WO2016017248A1 - パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、電子デバイス、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、及びマスクブランクス - Google Patents

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

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Abstract

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用いて膜を形成する工程と、膜を活性光線又は放射線で露光する工程と、有機溶剤を含んだ現像液を用いて露光された膜を現像する工程と、を有するパターン形成方法であって、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が、一般式(I)で表される部分構造を有する化合物を含有する。

Description

パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、電子デバイス、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、及びマスクブランクス
 本発明は、超LSIや高容量マイクロチップの製造などの超マイクロリソグラフィプロセスやその他のフォトファブリケーションプロセスに好適に用いられる、有機溶剤を含む現像液を用いたパターン形成方法、並びに、電子デバイスの製造方法、及び、電子デバイスに関するものである。更に詳しくは、電子線又はEUV光(波長:13nm付近)を用いる半導体素子の微細加工に好適に用いることができる、有機溶剤を含む現像液を用いたパターン形成方法、並びに、電子デバイスの製造方法、及び、電子デバイスに関するものである。更には、電子線や極紫外線を使用して高精細化したパターンを形成しうる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、並びに、それを用いたレジスト膜、マスクブランクスに関するものである。
 従来、ICやLSIなどの半導体デバイスの製造プロセスにおいては、フォトレジスト組成物を用いたリソグラフィーによる微細加工が行われている。
 例えば、特許文献1においては、以下の一般式(1)の繰り返し単位などを含むポリマーを含み、高解像性を実現しうる化学増幅ネガ型レジスト組成物が開示されている。より具体的には、この化学増幅ネガ型レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成し、パターン照射した後、アルカリ性現像液を用いて現像してレジストパターンを得る態様が開示されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
特開2013-164588号公報
 一方、近年、集積回路のより一層の高集積化に伴い、より高精細(高解像性)な微細パターン形成が要求されるようになってきている。
 本発明者は、特許文献1で具体的に開示されている化学増幅ネガ型レジスト組成物を用いて、アルカリ性現像液による現像処理によりレジストパターンの形成を行ったところ、得られたパターンの解像性は必ずしも昨今求められるレベルに達しておらず、更なる改良が必要であることを知見した。
 本発明は、上記実情に鑑みて、高解像性を満たすパターンを形成できるパターン形成方法を提供することを目的とする。
 また、本発明は、電子デバイスの製造方法、電子デバイス、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、及び、マスクブランクスを提供することも目的とする。
 本発明者は、従来技術の問題点について鋭意検討した結果、以下の構成により上記目的を達成することができることを見出した。
(1) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて膜を形成する工程と、
 膜を活性光線又は放射線で露光する工程と、
 有機溶剤を含んだ現像液を用いて露光された膜を現像する工程と、を有するパターン形成方法であって、
 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が、後述する一般式(I)で表される部分構造を有する化合物を含有する、パターン形成方法。
(2) 化合物が、後述する一般式(I)で表される部分構造と、後述する一般式(II)で表される繰り返し単位と、を有する樹脂である、(1)に記載のパターン形成方法。(3) 化合物が、後述する一般式(II)で表される繰り返し単位、及び、後述する一般式(III)で表される繰り返し単位を有する樹脂である、(2)に記載のパターン形成方法。
(4) 化合物が、後述する一般式(IVa)~(IVc)のいずれかで表される繰り返し単位と、後述する一般式(II)で表される繰り返し単位と、後述する一般式(III)で表される繰り返し単位と、を含有する樹脂である、(3)に記載のパターン形成方法。
(5) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が、更に、活性光線又は放射線により酸を発生する化合物を含む、(1)~(4)のいずれかに記載のパターン形成方法。
(6) 活性光線又は放射線により酸を発生する化合物が、体積240Å以上の大きさの酸を発生する化合物である、(5)に記載のパターン形成方法。
(7) 活性光線又は放射線として電子線又は極紫外線を用いる、(1)~(6)のいずれかに記載のパターン形成方法。
(8) (1)~(7)のいずれか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。
(9) (8)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。
(10) 後述する一般式(II)で表される繰り返し単位と、後述する一般式(III)で表される繰り返し単位と、酸の作用により分解して極性基を生じる基を有する繰り返し単位とを含有する樹脂を含む、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(11) 酸の作用により分解して極性基を生じる基を有する繰り返し単位が、後述する一般式(IVa)~(IVc)のいずれかで表される繰り返し単位を含有する、(10)に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(12) (10)又は(11)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るレジスト膜。
(13) (12)に記載のレジスト膜を有するマスクブランクス。
 本発明によれば、高解像性を満たすパターンを形成できるパターン形成方法を提供することができる。
 また、本発明によれば、電子デバイスの製造方法、電子デバイス、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、及び、マスクブランクスを提供することもできる。
 以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
 本明細書に於ける基(原子団)の表記に於いて、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
 本明細書中における「活性光線」又は「放射線」とは、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X線、電子線(EB)等を意味する。また、本明細書において光とは、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。
 本発明の一実施形態の特徴点の一つとしては、所定の化合物を含む感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いると共に、有機溶剤を含んだ現像液を使用している点が挙げられる。
 本発明者が従来技術の問題点について検討を行ったところ、アルカリ性現像液を使用した場合、現像処理の際に形成されるレジストパターンが膨潤してしまい、結果として、形成されるレジストパターンの解像性が低下してしまうことを知見している。本発明者は、上記知見に基づいて検討を行ったところ、有機溶剤を含んだ現像液を使用することにより、レジストパターンの膨潤が抑制され、結果として所望の効果が得られることを見出している。
 なお、後述するように、酸の作用により分解して極性基を生じる基を有する繰り返し単位を含む樹脂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場合、形成されるパターンの解像性がより優れることが知見されている。これは、露光部において発生した極性基によって、露光部がより親水性となり、露光部(不溶部)が有機溶剤を含んだ現像液により膨潤しにくくなるためと考えられる。
 本発明のパターン形成方法は、所定の化合物を含む感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて膜を形成する工程(膜形成工程)と、上記膜を活性光線又は放射線で露光する工程(露光工程)と、有機溶剤を含んだ現像液(以下、必要に応じて、「有機系現像液」ともいう。)を用いて上記露光された膜を現像する工程(現像工程)を少なくとも有している。
 以下、各工程で使用される材料及び手順について詳述する。
<膜形成工程>
 膜形成工程は、所定の化合物を含む感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(以後、単に「組成物」とも称する)を用いて膜(以後、レジスト膜とも称する)を形成する工程である。
 まず、本工程の手順について詳述し、本工程で使用される組成物については各工程の手順を説明した後、後段で詳述する。
 組成物を用いて膜を形成する方法は特に制限されないが、膜の厚みの調整がより容易である点から、組成物を基板上に塗布して、膜を形成する態様が好ましい。
 塗布の方法は特に制限されず、公知の方法を採用できる。例えば、スピンコート、ロールコート、フローコート、ディップコート、スプレーコート、ドクターコートなどが挙げられ、なかでも、半導体製造分野においてはスピンコートが好ましく用いられる。スピンコートの場合、その回転数は1000~3000rpmが好ましい。
 また、組成物を塗布後、必要に応じて、溶剤を除去するための乾燥処理を実施してもよい。乾燥処理の方法は特に制限されず、加熱処理や風乾処理などが挙げられる。加熱処理の条件としては、例えば、60~150℃で1~20分間、好ましくは80~120℃で1~10分間が挙げられる。
 膜の厚みは特に制限されないが、より高精度な微細パターンを形成することができる理由から、1~500nmであることが好ましく、10~100nmであることがより好ましい。
 本工程において膜を形成するために使用される基板は、特に制限されない。この基板としては、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工程、並びに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。このような基板としては、例えば、シリコン、SiN及びSiO等の無機基板、並びに、SOG(Silicon On Glass)等の塗布系無機基板が挙げられる。更に、必要に応じて、膜と基板との間に、有機反射防止膜を形成させてもよい。
 製膜後、後述する露光工程の前に、前加熱(PB;Prebake)工程を含むことも好ましい。また、露光工程の後で現像工程の前に、露光後加熱(PEB;Post Exposure Bake)工程を含むことも好ましい。
 PB工程及びPEB工程共に、加熱温度は、40~130℃で行うことが好ましく、50~120℃で行うことがより好ましく、60~110℃で行うことが更に好ましい。特に、PEB工程を60~90℃の低温で行った場合、露光ラチチュード(EL)及び解像力を顕著に向上させることができる。
 また、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。
<露光工程>
 露光工程は、上記膜形成工程で得られた膜を活性光線又は放射線で露光する工程である。より具体的には、所望のパターンが形成されるように、膜を選択的に露光する工程である。これにより、膜がパターン状に露光され、露光された部分のみ膜の溶解性が変化し、後述する有機系現像液に対して不溶化する。
 活性光線及び放射線の定義は上述の通りであり、なかでも、露光に用いられる光としては、極紫外線(EUV光)又は電子線(EB)であることが好ましい。
 膜を選択的に露光する方法は特に限定されず、公知の方法を使用できる。例えば、遮光部の透過率が0%のバイナリーマスク(Binary-Mask)や、遮光部の透過率が6%のハーフトーン型位相シフトマスク(HT-Mask)を用いることができる。
 バイナリーマスクは、一般的には石英ガラス基板上に、遮光部としてクロム膜、酸化クロム膜等が形成されたものが用いられる。
 ハーフトーン型位相シフトマスクは、一般的には石英ガラス基板上に、遮光部としてMoSi(モリブデン・シリサイド)膜、クロム膜、酸化クロム膜、酸窒化シリコン膜等が形成されたものが用いられる。
 なお、本発明では、フォトマスクを介して行う露光に限定されず、フォトマスクを介さない露光、例えば、電子線等による描画により選択的露光(パターン露光)を行ってもよい。
 本工程は複数回の露光を含んでいてもよい。
(好適な態様:液浸露光)
 露光の好適な態様として、例えば、液浸露光が挙げられる。液浸露光を用いることで、より微細なパターンを形成することができる。なお、液浸露光とは、膜とレンズとの間に空気よりも屈折率の高い液体(液浸液)を満たして露光を行うことであり、例えば、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。
 用いる液浸液としては空気よりも屈折率の高い液体であればいずれのものでも用いることができ、好ましくは純水である。また、液浸露光する際に使用する液浸液については、特開2013-76991号公報の段落0059及び段落0060の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
 膜と液浸液との間には、この膜を直接、液浸液に接触させないために、液浸液難溶性膜(以下、「トップコート」ともいう)を設けてもよい。トップコートに必要な機能としては、膜の上層部への塗布適性及び液浸液難溶性である。トップコートは、膜と混合せず、さらに膜の上層に均一に塗布できることが好ましい。
 トップコートについては、特に限定されず、従来公知のトップコートを、従来公知の方法によって形成でき、例えば、特開2014-059543号公報の段落<0072>~<0082>の記載に基づいてトップコートを形成できる。
 また、例えば、特開2013-61648号公報に記載されたような塩基性化合物を含有するトップコートをレジスト膜上に形成することが好ましい。
<現像工程>
 現像工程は、有機系現像液を用いて、上記露光工程にて露光された膜を現像する工程である。本工程では、露光量が少ない領域(好ましくは、未露光領域)が現像液によって溶解され、いわゆるネガ型パターンが形成される。
 以下では、まず、本工程で使用される現像液について詳述し、その後本工程の手順について詳述する。
 有機系現像液としては、例えば、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等の極性溶剤、並びに、炭化水素系溶剤を含んだ現像液が挙げられる。また、これらの混合溶剤であってもよい。
 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、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、メチルアミルケトン、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、及びプロピレンカーボネートが挙げられる。
 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、酢酸アミル、2-ヒドロキシイソ酪酸メチル、酢酸イソアミル、酢酸n-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、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチル-3-エトキシプロピオネート、3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、蟻酸メチル、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、プロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸メチル(MMP)、プロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸エチル(EEP)、及び、プロピオン酸プロピルが挙げられる。特には、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル及び酢酸アミル等の酢酸アルキルエステル又はプロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、及びプロピオン酸プロピルなどのプロピオン酸アルキルエステルが好ましい。
 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、4-メチル-2-ペンタノール、n-ヘプチルアルコール、n-オクチルアルコール及びn-デカノール等のアルコール;エチレングリコール、ジエチレングリコール及びトリエチレングリコール等のグリコール;並びに、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及びメトキシメチルブタノール等のグリコールエーテルが挙げられる。
 エーテル系溶剤としては、例えば、上記のグリコールエーテルの他、ジオキサン及び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、及び1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノンが挙げられる。
 炭化水素系溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン及びアニソール等の芳香族炭化水素系溶剤、並びに、ペンタン、ヘキサン、オクタン及びデカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
 上記の溶剤は、2種類以上を混合して用いてもよい。また、十分な性能を発揮できる範囲内で、上記以外の溶剤及び/又は水と混合して用いてもよい。但し、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、現像液が実質的に水分を含有しないことがより好ましい。即ち、この現像液は、実質的に有機溶剤のみからなる現像液であることが好ましい。なお、この場合であっても、現像液は、後述する界面活性剤を含み得る。また、この場合、現像液は、雰囲気由来の不可避的不純物を含んでいてもよい。
 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、80質量%以上100質量%以下であることが好ましく、90質量%以上100質量%以下であることがより好ましく、95質量%以上100質量%以下であることが更に好ましい。
 特に、現像液が含んでいる有機溶剤は、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤から選択される少なくとも1つ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以下であることが好ましく、3kPa以下であることが更に好ましく、2kPa以下であることが特に好ましい。現像液の蒸気圧を5kPa以下にすることにより、基板上又は現像カップ内での現像液の蒸発が抑制され、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向上する。
 5kPa以下の蒸気圧を有する現像液の具体例としては、1-オクタノン、2-オクタノン、1-ノナノン、2-ノナノン、4-ヘプタノン、2-ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン及びメチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤;酢酸ブチル、酢酸アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチル-3-エトキシプロピオネート、3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、2-ヒドロキシイソ酪酸メチル、及び乳酸プロピル等のエステル系溶剤;n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、sec-ブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n-ヘキシルアルコール、4-メチル-2-ペンタノール、n-ヘプチルアルコール、n-オクチルアルコール、及びn-デカノール等のアルコール系溶剤;エチレングリコール、ジエチレングリコール及びトリエチレングリコール等のグリコール系溶剤;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及びメトキシメチルブタノール等のグリコールエーテル系溶剤;テトラヒドロフラン等のエーテル系溶剤;N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド及びN,N-ジメチルホルムアミド等のアミド系溶剤;トルエン及びキシレン等の芳香族炭化水素系溶剤;並びに、オクタン及びデカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
 2kPa以下の蒸気圧を有する現像液の具体例としては、1-オクタノン、2-オクタノン、1-ノナノン、2-ノナノン、4-ヘプタノン、2-ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン及びフェニルアセトン等のケトン系溶剤;酢酸ブチル、酢酸アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチル-3-エトキシプロピオネート、3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、乳酸エチル、乳酸ブチル、2-ヒドロキシイソ酪酸メチル及び乳酸プロピル等のエステル系溶剤;n-ブチルアルコール、sec-ブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n-ヘキシルアルコール、4-メチル-2-ペンタノール、n-ヘプチルアルコール、n-オクチルアルコール及びn-デカノール等のアルコール系溶剤;エチレングリコール、ジエチレングリコール及びトリエチレングリコール等のグリコール系溶剤;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及び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;N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド及びN,N-ジメチルホルムアミド等のアミド系溶剤;キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤;並びに、オクタン及びデカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
 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。
 この界面活性剤に特に制限はないが、例えば、イオン性又は非イオン性のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤を用いることができる。これらのフッ素系及び/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る。この界面活性剤は、非イオン性であることが好ましい。非イオン性の界面活性剤としては、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。
 なお、界面活性剤の使用量は、現像液の全量に対して、通常は0.001~5質量%であり、好ましくは0.005~2質量%であり、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0032~0063に記載されているように、塩基性化合物を含ませることもできる。また、塩基性化合物としては、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が含有してもよい後述の塩基性化合物を挙げることもできる。
