WO2020170555A1 - ポリマー、該ポリマーを含有するレジスト組成物、それを用いた部材の製造方法、パターン形成方法及び反転パターンの形成方法 - Google Patents

ポリマー、該ポリマーを含有するレジスト組成物、それを用いた部材の製造方法、パターン形成方法及び反転パターンの形成方法 Download PDF

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atom
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智至 榎本
孝弘 古澤
康平 町田
倫哉 内藤
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東洋合成工業株式会社
国立大学法人大阪大学
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Definitions

  • Some aspects of the invention relate to polymers used in resist compositions. Further, some embodiments of the present invention relate to a resist composition containing the above polymer, a method for manufacturing a member using the resist composition, a pattern forming method, and a reverse pattern forming method.
  • the resist composition With the shortening of the wavelength of the exposure light source, the resist composition is required to have improved sensitivity to the exposure light source and lithographic characteristics of resolution capable of reproducing a pattern having a fine dimension.
  • a chemically amplified resist is known as a resist composition satisfying such requirements (Patent Document 1).
  • the conventional chemically amplified resist it is difficult to sufficiently suppress the resist pattern collapse and the line edge roughness (LWR) of the line pattern as the resolution line width of the resist becomes finer.
  • LWR line edge roughness
  • it has been proposed to increase the crosslink density in the negative chemically amplified resist. However, it sometimes swells during development to cause defects such as bridges.
  • the conventional chemically amplified resist composition for EUV or electron beam has a small EUV or electron beam absorption and a small amount contained in the resist. It is difficult to increase the cross-linking density with high sensitivity while maintaining the resolution and pattern performance, since the acid generated from the acid generator is diffused.
  • Some embodiments of the present invention not only utilize an acid generated from an acid generator by irradiation with a particle beam or an electromagnetic wave, particularly an electron beam or EUV, but also occur by irradiation with an electron beam or EUV simultaneously with an acid-catalyzed reaction.
  • An object of the present invention is to provide a polymer used for a resist composition, which is excellent in resolution and pattern performance characteristics by significantly suppressing acid diffusion by directly utilizing the reaction. It is an object of some aspects of the present invention to provide a resist composition containing the above polymer, a method for manufacturing a member using the resist composition, a pattern forming method, and a reverse pattern forming method.
  • the inventors of the present invention have made extensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, by using a polymer containing a unit A having an onium salt structure and a unit B having a specific structure as a polymer of a resist composition, high sensitivity can be obtained. It was found that the line width roughness (LWR) can be suppressed and several aspects of the present invention have been completed. More specifically, it was found as a finding that the resist composition containing the above-mentioned polymer becomes the following by being irradiated with a particle beam or an electromagnetic wave. First, the unit A is decomposed and a large polarity conversion from ionic to nonionic occurs.
  • the resist composition containing the above polymer can suppress the acid diffusion, has high sensitivity, and can suppress the linewise roughness (LWR).
  • One aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems is to provide a unit A having an onium salt structure, which generates a first radical by particle beam or electromagnetic wave irradiation, and a unit B having a structure which is bonded by an acid-catalyzed reaction. It is a polymer containing.
  • the unit B is preferably a unit in which the compound represented by the following general formula (I) or (II) is bonded to the Sp group of the following formula (1) at any position of the compound.
  • R 2 and R 3 are each independently selected from the group consisting of a hydrogen atom; an electron-donating group; and an electron-withdrawing group; n 1 is an integer of 0 or 1, n 4 and n 5 are each an integer of 1 to 2, and n 4 +n 5 is 2 to 4, When n 4 is 1, n 2 is an integer of 0 to 4, when n 4 is 2, n 2 is an integer of 0 to 6, When n 5 is 1, n 3 is an integer of 0 to 4, when n 5 is 2, n 3 is an integer of 0 to 6, When n 2 is 2 or more and R 2 is an electron-donating group or an electron-withdrawing group, two R 2 are directly bonded by a single bond or an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen atom-containing group and May form a ring structure with each other via any one selected from the group consisting of methylene groups, When n 3 is 2 or more and R 3 is an electron-donating group or an
  • R 4 s are each independently selected from the group consisting of a hydrogen atom; an electron-donating group; and an electron-withdrawing group; At least one of R 4 is the electron-donating group, R 5 is any one selected from the group consisting of a hydrogen atom; an alkyl group which may have a substituent; and an alkenyl group which may have a substituent, and at least one of R 5
  • the methylene group may be substituted with a divalent hetero atom-containing group, n 6 is an integer of 0 to 7, n 7 is 1 or 2, n 6 when n 7 is 1 is an integer of 0 to 5, n 6 when n 7 is 2 is an integer of 0-7, When n 6 is 2 or more and R 4 is an electron-donating group or an electron-withdrawing group, two R 4 are directly bonded by a single bond or an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen atom-containing group and Ring structures may be formed with each other via any one
  • L is a carbonyloxy group, a carbonylamino group, a phenylenediyl group, a naphthalenediyl group, a phenylenediyloxy group, a naphthalenediyloxy group, a phenylenediylcarbonyloxy group, a naphthalenediylcarbonyloxy group, a phenylenediyloxycarbonyl group and a naphthalenediyloxy group.
  • Sp is a direct bond; a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent; and a linear, branched or cyclic carbon number which may have a substituent.
  • 1 to 6 alkenylene group; and at least one methylene group in Sp may be substituted with a divalent heteroatom-containing group
  • R 1 is any one selected from the group consisting of a hydrogen atom; a linear, branched or cyclic C 1-6 alkyl group; and a linear, branched or cyclic C 1-6 alkenyl group.
  • at least one hydrogen atom in the alkyl group and alkenyl group in R 1 may be substituted with a substituent, * Indicates a binding site to the compound represented by the above general formula (I) or (II). )
  • One embodiment of the present invention is a resist composition containing the above polymer. Further, one aspect of the present invention, a resist film forming step of forming a resist film on a substrate using the resist composition, a photolithography step of exposing the resist film by using a particle beam or electromagnetic waves, And a pattern forming step of developing the exposed resist film to obtain a photoresist pattern.
  • a resist film forming step of forming a resist film on a substrate using the resist composition a photolithography step of exposing the resist film using a particle beam or electromagnetic rays, A pattern forming step of developing the obtained resist film to obtain a photoresist pattern.
  • a resist film forming step of forming a resist film on a substrate using the resist composition a photolithography step of exposing the resist film using a particle beam or electromagnetic rays, Patterning step of developing the resist film thus obtained to obtain a photoresist pattern, and etching the coating film obtained by applying the composition for inversion pattern so as to cover at least the concave portion of the photoresist pattern, It is a method of forming a reverse pattern, which comprises a step of exposing the surface of the resist pattern and a step of removing the resist film on the exposed surface of the resist pattern to obtain a reverse pattern.
  • Polymers according to some embodiments of the present invention when used as a resist composition, in addition to the polarity conversion that occurs when decomposed by irradiation of particle beams or electromagnetic waves to become ionic to nonionic, Generates acids and radicals. As a result, a pattern can be formed even if the acid diffusion is suppressed by simultaneously utilizing two reactions of intramolecular crosslinking reaction in the polymer, and thus the characteristics of sensitivity, resolution and pattern performance are excellent.
  • FIG. 1 shows SEM images of the patterning obtained in Examples 8-10.
  • FIG. 2 shows SEM images of the patterning obtained in Example 9 and Comparative Example 3.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating pattern formation using the resist composition according to one aspect of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating pattern formation using the resist composition according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating pattern formation using the resist composition according to one embodiment of the present invention.
  • the “particle beam or electromagnetic wave” includes not only electron beams and extreme ultraviolet rays but also ultraviolet rays and the like, and preferably electron beams or extreme ultraviolet rays.
  • “by irradiation with particle beams or electromagnetic waves” means that at least a part of the polymer is irradiated with particle beams or electromagnetic waves.
  • a specific part of the polymer is excited or ionized to generate an active species.
  • a part of the unit is decomposed by the active species, the active species is added to the unit, or a secondary reaction such as the elimination of hydrogen of the unit by the active species occurs, and a radical or Acid is generated.
  • active species refers to radical cations, radicals, electrons, and the like.
  • Polymer A polymer according to some embodiments of the present invention is a polymer including a unit A that generates a first radical having an onium salt structure and a unit B that has a structure that bonds by an acid-catalyzed reaction.
  • the unit B is not particularly limited as long as it has a structure in which two molecules are bound to each other by an acid-catalyzed reaction.
  • the compound represented by the general formula (I) or (II) is one of the compounds.
  • a unit bonded to the Sp group of the above formula (1) at the position is preferred.
  • an anion and a first radical are generated from the unit A by the reduction of the unit A.
  • the generated anion becomes an acid by combining with the proton.
  • the acid acts as a catalyst to cause etherification by the reaction between the units B or between the unit B and a unit having a hydroxyl group other than the units B, whereby a crosslinking reaction can occur.
  • the first radicals generated from the unit A form a bond between the first radicals, or the second radicals generated when the polymer contains a unit generating the radicals and the first radicals, and the first radicals are bonded to each other.
  • an intramolecular crosslinking reaction may occur between the unit A and a unit that generates a radical (for example, a unit C described later).
  • the unit A has an onium salt structure and is capable of converting the polarity by irradiating at least a part of the polymer with a particle beam or an electromagnetic wave, that is, as long as it produces anions and radicals by reduction of the onium salt.
  • polarity conversion means that the polarity is changed from ionic to nonionic directly or indirectly by irradiation with a particle beam or an electromagnetic wave.
  • M + is a sulfonium ion or an iodonium ion
  • X ⁇ is a monovalent anion
  • L is not particularly limited as long as it can bond the main chain constituting the polymer and the onium salt structure, and examples thereof include a carbonyloxy group, a carbonylamino group, a phenylenediyl group, a naphthalenediyl group, a phenylenediyloxy group, and a naphthalenediyloxy group.
  • a carbonyloxy group and the like are preferable from the viewpoint of easy synthesis.
  • Sp is not particularly limited as long as it can serve as a spacer between the L and the onium salt, and is, for example, a direct bond; a linear, branched or cyclic carbon atom having 1 to 6 which may have a substituent.
  • an at least one methylene group in Sp above is a divalent hetero group, which is a linear, branched or cyclic alkenylene group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent. It may be substituted with an atom-containing group.
  • Examples of the straight-chain alkylene group having 1 to 6 carbon atoms of Sp include methylene group, ethylene group, n-propylene group, n-butylene group, n-pentylene group and n-hexylene group.
  • Examples of the branched alkylene group having 1 to 6 carbon atoms of Sp include an isopropylene group, an isobutylene group, a tert-butylene group, an isopentylene group, a tert-pentylene group and a 2-ethylhexylene group.
  • Examples of the cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms of Sp include a cyclopropylene group, a cyclobutylene group, a cyclopentylene group and a cyclohexylene group. At least one methylene group in Sp may be substituted with a divalent hetero atom-containing group.
  • divalent hetero atom-containing group examples include -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -NHCO-, -CONH-, -NH-CO-O-, A group selected from the group consisting of --O--CO--NH--, --NH--, --N(R Sp )--, --N (Ar Sp )--, --S--, --SO--, --SO 2 --, etc. Can be mentioned.
  • R Sp examples include a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms
  • examples of Ar Sp include aryl groups having 12 or less carbon atoms such as a phenyl group and a naphthyl group.
  • the carbon number of the alkylene group of Sp does not include the carbon number of the substituent that Sp may have.
  • Examples of the substituent that Sp may have include a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom; a hydroxy group; a linear or cyclic carbon atom.
  • a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom
  • a hydroxy group such as a linear or cyclic carbon atom.
  • Examples of the alkyl group as the first substituent of Sp and the alkyl group containing a hetero atom-containing group in the skeleton include alkyl groups in which the alkylene group of Sp is monovalent.
  • Examples of the aryl group as the first substituent of Sp include the same groups as those of Ar Sp described above.
  • Examples of the heteroaryl group as the first substituent of Sp include groups having a skeleton such as furan, thiophene, pyrrole, imidazole, pyran, pyridine, pyrimidine, and pyrazine.
  • Sp may be a direct bond, it is preferable that Sp has a spacer structure so that the molecules can easily move from the viewpoints of radical rebonding between units A and crosslinking reaction between units B.
  • an alkylene group, an alkyleneoxy group, an alkylenecarbonyloxy group and the like can be mentioned.
  • R 1 is any one selected from the group consisting of a hydrogen atom; a linear, branched or cyclic C 1-6 alkyl group; and a linear, branched or cyclic C 1-6 alkenyl group. And at least one hydrogen atom in the alkyl group and alkenyl group in R 1 may be substituted with a substituent. Examples of the substituent that R 1 may have include the same as the above-mentioned first substituent.
  • Examples of the linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms for R 1 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an n-butyl group, an n-pentyl group and an n-hexyl group.
  • Examples of the branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms of R 1 include isopropyl group, isobutyl group, tert-butyl group, isopentyl group, tert-pentyl group, 2-ethylexyl group and the like.
  • Examples of the cyclic alkyl group having 1 to 6 carbon atoms of R 1 include cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group and the like.
  • linear, branched or cyclic C 1-6 alkenyl group for R 1 at least one of the carbon-carbon single bonds of the above-mentioned linear alkyl group, branched alkyl group and cyclic alkyl group is carbon-carbon.
  • the thing substituted by the double bond is mentioned. Further, it may be a fluorinated alkyl group or fluorinated alkenyl group in which at least one hydrogen atom in the alkyl group or alkenyl group of R 1 is substituted with a fluorine atom. All hydrogen atoms may be substituted with the above-mentioned first substituent.
  • the fluorinated alkyl group a trifluoromethyl group or the like is preferable.
  • the unit A is preferably one in which R 1 in the above formula (III) is a hydrogen atom or a linear alkyl group and is an L carbonyloxy group, a carbonylamino group or a phenylenediyl group. Further, as the unit A, L is a carbonyloxy group or a carbonylamino group, Sp is a direct bond, R 1 is a methyl group, and the methyl group is a carbon atom in the first substituent.
  • a unit having at least one of an alkyl group, a halogen atom, and an aryl group of 1 to 4 is preferable from the viewpoint of LWR.
  • R 1 having the first substituent is an ethyl group, an isopropyl group, a butyl group, a halogenated methyl group (a fluoromethyl group, a chloromethyl group, a bromomethyl group, an iodomethyl group, etc.), a benzyl group, or the like. Can be mentioned.
  • M + is a sulfonium cation or an iodonium cation having a bond to bond to Sp, and specific examples thereof include those represented by the following general formulas (a1) and (a2).
  • R 6a represents a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent; a linear, branched or cyclic which may have a substituent.
  • the linear, branched or cyclic alkylene group for R 6a the same alkylene groups as for Sp above can be mentioned.
  • the linear, branched or cyclic alkenylene group for R 6a the same as the above-mentioned alkenylene group for Sp can be mentioned.
  • Examples of the arylene group having 6 to 14 carbon atoms for R 6a include a phenylene group and a naphthylene group.
  • Examples of the heteroarylene group having 4 to 12 carbon atoms represented by R 6a include furan, thiophene, pyrrole, imidazole, pyran, pyridine, pyrimidine, pyrazine, indole, purine, quinoline, isoquinoline, chromene, thianthrene, dibenzothiophene, phenothiazine, and phenoxazine.
  • a divalent group having a skeleton such as xanthene, acridine, phenazine and carbazole.
  • Examples of the alkyl group, alkenyl group, aryl group and heteroaryl group for R 6b include monovalent groups of the alkylene group, alkenylene group, arylene group and heteroarylene group for R 6a .
  • any one of R 6a and two R 6b is a single bond directly or from a group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen atom-containing group and a methylene group.
  • a ring structure may be formed with a sulfur atom to which they are bound, via any selected one.
  • the divalent nitrogen atom-containing group include those having a nitrogen atom among the divalent hetero atom-containing groups, and specific examples thereof include —NHCO—, —CONH—, and —NH—CO—. Examples thereof include O-, -O-CO-NH-, -NH-, -N(R Sp )-, and -N(Ar Sp )-.
  • Examples of the sulfonium cation as M + include those having the structures shown below and having a bond for bonding to the Sp at any position.
  • the compound shown below may have the said substituent in the part corresponding to said R6a and R6b .
  • X ⁇ represents an alkyl sulfate anion, an aryl sulfate anion, an alkyl sulfonate anion, an aryl sulfonate anion, an alkyl carboxylate anion, an aryl carboxylate anion, a tetrafluoroborate anion, a hexafluorophosphonate anion, a dialkylsulfonylimide anion, a trialkyl.
  • the metal oxonium anion include NiO 2 ⁇ and SbO 3 ⁇ .
  • H + , sulfonium ions, iodonium ions, and mono- or divalent metal cations may be appropriately added to the trivalent one to make the valence one.
  • the mono- or divalent metal cation may be a usual one, and examples thereof include Na + , Sn 2+ and Ni 2+ .
  • X ⁇ is a metal oxonium anion
  • the metal is Al, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb. , Te, I, Xe, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Bi, Po, At, Rn and Ra. It is preferable. The reason is that the sensitivity to particle beams and electromagnetic waves is improved.
  • Specific examples of the metal oxonium anion include SbF 6 ⁇ , SbO 3 ⁇ , Sb(OH) 6 ⁇ , and HWO 4 ⁇ .
  • L, Sp, and X - is the general formula (III) L, Sp and X - are the same as each, R 6a and R 6b are the general formula (a1) It is the same as each of R 6a and R 6b .
  • the anion of the above unit A is preferably highly hydrophilic from the viewpoint of improving the contrast in the photoresist pattern formation.
  • Specific examples thereof include an alkyl sulfate anion, an aryl sulfate anion, an alkyl sulfonate anion, an aryl sulfonate anion, an alkyl carboxylate anion and an aryl carboxylate anion.
  • the polymer may have two or more types of the unit A.
  • the photo-degradable base unit A is preferably used in combination with the photo-acid generator unit A having a lower acid strength than the photo-acid generator unit A.
  • units having the same M + X ⁇ portion but different substituents such as R 1 and L may be used.
  • At least one of the compounds represented by the following general formula (I) or (II) contains, as a unit B, a polymer in which a * moiety of the following formula (1) is bonded to the polymer at any position of the compound.
  • the polymer contains the unit B, it becomes possible to improve the sensitivity to particle beams or electromagnetic waves.
  • R 2 and R 3 are each independently selected from the group consisting of a hydrogen atom; an electron-donating group; and an electron-withdrawing group. It is preferable that at least one of R 2 and R 3 is the above-mentioned electron-donating group because the acid reactivity is improved.
  • E is preferably any one selected from the group consisting of a direct bond; an oxygen atom; a sulfur atom; and a methylene group.
  • n 1 is an integer of 0 or 1.
  • n 4 and n 5 are each an integer of 1 to 2.
  • n 4 +n 5 is 2 to 4.
  • n 4 is 1, n 2 is an integer of 0-4.
  • n 4 is 2, n 2 is an integer of 0-6.
  • n 5 is 1, n 3 is an integer of 0-4.
  • n 5 is 2, n 3 is an integer of 0-6.
  • R 2 is an electron-donating group or an electron-withdrawing group, two R 2 are directly bonded by a single bond or an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen atom-containing group and Ring structures may be formed with each other via any one selected from the group consisting of methylene groups.
  • n 3 is 2 or more and R 3 is an electron-donating group or an electron-withdrawing group
  • two R 3 are directly bonded by a single bond, or an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen atom-containing group and Ring structures may be formed with each other via any one selected from the group consisting of methylene groups.
  • Examples of the divalent nitrogen atom-containing group for forming a ring structure in the formula (I) include the same as the divalent nitrogen atom-containing group in the formula (a1).
  • each R 4 is independently selected from the group consisting of a hydrogen atom; an electron-donating group; and an electron-withdrawing group. It is preferable to use at least one of R 4 as the electron-donating group because the acid reactivity is improved.
  • R 5 is any one selected from the group consisting of a hydrogen atom; an alkyl group which may have a substituent; and an alkenyl group which may have a substituent, and at least one of R 5 The methylene group may be substituted with a divalent hetero atom-containing group.
  • Examples of the alkyl group for R 5 include linear, branched or cyclic alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms. Specifically, an alkyl group similar to R 6b can be raised. Examples of the substituent of R 5 include the same as the above-mentioned first substituent of Sp.
  • n 6 is an integer of 0 to 7, n 7 is 1 or 2.
  • n 7 is 1, n 6 is an integer of 0-5.
  • n 6 is an integer of 0-7.
  • n 6 is 2 or more and R 4 is an electron-donating group or an electron-withdrawing group
  • two R 4 are directly bonded by a single bond or an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen atom-containing group and Ring structures may be formed with each other via any one selected from the group consisting of methylene groups.
  • Examples of the divalent nitrogen atom-containing group for forming the ring structure in the formula (II) include the same as the divalent nitrogen atom-containing group in the formula (a1).
  • R 1 , L and Sp are the same as those in the above general formula (III).
  • the electron-donating group for R 2 , R 3 and R 4 is an alkyl group (—R 13 ), or at least one carbon-carbon single bond of the alkyl group (—R 13 ) is replaced with a carbon-carbon double bond.
  • R 13 is preferably an alkyl group having 1 or more carbon atoms.
  • Specific examples of the alkyl group having 1 or more carbon atoms include, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-octyl group and n-decyl group.
