WO2021172112A1 - 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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直也 畠山
英治 福▲崎▼
文博 吉野
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富士フイルム株式会社
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    • G03F7/30Imagewise removal using liquid means
    • G03F7/32Liquid compositions therefor, e.g. developers

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.
  • the resist for KrF excimer laser (248 nm) Since the resist for KrF excimer laser (248 nm), a pattern forming method using chemical amplification has been used to compensate for the decrease in sensitivity due to light absorption.
  • the positive chemical amplification method first, the photoacid generator contained in the exposed portion is decomposed by light irradiation to generate an acid. Then, in the post-exposure baking (PEB: Post Exposure Bake) process or the like, the alkali-insoluble group contained in the photosensitive composition is changed to the alkali-soluble group by the catalytic action of the generated acid. After that, development is performed using, for example, an alkaline solution. As a result, the exposed portion is removed to obtain a desired pattern.
  • various alkaline developers have been proposed. For example, as this alkaline developer, a 2.38 mass% TMAH (tetramethylammonium hydroxide aqueous solution) aqueous alkaline developer is generally used.
  • the wavelength of the exposure light source has been shortened and the numerical aperture (NA) of the projection lens has been increased.
  • NA numerical aperture
  • an exposure machine using an ArF excimer laser having a wavelength of 193 nm as a light source has been developed.
  • As a technique for further enhancing the resolving power there is a method (that is, an immersion method) in which a liquid having a high refractive index (hereinafter, also referred to as “immersion liquid”) is filled between the projection lens and the sample.
  • immersion liquid a liquid having a high refractive index
  • Patent Document 1 describes a compound that generates an acid by irradiation with an active ray or radiation represented by a specific general formula, and a resin.
  • a sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition containing the above is described.
  • Patent Document 2 a photoacid generator, which is a compound represented by a specific general formula, and a hydrogen atom of a carboxy group or a hydrogen atom of a phenolic hydroxyl group are replaced with an acid unstable group having an alkali dissolution control ability.
  • a positive resist material containing a base resin in which the acid unstable group is dissociated by the action of an acid generated by exposure and the solubility in an alkaline aqueous solution is increased is described.
  • a resist composition is usually left in a storage state for a certain period of time, but the performance of the resist composition tends to deteriorate due to such storage over time, so that a resist that can achieve better stability over time can be achieved.
  • a composition is required (here, excellent stability over time means that when a resist composition before forming a resist film is stored over time, it has little effect on the pattern obtained by using the composition after storage over time. That means).
  • As a countermeasure it is conceivable to change the composition of the resist composition to a composition capable of improving the stability over time, but it has not been easy to actually find a composition capable of further improving the stability with time.
  • a sulfonium salt compound as a compound (photoacid generator) that generates an acid by irradiation with active light or radiation
  • the present inventors have conducted a study on a sulfonium ring having a hetero atom as a ring member and the sulfonium ring thereof.
  • the position of the substituent was precisely controlled while the structure was such that the vicinity was shielded by a substituent, the detailed reason was not clear, but surprisingly, it was found that the stability over time was very excellent. , The present invention is completed.
  • the present invention has the following configuration, which solves the above-mentioned problems of the present invention.
  • W 1 represents a ring.
  • Q is one or more of the ring members constituting the ring W 1 is a heteroatom, carbonyl carbon atoms, or a combination thereof, it represents a divalent linking group.
  • R 1A and R 1B each independently represent a hydrogen atom, an organic group, a halogen atom, or a cyano group. However, at least one of R 1A and R 1B represents an organic group, a halogen atom, or a cyano group.
  • R 2A and R 2B each independently represent a hydrogen atom, an organic group, a halogen atom, or a cyano group.
  • R 2A and R 2B represents an organic group, a halogen atom, or a cyano group.
  • p represents 0 or 1 and q represents 0 or 1.
  • p + q represents 1 or 2.
  • R 1 and R 2 independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an aryl group.
  • at least one of R 1 and R 2 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an aryl group.
  • n represents 0 or 1.
  • R 3 and R 4 independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an aryl group.
  • m represents an integer of 0 or 1 or more. When m represents an integer of 1 or more, n represents 1. L represents a carbonyl bond or an ester bond. l represents 0 or 1. When l represents 1, n represents 1. When l represents 1, at least two of R 5 to R 9 may be connected to each other to form a ring. When l represents 0, m represents 0 and n represents 0.
  • R 5 , R 6 , R 7 , R 8 and R 9 each independently have a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkoxy group, a cycloalkyloxy group, an alkoxycarbonyl group, and a cycloalkyloxycarbonyl.
  • Z - represents an anion.
  • Z - is an anion represented by any one of the following general formula (3) to (5), [1] or [2] The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin according to Composition.
  • Xf each independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
  • L 1 represents a single bond or a divalent linking group.
  • A represents a monovalent organic group.
  • x represents an integer from 1 to 20.
  • Xf 1 each independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom. Two Xf 1 may to form a ring structure.
  • Xf 2 each independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom. Two Xf 2 may to form a ring structure.
  • R 11 represents a hydrogen atom or a substituent. * Represents a bond with a group adjacent to Q forming W 1 in the general formula (1).
  • Ra to Rd independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an aryl group. However, at least one of Ra to Rd represents an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an aryl group.
  • Q is synonymous with Q in the above general formula (1).
  • R 1, R 2 has the same meaning as R 1, R 2 in the general formula (1).
  • R 5, R 6, R 7 , R 8, and R 9 have the same meanings as R 5, R 6, R 7 , R 8, and R 9 in the general formula (1). At least two of R 5 to R 9 may be connected to each other to form a ring.
  • Z - is synonymous with Z- in the above general formula (1).
  • a pattern forming method including a step of exposing the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive film according to [10] and a step of developing the exposed sensitive light-sensitive or radiation-sensitive film with a developing solution. ..
  • a method for manufacturing an electronic device including the pattern forming method according to [11].
  • a sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition capable of achieving extremely excellent stability over time. According to the present invention, it is possible to further provide a sensitive light-sensitive or radiation-sensitive film, a pattern forming method, and a method for manufacturing an electronic device using the above-mentioned sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition.
  • the contents of the present invention will be described in detail.
  • the description of the constituent elements described below may be based on typical embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to such embodiments.
  • the notation that does not describe substitution or non-substitution includes those having no substituent as well as those having a substituent.
  • the "alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
  • the "organic group” in the present specification means a group containing at least one carbon atom.
  • the type of the substituent, the position of the substituent, and the number of the 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
  • the term “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.
  • the term “light” means active light or radiation unless otherwise specified.
  • the term “exposure” as used herein 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 the term “exposure”. It also includes exposure with particle beams such as ion beams.
  • "-" is used to mean that the numerical values described before and after it are included as the lower limit value and the upper limit value.
  • (meth) acrylate represents acrylate and methacrylate
  • (meth) acrylic represents acrylic and methacryl
  • 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 component are referred to as GPC (Gel Permeation Chromatography) apparatus (Tosoh Corporation).
  • the amount of each component in the composition is the total amount of the plurality of applicable substances present in the composition unless otherwise specified, when a plurality of the substances corresponding to each component are present in the composition. means.
  • the term "process” is included in this term not only as an independent process but also as long as the intended purpose of the process is achieved even when it cannot be clearly distinguished from other processes.
  • total solid content refers to the total mass of the components excluding the solvent from the total composition of the composition.
  • the “solid content” is a component excluding the solvent as described above, and may be, for example, a solid or a liquid at 25 ° C.
  • “% by mass” and “% by weight” are synonymous, and “parts by mass” and “parts by weight” are synonymous.
  • a combination of two or more preferred embodiments is a more preferred embodiment.
  • composition (Actinic cheilitis or radiation-sensitive resin composition)
  • the actinic or radiation-sensitive resin composition (hereinafter, also simply referred to as “composition”) according to the present invention is used.
  • W 1 represents a ring.
  • Q is one or more of the ring members constituting the ring W 1 is a heteroatom, carbonyl carbon atoms, or a combination thereof, it represents a divalent linking group.
  • R 1A and R 1B each independently represent a hydrogen atom, an organic group, a halogen atom, or a cyano group. However, at least one of R 1A and R 1B represents an organic group, a halogen atom, or a cyano group.
  • R 2A and R 2B each independently represent a hydrogen atom, an organic group, a halogen atom, or a cyano group.
  • R 2A and R 2B represents an organic group, a halogen atom, or a cyano group.
  • p represents 0 or 1 and q represents 0 or 1.
  • p + q represents 1 or 2.
  • R 1 and R 2 independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an aryl group.
  • at least one of R 1 and R 2 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an aryl group.
  • n represents 0 or 1.
  • R 3 and R 4 independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an aryl group.
  • m represents an integer of 0 or 1 or more. When m represents an integer of 1 or more, n represents 1. L represents a carbonyl bond or an ester bond. l represents 0 or 1. When l represents 1, n represents 1. When l represents 1, at least two of R 5 to R 9 may be connected to each other to form a ring. When l represents 0, m represents 0 and n represents 0.
  • R 5 , R 6 , R 7 , R 8 and R 9 each independently have a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkoxy group, a cycloalkyloxy group, an alkoxycarbonyl group, and a cycloalkyloxycarbonyl.
  • Z - represents an anion.
  • the compound (photoacid generator) represented by the general formula (1) is "however, at least one of R 1A and R 1B represents an organic group, a halogen atom, or a cyano group.”, "However, , R 2A and R 2B represent an organic group, a halogen atom, or a cyano group. ”And“ p represents 0 or 1, q represents 0 or 1, where p + q represents 1 or 2. Represents.
  • n 1, and the alkyl group, cycloalkyl group, and halogen as at least one of R 1 and R 2
  • the atom, cyano group, or aryl group can also function as a steric hindrance from the sulfonium ring, especially from the sulfonium cation side.
  • the photoacid generator represented by the general formula (1) satisfies the general formula (1) because there is a group capable of functioning as a steric hindrance on the sulfonium ring and in the vicinity of the sulfonium ring.
  • the sulfonium ring (particularly the ring member of the sulfonium ring) is less likely to be attacked (for example, nucleophilic attack) by other components even when the resist composition is stored over time.
  • the structure of the photoacid generator represented by the general formula (1) is easily maintained in the resist composition without modification.
  • At least one arrangement position of R 1A , R 1B , R 2A and R 2B which can function as a steric hindrance on the sulfonium ring is defined in the above general formula (1), and the sulfonium cation in the sulfonium ring is absent.
  • the present inventors surprisingly improve the stability of the photoacid generator in the resist composition. I found out to do. From this, it is presumed that the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention is extremely excellent in stability over time.
  • the actinic light-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention is preferably a so-called resist composition, and 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 preferably a chemically amplified resist composition.
  • composition of the present invention is (B) a compound represented by the general formula (1) that generates an acid by irradiation with active light or radiation (hereinafter, “photoacid generator (B)”, “compound (B)”. Also called “).
  • Q is one or more of the ring members constituting the ring W 1 is a heteroatom, carbonyl carbon atoms, or a combination thereof, it represents a divalent linking group.
  • 1 or more ring members constituting the ring W 1 is a heteroatom, carbonyl carbon atoms, or has become a combination thereof.
  • the hetero atom represents an atom other than a carbon atom, and is not particularly limited, and examples thereof include a nitrogen atom, an oxygen atom, and a sulfur atom.
  • a carbonyl carbon atom represents a carbon atom in a carbonyl bond.
  • Q is not particularly limited, but is preferably any linking group selected from the following group.
  • R 11 represents a hydrogen atom or a substituent. * Represents a bond to group adjacent to Q to form a ring W 1 of the general formula (1).
  • the substituent of R 11 is not particularly limited, and examples thereof include an alkylsulfonyl group, an alkylcarbonyl group, and an alkyl group.
  • the alkyl group in the alkylsulfonyl group may be linear or branched, and examples thereof include an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is preferable.
  • the alkyl group in the alkylcarbonyl group may be linear or branched, and examples thereof include alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, and alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms are preferable.
  • the alkyl group may be linear or branched, and examples thereof include an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is preferable.
  • the alkylsulfonyl group, alkylcarbonyl group, and alkyl group may further have a substituent.
  • * Represents a bond to group adjacent to Q to form a ring W 1 of the general formula (1).
  • * is the general formula (1) the ring W 1 need only be bound to one of the two groups adjacent to Q to form in the.
  • Q is preferably any linking group selected from the following groups.
  • R 11 represents a hydrogen atom or a substituent. * Represents a bond to group adjacent to Q to form a ring W 1 of the general formula (1).
  • R 11 and * are as described above, respectively.
  • R 1A and R 1B each independently represent a hydrogen atom, an organic group, a halogen atom, or a cyano group.
  • R 2A and R 2B each independently represent a hydrogen atom, an organic group, a halogen atom, or a cyano group.
  • the organic group as R 1A , R 2A , R 1B , and R 2B is not particularly limited, and represents, for example, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkyloxy group, an aryl group, and an alkylcarbonyl group.
  • the alkyl group is not particularly limited, but may be linear or branched, and preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms can be mentioned. As the alkyl group, an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms is more preferable, and an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is further preferable.
  • the alkyl group may have a substituent.
  • the substituent is not particularly limited, and examples thereof include the above-mentioned substituent T.
  • the cycloalkyl group may be monocyclic or polycyclic, and is not particularly limited, but a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms is preferable. Specific examples of the cycloalkyl group include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a decahydronaphthalenyl group. As the cycloalkyl group, a cycloalkyl group having 3 to 15 carbon atoms is more preferable, and a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms is further preferable.
  • the cycloalkyl group may have a substituent. The substituent is not particularly limited, and examples thereof include the above-mentioned substituent T.
  • the alkoxy group is not particularly limited, but an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms is preferable, an alkoxy group having 1 to 15 carbon atoms is more preferable, and an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms is further preferable.
  • the alkoxy group may have a substituent.
  • the substituent is not particularly limited, and examples thereof include the above-mentioned substituent T.
  • the cycloalkyl group in the cycloalkyloxy group may be monocyclic or polycyclic, and is not particularly limited, but a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms is preferable. Specific examples of the cycloalkyl group include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a decahydronaphthalenyl group. As the cycloalkyl group in the cycloalkyloxy group, a cycloalkyl group having 3 to 15 carbon atoms is more preferable, and a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms is further preferable.
  • the cycloalkyloxy group may have a substituent. The substituent is not particularly limited, and examples thereof include the above-mentioned substituent T.
  • the aryl group is not particularly limited, but an aryl group having 6 to 20 carbon atoms is preferable, and specific examples thereof include a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a phenanthryl group, a pyrenyl group, a naphthacenyl group and a fluorenyl group.
  • an aryl group having 6 to 15 carbon atoms is more preferable, and an aryl group having 6 to 10 carbon atoms is further preferable.
