WO2021065548A1 - 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

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

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atom
sensitive
repeating unit
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務 吉村
雅史 小島
享平 崎田
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富士フイルム株式会社
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
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    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/22Esters containing halogen
    • C08F220/24Esters containing halogen containing perhaloalkyl radicals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • G03F7/20Exposure; Apparatus therefor

Definitions

  • the present invention relates to a sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition, a sensitive light-sensitive or radiation-sensitive film, a pattern forming method, and a method for manufacturing an electronic device.
  • lithography method In the manufacturing process of semiconductor devices such as ICs (Integrated Circuits, integrated circuits) and LSIs (Large Scale Integrated Circuits, large-scale integrated circuits), fine processing by lithography using a photosensitive composition is performed.
  • the lithography method include a method of forming a resist film with a photosensitive composition, exposing the obtained film, and then developing the film.
  • EB Electro Beam
  • EUV Extreme ultraviolet
  • Patent Document 1 discloses a resist material containing a polymer compound containing a repeating unit obtained from a fluorine-containing monomer as a base resin.
  • Patent Document 2 describes a feeling of containing a resin (A) having a specific repeating unit, a radiation-sensitive acid generator (B), a specific acid diffusion inhibitor (C), and a solvent (D). Radiation resin compositions are disclosed.
  • Patent Document 3 describes a resin in which the A value obtained by a specific formula is 0.14 or more, the polarity is increased by the action of an acid, the solubility in an alkaline developer is increased, and the solubility in an organic solvent is decreased.
  • a method for forming an inverted pattern including a step of forming a resist film on a substrate using a photosensitive composition containing a photoacid generator is disclosed.
  • Patent Document 4 describes a step of applying a positive resist material containing a polymer compound having a repeating unit having a cyclic carbonate and a repeating unit having a repeating unit soluble in an alkaline developer by an acid onto a substrate to form a resist film.
  • a method for forming a resist pattern including the above is disclosed.
  • Patent Document 5 describes (A) a polymer containing a repeating unit having an acid dissociation group (1) and (F) a polymer containing a repeating unit having a fluorine atom, which is used in a specific resist pattern forming method.
  • a radiation-sensitive composition containing (C) a radiation-sensitive acid generator and (D) a solvent is disclosed.
  • Patent Document 6 describes (A) a resin having a cyclic carbonate structure, which is decomposed by the action of an acid to increase its solubility in an alkaline developing solution, and (B) an acid is generated by irradiation with a specific active light or radiation.
  • a sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition containing a compound is disclosed.
  • compositions described in Patent Documents 1 to 6 have the LWR performance and composition when a pattern is formed after being stored for a long period of time (for example, 180 days) after being produced. It has been newly found that the defect suppressing performance of the pattern formed when the leaving time is provided after the application of the object is insufficient.
  • the present invention is a sensitive light beam that is excellent in LWR performance even when stored for a long period of time in a pattern formed by using EUV light, and can suppress the occurrence of pattern defects even when a leaving time is provided after application. It is an object of the present invention to provide a sex or radiation sensitive resin composition. Another object of the present invention is to provide a sensitive light-sensitive or radiation-sensitive film using the above-mentioned sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition, a pattern forming method, and a method for manufacturing an electronic device.
  • An actinic or radiation-sensitive resin composition containing (A) a resin and (B) a compound that generates an acid upon irradiation with active light or radiation.
  • the resin (A) is A repeating unit (a1) having a structure represented by the following general formula (1) and a ring structure, and A repeating unit (a2) having a structure represented by the following general formula (2) and Containing the repeating unit (a3) represented by the following general formula (3), A sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition in which the content of the repeating unit (a3) in the resin (A) is 30% by mass or more with respect to all the repeating units of the resin (A).
  • R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group. * Represents the bond position.
  • Q represents an oxygen atom or a sulfur atom.
  • Q may be the same or different.
  • n represents an integer of 1 to 3.
  • R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom. when n represents an integer of 2 or more, plural R 2 may be the same or may be different. * Represents the bond position.
  • X 3 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom.
  • Z represents a group having a group that is eliminated by the action of an acid.
  • X 3 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom.
  • R 3 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.
  • m represents an integer of 1 or more.
  • the repeating unit (a2) is a repeating unit (a2-1) represented by the following general formula (2-1), a repeating unit (a2-2) represented by the following general formula (2-2), or the following.
  • X 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom.
  • Q represents an oxygen atom or a sulfur atom.
  • Q may be the same or different.
  • n represents an integer of 1 to 3.
  • R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom. when n represents an integer of 2 or more, plural R 2 may be the same or may be different.
  • X 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom.
  • Q represents an oxygen atom or a sulfur atom.
  • Q may be the same or different.
  • Ar1 represents an atomic group forming a ring together with a ring group containing Q.
  • X 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom.
  • Q represents an oxygen atom or a sulfur atom.
  • Q may be the same or different.
  • Ar2 represents an atomic group forming a ring together with a ring group containing Q.
  • R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom.
  • repeating unit (a2) is a repeating unit (a2-1-1) represented by the following general formula (2-1-1). Active ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition.
  • X 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom.
  • Q represents an oxygen atom or a sulfur atom. Q may be the same or different.
  • n represents an integer of 1 to 3.
  • R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom. when n represents an integer of 2 or more, plural R 2 may be the same or may be different.
  • X 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom.
  • L 12 represents a single bond or an alkylene group.
  • E represents a (d + 1) -valent non-aromatic ring group or aromatic ring group.
  • R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • d represents 1 or 2.
  • a 1 and A 2 are each independently, -SO 2 -R P, or represents -CO-R P.
  • R P represents an organic group.
  • M + represents a cation.
  • a sensitive light-sensitive or radiation-sensitive film formed by using the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of [1] to [8].
  • the process of exposing the resist film and A pattern forming method comprising a step of developing the exposed resist film using a developing solution to form a pattern.
  • a pattern having excellent LWR performance can be obtained even when stored for a long period of time, and even when a leaving time after application occurs, the pattern is defective. It is possible to provide a sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition capable of suppressing the generation. Further, according to the present invention, it is possible to provide a sensitive light-sensitive or radiation-sensitive film using the above-mentioned sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition, a pattern forming method, and a method for manufacturing an electronic device.
  • the numerical range represented by using "-" in the present specification means a range including the numerical values before and after "-" as the lower limit value and the upper limit value.
  • the bonding direction of the divalent group described in the present specification is not limited unless otherwise specified.
  • Y when Y is -COO- in the compound represented by the general formula "XYZ", Y may be -CO-O-, and is -O-CO-. You may. Moreover, the said compound may be "X-CO-O-Z" or "X-O-CO-Z".
  • (meth) acrylic is a general term including acrylic and methacrylic, and means “at least one of acrylic and methacrylic”.
  • (meth) acrylic acid means “at least one of acrylic acid and methacrylic acid”.
  • active light or “radiation” refers to, for example, the emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays typified by an excimer laser, extreme ultraviolet rays (EUV light: Extreme Ultraviolet), X-rays, and electron beams (EB). : Electron Beam) and the like.
  • light means active light or radiation.
  • exposure refers to not only exposure to the emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays typified by excimer lasers, extreme ultraviolet rays, X-rays, EUV light, etc., but also electron beams and It also includes drawing with particle beams such as ion beams.
  • the weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn), and dispersity (also referred to as molecular weight distribution) (Mw / Mn) of the resin are GPC (Gel Permeation Chromatography) apparatus (HLC-8120GPC manufactured by Toso).
  • GPC measurement solvent: tetrahydrofuran
  • flow rate sample injection amount
  • column TSK gel Multipore HXL-M manufactured by Toso Co., Ltd.
  • flow velocity 1.0 mL / min
  • detector differential refractometer detection It is defined as a polystyrene conversion value by a device (Refractive Index Detector).
  • 1 ⁇ is 1 x 10-10 m.
  • the acid dissociation constant (pKa) represents pKa in an aqueous solution, and specifically, using the following software package 1, a value based on a database of Hammett's substituent constants and known literature values is used. , It is a value obtained by calculation. All pKa values described herein indicate values calculated using this software package.
  • pKa can also be obtained by the molecular orbital calculation method.
  • a specific method there is a method of calculating H + dissociation free energy in a solvent based on a thermodynamic cycle.
  • water is usually used as the solvent, and DMSO (dimethyl sulfoxide) is used when pKa cannot be obtained with water.
  • the calculation method of H + dissociation free energy can be calculated by, for example, DFT (density functional theory), but various other methods have been reported in the literature and are not limited thereto.
  • DFT density functional theory
  • pKa in the present specification refers to a value obtained by calculation based on a database of Hammett's substituent constants and known literature values using software package 1. If it cannot be calculated, the value obtained by Gaussian 16 based on DFT (Density Functional Theory) shall be adopted.
  • the notation that does not describe substitution or non-substituent includes a group having a substituent as well as a group having no substituent.
  • the "alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
  • the "organic group” in the present specification means a group containing at least one carbon atom.
  • the type of substituent, the position of the substituent, and the number of substituents when "may have a substituent” are not particularly limited.
  • the number of substituents may be, for example, one, two, three, or more.
  • the substituent include a monovalent non-metal atomic group excluding a hydrogen atom, and for example, the following substituent T can be selected.
  • substituent T examples include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom; alkoxy group such as methoxy group, ethoxy group and tert-butoxy group; aryloxy group such as phenoxy group and p-tolyloxy group; Alkoxycarbonyl groups such as methoxycarbonyl group, butoxycarbonyl group and phenoxycarbonyl group; acyloxy groups such as acetoxy group, propionyloxy group and benzoyloxy group; acetyl group, benzoyl group, isobutyryl group, acryloyl group, methacryloyl group and metoxalyl group and the like.
  • halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom
  • alkoxy group such as methoxy group, ethoxy group and tert-butoxy group
  • aryloxy group such as
  • Acrylic groups alkylsulfanyl groups such as methylsulfanyl group and tert-butylsulfanyl group; arylsulfanyl groups such as phenylsulfanyl group and p-tolylsulfonyl group; alkyl groups; cycloalkyl groups; aryl groups; heteroaryl groups; hydroxyl groups; Carboxy group; formyl group; sulfo group; cyano group; alkylaminocarbonyl group; arylaminocarbonyl group; sulfonamide group; silyl group; amino group; monoalkylamino group; dialkylamino group; arylamino group; Can be mentioned.
  • the actinic or radiation-sensitive resin composition of the present invention (hereinafter, also referred to as “resist composition”) will be described.
  • the resist composition of the present invention may be a positive type resist composition or a negative type resist composition. Further, it may be a resist composition for alkaline development or a resist composition for organic solvent development.
  • the composition of the present invention is typically a chemically amplified resist composition.
  • the resist composition of the present invention contains (A) a resin and (B) a compound that generates an acid by irradiation with active light or radiation, and the resin (A) is represented by the general formula (1) described later.
  • a repeating unit (a1) having a structure represented by a ring structure and a ring structure, a repeating unit (a2) having a structure represented by the general formula (2), and a repeating unit (a3) represented by the general formula (3).
  • the content of the repeating unit (a3) is 30% by mass or more with respect to all the repeating units of the resin (A).
  • EUV light has a wavelength of 13.5 nm, which is shorter than that of ArF (wavelength 193 nm) light and the like, so that the number of incident photons when exposed with the same sensitivity is small. Therefore, the influence of "photon shot noise" in which the number of photons varies stochastically is large, which causes an increase in defects in the obtained pattern and deterioration of LWR performance.
  • the resin (A) contained in the resist composition contains a fluorine atom that easily absorbs exposure light energy, and the general formula (1) that can improve the solubility in a developing solution.
  • a (meth) acrylic acid-degradable group-containing repeating unit (a3) having a large change in dissolution contrast before and after the leaving group in the acid-degradable group is eliminated by the action of an acid.
  • a fluorine atom-containing resist composition using a resin containing a fluorine atom is subjected to irradiation with active light or radiation during storage after the composition is prepared, as compared with a fluorine atom-free resist composition. Since the compound that generates an acid (photoacid generator) tends to aggregate, the LWR performance tends to deteriorate when stored for a long period of time. Further, in the fluorine atom-containing resist composition, if a leaving time is provided after coating, the fluorine atom-containing resin is unevenly distributed on the surface of the resist film, and defects occur during pattern formation.
  • the resin (A) contains a repeating unit (a2) having a carbonate structure or a thiocarbonate structure having a high compatibility with the photoacid generator, thereby suppressing aggregation of the photoacid generator and further repeating.
  • the unit (a3) By setting the unit (a3) to 30% by mass or more and including the ring structure in the repeating unit (a1), the aggregation of the resins is suppressed, and as a result, the aggregation suppressing effect of the photoacid generator is suppressed. I speculate that it could be sufficient.
  • the agglomeration of the photoacid generator can be suppressed while reducing the influence of the photon shot noise, and a pattern having excellent LWR performance can be obtained even when stored for a long period of time.
  • the repeating unit (a1) contains a ring structure
  • the repeating unit (a2) has a carbonate structure or a thiocarbonate structure
  • the content of the repeating unit (a3) is high.
  • it is 30% by mass or more, aggregation of fluorine atoms during the retention time can be suppressed, and uneven distribution of the resin (A) in the resist film can be suppressed, so that the pattern can be suppressed even when the retention time occurs. It is presumed that the occurrence of defects in the above can be suppressed.
  • the resist composition contains the resin (A).
  • the resin (A) is typically an acid-degradable resin, which is a resin in which the polarity is increased by the action of an acid, the solubility in an alkaline developer is increased, and the solubility in an organic solvent is decreased.
  • the resin (A) has a group that decomposes by the action of an acid to generate a polar group (in other words, a structure in which the polar group is protected by a leaving group that is eliminated by the action of an acid).
  • a group (structure) is also called an acid-degradable group.
  • a resin having an acid-degradable group (that is, a resin having a repeating unit having an acid-degradable group) has an increased polarity due to the action of an acid, an increase in solubility in an alkaline developer, and a decrease in solubility in an organic solvent.
  • the resin (A) has a repeating unit (a1).
  • the repeating unit (a1) is a repeating unit having a structure represented by the following general formula (1) and a ring structure (ac1).
  • R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group. * Represents the bond position.
  • R 1 represents an alkyl group
  • examples of the alkyl group include a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and a methyl group and an ethyl group are preferable.
  • R 1 preferably represents a hydrogen atom.
  • the repeating unit (a1) preferably contains 1 to 5 structures represented by the general formula (1), and more preferably 1 or 2 structures.
  • Examples of the ring structure (ac1) contained in the repeating unit (a1) include a non-aromatic ring group or an aromatic ring group.
  • non-aromatic ring group examples include a monocyclic hydrocarbon ring group, a polycyclic hydrocarbon ring group, a lactone ring-containing ring group, and a sultone ring-containing ring group.
  • Examples of the monocyclic hydrocarbon ring group include a cycloalkane ring group and a cycloalkene ring group.
  • Examples of the cycloalkane ring group include a cycloalkane ring group having 3 to 12 carbon atoms, a cycloalkane ring group having 3 to 7 carbon atoms is preferable, a cyclopentane ring group or a cyclohexane ring group is more preferable, and a cyclohexane ring group is more preferable. Is even more preferable.
  • Examples of the cycloalkene ring group include a cycloalkene ring group having 3 to 12 carbon atoms.
  • Examples of the polycyclic hydrocarbon ring group include a ring-assembled hydrocarbon ring group and a crosslinked ring-type hydrocarbon ring group.
  • Examples of the crosslinked cyclic hydrocarbon ring include a bicyclic hydrocarbon ring, a tricyclic hydrocarbon ring, a tetracyclic hydrocarbon ring and the like.
  • the crosslinked cyclic hydrocarbon ring may be a condensed ring in which a plurality of 5- to 8-membered cycloalkane rings are condensed.
  • crosslinked cyclic hydrocarbon ring group examples include a norbornane ring group, an adamantane ring group, a bicyclooctane ring group, and a tricyclo [5, 2, 1, 02, 6] decane ring group.
  • lactone ring-containing ring group examples include a 5- to 7-membered ring lactone ring group. Another ring may be fused to the 5- to 7-membered ring lactone ring so as to form a bicyclo structure or a spiro structure. Specific examples thereof include a lactone ring-containing ring group represented by any of the general formulas (LC1-1) to (LC1-22) described later.
  • sultone ring-containing ring group examples include a 5- to 7-membered ring sultone ring group. Another ring may be fused to the 5- to 7-membered sultone ring so as to form a bicyclo structure or a spiro structure. Specific examples thereof include sultone ring-containing ring groups represented by any of the general formulas (SL1-1) to (SL1-3) described later.
  • aromatic ring group examples include an aromatic ring group having 6 to 18 carbon atoms, and a benzene ring group, a naphthalene ring group, an anthracene ring group, or a biphenylene ring group is preferable, and a benzene ring group is more preferable.
  • the ring structure (ac1) may have a substituent, and examples of the substituent when the ring structure (ac1) has a substituent include the substituent described in the above-mentioned Substituent T.
  • the repeating unit (a1) preferably contains 1 to 5 of the ring structures (ac1), more preferably one or two, and even more preferably one. ..
  • the repeating unit (a1) is preferably a repeating unit (a1-1) represented by the following general formula (1-1).
  • X 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom.
  • L 12 represents a single bond or an alkylene group.
  • E represents a (d + 1) -valent non-aromatic ring group or aromatic ring group.
  • R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • d represents 1 or 2.
  • X 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom.
  • Examples of the alkyl group in which X 1 represents an alkyl group include linear or branched alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, preferably a methyl group, an ethyl group, a cyclohexyl group, or a benzyl group, and methyl. A group or an ethyl group is more preferable, and a methyl group is further preferable.
  • Examples of the substituent when the alkyl group has a substituent include the substituent described in the Substituent T, which is preferably a halogen atom and more preferably a fluorine atom.
  • halogen atom when X 1 represents a halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
  • X 1 is preferably a hydrogen atom, a fluorine-substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a fluorine atom, and more preferably a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a fluorine atom. preferable.
  • Examples of the alkylene group in which L 11 represents an alkylene group include a chain or branched alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, and specifically, a methylene group, an ethylene group, an n-propylene group, and i-. Examples thereof include a propylene group, an n-butylene group, an n-hexylene group and an n-octylene group.
  • the alkylene group is preferably an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably a methylene group or an ethylene group, and even more preferably a methylene group.
  • the alkylene group may have a substituent, and examples of the substituent when the alkylene group has a substituent include the substituent described in the above-mentioned Substituent T.
  • L 12 represents a single bond or an alkylene group.
  • Examples of the alkylene group in which L 12 represents an alkylene group include a chain or branched alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, and specifically, a methylene group, an ethylene group, an n-propylene group, and i-. Examples thereof include a propylene group, an n-butylene group, an n-hexylene group and an n-octylene group.
  • the alkylene group is preferably an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably a methylene group or an ethylene group, and even more preferably a methylene group.
  • the alkylene group may have a substituent, and examples of the substituent when the alkylene group has a substituent include the substituent described in the above-mentioned Substituent T.
  • L 12 is preferably a single bond or an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably a single bond or a methylene group, and even more preferably a single bond.
  • E represents a (d + 1) -valent non-aromatic ring group or an aromatic ring group.
  • non-aromatic ring group and the aromatic ring group examples include the non-aromatic ring group and the aromatic ring group described in the ring structure (ac1).
  • E is preferably a group obtained by removing two or three arbitrary hydrogen atoms from the cyclohexane ring, norbornane ring, benzene ring, lactone ring-containing ring, and adamantyl ring, and is preferably a cyclohexane ring, norbornane ring, benzene ring, or lactone.
  • a group obtained by removing two or three arbitrary hydrogen atoms from the ring-containing ring is more preferable, and a cyclohexane ring or a norbornane ring is further preferable.
  • the non-aromatic ring group and the aromatic ring group may have a substituent, and the substituent when the non-aromatic ring group and the aromatic ring group have a substituent is the above substitution. Examples thereof include the substituent described in the group T.
  • R 1 in the general formula (1-1) has the same meaning as R 1 in the general formula (1), and the same applies to preferred examples.
  • d represents 1 or 2. d is preferably 2.
  • repeating unit corresponding to the repeating unit (a1) will be illustrated, but the present invention is not limited thereto.
  • the repeating unit (a1) may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the repeating unit (a1) is preferably 5 to 60% by mass, more preferably 5 to 50% by mass, and 10 to 45% by mass with respect to all the repeating units of the resin (A). % Is more preferable.
  • the resin (A) has a repeating unit (a2).
  • the repeating unit (a2) is a repeating unit having a structure represented by the following general formula (2).
  • Q represents an oxygen atom or a sulfur atom.
  • Q may be the same or different.
  • n represents an integer of 1 to 3.
  • R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom. when n represents an integer of 2 or more, plural R 2 may be the same or may be different. * Represents the bond position.
  • Q represents an oxygen atom or a sulfur atom. It is preferable that Q is all oxygen atoms.
  • n represents an integer of 1 to 3. n is preferably 2 or 3, more preferably 3.
  • R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom.
  • R 2 represents an alkyl group
  • examples of the alkyl group include linear or branched alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, preferably a methyl group, an ethyl group, or a cyclohexyl group, and more preferably a methyl group. ..
  • substituent when the alkyl group has a substituent include the substituent described in the Substituent T, which is preferably a halogen atom and more preferably a fluorine atom.
  • halogen atom when R 2 represents a halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
  • R 2 is preferably a hydrogen atom, a fluorine-substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a fluorine atom, a hydrogen atom, and more to be a methyl group, a trifluoromethyl group or a fluorine atom, It is preferably a hydrogen atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group.
  • the repeating unit (a2) is a repeating unit (a2-1) represented by the following general formula (2-1), a repeating unit (a2-2) represented by the following general formula (2-2), or the following general. It is preferably a repeating unit (a2-3) represented by the formula (2-3).
  • X 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom.
  • Q represents an oxygen atom or a sulfur atom.
  • Q may be the same or different.
  • n represents an integer of 1 to 3.
  • R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom. when n represents an integer of 2 or more, plural R 2 may be the same or may be different.
  • X 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom.
  • examples of the alkyl group include linear or branched alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, preferably a methyl group, an ethyl group, a cyclohexyl group, or a benzyl group, and a methyl group. , Or an ethyl group is more preferred, and a methyl group is even more preferred.
  • substituent when the alkyl group has a substituent include the substituent described in the Substituent T, which is preferably a halogen atom and more preferably a fluorine atom.
  • halogen atom when X 2 represents a halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
  • X 2 is preferably a hydrogen atom, a fluorine-substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a fluorine atom, and more preferably a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a fluorine atom. It is preferably a methyl group or a fluorine atom.
  • Q, n, and R 2 are the same Q, n, and the R 2 in the general formula (2), and preferred examples are also the same.
  • the hydrocarbon group includes a chain or branched alkylene group having 1 to 18 carbon atoms and a chain or branched group having 2 to 18 carbon atoms. Examples thereof include a chain-like or branched alkylylene group having 2 to 18 carbon atoms.
  • Examples of the chain or branched alkylene group having 1 to 18 carbon atoms include a methylene group, an ethylene group, an n-propylene group, an i-propylene group, an n-butylene group, a t-butylene group, an n-pentylene group, and 2 -Ethylpropylene group, 2-ethylhexylene group and the like can be mentioned, with methylene group, ethylene group, n-propylene group or i-propylene group being preferable, and methylene group, ethylene group or i-propylene group being more preferable. A methylene group is more preferred.
  • Examples of the chain or branched alkenylene group having 2 to 18 carbon atoms include a vinyl group, an n-propenylene group, an i-propenylene group, a 1-butenyl group, a 2-butenyl group and the like.
  • Examples of the chain or branched alkynylene group having 2 to 18 carbon atoms include an ethynylene group, an n-propinylene group, an i-propinylene group, a 1-butynylene group, a 2-butylylene group and the like.
  • the divalent alicyclic hydrocarbon group includes a divalent monocyclic hydrocarbon ring group and a divalent polycyclic hydrocarbon ring group. Can be mentioned.
  • Examples of the monocyclic hydrocarbon ring group include a cycloalkane ring group and a cycloalkene ring group.
  • Examples of the cycloalkane ring group include a cycloalkane ring group having 3 to 12 carbon atoms, and a cycloalkane ring group having 3 to 7 carbon atoms is preferable.
  • Examples of the cycloalkene ring group include a cycloalkene ring group having 3 to 12 carbon atoms.
  • Examples of the polycyclic hydrocarbon ring group include a ring-assembled hydrocarbon ring group and a crosslinked hydrocarbon ring group, and specifically, a norbornane ring group, an adamantan ring group, a bicyclooctane ring group, or a bicyclooctane ring group. Examples thereof include a tricyclo [5,2,1,02,6] decane ring group.
  • Examples of the divalent aromatic hydrocarbon group in the case where L 21 represents a divalent aromatic hydrocarbon group include an arylene group having 6 to 20 carbon atoms, and specifically, a phenylene group, a naphthylene group and the like. Can be mentioned.
  • the substituent T is the substituent T.
  • the above-mentioned substituents are mentioned, and it is preferably a halogen atom, and more preferably a fluorine atom.
  • the repeating unit (a2) is preferably a repeating unit (a2-1-1) represented by the following general formula (2-1-1).
  • X 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom.
  • Q represents an oxygen atom or a sulfur atom. Q may be the same or different.
  • n represents an integer of 1 to 3.
  • R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom. when n represents an integer of 2 or more, plural R 2 may be the same or may be different.
  • the chain hydrocarbon group includes a chain alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, a chain alkenylene group having 2 to 18 carbon atoms, and 2 to 18 carbon atoms.
  • 18 include chain alkynylene group, specifically, of the hydrocarbon groups listed as the divalent chain or branched hydrocarbon radical in the L 21, include chain groups.
  • Examples of the substituent when the divalent chain hydrocarbon group has a substituent include the substituent described in the Substituent T, which is preferably a halogen atom and more preferably a fluorine atom. ..
  • L 24 is preferably a single bond or a chain alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, more preferably a single bond, a methylene group, an ethylene group, or an n-propylene group, and is a single bond or a methylene group. Is more preferable.
  • X 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom.
  • Q represents an oxygen atom or a sulfur atom.
  • Q may be the same or different.
  • Ar1 represents an atomic group forming a ring together with a ring group containing Q.
  • X 2 , Q, and L 22 are synonymous with X 2 , Q, and L 21 in the general formula (2-1), respectively, and preferable examples are also the same.
  • Ar1 represents an atomic group forming a ring together with a ring group containing Q.
  • the ring formed by Ar1 together with the ring group containing Q include a cycloalkane ring group having 4 to 12 carbon atoms, a cycloalkene ring group having 4 to 12 carbon atoms, a lactone ring group having 4 to 12 ring members, and a benzene ring.
  • Examples include a group and a cyclic ether group.
  • a cyclohexane ring group, a 5-membered lactone ring group, and a benzene ring group are preferable.
  • hydrogen atoms bonded to a carbon atom shared with the ring containing Q is an alkyl group or a halogen atom shown in R 2 of the general formula (2) may be substituted. Further, the hydrogen atom bonded to a constituent atom other than the carbon atom shared with the ring group containing Q may be substituted with the substituent described in the above-mentioned Substituent T.
  • X 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom.
  • Q represents an oxygen atom or a sulfur atom.
  • Q may be the same or different.
  • Ar2 represents an atomic group forming a ring together with a ring group containing Q.
  • R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom.
  • X 2 , Q, R 2 , and L 23 are synonymous with X 2 , Q, R 2 , and L 21 in the general formula (2-1), respectively, and are preferable.
  • the example is similar.
  • Ar2 represents an atomic group forming a ring together with a ring group containing Q.
  • Examples of the ring formed by Ar2 together with the ring group containing Q include the above-mentioned ring formed by Ar1 together with the ring group containing Q, and the same applies to preferred examples.
  • hydrogen atoms bonded to a carbon atom shared with the ring containing Q is an alkyl group or a halogen atom shown in R 2 of the general formula (2) may be substituted. Further, the hydrogen atom bonded to a constituent atom other than the carbon atom shared with the ring group containing Q may be substituted with the substituent described in the above-mentioned Substituent T.
  • repeating unit corresponding to the repeating unit (a2) will be illustrated, but the present invention is not limited thereto.
  • the repeating unit (a2) may be used alone or in combination of two or more.
  • the repeating unit (a1) has a structure represented by the general formula (2), the repeating unit (a1) can also correspond to the repeating unit (a2).
  • the content of the repeating unit (a2) is preferably 5 to 60% by mass, more preferably 5 to 50% by mass, and 10 to 40% by mass with respect to all the repeating units of the resin (A). % Is more preferable.
  • the resin (A) has a repeating unit (a3).
  • the repeating unit (a3) is a repeating unit having an acid-degradable group represented by the following general formula (3).
  • X 3 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom.
  • Z represents a group having a group that is eliminated by the action of an acid.
  • X 3 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom.
  • the alkyl group includes a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, or an i-propyl group.
  • a methyl group or an ethyl group is more preferable, and a methyl group is further preferable.
  • substituents when the alkyl group has a substituent include the substituent described in the Substituent T, which is preferably a halogen atom and more preferably a fluorine atom.
  • halogen atom when X 3 represents a halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
  • X 3 is preferably a hydrogen atom, a fluorine-substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a fluorine atom, a methyl group, and more preferably a trifluoromethyl group or a fluorine atom.
  • Z represents a group having a group eliminated by the action of an acid.
  • the polar group in the structure (acid-degradable group) in which the polar group is protected by the leaving group desorbed by the action of an acid is a carboxylic acid group.
  • Z may be the leaving group itself. That is, in this case, a structure (acid-degradable group) in which the polar group (carboxylic acid group) is protected by the leaving group (Z) is formed, and -COO-Z in the general formula (3) is an acid-degradable group as a whole. Consists of. Further, a part of Z in the general formula (3) may contain an acid-degradable group whose polar group is a carboxylic acid group, or Z as a whole is an acid-degradable group whose polar group is a carboxylic acid group. May be configured.
  • Rx 1 to Rx 3 are independently alkyl groups (linear or branched chain), cycloalkyl groups (monocyclic or polycyclic), and alkenyl groups (straight chain). (Orchid or branched chain) or aryl group (monocyclic or polycyclic). Among them, it is preferable that Rx 1 to Rx 3 independently represent a linear or branched alkyl group. Two of Rx 1 to Rx 3 may be combined to form a monocyclic or polycyclic ring.
  • the alkyl group of Rx 1 to Rx 3 is not particularly limited, and examples thereof include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which includes a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and an isobutyl group.
  • T-Butyl group and other alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms are preferable.
  • the substituent that the alkyl group may have is preferably a hydroxyl group or a halogen atom.
  • the alkyl group is preferably an unsubstituted alkyl group or an alkyl group having only one selected from the group consisting of a hydroxyl group and a halogen atom as the substituent.
  • the cycloalkyl group of Rx 1 to Rx 3 is not particularly limited, and examples thereof include a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, such as a cyclopentyl group, a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclohexyl group, or a norbornyl group.
  • a polycyclic cycloalkyl group such as a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, or an adamantyl group is preferable.
  • the aryl group of Rx 1 to Rx 3 is preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a naphthyl group, and an anthryl group.
  • the alkenyl group of Rx 1 to Rx 3 is preferably a vinyl group.
  • the ring formed by combining two of Rx 1 to Rx 3 is preferably a cycloalkyl group.
  • the cycloalkyl group formed by combining two of Rx 1 to Rx 3 is a cyclopentyl group, a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclohexyl group, or a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, or a tetracyclododecanyl.
  • a polycyclic cycloalkyl group such as a group or an adamantyl group is preferable.
  • the cycloalkyl group formed by combining two of Rx 1 to Rx 3 is, for example, a group in which one of the methylene groups constituting the ring has a hetero atom such as an oxygen atom, a hetero atom such as a carbonyl group, or vinylidene. It may be replaced by a group. Further, in these cycloalkyl groups, one or more of the ethylene groups constituting the cycloalkane ring may be replaced with a vinylene group.
  • the substituent that the ring formed by combining two of Rx 1 to Rx 3 may have is a perhalogenated alkyl group (either linear or branched chain, preferably a perfluoroalkyl group, preferably).
  • the number of carbon atoms 1 to 3), a hydroxyl group, or a halogen atom is preferable.
  • the ring is preferably an unsubstituted ring or a ring having only a substituent selected from the group consisting of a perhalogenated alkyl group, a hydroxyl group, and a halogen atom as a substituent.
  • R 36 to R 38 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • R 37 and R 38 may be combined with each other to form a ring.
  • the monovalent organic group include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkenyl group and the like. It is also preferable that R 36 is a hydrogen atom.
  • the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, and aralkyl group may contain a heteroatom such as an oxygen atom and / or a group having a heteroatom such as a carbonyl group.
  • cycloalkyl group, aryl group, and aralkyl group for example, one or more methylene groups are replaced with a group having a hetero atom such as an oxygen atom and / or a hetero atom such as a carbonyl group. You may.
  • the formula (Y3) is preferably a group represented by the following formula (Y3-1).
  • L 1 and L 2 independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a group in which these are combined (for example, a group in which an alkyl group and an aryl group are combined).
  • .. M represents a single bond or a divalent linking group.
  • Q is an alkyl group that may contain a hetero atom, a cycloalkyl group that may contain a hetero atom, an aryl group that may contain a hetero atom, an amino group, an ammonium group, a mercapto group, a cyano group, and an aldehyde.
  • the alkyl group and the cycloalkyl group for example, one of the methylene groups may be replaced with a hetero atom such as an oxygen atom or a group having a hetero atom such as a carbonyl group.
  • the alkyl group for example, it is preferable that one or more hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms to form a fluoroalkyl group (for example, a fluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms).
  • L 1 and L 2 are a hydrogen atom and the other is an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a group in which an alkylene group and an aryl group are combined.
  • Q, M, and, at least two members to the ring (preferably, 5-membered or 6-membered ring) L 1 may be formed.
  • L 2 is preferably a secondary or tertiary alkyl group, and more preferably a tertiary alkyl group.
  • Examples of the secondary alkyl group include an isopropyl group, a cyclohexyl group and a norbornyl group, and examples of the tertiary alkyl group include a tert-butyl group and an adamantyl group.
  • Tg glass transition temperature
  • activation energy are high, so that in addition to ensuring the film strength, fog can be suppressed.
  • Ar represents an aromatic ring group.
  • Rn represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.
  • Rn and Ar may be combined with each other to form a non-aromatic ring.
  • Ar is preferably an aryl group.
  • the non-aromatic ring in the non-aromatic ring in the non-aromatic ring, from the viewpoint of excellent acid decomposition property of the repeating unit, it is also preferable that the ring member atom adjacent to the ring member atom directly bonded to the polar group (or its residue) does not have a halogen atom such as a fluorine atom as a substituent.
  • desorbing groups eliminated by the action of an acid include a 2-cyclopentenyl group having a substituent (alkyl group, etc.) such as a 3-methyl-2-cyclopentenyl group, and 1,1,4.
  • a cyclohexyl group having a substituent (alkyl group, etc.) such as 4-tetramethylcyclohexyl group may be used.
  • the repeating unit (a3) is a repeating unit in which Z in the general formula (3) is represented by the above formula (Y1), that is, a repeating unit (a3-1) represented by the following general formula (3-1). It is preferable to have.
  • X 3 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom.
  • R Z1 to R Z3 independently represent an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, or an aryl group. Any two of R Z1 to R Z3 may be bonded to form a ring structure.
  • X 3 in the general formula (3-1) has the same meaning as X 3 in the general formula (3), and the same applies to preferred examples.
  • R Z1 to R Z3 in the general formula (3-1) are synonymous with Rx 1 to Rx 3 in the above formula (Y-1), and preferred examples are also the same.
  • the repeating unit (a3) is more preferably a repeating unit (a3-2) represented by the following general formula (3-2).
  • X 3 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom.
  • R 3 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.
  • m represents an integer of 1 or more.
  • X 3 in the general formula (3-2) has the same meaning as X 3 in the general formula (3), and the same applies to preferred examples.
  • R 3 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.
  • R 3 represents an alkyl group
  • the alkyl group and the substituent that the alkyl group may have include an alkyl group as Rx 1 to Rx 3 in the above formula (Y-1), and an alkyl group.
  • Substituents may be mentioned, and the same applies to preferred examples.
  • Examples of the cycloalkyl group in which R 3 represents a cycloalkyl group include cycloalkyl groups as Rx 1 to Rx 3 in the above formula (Y-1), and preferred examples thereof are also the same.
  • Examples of the aryl group when R 3 represents an aryl group include aryl groups as Rx 1 to Rx 3 in the above formula (Y-1), and a phenyl group or a naphthyl group is preferable.
  • R 3 is preferably a chain or branched alkyl group, more preferably a methyl group ethyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, a t-butyl group, or a cyclohexyl group, and more preferably a methyl group.
  • Ethyl group, i-propyl group, or t-butyl group is more preferable.
  • m represents an integer of 1 or more. m is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 6, and even more preferably 3 or 4.
  • the repeating unit (a3) may be used alone or in combination of two or more.
  • the repeating unit (a2) is preferably different from the repeating unit (a3).
  • the content of the repeating unit (a3) is 30% by mass or more with respect to all the repeating units of the resin (A).
  • the content of the repeating unit (a3) is preferably 30 to 80% by mass, more preferably 30 to 60% by mass, still more preferably 30 to 50% by mass.
  • the resin (A) may contain a repeating unit other than the repeating unit (a1), the repeating unit (a2), and the repeating unit (a3).
  • the resin (A) may further contain a repeating unit having a polar group different from that of the repeating unit (a2) (also referred to as “repeating unit (a4)").
  • the polar group of the repeating unit (a4) includes an ester group, a sulfonate group, a sulfonamide group, a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a carbamate group, an alcoholic hydroxyl group, a sulfoxide group, a sulfonyl group, a ketone group, an imide group and an amide.
  • the repeating unit (a4) preferably has a lactone structure or a sultone structure, and particularly preferably has a lactone structure.
  • the lactone structure or sultone structure may have a lactone ring or a sultone ring, and a lactone structure having a 5- to 7-membered lactone ring or a sultone structure having a 5- to 7-membered sultone ring is preferable.
  • a lactone structure in which a 5- to 7-membered ring lactone ring is fused with another ring to form a bicyclo structure or a spiro structure is also preferable.
  • a sultone structure in which another ring is fused to a 5- to 7-membered sultone ring in the form of forming a bicyclo structure or a spiro structure is also preferable.
  • the resin (A) has a lactone structure represented by any of the following general formulas (LC1-1) to (LC1-22), or any of the following general formulas (SL1-1) to (SL1-3). It is preferable to include a repeating unit having a sultone structure represented by. Further, the lactone structure or the sultone structure may be directly bonded to the main chain. Among them, the general formula (LC1-1), the general formula (LC1-4), the general formula (LC1-5), the general formula (LC1-8), the general formula (LC1-16), and the general formula (LC1-21). Alternatively, a lactone structure represented by the general formula (LC1-22) or a sultone structure represented by the general formula (SL1-1) is preferable.
  • the lactone structure or sultone structure may or may not have a substituent (Rb 2).
  • substituent (Rb 2 ) include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 2 to 8 carbon atoms, and a carboxy group.
  • a halogen atom, a hydroxyl group, a cyano group or the like is preferable, and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a cyano group is more preferable.
  • n 2 represents an integer from 0 to 4. When n 2 is 2 or more, the plurality of substituents (Rb 2 ) may be the same or different. Further, a plurality of existing substituents (Rb 2 ) may be bonded to each other to form a ring.