  • Linear alkyl groups such as; isopropyl groups, isobutyl groups, tert-butyl groups, isopentyl groups, tert-pentyl groups, 2-ethylexyl groups, and other branched alkyl groups; cyclopropyl groups, cyclobutyl groups, cyclopentyl groups, cyclohexyl groups Alicyclic alkyl groups such as adamantan-1-yl group, adamantane-2-yl group, norbornan-1-yl group and norbornan-2-yl group; one of these hydrogens is trimethylsilyl group, triethylsilyl group and dimethyl group.
  • a trialkylsilyl group such as an ethylsilyl group
  • An alkyl group in which at least one is substituted with a cyano group or a fluoro group; and the like are preferable.
  • R 13 preferably has 4 or less carbon atoms.
  • R 13a and R 13b may have include the same as the above-mentioned first substituent that Sp has.
  • One embodiment of the polymer of the present invention is a unit in which any of the compounds represented by the general formula (I) or (II) is bonded to the * moiety of the above formula (1) at any position of the compound.
  • B is contained in the polymer.
  • the position bonded to the * portion of the above formula (1) is preferably any one of R 2 , R 3 and R 4 .
  • the unit B is preferably one in which R 1 in the above formula (1) is a hydrogen atom or a linear alkyl group and is an L carbonyloxy group, a carbonylamino group or a phenylenediyl group. Further, as the unit B, L is a carbonyloxy group or a carbonylamino group, Sp is a direct bond, R 1 is a methyl group, and the methyl group is a carbon atom in the first substituent.
  • a unit having at least one or more of an alkyl group, a halogen atom and an aryl group of 1 to 4 is preferable from the viewpoint of LWR.
  • R 1 having the first substituent is an ethyl group, an isopropyl group, a butyl group, a halogenated methyl group (a fluoromethyl group, a chloromethyl group, a bromomethyl group, an iodomethyl group, etc.), a benzyl group, or the like.
  • the polymer may have two or more types of the unit B.
  • the unit C is a unit having a radical generating structure containing at least one multiple bond selected from the group consisting of multiple bonds of carbon atoms and multiple bonds of carbon atoms and multiple bonds of hetero atoms.
  • the second radical is generated by irradiating at least a part thereof with a particle beam or an electromagnetic wave. Irradiation with a particle beam or an electromagnetic wave may cause an intramolecular crosslinking reaction between the unit A and the unit C.
  • the multiple bond in the unit C is not particularly limited as long as a radical cation is generated under the influence of a particle beam or an electromagnetic wave and the radical cation is decomposed into a second radical and a cation, but is included in a benzene-based aromatic group. And preferably at least one of the bonds shown below.
  • the benzene-based aromatic includes not only benzene but also aromatics having a benzene skeleton such as naphthalene and azulene. “It is not a multiple bond contained in a benzene-based aromatic” means that these aromatics are not multiple bonds.
  • radical-generating structure containing a multiple bond examples include a unit having any one selected from the group consisting of an alkylphenone skeleton, an acyloxime skeleton, and a benzyl ketal. As long as it has these skeletons, it may have an arbitrary substituent, and the unit having an alkylphenone skeleton includes an ⁇ -aminoacetophenone skeleton and the like. More specifically, those represented by at least one of the following general formulas (V) to (VII) are preferable.
  • R 1 , L and Sp are the same as L and Sp in the general formula (III).
  • R 7's are each independently a hydrogen atom; a hydroxy group; —R a (R a is a linear, branched or cyclic C 1-12 alkyl group which may have a substituent); -OR a ; and a group in which at least one carbon-carbon single bond in R a is substituted with a carbon-carbon double bond; and -R b (R b is a carbon number which may have a substituent.
  • R 3 form a ring structure directly by a single bond or through any one selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen atom-containing group and a methylene group. May be.
  • R a the same as the alkyl group for R 13a can be mentioned.
  • R b include the same as the aryl group for R 13b .
  • R a and R b may have include the same as the above-described substituent that Sp has.
  • three R 7 s are not hydrogen atoms.
  • at least one of the three R 7 is OH.
  • two R 8 are directly selected by a single bond or selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen atom-containing group and a methylene group.
  • a ring structure may be formed via either of them.
  • m 2 is an integer of 1 ⁇ 3
  • m 1 when m 2 is 1 is an integer of 0 ⁇ 4
  • m 1 when m 2 is 2 is an integer of 0 ⁇ 6
  • m 2 is 3
  • m 1 is an integer of 0 to 8.
  • R 9 is a linear, branched or cyclic C 1-12 alkylene group which may have a substituent; a linear, branched or cyclic C 1-12 which may have a substituent Alkyleneoxy group; linear, branched or cyclic C1-12 alkenylene group optionally having substituents; linear, branched or cyclic C1-12 optionally having substituents 12 alkenyleneoxy group; arylene group having 6 to 14 carbon atoms which may have a substituent; and heteroarylene group having 4 to 12 carbon atoms which may have a substituent; It is either. )
  • Examples of the substituent that R 9 may have include the same as the above-mentioned first substituent that Sp has.
  • unit C includes the units shown below.
  • the unit C is preferably one in which R 1 in the above formulas (V) to (VII) is a hydrogen atom or a linear alkyl group and is an L carbonyloxy group, a carbonylamino group or a phenylenediyl group. Further, as the unit C, L is a carbonyloxy group or a carbonylamino group, Sp is a direct bond, R 1 is a methyl group, and the methyl group is the number of carbon atoms in the first substituent.
  • a unit having at least one or more of 1 to 4 alkyl groups, halogen atoms and aryl groups is preferable from the viewpoint of LWR.
  • R 1 having the first substituent is an ethyl group, an isopropyl group, a butyl group, a halogenated methyl group (a fluoromethyl group, a chloromethyl group, a bromomethyl group, an iodomethyl group, etc.), a benzyl group, or the like. Can be mentioned.
  • One embodiment of the present invention may have two or more kinds of the unit C in the polymer.
  • the polymer according to one embodiment of the present invention preferably further contains a unit having an aryloxy group (hereinafter, also referred to as “unit D”) in addition to the units A to C.
  • the unit D is preferably a unit in which a phenol structure is bonded to the * portion of the formula (1) at any position of the structure.
  • the unit D is not particularly limited as long as it can improve the generation efficiency of the acid generated by the unit A, and specific examples thereof include the units shown below.
  • each R 11 is preferably independently selected from the group consisting of a hydrogen atom and an alkyl group.
  • the alkyl group as R 11 may have a substituent.
  • the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, an n-isopropyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, an n-butyl group, and a pentyl group, which are linear or branched having 1 to 5 carbon atoms.
  • alkyl groups include a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, an n-isopropyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, an n-butyl group, and a pentyl group, which are linear or branched having 1 to 5 carbon atoms.
  • Examples of the substituent that the alkyl group may have include a hydroxy group, a sulfonyloxy group, an alkylcarbonyloxy group, an alkyloxycarbonyl group, a cyano group, a methoxy group and an ethoxy group.
  • Examples of the substituent that R 11 may have include the same as the above-mentioned first substituent that Sp has. In the above formula, when more than one R 11 is not hydrogen atom, the two R 11 wherein R 11 is not hydrogen atom directly a single bond or an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen-containing group and The ring structure may be formed via any selected from the group consisting of methylene groups. n 8 is 4.
  • the unit D include those composed of a monomer such as 4-hydroxyphenyl(meth)acrylate.
  • the polymer contains the unit D, it is possible to improve the acid generation efficiency.
  • the unit D is preferably one in which R 1 in the above formula (1) is a hydrogen atom or a linear alkyl group, and is an L carbonyloxy group or a phenylenediyl group. Further, as the unit D, L is a carbonyloxy group or a carbonylamino group, Sp is a direct bond, R 1 is a methyl group, and the methyl group has the number of carbon atoms in the first substituent.
  • a unit having at least one or more of 1 to 4 alkyl groups, halogen atoms and aryl groups is preferable from the viewpoint of LWR.
  • R 1 having the first substituent is an ethyl group, an isopropyl group, a butyl group, a halogenated methyl group (a fluoromethyl group, a chloromethyl group, a bromomethyl group, an iodomethyl group, etc.), a benzyl group, or the like. Can be mentioned.
  • One aspect of the present invention may have two or more types of the unit D in the polymer.
  • the polymer in one embodiment of the present invention comprises, in addition to the above units A to D, an organometallic compound-containing unit E having a metal atom selected from the group consisting of Sn, Sb, Ge, Bi and Te (hereinafter, referred to as “ It is also preferable to further contain (unit E).
  • the metal atom contained in the unit E is not particularly limited as long as it has a high absorption for EUV or electron beam, and in addition to the above metal atom, an atom of Group 10 to 16 of the periodic table may be used. Good.
  • the unit E is a unit in which an alkyl and aryl tin, an alkyl and aryl antimony, an alkyl and aryl germane, or an alkyl and aryl bismuthine structure is bonded to the * portion of the above formula (1) at any position of the structure. It is preferable.
  • the unit E has a high secondary electron generation efficiency by EUV irradiation and can improve the decomposition efficiency of the units A and B.
  • the unit E is not particularly limited as long as it contains the above-mentioned metal atom having high EUV absorption, and specific examples thereof include the units shown below.
  • each of R 12a is preferably independently selected from the group consisting of a hydrogen atom and an alkyl group.
  • the alkyl group as R12a may have a substituent.
  • the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, an n-isopropyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, an n-butyl group, and a pentyl group, which are linear or branched having 1 to 5 carbon atoms.
  • alkyl groups like alkyl groups.
  • Examples of the substituent which the above alkyl group may have include a hydroxy group, a sulfonyloxy group, an alkylcarbonyloxy group, an alkyloxycarbonyl group, a cyano group, a methoxy group and an ethoxy group.
  • the two R 12a R 12a is not hydrogen atom directly a single bond or an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen-containing group and
  • the ring structure may be formed via any selected from the group consisting of methylene groups.
  • two R 12b form a ring structure directly by a single bond or through any one selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen atom-containing group and a methylene group. You may. n 9 is an integer of 0 to 4.
  • R 12b represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent; a linear, branched or cyclic alkyl group which may have a substituent.
  • Examples of the linear, branched or cyclic alkyl group for R 12b include the same as the above alkyl groups for R 2b .
  • the linear, branched or cyclic alkenyl group for R 12b the same alkenyl groups for R 2b can be mentioned.
  • Examples of the aryl group having 6 to 14 carbon atoms for R 12b include the same as the above aryl group for R 2b .
  • Examples of the heteroaryl group having 4 to 12 carbon atoms for R 12b include the same as the above-mentioned heteroaryl group for R 2b .
  • Two or more R 12a form a ring structure directly by a single bond or through any one selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen atom-containing group and a methylene group. Good. Further, any two of the three R 12b may be bonded to each other to form a ring structure with the metal atom to which they are bonded.
  • Examples of the substituent which R 12a and R 12b may have include the same as the above-mentioned first substituent which Sp has.
  • the unit E include 4-vinylphenyl-triphenyltin, 4-vinylphenyl-tributyltin, 4-isopropenylphenyl-triphenyltin, 4-isopropenylphenyl-trimethyltin, trimethyltin acrylate, acrylic acid Tributyltin, triphenyltin acrylate, trimethyltin methacrylate, tributyltin methacrylate, triphenyltin methacrylate, 4-vinylphenyl-diphenylantimony, 4-isopropenylphenyl-diphenylantimony, 4-vinylphenyl-triphenylgermane, 4 Examples include units composed of monomers such as vinylphenyl-tributylgermane, 4-isopropenylphenyl-triphenylgermane and 4-isopropenylphenyl-trimethylgermane. When the polymer contains the unit E, it becomes possible to improve the generation efficiency
  • the unit E is preferably one in which R 1 in the above formula (1) is a hydrogen atom or a linear alkyl group, and is an L carbonyloxy group or a phenylenediyl group.
  • L is a carbonyloxy group or a carbonylamino group
  • Sp is a direct bond
  • R 1 is a methyl group
  • the methyl group is the number of carbon atoms in the first substituent.
  • a unit having at least one or more of 1 to 4 alkyl groups, halogen atoms and aryl groups is preferable from the viewpoint of LWR.
  • R 1 having the first substituent is an ethyl group, an isopropyl group, a butyl group, a halogenated methyl group (a fluoromethyl group, a chloromethyl group, a bromomethyl group, an iodomethyl group, etc.), a benzyl group, or the like. Can be mentioned.
  • One embodiment of the present invention may have two or more kinds of the unit E in the polymer.
  • the polymer in one embodiment of the present invention preferably further has a unit F represented by the following formula (VIII) having a halogen atom.
  • R 1 , L and Sp are preferably selected from the same options as R 1 , L and Sp in the general formula (1).
  • R h is a linear, branched or cyclic C 1-12 alkyl group which may have a substituent; a linear, branched or cyclic C 1-12 which may have a substituent
  • alkyl group, alkenyl group, alkylene group of alkyleneoxy group, alkenylene group of alkenyleneoxy group, aryl group and heteroaryl group of R h are the same as those described above for Sp. Further, these substituents also include those similar to the substituent of Sp.
  • unit F examples include units obtained from the monomers shown below.
  • the unit F is preferably one in which R 1 in the above formula (VIII) is a hydrogen atom or a linear alkyl group and is an L carbonyloxy group, a carbonylamino group or a phenylenediyl group. Further, as the unit F, L is a carbonyloxy group or a carbonylamino group, Sp is a direct bond, R 1 is a methyl group, and the methyl group is the number of carbon atoms in the first substituent.
  • a unit having at least one or more of 1 to 4 alkyl groups, halogen atoms and aryl groups is preferable from the viewpoint of LWR.
  • R 1 having the first substituent is an ethyl group, an isopropyl group, a butyl group, a halogenated methyl group (a fluoromethyl group, a chloromethyl group, a bromomethyl group, an iodomethyl group, etc.), a benzyl group, or the like.
  • the polymer may have two or more types of the unit F.
  • the polymer according to one embodiment of the present invention may have units, which are usually used as a resist composition, in addition to the units A to F as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • a unit having a skeleton containing an ether group, a lactone skeleton, an ester group, a hydroxy group, an epoxy group, a glycidyl group, an oxetanyl group or the like in the * part of the above formula (1) (hereinafter, also referred to as “unit G”)can be mentioned.
  • a unit having a skeleton having an alcoholic hydroxy group in the * portion of the above formula (1) (hereinafter, also referred to as “unit H”) can be mentioned.
  • the unit H is different from the units A to G described above.
  • the ratio of intramolecular crosslinking reaction tends to increase, which is preferable.
  • a unit having a skeleton containing an epoxy group, a glycidyl group, an oxetanyl group, etc. also undergoes cationic polymerization when the acid generated from the unit A is a strong acid, that is, when X ⁇ is CF 3 SO 3 ⁇ . Preferred for obtaining
  • the polymer according to one embodiment of the present invention may have a unit I represented by the following general formula (IX).
  • the unit I is a unit different from the units AH.
  • the polymer main chain is easily broken by the action of radicals generated by irradiation of particle beams or electromagnetic waves, and the polymer chain at the exposure boundary can be shortened, It has the effect of reducing the LWR.
  • each substituent is preferably the following.
  • R 10 is any one selected from the group consisting of a linear, branched or cyclic C 1-6 alkyl group; and a linear, branched or cyclic C 1-6 alkenyl group; At least one hydrogen atom in the above alkyl group and alkenyl group in R 1 may be substituted with a substituent, L 10 is a direct bond, and R c has the above first substituent. Also an aryl group having 6 to 12 carbon atoms.
  • the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and the alkenyl group having 1 to 6 carbon atoms of R 10 are selected from the same options as the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and the alkenyl group having 1 to 6 carbon atoms of R 1. ..
  • R 10 is a methyl group, and the methyl group has at least one of an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom and an aryl group in the first substituent, and L is carbonyloxy.
  • L is a carbonyloxy group or a carbonylamino group
  • R c is a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic C 1-6 alkyl group
  • R 10 is a methyl group
  • R 10 having the first substituent is an ethyl group, an isopropyl group, a butyl group, a halogenated methyl group (a fluoromethyl group, a chloromethyl group, a bromomethyl group, an iodomethyl group or the like), a benzyl group or the like.
  • the unit I is a unit different from the units AH.
  • the unit I includes, for example, ⁇ -methylstyrene derivative, 2-ethylacrylic acid and its ester derivative, 2-benzylacrylic acid and its ester derivative, 2-propylacrylic acid and its ester derivative, 2-isopropylacrylic acid and its Ester derivative, 2-butylacrylic acid and its ester derivative, 2-sec-butylacrylic acid and its ester derivative, 2-fluoromethylacrylic acid and its ester derivative, 2-chloromethylacrylic acid and its ester derivative, 2-bromo Examples thereof include units derived from monomers such as methylacrylic acid and its ester derivative and 2-iodomethylacrylic acid and its ester derivative. Specific examples of the unit I include those derived from the monomers shown below.
  • the polymer according to one embodiment of the present invention may have a unit J represented by the following general formula (X).
  • R 1, L and Sp are selected from the same options as R 1, L, and Sp of each of the general formula (1).
  • R d is a linear, branched or cyclic alkylsilyl group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent; a linear, branched or cyclic carbon which may have a substituent An alkyloxysilyl group having 1 to 12; a linear, branched, or cyclic alkenylsilyl group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent; a linear, branched, or which may have a substituent A cyclic alkenyloxysilyl group having 1 to 12 carbon atoms; A siloxane bond in which hydrogen or carbon to be bonded is replaced with oxygen by a part of the carbon atom being replaced with a silicon atom and an oxygen atom may be included.
  • the unit J can improve the etching resistance of oxygen plasma by containing silicon. Further, in the case where the polymer has a silane structure as a unit J, the above unit B reacts in the presence of an acid catalyst to generate water, and the water causes the unit J to hydrolyze to silanol to form a siloxane bond and crosslink. This is preferable because it has the effect of improving sensitivity and substrate adhesion.
  • the unit J is a unit different from the units A to I.
  • Unit J is, for example, 4-trimethylsilylstyrene, 4-trimethoxysilylstyrene, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 8-methacryloxyoctyl.
  • trimethoxysilane 3- (3,5,7,9,11,13,15- hepta isobutyl penta cyclic [9,5,1 3,9, 1 5,15, 1 7,13] octasiloxane -1 -Yl) propyl methacrylate, 3-acryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropylmethyldimethoxysilane, 8-acryloxyoctyltrimethoxysilane, 3-(3,5,7 , 9,11,13,15- hepta isobutyl penta cyclic [9,5,1 3,9, 1 5,15, 1 7,13] derived from octasiloxane-1-yl) monomers such as methacrylate Units are listed.
  • the resist composition according to one aspect of the present invention is characterized in that an intramolecular crosslinking reaction occurs by irradiation with a particle beam or an electromagnetic wave. Therefore, when a strong acid (X- is CF 3 SO 3 ⁇ etc.) is used as the acid generated from the unit A and an aqueous solution of an organic solvent is used as a developer, a unit having an acid dissociable group is used as the other unit in the present invention. It is preferable not to include it as a polymer unit.
  • the above unit B is preferably 0.2 to 5, and the above unit C is preferably 0 to 3, in molar ratio with respect to the above unit A.
  • the unit D is preferably 0 to 2
  • the unit E is preferably 0 to 2
  • the unit F is preferably 0 to 2
  • the unit G is 0 to 2.
  • the unit H is preferably 0 to 2
  • the unit I is preferably 0 to 0.5
  • the unit J is preferably 0 to 4.
  • the polymer in one embodiment of the present invention can be obtained by using the monomer components constituting each of the above units as a raw material and polymerizing by a usual method so as to obtain the above blending ratio.
  • Resist Composition A resist composition according to one aspect of the present invention is characterized by containing the above polymer.
  • components such as polysubstituted alcohol compounds, organometallic compounds and organometallic complexes may be optionally contained.
  • the amount of the above-mentioned polymer compounded in the resist composition is preferably 70 to 100% by mass based on the total solid content.
  • the resist composition according to one aspect of the present invention may be configured to contain only the above polymer, but in addition to the above polymer, other components, for example, ethylene glycol, triethylene glycol, erythritol, arabitol, 1, A compound having two or more hydroxyl groups in the molecule such as 4-benzenedimethanol and 2,3,5,6-tetrafluoro-1,4-benzenedimethanol may be further contained.
  • the efficiency of the crosslinking reaction can be improved and the sensitivity to particle beams or electromagnetic waves can be increased.
  • the resist composition according to one aspect of the present invention preferably further contains either an organometallic compound or an organometallic complex.
  • the metal is Al, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, I, Xe, Hf, Ta, W,
  • the unit A and the unit B are sensitized to be at least one selected from the group consisting of Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Bi, Po, At, Rn and Ra. It is preferable because it is possible.
  • organometallic compound examples include tetraaryltin, tetraalkyltin, bis(alkylphosphine)platinum and the like.
  • organometallic complex examples include hafnium (IV) acrylate, zirconium (IV) acrylate, bismuth (III) acrylate, bismuth acetate (III), and tin (II) oxalate.
  • the amount of the organometallic compound and organometallic complex compounded in the resist composition is preferably 0 to 0.5 molar equivalent with respect to the unit A.
  • the resist composition according to one aspect of the present invention may contain other components as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • known additives for example, fluorine-containing water repellent polymers, quenchers such as trioctylamine, surfactants, fillers, pigments, antistatic agents, flame retardants, light stabilizers, and oxidation agents. At least one selected from an inhibitor, an ion scavenger, a solvent and the like may be added.
