アリール基としては、ベンゼン環、ナフタレン環、フェナンスレン環、アントラセン環が挙げられる。中でも193nmにおける光吸光度の観点から低吸光度のナフタレンが好ましい。
 複素環基としては、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、ピリジン環が挙げられる。中でもフラン環、チオフェン環、ピリジン環が好ましい。
 上記環状の有機基は、置換基を有していてもよく、該置換基としては、アルキル基(直鎖、分岐、環状のいずれであっても良く、炭素数1~12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、スルホン酸エステル基、シアノ基等が挙げられる。
 なお、環状構造を含む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、1~4がより好ましく、1が特に好ましい。yは0~4が好ましく、0又は1がより好ましく、0が更に好ましい。zは0~8が好ましく、0~4がより好ましく、1が更に好ましい。
 また、本発明の一形態において、一般式(2)で表されるアニオンに含まれるフッ素原子数は2又は3であることが好ましい。これにより、本発明の効果を更に高めることができる。
 一般式(2)で表されるスルホン酸アニオン構造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-C000059
 Zとしては、下記一般式(B-1)で表されるスルホン酸アニオンも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000060
 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0~4の整数を表す。
 nは0~3の整数であることが好ましく、0又は1であることがより好ましい。
 Xb1は単結合、アルキレン基、エーテル結合、エステル結合(-OCO-若しくは-COO-)、スルホン酸エステル結合(-OSO-若しくは-SO-)、又はそれらの組み合わせを表す。
 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く、エステル結合(-OCO-若しくは-COO-)であることがより好ましい。
 Rb2は炭素数6以上の有機基を表す。
 Rb2についての炭素数6以上の有機基としては、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、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。嵩高さの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以上の嵩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、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。
 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。
 一般式(B-1)で表されるスルホン酸アニオン構造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。なお、下記具体例には、上述した一般式(2)で表されるスルホン酸アニオンに該当するものも含まれている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000061
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000062
 非求核性アニオンZ-は、一般式(2’)で表されるジスルホニルイミド酸アニオンであってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000063
 一般式(2’)中、
 Xfは、上記一般式(2)で定義した通りであり、好ましい例も同様である。一般式(2’)において、2つのXfは互いに連結して環構造を形成してもよい。
 Zについてのジスルホニルイミド酸アニオンとしては、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオンであることが好ましい。
 ビス(アルキルスルホニル)イミ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い。
 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。ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオンが形成していてもよい上記の環構造としては、5~7員環であることが好ましく、6員環であることがより好ましい。
 これらのアルキル基、及び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、フッ素原子又はフッ素原子で置換されたアルキル基が好ましい。 
 酸発生剤として、更に、下記一般式(ZV)で表される化合物も挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000064
 一般式(ZV)中、
 R208はアルキル基、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。
 R208のアリール基の具体例としては、上記一般式(ZI)におけるR201~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)におけるR201~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のアルキレン基(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、ビニレン基、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。 
 酸発生剤の例を以下に挙げる。但し、本発明はこれらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000065
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000066
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000067
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000068
 酸発生剤は、1種類単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。 
 酸発生剤の組成物中の含有率は、組成物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5~28質量%、更に好ましくは10~25質量%である。
 <塩基性化合物>
 本発明の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、塩基性化合物を含有することが好ましい。使用可能な塩基性化合物は特に限定されないが、例えば、以下の(1)~(5)に分類される化合物を用いることができる。
 (1)塩基性化合物(N)
 塩基性化合物としては、好ましくは、下記式(A)~(E)で示される構造を有する化合物(N)を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000069
 一般式(A)及び(E)中、
 R200、R201及びR202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、R201とR202は、互いに結合して環を形成してもよい。
 R203、R204、R205及びR206は、同一でも異なってもよく、炭素数1~20個のアルキル基を表す。 