  • the aryl group may have a substituent.
  • the substituent is not particularly limited, and examples thereof include the above-mentioned substituent T.
  • the alkyl group in the alkylcarbonyl group is not particularly limited, but may be linear or branched, and an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms can be preferably used.
  • an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms is more preferable, and an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is further preferable.
  • the alkylcarbonyl group may have a substituent.
  • the substituent is not particularly limited, and examples thereof include the above-mentioned substituent T.
  • halogen atom examples include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
  • R 1A and R 1B preferably represent a hydrogen atom, an organic group or a halogen atom, and more preferably represent a hydrogen atom or an organic group.
  • R 2A and R 2B preferably represent a hydrogen atom, an organic group or a halogen atom, and more preferably represent a hydrogen atom or an organic group.
  • at least one of R 1A and R 1B represents an organic group, a halogen atom, or a cyano group
  • at least one of R 2A and R 2B represents an organic group, a halogen atom, or a cyano group.
  • At least one carbon atom adjacent to Q in the ring W 1 includes an organic group, a halogen atom, or a cyano group as a substituent.
  • R 1A , R 2A , R 1B and R 2B do not all represent a hydrogen atom.
  • W 1 represents a ring.
  • W 1 represents a ring.
  • W 1 is a ring having 5 or more members.
  • W is not particularly limited upper limit of the ring members of the ring represented by 1, W 1 is preferably 10-membered rings.
  • W 1 preferably has a 6 to 8-membered ring, preferably represents a 6- or 7-membered ring, and more preferably represents a 6-membered ring.
  • R 1 and R 2 independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an aryl group. However, at least one of R 1 and R 2 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an aryl group.
  • the alkyl group as R 1 and R 2 is not particularly limited, but may be linear or branched, and an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms can be preferably used.
  • an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms is more preferable, and an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is further preferable.
  • the alkyl group may have a substituent.
  • the substituent is not particularly limited, and examples thereof include the above-mentioned substituent T.
  • the cycloalkyl group as R 1 and R 2 may be monocyclic or polycyclic, and is not particularly limited, but a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms is preferable. Specific examples of the cycloalkyl group include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a decahydronaphthalenyl group. As the cycloalkyl group, a cycloalkyl group having 3 to 15 carbon atoms is more preferable, and a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms is further preferable.
  • the cycloalkyl group may have a substituent. The substituent is not particularly limited, and examples thereof include the above-mentioned substituent T.
  • the aryl group as R 1 and R 2 is not particularly limited, but an aryl group having 6 to 20 carbon atoms is preferable, and specifically, a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a phenanthryl group, a pyrenyl group, and a naphthacenyl group. , Fluolenyl group.
  • an aryl group having 6 to 15 carbon atoms is more preferable, and an aryl group having 6 to 10 carbon atoms is further preferable.
  • the aryl group may have a substituent.
  • the substituent is not particularly limited, and examples thereof include the above-mentioned substituent T.
  • Examples of the halogen atom as R 1 and R 2 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
  • R 1 and R 2 are preferably a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group, and more preferably a hydrogen atom or an alkyl group. It is more preferred that R 1 represents a hydrogen atom and R 2 represents an alkyl group.
  • R 3 and R 4 independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an aryl group.
  • the alkyl groups as R 3 and R 4 are the same as the alkyl groups described as R 1 and R 2 above.
  • the cycloalkyl groups as R 3 and R 4 are the same as the cycloalkyl groups described as R 1 and R 2 above.
  • the aryl groups as R 3 and R 4 are the same as the aryl groups described as R 1 and R 2 above.
  • Examples of the halogen atom as R 3 and R 4 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
  • R 3 and R 4 are preferably a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group, and more preferably a hydrogen atom or an alkyl group. It is more preferable that R 3 and R 4 represent a hydrogen atom.
  • n represents an integer of 0 or 1 or more.
  • the upper limit of m is not particularly limited, but m is preferably an integer of 5 or less.
  • m is preferably an integer of 0 to 3, more preferably 0 or 1.
  • n represents 1.
  • L represents a carbonyl bond or an ester bond. L is preferably a carbonyl bond.
  • n represents 1.
  • R 5 , R 6 , R 7 , R 8 and R 9 each independently have a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkoxy group, a cycloalkyloxy group, an alkoxycarbonyl group, and a cycloalkyloxycarbonyl.
  • the alkyl groups as R 5 , R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are similar to the alkyl groups described above as R 1A , R 2A , R 1B and R 2B.
  • the cycloalkyl groups as R 5 , R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are similar to the cycloalkyl groups described above as R 1A , R 2A , R 1B and R 2B.
  • the aryl groups as R 5 , R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are similar to the aryl groups described above as R 1A , R 2A , R 1B and R 2B.
  • the alkoxy groups as R 5 , R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are similar to the alkoxy groups described above as R 1A , R 2A , R 1B and R 2B.
  • Cycloalkyloxy group as R 5, R 6, R 7 , R 8, and R 9 are the same as the cycloalkyl group mentioned as the above R 1A, R 2A, R 1B , and R 2B.
  • the alkoxy groups in the alkoxycarbonyl groups as R 5 , R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are similar to the alkoxy groups described above as R 1A , R 2A , R 1B and R 2B.
  • the cycloalkyl groups in the cycloalkyloxycarbonyl groups as R 5 , R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are the same as the cycloalkyl groups described as R 1A , R 2A , R 1B and R 2B above. Is.
  • the alkyl groups in the alkylcarbonyloxy groups as R 5 , R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are similar to the alkyl groups described above as R 1A , R 2A , R 1B and R 2B.
  • the cycloalkyl groups in the cycloalkylcarbonyloxy groups as R 5 , R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are the same as the cycloalkyl groups described as R 1A , R 2A , R 1B and R 2B above. Is.
  • alkyl groups in the alkylthio groups as R 5 , R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are similar to the alkyl groups described above as R 1A , R 2A , R 1B and R 2B.
  • Cycloalkyl group in cycloalkylthio group as R 5, R 6, R 7 , R 8, and R 9 are the same as the cycloalkyl groups described as above R 1A, R 2A, R 1B , and R 2B ..
  • the alkenyl group as R 5 , R 6 , R 7 , R 8 and R 9 is not particularly limited, but may be linear or branched, preferably an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms. Can be done. As the alkenyl group, an alkenyl group having 2 to 15 carbon atoms is more preferable, and an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms is further preferable.
  • the alkenyl group may have a substituent.
  • the substituent is not particularly limited, and examples thereof include the above-mentioned substituent T.
  • Examples of the halogen atom as R 5 , R 6 , R 7 , R 8 and R 9 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom.
  • R 5 , R 6 , R 7 , R 8 and R 9 preferably represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group or a cycloalkyloxy group, and the cycloalkyl group, the alkoxy group and the cycloalkyloxy group. It is more preferable to represent a group, and it is further preferable to represent an alkoxy group or a cycloalkyloxy group.
  • R 5 to R 9 may be connected to each other to form a ring.
  • the ring formed by connecting at least two of R 5 to R 9 to each other is not particularly limited, but is an aromatic or non-aromatic (for example, aliphatic) hydrocarbon ring, or an aromatic or non-aromatic heterocycle. Examples thereof include a ring and a polycyclic fused ring formed by combining two or more of these rings.
  • Examples of the ring structure include a 3- to 10-membered ring, preferably a 4- to 8-membered ring, and more preferably a 5- or 6-membered ring.
  • Z - represents an anion.
  • the anion as Z ⁇ is not particularly limited, but a non-nucleophilic anion is preferable, and examples thereof include a sulfonic acid anion, a carboxylic acid anion, a sulfonylimide anion, a bis (alkylsulfonyl) imide anion, and a tris (alkylsulfonyl) methyl anion. Can be mentioned.
  • the non-nucleophilic anion is an anion having a remarkably low ability to cause a nucleophilic reaction, and is an anion capable of suppressing decomposition over time due to an intramolecular nucleophilic reaction. This improves the stability of the composition over time.
  • the sulfonic acid anion include an aliphatic sulfonic acid anion, an aromatic sulfonic acid anion, and a camphor sulfonic acid anion.
  • Examples of the carboxylic acid anion include an aliphatic carboxylic acid anion, an aromatic carboxylic acid anion, and an aralkyl carboxylic acid anion.
  • the aliphatic moiety in the aliphatic sulfonic acid anion and the aliphatic carboxylic acid anion may be an alkyl group or a cycloalkyl group, preferably an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and a cyclo having 3 to 30 carbon atoms. Examples thereof include an alkyl group, and examples of the aromatic group in the aromatic sulfonic acid anion and the aromatic carboxylic acid anion include an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, for example, a phenyl group, a tolyl group, and a naphthyl group. can.
  • the alkyl group, cycloalkyl group and aryl group in the aliphatic sulfonic acid anion and the aromatic sulfonic acid anion may have a substituent.
  • non-nucleophilic anions e.g., fluorinated phosphorus (e.g., PF 6 -), fluorinated boron (e.g., BF 4 -), fluorinated antimony (e.g., SbF 6 -) can be mentioned ..
  • an aliphatic sulfonate anion least ⁇ -position is substituted with a fluorine atom of the sulfonic acid, a fluorine atom or a fluorine atom is substituted with a group having a aromatic sulfonate anion, an alkyl group with a fluorine atom
  • a fluorine atom or a fluorine atom is substituted with a group having a aromatic sulfonate anion
  • an alkyl group with a fluorine atom Substituted bis (alkylsulfonyl) imide anions and tris (alkylsulfonyl) methide anions in which the alkyl group is substituted with a fluorine atom are preferable.
  • non-nucleophilic anion a perfluoroaliphatic sulfonic acid anion having 4 to 8 carbon atoms, a benzenesulfonic acid anion having a fluorine atom, and even more preferably a nonafluorobutane sulfonic acid anion, a perfluorooctane sulfonic acid anion, Pentafluorobenzene sulfonate anion, 3,5-bis (trifluoromethyl) benzene sulfonate anion.
  • Z ⁇ is preferably an anion represented by any of the following general formulas (3) to (5).
  • Xf each independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
  • L 1 represents a single bond or a divalent linking group.
  • A represents a monovalent organic group.
  • x represents an integer from 1 to 20.
  • Xf 1 each independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom. Two Xf 1 may to form a ring structure.
  • Xf 2 each independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom. Two Xf 2 may to form a ring structure.
  • the number of carbon atoms of the alkyl group in the alkyl group substituted with at least one fluorine atom as Xf is preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 4.
  • the alkyl group substituted with at least one fluorine atom is preferably a perfluoroalkyl group.
  • the alkyl group substituted with at least one fluorine atom may have a substituent.
  • the substituent is not particularly limited, and examples thereof include the above-mentioned substituent T.
  • the alkylene group, cycloalkylene group, and alkenylene group may have a substituent. The substituent is not particularly limited,
  • A represents an organic group.
  • the number of carbon atoms of the organic group is not particularly limited, but is generally 1 to 30, preferably 1 to 20.
  • the organic group is not particularly limited, and examples thereof include an alkyl group and an alkoxy group.
  • the alkyl group is not particularly limited, but may be linear or branched, preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. More preferred.
  • the alkoxy group is not particularly limited, but an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms is preferable, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms is more preferable, and an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms is further preferable.
  • the alkyl group and the alkoxy group may have a substituent. It may have a substituent.
  • the substituent is not particularly limited, and examples thereof include the above-mentioned substituent T, and a fluorine atom is preferable.
  • A may represent an organic group containing a cyclic structure.
  • a cyclic organic group is preferable.
  • the cyclic organic group include an alicyclic group, an aryl group, and a heterocyclic group.
  • the alicyclic group may be a monocyclic type or a polycyclic type.
  • Examples of the monocyclic alicyclic group include a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group.
  • polycyclic alicyclic group examples include a polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl 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 preferable.
  • the aryl group may be monocyclic or polycyclic.
  • Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, a phenanthryl group and an anthryl group.
  • the heterocyclic group may be monocyclic or polycyclic.
  • the polycyclic type can suppress the diffusion of acid more.
  • the heterocyclic group may or may not have aromaticity.
  • Examples of the aromatic heterocycle include a furan ring, a thiophene ring, a benzofuran ring, a benzothiophene ring, a dibenzofuran ring, a dibenzothiophene ring, and a pyridine ring.
  • non-aromatic heterocycle examples include a tetrahydropyran ring, a lactone ring, a sultone ring and a decahydroisoquinoline ring.
  • lactone ring and the sultone ring examples include the lactone structure and the sultone structure exemplified in the above-mentioned resin.
  • the heterocycle in the heterocyclic group a furan ring, a thiophene ring, a pyridine ring, or a decahydroisoquinoline ring is particularly preferable.
  • the cyclic organic group may have a substituent.
  • the substituent may be, for example, an alkyl group (which may be linear or branched, preferably having 1 to 12 carbon atoms) and a cycloalkyl group (which may be monocyclic, polycyclic or spirocyclic). Often, 3 to 20 carbon atoms are preferable), an aryl group (preferably 6 to 14 carbon atoms), a hydroxyl group, an alkoxy group, an ester group, an amide group, a urethane group, a ureido group, a thioether group, a sulfonamide group, and a sulfonic acid. Examples include ester groups.
  • the carbon constituting the cyclic organic group (carbon that contributes to ring formation) may be a carbonyl carbon.
  • the alkyl group substituted with at least one fluorine atom as Xf 1 is the same as the alkyl group substituted with at least one fluorine atom described as Xf above.
  • the alkyl group substituted with at least one fluorine atom as Xf 2 is the same as the alkyl group substituted with at least one fluorine atom described as Xf above.
  • the compound represented by the general formula (1) is preferably a compound represented by the following general formula (2).
  • Ra to Rd independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an aryl group. However, at least one of Ra to Rd represents an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an aryl group.
  • Q is synonymous with Q in the above general formula (1).
  • R 1, R 2 has the same meaning as R 1, R 2 in the general formula (1).
  • R 5, R 6, R 7 , R 8, and R 9 have the same meanings as R 5, R 6, R 7 , R 8, and R 9 in the general formula (1). At least two of R 5 to R 9 may be connected to each other to form a ring.
  • Z - is synonymous with Z- in the above general formula (1).
  • the alkyl groups as Ra to Rd are the same as the alkyl groups described above as R 1A , R 2A , R 1B , and R 2B .
  • the cycloalkyl groups as Ra to Rd are the same as the cycloalkyl groups described above as R 1A , R 2A , R 1B , and R 2B .
  • the aryl groups as Ra to Rd are the same as the aryl groups described as R 1A , R 2A , R 1B , and R 2B described above.
  • the halogen atoms as Ra to Rd are the same as the halogen atoms described as R 1A , R 2A , R 1B , and R 2B described above.
  • Ra to Rd preferably represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, or a halogen atom, and more preferably a hydrogen atom, an alkyl group, or a cycloalkyl group.