  • fluorine-containing water repellent polymer include those usually used in the immersion exposure process, and those having a higher fluorine atom content than the above polymer are preferable.
  • the fluorine-containing water-repellent polymer can be unevenly distributed on the resist film surface due to the water-repellent property of the fluorine-containing water-repellent polymer. ..
  • the method for preparing the resist composition according to one aspect of the present invention is not particularly limited, and the resist composition is prepared by a known method such as mixing, dissolving or kneading the above-mentioned polymer and other optional components. be able to.
  • the above-mentioned polymer can be synthesized by appropriately polymerizing the monomers constituting the units A and B, and, if necessary, the monomers constituting other units, by a usual method.
  • the method for producing the polymer according to the present invention is not limited to this.
  • a resist film forming step of forming a resist film on a substrate using the resist composition and a patterning of the resist film by using a particle beam or an electromagnetic wave.
  • a pattern forming step of developing the exposed resist film to obtain a photoresist pattern examples include devices and masks.
  • Examples of the particle beam or electromagnetic wave used for exposure in the photolithography process include electron beam and EUV.
  • the light irradiation amount is preferably 1 J/cm 2 or less or 1000 ⁇ C/cm 2 or less, although it varies depending on the type and mixing ratio of each component in the photocurable composition, the film thickness of the coating film, and the like.
  • the resist composition is contained in the polymer as a sensitizing unit (unit C) or as a sensitizing compound, it is also preferable to carry out a second exposure with ultraviolet rays or the like after irradiation with a particle beam or an electromagnetic wave.
  • a method for manufacturing a member according to one aspect of the present invention is to expose a surface of the photoresist pattern by etching a coating film obtained by applying a composition for a reversal pattern so as to cover at least recesses of the photoresist pattern. It is preferable that the method further includes the steps of: and a step of removing the exposed resist film on the exposed surface of the resist pattern to obtain an inverted pattern.
  • a known composition for inversion pattern can be used, and examples thereof include a composition containing a siloxane polymer described in International Publication WO2015/025665.
  • a resist film forming step of forming a resist film on a substrate using the above resist composition A photolithography step of exposing the resist film using a particle beam or an electromagnetic beam; And a pattern forming step of developing the exposed resist film to obtain a photoresist pattern.
  • a resist film forming step of forming a resist film on a substrate using the above resist composition A photolithography step of exposing the resist film using a particle beam or an electromagnetic beam; A pattern forming step of developing the exposed resist film to obtain a photoresist pattern, A step of exposing the photoresist pattern surface by etching a coating film obtained by applying a composition for a reversal pattern so as to cover at least the concave portion of the photoresist pattern, And a step of removing the exposed resist film on the exposed surface of the resist pattern to obtain an inverted pattern.
  • a general method for forming an inverted pattern may be used except that the above resist composition is used.
  • the substrate is an inorganic substrate such as Si, SiO 2 , SiN, SiON, TiN, WSi and BPSG (Boron Phosphorus Silicon Glass); for example, SOG (Spin on Glass) coated with an organic antireflection film or the like. It is preferably used when the system-based inorganic substrate or the like is used in the device manufacturing method.
  • an inorganic substrate such as Cr, CrO, CrON, MoSi 2 and SiO 2 is preferably used as the substrate, and the inorganic substrate has an EUV absorption layer such as TaO. Is more preferable.
  • the substrate for mask production may have the same configuration as the substrate used for a normal mask.
  • a transmissive mask it is preferable that it is transparent to the transmitted light of the target, and in the case of a reflective mask, It is preferable to have a high reflectance with respect to the target light (electromagnetic waves such as EUV).
  • an ordinary developing solution can be used, and examples of the developing solution include an alkaline developing solution, a neutral developing solution, an organic solvent developing solution and the like.
  • a water-soluble developer containing a water-soluble organic solvent is also preferably used as a developer other than the above.
  • the water-soluble organic solvent include organic compounds having 1 or more carbon atoms which are mixed with water at an arbitrary ratio, and include, for example, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol, propylene glycol monomethyl.
  • ether triethylene glycol
  • tetrahydrofuran 1,3-dioxolane
  • 1,4-dioxane diglyme
  • triglyme acetonitrile
  • acetone N,N-dimethylformamide
  • dimethyl sulfoxide formic acid, acetic acid, propionic acid and the like.
  • the above water-soluble developer may be an aqueous solution by containing at least one water-soluble organic solvent, and may further contain a non-water-soluble organic solvent.
  • the water-insoluble organic solvent for example, water-immiscible alcohols, water-immiscible ethers, water-immiscible nitriles, water-immiscible ketones, water-immiscible esters such as ethyl acetate and the like; Examples thereof include organic halogen compounds such as methylene chloride.
  • 2,4-Dimethoxy-4'-( is obtained by the same procedure as in Synthesis Example 15 except that 2,4-dimethoxy-4'-(2-hydroxy)ethoxybenzophenone is used instead of 2-hydroxybenzophenone. 2.7 g of 2-hydroxy)ethoxybenzohydrol are obtained.
  • 1-(6-Hydroxynaphthalene) was obtained by the same procedure as in Synthesis Example 30 except that 2-bromo-6-(2-ethoxy)ethoxynaphthalene was used instead of 4-(2-ethoxy)ethoxyphenyl bromide. 6.9 g of -2-yl)-2,2-dimethyl-1-propanone are obtained.
  • 1,3,5-triiodophenol was used in place of 1-(4-hydroxyphenyl)-2,2-dimethyl-1-propanone to obtain 1,3,5-triiodophenol.
  • 4.3 g of 5,5-triiodophenyl methacrylate (Compound F2) is obtained.
  • the polymers of some embodiments of the present invention are not limited thereto.
  • the polymers used are shown in Tables 2 and 3.
  • E 0 is defined as the exposure amount when the film thickness reaches 50% of the maximum film thickness, and the sensitivity of Sample 1 is compared.
  • the sensitivity evaluation is performed on the samples 2 to 8 in the same manner as described above. The results are shown in Table 2.
  • Example 1 shows that both polymers have extremely high sensitivity, but when compound A4 is used, the acid generation efficiency is higher than that of compound A1, and therefore the reaction efficiency of compound B1 is increased. Therefore, it can be seen that the sensitivity is much higher than that of the polymer 1 containing the compound A1.
  • Example 3 From the results of Example 3, it can be seen that high sensitivity is obtained even when the compound A4 and the compound A5 acting as a photodegradable base are contained at the same time. From the comparison of Comparative Example 1, when the dimethyl acetal structure is used instead of the hydroxy group, the reaction caused by the acid generated from the compound A4 is different, and thus the sensitivity is lower than that of Example 3.
  • Example 4 is much more sensitive than Example 7. Since the compound E1 containing a tin atom having a high EUV absorption coefficient is included, the secondary electron generation efficiency is improved, and thus the sensitivity is higher than that in Example 7.
  • Example 5 has higher sensitivity than Example 2. Inclusion of the compound D increases the acid generation efficiency of the compound A4. Therefore, it is considered that the reaction efficiency of the compound B1 becomes high and the sensitivity becomes high.
  • Example 6 From the results of Example 6, it can be seen that the inclusion of the compound F1 containing a fluorine atom having a high EUV absorption coefficient improves the efficiency of generation of secondary electrons, and thus the sensitivity is higher than that of Example 7.
  • Examples 8 to 10 and Comparative Example 2 The resist composition sample 9 is spin-coated on a silicon wafer. By pre-baking this on a hot plate at 110° C. for 1 minute, a substrate on which a coating film having a thickness of 30 nm is formed is obtained. A 25 nm half-pitch (HP) pattern is drawn on the coating film on the substrate by using an electron beam drawing device (ELS-F100T, manufactured by Elionix Co., Ltd.) with an electron beam of 125 keV.
  • ELS-F100T electron beam drawing device
  • the substrate after electron beam irradiation is developed for 1 minute using a patterning developing solution prepared by increasing the acetonitrile concentration by 5% by mass with respect to the developing solution in which the acenitrile concentration is optimized for each polymer. After that, a line and space pattern of 25 nm is obtained by rinsing with pure water.
  • the sensitivity due to electron beam irradiation is determined by setting the irradiation amount at this time to E max [ ⁇ C/cm 2 ].
  • the sensitivity evaluation is performed on the samples 10 to 12 in the same manner as described above. The results are shown in Table 3.
  • the polymer 2 was 25 mass %
  • the polymer 4 was 30 mass %
  • the polymer 5 was 20 mass %.
  • Comparative Example 2 when a developing solution for patterning was used, a pattern could not be obtained even if irradiation was performed at 500 ⁇ C/cm 2 . This is because the comparative polymer 2 does not contain the unit B, and therefore the acid generated from the unit A cannot be used for the reaction, so that a sufficient crosslink density cannot be obtained and the polymer is sufficiently soluble in a highly soluble developer. This is because it cannot be insolubilized.
  • Example 11 and Comparative Example 3> The resist composition sample 9 is spin-coated on a silicon wafer. By pre-baking this on a hot plate at 110° C. for 1 minute, a substrate on which a coating film having a thickness of 30 nm is formed is obtained.
  • An electron beam drawing device (ELS-F100T, manufactured by Elionix Co., Ltd.) is used to draw a 1:3 pattern of a 40 nm line on the coating film on the substrate with an electron beam of 125 keV.
  • the substrate after electron beam irradiation was developed for 1 minute using a developing solution in which the concentration of acenitrile was optimized for each polymer and a developing solution for patterning in which the concentration of acenitrile in the developing solution was increased by 5% by mass.
  • a 40 nm pattern is obtained by rinsing with water.
  • the irradiation dose when developing with the optimized developing solution is E max A [ ⁇ C/cm 2 ]
  • the sensitivity due to electron beam irradiation is determined.
  • the sensitivity of the sample 12 is evaluated in the same manner as above.
  • the pattern of Sample 9 using polymer 2 can be obtained by irradiating 120 ⁇ C/cm 2 regardless of the type of the developing solution.
  • the line width and LWR of the pattern depend on the concentration of the developing solution, and with the developing solution having the optimized concentration, the pattern is thick and the LWR is large. This is because the acid-diffusion reaction causes a slight reaction of the polymer in the unexposed area, resulting in insolubilization in the optimized developer.
  • the developer optimized as shown by the dissolution threshold value (1) in FIG. 3 is greatly affected by the acid diffusion reaction because the polymer becomes insoluble due to the effect of a slight insolubilization effect.
  • the dissolution threshold can be increased as shown in the dissolution threshold (2) in FIG. 3, and the insolubilization reaction caused by a slight reaction can occur.
  • the polymer in the unexposed area where the occurrence of the phenomenon tends to be dissolved.
  • the onium salt is decomposed to add an insolubilizing effect to the water-soluble developer, so that the insolubilizing effect is increased only in the irradiation area, and a line pattern faithful to the drawn condition can be obtained with a low LWR. I can.
  • Example 11 An SEM image of the obtained patterning is shown in FIG.
  • Comparative Example 3 As shown in Comparative Example 3, in the sample 12 using the comparative polymer 2, a pattern can be obtained by irradiation with 200 ⁇ C/cm 2 when the optimized developing solution is used.
  • the sensitivity is lower than that of Example 9 using polymer 2, but the line width and LWR of the pattern are small. It is considered that this is because the polymer in the unexposed area does not react because it does not include the acid diffusion reaction.
  • a water-soluble developer for patterning in which acetonitrile is increased by 5% by mass is used, the solubility of the polymer is increased, so that the comparative polymer 3 not containing the unit B cannot obtain a sufficient crosslink density, and the solubility is increased. There is a tendency that it cannot be sufficiently insolubilized in a high developing solution. Comparative Example 3 An SEM image of the obtained patterning is shown in FIG.
  • the sensitivity and the chemical gradient depend on the concentration of the acid diffusion control agent, and therefore it is high. Therefore, when the concentration of the acid diffusion control agent is low, an acid can be generated and diffused in the exposed area with a small exposure amount Therefore, the sensitivity is high, but when the concentration of the acid diffusion control agent is low, it is difficult to suppress the acid diffusion to the unexposed portion, so that the chemical gradient is low and the LWR is large (FIG. 4). In order to increase the chemical gradient, it is necessary to add a high-concentration acid diffusion control agent in advance in order to control the acid diffusion in the unexposed area after exposure, and a large amount of exposure is required (FIG. 5). Therefore, there is a trade-off between sensitivity and LWR.
  • the dissolution contrast of the exposed area can be increased compared to the case where only the acid-catalyzed reaction is used, so the trade-off between sensitivity and LWR is relaxed and high sensitivity is achieved.
  • a low LWR pattern can be obtained.
  • the reaction efficiency in the resist film can be suppressed by utilizing the reaction between two molecules in order to reduce the influence of the acid-catalyzed reaction on the pattern. Therefore, there is a tendency that the dissolution contrast between the exposed area and the unexposed area can be increased by changing the concentration of the water-soluble organic solvent in the water-soluble developer.
  • the concentration of acetonitrile in the water-soluble developer depends on the components of the resist composition, but is preferably 5 to 60% by mass, more preferably 20 to 40% by mass. Not only acetonitrile, but if the concentration of the water-soluble organic solvent in the water-soluble developer is increased by 2 to 10% by mass over the minimum concentration of the organic solvent that dissolves the polymer in the unexposed area, the pattern forming ability tends to be improved. ..
  • Synthesis Example 54 the compound A4 constituting the unit A, the compound B1 constituting the unit B, the compound C1 constituting the unit C, the compound D1 constituting the unit D, and ⁇ -as the unit I.
  • Polymer 12 is synthesized using methylstyrene.
  • Comparative Polymer 3 was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 52, except that styrene was used instead of ⁇ -methylstyrene for comparison.
  • the polymer having the unit I of one embodiment of the present invention is that the linear polymer main chain is depolymerized and shortens at the same time as changing the solubility by forming a polymer network by crosslinking in the exposed portion, It can be expected that the dissolution contrast of the exposure boundary surface is improved and the linewise roughness (LWR) is lowered.
  • Examples 12 to 13 The resist composition sample 13 is spin-coated on a silicon wafer. By pre-baking this on a hot plate at 110° C. for 1 minute, a substrate on which a coating film having a thickness of 30 nm is formed is obtained.
  • An electron beam drawing device (ELS-F100T, manufactured by Elionix Co., Ltd.) is used to draw a 1:3 pattern of 50 nm with an electron beam of 125 keV on the coating film on the substrate.
  • the substrate after electron beam irradiation is developed for 1 minute by using an aqueous solution of acetonitrile prepared in advance for each polymer to the minimum concentration of the unexposed area, and then rinsed with pure water to obtain a 50 nm line pattern.
  • the line-wise roughness of the obtained pattern is measured with a scanning electron microscope (S-5500, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). Sample 14 is similarly measured.
  • S-5500 scanning electron microscope
  • the polymer according to one embodiment of the present invention has a better LWR than the polymer not containing the unit I because the polymer I of the present invention is more likely to undergo depolymerization of the polymer main chain. It can be seen that it is. It is considered that this is because the dissolution contrast of the exposure boundary surface is improved by the effect of depolymerization and the linewise roughness (LWR) is decreased.
  • a polymer having a large absorption efficiency of a particle beam or an electromagnetic wave such as EUV and having excellent characteristics of sensitivity, resolution and pattern performance and a resist composition containing the polymer.