 上記アルキル基について、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)及び(E)中のアルキル基は、無置換であることがより好ましい。
 好ましい化合物(N)として、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、更に好ましい化合物(N)として、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(N)、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(N)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、2-フェニルベンゾ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(N)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-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(N)としてはテトラブチルアンモニウムヒドロキシド、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(N)としてはオニウムヒドロキシド構造を有する化合物(N)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(N)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。アニリン化合物(N)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、N-フェニルジエタノールアミン、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(N)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。これら化合物の例としては、米国特許出願公開第2007/0224539A1号明細書の段落[0066]に例示されている化合物(C1-1)~(C3-3)などが挙げられる。 
 また、下記化合物も塩基性化合物(N)として好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000070
 塩基性化合物(N)としては、上述した化合物のほかに、特開2011-22560号公報[0180]~[0225]、特開2012-137735号公報[0218]~[0219]、国際公開パンフレットWO2011/158687A1[0416]~[0438]に記載されている化合物等を使用することもできる。塩基性化合物(N)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であってもよい。
 これらの塩基性化合物(N)は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
 本発明の組成物は、塩基性化合物(N)を含有してもしなくてもよいが、含有する場合、塩基性化合物(N)の含有率は、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。
 酸発生剤と塩基性化合物(N)の組成物中の使用割合は、酸発生剤/塩基性化合物(モル比)=2.5~300であることが好ましい。即ち、感度、解像度の点からモル比が2.5以上が好ましく、露光後加熱処理までの経時によるレジストパターンの太りによる解像度の低下抑制の点から300以下が好ましい。酸発生剤/塩基性化合物(N)(モル比)は、より好ましくは5.0~200、更に好ましくは7.0~150である。
 (2)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(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(E)」ともいう)を含有することが好ましい。
 化合物(E)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(E-1)であることが好ましい。すなわち、化合物(E)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(E)又は(E-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(PAIII)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す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。
 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する酸性官能基に相当する。
 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する酸性官能基に相当する。
 以下、化合物(E)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。また、これら化合物以外にも、US2010/0233629A号公報の(A-1)~(A-44)の化合物や、US2012/0156617A号公報の(A-1)~(A-23)の化合物も好適に用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000071
 化合物(E)の合成は、特に、特開2006-330098号公報及び特開2011-100105号公報の合成例などに準ずることができる。 
 化合物(E)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(E)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(E)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。
 また、化合物(E)の一態様として、活性光線または放射線の照射により分解し、樹脂(A)の酸分解基を酸分解させない程度の強度の酸(弱酸)を発生する化合物(E-2)も挙げることができる。
 この化合物としては、例えば、フッ素原子を有さないカルボン酸のオニウム塩(好ましくはスルホニウム塩)、フッ素原子を有さないスルホン酸のオニウム塩(好ましくはスルホニウム塩)をなど挙げることができる。スルホニウム塩のカチオン構造として好ましくは、酸発生剤(B)で挙げているスルホニウムカチオン構造を好ましく挙げることができる。
 化合物(E-2)として、より具体的には、WO2012/053527Aの[0170]で挙げられている化合物、特開2012-173419号公報の[0268]~[0269]の化合物などが挙げられる。
 (3)窒素原子を有し、酸の作用により脱離する基を有する低分子化合物(F)
 本発明の組成物は、窒素原子を有し、酸の作用により脱離する基を有する化合物(以下「化合物(F)」ともいう)を含有してもよい。
 酸の作用により脱離する基としては特に限定されないが、アセタール基、カルボネート基、カルバメート基、3級エステル基、3級水酸基、ヘミアミナールエーテル基が好ましく、カルバメート基、ヘミアミナールエーテル基であることが特に好ましい。
 酸の作用により脱離する基を有する化合物(N’’)の分子量は、100~1000が好ましく、100~700がより好ましく、100~500が特に好ましい。
 化合物(F)としては、酸の作用により脱離する基を窒素原子上に有するアミン誘導体が好ましい。
 化合物(F)は、窒素原子上に保護基を有するカルバメート基を有しても良い。カルバメート基を構成する保護基としては、下記一般式(d-1)で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000072