  • At least two of R 5 to R 9 may be connected to each other to form a ring.
  • the ring formed by connecting at least two of R 5 to R 9 to each other is not particularly limited, but is an aromatic or non-aromatic (for example, aliphatic) hydrocarbon ring, or an aromatic or non-aromatic heterocycle. Examples thereof include a ring and a polycyclic fused ring formed by combining two or more of these rings.
  • the ring structure in the case of a polycyclic condensed ring, the ring structure of the monocyclic ring constituting the ring structure
  • examples of the ring structure include a 3- to 10-membered ring, preferably a 4- to 8-membered ring, and more preferably a 5- or 6-membered ring.
  • At least one of R 5 to R 9 preferably represents an alkoxy group, a cycloalkyloxy group, an alkylthio group or a cycloalkylthio group, and an alkoxy group.
  • R 5 to R 9 preferably represents an alkoxy group, a cycloalkyloxy group, an alkylthio group or a cycloalkylthio group, and an alkoxy group.
  • t Bu represents a t-butyl group
  • Et represents an ethyl group
  • n Bu represents an n-butyl group
  • the photoacid generator may be in the form of a small molecule compound or may be incorporated in a part of the polymer. Further, the form of the small molecule compound and the form incorporated in a part of the polymer may be used in combination.
  • the photoacid generator is preferably in the form of a small molecule compound.
  • the molecular weight is preferably 3,000 or less, more preferably 2,000 or less, still more preferably 1,000 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) described later, or may be incorporated in a resin different from the resin (A). ..
  • the photoacid generator may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the photoacid generator in the composition (the total of a plurality of types, if present) is preferably 0.1% by mass to 35% by mass, preferably 0.5% by mass, based on the total solid content of the composition. It is more preferably from 25% by mass, further preferably 1.0% by mass to 20% by mass, and particularly preferably 1.0% by mass to 20% by mass.
  • the actinic or radiation-sensitive resin composition according to the present invention contains the resin (A).
  • the resin (A) is typically a resin whose polarity is increased by the action of an acid, and is preferably a resin whose polarity is increased by the action of an acid and its solubility in a developing solution is changed.
  • the resin (resin (A)) whose polarity is increased by the action of the acid is preferably a resin obtained by at least polymerizing an ethylenically unsaturated compound.
  • the ethylenically unsaturated compound preferably has 1 to 4 ethylenically unsaturated bonds, and more preferably one. Further, the ethylenically unsaturated compound is preferably a monomer of a monomer.
  • the molecular weight of the ethylenically unsaturated compound is preferably 28 to 1,000, more preferably 50 to 800, and particularly preferably 100 to 600.
  • the resin whose polarity is increased by the action of an acid preferably has an acid-decomposable group, and more preferably a resin having a structural unit having an acid-decomposable group.
  • a positive pattern is preferably formed, and when an organic developer is used as the developer, a positive pattern is preferably formed.
  • a negative pattern is preferably formed.
  • the resin (A) preferably has a structural unit (also referred to as a "repeating unit") having an acid-degradable group.
  • a known resin can be appropriately used.
  • the known resin disclosed in ⁇ 0090 can be suitably used as the resin (A).
  • the acid-degradable group preferably has a structure in which the polar group is protected by a group (leaving group) that is decomposed and eliminated by the action of an acid.
  • Polar groups include carboxy group, phenolic hydroxyl group, sulfonic acid group, sulfonyl amide group, sulfonylimide group, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) methylene group, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) imide group, and bis (alkylcarbonyl).
  • Acidic groups such as methylene group, bis (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylsulfonyl) methylene group, bis (alkylsulfonyl) imide group, tris (alkylcarbonyl) methylene group, and tris (alkylsulfonyl) methylene group
  • Acidic groups such as methylene group, bis (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylsulfonyl) methylene group, bis (alkylsulfonyl) imide group, tris (alkylcarbonyl) methylene group, and tris (alkylsulfonyl) methylene group
  • the alcoholic hydroxyl group is a hydroxyl group bonded to a hydrocarbon group and refers to a hydroxyl group other than the hydroxyl group directly bonded on the aromatic ring (phenolic hydroxyl group), and the ⁇ -position of the hydroxyl group is electron attraction such as a fluorine atom. Excludes aliphatic alcohol groups substituted with sex groups (eg, hexafluoroisopropanol groups, etc.).
  • the alcoholic hydroxyl group is preferably a hydroxyl group having a pKa (acid dissociation constant) of 12 or more and 20 or less.
  • Preferred polar groups include a carboxy group, a phenolic hydroxyl group, and a sulfonic acid group.
  • a preferable group as an acid-degradable group is a group in which the hydrogen atom of these groups is replaced with a group (leaving group) that is eliminated by the action of an acid.
  • Examples of the group (leaving group) desorbed by the action of acid include -C (R 36 ) (R 37 ) (R 38 ), -C (R 36 ) (R 37 ) (OR 39 ), and-.
  • C (R 01 ) (R 02 ) (OR 39 ) and the like can be mentioned.
  • R 36 to R 39 each independently represent an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an alkenyl group.
  • R 36 and R 37 may be combined with each other to form a ring.
  • R 01 and R 02 independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an alkenyl group, respectively.
  • the alkyl groups of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 are preferably alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, n-butyl group, sec-butyl group and hexyl. Groups, octyl groups and the like can be mentioned.
  • the cycloalkyl groups of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 may be monocyclic or polycyclic.
  • the monocyclic type is preferably a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group.
  • a cycloalkyl group having 6 to 20 carbon atoms is preferable. Groups, androstanyl groups and the like can be mentioned.
  • at least one carbon atom in the cycloalkyl group may be substituted with a hetero atom such as an oxygen atom.
  • the aryl group of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 is preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a naphthyl group and an anthryl group.
  • the aralkyl group of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 is preferably an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, and examples thereof include a benzyl group, a phenethyl group and a naphthylmethyl group.
  • the alkenyl group of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 is preferably an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, and a cyclohexenyl group.
  • the ring formed by bonding R 36 and R 37 to each other is preferably a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic).
  • cycloalkyl group examples include a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, or a polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group. Is preferable.
  • a cumyl ester group, an enol ester group, an acetal ester group, a tertiary alkyl ester group or the like is preferable, and an acetal group or a tertiary alkyl ester group is more preferable.
  • the resin (A) preferably has a structural unit represented by the following formula AI as a structural unit having an acid-decomposable group.
  • Xa 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom other than a fluorine atom, or a monovalent organic group
  • T represents a single bond or a divalent linking group
  • Rx 1 to Rx 3 are independent of each other.
  • T examples include an alkylene group, an arylene group, -COO-Rt-, and -O-Rt-.
  • Rt represents an alkylene group, a cycloalkylene group or an arylene group.
  • T is preferably single bond or -COO-Rt-.
  • Rt is preferably a chain alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and more preferably -CH 2 -,-(CH 2 ) 2- , or- (CH 2 ) 3- . More preferably, T is a single bond.
  • Xa 1 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group.
  • the alkyl group of Xa 1 may have a substituent, and examples of the substituent include a hydroxyl group and a halogen atom other than a fluorine atom.
  • the alkyl group of Xa 1 preferably has 1 to 4 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a hydroxymethyl group.
  • the alkyl group of Xa 1 is preferably a methyl group.
  • the alkyl groups of Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 may be linear or branched, and may be a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, or an isobutyl group. Groups, t-butyl groups and the like are preferably mentioned.
  • the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms, and even more preferably 1 to 3 carbon atoms.
  • the alkyl groups of Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 may have a part of the carbon-carbon bond as a double bond.
  • Examples of the cycloalkyl group of Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 include a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, or a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group and an adamantyl group.
  • a polycyclic cycloalkyl group is preferred.
  • the ring structure formed by combining Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 is a monocyclic cycloalkane ring such as a cyclopentyl ring, a cyclohexyl ring, a cycloheptyl ring, and a cyclooctane ring, or a norbornane ring or a tetracyclo.
  • Polycyclic cycloalkyl rings such as decane rings, tetracyclododecane rings, and adamantane rings are preferred.
  • a cyclopentyl ring, a cyclohexyl ring, or an adamantane ring is more preferable.
  • the ring structure formed by combining Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 the structure shown below is also preferable.
  • the resin (A) has the structural unit described in paragraphs 0336 to 0369 of US Patent Application Publication No. 2016/0070167 as a structural unit having an acid-degradable group.
  • the resin (A) is decomposed as a structural unit having an acid-degradable group by the action of the acid described in paragraphs 0363 to 0364 of US Patent Application Publication No. 2016/0070167 to generate an alcoholic hydroxyl group. It may have a structural unit containing a group.
  • the resin (A) is a repeating unit having a structure (acid-degradable group) protected by a leaving group in which a phenolic hydroxyl group is decomposed and eliminated by the action of an acid as a repeating unit having an acid-degradable group. It is preferable to have.
  • a phenolic hydroxyl group is a group formed by substituting a hydrogen atom of an aromatic hydrocarbon group with a hydroxyl group.
  • the aromatic ring of the aromatic hydrocarbon group is a monocyclic or polycyclic aromatic ring, and examples thereof include a benzene ring and a naphthalene ring.
  • Rx 1 to Rx 3 independently represent an alkyl group (linear or branched chain) or a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic). However, when all of Rx 1 to Rx 3 are alkyl groups (linear or branched chain), it is preferable that at least two of Rx 1 to Rx 3 are methyl groups. Among them, Rx 1 to Rx 3 are more preferably repeating units each independently representing a linear or branched alkyl group, and Rx 1 to Rx 3 are each independently linear. It is more preferably a repeating unit representing an alkyl group.
  • Rx 1 to Rx 3 may be combined to form a monocyclic ring or a poly ring.
  • an alkyl group of Rx 1 to Rx 3 an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a t-butyl group is preferable. ..
  • Examples of the cycloalkyl group of Rx 1 to Rx 3 include a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, or a polycyclic group such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group. Cycloalkyl group is preferred.
  • Examples of the cycloalkyl group formed by combining two of Rx 1 to Rx 3 include a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, or a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, and a tetracyclododecanyl.
  • Polycyclic cycloalkyl groups such as groups and adamantyl groups are preferred. Of these, a monocyclic cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms is more 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 or a hetero atom such as a carbonyl group. It may be replaced.
  • the groups represented by the formulas (Y1) and (Y2) include, for example, an embodiment in which Rx 1 is a methyl group or an ethyl group, and Rx 2 and Rx 3 are bonded to form the above-mentioned cycloalkyl group. preferable.
  • 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.
  • R 36 is preferably a hydrogen atom.
  • Ar represents an aromatic hydrocarbon 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 more preferably an aryl group.
  • the hydrogen atom in the phenolic hydroxyl group is represented by the formulas (Y1) to (Y4). Those having a structure protected by a group represented by are preferable.
  • the repeating unit represented by the following general formula (AII) is preferable as the repeating unit having a structure (acid-degradable group) protected by a leaving group in which the phenolic hydroxyl group is decomposed and eliminated by the action of an acid.
  • R 61 , R 62 and R 63 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an alkoxycarbonyl group.
  • R 62 may be bonded to Ar 6 to form a ring, in which case R 62 represents a single bond or an alkylene group.
  • X 6 represents a single bond, -COO-, or -CONR 64- .
  • R 64 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • L 6 represents a single bond or an alkylene group.
  • Ar 6 represents an (n + 1) -valent aromatic hydrocarbon group, and represents an (n + 2) -valent aromatic hydrocarbon group when combined with R 62 to form a ring.
  • Y 2 represents a group desorbed by the action of a hydrogen atom or an acid independently when n ⁇ 2. However, at least one of Y 2 represents a group that is eliminated by the action of an acid.
  • the groups eliminated by the action of the acid as Y 2 are preferably of the formulas (Y1) to (Y4).
  • n represents an integer of 1 to 4.
  • Each of the above groups may have a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group (1 to 4 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group (1 to 4 carbon atoms), a carboxyl group, and the like. Examples thereof include an alkoxycarbonyl group (2 to 6 carbon atoms), and those having 8 or less carbon atoms are preferable.
  • the resin (A) may contain one type of structural unit having an acid-decomposable group alone, or may contain two or more types.
  • the content of the constituent units having an acid-degradable group contained in the resin (A) is based on the total constituent units of the resin (A). 5 mol% to 90 mol% is preferable, 10 mol% to 80 mol% is more preferable, and 15 mol% to 70 mol% is further preferable.
  • the above “constituent unit” is synonymous with the "monomer unit”.
  • the above-mentioned "monomer unit” may be modified after polymerization by a polymer reaction or the like. The same applies to the following.
  • the resin (A) preferably has a structural unit having at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a sultone structure, and a carbonate structure.
  • any one having a lactone structure or a sultone structure can be used, but a 5- to 7-membered ring lactone structure or a 5- to 7-membered ring sultone structure is preferable, and 5 to 7 members.
  • a bicyclo structure or a spiro structure formed on a member ring lactone structure and another ring structure is condensed, or a bicyclo structure or a spiro structure is formed on a 5 to 7 member ring sultone structure. It is more preferable that the ring is condensed.
  • the lactone-structured portion or the sultone-structured portion may or may not have a substituent (Rb 2).
  • Preferred substituents (Rb 2 ) include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 2 to 8 carbon atoms, and a carboxyl group.
  • n2 represents an integer of 0 to 4.
  • 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.
  • the structural unit having a lactone structure or a sultone structure is preferably a structural unit represented by the following formula III.
  • the resin having a structural unit having an acid-decomposable group preferably contains a structural unit represented by the following formula III.
  • A represents an ester bond (a group represented by -COO-) or an amide bond (a group represented by -CONH-).
  • n is the number of repetitions of the structure represented by ⁇ R 0 ⁇ Z ⁇ , represents an integer of 0 to 5, is preferably 0 or 1, and more preferably 0.
  • R 0 represents an alkylene group, a cycloalkylene group, or a combination thereof. When there are a plurality of R 0s , they independently represent an alkylene group, a cycloalkylene group, or a combination thereof.
  • Z represents a single bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond or a urea bond. When there are a plurality of Z, each of them independently represents a single bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond or a urea bond.
  • R 8 represents a monovalent organic group having a lactone structure or a sultone structure.
  • R 7 represents a halogen atom other than a hydrogen atom and a fluorine atom, or a monovalent organic group (preferably a methyl group).
  • the alkylene group or cycloalkylene group of R 0 may have a substituent.
  • Z is preferably an ether bond or an ester bond, and more preferably an ester bond.
  • R A 1 in formula A-1 to R 7 and described below in the formula III is equivalent to the case of a methyl group
  • R 7 and R A 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom other than a fluorine atom , Or can be optionally substituted with a monovalent organic group.
  • the following monomers are also preferably used as raw materials for the resin (A).