(工程の手順)
 現像方法としては、例えば、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)、及び、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)が挙げられる。
 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膜に向けて吐出する工程を含む場合、吐出される現像液の吐出圧(吐出される現像液の単位面積あたりの流速)は、好ましくは2mL/sec/mm以下であり、より好ましくは1.5mL/sec/mm以下であり、さらに好ましくは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以上であることが好ましい。
 吐出される現像液の吐出圧を上記の範囲とすることにより、現像後のレジスト残渣に由来するパターンの欠陥を著しく低減することができる。
 このメカニズムの詳細は定かではないが、恐らくは、吐出圧を上記範囲とすることで、現像液がレジスト膜に与える圧力が小さくなり、膜及び/又はパターンが不用意に削られたり崩れたりすることが抑制されるためと考えられる。
 なお、現像液の吐出圧(mL/sec/mm)は、現像装置中の現像ノズル出口における値である。
 現像液の吐出圧を調整する方法としては、例えば、ポンプなどで吐出圧を調整する方法、及び、加圧タンクからの供給で圧力を調整する方法が挙げられる。
 また、現像を行う工程の後に、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。
<リンス工程>
 パターン形成方法は、上記の現像工程の後に、リンス工程(有機溶剤を含んだリンス液を用いて膜を洗浄する工程)を更に含んでいることが好ましい。
 リンス工程に用いるリンス液としては、現像後のパターンを溶解しないものであれば特に制限はなく、一般的な有機溶剤を含んだ溶液を使用することができる。
 リンス液としては、例えば、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選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含んだものが挙げられる。このリンス液は、より好ましくは、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤及びアミド系溶剤から選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含んだものであり、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んだものである。
 このリンス液は、1価アルコールを含んでいることが好ましく、炭素数5以上の1価アルコールを含んでいることがより好ましい。
 これら1価アルコールは、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよく、環状であってもよい。これら1価アルコールとしては、例えば、1-ブタノール、2-ブタノール、3-メチル-1-ブタノール、tert-ブチルアルコール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、1-ヘキサノール、4-メチル-2-ペンタノール(メチルイソブチルカルビノール)、1-ヘプタノール、1-オクタノール、2-ヘキサノール、シクロペンタノール、2-ヘプタノール、2-オクタノール、3-ヘキサノール、3-ヘプタノール、3-オクタノール、及び4-オクタノールが挙げられる。炭素数5以上の1価アルコールとしては、例えば、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、及び3-メチル-1-ブタノールが挙げられる。
 上記の各成分は、2種類以上を混合して使用してもよく、上記以外の有機溶剤と混合して使用してもよい。
 リンス液の含水率は、10質量%未満であることが好ましく、5質量%未満であることがより好ましく、3質量%未満であることが更に好ましい。即ち、リンス液に対する有機溶剤の使用量は、リンス液の全量に対して、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%以下であることがより好ましく、97質量%以上100質量%以下であることが特に好ましい。リンス液の含水率を10質量%未満にすることにより、更に良好な現像特性を達成し得る。
 リンス液の蒸気圧は、20℃に於いて、0.05kPa以上且つ5kPa以下であることが好ましく、0.1kPa以上且つ5kPa以下であることがより好ましく、0.12kPa以上且つ3kPa以下であることが更に好ましい。リンス液の蒸気圧を0.05kPa以上且つ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すると共に、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。
 なお、リンス液には、界面活性剤を適当量添加してもよい。
 リンス工程においては、現像を行った基板を、上記のリンス液を用いて洗浄する。洗浄処理の方法は特に限定されないが、例えば、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)、及び、基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)が挙げられる。この中でも、回転塗布法で洗浄処理を行った後、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、本発明は、上記した本発明のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法、及び、この製造方法により製造された電子デバイスにも関する。
 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。
<感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物>
 以下、本発明で使用し得る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物について説明する。
 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、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して好適に使用できる。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。
 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。
 組成物は、後述する一般式(I)で表される部分構造を有する化合物を少なくとも含有する。
 さらに、組成物は、活性光線又は放射線により酸を発生する化合物、塩基性化合物、及び、溶剤を含んでいるのが好ましく、疎水性樹脂、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。
<一般式(I)で表される部分構造を有する化合物>
 組成物には、一般式(I)で表される部分構造を有する化合物(以後、単に「化合物X」とも称する)が含まれる。
 化合物Xには、少なくとも一般式(I)で表される部分構造が含まれていていればよく、化合物Xは、低分子化合物であっても、高分子化合物であってもよい。高分子化合物(以後、適宜「樹脂(A)」とも称する)とは、所定の繰り返し単位を有する樹脂に該当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 一般式(I)中、Arは、芳香環基、又は、脂環基を表す。
 Arが芳香環基を表す場合、芳香環基としては、単環又は多環の芳香環からn+1個の水素原子を取り除いた基(nは1以上の整数を表す。)であることが好ましい。
 上記芳香環としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フルオレン環、フェナントレン環などの芳香族炭化水素環(好ましくは炭素数6~18)、及び、チオフェン環、フラン環、ピロール環、ベンゾチオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾピロール環、トリアジン環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、トリアゾール環、チアジアゾール環、チアゾール環等のヘテロ環を含む芳香族ヘテロ環を挙げることができる。中でも、ベンゼン環、ナフタレン環が解像性の観点で好ましく、ベンゼン環が最も好ましい。
 Arが脂環基を表す場合、脂環基としては単環であっても多環であってもよく、具体的には単環又は多環の脂環(好ましくは炭素数3~18の脂環)からn+1個の水素原子を取り除いた基(nは1以上の整数を表す。)であることが好ましく、単環又は多環の1価の脂環基に対応する基(1価の脂環基からn個の水素原子を取り除いた基)であることがより好ましい。
 単環の脂環基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘプチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロウンデシル基、シクロドデカニル基、シクロヘキセニル基、シクロヘキサジエニル基、シクロペンテニル基、シクロペンタジエニル基等のシクロアルキル基に対応する基が挙げられ、シクロヘキシル基又はシクロペンチル基に対応する基が好ましい。
 多環の脂環基としては、ビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ構造等を有する基を挙げることができ、例えば、ビシクロブチル基、ビシクロオクチル基、ビシクロノニル基、ビシクロオクチル基、ビシクロウンデシル基、ビシクロオクテニル基、ビシクロトリデセニル基、アダマンチル基、イソボロニル基、ノルボルニル基、カンファニル基、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、又は、アンドロスタニル基に対応する基を挙げることができる。更に好ましくは、アダマンチル基、デカリン基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、シクロドデカニル基、トリシクロデカニル基に対応する基が挙げられ、アダマンチル基に対応する基がドライエッチング耐性の観点で最も好ましい。
 なお、単環又は多環の脂環基中の炭素原子の一部が、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。
 R及びRの少なくとも1つとArとが結合して環を形成してもよく、R及びRとArとが結合して炭素数5~12の多環の脂環を形成することが好ましく、アダマンタン環を形成することが特に好ましい。
 Arの芳香環基又は脂環基は、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、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルスルホニルオキシ基、アリールカルボニル基が挙げられる。
 R及びRは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、又は、アリール基を表す。R及びRは互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成してもよい。
 R及びRは、各々独立に、炭素数1~10のアルキル基、又は炭素数3~10のシクロアルキル基を表すことが好ましく、炭素数1~5のアルキル基を表すことがより好ましい。
 R及びRは、各々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、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルスルホニルオキシ基、アリールカルボニル基が挙げられる。
 置換基を有する場合のR及びRとしては例えば、ベンジル基、シクロヘキシルメチル基などが挙げられる。
 X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、アシル基を表す。Xは、水素原子、アルキル基又はアシル基であることが好ましく、水素原子、炭素数1~5のアルキル基又は炭素数2~5のアシル基であることがより好ましい。
 一般式(I)中、nは1以上の整数を表し、1~5の整数を表すことが好ましく、1~3の整数を表すことがより好ましい。
 化合物Xが低分子化合物の場合の具体例を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
(好適態様(その1))
 上記化合物Xの好適態様としては、パターンの解像性がより優れる点で、一般式(III)で表される繰り返し単位を有する樹脂が挙げられる。なお、一般式(III)で表される繰り返し単位は、上記一般式(I)で表される部分構造を有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 Arは芳香環基、又は、脂環基を表す。R及びRは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、又は、アリール基を表す。Xは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアシル基を表す。nは1以上の整数を表す。
 Ar、R、R、X及びnの定義は、上述した通りである。
 Ar、R及びRのうち少なくとも2つは互いに結合して環を形成してもよい。
 nが2以上の整数を表す場合、複数のR、複数のR及び複数のXは各々、互いに同一でも異なっていてもよい。
 式中、Rは水素原子、有機基又はハロゲン原子を表す。
 Rが有機基を表す場合、有機基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基が好ましく、炭素数1~10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)、炭素数3~10のシクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基)、炭素数6~10のアリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基)がより好ましい。
 有機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、ハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、シアノ基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。置換基としては、フッ素原子、水酸基が特に好ましい。
 置換基を有する場合の有機基としては、トリフルオロメチル基、ヒドロキシメチル基を挙げることができる。
 Rは水素原子又はメチル基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
 Bは、単結合又は2価の連結基を表す。
 Bが2価の連結基を表す場合、2価の連結基として好ましい基は、カルボニル基、アルキレン基、アリーレン基、スルホニル基、-O-、-NH-又はこれらを組合せた基(例えば、エステル結合など)である。
 Bは、下記一般式(B)で表される2価の連結基を表すことも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
 一般式(B)中、B12は単結合又は2価の連結基を表す。*は主鎖に結合する結合手を表す。**はArに結合する結合手を表す。
 B12が2価の連結基を表す場合、2価の連結基としてはアルキレン基、-O-又はこれらを組み合わせた基である。
 Bは、下記一般式(B-1)で表される2価の連結基を表すことも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
 一般式(B-1)中、Bは単結合又は2価の連結基を表す。*は主鎖に結合する結合手を表す。**はArに結合する結合手を表す。
 Bが2価の連結基を表す場合、2価の連結基としてはアルキレン基、アルキレンオキシ基が好ましく、炭素数1~5のアルキレン基、炭素数1~5のアルキレンオキシ基がより好ましい。なお、Bがアルキレンオキシ基を表す場合は、そのアルキレンオキシ基のオキシ基と一般式(B-1)に示されたベンゼン環を構成するいずれか1つの炭素原子とが結合する。
 Bは、単結合、カルボニルオキシ基、一般式(B)で表される2価の連結基又は一般式(B-1)で表される2価の連結基であることが特に好ましい。
 上記一般式(III)は、下記一般式(I-2)であることも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
 式中、R~R、X、B12、及び、nの定義は上述の通りである。
 一般式(I-2)におけるR及びRは各々独立に炭素数1~10のアルキル基、又は炭素数3~10のシクロアルキル基を表すことが好ましく、炭素数1~5のアルキル基を表すことがより好ましい。
 一般式(I-2)におけるnは1~5の整数を表すことが好ましく、1~3の整数を表すことがより好ましく、1又は2を表すことが更に好ましい。
 上記一般式(III)は、下記一般式(I-3)であることも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
 式中、R~R、X、B、及び、nの定義は上述の通りである。
 一般式(I-3)におけるR及びRは各々独立に炭素数1~10のアルキル基、又は炭素数3~10のシクロアルキル基を表すことが好ましく、炭素数1~5のアルキル基を表すことがより好ましい。
 一般式(I-3)におけるnは1~5の整数を表すことが好ましく、1~3の整数を表すことがより好ましく、1又は2を表すことが更に好ましい。
 一般式(III)で表される繰り返し単位の具体例を以下に示すが、これらに限定されない。Meはメチル基、Acはアセチル基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
 樹脂中における一般式(III)で表される繰り返し単位の含有量は特に制限されないが、パターンの解像性がより優れる点で、樹脂中の全繰り返し単位に対して、1~60モル%であることが好ましく、3~50モル%であることがより好ましく、5~40モル%であることが更に好ましく、10~30モル%であることが特に好ましい。
(好適態様(その2))
 化合物Xの好適態様としては、パターンの解像性がより優れる点で、一般式(I)で表される部分構造に加え、一般式(II)で表される繰り返し単位を有する樹脂が挙げられる。なお、化合物Xは、上述した一般式(III)で表される繰り返し単位、及び、一般式(II)で表される繰り返し単位を含む樹脂であることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
 一般式(II)中、Rは、水素原子、有機基、又はハロゲン原子を表す。
 Rが有機基を表す場合、有機基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基が好ましく、炭素数1~10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)、炭素数3~10のシクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基)、炭素数6~10のアリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基)がより好ましい。
 有機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、ハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、シアノ基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。置換基としては、フッ素原子、水酸基が特に好ましい。
 置換基を有する場合の有機基としては、トリフルオロメチル基、ヒドロキシメチル基等を挙げることができる。
 Rは水素原子又はメチル基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
 Dは、単結合又は2価の連結基を表す。
 Dが2価の連結基を表す場合、2価の連結基としては、カルボニル基、アルキレン基、アリーレン基、スルホニル基、-O-、-NH-又はこれらを組合せた基(例えば、エステル結合など)が好ましい。
 Dは単結合又はカルボニルオキシ基が好ましく、単結合であることがより好ましい。
 Arは、芳香環基を表す。
 Arが表す芳香環基としては、単環又は多環の芳香環からn+1個の水素原子を取り除いた基(nは1以上の整数を表す。)であることが好ましい。
 上記芳香環としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フルオレン環、フェナントレン環などの置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環(好ましくは炭素数6~18)、及び、例えば、チオフェン環、フラン環、ピロール環、ベンゾチオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾピロール環、トリアジン環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、トリアゾール環、チアジアゾール環、チアゾール環等のヘテロ環を含む芳香族ヘテロ環を挙げることができる。中でも、ベンゼン環、ナフタレン環が解像性の観点で好ましく、ベンゼン環が最も好ましい。
 mは、1以上の整数を表す。
 mは1~5の整数であることが好ましく、1~3の整数を表すことがより好ましく、1又は2を表すことが更に好ましく、1を表すことが特に好ましい。
 mが1を表し、Arがベンゼン環を表す場合、-OHの置換位置はベンゼン環におけるポリマー主鎖との結合位置に対して、パラ位でもメタ位でもオルト位でもよいが、アルカリ現像性の観点からパラ位が好ましい。
 Arの芳香環基における芳香環は、-OHで表される基以外にも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、ハロゲン原子、アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルスルホニルオキシ基、アリールカルボニル基が挙げられる。
 一般式(II)は、下記一般式(II-1)であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
 式中、Rは水素原子、有機基又はハロゲン原子を表す。Dは単結合又は2価の連結基を表す。R及びDの定義は、上述の通りである。
 一般式(II)は、下記一般式(II-2)であることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
 式中、Rは水素原子、有機基又はハロゲン原子を表す。Rの定義は、上述の通りである。
 以下、一般式(II)で表される繰り返し単位の具体例を示すが、これに限定されるものではない。Meはメチル基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
 樹脂中に一般式(II)で表される繰り返し単位が含まれる場合、樹脂中での一般式(II)で表される繰り返し単位の含有量は特に制限されないが、パターンの解像性がより優れる点で、樹脂の全繰り返し単位に対して、10~90モル%であることが好ましく、30~90モル%であることがより好ましく、40~90モル%であることが更に好ましく、40~60モル%であることが特に好ましい。
(好適態様(その3))
 上記化合物Xの好適態様としては、パターンの解像性がより優れる点で、一般式(I)で表される部分構造に加え、酸の作用により分解して極性基を生じる基(以下、単に「酸分解性基」ともいう)を有する繰り返し単位を有する樹脂が挙げられる。なお、化合物Xは、上述した一般式(III)で表される繰り返し単位、一般式(II)で表される繰り返し単位、及び、酸の作用で分解する基を有する繰り返し単位を含む樹脂であることがより好ましい。
 酸分解性基とは、極性基を酸の作用により分解し脱離する基で保護された構造を有することが好ましい。
 極性基としては、有機溶剤を含んだ現像液中で難溶化又は不溶化する基であれば特に限定されないが、カルボキシル基、スルホン酸基等の酸性基(従来レジストの現像液として用いられている、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液中で解離する基)、又はアルコール性水酸基等が挙げられる。