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Abstract

粒子及び光子エネルギーの高い粒子線又は電磁波の照射により形成するパターニングにおいて、エネルギー付与密度が低下することで生じる感度の低下とパターンラフネスの悪化の影響を緩和し、吸収効率が大きく、感度、解像度及びパターン性能の特性に優れたレジスト組成物に用いられるポリマー、該ポリマーを含有するレジスト組成物、並びに、それらを用いた部材の製造方法を提供する。 粒子線又は電磁波等の照射により分解してイオン性から非イオン性となる事で生じる極性変換に加えて、同時にラジカルと酸を発生するオニウム塩構造のユニットAと、酸触媒反応により結合する構造を有するユニットBと、を含むポリマーとする。前記ユニットBは、下記一般式(I)又は(II)で示される化合物が該化合物のいずれかの位置で下記式(1)のSp基と結合したユニットであることが好ましい。

Description

ポリマー、該ポリマーを含有するレジスト組成物、それを用いた部材の製造方法、パターン形成方法及び反転パターンの形成方法
 本発明のいくつかの態様は、レジスト組成物に用いられるポリマーに関する。また、本発明のいくつかの態様は、上記ポリマーを含有するレジスト組成物、該レジスト組成物を用いた部材の製造方法、パターン形成方法及び反転パターンの形成方法に関する。
 近年、フォトレジストを用いるフォトリソグラフィ技術を駆使して、液晶ディスプレイ(LCD)及び有機ELディスプレイ(OLED)等の表示装置の製造並びに半導体素子の形成が盛んに行われている。上記の電子部品や電子製品のパッケージ等には、活性エネルギー線として波長365nmのi線、それより長波長のh線(405nm)及びg線(436nm)等の光が広く用いられている。
 デバイスの高集積化が進み、リソグラフィ技術の微細化に対する要求が高まっており、KrFエキシマレーザ(波長248nm)、ArFエキシマレーザ(波長193nm)、極短紫外線(EUV、波長13.5nm)及び電子線(EB)のような非常に波長の短い光が露光に使用される傾向にある。これらの波長の短い光、特にEUV又は電子線を用いたリソグラフィ技術はシングルパターニングでの製造が可能であることから、EUV又は電子線等に対し高い感応性を示すレジスト組成物の必要性は、今後更に高まると考えられる。
 露光光源の短波長化に伴い、レジスト組成物には、露光光源に対する感度、微細な寸法のパターンを再現できる解像性のリソグラフィ特性の向上が求められている。このような要求を満たすレジスト組成物として化学増幅型レジストが知られている(特許文献1)。
 しかしながら、従来の化学増幅型レジストにおいては、レジストの解像線幅が微細化するにつれて、レジストパターン倒れ及びラインパターンのラインエッジラフネス(LWR)の低減を十分に抑制することは難しい。レジストパターン倒れを抑制するために、ネガ型化学増幅型レジストにおいては架橋密度を上げることが提案されている。しかし、現像時に膨潤してブリッジ等のディフェクトが発生することがある。レジストパターンの倒れやブリッジ形成の防止が強く求められているが、従来のEUV又は電子線等用の化学増幅型レジスト組成物は、EUV又は電子線の吸収が小さい事及びレジスト中に含まれる少量の酸発生剤より生じる酸を拡散させるため、解像度及びパターン性能を維持して高い感度で架橋密度を上げることは難しい。
特開平9-90637号公報
 本発明のいくつかの態様は、粒子線又は電磁波、特に電子線又はEUV等の照射により酸発生剤から生じる酸を利用するだけではなく、酸触媒反応と同時に電子線又はEUV等の照射により起こる反応を直接利用する事で、酸拡散を大幅に抑制して解像度及びパターン性能の特性に優れたレジスト組成物に用いるポリマーを提供することを課題とする。
 本発明のいくつかの態様は、上記ポリマーを含有するレジスト組成物、該レジスト組成物を用いた部材の製造方法、パターン形成方法及び反転パターンの形成方法を提供することを課題とする。
 本発明者等は上記課題を解決するため鋭意検討した結果、オニウム塩構造を有するユニットAと、特定の構造を有するユニットBと、を含むポリマーをレジスト組成物のポリマーとして用いることで、高感度であり且つラインワイズラフネス(LWR)を抑制できることを見出し、本発明のいくつかの態様を完成するに至った。
 より詳しくは、上記ポリマーを含むレジスト組成物は粒子線又は電磁波等を照射されることで以下となることを知見として得た。まず、上記ユニットAが分解しイオン性から非イオン性となる大きな極性変換が起こる。それと共に、上記ユニットAの分解により生じた酸により、上記ユニットB同士、又は、ユニットBと該ユニットBと異なるユニットとの間で分子内架橋反応が起こる。そのため、上記ポリマーを含むレジスト組成物は、酸拡散を抑制でき、高感度であり且つラインワイズラフネス(LWR)を抑制できる。
 上記課題を解決する本発明の一つの態様は、オニウム塩構造を有し、粒子線又は電磁波照射により第1ラジカルを発生するユニットAと、酸触媒反応により結合する構造を有するユニットBと、を含むポリマーである。
 上記ユニットBとしては、下記一般式(I)又は(II)で示される化合物が該化合物のいずれかの位置で下記式(1)のSp基と結合したユニットであることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
(上記一般式(I)中、
2及びR3は、それぞれ独立に、水素原子;電子供与性基;及び電子吸引性基;からなる群より選択されるいずれかであり、
1は、0又は1の整数であり、
及びnは、それぞれ1~2の整数であり、n+nは2~4であり、
が1のときnは0~4の整数であり、nが2のときnは0~6の整数であり、
が1のときnは0~4の整数であり、nが2のときnは0~6の整数であり、
が2以上でR2が電子供与性基又は電子吸引性基であるとき、2つのR2が、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の窒素原子含有基及びメチレン基からなる群より選択されるいずれかを介して、互いに環構造を形成してもよく、
3が2以上でR3が電子供与性基又は電子吸引性基であるとき、2つのR3が、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の窒素原子含有基及びメチレン基からなる群より選択されるいずれかを介して、互いに環構造を形成してもよい。
上記一般式(II)中、
4は、それぞれ独立に、水素原子;電子供与性基;及び電子吸引性基;からなる群より選択されるいずれかであり、
4のうち少なくとも一つは上記電子供与性基であり、
5は、水素原子;置換基を有してもよいアルキル基;及び置換基を有してもよいアルケニル基;からなる群より選択されるいずれかであり、上記R5中の少なくとも1つのメチレン基が2価のヘテロ原子含有基で置換されていてもよく、
は0~7の整数であり、
は1又は2であり、nが1のときnは0~5の整数であり、nが2のときnは0~7の整数であり、
6が2以上でR4が電子供与性基又は電子吸引性基であるとき、2つのR4が、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の窒素原子含有基及びメチレン基からなる群より選択されるいずれかを介して、互いに環構造を形成してもよい。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
(上記式(1)中、
Lは、カルボニルオキシ基、カルボニルアミノ基、フェニレンジイル基、ナフタレンジイル基、フェニレンジイルオキシ基、ナフタレンジイルオキシ基、フェニレンジイルカルボニルオキシ基、ナフタレンジイルカルボニルオキシ基、フェニレンジイルオキシカルボニル基及びナフタレンジイルオキシカルボニル基からなる群より選択されるいずれかであり、
Spは、直接結合;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルキレン基;及び置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルケニレン基;のいずれかであり、上記Sp中の少なくとも1つのメチレン基が2価のヘテロ原子含有基で置換されていてもよく、
1は、水素原子;直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルキル基;及び直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルケニル基;からなる群より選択されるいずれかであり、該R1中の上記アルキル基及びアルケニル基中の少なくとも1つの水素原子が置換基で置換されていてもよく、
*は上記一般式(I)又は(II)で示される化合物との結合部位を示す。)
 本発明の一つの態様は、上記ポリマーを含有するレジスト組成物である。
 また、本発明の一つの態様は、上記レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、粒子線又は電磁波を用いて、上記レジスト膜を露光するフォトリソグラフィ工程と、露光されたレジスト膜を現像してフォトレジストパターンを得るパターン形成工程と、を含む部材の製造方法である。
 本発明の一つの態様は、上記レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、粒子線又は電磁線を用いて、上記レジスト膜を露光するフォトリソグラフィ工程と、露光されたレジスト膜を現像してフォトレジストパターンを得るパターン形成工程と、を含むパターン形成方法である。
 本発明の一つの態様は、上記レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、粒子線又は電磁線を用いて、上記レジスト膜を露光するフォトリソグラフィ工程と、露光されたレジスト膜を現像してフォトレジストパターンを得るパターン形成工程と、上記フォトレジストパターンの少なくとも凹部を被覆するように反転パターン用組成物を塗布して得られた塗膜をエッチングして上記フォトレジストパターン表面を露出させる工程と、上記露出したレジストパターン表面部分の上記レジスト膜を除去して反転パターンを得る工程と、を含む反転パターンの形成方法である。
 本発明のいくつかの態様に係るポリマーは、レジスト組成物として用いたときに、粒子線又は電磁波等の照射により分解してイオン性から非イオン性となる事で生じる極性変換に加えて、同時に酸及びラジカルを発生する。それによりポリマー内の分子内架橋反応をする2つの反応を同時に利用することで酸拡散を抑制してもパターンが形成できるため、感度、解像度及びパターン性能の特性に優れる。
図1は、実施例8~10で得られたパターニングのSEM画像を示す。 図2は、実施例9及び比較例3で得られたパターニングのSEM画像を示す。 図3は、本発明の一つの態様のレジスト組成物を用いたパターン形成を説明する図である。 図4は、本発明の一つの態様のレジスト組成物を用いたパターン形成を説明する図である。 図5は、本発明の一つの態様のレジスト組成物を用いたパターン形成を説明する図である。
 本発明において、「粒子線又は電磁波」とは、電子線及び極端紫外線だけでなく、紫外線等を含むが、好ましくは電子線又は極端紫外線である。
 本発明において、「粒子線又は電磁波照射により」とは、ポリマーの少なくとも一部を粒子線又は電磁波に照射することである。粒子線又は電磁波にポリマーの一部が照射されることでポリマーの特定部分が励起又はイオン化され、活性種が生じる。該活性種により上記ユニットの一部が分解するか、該活性種が上記ユニットに付加するか、又は、該活性種により上記ユニットの水素が脱離されるか等の2次反応を起こし、ラジカル又は酸が発生する。ここで「活性種」とは、ラジカルカチオン、ラジカル及び電子等のことである。
 以下、本発明について具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。
<1>ポリマー
 本発明のいくつかの態様であるポリマーは、オニウム塩構造を有する第1ラジカルを発生するユニットAと、酸触媒反応により結合する構造を有するユニットBと、を含むポリマーである。前記ユニットBは、酸触媒反応により2分子間で結合する構造を有していれば特に制限はないが、例えば、上記一般式(I)又は(II)で示される化合物が該化合物のいずれかの位置で上記式(1)のSp基と結合したユニットが好ましい。
 上記ユニットA及びユニットBを含むポリマーは、ポリマーの少なくとも一部に粒子線又は電磁波で照射することで、上記ユニットAの還元により上記ユニットAからアニオンと第1ラジカルとが発生する。発生したアニオンはプロトンと結合することで酸となる。
酸が触媒となって、上記ユニットB同士、又は、上記ユニットBとそれ以外の水酸基を持つユニットとの反応によりエーテル化することで架橋反応が起こり得る。
 ユニットAより生じた第1ラジカルは、第1ラジカル同士、又は、ラジカルを発生するユニットをポリマーに含む場合に発生する第2ラジカルと上記第1ラジカル同士とが結合を形成し、上記ユニットA同士、又は、上記ユニットAとラジカルを発生するユニット(例えば後述のユニットC)との間で分子内架橋反応が起こり得る。
(ユニットA)
 上記ユニットAとしては、オニウム塩構造を有し、ポリマーの少なくとも一部に粒子線又は電磁波に照射することにより極性変換するもの、すなわち、オニウム塩の還元によりアニオンとラジカルを発生させるものであれば特に制限はない。具体的には、例えば、下記式(I)で示されるものが挙げられる。
 本発明において、「極性変換」とは、粒子線又は電磁波の照射により、直接的に又は間接的に、イオン性から非イオン性に極性が変化することを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 上記一般式(III)中、Mはスルホニウムイオン又はヨードニウムイオンであり、Xは1価のアニオンである。
 Lは、ポリマーを構成する主鎖と上記オニウム塩構造とを結合できれば特に制限はないが、例えば、カルボニルオキシ基、カルボニルアミノ基、フェニレンジイル基、ナフタレンジイル基、フェニレンジイルオキシ基、ナフタレンジイルオキシ基、フェニレンジイルカルボニルオキシ基、ナフタレンジイルカルボニルオキシ基、フェニレンジイルオキシカルボニル基及びナフタレンジイルオキシカルボニル基からなる群より選択されるいずれかが挙げられる。
 Lとしては、容易に合成できる点からカルボニルオキシ基等が好ましい。
 Spは、上記Lと上記オニウム塩とのスペーサーとなり得るものであれば特に制限はないが、例えば、直接結合;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルキレン基;及び置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルケニレン基;のいずれかであり、上記Sp中の少なくとも1つのメチレン基が2価のヘテロ原子含有基で置換されていてもよい。
 Spの炭素数1~6の直鎖アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、n-プロピレン基、n-ブチレン基、n-ペンチレン基及びn-ヘキシレン基等が挙げられる。
 Spの炭素数1~6の分岐アルキレン基としては、イソプロピレン基、イソブチレン基、tert-ブチレン基、イソペンチレン基、tert-ペンチレン基、2-エチルへキシレン基等が挙げられる。
 Spの炭素数1~6の環状のアルキレン基としては、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及びシクロヘキシレン基等が挙げられる。
 Sp中の少なくとも1つのメチレン基が2価のヘテロ原子含有基で置換されていてもよい。2価のヘテロ原子含有基としては、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-NHCO-、-CONH-、-NH-CO-O-、-O-CO-NH-、-NH-、-N(RSp)-、-N(ArSp)-、-S-、-SO-及び-SO2-等からなる群より選ばれる基等が挙げられる。上記RSpとしては、直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルキル基が挙げられ、ArSpとしては、フェニル基及びナフチル基等の炭素数12以下のアリール基が挙げられる。なお、上記Spのアルキレン基の炭素数は、Spが有してもよい置換基の炭素数は含まない。
 Spが有してもよい置換基(以下、「第1の置換基」ともいう)としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子等のハロゲン原子;ヒドロキシ基;直鎖又は環状の炭素数1~12のアルキル基;該アルキル基の少なくとも1つのメチレン基に代えて-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-NHCO-、-CONH-、-NH-CO-O-、-O-CO-NH-、-NH-、-N(RSp)-、-N(ArSp)-、-S-、-SO-及び-SO2 からなる群より選ばれる1種のヘテロ原子含有基を骨格に含んだアルキル基;アリール基;及びヘテロアリール基等が挙げられる。
 Spの第1の置換基としてのアルキル基、ヘテロ原子含有基を骨格に含んだアルキル基としては、上記Spのアルキレン基が1価となったアルキル基が挙げられる。
 Spの第1の置換基としてのアリール基としては、上記ArSpと同様のものが挙げられる。
 Spの第1の置換基としてのヘテロアリール基としては、フラン、チオフェン、ピロール、イミダゾール、ピラン、ピリジン、ピリミジン及びピラジン等の骨格を有する基が挙げられる。
 Spは、直接結合でもよいが、ユニットA同士がラジカル再結合する点及びユニットB同士が架橋反応する点等から、分子が動きやすいようにスペーサー構造となるものが好ましい。好ましくは、アルキレン基、アルキレンオキシ基及びアルキレンカルボニルオキシ基等が挙げられる。
 R1は、水素原子;直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルキル基;及び、直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルケニル基;からなる群より選択されるいずれかであり、該R1中の上記アルキル基及びアルケニル基中の少なくとも1つの水素原子が置換基で置換されていてもよい。Rが有してもよい置換基は、上記第1の置換基と同様のものが挙げられる。
 R1の炭素数1~6の直鎖アルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基及びn-ヘキシル基等が挙げられる。
 R1の炭素数1~6の分岐アルキル基としては、イソプロピル基、イソブチル基、tert-ブチル基、イソペンチル基、tert-ペンチル基、2-エチルエキシル基等が挙げられる。
 R1の炭素数1~6の環状のアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基及びシクロヘキシル基等が挙げられる。
 R1の直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルケニル基としては、上記に示す直鎖アルキル基、分岐アルキル基及び環状アルキル基の炭素-炭素一重結合の少なくとも1つが、炭素-炭素二重結合に置換されたものが挙げられる。
 また、R1の上記アルキル基及びアルケニル基中の少なくとも1つの水素原子がフッ素原子に置換されたフッ化アルキル基及びフッ化アルケニル基であってもよい。全部の水素原子が上記第1の置換基で置換されたものであってもよい。フッ化アルキル基としては、トリフルオロメチル基等が好ましい。
 上記ユニットAとして好ましくは、上記式(III)においてRが水素原子又は直鎖のアルキル基であり、Lカルボニルオキシ基、カルボニルアミノ基又はフェニレンジイル基であるものが挙げられる。
 また、上記ユニットAとして、Lがカルボニルオキシ基又はカルボニルアミノ基であり、Spが直接結合であり、Rはメチル基であり、且つ、該メチル基が上記第1の置換基のうち、炭素数1~4アルキル基、ハロゲン原子及びアリール基の少なくともいずれかを有するユニットはLWRの観点から好ましい。上記第1の置換基を有するR1として特に好ましいのは、エチル基、イソプロピル基、ブチル基、ハロゲン化メチル基(フルオロメチル基、クロロメチル基、ブロモメチル基、ヨードメチル基等)及びベンジル基等が挙げられる。
 Mとしては、Spに結合する結合手を有するスルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンであり、具体的には、下記一般式(a1)及び(a2)に示されるもの等が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 上記一般式中、R6aは、置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルキレン基;置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルケニレン基;置換基を有していてもよい炭素数6~14のアリーレン基;置換基を有していてもよい炭素数4~12のヘテロアリーレン基;及び直接結合;からなる群より選択されるいずれかである。
 R6aの直鎖、分岐又は環状のアルキレン基としては、上記Spのアルキレン基と同様のものが挙げられる。
 R6aの直鎖、分岐又は環状のアルケニレン基としては、上記Spのアルケニレン基と同様のものが挙げられる。
 R6aの炭素数6~14のアリーレン基としては、フェニレン基及びナフチレン基等が挙げられる。
 R6aの炭素数4~12のヘテロアリーレン基としては、フラン、チオフェン、ピロール、イミダゾール、ピラン、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、インドール、プリン、キノリン、イソキノリン、クロメン、チアントレン、ジベンゾチオフェン、フェノチアジン、フェノキサジン、キサンテン、アクリジン、フェナジン及びカルバゾール等の骨格を有する2価の基等が挙げられる。
 R6bのアルキル基、アルケニル基、アリール基及びヘテロアリール基としては、上記R6aのアルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基及びヘテロアリーレン基が1価となったものが挙げられる。
 R6a及びR6bの置換基としては、上記Spが有してもよい第1の置換基と同様の置換基が等が挙げられる。
 上記式(a1)において、R6a及び2つのR6bのうちのいずれか2つが、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の窒素原子含有基及びメチレン基からなる群より選択されるいずれかを介して、これらが結合している硫黄原子と共に環構造を形成してもよい。
 上記2価の窒素原子含有基としては、上記2価のヘテロ原子含有基のうち、窒素原子を含有するものが挙げられ、具体的には、-NHCO-、-CONH-、-NH-CO-O-、-O-CO-NH-、-NH-、-N(RSp)-及び-N(ArSp)-等が挙げられる。
 Mとしてのスルホニウムカチオンとしては、例えば下記に示される構造を有し、いずれかの位置で上記Spと結合する結合手を有するものが挙げられる。なお、下記に示す化合物は、上記R6a及びR6bに相当する部分に上記置換基を有していてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 Xとしては、アルキルサルフェートアニオン、アリールサルフェートアニオン、アルキルスルホネートアニオン、アリールスルホネートアニオン、アルキルカルボキシレートアニオン、アリールカルボキシレートアニオン、テトラフルオロボレートアニオン、ヘキサフルオロホスフォネートアニオン、ジアルキルスルホニルイミドアニオン、トリアルキルスルホネートメチドアニオン、テトラキスフェニルボレートアニオン、ヘキサフルオロアンチモネートアニオン、1価の金属オキソニウムアニオン、及び、これを含む水素酸アニオンからなる群より選択されるいずれかが挙げられる。また、X中のアルキル基及びアリール基の水素原子の少なくとも1つがフッ素原子に置換されていてもよい。
 金属オキソニウムアニオンとしては、NiO 及びSbO 等が挙げられる。また、VO 3-、SeO 2-、SeO 2-、MoO 2-、SnO 2-、TeO 2-、TeO 2-、TaO 2-及びWO 2-等の2~3価のものに対し、H、スルホニウムイオン、ヨードニウムイオン及び1~2価の金属カチオン等を適宜付加して価数を1価としたものであってもよい。上記1~2価の金属カチオンとしては、通常のものでよく、例えばNa、Sn2+、Ni2+等が挙げられる。
 なお、Xが金属オキソニウムアニオンであるとき、該金属が、Al、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、I、Xe、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi、Po、At、Rn及びRaからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。理由としては、粒子線また電磁波に対する感度が向上するからである。金属オキソニウムアニオンとして具体的には、SbF 、SbO 、Sb(OH) 、HWO 等が好ましく挙げられる。
 上記ユニットAとして、下記式(IV)で示されるものが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 上記一般式(IV)中、L、Sp及びXは、上記一般式(III)のL、Sp及びXのそれぞれと同様であり、R6a及びR6bは、上記一般式(a1)のR6a及びR6bのそれぞれと同様である。
 上記ユニットAのアニオンは、フォトレジストパターン形成においてコントラストを向上する点から親水性の高いものであることが好ましい。具体的には、アルキルサルフェートアニオン、アリールサルフェートアニオン、アルキルスルホネートアニオン、アリールスルホネートアニオン、アルキルカルボキシレートアニオン、アリールカルボキシレートアニオン等が挙げられる。
 本発明の一つの態様は、上記ポリマー中に上記ユニットAを2種以上有してもよい。例えば、1つは光酸発生剤ユニットAとして、もう一方は光崩壊性塩基ユニットAとして使用することが好ましい。上記光崩壊性塩基ユニットAは、上記光酸発生剤ユニットAよりも酸強度が低いものを上記光酸発生剤ユニットAと組み合わせて使用することが好ましい。
 また、上記ポリマー中に上記ユニットAを2種以上有する場合、M部分が同じでRやL等の置換基が異なるユニットを用いてもよい。
(ユニットB)
 下記一般式(I)又は(II)で示される化合物の少なくともいずれかが、該化合物のいずれかの位置で下記式(1)の*部分に結合したものをユニットBとしてポリマーに含む。上記ポリマーが上記ユニットBを含有することで、粒子線又は電磁波に対する感度を向上させることが可能となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 上記一般式(I)中、R2及びR3は、それぞれ独立に、水素原子;電子供与性基;及び電子吸引性基;からなる群より選択されるいずれかである。R2及びR3のうち少なくとも一つは上記電子供与性基であると、酸反応性が向上するため好ましい。