 一般式(d-1)において、
 Rbは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1~10)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~30)、アリール基(好ましくは炭素数3~30)、アラルキル基(好ましくは炭素数1~10)、又はアルコキシアルキル基(好ましくは炭素数1~10)を表す。Rbは相互に連結して環を形成していてもよい。
 Rbが示すアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基は、ヒドロキシル基、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。Rbが示すアルコキシアルキル基についても同様である。
 Rbとして好ましくは、直鎖状、又は分岐状のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基である。より好ましくは、直鎖状、又は分岐状のアルキル基、シクロアルキル基である。
 2つのRbが相互に連結して形成する環としては、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等が挙げられる。
 一般式(d-1)で表される基の具体的な構造としては、米国特許出願公開第2012/0135348A1号明細書の段落[0466]に開示された構造を挙げることができるが、これに限定されるものではない。
 化合物(F)は、下記一般式(6)で表される構造を有するものであることが特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000073
 一般式(6)において、Raは、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表す。lが2のとき、2つのRaは同じでも異なっていてもよく、2つのRaは相互に連結して式中の窒素原子と共に複素環を形成していてもよい。該複素環には式中の窒素原子以外のヘテロ原子を含んでいてもよい。
 Rbは、前記一般式(d-1)におけるRbと同義であり、好ましい例も同様である。
 lは0~2の整数を表し、mは1~3の整数を表し、l+m=3を満たす。
 一般式(6)において、Raとしてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基は、Rbとしてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基が置換されていてもよい基として前述した基と同様な基で置換されていてもよい。
 前記Ra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(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、上記基で置換されていてもよい)の好ましい例としては、Rbについて前述した好ましい例と同様な基が挙げられる。
 また、前記Raが相互に連結して形成する複素環としては、好ましくは炭素数20以下であり、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、ヒドロキシル基、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。
 本発明における特に好ましい化合物(F)の具体的としては、米国特許出願公開第2012/0135348A1号明細書の段落[0475]に開示された化合物を挙げることができるが、これに限定されるものではない。
 一般式(6)で表される化合物は、特開2007-298569号公報、特開2009-199021号公報などに基づき合成することができる。
 本発明において、低分子化合物(F)は、一種単独でも又は2種以上を混合しても使用することができる。
 本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物における化合物(F)の含有量は、組成物の全固形分を基準として、0.001~20質量%であることが好ましく、より好ましくは0.001~10質量%、更に好ましくは0.01~5質量%である。
 (4)オニウム塩
 また、本発明の組成物は、塩基性化合物として、下記一般式(6A)又は(6B)で表されるオニウム塩を含んでもよい。このオニウム塩は、レジスト組成物で通常用いられる光酸発生剤の酸強度との関係で、レジスト系中で、発生酸の拡散を制御することが期待される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000074
 一般式(6A)中、
 Raは、有機基を表す。但し、式中のカルボン酸基に直接結合する炭素原子にフッ素原子が置換しているものを除く。 
 Xは、オニウムカチオンを表す。
 一般式(6B)中、
 Rbは、有機基を表す。但し、式中のスルホン酸基に直接結合する炭素原子にフッ素原子が置換しているものを除く。 
 Xはオニウムカチオンを表す。
 Ra及びRbにより表される有機基は、式中のカルボン酸基又はスルホン酸基に直接結合する原子が炭素原子であることが好ましい。但し、この場合、上述した光酸発生剤から発生する酸よりも相対的に弱い酸とするために、スルホン酸基又はカルボン酸基に直接結合する炭素原子にフッ素原子が置換することはない。
 Ra及びRbにより表される有機基としては、例えば、炭素数1~20のアルキル基、炭素数3~20のシクロアルキル基、炭素数6~30のアリール基、炭素数7~30のアラルキル基又は炭素数3~30の複素環基等が挙げられる。これらの基は水素原子の一部又は全部が置換されていてもよい。
 上記アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基及び複素環基が有し得る置換基としては、例えば、ヒドロキシル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、ラクトン基、アルキルカルボニル基等が挙げられる。
 一般式(6A)及び(6B)中のXにより表されるオニウムカチオンとしては、スルホニウムカチオン、アンモニウムカチオン、ヨードニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、ジアゾニウムカチオンなどが挙げられ、中でもスルホニウムカチオンがより好ましい。
 スルホニウムカチオンとしては、例えば、少なくとも1つのアリール基を有するアリールスルホニウムカチオンが好ましく、トリアリールスルホニウムカチオンがより好ましい。アリール基は置換基を有していてもよく、アリール基としては、フェニル基が好ましい。
 スルホニウムカチオン及びヨードニウムカチオンの例としては、前述の、化合物(B)における一般式(ZI)のスルホニウムカチオン構造や一般式(ZII)におけるヨードニウム構造も好ましく挙げることができる。 
 一般式(6A)又は(6B)で表されるオニウム塩の具体的構造を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000075
 本発明の組成物が一般式(6A)又は(6B)で表されるオニウム塩を含有する場合、その含有率は、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、0.01~10質量%、好ましくは0.1~5質量%である。
 (5)ベタイン化合物
 更に、本発明の組成物は、特開2012-189977号公報の式(I)に含まれる化合物、特開2013-6827号公報の式(I)で表される化合物、特開2013-8020号公報の式(I)で表される化合物、特開2012-252124号公報の式(I)で表される化合物などのような、1分子内にオニウム塩構造と酸アニオン構造の両方を有する化合物(以下、ベタイン化合物ともいう)も好ましく用いることができる。このオニウム塩構造としては、スルホニウム、ヨードニウム、アンモニウム構造が挙げられ、スルホニウムまたはヨードニウム塩構造であることが好ましい。また、酸アニオン構造としては、スルホン酸アニオンまたはカルボン酸アニオンが好ましい。この化合物の例としては、例えば以下が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000076