  • the resin (A) may have a structural unit having a carbonate structure.
  • the carbonate structure is preferably a cyclic carbonate structure.
  • the structural unit having a cyclic carbonate structure is preferably a structural unit represented by the following formula A-1.
  • RA 1 represents a halogen atom other than a hydrogen atom and a fluorine atom or a monovalent organic group (preferably a methyl group), n represents an integer of 0 or more, and RA 2 represents a substitution.
  • the resin (A) is described in paragraphs 0370-0414 of U.S. Patent Application Publication No. 2016/0070167 as a structural unit having at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a sultone structure, and a carbonate structure. It is also preferable to have a structural unit.
  • the resin (A) preferably has a structural unit (a) having at least two lactone structures (hereinafter, also referred to as “constituent unit (a)”).
  • the at least two lactone structures may be, for example, a structure in which at least two lactone structures are fused, or a structure in which at least two lactone structures are linked by a single bond or a linking group. good.
  • the lactone structure of the structural unit (a) is not particularly limited, but a 5- to 7-membered ring lactone structure is preferable, and other ring structures are shrunk in the form of forming a bicyclo structure or a spiro structure in the 5- to 7-membered ring lactone structure. A ring is preferable.
  • the lactone structure for example, the lactone structure represented by any of LC1-1 to LC1-21 described above is preferably mentioned.
  • the structural unit having at least two lactone structures (hereinafter, also referred to as “constituent unit (a)”) is preferably a structural unit represented by the following formula L-1.
  • Ra represents a hydrogen atom or an alkyl group
  • Rb represents a partial structure having two or more lactone structures.
  • the alkyl group of Ra is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably a methyl group or an ethyl group, and particularly preferably a methyl group.
  • the alkyl group of Ra may be substituted.
  • the substituent include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom and bromine atom, alkoxy group such as mercapto group, hydroxy group, methoxy group, ethoxy group, isopropoxy group, t-butoxy group and benzyloxy group, and acetyl. Examples thereof include an acetoxy group such as a group and a propionyl group.
  • Ra is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, and a hydroxymethyl group.
  • lactone structure of the Rb partial structure examples include the above-mentioned lactone structure.
  • the partial structure having two or more lactone structures of Rb is preferably, for example, a structure in which at least two lactone structures are linked by a single bond or a linking group, and a structure in which at least two lactone structures are fused. ..
  • the structural unit (a1) having a structure in which at least two lactone structures are fused and the structural unit (a2) having a structure in which at least two lactone structures are linked by a single bond or a linking group are described below. Each will be described.
  • the structure in which at least two lactone structures are fused is preferably a structure in which two or three lactone structures are fused, and the structure in which the two lactone structures are fused. Is more preferable.
  • Examples of the structural unit having a structure in which at least two lactone structures are fused include a structural unit represented by the following formula L-2.
  • Ra is synonymous with Ra in formula L-1
  • Re 1 to Re 8 independently represent a hydrogen atom or an alkyl group
  • Me 1 is a single bond or divalent linking group
  • Me 2 and Me 3 each independently represent a divalent linking group.
  • the alkyl groups of Re 1 to Re 8 preferably have, for example, 5 or less carbon atoms, and more preferably 1 carbon atom.
  • the alkyl groups of Re 1 to Re 8 having 5 or less carbon atoms are, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, n-pentyl group and isopentyl. Groups, s-pentyl groups, t-pentyl groups and the like can be mentioned. Of these, hydrogen atoms are preferable for Re 1 to Re 8.
  • Examples of the divalent linking group of Me 1 include an alkylene group, a cycloalkylene group, -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, and a group combining two or more of these groups. Be done.
  • the alkylene group of Me 1 is preferably, for example, having 1 to 10 carbon atoms. Further, the number of carbon atoms is more preferably 1 or 2, and as the alkylene group having 1 or 2 carbon atoms, for example, a methylene group or an ethylene group is preferable.
  • the alkylene group of Me 1 may be linear or branched, for example, methylene group, ethane-1,1-diyl group, ethane-1,2-diyl group, propane-1,1-diyl group, propane. Examples thereof include -1,3-diyl group, propane-2,2-diyl group, pentane-1,5-diyl, hexane-1,6-diyl group and the like.
  • the cycloalkylene group of Me 1 preferably has, for example, 5 to 10 carbon atoms, and more preferably 5 or 6 carbon atoms.
  • Examples of the cycloalkylene group of Me 1 include a cyclopentylene group, a cyclohexylene group, a cycloheptylene group, a cyclooctylene group, a cyclodecylene group and the like.
  • the group in which the above two or more groups are combined includes, for example, a group in which an alkylene group and -COO- are combined, and a group in which -OCO- and an alkylene group are combined. preferable.
  • a group in which a methylene group and an -COO- group are combined and a group in which an -COO- group and a methylene group are combined are more preferable.
  • Examples of the divalent linking group of Me 2 and Me 3 include an alkylene group and —O—.
  • the divalent linking groups of Me 2 and Me 3 are preferably a methylene group, an ethylene group, and —O—, and more preferably —O—.
  • the monomer corresponding to the structural unit (a1) can be synthesized, for example, by the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-160836.
  • R 9 represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group
  • * represents a bond position with another structural unit.
  • the structure in which at least two lactone structures are linked by a single bond or a linking group is preferably a structure in which 2 to 4 lactone structures are linked by a single bond or a linking group, and the two lactone structures are linked. It is more preferable that the structure is linked by a single bond or a linking group.
  • the linking group include the same group as the linking group of M 2 in the formula L-3 described later.
  • a structural unit having a structure in which two or more lactone structures are linked by a single bond or a linking group (hereinafter, also referred to as “constituent unit (a2)”) is represented by, for example, the following formula L-3. The unit is mentioned.
  • Ra is synonymous with Ra in the above formula L-1
  • M 1 and M 2 independently represent a single bond or a linking group
  • Lc 1 and Lc 2 are independent lactones. Represents a group having a structure.
  • Examples of the linking group of M 1 include an alkylene group, a cycloalkylene group, -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, and a group in which two or more of these groups are combined.
  • the alkylene group of M 1 preferably has, for example, 1 to 10 carbon atoms.
  • the alkylene group of M 1 may be linear or branched, for example, methylene group, ethane-1,1-diyl group, ethane-1,2-diyl group, propane-1,1-diyl group, propane.
  • the cycloalkylene group of M 1 preferably has, for example, 5 to 10 carbon atoms.
  • Examples of the cycloalkylene group of M 1 include a cyclopentylene group, a cyclohexylene group, a cycloheptylene group, a cyclooctylene group, a cyclodecylene group and the like.
  • the group in which the above two or more groups are combined is preferably, for example, a group in which an alkylene group and -COO- are combined, and a group in which -OCO- and an alkylene group are combined. Further, as the group in which the above two or more groups are combined, a group in which a methylene group and an -COO- group are combined and a group in which an -COO- group and a methylene group are combined are more preferable.
  • Examples of the M 2 linking group include the same groups as those listed in the M 1 linking group.
  • the lactone structure of Lc 1 is preferably, for example, a 5- to 7-membered ring lactone structure, in which a bicyclo structure or a spiro structure is formed in the 5- to 7-membered ring lactone structure and other ring structures are fused.
  • the lactone structure is more preferably a lactone structure represented by any of LC1-1 to LC1-21. More preferable lactone structures include LC1-1, LC1-4, LC1-5, LC1-6, LC1-13, LC1-14 and LC1-17.
  • the lactone structure of Lc 1 may contain substituents.
  • Examples of the substituent that the lactone structure of Lc1 may contain include the same substituent as the above-mentioned substituent (Rb2) of the lactone structure.
  • the lactone structure of Lc 2 for example, the same structure as that of the lactone structure of Lc 1 can be mentioned.
  • the structural unit (a2) is preferably the structural unit represented by the following formula L-4 as the structural unit represented by the above formula L-3.
  • Ra is synonymous with Ra in the above formula L-1
  • Mf 1 and Mf 2 independently represent a single bond or a linking group
  • Rf 1 , Rf 2 and Rf 3 are independent of each other.
  • it represents a hydrogen atom or an alkyl group
  • Mf 1 and Rf 1 may be bonded to each other to form a ring
  • Mf 2 and Rf 2 or Rf 3 are respectively bonded to each other to form a ring. It may be formed.
  • the linking group of Mf 1 is synonymous with the linking group of M 1 of the above formula L-3.
  • the linking group of Mf 2 is synonymous with the linking group of M 2 of the above formula L-3.
  • Examples of the alkyl group of Rf 1 include an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms of Rf 1 is preferably a methyl group or an ethyl group, and more preferably a methyl group.
  • the alkyl group of Rf 1 may have a substituent.
  • alkyl group of Rf 1 may have include an alkoxy group such as a hydroxy group, a methoxy group and an ethoxy group, and a halogen atom such as a cyano group and a fluorine atom.
  • alkyl groups of Rf 2 and Rf 3 are synonymous with the alkyl groups of Rf 1.
  • Mf 1 and Rf 1 may be bonded to each other to form a ring.
  • Examples of the structure in which Mf1 and Rf1 are bonded to each other to form a ring include the above-mentioned lactone structures represented by LC1-13, LC1-14 or LC1-17 among the above-mentioned lactone structures.
  • Mf 2 and Rf 2 or Rf 3 may be coupled to each other to form a ring.
  • Examples of the structure in which Mf2 and Rf2 are bonded to each other to form a ring include the above-mentioned lactone structures represented by LC1-7, LC1-8 or LC1-15 among the above-mentioned lactone structures.
  • Examples of the structure in which Mf 2 and Rf 3 are bonded to each other to form a ring include a lactone structure represented by any of LC1-3 to LC1-6 described above in the lactone structure described above.
  • Specific examples of the structural unit (a2) will be shown below, but the present invention is not limited thereto. * Represents the position of connection with other structural units.
  • the structural unit having at least two lactone structures usually has an optical isomer, but any optical isomer may be used. Further, one kind of optical isomer may be used alone, or a plurality of optical isomers may be mixed and used. When one kind of optical isomer is mainly used, the optical purity (ee) thereof is preferably 90% or more, more preferably 95% or more.
  • the content of the structural unit having at least two lactone structures is preferably 10 mol% to 60 mol%, more preferably 20 mol% to 50 mol%, still more preferably 20 mol% to 50 mol%, based on all the structural units in the resin (A). It is 30 mol% to 50 mol%.
  • the total content of the structural units having at least two lactone structures is preferably in the above range.
  • the resin (A) may contain a structural unit having at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a sultone structure, and a carbonate structure, or may contain two or more of them in combination.
  • the content of the structural unit having at least one selected from the group consisting of the lactone structure, the sultone structure, and the carbonate structure contained in the resin (A) (selected from the group consisting of the lactone structure, the sultone structure, and the carbonate structure). If there are a plurality of structural units having at least one type, the total) is preferably 5 mol% to 70 mol%, and 10 mol% to 65 mol%, based on all the structural units of the resin (A). Is more preferable, and 20 mol% to 60 mol% is further preferable.
  • the resin (A) preferably has a structural unit having a polar group.
  • the polar group include a hydroxyl group, a cyano group, a carboxyl group and the like.
  • the structural unit having a polar group is preferably a structural unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group. Moreover, it is preferable that the structural unit having a polar group does not have an acid-decomposable group.
  • the alicyclic hydrocarbon structure in the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group is preferably an adamantyl group or a norbornyl group.
  • the resin (A) preferably has a carboxyl group.
  • the monomer corresponding to the structural unit having a polar group are given below, but the present invention is not limited to these specific examples. Further, although the following specific example is described as a methacrylic acid ester compound, it may be an acrylic acid ester compound.
  • the resin (A) may contain a structural unit having a polar group alone or in combination of two or more.
  • the content of the structural unit having a polar group is preferably 5 mol% to 40 mol%, more preferably 5 to 30 mol%, and 10 mol% to 25 mol% with respect to all the structural units in the resin (A). Is more preferable.
  • the resin (A) can further have a structural unit that has neither an acid-degradable group nor a polar group.
  • the structural unit having neither an acid-decomposable group nor a polar group preferably has an alicyclic hydrocarbon structure. Examples of the structural unit having neither an acid-degradable group nor a polar group include the structural units described in paragraphs 0236 to 0237 of US Patent Application Publication No. 2016/0026083. Preferred examples of monomers corresponding to structural units having neither an acid-degradable group nor a polar group are shown below.
  • the resin (A) may contain a structural unit having neither an acid-decomposable group nor a polar group, or may contain two or more of them in combination.
  • the content of the structural unit having neither an acid-decomposable group nor a polar group is preferably 5 to 40 mol%, more preferably 5 to 30 mol%, based on all the structural units in the resin (A). More preferably, it is 5 to 25 mol%.
  • the resin (A) can further have the following repeating unit (a1).
  • the repeating unit (a1) is a repeating unit derived from a monomer (also referred to as “monomer a1”) having a glass transition temperature of 50 ° C. or lower when homopolymerized.
  • the repeating unit (a1) is a non-acid-decomposable repeating unit. Therefore, the repeating unit (a1) does not have an acid-degradable group.
  • the glass transition temperature of the homopolymer is measured by the differential scanning calorimetry (DSC) method, if there is a catalog value or a literature value, if there is one.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the homopolymer used for the measurement of Tg is 18,000, and the dispersity (Mw / Mn) is 1.7.
  • DSC apparatus a thermal analysis DSC differential scanning calorimeter Q1000 manufactured by TA Instruments Japan Co., Ltd. is used, and the temperature rise rate is measured at 10 ° C./min.
  • the homopolymer used for the measurement of Tg may be synthesized by a known method using the corresponding monomer, and can be synthesized by, for example, a general drop polymerization method.
  • An example is shown below.
  • 54 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) was heated to 80 ° C. under a nitrogen stream. While stirring this solution, 125 parts by mass of a PGMEA solution containing 21% by mass of the corresponding monomer and 0.35% by mass of dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate was added dropwise over 6 hours. After completion of the dropping, the mixture was further stirred at 80 ° C. for 2 hours.
  • PGMEA propylene glycol monomethyl ether acetate
  • the monomer a1 is not particularly limited as long as the glass transition temperature (Tg) when homopolymerized is 50 ° C. or lower, and the resolution of the dot pattern is improved and the roughness on the side wall of the resist pattern that may occur during etching is increased. From the viewpoint of suppression, it is preferable that the Tg of the homopolymer is 30 ° C. or lower.
  • the lower limit of Tg when the monomer a1 is a homopolymer is not particularly limited, but is preferably ⁇ 80 ° C. or higher, more preferably ⁇ 70 ° C. or higher, still more preferably ⁇ 60 ° C. or higher, and particularly preferably. Is -50 ° C or higher. It is preferable to set the lower limit of Tg when the monomer a1 is a homopolymer in the above range because the fluidity of the pattern during heating is suppressed and the verticality of the dot pattern is further improved.