 なお、アルコール性水酸基とは、炭化水素基に結合した水酸基であって、芳香環上に直接結合した水酸基(フェノール性水酸基)以外の水酸基をいい、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。アルコール性水酸基としては、pKaが12以上且つ20以下の水酸基であることが好ましい。
 酸分解性基を有する繰り返し単位がフェノール性水酸基以外の極性基を生じる基を有する繰り返し単位であることが好ましい。
 酸の作用により分解して極性基を生じる基を有する繰り返し単位の好適態様としては、パターンの解像性がより優れる点で、下記一般式(IVa)~(IVc)のいずれかで表される繰り返し単位が挙げられる。ここで、一般式(IVa)~(IVc)のいずれかで表される繰り返し単位は、酸の作用により分解して極性基を生じる基(酸分解性基)を有する繰り返し単位に相当する。すなわち、一般式(IVa)で表される繰り返し単位は、酸の作用により分解して、極性基としての-ArOHで表される基を生じ、一般式(IVb)及び(IVc)で表される繰り返し単位は、酸の作用により分解して、極性基としてのカルボン酸基を生じる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
 一般式(IVa)中、
 R61、R62及びR63は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアルコキシカルボニル基を表す。但し、R62はArと結合して環を形成していてもよく、その場合のR62は単結合又はアルキレン基を表す。
 Xは、単結合、-COO-、又は-CONR64-を表す。R64は、水素原子又はアルキル基を表す。
 Lは、単結合又はアルキレン基を表す。
 Arは、2価の芳香環基を表し、R62と結合して環を形成する場合には3価の芳香環基を表す。
 Yは、酸の作用により脱離する基を表す。
 一般式(IVa)について更に詳細に説明する。
 一般式(IVa)におけるR61~R63は、後述する一般式(IVb)中のR51、R52、R53と同義であり、また好ましい範囲も同様である。
 R62がアルキレン基を表す場合、アルキレン基としては、好ましくは置換基を有していてもよいメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基、オクチレン基等の炭素数1~8個のものが挙げられる。
 Xにより表わされる-CONR64-(R64は、水素原子、アルキル基を表す)におけるR64のアルキル基としては、R61~R63のアルキル基と同様のものが挙げられる。
 Xとしては、単結合、-COO-、-CONH-が好ましく、単結合、-COO-がより好ましい。
 Lにおけるアルキレン基としては、好ましくは置換基を有していてもよいメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基、オクチレン基等の炭素数1~8個のものが挙げられる。R62とLとが結合して形成する環は、5又は6員環であることが特に好ましい。
 Arは、2価の芳香環基を表す。2価の芳香環基は、置換基を有していてもよく、例えば、フェニレン基、トリレン基、ナフチレン基などの炭素数6~18のアリーレン基、あるいは、例えば、チオフェン、フラン、ピロール、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、ベンゾピロール、トリアジン、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、トリアゾール、チアジアゾール、チアゾール等のヘテロ環を含む2価の芳香環基を好ましい例として挙げることができる。
 Arは、複数個の置換基を有していてもよく、この場合、複数個の置換基は互いに結合して環を形成してもよい。
 上述したアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシカルボニル基、アルキレン基及び2価の芳香環基が有し得る置換基としては、後述する一般式(IVb)におけるR51~R53により表わされる各基が有し得る置換基と同様の具体例が挙げられる。
 Yは、酸の作用により脱離する基を表す。
 酸の作用により脱離する基Yとしては、例えば、-C(R36)(R37)(R38)、-C(=O)-O-C(R36)(R37)(R38)、-C(R01)(R02)(OR39)、-C(R01)(R02)-C(=O)-O-C(R36)(R37)(R38)、-CH(R36)(Ar)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、アルキレン基とアリール基を組み合わせた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、アルキレン基とアリール基とを組み合わせた基、又はアルケニル基を表す。
 Arは、アリール基を表す。
 R36~R39、R01及びR02のアルキル基は、直鎖状であっても分岐状であってもよく、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3~10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炭素原子の一部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、R02及びAr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、アントリル基等のアリール基、チオフェン、フラン、ピロール、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、ベンゾピロール、トリアジン、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、トリアゾール、チアジアゾール、チアゾール等のヘテロ環を含む2価の芳香環基を挙げることができる。
 R36~R39、R01及びR02のアルキレン基とアリール基とを組み合わせた基としては、炭素数7~12のアラルキル基が好ましく、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等を挙げることができる。
 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、互いに結合して形成する環は、単環型でも、多環型でもよい。単環型としては、炭素数3~10のシクロアルキル構造が好ましく、例えば、シクロプロパン構造、シクロブタン構造、シクロペンタン構造、シクロへキサン構造、シクロヘプタン構造、シクロオクタン構造等を挙げることができる。多環型としては、炭素数6~20のシクロアルキル構造が好ましく、例えば、アダマンタン構造、ノルボルナン構造、ジシクロペンタン構造、トリシクロデカン構造、テトラシクロドデカン構造等を挙げることができる。なお、シクロアルキル構造中の炭素原子の一部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、R02、及びArとしての上記各基は、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、シクロアルキル基、アリール基、アミノ基、アミド基、ウレイド基、ウレタン基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、チオエーテル基、アシル基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、ニトロ基等を挙げることができ、置換基の炭素数は8以下が好ましい。
 酸の作用により脱離する基Yとしては、下記一般式(VI-A)で表される構造がより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
 ここで、L及びL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、又はアルキレン基とアリール基とを組み合わせた基を表す。
 Mは、単結合又は2価の連結基を表す。
 Qは、アルキル基、ヘテロ原子を含んでいてもよいシクロアルキル基、ヘテロ原子を含んでいてもよいアリール基、アミノ基、アンモニウム基、メルカプト基、シアノ基又はアルデヒド基を表す。
 Q、M、Lの少なくとも2つが結合して環(好ましくは、5員若しくは6員環)を形成してもよい。
 L及びLとしてのアルキル基は、例えば炭素数1~8個のアルキル基であって、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、ヘキシル基、オクチル基を好ましく挙げることができる。
 L及びLとしてのシクロアルキル基は、例えば炭素数3~15個のシクロアルキル基であって、具体的には、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好ましい例として挙げることができる。
 L及びLとしてのアリール基は、例えば炭素数6~15個のアリール基であって、具体的には、フェニル基、トリル基、ナフチル基、アントリル基等を好ましい例として挙げることができる。
 L及びLとしてのアルキレン基とアリール基を組み合わせた基は、例えば、炭素数6~20であって、ベンジル基、フェネチル基などのアラルキル基が挙げられる。
 Mとしての2価の連結基は、例えば、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、ブチレン基、ヘキシレン基、オクチレン基など)、シクロアルキレン基(例えば、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、アダマンチレン基など)、アルケニレン基(例えば、エテニレン基、プロペニレン基、ブテニレン基など)、2価の芳香環基(例えば、フェニレン基、トリレン基、ナフチレン基など)、-S-、-O-、-CO-、-SO-、-N(R)-、及びこれらの複数を組み合わせた2価の連結基である。Rは、水素原子又はアルキル基(例えば炭素数1~8個のアルキル基であって、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、ヘキシル基、オクチル基など)である。
 Qとしてのアルキル基は、上述のL及びLとしての各基と同様である。
 Qとしてのヘテロ原子を含んでいてもよいシクロアルキル基及びヘテロ原子を含んでいてもよいアリール基に於ける、ヘテロ原子を含まない肪族炭化水素環基及びへテロ原子を含まないアリール基としては、上述のL及びLとしてのシクロアルキル基、及びアリール基などが挙げられ、好ましくは、炭素数3~15である。
 ヘテロ原子を含むシクロアルキル基及びヘテロ原子を含むアリール基としては、例えば、チイラン、シクロチオラン、チオフェン、フラン、ピロール、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、ベンゾピロール、トリアジン、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、トリアゾール、チアジアゾール、チアゾール、ピロリドン等のヘテロ環構造を有する基が挙げられるが、一般にヘテロ環と呼ばれる構造(炭素とヘテロ原子で形成される環、あるいはヘテロ原子にて形成される環)であれば、これらに限定されない。
 Q、M、Lの少なくとも2つが結合して形成してもよい環としては、Q、M、Lの少なくとも2つが結合して、例えば、プロピレン基、ブチレン基を形成して、酸素原子を含有する5員又は6員環を形成する場合が挙げられる。
 一般式(VI-A)におけるL、L、M、Qで表される各基は、置換基を有していてもよく、例えば、前述のR36~R39、R01、R02、及びArが有してもよい置換基として説明したものが挙げられ、置換基の炭素数は8以下が好ましい。
 -M-Qで表される基として、炭素数1~30個で構成される基が好ましい。
 上記一般式(IVa)で表される繰り返し単位は、下記一般式(IVa’)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
 一般式(IVa’)において、
 R61、R62、R63、X、L、Arは一般式(IVa)と同義である。
 Rは、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、アルコキシ基、アシル基又はヘテロ環基を表す。
 Mは、単結合又は2価の連結基を表す。
 Qは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はヘテロ環基を表す。
 Q、M及びRの少なくとも二つが結合して環を形成してもよい。
 R61、R62、R63、X及びLの具体例及び好ましい例は、上記一般式(IVa)におけるR61、R62、R63、X及びLと同様である。
 Arが表す2価の芳香環基の具体例は、上記一般式(IVa)におけるArと同様であり、より好ましくはフェニレン基、ナフチレン基であり、更に好ましくはフェニレン基である。
 Arは置換基を有していてもよく、有し得る置換基としては、上述の一般式(IVa)におけるArが有し得る置換基と同様のものが挙げられる。
 Rが表すアルキル基又はシクロアルキル基は、前述のR36~R39、R01及びR02が表すアルキル基又はシクロアルキル基と同義である。
 Rが表すアリール基は、前述のR36~R39、R01及びR02が表すアリール基と同義であり、また好ましい範囲も同様である。
 Rが表すアラルキル基は、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。
 Rが表すアルコキシ基のアルキル基部分としては、前述のR36~R39、R01及びR02が表すアルキル基と同様であり、また好ましい範囲も同様である。
 Rが表すアシル基としては、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、バレリル基、ピバロイル基、ベンゾイル基、ナフトイル基などの炭素数1~10の脂肪族アシル基が挙げられ、アセチル基又はベンゾイル基であることが好ましい。
 Rが表すヘテロ環基としては、前述のヘテロ原子を含むシクロアルキル基及びヘテロ原子を含むアリール基が挙げられ、ピリジン環基又はピラン環基であることが好ましい。
 Rは、炭素数1~8個の直鎖又は分岐のアルキル基(具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、2-エチルヘキシル基、オクチル基)、炭素数3~15個のシクロアルキル基(具体的には、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)であることが好ましく、炭素数2個以上の基であることがより好ましい。Rは、エチル基、i-プロピル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ネオペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、シクロヘキシルメチル基又はアダマンタンメチル基であることがより好ましく、tert-ブチル基、sec-ブチル基、ネオペンチル基、シクロヘキシルメチル基又はアダマンタンメチル基であることが更に好ましい。
 上述したアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アシル基又はヘテロ環基は、置換基を更に有していてもよく、有し得る置換基としては、前述のR36~R39、R01、R02、及びArが有してもよい置換基として説明したものが挙げられる。
 Mが表す2価の連結基は、上述の一般式(VI-A)で表される構造におけるMと同義であり、また好ましい範囲も同様である。Mは置換基を有していてもよく、Mが有し得る置換基としては、上述の一般式(VI-A)で表される構造におけるMが有し得る置換基と同様の基が挙げられる。
 Qが表すアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基は、上述の一般式(VI-A)で表される構造におけるQにおけるものと同義であり、また好ましい範囲も同様である。
 Qが表すヘテロ環基としては、前述の一般式(VI-A)で表される構造におけるQとしてのヘテロ原子を含むシクロアルキル基及びヘテロ原子を含むアリール基が挙げられ、また好ましい範囲も同様である。
 Qは置換基を有していてもよく、Qが有し得る置換基としては、上述の一般式(VI-A)で表される構造におけるQが有し得る置換基と同様の基が挙げられる。
 Q、M及びRの少なくとも二つが結合して形成する環は、前述の一般式(VI-A)におけるQ、M、Lの少なくとも2つが結合して形成してもよい環と同義であり、また好ましい範囲も同様である。
 一般式(IVa’)におけるRは、炭素数が2以上の基であることが好ましく、下記一般式(IV-2)で表される基であることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
 上記一般式(IV-2)中、R81、R82及びR83は、各々独立に、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。n81は0又は1を表す。
 R81~R83の少なくとも2つは互いに連結して環を形成してもよい。
 R81~R83で表されるアルキル基としては、直鎖であっても分岐であってもよく、炭素数1~8個のアルキル基であることが好ましい。
 R81~R83で表されるアルケニル基としては、直鎖であっても分岐であってもよく、炭素数1~8個のアルケニル基であることが好ましい。
 R81~R83で表されるシクロアルキル基としては、前述のR36~R39、R01及びR02が表すシクロアルキル基として記載したものと同様のものが挙げられる。
 R81~R83で表されるアリール基としては、前述のR36~R39、R01及びR02が表すアリール基として記載したものと同様のものが挙げられる。
 R81~R83としては、アルキル基であることが好ましく、メチル基であることがより好ましい。
 R81~R83の少なくとも2つが形成し得る環としてシクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基又はアダマンチル基であることが好ましい。
 以下に、一般式(IVa)で表され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-C000050
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000051
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000053
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058
 一般式(IVb)中、
 R51、R52、及びR53は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアルコキシカルボニル基を表す。R52はLと結合して環を形成していてもよく、その場合のR52はアルキレン基を表す。
 Lは、単結合又は2価の連結基を表し、R52と結合して環を形成する場合には3価の連結基を表す。
 R54はアルキル基を表し、R55及びR56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、又はアラルキル基を表す。R55及びR56は互いに結合して環を形成してもよい。但し、R55とR56とが同時に水素原子であることはない。
 一般式(IVb)について、更に詳細に説明する。
 一般式(IVb)におけるR51~R53のアルキル基としては、好ましくは置換基を有していてもよいメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、ヘキシル基、2-エチルヘキシル基、オクチル基、ドデシル基など炭素数20以下のアルキル基が挙げられ、より好ましくは炭素数8以下のアルキル基、特に好ましくは炭素数3以下のアルキル基が挙げられる。
 アルコキシカルボニル基に含まれるアルキル基としては、上記R51~R53におけるアルキル基と同様のものが好ましい。
 シクロアルキル基としては、単環型でも、多環型でもよい。好ましくは置換基を有していてもよいシクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基のような炭素数3~10個で単環型のシクロアルキル基が挙げられる。
 ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子が特に好ましい。
 上記各基における好ましい置換基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アミノ基、アミド基、ウレイド基、ウレタン基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、チオエーテル基、アシル基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、ニトロ基等を挙げることができ、置換基の炭素数は8以下が好ましい。
 また、R52がアルキレン基でありLと結合して環を形成する場合、アルキレン基としては、好ましくはメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基、オクチレン基等の炭素数1~8のアルキレン基が挙げられる。炭素数1~4のアルキレン基がより好ましく、炭素数1~2のアルキレン基が特に好ましい。R52とLとが結合して形成する環は、5又は6員環であることが特に好ましい。
 式(IVb)におけるR51及びR53としては、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子がより好ましく、水素原子、メチル基、エチル基、トリフルオロメチル基(-CF)、ヒドロキシメチル基(-CH-OH)、クロロメチル基(-CH-Cl)、フッ素原子(-F)が特に好ましい。R52としては、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、アルキレン基(Lと結合して環を形成)がより好ましく、水素原子、メチル基、エチル基、トリフルオロメチル基(-CF)、ヒドロキシメチル基(-CH-OH)、クロロメチル基(-CH-Cl)、フッ素原子(-F)、メチレン基(Lと結合して環を形成)、エチレン基(Lと結合して環を形成)が特に好ましい。
 Lで表される2価の連結基としては、アルキレン基、2価の芳香環基、-COO-L11-、-O-L11-、及び、これらの2つ以上を組み合わせて形成される基等が挙げられる。ここで、L11は、アルキレン基、シクロアルキレン基、2価の芳香環基、又は、アルキレン基と2価の芳香環基を組み合わせた基を表す。
 L及びL11についてのアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基、オクチレン基等の炭素数1~8のアルキレン基が挙げられ、炭素数1~5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又は2のアルキレン基が特に好ましい。
 L11についてのシクロアルキレン基は、炭素数3~20のシクロアルキレン基であることが好ましく、例えば、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロヘプチレン基、シクロオクチレン基、ノルボルニレン基又はアダマンチレン基が挙げられる。
 L11についてのシクロアルキレン基は、環を構成する炭素(環形成に寄与する炭素)は、カルボニル炭素であってもよく、酸素原子等のヘテロ原子であってもよく、エステル結合を含有しラクトン環を形成していてもよい。
 L及びL11についての2価の芳香環基としては、1,4-フェニレン基、1,3-フェニレン基、1,2-フェニレン基等のフェニレン基、1,4-ナフチレン基が好ましく、1,4-フェニレン基がより好ましい。
 L11は炭素数1~5のアルキレン基であることが好ましく、メチレン基又はプロピレン基であることがより好ましい。
 Lは、単結合、-COO-L11-で表される基又は2価の芳香環基であることが好ましく、単結合又は-COO-L11-で表される基(ここで、L11はノルボルニレン基又はアダマンチレン基を表す)であることがより好ましく、単結合であることが特に好ましい。
 Lについての2価の連結基として好ましい具体例を以下に例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000059
 LがR52と結合して環を形成する場合における、Lで表される3価の連結基としては、Lで表される2価の連結基の上記した具体例から1個の任意の水素原子を除してなる基を好適に挙げることができる。
 R54~R56のアルキル基としては炭素数1~20のものが好ましく、より好ましくは炭素数1~10のものであり、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のものが特に好ましい。