 (6)含窒素化合物(C)
 本発明の組成物は、一形態において、塩基性化合物として、下記一般式(5)により表される含窒素化合物(C)を含有してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000077
 式中、
 Rは、水素原子または酸の作用により分解する有機基を表す。 
 R10は、水素原子、アルキル基またはアリール基を表す。
 Rにより表される基としては、水素原子が好ましい。 
 R10により表されるアルキル基としては、例えば、炭素数1~4のアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、イソプロピル基等が挙げられる。 
 R10により表されるアリール基としては、例えば、炭素数6~14のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。 
 上記アルキル基及びアリール基は置換基を有していてもよく、該置換基としては、例えば、フッ素原子等が挙げられる。
 含窒素化合物(C)の具体例として、例えば、下記化合物を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000078
 <疎水性樹脂>
 本発明の組成物は、フッ素原子及びケイ素原子の少なくともいずれかを含む疎水性樹脂(以下、「疎水性樹脂(HR)」又は「樹脂(HR)」ともいう。)を含有してもよい。
 疎水性樹脂(HR)におけるフッ素原子及び/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(HR)がフッ素原子を含んでいる場合、この樹脂は、フッ素原子を含んだ部分構造として、フッ素原子を含んだアルキル基、フッ素原子を含んだシクロアルキル基、又はフッ素原子を含んだアリール基を備えていることが好ましい。
 フッ素原子を含んだアルキル基は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖又は分岐鎖アルキル基である。このアルキル基は、炭素数が1~10であることが好ましく、炭素数が1~4であることがより好ましい。このフッ素原子を含んだアルキル基は、フッ素原子以外の置換基を更に有していてもよい。
 フッ素原子を含んだ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式又は多環式のシクロアルキル基である。このフッ素原子を含んだシクロアルキル基は、フッ素原子以外の置換基を更に有していてもよい。
 フッ素原子を含んだアリール基は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアリール基である。このアリール基としては、例えば、フェニル基及びナフチル基が挙げられる。このフッ素原子を含んだアリール基は、フッ素原子以外の置換基を更に有していてもよい。
 フッ素原子を含んだアルキル基、フッ素原子を含んだシクロアルキル基及びフッ素原子を含んだアリール基の好ましい例として、下記一般式(F2)~(F4)により表される基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000079
 一般式(F2)~(F4)中、R57~R68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。但し、R57~R61のうち少なくとも1つは、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を表す。R62~R64のうち少なくとも1つは、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を表す。R65~R68のうち少なくとも1つは、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を表す。これらアルキル基は、炭素数が1~4であることが好ましい。
 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であることが好ましく、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。なお、R62とR63とは、互いに結合して、環を形成していてもよい。
 以下に、フッ素原子を含んだ繰り返し単位の具体例を示す。
 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(HR)が珪素原子を含んでいる場合、この樹脂は、珪素原子を含んだ部分構造として、アルキルシリル構造又は環状シロキサン構造を備えていることが好ましい。このアリキルシリル構造は、好ましくは、トリアルキルシリル基を含んだ構造である。
 アルキルシリル構造及び環状シロキサン構造の好ましい例として、下記一般式(CS-1)~(CS-3)により表される基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000082
 一般式(CS-1)~(CS-3)中、R12~R26は、各々独立に、直鎖若しくは分岐鎖アルキル基、又はシクロアルキル基を表す。このアルキル基は、炭素数が1~20であることが好ましい。このシクロアルキル基は、炭素数が3~20であることが好ましい。
 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、例えば、アルキレン基、フェニレン基、エーテル結合、チオエーテル基、カルボニル基、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、ウレア結合、又はこれらの組合せが挙げられる。
 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。
 以下に、一般式(CS-1)~(CS-3)により表される基を有する繰り返し単位の具体例を挙げる。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(HR)は、一形態において、塩基性基又は酸の作用により塩基性が増大する基(以下、「塩基性部位」ともいう)を備えた繰り返し単位を有することが好ましい。その態様としては、フッ素原子及び珪素原子の少なくとも一方を有する繰り返し単位と、塩基性部位を備えた繰り返し単位とを有する樹脂(以下、「樹脂(HR-a)」ともいう)であってもよいし、フッ素原子及び珪素原子の少なくとも一方と、塩基性部位とを備えた繰り返し単位を有する樹脂(以下、「樹脂(HR-b)」ともいう)であってもよい。
 樹脂(HR-a)において、フッ素原子及び珪素原子の少なくとも一方を有する繰り返し単位の具体例としては前掲のものが挙げられる。
 樹脂(HR-a)において、塩基性基又は酸の作用により塩基性が増大する基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(B-I)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000084
 一般式(B-I)において、Xaは、水素原子、置換基を有していてもよいメチル基又は-CH-Rで表わされる基を表す。Rは、水酸基又は1価の有機基を表し、1価の有機基としては、例えば、炭素数5以下のアルキル基、炭素数5以下のアシル基が挙げられ、好ましくは炭素数3以下のアルキル基であり、更に好ましくはメチル基である。Xaは好ましくは水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はヒドロキシメチル基、より好ましくは水素原子、メチル基又はヒドロキシメチル基を表す。
 Abは、塩基性基を有する基、又は、酸の作用により塩基性が増大する基を有する基を表す。