 Eは、直接結合;酸素原子;硫黄原子;及びメチレン基;からなる群より選択されるいずれかであることが好ましい。
 n1は、0又は1の整数である。n及びnは、それぞれ1~2の整数である。n+nは2~4である。
 nが1のときnは0~4の整数である。nが2のときnは0~6の整数である。
 nが1のときnは0~4の整数である。nが2のときnは0~6の整数である。
 nが2以上でR2が電子供与性基又は電子吸引性基であるとき、2つのR2が、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の窒素原子含有基及びメチレン基からなる群より選択されるいずれかを介して、互いに環構造を形成してもよい。
 n3が2以上でR3が電子供与性基又は電子吸引性基であるとき、2つのR3が、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の窒素原子含有基及びメチレン基からなる群より選択されるいずれかを介して、互いに環構造を形成してもよい。
 上記式(I)において環構造を形成するための2価の窒素原子含有基は、上記式(a1)における2価の窒素原子含有基と同様のものが挙げられる。
 上記一般式(II)中、R4は、それぞれ独立に、水素原子;電子供与性基;及び電子吸引性基;からなる群より選択されるいずれかである。R4のうち少なくとも一つは上記電子供与性基とすることで酸反応性が向上するため好ましい。
 R5は、水素原子;置換基を有してもよいアルキル基;及び置換基を有してもよいアルケニル基;からなる群より選択されるいずれかであり、上記R5中の少なくとも1つのメチレン基が2価のヘテロ原子含有基で置換されていてもよい。
 R5のアルキル基としては炭素数1~12の直鎖、分岐又は環状のアルキル基が挙げられる。具体的にはR6bと同様のアルキル基を上げることができる。
 R5が有する置換基としては、上記Spが有する上記第1の置換基と同様のものが挙げられる。
 nは0~7の整数であり、
 nは1又は2である。nが1のときn6は0~5の整数である。nが2のときnは0~7の整数である。
 n6が2以上でR4が電子供与性基又は電子吸引性基であるとき、2つのR4が、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の窒素原子含有基及びメチレン基からなる群より選択されるいずれかを介して、互いに環構造を形成してもよい。
 上記式(II)において環構造を形成するための2価の窒素原子含有基は、上記式(a1)における2価の窒素原子含有基と同様のものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 上記式(1)中、R1、L及びSpは、上記一般式(III)と同様である。
 R2、R3及びR4の電子供与性基としては、アルキル基(-R13)、該アルキル基(-R13)の炭素-炭素一重結合の少なくとも1つが炭素-炭素二重結合に置換されたアルケニル基;、並びに、水酸基が結合するメチン炭素が結合した芳香環の位置に対してオルト位又はパラ位に結合するアルコキシ基(-OR13)及びアルキルチオ基(-SR13);等が挙げられる。
 上記R13は、炭素数1以上のアルキル基であることが好ましい。炭素数1以上のアルキル基の具体例としては、例えば、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-オクチル基及びn-デシル基等の直鎖状アルキル基;イソプロピル基、イソブチル基、tert-ブチル基、イソペンチル基、tert-ペンチル基、2-エチルエキシル基等の分岐状アルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンタン-1-イル基、アダマンタン-2-イル基、ノルボルナン-1-イル基及びノルボルナン-2-イル基等の脂環式アルキル基;これらの水素の1つがトリメチルシリル基、トリエチルシリル基及びジメチルエチルシリル基等のトリアルキルシリル基で置換されたシリル基置換アルキル基;上記アルキル基において、上記化合物(I)又は(II)が有する芳香環に直接結合していない炭素原子が持つ水素原子の少なくとも1つがシアノ基又はフルオロ基等で置換されたアルキル基;等が好ましく挙げられる。上記R13は炭素数が4以下であることが好ましい。
 R2、R3及びR4の電子吸引性基としては、-C(=O)R13a(R13aは置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルキル基である。);-C(=O)R13b(R13bは置換基を有していてもよい炭素数6~14のアリール基である。);-C(=O)OR13a;-SO2R13a;-SO2R13b;ニトロ基;ニトロソ基、トリフルオロメチル基、水酸基に対してメタ位に置換された-OR13a;水酸基に対してメタ位に置換された-OR13b;水酸基に対してメタ位に置換された-SR13a;水酸基に対してメタ位に置換された-SR13b;及び上記-C(=O)R13a、-C(=O)OR13a、-SO213a及び-SR13a中の炭素-炭素一重結合の少なくとも1つが炭素-炭素二重結合に置換された基又は炭素-炭素三重結合に置換された基;等が挙げられる。
 R13aとR13bが有してもよい置換基としては、上記Spが有する上記第1の置換基と同様のものが挙げられる。
 上記一般式(I)又は(II)で示される化合物として、例えば具体的に下記に示されるものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 本発明のポリマーの一つの態様は、上記一般式(I)又は(II)で表される化合物のいずれかが、該化合物のいずれかの位置で上記式(1)の*部分に結合したユニットBとしてポリマーに含まれた態様である。その場合、上記式(1)の*部分に結合する位置は、R2、R3及びR4のいずれかが好ましい。例えば、上記一般式(I)で表される化合物の場合、R2中の1つのHに代えて、上記式(1)の*部分に結合する結合手を有することが好ましい。
 上記ユニットBとして好ましくは、上記式(1)においてRが水素原子又は直鎖のアルキル基であり、Lカルボニルオキシ基、カルボニルアミノ基又はフェニレンジイル基であるものが挙げられる。
 また、上記ユニットBとして、Lがカルボニルオキシ基又はカルボニルアミノ基であり、Spが直接結合であり、Rがメチル基であり、且つ、該メチル基が上記第1の置換基のうち、炭素数1~4アルキル基、ハロゲン原子及びアリール基の少なくともいずれか1つ以上を有するユニットはLWRの観点から好ましい。上記第1の置換基を有するR1として特に好ましいのは、エチル基、イソプロピル基、ブチル基、ハロゲン化メチル基(フルオロメチル基、クロロメチル基、ブロモメチル基、ヨードメチル基等)及びベンジル基等が挙げられる。
 本発明の一つの態様は、上記ポリマー中に上記ユニットBを2種以上有してもよい。
(ユニットC)
 上記ユニットCは、炭素原子と炭素原子との多重結合及び炭素原子とヘテロ原子との多重結合からなる群より選択される少なくとも1つの多重結合を含有するラジカル発生構造を有するユニットであり、ポリマーの少なくとも一部に粒子線又は電磁波で照射することで第2ラジカルを発生させるものであれば特に制限はない。
 粒子線又は電磁波等を照射することにより上記ユニットAと上記ユニットCとの間で分子内架橋反応が起こり得る。
 上記ユニットCにおける多重結合は、粒子線又は電磁波の影響でラジカルカチオンを発生し、該ラジカルカチオンが第2ラジカルとカチオンとに分解すれば特に制限はないが、ベンゼン系芳香族内に含まれるものでなく、且つ、下記に示される結合の少なくともいずれかであることが好ましい。ベンゼン系芳香族とは、ベンゼンだけでなく、ナフタレン及びアズレン等のベンゼン骨格を有する芳香族も含まれる。「ベンゼン系芳香族内に含まれる多重結合でない」とは、これら芳香族が有する多重結合でないことをいう。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 上記多重結合を含有するラジカル発生構造としては、具体的には、アルキルフェノン骨格、アシルオキシム骨格及びベンジルケタールからなる群より選択されるいずれかを有するユニットが挙げられる。これら骨格を有すれば、任意の置換基を有してもよく、アルキルフェノン骨格を有するユニットとしてはα-アミノアセトフェノン骨格等も包含される。より具体的には、下記一般式(V)~(VII)の少なくともいずれかで示されるものが好ましく挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 上記一般式(V)~(VII)中、R1、L及びSpは上記一般式(III)のL及びSpと同様のものが挙げられる。
 R7は、それぞれ独立に、水素原子;ヒドロキシ基;-R(Rは置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルキル基である。);-OR;及び該R中の炭素-炭素一重結合の少なくとも1つが炭素-炭素二重結合に置換された基;及び-R(Rは置換基を有していてもよい炭素数6~14のアリール基である。);からなる群より選択されるいずれかである。2つ以上のR3は、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の窒素原子含有基及びメチレン基からなる群より選択されるいずれかを介して、環構造を形成してもよい。
 Rとしては、R13aのアルキル基と同様のものが挙げられる。Rとしては、R13bのアリール基と同様のものが挙げられる。
 RaとRbが有してもよい置換基としては、上記Spが有する置換基と同様のものが挙げられる。
 ただし、上記式(V)においてR7の3つが水素原子でないのが好ましい。また、上記式(V)においては、3つのR7のうち少なくとも1つがOHであることが好ましい。上記ユニットCとしてOHを有することで、ユニットBとユニットCとの間での架橋反応も起こり得る。
 R8は、-R;-R;-OR;-SR;-OR;-SR;-OC(=O)R;-OC(=O)R;-C(=O)OR;-C(=O)OR;-OC(=O)OR;-OC(=O)OR;-NHC(=O)R;-NRC(=O)R;-NHC(=O)R;-NRC(=O)R;-NRC(=O)R;-NRC(=O)R;-N(R2;-N(R2;-N(R)(R);-SO3;-SO3;-SO2;-SO2;該-R中の炭素-炭素一重結合の少なくとも1つが炭素-炭素二重結合に置換された基;及びニトロ基;からなる群より選択されるいずれかである。
 上記式(V)においてm1が2以上のとき、2つのR8は単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の窒素原子含有基及びメチレン基からなる群より選択されるいずれかを介して、環構造を形成してもよい。
 m2は1~3の整数であり、m2が1のときm1は0~4の整数であり、m2が2のときm1は0~6の整数であり、m2が3のときm1は0~8の整数である。
 R9は、置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルキレン基;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルキレンオキシ基;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルケニレン基;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルケニレンオキシ基;置換基を有していても良い炭素数6~14のアリーレン基;及び置換基を有していてもよい炭素数4~12のヘテロアリーレン基;からなる群より選択されるいずれかである。)
 R9が有してもよい置換基としては、上記Spが有する上記第1の置換基と同様のものが挙げられる。
 上記ユニットCとして、例えば具体的に、下記に示されるものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 上記ユニットCとして好ましくは、上記式(V)~(VII)においてRが水素原子又は直鎖のアルキル基であり、Lカルボニルオキシ基、カルボニルアミノ基又はフェニレンジイル基であるものが挙げられる。
 また、ユニットCとして、Lがカルボニルオキシ基又はカルボニルアミノ基であり、Spが直接結合であり、Rがメチル基であり、且つ、該メチル基が上記第1の置換基のうち、炭素数1~4アルキル基、ハロゲン原子及びアリール基の少なくともいずれか1つ以上を有するユニットはLWRの観点から好ましい。上記第1の置換基を有するR1として特に好ましいのは、エチル基、イソプロピル基、ブチル基、ハロゲン化メチル基(フルオロメチル基、クロロメチル基、ブロモメチル基、ヨードメチル基等)及びベンジル基等が挙げられる。
 本発明の一つの態様は、上記ポリマー中に上記ユニットCを2種以上有してもよい。
(ユニットD)
 本発明の一つの態様におけるポリマーは、上記ユニットA~Cの他に、アリールオキシ基を有するユニット(以下、「ユニットD」ともいう)をさらに含有することも好ましい。上記ユニットDとしては、フェノール構造が該構造のいずれかの位置で上記式(1)の*部分に結合したユニットが好ましい。
 ユニットDは、上記ユニットAが発生した酸の発生効率を向上させることができれば特に制限はないが、例えば具体的には、下記に示されるユニットが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 上記一般式中、R11の各々は、独立して、水素原子及びアルキル基からなる群より選択されるいずれかであることが好ましい。R11としてのアルキル基は置換基を有していてもよい。
 上記アルキル基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、n-イソプロピル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ブチル基、ペンチル基等の炭素数1~5の直鎖状又は分岐状のアルキル基が挙げられる。
 上記アルキル基が有しても良い置換基としては、ヒドロキシ基、スルホニルオキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルオキシカルボニル基、シアノ基、メトキシ基、エトキシ基等が挙げられる。
 R11が有してもよい置換基としては、上記Spが有する上記第1の置換基と同様のものが挙げられる。
 上記式において、2つ以上のR11が水素原子でないとき、該R11が水素原子でない2つのR11は単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の窒素原子含有基及びメチレン基からなる群より選択されるいずれかを介して、環構造を形成してもよい。
 n8は4である。
 ユニットDとして具体的には、4-ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレート等のモノマーから構成されるものが挙げられる。
 上記ポリマーが上記ユニットDを含有することで、酸の発生効率を向上させることが可能となる。
 上記ユニットDとして好ましくは、上記式(1)においてRが水素原子又は直鎖のアルキル基であり、Lカルボニルオキシ基又はフェニレンジイル基であるものが挙げられる。
 また、ユニットDとして、Lがカルボニルオキシ基又はカルボニルアミノ基であり、Spが直接結合であり、Rがメチル基であり、且つ、該メチル基が上記第1の置換基のうち、炭素数1~4アルキル基、ハロゲン原子及びアリール基の少なくともいずれか1つ以上を有するユニットはLWRの観点から好ましい。上記第1の置換基を有するR1として特に好ましいのは、エチル基、イソプロピル基、ブチル基、ハロゲン化メチル基(フルオロメチル基、クロロメチル基、ブロモメチル基、ヨードメチル基等)及びベンジル基等が挙げられる。
 本発明の一つの態様は、上記ポリマー中に上記ユニットDを2種以上有してもよい。
(ユニットE)
 本発明の一つの態様におけるポリマーは、上記ユニットA~Dの他に、Sn、Sb、Ge、Bi及びTeからなる群より選択される金属原子を有する有機金属化合物含有ユニットEを(以下、「ユニットE」ともいう)をさらに含有することも好ましい。
 上記ユニットEに含有される金属原子は、EUV又は電子線に対して高い吸収を有するものであれば特に限定はされず、上記金属原子以外に周期表第10~16属の原子であってもよい。
 上記ユニットEとしては、アルキル及びアリールスズ、アルキル及びアリールアンチモニー、アルキル及びアリールゲルマン、又はアルキル及びアリールビスムチン構造が該構造のいずれかの位置で上記式(1)の*部分に結合したユニットであることが好ましい。
 ユニットEは、EUV照射による2次電子発生効率が高く上記ユニットA及びユニットBの分解効率を上げることが出来る。ユニットEとしては、EUV吸収の高い上記金属原子を含んでいれば特に制限はないが、例えば具体的には下記に示されるユニットが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 上記一般式中、R12aの各々は、独立して、水素原子及びアルキル基からなる群より選択されるいずれかであることが好ましい。R12aとしてのアルキル基は置換基を有していてもよい。
 上記アルキル基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、n-イソプロピル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ブチル基、ペンチル基等の炭素数1~5の直鎖状又は分岐状のアルキル基が挙げられる。
 上記アルキル基が有しても良い置換基としては、ヒドロキシ基、スルホニルオキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルオキシカルボニル基、シアノ基、メトキシ基、エトキシ基等が挙げられる。
 上記式において、2つ以上のR12aが水素原子でないとき、該R12aが水素原子でない2つのR12aは単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の窒素原子含有基及びメチレン基からなる群より選択されるいずれかを介して、環構造を形成してもよい。
 上記式において、2つのR12bは単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の窒素原子含有基及びメチレン基からなる群より選択されるいずれかを介して、環構造を形成してもよい。
 n9は0~4の整数である。
 上記一般式中、R12bは、置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルキル基;置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルケニル基;置換基を有していてもよい炭素数6~14のアリール基;置換基を有していてもよい炭素数4~12のヘテロアリール基;及び直接結合;からなる群より選択されるいずれかである。
 R12bの直鎖、分岐又は環状のアルキル基としては、上記R2bのアルキル基と同様のものが挙げられる。
 R12bの直鎖、分岐又は環状のアルケニル基としては、上記R2bのアルケニル基と同様のものが挙げられる。
 R12bの炭素数6~14のアリール基としては、上記R2bのアリール基と同様のものが挙げられる。R12bの炭素数4~12のヘテロアリール基としては、上記R2bのヘテロアリール基と同様のものが挙げられる。
 2つ以上のR12aは単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の窒素原子含有基及びメチレン基からなる群より選択されるいずれかを介して、環構造を形成してもよい。また、3つのR12bのうちのいずれか2つが互いに結合して、これらが結合している金属原子と共に環構造を形成してもよい。
 R12aとR12bが有してもよい置換基としては、上記Spが有する上記第1の置換基と同様のものが挙げられる。
 ユニットEとして具体的には、4-ビニルフェニル-トリフェニルスズ、4-ビニルフェニル-トリブチルスズ、4-イソプロペニルフェニル-トリフェニルスズ、4-イソプロペニルフェニル-トリメチルスズ、アクリル酸トリメチルスズ、アクリル酸トリブチルスズ、アクリル酸トリフェニルスズ、メタクリル酸トリメチルスズ、メタクリル酸トリブチルスズ、メタクリル酸トリフェニルスズ、4-ビニルフェニル-ジフェニルアンチモニー、4-イソプロペニルフェニル-ジフェニルアンチモニー、4-ビニルフェニル-トリフェニルゲルマン、4-ビニルフェニル-トリブチルゲルマン、4-イソプロペニルフェニル-トリフェニルゲルマン及び4-イソプロペニルフェニル-トリメチルゲルマン等のモノマーから構成されるユニットが挙げられる。
 上記ポリマーが上記ユニットEを含有することで、粒子線又は電磁波を照射した際に2次電子の発生効率を向上させることが可能となる。
 上記ユニットEとして好ましくは、上記式(1)においてRが水素原子又は直鎖のアルキル基であり、Lカルボニルオキシ基又はフェニレンジイル基であるものが挙げられる。
 また、ユニットEとして、Lがカルボニルオキシ基又はカルボニルアミノ基であり、Spが直接結合であり、Rがメチル基であり、且つ、該メチル基が上記第1の置換基のうち、炭素数1~4アルキル基、ハロゲン原子及びアリール基の少なくともいずれか1つ以上を有するユニットはLWRの観点から好ましい。上記第1の置換基を有するR1として特に好ましいのは、エチル基、イソプロピル基、ブチル基、ハロゲン化メチル基(フルオロメチル基、クロロメチル基、ブロモメチル基、ヨードメチル基等)及びベンジル基等が挙げられる。
 本発明の一つの態様は、上記ポリマー中に上記ユニットEを2種以上有してもよい。
(ユニットF)
 本発明の一つの態様におけるポリマーは、ハロゲン原子を有する下記式(VIII)で示されるユニットFをさらに有することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 上記一般式(VIII)中、R1、L及びSpは、それぞれ上記一般式(1)のR1、L及びSpと同じ選択肢から選択されることが好ましい。
 Rは、置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルキル基;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルキレンオキシ基;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルケニル基;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルケニレンオキシ基;置換基を有していても良い炭素数6~14のアリール基;及び置換基を有していてもよい炭素数4~12のヘテロアリール基;からなる群より選択されるいずれかであり、且つ、炭素原子に置換している水素原子の一部又は全てが、フッ素原子又はヨウ素原子に置換されている。
 Rのアルキル基、アルケニル基、アルキレンオキシ基のアルキレン基、アルケニレンオキシ基のアルケニレン基、アリール基及びヘテロアリール基は、上記Spと同様のものが挙げられる。
 また、これらの置換基もSpの置換基と同様のものが挙げられる。
 ユニットFとして具体的には、下記に示すモノマーから得られるユニットが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 上記ユニットFとして好ましくは、上記式(VIII)においてRが水素原子又は直鎖のアルキル基であり、Lカルボニルオキシ基、カルボニルアミノ基又はフェニレンジイル基であるものが挙げられる。
 また、ユニットFとして、Lがカルボニルオキシ基又はカルボニルアミノ基であり、Spが直接結合であり、Rがメチル基であり、且つ、該メチル基が上記第1の置換基のうち、炭素数1~4アルキル基、ハロゲン原子及びアリール基の少なくともいずれか1つ以上を有するユニットはLWRの観点から好ましい。上記第1の置換基を有するR1として特に好ましいのは、エチル基、イソプロピル基、ブチル基、ハロゲン化メチル基(フルオロメチル基、クロロメチル基、ブロモメチル基、ヨードメチル基等)及びベンジル基等が挙げられる。
 本発明の一つの態様は、上記ポリマー中に上記ユニットFを2種以上有してもよい。
(その他のユニット)
 本発明の一つの態様におけるポリマーは、上記ユニットA~Fの他に、本発明の効果を損なわない範囲で、レジスト組成物として通常用いられるユニットを有していてもよい。
 例えば、上記式(1)の*部分にエーテル基、ラクトン骨格、エステル基、ヒドロキシ基、エポキシ基、グリシジル基、オキセタニル基等を含有する骨格を有するユニット(以下、「ユニットG」ともいう)が挙げられる。
 また、上記式(1)の*部分にアルコール性ヒドロキシ基を有する骨格を有するユニット(以下、「ユニットH」ともいう)が挙げられる。該ユニットHは、上記ユニットA~Gとは異なるものである。上記ユニットHが上記ポリマーに含まれることで分子内架橋反応の割合が高まる傾向があるため好ましい。
 エポキシ基、グリシジル基及びオキセタニル基等を含有する骨格を有するユニットは、上記ユニットAから発生する酸が強酸を用いた場合、すなわち、XがCFSO 等の場合、カチオン重合も起こり得るため好ましい。
 本発明の一つの態様におけるポリマーは、下記一般式(IX)で示されるユニットIを有していてもよい。ユニットIは上記ユニットA~Hとは異なるユニットである。本発明の一つの態様におけるポリマーがユニットIを有することで、粒子線又は電磁波の照射により発生するラジカルの作用でポリマー主鎖が切断されやすくなり、露光境界のポリマー鎖を短くすることができ、LWRを小さくできる効果を有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 上記一般式(IX)中、各置換基は以下であることが好ましい。
 R10が直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルキル基;及び、直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルケニル基;からなる群より選択されるいずれかであり、該R1中の上記アルキル基及びアルケニル基中の少なくとも1つの水素原子が置換基で置換されていてもよく、L10は直接結合であり、Rは上記第1の置換基を有していてもよい炭素数6~12のアリール基であるもの。R10の炭素数1~6のアルキル基及び炭素数1~6のアルケニル基は上記R1の炭素数1~6のアルキル基及び炭素数1~6のアルケニル基と同様の選択肢から選択される。
 あるいは、R10がメチル基であり、且つ、該メチル基が上記第1の置換基のうち、炭素数1~4アルキル基、ハロゲン原子及びアリール基の少なくともいずれかを有し、Lがカルボニルオキシ基又はカルボニルアミノ基であり、Rcが水素原子又は上記第1の置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルキル基であるもの。