  • a repeating unit having a lactone structure or a sultone structure a repeating unit represented by the following general formula (LS1) is preferable.
  • a LS represents an ester bond (-COO- group represented by) or an amide bond (a group represented by -CONH-).
  • t is the number of repetitions of the structure represented by -R LS2- R LS3- , and represents an integer of 0 to 5, preferably 0 or 1, and more preferably 0.
  • (-R LS2- R LS3- ) t is a single bond.
  • R LS2 represents an alkylene group, a cycloalkylene group, or a combination thereof. When there are a plurality of R LS2s , the plurality of R LS2s may be the same or different from each other.
  • the alkylene group or cycloalkylene group of RLS2 may have a substituent.
  • RLS3 represents a single bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond, or a urea bond.
  • the plurality of R LS3s may be the same or different from each other.
  • R LS3 is preferably an ether bond or an ester bond, and more preferably an ester bond.
  • RLS4 represents a monovalent organic group having a lactone structure or a sultone structure.
  • the lactone structure in any of the above-mentioned structures represented by the general formulas (LC1-1) to (LC1-22) and the structures represented by the general formulas (SL1-1) to (SL1-3).
  • it is preferably a group obtained by removing one hydrogen atom from one carbon atom constituting the sultone structure. It is preferable that the carbon atom from which one hydrogen atom is removed is not a carbon atom constituting a substituent (Rb 2).
  • RLS1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a monovalent organic group (preferably a methyl group).
  • a monomer corresponding to a repeating unit having at least one selected from the group consisting of a lactone structure and a sultone structure will be illustrated.
  • the methyl group attached to the vinyl group may be replaced with a hydrogen atom, a halogen atom, or a monovalent organic group.
  • the resin (A) may have a repeating unit having a polar group such as a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, and a fluorinated alcohol group (for example, a hexafluoroisopropanol group).
  • a repeating unit having the above-mentioned polar group a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with the above-mentioned polar group is preferable.
  • the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group is preferably a cyclohexyl group, an adamantyl group, or a norbornane group.
  • the resin (A) has the repeating unit described in paragraphs [0370] to [0433] of US Patent Application Publication No. 2016/0070167A1 as the repeating unit (a4).
  • the type of the repeating unit (a4) contained in the resin (A) may be one type or two or more types.
  • the content of the repeating unit (a4) contained in the resin (A) (if there are a plurality of repeating units (a4), the total content thereof) is the resin. It is preferably 5 to 50% by mass, more preferably 10 to 45% by mass, still more preferably 20 to 40% by mass, based on all the repeating units in (A).
  • the resin (A) may further contain a repeating unit (a5) having a phenolic hydroxyl group represented by the following general formula (B2).
  • X represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom.
  • the alkyl group may be linear or branched.
  • the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms.
  • the substituent of the alkyl group is preferably a hydroxyl group or a halogen atom.
  • the alkyl group has a substituent, it is preferable that the alkyl group has only a hydroxyl group and / or a halogen atom as the substituent.
  • the alkyl group is preferably -CH 3.
  • X 4 represents a single bond, -COO-, or -CONR 64-
  • R 64 is a hydrogen atom or an alkyl group (which may be linear or branched, preferably having a number of carbon atoms). Represents 1 to 5).
  • the carbonyl carbon in -COO- is preferably directly attached to the main chain of the repeating unit.
  • L 4 represents a single bond or an alkylene group (which may be linear or branched, preferably having 1 to 20 carbon atoms).
  • Ar 4 represents an (n + 1) -valent aromatic ring group.
  • the aromatic ring group is an arylene group having 6 to 18 carbon atoms such as a benzene ring group, a naphthalene ring group, and an anthracene ring group, or a thiophene ring group, a furan ring group, a pyrrole ring group, a benzothiophene ring group, and a benzofuran.
  • Aromatic ring groups containing heterocycles such as a ring group, a benzopyrol ring group, a triazine ring group, an imidazole ring group, a benzoimidazole ring group, a triazole ring group, a thiadiazol ring group, and a thiazole ring group are preferable, and a benzene ring group is preferable. More preferred.
  • n represents an integer from 1 to 5.
  • the (n + 1) -valent aromatic ring group may further have a substituent.
  • Examples of the substituent that the above-mentioned alkyl group of R 64 , alkylene group of L 4 and Ar 4 (n + 1) -valent aromatic ring group can have include a halogen atom (preferably a fluorine atom) and a methoxy group. Examples thereof include an alkoxy group such as an ethoxy group, a hydroxyethoxy group, a propoxy group, a hydroxypropoxy group, and a butoxy group; an aryl group such as a phenyl group; and the like. Further , examples of the substituent that the (n + 1) -valent aromatic ring group of Ar 4 can have include an alkyl group (which may be linear or branched, preferably having 1 to 20 carbon atoms).
  • a represents 1 or 2.
  • R represents a hydrogen atom or a methyl group
  • a represents an integer of 1 to 3.
  • the content thereof is preferably 3 to 50% by mass, more preferably 10 to 45% by mass, and 7 to 7 to all of the repeating units of the resin (A). 40% by mass is more preferable.
  • the repeating unit (a5) may be used alone or in combination of two or more.
  • the resin (A) may further contain a repeating unit (a6) represented by the following formula (D).
  • cylic represents a group forming a main chain with a cyclic structure.
  • the number of constituent atoms of the ring is not particularly limited.
  • Examples of the repeating unit represented by the formula (D) include the following repeating units.
  • R is independently a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkenyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an acyloxy group, a cyano group, a nitro group, an amino group, a halogen atom, and the like.
  • An ester group (-OCOR “or -COOR”: R "is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or a fluorinated alkyl group) or a carboxylic acid group.
  • the alkyl group, the cycloalkyl group, the aryl group, the aralkyl group, and the alkenyl group may each have a substituent. Further, the hydrogen atom bonded to the carbon atom in the group represented by R may be substituted with a fluorine atom or an iodine atom.
  • R' is independently an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkenyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an acyloxy group, a cyano group, a nitro group, an amino group, a halogen atom and an ester group.
  • R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or a fluorinated alkyl group
  • the alkyl group, the cycloalkyl group, the aryl group, the aralkyl group, and the alkenyl group may each have a substituent.
  • the hydrogen atom bonded to the carbon atom in the group represented by R' may be replaced with a fluorine atom or an iodine atom.
  • m represents an integer greater than or equal to 0. The upper limit of m is not particularly limited, but it is often 2 or less, and more often 1 or less.
  • the content thereof is preferably 1 to 50% by mass with respect to all the repeating units of the resin (A). 3 to 40% by mass is more preferable, and 5 to 30% by mass is further preferable.
  • the resin (A) may further contain a repeating unit (a7) represented by the following formula (E).
  • Re independently represents a hydrogen atom or an organic group.
  • the organic group include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkenyl group and the like, which may have a substituent.
  • Cylic is a cyclic group containing a carbon atom in the main chain. The number of atoms contained in the cyclic group is not particularly limited.
  • Examples of the repeating unit represented by the formula (E) include the following repeating units.
  • R is independently a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, and an alkenyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an acyloxy group, a cyano group, a nitro group, an amino group, and a halogen. It represents an atom, an ester group (-OCOR “or -COOR”: R "is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or a fluorinated alkyl group), or a carboxylic acid group.
  • the alkyl group, the cycloalkyl group, the aryl group, the aralkyl group, and the alkenyl group may each have a substituent.
  • the hydrogen atom bonded to the carbon atom in the group represented by R may be substituted with a fluorine atom or an iodine atom.
  • R' is independently a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, and an alkenyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an acyloxy group, a cyano group, a nitro group, an amino group, a halogen atom, and an ester.
  • the alkyl group, the cycloalkyl group, the aryl group, the aralkyl group, and the alkenyl group may each have a substituent.
  • the hydrogen atom bonded to the carbon atom in the group represented by R' may be replaced with a fluorine atom or an iodine atom.
  • m represents an integer greater than or equal to 0. The upper limit of m is not particularly limited, but it is often 2 or less, and more often 1 or less.
  • the formula (E-2), the formula (E-4), the formula (E-6), the formula (E-8), and the formula (E-12) the two Rs are bonded to each other to form a ring. You may be doing it.
  • the content thereof is preferably 1 to 50% by mass, preferably 3 to 40% by mass, based on all the repeating units of the resin (A).
  • the mass% is more preferable, and 5 to 30% by mass is further preferable.
  • the resin (A) may contain a repeating unit other than the above as the other repeating unit as long as the effect of the present invention is not impaired.
  • the resin (A) may have a repeating unit having a photoacid generating group. Good.
  • the repeating unit having a photoacid generating group is not particularly limited, but is preferably a repeating unit represented by the general formula (A7) (repeating unit (a8)).
  • the two Xfs independently represent an alkyl group (preferably CF3) substituted with a hydrogen atom, a fluorine atom, or at least one fluorine atom. Of the two Xfs, at least one is preferably a non-hydrogen atom.
  • the alkyl group may be linear or branched.
  • the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms.
  • the alkyl group preferably has only a fluorine atom as a substituent.
  • R 1 and R 2 independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group, and when there are a plurality of them, R 1 and R 2 may be the same or different.
  • the alkyl group may be linear or branched.
  • the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms.
  • the substituent of the alkyl group is preferably a fluorine atom. When the alkyl group has a substituent, it is preferable that the alkyl group has only a fluorine atom as the substituent.
  • L represents a divalent linking group, and when a plurality of L are present, L may be the same or different.
  • the divalent linking group of L is -COO-, -CO- , -O-, -S-, -SO-, -SO 2- , alkylene group, cycloalkylene group, alkenylene group, and a plurality of these. Examples thereof include linked linking groups, and linking groups having a total carbon number of 12 or less are preferable.
  • x represents an integer of 1 to 20
  • y represents an integer of 0 to 10
  • z represents an integer of 0 to 10.
  • X 7 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom.
  • alkyl group in which X 7 represents an alkyl group include linear or branched alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, an i-propyl group, or an n-propyl group. Is preferable, a methyl group or an ethyl group is more preferable, and a methyl group is further preferable.
  • substituent when the alkyl group has a substituent include the substituent described in the Substituent T.
  • halogen atom when X 7 represents a halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
  • M + represents a cation.
  • M + for example, the same cation as M + in the general formula (PA-1) described later can be used.
  • the content thereof is preferably 3 to 40% by mass, more preferably 5 to 25% by mass, and 7 to 7 to all of the repeating units of the resin (A). 20% by mass is more preferable.
  • the repeating unit (a8) may be used alone or in combination of two or more.
  • the preferable contents of the repeating unit (a1), the repeating unit (a2), and the repeating unit (a3) are as follows with respect to all the repeating units of the resin (A). It is as follows.
  • the resin (A) can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization).
  • the weight average molecular weight of the resin (A) is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 3,000 to 20,000, and even more preferably 4,500 to 15,000.
  • the weight average molecular weight of the resin (A) is set to 1,000 to 200,000, deterioration of heat resistance and dry etching resistance can be prevented, and further, deterioration of developability and high viscosity can be prevented. It is possible to prevent the film property from deteriorating.
  • the dispersity (molecular weight distribution) of the resin (A) is usually 1 to 5, preferably 1 to 3, more preferably 1.2 to 3.0, and even more preferably 1.2 to 2.0.
  • the content of the resin (A) is preferably 50 to 99.9% by mass, more preferably 60 to 99.0% by mass, based on the total solid content. Further, the resin (A) may be used alone or in combination of two or more.
  • the resist composition may contain a compound that generates an acid by irradiation with active light or radiation (also referred to as a photoacid generator or a photoacid generator (B)).
  • the photoacid generator is a compound that generates an acid upon exposure (preferably exposure to EUV light).
  • the photoacid generator may be in the form of a low molecular weight compound or may be incorporated in a part of the polymer. Further, the form of the low molecular weight compound and the form incorporated in a part of the polymer may be used in combination.
  • the photoacid generator is in the form of a low molecular weight compound
  • the molecular weight is preferably 3000 or less, more preferably 2000 or less, still more preferably 1000 or less.
  • the photoacid generator is in the form of being incorporated in a part of the polymer, it may be incorporated in a part of the resin (A) or may be incorporated in a resin different from the resin (A).
  • the photoacid generator is preferably in the form of a low molecular weight compound.
  • the photoacid generator is not particularly limited, and among them, a compound that generates an organic acid by irradiation with EUV light is preferable, and a photoacid generator having a fluorine atom or an iodine atom in the molecule is more preferable.
  • the organic acid include sulfonic acid (aliphatic sulfonic acid, aromatic sulfonic acid, camphor sulfonic acid, etc.), carboxylic acid (aliphatic carboxylic acid, aromatic carboxylic acid, aralkylcarboxylic acid, etc.), carbonyl. Examples thereof include sulfonylimide acid, bis (alkylsulfonyl) imide acid, and tris (alkylsulfonyl) methidoic acid.
  • the volume of the acid generated from the photoacid generator is not particularly limited, and suppress the diffusion of the non-exposed portion of the acid generated by exposure, from the viewpoint of improving the resolution, 240 ⁇ 3 or more are preferred, 305 ⁇ 3 The above is more preferable, 350 ⁇ 3 or more is further preferable, and 400 ⁇ 3 or more is particularly preferable.
  • the volume of the acid generated by the photoacid generator is preferably 1500 ⁇ 3 or less, 1000 ⁇ 3, more preferably less, 700 ⁇ 3 or less is more preferable.
  • the above volume value is obtained using "WinMOPAC" manufactured by Fujitsu Limited.
  • volume value In calculating the volume value, first, the chemical structure of the acid according to each example is input, and then each acid is calculated by molecular mechanics using the MM (Molecular Mechanics) 3 method with this structure as the initial structure. The most stable conformation of each acid can be determined, and then the molecular orbital calculation of these most stable conformations using the PM (Parameterized Model number) 3 method can be performed to calculate the "accessible volume" of each acid.
  • MM Molecular Mechanics
  • the structure of the acid generated by the photoacid generator is not particularly limited, but it is between the acid generated by the photoacid generator and the resin (A) in terms of suppressing the diffusion of the acid and improving the resolution. It is preferable that the interaction is strong. From this point, when the acid generated by the photoacid generator is an organic acid, for example, a sulfonic acid group, a carboxylic acid group, a carbonylsulfonylimide acid group, a bissulfonylimide acid group, a trissulfonylmethidoic acid group, etc. It is preferable to have a polar group in addition to the organic acid group of.
  • Examples of the polar group include an ether group, an ester group, an amide group, an acyl group, a sulfo group, a sulfonyloxy group, a sulfonamide group, a thioether group, a thioester group, a urea group, a carbonate group, a carbamate group, a hydroxyl group, and a mercapto.
  • the group is mentioned.
  • the number of polar groups contained in the generated acid is not particularly limited, and is preferably 1 or more, and more preferably 2 or more. However, from the viewpoint of suppressing excessive development, the number of polar groups is preferably less than 6, and more preferably less than 4.
  • the photoacid generator is preferably a photoacid generator that generates the acids exemplified below.
  • the calculated value of the volume is added to a part of the example (unit: ⁇ 3 ).
  • the photoacid generator is preferably a photoacid generator having anions and cations because the effect of the present invention is more excellent.
  • the photoacid generator preferably contains a compound represented by the general formula (PA-1).
  • a 1 and A 2 are each independently, -SO 2 -R P, or represents -CO-R P.
  • R P represents an organic group.
  • R P present two in the general formula (PA-1) may be the same or different.
  • R P is a group represented by the general formula (RF) is preferred.
  • LRF represents a single bond or a divalent linking group.
  • the divalent linking group include -COO-, -CONH-, -CO-, -O-, -S-, -SO-, -SO 2- , and an alkylene group (linear or branched chain). It may be preferably 1 to 6 carbon atoms), a cycloalkylene group (preferably 3 to 15 carbon atoms), an alkenylene group (may be linear or branched chain, preferably 2 to 6 carbon atoms), and these.
  • a divalent linking group obtained by combining a plurality of the above can be mentioned.
  • the substituent that can be possessed when these divalent linking groups are possible, a halogen atom is preferable, and a fluorine atom is more preferable.
  • the above-mentioned alkylene group (including an alkylene group that can be contained in a divalent linking group in which a plurality of them are combined) is a perfluoroalkylene group.
  • the divalent linking group is preferably -alkylene group-COO- or -alkylene group-SO 2- .
  • the alkylene group is preferably present on the N- side.
  • R RF represents a cycloalkyl group or an alkyl group.
  • the cycloalkyl group may be monocyclic or polycyclic.
  • the cycloalkyl group preferably has 3 to 15 carbon atoms, and more preferably 5 to 10 carbon atoms. Examples of the cycloalkyl group include a norbornyl group, a decalynyl group, and an adamantyl group.
  • the substituent that the cycloalkyl group may have is preferably an alkyl group (linear or branched chain, preferably 1 to 5 carbon atoms). It is also preferable that the cycloalkyl group has no other substituent.
  • One or more of the carbon atoms which are ring member atoms of the cycloalkyl group may be replaced with carbonyl carbon atoms and / or heteroatoms.
  • the carbon atom (-CH ⁇ ) bonded to LRF in the cycloalkyl group may be replaced by the nitrogen atom (-N ⁇ ).
  • R RF is an alkyl group
  • the alkyl group may be linear or branched.
  • the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 1 to 5 carbon atoms.
  • the substituent that the alkyl group may have is preferably a cycloalkyl group, a fluorine atom, or a cyano group.
  • the above alkyl group has no substituent other than these.
  • the cycloalkyl group as the substituent include, for example, the cycloalkyl group described in the case where R RF is a cycloalkyl group.
  • the alkyl group may or may not be a perfluoroalkyl group.
  • the alkyl group has a fluorine atom as the substituent, it is also preferable that a part or all of the alkyl group is a perfluoromethyl group.
  • M + represents a cation.
  • the M + cation is preferably an organic cation.
  • the organic cations are preferably cations represented by the general formula (ZaI) (cations (ZaI)) or cations represented by the general formula (ZaII) (cations (ZaII)) independently of each other.
  • R 201 , R 202 , and R 203 each independently represent an organic group.
  • the carbon number of the organic group as R 201 , R 202 , and R 203 is usually 1 to 30, preferably 1 to 20.
  • two of R 201 to R 203 may be bonded to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester group, an amide group, or a carbonyl group.
  • the two of the group formed by bonding of the R 201 ⁇ R 203 for example, an alkylene group (e.g., butylene, pentylene), and, -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 - Can be mentioned.
  • Examples of the cation in the general formula (ZaI) include a cation (ZaI-1), a cation (ZaI-2), and a cation represented by the general formula (ZaI-3b) (cation (ZaI-3b)), which will be described later.
  • a cation represented by the general formula (ZaI-4b) (cation (ZaI-4b)) can be mentioned.
  • the cation (ZaI-1) is an aryl sulfonium cation in which at least one of R 201 to R 203 of the above general formula (ZaI) is an aryl group.
  • the aryl sulfonium cation all of R 201 to R 203 may be an aryl group, or a part of R 201 to R 203 may be an aryl group and the rest may be an alkyl group or a cycloalkyl group.
  • R 201 to R 203 may be an aryl group, and the remaining two of R 201 to R 203 may be bonded to form a ring structure, and an oxygen atom, a sulfur atom, and the like may be formed in the ring. It may contain an ester group, an amide group, or a carbonyl group.
  • a group formed by bonding two of R 201 to R 203 for example, one or more methylene groups are substituted with an oxygen atom, a sulfur atom, an ester group, an amide group, and / or a carbonyl group.
  • alkylene group e.g., butylene group, pentylene group, or -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -
  • aryl sulfonium cation examples include a triaryl sulfonium cation, a diallyl alkyl sulfonium cation, an aryl dialkyl sulfonium cation, a diallyl cycloalkyl sulfonium cation, and an aryl dicycloalkyl sulfonium cation.
  • the aryl group contained in the arylsulfonium cation is preferably a phenyl group or a naphthyl group, and more preferably a phenyl group.
  • the aryl group may be an aryl group having a heterocyclic structure having an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom or the like. Examples of the heterocyclic structure include pyrrole residues, furan residues, thiophene residues, indole residues, benzofuran residues, benzothiophene residues and the like.
  • the aryl sulfonium cation has two or more aryl groups, the two or more aryl groups may be the same or different.
  • the alkyl group or cycloalkyl group that the arylsulfonium cation has as needed is a linear alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 15 carbon atoms, or a branched alkyl group having 3 to 15 carbon atoms.
  • a cycloalkyl group of 15 is preferable, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a t-butyl group, a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, and a cyclohexyl group.
  • the aryl group, alkyl group, and substituent that the cycloalkyl group of R 201 to R 203 may have are independently an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms) and a cycloalkyl group (for example, carbon number of carbon atoms). 3 to 15), aryl group (for example, 6 to 14 carbon atoms), alkoxy group (for example, 1 to 15 carbon atoms), cycloalkylalkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), halogen atom, hydroxyl group, or phenylthio group. preferable.
  • the above-mentioned substituent may further have a substituent when possible. For example, even if the above-mentioned alkyl group has a halogen atom as a substituent and is an alkyl halide group such as a trifluoromethyl group. Good.
  • the cation (ZaI-2) is a cation in which R 201 to R 203 in the formula (ZaI) independently represent an organic group having no aromatic ring.
  • the aromatic ring also includes an aromatic ring containing a hetero atom.
  • the organic group having no aromatic ring as R 201 to R 203 generally has 1 to 30 carbon atoms, and preferably 1 to 20 carbon atoms.
  • R 201 to R 203 are each independently preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group, or a vinyl group, and are linear or branched 2-oxoalkyl groups, 2-oxocycloalkyl groups, or Alkoxycarbonylmethyl groups are more preferred, and linear or branched 2-oxoalkyl groups are even more preferred.
  • Examples of the alkyl group and cycloalkyl group of R 201 to R 203 include a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a branched chain alkyl group having 3 to 10 carbon atoms (for example, a methyl group, an ethyl group, and a propyl group). Groups, butyl groups, and pentyl groups), and cycloalkyl groups having 3 to 10 carbon atoms (for example, cyclopentyl groups, cyclohexyl groups, and norbornyl groups) can be mentioned.
  • R 201 to R 203 may be further substituted with a halogen atom, an alkoxy group (for example, 1 to 5 carbon atoms), a hydroxyl group, a cyano group, or a nitro group.
  • the cation (ZaI-3b) is a cation represented by the following general formula (ZaI-3b).
  • R 1c to R 5c independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyloxy group, a cycloalkylcarbonyloxy group, a halogen atom, and a hydroxyl group.
  • R 6c and R 7c independently represent a hydrogen atom, an alkyl group (t-butyl group, etc.), a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an aryl group.
  • R x and R y independently represent an alkyl group, a cycloalkyl group, a 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, an alkoxycarbonylalkyl group, an allyl group, or a vinyl group, respectively.
  • R 1c to R 5c , R 5c and R 6c , R 6c and R 7c , R 5c and R x , and R x and R y may be combined to form a ring, respectively.
  • This ring may independently contain an oxygen atom, a sulfur atom, a ketone group, an ester bond, or an amide bond.
  • Examples of the ring include an aromatic or non-aromatic hydrocarbon ring, an aromatic or non-aromatic heterocycle, and a polycyclic condensed ring formed by combining two or more of these rings.
  • the ring includes a 3- to 10-membered ring, preferably a 4- to 8-membered ring, and more preferably a 5- or 6-membered ring.
  • Examples of the group formed by combining any two or more of R 1c to R 5c , R 6c and R 7c , and R x and R y include an alkylene group such as a butylene group and a pentylene group. ..
  • the methylene group in the alkylene group may be substituted with a hetero atom such as an oxygen atom.
  • the group formed by bonding R 5c and R 6c , and R 5c and R x is preferably a single bond or an alkylene group.
  • Examples of the alkylene group include a methylene group and an ethylene group.
  • the cation (ZaI-4b) is a cation represented by the following general formula (ZaI-4b).
  • l represents an integer of 0 to 2.
  • r represents an integer from 0 to 8.
  • R 13 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxyl group, an alkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, or a group having a cycloalkyl group (the cycloalkyl group itself may be used, and a group containing a cycloalkyl group as a part). May be). These groups may have substituents.
  • R 14 is a hydroxyl group, an alkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkylsulfonyl group, a cycloalkylsulfonyl group, or a group having a cycloalkyl group (the cycloalkyl group itself may be a cycloalkyl group). It may be a group containing a group as a part). These groups may have substituents. When a plurality of R 14 are present, each independently represents the above group such as a hydroxyl group.
  • R 15 independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or a naphthyl group. These groups may have substituents.
  • R 15 Bonded to two R 15 each other may form a ring.
  • an oxygen atom or may contain a hetero atom such as nitrogen atom.
  • two R 15 is an alkylene group, preferably bonded together to form a ring structure.
  • the alkyl groups of R 13 , R 14 and R 15 are linear or branched chain.
  • the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms.
  • the alkyl group is more preferably a methyl group, an ethyl group, an n-butyl group, a t-butyl group or the like.
  • R 204 and R 205 each independently represent an aryl group, an alkyl group, or a cycloalkyl group.
  • the aryl group of R 204 and R 205 is preferably a phenyl group or a naphthyl group, and more preferably a phenyl group.
  • the aryl group of R 204 and R 205 may be an aryl group having a heterocycle having an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom or the like.
  • Examples of the skeleton of the aryl group having a heterocycle include pyrrole, furan, thiophene, indole, benzofuran, and benzothiophene.
  • the alkyl group and cycloalkyl group of R 204 and R 205 are a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a branched chain alkyl group having 3 to 10 carbon atoms (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group).
  • a group or a pentyl group) or a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms is preferable.
  • the aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 204 and R 205 may each independently have a substituent.
  • substituents that the aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 204 and R 205 may have include an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms) and a cycloalkyl group (for example, 3 carbon atoms). ⁇ 15), an aryl group (for example, 6 to 15 carbon atoms), an alkoxy group (for example, 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, a phenylthio group and the like.
  • the photoacid generator preferably contains a compound represented by the general formula (PB).
  • PB general formula (PB)
  • a resist film can be constant each occurrence ratio of the structure. Therefore, the present inventors presume that even when the resist film is exposed, the amount and diffusion of the acid generated in the resist film tends to be uniform, and the width of the pattern obtained after development is stable.
  • M 1 + and M 2 + each independently represents an organic cation.
  • M 1 + and M 2 + organic cation each independently, an organic cation listed in the description of the M + of the general formula (PA-1) can be used as well.
  • L represents a divalent organic group.
  • the divalent organic group include -COO-, -CONH-, -CO-, an alkylene group (preferably having 1 to 6 carbon atoms, which may be linear or branched), and a cycloalkylene group (preferably. 3 to 15 carbon atoms), an alkenylene group (preferably 2 to 6 carbon atoms), and a divalent linking group obtained by combining a plurality of these groups can be mentioned.
  • One or more of the methylene groups constituting the cycloalkane ring of the cycloalkylene group may be replaced with a carbonyl carbon and / or a hetero atom (oxygen atom or the like).
  • These divalent linking groups also preferably have a group selected from the group consisting of -O-, -S-, -SO-, and -SO 2-.
  • L is preferably a group represented by the following general formula (L). * A-LA-LB-LC-LD-LE- * B (L)
  • * A represents the connection position with A ⁇ in the general formula (PB).
  • * B represents the connection position with B ⁇ in the general formula (PB).
  • LA represents ⁇ (C (R LA1 ) (R LA2 )) XA ⁇ .
  • the XA represents an integer of 1 or more, preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 3.
  • R LA1 and R LA2 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
  • the substituents of R LA1 and R LA2 are independently preferably a fluorine atom or a fluoroalkyl group, more preferably a fluorine atom or a perfluoroalkyl group, and further preferably a fluorine atom or a perfluoromethyl group.
  • the R LA1s in which XA are present may be the same or different.
  • the R LA2 having XA may be the same or different.
  • -(C (R LA1 ) (R LA2 ))- is preferably -CH 2- , -CHF-, -CH (CF 3 )-, or -CF 2- .
  • the general formula (PB) in A - and a direct bond to - (C (R LA1) ( R LA2)) - is, -CH 2 -, - CHF - , - CH (CF 3) -, or - CF 2 -is preferable.
  • Formula (PB) in A - and a direct bond to - (C (R LA1) ( R LA2)) - other than the - (C (R LA1) ( R LA2)) - are each independently, -CH 2 -, -CHF-, or -CF 2 --is preferable.
  • LB represents a single bond, an ester group (-COO-), or a sulfonyl group (-SO 2- ).
  • LC represents a single bond, an alkylene group, a cycloalkylene group, or a group composed of a combination thereof (such as "-alkylene group-cycloalkylene group-").
  • the alkylene group may be linear or branched.
  • the carbon number of the alkylene group is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 2, further preferably 1, and the number of carbon atoms of the cycloalkylene group is preferably 3 to 15, more preferably 5 to 10.
  • the cycloalkylene group may be monocyclic or polycyclic. Examples of the cycloalkylene group include a norbornanediyl group and an adamantandiyl group.
  • the substituent that the cycloalkylene group may have is preferably an alkyl group (linear or branched chain, preferably 1 to 5 carbon atoms).
  • One or more of the methylene groups constituting the cycloalkane ring of the cycloalkylene group may be replaced with a carbonyl carbon and / or a hetero atom (oxygen atom or the like).
  • the alkylene group portion is preferably present on the LB side.
  • the LC is preferably a single bond or a cycloalkylene group.
  • LD represents a single bond, an ether group (-O-), a carbonyl group (-CO-), or an ester group (-COO-).
  • LE is a single bond or - (C (R LE1) ( R LE2))
  • XE - represents a.
  • XE- represents an integer of 1 or more, preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 3.
  • R LE1 and R LE2 independently represent a hydrogen atom or a substituent. When the number of XEs is 2 or more, the R LE1s having XEs may be the same or different from each other. When the number of XEs is 2 or more, the R LE2s having XEs may be the same or different from each other.
  • -(C (R LE1 ) (R LE2 ))- is preferably -CH 2-.
  • L when LB, LC, and LD are single bonds, it is preferable that LE is also a single bond.
  • a ⁇ represents an acid anion group.
  • An acid anion group is a group having an anion atom.
  • a ⁇ is preferably a group represented by any of the general formulas (A-1) to (A-2).
  • RA represents an organic group.
  • RA is preferably an alkyl group.
  • the alkyl group may be linear or branched.
  • the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 1 to 5 carbon atoms.
  • the substituent that the alkyl group may have is preferably a fluorine atom.
  • the alkyl group having a fluorine atom as a substituent may or may not be a perfluoroalkyl group.
  • B ⁇ represents a group represented by any of the general formulas (B-1) to (B-4).
  • B ⁇ is preferably a group represented by any of the general formulas (B-1) to (B-3), and a group represented by any of the general formulas (B-1) to (B-2) is preferable. More preferred.
  • R B represents an organic group.
  • R B is a cycloalkyl group or an alkyl group. If R B is a cycloalkyl group, the carbon number of the cycloalkyl group is preferably 3 to 15, and more preferably 5-10.
  • the cycloalkyl group may be monocyclic or polycyclic. Examples of the cycloalkyl group include a norbornyl group and an adamantyl group.
  • the substituent that the cycloalkyl group may have is preferably an alkyl group (linear or branched chain, preferably 1 to 5 carbon atoms).
  • R B is an alkyl group
  • the alkyl group may be either linear or branched.
  • the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 1 to 5 carbon atoms.
  • the substituent that the alkyl group may have is preferably a cycloalkyl group, a fluorine atom, or a cyano group. Examples of the cycloalkyl group as the substituent, R B is a cycloalkyl group as described in the case a cycloalkyl group as well.
  • the alkyl group may or may not be a perfluoroalkyl group.
  • the alkyl group has a fluorine atom as the substituent, it is also preferable that a part or all of the alkyl group is a perfluoromethyl group.
  • the pKa of the group represented by HA is BH. It is lower than the pKa of the represented group. More specifically, HA-L-BH when obtained an acid dissociation constant for the compound represented by the "HA-L-BH” is - a pKa at which the "A -L-BH""HA and in the pKa of a group represented by "further” a - a pKa of the group represented by "BH a pKa at which the '" - -L-BH "is” a - -L-B.
  • PKa of the group represented by HA and “pKa of the group represented by BH” are obtained by using “Software Package 1" or "Gaussian 16", respectively.
  • the pKa of the group represented by HA is preferably -12.00 to 1.00, more preferably -7.00 to 0.50, and even more preferably -5.00 to 0.00.
  • the pKa of the group represented by HB is preferably -4.00 to 14.00, more preferably -2.00 to 12.00, and even more preferably -1.00 to 5.00.
  • the difference between the pKa of the group represented by HB and the pKa of the group represented by HA (“pKa of the group represented by HB”-“pKa of the group represented by HA”) is 0.10 to 20. It is preferably .00, more preferably 0.50 to 17.00, and even more preferably 2.00 to 15.00.
  • photoacid generators As the resist composition, other photoacid generators other than those described above may be used.
  • Other photoacid generators for example, "M + Z - (M + represents a cation and Z - represents an anion)” include compounds represented by (onium salt).
  • M + Z - in a compound represented by, M + represents a cation, include the same cations as the cation in formula (PA-1).
  • Z - "M + Z" - represents an anion
  • the ability of causing a nucleophilic reaction is extremely low anion preferred.
  • the anion include sulfonic acid anions (aliphatic sulfonic acid anions such as fluoroalkyl sulfonic acid anions, aromatic sulfonic acid anions, camphor sulfonic acid anions, etc.) and carboxylic acid anions (aliphatic carboxylic acid anions, aromatics).
  • the aliphatic moiety in the aliphatic sulfonic acid anion and the aliphatic carboxylic acid anion may be an alkyl group or a cycloalkyl group, and may be a linear or branched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms. , A cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms is preferable.
  • the aromatic ring group in the aromatic sulfonic acid anion and the aromatic carboxylic acid anion is preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a tolyl group, and a naphthyl group.
  • Examples of the substituents that the alkyl group, cycloalkyl group, and aryl group mentioned above can have include a halogen atom such as a nitro group and a fluorine atom, a carboxylic acid group, a hydroxyl group, an amino group, a cyano group, and an alkoxy group.
  • cycloalkyl group (preferably 3 to 15 carbon atoms), aryl group (preferably 6 to 14 carbon atoms), alkoxycarbonyl group (preferably 2 to 7 carbon atoms), acyl group (Preferably 2 to 12 carbon atoms), alkoxycarbonyloxy group (preferably 2 to 7 carbon atoms), alkylthio group (preferably 1 to 15 carbon atoms), alkylsulfonyl group (preferably 1 to 15 carbon atoms), alkyl Iminosulfonyl group (preferably 1 to 15 carbon atoms), aryloxysulfonyl group (preferably 6 to 20 carbon atoms), alkylaryloxysulfonyl group (preferably 7 to 20 carbon atoms), cycloalkylaryloxysulfonyl group (preferably 7 to 20 carbon atoms) 10 to 20 carbon atoms), an alkyloxyalkyloxy group (preferably 5 to 20 carbon atoms), and a cyclo
  • the aralkyl group in the aralkyl carboxylic acid anion is preferably an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, and examples thereof include a benzyl group, a phenethyl group, a naphthylmethyl group, a naphthylethyl group, and a naphthylbutyl group.
  • the alkyl group in the tris (alkylsulfonyl) methideanion is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
  • substituent of these alkyl groups include a halogen atom, an alkyl group substituted with a halogen atom, an alkoxy group, an alkylthio group, an alkyloxysulfonyl group, an aryloxysulfonyl group, and a cycloalkylaryloxysulfonyl group.
  • an alkyl group substituted with a fluorine atom or a fluorine atom is preferable.
  • non-nucleophilic anions e.g., fluorinated phosphorus (e.g., PF 6 -), fluorinated boron (e.g., BF 4 -), and fluorinated antimony (e.g., SbF 6 -) and the like.
  • fluorinated phosphorus e.g., PF 6 -
  • fluorinated boron e.g., BF 4 -
  • fluorinated antimony e.g., SbF 6 -
  • the non-nucleophilic anion is an aliphatic sulfonic acid anion in which at least the ⁇ position of the sulfonic acid is substituted with a fluorine atom, an aromatic sulfonic acid anion in which a fluorine atom or a group having a fluorine atom is substituted, or an alkyl group in which fluorine is used.
  • Atomically substituted tris (alkylsulfonyl) methideanions are preferred.
  • perfluoroaliphatic sulfonic acid anion preferably 4 to 8 carbon atoms
  • benzenesulfonic acid anion having a fluorine atom is more preferable
  • nonafluorobutanesulfonic acid anion, perfluorooctanesulfonic acid anion, pentafluorobenzenesulfone acid anions or 3,5-bis (trifluoromethyl) benzenesulfonic acid anions are more preferred.
  • the pKa of the generated acid is -1 or less in order to improve the sensitivity.
  • an anion represented by the following general formula (AN1) is also preferable.
  • Xf independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
  • R 1 and R 2 independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group, and when a plurality of them are present, R 1 and R 2 may be the same or different, respectively.
  • L represents a divalent linking group, and when there are a plurality of L, L may be the same or different.
  • A represents a cyclic organic group.
  • x represents an integer of 1 to 20
  • y represents an integer of 0 to 10
  • z represents an integer of 0 to 10.
  • the general formula (AN1) will be described in more detail.
  • the number of carbon atoms of the alkyl group in the alkyl group substituted with the fluorine atom of Xf is preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 4.
  • the alkyl group substituted with the fluorine atom of Xf is preferably a perfluoroalkyl group.
  • Xf is preferably a fluorine atom or a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • Xf is, for example, fluorine atom, CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 , C 4 F 9 , CH 2 CF 3 , CH 2 CH 2 CF 3 , CH 2 C 2 F 5 , CH 2 CH 2 C.
  • fluorine atom or CF. 3 is preferable.
  • both Xfs are fluorine atoms.
  • the alkyl groups of R 1 and R 2 may have a substituent (preferably a fluorine atom), and the number of carbon atoms in the substituent is preferably 1 to 4.
  • the substituent is preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • Alkyl groups having substituents for R 1 and R 2 include, for example, CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 , C 4 F 9 , C 5 F 11 , C 6 F 13 , C 7 F 15 , C.
  • R 1 and R 2 are preferably a fluorine atom or CF 3.
  • x is preferably an integer of 1 to 10, and more preferably 1 to 5.
  • y is preferably an integer of 0 to 4, more preferably 0.
  • z is preferably an integer of 0 to 5, more preferably an integer of 0 to 3.
  • the divalent linking group of L include -COO-, -CO- , -O-, -S-, -SO-, -SO 2- , alkylene group, cycloalkylene group, alkenylene group, and these.
  • Examples thereof include a linking group in which a plurality of the above groups are linked, and a linking group having a total carbon number of 12 or less is preferable. Among them, -COO-, -CO-, or -O- is preferable, and -COO- is more preferable.
  • the cyclic organic group of A is not particularly limited as long as it has a cyclic structure, and has an alicyclic group, an aromatic ring group, and a heterocyclic group (not only those having aromaticity but also aromaticity). (Including those that do not), etc.
  • the alicyclic group may be monocyclic or polycyclic, and a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group is preferable, and in addition, a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, and a tetracyclo Polycyclic cycloalkyl groups such as a decanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group are preferable.
  • a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group is preferable, and in addition, a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, and a tetracyclo Polycyclic cycloalkyl groups such as a decanyl group,
  • alicyclic groups having a bulky structure having 7 or more carbon atoms such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group, are used in the post-exposure heating step. It is preferable from the viewpoint of suppressing the diffusibility in the membrane and improving the MEEF (Mask Error Enhancement Factor).
  • the aromatic ring group include a benzene ring, a naphthalene ring, a phenanthrene ring, an anthracene ring and the like.
  • heterocyclic group examples include groups derived from a furan ring, a thiophene ring, a benzofuran ring, a benzothiophene ring, a dibenzofuran ring, a dibenzothiophene ring, a pyridine ring and the like. Of these, a group derived from a furan ring, a thiophene ring, or a pyridine ring is preferable.
  • examples of the cyclic organic group include a lactone structure, and specific examples thereof include lactone structures represented by the above-mentioned general formulas (LC1-1) to (LC1-22).
  • the cyclic organic group may have a substituent.
  • the substituent may be an alkyl group (linear or branched chain, and may contain a cyclic structure, preferably having 1 to 12 carbon atoms) or a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic). It may be a spiro ring in the case of a polycycle, preferably having a carbon number of 3 to 20), an aryl group (preferably having a carbon number of 6 to 14), a hydroxyl group, an alkoxy group, an ester group, and an amide.
  • Examples thereof include a group, a urethane group, a ureido group, a thioether group, a sulfonamide group, and a sulfonic acid ester group.
  • the carbon constituting the cyclic organic group may be a carbonyl carbon.
  • the photoacid generator may be a betaine compound having a cation portion and an anion portion and having a structure in which both are covalently linked.
  • Examples of the photoacid generator include paragraphs [0368] to [0377] of JP2014-41328 and paragraphs [0240] to [0262] of JP2013-228681 (corresponding US Patent Application Publication No. [0339]) of the specification of 2015/004533 can be incorporated, and these contents are incorporated in the specification of the present application.
  • the following compound is mentioned as a preferable specific example. In the following compounds, anions and cations can be optionally exchanged, if possible.
  • the content of the photoacid generator in the resist composition is not particularly limited, but is preferably 5% by mass or more, preferably 9% by mass or more, based on the total solid content of the composition, in that the effect of the present invention is more excellent. More preferably, 15% by mass or more is further preferable.
  • the content is preferably 40% by mass or less, more preferably 35% by mass or less, and further preferably 30% by mass or less.
  • the photoacid generator may be used alone or in combination of two or more.
  • the resist composition may contain a solvent.
  • Solvents consist of (M1) propylene glycol monoalkyl ether carboxylate, and (M2) propylene glycol monoalkyl ether, lactic acid ester, acetate ester, alkoxypropionic acid ester, chain ketone, cyclic ketone, lactone, and alkylene carbonate. It is preferable to include at least one selected from the group.
  • the solvent may further contain components other than the components (M1) and (M2).
  • the present inventors have found that when such a solvent and the above-mentioned resin are used in combination, the coatability of the composition is improved and a pattern having a small number of development defects can be formed. Although the reason is not always clear, these solvents have a good balance of solubility, boiling point and viscosity of the above-mentioned resin, so that uneven film thickness of the composition film and generation of precipitates in spin coating can be suppressed. The present inventors believe that this is due to.
  • the component (M1) is preferably at least one selected from the group consisting of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA: propylene glycol monomethyl ether acetate), propylene glycol monomethyl ether propionate, and propylene glycol monoethyl ether acetate, preferably propylene glycol.
  • PGMEA propylene glycol monomethyl ether acetate