 R55及びR56で表されるシクロアルキル基としては、炭素数3~20のものが好ましく、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の単環性のものであってもよいし、ノルボルニル基、アダマンチル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、等の多環性のものであってもよい。
 また、R55及びR56が互いに結合して形成される環としては、炭素数3~20のものが好ましく、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の単環性のものであってもよいし、ノルボルニル基、アダマンチル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、等の多環性のものであってもよい。R55及びR56が互いに結合して環を形成する場合、R54は炭素数1~3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い。
 R55及びR56で表されるアリール基としては、炭素数6~20のものが好ましく、単環でも多環でもよく、置換基を有してもよい。例えば、フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、4-メチルフェニル基、4―メトキシフェニル基等が挙げられる。R55及びR56のどちらか一方が水素原子の場合、他方はアリール基であることが好ましい。
 R55及びR56で表されるアラルキル基としては、単環でも多環でもよく、置換基を有してもよい。好ましくは炭素数7~21であり、ベンジル基、1-ナフチルメチル基等が挙げられる。
 一般式(IVb)で表される繰り返し単位に相当するモノマーの合成方法としては、一般的な重合性基含有エステルの合成法を適用することが可能であり、特に限定されることはない。
 以下に、一般式(IVb)で表される繰り返し単位の具体例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
 具体例中、Rx、Xaは、水素原子、CH、CF、又はCHOHを表す。Rxa、Rxbは、各々独立して、炭素数1~4のアルキル基、炭素数6~18のアリール基、又は、炭素数7~19のアラルキル基を表す。Zは、置換基を表す。pは0又は正の整数を表し、好ましくは0~2であり、より好ましくは0又は1である。Zが複数存在する場合、互いに同じでも異なっていてもよい。Zとしては、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増大させる観点から、水素原子及び炭素原子のみからなる基が好適に挙げられ、例えば、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好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000060
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000061
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000062
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000063
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000064
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000065
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000066
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000067
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000068
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000069
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000070
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000071
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000072
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000073
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000074
 一般式(IVb)で表される繰り返し単位は、本発明の効果がより優れるという理由から、下記一般式(IVb-1)で表される繰り返し単位であるのが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000075
 上記一般式(IVb-1)中、
 R及びRは各々独立にアルキル基を表し、R11及びR12は各々独立にアルキル基を表し、R13は水素原子又はアルキル基を表す。R11及びR12は連結して環を形成してもよく、R11及びR13は連結して環を形成してもよい。
 Raは水素原子、アルキル基、シアノ基又はハロゲン原子を表し、Lは単結合又は2価の連結基を表す。
 上記一般式(IVb-1)において、R、R、R11~R13としてのアルキル基は、炭素数1~10のアルキル基であることが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、2-エチルヘキシル基、オクチル基及びドデシル基などが挙げられる。
 R及びRについてのアルキル基としては、本発明の効果をより確実に達成する観点から、炭素数2~10のアルキル基であることがより好ましい。
 R及びRの少なくとも一方が炭素数2~10のアルキル基であることが好ましく、R及びRのいずれもが炭素数2~10のアルキル基であることがより好ましく、R及びRのいずれもがエチル基であることが更に好ましい。
 R11及びR12についてのアルキル基としては、炭素数1~4のアルキル基であることがより好ましく、メチル基又はエチル基であることが更に好ましく、メチル基であることが特に好ましい。
 R13としては水素原子又はメチル基であることがより好ましい。
 R11及びR12が連結して環を形成していることが特に好ましく、R11及びR13が連結して環を形成してもよい。
 R11及びR12が連結して形成する環としては、3~8員環であることが好ましく、5又は6員環であることがより好ましい。
 R11及びR13が連結して形成する環としては、3~8員環であることが好ましく、5又は6員環であることがより好ましい。
 R11及びR13が連結して環を形成するときは、R11及びR12が連結して環を形成するときであることが好ましい。
 R11及びR12(ないしR11及びR13)が連結して形成する環としては、脂環式基であることが更に好ましい。
 R、R、R11~R13としてのアルキル基、R11及びR12(ないしR11及びR13)が連結して形成する環は、置換基を更に有していてもよい。
 R、R、R11~R13としてのアルキル基、R11及びR12(ないしR11及びR13)が連結して形成する環が更に有し得る置換基としては、例えば、シクロアルキル基、アリール基、アミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アラルキルオキシ基、チオエーテル基、アシル基、アシロキシ基、アルコキシカルボニル基、シアノ基及びニトロ基などが挙げられる。上記置換基同士が互いに結合して環を形成してもよく、上記置換基同士が互いに結合して環を形成するときの環は、炭素数3~10のシクロアルキル基又はフェニル基が挙げられる。
 Raについてのアルキル基は置換基を有していてもよく、炭素数1~4のアルキル基であることが好ましい。
 Raのアルキル基が有していてもよい好ましい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子が挙げられる。
 Raのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子を挙げることができる。
 Raとして、好ましくは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、炭素数1~4のパーフルオロアルキル基(例えば、トリフルオロメチル基)であることが好ましく、樹脂(A)のガラス転移点(Tg)を向上させ、解像力、スペースウィズスラフネスを向上させる観点からメチル基であることが特に好ましい。
 ただし、Lがフェニレン基の場合、Raは水素原子であることも好ましい。
 Lの具体例及び好ましい例は、一般式(IVb)のLにおいて説明したものと同様である。
 パターンの解像性がより優れる点で、一般式(IVb-1)で表される繰り返し単位が、下記一般式(IVb-2)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000076
 上記一般式(IVb-2)中、Xは脂環式基を表す。
 R、R、Ra及びLは、各々、一般式(IVb-1)におけるR、R、Ra及びLと同義であり、具体例、好ましい例についても一般式(IVb-1)におけるR、R、Ra及びLと同様である。
 Xとしての脂環式基は、単環、多環、有橋式であってもよく、好ましくは炭素数3~25の脂環式基を表す。
 また、脂環式基は置換基を有してもよく、置換基としては、例えば、R、R、R11~R13としてのアルキル基、R11及びR12(ないしR11及びR13)が連結して形成する環が有し得る置換基として前述した置換基と同様のもの、及びアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、パーフルオロアルキル基(例えば、トリフルオロメチル基)等)等を挙げることができる。
 Xは、好ましくは炭素数3~25の脂環式基を表し、より好ましくは炭素数5~20の脂環式基を表し、特に好ましくは炭素数5~15のシクロアルキル基である。
 また、Xは3~8員環の脂環式基又はその縮合環基であることが好ましく、5又は6員環又はその縮合環基であることが更に好ましい。
 以下に、Xとしての脂環基の構造例を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000077
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000078
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000079
 上記脂環式基の好ましいものとしては、アダマンチル基、ノルアダマンチル基、デカリン残基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、シクロドデカニル基を挙げることができる。シクロヘキシル基、シクロペンチル基、アダマンチル基、ノルボルニル基であることがより好ましく、シクロヘキシル基、シクロペンチル基であることが更に好ましく、シクロヘキシル基であることが特に好ましい。
 以下に、上記一般式(IVb-1)又は(IVb-2)で表される繰り返し単位の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000080
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000081
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000082
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000083
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000084
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000085
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000086
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000087
 一般式(IVc)中、
 R71、R72及びR73は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基又はアルコキシカルボニル基を表す。R72はLと結合して環を形成していてもよく、その場合のR72はアルキレン基を表す。
 Lは、単結合又は2価の連結基を表し、R72と環を形成する場合には3価の連結基を表す。
 R74は、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、アルコキシ基、アシル基又はヘテロ環基を表す。
 Mは、単結合又は2価の連結基を表す。
 Qは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はヘテロ環基を表す。
 Q、M及びR74の少なくとも二つが結合して環を形成してもよい。
 R71、R72及びR73としての各基の具体例及び好ましい例は、前述の一般式(IVb)中のR51、R52及びR53について説明したものと同様である。
 Lとしての2価の連結基の具体例及び好ましい例は、前述の一般式(IVb)中のLについて説明したものと同様である。
 R74は、前述の一般式(IVa’)中のRと同義であり、また好ましい範囲も同様である。
 Mの具体例及び好ましい例は、前述の一般式(IVa’)中のMについて説明したものと同様である。
 Qの具体例及び好ましい例は、前述の一般式(IVa’)中のQについて説明したものと同様である。Q、M及びR74の少なくとも二つが結合して形成される環の具体例及び好ましい例としては、Q、M及びRの少なくとも二つが結合して形成される環について説明したものと同様である。
 以下に一般式(IVc)で表され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-C000088
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000089
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000090
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000091
 上記一般式(IVa)~(IVc)のいずれかで表される繰り返し単位は、1種類であってもよいし、2種以上を併用してもよい。
 樹脂における上記一般式(IVa)~(IVc)のいずれかで表される繰り返し単位の含有量(複数種類含有する場合はその合計)は、上記樹脂中の全繰り返し単位に対して5モル%以上80モル%以下であることが好ましく、5モル%以上75モル%以下であることがより好ましく、10モル%以上70モル%以下であることが更に好ましい。
(その他の繰り返し単位)
 樹脂(A)は、上述した繰り返し単位以外の他の繰り返し単位を含んでいてもよい。
 例えば、上述した繰り返し単位(例えば、一般式(II)で表される繰り返し単位)以外の極性基を有する繰り返し単位(c)を含んでいてもよい。
 繰り返し単位(c)を含むことにより、例えば、樹脂を含んだ組成物の感度を向上させることができる。繰り返し単位(c)は、非酸分解性の繰り返し単位であること(すなわち、酸分解性基を有さないこと)が好ましい。
 繰り返し単位(c)が含み得る「極性基」、及び、極性基を有する繰り返し単位としては、特開2013-76991号公報の段落0149~0157の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
 繰り返し単位(c)が極性基としてアルコール性ヒドロキシ基又はシアノ基を有する場合、好ましい繰り返し単位の一つの態様として、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挙げられる。このとき、酸分解性基を有さないことが好ましい。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。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としては、下記一般式(VIIa)~(VIIc)で表される部分構造が好ましい。これにより基板密着性、及び現像液親和性が向上する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000092
 一般式(VIIa)~(VIIc)に於いて、
 Rc~Rcは、各々独立に、水素原子、水酸基又はシアノ基を表す。ただし、Rc~Rcの内の少なくとも1つは、水酸基を表す。好ましくは、Rc~Rcの内の1つ又は2つが、水酸基で、残りが水素原子である。一般式(VIIa)に於いて、更に好ましくは、Rc~Rcの内の2つが、水酸基で、残りが水素原子である。
 一般式(VIIa)~(VIIc)で表される部分構造を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AIIa)~(AIIc)で表される繰り返し単位を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000093
 一般式(AIIa)~(AIIc)に於いて、Rcは、水素原子、メチル基、トリフロロメチル基又はヒドロキシメチル基を表す。
 Rc~Rcは、一般式(VIIa)~(VIIc)に於ける、Rc~Rcと同義である。
 樹脂(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、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、1~60モル%が好ましく、より好ましくは3~50モル%、更に好ましくは5~40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-C000094
 繰り返し単位(c)は、極性基としてラクトン構造を有する繰り返し単位であってもよい。
 ラクトン構造を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AII)で表される繰り返し単位がより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000095
 一般式(AII)中、Rbは、水素原子、ハロゲン原子又は置換基を有していてもよいアルキル基(好ましくは炭素数1~4)を表す。
 Rbのアルキル基が有していてもよい好ましい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子が挙げられる。Rbのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子を挙げることができる。Rbとして、好ましくは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、トリフルオロメチル基であり、水素原子、メチル基が特に好ましい。
 Abは、単結合、アルキレン基、単環又は多環のシクロアルキル構造を有する2価の連結基、エーテル結合、エステル結合、カルボニル基、又はこれらを組み合わせた2価の連結基を表す。Abは、好ましくは、単結合、-Ab-CO-で表される2価の連結基である。
 Abは、直鎖又は分岐アルキレン基、単環又は多環のシクロアルキレン基であり、好ましくはメチレン基、エチレン基、シクロヘキシレン基、アダマンチレン基、ノルボルニレン基である。
 Vは、ラクトン構造を有する基を表す。
 ラクトン構造を有する基としては、ラク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が好ましい。下記一般式(LC1-1)~(LC1-17)のいずれかで表されるラクトン構造を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。また、ラクトン構造が主鎖に直接結合していてもよい。好ましいラクトン構造としては(LC1-1)、(LC1-4)、(LC1-5)、(LC1-6)、(LC1-8)、(LC1-13)、(LC1-14)である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000096
 ラクトン構造部分は、置換基(Rb)を有していても有していなくてもよい。好ましい置換基(Rb)としては、炭素数1~8のアルキル基、炭素数4~7の1価のシクロアルキル基、炭素数1~8のアルコキシ基、炭素数2~8のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、酸分解性基などが挙げられる。より好ましくは炭素数1~4のアルキル基、シアノ基、酸分解性基である。nは、0~4の整数を表す。nが2以上の時、複数存在する置換基(Rb)は、同一でも異なっていてもよく、また、複数存在する置換基(Rb)同士が結合して環を形成してもよい。
 ラクトン基を有する繰り返し単位は、通常光学異性体が存在するが、いずれの光学異性体を用いてもよい。また、1種の光学異性体を単独で用いても、複数の光学異性体を混合して用いてもよい。1種の光学異性体を主に用いる場合、その光学純度(ee)が90%以上のものが好ましく、より好ましくは95%以上である。
 樹脂(A)はラクトン構造を有する繰り返し単位を含有しても含有しなくてもよいが、ラクトン構造を有する繰り返し単位を含有する場合、樹脂(A)中の繰り返し単位の含有量は、全繰り返し単位に対して、1~70モル%の範囲が好ましく、より好ましくは3~65モル%の範囲であり、更に好ましくは5~60モル%の範囲である。
 以下に、樹脂(A)中のラクトン構造を有する繰り返し単位の具体例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。式中、Rxは、H,CH,CHOH,又はCFを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000097
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000098
 また、樹脂(A)が有するスルトン基としては、下記一般式(SL-1)、(SL-2)が好ましい。式中のRb、nは、上述した一般式(LC1-1)~(LC1-17)と同義である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000099
 樹脂(A)が有するスルトン基を含む繰り返し単位としては、前述したラクトン基を有する繰り返し単位におけるラクトン基を、スルトン基に置換したものが好ましい。
 繰り返し単位(c)は、極性基として、環状炭酸エステル構造を有する繰り返し単位であってもよい。
 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-C000100
 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、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基である。好ましくは炭素数1~5のアルキル基であり、炭素数1~5の直鎖状アルキル基;炭素数3~5の分岐状アルキル基等を挙げることができる。アルキル基はヒドロキシ基等の置換基を有していてもよい。
 nは置換基数を表す0以上の整数である。nは、例えば、好ましくは0~4であり、より好ましくは0である。
 Aにより表される2価の連結基としては、例えば、アルキレン基、シクロアルキレン基、エステル結合、アミド結合、エーテル結合、ウレタン結合、ウレア結合、又はその組み合わせ等が挙げられる。アルキレン基としては、炭素数1~10のアルキレン基が好ましく、炭素数1~5のアルキレン基がより好ましい。
 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-C000101
 樹脂(A)には、環状炭酸エステル構造を有す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-C000102
 また、繰り返し単位(c)が有しうる極性基が酸性基であることも特に好ましい態様の一つである。好ましい酸性基としてはフェノール性水酸基、カルボン酸基、スルホン酸基、フッ素化アルコール基(例えばヘキサフロロイソプロパノール基)、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)メチレン基が挙げられる。なかでも繰り返し単位(c)はカルボキシル基を有する繰り返し単位であることがより好ましい。酸性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性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性基が結合している繰り返し単位、更には酸性基を有する重合開始剤や連鎖移動剤を重合時に用いてポリマー鎖の末端に導入のいずれも好ましい。特に好ましくはアクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位である。