 また、Lがカルボニルオキシ基又はカルボニルアミノ基であり、Rが水素原子又は直鎖、分岐若しくは環状の炭素数1~6のアルキル基であり、R10がメチル基であり、且つ、該メチル基が上記第1の置換基のうち、炭素数1~4アルキル基、ハロゲン原子及びアリール基の少なくともいずれかを有するもの。上記第1の置換基を有するR10として特に好ましいのは、エチル基、イソプロピル基、ブチル基、ハロゲン化メチル基(フルオロメチル基、クロロメチル基、ブロモメチル基、ヨードメチル基等)及びベンジル基等が挙げられる。
 なお、上記ユニットIは、上記ユニットA~Hとは異なるユニットである。
 上記ユニットIは、例えば、α-メチルスチレン誘導体、2-エチルアクリル酸及びそのエステル誘導体、2-ベンジルアクリル酸及びそのエステル誘導体、2-プロピルアクリル酸及びそのエステル誘導体、2-イソプロピルアクリル酸及びそのエステル誘導体、2-ブチルアクリル酸及びそのエステル誘導体、2-sec-ブチルアクリル酸及びそのエステル誘導体、2-フルオロメチルアクリル酸及びそのエステル誘導体、2-クロロメチルアクリル酸及びそのエステル誘導体、2-ブロモメチルアクリル酸及びそのエステル誘導体、2-ヨードメチルアクリル酸及びそのエステル誘導体等のモノマーから誘導されたユニットが挙げられる。
 上記ユニットIとして具体的には、下記に示すモノマー由来のものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
 本発明の一つの態様におけるポリマーは、下記一般式(X)で示されるユニットJを有していてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 上記式(X)中、R1、L及びSpは、それぞれ前記一般式(1)のR1、L、及びSpと同じ選択肢から選択される。
 Rは、Rdは、置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルキルシリル基;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルキルオキシシリル基;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルケニルシリル基;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルケニルオキシシリル基;から選択される。炭素原子の一部がケイ素原子及び酸素原子に置換されることで、結合する水素又は炭素が酸素に置き換わったシロキサン結合を含んでいても良い。
 上記ユニットJは、ケイ素を含むことで酸素プラズマのエッチング耐性を高めることができる。さらにポリマー中にユニットJとしてシラン構造を有する場合、上記ユニットBが酸触媒存在下で反応することで水が生じ、該水によりユニットJが加水分解してシラノールとなりシロキサン結合を形成して架橋することで感度や基板密着性を向上できる効果を有するため好ましい。
 なお、上記ユニットJは、上記ユニットA~Iとは異なるユニットである。
 ユニットJは、例えば、4-トリメチルシリルスチレン、4-トリメトキシシリルスチレン、3-メタクリルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、8-メタクリルオキシオクチルトリメトキシシラン、3-(3,5,7,9,11,13,15-ヘプタイソブチルペンタサイクリック[9,5,13,9,15,15,17,13]オクタシロキサン-1-イル)プロピルメタクリレート、3-アクリルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-アクリルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、8-アクリルオキシオクチルトリメトキシシラン、3-(3,5,7,9,11,13,15-ヘプタイソブチルペンタサイクリック[9,5,13,9,15,15,17,13]オクタシロキサン-1-イル)プロピルメタクリレート等のモノマーから誘導されたユニットが挙げられる。
 本発明の一つの態様におけるレジスト組成物は、粒子線又は電磁波の照射により分子内架橋反応が起こることを特徴とする。そのため、ユニットAから発生する酸として強酸(X-がCFSO-等)を用いて有機溶剤水溶液を現像液として用いる場合は、その他のユニットとして酸解離性基を有するユニットを本発明におけるポリマーのユニットとして含まないことが好ましい。理由としては、その他のユニットとして酸解離性基を有するユニットを本発明におけるポリマーのユニットとして含む場合、上記ユニットAの分解により生じる酸の作用により上記ポリマーは水溶性現像液への溶解性が高まる傾向があるためである。
 本発明の一つの態様におけるポリマーは、上記ユニットAに対して、モル比でそれぞれ、上記ユニットBが0.2~5であることが好ましく、上記ユニットCが0~3であることが好ましく、上記ユニットDが0~2であることが好ましく、上記ユニットEが0~2であることが好ましく、上記ユニットFが0~2であることが好ましく、上記ユニットGが0~2であることが好ましく、上記ユニットHが0~2であることが好ましく、上記ユニットIが0~0.5であることが好ましく、上記ユニットJが0~4であることが好ましい。
 本発明の一つの態様におけるポリマーは、上記それぞれのユニットを構成するモノマー成分を原料として用い、上記配合割合となるように通常の方法で重合することにより得ることができる。
<2>レジスト組成物
 本発明の一つの態様のレジスト組成物は、上記ポリマーを含有することを特徴とする。
上記ポリマー以外に、多置換アルコール化合物、有機金属化合物及び有機金属錯体等の成分を任意に含有していてもよい。以下、各成分について説明する。
 レジスト組成物中の上記ポリマーの配合量は、固形分全体で70~100質量%であることが好ましい。
(多置換アルコール化合物)
 本発明の一つの態様のレジスト組成物は、上記ポリマーのみ含有する構成であってもよいが、上記ポリマーに加えて、その他の成分、例えば、エチレングリコール、トリエチレングリコール、エリトリトール、アラビトール、1,4-ベンゼンジメタノール及び2,3,5,6-テトラフルオロ-1,4-ベンゼンジメタノール等分子内に2つ以上のヒドロキシル基を持つ化合物をさらに含有してもよい。レジスト組成物にこれらを含有することで、架橋反応の効率が向上し、粒子線又は電磁波に対する感度を高めることができる。
(有機金属化合物及び有機金属錯体)
 本発明の一つの態様のレジスト組成物は、有機金属化合物及び有機金属錯体のいずれかをさらに含有することが好ましい。
 上記金属は、Al、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、I、Xe、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi、Po、At、Rn及びRaからなる群より選択される少なくとも1種であることが、上記ユニットA及び上記ユニットBを増感できることから好ましい。
 上記有機金属化合物としては、テトラアリール錫、テトラアルキル錫、ビス(アルキルホスフィン)白金等が挙げられる。
 有機金属錯体としては、アクリル酸ハフニウム(IV)、アクリル酸ジルコニウム(IV)、アクリル酸ビスマス(III)、酢酸ビスマス(III)、シュウ酸スズ(II)等が挙げられる。
 上記有機金属化合物及び有機金属錯体のレジスト組成物中の配合量は、ユニットAに対して0~0.5モル当量であることが好ましい。
(その他の成分)
 本発明の一つの態様のレジスト組成物は、いずれの態様においても、本発明の効果を損なわない範囲で他の成分を配合してもよい。配合可能な成分としては、公知の添加剤、例えば、含フッ素はっ水ポリマー、トリオクチルアミン等のクエンチャー、界面活性剤、充填剤、顔料、帯電防止剤、難燃剤、光安定剤、酸化防止剤、イオン補足剤及び溶剤等から選ばれる少なくとも1つを添加してもよい。
 上記含フッ素はっ水ポリマーとしては、液浸露光プロセスに通常用いられるものが挙げられ、上記ポリマーよりもフッ素原子含有率が大きい方が好ましい。それにより、レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成する場合に、含フッ素はっ水ポリマーのはっ水性に起因して、レジスト膜表面に上記含フッ素はっ水ポリマーを偏在化させることができる。
<3>レジスト組成物の調製方法
 本発明の一つの態様のレジスト組成物の調製方法は特に制限はなく、上記ポリマー及びその他の任意成分を混合、溶解又は混練する等の公知の方法により調製することができる。
 上記ポリマーは、上記ユニットA及びユニットBを構成するモノマー、並びに、必要によりその他のユニットを構成するモノマーを通常の方法により適宜重合して合成できる。しかしながら、本発明に係るポリマーの製造方法はこれに限定されない。
<4>部材の製造方法
 本発明の一つの態様は、上記レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、粒子線又は電磁波を用いて、上記レジスト膜をパターン状に露光するフォトリソグラフィ工程と、露光されたレジスト膜を現像してフォトレジストパターンを得るパターン形成工程と、を含む部材の製造方法である。
 上記部材としては、デバイスやマスク等が挙げられる。
 フォトリソグラフィ工程において露光に用いる粒子線又は電磁波としては、それぞれ電子線、EUVが挙げられる。
 光の照射量は、光硬化性組成物中の各成分の種類及び配合割合、並びに塗膜の膜厚等によって異なるが、1J/cm以下又は1000μC/cm以下であることが好ましい。
 上記レジスト組成物は、ポリマー中に増感ユニット(ユニットC)として含むか、又は、増感化合物とし含む場合、粒子線又は電磁波の照射後に、紫外線等で第2の露光を行うことも好ましい。
 本発明の一つの態様の部材の製造方法は、上記フォトレジストパターンの少なくとも凹部を被覆するように反転パターン用組成物を塗布して得られた塗膜をエッチングして上記フォトレジストパターン表面を露出させる工程と、上記露出したレジストパターン表面部分の上記レジスト膜を除去して反転パターンを得る工程と、をさらに含むことが好ましい。
 反転パターン用組成物としては、公知の反転パターン用組成物を用いることができ、例えば、国際公開WO2015/025665号公報に記載のシロキサンポリマーを含む組成物等が挙げられる。
 また、本発明の一つの態様は、上記レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
 粒子線又は電磁線を用いて、上記レジスト膜を露光するフォトリソグラフィ工程と、
 露光されたレジスト膜を現像してフォトレジストパターンを得るパターン形成工程と、を含む反転パターンの形成方法である。
 また、本発明の一つの態様は、上記レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
 粒子線又は電磁線を用いて、上記レジスト膜を露光するフォトリソグラフィ工程と、
 露光されたレジスト膜を現像してフォトレジストパターンを得るパターン形成工程と、
 上記フォトレジストパターンの少なくとも凹部を被覆するように反転パターン用組成物を塗布して得られた塗膜をエッチングして上記フォトレジストパターン表面を露出させる工程と、
 上記露出したレジストパターン表面部分の上記レジスト膜を除去して反転パターンを得る工程と、を含む反転パターンの形成方法である。
 上記レジスト組成物を用いること以外は通常の反転パターンの形成方法を用いればよい。
 上記基板としては、Si、SiO2、SiN、SiON、TiN、WSi及びBPSG(Boron Phosphorus Silicon Glass)等の無機基板;例えば、有機反射防止膜等が塗布されるSOG(Spin on Glass)等の塗布系無機基板等がデバイスの製造方法の場合は好ましく挙げられる。
 また、マスクの製造方法の場合は、上記基板として、Cr、CrO、CrON、MoSi2及びSiO2等の無機基板が好ましく上げられ、該無機基板にTaO等のEUV吸収層を有していることがより好ましい。マスク製造用の基板は、通常のマスクに用いられる基板と同様の構成とすればよく、例えば透過型マスクの場合は対象の透過光に対して透明であるのが好ましく、反射型マスクの場合は対象の光(EUV等の電磁波等)に対して高い反射率を有することが好ましい。
 パターン形成工程における現像は、通常の現像液を用いることができ、現像液として例えばアルカリ現像液、中性現像液及び有機溶剤現像液等が挙げられる。
 また、上記以外の現像液として、水溶性有機溶剤を含む水溶性現像液も好ましく用いられる。上記水溶性有機溶剤としては、水と任意の割合で混合する炭素数1以上の有機化合物が挙げられ、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、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、プロピ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、テトラヒドロフラン、1,3-ジオキソラン、1,4-ジオキサン、ジグライム、トリグライム、アセトニトリル、アセトン、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ギ酸、酢酸、プロピオン酸等が具体的に挙げられる。
 上記水溶性現像液は1種以上の水溶性有機溶剤を含むことで水溶液となっていればよく、非水溶性有機溶媒をさらに混合していても良い。上記非水溶性有機溶剤としては、例えば、水と混和しないアルコール類、水と混和しないエーテル類、水と混和しないニトリル類、水と混和しないケトン類、水と混和しない酢酸エチル等のエステル類及び塩化メチレン等の有機ハロゲン化合物等が挙げられる。
 以下、本発明のいくつかの態様を実施例によってさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら制限されるものではない。
<ユニットAを構成する化合物A1の合成>
(合成例1)ジベンゾチオフェン-9-オキシドの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
 ジベンゾチオフェン7.0gをギ酸21.0gに溶解して35℃とする。これに35質量%過酸化水素水4.1gを滴下して25℃で5時間撹拌する。冷却後、反応液を純水50gに滴下し固体を析出させる。析出した固体をろ別し、純水20gで2回洗浄した後、アセトンを用いて再結晶する。これをろ過した後に乾燥することでジベンゾチオフェン-9-オキシドを7.6g得る。
(合成例2)9-(4-ヒドロキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-ヨージドの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
 上記合成例1で得たジベンゾチオフェン-9-オキシド4.0gとフェノール2.8gとをメタンスルホン酸16gに溶解して25℃とする。これに五酸化二リン1.5gを添加して室温で15時間撹拌する。その後純水60gを添加してさらに5分撹拌後、酢酸エチル20gで2回洗浄する。これを分液して、得られた水層にヨウ化カリウム3.6gと塩化メチレン30gとを添加して室温で2時間撹拌する。その後これを分液して、得られた有機層を純水40gで4回洗浄する。回収した有機層を濃縮し、ジイソプロピルエーテル100gに滴下して固体を析出させる。析出した固体をろ別して乾燥することで9-(4-ヒドロキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-ヨージドを6.6g得る。
(合成例3)9-(4-ヒドロキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェートの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 上記合成例2で得た9-(4-ヒドロキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-ヨージド6.0gとジメチル硫酸2.3gとをメタノール15gに溶解して25℃として室温で4時間撹拌する。その後酢酸エチル45gを添加して固体を析出させる。析出した固体をろ別して乾燥することで9-(4-ヒドロキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェートを4.9g得る。
(合成例4)9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェート(化合物A1)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
 上記合成例3で得た9-(4-ヒドロキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェート4.0gとメタクリル酸クロライド1.9gとを塩化メチレン25gに溶解して25℃とする。これに、トリエチルアミン1.4gを塩化メチレン7gに溶解した溶液を滴下して25℃で2時間撹拌する。撹拌後、純水20gを添加してさらに10分撹拌した後に分液する。有機層を純水20gで2回洗浄した後に、回収した有機層を濃縮し、ジイソプロピルエーテル60gに滴下することで固体を析出させる。析出した固体をろ別した後に乾燥させて9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェート(化合物A1)を3.0g得る。
<ユニットAを構成する化合物A2の合成>
(合成例5)9-(4-アクリルオキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェート(化合物A2)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
 メタクリル酸クロライドに代えてアクリル酸クロライドを用いる以外は上記合成例4と同様の操作を行うことで、9-(4-アクリルオキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-トリフルオロメタンスルホネート(化合物A2)を4.4g得る。
<ユニットAを構成する化合物A3の合成>
(合成例6)9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-ベンゾエート(化合物A3)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
 上記合成例4で得た9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェート4.0gとサリチル酸ナトリウム2.9gとを塩化メチレン25gと純水20gに添加して25℃で2時間撹拌する。撹拌後に分液し、回収した有機層を濃縮する。得られた有機層を溶媒留去した後にカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン/メタノール=80/20(体積比))により精製することで、9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-ベンゾエート(化合物A3)3.4gを得る。
<ユニットAを構成する化合物A4の合成>
(合成例7)(4-ヒドロキシ)フェニルジフェニルスルホニウム-ヨージドの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 ジベンゾチオフェン-9-オキシドに代えてジフェニルスルホキシドを用いる以外は上記合成例2と同様の操作を行うことで、(4-ヒドロキシフェニル)ジフェニルスルホニウム-ヨージドを5.9g得る。
(合成例8)(4-メタクリルオキシフェニル)ジフェニルスルホニウム-トリフルオロメタンスルホネート(化合物A4)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
 9-(4-ヒドロキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェートに代えて(4-ヒドロキシフェニル)ジフェニルスルホニウム-メチルサルフェートを用い、ジイソプロピルエーテルを用いて固体を析出させる代わりにシリカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン/メタノール=9/1)とする以外は上記合成例4と同様の操作を行うことで、(4-メタクリルオキシフェニル)ジフェニルスルホニウム-メチルサルフェート(化合物A4)を3.8g得る。
<ユニットAを構成する化合物A5の合成>
(合成例9)(4-メタクリルオキシフェニル)ジフェニルスルホニウム-ベンゾエート(化合物A5)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
 9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェートに代えて(4-メタクリルオキシ)フェニルジフェニルスルホニウム-メチルサルフェートを用いる以外は上記合成例6と同様の操作を行うことで、(4-メタクリルオキシフェニル)ジフェニルスルホニウム-メチルサルフェート(化合物A5)を3.5g得る。
<ユニットAを構成する化合物A6の合成>
(合成例10)5-(4-ヒドロキシナフチル)テトラメチレンスルホニウム―トリフルオロメタンスルホネートの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
 ジベンゾチオフェン-9-オキシドに代えてテトラメチレンスルホキシドを用い、フェノールに代えて1-ナフトールを用い、ヨウ化カリウムの代わりにトリフルオロメタンスルホン酸カリウムを用いる以外は上記合成例2と同様の操作を行うことで、5-(4-ヒドロキシナフチル)テトラメチレンスルホニウム―トリフルオロメタンスルホネートを4.7g得る。
(合成例11)5-(4-メタクリルオキシナフチル)テトラメチレンスルホニウム―トリフルオロメタンスルホネート(化合物A6)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
 9-(4-ヒドロキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェートに代えて5-(4-ヒドロキシナフチル)テトラメチレンスルホニウム-トリフルオロメタンスルホンネートを用いる以外は上記合成例4と同様の操作を行うことで、(5-(4-メタクリルオキシナフチル)テトラメチレンスルホニウム-トリフルオロメタンスルホネート(化合物A6)を5.1g得る。
<ユニットAを構成する化合物A7の合成>
(合成例12)(4-アミノフェニル)ジフェニルスルホニウム-ブロミドの合成
 あらかじめ乾燥させたフラスコにテトラヒドロフラン2.0g、マグネシウム0.4g及び1,2-ジブロモエタンを加えてマグネシウムを活性化させる。活性化したことを確認後、溶液を50℃に昇温し、そこに4-ブロモ-N,N-ビス(トリメチルシリル)アニリン3.0gをTHF6.0gに溶解させたものを滴下する。滴下後、50℃で5h撹拌し、4-[N,N-(ビストリメチルシリル)]アミノフェニルマグネシウムブロミドのTHF溶液を得る。ジフェニルスルホキシド1.9gとトリメチルシリルクロライド1.8gとトリエチルアミン0.8gを塩化メチレン9.5gに溶解した溶液中に、4-[N,N-(ビストリメチルシリル)]アミノフェニルマグネシウムブロミドのTHF溶液を10℃以下で滴下し、その後25℃で1時間撹拌する。撹拌後、10質量%塩化アンモニウム水溶液30gを5℃以下で添加してさらに10分撹拌する。その後、分液して塩化メチレン留去後にメタノール20gとトリエチルアミン1.6gを添加して2時間攪拌する。攪拌後に溶媒を留去することですることで(4-アミノフェニル)ジフェニルスルホニウム-ブロミドを3.1g得る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
(合成例13)(4-メタクリルアミノフェニル)ジフェニルスルホニウム-ブロミドの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
 9-(4-ヒドロキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェートに代えて(4-アミノフェニル)ジフェニルスルホニウム-ブロミドを用いる以外は上記合成例4と同様の操作を行うことで、(4-メタクリルアミノフェニル)ジフェニルスルホニウム-ブロミドを3.8g得る。
(合成例14)(4-メタクリルアミノフェニル)ジフェニルスルホニウム-メチルサルフェート(化合物A7)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
 9-(4-ヒドロキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-ヨージドに代えて4-メタクリルアミノフェニル)ジフェニルスルホニウム-ブロミドを用いる以外は上記合成例3と同様の操作を行うことで、(4-メタクリルアミノフェニル)ジフェニルスルホニウム-メチルサルフェートを2.7g得る。
<ユニットBを構成する化合物B1の合成>
(合成例15)2,4-ジメトキシ-2'-ヒドロキシベンゾヒドロールの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
 2,4-ジメトキシ-4-ヒドロキシベンゾフェノン6.0gをTHF32gに溶解し、これに水素化リチウムアルミニウム2.2gを添加し室温で3時間攪拌する。その後、純水6gを水素の発生を確認しながら添加後さらに10分攪拌する。5%シュウ酸ナトリウム水溶液を添加して10分撹拌後に酢酸エチル30gを添加して分液する。これを水10gで3回洗浄後に回収した有機層を濃縮することで2,4-ジメトキシ-2'-ヒドロキシベンゾヒドロール5.9gを得る。
(合成例16)2,4-ジメトキシ-2'-メタクリルオキシヒドロキシベンゾヒドロール(化合物B1)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
 2,4-ジメトキシ-2'-ヒドロキシベンゾヒドロール4.0gとメタクリル酸無水物4.2gとを塩化メチレン40gに溶解して25℃とする。これに、トリエチルアミン2.8gを塩化メチレン7gに溶解した溶液を滴下して25℃で2時間撹拌する。撹拌後、純水20gを添加してさらに10分撹拌した後に分液する。有機層を純水20gで2回洗浄した後に回収した有機層を濃縮し、得られた有機層を溶媒留去した後にカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=15/85(体積比))により精製することで、2,4-ジメトキシ-2'-メタクリルオキシヒドロキシベンゾヒドロール(化合物B1)を2.6g得る。
<ユニットBを構成する化合物B2の合成>
(合成例17)2-ヒドロキシベンゾヒドロールの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
2,4-ジメトキシ-4-ヒドロキシベンゾフェノンに代えて2-ヒドロキシベンゾフェノンを用いる以外は上記合成例15と同様の操作を行うことで、2-ヒドロキシベンゾヒドロールを3.5g得る。
(合成例18)2-メタクリルオキシヒドロキシベンゾヒドロール(化合物B2)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