 Abにおいて、塩基性を有する基、及び、酸の作用により塩基性が増大する基は、いずれも窒素原子を含むことが好ましい。
 Abとしての塩基性基を有する基は、前述の「塩基性化合物」で説明した塩基性化合物の骨格を有する基や、アンモニウム基であることが好ましい。
 また、樹脂(HR-b)において、フッ素原子及び珪素原子の少なくとも一方と、塩基性部位とを備えた繰り返し単位としては、例えば、以下に示す具体例が挙げられる。
 以下、樹脂(HR)における塩基性基又は酸の作用により塩基性が増大す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。具体例中、Xは、水素原子、-CH、-CHOH、-F又は-CFを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000085
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000086
 樹脂(HR)は、下記一般式(III’)により表される繰り返し単位を更に含んでいてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000087
 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、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。これら基は珪素原子を含む基、フッ素原子等で置換されていてもよい。
 Lc3は、単結合又は2価の連結基を表す。
 Rc32のアルキル基は、炭素数3~20の直鎖若しくは分岐鎖アルキル基であることが好ましい。
 シクロアルキル基は、炭素数が3~20であることが好ましい。
 アルケニル基は、炭素数が3~20であることが好ましい。
 シクロアルケニル基は、炭素数が3~20であるシクロアルケニル基が好ましい。
 Rc32は、無置換のアルキル基又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基であることが好ましい。
 Lc3は、単結合又は2価の連結基を表す。この2価の連結基としては、例えば、エステル基、アルキレン基(好ましくは炭素数1~5)、オキシ基、フェニレン基、エステル結合(-COO-により表される基)、又はこれらの2種以上が組み合わされてなる基が挙げられ、総炭素数が1~12の連結基が好ましい。
 樹脂(HR)は、下記一般式(CII-AB)により表される繰り返し単位を更に含んでいてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000088
 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、Rc11’及びRc12’が結合している2つの炭素原子(C-C)と共に脂環式構造を形成するために必要な原子団を表す。
 Rc32は、上記脂環式構造に対する置換基であり、その定義は一般式(III’)におけるRc32と同様である。
 pは、0~3の整数を表し、0又は1が好ましい。
 以下に、一般式(III’)又は(CII-AB)により表される繰り返し単位の具体例を挙げる。具体例中、Raは、H、CH、CHOH、CF又はCNを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000089
 以下、樹脂(HR)の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000090
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000091
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000092
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000093
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000094
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000095
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000096
 疎水性樹脂(HR)がフッ素原子を含んでいる場合、フッ素原子の含有量は、疎水性樹脂(HR)の分子量を基準として、5~80%であることが好ましく、10~80%であることがより好ましい。
 疎水性樹脂(HR)がケイ素原子を含んでいる場合、ケイ素原子の含有量は、疎水性樹脂(HR)の分子量を基準として、2~50%であることが好ましく、2~30%であることがより好ましい。
 疎水性樹脂(HR)の分子量を基準としたフッ素原子又は珪素原子の含有量が前記の範囲であることによって、フッ素原子又は珪素原子が疎水性樹脂(HR)に充分に含まれていることになるので、疎水性樹脂(HR)の表面自由エネルギーを充分に低減でき、疎水性樹脂(HR)をより確実にレジスト膜の表層部に偏在させることができる。これにより、露光部の表層において発生した過剰の酸をより確実に捕捉することができ、レジスト膜の露光部の厚み方向における酸濃度分布をより確実に均一にすることができるので、前述したようなT-top形状やブリッジ欠陥という不具合をより確実に抑制することができると考えられる。
 樹脂(HR-a)における“フッ素原子及び珪素原子の少なくとも一方を有する繰り返し単位”の含有量は、疎水性樹脂(HR)を構成する全繰り返し単位に対して、好ましくは20~99モル%、より好ましくは25~95モル%、特に好ましくは30~90モル%である。
 樹脂(HR-a)における“塩基性基又は酸の作用により塩基性が増大する基を有する繰り返し単位”の含有量は、疎水性樹脂(HR)を構成する全繰り返し単位に対して、好ましくは15モル%、より好ましくは8モル%以下、特に好ましくは1~8モル%である。
 樹脂(HR-b)における“フッ素原子及び珪素原子の少なくとも一方と、塩基性基又は酸の作用により塩基性が増大する基とを有する繰り返し単位”の含有量は、疎水性樹脂(HR)を構成する全繰り返し単位に対して、好ましくは20~100モル%、より好ましくは25~100モル%、特に好ましくは30~100モル%である。
 疎水性樹脂(HR)における一般式(III’)又は(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(HR)を構成する全繰り返し単位に対して、好ましくは20~80モル%、より好ましくは25~70モル%、特に好ましくは30~60モル%である。
 樹脂(HR)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1,000~100,000であり、より好ましくは1,000~50,000であり、更に好ましくは7,500~15,000である。
 樹脂(HR)の分散度は、1~5であることが好ましく、1~3であることがより好ましく、1~2であることが更に好ましい。こうすると、より優れた解像度、パターン形状及びラフネス特性を達成することが可能となる。
 疎水性樹脂(HR)は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
 疎水性樹脂(HR)の含有率は、組成物中の全固形分を基準として、0.01~10質量%であることが好ましく、0.05~8質量%であることがより好ましく、0.1~5質量%であることが更に好ましい。
 疎水性樹脂(HR)としては、市販品を使用してもよく、常法に従って合成したものを使用してもよい。疎水性樹脂(HR)の一般的な合成方法としては、例えば、先に樹脂(B)について説明したのと同様の方法が挙げられる。
 疎水性樹脂(HR)は、金属等の不純物が少ないのは当然のことながら、単量体及びオリゴマー成分の残存量が0~10質量%であることが好ましく、0~5質量%であることがより好ましく、0~1質量%であることが更に好ましい。これにより、液中異物の量を減少させ、感度等の経時変化を低減することが可能となる。