  • PGMEA Monomethyl ether acetate
  • the component (M2) is preferably the following solvent.
  • propylene glycol monoalkyl ether propylene glycol monomethyl ether (PGME) and propylene glycol monoethyl ether (PGEE) are preferable.
  • the lactate ester is preferably ethyl lactate, butyl lactate, or propyl lactate.
  • the acetic acid ester is preferably methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, propyl acetate, isoamyl acetate, methyl formate, ethyl acetate, butyl acetate, propyl acetate, or 3-methoxybutyl acetate.
  • alkoxypropionate ester is preferably methyl 3-methoxypropionate (MMP) or ethyl 3-ethoxypropionate (EEP).
  • Chain ketones are 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanonone, 2-nonanonone, acetone, 2-heptanone, 4-heptanone, 1-hexanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, phenylacetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone.
  • Acetoneacetone, acetonylacetone, ionone, diacetonyl alcohol, acetylcarbinol, acetophenone, methylnaphthyl ketone, or methyl amyl ketone is preferred.
  • the cyclic ketone is preferably methylcyclohexanone, isophorone, cyclopentanone, or cyclohexanone.
  • the lactone is preferably ⁇ -butyrolactone.
  • the alkylene carbonate is preferably propylene carbonate.
  • the component (M2) is more preferably propylene glycol monomethyl ether (PGME), ethyl lactate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl amyl ketone, cyclohexanone, butyl acetate, pentyl acetate, ⁇ -butyrolactone, or propylene carbonate.
  • PGME propylene glycol monomethyl ether
  • ethyl lactate ethyl 3-ethoxypropionate
  • methyl amyl ketone cyclohexanone
  • butyl acetate pentyl acetate
  • ⁇ -butyrolactone propylene carbonate
  • an ester solvent having 7 or more carbon atoms (preferably 7 to 14, more preferably 7 to 12 and even more preferably 7 to 10) and having a heteroatom number of 2 or less.
  • ester solvent having 7 or more carbon atoms and 2 or less heteroatomic atoms examples include amyl acetate, 2-methylbutyl acetate, 1-methylbutyl acetate, hexyl acetate, pentyl propionate, hexyl propionate, butyl propionate, and iso.
  • Examples thereof include isobutyl butyrate, heptyl propionate, butyl butanoate and the like, and isoamyl acetate is preferable.
  • the component (M2) is preferably a solvent having a flash point (hereinafter, also referred to as fp) of 37 ° C. or higher.
  • Such components (M2) include propylene glycol monomethyl ether (fp: 47 ° C.), ethyl lactate (fp: 53 ° C.), ethyl 3-ethoxypropionate (fp: 49 ° C.), and methylamyl ketone (fp: 42 ° C.).
  • Cyclohexanone (fp: 44 ° C), pentyl acetate (fp: 45 ° C), methyl 2-hydroxyisobutyrate (fp: 45 ° C), ⁇ -butyrolactone (fp: 101 ° C), or propylene carbonate (fp: 132 ° C).
  • °C is preferable.
  • propylene glycol monoethyl ether, ethyl lactate, pentyl acetate, or cyclohexanone is more preferable, and propylene glycol monoethyl ether or ethyl lactate is even more preferable.
  • the "flash point” means a value described in the reagent catalog of Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. or Sigma-Aldrich Co., Ltd.
  • the solvent preferably contains the component (M1). It is more preferable that the solvent is substantially composed of only the component (M1) or is a mixed solvent of the component (M1) and other components. In the latter case, the solvent more preferably contains both the component (M1) and the component (M2).
  • the mass ratio (M1 / M2) of the component (M1) to the component (M2) is preferably "100/0" to "0/10", more preferably “100/0” to "15/85", and ""100/0” to “40/60” are more preferable, and "100/0" to "60/40” are particularly preferable. That is, when the solvent contains both the component (M1) and the component (M2), the mass ratio of the component (M1) to the component (M2) is preferably 15/85 or more, more preferably 40/60 or more. 60/40 or more is more preferable. When such a configuration is adopted, the number of development defects can be further reduced.
  • the mass ratio of the component (M1) to the component (M2) is, for example, 99/1 or less.
  • the solvent may further contain components other than the components (M1) and (M2).
  • the content of the components other than the components (M1) and (M2) is preferably 5 to 30% by mass with respect to the total amount of the solvent.
  • the content of the solvent in the resist composition is preferably set so that the solid content concentration is 0.5 to 30% by mass, and more preferably 1 to 20% by mass. By doing so, the coatability of the resist composition can be further improved.
  • the solid content means all components other than the solvent.
  • the solid content concentration is the mass percentage of the mass of other components excluding the solvent with respect to the total mass of the resist composition.
  • the resist composition may further contain an acid diffusion control agent.
  • the acid diffusion control agent acts as a quencher for trapping the acid generated from the photoacid generator, and plays a role of controlling the acid diffusion phenomenon in the resist film.
  • the acid diffusion control agent may be, for example, a basic compound.
  • the basic compound is preferably a compound having a structure represented by the following general formulas (A) to (E).
  • R 200 , R 201 and R 202 may be the same or different, and may be the same or different, and may be a hydrogen atom, an alkyl group (preferably 1 to 20 carbon atoms), or a cycloalkyl group (preferably 1 to 20 carbon atoms). Represents an aryl group (preferably 6 to 20 carbon atoms), and R 201 and R 202 may be bonded to each other to form a ring.
  • the alkyl group having a substituent is preferably an aminoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a cyanoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
  • R 203 , R 204 , R 205 and R 206 may be the same or different and represent an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. It is more preferable that the alkyl groups in the general formula (A) and the general formula (E) are unsubstituted.
  • guanidine aminopyrrolidin, pyrazole, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholin (alkyl group portion may be linear or branched chain, partly replaced with ether group and / or ester group.
  • the total number of all amino acids other than the hydrogen atom in the alkyl group portion is preferably 1 to 17), or piperidine or the like is preferred.
  • a compound having an imidazole structure, a diazabicyclo structure, an onium hydroxide structure, an onium carboxylate structure, a trialkylamine structure, an aniline structure, or a pyridine structure, an alkylamine derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond, or a hydroxyl group and / Or an aniline derivative having an ether bond or the like is more preferable.
  • Examples of the compound having an imidazole structure include imidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, and benzimidazole.
  • Compounds having a diazabicyclo structure include, for example, 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane, 1,5-diazabicyclo [4,3,0] nona-5-ene, and 1,8-diazabicyclo [ 5,4,0] Undeca-7-en and the like.
  • Examples of the compound having an onium hydroxide structure include triarylsulfonium hydroxide, phenacylsulfonium hydroxide, and sulfonium hydroxide having a 2-oxoalkyl group.
  • triphenylsulfonium hydroxide tris (t-butylphenyl) sulfonium hydroxide, bis (t-butylphenyl) iodonium hydroxide, phenacylthiophenium hydroxide, and 2-oxopropylthiophenium hydroxydo.
  • Examples of the compound having an onium carboxylate structure include those in which the anion portion of the compound having an onium hydroxide structure is carboxylated, and examples thereof include acetate, adamantane-1-carboxylate, and perfluoroalkyl carboxylate. Can be mentioned.
  • Examples of the compound having a trialkylamine structure include tri (n-butyl) amine and tri (n-octyl) amine.
  • Examples of the aniline compound include 2,6-diisopropylaniline, N, N-dimethylaniline, N, N-dibutylaniline, N, N-dihexylaniline and the like.
  • Examples of alkylamine derivatives having a hydroxyl group and / or an ether bond include ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, tris (methoxyethoxyethyl) amine, and (HO-C 2 H 4- OC 2 H 4 ). 2N (-C 3 H 6 -O-CH 3 ) and the like can be mentioned.
  • Examples of the aniline derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond include N, N-bis (hydroxyethyl) aniline and the like.
  • Preferred examples of the basic compound include an amine compound having a phenoxy group and an ammonium salt compound having a phenoxy group.
  • amine compound for example, primary, secondary, and tertiary amine compounds can be used, and an amine compound in which at least one alkyl group is bonded to a nitrogen atom is preferable.
  • the amine compound is more preferably a tertiary amine compound.
  • the amine compound has a cycloalkyl group (preferably 3 to 20 carbon atoms) or an aryl group (preferably 3 to 20 carbon atoms) in addition to the alkyl group as long as at least one alkyl group (preferably 1 to 20 carbon atoms) is bonded to the nitrogen atom.
  • the amine compound preferably has an oxyalkylene group.
  • the number of oxyalkylene groups is preferably 1 or more in the molecule, more preferably 3 to 9, and even more preferably 4 to 6.
  • an oxyethylene group (-CH 2 CH 2 O-) or an oxypropylene group (-CH (CH 3 ) CH 2 O- or CH 2 CH 2 CH 2 O-) is preferable, and an oxyethylene group. Is more preferable.
  • ammonium salt compound examples include primary, secondary, tertiary and quaternary ammonium salt compounds, and an ammonium salt compound in which at least one alkyl group is bonded to a nitrogen atom is preferable.
  • the ammonium salt compound has a cycloalkyl group (preferably 3 to 20 carbon atoms) or an aryl group in addition to the alkyl group as long as at least one alkyl group (preferably 1 to 20 carbon atoms) is bonded to the nitrogen atom. (Preferably 6 to 12 carbon atoms) may be bonded to the nitrogen atom.
  • the ammonium salt compound preferably has an oxyalkylene group.
  • the number of oxyalkylene groups is preferably 1 or more in the molecule, more preferably 3 to 9, and even more preferably 4 to 6.
  • an oxyethylene group (-CH 2 CH 2 O-) or an oxypropylene group (-CH (CH 3 ) CH 2 O- or -CH 2 CH 2 CH 2 O-) is preferable.
  • Oxyethylene groups are more preferred.
  • the anion of the ammonium salt compound include a halogen atom, a sulfonate, a borate, and a phosphate, and among them, a halogen atom or a sulfonate is preferable.
  • the halogen atom is preferably a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom.
  • the sulfonate is preferably an organic sulfonate having 1 to 20 carbon atoms.
  • Examples of the organic sulfonate include an alkyl sulfonate having 1 to 20 carbon atoms and an aryl sulfonate.
  • the alkyl group of the alkyl sulfonate may have a substituent, and examples of the substituent include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an alkoxy group, an acyl group, an aromatic ring group and the like.
  • alkyl sulphonate examples include methane sulphonate, ethane sulphonate, butane sulphonate, hexane sulphonate, octane sulphonate, benzyl sulphonate, trifluoromethane sulphonate, pentafluoroethane sulphonate, and nonafluorobutane sulphonate.
  • aryl group of the aryl sulfonate examples include a benzene ring group, a naphthalene ring group, and an anthracene ring group.
  • the substituents that the benzene ring group, the naphthalene ring group, and the anthracene ring group can have are a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms. preferable.
  • Examples of the linear or branched alkyl group and cycloalkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, i-butyl group and t-butyl group. Examples thereof include an n-hexyl group and a cyclohexyl group.
  • substituents include an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, an acyl group, an acyloxy group and the like.
  • the amine compound having a phenoxy group and the ammonium salt compound having a phenoxy group are those having a phenoxy group at the terminal opposite to the nitrogen atom of the alkyl group of the amine compound or the ammonium salt compound.
  • the substituent of the phenoxy group include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid ester group, an aryl group, an aralkyl group, an acyloxy group, and the like. Examples thereof include an aryloxy group.
  • the substituent of the substituent may be any of 2 to 6 positions.
  • the number of substituents may be any of 1 to 5.
  • oxyalkylene group between the phenoxy group and the nitrogen atom.
  • the number of oxyalkylene groups is preferably 1 or more in the molecule, more preferably 3 to 9, and even more preferably 4 to 6.
  • an oxyethylene group (-CH 2 CH 2 O-) or an oxypropylene group (-CH (CH 3 ) CH 2 O- or -CH 2 CH 2 CH 2 O-) is preferable, and oxyethylene. Groups are more preferred.
  • the amine compound having a phenoxy group is prepared by heating a primary or secondary amine having a phenoxy group and a haloalkyl ether to react, and then adding a strong base (for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and tetraalkylammonium) to the reaction system. Etc.) is added, and the reaction product is further extracted with an organic solvent (for example, ethyl acetate, chloroform, etc.). Alternatively, it is obtained by heating and reacting a primary or secondary amine with a haloalkyl ether having a phenoxy group at the terminal, adding an aqueous solution of a strong base to the reaction system, and further extracting the reaction product with an organic solvent. ..
  • a strong base for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and tetraalkylammonium
  • the resist composition has a proton-accepting functional group as an acid diffusion control agent, and is decomposed by irradiation with active light or radiation to reduce or eliminate the proton-accepting property, or to change from the proton-accepting property to acidic. It may contain a compound that produces a modified compound (hereinafter, also referred to as compound (PA)).
  • the proton-accepting functional group is a group capable of electrostatically interacting with a proton or a functional group having an electron, for example, a functional group having a macrocyclic structure such as a cyclic polyether, or a functional group having a macrocyclic structure. It means a functional group having a nitrogen atom with an unshared electron pair that does not contribute to ⁇ -conjugation.
  • the nitrogen atom having an unshared electron pair that does not contribute to ⁇ conjugation is, for example, a nitrogen atom having a partial structure shown in the following general formula.
  • Preferred partial structures of the proton acceptor functional group include, for example, a crown ether structure, an aza crown ether structure, a primary to tertiary amine structure, a pyridine structure, an imidazole structure, a pyrazine structure and the like.
  • the compound (PA) is decomposed by irradiation with active light or radiation to reduce or eliminate the proton acceptor property, or generate a compound in which the proton acceptor property is changed to acidic.
  • the decrease or disappearance of the proton acceptor property or the change from the proton acceptor property to the acidity is a change in the proton acceptor property due to the addition of a proton to the proton acceptor property functional group.
  • a low molecular weight compound having a nitrogen atom and a group desorbed by the action of an acid can also be used as an acid diffusion control agent.
  • the low molecular weight compound is preferably an amine derivative having a group eliminated by the action of an acid on a nitrogen atom.
  • the group eliminated by the action of the acid is preferably an acetal group, a carbonate group, a carbamate group, a tertiary ester group, a tertiary hydroxyl group, or a hemiaminol ether group, and a carbamate group or a hemiaminol ether group is more preferable. preferable.
  • the molecular weight of the low molecular weight compound is preferably 100 to 1000, more preferably 100 to 700, and even more preferably 100 to 500.
  • the low molecular weight compound may have a carbamate group having a protecting group on the nitrogen atom.
  • the content of the acid diffusion control agent is preferably 0.001 to 15% by mass, preferably 0.01 to 8% by mass, based on the total solid content of the resist composition. More preferred.
  • the acid diffusion control agent may be used alone or in combination of two or more.
  • the resist composition contains a compound represented by the general formula (PB) as a photoacid generator, the compound represented by the general formula (PB) includes a structure having a function corresponding to an acid diffusion control agent. Therefore, it is also preferable that the resist composition does not substantially contain the acid diffusion control agent.
  • the fact that the acid diffusion control agent is substantially not contained means that the content of the acid diffusion control agent is 5% by mass or less with respect to the content of the compound represented by the general formula (PB). ..
  • the molar ratio is preferably 2.5 or more from the viewpoint of sensitivity and resolution, and the molar ratio is preferably 300 or less from the viewpoint of suppressing a decrease in resolution due to the thickening of the resist pattern over time from exposure to heat treatment.
  • the photoacid generator / acid diffusion control agent (molar ratio) is more preferably 5.0 to 200, and even more preferably 7.0 to 150.
  • Examples of the acid diffusion control agent include the compounds described in paragraphs [0140] to [0144] of JP2013-11833A (amine compounds, amide group-containing compounds, urea compounds, nitrogen-containing heterocyclic compounds, etc.). Can also be mentioned.
  • the resist composition may contain a hydrophobic resin different from the resin (A) in addition to the resin (A).
  • Hydrophobic resins are preferably designed to be unevenly distributed on the surface of the resist film, but unlike surfactants, they do not necessarily have to have hydrophilic groups in the molecule and are a uniform mixture of polar and non-polar substances. It does not have to contribute to.
  • the effects of adding the hydrophobic resin include controlling the static and dynamic contact angles of the resist film surface with respect to water, and suppressing outgas.
  • Hydrophobic resin from the viewpoint of uneven distribution in the film surface layer, "fluorine atom”, “silicon atom”, and has any one or more "CH 3 partial structure contained in the side chain portion of the resin” It is preferable to have two or more kinds. Further, the hydrophobic resin preferably has a hydrocarbon group having 5 or more carbon atoms. These groups may be contained in the main chain of the resin or may be substituted in the side chain.
  • the fluorine atoms and / or silicon atoms in the hydrophobic resin may be contained in the main chain of the resin and may be contained in the side chains. You may.
  • the partial structure having a fluorine atom is preferably an alkyl group having a fluorine atom, a cycloalkyl group having a fluorine atom, or an aryl group having a fluorine atom.
  • the alkyl group having a fluorine atom (preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms) is a linear or branched alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom. Further, it may have a substituent other than a fluorine atom.
  • the cycloalkyl group having a fluorine atom is a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and may further have a substituent other than the fluorine atom.
  • the aryl group having a fluorine atom include those in which at least one hydrogen atom of an aryl group such as a phenyl group and a naphthyl group is substituted with a fluorine atom, and further have a substituent other than the fluorine atom. May be.
  • Examples of the repeating unit having a fluorine atom or a silicon atom include the repeating unit exemplified in paragraph [0519] of US2012 / 0251948A1.
  • the hydrophobic resin may preferably contain a CH 3 partial structure side chain moiety.
  • CH 3 partial structure contained in the side chain portion in the hydrophobic resin an ethyl group, and is intended to include CH 3 partial structure a propyl group has.
  • the methyl group directly bonded to the main chain of the hydrophobic resin (for example, the ⁇ -methyl group of the repeating unit having a methacrylic acid structure) contributes to the uneven distribution of the surface of the hydrophobic resin due to the influence of the main chain. small Therefore, not included in the CH 3 partial structures in the present invention.
  • the resins described in JP2011-24801A, JP2010-175859, and JP2012-032544 can also be preferably used.
  • the content of the hydrophobic resin is preferably 0.01 to 20% by mass, more preferably 0.1 to 15% by mass, based on the total solid content of the resist composition. ..
  • the resist composition may contain a surfactant.
  • a surfactant is included, a pattern having better adhesion and fewer development defects can be formed.
  • the surfactant is preferably a fluorine-based and / or silicon-based surfactant.
  • Fluorine-based and / or silicon-based surfactants include, for example, the surfactants described in paragraph [0276] of US Patent Application Publication No. 2008/0248425.
  • Ftop EF301 or EF303 (manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.); Florard FC430, 431, and 4430 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.); Megafuck F171, F173, F176, F189, F113, F110, F177, F120, and R08 (manufactured by DIC Co., Ltd.); Surflon S-382, SC101, 102, 103, 104, 105 or 106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.); Troysol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.) ); GF-300 or GF-150 (manufactured by Toa Synthetic Chemical Co., Ltd.), Surflon S-393 (manufactured by Seimi Chemical Co., Ltd.); Ftop EF121, EF122A, EF122B, RF122C, EF125M, EF135M, EF
  • the surfactant is a fluoroaliphatic compound produced by a telomerization method (also referred to as a telomer method) or an oligomerization method (also referred to as an oligomer method). May be synthesized using. Specifically, a polymer having a fluoroaliphatic group derived from this fluoroaliphatic compound may be used as a surfactant. This fluoroaliphatic compound can be synthesized, for example, by the method described in JP-A-2002-090991. In addition, surfactants other than the fluorine-based and / or silicon-based surfactants described in paragraph [0280] of US Patent Application Publication No. 2008/0248425 may be used.
  • surfactants may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the surfactant is preferably 0.0001 to 2% by mass, more preferably 0.0005 to 1% by mass, based on the total solid content of the composition.
  • the resist composition comprises a dissolution inhibitory compound, a dye, a plasticizer, a photosensitizer, a light absorber, and / or a compound that promotes solubility in a developing solution (for example, a phenol compound having a molecular weight of 1000 or less, or a carboxylic acid group. (Alicyclic or aliphatic compound) containing the above may be further contained.
  • the resist composition may further contain a dissolution inhibitory compound.
  • a dissolution inhibitory compound is a compound having a molecular weight of 3000 or less, which is decomposed by the action of an acid and its solubility in an organic developer is reduced.
  • the composition of the present invention relates to an actinic or radiation-sensitive resin composition whose properties change in response to irradiation with active light or radiation. More specifically, the composition of the present invention comprises a semiconductor manufacturing process such as an IC (Integrated Circuit), a circuit substrate manufacturing such as a liquid crystal or a thermal head, a molding structure for imprinting, another photofabrication step, or a photofabrication step. It relates to a sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition used for producing a flat plate printing plate or an acid-curable composition.
  • the pattern formed in the present invention can be used in an etching step, an ion implantation step, a bump electrode forming step, a rewiring forming step, a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), and the like.
  • the present invention also relates to a sensitive light or radiation sensitive film (also referred to as a "resist film”) formed by the sensitive light or radiation composition of the present invention.
  • a sensitive light or radiation sensitive film also referred to as a "resist film”
  • Such a film is formed, for example, by applying the composition of the present invention onto a support such as a substrate.
  • the thickness of this film is preferably 0.02 to 0.1 ⁇ m.
  • As a method of coating on the substrate it is applied on the substrate by an appropriate coating method such as spin coating, roll coating, flow coating, dip coating, spray coating, doctor coating, etc., but spin coating is preferable, and the number of rotations thereof is high. 1000-3000 rpm (rotations per minute) is preferable.
  • the coating film is prebaked at 60 to 150 ° C. for 1 to 20 minutes, preferably 80 to 120 ° C. for 1 to 10 minutes to form a thin film.
  • a silicon wafer can be used, and examples of the material to be the outermost layer include Si, SiO 2 , SiN, SiON, TiN, and the like.
  • WSi, BPSG, SOG, organic antireflection film and the like can be mentioned.
  • Step 1 Forming a resist film on a substrate using a resist composition
  • Step 2 Exposing the resist film (preferably with EUV light)
  • Step 3 Using a developing solution to expose the exposed resist film Steps of developing and forming a pattern The procedure of each of the above steps will be described in detail below.
  • Step 1 is a step of forming a resist film on the substrate using the resist composition.
  • the definition of the resist composition is as described above.
  • Examples of the method of forming a resist film on a substrate using a resist composition include a method of applying a resist composition on a substrate. It is preferable to filter the resist composition as necessary before coating.
  • the pore size of the filter is preferably 0.1 ⁇ m or less, more preferably 0.05 ⁇ m or less, still more preferably 0.03 ⁇ m or less.
  • the filter is preferably made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon.
  • the resist composition can be applied onto a substrate (eg, silicon, silicon dioxide coating) such as that used in the manufacture of integrated circuit elements by an appropriate coating method such as a spinner or coater.
  • the coating method is preferably spin coating using a spinner.
  • the rotation speed for spin coating using a spinner is preferably 1000 to 3000 rpm.
  • the substrate may be dried to form a resist film. If necessary, various undercoat films (inorganic film, organic film, antireflection film) may be formed under the resist film.
  • drying method examples include a method of heating and drying.
  • the heating can be carried out by a means provided in a normal exposure machine and / or a developing machine, and may be carried out by using a hot plate or the like.
  • the heating temperature is preferably 80 to 150 ° C, more preferably 80 to 140 ° C, still more preferably 80 to 130 ° C.
  • the heating time is preferably 30 to 1000 seconds, more preferably 60 to 800 seconds, still more preferably 60 to 600 seconds.
  • the film thickness of the resist film is not particularly limited, but 10 to 65 nm is preferable, and 15 to 50 nm is more preferable, from the viewpoint of being able to form a fine pattern with higher accuracy.
  • a top coat may be formed on the upper layer of the resist film by using the top coat composition. It is preferable that the topcoat composition is not mixed with the resist film and can be uniformly applied to the upper layer of the resist film. Further, it is preferable to dry the resist film before forming the top coat. Next, the topcoat composition can be applied onto the obtained resist film by the same means as in the method for forming the resist film, and further dried to form a topcoat.
  • the film thickness of the top coat is preferably 10 to 200 nm, more preferably 20 to 100 nm, and even more preferably 40 to 80 nm.
  • the top coat is not particularly limited, and a conventionally known top coat can be formed by a conventionally known method.
  • the top coat is based on the description in paragraphs [0072] to [0082] of JP-A-2014-059543. Can be formed.
  • the basic compound that can be contained in the top coat include basic compounds that may be contained in the resist composition described later.
  • the top coat preferably contains a compound containing at least one group or bond selected from the group consisting of an ether bond, a thioether bond, a hydroxyl group, a thiol group, a carbonyl bond, and an ester bond.
  • Step 2 is a step of exposing the resist film (preferably with EUV light).
  • Examples of the exposure method include a method of irradiating the formed resist film with EUV light through a predetermined mask.
  • the heating temperature is preferably 80 to 150 ° C, more preferably 80 to 140 ° C, still more preferably 80 to 130 ° C.
  • the heating time is preferably 10 to 1000 seconds, more preferably 10 to 180 seconds, and even more preferably 30 to 120 seconds.
  • the heating can be carried out by means provided in a normal exposure machine and / or a developing machine, and may be carried out by using a hot plate or the like. This process is also called post-exposure baking.
  • Step 3 is a step of developing the exposed resist film using a developing solution to form a pattern.
  • the developer may be an alkaline developer or a developer containing an organic solvent (hereinafter, also referred to as an organic developer).
  • Examples of the developing method include a method of immersing the substrate in a tank filled with a developing solution for a certain period of time (dip method), and a method of raising the developing solution on the surface of the substrate by surface tension and allowing it to stand still for a certain period of time (paddle method). ), A method of spraying the developer on the surface of the substrate (spray method), and a method of continuously discharging the developer while scanning the developer discharge nozzle on the substrate rotating at a constant speed (dynamic discharge method). ). Further, after the step of performing the development, a step of stopping the development may be carried out while substituting with another solvent.
  • the development time is not particularly limited as long as the resin in the unexposed portion is sufficiently dissolved, and is preferably 10 to 300 seconds, more preferably 20 to 120 seconds.
  • the temperature of the developing solution is preferably 0 to 50 ° C, more preferably 15 to 35 ° C.
  • alkaline aqueous solution containing alkali is not particularly limited, and for example, a quaternary ammonium salt typified by tetramethylammonium hydroxide, an inorganic alkali, a primary amine, a secondary amine, a tertiary amine, an alcohol amine, a cyclic amine, or the like can be used.
  • Examples include alkaline aqueous solutions containing.
  • the alkaline developer is preferably an aqueous solution of a quaternary ammonium salt typified by tetramethylammonium hydroxide (TMAH).
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide
  • An appropriate amount of alcohols, surfactants and the like may be added to the alkaline developer.
  • the alkali concentration of the alkaline developer is usually 0.1 to 20% by mass.
  • the pH of the alkaline developer is usually 10.0 to 15.0.
  • the organic developer is a developer containing at least one organic solvent selected from the group consisting of a ketone solvent, an ester solvent, an alcohol solvent, an amide solvent, an ether solvent, and a hydrocarbon solvent. It is preferable to have it.
  • ketone solvent examples include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanonone, 2-nonanonone, acetone, 2-heptanone (methylamylketone), 4-heptanone, 1-hexanone, 2-hexanone, and diisobutylketone.
  • Examples thereof include cyclohexanone, methylcyclohexanone, phenylacetone, methylethylketone, methylisobutylketone, acetylacetone, acetonylacetone, ionone, diacetonyl alcohol, acetylcarbinol, acetophenone, methylnaphthylketone, isophorone, and propylene carbonate.
  • ester solvent examples include methyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, pentyl acetate, isopentyl acetate, amyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, and diethylene glycol monoethyl.
  • examples thereof include butyl, methyl 2-hydroxyisobutyrate, isoamyl acetate, isobutyl isobutyrate, and butyl propionate.
  • the alcohol solvent for example, the solvents disclosed in paragraphs [0715] to [0718] of US Patent Application Publication No. 2016/0070167A1 can be used. ..
  • a plurality of the above solvents may be mixed, or may be mixed with a solvent other than the above or water.
  • the water content of the developer as a whole is preferably less than 50% by mass, more preferably less than 20% by mass, further preferably less than 10% by mass, and particularly preferably substantially free of water.
  • the content of the organic solvent in the organic developer is preferably 50% by mass or more and 100% by mass or less, more preferably 80% by mass or more and 100% by mass or less, and 90% by mass or more and 100% by mass or less, based on the total amount of the developing solution. The following is more preferable, and 95% by mass or more and 100% by mass or less is particularly preferable.
  • the pattern forming method preferably includes a step of washing with a rinsing solution after the step 3.
  • Examples of the rinsing solution used in the rinsing step after the step of developing with an alkaline developer include pure water. An appropriate amount of surfactant may be added to pure water. An appropriate amount of surfactant may be added to the rinse solution.
  • the rinse solution used in the rinse step after the development step using the organic developer is not particularly limited as long as it does not dissolve the resist pattern, and a solution containing a general organic solvent can be used.
  • a rinsing solution a rinsing solution containing at least one organic solvent selected from the group consisting of a hydrocarbon solvent, a ketone solvent, an ester solvent, an alcohol solvent, an amide solvent, and an ether solvent is used. Is preferable.
  • the hydrocarbon solvent, the ketone solvent, the ester solvent, the alcohol solvent, the amide solvent, and the ether solvent include those similar to those described in the developing solution containing an organic solvent.
  • the method of the rinsing process is not particularly limited, for example, a method of continuously discharging the rinsing liquid onto a substrate rotating at a constant speed (rotary coating method), or immersing the substrate in a tank filled with the rinsing liquid for a certain period of time. Examples thereof include a method (dip method) and a method of spraying a rinse liquid on the surface of a substrate (spray method).
  • the pattern forming method of the present invention may include a heating step (Post Bake) after the rinsing step. In this step, the developing solution and the rinsing solution remaining between the patterns and inside the patterns are removed by baking. In addition, this step has the effect of smoothing the resist pattern and improving the surface roughness of the pattern.
  • the heating step after the rinsing step is usually performed at 40 to 250 ° C. (preferably 90 to 200 ° C.) for 10 seconds to 3 minutes (preferably 30 seconds to 120 seconds).
  • the substrate may be etched using the formed pattern as a mask. That is, the pattern formed in step 3 may be used as a mask to process the substrate (or the underlayer film and the substrate) to form the pattern on the substrate.
  • the processing method of the substrate (or the underlayer film and the substrate) is not particularly limited, but the substrate (or the underlayer film and the substrate) is dry-etched using the pattern formed in step 3 as a mask to obtain the substrate.
  • the method of forming the pattern is preferable.
  • the dry etching may be one-step etching or multi-step etching. When the etching is an etching consisting of a plurality of stages, the etching of each stage may be the same process or different processes.
  • etching any known method can be used for etching, and various conditions and the like are appropriately determined according to the type and application of the substrate.
  • the Bulletin of the International Society of Optical Engineering (Proc. Of SPIE) Vol. Etching can be performed according to 6924, 692420 (2008), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-267112, and the like. It is also possible to follow the method described in "Chapter 4 Etching" of "Semiconductor Process Textbook 4th Edition 2007 Published Publisher: SEMI Japan". Of these, oxygen plasma etching is preferable for dry etching.
  • the resist composition and various materials used in the pattern forming method of the present invention are made of metal or the like. It is preferable that it does not contain impurities.
  • the content of impurities contained in these materials is preferably 1 mass ppm or less, more preferably 10 mass ppt or less, further preferably 100 mass ppt or less, particularly preferably 10 mass ppt or less, and most preferably 1 mass ppt or less.
  • examples of the metal impurities include Na, K, Ca, Fe, Cu, Mg, Al, Li, Cr, Ni, Sn, Ag, As, Au, Ba, Cd, Co, Pb, Ti, V, etc. W, Zn and the like can be mentioned.
  • Examples of the method for removing impurities such as metals from various materials include filtration using a filter.
  • the filter pore size is preferably less than 100 nm, more preferably 10 nm or less, and even more preferably 5 nm or less.
  • the filter is preferably made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon.
  • the filter may be composed of a composite material in which the above filter material and an ion exchange medium are combined.
  • a filter that has been pre-cleaned with an organic solvent may be used.
  • Filter In the filtration step, a plurality of types of filters may be connected in series or in parallel. When using a plurality of types of filters, filters having different pore diameters and / or materials may be used in combination.
  • various materials may be filtered a plurality of times, and the step of filtering the various materials a plurality of times may be a circulation filtration step.
  • the step of filtering the various materials a plurality of times may be a circulation filtration step.
  • a polyethylene filter having a pore diameter of 50 nm, a nylon filter having a pore diameter of 10 nm, and a polyethylene filter having a pore diameter of 3 nm in a permutation and perform circulation filtration 10 times or more.
  • the inside of the resist composition manufacturing apparatus is preferably gas-replaced with an inert gas such as nitrogen. This makes it possible to suppress the dissolution of an active gas such as oxygen in the resist composition.
  • the resist composition is filtered through a filter and then filled in a clean container.
  • the resist composition filled in the container is preferably stored in a refrigerator. As a result, performance deterioration over time is suppressed.
  • the shorter the time from the completion of filling the composition into the container to the start of refrigerated storage is preferably, generally within 24 hours, preferably within 16 hours, more preferably within 12 hours, and 10 Within hours is even more preferred.
  • the storage temperature is preferably 0 to 15 ° C, more preferably 0 to 10 ° C, and even more preferably 0 to 5 ° C.
  • a method of reducing impurities such as metals contained in various materials for example, a method of selecting a raw material having a low metal content as a raw material constituting various materials, and a filter filtration of the raw materials constituting various materials are performed. Examples thereof include a method of performing the distillation and a method of performing distillation under conditions in which contamination is suppressed as much as possible by lining the inside of the apparatus with Teflon (registered trademark).
  • impurities may be removed by an adsorbent, or filter filtration and an adsorbent may be used in combination.
  • a known adsorbent can be used, and for example, an inorganic adsorbent such as silica gel and zeolite, and an organic adsorbent such as activated carbon can be used.
  • an inorganic adsorbent such as silica gel and zeolite
  • an organic adsorbent such as activated carbon
  • Conductive compounds are added to organic treatment liquids such as rinse liquids to prevent damage to chemical liquid piping and various parts (filters, O-rings, tubes, etc.) due to static electricity charging and subsequent electrostatic discharge. You may.
  • the conductive compound is not particularly limited, and examples thereof include methanol.
  • the amount to be added is not particularly limited, but is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, in terms of maintaining preferable development characteristics or rinsing characteristics.
  • Examples of the chemical solution piping include various piping coated with SUS (stainless steel), antistatic polyethylene, polypropylene, or fluororesin (polytetrafluoroethylene, perflooloalkoxy resin, etc.). Can be used.
  • antistatic treated polyethylene, polypropylene, or fluororesin polytetrafluoroethylene, perflooloalkoxy resin, etc.
  • a method for improving the surface roughness of the pattern may be applied to the pattern formed by the method of the present invention.
  • Examples of the method for improving the surface roughness of the pattern include a method of treating the pattern with a plasma of a hydrogen-containing gas disclosed in International Publication No. 2014/002808.
  • SPIE Vol. 8328 83280N-1 "EUV Resist Curing Technology for LWR Reduction and Etch Sensitivity Enhancement" can be mentioned.
  • the aspect ratio obtained by dividing the pattern height by the line width is preferably 2.5 or less, more preferably 2.1 or less, still more preferably 1.7 or less. ..
  • the pattern to be formed is a trench pattern or a contact hole pattern
  • the aspect ratio obtained by dividing the pattern height by the trench width or the hole diameter is preferably 4.0 or less, preferably 3.5. The following is more preferable, and 3.0 or less is further preferable.
  • the pattern forming method of the present invention can also be used for guide pattern forming in DSA (Directed Self-Assembly) (see, for example, ACS Nano Vol. 4 No. 8 Page 4815-4823).
  • DSA Directed Self-Assembly
  • the pattern formed by the above method can be used as, for example, the core material (core) of the spacer process disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-270227 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-164509.
  • the present invention also relates to a method for manufacturing an electronic device including the above-mentioned pattern forming method, and an electronic device manufactured by this manufacturing method.
  • the electronic device of the present invention is suitably mounted on an electric electronic device (home appliance, OA (Office Automation), media-related device, optical device, communication device, etc.).
  • the weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw / Mn) of the resins A-1 to A-16 and A'-1 to A'-6 were measured by GPC (carrier: tetrahydrofuran (THF)) (polystyrene). Converted amount).
  • the composition ratio (mass ratio) of the resin was measured by 13 C-NMR (nuclear magnetic resonance).
  • the weight average molecular weight (Mw: polystyrene equivalent) determined from the GPC (carrier: tetrahydrofuran (THF)) of the obtained resin A-1 was 6500, and the dispersity (Mw / Mn) was 1.52. 13
  • the composition ratio measured by C-NMR (nuclear magnetic resonance) was 30/20/20/30 in terms of mass ratio.
  • Photoacid generator ⁇ Photoacid generator B> The structures of the photoacid generators (B) (Compounds B-1 to B-12) shown in Table 2 are shown below.
  • H-1 Megafuck F176 (manufactured by DIC Corporation, fluorine-based surfactant)
  • H-2 Megafuck R08 (manufactured by DIC Corporation, fluorine and silicon-based surfactant)
  • H-3 PF656 (manufactured by OMNOVA, fluorine-based surfactant)
  • the underlayer film forming composition AL412 (manufactured by Brewer Science) was applied onto a silicon wafer having a diameter of 12 inches and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form a base film having a film thickness of 20 nm.
  • the resist composition shown in Table 2 was applied thereto and baked at 100 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a film thickness of 30 nm.
  • a pattern obtained for a silicon wafer having a obtained resist film using an EUV exposure apparatus Micro Exposure Tool, NA0.3, Quadrupole, outer sigma 0.68, inner sigma 0.36, manufactured by Exitech).
  • Pattern irradiation was performed so that the average line width of the above was 20 nm.
  • the resist film after exposure was baked at 90 ° C. for 60 seconds, developed with n-butyl acetate for 30 seconds, and spin-dried to obtain a negative pattern.
  • the LWR (nm) before aging is preferably 4.7 nm or less, 4.4 nm or less, 4.1 nm or less, 3.8 nm or less, 3.5 nm or less, and 3.2 nm or less in this order.
  • LWR performance after aging nm>
  • the pattern obtained by the above method was observed from the upper part of the pattern using a length-measuring scanning electron microscope (SEM (Hitachi, Ltd. S-9380II)).
  • SEM length-measuring scanning electron microscope
  • the line width of the pattern was observed at 250 points, and the measurement variation was evaluated by 3 ⁇ and used as LWR (nm).
  • the smaller the LWR value the better the LWR performance after aging.
  • a pattern was formed using the resist composition after preparation and then stored in a dark room at room temperature (25 ° C.) for 180 days for evaluation.
  • the LWR (nm) after aging is preferably 4.7 nm or less, 4.4 nm or less, 4.1 nm or less, 3.8 nm or less, 3.5 nm or less, and 3.2 nm or less in this order.
  • ⁇ Defect evaluation before leaving (defect suppression)> The pattern obtained by the above method was evaluated using UVVision5 (manufactured by AMAT) and SEMVisionG4 (manufactured by AMAT) by counting the number of defects per silicon wafer and according to the following evaluation criteria. The smaller the number of defects, the better the defect suppression property.
  • defect inhibitory property a resist film was formed using the resist composition immediately after preparation, and EUV exposure was performed immediately after coating and baking to form a pattern.
  • A Number of defects is 50 or less
  • B Number of defects is more than 50 and less than 100
  • C Number of defects is more than 100 and less than 200
  • D Number of defects is more than 200 and less than 300
  • E Number of defects is more than 300 and 400 or less
  • F Number of defects is more than 400 and less than 500
  • G Number of defects is more than 500 and less than 600
  • H Number of defects is more than 600 and 700
  • I Number of defects is more than 700 and less than 800
  • J Number of defects is more than 800 and less than 900
  • K Number of defects is more than 900 and less than 1000
  • L Number of defects is more than 1000 1100 or less
  • M Number of defects is more than 1100 and 1200 or less
  • N Number of defects is more than 1200 and 1300 or less
  • O Number of defects is more than 1300 and 1400 or less
  • the resist composition of the present invention is excellent in LWR performance after aging and defect performance (defect inhibitory property) after leaving when a pattern is formed by organic solvent development.
  • the resist compositions of Comparative Examples had insufficient performance.
  • the underlayer film forming composition AL412 (manufactured by Brewer Science) was applied onto a silicon wafer having a diameter of 12 inches and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form a base film having a film thickness of 20 nm.
  • the resist composition shown in Table 4 was applied thereto and baked at 100 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a film thickness of 30 nm.
  • a pattern obtained for a silicon wafer having a obtained resist film using an EUV exposure apparatus Micro Exposure Tool, NA0.3, Quadrupole, outer sigma 0.68, inner sigma 0.36, manufactured by Exitech).
  • Pattern irradiation was performed so that the average line width of the above was 20 nm.
  • the resist film after exposure was baked at 90 ° C. for 60 seconds, developed with an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (2.38% by mass) for 30 seconds, and then rinsed with pure water for 30 seconds. Then, this was spin-dried to obtain a positive pattern. Using the obtained positive pattern, the LWR performance before and after aging and the defect suppression property before and after leaving were evaluated in the same manner as described above.
  • the resist composition of the present invention is excellent in LWR performance after aging and defect performance (defect suppression property) after aging even when a pattern is formed by alkaline development.
  • the resist compositions of Comparative Examples had insufficient performance.
  • a pattern having excellent LWR performance can be obtained even when stored for a long period of time, and even when a leaving time after application occurs, the pattern is defective.