 2,4-ジメトキシ-2'-ヒドロキシベンゾヒドロールに代えて2-ヒドロキシベンゾヒドロールを用い、濃縮して得られた残渣をカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=10/90(体積比))により精製すること以外は上記合成例16と同様の操作を行うことで、2-メタクリルオキシヒドロキシベンゾヒドロール(化合物B2)を3.5g得る。
<ユニットBを構成する化合物B3の合成>
(合成例19)1-(4-ヒドロキシフェニル)エタノールの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
2-ヒドロキシベンゾフェノンに代えて4‐ヒドロキシアセトフェノンを用いる以外は上記合成例15と同様の操作を行うことで、1-(4-ヒドロキシフェニル)エタノールを2.7g得る。
(合成例20)1-(4-メタクリルオキシフェニル)エタノール(化合物B3)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
 2,4-ジメトキシ-2'-ヒドロキシベンゾヒドロールに代えて2-ヒドロキシベンゾヒドロールを用い、濃縮して得られた残渣をカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=10/90(体積比))により精製すること以外は上記合成例16と同様の操作を行うことで、2-メタクリルオキシヒドロキシベンゾヒドロール(化合物B3)を3.5g得る。
<ユニットBを構成する化合物B4の合成>
(合成例21)2,4-ジメトキシ-4'-(2-ビニルオキシ)エトキシベンゾフェノンの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
 2,4-ジメトキシ-4'-ヒドロキシ-ベンゾフェノン4.0gと2-クロロエチルビニルエーテル4.8gと炭酸カリウム6.4gとをジメチルホルムアミド24gに溶解する。混合物を110℃で15時間攪拌する。そして、混合物を25℃に冷却し、水60gの添加後さらに攪拌した後トルエン24gで抽出し、水10gで3回洗浄後に回収した有機層を濃縮し、得られた有機層を溶媒留去した後にカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=10/90(体積比))により精製することで、2,4-ジメトキシ-4'-(2-ビニルオキシ)エトキシベンゾフェノン5.4gを得る。
(合成例22)2,4-ジメトキシ-4'-(2-ヒドロキシ)エトキシベンゾフェノンの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
 2,4-ジメトキシ-4'-(2-ビニルオキシ)エトキシベンゾフェノン5.4gとピリジニウム-p-トルエンスルホン酸0.42gと純水4.2gとをアセトン36gに溶解する。混合物を35℃で12時間攪拌する。そして、3質量%炭酸ナトリウム水溶液添加後に混合物をさらに攪拌後に酢酸エチル42gで抽出し、水10gで3回洗浄後に回収した有機層を濃縮することで、2,4-ジメトキシ-4'-(2-ヒドロキシ)エトキシベンゾフェノン4.3gを得る。
(合成例23)2,4-ジメトキシ-4'-(2-ヒドロキシ)エトキシベンゾヒドロールの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
2-ヒドロキシベンゾフェノンに代えて2,4-ジメトキシ-4'-(2-ヒドロキシ)エトキシベンゾフェノンを用いる以外は上記合成例15と同様の操作を行うことで、2,4-ジメトキシ-4'-(2-ヒドロキシ)エトキシベンゾヒドロールを2.7g得る。
(合成例24)2,4-ジメトキシ-4'-(2-メタクリルオキシ)エトキシベンゾヒドロール(化合物B4)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000050
 2,4-ジメトキシ-2'-ヒドロキシベンゾヒドロールに代えて2-ヒドロキシベンゾヒドロールを用い、濃縮して得られた残渣をカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=10/90(体積比))により精製すること以外は上記合成例16と同様の操作を行うことで、2,4-ジメトキシ-4'-(2-メタクリルオキシ)エトキシベンゾヒドロール(化合物B4)を3.5g得る。
<ユニットBを構成する化合物B5の合成>
(合成例25)2-エチルアクリル酸クロライドの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000051
 2-エチルアクリル酸5.0gを塩化メチレン35gに溶解して50℃とする。これに塩化オキサリル5.1gを10分間かけて滴下し還流温度で2時間撹拌することで、2-エチルアクリル酸クロライドの塩化メチレン溶液を26.3g得る。
(合成例26)2,4-ジメトキシ-2'-(2-エチル)アクリルオキシヒドロキシベンゾヒドロール(化合物B5)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052
 メタクリル酸無水物に代えてと2-エチルアクリル酸クロライドを用いる以外は上記合成例16と同様の操作を行うことで2,4-ジメトキシ-2'-(2-エチル)アクリルオキシヒドロキシベンゾヒドロール(化合物B)を2.4g得る。
<ユニットBを構成する化合物B6の合成>
(合成例27)2‐フルオロメチルアクリル酸クロライドの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000053
 2-エチルアクリル酸に代えて2-フルオロメチルアクリル酸を用いる以外は上記合成例22と同様の方法で、2-フルオロメチルアクリル酸クロライドの塩化メチレン溶液を31.4g得る。
(合成例28)2,4-ジメトキシ-2'-(2-エチル)アクリルオキシヒドロキシベンゾヒドロール(化合物B6)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054
 メタクリル酸無水物に代えて2-フルオロメチルアクリル酸クロライドを用いる以外は上記合成例16と同様の操作を行うことで2,4-ジメトキシ-2'-(2-フルオロメチル)アクリルオキシヒドロキシベンゾヒドロール(化合物B6)を2.8g得る。
<ユニットCを構成する化合物C1の合成>
(合成例29)1-[4-(2-メタクリルオキシ)エトキシフェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパノン(化合物C1)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン(イルガキュア2959)4.0gとメタクリル酸無水物4.6gとを塩化メチレン40gに溶解して25℃とする。これに、トリエチルアミン3.0gを塩化メチレン7gに溶解した溶液を滴下して25℃で2時間撹拌する。撹拌後、純水20gを添加してさらに10分撹拌した後に分液する。有機層を純水20gで2回洗浄した後に回収した有機層を濃縮し、得られた有機層を溶媒留去した後にカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=10/90(体積比))により精製することで、1-[4-(2-メタクリルオキシ)エトキシフェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパノン(化合物C1)を4.9g得る。
<ユニットCを構成する化合物C2の合成>
(合成例30)1-(4-ヒドロキシフェニル)-2,2-ジメチル-1-プロパノンの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056
 あらかじめ水分を除去したフラスコにマグネシウム2.0gとTHF10gとを加える。これに、4-(2-エトキシ)エトキシフェニルブロミド 10.0gをTHF50.0gに溶解した溶液を室温で1時間かけて滴下する。滴下後に室温で1時間撹拌した後、得られた4-(2-エトキシ)エトキシフェニルマグネシウムブロミド溶液を別途準備したピバル酸クロライド 9.8gとTHF40gとを加えたフラスコ中に5℃で30分間かけて滴下する。滴下後、30分撹拌した後に3%塩酸150gを加えて、さらに10分間撹拌する。その後、THFを留去し、酢酸エチル150gを用いて抽出する。これを分液し、得られた有機層を純水60gで3回洗浄する。その後、分液して得られた有機層を溶媒留去した後にカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=20/80(体積比))により精製することで、1-(4-ヒドロキシフェニル)-2,2-ジメチル-1-プロパノンを5.8g得る。
(合成例31)1-(4-メタクリルオキシフェニル)-2,2-ジメチル-1-プロパノン(化合物C2)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057
 上記合成例30で得た1-(4-ヒドロキシフェニル)-2,2-ジメチル-1-プロパノン4.0gとメタクリル酸無水物4.1gとを塩化メチレン32gに溶解して25℃とする。これに、トリエチルアミン2.7gを塩化メチレン7gに溶解した溶液を滴下して25℃で2時間撹拌する。撹拌後、純水20gを添加してさらに10分撹拌した後に分液する。有機層を純水20gで2回洗浄した後に回収した有機層を濃縮し、得られた有機層を溶媒留去した後にカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=10/90(体積比))により精製することで、1-(4-メタクリルオキシフェニル)-2,2-ジメチル-1-プロパノン(化合物C2)を4.6g得る。
<ユニットCを構成する化合物C3の合成>
(合成例32)1-(4-アクリルオキシフェニル)-2,2-ジメチル-1-プロパノン(化合物C3)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058
 メタクリル酸無水物に代えてアクリル酸クロライドを用いる以外は上記合成例13と同様の操作を行うことで、1-(4-アクリルオキシフェニル)-2,2-ジメチル-1-プロパノン(化合物C3)を5.3g得る。
<ユニットCを構成する化合物C4の合成>
(合成例33)1-(6-ヒドロキシナフタレン-2-イル)-2,2-ジメチル-1-プロパノンの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000059
 4-(2-エトキシ)エトキシフェニルブロミドに代えて2-ブロモ-6-(2-エトキシ)エトキシナフタレンを用いる以外は上記合成例30と同様の操作を行うことで、1-(6-ヒドロキシナフタレン-2-イル)-2,2-ジメチル-1-プロパノンを6.9g得る。
(合成例34)1-(6-メタクリルオキシナフタレン-2-イル)-2,2-ジメチル-1-プロパノン(化合物C4)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000060
 1-(4-ヒドロキシフェニル)-2,2-ジメチル-1-プロパノンに代えて1-(6-ヒドロキシナフタレン-2-イル)-2,2-ジメチル-1-プロパノンを用いる以外は上記合成例30と同様の操作を行うことで、1-(6-メタクリルオキシナフタレン-2-イル)-2,2-ジメチル-1-プロパノン(化合物C4)を5.3g得る。
<ユニットCを構成する化合物C5の合成>
(合成例35)1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]-2,2-ジメチル-1-プロパノンの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000061
 4-(2-エトキシ)エトキシフェニルブロミドに代えて4-(2-ビニルオキシ)エトキシフェニルブロミドを用いる以外は上記合成例13と同様の操作を行うことで、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]-2,2-ジメチル-1-プロパノンを6.3g得る。
(合成例36)1-[4-(2-メタクリルオキシ)エトキシフェニル]-2,2-ジメチル-1-プロパノン(化合物C5)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000062
 1-(4-ヒドロキシフェニル)-2,2-ジメチル-1-プロパノンに代えて1-(2-ヒドロキシエトキシフェニル)-2,2-ジメチル-1-プロパノンを用いる以外は上記合成例31と同様の操作を行うことで、1-[4-(2-メタクリルオキシ)エトキシフェニル]-2,2-ジメチル-1-プロパノン(化合物C5)を5.6g得る。
<ユニットCを構成する化合物C6の合成>
(合成例37)フェニルグリオキシ酸クロライドの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000063
 フェニルグリオキシ酸5.0gをアニソール35gに溶解して50℃とする。これに塩化オキサリル5.1gを10分間かけて滴下し50℃で2時間撹拌する。これを、70℃として過剰の塩化オキサリルを留去した後に減圧下でアニソールを留去し濃縮することで、フェニルグリオキシ酸クロライドのアニソール溶液を26.3g得る。
(合成例38)1-(4-メトキシフェニル)-2-フェニルエタンジオンの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000064
 合成例36で得たフェニルグリオキシ酸クロライドのアニソール溶液25.0gを塩化メチレン35gに溶解して0℃とする。これに塩化アルミニウム4.3gを添加して0℃で2時間撹拌する。これに純水35gを加えて10分間撹拌後に分液する。得られた有機層を純水30gで2回洗浄した後に回収した有機層を濃縮し、得られた有機層を溶媒留去した後にカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=10/90(体積比))により精製することで、1-(4-メトキシフェニル)-2-フェニルエタンジオンを5.6g得る。
(合成例38)1-(4-ヒドロキシフェニル)-2-フェニルエタンジオンの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000065
 4-メトキシベンジル5.0gを酢酸95mlに溶解する。これに、48質量%HBr水溶液33.2gを70℃で10分間かけて滴下する。滴下後、110℃で70時間攪拌する。その後、水150gを添加して結晶化する。これをろ過し、結晶を水250gで洗浄した後、乾燥することで1-(4-ヒドロキシフェニル)-2-フェニルエタンジオンを4.1g得る。
(合成例39)2,2-ジメトキシ-1-(4-メタクリルオキシフェニル)エタン-1-オン(化合物C6)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000066
 1-(4-ヒドロキシフェニル)-2-フェニルエタンジオン4.0gと硫酸0.10gとをメタノール12gに溶解して25℃とする。これにオルト蟻酸トリメチル2.2gを滴下して3時間攪拌する。トリエチルアミン0.6gを30℃で添加して5分間攪拌後、溶媒を留去する。得られた残渣にアセトニトリル25g、トリエチルアミン4.5g及びジメチルアミノピリジン0.11gを添加した後、アセトニトリル5.0gで希釈したメタクリル酸無水物6.8gを室温で滴下する。滴下後、25℃にて2時間攪拌した後、3質量%NaHCO3水溶液64gを添加して5分間攪拌する。その後、酢酸エチル32gで抽出し、水10gで3回洗浄後に回収した有機層を濃縮し、得られた有機層を溶媒留去した後にカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=10/90(体積比))により精製することで、2,2-ジメトキシ-1-(4-メタクリルオキシフェニル)エタン-1-オン(化合物C6)を4.3g得る。
 1-(4-ヒドロキシフェニル)-2,2-ジメチル-1-プロパノンに代えて2,4-ジメトキシ-4'-(2-ヒドロキシ)エトキシベンゾフェノンを用いる以外は上記合成例24と同様の操作を行うことで、2,2-ジメトキシ-1-(4-メタクリルオキシフェニル)エタン-1-オン(化合物C6)を3.7g得る。
<ユニットCを構成する化合物C7の合成>
(合成例40)2‐ベンジルアクリル酸クロライドの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000067
 2-エチルアクリル酸に代えて2-ベンジルアクリル酸を用いる以外は上記合成例Iと同様の方法で、2-ベンジルアクリル酸クロライドの塩化メチレン溶液を31。4g得る。
(合成例41)1-{4-[(2-ベンジル)アクリルオキシ)エトキシフェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパノン(化合物C7)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000068
 メタクリル酸無水物に代えて2-ベンジルアクリル酸を用いる以外は上記合成例31と同様の方法で1-{4-[(2-ベンジル)アクリルオキシ)エトキシフェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパノン(化合物C7)を5.2g得る。
<ユニットEを構成する化合物E1の合成>
(合成例42)4-ビニルフェニル-トリフェニルスズ(化合物E1)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000069
 あらかじめ水分を除去したフラスコにマグネシウム1.2gとTHF6gとを加える。これに、4-ビニルブロモベンゼン 6.0gをTHF12.0gに溶解した溶液を1時間かけて滴下する。滴下後に1時間撹拌した後、得られた4-ビニルフェニルマグネシウムブロミド溶液を別途準備した塩化トリフェニルスズ7.3gとTHF36gとを加えたフラスコ中に5℃で30分間かけて滴下する。滴下後、30分撹拌した後に1%塩化アンモニウム水溶液600gを加えて、さらに10分間撹拌する。その後、THFを留去し、トルエン60gを用いて抽出する。これを分液し、得られた有機層を純水60gで3回洗浄する。その後、分液して得られた有機層を溶媒留去した後にカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=5/95(体積比))により精製することで、4-ビニルフェニル-トリフェニルスズ(化合物E1)を5.6g得る。
<ユニットEを構成する化合物E2の合成>
(合成例43)4-イソプロペニルフェニル-トリフェニルスズ(化合物E2)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000070
 4-ビニルブロモベンゼンに代えて4-イソプロペニルブロモベンゼンを用いる以外は上記合成例42と同様の操作を行うことで、4-イソプロペニルフェニル-トリフェニルスズ(化合物E2)を7.1g得る。
<ユニットEを構成する化合物E3の合成>
(合成例44)4-ビニルフェニル-トリブチルスズ(化合物E3)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000071
 塩化トリフェニルスズに代えて塩化トリブチルスズを用いる以外は上記合成例42と同様の操作を行うことで、4-ビニルフェニル-トリブチルスズ(化合物E3)を5.1g得る。
<ユニットEを構成する化合物E4の合成>
(合成例45)4-ビニルフェニル-トリフェニルゲルマン(化合物E4)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000072
 塩化トリフェニルスズに代えて塩化トリフェニルゲルマニウムを用いる以外は上記合成例34と同様の操作を行うことで、4-ビニルフェニル-トリブチルゲルマン(化合物E4)を3.1g得る。
<ユニットFを構成する化合物F1の合成>
(合成例46)1-トリフルオロメチル-2-ブロモエタノールの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000073
 1-ブロモ-3,3,3-トリフルオロアセトン6.0gをTHF28gに溶解し、これに水素化リチウムアルミニウム0.3gを添加し室温で3時間攪拌する。その後、純水6gを水素の発生を確認しながら添加後さらに10分攪拌する。5%シュウ酸ナトリウム水溶液を添加して10分撹拌後に酢酸エチル30gを添加して分液する。これを水10gで3回洗浄後に回収した有機層を濃縮することで1-トリフルオロメチル-2-ブロモエタノール5.9gを得る。
(合成例47)1-トリフルオロメチル-2-メタクリルオキシエタノール(化合物F1)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000074
 1-トリフルオロメチル-2-ブロモエタノール5.0gをDMF20gに溶解し、これに炭酸カリウム3.9gとメタクリル酸3.3gを添加し80℃で3時間攪拌する。その後、純水20gを添加後さらに10分攪拌する。酢酸エチル30gを添加して分液した後に1%塩酸水溶液10gで洗浄後、水10gで3回洗浄後に回収した有機層を濃縮すること得られた有機層をカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=10/90(体積比))により精製することで、1-トリフルオロメチル-2-メタクリルオキシエタノール(化合物F1)4.2gを得る。
<ユニットFを構成する化合物F2の合成>
(合成例48)1,3,5-トリヨードフェニルメタクリレート(化合物F2)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000075
 1-(4-ヒドロキシフェニル)-2,2-ジメチル-1-プロパノンに代えて1,3,5-トリヨードフェノールを用いる以外は上記合成例13と同様の操作を行うことで、1,3,5-トリヨードフェニルメタクリレート(化合物F2)を4.3g得る。
<比較化合物b1の合成>
(合成例49)1-(2,4-ジメトキシ)フェニル-1-[4'-(2-ヒドロキシ)エトキシフェニル]-1,1-ジメトキシメタンの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000076
 1-(4-ヒドロキシフェニル)-2-フェニルエタンジオンに代えて2,4-ジメトキシ-4'-(2-ヒドロキシ)エトキシベンゾフェノンを用いる以外は上記合成例24と同様の操作を行うことで、1-(2,4-ジメトキシ)フェニル-1-[4'-(2-ヒドロキシ)エトキシフェニル]-1,1-ジメトキシメタンを3.3g得る。
(合成例50)1-(2,4-ジメトキシ)フェニル-1-[4'-(2-メタクリルオキシ)エトキシフェニル]-1,1-ジメトキシメタン(比較化合物b1)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000077
<比較化合物e1の合成>
(合成例51)4-トリフェニルメチルフェニルメタクリレート(比較化合物e1)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000078
 1-(4-ヒドロキシフェニル)-2,2-ジメチル-1-プロパノンに代えて4-トリフェニルメチルフェノールを用いる以外は上記合成例13と同様の操作を行うことで、4-トリフェニルメチルフェニルメタクリレート(比較化合物e1)を3.1g得る。
<ポリマー1の合成>
(合成例52)ポリマー1の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000079
 ユニットAを構成する化合物A1を3.0g、ユニットBを構成する化合物B1を2.2g、ユニットCを構成する化合物C1を1.9g及びユニットEを構成する化合物E1を3.0g並びに、重合開始剤としてジメチル-2,2'-アゾビス(2-メチルプロピオネート)0.61gとα-チオグリセロール0.85gとを、シクロヘキサノン12gとγ-ブチロラクトン19gとの混合溶液に溶解して脱酸素する。これをあらかじめ70℃に加熱したγ-ブチロラクトン4gとシクロヘキサノン4gとの混合液に4時間かけて滴下する。滴下後に2時間撹拌してその後に冷却する。冷却後に90gの酢酸エチルに滴下することで再沈殿する。これをろ過した後にメタノール40g中で10分撹拌後にろ過し、真空乾燥することで目的のポリマー1を7.3g得る。
 上記にポリマーのユニット比の開示があるが、本発明のいくつかの態様のポリマーはこれに限定されない。
<ポリマー2~15及び比較ポリマー1~2の合成>
(合成例53)ポリマー2~15及び比較ポリマー1~2の合成
 上記合成例52に倣い、ユニットAを構成する上記化合物A1~A6、ユニットBを構成する化合物B1~B4、ユニットCを構成する化合物C1~C6、ユニットDを構成する化合物D、ユニットEを構成する化合物E1~E4、ユニットFを構成する化合物F1~F4、比較化合物b1及び比較化合物e1適宜組み合わせて、ポリマー2~11及び比較ポリマー1~2を合成した。合成した各ポリマーの詳細を表1に示す。
化合物D:4-ヒドロキシフェニルメタクリレート
化合物F3:2-パーフルオロブチルエチルメタクリレート
化合物F4:3,5-ビス(2,2,2-トリフルオロ―1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチルエチル)シクロヘキシルメタクリレート
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000080
<レジスト組成物の調製>
 上記ポリマーのいずれか400mgをシクロヘキサノン、乳酸エチル及びγブチロラクトンを5:5:1の比率で混合した溶媒に溶解して、実施例1~10及び比較例1~2のレジスト組成物サンプル1~12を調製する。用いたポリマーを表2及び表3に示す。
<現像液の調製>
 上記ポリマー1~5、9、11及び比較ポリマー1を溶解したレジスト組成物サンプル1~8をスピンコート法によって作製した100nmのフィルムを含浸させて30秒以内で完全に溶解するように、アセトニトリルを組成が0~80質量%の範囲になるように純水と配合し、アセトニトリル濃度が最少量となる濃度のアセトニトリル水溶液をそれぞれのポリマーの現像液とする。
<EUV感度評価:実施例1~7及び比較例1>
 6インチシリコンウェハ上に滴下してスピンコートした後に、110℃のホットプレートで1分間ベークすることで膜厚100nmのフィルムを形成した。これをEUV露光装置(Energetic EQ-10m)を用いて0.25-3.0mJ/cm照射した後に、あらかじめポリマーごとに未露光部の最低濃度に調製したアセトニトリル水溶液に60秒含侵して現像した。その後に純水に30秒含侵して洗浄することで1×1cmのパターンを得た。得られたパターンを接触式膜厚計(小坂研究所 Surfcorder ET-200)により膜厚測定を行い、感度曲線を作成することで感度(E)を求めた。Eは最大膜厚の50%の膜厚となった時の露光量と定義してサンプル1の感度を比較する。