 繰り返し単位(c)が有しうる酸性基は、芳香環を含んでいてもいなくてもよいが、芳香環を有する場合はフェノール性水酸基以外の酸性基から選ばれることが好ましい。樹脂(A)が酸性基を有する繰り返し単位を含有する場合、樹脂(A)における酸性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。
 酸性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-C000103
 樹脂(A)は複数の芳香環を有する繰り返し単位(d)を有していてもよい。複数の芳香環を有する繰り返し単位(d)としては、特開2013-76991号公報の段落〔0194〕~〔0207〕の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
 樹脂(A)は、繰り返し単位(d)を含有してもしなくてもよいが、含有する場合、繰り返し単位(d)の含有率は、樹脂(A)の全繰り返し単位に対して、1~30モル%の範囲であることが好ましく、より好ましくは1~20モル%の範囲であり、更に好ましくは1~15モル%の範囲である。樹脂(A)に含まれる繰り返し単位(d)は2種類以上を組み合わせて含んでもよい。
 樹脂(A)は、上記した繰り返し単位以外の繰り返し単位を適宜有していてもよい。そのような繰り返し単位の一例として、更に極性基(例えば、酸基、水酸基、シアノ基)を持たない脂環炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位を有することができる。これにより、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-C000104
 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。
 一般式(IV)における各基の説明は、特開2013-76991号公報の段落〔0212〕~〔0216〕の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
 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、1~20モル%が好ましく、より好ましくは5~1
5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-C000105
 また、樹脂(A)は、Tgの向上やドライエッチング耐性の向上、アウトオブバンド光の内部フィルター等の効果を鑑み、下記の繰り返し単位を含んでもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000106
 また、樹脂(A)は、下記一般式(P)により表される繰り返し単位を更に含んでもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000107
 R41は、水素原子又はメチル基を表す。L41は、単結合又は2価の連結基を表す。L42は、2価の連結基を表す。Sは、電子線又は極紫外線の照射により分解して側鎖に酸を発生させる構造部位を表す。
 以下に、一般式(P)で表される繰り返し単位の具体例を示すが、本発明がこれに限定されるものではない。また、一般式(P)で表される繰り返し単位の具体例としては、特開2013-80002号公報の段落〔0168〕~〔0210〕及び特開2013-137537号公報の段落〔0191〕~〔0203〕の記載も参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000108
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000109
 樹脂(A)における一般式(P)で表され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、1~40モル%の範囲が好ましく、2~30モル%の範囲がより好ましく、5~25モル%の範囲が特に好ましい。
 上記樹脂の具体例を以下に例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000110
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000111
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000112
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000113
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000114
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000115
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000116
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000117
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000118
 組成物に用いられる化合物Xが樹脂(A)の場合、各繰り返し構造単位の含有モル比は、レジスト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、更にはレジスト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。
 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。
 例えば、一般的合成方法としては、不飽和モノマー及び重合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、加熱溶剤に不飽和モノマーと重合開始剤の溶液を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。
 重合に使用される溶媒としては、例えば、後述の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を調製する際に使用することができる溶剤等を挙げることができ、より好ましくは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より好ましい。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。必要に応じて連鎖移動剤(例えば、アルキルメルカプタンなど)の存在下で重合を行ってもよい。
 反応の濃度は5~70質量%であり、好ましくは10~50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40~100℃である。
 反応時間は、通常1~48時間であり、好ましくは1~24時間、更に好ましくは1~12時間である。
 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、上記樹脂が難溶あるいは不溶の溶媒(貧溶媒)を、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、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、樹脂が難溶ある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、ポリマーが難溶ある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、樹脂溶液Aに、樹脂が難溶あるいは不溶の溶媒を、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。
 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。
 樹脂(A)の分子量は、特に制限されないが、GPC法によりポリスチレン換算値として、重量平均分子量が1000~100000の範囲であることが好ましく、1500~60000の範囲であることがより好ましく、2000~30000の範囲であることが特に好ましい。重量平均分子量を1000~100000の範囲とすることにより、耐熱性やドライエッチング耐性の劣化を防ぐことができ、且つ現像性が劣化したり、粘度が高くなって製膜性が劣化することを防ぐことができる。
 また分散度(Mw/Mn)は、好ましくは1.00~5.00、より好ましくは1.00~3.50であり、更に好ましくは、1.00~2.50である。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、且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。
 本明細書において、樹脂(A)の重量平均分子量(Mw)及び分散度は、例えば、HLC-8120(東ソー(株)製)を用い、カラムとしてTSK gel Multipore HXL-M(東ソー(株)製、7.8mmHD×30.0cm)を、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)又はNMP(N-メチル-2-ピロリドン)を用いることによって求めることができる。
 化合物X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。化合物Xの含有率は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物中の全固形分を基準にして、20~99質量%が好ましく、30~99質量%がより好ましく、40~99質量%が更に好ましい。
<活性光線又は放射線により酸を発生する化合物>
 組成物は、(B)活性光線又は放射線により酸を発生する化合物(以下、「酸発生剤(B)」ともいう)を含有することが好ましい。
 活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)は、低分子化合物の形態であってもよく、重合体の一部に組み込まれた形態であってもよい。また、低分子化合物の形態と重合体の一部に組み込まれた形態を併用してもよい。
 活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)が、低分子化合物の形態である場合、分子量が3000以下であることが好ましく、2000以下であることがより好ましく、1000以下であることが更に好ましい。
 活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)が、重合体の一部に組み込まれた形態である場合、前述した樹脂(A)の一部に組み込まれてもよく、樹脂(A)とは異なる樹脂に組み込まれてもよい。
 酸発生剤(B)としては、公知のものであれば特に限定されないが、活性光線又は放射線、好ましくは電子線又は極紫外線の照射により、有機酸、例えば、スルホン酸、ビス(アルキルスルホニル)イミド、又はトリス(アルキルスルホニル)メチドの少なくともいずれかを発生する化合物が好ましい。
 より好ましくは下記一般式(ZI)、(ZII)、(ZIII)で表される化合物を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000119
 上記一般式(ZI)において、
 R201、R202及びR203は、各々独立に、有機基を表す。
 R201、R202及びR203としての有機基の炭素数は、一般的に1~30、好ましくは1~20である。
 また、R201~R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基を含んでいてもよい。R201~R203の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。
 Zは、非求核性アニオン(求核反応を起こす能力が著しく低いアニオン)を表す。
 非求核性アニオンとしては、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、及び、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、特開2013-76991号公報の段落〔0234〕及び〔0235〕の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
 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、特開2013-76991号公報の段落〔0236〕の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
 アラルキルカルボン酸アニオン、スルホニルイミドアニオン、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、及び、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンとしては、特開2013-76991号公報の段落〔0237〕~〔0239〕の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
 その他の非求核性アニオンとしては、特開2013-76991号公報の段落〔0240〕の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
 非求核性アニオンとしては、スルホン酸の少なくともα位がフッ素原子で置換された脂肪族スルホン酸アニオン、フッ素原子又はフッ素原子を有する基で置換された芳香族スルホン酸アニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンが好ましい。非求核性アニオンとして、より好ましくはパーフロロ脂肪族スルホン酸アニオン(更に好ましくは炭素数4~8)、フッ素原子を有するベンゼンスルホン酸アニオン、更により好ましくはノナフロロブタンスルホン酸アニオン、パーフロロオクタンスルホン酸アニオン、ペンタフロロベンゼンスルホン酸アニオン、3,5-ビス(トリフロロメチル)ベンゼンスルホン酸アニオンである。
 酸強度の観点からは、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。
 また、非求核性アニオンとしては、以下の一般式(AN1)で表されるアニオンも好ましい態様として挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000120
 式中、Xfは、各々独立に、フッ素原子、又は少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
 R、Rは、各々独立に、水素原子、フッ素原子、又は、アルキル基を表し、複数存在する場合のR、Rは、各々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、環状の有機基を表す。
 xは1~20の整数を表し、yは0~10の整数を表し、zは0~10の整数を表す。
 一般式(AN1)について、更に詳細に説明する。
 Xfの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、好ましくは炭素数1~10であり、より好ましくは炭素数1~4である。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。Xfの具体的としては、フッ素原子、CF、C、C、C、CHCF、CHCHCF、CH、CHCH、CH、CHCH、CH、CHCHが挙げられ、中でもフッ素原子、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、Rのアルキル基は、置換基(好ましくはフッ素原子)を有していてもよく、炭素数1~4のものが好ましい。更に好ましくは炭素数1~4のパーフルオロアルキル基である。R、Rの置換基を有する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。
 R、Rとしては、好ましくはフッ素原子又はCFである。
 xは1~10が好ましく、1~5がより好ましい。
 yは0~4が好ましく、0がより好ましい。
 zは0~5が好ましく、0~3がより好ましい。
 Lの2価の連結基としては特に限定されず、―COO-、-OCO-、-CO-、-O-、-S―、-SO―、―SO-、アルキレン基、シクロアルキレン基、アルケニレン基又はこれらの複数が連結した連結基などを挙げることができ、総炭素数12以下の連結基が好ましい。このなかでも―COO-、-OCO-、-CO-、-O-が好ましく、―COO-、-OCO-がより好ましい。
 Aの環状の有機基としては、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、複素環基(芳香族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、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、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。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、アダマンチル基等の炭素数7以上のかさ高い構造を有する脂環基が、露光後加熱工程での膜中拡散性を抑制でき、MEEF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。
 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、ピリジン環由来のものが挙げられる。中でもフラン環、チオフェン環、ピリジン環由来のものが好ましい。
 また、環状の有機基としては、ラクトン構造も挙げることができ、具体例としては、前述の樹脂(A)が有していてもよい一般式(LC1-1)~(LC1-17)で表されるラクトン構造を挙げることができる。
 上記環状の有機基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、特開2013-76991号公報の段落〔0251〕の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
 R201、R202及びR203の有機基としては、アリール基、アルキル基、シクロアルキル基などが挙げられる。
 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、三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、アルキル基、及び、シクロアルキル基としては、特開2013-76991号公報の段落〔0252〕の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
 また、R201~R203のうち2つが結合して環構造を形成する場合における一般式(A1)で表される構造としては、特開2013-76991号公報の段落〔0253〕~〔0257〕の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
 なお、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0046~0048、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(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して説明したアリール基、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、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)に於けるZの非求核性アニオンと同様のものを挙げることができる。
 酸発生剤(B)として、更に、特開2013-76991号公報の段落〔0262〕~〔0264〕に記載の一般式(ZIV)、(ZV)、(ZVI)で表される化合物も挙げられる。
 酸発生剤(B)の中で、特に好ましい例を以下に挙げる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000121
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000122
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000123
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000124
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000125
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000126
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000127
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000128
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000129
 上記酸を発生する化合物(B)は、露光で発生した酸の非露光部への拡散を抑制し解像性を良好にする観点から、活性光線又は放射線(例えば、電子線又は極紫外線)の照射により、体積240Å(0.24nm)以上の大きさの酸を発生する化合物であることが好ましく、体積300Å以上の大きさの酸を発生する化合物であることがより好ましく、体積350Å以上の大きさの酸を発生する化合物であることが更に好ましく、体積400Å以上の大きさの酸を発生する化合物であることが特に好ましい。ただし、感度や塗布溶剤溶解性の観点から、上記体積は、2000Å以下であることが好ましく、1500Å以下であることが更に好ましい。上記体積の値は、富士通株式会社製の「WinMOPAC」を用いて求めた。すなわち、まず、各例に係る酸の化学構造を入力し、次に、この構造を初期構造としてMM3法を用いた分子力場計算により、各酸の最安定立体配座を決定し、その後、これら最安定立体配座についてPM3法を用いた分子軌道計算を行うことにより、各酸の「accessible volume」を計算することができる。
 酸発生剤(B)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(B)の組成物中の含有率は、組成物の全固形分を基準として、0.1~50質量%が好ましく、より好ましくは5~50質量%、更に好ましくは10~40質量%である。特に、電子線や極紫外線露光の際に高感度化、高解像性を両立するには酸発生剤(B)の含有率は高いほうが好ましく、更に好ましくは15~40質量%、最も好ましくは20~40質量%である。
<塩基性化合物(D)>
 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、塩基性化合物(D)を更に含むことが好ましい。塩基性化合物(D)は、好ましくは、フェノールと比較して塩基性がより強い化合物である。また、この塩基性化合物は、有機塩基性化合物であることが好ましく、含窒素塩基性化合物であることが更に好ましい。
 使用可能な含窒素塩基性化合物は特に限定されないが、例えば、以下の(1)~(7)に分類される化合物を用いることができる。
 (1)一般式(BS-1)により表される化合物
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000130
 一般式(BS-1)中、
 Rは、各々独立に、水素原子又は有機基を表す。但し、3つのRのうち少なくとも1つは有機基である。この有機基は、直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、単環若しくは多環のシクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基である。
 Rとしてのアルキル基の炭素数は、特に限定されないが、通常1~20であり、好ましくは1~12である。
 Rとしてのシクロアルキル基の炭素数は、特に限定されないが、通常3~20であり、好ましくは5~15である。
 Rとしてのアリール基の炭素数は、特に限定されないが、通常6~20であり、好ましくは6~10である。具体的には、フェニル基及びナフチル基等が挙げられる。
 Rとしてのアラルキル基の炭素数は、特に限定されないが、通常7~20であり、好ましくは7~11である。具体的には、ベンジル基等が挙げられる。
 Rとしてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基及びアラルキル基は、水素原子が置換基により置換されていてもよい。この置換基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルカルボニルオキシ基及びアルキルオキシカルボニル基等が挙げられる。