  • the repeating unit (a1) is a repeating unit having a non-acidolytic alkyl group having 2 or more carbon atoms, which may contain a heteroatom in the chain in that the residual solvent can be more easily volatilized. Is preferable.
  • non-acidic means that the acid generated by the photoacid generator does not cause an elimination / decomposition reaction. That is, more specifically, the "non-acid-degradable alkyl group” is an alkyl group that does not desorb from the resin (A) due to the action of the acid generated by the photoacid generator, or a photoacid generator. Examples thereof include alkyl groups that are not decomposed by the action of acid.
  • the non-acidolytic alkyl group may be either linear or branched.
  • a repeating unit having a non-acidic alkyl group having 2 or more carbon atoms, which may contain a hetero atom in the chain will be described.
  • the non-acidolytic alkyl group having 2 or more carbon atoms which may contain a hetero atom in the chain is not particularly limited, but for example, an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms and a hetero in the chain. Examples thereof include alkyl groups having 2 to 20 carbon atoms containing atoms. As the alkyl group having 2 to 20 carbon atoms containing a hetero atom in the chain, for example, one or more -CH 2- is -O-, -S-, -CO-, -NR 6-. , Or an alkyl group substituted with a divalent organic group in which two or more of these are combined.
  • the R 6 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • non-acidolytic alkyl group having 2 or more carbon atoms which may contain a hetero atom in the chain, include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, and a hexyl group.
  • the number of carbon atoms of the non-acidolytic alkyl group having 2 or more carbon atoms, which may contain a hetero atom in the chain, is preferably 2 or more and 16 or less, and more preferably 2 or more and 10 or less. It is more preferably 2 or more and 8 or less.
  • the lower limit of the carbon number of the non-acid-decomposable alkyl group having 2 or more carbon atoms is preferably 4 or more.
  • the non-acidically decomposable alkyl group having 2 or more carbon atoms may have a substituent (for example, a substituent T).
  • the repeating unit (a1) is preferably a repeating unit represented by the following general formula (1-2).
  • R 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, or a cycloalkyl group.
  • R 2 represents a non-acidolytic alkyl group having 2 or more carbon atoms, which may contain a heteroatom in the chain.
  • the halogen atom represented by R 1 is not particularly limited, and examples thereof include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
  • the alkyl group represented by R 1 is not particularly limited, and examples thereof include an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and specific examples thereof include a methyl group, an ethyl group, and a tert-butyl group. .. Of these, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is preferable, and a methyl group is more preferable.
  • the cycloalkyl group represented by R 1 is not particularly limited, and examples thereof include a cycloalkyl group having 5 to 10 carbon atoms, and more specifically, a cyclohexyl group and the like. Among them, R 1 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
  • R 2 may contain a hetero atom, definitions and preferred aspects of two or more non-acid-decomposable alkyl group carbon atoms are as described above.
  • the repeating unit (a1) may contain a heteroatom in the chain, and may be a non-acid-decomposable alkyl group having a carboxy group or a hydroxyl group, or a ring member, in that the residual solvent can be more easily volatilized. It may be a repeating unit having a non-acidolytic cycloalkyl group having a carboxy group or a hydroxyl group, which may contain a heteroatom.
  • a non-acidolytic alkyl group having a carboxy group or a hydroxyl group, which may contain a heteroatom in the chain or a non-acidic decomposition having a carboxy group or a hydroxyl group, which may contain a heteroatom in a ring member.
  • a repeating unit having a sex cycloalkyl group will be described.
  • the non-acidically decomposable alkyl group may be either linear or branched.
  • the carbon number of the non-acid-degradable alkyl group is preferably 2 or more, and the upper limit of the carbon number of the non-acid-degradable alkyl group is, for example, 20 or less from the viewpoint that the Tg of the homopolymer is 50 ° C. or less. preferable.
  • the non-acidolytic alkyl group which may contain a hetero atom in the chain is not particularly limited, for example, an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms and a carbon number containing a hetero atom in the chain. Examples include 2 to 20 alkyl groups. At least one of the hydrogen atoms in the alkyl group is substituted with a carboxy group or a hydroxyl group. As the alkyl group having 2 to 20 carbon atoms containing a hetero atom in the chain, for example, one or more -CH 2- is -O-, -S-, -CO-, -NR 6-. , Or an alkyl group substituted with a divalent organic group in which two or more of these are combined.
  • the R 6 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • the number of carbon atoms of the non-acid-decomposable alkyl group, which may contain a hetero atom in the chain, is preferably 2 to 16 and more preferably 2 to 10 in that it is more excellent in crack resistance (cracks are less likely to occur). It is preferable, 2 to 8 are more preferable.
  • the non-acidolytic alkyl group may have a substituent (for example, a substituent T).
  • Specific examples of the repeating unit having a non-acidically decomposable alkyl group having a carboxy group and containing a heteroatom in the chain include a repeating unit having the following structure.
  • the carbon number of the non-acid-degradable cycloalkyl group is preferably 5 or more, and the upper limit of the carbon number of the non-acid-degradable cycloalkyl group is, for example, 20 or less from the viewpoint that the Tg of the homopolymer is 50 ° C. or less. It is preferably 16 or less, more preferably 10 or less.
  • the non-acidolytic cycloalkyl group which may contain a heteroatom in the ring member is not particularly limited, for example, a cycloalkyl group having 5 to 20 carbon atoms (more specifically, a cyclohexyl group), and a cycloalkyl group.
  • a cycloalkyl group having 5 to 20 carbon atoms containing a hetero atom in the ring member can be mentioned.
  • At least one of the hydrogen atoms in the cycloalkyl group is substituted with a carboxy group or a hydroxyl group.
  • cycloalkyl group having 5 to 20 carbon atoms containing a hetero atom in the ring member for example, one or more -CH 2- is -O-, -S-, -CO-, -NR 6 -Or, a cycloalkyl group substituted with a divalent organic group obtained by combining two or more of these can be mentioned.
  • the R 6 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • the non-acidolytic cycloalkyl group may have a substituent (for example, a substituent T).
  • the repeating unit having an alkyl group the repeating unit represented by the following general formula (1-3) is particularly preferable because it is more excellent in the effect of the present invention.
  • R 3 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, or a cycloalkyl group.
  • R 4 may contain a heteroatom in the chain, a non-acidolytic alkyl group having a carboxy group or a hydroxyl group, or a non-acidic alkyl group having a carboxy group or a hydroxyl group which may contain a heteroatom in the ring member. Represents an acid-degradable cycloalkyl group.
  • R 3 has the same meaning as R 1 described above, and the preferred embodiment is also the same.
  • R 4 may contain a hetero atom, non-acid-decomposable group having a carboxy group or a hydroxyl group, or, in the ring members may include a hetero atom, a carboxyl group or a hydroxyl group
  • the definition and preferred embodiment of the non-acidolytic cycloalkyl group having are as described above.
  • R 4 a non-acid-degradable cycloalkyl group having a carboxy group or a hydroxyl group, which may contain a hetero atom in the ring member, is preferable. Examples of this embodiment include a repeating unit having the following structure.
  • Examples of the monomer a1 include ethyl acrylate (-22 ° C.), n-propyl acrylate (-37 ° C.), isopropyl acrylate (-5 ° C.), n-butyl acrylate (-55 ° C.), and n-butyl methacrylate (20 ° C.). ), N-Hexyl acrylate (-57 ° C), n-hexyl methacrylate (-5 ° C), n-octyl methacrylate (-20 ° C), 2-ethylhexyl acrylate (-70 ° C), isononyl acrylate (-).
  • Monomer a1 includes n-butyl acrylate, n-hexyl methacrylate, n-octyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, lauryl methacrylate, hexadecyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, and the following. It is preferably a compound represented by MA-5.
  • the resin (A) may contain only one type of repeating unit (a1), or may contain two or more types of the repeating unit (a1).
  • the content of the repeating unit (a1) (if there are a plurality of repeating units (a1), the total thereof) is preferably 5 mol% or more with respect to all the repeating units of the resin (A). 10 mol% or more is more preferable, 50 mol% or less is preferable, 40 mol% or less is more preferable, and 30 mol% or less is further preferable.
  • the content of the repeating unit (a1) in the resin (A) is 5 to 50 mol% with respect to all the repeating units of the resin (A). Is preferable, 5 to 40 mol% is more preferable, and 5 to 30 mol% is further preferable.
  • the resin (A) may have a repeating unit (a4) having a phenolic hydroxyl group. Since the resin (A) contains the repeating unit (a4), it is excellent in dissolution rate at the time of alkaline development and excellent in etching resistance.
  • the repeating unit having a phenolic hydroxyl group is not particularly limited, and examples thereof include a hydroxystyrene repeating unit and a hydroxystyrene (meth) acrylate repeating unit.
  • a repeating unit represented by the following general formula (I) is preferable.
  • R 41 , R 42 and R 43 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group or an alkoxycarbonyl group.
  • R 42 may be bonded to Ar 4 to form a ring, in which case R 42 represents a single bond or an alkylene group.
  • X 4 represents a single bond, -COO-, or -CONR 64-
  • R 64 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • L 4 represents a single bond or a divalent linking group.
  • Ar 4 represents an (n + 1) -valent aromatic hydrocarbon group, and represents an (n + 2) -valent aromatic hydrocarbon group when combined with R 42 to form a ring.
  • n represents an integer from 1 to 5.
  • n is an integer of 2 or more, or X 4 is -COO- or -CONR 64-.
  • Examples of the alkyl group represented by R 41 , R 42 , and R 43 in the general formula (I) include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, and an n-butyl group, which may have a substituent.
  • An alkyl group having 20 or less carbon atoms such as a sec-butyl group, a hexyl group, a 2-ethylhexyl group, an octyl group, and a dodecyl group is preferable, an alkyl group having 8 or less carbon atoms is more preferable, and an alkyl group having 3 or less carbon atoms is preferable. More preferred.
  • the cycloalkyl group represented by R 41 , R 42 , and R 43 in the general formula (I) may be monocyclic or polycyclic.
  • a monocyclic cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms such as a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group, which may have a substituent, is preferable.
  • Examples of the halogen atom represented by R 41 , R 42 , and R 43 in the general formula (I) include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, and the like, and a fluorine atom is preferable.
  • the alkyl group contained in the alkoxycarbonyl group represented by R 41 , R 42 , and R 43 in the general formula (I) is preferably the same as the alkyl group in R 41 , R 42 , and R 43 .
  • Preferred substituents in each of the above groups include, for example, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an amino group, an amide group, a ureido group, a urethane group, a hydroxyl group, a carboxyl group, a halogen atom, an alkoxy group, a thioether group and an acyl group.
  • substituents in each of the above groups include, for example, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an amino group, an amide group, a ureido group, a urethane group, a hydroxyl group, a carboxyl group, a halogen atom, an alkoxy group, a thioether group and an acyl group.
  • Examples thereof include a group, an asyloxy group, an alkoxycarbonyl group, a cyano group, a nitro group and the like, and
  • Ar 4 represents an (n + 1) -valent aromatic hydrocarbon group.
  • the divalent aromatic hydrocarbon group when n is 1 may have a substituent, for example, an arylene having 6 to 18 carbon atoms such as a phenylene group, a trilene group, a naphthylene group, and an anthracenylene group.
  • a group or an aromatic hydrocarbon group containing a heterocycle such as thiophene, furan, pyrrole, benzothiophene, benzofuran, benzopyrrole, triazine, imidazole, benzoimidazole, triazole, thiadiazol, and thiazole is preferred.
  • (n + 1) -valent aromatic hydrocarbon group when n is an integer of 2 or more, (n-1) arbitrary number of (n-1) valent aromatic hydrocarbon groups from the above-mentioned specific example of the divalent aromatic hydrocarbon group A group formed by removing a hydrogen atom can be preferably mentioned.
  • the (n + 1) -valent aromatic hydrocarbon group may further have a substituent.
  • Examples of the substituents that the above-mentioned alkyl group, cycloalkyl group, alkoxycarbonyl group and (n + 1) -valent aromatic hydrocarbon group can have are R 41 , R 42 and R 43 in the general formula (I). Examples thereof include the above-mentioned alkyl groups; alkoxy groups such as methoxy group, ethoxy group, hydroxyethoxy group, propoxy group, hydroxypropoxy group and butoxy group; aryl groups such as phenyl group; and the like.
  • R 64 represents a hydrogen atom or an alkyl group
  • the alkyl group for R 64 in, which may have a substituent, a methyl group, an ethyl group, a propyl group , Isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, hexyl group, 2-ethylhexyl group, octyl group, dodecyl group and other alkyl groups having 20 or less carbon atoms are preferable, and alkyl groups having 8 or less carbon atoms are more preferable. ..
  • X 4 a single bond, -COO-, or -CONH- is preferable, and a single bond, or -COO- is more preferable.
  • the divalent linking group as L 4 is preferably an alkylene group, and the alkylene group may have a substituent, such as a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a hexylene group, and the like. And an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms such as an octylene group is preferable.
  • Ar 4 an aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms which may have a substituent is preferable, and a benzene ring group, a naphthalene ring group, or a biphenylene ring group is more preferable.
  • the repeating unit represented by the general formula (I) is preferably a repeating unit derived from hydroxystyrene. That is, Ar 4 is preferably a benzene ring group.
  • a 1 or 2.
  • the resin (A) preferably has a phenolic hydroxyl group.
  • the resin (A) may have one type of repeating unit (a4) alone, or may have two or more types in combination.
  • the content of the repeating unit (a4) is preferably 40 mol% or more, more preferably 50 mol% or more, still more preferably 60 mol% or more, based on all the repeating units in the resin (A).
  • the content of the repeating unit (a4) is preferably 85 mol% or less, more preferably 80 mol% or less, based on all the repeating units in the resin (A).
  • the resin (A) adjusts dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and general necessary characteristics of resist such as resolving power, heat resistance, and sensitivity. It can have various building blocks for the purpose. Examples of such a structural unit include, but are not limited to, structural units corresponding to other monomers.
  • the other monomer has one addition-polymerizable unsaturated bond selected from, for example, acrylic acid esters, methacrylic acid esters, acrylamides, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters and the like. Compounds and the like can be mentioned. In addition, any addition-polymerizable unsaturated compound that can be copolymerized with the monomers corresponding to the various structural units may be copolymerized. In the resin (A), the molar ratio of each structural unit is appropriately set in order to adjust various performances.
  • the resin (A) is substantially an aromatic group from the viewpoint of the transmission of ArF light. It is preferable not to have. More specifically, among all the structural units of the resin (A), the structural unit having an aromatic group is preferably 5 mol% or less, more preferably 3 mol% or less, and ideally. Is more preferably 0 mol%, i.e. not having a structural unit having an aromatic group. Further, the resin (A) preferably has a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure.