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Abstract

本発明は、樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)とを含有し、上記樹脂(A)が、特定構造と環構造とを有する繰り返し単位(a1)と、特定構造を有する繰り返し単位(a2)と、特定構造の繰り返し単位(a3)とを含有し、上記繰り返し単位(a3)の含有量が、上記樹脂(A)の全繰り返し単位に対して30重量%以上である感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いる感活性光線性又は感放射線性膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法を提供する。

Description

感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法
 本発明は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、パターン形成方法、及び、電子デバイスの製造方法に関する。
 IC(Integrated Circuit、集積回路)及びLSI(LargeScale Integrated circuit、大規模集積回路)等の半導体デバイスの製造プロセスにおいては、感光性組成物を用いたリソグラフィーによる微細加工が行われている。
 リソグラフィーの方法として、感光性組成物によりレジスト膜を形成した後、得られた膜を露光して、その後、現像する方法が挙げられる。特に、近年、露光の際に、ArFエキシマレーザーに加えて、EB(Electron Beam)EUV(Extreme ultraviolet)光を用いる検討がなされており、EUV露光に適した感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の開発がなされている。
 特許文献1には、含フッ素単量体から得られる繰り返し単位を含有する高分子化合物をベース樹脂として含有するレジスト材料が開示されている。
 特許文献2には、特定の繰り返し単位を有する樹脂(A)と、感放射線性の酸発生剤(B)と、特定の酸拡散抑制剤(C)と、溶剤(D)とを含有する感放射線性樹脂組成物が開示されている。
 特許文献3は、特定の式で求められるA値が0.14以上であり、酸の作用により極性が増大してアルカリ現像液に対する溶解度が増大し、有機溶剤に対する溶解度が減少する樹脂、及び、光酸発生材を含む感光性組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成する工程を含む反転パターン形成方法が開示されている。
 特許文献4は、環状カーボネートを有する繰り返し単位と、酸によってアルカリ現像液に可溶になる繰り返し単位とを有する高分子化合物を含むポジ型レジスト材料を基板上に塗布してレジスト膜を形成する工程を含むレジストパターンの形成方法が開示されている。
 特許文献5には、特定のレジストパターン形成方法にて用いられる、(A)酸解離性基を有する繰り返し単位(1)を含む重合体と、(F)フッ素原子を有する繰り返し単位を含む重合体と、(C)感放射線性酸発生剤と、(D)溶剤と、を含有する感放射線性組成物が開示されている。
 特許文献6には、(A)環状炭酸エステル構造を有し、酸の作用により分解してアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂、及び(B)特定の活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が開示されている。
日本国特開2007-204385号公報 日本国特開2010-66503号公報 国際公開第2019/045107号明細書 日本国特開2009-223294号公報 日本国特開2011-180385号公報 日本国特開2013-117693号公報
 近年、EUV光を用いて形成されるパターンの欠陥をより少なくできることが求められている。また、得られるパターンのLWR(line width roughness)性能が良好であることが求められている。
 本発明者らが検討を進めていく中で、特許文献1~6に記載の組成物は、製造してから長期間(例えば180日)保存した後にパターンを形成した場合のLWR性能や、組成物の塗布後に引き置き時間を設けた場合に形成されるパターンの欠陥抑制性能が不十分であることが新たにわかってきた。
 そこで本発明は、EUV光を用いて形成されるパターンにおいて、長期間保存をした場合でもLWR性能に優れ、且つ、塗布後に引き置き時間を設けた場合でもパターンの欠陥発生を抑制できる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を提供することを課題とする。
 また、本発明は、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いる感活性光線性又は感放射線性膜、パターン形成方法、及び、電子デバイスの製造方法を提供することを課題とする。
 本発明者らは、以下の構成により上記課題を解決できることを見出した。
[1]
 (A)樹脂と、(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物と、を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物であって、
 上記樹脂(A)が、
 下記一般式(1)で表される構造と、環構造と、を有する繰り返し単位(a1)と、
 下記一般式(2)で表される構造を有する繰り返し単位(a2)と、
 下記一般式(3)で表される繰り返し単位(a3)と、を含有し、
 上記樹脂(A)中の上記繰り返し単位(a3)の含有量が、上記樹脂(A)の全繰り返し単位に対して30質量%以上である、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 一般式(1)中、
 Rは水素原子、又はアルキル基を表す。
 *は結合位置を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 一般式(2)中、
 Qは酸素原子又は硫黄原子を表す。Qは同一であっても異なっていてもよい。
 nは1~3の整数を表す。
 Rは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。nが2以上の整数を表す場合、複数のRは同一であってもよく、異なっていてもよい。
 *は結合位置を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 一般式(3)中、
 Xは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
 Zは酸の作用により脱離する基を有する基を表す。
[2]
 上記繰り返し単位(a3)が、下記一般式(3-2)で表される繰り返し単位(a3-2)である、[1]に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 一般式(3-2)中、
 Xは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
 Rはのアルキル基、シクロアルキル基、又はアリール基を表す。
 mは1以上の整数を表す。
[3]
 上記繰り返し単位(a2)が、下記一般式(2-1)で表される繰り返し単位(a2-1)、下記一般式(2-2)で表される繰り返し単位(a2-2)、又は下記一般式(2-3)で表される繰り返し単位(a2-3)である、[1]又は[2]に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 一般式(2-1)中、
 Xは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
 Qは酸素原子又は硫黄原子を表す。Qは同一であっても異なっていてもよい。
 nは1~3の整数を表す。
 L21は単結合、2価の鎖状若しくは分岐状の炭化水素基、2価の脂環式炭化水素基、2価の芳香族炭化水素基、-O-、-C(=O)-、又はこれらを組み合わせてなる2価の連結基を表す。
 Rは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。nが2以上の整数を表す場合、複数のRは同一であってもよく、異なっていてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 一般式(2-2)中、
 Xは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
 Qは酸素原子又は硫黄原子を表す。Qは同一であっても異なっていてもよい。
 L22は単結合、2価の鎖状若しくは分岐状の炭化水素基、2価の脂環式炭化水素基、2価の芳香族炭化水素基、-O-、-C(=O)-、又はこれらを組み合わせてなる2価の連結基を表す。
 Ar1は、Qを含む環基と共に環を形成する原子団を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 一般式(2-3)中、
 Xは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
 Qは酸素原子又は硫黄原子を表す。Qは同一であっても異なっていてもよい。
 L23は単結合、2価の鎖状若しくは分岐状の炭化水素基、2価の脂環式炭化水素基、2価の芳香族炭化水素基、-O-、-C(=O)-、又はこれらを組み合わせてなる2価の連結基を表す。
 Ar2は、Qを含む環基と共に環を形成する原子団を表す。
 Rは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
[4]
 上記繰り返し単位(a2)が、下記一般式(2-1-1)で表される繰り返し単位(a2-1-1)である、[1]~[3]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 一般式(2-1-1)中、
 Xは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
 Qは酸素原子又は硫黄原子を表す。Qは同一であっても異なっていてもよい。
 nは1~3の整数を表す。
 L24は単結合、2価の鎖状炭化水素基、-O-、-C(=O)-、又はこれらを組み合わせてなる2価の連結基を表す。
 Rは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。nが2以上の整数を表す場合、複数のRは同一であってもよく、異なっていてもよい。
[5]
 上記繰り返し単位(a1)が、下記一般式(1-1)で表される繰り返し単位(a1-1)である、[1]~[4]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 一般式(1-1)中、
 Xは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
 L11は単結合、アルキレン基、-O-、-C(=O)-、又はこれらを組み合わせてなる基を表す。
 L12は単結合、又はアルキレン基を表す。
 Eは(d+1)価の非芳香族性環基、又は芳香環基を表す。
 Rは水素原子、又はアルキル基を表す。
 dは1又は2を表す。
[6]
 上記活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)の含有量が、全固形分に対して15質量%以上である、[1]~[5]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
[7]
 上記活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)が、下記一般式(PA-1)で表される化合物を含む、[1]~[6]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 一般式(PA-1)中、
 A及びAは、それぞれ独立に、-SO-R、又は、-CO-Rを表す。
 Rは、有機基を表す。
 Mは、カチオンを表す。
[8]
 上記活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)が、下記一般式(PB)で表される化合物を含む、[1]~[7]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
 M  A-L-B M     (PB)
 一般式(PB)中、M 及びM は、それぞれ独立に、有機カチオンを表す。
 Lは、2価の有機基を表す。
 Aは、酸アニオン基を表す。
 ただし、一般式(PB)で表される化合物のM 及びM がそれぞれ水素原子で置換されたHA-L-BHで表される化合物において、HAで表される基のpKaは、BHで表される基のpKaよりも低い。
 Bは、一般式(B-1)~(B-4)のいずれかで表される基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 上記一般式(B-1)~(B-4)中、*は、結合位置を表す。
 上記一般式(B-1)~(B-4)中、Rは、有機基を表す。
[9]
 [1]~[8]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて形成された感活性光線性又は感放射線性膜。
[10]
 [1]~[8]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて、基板上にレジスト膜を形成する工程と、
 上記レジスト膜を露光する工程と、
 現像液を用いて、上記露光されたレジスト膜を現像し、パターンを形成する工程と、を有するパターン形成方法。
[11]
 [10]に記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。
 本発明によれば、EUV光を用いて形成されるパターンにおいて、長期間保存をした場合でもLWR性能に優れるパターンを得られ、且つ、塗布後の引き置き時間が生じた場合でも、パターンの欠陥発生を抑制できる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を提供できる。
 また、本発明によれば、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いる感活性光線性又は感放射線性膜、パターン形成方法、及び、電子デバイスの製造方法を提供できる。
 以下に、本発明を実施するための形態の一例を説明する。
 なお、本明細書において「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
 本明細書において表記される2価の基の結合方向は、特に断らない限り制限されない。例えば、「X-Y-Z」なる一般式で表される化合物中の、Yが-COO-である場合、Yは、-CO-O-であってもよく、-O-CO-であってもよい。また、上記化合物は「X-CO-O-Z」であってもよく「X-O-CO-Z」であってもよい。
 本明細書における、「(メタ)アクリル」とは、アクリル及びメタクリルを含む総称であり、「アクリル及びメタクリルの少なくとも1種」を意味する。同様に「(メタ)アクリル酸」とは、「アクリル酸及びメタクリル酸の少なくとも1種」を意味する。
 本明細書中における「活性光線」又は「放射線」とは、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光:Extreme Ultraviolet)、X線、及び電子線(EB:Electron Beam)等を意味する。本明細書中における「光」とは、活性光線又は放射線を意味する。
 本明細書中における「露光」とは、特に断らない限り、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線、X線、及びEUV光等による露光のみならず、電子線、及びイオンビーム等の粒子線による描画も含む。
 本明細書において、樹脂の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、及び分散度(分子量分布ともいう)(Mw/Mn)は、GPC(Gel PermeationChromatography)装置(東ソー製HLC-8120GPC)によるGPC測定(溶媒:テトラヒドロフラン、流量(サンプル注入量):10μL、カラム:東ソー社製TSK gel Multipore HXL-M、カラム温度:40℃、流速:1.0mL/分、検出器:示差屈折率検出器(Refractive Index Detector))によるポリスチレン換算値として定義される。
 1Åは1×10-10mである。
 本明細書において酸解離定数(pKa)とは、水溶液中でのpKaを表し、具体的には、下記ソフトウェアパッケージ1を用いて、ハメットの置換基定数及び公知文献値のデータベースに基づいた値を、計算により求められる値である。本明細書中に記載したpKaの値は、全て、このソフトウェアパッケージを用いて計算により求めた値を示す。
 ソフトウェアパッケージ1: Advanced Chemistry Development (ACD/Labs) Software V8.14 for Solaris (1994-2007 ACD/Labs)。
 一方で、pKaは、分子軌道計算法によっても求められる。この具体的な方法としては、熱力学サイクルに基づいて、溶媒中におけるH+解離自由エネルギーを計算して算出する手法が挙げられる。(なお、本明細書において、上記溶媒としては、通常は水を使用し、水ではpKaを求められない場合にはDMSO(ジメチルスルホキシド)を使用する。)
 H解離自由エネルギーの計算方法については、例えばDFT(密度汎関数法)により計算できるが、他にも様々な手法が文献等で報告されており、これに制限されるものではない。なお、DFTを実施できるソフトウェアは複数存在するが、例えば、Gaussian16が挙げられる。
 本明細書中のpKaとは、上述した通り、ソフトウェアパッケージ1を用いて、ハメットの置換基定数及び公知文献値のデータベースに基づいた値を計算により求められる値を指すが、この手法によりpKaが算出できない場合には、DFT(密度汎関数法)に基づいてGaussian16により得られる値を採用するものとする。
 本明細書中における基(原子団)の表記について、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さない基と共に置換基を有する基をも包含する。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含する。また、本明細書中における「有機基」とは、少なくとも1個の炭素原子を含む基をいう。
 また、本明細書において、「置換基を有していてもよい」というときの置換基の種類、置換基の位置、及び置換基の数は特に制限されない。置換基の数は例えば、1つ、2つ、3つ、又はそれ以上であってもよい。置換基の例としては水素原子を除く1価の非金属原子団を挙げることができ、例えば、以下の置換基Tから選択できる。
(置換基T)
 置換基Tとしては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等のハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基及びtert-ブトキシ基等のアルコキシ基;フェノキシ基及びp-トリルオキシ基等のアリールオキシ基;メトキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基及びフェノキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基;アセトキシ基、プロピオニルオキシ基及びベンゾイルオキシ基等のアシルオキシ基;アセチル基、ベンゾイル基、イソブチリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基及びメトキサリル基等のアシル基;メチルスルファニル基及びtert-ブチルスルファニル基等のアルキルスルファニル基;フェニルスルファニル基及びp-トリルスルファニル基等のアリールスルファニル基;アルキル基;シクロアルキル基;アリール基;ヘテロアリール基;水酸基;カルボキシ基;ホルミル基;スルホ基;シアノ基;アルキルアミノカルボニル基;アリールアミノカルボニル基;スルホンアミド基;シリル基;アミノ基;モノアルキルアミノ基;ジアルキルアミノ基;アリールアミノ基;並びにこれらの組み合わせが挙げられる。
[感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物]
 本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(以下、「レジスト組成物」とも言う)について説明する。
 本発明のレジスト組成物は、ポジ型のレジスト組成物であっても、ネガ型のレジスト組成物であってもよい。また、アルカリ現像用のレジスト組成物であっても、有機溶剤現像用のレジスト組成物であってもよい。本発明の組成物は、典型的には、化学増幅型のレジスト組成物である。
 本発明のレジスト組成物は、(A)樹脂と、(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物と、を含有し、上記樹脂(A)が、後述する一般式(1)で表される構造と環構造とを有する繰り返し単位(a1)と、一般式(2)で表される構造を有する繰り返し単位(a2)と、一般式(3)で表される繰り返し単位(a3)と、を含有し、上記樹脂(A)中、上記繰り返し単位(a3)の含有量が、上記樹脂(A)の全繰り返し単位に対して30質量%以上である。
 このような構成で本発明の課題が解決されるメカニズムは必ずしも明らかではないが、本発明者らは以下のように考えている。
 EUV光は波長13.5nmであり、ArF(波長193nm)光等に比べて、より短波長であるため、同じ感度で露光された際の入射フォトン数が少ない。そのため、確率的にフォトンの数がばらつく“フォトンショットノイズ”の影響が大きく、得られるパターンにおける欠陥の増加及びLWR性能の悪化を招く。
 本発明では、上記影響を軽減するため、レジスト組成物に含まれる樹脂(A)が、露光光エネルギーを吸収しやすいフッ素原子を含有し、且つ、現像液に対する溶解性を向上できる一般式(1)で表される特定の構造を有する繰り返し単位(a1)を含んでいる。また、LWR性能向上を目的として、酸分解性基中の脱離基が酸の作用により脱離する前後での溶解コントラスト変化が大きい(メタ)アクリル系の酸分解性基含有繰り返し単位(a3)を含んでいる。
 しかし、一般的に、フッ素原子を含有する樹脂を用いたフッ素原子含有レジスト組成物は、フッ素原子非含有レジスト組成物に比べて、組成物調液後の保存時において活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(光酸発生剤)の凝集が起きやすいため、長期間保存をした場合のLWR性能が劣化しやすい。また、フッ素原子含有レジスト組成物は、塗布後に引き置き時間を設けると、レジスト膜表面へのフッ素原子含有樹脂の偏在が起こり、パターン形成時に欠陥が発生してしまう。
 本発明では、樹脂(A)が光酸発生剤との相溶性の高いカーボネート構造、又はチオカーボネート構造を有する繰り返し単位(a2)を含むことで、光酸発生剤の凝集を抑制し、さらに繰り返し単位(a3)を30質量%以上とすること、及び、繰り返し単位(a1)中に環構造を含むことによって、樹脂同士の凝集を抑制し、その結果、上記光酸発生剤の凝集抑制効果を十分なものとすることができるのではないかと推察している。これにより、上記フォトンショットノイズの影響を低減しつつ、光酸発生剤の凝集を抑制でき、長期間保存をした場合でもLWR性能に優れるパターンを得られるものと推察される。
 また、樹脂(A)中、繰り返し単位(a1)中に環構造を含むこと、繰り返し単位(a2)中にカーボネート構造、又はチオカーボネート構造を有すること、及び、繰り返し単位(a3)の含有量が30質量%以上であることにより、引き置き時間におけるフッ素原子同士の凝集を抑制することができ、レジスト膜中の樹脂(A)の偏在を抑制できるため、引き置き時間が生じた場合においてもパターンの欠陥発生を抑制できるものと推察される。
〔レジスト組成物の成分〕
 以下、レジスト組成物が含み得る成分について詳述する。
<(A)樹脂>
 レジスト組成物は、樹脂(A)を含む。
 樹脂(A)は、典型的には、酸分解性樹脂であり、酸の作用により極性が増大してアルカリ現像液に対する溶解度が増大し、有機溶剤に対する溶解度が減少する樹脂である。
 樹脂(A)は、酸の作用により分解して極性基を生じる基(言い換えると、酸の作用により脱離する脱離基で極性基が保護された構造)を有する。このような基(構造)を酸分解性基とも言う。酸分解性基を有する樹脂(つまり、酸分解性基を有する繰り返し単位を有する樹脂)は、酸の作用により極性が増大してアルカリ現像液に対する溶解度が増大し、有機溶剤に対する溶解度が減少する。
(繰り返し単位(a1))
 樹脂(A)は、繰り返し単位(a1)を有する。繰り返し単位(a1)は、下記一般式(1)で表される構造と、環構造(ac1)と、を有する繰り返し単位である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 一般式(1)中、Rは水素原子、又はアルキル基を表す。*は結合位置を表す。
 Rがアルキル基を表す場合のアルキル基としては、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1~18のアルキル基が挙げられ、メチル基、エチル基が好ましい。
 Rは水素原子を表すことが好ましい。
 繰り返し単位(a1)において、上記一般式(1)で表される構造が1~5つ含まれていることが好ましく、1つ又は2つ含まれていることがより好ましい。
 繰り返し単位(a1)が有する環構造(ac1)としては、非芳香族性環基、又は芳香環基が挙げられる。
 上記非芳香族性環基としては、例えば、単環式炭化水素環基、多環式炭化水素環基、ラクトン環含有環基、及びスルトン環含有環基が挙げられる。
 単環式炭化水素環基としては、例えば、シクロアルカン環基、及びシクロアルケン環基が挙げられる。
 シクロアルカン環基としては、炭素数3~12のシクロアルカン環基が挙げられ、炭素数3~7のシクロアルカン環基が好ましく、シクロペンタン環基、又はシクロヘキサン環基がより好ましく、シクロヘキサン環基がさらに好ましい。
 シクロアルケン環基としては、炭素数3~12のシクロアルケン環基が挙げられる。
 多環式炭化水素環基としては、例えば、環集合炭化水素環基及び架橋環式炭化水素環基が挙げられる。
 架橋環式炭化水素環としては、例えば、2環式炭化水素環、3環式炭化水素環、及び、4環式炭化水素環等が挙げられる。また、架橋環式炭化水素環は、5~8員シクロアルカン環が複数個縮合した縮合環でもよい。
 架橋環式炭化水素環基は、具体的には、ノルボルナン環基、アダマンタン環基、ビシクロオクタン環基、又は、トリシクロ[5、2、1、02、6]デカン環基が挙げられる。
 ラクトン環含有環基としては、例えば、5~7員環ラクトン環基が挙げられる。ビシクロ構造又はスピロ構造を形成する形で5~7員環ラクトン環に他の環が縮環していてもよい。具体的には、後述の一般式(LC1-1)~(LC1-22)のいずれかで表されるラクトン環含有環基が挙げられる。
 スルトン環含有環基としては、例えば、5~7員環スルトン環基が挙げられる。ビシクロ構造又はスピロ構造を形成する形で5~7員環スルトン環に他の環が縮環していてもよい。具体的には、後述の一般式(SL1-1)~(SL1-3)のいずれかで表されるスルトン環含有環基が挙げられる。
 上記芳香環基としては、例えば、炭素数6~18の芳香環基が挙げられ、ベンゼン環基、ナフタレン環基、アントラセン環基、又は、ビフェニレン環基が好ましく、ベンゼン環基がさらに好ましい。
 上記環構造(ac1)は、置換基を有していてもよく、環構造(ac1)が置換基を有する場合の置換基としては、上記置換基Tに記載の置換基が挙げられる。
 繰り返し単位(a1)において、上記環構造(ac1)が1~5つ含まれていることが好ましく、1つ又は2つ含まれていることがより好ましく、1つ含まれていることがさらに好ましい。
・繰り返し単位(a1-1)
 繰り返し単位(a1)は、下記一般式(1-1)で表される繰り返し単位(a1-1)であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 一般式(1-1)中、
 Xは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
 L11は単結合、アルキレン基、-O-、-C(=O)-、又はこれらを組み合わせてなる2価の基を表す。
 L12は単結合、又はアルキレン基を表す。
 Eは(d+1)価の非芳香族性環基、又は芳香環基を表す。
 Rは水素原子、又はアルキル基を表す。
 dは1又は2を表す。
 一般式(1-1)中、Xは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
 Xがアルキル基を表す場合のアルキル基としては、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1~12のアルキル基が挙げられ、メチル基、エチル基、シクロヘキシル基、又はベンジル基が好ましく、メチル基、又はエチル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。
 上記アルキル基が置換基を有する場合の置換基としては、上記置換基Tに記載の置換基が挙げられ、ハロゲン原子であることが好ましく、フッ素原子であることがより好ましい。
 Xがハロゲン原子を表す場合のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子であることが好ましい。
 Xは、水素原子、フッ素置換若しくは無置換の炭素数1~12のアルキル基、又はフッ素原子であることが好ましく、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、又はフッ素原子であることがより好ましい。
 一般式(1-1)中、L11は単結合、アルキレン基、-O-、-C(=O)-、又はこれらを組み合わせてなる2価の基を表す。
 L11がアルキレン基を表す場合のアルキレン基としては、炭素数1~18の鎖状若しくは分岐状のアルキレン基が挙げられ、具体的には、メチレン基、エチレン基、n-プロピレン基、i-プロピレン基、n-ブチレン基、n-ヘキシレン基、n-オクチレン基等が挙げられる。
 アルキレン基は、炭素数1~3のアルキレン基であることが好ましく、メチレン基、又はエチレン基であることがより好ましく、メチレン基であることがさらに好ましい。
 アルキレン基は、置換基を有していてもよく、アルキレン基が置換基を有する場合の置換基としては、上記置換基Tに記載の置換基が挙げられる。
 L11は、単結合、又は-C(=O)O-であることが好ましく、-C(=O)O-であることがより好ましい。
 一般式(1-1)中、L12は単結合、又はアルキレン基を表す。
 L12がアルキレン基を表す場合のアルキレン基としては、炭素数1~18の鎖状若しくは分岐状のアルキレン基が挙げられ、具体的には、メチレン基、エチレン基、n-プロピレン基、i-プロピレン基、n-ブチレン基、n-ヘキシレン基、n-オクチレン基等が挙げられる。
 アルキレン基は、炭素数1~3のアルキレン基であることが好ましく、メチレン基、又はエチレン基であることがより好ましく、メチレン基であることがさらに好ましい。
 アルキレン基は、置換基を有していてもよく、アルキレン基が置換基を有する場合の置換基としては、上記置換基Tに記載の置換基が挙げられる。
 L12は単結合、又は炭素数1~3のアルキレン基であることが好ましく、単結合、又はメチレン基であることがより好ましく、単結合であることがさらに好ましい。
 一般式(1-1)中、Eは(d+1)価の非芳香族性環基、又は芳香環基を表す。
 上記非芳香族性環基、及び芳香環基は、上記環構造(ac1)に記載の非芳香族性環基、及び芳香環基が挙げられる。
 Eは、シクロヘキサン環、ノルボルナン環、ベンゼン環、ラクトン環含有環、アダマンチル環から任意の水素原子を2つ又は3つ除いた基であることが好ましく、シクロヘキサン環、ノルボルナン環、ベンゼン環、又はラクトン環含有環から任意の水素原子を2つ又は3つ除いた基がより好ましく、シクロヘキサン環、又はノルボルナン環がさらに好ましい。
 上記非芳香族性環基、及び芳香環基は、置換基を有していてもよく、上記非芳香族性環基、及び芳香環基が置換基を有する場合の置換基としては、上記置換基Tに記載の置換基が挙げられる。
 一般式(1-1)中のRは、上記一般式(1)中のRと同義であり、好ましい例も同様である。
 一般式(1-1)中、dは1又は2を表す。
 dは、2であることが好ましい。
 以下、繰り返し単位(a1)に該当する繰り返し単位を例示するが、本発明は、これらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
 樹脂(A)において、繰り返し単位(a1)は1種単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよい。
 樹脂(A)において、上記繰り返し単位(a1)の含有量は、樹脂(A)の全繰り返し単位に対して、5~60質量%が好ましく、5~50質量%がより好ましく、10~45質量%がさらに好ましい。
(繰り返し単位(a2))
 樹脂(A)は、繰り返し単位(a2)を有する。繰り返し単位(a2)は、下記一般式(2)で表される構造を有する繰り返し単位である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 一般式(2)中、
 Qは酸素原子又は硫黄原子を表す。Qは同一であっても異なっていてもよい。
 nは1~3の整数を表す。
 Rは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。nが2以上の整数を表す場合、複数のRは同一であってもよく、異なっていてもよい。
 *は結合位置を表す。
 一般式(2)中、Qは酸素原子又は硫黄原子を表す。
 Qは、全て酸素原子であることが好ましい。
 一般式(2)中、nは1~3の整数を表す。
 nは、2又は3であることが好ましく、3であることがより好ましい。
 一般式(2)中、Rは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
 Rがアルキル基を表す場合のアルキル基は、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1~12のアルキル基が挙げられ、メチル基、エチル基、又はシクロヘキシル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
 上記アルキル基が置換基を有する場合の置換基としては、上記置換基Tに記載の置換基が挙げられ、ハロゲン原子であることが好ましく、フッ素原子であることがより好ましい。
 Rがハロゲン原子を表す場合のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子であることが好ましい。
 Rは、水素原子、フッ素置換若しくは無置換の炭素数1~12のアルキル基、又はフッ素原子であることが好ましく、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、又はフッ素原子であることがより好ましく、水素原子、メチル基、又はトリフルオロメチル基であることがさらに好ましい。
 繰り返し単位(a2)は、下記一般式(2-1)で表される繰り返し単位(a2-1)、下記一般式(2-2)で表される繰り返し単位(a2-2)、又は下記一般式(2-3)で表される繰り返し単位(a2-3)であることが好ましい。
・繰り返し単位(a2-1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
 一般式(2-1)中、
 Xは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
 Qは酸素原子又は硫黄原子を表す。Qは同一であっても異なっていてもよい。
 nは1~3の整数を表す。
 L21は単結合、2価の鎖状若しくは分岐状の炭化水素基、2価の脂環式炭化水素基、2価の芳香族炭化水素基、-O-、-C(=O)-、又はこれらを組み合わせてなる2価の連結基を表す。
 Rは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。nが2以上の整数を表す場合、複数のRは同一であってもよく、異なっていてもよい。
 一般式(2-1)中、
 Xは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
 Xがアルキル基を表す場合のアルキル基は、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1~12のアルキル基が挙げられ、メチル基、エチル基、シクロヘキシル基、又はベンジル基が好ましく、メチル基、又はエチル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。
 上記アルキル基が置換基を有する場合の置換基としては、上記置換基Tに記載の置換基が挙げられ、ハロゲン原子であることが好ましく、フッ素原子であることがより好ましい。
 Xがハロゲン原子を表す場合のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子であることが好ましい。
 Xは、水素原子、フッ素置換若しくは無置換の炭素数1~12のアルキル基、又はフッ素原子であることが好ましく、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、又はフッ素原子であることがより好ましく、メチル基、又はフッ素原子であることがさらに好ましい。
 一般式(2-1)中、Q、n、及びRは、上記一般式(2)におけるQ、n、及びRと同義であり、好ましい例も同様である。
 一般式(2-1)中、L21は単結合、2価の鎖状若しくは分岐状の炭化水素基、2価の脂環式炭化水素基、2価の芳香族炭化水素基、-O-、-C(=O)-、又はこれらを組み合わせてなる2価の連結基を表す。
 L21が2価の鎖状又は分岐状の炭化水素基を表す場合の炭化水素基としては、炭素数1~18の鎖状又は分岐状のアルキレン基、炭素数2~18の鎖状又は分岐状のアルケニレン基、及び炭素数2~18の鎖状又は分岐状のアルキニレン基が挙げられる。
 上記炭素数1~18の鎖状又は分岐状の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、i-プロピレン基、n-ブチレン基、t-ブチレン基、n-ペンチレン基、2-エチルプロピレン基、2-エチルヘキシレン基等が挙げられ、メチレン基、エチレン基、n-プロピレン基、又はi-プロピレン基が好ましく、メチレン基、エチレン基、又はi―プロピレン基がより好ましく、メチレン基がさらに好ましい。
 上記炭素数2~18の鎖状又は分岐状のアルケニレン基としては、ビニル基、n-プロペニレン基、i-プロペニレン基、1-ブテニル基、2-ブテニル基等が挙げられる。
 上記炭素数2~18の鎖状又は分岐状のアルキニレン基としては、エチニレン基、n-プロピニレン基、i-プロピニレン基、1-ブチニレン基、2-ブチニレン基等が挙げられる。
 L21が2価の脂環式炭化水素基を表す場合の2価の脂環式炭化水素基としては、2価の単環式炭化水素環基、2価の多環式炭化水素環基が挙げられる。
 単環式炭化水素環基としては、例えば、シクロアルカン環基、及びシクロアルケン環基が挙げられる。
 シクロアルカン環基としては、炭素数3~12のシクロアルカン環基が挙げられ、炭素数3~7のシクロアルカン環基が好ましい。
 シクロアルケン環基としては、炭素数3~12のシクロアルケン環基が挙げられる。
 多環式炭化水素環基としては、例えば、環集合炭化水素環基及び架橋環式炭化水素環基が挙げられ、具体的には、ノルボルナン環基、アダマンタン環基、ビシクロオクタン環基、又は、トリシクロ[5、2、1、02,6]デカン環基等が挙げられる。
 L21が2価の芳香族炭化水素基を表す場合の2価の芳香族炭化水素基としては、炭素数6~20のアリーレン基が挙げられ、具体的には、フェニレン基、ナフチレン基等が挙げられる。
 上記2価の鎖状又は分岐状の炭化水素基、2価の脂環式炭化水素基、又は2価の芳香族炭化水素基が置換基を有する場合の置換基としては、上記置換基Tに記載の置換基が挙げられ、ハロゲン原子であることが好ましく、フッ素原子であることがより好ましい。
 一般式(2-1)中、L21は単結合、2価の鎖状炭化水素基、-O-、-C(=O)-、又はこれらを組み合わせてなる2価の連結基を表すことが好ましい。具体的には、上記繰り返し単位(a2)は、下記一般式(2-1-1)で表される繰り返し単位(a2-1-1)であることが好ましい。
・繰り返し単位(a2-1-1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
 一般式(2-1-1)中、
 Xは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
 Qは酸素原子又は硫黄原子を表す。Qは同一であっても異なっていてもよい。
 nは1~3の整数を表す。
 L24は、単結合、2価の鎖状炭化水素基、-O-、-C(=O)-、又はこれらを組み合わせてなる2価の連結基を表す。
 Rは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。nが2以上の整数を表す場合、複数のRは同一であってもよく、異なっていてもよい。
 一般式(2-1-1)中、X、Q、n、及びRは、一般式(2-1)中のX、Q、n、及びRと同義であり、好ましい例も同様である。
 一般式(2-1-1)中、L24は単結合、2価の鎖状炭化水素基、-O-、-C(=O)-、又はこれらを組み合わせてなる2価の連結基を表す。
 L24が2価の鎖状炭化水素基を表す場合の鎖状炭化水素基としては、炭素数1~18の鎖状アルキレン基、炭素数2~18の鎖状アルケニレン基、及び炭素数2~18の鎖状アルキニレン基が挙げられ、具体的には、L21において2価の鎖状又は分岐状の炭化水素基として挙げた炭化水素基のうち、鎖状の基が挙げられる。
 上記2価の鎖状炭化水素基が置換基を有する場合の置換基としては、上記置換基Tに記載の置換基が挙げられ、ハロゲン原子であることが好ましく、フッ素原子であることがより好ましい。
 L24は、単結合、又は炭素数1~18の鎖状アルキレン基であることが好ましく、単結合、メチレン基、エチレン基、又はn-プロピレン基であることがより好ましく、単結合又はメチレン基であることがさらに好ましい。
・繰り返し単位(a2-2)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029

 一般式(2-2)中、
 Xは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
 Qは酸素原子又は硫黄原子を表す。Qは同一であっても異なっていてもよい。
 L22は単結合、2価の鎖状若しくは分岐状の炭化水素基、2価の脂環式炭化水素基、2価の芳香族炭化水素基、-O-、-C(=O)-、又はこれらを組み合わせてなる2価の連結基を表す。
 Ar1は、Qを含む環基と共に環を形成する原子団を表す。
 一般式(2-2)中、X、Q、L22は、それぞれ一般式(2-1)中のX、Q、L21と同義であり、好ましい例も同様である。
 一般式(2-2)中、Ar1は、Qを含む環基と共に環を形成する原子団を表す。
 Ar1がQを含む環基と共に形成する環としては、例えば、炭素数4~12のシクロアルカン環基、炭素数4~12のシクロアルケン環基、環員数4~12のラクトン環基、ベンゼン環基、環状エーテル基が挙げられる。
 Ar1がQを含む環基と共に形成する環としては、シクロヘキサン環基、5員のラクトン環基、ベンゼン環基が好ましい。
 Ar1において、Qを含む環基と共有している炭素原子に結合する水素原子は、一般式(2)中のRに示すアルキル基又はハロゲン原子で置換されていてもよい。また、Qを含む環基と共有している炭素原子以外の構成原子に結合する水素原子は、上記置換基Tに記載の置換基で置換されていてもよい。
・繰り返し単位(a2-3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030