 なお、一般式(BS-1)により表される化合物では、Rのうち少なくとも2つが有機基であることが好ましい。
 一般式(BS-1)により表される化合物の具体例としては、トリ-n-ブチルアミン、トリ-n-ペンチルアミン、トリ-n-オクチルアミン、トリ-n-デシルアミン、トリイソデシルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、ジデシルアミン、メチルオクタデシルアミン、ジメチルウンデシルアミン、N,N-ジメチルドデシルアミン、メチルジオクタデシルアミン、N,N-ジブチルアニリン、N,N-ジヘキシルアニリン、2,6-ジイソプロピルアニリン、及び2,4,6-トリ(t-ブチル)アニリンが挙げられる。
 また、一般式(BS-1)により表される好ましい塩基性化合物として、少なくとも1つのRがヒドロキシ基で置換されたアルキル基であるものが挙げられる。具体的には、例えば、トリエタノールアミン及びN,N-ジヒドロキシエチルアニリンが挙げられる。
 なお、Rとしてのアルキル基は、アルキル鎖中に酸素原子を有していてもよい。即ち、オキシアルキレン鎖が形成されていてもよい。オキシアルキレン鎖としては、-CHCHO-が好ましい。具体的には、例えば、トリス(メトキシエトキシエチル)アミン、及び、US6040112号明細書のカラム3の60行目以降に例示されている化合物が挙げられる。
 一般式(BS-1)で表される塩基性化合物のうち、そのようなヒドロキシ基や酸素原子等を有するものの例としては、例えば、以下のものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000131
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000132
 (2)含窒素複素環構造を有する化合物
 この含窒素複素環は、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。また、窒素原子を複数有していてもよい。更に、窒素以外のヘテロ原子を含有していてもよい。具体的には、例えば、イミダゾール構造を有する化合物(2-フェニルベンゾイミダゾール、2,4,5-トリフェニルイミダゾールなど)、ピペリジン構造を有する化合物〔N-ヒドロキシエチルピペリジン及びビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)セバケートなど〕、ピリジン構造を有する化合物(4-ジメチルアミノピリジンなど)、並びにアンチピリン構造を有する化合物(アンチピリン及びヒドロキシアンチピリンなど)が挙げられる。
 好ましい含窒素複素環構造を有する化合物の例としては、例えば、グアニジン、アミノピリジン、アミノアルキルピリジン、アミノピロリジン、インダゾール、イミダゾール、ピラゾール、ピラジン、ピリミジン、プリン、イミダゾリン、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルフォリン及びアミノアルキルモルフォリンが挙げられる。これらは、置換基を更に有していてもよい。
 好ましい置換基としては、例えば、アミノ基、アミノアルキル基、アルキルアミノ基、アミノアリール基、アリールアミノ基、アルキル基、アルコキシ基、アシル基、アシロキシ基、アリール基、アリールオキシ基、ニトロ基、水酸基及びシアノ基が挙げられる。
 特に好ましい塩基性化合物としては、例えば、イミダゾール、2-メチルイミダゾール、4-メチルイミダゾール、N-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、4,5-ジフェニルイミダゾール、2,4,5-トリフェニルイミダゾール、2-アミノピリジン、3-アミノピリジン、4-アミノピリジン、2-ジメチルアミノピリジン、4-ジメチルアミノピリジン、2-ジエチルアミノピリジン、2-(アミノメチル)ピリジン、2-アミノ-3-メチルピリジン、2-アミノ-4-メチルピリジン、2-アミノ-5-メチルピリジン、2-アミノ-6-メチルピリジン、3-アミノエチルピリジン、4-アミノエチルピリジン、3-アミノピロリジン、ピペラジン、N-(2-アミノエチル)ピペラジン、N-(2-アミノエチル)ピペリジン、4-アミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-ピペリジノピペリジン、2-イミノピペリジン、1-(2-アミノエチル)ピロリジン、ピラゾール、3-アミノ-5-メチルピラゾール、5-アミノ-3-メチル-1-p-トリルピラゾール、ピラジン、2-(アミノメチル)-5-メチルピラジン、ピリミジン、2,4-ジアミノピリミジン、4,6-ジヒドロキシピリミジン、2-ピラゾリン、3-ピラゾリン、N-アミノモルフォリン及びN-(2-アミノエチル)モルフォリンが挙げられる。
 また、環構造を2つ以上有する化合物も好適に用いられる。具体的には、例えば、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ-5-エン及び1,8-ジアザビシクロ〔5.4.0〕-ウンデカ-7-エンが挙げられる。
 (3)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ミン化合物とは、アミン化合物が含んでいるアルキル基のN原子と反対側の末端にフェノキシ基を備えた化合物である。フェノキシ基は、例えば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、カルボン酸エステル基、スルホン酸エステル基、アリール基、アラルキル基、アシロキシ基及びアリールオキシ基等の置換基を有していてもよい。
 この化合物は、より好ましくは、フェノキシ基と窒素原子との間に、少なくとも1つのオキシアルキレン鎖を有している。1分子中のオキシアルキレン鎖の数は、好ましくは3~9個、更に好ましくは4~6個である。オキシアルキレン鎖の中でも-CHCHO-が特に好ましい。
 具体例としては、2-[2-{2―(2,2―ジメトキシ-フェノキシエトキシ)エチル}-ビス-(2-メトキシエチル)]-アミン、及び、US2007/0224539A1号明細書の段落<0066>に例示されている化合物(C1-1)~(C3-3)が挙げられる。
 フェノキシ基を有するアミン化合物は、例えば、フェノキシ基を有する1級又は2級アミンとハロアルキルエーテルとを加熱して反応させ、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及びテトラアルキルアンモニウム等の強塩基の水溶液を添加した後、酢酸エチル及びクロロホルム等の有機溶剤で抽出することにより得られる。また、フェノキシ基を有するアミン化合物は、1級又は2級アミンと、末端にフェノキシ基を有するハロアルキルエーテルとを加熱して反応させ、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及びテトラアルキルアンモニウム等の強塩基の水溶液を添加した後、酢酸エチル及びクロロホルム等の有機溶剤で抽出することによって得ることもできる。
 (4)アンモニウム塩
 塩基性化合物として、アンモニウム塩も適宜用いることができる。
 アンモニウム塩のカチオンとしては、炭素数1~18のアルキル基が置換したテトラアルキルアンモニウムカチオンが好ましく、テトラメチルアンモニウムカチオン、テトラエチルアンモニウムカチオン、テトラ(n-ブチル)アンモニウムカチオン、テトラ(n-ヘプチル)アンモニウムカチオン、テトラ(n-オクチル)アンモニウムカチオン、ジメチルヘキサデシルアンモニウムカチオン、ベンジルトリメチルカチオン等がより好ましく、テトラ(n-ブチル)アンモニウムカチオンがもっとも好ましい。
 アンモニウム塩のアニオンとしては、例えば、ヒドロキシド、カルボキシレート、ハライド、スルホネート、ボレート及びフォスフェートが挙げられる。これらのうち、ヒドロキシド又はカルボキシレートが特に好ましい。
 ハライドとしては、クロライド、ブロマイド及びアイオダイドが特に好ましい。
 スルホネートとしては、炭素数1~20の有機スルホネートが特に好ましい。有機スルホネートとしては、例えば、炭素数1~20のアルキルスルホネート及びアリールスルホネートが挙げられる。
 アルキルスルホネートに含まれるアルキル基は、置換基を有していてもよい。この置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、アルコキシ基、アシル基及びアリール基が挙げられる。アルキルスルホネートとして、具体的には、メタンスルホネート、エタンスルホネート、ブタンスルホネート、ヘキサンスルホネート、オクタンスルホネート、ベンジルスルホネート、トリフルオロメタンスルホネート、ペンタフルオロエタンスルホネート及びノナフルオロブタンスルホネートが挙げられる。
 アリールスルホネートに含まれるアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基及びアントリル基が挙げられる。これらアリール基は、置換基を有していてもよい。この置換基としては、例えば、炭素数1~6の直鎖若しくは分岐鎖アルキル基及び炭素数3~6のシクロアルキル基が好ましい。具体的には、例えば、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、i-ブチル、t-ブチル、n-ヘキシル及びシクロヘキシル基が好ましい。他の置換基としては、炭素数1~6のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ、ニトロ、アシル基及びアシロキシ基が挙げられる。
 カルボキシレートとしては、脂肪族カルボキシレートでも芳香族カルボキシレートでもよく、アセテート、ラクテート、ビルベート、トリフルオロアセテート、アダマンタンカルボキシレート、ヒドロキシアダマンタンカルボキシレート、ベンゾエート、ナフトエート、サリチレート、フタレート、フェノレート等が挙げられ、特にベンゾエート、ナフトエート、フェノレート等が好ましく、ベンゾエートが最も好ましい。
 この場合、アンモニウム塩としては、テトラ(n-ブチル)アンモニウムベンゾエート、テトラ(n-ブチル)アンモニウムフェノレート等が好ましい。
 ヒドロキシドの場合、このアンモニウム塩は、炭素数1~8のテトラアルキルアンモニウムヒドロキシド(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド及びテトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラ-(n-ブチル)アンモニウムヒドロキシド等のテトラアルキルアンモニウムヒドロキシド)であることが特に好ましい。
 (5)プロトンアクセプター性官能基を有し、かつ、活性光線又は放射線の照射により分解してプロトンアクセプター性が低下、消失、又はプロトンアクセプター性から酸性に変化した化合物を発生する化合物(PA)
 組成物は、塩基性化合物として、プロトンアクセプター性官能基を有し、かつ、活性光線又は放射線の照射により分解してプロトンアクセプター性が低下、消失、又はプロトンアクセプター性から酸性に変化した化合物を発生する化合物〔以下、化合物(PA)ともいう〕を更に含んでいてもよい。
 プロトンアクセプター性官能基を有し、かつ、活性光線又は放射線の照射により分解してプロトンアクセプター性が低下、消失、又はプロトンアクセプター性から酸性に変化した化合物を発生する化合物(PA)としては、特開2012-32762号公報の段落<0379>~<0425>(対応する米国特許出願公開第2012/0003590号明細書の<0386>~<0435>)の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
 (6)グアニジン化合物
 組成物は、下式で表される構造を有するグアニジン化合物を更に含有していてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000133
 グアニジン化合物は3つの窒素によって共役酸のプラスの電荷が分散安定化されるため、強い塩基性を示す。
 グアニジン化合物の塩基性としては、共役酸のpKaが6.0以上であることが好ましく、7.0~20.0であることが酸との中和反応性が高く、ラフネス特性に優れるため好ましく、8.0~16.0であることがより好ましい。
 このような強い塩基性のため、酸の拡散性を抑制し、優れたパターン形状の形成に寄与することができる。
 なお、ここで「pKa」とは、水溶液中でのpKaのことを表し、例えば、化学便覧(II)(改訂4版、1993年、日本化学会編、丸善株式会社)に記載のものであり、この値が低いほど酸強度が大きいことを示している。水溶液中でのpKaは、具体的には、無限希釈水溶液を用い、25℃での酸解離定数を測定することにより実測することができ、また、下記ソフトウェアパッケージ1を用いて、ハメットの置換基定数及び公知文献値のデータベースに基づいた値を、計算により求めることもできる。本明細書中に記載したpKaの値は、全て、このソフトウェアパッケージを用いて計算により求めた値を示している。
 ソフトウェアパッケージ1:AdvancedChemistryDevelopment(ACD/Labs)SoftwareV8.14forSolaris(1994-2007ACD/Labs)。
 logPとは、n-オクタノール/水分配係数(P)の対数値であり、広範囲の化合物に対し、その親水性/疎水性を特徴づけることのできる有効なパラメータである。一般的には実験によらず計算によって分配係数は求められ、CSChemDrawUltraVer.8.0softwarepackage(Crippen’sfragmentationmethod)により計算された値を示す。
 また、グアニジン化合物のlogPが10以下であることが好ましい。上記値以下であることによりレジスト膜中に均一に含有させることができる。
 グアニジン化合物のlogPは2~10の範囲であることが好ましく、3~8の範囲であることがより好ましく、4~8の範囲であることが更に好ましい。
 また、グアニジン化合物はグアニジン構造以外に窒素原子を有さないことが好ましい。
 以下、グアニジン化合物の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000134
 (7)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
 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低分子化合物(以下において、「低分子化合物(D)」ともいう)を含有することができる。低分子化合物(D)は、酸の作用により脱離する基が脱離した後は、塩基性を有することが好ましい。
 低分子化合物(D)としては、特開2012-133331号公報の段落<0324>~<0337>の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
 低分子化合物(D)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。
 その他、組成物に使用可能なものとして、特開2002-363146号公報の実施例で合成されている化合物、及び特開2007-298569号公報の段落0108に記載の化合物等が挙げられる。
 塩基性化合物(D)として、感光性の塩基性化合物を用いてもよい。感光性の塩基性化合物としては、例えば、特表2003-524799号公報、及び、J.Photopolym.Sci&Tech.Vol.8,P.543-553(1995)等に記載の化合物を用いることができる。
 塩基性化合物の分子量は、通常は100~1500であり、好ましくは150~1300であり、より好ましくは200~1000である。
 これらの塩基性化合物(D)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。
 組成物が含む塩基性化合物(D)の含有量は、組成物の全固形分を基準として、0.01~8.0質量%であることが好ましく、0.1~5.0質量%であることがより好ましく、0.2~4.0質量%であることが特に好ましい。
 塩基性化合物(D)の酸発生剤に対するモル比は、好ましくは0.01~10とし、より好ましくは0.05~5とし、更に好ましくは0.1~3とする。このモル比を過度に大きくすると、感度及び/又は解像度が低下する場合がある。このモル比を過度に小さくすると、露光と加熱(ポストベーク)との間において、パターンの細りを生ずる可能性がある。より好ましくは0.05~5、更に好ましくは0.1~3である。なお、上記モル比における酸発生剤とは、上記樹脂(A)の上記一般式(P)で表される繰り返し単位と上記樹脂(A)が更に含んでいてもよい酸発生剤(B)との合計の量を基準とするものである。
<溶剤>
 組成物は、溶剤を含んでいることが好ましい。この溶剤は、(S1)プロピ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と、(S2)プロピレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸エステル、2-ヒドロキシイソ酪酸メチル、酢酸エステル、アルコキシプロピオン酸エステル、鎖状ケトン、環状ケトン、ラクトン、及びアルキレンカーボネートからなる群より選択される少なくとも1つとの少なくとも一方を含んでいることが好ましい。なお、この溶剤は、成分(S1)及び(S2)以外の成分を更に含んでいてもよい。
 本発明者は、このような溶剤と上述した樹脂とを組み合わせて用いると、組成物の塗布性が向上すると共に、現像欠陥数の少ないパターンが形成可能となることを見出している。その理由は必ずしも明らかではないが、本発明者は、これら溶剤は、上述した樹脂の溶解性、沸点、及び粘度のバランスが良いため、組成物膜の膜厚のムラやスピンコート中の析出物の発生などを抑制できることに起因していると考えている。
 成分(S1)としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、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、及び、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートからなる群より選択される少なくとも1つが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートが特に好ましい。
 成分(S2)としては、以下のものが好ましい。
 プロピレングリコールモノアルキルエーテルとしては、プロピレングリコールモノメチルエーテル又はプロピレングリコールモノエチルエーテルが好ましい。
 乳酸エステルとしては、乳酸エチル、乳酸ブチル、又は乳酸プロピルが好ましい。
 酢酸エステルとしては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸プロピル、酢酸イソアミル、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、又は酢酸3-メトキシブチルが好ましい。
 アルコキシプロピオン酸エステルとしては、3-メトキシプロピオン酸メチル(MMP)、又は、3-エトキシプロピオン酸エチル(EEP)が好ましい。
 鎖状ケトンとしては、1-オクタノン、2-オクタノン、1-ノナノン、2-ノナノン、アセトン、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、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、又はメチルアミルケトンが好ましい。
 環状ケトンとしては、メチルシクロヘキサノン、イソホロン、又はシクロヘキサノンが好ましい。
 ラクトンとしては、γ-ブチロラクトンが好ましい。
 アルキレンカーボネートとしては、プロピレンカーボネートが好ましい。
 成分(S2)としては、プロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチル、酢酸ペンチル、γ-ブチロラクトン又はプロピレンカーボネートがより好ましい。
 成分(S2)としては、引火点(以下、fpともいう)が37℃以上であるものを用いることが好ましい。このような成分(S2)としては、プロピレングリコールモノメチルエーテル(fp:47℃)、乳酸エチル(fp:53℃)、3-エトキシプロピオン酸エチル(fp:49℃)、メチルアミルケトン(fp:42℃)、シクロヘキサノン(fp:44℃)、酢酸ペンチル(fp:45℃)、γ-ブチロラクトン(fp:101℃)又はプロピレンカーボネート(fp:132℃)が好ましい。これらのうち、プロピレングリコールモノエチルエーテル、乳酸エチル、酢酸ペンチル、又はシクロヘキサノンが更に好ましく、プロピレングリコールモノエチルエーテル又は乳酸エチルが特に好ましい。なお、ここで「引火点」とは、東京化成工業株式会社又はシグマアルドリッチ社の試薬カタログに記載されている値を意味している。
 溶剤は、成分(S1)を含んでいることが好ましい。溶剤は、実質的に成分(S1)のみからなるか、又は、成分(S1)と他の成分との混合溶剤であることがより好ましい。後者の場合、溶剤は、成分(S1)と成分(S2)との双方を含んでいることが更に好ましい。
 成分(S1)と成分(S2)との質量比は、100:0乃至15:85の範囲内にあることが好ましく、100:0乃至40:60の範囲内にあることがより好ましく、100:0乃至60:40の範囲内にあることが更に好ましい。即ち、溶剤は、成分(S1)のみからなるか、又は、成分(S1)と成分(S2)との双方を含んでおり且つそれらの質量比が以下の通りであることが好ましい。即ち、後者の場合、成分(S2)に対する成分(S1)の質量比は、15/85以上であることが好ましく、40/60以上であることがより好ましく、60/40以上であることが更に好ましい。このような構成を採用すると、現像欠陥数を更に減少させることが可能となる。
 なお、溶剤が成分(S1)と成分(S2)との双方を含んでいる場合、成分(S2)に対する成分(S1)の質量比は、例えば、99/1以下とする。
 上述した通り、溶剤は、成分(S1)及び(S2)以外の成分を更に含んでいてもよい。この場合、成分(S1)及び(S2)以外の成分の含有量は、溶剤の全量に対して、5質量%乃至30質量%の範囲内にあることが好ましい。
 組成物に占める溶剤の含有量は、全成分の固形分濃度が2~30質量%となるように定めることが好ましく、3~20質量%となるように定めることがより好ましい。こうすると、組成物の塗布性を更に向上させることができる。
<疎水性樹脂>
 組成物は、上記樹脂(A)とは別に、疎水性樹脂(以下、「疎水性樹脂(E)」ともいう)を含有してもよい。
 疎水性樹脂(E)は、界面に偏在するように設計されることが好ましいが、界面活性剤とは異なり、必ずしも分子内に親水基を有する必要はなく、極性/非極性物質を均一に混合することに寄与しなくてもよい。
 疎水性樹脂(E)を添加することの効果として、水に対するレジスト膜表面の静的/動的な接触角の制御、液浸液追随性の向上、アウトガスの抑制などを挙げることができる。
 疎水性樹脂(E)は、膜表層への偏在化の観点から、“フッ素原子”、“珪素原子”、及び、“樹脂の側鎖部分に含有されたCH部分構造”のいずれか1種以上を有することが好ましく、2種以上を有することがさらに好ましい。
 疎水性樹脂(E)が、フッ素原子及び/又は珪素原子を含む場合、疎水性樹脂(E)に於ける上記フッ素原子及び/又は珪素原子は、樹脂の主鎖中に含まれていてもよく、側鎖中に含まれていてもよい。
 疎水性樹脂(E)がフッ素原子を含んでいる場合、フッ素原子を有する部分構造として、フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、又は、フッ素原子を有するアリール基を有する樹脂であることが好ましい。
 フッ素原子を有するアルキル基(好ましくは炭素数1~10、より好ましくは炭素数1~4)は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖又は分岐アルキル基であり、更にフッ素原子以外の置換基を有していてもよい。
 フッ素原子を有するシクロアルキル基及びフッ素原子を有するアリール基は、それぞれ、1つの水素原子がフッ素原子で置換されたシクロアルキル基及びフッ素原子を有するアリール基であり、更にフッ素原子以外の置換基を有していてもよい。
 フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、及びフッ素原子を有するアリール基として、好ましくは、下記一般式(F2)~(F4)で表される基を挙げることができるが、本発明は、これに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000135