  • all of the constituent units of the resin (A) are composed of (meth) acrylate-based constituent units.
  • all of the constituent units are methacrylate-based constituent units
  • all of the constituent units are acrylate-based constituent units
  • all of the constituent units are either methacrylate-based constituent units or acrylate-based constituent units.
  • the acrylate-based constituent unit is 50 mol% or less with respect to all the constituent units of the resin (A).
  • the resin (A) is It preferably contains a structural unit having an aromatic hydrocarbon group. It is more preferable that the resin (A) contains a structural unit having a phenolic hydroxyl group. Examples of the structural unit having a phenolic hydroxyl group include the above-mentioned repeating unit (a4).
  • the resin (A) decomposes the hydrogen atom of the phenolic hydroxyl group by the action of an acid.
  • the content of the structural unit having an aromatic hydrocarbon group contained in the resin (A) is preferably 30 mol% to 100 mol%, preferably 40 mol% to 100 mol%, based on all the structural units in the resin (A). % Is more preferred, and 50 mol% to 100 mol% is even more preferred.
  • the weight average molecular weight of the resin (A) is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 2,000 to 20,000, further preferably 3,000 to 15,000, and preferably 3,000 to 11,000. Especially preferable.
  • the dispersity (Mw / Mn) is preferably 1.0 to 3.0, more preferably 1.0 to 2.6, still more preferably 1.0 to 2.0, and 1.1 to 2. 0 is particularly preferable.
  • resin (A) examples include, but are not limited to, the resins A-1 to A-12 used in the examples.
  • the resin (A) may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the resin (A) is preferably 20% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, and more preferably 60% by mass or more, based on the total solid content of the actinic light-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention. Is more preferable, and 80% by mass or more is particularly preferable.
  • the upper limit is not particularly limited, but 99.5% by mass or less is preferable, 99% by mass or less is more preferable, and 97% by mass or less is further preferable.
  • the actinic light-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention preferably contains a hydrophobic resin (also referred to as "hydrophobic resin (E)").
  • the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention contains at least a hydrophobic resin (E) other than the resin whose polarity is increased by the action of an acid and a resin whose polarity is increased by the action of an acid. Is preferable.
  • the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention contains the hydrophobic resin (E) to obtain a static / dynamic contact angle on the surface of the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive film. Can be controlled.
  • the hydrophobic resin (E) is preferably designed to be unevenly distributed on the surface of the resist film, but unlike a surfactant, it does not necessarily have to have a hydrophilic group in the molecule, and a polar / non-polar substance is used. It does not have to contribute to uniform mixing. Further, in the present invention, the resin having a fluorine atom is treated as a hydrophobic resin and a fluororesin described later. Further, it is preferable that the resin having a structural unit having an acid-decomposable group does not have a fluorine atom.
  • Hydrophobic resin (E) from the viewpoint of uneven distribution in the film surface layer, "fluorine atom”, “silicon atom”, and is selected from the group consisting of "CH 3 partial structure contained in the side chain portion of the resin” It is preferable that the resin contains a structural unit having at least one of them.
  • the hydrophobic resin (E) contains a fluorine atom or a silicon atom
  • the fluorine atom or the silicon atom in the hydrophobic resin (E) may be contained in the main chain of the resin and may be contained in the side chain. It may be.
  • the hydrophobic resin (E) preferably has at least one group selected from the following groups (x) to (z).
  • Examples of the acid group (x) include a phenolic hydroxyl group, a carboxylic acid group, a fluorinated alcohol group, a sulfonic acid group, a sulfonyl group, a sulfonylimide group, a (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) methylene group, and (alkylsulfonyl) (alkyl).
  • Carbonyl) imide group bis (alkylcarbonyl) methylene group, bis (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylsulfonyl) methylene group, bis (alkylsulfonyl) imide group, tris (alkylcarbonyl) methylene group, and tris (alkylsulfonyl) ) Methylene groups and the like can be mentioned.
  • the acid group a fluorinated alcohol group (preferably a hexafluoroisopropanol group), a sulfonimide group, or a bis (alkylcarbonyl) methylene group is preferable.
  • Examples of the group (y) that decomposes due to the action of the alkaline developing solution and increases the solubility in the alkaline developing solution include a lactone group, a carboxylic acid ester group (-COO-), and an acid anhydride group (-C (O) OC). (O)-), acidimide group (-NHCONH-), carboxylic acid thioester group (-COS-), carbonate ester group (-OC (O) O-), sulfate ester group (-OSO 2 O-), and Examples thereof include a sulfonic acid ester group (-SO 2 O-), and a lactone group or a carboxylic acid ester group (-COO-) is preferable.
  • the structural unit containing these groups is a structural unit in which these groups are directly bonded to the main chain of the resin, and examples thereof include a structural unit made of an acrylic acid ester and a methacrylic acid ester.
  • these groups may be bonded to the main chain of the resin via a linking group.
  • this structural unit may be introduced into the end of the resin by using a polymerization initiator or chain transfer agent having these groups at the time of polymerization.
  • Examples of the structural unit having a lactone group include the same structural units as those having a lactone structure described above in the section of resin (A).
  • the content of the structural unit having a group (y) that decomposes by the action of the alkaline developer and increases the solubility in the alkaline developer is 1 to 100 mol% based on all the structural units in the hydrophobic resin (E). Is preferable, 3 to 98 mol% is more preferable, and 5 to 95 mol% is further preferable.
  • the structural unit having a group (z) that is decomposed by the action of an acid in the hydrophobic resin (E) is the same as the structural unit having an acid-degradable group mentioned in the resin (A).
  • the structural unit having a group (z) decomposed by the action of an acid may have at least one of a fluorine atom and a silicon atom.
  • the content of the structural unit having the group (z) decomposed by the action of the acid is preferably 1 mol% to 80 mol%, preferably 10 mol% to 80 mol%, based on all the structural units in the resin (E). More preferably, 20 mol% to 60 mol% is further preferable.
  • the hydrophobic resin (E) may further have a structural unit different from the above-mentioned structural unit.
  • the structural unit containing a fluorine atom is preferably 10 mol% to 100 mol%, more preferably 30 mol% to 100 mol%, based on all the structural units contained in the hydrophobic resin (E).
  • the structural unit containing a silicon atom is preferably 10 mol% to 100 mol%, more preferably 20 mol% to 100 mol%, based on all the structural units contained in the hydrophobic resin (E).
  • hydrophobic resin (E) comprises a CH 3 partial structure side chain moiety
  • a hydrophobic resin (E) is a form that does not contain a fluorine atom and a silicon atom substantially also preferred. Further, it is preferable that the hydrophobic resin (E) is substantially composed of only structural units composed of only atoms selected from carbon atoms, oxygen atoms, hydrogen atoms, nitrogen atoms and sulfur atoms.
  • the weight average molecular weight of the hydrophobic resin (E) in terms of standard polystyrene is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 1,000 to 50,000.
  • the total content of the residual monomer and the oligomer component contained in the hydrophobic resin (E) is preferably 0.01% by mass to 5% by mass, more preferably 0.01% by mass to 3% by mass.
  • the dispersity (Mw / Mn) is preferably in the range of 1 to 5, and more preferably in the range of 1 to 3.
  • hydrophobic resin (E) a known resin can be appropriately selected and used alone or as a mixture thereof.
  • the known resin disclosed in paragraphs 0451 to 0704 of U.S. Patent Application Publication No. 2015/016830 and paragraphs 0340 to 0356 of U.S. Patent Application Publication No. 2016/0274458 is used as the hydrophobic resin (E).
  • the structural unit disclosed in paragraphs 0177 to 0258 of US Patent Application Publication No. 2016/0237190 is also preferable as the structural unit constituting the hydrophobic resin (E).
  • the hydrophobic resin (E) is preferably a resin containing a fluorine atom (also referred to as a "fluorine-containing resin").
  • the hydrophobic resin (E) contains a fluorine atom
  • the partial structure having a fluorine atom may be a resin having an alkyl group having a fluorine atom, a cycloalkyl group having a fluorine atom, or an aryl group having a fluorine atom. preferable.
  • the alkyl group having a fluorine atom is a linear or branched alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, preferably having 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 1 to 4 carbon atoms.
  • a 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.
  • 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 replaced with a fluorine atom.
  • the alkyl group having a fluorine atom the cycloalkyl group having a fluorine atom, and the aryl group having a fluorine atom, the groups represented by the formulas F2 to F4 are preferable.
  • R 57 to R 68 independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group (linear or branched chain). However, at least one of R 57 to R 61 , at least one of R 62 to R 64 , and at least one of R 65 to R 68 each independently have a fluorine atom or at least one hydrogen atom as a fluorine atom. Represents a substituted alkyl group. It is preferable that all of R 57 to R 61 and R 65 to R 67 are fluorine atoms.
  • R 62 , R 63 and R 68 are preferably alkyl groups (preferably 1 to 4 carbon atoms) in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and are perfluoroalkyl groups having 1 to 4 carbon atoms. More preferably. R 62 and R 63 may be connected to each other to form a ring.
  • the fluororesin is preferably alkaline-decomposable in that the effect according to the present invention is more excellent.
  • the fact that the fluororesin has alkali decomposability means that 100 mg of the fluororesin is added to a mixture of 2 mL of a buffer solution having a pH of 10 and 8 mL of THF, and the mixture is allowed to stand at 40 ° C. and decomposed in the fluororesin after 10 minutes. It means that 30 mol% or more of the total amount of sex groups is hydrolyzed.
  • the decomposition rate can be calculated from the ratio of the raw material to the decomposed product by NMR analysis.
  • the fluororesin is represented by the formula X from the viewpoints of depth of focus tolerance, pattern linearity, improvement of development characteristics, suppression of outgas, improvement of immersion liquid followability in immersion exposure, and reduction of immersion defects. It is preferable to have a constituent unit. Further, the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention has a depth of focus tolerance, pattern linearity, improved development characteristics, suppression of outgas, improvement of immersion liquid followability in immersion exposure, and improvement of immersion liquid followability. From the viewpoint of reducing immersion defects, it is preferable to further contain a fluororesin having a structural unit represented by the formula X.
  • X represents an oxygen atom or a sulfur atom.
  • L represents a (n + 1) -valent linking group
  • R 10 represents a group having a group that is decomposed by the action of an aqueous alkaline solution and the solubility of the fluororesin in the aqueous alkaline solution is increased
  • n is a positive integer.
  • the plurality of R 10s may be the same as or different from each other.
  • halogen atom of Z examples include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
  • the substituents as R 11 and R 12 include, for example, an alkyl group (preferably 1 to 4 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably 6 to 10 carbon atoms), and an aryl group (preferably 6 to 10 carbon atoms). ). Further, the substituents as R 11 and R 12 may further have a substituent, and such further substituents include an alkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms), a halogen atom, and a hydroxyl group.
  • the linking group as L is preferably a linking group selected from the group consisting of an aliphatic group, an aromatic group and a combination thereof.
  • examples of the divalent aliphatic group include an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, and a polyalkyleneoxy group.
  • the divalent aliphatic group may have a chain structure or a cyclic structure, but a chain structure is preferable to a cyclic structure, and a linear structure is preferable to a branched chain structure. Is preferable.
  • the divalent aliphatic group may have a substituent, and the substituents include a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, a cyano group, and the like.
  • Examples thereof include an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an acyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an acyloxy group, a monoalkylamino group, a dialkylamino group, an arylamino group, and a diarylamino group.
  • Examples of the divalent aromatic group include an arylene group. Of these, a phenylene group and a naphthylene group are preferable.
  • the divalent aromatic group may have a substituent, and in addition to the example of the substituent in the divalent aliphatic group, an alkyl group can be mentioned.
  • L is a divalent group obtained by removing two hydrogen atoms at arbitrary positions from the structures represented by the above-mentioned formulas LC1-1 to LC1-21 or SL1-1 to SL-3. You may.
  • n is 2 or more, as a specific example of the (n + 1) -valent linking group, a group formed by subtracting an arbitrary (n-1) hydrogen atom from the above-mentioned specific example of the divalent linking group.
  • Specific examples of L include the following linking groups.
  • linking groups may further have a substituent as described above.
  • R 10 a group represented by the following formula W is preferable. -YR 20 type W
  • Y represents a group that is decomposed by the action of the alkaline aqueous solution and the solubility in the alkaline aqueous solution is increased.
  • R 20 represents an electron-attracting group.
  • a carboxylic acid ester group (-COO- or OCO-), an acid anhydride group (-C (O) OC (O)-), an acidimide group (-NHCONH-), and a carboxylic acid thioester group (-COS).
  • - Carbonate ester group (-OC (O) O-), sulfate ester group (-OSO 2 O-), and sulfonic acid ester group (-SO 2 O-), and a carboxylic acid ester group is preferable. ..
  • EW represents a bond that is directly connected to the base Y in the formula W.
  • n ew is the number of repetitions of the linking group represented by -C (R ew1 ) (R ew2)-and represents an integer of 0 or 1.
  • n ew is 0, it means a single bond, and it means that Y ew1 is directly bonded.
  • Y ew1 is a halogen atom, a cyano group, a nitro group, a halo (cyclo) alkyl group represented by -C (R f1 ) (R f2 ) -R f3 described later, a haloaryl group, an oxy group, a carbonyl group, and a sulfonyl group.
  • R ew1 and R ew2 each independently represent an arbitrary group, for example, a hydrogen atom, an alkyl group (preferably 1 to 8 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably 3 to 10 carbon atoms) or an aryl group (preferably 3 to 10 carbon atoms). It preferably represents 6 to 10 carbon atoms). At least two of Rew1 , Rew2 and Yew1 may be connected to each other to form a ring.
  • halo (cyclo) alkyl group represents an alkyl group and a cycloalkyl group that are at least partially halogenated
  • haloaryl group represents an aryl group that is at least partially halogenated
  • a halogen atom, a halo (cyclo) alkyl group represented by -C (R f1 ) (R f2 ) -R f3, or a haloaryl group is preferable.
  • R f1 represents a halogen atom, a perhaloalkyl group, a perhalocycloalkyl group, or a perhaloaryl group, preferably a fluorine atom, a perfluoroalkyl group or a perfluorocycloalkyl group, and more preferably a fluorine atom or a trifluoromethyl group.
  • R f2 and R f3 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom or an organic group, and R f2 and R f3 may be linked to form a ring.
  • Examples of the organic group include an alkyl group, a cycloalkyl group, and an alkoxy group, which may be substituted with a halogen atom (preferably a fluorine atom).
  • R f2 and R f3 are preferably a (halo) alkyl group or a (halo) cycloalkyl group. More preferably, R f2 represents a group similar to R f1 or is linked to R f3 to form a ring. Examples of the ring formed by connecting R f2 and R f3 include a (halo) cycloalkyl ring.