 一般式(2-3)中、
 Xは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
 Qは酸素原子又は硫黄原子を表す。Qは同一であっても異なっていてもよい。
 L23は単結合、2価の鎖状若しくは分岐状の炭化水素基、2価の脂環式炭化水素基、2価の芳香族炭化水素基、-O-、-C(=O)-、又はこれらを組み合わせてなる2価の連結基を表す。
 Ar2は、Qを含む環基と共に環を形成する原子団を表す。
 Rは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
 一般式(2-3)中、X、Q、R、及びL23は、それぞれ、一般式(2-1)中のX、Q、R、及びL21と同義であり、好ましい例も同様である。
 一般式(2-3)中、Ar2は、Qを含む環基と共に環を形成する原子団を表す。
 Ar2がQを含む環基と共に形成する環としては、上述のAr1がQを含む環基と共に形成する環が挙げられ、好ましい例も同様である。
 Ar2において、Qを含む環基と共有している炭素原子に結合する水素原子は、一般式(2)中のRに示すアルキル基又はハロゲン原子で置換されていてもよい。また、Qを含む環基と共有している炭素原子以外の構成原子に結合する水素原子は、上記置換基Tに記載の置換基で置換されていてもよい。
 以下、繰り返し単位(a2)に該当する繰り返し単位を例示するが、本発明は、これらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
 樹脂(A)において、繰り返し単位(a2)は1種単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよい。
 なお、上記繰り返し単位(a1)が上記一般式(2)で表される構造を有する場合は、繰り返し単位(a1)は、繰り返し単位(a2)にも相当し得る。
 樹脂(A)において、上記繰り返し単位(a2)の含有量は、樹脂(A)の全繰り返し単位に対して、5~60質量%が好ましく、5~50質量%がより好ましく、10~40質量%がさらに好ましい。
(繰り返し単位(a3))
 樹脂(A)は、繰り返し単位(a3)を有する。繰り返し単位(a3)は、下記一般式(3)で表される、酸分解性基を有する繰り返し単位である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 一般式(3)中、
 Xは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
 Zは酸の作用により脱離する基を有する基を表す。
 一般式(3)中、Xは、水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
 Xがアルキル基を表す場合のアルキル基は、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1~12のアルキル基が挙げられ、メチル基、エチル基、n-プロピル基、又はi―プロピル基が好ましく、メチル基、又はエチル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。
 上記アルキル基が置換基を有する場合の置換基としては、上記置換基Tに記載の置換基が挙げられ、ハロゲン原子であることが好ましく、フッ素原子であることがより好ましい。
 Xがハロゲン原子を表す場合のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子であることが好ましい。
 Xは、水素原子、フッ素置換若しくは無置換の炭素数1~12のアルキル基、又はフッ素原子であることが好ましく、メチル基、トリフルオロメチル基、又はフッ素原子であることがより好ましい。
 一般式(3)中、Zは酸の作用により脱離する基を有する基を表す。
 一般式(3)中、酸の作用により脱離する脱離基で極性基が保護された構造(酸分解性基)における極性基はカルボン酸基である。極性基をカルボン酸基とすることにより、脱離基の脱離前後での溶解コントラスト変化を大きくできるためLWR性能を向上させることができる。
 一般式(3)において、Zが脱離基そのものであってもよい。つまりこの場合、脱離基(Z)で極性基(カルボン酸基)が保護された構造(酸分解性基)が形成され、一般式(3)における-COO-Zが全体として酸分解性基を構成している。また、一般式(3)におけるZの一部に極性基がカルボン酸基である酸分解性基が含まれていてもよいし、Zが全体として極性基がカルボン酸基である酸分解性基を構成していてもよい。
 酸の作用により脱離する脱離基としては、例えば、式(Y1)~(Y4)で表される基が挙げられる。
式(Y1):-C(Rx)(Rx)(Rx
式(Y2):-C(=O)OC(Rx)(Rx)(Rx
式(Y3):-C(R36)(R37)(OR38
式(Y4):-C(Rn)(H)(Ar)
 式(Y1)及び式(Y2)中、Rx~Rxは、それぞれ独立に、アルキル基(直鎖状若しくは分岐鎖状)、シクロアルキル基(単環若しくは多環)、アルケニル基(直鎖状若しくは分岐鎖状)、又は、アリール基(単環若しくは多環)を表す。
 中でも、Rx~Rxは、それぞれ独立に、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表すのが好ましい。
 Rx~Rxの2つが結合して、単環又は多環を形成してもよい。
 Rx~Rxのアルキル基は、特に限定されないが、炭素数1~20のアルキル基が挙げられ、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、及び、t-ブチル基等の炭素数1~5のアルキル基が好ましい。上記アルキル基が有してもよい置換基は、水酸基又はハロゲン原子が好ましい。上記アルキル基は、無置換のアルキル基、又は、置換基として、水酸基及びハロゲン原子からなる群から選択されるのみを有するアルキル基が好ましい。
 Rx~Rxのシクロアルキル基は、特に限定されないが、炭素数3~20のシクロアルキル基が挙げられ、シクロペンチル基、若しくは、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、又は、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、若しくは、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましい。
 Rx~Rxのアリール基は、炭素数6~10のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、及びアントリル基等が挙げられる。
 Rx~Rxのアルケニル基は、ビニル基が好ましい。
 Rx~Rxの2つが結合して形成される環は、シクロアルキル基が好ましい。Rx~Rxの2つが結合して形成されるシクロアルキル基は、シクロペンチル基、若しくは、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、又は、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、若しくは、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましい。
 Rx~Rxの2つが結合して形成されるシクロアルキル基は、例えば、環を構成するメチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基等のヘテロ原子を有する基、又はビニリデン基で置き換わっていてもよい。また、これらのシクロアルキル基は、シクロアルカン環を構成するエチレン基の1つ以上が、ビニレン基で置き換わっていてもよい。
 Rx~Rxの2つが結合して形成される環が有してもよい置換基は、パーハロゲン化アルキル基(直鎖状でも分岐鎖状でもよい。好ましくはパーフルオロアルキル基、好ましくは炭素数1~3)、水酸基、又は、ハロゲン原子が好ましい。上記環は、無置換の環、又は、置換基として、パーハロゲン化アルキル基、水酸基、及び、ハロゲン原子からなる群から選択される置換基のみを有する環が好ましい。
 式(Y3)中、R36~R38は、それぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表す。R37とR38とは、互いに結合して環を形成してもよい。1価の有機基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及び、アルケニル基等が挙げられる。R36は水素原子であるのも好ましい。
 なお、上記アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及び、アラルキル基には、酸素原子等のヘテロ原子及び/又はカルボニル基等のヘテロ原子を有する基が含まれていてもよい。例えば、上記アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及び、アラルキル基は、例えば、メチレン基の1つ以上が、酸素原子等のヘテロ原子及び/又はカルボニル基等のヘテロ原子を有する基で置き換わっていてもよい。
 式(Y3)は、下記式(Y3-1)で表される基が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
 ここで、L及びLは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又は、これらを組み合わせた基(例えば、アルキル基とアリール基とを組み合わせた基)を表す。
 Mは、単結合又は2価の連結基を表す。
 Qは、ヘテロ原子を含んでいてもよいアルキル基、ヘテロ原子を含んでいてもよいシクロアルキル基、ヘテロ原子を含んでいてもよいアリール基、アミノ基、アンモニウム基、メルカプト基、シアノ基、アルデヒド基、又は、これらを組み合わせた基(例えば、アルキル基とシクロアルキル基とを組み合わせた基)を表す。
 アルキル基及びシクロアルキル基は、例えば、メチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、又は、カルボニル基等のヘテロ原子を有する基で置き換わっていてもよい。
 アルキル基は、例えば、水素原子の1つ以上が、フッ素原子で置換されてフルオロアルキル基(例えば、炭素数1~5のフルオロアルキル基)となっているのも好ましい。
 なお、L及びLのうち一方は水素原子であり、他方はアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又は、アルキレン基とアリール基とを組み合わせた基であるのが好ましい。
 Q、M、及び、Lの少なくとも2つが結合して環(好ましくは、5員若しくは6員環)を形成してもよい。
 パターンの微細化の点では、Lは2級又は3級アルキル基が好ましく、3級アルキル基がより好ましい。2級アルキル基としては、例えば、イソプロピル基、シクロヘキシル基、及び、ノルボルニル基が挙げられ、3級アルキル基としては、例えば、tert-ブチル基及びアダマンチル基が挙げられる。これらの態様では、Tg(ガラス転移温度)及び活性化エネルギーが高くなるため、膜強度の担保に加え、かぶりの抑制ができる。
 式(Y4)中、Arは、芳香環基を表す。Rnは、アルキル基、シクロアルキル基、又は、アリール基を表す。RnとArとは互いに結合して非芳香族環を形成してもよい。Arはアリール基が好ましい。
 繰り返し単位の酸分解性が優れる点から、極性基を保護する脱離基において、極性基(又はその残基)に非芳香族環が直接結合している場合、上記非芳香族環中の、上記極性基(又はその残基)と直接結合している環員原子に隣接する環員原子は、置換基としてフッ素原子等のハロゲン原子を有さないのも好ましい。
 酸の作用により脱離する脱離基は、他にも、3-メチル-2-シクロペンテニル基のような置換基(アルキル基等)を有する2-シクロペンテニル基、及び、1,1,4,4-テトラメチルシクロヘキシル基のような置換基(アルキル基等)を有するシクロヘキシル基でもよい。
・繰り返し単位(a3-1)
 繰り返し単位(a3)は、上記一般式(3)におけるZが上記式(Y1)で表される繰り返し単位、すなわち、下記一般式(3-1)で表される繰り返し単位(a3-1)であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
 一般式(3-1)中、
 Xは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
 RZ1~RZ3は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、又はアリール基を表す。RZ1~RZ3のいずれか2つが結合して環構造を形成していてもよい。
 一般式(3-1)中のXは、上記一般式(3)におけるXと同義であり、好ましい例も同様である。
 一般式(3-1)中のRZ1~RZ3は、上記式(Y-1)中のRx~Rxと同義であり、好ましい例も同様である。
・繰り返し単位(a3-2)
 繰り返し単位(a3)は、下記一般式(3-2)で表される繰り返し単位(a3-2)であることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
 一般式(3-2)中、
 Xは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
 Rはアルキル基、シクロアルキル基、又はアリール基を表す。
 mは1以上の整数を表す。
 一般式(3-2)中のXは、上記一般式(3)におけるXと同義であり、好ましい例も同様である。
 一般式(3-2)中、Rは、アルキル基、シクロアルキル基、又はアリール基を表す。
 Rがアルキル基を表す場合のアルキル基、及びアルキル基が有してもよい置換基としては、上記式(Y-1)中のRx~Rxとしてのアルキル基、及びアルキル基が有してもよい置換基が挙げられ、好ましい例も同様である。
 Rがシクロアルキル基を表す場合のシクロアルキル基としては、上記式(Y-1)中のRx~Rxとしてのシクロアルキル基が挙げられ、好ましい例も同様である。
 Rがアリール基を表す場合のアリール基としては、上記式(Y-1)中のRx~Rxとしてのアリール基が挙げられ、フェニル基又はナフチル基であることが好ましい。
 Rは、鎖状若しくは分岐状のアルキル基であることが好ましく、メチル基エチル基、i-プロピル基、n-ブチル基、t-ブチル基、又はシクロヘキシル基であることがより好ましく、メチル基、エチル基、i―プロピル基、又はt-ブチル基であることがさらに好ましい。
 一般式(3-2)中、mは1以上の整数を表す。mは1~10であることが好ましく、1~6がより好ましく、3又は4がさらに好ましい。
 以下、一般式(3)で表される繰り返し単位を例示するが、本発明は、これらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
 樹脂(A)において、繰り返し単位(a3)は1種単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよい。
 上記繰り返し単位(a2)は、繰り返し単位(a3)と異なることが好ましい。
 樹脂(A)において、上記繰り返し単位(a3)の含有量は、樹脂(A)の全繰り返し単位に対して、30質量%以上である。
 繰り返し単位(a3)の含有量は、30~80質量%が好ましく、30~60質量%がより好ましく、30~50質量%がさらに好ましい。
(その他の繰り返し単位)
 樹脂(A)は、上記繰り返し単位(a1)、繰り返し単位(a2)、及び繰り返し単位(a3)以外の繰り返し単位を含んでいてもよい。
・極性基を有する繰り返し単位
 樹脂(A)は、繰り返し単位(a2)とは別の極性基を有する繰り返し単位(「繰り返し単位(a4)」ともいう。)を更に含んでいてもよい。
 繰り返し単位(a4)が有する極性基としては、エステル基、スルホネート基、スルホンアミド基、カルボン酸基、スルホン酸基、カーバメート基、アルコール性水酸基、スルホキシド基、スルホニル基、ケトン基、イミド基、アミド基、スルホンイミド基、シアノ基、ニトロ基、及びエーテル基からなる群より選択される少なくとも1つの基であることが好ましく、ラクトン基、スルトン基、スルタム基、カルボン酸基、及びアルコール性水酸基からなる群より選択される少なくとも1つの基であることがより好ましく、ラクトン基又はスルトン基であることが更に好ましく、ラクトン基であることが特に好ましい。
 すなわち、繰り返し単位(a4)は、ラクトン構造又はスルトン構造を有することが好ましく、ラクトン構造を有することが特に好ましい。
 ラクトン構造又はスルトン構造としては、ラクトン環又はスルトン環を有していればよく、5~7員環のラクトン環を有するラクトン構造又は5~7員環のスルトン環を有するスルトン構造が好ましい。
 ビシクロ構造又はスピロ構造を形成する形で5~7員環ラクトン環に他の環が縮環しているラクトン構造も好ましい。ビシクロ構造又はスピロ構造を形成する形で5~7員環スルトン環に他の環が縮環しているスルトン構造も好ましい。
 なかでも、樹脂(A)は、下記一般式(LC1-1)~(LC1-22)のいずれかで表されるラクトン構造、又は下記一般式(SL1-1)~(SL1-3)のいずれかで表されるスルトン構造を有する繰り返し単位を含むことが好ましい。また、ラクトン構造又はスルトン構造が主鎖に直接結合していてもよい。
 なかでも、一般式(LC1-1)、一般式(LC1-4)、一般式(LC1-5)、一般式(LC1-8)、一般式(LC1-16)、一般式(LC1-21)、若しくは、一般式(LC1-22)で表されるラクトン構造、又は一般式(SL1-1)で表されるスルトン構造が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
 ラクトン構造又はスルトン構造は、置換基(Rb)を有していても、有していなくてもよい。置換基(Rb)としては、炭素数1~8のアルキル基、炭素数4~7のシクロアルキル基、炭素数1~8のアルコキシ基、炭素数2~8のアルコキシカルボニル基、カルボキシ基、ハロゲン原子、水酸基、又はシアノ基等が好ましく、炭素数1~4のアルキル基、又はシアノ基がより好ましい。nは、0~4の整数を表す。nが2以上の場合、複数存在する置換基(Rb)は、同一でも異なっていてもよい。また、複数存在する置換基(Rb)同士が結合して環を形成してもよい。
 ラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位としては、下記一般式(LS1)で表される繰り返し単位が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
 上記一般式(LS1)中、
 ALSは、エステル結合(-COO-で表される基)又はアミド結合(-CONH-で表される基)を表す。
 tは、-RLS2-RLS3-で表される構造の繰り返し数であり、0~5の整数を表し、0又は1であることが好ましく、0であることがより好ましい。tが0である場合、(-RLS2-RLS3-)tは、単結合となる。
 RLS2は、アルキレン基、シクロアルキレン基、又はその組み合わせを表す。RLS2が複数存在する場合、複数存在するRLS2は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
 RLS2のアルキレン基又はシクロアルキレン基は置換基を有してもよい。
 RLS3は、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、又はウレア結合を表す。RLS3が複数存在する場合、複数存在するRLS3は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
 中でもRLS3は、エーテル結合又はエステル結合が好ましく、エステル結合がより好ましい。
 RLS4は、ラクトン構造又はスルトン構造を有する1価の有機基を表す。
 なかでも、前述の一般式(LC1-1)~(LC1-22)で表される構造、及び一般式(SL1-1)~(SL1-3)で表される構造のいずれかにおいて、ラクトン構造又はスルトン構造を構成する炭素原子1つから、水素原子を1つ除いてなる基であることが好ましい。なお、上記水素原子を1つ除かれる炭素原子は、置換基(Rb)を構成する炭素原子ではないことが好ましい。
 RLS1は、水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基(好ましくはメチル基)を表す。
 以下にラクトン構造、及びスルトン構造からなる群から選択される少なくとも1種を有する繰り返し単位に相当するモノマーを例示する。
 下記の例示において、ビニル基に結合するメチル基は、水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基に置き換えられてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
 樹脂(A)は、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、及びフッ素化アルコール基(例えば、ヘキサフルオロイソプロパノール基)等の極性基を有する繰り返し単位を有していてもよい。上記の極性基を有する繰り返し単位としては、上記極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位が好ましい。極性基で置換された脂環炭化水素構造における、脂環炭化水素構造としては、シクロヘキシル基、アダマンチル基、又はノルボルナン基が好ましい。
 以下に、上記の極性基を有する繰り返し単位に相当するモノマーの具体例を挙げるが、本発明は、これらの具体例に制限されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
 樹脂(A)は、繰り返し単位(a4)として、米国特許出願公開2016/0070167A1号明細書の段落[0370]~[0433]に記載の繰り返し単位を有するのも好ましい。
 樹脂(A)が繰り返し単位(a4)を含む場合、樹脂(A)に含まれる繰り返し単位(a4)の種類は、1種でも、2種以上でもよい。
 樹脂(A)が繰り返し単位(a4)を含む場合、樹脂(A)に含まれる繰り返し単位(a4)の含有量(繰り返し単位(a4)が複数存在する場合はその合計の含有量)は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、5~50質量%が好ましく、10~45質量%がより好ましく、20~40質量%が更に好ましい。
・フェノール性水酸基を有する繰り返し単位
 樹脂(A)は、下記の一般式(B2)で表されるフェノール性水酸基を有する繰り返し単位(a5)を更に含んでいてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
 一般式(B2)中、Xは、水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
 上記アルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよい。上記アルキル基の炭素数は1~10が好ましい。
 上記アルキル基の置換基は水酸基又はハロゲン原子が好ましい。上記アルキル基が置換基を有する場合、置換基として水酸基及び/又はハロゲン原子のみを有するのが好ましい。上記アルキル基は-CHが好ましい。
 一般式(B2)中、Xは、単結合、-COO-、又は-CONR64-を表し、R64は、水素原子又はアルキル基(直鎖状でも分岐鎖状でもよい。好ましくは炭素数1~5)を表す。-COO-におけるカルボニル炭素は、繰り返し単位の主鎖に直接結合しているのが好ましい。
 一般式(B2)中、Lは、単結合又はアルキレン基(直鎖状でも分岐鎖状でもよい。好ましくは炭素数1~20)を表す。
 一般式(B2)中、Arは、(n+1)価の芳香環基を表す。上記芳香環基は、ベンゼン環基、ナフタレン環基、及び、アントラセン環基等の炭素数6~18のアリーレン基、又は、チオフェン環基、フラン環基、ピロール環基、ベンゾチオフェン環基、ベンゾフラン環基、ベンゾピロール環基、トリアジン環基、イミダゾール環基、ベンゾイミダゾール環基、トリアゾール環基、チアジアゾール環基、及び、チアゾール環基等のヘテロ環を含む芳香環基が好ましく、ベンゼン環基がより好ましい。
 一般式(B2)中、nは、1~5の整数を表す。(n+1)価の芳香環基は、更に置換基を有していてもよい。
 上述したR64のアルキル基、Lのアルキレン基、及び、Arの(n+1)価の芳香環基が有し得る置換基としては、例えば、ハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)、メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、プロポキシ基、ヒドロキシプロポキシ基、及び、ブトキシ基等のアルコキシ基;フェニル基等のアリール基;等が挙げられる。また、Arの(n+1)価の芳香環基が有し得る置換基としては、例えば、アルキル基(直鎖状でも分岐鎖状でもよい。好ましくは炭素数1~20)も挙げられる。
 以下、繰り返し単位(a5)の具体例を示すが、本発明は、これに限定されるものではない。式中、aは1又は2を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
 なお、上記繰り返し単位の中でも、以下に具体的に記載する繰り返し単位が好ましい。式中、Rは水素原子又はメチル基を表し、aは1~3の整数を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
 樹脂(A)が繰り返し単位(a5)を有する場合、その含有量は、樹脂(A)の全繰り返し単位に対して、3~50質量%が好ましく、10~45質量%がより好ましく、7~40質量%が更に好ましい。繰り返し単位(a5)は1種単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよい。
 その他、樹脂(A)は、下記の式(D)で表される繰り返し単位(a6)を更に含んでいてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
 式(D)中、「cylic」は、環状構造で主鎖を形成している基を表す。環の構成原子数は特に制限されない。
 式(D)で表される繰り返し単位としては、例えば、下記繰り返し単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000050
 上記式中、Rは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、水酸基、アルコキシ基、アシロキシ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、ハロゲン原子、エステル基(-OCOR’’又は-COOR’’:R’’は炭素数1~20のアルキル基又はフッ素化アルキル基)、又は、カルボン酸基を表す。なお、上記アルキル基、上記シクロアルキル基、上記アリール基、上記アラルキル基、及び、上記アルケニル基は、それぞれ、置換機を有してもよい。また、Rで表される基中の炭素原子に結合している水素原子は、フッ素原子又はヨウ素原子で置換されていてもよい。上記式中、R’は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、水酸基、アルコキシ基、アシロキシ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、ハロゲン原子、エステル基(-OCOR’’又は-COOR’’:R’’は炭素数1~20のアルキル基又はフッ素化アルキル基)、又は、カルボン酸基を表す。なお、上記アルキル基、上記シクロアルキル基、上記アリール基、上記アラルキル基、及び、上記アルケニル基は、それぞれ、置換機を有してもよい。また、R’で表される基中の炭素原子に結合している水素原子は、フッ素原子又はヨウ素原子で置換されていてもよい。
 mは0以上の整数を表す。mの上限は特に制限されないが、2以下の場合が多く、1以下の場合がより多い。
 樹脂(A)が式(D)で表される繰り返し単位(繰り返し単位(a7))を含む場合、その含有量は、樹脂(A)の全繰り返し単位に対して、1~50質量%が好ましく、3~40質量%がより好ましく、5~30質量%が更に好ましい。
 その他、樹脂(A)は、下記の式(E)で表される繰り返し単位(a7)を更に含んでいてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000051
 式(E)中、Reは、それぞれ独立に、水素原子又は有機基を表す。有機基としては、例えば、置換機を有してもよい、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及び、アルケニル基等が挙げられる。
 「cylic」は、主鎖の炭素原子を含む環状基である。環状基に含まれる原子数は特に制限されない。
 式(E)で表される繰り返し単位としては、例えば、下記繰り返し単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052
 上記式中、Rは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及び、アルケニル基、水酸基、アルコキシ基、アシロキシ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、ハロゲン原子、エステル基(-OCOR’’又は-COOR’’:R’’は炭素数1~20のアルキル基又はフッ素化アルキル基)、又は、カルボン酸基を表す。なお、上記アルキル基、上記シクロアルキル基、上記アリール基、上記アラルキル基、及び、上記アルケニル基は、それぞれ、置換機を有してもよい。また、Rで表される基中の炭素原子に結合している水素原子は、フッ素原子又はヨウ素原子で置換されていてもよい。
 R’は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及び、アルケニル基、水酸基、アルコキシ基、アシロキシ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、ハロゲン原子、エステル基(-OCOR’’又は-COOR’’:R’’は炭素数1~20のアルキル基又はフッ素化アルキル基)、又は、カルボン酸基を表す。なお、上記アルキル基、上記シクロアルキル基、上記アリール基、上記アラルキル基、及び、上記アルケニル基は、それぞれ、置換機を有してもよい。また、R’で表される基中の炭素原子に結合している水素原子は、フッ素原子又はヨウ素原子で置換されていてもよい。
 mは0以上の整数を表す。mの上限は特に制限されないが、2以下の場合が多く、1以下の場合がより多い。
 また、式(E-2)、式(E-4)、式(E-6)、式(E-8)、及び式(E-12)中、2つのRは互いに結合して環を形成していてもよい。
 樹脂(A)が式(E)で表される繰り返し単位(a7)を含む場合、その含有量は、樹脂(A)の全繰り返し単位に対して、1~50質量%が好ましく、3~40質量%がより好ましく、5~30質量%が更に好ましい。
 樹脂(A)は、本発明の効果を阻害しない範囲において、その他の繰り返し単位として、上記以外の繰り返し単位を含んでいてもよく、例えば、光酸発生基を有する繰り返し単位を有していてもよい。
 光酸発生基を有する繰り返し単位は、特に限定されないが、一般式(A7)で表される繰り返し単位(繰り返し単位(a8))であるのが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000053
 一般式(A7)中、2つのXfは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基(好ましくはCF3)を表す。2つのXfのうち、少なくとも一方は水素原子以外が好ましい。
 上記アルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよい。上記アルキル基の炭素数は1~10が好ましい。上記アルキル基は、置換基としてフッ素原子のみを有するのが好ましい。
 一般式(A7)中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、又は、アルキル基を表し、複数存在する場合のR及びRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
 上記アルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよい。上記アルキル基の炭素数は1~10が好ましい。上記アルキル基の置換基はフッ素原子が好ましい。上記アルキル基が置換基を有する場合、置換基としてフッ素原子のみを有するのが好ましい。
 一般式(A7)中、Lは、2価の連結基を表し、複数存在する場合のLは同一でも異なっていてもよい。
 Lの2価の連結基は、-COO-、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO-、アルキレン基、シクロアルキレン基、アルケニレン基、及び、これらの複数が連結した連結基等が挙げられ、総炭素数12以下の連結基が好ましい。
 一般式(A7)中、xは1~20の整数を表し、yは0~10の整数を表し、zは0~10の整数を表す。
 一般式(A7)中、Xは、水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
 Xがアルキル基を表す場合のアルキル基としては、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1~12のアルキル基が挙げられ、メチル基、エチル基、i‐プロピル基、又はn-プロピル基が好ましく、メチル基、又はエチル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。
 上記アルキル基が置換基を有する場合の置換基としては、上記置換基Tに記載の置換基が挙げられる。
 Xがハロゲン原子を表す場合のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子であることが好ましい。
 一般式(A7)中、Mはカチオンを表す。Mの詳細は、例えば、後述する一般式(PA-1)におけるMと同様のカチオンを使用できる。
 樹脂(A)が繰り返し単位(a8)を有する場合、その含有量は、樹脂(A)の全繰り返し単位に対して、3~40質量%が好ましく、5~25質量%がより好ましく、7~20質量%が更に好ましい。
 繰り返し単位(a8)は1種単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよい。
 上述のように、樹脂(A)において、上記繰り返し単位(a1)、繰り返し単位(a2)、及び繰り返し単位(a3)の好ましい含有量は、樹脂(A)の全繰り返し単位に対して、それぞれ以下のとおりである。
繰り返し単位(a1):5~60質量%
繰り返し単位(a2):5~60質量%
繰り返し単位(a3):30質量%~80質量%
 より好ましくは、各繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)の全繰り返し単位に対して、それぞれ以下のとおりである。
繰り返し単位(a1):5~50質量%
繰り返し単位(a2):5~50質量%
繰り返し単位(a3):30質量%~60質量%
 樹脂(A)は、常法に従って(例えばラジカル重合)合成できる。
 GPC法によりポリスチレン換算値として、樹脂(A)の重量平均分子量は、1,000~200,000が好ましく、3,000~20,000がより好ましく、4,500~15,000が更に好ましい。樹脂(A)の重量平均分子量を、1,000~200,000とすれば、耐熱性及びドライエッチング耐性の劣化を防ぐことができ、更に、現像性の劣化、及び、粘度が高くなって製膜性が劣化することを防げる。
 樹脂(A)の分散度(分子量分布)は、通常1~5であり、1~3が好ましく、1.2~3.0がより好ましく、1.2~2.0が更に好ましい。分散度が小さいものほど、解像度、及び、レジスト形状が優れ、更に、レジストパターンの側壁がスムーズであり、ラフネス性に優れる。
 レジスト組成物において、樹脂(A)の含有量は、全固形分中、50~99.9質量%が好ましく、60~99.0質量%がより好ましい。また、樹脂(A)は、1種で使用してもよいし、2種以上使用してもよい。
<(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物>
 レジスト組成物は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(光酸発生剤、又は光酸発生剤(B)ともいう)を含んでいてもよい。光酸発生剤は、露光(好ましくはEUV光の露光)により酸を発生する化合物である。
 光酸発生剤は、低分子化合物の形態であってもよく、重合体の一部に組み込まれた形態であってもよい。また、低分子化合物の形態と重合体の一部に組み込まれた形態を併用してもよい。
 光酸発生剤が、低分子化合物の形態である場合、分子量は3000以下が好ましく、2000以下がより好ましく、1000以下が更に好ましい。
 光酸発生剤が、重合体の一部に組み込まれた形態である場合、樹脂(A)の一部に組み込まれてもよく、樹脂(A)とは異なる樹脂に組み込まれてもよい。
 本発明において、光酸発生剤が、低分子化合物の形態であるのが好ましい。
 光酸発生剤は特に限定されず、中でも、EUV光の照射により、有機酸を発生する化合物が好ましく、分子中にフッ素原子又はヨウ素原子を有する光酸発生剤がより好ましい。
 上記有機酸として、例えば、スルホン酸(脂肪族スルホン酸、芳香族スルホン酸、及び、カンファースルホン酸等)、カルボン酸(脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸、及び、アラルキルカルボン酸等)、カルボニルスルホニルイミド酸、ビス(アルキルスルホニル)イミド酸、及び、トリス(アルキルスルホニル)メチド酸等が挙げられる。
 光酸発生剤より発生する酸の体積は特に制限されないが、露光で発生した酸の非露光部への拡散を抑制し、解像性を良好にする点から、240Å以上が好ましく、305Å以上がより好ましく、350Å以上が更に好ましく、400Å以上が特に好ましい。なお、感度又は塗布溶剤への溶解性の点から、光酸発生剤より発生する酸の体積は、1500Å以下が好ましく、1000Å以下がより好ましく、700Å以下が更に好ましい。
 上記体積の値は、富士通株式会社製の「WinMOPAC」を用いて求める。上記体積の値の計算にあたっては、まず、各例に係る酸の化学構造を入力し、次に、この構造を初期構造としてMM(Molecular Mechanics)3法を用いた分子力場計算により、各酸の最安定立体配座を決定し、その後、これら最安定立体配座についてPM(Parameterized Model number)3法を用いた分子軌道計算を行って、各酸の「accessible volume」を計算できる。
 光酸発生剤より発生する酸の構造は特に制限されないが、酸の拡散を抑制し、解像性を良好にする点で、光酸発生剤より発生する酸と樹脂(A)との間の相互作用が強いのが好ましい。この点から、光酸発生剤より発生する酸が有機酸である場合、例えば、スルホン酸基、カルボン酸基、カルボニルスルホニルイミド酸基、ビススルホニルイミド酸基、及び、トリススルホニルメチド酸基等の有機酸基、以外に、更に極性基を有するのが好ましい。
 極性基としては、例えば、エーテル基、エステル基、アミド基、アシル基、スルホ基、スルホニルオキシ基、スルホンアミド基、チオエーテル基、チオエステル基、ウレア基、カーボネート基、カーバメート基、水酸基、及び、メルカプト基が挙げられる。
 発生する酸が有する極性基の数は特に制限されず、1個以上であるのが好ましく、2個以上であるのがより好ましい。ただし、過剰な現像を抑制する点から、極性基の数は、6個未満であるのが好ましく、4個未満であるのがより好ましい。
 光酸発生剤は、以下に例示する酸を発生する光酸発生剤が好ましい。なお、例の一部には、体積の計算値を付記している(単位Å)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056
 本発明の効果がより優れる点で、光酸発生剤は、アニオン及びカチオンを有する光酸発生剤であるのが好ましい。
(一般式(PA-1)で表される化合物)
 光酸発生剤は、一般式(PA-1)で表される化合物を含むのが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057
 一般式(PA-1)中、A及びAは、それぞれ独立に、-SO-R、又は、-CO-Rを表す。Rは、有機基を表す。
 一般式(PA-1)中に2つ存在するRは同一でも異なっていてもよい。
 一般式(PA-1)中に2つ存在するRの炭素数は、それぞれ独立に、1~25が好ましく、1~15がより好ましい。
 一般式(PA-1)中に2つ存在するRの水素原子を除く原子の数は、それぞれ独立に、2~30が好ましく、4~20がより好ましい。
 Rは、一般式(RF)で表される基が好ましい。
  -LRF-RRF   (RF)
 一般式(RF)中、LRFは、単結合又は2価の連結基を表す。
 上記2価の連結基としては、例えば、-COO-、-CONH-、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO-、アルキレン基(直鎖状でも分岐鎖状でもよい。好ましくは炭素数1~6)、シクロアルキレン基(好ましくは炭素数3~15)、アルケニレン基(直鎖状でも分岐鎖状でもよい。好ましくは炭素数2~6)、及び、これらの複数を組み合わせた2価の連結基等が挙げられる。
 またこれらの2価の連結基が可能な場合に有し得る置換基は、ハロゲン原子が好ましく、フッ素原子がより好ましい。例えば、上記アルキレン基(複数を組み合わせた2価の連結基に含まれ得るアルキレン基も含む)がパーフルオロアルキレン基になっているのも好ましい。
 上記2価の連結基は、-アルキレン基-COO-又は-アルキレン基-SO-が好ましい。-アルキレン基-COO-及び-アルキレン基-SO-は、アルキレン基がN-側に存在するのが好ましい。
 一般式(RF)中、RRFは、シクロアルキル基又はアルキル基を表す。
 RRFがシクロアルキル基である場合、上記シクロアルキル基は単環でも多環でもよい。
 上記シクロアルキル基の炭素数は、3~15が好ましく、5~10がより好ましい。
 上記シクロアルキル基としては、例えば、ノルボルニル基、及び、デカリニル基、アダマンチル基が挙げられる。
 上記シクロアルキル基が有してもよい置換基は、アルキル基(直鎖状でも分岐鎖状でもよい。好ましくは炭素数1~5)が好ましい。上記シクロアルキル基はこれ以外の置換基を有さないのも好ましい。
 上記シクロアルキル基の環員原子である炭素原子のうちの1個以上が、カルボニル炭素原子及び/又はヘテロ原子で置き換わっていてもよい。例えば、シクロアルキル基中の、LRFと結合する炭素原子(-CH<)が窒素原子(-N<)で置き換わってもよい。
 RRFがアルキル基である場合、上記アルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよい。
 上記アルキル基の炭素数は1~10が好ましく、1~5がより好ましい。
 上記アルキル基が有してもよい置換基は、シクロアルキル基、フッ素原子、又はシアノ基が好ましい。上記アルキル基はこれら以外の置換基を有さないのも好ましい。
 上記置換基としてのシクロアルキル基の例としては、例えば、RRFがシクロアルキル基である場合において説明したシクロアルキル基が同様に挙げられる。
 上記アルキル基が、上記置換基としてのフッ素原子を有する場合、上記アルキル基は、パーフルオロアルキル基となっていてもよいし、ならなくてもよい。上記アルキル基が、上記置換基としてのフッ素原子を有する場合、上記アルキル基の一部又は全部がパーフルオロメチル基であるのも好ましい。
 一般式(PA-1)中、「A-N-A」に含まれる二つのRが互いに結合して環を形成してもよい。
 一般式(PA-1)中、Mは、カチオンを表す。
 Mのカチオンは、有機カチオンが好ましい。
 上記有機カチオンは、それぞれ独立に、一般式(ZaI)で表されるカチオン(カチオン(ZaI))又は一般式(ZaII)で表されるカチオン(カチオン(ZaII))が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058
 上記一般式(ZaI)において、
 R201、R202、及びR203は、それぞれ独立に、有機基を表す。
 R201、R202、及びR203としての有機基の炭素数は、通常1~30であり、1~20が好ましい。また、R201~R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル基、アミド基、又は、カルボニル基を含んでいてもよい。R201~R203の内の2つが結合して形成する基としては、例えば、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)、及び、-CH-CH-O-CH-CH-が挙げられる。
 一般式(ZaI)におけるカチオンとしては、例えば、後述する、カチオン(ZaI-1)、カチオン(ZaI-2)、一般式(ZaI-3b)で表されるカチオン(カチオン(ZaI-3b))、及び、一般式(ZaI-4b)で表されるカチオン(カチオン(ZaI-4b))が挙げられる。
 まず、カチオン(ZaI-1)について説明する。
 カチオン(ZaI-1)は、上記一般式(ZaI)のR201~R203の少なくとも1つがアリール基である、アリールスルホニウムカチオンである。
 アリールスルホニウムカチオンは、R201~R203の全てがアリール基でもよいし、R201~R203の一部がアリール基であり、残りがアルキル基又はシクロアルキル基であってもよい。
 また、R201~R203のうちの1つがアリール基であり、R201~R203のうちの残りの2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル基、アミド基、又は、カルボニル基を含んでいてもよい。R201~R203のうちの2つが結合して形成する基としては、例えば、1つ以上のメチレン基が酸素原子、硫黄原子、エステル基、アミド基、及び/又はカルボニル基で置換されていてもよいアルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基、又は-CH-CH-O-CH-CH-)が挙げられる。
 アリールスルホニウムカチオンとしては、例えば、トリアリールスルホニウムカチオン、ジアリールアルキルスルホニウムカチオン、アリールジアルキルスルホニウムカチオン、ジアリールシクロアルキルスルホニウムカチオン、及び、アリールジシクロアルキルスルホニウムカチオンが挙げられる。