 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(直鎖若しくは分岐)を表す。但し、R57~R61の少なくとも1つ、R62~R64の少なくとも1つ、及びR65~R68の少なくとも1つは、各々独立に、フッ素原子又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基(好ましくは炭素数1~4)を表す。
 R57~R61及びR65~R67は、全てがフッ素原子であることが好ましい。R62、R63及びR68は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基(好ましくは炭素数1~4)が好ましく、炭素数1~4のパーフルオロアルキル基であることが更に好ましい。R62とR63は、互いに連結して環を形成してもよい。
 疎水性樹脂(E)は、珪素原子を含有してもよい。珪素原子を有する部分構造として、アルキルシリル構造(好ましくはトリアルキルシリル基)、又は環状シロキサン構造を有する樹脂であることが好ましい。
 フッ素原子又は珪素原子を有する繰り返し単位の例としては、US2012/0251948A1〔0519〕に例示されたものを挙げることが出来る。
 また、上記したように、疎水性樹脂(E)は、側鎖部分にCH部分構造を含むことも好ましい。
 ここで、疎水性樹脂(E)中の側鎖部分が有するCH部分構造(以下、単に「側鎖CH部分構造」ともいう)には、エチル基、プロピル基等が有するCH部分構造を包含するものである。
 一方、疎水性樹脂(E)の主鎖に直接結合しているメチル基(例えば、メタクリル酸構造を有する繰り返し単位のα-メチル基)は、主鎖の影響により疎水性樹脂(E)の表面偏在化への寄与が小さいため、「CH部分構造」に包含されないものとする。
 より具体的には、疎水性樹脂(E)が、例えば、下記一般式(M)で表される繰り返し単位などの、炭素-炭素二重結合を有する重合性部位を有するモノマーに由来する繰り返し単位を含む場合であって、R11~R14がCH「そのもの」である場合、そのCHは、「側鎖部分が有するCH部分構造」には包含されない。
 一方、C-C主鎖から何らかの原子を介して存在するCH部分構造は、「CH部分構造」に該当するものとする。例えば、R11がエチル基(CHCH)である場合、CH部分構造を「1つ」有するものとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000136
 上記一般式(M)中、
 R11~R14は、各々独立に、側鎖部分を表す。
 側鎖部分のR11~R14としては、水素原子、1価の有機基などが挙げられる。
 R11~R14についての1価の有機基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルオキシカルボニル基、シクロアルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルアミノカルボニル基、シクロアルキルアミノカルボニル基、アリールアミノカルボニル基などが挙げられ、これらの基は、更に置換基を有していてもよい。
 疎水性樹脂(E)は、側鎖部分にCH部分構造を有する繰り返し単位を有する樹脂であることが好ましく、このような繰り返し単位として、下記一般式(II)で表される繰り返し単位、及び、下記一般式(III)で表される繰り返し単位のうち少なくとも一種の繰り返し単位(x)を有していることがより好ましい。
 以下、一般式(II)で表される繰り返し単位について詳細に説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000137
 上記一般式(II)中、Xb1は水素原子、アルキル基、シアノ基又はハロゲン原子を表し、Rは1つ以上のCH部分構造を有する、酸に対して安定な有機基を表す。ここで、酸に対して安定な有機基は、より具体的には、樹脂(A)において説明した“酸分解性基”を有さない有機基であることが好ましい。
 Xb1のアルキル基は、炭素数1~4のものが好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ヒドロキシメチル基又はトリフルオロメチル基等が挙げられるが、メチル基であることが好ましい。
 Xb1は、水素原子又はメチル基であることが好ましい。
 Rとしては、1つ以上のCH部分構造を有する、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アリール基、及び、アラルキル基が挙げられる。上記のシクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アリール基、及び、アラルキル基は、更に、置換基としてアルキル基を有していてもよい。
 Rは、1つ以上のCH部分構造を有する、アルキル基又はアルキル置換シクロアルキル基が好ましい。
 Rとしての1つ以上のCH部分構造を有する酸に安定な有機基は、CH部分構造を2個以上10個以下有することが好ましく、2個以上8個以下有することがより好ましい。
 一般式(II)で表される繰り返し単位の好ましい具体例を以下に挙げる。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000138
 一般式(II)で表される繰り返し単位は、酸に安定な(非酸分解性の)繰り返し単位であることが好ましく、具体的には、酸の作用により分解して、極性基を生じる基を有さない繰り返し単位であることが好ましい。
 以下、一般式(III)で表される繰り返し単位について詳細に説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000139
 上記一般式(III)中、Xb2は水素原子、アルキル基、シアノ基又はハロゲン原子を表し、Rは1つ以上のCH部分構造を有する、酸に対して安定な有機基を表し、nは1から5の整数を表す。
 Xb2のアルキル基は、炭素数1~4のものが好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ヒドロキシメチル基又はトリフルオロメチル基等が挙げられるが、水素原子である事が好ましい。
 Xb2は、水素原子であることが好ましい。
 Rは、酸に対して安定な有機基であるため、より具体的には、上記樹脂(A)において説明した“酸分解性基”を有さない有機基であることが好ましい。
 Rとしては、1つ以上のCH部分構造を有する、アルキル基が挙げられる。
 Rとしての1つ以上のCH部分構造を有する酸に安定な有機基は、CH部分構造を1個以上10個以下有することが好ましく、1個以上8個以下有することがより好ましく、1個以上4個以下有することが更に好ましい。
 nは1から5の整数を表し、1~3の整数を表すことがより好ましく、1又は2を表すことが更に好ましい。
 一般式(III)で表される繰り返し単位の好ましい具体例を以下に挙げる。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000140
 一般式(III)で表される繰り返し単位は、酸に安定な(非酸分解性の)繰り返し単位であることが好ましく、具体的には、酸の作用により分解して、極性基を生じる基を有さない繰り返し単位であることが好ましい。
 疎水性樹脂(E)が、側鎖部分にCH部分構造を含む場合であり、更に、特にフッ素原子及び珪素原子を有さない場合、一般式(II)で表される繰り返し単位、及び、一般式(III)で表される繰り返し単位のうち少なくとも一種の繰り返し単位(x)の含有量は、疎水性樹脂(E)の全繰り返し単位に対して、90モル%以上であることが好ましく、95モル%以上であることがより好ましい。含有量は、疎水性樹脂(E)の全繰り返し単位に対して、通常、100モル%以下である。
 疎水性樹脂(E)が、一般式(II)で表される繰り返し単位、及び、一般式(III)で表される繰り返し単位のうち少なくとも一種の繰り返し単位(x)を、疎水性樹脂(E)の全繰り返し単位に対し、90モル%以上で含有することにより、疎水性樹脂(E)の表面自由エネルギーが増加する。その結果として、疎水性樹脂(E)がレジスト膜の表面に偏在しにくくなり、水に対するレジスト膜の静的/動的接触角を確実に向上させて、液浸液追随性を向上させることができる。
 また、疎水性樹脂(E)は、(i)フッ素原子及び/又は珪素原子を含む場合においても、(ii)側鎖部分にCH部分構造を含む場合においても、下記(x)~(z)の群から選ばれる基を少なくとも1つを有していてもよい。
 (x)酸基、
 (y)ラクトン構造を有する基、酸無水物基、又は酸イミド基、
 (z)酸の作用により分解する基
 酸基(x)としては、フェノール性水酸基、カルボン酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、トリス(アルキルスルホニル)メチレン基等が挙げられる。
 好ましい酸基としては、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール基)、スルホンイミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基が挙げられる。
 酸基(x)を有する繰り返し単位としては、アクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位のような樹脂の主鎖に、直接、酸基が結合している繰り返し単位、或いは、連結基を介して樹脂の主鎖に酸基が結合している繰り返し単位などが挙げられ、更には酸基を有する重合開始剤や連鎖移動剤を重合時に用いてポリマー鎖の末端に導入することもでき、いずれの場合も好ましい。酸基(x)を有する繰り返し単位が、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有していてもよい。
 酸基(x)を有する繰り返し単位の含有量は、疎水性樹脂(E)中の全繰り返し単位に対し、1~50モル%が好ましく、より好ましくは3~35モル%、更に好ましくは5~20モル%である。
 酸基(x)を有する繰り返し単位の具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。式中、Rxは水素原子、CH、CF、又は、CHOHを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000141
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000142
 ラクトン構造を有する基、酸無水物基、又は酸イミド基(y)としては、ラクトン構造を有する基が特に好ましい。
 これらの基を含んだ繰り返し単位は、例えば、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルによる繰り返し単位等の、樹脂の主鎖に直接この基が結合している繰り返し単位である。或いは、この繰り返し単位は、この基が連結基を介して樹脂の主鎖に結合している繰り返し単位であってもよい。或いは、この繰り返し単位は、この基を有する重合開始剤又は連鎖移動剤を重合時に用いて、樹脂の末端に導入されていてもよい。
 ラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位としては、例えば、先に樹脂(A)の項で説明したラクトン構造を有する繰り返し単位と同様のものが挙げられる。
 ラクトン構造を有する基、酸無水物基、又は酸イミド基(y)を有する繰り返し単位の含有量は、疎水性樹脂(E)中の全繰り返し単位を基準として、1~100モル%であることが好ましく、3~98モル%であることがより好ましく、5~95モル%であることが更に好ましい。
 疎水性樹脂(E)に於ける、酸の作用により分解する基(z)を有する繰り返し単位は、樹脂(A)で挙げた酸分解性基を有する繰り返し単位と同様のものが挙げられる。酸の作用により分解する基(z)を有する繰り返し単位が、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有していてもよい。疎水性樹脂(E)に於ける、酸の作用により分解する基(z)を有する繰り返し単位の含有量は、疎水性樹脂(E)中の全繰り返し単位に対し、1~80モル%が好ましく、より好ましくは10~80モル%、更に好ましくは20~60モル%である。
 疎水性樹脂(E)は、更に、上述した繰り返し単位とは別の繰り返し単位を有していてもよい。
 フッ素原子を含む繰り返し単位は、疎水性樹脂(E)に含まれる全繰り返し単位中10~100モル%が好ましく、30~100モル%がより好ましい。また、珪素原子を含む繰り返し単位は、疎水性樹脂(E)に含まれる全繰り返し単位中、10~100モル%が好ましく、20~100モル%がより好ましい。
 一方、特に疎水性樹脂(E)が側鎖部分にCH部分構造を含む場合においては、疎水性樹脂(E)が、フッ素原子及び珪素原子を実質的に含有しない形態も好ましい。また、疎水性樹脂(E)は、炭素原子、酸素原子、水素原子、窒素原子及び硫黄原子から選ばれる原子のみによって構成された繰り返し単位のみで実質的に構成されることが好ましい。
 疎水性樹脂(E)の標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は、好ましくは1,000~100,000で、より好ましくは1,000~50,000である。
 また、疎水性樹脂(E)は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。
 疎水性樹脂(E)の組成物中の含有量は、組成物中の全固形分に対し、0.01~10質量%が好ましく、0.05~8質量%がより好ましい。
 疎水性樹脂(E)は、残留単量体やオリゴマー成分が0.01~5質量%であることが好ましく、より好ましくは0.01~3質量%である。また、分子量分布(Mw/Mn、分散度ともいう)は、1~5の範囲が好ましく、より好ましくは1~3の範囲である。
 疎水性樹脂(E)は、各種市販品を利用することもできるし、常法に従って(例えばラジカル重合)合成することができる。
<界面活性剤>
 組成物は、界面活性剤(F)を更に含んでいてもよい。界面活性剤を含有することにより、波長が250nm以下、特には220nm以下の露光光源を使用した場合に、良好な感度及び解像度で、密着性及び現像欠陥のより少ないパターンを形成することが可能となる。
 界面活性剤としては、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤を用いることが特に好ましい。
 フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤としては、例えば、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る。また、エフトップEF301若しくはEF303(新秋田化成(株)製);フロラードFC430、431若しくは4430(住友スリーエム(株)製);メガファックF171、F173、F176、F189、F113、F110、F177、F120若しくはR08(DIC(株)製);サーフロンS-382、SC101、102、103、104、105若しくは106(旭硝子(株)製);トロイゾルS-366(トロイケミカル(株)製);GF-300若しくは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若しくはEF601((株)ジェムコ製);PF636、PF656、PF6320若しくはPF6520(OMNOVA社製);又は、FTX-204G、208G、218G、230G、204D、208D、212D、218D若しくは222D((株)ネオス製)を用いてもよい。なお、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)又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を用いて合成してもよい。具体的には、この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備えた重合体を、界面活性剤として用いてもよい。このフルオロ脂肪族化合物は、例えば、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できる。
 フルオロ脂肪族基を有する重合体としては、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート若しくはメタクリレート及び/又は(ポリ(オキシアルキレン))メタクリレートとの共重合体が好ましく、不規則に分布していても、ブロック共重合していてもよい。
 ポリ(オキシアルキレン)基としては、例えば、ポリ(オキシエチレン)基、ポリ(オキシプロピレン)基及びポリ(オキシブチレン)基が挙げられる。また、ポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとオキシエチレンとのブロック連結体)及びポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとのブロック連結体)等の、同じ鎖内に異なる鎖長のアルキレンを有するユニットであってもよい。
 さらに、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート若しくはメタクリレートとの共重合体は、異なる2種以上のフルオロ脂肪族基を有するモノマー及び異なる2種以上の(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート若しくはメタクリレート等を同時に共重合してなる3元系以上の共重合体であってもよい。
 例えば、市販の界面活性剤として、メガファックF178、F-470、F-473、F-475、F-476及びF-472(DIC(株)製)が挙げられる。さらに、C13基を有するアクリレート若しくはメタクリレートと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート若しくはメタクリレートとの共重合体、C13基を有するアクリレート若しくはメタクリレートと(ポリ(オキシエチレン))アクリレート若しくはメタクリレートと(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート若しくはメタクリレートとの共重合体、C17基を有するアクリレート若しくはメタクリレートと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート若しくはメタクリレートとの共重合体、及び、C17基を有するアクリレート若しくはメタクリレートと(ポリ(オキシエチレン))アクリレート若しくはメタクリレートと(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート若しくはメタクリレートとの共重合体等が挙げられる。
 また、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の<0280>に記載されているフッ素系及び/又はシリコン系以外の界面活性剤を使用してもよい。
 これら界面活性剤は、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。
 組成物が界面活性剤を含んでいる場合、その含有量は、組成物の全固形分を基準として、好ましくは0~2質量%、より好ましくは0.0001~2質量%、更に好ましくは0.0005~1質量%である。
<その他の添加剤>
 組成物は、溶解阻止化合物、染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、及び/又は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、又はカルボキシ基を含んだ脂環族若しくは脂肪族化合物)を更に含んでいてもよい。
 組成物は、溶解阻止化合物を更に含んでいてもよい。ここで「溶解阻止化合物」とは、酸の作用により分解して有機系現像液中での溶解度が減少する、分子量3000以下の化合物である。
 この溶解阻止化合物としては、波長が220nm以下の光に対する透過性を低下させないため、Proceeding of SPIE,2724,355(1996)に記載されている酸分解性基を含むコール酸誘導体等の、酸分解性基を含有する脂環族又は脂肪族化合物が好ましい。この酸分解性基及び脂環構造としては、例えば、先に説明したのと同様のものが挙げられる。
 なお、組成物をKrFエキシマレーザーで露光するか又は電子線で照射する場合には、溶解阻止化合物としては、フェノール化合物のフェノール性ヒドロキシ基を酸分解基で置換した構造を含んだ化合物が好ましい。フェノール化合物としては、フェノール骨格を1~9個含有するものが好ましく、2~6個含有するものが更に好ましい。
 組成物が溶解阻止化合物を含んでいる場合、その含有量は、組成物の全固形分を基準として、好ましくは3~50質量%であり、より好ましくは5~40質量%である。
 以下に、溶解阻止化合物の具体例を挙げる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000143
 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号、及び欧州特許第219294等に記載の方法を参考にして、容易に合成することができる。
 カルボキシ基を含んだ脂環族若しくは脂肪族化合物としては、例えば、コール酸、デオキシコール酸及びリトコール酸等のステロイド構造を含んだカルボン酸誘導体、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、並びにシクロヘキサンジカルボン酸が挙げられる。
 また、他の添加剤としては、化合物Xとは異なる、一般式(II)で表される繰り返し単位を有する樹脂が含まれていてもよい。
<組成物の好適態様>
 上記組成物の好適態様としては、パターンの解像性がより優れる点で、上記一般式(II)で表される繰り返し単位と、上記一般式(III)で表される繰り返し単位と、酸の作用により分解して極性基を生じる基を有する繰り返し単位とを含有する樹脂を含む、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(以後、単に「組成物X」とも称する)が挙げられる。
 なお、酸の作用により分解して極性基を生じる基を有する繰り返し単位としては、上述した一般式(IVa)~(IVc)のいずれかで表される繰り返し単位が挙げられる。
 本発明は、組成物Xにより形成されたレジスト膜にも関し、このような膜は、例えば、上述したように、組成物Xが基板等の支持体上に塗布されることにより形成される。
 また、本発明は、上記のようにして得られるレジスト膜を塗布したマスクブランクスにも関する。このようなレジスト膜を具備するマスクブランクスを得るために、フォトマスク作製用のフォトマスクブランクス上にパターンを形成する場合、使用される透明基板としては、石英、フッ化カルシウム等の透明基板を挙げることができる。一般には、上記基板上に、遮光膜、反射防止膜、更に位相シフト膜、追加的にはエッチングストッパー膜、エッチングマスク膜といった機能性膜の必要なものを積層する。
 本発明は、上記レジスト膜が形成されたマスクブランクスを露光すること、及び、露光された上記膜を具備するマスクブランクスを現像することを含む、パターン形成方法にも関する。
 以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明の内容はこれにより限定されるものではない。
 以下では、まず、実施例で使用した各成分を示す。
<化合物X、及び、比較化合物>
 Journal of Photopolymer Science and Technology Volume 26, Number 5 (2013) 665-671の2,2'-(5-hydroxy-1,3-phenylene) dipropan-2-olの合成と同様の方法、または、特開2013-164588号公報に記載の方法と同様な方法を用いて、各種化合物X(及び、比較化合物)を合成した。以下、化合物Xの構造、重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を以下に示す。また、下記構造の各繰り返し単位の組成比をモル比で示した。
 なお、表1中、「Me」はメチル基を、「Ac」はアセチル基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000144
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000145
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000146
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000147
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000148
<比較用化合物>
 比較用化合物として、下記樹脂を使用した。樹脂の重量平均分子量(Mw)及び分散度(Mw/Mn)を以下に記す。また、樹脂の各繰り返し単位の組成比をモル比で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000149
<光酸発生剤>