 上記サンプル2~8に対しても、上記と同様にして感度評価を行う。結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000081
 実施例1と実施例2の比較より、いずれのポリマーも非常に高感度であるが、化合物A4を用いた場合、化合物A1よりも酸発生効率が高くなるため、化合物B1の反応効率を高くすることが出来るため化合物A1を含むポリマー1よりも非常に高感度になることがわかる。
 実施例3の結果より、化合物A4と光崩壊性塩基として働く化合物A5とを同時に含む場合も高感度であることがわかる。比較例1の比較より、ヒドロキシ基に変わってジメチルアセタール構造とした場合、化合物A4から生じる酸によって起こる反応が異なるため、実施例3と比較して感度が低い。
 実施例4は実施例7と比較して非常に高感度である。EUV吸収係数の高いスズ原子を含む化合物E1を含むことで2次電子の生成効率が向上するために実施例7よりも感度が高い。
 実施例5は実施例2よりも感度が高い。化合物Dを含むことで化合物A4の酸発生効率が高くなる。そのため、化合物B1の反応効率が高くなり感度が高くなると考えられる。
 実施例6の結果より、EUV吸収係数の高いフッ素原子を含む化合物F1を含むことで2次電子の生成効率が向上するために実施例7よりも感度が高いことがわかる。
<電子線感度評価:実施例8~10及び比較例2>
 シリコンウェハ上に上記レジスト組成物サンプル9をスピンコートする。これを110℃のホットプレート上に1分間プレベークすることで、厚さ30nmの塗布膜が形成された基板を得る。該基板の塗布膜に対し、電子線描画装置(ELS-F100T、(株)エリオニクス製)を用いて、125keVの電子線により25nmのハーフピッチ(HP)パターンを描画する。電子線照射後の基板を、アセニトリル濃度を各ポリマーに最適化した上記現像液に対し、アセトニトリル濃度を5質量%高めて調製したパターニング用の現像液を用いて1分間現像する。その後に純水でリンスすることで25nmのラインアンドスペースパターンを得る。このときの照射量をEmax[μC/cm]として電子線照射による感度を求める。
 上記サンプル10~12に対しても、上記と同様にして感度評価を行う。結果を表3に示す。あらかじめポリマーごとに未露光部を溶解する最低濃度のアセトニトリル水溶液を検討したところ、ポリマー2は25質量%、ポリマー4は30質量%、ポリマー5は20質量%である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000082
 実施例8~10の結果より、いずれのポリマーも130~160μC/cmで25nmHPのパターニングが出来たことがわかる。感度は50keVの電子線に換算すると100μC/cmとなり非常に高感度である。化合物A5及び化合物E1は酸を失活する性質を持つため、いずれのポリマーも酸拡散制御剤を添加することなく微細なパターニングすることが出来る。
 実施例8~10で得られたパターニングのSEM画像を図1に示す。
 比較例2はパターニング用の現像液を用いた場合、500μC/cm照射してもパターンを得ることが出来なかった。これは、比較ポリマー2がユニットBを含まないために、ユニットAから発生する酸を反応に利用できないため、十分な架橋密度を得ることが出来ず、溶解性の高い現像液に対して十分に不溶化することが出来ないためである。
<電子線パターニングに与える現像液の効果:実施例11及び比較例3>
 シリコンウェハ上に上記レジスト組成物サンプル9をスピンコートする。これを110℃のホットプレート上に1分間プレベークすることで、厚さ30nmの塗布膜が形成された基板を得る。該基板の塗布膜に対し、電子線描画装置(ELS-F100T、(株)エリオニクス製)を用いて、125keVの電子線により40nmラインの1:3パターンを描画する。電子線照射後の基板を、アセニトリル濃度を各ポリマーに最適化した現像液及び該現像液のアセニトリル濃度に対し5質量%高めたパターニング用の現像液をそれぞれ用いて1分間現像し、その後に純水でリンスすることで40nmのパターンを得る。このとき、最適化した現像液で現像したときの照射量をEmax A[μC/cm]、最適化した濃度より5質量%高めたパターニング用の現像液を用いて現像したときの照射量をEmax B[μC/cm]として電子線照射による感度を求める。
 上記サンプル12に対しても、上記と同様にして感度評価を行う。結果を表4に示す。
ポリマー2及び比較ポリマー2の現像液濃度を検討したところ、あらかじめポリマーごとに未露光部を溶解する最低濃度のアセトニトリル水溶液を検討したところ、ポリマー2は25質量%、比較ポリマー2は32質量%である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000083
 実施例11に示すように、ポリマー2を用いたサンプル9は現像液の種類に依らず120μC/cm照射することでパターンを得ることができる。しかし、パターンの線幅とLWRは現像液の濃度に依存し、最適化した濃度の現像液ではパターンは太く、LWRが大きい。これは酸拡散反応により未露光部のポリマーが僅かに反応することで、最適化現像液に不溶化するためである。
 図3の溶解閾値(1)に示すように最適化された現像液は僅かな不溶化効果の影響でポリマーが溶けなくなるため、酸拡散反応の影響を大きく受ける。しかし、アセトニトリル濃度を5質量%高めたパターニング用の水溶性現像液を用いることで、図3の溶解閾値(2)に示すように溶解閾値を高くすることができ、僅かな反応による生じる不溶化反応が起きた未露光部のポリマーも溶解することが出来る傾向がある。一方で、露光部はオニウム塩が分解することで水溶性現像液への不溶化効果が加えられるため照射領域のみ不溶化の効果が高くなり、描画した条件に忠実なラインパターンを低LWRで得ることが出来る。
 実施例11得られたパターニングのSEM画像を図2の(A)に示す。
 比較例3に示すようには、比較ポリマー2を用いたサンプル12は、最適化された現像液を用いた場合、200μC/cm照射することでパターンを得ることができる。最適化された現像液を使った場合、感度はポリマー2を用いる実施例9よりも低感度であるがパターンの線幅とLWRは小さい。これは酸拡散反応を含まないため未露光部のポリマーが反応しないためであると考えられる。しかし、アセトニトリルを5質量%高めたパターニング用の水溶性現像液を用いるとポリマーの溶解性が増加するため、ユニットBを含まない比較ポリマー3は十分な架橋密度を得ることが出来ず、溶解性の高い現像液に対して十分に不溶化することが出来ない傾向がある。
 比較例3得られたパターニングのSEM画像を図2の(B)に示す。
 化学増幅レジストの場合、感度と化学勾配は酸拡散制御剤の濃度に依存するためを高くするため、酸拡散制御剤の濃度が低い場合、少ない露光量で露光部に酸を発生させて拡散できるため感度が高くなるが、酸拡散制御剤の濃度が低いと未露光部への酸拡散を抑制しにくいために化学勾配は低くなりLWRが大きくなる(図4)。化学勾配を大きくするためには露光後の未露光部の酸拡散を制御するために高濃度の酸拡散制御剤をあらかじめ添加する必要があり露光量が多く必要になる(図5)。そのため感度とLWRのトレードオフが生じる。
 酸触媒反応と露光により直接分解する反応を組み合わせることで、酸触媒反応だけを利用する場合よりも露光部の溶解コントラストを大きくすることが出来るため感度とLWRのトレードオフを緩和して高感度に低LWRのパターンを得ることが出来る。酸触媒反応のパターンへの影響を小さくするために、2分子間の反応を利用することで、レジスト膜中での反応効率を抑制することが出来る。そのため水溶性現像液中の水溶性有機溶剤の濃度を変更することで露光部と未露光部の溶解コントラストを大きくすることが出来る傾向がある。
 水溶性現像液中のアセトニトリルの濃度は、レジスト組成物の成分にもよるが、5~60質量%であることが好ましく、20~40質量%であることがより好ましい。アセトニトリルに限らず、水溶性現像液中の水溶性有機溶剤の濃度を未露光部のポリマーを溶解する最少量の有機溶剤濃度よりも2~10質量%高めるとパターン形成能を高められる傾向がある。
<ポリマー12及び比較ポリマー3の合成>
(合成例54) 上記合成例52に倣い、ユニットAを構成する上記化合物A4、ユニットBを構成する化合物B1、ユニットCを構成する化合物C1、ユニットDを構成する化合物D1、ユニットIとしてα-メチルスチレンを用いて、ポリマー12を合成する。
 比較用にα-メチルスチレンに代えてスチレンを用いて同様に上記合成例52に倣い比較ポリマー3を合成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000084
 本発明の一つの態様のユニットIを有するポリマーは、露光部で架橋することでポリマーネットワークを形成して溶解性を変化させると同時に直線状のポリマー主鎖が解重合して短くなることで、露光境界面の溶解コントラストが向上してラインワイズラフネス(LWR)が低下することが期待できる。
<電子線感度評価:実施例12~13>
 シリコンウェハ上に上記レジスト組成物サンプル13をスピンコートする。これを110℃のホットプレート上に1分間プレベークすることで、厚さ30nmの塗布膜が形成された基板を得る。該基板の塗布膜に対し、電子線描画装置(ELS―F100T、(株)エリオニクス製)を用いて、125keVの電子線により50nmの1:3パターンを描画する。電子線照射後の基板を、あらかじめポリマーごとに未露光部の最低濃度に調製したアセトニトリル水溶液を用いて1分間現像し、その後に純水でリンスすることで50nmのラインパターンを得る。得られたパターンを走査型電子顕微鏡(S-5500、(株)日立ハイテクノロジーズ製)によりパターンのラインワイズラフネスを測定する。サンプル14も同様に測定する。実施例12及び13は検討の結果いずれも20質量%のアセトニトリル水溶液を使用する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000085
 実施例12及び実施例13の比較より、本発明の一つの態様のポリマーはユニットIを含むことでポリマー主鎖の解重合が起こりやすくなるために、ユニットIを含まないポリマーよりもLWRが良好であることがわかる。これは、解重合の効果により露光境界面の溶解コントラストが向上してラインワイズラフネス(LWR)が低下した結果と考えられる。
 本発明のいくつかの態様により、EUV等の粒子線又は電磁波の吸収効率が大きく、感度、解像度及びパターン性能の特性に優れたポリマー、該ポリマーを含有するレジスト組成物を提供することができる。

Claims (23)

  1.  オニウム塩構造を有し、粒子線又は電磁波の照射により第1ラジカルを発生するユニットAと、
     酸触媒反応により結合する構造を有するユニットBと、を含むポリマー。
  2.  前記ユニットBが、下記一般式(I)又は(II)で示される化合物が該化合物のいずれかの位置で下記式(1)のSp基と結合したユニットである請求項1に記載のポリマー。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (前記一般式(I)中、
    2及びR3は、それぞれ独立に、水素原子;電子供与性基;及び電子吸引性基;からなる群より選択されるいずれかであり、
    Eは、直接結合;酸素原子;硫黄原子;及びメチレン基;からなる群より選択されるいずれかであり、
    1は、0又は1の整数であり、
    及びnは、それぞれ1~2の整数であり、n+nは2~4であり、
    が1のときn2は0~4の整数であり、nが2のときnは0~6の整数であり、
    が1のときn3は0~4の整数であり、nが2のときnは0~6の整数であり、
    が2以上でR2が電子供与性基又は電子吸引性基であるとき、2つのR2が、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の窒素原子含有基及びメチレン基からなる群より選択されるいずれかを介して、互いに環構造を形成してもよく、
    3が2以上でR3が電子供与性基又は電子吸引性基であるとき、2つのR3が、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の窒素原子含有基及びメチレン基からなる群より選択されるいずれかを介して、互いに環構造を形成してもよい。
    前記一般式(II)中、
    4は、それぞれ独立に、水素原子;電子供与性基;及び電子吸引性基;からなる群より選択されるいずれかであり、
    4のうち少なくとも一つは前記電子供与性基であり、
    5は、水素原子;置換基を有してもよいアルキル基;及び置換基を有してもよいアルケニル基;からなる群より選択されるいずれかであり、前記R5中の少なくとも1つのメチレン基が2価のヘテロ原子含有基で置換されていてもよく、
    は0~7の整数であり、
    は1又は2であり、nが1のときnは0~5の整数であり、nが2のときnは0~7の整数であり、
    6が2以上でR4が電子供与性基又は電子吸引性基であるとき、2つのR4が、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の窒素原子含有基及びメチレン基からなる群より選択されるいずれかを介して、互いに環構造を形成してもよい。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (前記式(1)中、
    Lは、カルボニルオキシ基、カルボニルアミノ基、フェニレンジイル基、ナフタレンジイル基、フェニレンジイルオキシ基、ナフタレンジイルオキシ基、フェニレンジイルカルボニルオキシ基、ナフタレンジイルカルボニルオキシ基、フェニレンジイルオキシカルボニル基及びナフタレンジイルオキシカルボニル基からなる群より選択されるいずれかであり、
    Spは、直接結合;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルキレン基;及び置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルケニレン基;のいずれかであり、前記Sp中の少なくとも1つのメチレン基が2価のヘテロ原子含有基で置換されていてもよく、
    1は、水素原子;直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルキル基;及び、直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルケニル基;からなる群より選択されるいずれかであり、該R1中の前記アルキル基及びアルケニル基中の少なくとも1つの水素原子が置換基で置換されていてもよく、
    *は前記一般式(I)又は(II)で示される化合物との結合部位を示す。)
  3.  前記ポリマーが、炭素原子と炭素原子との多重結合及び炭素原子とヘテロ原子との多重結合からなる群より選択される少なくとも1つの多重結合を含有するラジカル発生構造を有し、粒子線又は電磁波の照射により第2ラジカルを発生するユニットCをさらに含み、
     前記ラジカル発生構造中の多重結合はベンゼン系芳香族内に含まれる多重結合でない、請求項1又は2に記載のポリマー。
  4.  前記多重結合が、下記に示される結合の少なくともいずれかである請求項3に記載のポリマー。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
  5.  前記ユニットCは、アルキルフェノン骨格、アシルオキシム骨格及びベンジルケタール骨格からなる群より選択されるいずれかを有する請求項3又は4に記載のポリマー。
  6.  前記ユニットAが下記式(III)で示される請求項1~5のいずれか一項に記載のポリマー。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    (前記一般式(III)中、
    1、L及びSpは、それぞれ前記一般式(1)のR1、L及びSpと同じ選択肢から選択され、
    はスルホニウムイオン又はヨードニウムイオンであり、
    は1価のアニオンである。)
  7.  前記ユニットAが下記式(IV)で示される請求項6に記載のポリマー。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    (前記一般式(IV)中、
    1、L、Sp及びXは、それぞれ前記一般式(I)のR1、L、Sp及びXと同じ選択肢から選択され、
    6aは、置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルキレン基;置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルケニレン基;置換基を有していてもよい炭素数6~14のアリーレン基;置換基を有していてもよい炭素数4~12のヘテロアリーレン基;及び直接結合;からなる群より選択されるいずれかであり、前記R6a中の少なくとも1つのメチレン基が2価のヘテロ原子含有基で置換されていてもよく、
    6bは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルキル基;置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルケニル基;置換基を有していてもよい炭素数6~14のアリール基;及び、置換基を有していてもよい炭素数4~12のヘテロアリール基からなる群より選択されるいずれかであり、前記R6b中の少なくとも1つのメチレン基が2価のヘテロ原子含有基で置換されていてもよく、
    6a及び2つのR6bのうち2つは、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の窒素原子含有基及びメチレン基からなる群より選択されるいずれかを介して、これらが結合している硫黄原子と環構造を形成してもよい。)
  8.  前記ユニットCが下記一般式(V)~(VII)の少なくともいずれかで示されるものである請求項1~7のいずれか一項に記載のポリマー。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
    (前記一般式(V)中、
    1、L、Sp及びXは、それぞれ前記一般式(I)のR1、L、Sp及びXと同じ選択肢から選択され、
    7は、それぞれ独立に、水素原子;ヒドロキシ基;-R(Rは、置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルキル基であり、R中の少なくとも1つのメチレン基が2価のヘテロ原子含有基で置換されていていてもよい。);-OR;及び該R中の炭素-炭素一重結合の少なくとも1つが炭素-炭素二重結合に置換された基;及び、-R(Rは、置換基を有していてもよい炭素数6~14のアリール基又は置換基を有していてもよい炭素数4~12のヘテロアリール基である。);からなる群より選択されるいずれかであり、
    2つのR7は、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の窒素原子含有基及びメチレン基からなる群より選択されるいずれかを介して、互いに環構造を形成してもよく、
    8は、-R;-R;-OR;-SR;-OR;-SR;-OC(=O)R;-OC(=O)R;-C(=O)OR;-C(=O)OR;-OC(=O)OR;-OC(=O)OR;-NHC(=O)R;-NRC(=O)R;-NHC(=O)R;-NRC(=O)R;-NRC(=O)R;-NRC(=O)R;-N(R2;-N(R2;-N(R)(R);-SO3;-SO3;-SO2;-SO2;該-R中の炭素-炭素一重結合の少なくとも1つが炭素-炭素二重結合に置換された基;及びニトロ基;からなる群より選択されるいずれかであり、m2は1~3の整数であり、m2が1のときm1は0~4の整数であり、m2が2のときm1は0~6の整数であり、m2が3のときm1は0~8の整数であり、
    1が2以上のとき、2つのR8は、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の窒素原子含有基及びメチレン基からなる群より選択されるいずれかを介して、互いに環構造を形成してもよい。
    前記一般式(VI)中、
    1、L、Sp及びXは、前記一般式(I)のR1、L、Sp及びXと同じ選択肢から選択され、
    7は、前記一般式(V)のR7と同じ選択肢から選択される。
    前記一般式(VII)中、
    1、L、Sp及びXは、前記一般式(I)のR1、L、Sp及びXと同じ選択肢から選択され、
    7は、前記一般式(V)のR7と同じ選択肢から選択され、
    9は、置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルキレン基;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルキレンオキシ基;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルケニレン基;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルケニレンオキシ基;及び置換基を有していても良い炭素数6~14のアリーレン基;置換基を有していても良い炭素数4~12のヘテロアリーレン基;からなる群より選択されるいずれかであり、前記R9中の少なくとも1つのメチレン基が2価のヘテロ原子含有基で置換されていてもよい。)
  9.  前記ユニットCが前記一般式(V)で示されるものであり、前記一般式(V)中のR7の少なくとも1つがヒドロキシ基である請求項8に記載のポリマー。
  10.  アリールオキシ基を有するを有するユニットDをさらに含有する請求項1~9いずれか一項に記載のポリマー。
  11.  Sn、Sb、Ge、Bi及びTeからなる群より選択される金属原子を有する有機金属化合物含有ユニットEをさらに含有する請求項1~10のいずれか一項に記載のポリマー。
  12.  ハロゲン原子を有する下記式(VIII)で示されるユニットFをさらに有する請求項1~11のいずれか一項に記載のポリマー。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
    (前記一般式(VIII)中、
    1、L及びSpは、それぞれ前記一般式(I)のR1、L及びSpと同じ選択肢から選択され、
    は、置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルキル基;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルキレンオキシ基;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルケニル基;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルケニレンオキシ基;置換基を有していても良い炭素数6~14のアリール基;及び置換基を有していてもよい炭素数4~12のヘテロアリール基;からなる群より選択されるいずれかであり、
    且つ、炭素原子に置換している水素原子の一部又は全てが、フッ素原子又はヨウ素原子に置換されている。)
  13.  Xが、アルキルサルフェートアニオン、アリールサルフェートアニオン、アルキルスルホネートアニオン、アリールスルホネートアニオン、アルキルカルボキシレートアニオン、アリールカルボキシレートアニオン、テトラフルオロボレートアニオン、ヘキサフルオロホスフォネートアニオン、ジアルキルスルホニルイミドアニオン、トリアルキルスルホネートメチドアニオン、テトラキスフェニルボレートアニオン、ヘキサフルオロアンチモネート、1価の金属オキソニウムアニオン及びこれを含む水素酸アニオンからなる群より選択されるいずれかであり、
     X中のアルキル基及びアリール基の水素原子の少なくとも1つがフッ素原子に置換されていてもよい請求項1~12のいずれか一項に記載のポリマー。
  14.  請求項1~13のいずれか一項に記載のポリマーを含有するレジスト組成物。
  15.  有機金属化合物及び有機金属錯体のいずれかをさらに含有し、
     前記金属は、Al、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、I、Xe、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi、Po、At、Rn及びRaからなる群より選択される少なくとも1種である請求項14に記載のレジスト組成物。
  16.  請求項14又は15に記載のレジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
     粒子線又は電磁線を用いて、前記レジスト膜を露光するフォトリソグラフィ工程と、
     露光されたレジスト膜を現像してフォトレジストパターンを得るパターン形成工程と、
    を含む部材の製造方法。
  17.  前記パターン形成工程における現像を水溶性有機溶剤を含む水溶液を用いて行う請求項16に記載の部材の製造方法。
  18.  前記フォトレジストパターンの少なくとも凹部を被覆するように反転パターン用組成物を塗布して得られた塗膜をエッチングして前記フォトレジストパターン表面を露出させる工程と、
     前記露出したレジストパターン表面部分の前記レジスト膜を除去して反転パターンを得る工程と、をさらに含む請求項16又は17に記載の部材の製造方法。
  19.  前記粒子線が電子線であり、前記電磁波は極端紫外線である、請求項16~18のいずれか一項に記載の部材の製造方法。
  20.  請求項14又は15に記載のレジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
     粒子線又は電磁線を用いて、前記レジスト膜を露光するフォトリソグラフィ工程と、
     露光されたレジスト膜を現像してフォトレジストパターンを得るパターン形成工程と、を含むパターン形成方法。
  21.  前記パターン形成工程における現像を水溶性有機溶剤を含む水溶液を用いて行う請求項20に記載の部材の製造方法。
  22.  請求項14又は15に記載のレジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
     粒子線又は電磁線を用いて、前記レジスト膜を露光するフォトリソグラフィ工程と、
     露光されたレジスト膜を現像してフォトレジストパターンを得るパターン形成工程と、
     前記フォトレジストパターンの少なくとも凹部を被覆するように反転パターン用組成物を塗布して得られた塗膜をエッチングして前記フォトレジストパターン表面を露出させる工程と、
     前記露出したフォトレジストパターン表面部分の前記レジスト膜を除去して反転パターンを得る工程と、を含む反転パターンの形成方法。
  23.  前記パターン形成工程における現像を水溶性有機溶剤を含む水溶液を用いて行う請求項22に記載の反転パターンの形成方法。
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