 アリールスルホニウムカチオンに含まれるアリール基は、フェニル基又はナフチル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。アリール基は、酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子等を有するヘテロ環構造を有するアリール基であってもよい。ヘテロ環構造としては、例えば、ピロール残基、フラン残基、チオフェン残基、インドール残基、ベンゾフラン残基、及び、ベンゾチオフェン残基等が挙げられる。アリールスルホニウムカチオンが2つ以上のアリール基を有する場合に、2つ以上あるアリール基は同一であっても異なっていてもよい。
 アリールスルホニウムカチオンが必要に応じて有しているアルキル基又はシクロアルキル基は、炭素数1~15の直鎖状アルキル基、炭素数3~15の分岐鎖状アルキル基、又は、炭素数3~15のシクロアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、及び、シクロヘキシル基等が挙げられる。
 R201~R203のアリール基、アルキル基、及び、シクロアルキル基が有していてもよい置換基は、それぞれ独立に、アルキル基(例えば炭素数1~15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3~15)、アリール基(例えば炭素数6~14)、アルコキシ基(例えば炭素数1~15)、シクロアルキルアルコキシ基(例えば炭素数1~15)、ハロゲン原子、水酸基、又は、フェニルチオ基が好ましい。
 上記置換基は可能な場合は更に置換基を有していてもよく、例えば、上記アルキル基が置換基としてハロゲン原子を有して、トリフルオロメチル基等のハロゲン化アルキル基となっていてもよい。
 次に、カチオン(ZaI-2)について説明する。
 カチオン(ZaI-2)は、式(ZaI)におけるR201~R203が、それぞれ独立に、芳香環を有さない有機基を表すカチオンである。ここで芳香環とは、ヘテロ原子を含む芳香族環も包含する。
 R201~R203としての芳香環を有さない有機基は、一般的に炭素数1~30であり、炭素数1~20が好ましい。
 R201~R203は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリル基、又はビニル基が好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の2-オキソアルキル基、2-オキソシクロアルキル基、又は、アルコキシカルボニルメチル基がより好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の2-オキソアルキル基が更に好ましい。
 R201~R203のアルキル基及びシクロアルキル基としては、例えば、炭素数1~10の直鎖状アルキル基又は炭素数3~10の分岐鎖状アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、及び、ペンチル基)、並びに、炭素数3~10のシクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及び、ノルボルニル基)が挙げられる。
 R201~R203は、ハロゲン原子、アルコキシ基(例えば炭素数1~5)、水酸基、シアノ基、又は、ニトロ基によって更に置換されていてもよい。
 次に、カチオン(ZaI-3b)について説明する。
 カチオン(ZaI-3b)は、下記一般式(ZaI-3b)で表されるカチオンである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000059
 一般式(ZaI-3b)中、
 R1c~R5cは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、シクロアルキルカルボニルオキシ基、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、アルキルチオ基、又は、アリールチオ基を表す。
 R6c及びR7cは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基(t-ブチル基等)、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又は、アリール基を表す。
 R及びRは、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、2-オキソアルキル基、2-オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルアルキル基、アリル基、又は、ビニル基を表す。
 R1c~R5c中のいずれか2つ以上、R5cとR6c、R6cとR7c、R5cとR、及びRとRは、それぞれ結合して環を形成してもよく、この環は、それぞれ独立に酸素原子、硫黄原子、ケトン基、エステル結合、又は、アミド結合を含んでいてもよい。
 上記環としては、例えば、芳香族又は非芳香族の炭化水素環、芳香族又は非芳香族のヘテロ環、及びこれらの環が2つ以上組み合わされてなる多環縮合環が挙げられる。環は、3~10員環が挙げられ、4~8員環が好ましく、5又は6員環がより好ましい。
 R1c~R5c中のいずれか2つ以上、R6cとR7c、及び、RとRが結合して形成する基としては、例えば、ブチレン基及びペンチレン基等のアルキレン基が挙げられる。このアルキレン基中のメチレン基が酸素原子等のヘテロ原子で置換されていてもよい。
 R5cとR6c、及び、R5cとRが結合して形成する基は、単結合又はアルキレン基が好ましい。アルキレン基としては、例えば、メチレン基及びエチレン基等が挙げられる。
 次に、カチオン(ZaI-4b)について説明する。カチオン(ZaI-4b)は、下記一般式(ZaI-4b)で表されるカチオンである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000060
 一般式(ZaI-4b)中、
 lは0~2の整数を表す。
 rは0~8の整数を表す。
 R13は、水素原子、フッ素原子、水酸基、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、又は、シクロアルキル基を有する基(シクロアルキル基そのものであってもよく、シクロアルキル基を一部に含む基であってもよい)を表す。これらの基は置換基を有してもよい。
 R14は、水酸基、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルキルスルホニル基、シクロアルキルスルホニル基、又は、シクロアルキル基を有する基(シクロアルキル基そのものであってもよく、シクロアルキル基を一部に含む基であってもよい)を表す。これらの基は置換基を有してもよい。R14は、複数存在する場合はそれぞれ独立して、水酸基等の上記基を表す。
 R15は、それぞれ独立して、アルキル基、シクロアルキル基、又は、ナフチル基を表す。これらの基は置換基を有してもよい。2つのR15が互いに結合して環を形成してもよい。2つのR15が互いに結合して環を形成するとき、環骨格内に、酸素原子、又は、窒素原子等のヘテロ原子を含んでもよい。一態様において、2つのR15がアルキレン基であり、互いに結合して環構造を形成するのが好ましい。
 一般式(ZaI-4b)において、R13、R14、及び、R15のアルキル基は、直鎖状又は分岐鎖状である。アルキル基の炭素数は、1~10が好ましい。アルキル基は、メチル基、エチル基、n-ブチル基、又は、t-ブチル基等がより好ましい。
 次に、一般式(ZaII)について説明する。一般式(ZaII)中、R204及びR205は、それぞれ独立に、アリール基、アルキル基、又は、シクロアルキル基を表す。
 R204及びR205のアリール基は、フェニル基、又は、ナフチル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。R204及びR205のアリール基は、酸素原子、窒素原子、又は、硫黄原子等を有するヘテロ環を有するアリール基であってもよい。ヘテロ環を有するアリール基の骨格としては、例えば、ピロール、フラン、チオフェン、インドール、ベンゾフラン、及び、ベンゾチオフェン等が挙げられる。
 R204及びR205のアルキル基及びシクロアルキル基は、炭素数1~10の直鎖状アルキル基又は炭素数3~10の分岐鎖状アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、又はペンチル基)、又は、炭素数3~10のシクロアルキル基(例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基、又はノルボルニル基)が好ましい。
 R204及びR205のアリール基、アルキル基、及び、シクロアルキル基は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい。R204及びR205のアリール基、アルキル基、及び、シクロアルキル基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1~15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3~15)、アリール基(例えば炭素数6~15)、アルコキシ基(例えば炭素数1~15)、ハロゲン原子、水酸基、及び、フェニルチオ基等が挙げられる。
(一般式(PB)で表される化合物)
 光酸発生剤は、一般式(PB)で表される化合物を含むのも好ましい。
 A-L-B M (PB)
 一般式(PB)で表される化合物は、通常の光酸発生剤に相当する機能を有する構造(「M -」に相当する部分)と、酸拡散制御剤に相当する機能を有する構造(「-B M 」に相当する部分)との両方を一分子中に含むため、レジスト膜中で、上記構造のそれぞれの存在比率を一定にできる。
 そのため、レジスト膜が露光された際にも、レジスト膜中で生じる酸の量及び拡散が均一になりやすく、現像後に得られるパターンの幅が安定する、と本発明者らは推測している。
 一般式(PB)中、M 及びM は、それぞれ独立に、有機カチオンを表す。
 M 及びM の有機カチオンは、それぞれ独立に、一般式(PA-1)のMについての説明の中で挙げた有機カチオンが同様に使用できる。
 一般式(PB)中、Lは、2価の有機基を表す。
 上記2価の有機基としては、例えば、-COO-、-CONH-、-CO-、アルキレン基(好ましくは炭素数1~6。直鎖状でも分岐鎖状でもよい)、シクロアルキレン基(好ましくは炭素数3~15)、アルケニレン基(好ましくは炭素数2~6)、及び、これらの複数を組み合わせた2価の連結基等が挙げられる。
 上記シクロアルキレン基のシクロアルカン環を構成するメチレン基の1個以上が、カルボニル炭素及び/又はヘテロ原子(酸素原子等)で置き換わっていてもよい。
 これらの2価の連結基は、更に、-O-、-S-、-SO-、及び、-SO-からなる群から選択される基を有するのも好ましい。
 中でも、Lは、下記一般式(L)で表される基であるのが好ましい。
*A-LA-LB-LC-LD-LE-*B (L)
 一般式(L)中、*Aは、一般式(PB)におけるAとの結合位置を表す。一般式(L)中、*Bは、一般式(PB)におけるBとの結合位置を表す。
 一般式(L)中、LAは、-(C(RLA1)(RLA2))XA-を表す。
 上記XAは、1以上の整数を表し、1~10が好ましく、1~3がより好ましい。
 RLA1及びRLA2は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。
 RLA1及びRLA2の置換基は、それぞれ独立に、フッ素原子又はフルオロアルキル基が好ましく、フッ素原子又はパーフルオロアルキル基がより好ましく、フッ素原子又はパーフルオロメチル基が更に好ましい。
 XAが2以上の場合、XA個存在するRLA1は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
 XAが2以上の場合、XA個存在するRLA2は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
 -(C(RLA1)(RLA2))-は、-CH-、-CHF-、-CH(CF)-、又は、-CF-が好ましい。
 中でも、一般式(PB)中のAと直接結合する-(C(RLA1)(RLA2))-は、-CH-、-CHF-、-CH(CF)-、又は、-CF-が好ましい。
 一般式(PB)中のAと直接結合する-(C(RLA1)(RLA2))-以外の-(C(RLA1)(RLA2))-は、それぞれ独立に、-CH-、-CHF-、又は、-CF-が好ましい。
 一般式(L)中、LBは、単結合、エステル基(-COO-)、又は、スルホニル基(-SO-)を表す。
 一般式(L)中、LCは、単結合、アルキレン基、シクロアルキレン基、又は、これらを組み合わせてなる基(「-アルキレン基-シクロアルキレン基-」等)を表す。
 上記アルキレン基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよい。
 上記アルキレン基の炭素数は、1~5が好ましく、1~2がより好ましく、1が更に好ましい上記シクロアルキレン基の炭素数は、3~15が好ましく、5~10がより好ましい。
 上記シクロアルキレン基は単環でも多環でもよい。
 上記シクロアルキレン基としては、例えば、ノルボルナンジイル基、及びアダマンタンジイル基が挙げられる。
 上記シクロアルキレン基が有してもよい置換基は、アルキル基(直鎖状でも分岐鎖状でもよい。好ましくは炭素数1~5)が好ましい。
 上記シクロアルキレン基のシクロアルカン環を構成するメチレン基の1個以上が、カルボニル炭素及び/又はヘテロ原子(酸素原子等)で置き換わっていてもよい。
 LCが、「-アルキレン基-シクロアルキレン基-」の場合、アルキレン基部分は、LB側に存在するのが好ましい。
 LBが単結合の場合、LCは、単結合又はシクロアルキレン基が好ましい。
 一般式(L)中、LDは、単結合、エーテル基(-O-)、カルボニル基(-CO-)、又はエステル基(-COO-)を表す。
 一般式(L)中、LEは、単結合又は-(C(RLE1)(RLE2))XE-を表す。
 上記-(C(RLE1)(RLE2))XE-におけるXEは、1以上の整数を表し、1~10が好ましく、1~3がより好ましい。
 RLE1及びRLE2は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。
 XEが2以上の場合、XE個存在するRLE1は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
 XEが2以上の場合、XE個存在するRLE2は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
 中でも、-(C(RLE1)(RLE2))-は、-CH-が好ましい。一般式(L)中、LB、LC、及びLDが単結合の場合、LEも単結合であるのが好ましい。
 一般式(PB)中、Aは、酸アニオン基を表す。
 酸アニオン基は、アニオン原子を有する基である。
 Aは、具体的には、一般式(A-1)~(A-2)のいずれかで表される基であるのが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000061
 一般式(A-1)~(A-2)中、*は、結合位置を表す。
 一般式(A-2)中、Rは、有機基を表す。
 Rは、アルキル基が好ましい。
 上記アルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよい。
 上記アルキル基の炭素数は1~10が好ましく、1~5がより好ましい。
 上記アルキル基が有してもよい置換基は、フッ素原子が好ましい。
 置換基としてフッ素原子を有する上記アルキル基は、パーフルオロアルキル基となっていてもよいし、ならなくてもよい。
 一般式(PB)中、Bは、一般式(B-1)~(B-4)のいずれかで表される基を表す。
 Bは、一般式(B-1)~(B-3)のいずれかで表される基が好ましく、一般式(B-1)~(B-2)のいずれかで表される基がより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000062
 一般式(B-1)~(B-4)中、*は、結合位置を表す。
 一般式(B-1)~(B-4)中、Rは、有機基を表す。
 Rは、シクロアルキル基又はアルキル基が好ましい。
 Rがシクロアルキル基である場合、上記シクロアルキル基の炭素数は、3~15が好ましく、5~10がより好ましい。
 上記シクロアルキル基は単環でも多環でもよい。
 上記シクロアルキル基としては、例えば、ノルボルニル基、及び、アダマンチル基が挙げられる。
 上記シクロアルキル基が有してもよい置換基は、アルキル基(直鎖状でも分岐鎖状でもよい。好ましくは炭素数1~5)が好ましい。
 上記シクロアルキル基の環員原子である炭素原子のうちの1個以上が、カルボニル炭素原子で置き換わっていてもよい。
 Rがアルキル基である場合、上記アルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよい。
 上記アルキル基の炭素数は1~10が好ましく、1~5がより好ましい。
 上記アルキル基が有してもよい置換基は、シクロアルキル基、フッ素原子、又は、シアノ基が好ましい。
 上記置換基としてのシクロアルキル基の例としては、Rがシクロアルキル基である場合において説明したシクロアルキル基が同様に挙げられる。
 上記アルキル基が、上記置換基としてのフッ素原子を有する場合、上記アルキル基は、パーフルオロアルキル基となっていてもよいし、ならなくてもよい。上記アルキル基が、上記置換基としてのフッ素原子を有する場合、上記アルキル基の一部又は全部がパーフルオロメチル基であるのも好ましい。
 一般式(PB)で表される化合物のM 及びM がそれぞれ水素原子で置換されたHA-L-BHで表される化合物において、HAで表される基のpKaは、BHで表される基のpKaよりも低い。
 より具体的には、HA-L-BHで表される化合物について酸解離定数を求めた場合において、「HA-L-BH」が「A-L-BH」となる際のpKaを「HAで表される基のpKa」とし、更に、「A-L-BH」が「A-L-B」となる際のpKaを「BHで表される基のpKa」とする。
 「HAで表される基のpKa」及び「BHで表される基のpKa」は、それぞれ、「ソフトウェアパッケージ1」又は「Gaussian16」を用いて求める。
 中でも、HAで表される基のpKaは、-12.00~1.00が好ましく、-7.00~0.50がより好ましく、-5.00~0.00が更に好ましい。
 HBで表される基のpKaは、-4.00~14.00が好ましく、-2.00~12.00がより好ましく、-1.00~5.00が更に好ましい。
 HBで表される基のpKaとHAで表される基のpKaとの差(「HBで表される基のpKa」-「HAで表される基のpKa」)は、0.10~20.00が好ましく、0.50~17.00がより好ましく、2.00~15.00が更に好ましい。
(その他の光酸発生剤)
 レジスト組成物は、上述した以外のその他の光酸発生剤を使用してもよい。
 その他の光酸発生剤としては、例えば、「M(Mはカチオンを表しZはアニオンを表す)」で表される化合物(オニウム塩)が挙げられる。
 「M Z」で表される化合物において、Mは、カチオンを表し、一般式(PA-1)におけるカチオンと同様のカチオンが挙げられる。
 「M Z」で表される化合物において、Zは、アニオンを表し、求核反応を起こす能力が著しく低いアニオンが好ましい。
 上記アニオンとしては、例えば、スルホン酸アニオン(フルオロアルキルスルホン酸アニオン等の脂肪族スルホン酸アニオン、芳香族スルホン酸アニオン、及び、カンファースルホン酸アニオン等)、カルボン酸アニオン(脂肪族カルボン酸アニオン、芳香族カルボン酸アニオン、及び、アラルキルカルボン酸アニオン等)、及び、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンが挙げられる。
 脂肪族スルホン酸アニオン及び脂肪族カルボン酸アニオンにおける脂肪族部位は、アルキル基であってもシクロアルキル基であってもよく、炭素数1~30の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基、及び、炭素数3~30のシクロアルキル基が好ましい。
 芳香族スルホン酸アニオン及び芳香族カルボン酸アニオンにおける芳香環基は、炭素数6~14のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、トリル基、及び、ナフチル基が挙げられる。
 上記で挙げたアルキル基、シクロアルキル基、及び、アリール基が有し得る置換基としては、例えば、ニトロ基、フッ素原子等のハロゲン原子、カルボン酸基、水酸基、アミノ基、シアノ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~15)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~15)、アリール基(好ましくは炭素数6~14)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2~7)、アシル基(好ましくは炭素数2~12)、アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数2~7)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1~15)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1~15)、アルキルイミノスルホニル基(好ましくは炭素数1~15)、アリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数6~20)、アルキルアリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数7~20)、シクロアルキルアリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数10~20)、アルキルオキシアルキルオキシ基(好ましくは炭素数5~20)、及び、シクロアルキルアルキルオキシアルキルオキシ基(好ましくは炭素数8~20)が挙げられる。
 アラルキルカルボン酸アニオンにおけるアラルキル基は、炭素数7~12のアラルキル基が好ましく、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基、及び、ナフチルブチル基が挙げられる。
 トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンにおけるアルキル基は、炭素数1~5のアルキル基が好ましい。これらのアルキル基の置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルオキシスルホニル基、アリールオキシスルホニル基、及び、シクロアルキルアリールオキシスルホニル基が挙げられ、フッ素原子又はフッ素原子で置換されたアルキル基が好ましい。
 その他の非求核性アニオンとしては、例えば、フッ素化燐(例えば、PF )、フッ素化ホウ素(例えば、BF )、及び、フッ素化アンチモン(例えば、SbF )が挙げられる。
 非求核性アニオンは、スルホン酸の少なくともα位がフッ素原子で置換された脂肪族スルホン酸アニオン、フッ素原子若しくはフッ素原子を有する基で置換された芳香族スルホン酸アニオン、又は、アルキル基がフッ素原子で置換されたトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンが好ましい。中でも、パーフロロ脂肪族スルホン酸アニオン(好ましくは炭素数4~8)、又は、フッ素原子を有するベンゼンスルホン酸アニオンがより好ましく、ノナフロロブタンスルホン酸アニオン、パーフロロオクタンスルホン酸アニオン、ペンタフロロベンゼンスルホン酸アニオン、又は、3,5-ビス(トリフロロメチル)ベンゼンスルホン酸アニオンが更に好ましい。
 酸強度の点からは、発生酸のpKaが-1以下であるのが、感度向上のために好ましい。
 また、非求核性アニオンは、以下の一般式(AN1)で表されるアニオンも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000063
 式中、Xfは、それぞれ独立に、フッ素原子、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
 R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、又は、アルキル基を表し、複数存在する場合のR及びRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
 Lは、2価の連結基を表し、複数存在する場合のLは同一でも異なっていてもよい。
 Aは、環状の有機基を表す。
 xは1~20の整数を表し、yは0~10の整数を表し、zは0~10の整数を表す。
 一般式(AN1)について、更に詳細に説明する。
 Xfのフッ素原子で置換されたアルキル基におけるアルキル基の炭素数は、1~10が好ましく、1~4がより好ましい。また、Xfのフッ素原子で置換されたアルキル基は、パーフルオロアルキル基が好ましい。
 Xfは、フッ素原子又は炭素数1~4のパーフルオロアルキル基が好ましい。Xfは、例えば、フッ素原子、CF、C、C、C、CHCF、CHCHCF、CH、CHCH、CH、CHCH、CH、及び、CHCH等が挙げられ、中でも、フッ素原子、又は、CFが好ましい。特に、双方のXfがフッ素原子であるのが好ましい。
 R及びRのアルキル基は、置換基(好ましくはフッ素原子)を有していてもよく、置換基中の炭素数は1~4が好ましい。置換基は、炭素数1~4のパーフルオロアルキル基が好ましい。R及びRの置換基を有するアルキル基は、例えば、CF、C、C、C、C11、C13、C15、C17、CHCF、CHCHCF、CH、CHCH、CH、CHCH、CH、及び、CHCH等が挙げられ、中でも、CFが好ましい。
 R及びRは、フッ素原子又はCFが好ましい。
 xは1~10の整数が好ましく、1~5がより好ましい。
 yは0~4の整数が好ましく、0がより好ましい。
 zは0~5の整数が好ましく、0~3の整数がより好ましい。
 Lの2価の連結基としては、例えば、-COO-、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO-、アルキレン基、シクロアルキレン基、アルケニレン基、及び、これらの複数が連結した連結基等が挙げられ、総炭素数12以下の連結基が好ましい。中でも、-COO-、-CO-、又は、-O-が好ましく、-COO-がより好ましい。
 Aの環状の有機基は、環状構造を有するものであれば特に限定されず、脂環基、芳香環基、及び、複素環基(芳香族性を有するものだけでなく、芳香族性を有さないものも含む)等が挙げられる。
 脂環基は、単環でも多環でもよく、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及び、シクロオクチル基等の単環のシクロアルキル基が好ましく、その他にも、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及び、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましい。中でも、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及び、アダマンチル基等の炭素数7以上のかさ高い構造を有する脂環基が、露光後加熱工程での膜中拡散性を抑制でき、MEEF(Mask Error Enhancement Factor)向上の点から好ましい。
 芳香環基としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、フェナンスレン環、及び、アントラセン環等が挙げられる。
 複素環基としては、例えば、フラン環、チオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、及び、ピリジン環等由来の基が挙げられる。中でも、フラン環、チオフェン環、又は、ピリジン環由来の基が好ましい。
 また、環状の有機基としては、ラクトン構造も挙げられ、具体例としては、前述の一般式(LC1-1)~(LC1-22)で表されるラクトン構造が挙げられる。
 上記環状の有機基は、置換基を有していてもよい。上記置換基は、アルキル基(直鎖状でも、分岐鎖状でもよく、環状構造を含んでいてもよい。好ましくは炭素数1~12)、シクロアルキル基(単環、及び、多環のいずれであってもよく、多環である場合スピロ環であってもよい。好ましくは炭素数は3~20)、アリール基(好ましくは炭素数6~14)、水酸基、アルコキシ基、エステル基、アミド基、ウレタン基、ウレイド基、チオエーテル基、スルホンアミド基、及び、スルホン酸エステル基等が挙げられる。なお、環状の有機基を構成する炭素(環形成に寄与する炭素)はカルボニル炭素であってもよい。
 また、光酸発生剤はカチオン部とアニオン部を有し、両者が共有結合で連結した構造のベタイン化合物であってもよい。
 光酸発生剤としては、特開2014-41328号公報の段落[0368]~[0377]、及び、特開2013-228681号公報の段落[0240]~[0262](対応する米国特許出願公開第2015/004533号明細書の[0339])が援用でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
 また、好ましい具体例として以下の化合物が挙げられる。下記化合物において、可能な場合、アニオンとカチオンとは任意に交換できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000064
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000065
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000066
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000067
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000068
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000069
 レジスト組成物中の光酸発生剤の含有量は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、組成物の全固形分に対して、5質量%以上が好ましく、9質量%以上がより好ましく、15質量%以上が更に好ましい。また、上記含有量は、40質量%以下が好ましく、35質量%以下がより好ましく、30質量%以下が更に好ましい。
 光酸発生剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよい。
<(C)溶剤>
 レジスト組成物は、溶剤を含んでいてもよい。
 溶剤は、(M1)プロピレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、並びに、(M2)プロピレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸エステル、酢酸エステル、アルコキシプロピオン酸エステル、鎖状ケトン、環状ケトン、ラクトン、及び、アルキレンカーボネートからなる群より選択される少なくとも1つの少なくとも一方を含んでいるのが好ましい。なお、この溶剤は、成分(M1)及び(M2)以外の成分を更に含んでいてもよい。
 本発明者らは、このような溶剤と上述した樹脂とを組み合わせて用いると、組成物の塗布性が向上すると共に、現像欠陥数の少ないパターンが形成可能となることを見出している。その理由は必ずしも明らかではないが、これら溶剤は、上述した樹脂の溶解性、沸点及び粘度のバランスが良いため、組成物膜の膜厚のムラ及びスピンコート中の析出物の発生等を抑制できることに起因していると本発明者らは考えている。
 成分(M1)は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA:propylene glycol monomethylether acetate)、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、及び、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートからなる群より選択される少なくとも1つが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)がより好ましい。
 成分(M2)は、以下の溶剤が好ましい。
 プロピレングリコールモノアルキルエーテルは、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、及び、プロピレングリコールモノエチルエーテル(PGEE)が好ましい。
 乳酸エステルは、乳酸エチル、乳酸ブチル、又は、乳酸プロピルが好ましい。
 酢酸エステルは、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸プロピル、酢酸イソアミル、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、又は、酢酸3-メトキシブチルが好ましい。
 また、酪酸ブチルも好ましい。
 アルコキシプロピオン酸エステルは、3-メトキシプロピオン酸メチル(MMP)、又は、3-エトキシプロピオン酸エチル(EEP)が好ましい。
 鎖状ケトンは、1-オクタノン、2-オクタノン、1-ノナノン、2-ノナノン、アセトン、2-ヘプタノン、4-ヘプタノン、1-ヘキサノン、2-ヘキサノン、ジイソブチルケトン、フェニルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセトニルアセトン、イオノン、ジアセトニルアルコール、アセチルカービノール、アセトフェノン、メチルナフチルケトン、又は、メチルアミルケトンが好ましい。
 環状ケトンは、メチルシクロヘキサノン、イソホロン、シクロペンタノン、又は、シクロヘキサノンが好ましい。
 ラクトンは、γ-ブチロラクトンが好ましい。
 アルキレンカーボネートは、プロピレンカーボネートが好ましい。
 成分(M2)は、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、乳酸エチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチル、酢酸ペンチル、γ-ブチロラクトン、又は、プロピレンカーボネートがより好ましい。
 上記成分の他、炭素数が7以上(7~14が好ましく、7~12がより好ましく、7~10が更に好ましい)、かつ、ヘテロ原子数が2以下のエステル系溶剤を用いるのが好ましい。
 炭素数が7以上かつヘテロ原子数が2以下のエステル系溶剤としては、例えば、酢酸アミル、酢酸2-メチルブチル、酢酸1-メチルブチル、酢酸ヘキシル、プロピオン酸ペンチル、プロピオン酸ヘキシル、プロピオン酸ブチル、イソ酪酸イソブチル、プロピオン酸ヘプチル、及び、ブタン酸ブチル等が挙げられ、酢酸イソアミルが好ましい。
 成分(M2)は、引火点(以下、fpともいう)が37℃以上である溶剤が好ましい。
 このような成分(M2)は、プロピレングリコールモノメチルエーテル(fp:47℃)、乳酸エチル(fp:53℃)、3-エトキシプロピオン酸エチル(fp:49℃)、メチルアミルケトン(fp:42℃)、シクロヘキサノン(fp:44℃)、酢酸ペンチル(fp:45℃)、2-ヒドロキシイソ酪酸メチル(fp:45℃)、γ-ブチロラクトン(fp:101℃)、又は、プロピレンカーボネート(fp:132℃)が好ましい。これらのうち、プロピレングリコールモノエチルエーテル、乳酸エチル、酢酸ペンチル、又は、シクロヘキサノンがより好ましく、プロピレングリコールモノエチルエーテル、又は、乳酸エチルが更に好ましい。
 なお、ここで「引火点」とは、東京化成工業株式会社又はシグマアルドリッチ社の試薬カタログに記載されている値を意味している。
 溶剤は、成分(M1)を含んでいるのが好ましい。溶剤は、実質的に成分(M1)のみからなるか、又は、成分(M1)と他の成分との混合溶剤であるのがより好ましい。後者の場合、溶剤は、成分(M1)と成分(M2)との双方を含んでいるのが更に好ましい。
 成分(M1)と成分(M2)との質量比(M1/M2)は、「100/0」~「0/10」が好ましく、「100/0」~「15/85」がより好ましく、「100/0」~「40/60」が更に好ましく、「100/0」~「60/40」が特に好ましい。
 つまり、溶剤は、成分(M1)と成分(M2)との双方を含む場合、成分(M2)に対する成分(M1)の質量比は、15/85以上が好ましく、40/60以上がより好ましく、60/40以上が更に好ましい。このような構成を採用すると、現像欠陥数を更に減少させられる。
 なお、溶剤が成分(M1)と成分(M2)との双方を含んでいる場合、成分(M2)に対する成分(M1)の質量比は、例えば、99/1以下とする。
 上述した通り、溶剤は、成分(M1)及び(M2)以外の成分を更に含んでいてもよい。この場合、成分(M1)及び(M2)以外の成分の含有量は、溶剤の全量に対して、5~30質量%が好ましい。
 レジスト組成物中の溶剤の含有量は、固形分濃度が0.5~30質量%となるように定めるのが好ましく、1~20質量%となるように定めるのがより好ましい。こうすると、レジスト組成物の塗布性を更に向上させられる。
 なお、固形分とは、溶剤以外の全ての成分を意味する。
 固形分濃度とは、レジスト組成物の総質量に対する、溶剤を除く他の成分の質量の質量百分率である。
<(D)酸拡散制御剤>
 レジスト組成物は、酸拡散制御剤を更に含んでいてもよい。酸拡散制御剤は、光酸発生剤から生じた酸をトラップするクエンチャーとして作用し、レジスト膜中における酸の拡散現象を制御する役割を果たす。
 酸拡散制御剤は、例えば、塩基性化合物であってもよい。
 塩基性化合物は、下記一般式(A)~一般式(E)で示される構造を有する化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000070
 一般式(A)及び一般式(E)中、R200、R201及びR202は、同一でも異なってもよく、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1~20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~20)又は、アリール基(好ましくは炭素数6~20)を表し、ここで、R201とR202は、互いに結合して環を形成してもよい。
 上記アルキル基について、置換基を有するアルキル基は、炭素数1~20のアミノアルキル基、炭素数1~20のヒドロキシアルキル基、又は、炭素数1~20のシアノアルキル基が好ましい。
 R203、R204、R205及びR206は、同一でも異なってもよく、炭素数1~20のアルキル基を表す。
 これら一般式(A)及び一般式(E)中のアルキル基は、無置換であるのがより好ましい。
 塩基性化合物として、グアニジン、アミノピロリジン、ピラゾール、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルホリン、アミノアルキルモルフォリン(アルキル基部分は直鎖状でも分岐鎖状でもよく、一部がエーテル基及び/又はエステル基で置き換えられていてもよい。アルキル基部分の水素原子以外の全原子の合計数の合計は1~17が好ましい)、又は、ピペリジン等が好まし。中でも、イミダゾール構造、ジアザビシクロ構造、オニウムヒドロキシド構造、オニウムカルボキシレート構造、トリアルキルアミン構造、アニリン構造、又は、ピリジン構造を有する化合物、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体、又は、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体等がより好ましい。
 イミダゾール構造を有する化合物としては、例えば、イミダゾール、2、4、5-トリフェニルイミダゾール、及び、ベンズイミダゾール等が挙げられる。ジアザビシクロ構造を有する化合物としては、例えば、1、4-ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、1、5-ジアザビシクロ[4,3,0]ノナ-5-エン、及び、1、8-ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカ-7-エン等が挙げられる。オニウムヒドロキシド構造を有する化合物としては、例えば、トリアリールスルホニウムヒドロキシド、フェナシルスルホニウムヒドロキシド、及び、2-オキソアルキル基を有するスルホニウムヒドロキシド等が挙げられる。具体的にはトリフェニルスルホニウムヒドロキシド、トリス(t-ブチルフェニル)スルホニウムヒドロキシド、ビス(t-ブチルフェニル)ヨードニウムヒドロキシド、フェナシルチオフェニウムヒドロキシド、及び、2-オキソプロピルチオフェニウムヒドロキシド等が挙げられる。オニウムカルボキシレート構造を有する化合物としては、オニウムヒドロキシド構造を有する化合物のアニオン部がカルボキシレートになったものであり、例えば、アセテート、アダマンタン-1-カルボキシレート、及び、パーフロロアルキルカルボキシレート等が挙げられる。トリアルキルアミン構造を有する化合物としては、例えば、トリ(n-ブチル)アミン、及び、トリ(n-オクチル)アミン等が挙げられる。アニリン化合物としては、例えば、2,6-ジイソプロピルアニリン、N,N-ジメチルアニリン、N,N-ジブチルアニリン、及び、N,N-ジヘキシルアニリン等が挙げられる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体としては、例えば、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリス(メトキシエトキシエチル)アミン、及び、(HO-C-O-C)2N(-C-O-CH)等が挙げられる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体としては、例えば、N,N-ビス(ヒドロキシエチル)アニリン等が挙げられる。
 塩基性化合物として、フェノキシ基を有するアミン化合物、及び、フェノキシ基を有するアンモニウム塩化合物が好ましく挙げられる。
 アミン化合物としては、例えば、1級、2級、及び、3級のアミン化合物を使用でき、少なくとも1つのアルキル基が窒素原子に結合しているアミン化合物が好ましい。アミン化合物は、3級アミン化合物であるのがより好ましい。アミン化合物は、少なくとも1つのアルキル基(好ましくは炭素数1~20)が窒素原子に結合していれば、アルキル基の他に、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~20)又はアリール基(好ましくは炭素数6~12)が窒素原子に結合していてもよい。
 また、アミン化合物は、オキシアルキレン基を有するのが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1以上が好ましく、3~9がより好ましく、4~6が更に好ましい。オキシアルキレン基の中でもオキシエチレン基(-CHCHO-)、又は、オキシプロピレン基(-CH(CH)CHO-若しくはCHCHCHO-)が好ましく、オキシエチレン基がより好ましい。
 アンモニウム塩化合物としては、例えば、1級、2級、3級、及び、4級のアンモニウム塩化合物が挙げられ、少なくとも1つのアルキル基が窒素原子に結合しているアンモニウム塩化合物が好ましい。アンモニウム塩化合物は、少なくとも1つのアルキル基(好ましくは炭素数1~20)が窒素原子に結合していれば、アルキル基の他に、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~20)又はアリール基(好ましくは炭素数6~12)が窒素原子に結合していてもよい。
 アンモニウム塩化合物は、オキシアルキレン基を有するのが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1以上が好ましく、3~9がより好ましく、4~6が更に好ましい。オキシアルキレン基の中でもオキシエチレン基(-CHCHO-)、又は、オキシプロピレン基(-CH(CH)CHO-、又は、-CHCHCHO-)が好ましく、オキシエチレン基がより好ましい。
 アンモニウム塩化合物のアニオンとしては、例えば、ハロゲン原子、スルホネート、ボレート、及び、フォスフェート等が挙げられ、中でも、ハロゲン原子、又は、スルホネートが好ましい。ハロゲン原子は、塩素原子、臭素原子、又は、ヨウ素原子が好ましい。スルホネートは、炭素数1~20の有機スルホネートが好ましい。有機スルホネートとしては、例えば、炭素数1~20のアルキルスルホネート、及び、アリールスルホネートが挙げられる。アルキルスルホネートのアルキル基は置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、アルコキシ基、アシル基、及び、芳香環基等が挙げられる。アルキルスルホネートとしては、例えば、メタンスルホネート、エタンスルホネート、ブタンスルホネート、ヘキサンスルホネート、オクタンスルホネート、ベンジルスルホネート、トリフルオロメタンスルホネート、ペンタフルオロエタンスルホネート、及び、ノナフルオロブタンスルホネート等が挙げられる。アリールスルホネートのアリール基としてはベンゼン環基、ナフタレン環基、及び、アントラセン環基が挙げられる。ベンゼン環基、ナフタレン環基、及び、アントラセン環基が有し得る置換基は、炭素数1~6の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基、又は、炭素数3~6のシクロアルキル基が好ましい。直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基、及び、シクロアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、t-ブチル基、n-ヘキシル基、及び、シクロヘキシル基等が挙げられる。他の置換基としては、例えば、炭素数1~6のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、及び、アシルオキシ基等が挙げられる。
 フェノキシ基を有するアミン化合物、及び、フェノキシ基を有するアンモニウム塩化合物とは、アミン化合物又はアンモニウム塩化合物のアルキル基の窒素原子と反対側の末端にフェノキシ基を有するものである。