 光酸発生剤としては先に挙げた酸発生剤z1~z141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は、下記化合物(N-1)~(N-12)の何れかを用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000150
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000151
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000152
<界面活性剤>
 界面活性剤としては、下記W-1~W-4を用いた。
 W-1:メガファックR08(DIC(株)製;フッ素系及びシリコン系)
 W-2: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-3:トロイゾルS-366(トロイケミカル(株)製;フッ素系)
 W-4:PF6320(OMNOVA社製;フッ素系)
<有機溶剤>
 有機溶剤としては、以下のものを用いた。
 S1: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)
 S2:プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)
 S3:乳酸エチル
 S4:シクロヘキサノン
<現像液>
 現像液に用いる有機溶剤としては、以下のものを用いた。
 SG-1:アニソール
 SG-2:メチルアミルケトン(2-ヘプタノン)
 SG-3:酢酸ブチル
 SG-4:酢酸3-メチルブチル
 TM-1:テトラメチルアンモニウムヒドロキシド2.38質量%水溶液(比較例用アルカリ現像液)
<リンス液>
 リンス液を用いる場合は、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-3:2-ペンタノール
〔実施例1-1~1-21、比較例1-1~1-5(電子線(EB)露光)〕
(1)感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の調製及び塗設
 下表に示した組成を有する組成物を0.1μm孔径のメンブレンフィルターで精密ろ過して、固形分濃度3.5質量%の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)を得た。
 この感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を、予めヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理を施した6インチSiウェハ上に東京エレクトロン製スピンコーターMark8を用いて塗布し、100℃、60秒間ホットプレート上で乾燥して、膜厚50nmのレジスト膜を得た。
(2)EB露光及び現像
 上記(1)で得られたレジスト膜が塗布されたウェハを、電子線描画装置((株)日立製作所製HL750、加速電圧50KeV)を用いて、パターン照射を行った。この際、1:1のラインアンドスペースが形成されるように描画を行った。電子線描画後、ホットプレート上で、110℃で60秒間加熱した後、下表に記載の有機系現像液を30秒間パドルして現像し、必要により、下表に記載のリンス液で30秒間パドルしてリンスを行った。(リンス液の記載が無い実施例については、リンスを行っていないことを意味する。)4000rpmの回転数で30秒間ウェハを回転させた後、90℃で60秒間加熱を行うことにより、線幅50nmの1:1ラインアンドスペースパターンのレジストパターンを得た。
(3)レジストパターンの評価
 走査型電子顕微鏡((株)日立製作所製S-9220)を用いて、得られたレジストパターンを下記の方法で、感度及び解像力を評価した。また、膜べり量も評価した。結果を下表に示す。
 (3-1)感度
 線幅50nmの1:1ラインアンドスペース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。
 (3-2)解像力
 上記Eopに於いて、ラインアンドスペースの幅を狭くしていき、分離している1:1ラインアンドスペースパターンの最小線幅(ライン部の最小線幅)を解像力とした。この値が小さいほど性能が良好であることを示す。
 (3-3)ラインウィズスラフネス(LWR)
 ラインウィズスラフネスは、上記Eopに於いて、線幅50nmの1:1ラインアンドスペースパターンの長手方向0.5μmの任意の50点について、線幅を計測し、その標準偏差を求め、3σを算出した。値が小さいほど良好な性能であることを示す。
 (3-4)膜べり量
 一連のプロセス完了後、残存するレジスト膜の膜厚を測定し、初期膜厚から残存膜厚を引いた値を膜減り量(nm)とした。なお、膜厚測定には光干渉式膜厚測定装置(ラムダエース、大日本スクリーン製造社製)を用いた。
 (3-5)露光ラチチュード(EL(%))
 線幅が50nmのラインアンドスペース(ライン:スペース=1:1)のマスクパターンを再現する露光量を求め、これを最適露光量Eoptとした。次いで線幅が目的の値である50nmの±10%(即ち、45nm及び55nm)となるときの露光量を求めた。そして、次式で定義される露光ラチチュード(EL)を算出した。ELの値が大きいほど、露光量変化による性能変化が小さい。
[EL(%)]=[(線幅が55nmとなる露光量)-(線幅が45nmとなる露光量)]/Eopt×100
 (3-6)ドライエッチング耐性
 上記(1)で得られたレジスト膜が塗布されたウェハを、電子線描画装置((株)日立製作所製HL750、加速電圧50KeV)を用いて全面照射を行った。電子線照射後、ホットプレート上で、110℃で60秒間加熱した後、下表に記載の有機系現像液を30秒間パドルして現像し、必要により、下表に記載のリンス液で30秒間パドルしてリンスを行った。4000rpmの回転数で30秒間ウェハを回転させた後、90℃で60秒間加熱を行うことにより、ドライエッチング評価用のレジスト膜を得た。
 上記で得られたレジスト膜の初期膜厚(FT1、Å)を測定した。次いで、ドライエッチャー(日立ハイテクノロジー社製、U-621)を用いて、Cガスを供給しながら、30秒間エッチングを行った。その後、エッチング後に得られたレジスト膜の膜厚(FT2、Å)を測定した。そして、次式で定義されるドライエッチング速度(DE)を算出した。
〔ドライエッチング速度(DE、Å/sec)〕=(FT1-FT2)/30
 以下の基準に従いDEの優劣を評価した。DEの値が小さいほど、エッチングによる膜厚変化が小さいことを表し、性能良好である。
A・・・ドライエッチング速度 10Å/sec未満
B・・・ドライエッチング速度 10Å/sec以上12Å/sec未満
C・・・ドライエッチング速度 12Å/sec以上
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000153
 表2に示すように、実施例1-1~1-21のパターン形成方法においては、「解像力」が優れていることが確認された。
 なかでも、実施例1-1~実施例1-4と、実施例1-5~実施例1~14との比較から分かるように、化合物中に酸の作用により分解して極性基を生じる基を有する繰り返し単位が含まれる実施例1-5~実施例1~14の場合、「解像力」がより優れることが確認された。さらに、実施例1-5~実施例1-8と、実施例1-9~実施例1-14との比較より、酸分解性基を有する繰り返し単位として、一般式(IVb)で表される繰り返し単位の場合、「解像力」がより優れることが確認された。
 また、塩基性化合物として、「プロトンアクセプター性官能基を有し、かつ、活性光線又は放射線の照射により分解してプロトンアクセプター性が低下、消失、又はプロトンアクセプター性から酸性に変化した化合物を発生する化合物」であるN-7及びN-12を使用した場合、LWRがより優れることが確認された。
 また、実施例1-7および実施例1-8で使用した酸発生剤は、体積240Å未満の大きさの酸を発生する化合物であるのに対して、他の実施例で使用した酸発生剤は、体積240Å以上の大きさの酸を発生する化合物であり、これらの実施例を比較すると、体積240Å以上の大きさの酸を発生する酸発生剤を使用したほうが、ELがより優れることが確認された。
 一方、本発明の要件を満たしていない比較例1-1~1-5においては、「解像力」が劣っていることが確認された。特に、比較例1-5は、特許文献1の態様に該当し、所望の効果が得られないことが確認された。
〔実施例2-1~2-21、比較例2-1~2―5(極紫外線(EUV)露光)〕
(4)感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の調製及び塗設
 下表に示した組成を有する組成物を0.05μm孔径のメンブレンフィルターで精密ろ過して、固形分濃度2.0質量%の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)を得た。
 この感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を、予めヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理を施した6インチSiウェハ上に東京エレクトロン製スピンコーターMark8を用いて塗布し、100℃、60秒間ホットプレート上で乾燥して、膜厚50nmのレジスト膜を得た。
(5)EUV露光及び現像
 上記(4)で得られたレジスト膜の塗布されたウェハを、EUV露光装置(Exitech社製 Micro Exposure Tool、NA0.3、Quadrupole、アウターシグマ0.68、インナーシグマ0.36)を用い、露光マスク(ライン/スペース=1/1)を使用して、パターン露光を行った。照射後、ホットプレート上で、110℃で60秒間加熱した後、下表に記載の有機系現像液を30秒間パドルして現像し、必要により、下表に記載のリンス液で30秒間パドルしてリンスを行った。(リンス液の記載が無い実施例については、リンスを行っていないことを意味する。)4000rpmの回転数で30秒間ウェハを回転させた後、90℃で60秒間加熱を行うことにより、線幅50nmの1:1ラインアンドスペースパターンのレジストパターンを得た。
(6)レジストパターンの評価
 走査型電子顕微鏡((株)日立製作所製S-9380II)を用いて、得られたレジストパターンを下記の方法で、感度及び解像力を評価した。また、膜べり量も評価した。結果を下表に示す。
 (6-1)感度
 線幅50nmの1:1ラインアンドスペースパターンを解像する時の露光量を感度(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。
 (6-2)解像力
 上記Eopに於いて、ラインアンドスペースの幅を狭くしていき、分離している1:1ラインアンドスペースパターンの最小線幅(ライン部の最小線幅)を解像力とした。この値が小さいほど性能が良好であることを示す。
 (6-3)ラインウィズスラフネス(LWR)
 ラインウィズスラフネスは、上記Eopに於いて、線幅50nmの1:1ラインアンドスペースパターンの長手方向0.5μmの任意の50点について、線幅を計測し、その標準偏差を求め、3σを算出した。値が小さいほど良好な性能であることを示す。
 (6-4)膜べり量
 一連のプロセス完了後、残存するレジスト膜の膜厚を測定し、初期膜厚から残存膜厚を引いた値を膜減り量(nm)とした。なお、膜厚測定には光干渉式膜厚測定装置(ラムダエース、大日本スクリーン製造社製)を用いた。
 (6-5)露光ラチチュード(EL)
 線幅が50nmのラインアンドスペース(ライン:スペース=1:1)のマスクパターンを再現する露光量を求め、これを最適露光量Eoptとした。次いで線幅が目的の値である50nmの±10%(即ち、45nm及び55nm)となるときの露光量を求めた。そして、次式で定義される露光ラチチュード(EL)を算出した。ELの値が大きいほど、露光量変化による性能変化が小さい。
[EL(%)]=[(線幅が55nmとなる露光量)-(線幅が45nmとなる露光量)]/Eopt×100
 (6-6)ドライエッチング耐性
 上記(4)で得られたレジスト膜が塗布されたウェハを、EUV露光装置(Exitech社製 Micro Exposure Tool、NA0.3、Quadrupole、アウターシグマ0.68、インナーシグマ0.36)を用いて全面照射を行った。照射後、ホットプレート上で、110℃で60秒間加熱した後、下表に記載の有機系現像液を30秒間パドルして現像し、必要により、下表に記載のリンス液で30秒間パドルしてリンスを行った。4000rpmの回転数で30秒間ウェハを回転させた後、90℃で60秒間ベークを行なうことにより、ドライエッチング評価用のレジスト膜を得た。
 上記で得られたレジスト膜の初期膜厚(FT1、Å)を測定した。次いで、ドライエッチャー(日立ハイテクノロジー社製、U-621)を用いて、Cガスを供給しながら、30秒間エッチングを行った。その後、エッチング後に得られたレジスト膜の膜厚(FT2、Å)を測定した。そして、次式で定義されるドライエッチング速度(DE)を算出した。
〔ドライエッチング速度(DE、Å/sec)〕=(FT1-FT2)/30
 以下の基準に従いDEの優劣を評価した。DEの値が小さいほど、エッチングによる膜厚変化が小さいことを表し、性能良好である。
A・・・ドライエッチング速度 10Å/sec未満
B・・・ドライエッチング速度 10Å/sec以上12Å/sec未満
C・・・ドライエッチング速度 12Å/sec以上
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000154
 表3に示すように、実施例2―1~2-21のパターン形成方法においては、「解像力」が優れていることが確認された。
 なかでも、実施例2-1~実施例2-4と、実施例2-5~実施例2-14との比較から分かるように、化合物中に酸の作用により分解して極性基を生じる基を有する繰り返し単位が含まれる実施例2-5~実施例2~14の場合、「解像力」がより優れることが確認された。
 また、塩基性化合物として、「プロトンアクセプター性官能基を有し、かつ、活性光線又は放射線の照射により分解してプロトンアクセプター性が低下、消失、又はプロトンアクセプター性から酸性に変化した化合物を発生する化合物」であるN-7及びN-12を使用した場合、LWRがより優れることが確認された。
 一方、本発明の要件を満たしていない比較例2-1~2-5においては、「解像力」が劣っていることが確認された。特に、比較例2-5は、特許文献1の態様に該当し、所望の効果が得られないことが確認された。

Claims (13)

  1.  感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて膜を形成する工程と、
     前記膜を活性光線又は放射線で露光する工程と、
     有機溶剤を含んだ現像液を用いて前記露光された膜を現像する工程と、
     を有するパターン形成方法であって、
     前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が、一般式(I)で表される部分構造を有する化合物を含有する、パターン形成方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     一般式(I)中、
     Arは、芳香環基、又は、脂環基を表し、
     R及びRは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、又は、アリール基を表し、
     X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、アシル基を表し、
     nは1以上の整数を表す。
  2.  前記化合物が、前記一般式(I)で表される部分構造と、一般式(II)で表される繰り返し単位と、を有する樹脂である、請求項1に記載のパターン形成方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     一般式(II)中、
     Rは、水素原子、有機基、又はハロゲン原子を表し、
     Arは、芳香環基を表し、
     Dは、単結合又は2価の連結基を表し、
     mは、1以上の整数を表す。
  3.  前記化合物が、前記一般式(II)で表される繰り返し単位と、一般式(III)で表される繰り返し単位と、を有する樹脂である、請求項2に記載のパターン形成方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
     一般式(III)中、
     Rは、水素原子、有機基、又はハロゲン原子を表し、
     Arは芳香環基、又は、脂環基を表し、
     R及びRは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、又は、アリール基を表し、
     Bは、単結合、又は、2価の連結基を表し、
     X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、アシル基を表し、
     nは、1以上の整数を表す。
  4.  前記化合物が、一般式(IVa)~(IVc)のいずれかで表される繰り返し単位と、前記一般式(II)で表される繰り返し単位と、前記一般式(III)で表される繰り返し単位と、を含有する樹脂である、請求項3に記載のパターン形成方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
     一般式(IVa)中、
     R61、R62及びR63は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアルコキシカルボニル基を表し、R62はArと結合して環を形成していてもよく、その場合のR62は単結合又はアルキレン基を表し、
     Xは、単結合、-COO-、又は-CONR64-を表し、R64は、水素原子又はアルキル基を表し、
     Lは、単結合又はアルキレン基を表し、
     Arは、2価の芳香環基を表し、R62と結合して環を形成する場合には3価の芳香環基を表し、
     Yは、酸の作用により脱離する基を表し、
     一般式(IVb)中、
     R51、R52、及びR53は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアルコキシカルボニル基を表し、R52はLと結合して環を形成していてもよく、その場合のR52はアルキレン基を表し、
     Lは、単結合又は2価の連結基を表し、R52と結合して環を形成する場合には3価の連結基を表し、
     R54はアルキル基を表し、R55及びR56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、又はアラルキル基を表し、R55及びR56は互いに結合して環を形成してもよく、但し、R55とR56とが同時に水素原子であることはなく、
     一般式(IVc)中、
     R71、R72及びR73は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアルコキシカルボニル基を表し、R72はLと結合して環を形成していてもよく、その場合のR72はアルキレン基を表し、
     Lは、単結合又は2価の連結基を表し、R72と環を形成する場合には3価の連結基を表し、
     R74は、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、アルコキシ基、アシル基、又はヘテロ環基を表し、
     Mは、単結合又は2価の連結基を表し、
     Qは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はヘテロ環基を表し、
     Q、M及びR74の少なくとも二つが結合して環を形成してもよい。
  5.  前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が、更に、活性光線又は放射線により酸を発生する化合物を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  6.  前記活性光線又は放射線により酸を発生する化合物が、体積240Å以上の大きさの酸を発生する化合物である、請求項5に記載のパターン形成方法。
  7.  前記活性光線又は放射線として電子線又は極紫外線を用いる、請求項1~6のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  8.  請求項1~7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。
  9.  請求項8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。
  10.  一般式(II)で表される繰り返し単位と、一般式(III)で表される繰り返し単位と、酸の作用により分解して極性基を生じる基を有する繰り返し単位とを含有する樹脂を含む、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
     一般式(II)中、
     Rは、水素原子、有機基、又はハロゲン原子を表し、
     Arは、芳香環基を表し、
     Dは、単結合又は2価の連結基を表し、
     mは、1以上の整数を表し、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
     一般式(III)中、
     Rは、水素原子、有機基、又はハロゲン原子を表し、
     Arは芳香環基、又は、脂環基を表し、
     R及びRは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、又は、アリール基を表し、
     Bは、単結合、又は、2価の連結基を表し、
     X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、アシル基を表し、
     nは、1以上の整数を表す。
  11.  前記酸の作用により分解して極性基を生じる基を有する繰り返し単位が、一般式(IVa)~(IVc)のいずれかで表される繰り返し単位を含有する、請求項10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-C000007
     一般式(IVa)中、
     R61、R62及びR63は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアルコキシカルボニル基を表し、R62はArと結合して環を形成していてもよく、その場合のR62は単結合又はアルキレン基を表し、
     Xは、単結合、-COO-、又は-CONR64-を表し、
     R64は、水素原子又はアルキル基を表し、
     Lは、単結合又はアルキレン基を表し、
     Arは、2価の芳香環基を表し、R62と結合して環を形成する場合には3価の芳香環基を表し、
     Yは、酸の作用により脱離する基を表し、
     一般式(IVb)中、
     R51、R52、及びR53は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアルコキシカルボニル基を表し、R52はLと結合して環を形成していてもよく、その場合のR52はアルキレン基を表し、
     Lは、単結合又は2価の連結基を表し、R52と結合して環を形成する場合には3価の連結基を表し、
     R54はアルキル基を表し、R55及びR56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、又はアラルキル基を表し、R55及びR56は互いに結合して環を形成してもよく、但し、R55とR56とが同時に水素原子であることはなく、
     一般式(IVc)中、
     R71、R72及びR73は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアルコキシカルボニル基を表し、
     R72はLと結合して環を形成していてもよく、その場合のR72はアルキレン基を表し、
     Lは、単結合又は2価の連結基を表し、R72と環を形成する場合には3価の連結基を表し、
     R74は、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、アルコキシ基、アシル基、又はヘテロ環基を表し、
     Mは、単結合又は2価の連結基を表し、
     Qは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はヘテロ環基を表し、
     Q、M及びR74の少なくとも二つが結合して環を形成してもよい。
  12.  請求項10又は11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るレジスト膜。
  13.  請求項12に記載のレジスト膜を有するマスクブランクス。
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