 <溶剤>
 本発明の組成物は溶剤を含有し得る。この溶剤としては、本発明の組成物を調製する際に使用することができる溶剤であれば特に限定されるものではなく、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)、エチルエトキシプロピオネート、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。
 本発明の一形態において、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。
 また、他の形態において、溶剤は、γ-ブチロラクトン(下記式(7)の化合物)を含有する混合溶剤であることが好ましい。その場合のγ-ブチロラクトンの含有率は、溶剤の全質量を基準として10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがさらに好ましい。下限値は特に限定されるものではないが、典型的には0.1質量%以上である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000097
 <界面活性剤>
 本発明の組成物は、更に界面活性剤を含有してもしなくてもよく、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、フッ素原子と珪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、本発明に係る樹脂(D)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。
 <その他添加剤>
 本発明の組成物には、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。
 本発明の組成物は、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。
 本発明の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。
 <パターン形成方法>
 次に、本発明に係るパターン形成方法について説明する。 
 本発明のパターン形成方法は、
 -感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を基板上に塗布して感活性光線性又は感放射線性膜を形成する工程、
 -上記膜を露光する工程、及び
 -露光した上記活性光線又は放射線膜を、有機溶剤を含む現像液で現像し、ネガ型パターンを形成する工程、
 を少なくとも含む。
 本発明のパターン形成方法において、露光は液浸露光であってもよい。 
 本発明のパターン形成方法は、露光工程を、複数回含んでいてもよい。 
 また、本発明のパターン形成方法は、加熱工程を、複数回含んでいてもよい。 
 また、本発明のパターン形成方法は、現像工程を複数回含んでいてもよい。
 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を用いて感活性光線性又は感放射線性膜を基板上に形成する工程、感活性光線性又は感放射線性膜を露光する工程、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。
 本発明のパターン形成方法は、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よい。 
 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、上述したように、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。液浸露光方法は、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)を用いたりしてもよい。
 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を用いて形成したレジスト膜の後退接触角は温度23±3℃、湿度45±5%において70°以上であり、液浸媒体を介して露光する場合に好適であり、75°以上であることが好ましく、75~85°であることがより好ましい。 
 前記後退接触角が小さすぎると、液浸媒体を介して露光する場合に好適に用いることができず、かつ水残り(ウォーターマーク)欠陥低減の効果を十分に発揮することができない。好ましい後退接触角を実現する為には、前記の疎水性樹脂(HR)を前記感活性光線性または感放射線性組成物に含ませることが好ましい。あるいは、感活性光線性又は感放射線性膜の上に、疎水性の樹脂組成物によるコーティング層(いわゆる「トップコート」)を形成することにより後退接触角を向上させてもよい。
 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TiN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、レジスト膜と基板の間に反射防止膜を形成させてもよい。反射防止膜としては、公知の有機系、無機系の反射防止膜を適宜用いることができる。
 本発明のパターン形成方法における現像工程は、有機溶剤を含有する現像液(以下、「有機溶剤系現像液」ともいう)を用いて行われる。これによりネガ型のパターンが形成される。
 本発明のパターン形成方法は、上述したように、現像工程を複数回含んでもよく、その場合、有機溶剤系現像液を用いた現像とアルカリ現像液を用いた現像とを組み合わせてもよい。
 本発明において、有機溶剤系現像液を用いて現像する工程を行った場合は、ネガ型のパターンが形成され、アルカリ現像液を用いて現像する工程を行った場合は、ポジ型のパターンが形成される。有機溶剤系現像液を用いた現像とアルカリ現像液を用いた現像の両方を行った場合は、US8227183BのFIG.1~FIG.11などに説明されているように、光学空間像の周波数の2倍の解像度のパターンを得ることも可能である。
 本発明のパターン形成方法における、有機溶剤系現像液を用いて現像する工程における有機系現像液としては、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、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。
 特に、有機系現像液は、ケトン系溶剤、エス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く、とりわけ、エステル系溶剤としての酢酸ブチルまたケトン系溶剤としてのメチルアミルケトン(2-ヘプタノン)を含む現像液が好ましい。
 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。
 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。
 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。
 また、有機系現像液には、特開2013-11833号公報の特に段落0032~段落0063付近に説明されているように、含窒素化合物を含んでもよい。
 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、一例として、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。この詳細については、特開2010-232550号公報の特に段落0022~段落0029等に記載されている。
 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。 