 フェノキシ基の置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン酸エステル基、スルホン酸エステル基、アリール基、アラルキル基、アシルオキシ基、及び、アリールオキシ基等が挙げられる。置換基の置換位は、2~6位のいずれであってもよい。置換基の数は、1~5のいずれであってもよい。
 フェノキシ基と窒素原子との間に、少なくとも1つのオキシアルキレン基を有するのが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1以上が好ましく、3~9がより好ましく、4~6が更に好ましい。オキシアルキレン基の中でもオキシエチレン基(-CHCHO-)、又は、オキシプロピレン基(-CH(CH)CHO-又は-CHCHCHO-)が好ましく、オキシエチレン基がより好ましい。
 フェノキシ基を有するアミン化合物は、フェノキシ基を有する1又は2級アミン及びハロアルキルエーテルを加熱して反応させた後、反応系に強塩基(例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、及び、テトラアルキルアンモニウム等)の水溶液を添加し、更に、有機溶剤(例えば、酢酸エチル及びクロロホルム等)で反応生成物を抽出して得られる。又は、1又は2級アミンと末端にフェノキシ基を有するハロアルキルエーテルを加熱して反応させた後、反応系に強塩基の水溶液を添加し、更に、有機溶剤で反応生成物を抽出して得られる。
(プロトンアクセプター性官能基を有し、かつ、活性光線又は放射線の照射により分解してプロトンアクセプター性が低下、消失、又はプロトンアクセプター性から酸性に変化した化合物を発生する化合物(PA))
 レジスト組成物は、酸拡散制御剤として、プロトンアクセプター性官能基を有し、かつ、活性光線又は放射線の照射により分解してプロトンアクセプター性が低下若しくは消失、又はプロトンアクセプター性から酸性に変化した化合物を発生する化合物(以下、化合物(PA)ともいう)を含んでいてもよい。
 プロトンアクセプター性官能基とは、プロトンと静電的に相互作用し得る基、又は、電子を有する官能基であって、例えば、環状ポリエーテル等のマクロサイクリック構造を有する官能基、又は、π共役に寄与しない非共有電子対をもった窒素原子を有する官能基を意味する。π共役に寄与しない非共有電子対を有する窒素原子とは、例えば、下記一般式に示す部分構造を有する窒素原子である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000071
 プロトンアクセプター性官能基の好ましい部分構造として、例えば、クラウンエーテル構造、アザクラウンエーテル構造、1~3級アミン構造、ピリジン構造、イミダゾール構造、及び、ピラジン構造等が挙げられる。
 化合物(PA)は、活性光線又は放射線の照射により分解してプロトンアクセプター性が低下若しくは消失、又は、プロトンアクセプター性から酸性に変化した化合物を発生する。ここで、プロトンアクセプター性の低下若しくは消失、又は、プロトンアクセプター性から酸性への変化とは、プロトンアクセプター性官能基にプロトンが付加することに起因するプロトンアクセプター性の変化である。具体的には、プロトンアクセプター性官能基を有する化合物(PA)とプロトンからプロトン付加体が生成する時、その化学平衡に於ける平衡定数が減少することを意味する。
 化合物(PA)としては、例えば、特開2014-41328号公報の段落[0421]~[0428]、特開2014-134686号公報の段落[0108]~[0116]に記載されたものを援用でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
 窒素原子を有し、酸の作用により脱離する基を有する低分子化合物も酸拡散制御剤として使用できる。上記低分子化合物は、酸の作用により脱離する基を窒素原子上に有するアミン誘導体が好ましい。
 酸の作用により脱離する基は、アセタール基、カルボネート基、カルバメート基、3級エステル基、3級水酸基、又は、ヘミアミナールエーテル基が好ましく、カルバメート基、又は、ヘミアミナールエーテル基がより好ましい。
 低分子化合物の分子量は、100~1000が好ましく、100~700がより好ましく、100~500が更に好ましい。
 低分子化合物は、窒素原子上に保護基を有するカルバメート基を有してもよい。
 下記に、酸拡散制御剤の具体例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000072
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000073
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000074
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000075
 レジスト組成物が酸拡散制御剤を含む場合、酸拡散制御剤の含有量は、レジスト組成物の全固形分に対して、0.001~15質量%が好ましく、0.01~8質量%がより好ましい。
 酸拡散制御剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を使用してもよい。
 また、レジスト組成物が光酸発生剤として一般式(PB)で表される化合物を含む場合、一般式(PB)で表される化合物に酸拡散制御剤に相当する機能を有する構造が含まれるため、レジスト組成物が酸拡散制御剤を実質的に含まないのも好ましい。ここで酸拡散制御剤を実質的に含まないとは、酸拡散制御剤の含有量が、一般式(PB)で表される化合物の含有量に対して5質量%以下であることを意図する。
 光酸発生剤と酸拡散制御剤とのレジスト組成物中の使用割合は、光酸発生剤/酸拡散制御剤(モル比)=2.5~300であるのが好ましい。感度及び解像度の点からモル比は2.5以上が好ましく、露光後加熱処理までの経時でのレジストパターンの太りによる解像度の低下抑制の点からモル比は300以下が好ましい。光酸発生剤/酸拡散制御剤(モル比)は、5.0~200がより好ましく、7.0~150が更に好ましい。
 酸拡散制御剤としては、例えば、特開2013-11833号公報の段落[0140]~[0144]に記載の化合物(アミン化合物、アミド基含有化合物、ウレア化合物、及び、含窒素複素環化合物等)も挙げられる。
<(E)疎水性樹脂>
 レジスト組成物は、上記樹脂(A)とは別に、樹脂(A)とは異なる疎水性樹脂を含んでいてもよい。
 疎水性樹脂はレジスト膜の表面に偏在するように設計されるのが好ましいが、界面活性剤とは異なり、必ずしも分子内に親水基を有する必要はなく、極性物質及び非極性物質の均一な混合に寄与しなくてもよい。
 疎水性樹脂の添加による効果として、水に対するレジスト膜表面の静的及び動的な接触角の制御、並びに、アウトガスの抑制等が挙げられる。
 疎水性樹脂は、膜表層への偏在化の点から、“フッ素原子”、“珪素原子”、及び、“樹脂の側鎖部分に含まれたCH部分構造”のいずれか1種以上を有するのが好ましく、2種以上を有するのがより好ましい。また、上記疎水性樹脂は、炭素数5以上の炭化水素基を有するのが好ましい。これらの基は樹脂の主鎖中に有していても、側鎖に置換していてもよい。
 疎水性樹脂が、フッ素原子及び/又は珪素原子を含む場合、疎水性樹脂における上記フッ素原子及び/又は珪素原子は、樹脂の主鎖中に含まれていてもよく、側鎖中に含まれていてもよい。
 疎水性樹脂がフッ素原子を含んでいる場合、フッ素原子を有する部分構造は、フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、又は、フッ素原子を有するアリール基が好ましい。
 フッ素原子を有するアルキル基(好ましくは炭素数1~10、より好ましくは炭素数1~4)は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であり、更にフッ素原子以外の置換基を有していてもよい。
 フッ素原子を有するシクロアルキル基は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された単環又は多環のシクロアルキル基であり、更にフッ素原子以外の置換基を有していてもよい。
 フッ素原子を有するアリール基としては、例えば、フェニル基、及び、ナフチル基等のアリール基の少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたものが挙げられ、更にフッ素原子以外の置換基を有していてもよい。
 フッ素原子又は珪素原子を有する繰り返し単位としては、例えば、US2012/0251948A1の段落[0519]に例示された繰り返し単位が挙げられる。
 また、上記したように、疎水性樹脂は、側鎖部分にCH部分構造を含むのも好ましい。
 ここで、疎水性樹脂中の側鎖部分が有するCH部分構造は、エチル基、及び、プロピル基等が有するCH部分構造を含むものである。
 一方、疎水性樹脂の主鎖に直接結合しているメチル基(例えば、メタクリル酸構造を有する繰り返し単位のα-メチル基)は、主鎖の影響により疎水性樹脂の表面偏在化への寄与が小さいため、本発明におけるCH部分構造には含めない。
 疎水性樹脂に関しては、特開2014-010245号公報の段落[0348]~[0415]の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
 なお、疎水性樹脂はこの他にも特開2011-248019号公報、特開2010-175859号公報、特開2012-032544号公報記載の樹脂も好ましく使用できる。
 レジスト組成物が疎水性樹脂を含む場合、疎水性樹脂の含有量は、レジスト組成物の全固形分に対して、0.01~20質量%が好ましく、0.1~15質量%がより好ましい。
<(F)界面活性剤>
 レジスト組成物は、界面活性剤を含んでいてもよい。界面活性剤を含むと、密着性により優れ、現像欠陥のより少ないパターンを形成できる。
 界面活性剤は、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤が好ましい。フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤としては、例えば、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の段落[0276]に記載の界面活性剤が挙げられる。また、エフトップEF301、又は、EF303(新秋田化成(株)製);フロラードFC430、431、及び、4430(住友スリーエム(株)製);メガファックF171、F173、F176、F189、F113、F110、F177、F120、及び、R08(DIC(株)製);サーフロンS-382、SC101、102、103、104、105又は106(旭硝子(株)製);トロイゾルS-366(トロイケミカル(株)製);GF-300又はGF-150(東亜合成化学(株)製)、サーフロンS-393(セイミケミカル(株)製);エフトップEF121、EF122A、EF122B、RF122C、EF125M、EF135M、EF351、EF352、EF801、EF802又はEF601((株)ジェムコ製);PF636、PF656、PF6320、及び、PF6520(OMNOVA社製);KH-20(旭化成(株)製);FTX-204G、208G、218G、230G、204D、208D、212D、218D、及び、222D((株)ネオス製)を用いてもよい。なお、ポリシロキサンポリマーKP-341(信越化学工業(株)製)も、シリコン系界面活性剤として使用できる。
 また、界面活性剤は、上記に示すような公知の界面活性剤の他に、テロメリゼーション法(テロマー法ともいわれる)又はオリゴメリゼーション法(オリゴマー法ともいわれる)により製造されたフルオロ脂肪族化合物を用いて合成してもよい。具体的には、このフルオロ脂肪族化合物から導かれたフルオロ脂肪族基を備えた重合体を、界面活性剤として用いてもよい。このフルオロ脂肪族化合物は、例えば、特開2002-90991号公報に記載された方法によって合成できる。
 また、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の段落[0280]に記載されているフッ素系及び/又はシリコン系以外の界面活性剤を使用してもよい。
 これら界面活性剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を使用してもよい。
 レジスト組成物が界面活性剤を含む場合、界面活性剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.0001~2質量%が好ましく、0.0005~1質量%がより好ましい。
<(G)その他の添加剤>
 レジスト組成物は、溶解阻止化合物、染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、及び/又は、現像液に対する溶解性を促進させる化合物(例えば、分子量1000以下のフェノール化合物、又はカルボン酸基を含んだ脂環族若しくは脂肪族化合物)を更に含んでいてもよい。
 レジスト組成物は、溶解阻止化合物を更に含んでいてもよい。ここで「溶解阻止化合物」とは、酸の作用により分解して有機系現像液中での溶解度が減少する、分子量3000以下の化合物である。
[用途]
 本発明の組成物は、活性光線又は放射線の照射により反応して性質が変化する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に関する。更に詳しくは、本発明の組成物は、IC(Integrated Circuit)等の半導体製造工程、液晶若しくはサーマルヘッド等の回路基板の製造、インプリント用モールド構造体の作製、その他のフォトファブリケーション工程、又は平版印刷版、若しくは酸硬化性組成物の製造に使用される感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に関する。本発明において形成されるパターンは、エッチング工程、イオンインプランテーション工程、バンプ電極形成工程、再配線形成工程、及びMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)等において使用できる。
[感活性光線性又は感放射線性膜]
 本発明は、本発明の感活性光線又は感放射線性組成物により形成された感活性光線性又は感放射線性膜(「レジスト膜」ともいう)にも関する。このような膜は、例えば、本発明の組成物が基板等の支持体上に塗布されることにより形成される。この膜の厚みは、0.02~0.1μmが好ましい。
 基板上に塗布する方法としては、スピンコート、ロールコート、フローコート、ディップコート、スプレーコート、ドクターコート等の適当な塗布方法により基板上に塗布されるが、スピン塗布が好ましく、その回転数は1000~3000rpm(rotations per minute)が好ましい。塗布膜は60~150℃で1~20分間、好ましくは80~120℃で1~10分間プリベークして薄膜を形成する。
 被加工基板及びその最表層を構成する材料は、例えば、半導体用ウエハの場合、シリコンウエハを用いることができ、最表層となる材料の例としては、Si、SiO、SiN、SiON、TiN、WSi、BPSG、SOG、有機反射防止膜等が挙げられる。
〔パターン形成方法〕
 上記レジスト組成物を用いたパターン形成方法の手順は特に制限されないが、以下の工程を有するのが好ましい。
工程1: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工程
工程2:レジスト膜を(好ましくはEUV光で)露光する工程
工程3:現像液を用いて、露光されたレジスト膜を現像し、パターンを形成する工程
 以下、上記それぞれの工程の手順について詳述する。
<工程1:レジスト膜形成工程>
 工程1は、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工程である。レジスト組成物の定義は、上述の通りである。
 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方法としては、例えば、レジスト組成物を基板上に塗布する方法が挙げられる。
 なお、塗布前にレジスト組成物を必要に応じてフィルター濾過するのが好ましい。フィルターのポアサイズは、0.1μm以下が好ましく、0.05μm以下がより好ましく、0.03μm以下が更に好ましい。また、フィルターは、ポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、又は、ナイロン製が好ましい。
 レジスト組成物は、集積回路素子の製造に使用されるような基板(例:シリコン、二酸化シリコン被覆)上に、スピナー又はコーター等の適当な塗布方法により塗布できる。塗布方法は、スピナーを用いたスピン塗布が好ましい。スピナーを用いたスピン塗布をする際の回転数は、1000~3000rpmが好ましい。
 レジスト組成物の塗布後、基板を乾燥し、レジスト膜を形成してもよい。なお、必要により、レジスト膜の下層に、各種下地膜(無機膜、有機膜、反射防止膜)を形成してもよい。
 乾燥方法としては、例えば、加熱して乾燥する方法が挙げられる。加熱は通常の露光機、及び/又は、現像機に備わっている手段で実施でき、ホットプレート等を用いて実施してもよい。加熱温度は80~150℃が好ましく、80~140℃がより好ましく、80~130℃が更に好ましい。加熱時間は30~1000秒が好ましく、60~800秒がより好ましく、60~600秒が更に好ましい。
 レジスト膜の膜厚は特に制限されないが、より高精度な微細パターンを形成できる点から、10~65nmが好ましく、15~50nmがより好ましい。
 なお、レジスト膜の上層にトップコート組成物を用いてトップコートを形成してもよい。
 トップコート組成物は、レジスト膜と混合せず、更にレジスト膜上層に均一に塗布できるのが好ましい。
 また、トップコートの形成前にレジスト膜を乾燥させるのが好ましい。次いで、得られたレジスト膜上に、上記レジスト膜の形成方法と同様の手段によりトップコート組成物を塗布し、更に乾燥して、トップコートを形成できる。
 トップコートの膜厚は、10~200nmが好ましく、20~100nmがより好ましく、40~80nmが更に好ましい。
 トップコートについては、特に限定されず、従来公知のトップコートを、従来公知の方法によって形成でき、例えば、特開2014-059543号公報の段落[0072]~[0082]の記載に基づいてトップコートを形成できる。
 例えば、特開2013-61648号公報に記載されたような塩基性化合物を含むトップコートを、レジスト膜上に形成するのが好ましい。トップコートが含み得る塩基性化合物の具体的な例は、後述するレジスト組成物が含んでいてもよい塩基性化合物が挙げられる。
 また、トップコートは、エーテル結合、チオエーテル結合、水酸基、チオール基、カルボニル結合、及び、エステル結合からなる群より選択される基又は結合を少なくとも一つ含む化合物を含むのが好ましい。
<工程2:露光工程>
 工程2は、レジスト膜を(好ましくはEUV光で)露光する工程である。
 露光の方法としては、例えば、形成したレジスト膜に所定のマスクを通してEUV光を照射する方法が挙げられる。
 露光後、現像を行う前にベーク(加熱)を行うのが好ましい。ベークにより露光部の反応が促進され、感度及びパターン形状がより良好となる。
 加熱温度は80~150℃が好ましく、80~140℃がより好ましく、80~130℃が更に好ましい。
 加熱時間は10~1000秒が好ましく、10~180秒がより好ましく、30~120秒が更に好ましい。
 加熱は通常の露光機及び/又は現像機に備わっている手段で実施でき、ホットプレート等を用いて行ってもよい。
 この工程は露光後ベークともいう。
<工程3:現像工程>
 工程3は、現像液を用いて、露光されたレジスト膜を現像し、パターンを形成する工程である。
 現像液は、アルカリ現像液であっても、有機溶剤を含有する現像液(以下、有機系現像液ともいう)であってもよい。
 現像方法としては、例えば、現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止して現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、及び、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液吐出ノズルをスキャンしながら現像液を吐出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)が挙げられる。
 また、現像を行う工程の後に、他の溶剤に置換しながら、現像を停止する工程を実施してもよい。
 現像時間は未露光部の樹脂が十分に溶解する時間であれば特に制限はなく、10~300秒が好ましく、20~120秒がより好ましい。
 現像液の温度は0~50℃が好ましく、15~35℃がより好ましい。
 アルカリ現像液は、アルカリを含むアルカリ水溶液を用いるのが好ましい。アルカリ水溶液の種類は特に制限されないが、例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドに代表される4級アンモニウム塩、無機アルカリ、1級アミン、2級アミン、3級アミン、アルコールアミン、又は、環状アミン等を含むアルカリ水溶液が挙げられる。中でも、アルカリ現像液は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)に代表される4級アンモニウム塩の水溶液であるのが好ましい。アルカリ現像液には、アルコール類、界面活性剤等を適当量添加してもよい。アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常、0.1~20質量%である。また、アルカリ現像液のpHは、通常、10.0~15.0である。
 有機系現像液は、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤、及び炭化水素系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種の有機溶剤を含有する現像液であるのが好ましい。
 ケトン系溶剤としては、例えば、1-オクタノン、2-オクタノン、1-ノナノン、2-ノナノン、アセトン、2-ヘプタノン(メチルアミルケトン)、4-ヘプタノン、1-ヘキサノン、2-ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセトニルアセトン、イオノン、ジアセトニルアルコール、アセチルカービノール、アセトフェノン、メチルナフチルケトン、イソホロン、及び、プロピレンカーボネート等を挙げられる。
 エステル系溶剤としては、例えば、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ペンチル、酢酸イソペンチル、酢酸アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチルー3-エトキシプロピオネート、3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル、ブタン酸ブチル、2-ヒドロキシイソ酪酸メチル、酢酸イソアミル、イソ酪酸イソブチル、及び、プロピオン酸ブチル等を挙げられる。
 アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤、及び、炭化水素系溶剤としては、例えば、米国特許出願公開2016/0070167A1号明細書の段落[0715]~[0718]に開示された溶剤を使用できる。
 上記の溶剤は、複数混合してもよいし、上記以外の溶剤又は水と混合してもよい。現像液全体としての含水率は、50質量%未満が好ましく、20質量%未満がより好ましく、10質量%未満が更に好ましく、実質的に水分を含有しないのが特に好ましい。
 有機系現像液に対する有機溶剤の含有量は、現像液の全量に対して、50質量%以上100質量%以下が好ましく、80質量%以上100質量%以下がより好ましく、90質量%以上100質量%以下が更に好ましく、95質量%以上100質量%以下が特に好ましい。
<他の工程>
 上記パターン形成方法は、工程3の後に、リンス液を用いて洗浄する工程を含むのが好ましい。
 アルカリ現像液を用いて現像する工程の後のリンス工程に用いるリンス液としては、例えば、純水が挙げられる。なお、純水には、界面活性剤を適当量添加してもよい。リンス液には、界面活性剤を適当量添加してもよい。
 有機系現像液を用いた現像工程の後のリンス工程に用いるリンス液は、レジストパターンを溶解しないものであれば特に制限はなく、一般的な有機溶剤を含む溶液を使用できる。リンス液は、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、及び、エーテル系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種の有機溶剤を含有するリンス液を用いるのが好ましい。
 炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、及びエーテル系溶剤の例としては、有機溶剤を含む現像液において説明したものと同様のものが挙げられる。
 リンス工程の方法は特に限定されず、例えば、一定速度で回転している基板上にリンス液を吐出しつづける方法(回転塗布法)、リンス液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、及び、基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)等が挙げられる。
 また、本発明のパターン形成方法は、リンス工程の後に加熱工程(Post Bake)を含んでいてもよい。本工程により、ベークによりパターン間及びパターン内部に残留した現像液及びリンス液が除去される。また、本工程により、レジストパターンがなまされ、パターンの表面荒れが改善される効果もある。リンス工程の後の加熱工程は、通常40~250℃(好ましくは90~200℃)で、通常10秒間~3分間(好ましくは30秒間~120秒間)行う。
 また、形成されたパターンをマスクとして、基板のエッチング処理を実施してもよい。つまり、工程3にて形成されたパターンをマスクとして、基板(または、下層膜及び基板)を加工して、基板にパターンを形成してもよい。
 基板(または、下層膜及び基板)の加工方法は特に限定されないが、工程3で形成されたパターンをマスクとして、基板(または、下層膜及び基板)に対してドライエッチングを行うことにより、基板にパターンを形成する方法が好ましい。
 ドライエッチングは、1段のエッチングであっても、複数段からなるエッチングであってもよい。エッチングが複数段からなるエッチングである場合、各段のエッチングは同一の処理であっても異なる処理であってもよい。
 エッチングは、公知の方法をいずれも使用でき、各種条件等は、基板の種類又は用途等に応じて、適宜、決定される。例えば、国際光工学会紀要(Proc.of SPIE)Vol.6924,692420(2008)、特開2009-267112号公報等に準じて、エッチングを実施できる。また、「半導体プロセス教本 第4版 2007年刊行 発行人:SEMIジャパン」の「第4章 エッチング」に記載の方法に準ずることもできる。
 中でも、ドライエッチングは、酸素プラズマエッチングが好ましい。
 レジスト組成物、及び、本発明のパターン形成方法において使用される各種材料(例えば、溶剤、現像液、リンス液、反射防止膜形成用組成物、トップコート形成用組成物等)は、金属等の不純物を含まないのが好ましい。これら材料に含まれる不純物の含有量は、1質量ppm以下が好ましく、10質量ppb以下がより好ましく、100質量ppt以下が更に好ましく、10質量ppt以下が特に好ましく、1質量ppt以下が最も好ましい。ここで、金属不純物としては、例えば、Na、K、Ca、Fe、Cu、Mg、Al、Li、Cr、Ni、Sn、Ag、As、Au、Ba、Cd、Co、Pb、Ti、V、W、及び、Zn等が挙げられる。
 各種材料から金属等の不純物を除去する方法としては、例えば、フィルターを用いた濾過が挙げられる。フィルター孔径は、ポアサイズ100nm未満が好ましく、10nm以下がより好ましく、5nm以下が更に好ましい。フィルターは、ポリテトラフルオロエチレン製、ポリエチレン製、又は、ナイロン製のフィルターが好ましい。フィルターは、上記フィルター素材とイオン交換メディアとを組み合わせた複合材料で構成されていてもよい。フィルターは、有機溶剤であらかじめ洗浄したフィルターを用いてもよい。フィルター濾過工程では、複数種類のフィルターを直列又は並列に接続して用いてもよい。複数種類のフィルターを使用する場合は、孔径及び/又は材質が異なるフィルターを組み合わせて使用してもよい。また、各種材料を複数回濾過してもよく、複数回濾過する工程が循環濾過工程であってもよい。
 レジスト組成物の製造においては、例えば、樹脂、及び、光酸発生剤等の各成分を溶剤に溶解させた後、素材が異なる複数のフィルターを用いて循環濾過を行うのが好ましい。例えば、孔径50nmのポリエチレン製フィルター、孔径10nmのナイロン製フィルター、孔径3nmのポリエチレン製フィルターを順列に接続し、10回以上循環濾過を行うのが好ましい。フィルター間の圧力差は小さい程好ましく、一般的には0.1MPa以下であり、0.05MPa以下が好ましく、0.01MPa以下がより好ましい。フィルターと充填ノズルの間の圧力差も小さい程好ましく、一般的には0.5MPa以下であり、0.2MPa以下が好ましく、0.1MPa以下がより好ましい。
 レジスト組成物の製造装置の内部は、窒素等の不活性ガスによってガス置換を行うのが好ましい。これにより、酸素等の活性ガスのレジスト組成物中への溶解を抑制できる。
 レジスト組成物はフィルターによって濾過された後、清浄な容器に充填される。容器に充填されたレジスト組成物は、冷蔵保存されるのが好ましい。これにより、経時による性能劣化が抑制される。組成物の容器への充填が完了してから、冷蔵保存を開始するまでの時間は短い程好ましく、一般的には24時間以内であり、16時間以内が好ましく、12時間以内がより好ましく、10時間以内が更に好ましい。保存温度は0~15℃が好ましく、0~10℃がより好ましく、0~5℃が更に好ましい。
 また、各種材料に含まれる金属等の不純物を低減する方法としては、例えば、各種材料を構成する原料として金属含有量が少ない原料を選択する方法、各種材料を構成する原料に対してフィルター濾過を行う方法、及び、装置内をテフロン(登録商標)でライニングする等してコンタミネーションを可能な限り抑制した条件下で蒸留を行う方法等が挙げられる。
 フィルター濾過の他、吸着材による不純物の除去を行ってもよく、フィルター濾過と吸着材とを組み合わせて使用してもよい。吸着材としては、公知の吸着材を使用でき、例えば、シリカゲル及びゼオライト等の無機系吸着材、並びに、活性炭等の有機系吸着材を使用できる。上記各種材料に含まれる金属等の不純物を低減するためには、製造工程における金属不純物の混入を防止する必要がある。製造装置から金属不純物が十分に除去されたかどうかは、製造装置の洗浄に使用された洗浄液中に含まれる金属成分の含有量を測定して確認できる。使用後の洗浄液に含まれる金属成分の含有量は、100質量ppt(parts per trillion)以下が好ましく、10質量ppt以下がより好ましく、1質量ppt以下が更に好ましい。
 リンス液等の有機系処理液には、静電気の帯電、引き続き生じる静電気放電に伴う、薬液配管及び各種パーツ(フィルター、O-リング、チューブ等)の故障を防止する為、導電性の化合物を添加してもよい。導電性の化合物は特に制限されないが、例えば、メタノールが挙げられる。添加量は特に制限されないが、好ましい現像特性又はリンス特性を維持する点で、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましい。
 薬液配管としては、例えば、SUS(ステンレス鋼)、又は、帯電防止処理の施されたポリエチレン、ポリプロピレン、若しくは、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン、又は、パーフロオロアルコキシ樹脂等)で被膜された各種配管を使用できる。フィルター及びO-リングに関しても同様に、帯電防止処理の施されたポリエチレン、ポリプロピレン、又は、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン、又は、パーフロオロアルコキシ樹脂等)を使用できる。
 本発明の方法により形成されるパターンに対して、パターンの表面荒れを改善する方法を適用してもよい。パターンの表面荒れを改善する方法としては、例えば、国際公開第2014/002808号に開示された水素を含有するガスのプラズマによってパターンを処理する方法が挙げられる。その他にも、特開2004-235468号公報、米国特許出願公開第2010/0020297号明細書、特開2008-83384号公報、及び、Proc. of SPIE Vol.8328 83280N-1”EUV Resist Curing Technique for LWR Reduction and Etch Selectivity Enhancement”に記載されているような公知の方法が挙げられる。
 形成されるパターンがライン状である場合、パターン高さをライン幅で割った値で求められるアスペクト比が、2.5以下が好ましく、2.1以下がより好ましく、1.7以下が更に好ましい。
 形成されるパターンがトレンチ(溝)パターン状又はコンタクトホールパターン状である場合、パターン高さをトレンチ幅又はホール径で割った値で求められるアスペクト比が、4.0以下が好ましく、3.5以下がより好ましく、3.0以下が更に好ましい。
 本発明のパターン形成方法は、DSA(Directed Self-Assembly)におけるガイドパターン形成(例えば、ACS Nano Vol.4 No.8Page4815-4823参照)にも使用できる。
 また、上記の方法によって形成されたパターンは、例えば、特開平3-270227号公報、及び、特開2013-164509号公報に開示されたスペーサープロセスの芯材(コア)として使用できる。
 また、本発明は、上記したパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法、及び、この製造方法により製造された電子デバイスにも関する。
 本発明の電子デバイスは、電気電子機器(家電、OA(Office Automation)、メディア関連機器、光学用機器及び通信機器等)に、好適に、搭載されるものである。
 以下に実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、及び処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更できる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきではない。
[感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の各種成分]
〔樹脂(A)〕
 表2に示される樹脂(A)(樹脂A-1~A-17、A’-1~A’-6)を以下に示す。
 樹脂A-1~A-17、A’-1~A’-6は、後述する樹脂A-1の合成方法(合成例1)に準じて合成したものを用いた。表1に、後掲に示される各繰り返し単位の組成比(質量%比;左から順に対応)、重量平均分子量(Mw)、及び分散度(Mw/Mn)を示す。
 なお、樹脂A-1~A-16、A’-1~A’-6の重量平均分子量(Mw)及び分散度(Mw/Mn)はGPC(キャリア:テトラヒドロフラン(THF))により測定した(ポリスチレン換算量である)。また、樹脂の組成比(質量%比)は、13C-NMR(nuclear magnetic resonance)により測定した。
 なお、樹脂A’-1~A’-6は、樹脂(A)ではないが、便宜上、表2の樹脂(A)に記載した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000076
 表1に示される樹脂A-1~A-17、A’-1~A’-6の構造式を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000077
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000078
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000079
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000080
<合成例1:樹脂A-1の合成>
 シクロヘキサノン(226g)を窒素気流下にて80℃に加熱した。この液を攪拌しながら、下記式M-1で表されるモノマー(30g)、下記式M-2で表されるモノマー(20g)、下記式M-3で表されるモノマー(20g)、下記式M-4で表されるモノマー(30g)、シクロヘキサノン(420g)、及び2,2’-アゾビスイソ酪酸ジメチル〔V-601、和光純薬工業(株)製〕(12.42g)の混合溶液を6時間かけて滴下し、反応液を得た。滴下終了後、反応液を80℃にて更に2時間攪拌した。得られた反応液を放冷後、多量のメタノール/水(質量比9:1)で再沈殿した後、ろ過し、得られた固体を真空乾燥することで、樹脂A-1を89g得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000081
 得られた樹脂A-1のGPC(キャリア:テトラヒドロフラン(THF))から求めた重量平均分子量(Mw:ポリスチレン換算)は6500であり、分散度(Mw/Mn)は1.52であった。13C-NMR(nuclear magnetic resonance)により測定した組成比は質量比で30/20/20/30であった。
 その他の樹脂についても、同様に合成した。
〔光酸発生剤〕
<光酸発生剤B>
 表2に示される光酸発生剤(B)(化合物B-1~B-12)の構造を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000082
〔酸拡散制御剤〕
 表2に示される酸拡散制御剤(化合物D-1~D-5)の構造を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000083
〔界面活性剤〕
 表2に示される界面活性剤を以下に示す。
 H-1:メガファックF176(DIC(株)製、フッ素系界面活性剤)
 H-2:メガファックR08(DIC(株)製、フッ素及びシリコン系界面活性剤)
 H-3:PF656(OMNOVA社製、フッ素系界面活性剤)
〔溶剤〕
 表2に示される溶剤を以下に示す。
 F-1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
 F-2:プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)
 F-3:プロピレングリコールモノエチルエーテル(PGEE)
 F-4:シクロヘキサノン
 F-5:シクロペンタノン
 F-6:2-ヘプタノン
 F-7:乳酸エチル
 F-8:γ-ブチロラクトン
 F-9:プロピレンカーボネート
[レジスト組成物の調製]
 表2に示す各成分を固形分濃度が2.0質量%になるように混合した。次いで、得られた混合液を、最初に孔径50nmのポリエチレン製フィルター、次に孔径10nmのナイロン製フィルター、最後に孔径5nmのポリエチレン製フィルターの順番で通液させて濾過して、レジスト組成物(Re-1~Re-25、Re’-1~Re’-6)を調製した。
 なお、固形分とは、溶剤以外の全ての成分を意味する。得られたレジスト組成物を、実施例及び比較例で使用した。
 また、表中、「量」欄は、各成分の、レジスト組成物中の全固形分に対する含有量(質量%)を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000084
[パターン形成]
〔EUV露光、有機溶剤現像〕
 直径12インチのシリコンウエハ上に下層膜形成用組成物AL412(Brewer Science社製)を塗布し、205℃で60秒間ベークして、膜厚20nmの下地膜を形成した。その上に、表2に示すレジスト組成物を塗布し、100℃で60秒間ベークして、膜厚30nmのレジスト膜を形成した。
 EUV露光装置(Exitech社製、Micro Exposure Tool、NA0.3、Quadrupol、アウターシグマ0.68、インナーシグマ0.36)を用いて、得られたレジスト膜を有するシリコンウエハに対して、得られるパターンの平均ライン幅が20nmになるようにパターン照射を行った。なお、レクチルとしては、ラインサイズ=20nmであり、且つ、ライン:スペース=1:1であるマスクを用いた。
 露光後のレジスト膜を90℃で60秒間ベークした後、酢酸n-ブチルで30秒間現像し、これをスピン乾燥してネガ型のパターンを得た。
〔評価〕
<経時前のラインウィズスラフネス(経時前LWR性能、nm)>
 上述の方法で得られたパターンを測長走査型電子顕微鏡(SEM((株)日立製作所S-9380II))を使用してパターン上部から観察した。パターンの線幅を250箇所で観測し、その測定ばらつきを3σで評価し、LWR(nm)とした。LWRの値が小さいほど経時前LWR性能が良好である。
 なお、経時前LWR性能の評価においては、調製直後のレジスト組成物を用いてパターンを形成して評価に供した。
 また経時前LWR(nm)は、4.7nm以下、4.4nm以下、4.1nm以下、3.8nm以下、3.5nm以下、3.2nm以下の順で好ましい。
<経時後のラインウィズスラフネス(経時後LWR性能、nm)>
 上述の方法で得られたパターンを測長走査型電子顕微鏡(SEM((株)日立製作所S-9380II))を使用してパターン上部から観察した。パターンの線幅を250箇所で観測し、その測定ばらつきを3σで評価し、LWR(nm)とした。LWRの値が小さいほど経時後LWR性能が良好である。
 なお、経時後LWR性能の評価においては、調製してから、室温(25℃)の暗室にて180日間保存した後のレジスト組成物を用いてパターンを形成して評価に供した。
 また経時後LWR(nm)は、4.7nm以下、4.4nm以下、4.1nm以下、3.8nm以下、3.5nm以下、3.2nm以下の順で好ましい。
<引き置き前の欠陥評価(欠陥抑制性)>
 上述の方法で得られたパターンを、UVision5(AMAT社製)及びSEMVisionG4(AMAT社製)を使用して、シリコンウエハ1枚当たりの欠陥数を数えて、以下の評価基準に従って、評価した。欠陥数が少ないほど欠陥抑制性が良好である。
 なお、欠陥抑制性の評価においては、調製直後のレジスト組成物を用いてレジスト膜を形成し、塗布・ベーク後すぐにEUV露光を行い、パターンを形成した。
「A」:欠陥数が50個以下
「B」:欠陥数が50個超100個以下
「C」:欠陥数が100個超200個以下
「D」:欠陥数が200個超300個以下
「E」:欠陥数が300個超400個以下
「F」:欠陥数が400個超500個以下
「G」:欠陥数が500個超600個以下
「H」:欠陥数が600個超700個以下
「I」:欠陥数が700個超800個以下
「J」:欠陥数が800個超900個以下
「K」:欠陥数が900個超1000個以下
「L」:欠陥数が1000個超1100個以下
「M」:欠陥数が1100個超1200個以下
「N」:欠陥数が1200個超1300個以下
「O」:欠陥数が1300個超1400個以下
<引き置き後の欠陥評価(欠陥抑制性)>
 上述の方法で得られたパターンを、UVision5(AMAT社製)及びSEMVisionG4(AMAT社製)を使用して、シリコンウエハ1枚当たりの欠陥数を数えて、以下の評価基準に従って、評価した。欠陥数が少ないほど欠陥抑制性が良好である。
 なお、欠陥抑制性の評価においては、調製直後のレジスト組成物を用いてレジスト膜を形成し、塗布・ベーク後のレジスト膜を室温(25℃)の暗室にて48時間保存した後にEUV露光を行い、パターンを形成した。
 評価指標としては、上記「A」~「O」を用いた。
 評価の結果を下記表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000085
 上記表3に示すように本発明のレジスト組成物は、有機溶剤現像でパターンを形成した場合に、経時後LWR性能及び、引き置き後欠陥性能(欠陥抑制性)に優れることが確認された。一方で、比較例のレジスト組成物では、これら性能が不十分であった。
〔EUV露光、アルカリ水溶液現像〕
 直径12インチのシリコンウエハ上に下層膜形成用組成物AL412(Brewer Science社製)を塗布し、205℃で60秒間ベークして、膜厚20nmの下地膜を形成した。その上に、表4に示すレジスト組成物を塗布し、100℃で60秒間ベークして、膜厚30nmのレジスト膜を形成した。
 EUV露光装置(Exitech社製、Micro Exposure Tool、NA0.3、Quadrupol、アウターシグマ0.68、インナーシグマ0.36)を用いて、得られたレジスト膜を有するシリコンウエハに対して、得られるパターンの平均ライン幅が20nmになるようにパターン照射を行った。なお、レクチルとしては、ラインサイズ=20nmであり、且つ、ライン:スペース=1:1であるマスクを用いた。
 露光後のレジスト膜を90℃で60秒間ベークした後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)で30秒間現像し、次いで純水で30秒間リンスした。その後、これをスピン乾燥してポジ型のパターンを得た。
 得られたポジ型のパターンを用いて、上述したのと同様に、経時前後のLWR性能及び引き置き前後の欠陥抑制性の評価を行った。
 評価結果を下記表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000086
 上記表4に示すように本発明のレジスト組成物は、アルカリ現像でパターンを形成する場合にも、経時後LWR性能及び、引き置き後欠陥性能(欠陥抑制性)に優れることが確認された。一方で、比較例のレジスト組成物では、これら性能が不十分であった。
 本発明によれば、EUV光を用いて形成されるパターンにおいて、長期間保存をした場合でもLWR性能に優れるパターンを得られ、且つ、塗布後の引き置き時間が生じた場合でも、パターンの欠陥発生を抑制できる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いる感活性光線性又は感放射線性膜、パターン形成方法、及び、電子デバイスの製造方法を提供することができる。
 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
 本出願は、2019年9月30日出願の日本特許出願(特願2019-179951)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
 