  • the (halo) alkyl group in R f1 to R f3 may be either linear or branched, and the linear (halo) alkyl group preferably has 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 20 carbon atoms. preferable.
  • the (halo) cycloalkyl group in R f1 to R f3 or in the ring formed by connecting R f2 and R f3 may be monocyclic or polycyclic.
  • the (halo) cycloalkyl group may be of the bridge type. That is, in this case, the (halo) cycloalkyl group may have a bridging structure.
  • these (halo) cycloalkyl groups include those represented by the following formula and groups obtained by halogenating them.
  • a part of the carbon atom in the cycloalkyl group may be replaced by a hetero atom such as an oxygen atom.
  • the (halo) cycloalkyl group in R f2 and R f3 , or in the ring formed by connecting R f2 and R f3 is a fluorocyclo represented by -C (n) F (2n-2) H.
  • Alkyl groups are preferred.
  • the number of carbon atoms n is not particularly limited, but those of 5 to 13 are preferable, and 6 is more preferable.
  • Y ew1 or, as the (per) haloaryl groups in R f1, include perfluoro aryl group represented by -C (n) F (n- 1).
  • the number of carbon atoms n is not particularly limited, but 5 to 13 is preferable, and 6 is more preferable.
  • a cycloalkyl group or a heterocyclic group is preferable as a ring in which at least two of Rew1 , Rew2 and Yew1 may be linked to each other to form a ring.
  • Each group and each ring constituting the partial structure represented by the above formula EW may further have a substituent.
  • R 20 is preferably an alkyl group substituted with one or more selected from the group consisting of a halogen atom, a cyano group and a nitro group, and an alkyl group substituted with a halogen atom (haloalkyl group). ), And more preferably a fluoroalkyl group.
  • the alkyl group substituted with one or more selected from the group consisting of a halogen atom, a cyano group and a nitro group preferably has 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 1 to 5 carbon atoms.
  • R 20 is, -C (R '1) ( R' f1) (R 'f2) or -C (R' 1) (R '2) (R' atoms represented by f1) It is preferable to be a group.
  • R '1 and R' 2 are independently a hydrogen atom, or not substituted with an electron-withdrawing group (preferably unsubstituted) alkyl group.
  • R'f1 and R'f2 independently represent a halogen atom, a cyano group, a nitro group, or a perfluoroalkyl group.
  • the alkyl group as R '1 and R' 2 may be a straight chain or branched chain, having 1 to 6 carbon atoms are preferred.
  • the perfluoroalkyl groups of R'f1 and R'f2 may be linear or branched, preferably having 1 to 6 carbon atoms.
  • Preferred specific examples of R 20 include -CF 3 , -C 2 F 5 , -C 3 F 7 , -C 4 F 9 , -CF (CF 3 ) 2 , -CF (CF 3 ) C 2 F 5 , -CF 2 CF (CF 3 ) 2 , -C (CF 3 ) 3 , -C 5 F 11 , -C 6 F 13 , -C 7 F 15 , -C 8 F 17 , -CH 2 CF 3 , -CH 2 C 2 F 5 , -CH 2 C 3 F 7 , -CH (CF 3 ) 2 , -CH (CF 3 ) C 2 F 5 , -CH 2 CF (CF 3 ) 2 , and -CH 2 CN Can be mentioned.
  • -CF 3 , -C 2 F 5 , -C 3 F 7 , -C 4 F 9 , -CH 2 CF 3 , -CH 2 C 2 F 5 , -CH 2 C 3 F 7 , -CH (CF) 3) 2, or, -CH 2 CN are preferred, -CH 2 CF 3, -CH 2 C 2 F 5, -CH 2 C 3 F 7, -CH (CF 3) 2, or, is -CH 2 CN More preferably, -CH 2 C 2 F 5 , -CH (CF 3 ) 2 , or -CH 2 CN is even more preferable, and -CH 2 C 2 F 5 , or -CH (CF 3 ) 2 is particularly preferable.
  • the structural unit represented by the formula X As the structural unit represented by the formula X, the structural unit represented by the following formula X-1 or the formula X-2 is preferable, and the structural unit represented by the formula X-1 is more preferable.
  • R 20 represents an electron-attracting group
  • L 2 represents a divalent linking group
  • X 2 represents an oxygen atom or a sulfur atom
  • Z 2 represents a halogen atom
  • R 20 represents an electron-attracting group
  • L 3 represents a divalent linking group
  • X 3 represents an oxygen atom or a sulfur atom
  • Z 3 represents a halogen atom.
  • divalent linking group as L 2 and L 3 are the same as those described in L as the divalent linking group of the above formula X.
  • the electron-attracting group as R 2 and R 3 preferably has a partial structure represented by the above formula EW, and specific examples and preferred examples are as described above, but a halo (cyclo) alkyl group is more preferable.
  • oxygen atoms are preferable.
  • Z 2 and Z 3 a fluorine atom or a chlorine atom is preferable, and a fluorine atom is more preferable.
  • the structural unit represented by the formula X the structural unit represented by the formula X-3 is also preferable.
  • R 20 represents an electron-attracting group
  • R 21 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group
  • L 4 represents a divalent linking group
  • X 4 represents a divalent linking group. It represents an oxygen atom or a sulfur atom
  • m represents 0 or 1.
  • divalent linking group as L 4 are the same as those described in L as the divalent linking group of formula X.
  • the electron-attracting group as R 4 preferably has a partial structure represented by the above formula EW, and specific examples and preferred examples are as described above, but a halo (cyclo) alkyl group is more preferable.
  • L 4 and R 4 do not combine with each other to form a ring.
  • X 4 an oxygen atom is preferable.
  • the structural unit represented by the formula X the structural unit represented by the formula Y-1 or the structural unit represented by the formula Y-2 is also preferable.
  • the electron-attracting group as R 20 preferably has a partial structure represented by the above formula EW, and specific examples and preferred examples are as described above, but a halo (cyclo) alkyl group is more preferable.
  • halogen atom the group represented by R 11 OCH 2-
  • the content of the structural unit represented by the formula X is preferably 10 mol% to 100 mol%, more preferably 20 mol% to 100 mol%, and 30 mol% to 100 mol, based on all the constituent units of the fluororesin. % Is more preferable.
  • the hydrophobic resin (E) preferably includes, but is not limited to, a resin in which these constituent units are arbitrarily combined.
  • the hydrophobic resin (E) may be used alone or in combination of two or more. It is preferable to mix and use two or more kinds of hydrophobic resins (E) having different surface energies from the viewpoint of both immersion liquid followability and development characteristics in immersion exposure.
  • the content of the hydrophobic resin (E) in the composition is preferably 0.01% by mass to 10% by mass, preferably 0% by mass, based on the total solid content of the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention. More preferably, it is 0.05% by mass to 8% by mass.
  • the actinic light-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention contains an acid diffusion control agent (also referred to as "acid diffusion control agent (D)").
  • the acid diffusion control agent (D) is preferably an amine compound.
  • the acid diffusion control agent (D) acts as a quencher that traps the acid generated from the acid generator or the like during exposure and suppresses the reaction of the acid-degradable resin in the unexposed portion due to the excess generated acid. ..
  • a low molecular weight compound (DD) having a group having a group desorbed by the action of an acid, an onium salt compound (DE) having a nitrogen atom in the cation portion, or the like can be used as the acid diffusion control agent (D). ..
  • the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention preferably contains a nitrogen-containing compound as the acid diffusion control agent (D) from the viewpoint of the linearity of the pattern obtained after aging.
  • a nitrogen basic compound it is more preferable to contain a nitrogen basic compound.
  • a known acid diffusion control agent can be appropriately used.
  • paragraphs 0623, a known compound disclosed in US Patent Application Publication No. 2016/0274458, paragraphs 0259-0328 can be suitably used as the acid diffusion control agent (D).
  • Base compound (DA) As the basic compound (DA), preferably, a compound having a structure represented by the following formulas A to E can be mentioned.
  • R 200 , R 201 and R 202 may be the same or different, respectively, independently of a hydrogen atom, an alkyl group (preferably 1 to 20 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably 3 to 20 carbon atoms) or an aryl. Represents a group (6 to 20 carbon atoms).
  • R 201 and R 202 may be combined with each other to form a ring.
  • R 203 , R 204 , R 205 and R 206 may be the same or different, and each independently represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
  • the alkyl groups in formulas A and E may have substituents or be unsubstituted.
  • 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 is preferable.
  • the alkyl groups in formulas A and E are more preferably unsubstituted.
  • guanidine As the basic compound (DA), guanidine, aminopyrrolidin, pyrazole, pyrazoline, piperazin, aminomorpholine, aminoalkylmorpholin, piperidine and the like are preferable, and imidazole structure, diazabicyclo structure, onium hydroxide structure, onium carboxylate structure, etc.
  • a compound having a trialkylamine structure, an aniline structure or a pyridine structure, an alkylamine derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond, an aniline derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond, and the like are more preferable.
  • a basic compound (DB) whose basicity is reduced or eliminated by irradiation with active light or radiation (hereinafter, also referred to as “compound (DB)”) has a proton acceptor functional group and is active light or It is a compound that is decomposed by irradiation with radiation to reduce or disappear its proton accepting property, or to change from proton accepting property to acidic.
  • a proton-accepting functional group is a functional group having a group or an electron capable of electrostatically interacting with a proton, for example, a functional group having a macrocyclic structure such as a cyclic polyether, or a ⁇ -conjugated group. It means a functional group having a nitrogen atom with an unshared electron pair that does not contribute.
  • 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 formula.
  • Preferred partial structures of the proton acceptor functional group include, for example, crown ether, aza-crown ether, primary to tertiary amines, pyridine, imidazole, and pyrazine structure.
  • the compound (DB) 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, and is specific.
  • the acid dissociation constant pKa of the compound generated by decomposing the compound (DB) by irradiation with active light or radiation preferably satisfies pKa ⁇ -1, more preferably -13 ⁇ pKa ⁇ -1, and -13 ⁇ pKa. ⁇ -3 is more preferable.
  • the acid dissociation constant pKa represents the acid dissociation constant pKa in an aqueous solution, and is defined in, for example, Chemical Handbook (II) (Revised 4th Edition, 1993, edited by Japan Chemical Society, Maruzen Co., Ltd.). The lower the value of the acid dissociation constant pKa, the higher the acid strength. Specifically, the acid dissociation constant pKa in an aqueous solution can be actually measured by measuring the acid dissociation constant at 25 ° C. using an infinitely diluted aqueous solution. Alternatively, the following software package 1 can be used to calculate Hammett's substituent constants and values based on a database of publicly known literature values. All pKa values described herein indicate values calculated using this software package.
  • Onium salt (DC), which is a weak acid relative to the photoacid generator In the actinic light-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention, an onium salt (DC), which is a weak acid relative to the photoacid generator, can be used as the acid diffusion control agent (D).
  • the photoacid generator When a photoacid generator and an onium salt that generates an acid that is relatively weak to the acid generated from the photoacid generator are mixed and used, the photoacid generator is activated by active light or by irradiation with radiation.
  • the weak acid is released by salt exchange to form an onium salt having a strong acid anion. In this process, the strong acid is exchanged for the weak acid having a lower catalytic ability, so that the acid is apparently inactivated and the acid diffusion can be controlled.
  • the actinic or radiation-sensitive resin composition according to the present invention is selected from the group consisting of compounds represented by the formulas d1-1 to d1-3 from the viewpoint of the tolerance of the depth of focus and the pattern linearity. It is preferable to further contain at least one compound.
  • R 51 represents a hydrocarbon group which may have a substituent
  • Z 2c is a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent. It is assumed that no fluorine atom is bonded to the carbon atom adjacent to the S atom
  • R 52 represents an organic group
  • Y 3 represents a linear, branched or cyclic alkylene group or arylene group
  • Rf represents a hydrocarbon group containing a fluorine atom
  • M + independently represents an ammonium cation, a sulfonium cation or an iodonium cation.
  • Preferred examples of the sulfonium cation represented by M + or the iodonium cation include the sulfonium cation exemplified by the formula ZI and the iodonium cation exemplified by the formula ZII.
  • the compound (DCA) is preferably a compound represented by any of the following formulas C-1 to C-3.
  • R 1, R 2, and R 3 each independently represent one or more substituents carbon atoms.
  • L 1 represents a divalent linking group or a single bond that links the cation site and the anion site.
  • -X - is, -COO -
  • -SO 3 - represents an anion portion selected from -R 4 -, -SO 2 -, and -N.
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , and L 1 may be combined with each other to form a ring structure. Further, in the formula C-3, two of R 1 to R 3 are combined to represent one divalent substituent, which may be bonded to an N atom by a double bond.
  • Substituents having 1 or more carbon atoms in R 1 to R 3 include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkyloxycarbonyl group, a cycloalkyloxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an alkylaminocarbonyl group, and a cycloalkylamino. Examples thereof include a carbonyl group and an arylaminocarbonyl group. It is preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.
  • L 1 as a divalent linking group includes a linear or branched alkylene group, a cycloalkylene group, an arylene group, a carbonyl group, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond, a urea bond, and two kinds thereof. Examples thereof include groups formed by combining the above.
  • L 1 is preferably an alkylene group, an arylene group, an ether bond, an ester bond, or a group formed by combining two or more of these.
  • a small molecule compound (DD) having a nitrogen atom and having a group desorbed by the action of an acid has a group desorbed by the action of an acid on the nitrogen atom. It is preferably an amine derivative having.
  • an acetal group, a carbonate group, a carbamate group, a tertiary ester group, a tertiary hydroxyl group, or a hemiaminoal ether group is preferable, and a carbamate group or a hemiaminol ether group is more preferable. ..
  • the molecular weight of compound (DD) is preferably 100 to 1000, more preferably 100 to 700, and even more preferably 100 to 500.
  • Compound (DD) may have a carbamate group having a protecting group on the nitrogen atom.
  • the protecting group constituting the carbamate group can be represented by the following formula d-1.
  • R b is independently a hydrogen atom, an alkyl group (preferably 1 to 10 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably 3 to 30 carbon atoms), an aryl group (preferably 3 to 30 carbon atoms), and an aralkyl group (preferably 3 to 30 carbon atoms). It preferably represents 1 to 10 carbon atoms) or an alkoxyalkyl group (preferably 1 to 10 carbon atoms). R b may be connected to each other to form a ring.
  • the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, and aralkyl group represented by Rb are independently hydroxy groups, cyano groups, amino groups, pyrrolidino groups, piperidino groups, morpholino groups, oxo groups and other functional groups, alkoxy groups, etc. Alternatively, it may be substituted with a halogen atom. The same applies to the alkoxyalkyl group indicated by R b.
  • R b a linear or branched alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group is preferable, and a linear or branched alkyl group or a cycloalkyl group is more preferable.