 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有する場合、使用可能なアルカリ現像液は特に限定されないが、一般的には、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの2.38質量%の水溶液が用いられるが、これ以外の濃度(例えば、より薄い濃度)のものも使用可能である。また、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。 
 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。
 有機溶剤系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。このリンス液としては、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-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。
 本発明に使用される有機系現像液、アルカリ現像液、および/またはリンス液は、各種微粒子や金属元素などの不純物が少ないことが好ましい。このような不純物が少ない薬液を得るためには、これら薬液をクリーンルーム内で製造し、また、テフロン(登録商標)フィルター、ポリオレフィン系フィルター、イオン交換フィルター等の各種フィルターによるろ過を行うなどして、不純物低減を行うことが好ましい。金属元素は、Na、K、Ca、Fe、Cu、Mg、Mn、Li、Al、Cr、Ni、及び、Znの金属元素濃度がいずれも10ppm以下であることが好ましく、5ppm以下であることがより好ましい。
 また、現像液やリンス液の保管容器については、特に限定されず、電子材料用途で用いられている、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン-ポリプロピレン樹脂などの容器を適宜使用することができるが、容器から溶出する不純物を低減する為、容器の内壁から薬液へ溶出する成分が少ない容器を選択することも好ましい。このような容器として、容器の内壁がパーフルオロ樹脂である容器(例えば、Entegris社製 FluoroPurePFA複合ドラム(接液内面;PFA樹脂ライニング)、JFE社製 鋼製ドラム缶(接液内面;燐酸亜鉛皮膜))などが挙げられる。
 本発明のパターン形成方法で得られたパターンは、一般には、半導体デバイスのエッチングマスク等として好適に用いられるが、その他の用途にも用いることが可能である。その他の用途としては、例えば、DSA(Directed Self-Assembly)におけるガイドパターン形成(例えば、ACS Nano Vol.4 No.8 Page4815-4823参照)、いわゆるスペーサープロセスの芯材(コア)としての使用(例えば特開平3-270227号公報、特開2013-164509号公報など参照)などがある。
 本発明は、上記した本発明のネガ型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:酸分解性樹脂(P-1)の合成>
 窒素気流下、シクロヘキサノン24.2gを3つ口フラスコに入れ、これを85℃に加熱した。このようにして、溶剤1を得た。次に、下記monomer-1(5.33g)、monomer-2(2.24g)、monomer-3(2.48g)、monomer-4(20.19g)を、シクロヘキサノン(96.8g)に溶解させ、モノマー溶液を調製した。更に、重合開始剤V-601(和光純薬工業製)を、モノマーの合計量に対し4.2mol%を加え、溶解させた溶液を、上記溶剤1に対して6時間かけて滴下した。滴下終了後、更に85℃で2時間反応させた。反応液を放冷後、メタノール953g/水106gの混合溶媒に滴下し、析出した粉体をろ取及び乾燥して、25.2gの後掲に示す樹脂(P-1)を得た。得られた樹脂(P-1)につき、GPC(溶媒:THF)測定により、重量平均分子量(Mw:ポリスチレン換算)、数平均分子量(Mn:ポリスチレン換算)及び分散度(Mw/Mn)を算出した。また、13C-NMRにより、樹脂(P-1)の組成比(モル比)を算出した。樹脂(P-1)の重量平均分子量は6900であり、分散度(Mw/Mn)は1.57であり、組成比は20/21/9/60であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000098
 樹脂(P-1)と同様にして、樹脂(P-2)~(P-7)及び(PA-1)を合成した。これら樹脂の重量平均分子量、分散度(Mw/Mn)及び組成比は、下表の通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000099
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000100
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000101
 <酸発生剤>
 酸発生剤としては先に挙げた酸発生剤z1~z101から適宜選択して用いた。
 <塩基性化合物>
 塩基性化合物として、下記化合物(N-1)~(N-9)を準備した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000102
 <疎水性樹脂>
 疎水性樹脂としては、先に挙げた樹脂(HR-1)~(HR-66)及び(C-1)~(C-28)から、適宜選択して用いた。
 <界面活性剤>
 界面活性剤として、以下のものを準備した。 
 W-1: メガファックF176(大日本インキ化学工業(株)製;フッ素系)
 W-2: メガファックR08(大日本インキ化学工業(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、以下のものを準備した。 
(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、以下のものを準備した。 
 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
 <レジスト調製>
 表4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。
 <パターン形成>
 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98nmの反射防止膜を形成した。その上に調製した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(Prebake:PB)を行い、膜厚100nmのレジスト膜を形成した。
 得られたレジスト膜に対し、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、パターン露光を行った。なお、レクチルとしては、ラインサイズ=45nmであり且つライン:スペース=1:1である6%ハーフトーンマスクを用いた。また、液浸液としては超純水を用いた。その後、表5に記載の温度で60秒間加熱(Post Exposure Bake:PEB)した。次いで、表5に記載の有機溶剤系現像液で30秒間パドルして現像し、500rpmの回転数でウェハを回転させながら、表5に記載のリンス液で2秒間パドルしてリンスした。次いで2500rpmでスピン乾燥した後、90℃で60秒間加熱(Post Bake)することで完全に乾燥させ、スペース幅45nmの1:1のラインアンドスペースのレジストパターンを得た。
 <評価方法>
 下記評価方法により、感度、ラフネス特性(LWR)、露光ラチチュード(EL)及びパターン形状を評価し、結果を後掲の表5に示した。
 [感度]
 線幅45nmの1:1ラインアンドスペースのパターンを解像する時の照射エネルギーを感度(Eop)とした。この値が小さいほど性能が良好であることを示す。
 [LWR]
 得られた線幅45nmの1:1ラインアンドスペースのパターンについて、走査型顕微鏡(日立社製S9380)で観察し、ラインパターンの長手方向のエッジ2μmの範囲について、線幅を50ポイント測定し、その測定ばらつきについて標準偏差を求め、3σを算出した。値が小さいほどラフネス特性が良好であることを示す。