Claims (11)

  1.  (A)樹脂と、(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物と、を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物であって、
     前記樹脂(A)が、
     下記一般式(1)で表される構造と、環構造と、を有する繰り返し単位(a1)と、
     下記一般式(2)で表される構造を有する繰り返し単位(a2)と、
     下記一般式(3)で表される繰り返し単位(a3)と、を含有し、
     前記樹脂(A)中の前記繰り返し単位(a3)の含有量が、前記樹脂(A)の全繰り返し単位に対して30質量%以上である、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001

     一般式(1)中、
     Rは水素原子、又はアルキル基を表す。
     *は結合位置を表す。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002

     一般式(2)中、
     Qは酸素原子又は硫黄原子を表す。Qは同一であっても異なっていてもよい。
     nは1~3の整数を表す。
     Rは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。nが2以上の整数を表す場合、複数のRは同一であってもよく、異なっていてもよい。
     *は結合位置を表す。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003

     一般式(3)中、
     Xは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
     Zは酸の作用により脱離する基を有する基を表す。
  2.  前記繰り返し単位(a3)が、下記一般式(3-2)で表される繰り返し単位(a3-2)である、請求項1に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004

     一般式(3-2)中、
     Xは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
     Rはのアルキル基、シクロアルキル基、又はアリール基を表す。
     mは1以上の整数を表す。
  3.  前記繰り返し単位(a2)が、下記一般式(2-1)で表される繰り返し単位(a2-1)、下記一般式(2-2)で表される繰り返し単位(a2-2)、又は下記一般式(2-3)で表される繰り返し単位(a2-3)である、請求項1又は2に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005

     一般式(2-1)中、
     Xは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
     Qは酸素原子又は硫黄原子を表す。Qは同一であっても異なっていてもよい。
     nは1~3の整数を表す。
     L21は単結合、2価の鎖状若しくは分岐状の炭化水素基、2価の脂環式炭化水素基、2価の芳香族炭化水素基、-O-、-C(=O)-、又はこれらを組み合わせてなる2価の連結基を表す。
     Rは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。nが2以上の整数を表す場合、複数のRは同一であってもよく、異なっていてもよい。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006

     一般式(2-2)中、
     Xは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
     Qは酸素原子又は硫黄原子を表す。Qは同一であっても異なっていてもよい。
     L22は単結合、2価の鎖状若しくは分岐状の炭化水素基、2価の脂環式炭化水素基、2価の芳香族炭化水素基、-O-、-C(=O)-、又はこれらを組み合わせてなる2価の連結基を表す。
     Ar1は、Qを含む環基と共に環を形成する原子団を表す。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007

     一般式(2-3)中、
     Xは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
     Qは酸素原子又は硫黄原子を表す。Qは同一であっても異なっていてもよい。
     L23は単結合、2価の鎖状若しくは分岐状の炭化水素基、2価の脂環式炭化水素基、2価の芳香族炭化水素基、-O-、-C(=O)-、又はこれらを組み合わせてなる2価の連結基を表す。
     Ar2は、Qを含む環基と共に環を形成する原子団を表す。
     Rは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
  4.  前記繰り返し単位(a2)が、下記一般式(2-1-1)で表される繰り返し単位(a2-1-1)である、請求項1~3のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008

     一般式(2-1-1)中、
     Xは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
     Qは酸素原子又は硫黄原子を表す。Qは同一であっても異なっていてもよい。
     nは1~3の整数を表す。
     L24は単結合、2価の鎖状炭化水素基、-O-、-C(=O)-、又はこれらを組み合わせてなる2価の連結基を表す。
     Rは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。nが2以上の整数を表す場合、複数のRは同一であってもよく、異なっていてもよい。
  5.  前記繰り返し単位(a1)が、下記一般式(1-1)で表される繰り返し単位(a1-1)である、請求項1~4のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009

     一般式(1-1)中、
     Xは水素原子、アルキル基、又はハロゲン原子を表す。
     L11は単結合、アルキレン基、-O-、-C(=O)-、又はこれらを組み合わせてなる基を表す。
     L12は単結合、又はアルキレン基を表す。
     Eは(d+1)価の非芳香族性環基、又は芳香環基を表す。
     Rは水素原子、又はアルキル基を表す。
     dは1又は2を表す。
  6.  前記活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)の含有量が、全固形分に対して15質量%以上である、請求項1~5のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  7.  前記活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)が、下記一般式(PA-1)で表される化合物を含む、請求項1~6のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010

     一般式(PA-1)中、
     A及びAは、それぞれ独立に、-SO-R、又は、-CO-Rを表す。
     Rは、有機基を表す。
     Mは、カチオンを表す。
  8.  前記活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)が、下記一般式(PB)で表される化合物を含む、請求項1~7のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
     M  A-L-B M     (PB)
     一般式(PB)中、M 及びM は、それぞれ独立に、有機カチオンを表す。
     Lは、2価の有機基を表す。
     Aは、酸アニオン基を表す。
     ただし、一般式(PB)で表される化合物のM 及びM がそれぞれ水素原子で置換されたHA-L-BHで表される化合物において、HAで表される基のpKaは、BHで表される基のpKaよりも低い。
     Bは、一般式(B-1)~(B-4)のいずれかで表される基を表す。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011

     前記一般式(B-1)~(B-4)中、*は、結合位置を表す。
     前記一般式(B-1)~(B-4)中、Rは、有機基を表す。
  9.  請求項1~8のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて形成された感活性光線性又は感放射線性膜。
  10.  請求項1~8のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて、基板上にレジスト膜を形成する工程と、
     前記レジスト膜を露光する工程と、
     現像液を用いて、前記露光されたレジスト膜を現像し、パターンを形成する工程と、を有するパターン形成方法。
  11.  請求項10に記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。
     
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