 [露光ラチチュード(EL)]
 線幅45nmの1:1ラインアンドスペースのマスクパターンを再現する露光量を最適露光量とし、露光量を変化させた際にパターンサイズが45nm±10%を許容する露光量幅を求め、この値を最適露光量で割って百分率表示した。値が大きいほど露光量変化による性能変化が小さく、露光ラチチュードが良好であることを示す。
 [パターン形状]
 上記の感度を示す照射量における線幅45nmの1:1ラインアンドスペースパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡((株)日立製作所製S-4300)を用いて観察し、矩形、テーパー、逆テーパーの3段階評価を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000103
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000104
 上掲の表に示す結果から明らかなように、本発明のパターン形成方法により得られたネガ型パターンは、感度、LWR、EL及びパターン形状に関する各性能が優れていることがわかる。
 更に、実施例1において、現像液(酢酸ブチル)に、トリn-オクチルアミンを少量加えた以外は同様にして評価を行ったところ、これにおいても良好なネガ型パターンを得ることができた。
 また、下表に示す実施例15、16のレジスト組成物を用いて基板上に膜形成し、EUV光で露光を行った後、酢酸ブチルで現像処理を行い、上述した例と同様にして評価を行ったところ、これについても良好なパターン形成を行うことができた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000105
 樹脂(P)として、以下を使用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000106
 また、実施例1のレジスト組成物を用い、米国特許第8,227,183号明細書に記載のExample7を参考に、ラインアンドスペースのマスクパターンをEUV光で露光した後、酢酸ブチル現像とアルカリ現像の両方を行ったところ、マスクパターンの1/2のピッチのパターンを形成することができた。

Claims (14)

  1.  -感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を基板上に塗布して感活性光線性又は感放射線性膜を形成する工程、
     -前記感活性光線性又は感放射線性膜を露光する工程、及び、
     -露光した前記感活性光線性又は感放射線性膜を、有機溶剤を含む現像液で現像し、ネガ型パターンを形成する工程、
    を含むパターン形成方法であり、前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が、酸基とラクトン構造を有する繰り返し単位(a)を含み、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性が減少する樹脂(A)を含有することを特徴とするパターン形成方法。
  2.  酸基とラクトン構造とを有する繰り返し単位(a)が、下記一般式(I-1)又は(I-2)で表される構造を含むことを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     一般式(I-1)及び(I-2)中、
     Rは、酸基を表し、複数存在する場合は互いに同一でも異なっていてもよい。
     Rは、1価の有機基を表し、複数存在する場合は互いに同一でも異なっていてもよい。
     nは、1以上の整数を表し、mは0以上の整数を表す。
     Wは、メチレン基、エチレン基又は酸素原子を表す。
     *は、繰り返し単位(a)の残部との連結部位を表す。
  3.  繰り返し単位(a)が有する前記酸基がカルボキシル基であることを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。
  4.  樹脂(A)が、更に、酸の作用により分解する酸分解性基を有する繰り返し単位(b)を含有することを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。
  5.  繰り返し単位(b)の含有率が、樹脂(A)に含まれる全繰り返し単位に対し55mol%以上であることを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。
  6.  少なくとも1種の繰り返し単位(b)が有する前記酸分解性基が、酸の作用により分解しアルコール性ヒドロキシ基を発生する基であることを特徴とする請求項4に記載のパターン形成方法。
  7.  少なくとも1種の繰り返し単位(b)が有する前記酸分解性基が、下記一般式(II)で表される構造を含むことを特徴とする請求項4に記載のパターン形成方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     式中、R、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基を表し、アルキル基の一部のCHがエーテル結合に置き換わってもよい。
  8.  酸基とラクトン構造を有する繰り返し単位(a)と、酸の作用により分解する酸分解性基を有する繰り返し単位(b)を含み、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性が減少する樹脂(A)を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物であって、繰り返し単位(a)が下記一般式(I-1)又は(I-2)で表される構造を含み、繰り返し単位(b)の含有率が樹脂(A)に含まれる全繰り返し単位に対し55mol%以上である感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
     一般式(I-1)及び(I-2)中、
     Rは、酸基を表し、複数存在する場合は互いに同一でも異なっていてもよい。
     Rは、1価の有機基を表し、複数存在する場合は互いに同一でも異なっていてもよい。
     nは、1以上の整数を表し、mは0以上の整数を表す。
     Wは、メチレン基、エチレン基又は酸素原子を表す。
     *は、繰り返し単位(a)の残部との連結部位を表す。
  9.  一般式(I-1)及び(I-2)中の少なくとも一つのRがカルボキシル基である、請求項8に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  10.  少なくとも1種の繰り返し単位(b)が有する前記酸分解性基が、酸の作用により分解しアルコール性ヒドロキシ基を発生する基であることを特徴とする請求項8に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  11.  少なくとも1種の繰り返し単位(b)が有する前記酸分解性基が、下記一般式(II)で表される構造を含むことを特徴とする請求項8に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
     式中、R、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基を表し、アルキル基の一部のCHがエーテル結合に置き換わってもよい。
  12.  請求項8に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて形成された感活性光線性又は感放射線性膜。
  13.  請求項1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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