  • the ring formed by connecting the two R bs to each other include an alicyclic hydrocarbon, an aromatic hydrocarbon, a heterocyclic hydrocarbon and a derivative thereof.
  • Specific structures of the group represented by the formula d-1 include, but are not limited to, the structure disclosed in paragraph 0466 of US Patent Application Publication No. 2012/0135348.
  • the compound (DD) preferably has a structure represented by the following formula 6.
  • l represents an integer of 0 to 2
  • m represents an integer of 1 to 3
  • Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or an aralkyl group.
  • the two Ras may be the same or different, and the two Ras may be interconnected to form a heterocycle with the nitrogen atom in the equation. This heterocycle may contain a heteroatom other than the nitrogen atom in the formula.
  • R b has the same meaning as R b in the formula d-1, and preferred examples are also the same.
  • the alkyl group as R a, a cycloalkyl group, an aryl group, and aralkyl group each independently an alkyl group as R b, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group, may be substituted
  • the group may be substituted with a group similar to the group described above.
  • alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, and aralkyl group of Ra are the same groups as those described above for R b.
  • Specific structures of a particularly preferred compound (DD) in the present invention include, but are not limited to, the compound disclosed in paragraph 0475 of U.S. Patent Application Publication No. 2012/0135348. No.
  • the onium salt compound (DE) having a nitrogen atom in the cation portion is preferably a compound having a basic moiety containing a nitrogen atom in the cation portion.
  • the basic moiety is preferably an amino group, more preferably an aliphatic amino group. It is more preferable that all the atoms adjacent to the nitrogen atom in the basic moiety are hydrogen atoms or carbon atoms. Further, from the viewpoint of improving basicity, it is preferable that an electron-attracting functional group (carbonyl group, sulfonyl group, cyano group, halogen atom, etc.) is not directly bonded to the nitrogen atom.
  • Preferred specific structures of compound (DE) include, but are not limited to, the compound disclosed in paragraph 0203 of US Patent Application Publication No. 2015/0309408.
  • the acid diffusion control agent (D) may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the acid diffusion control agent (D) in the composition is preferably 0.01% by mass to 10% by mass, based on the total solid content of the composition. 02% by mass to 5% by mass is more preferable.
  • the actinic light-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention preferably contains a solvent (also referred to as "solvent (F)"), and more preferably contains an organic solvent.
  • a solvent also referred to as "solvent (F)
  • a known resist solvent can be appropriately used.
  • Examples of the solvent that can be used in preparing the composition include alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate, alkylene glycol monoalkyl ether, lactic acid alkyl ester, alkyl alkoxypropionate, and cyclic lactone (preferably having 4 to 10 carbon atoms).
  • Examples thereof include organic solvents such as monoketone compounds (preferably having 4 to 10 carbon atoms) which may have a ring, alkylene carbonate, alkyl alkoxyacetate, and alkyl pyruvate.
  • a mixed solvent in which a solvent containing a hydroxyl group in the structure and a solvent not containing a hydroxyl group may be used may be used.
  • the solvent containing a hydroxyl group and the solvent not containing a hydroxyl group the above-mentioned exemplified compounds can be appropriately selected, but as the solvent containing a hydroxyl group, alkylene glycol monoalkyl ether, alkyl lactate and the like are preferable, and propylene glycol monomethyl ether is preferable.
  • PGME 1-methoxy-2-propanol
  • PGEE propylene glycol monoethyl ether
  • methyl 2-hydroxyisobutyrate or ethyl lactate is more preferred.
  • alkylene glycol monoalkyl ether acetate, alkylalkoxypropionate, monoketone compound which may contain a ring, cyclic lactone, alkyl acetate and the like are preferable, and among these, propylene glycol monomethyl Ether acetate (PGMEA: 1-methoxy-2-acetoxypropane), ethyl ethoxypropionate, 2-heptanone, ⁇ -butyrolactone, cyclohexanone, cyclopentanone or butyl acetate are more preferred, propylene glycol monomethyl ether acetate, ⁇ -butyrolactone.
  • PMEA propylene glycol monomethyl Ether acetate
  • ethyl ethoxypropionate 2-heptanone
  • ⁇ -butyrolactone cyclohexanone
  • cyclopentanone or butyl acetate are more preferred, propylene glycol monomethyl ether acetate, ⁇ -but
  • Ethylene ethoxypropionate, cyclohexanone, cyclopentanone or 2-heptanone are more preferred.
  • Propylene carbonate is also preferable as the solvent containing no hydroxyl group.
  • the solvent contains ⁇ -butyrolactone from the viewpoint of the uniformity of the layer to be formed.
  • the mixing ratio (mass ratio) of the solvent containing a hydroxyl group and the solvent not containing a hydroxyl group is 1/99 to 99/1, preferably 10/90 to 90/10, more preferably 20/80 to 60/40. preferable.
  • a mixed solvent containing 50% by mass or more of a solvent containing no hydroxyl group is preferable in terms of coating uniformity.
  • the solvent preferably contains propylene glycol monomethyl ether acetate, and may be a propylene glycol monomethyl ether acetate single solvent or a mixed solvent of two or more kinds containing propylene glycol monomethyl ether acetate.
  • the solid content concentration of the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.5% by mass to 50% by mass, and 1.0% by mass to 45% by mass. %, More preferably 1.0% by mass to 40% by mass.
  • the solid content concentration of the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition is preferably 10% by mass or more, preferably 15% by mass or more, and 20% by mass or more. Is preferable.
  • the solid content concentration is the mass percentage of the mass of other resist components excluding the solvent with respect to the total mass of the composition.
  • the actinic or radiation-sensitive resin composition according to the present invention may or may not contain a surfactant (also referred to as "surfactant (H)").
  • the actinic or radiation-sensitive resin composition according to the present invention further contains a surfactant (H).
  • a surfactant a fluorine-based and silicone-based surfactant (specifically, a fluorine-based surfactant, a silicone-based surfactant, or a surfactant having both a fluorine atom and a silicon atom) It is preferable to contain at least one of them.
  • the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention contains a surfactant, it adheres with good sensitivity and resolution when an exposure light source having a wavelength of 250 nm or less, particularly a wavelength of 220 nm or less is used. A resist pattern with few properties and development defects can be obtained.
  • the fluorine-based or silicone-based surfactant include the surfactants described in paragraph 0276 of US Patent Application Publication No. 2008/0248425.
  • surfactants other than the fluorine-based or silicone-based surfactants described in paragraph 0280 of US Patent Application Publication No. 2008/0248425 can also be used.
  • surfactants may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the surfactant is 0.0001% by mass to 2% by mass with respect to the total solid content of the composition. % Is preferable, and 0.0005% by mass to 1% by mass is more preferable.
  • the content of the surfactant is 0.0001% by mass or more with respect to the total solid content of the composition, the uneven distribution of the surface of the hydrophobic resin is increased. As a result, the surface of the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive film can be made more hydrophobic, and the water followability during immersion exposure is improved.
  • the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention may further contain other known additives.
  • other additives include acid growth agents, dyes, plasticizers, photosensitizers, light absorbers, alkali-soluble resins, dissolution inhibitors, dissolution accelerators and the like.
  • the above-mentioned components are dissolved in a predetermined organic solvent, preferably the above-mentioned mixed solvent, filtered through the solvent, and then, for example, a predetermined support (substrate). ) It is preferable to apply it on top of it.
  • a predetermined organic solvent preferably the above-mentioned mixed solvent
  • a predetermined support substrate
  • the pore size (pore size) of the filter used for filter filtration is preferably 0.2 ⁇ m or less, more preferably 0.05 ⁇ m or less, and even more preferably 0.03 ⁇ m or less.
  • the pore size of the filter used for filter filtration is preferably 3 ⁇ m or less, more preferably 0.5 ⁇ m or less. It is preferably 0.3 ⁇ m or less, and more preferably 0.3 ⁇ m or less.
  • the filter is preferably made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon.
  • filter filtration for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-62667, cyclic filtration may be performed, or a plurality of types of filters may be connected in series or in parallel for filtration.
  • the composition may be filtered a plurality of times. Further, the composition may be degassed before and after the filter filtration.
  • the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention is a sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition whose properties change in response to irradiation with light. More specifically, the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention is used for semiconductor manufacturing processes such as ICs (Integrated Circuits), manufacturing of circuit boards such as liquid crystal or thermal heads, and molding structures for imprinting. It relates to a sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition used for manufacturing, other photofabrication steps, or a lithographic printing plate or an acid-curable composition.
  • the resist pattern formed by the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention includes an etching step, an ion implantation step, a bump electrode forming step, a rewiring forming step, and a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems). It can be used in such as.
  • the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive film (preferably a resist film) according to the present invention is a film formed by the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention.
  • the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive film according to the present invention is a solidified product of the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention.
  • the solidified product in the present invention may be a solidified product obtained by removing at least one part of a solvent from the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention.
  • the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive film according to the present invention is dried after applying the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention on, for example, a support such as a substrate. Obtained by doing.
  • the above-mentioned drying means removing at least a part of the solvent contained in the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention.
  • the drying method is not particularly limited, and a known method is used, and examples thereof include drying by heating (for example, 70 ° C. to 130 ° C., 30 seconds to 300 seconds).
  • the heating method is not particularly limited, and known heating means are used. Examples thereof include a heater, an oven, a hot plate, an infrared lamp, and an infrared laser.
  • the components contained in the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive film according to the present invention are the same as the components contained in the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention, excluding the solvent. The same applies to the preferred embodiments.
  • the content of each component contained in the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive film according to the present invention is described in the description of the content of each component other than the solvent of the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention.
  • the description of "total solid content” is equivalent to "total mass of actinic cheilitis or radiation-sensitive membrane".
  • the thickness of the actinic or radiation-sensitive film according to the present invention is not particularly limited, but is preferably 50 nm to 3000 nm, and more preferably 80 nm to 2500 nm. Further, when it is desired to form a thick sensitive light-sensitive or radiation-sensitive film with the three-dimensionalization of the memory device, for example, it is preferably 2 ⁇ m or more, more preferably 2 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, and 2 ⁇ m. It is more preferably 20 ⁇ m or less. Generally, in order to form a thick sensitive light-sensitive or radiation-sensitive film, there is a tendency to increase the solid content concentration in the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive composition.
  • the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention is extremely excellent in stability over time, it can be suitably used when forming such a thick-sensitive photosensitive or radiation-sensitive film. can.
  • the pattern forming method according to the present invention is A step of exposing a sensitive light or radiation sensitive film (preferably a resist film) according to the present invention with active light or radiation (exposure step), and The step of developing the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive film after the exposure step using a developing solution (development step) is included. Further, the pattern forming method according to the present invention is a step of forming an actinic cheilitis or radiation-sensitive film on a support by the actinic cheilitis or radiation-sensitive resin composition according to the present invention (deposition step).
  • a step of exposing the above-mentioned sensitive light-sensitive or radiation-sensitive film with active light or radiation may include a step of developing the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive film after the exposure step using a developing solution (development step).
  • the pattern forming method according to the present invention may include a film forming step.
  • a method for forming the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive film in the film forming step for example, the formation of the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive film by drying described in the above-mentioned item of the sensitive light-sensitive or radiation-sensitive film. The method can be mentioned.
  • the support is not particularly limited, and is generally used in a semiconductor manufacturing process such as an IC, a circuit board manufacturing process such as a liquid crystal or a thermal head, and other photolithography lithography processes.
  • a substrate can be used.
  • Specific examples of the support include an inorganic substrate such as silicon, SiO 2 , and SiN.
  • the exposure step is a step of exposing a sensitive light-sensitive or radiation-sensitive film with light.
  • the exposure method may be immersion exposure.
  • the pattern forming method according to the present invention may include the exposure step a plurality of times.
  • the type of light (active light or radiation) used for exposure may be selected in consideration of the characteristics of the photoacid generator, the desired pattern shape, etc., but infrared light, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light , Extreme ultraviolet light (EUV), X-ray, electron beam and the like, and far ultraviolet light is preferable.
  • active light having a wavelength of 250 nm or less is preferable, 220 nm or less is more preferable, and 1 to 200 nm is further preferable.
  • the exposure in the exposure step is preferably performed by immersion exposure using an ArF excimer laser.
  • the exposure amount is preferably 5 mJ / cm 2 to 200 mJ / cm 2 , and more preferably 10 mJ / cm 2 to 100 mJ / cm 2 .
  • the developer used in the developing step may be an alkaline developer or a developer containing an organic solvent (hereinafter, also referred to as an organic developer), and is preferably an alkaline aqueous solution.
  • Alkaline developer As the alkaline developer, a quaternary ammonium salt typified by tetramethylammonium hydroxide is preferably used, but other than this, inorganic alkalis, primary to tertiary amines, alkanolamines, cyclic amines and the like are used. Alkaline aqueous solution can also be used. Further, the alkaline developer may contain at least one alcohol and a surfactant in an appropriate amount. The alkali concentration of the alkaline developer is preferably 0.1% by mass to 20% by mass. The pH of the alkaline developer is preferably 10 to 15. The time for developing with an alkaline developer is preferably 10 seconds to 300 seconds. The alkali concentration, pH, and development time of the alkaline developer can be appropriately adjusted according to the pattern to be formed.
  • 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.
  • ketone solvent examples include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, acetone, 2-heptanone (methylamyl ketone), 4-heptanone, 1-hexanone, 2-hexanone, and diisobutyl ketone.
  • Cyclohexanone, methylcyclohexanone, phenylacetone, methylethylketone, methylisobutylketone, acetylacetone, acetonylacetone, ionone, diacetonyl alcohol, acetylcarbinol, acetophenone, methylnaphthylketone, isophorone, propylene carbonate and the like can be mentioned.
  • ester solvent examples include methyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, pentyl acetate, isoamyl acetate, amyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, and diethylene glycol monoethyl.
  • 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 organic developer can contain an appropriate amount of a known surfactant, if necessary.
  • the content of the surfactant is preferably 0.001% by mass to 5% by mass, more preferably 0.005% by mass to 2% by mass, and 0.01% by mass to 0% by mass, based on the total mass of the developing solution. 5% by mass is more preferable.
  • the organic developer may contain the acid diffusion control agent described above.
  • 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), a method of raising the developing solution on the surface of the substrate by surface tension and allowing it to stand for a certain period of time (paddle method).
  • dip method a method of immersing the substrate in a tank filled with a developing solution for a certain period of time
  • paddle method a method of raising the developing solution on the surface of the substrate by surface tension and allowing it to stand for a certain period of time
  • a method of spraying the developer on the surface of the substrate spray method
  • a method of continuously ejecting the developer while scanning the developer discharge nozzle on the substrate rotating at a constant speed (dynamic discharge method), etc. Can be applied.
  • a step of developing with an alkaline aqueous solution (alkaline developing step) and a step of developing with a developer containing an organic solvent (organic solvent developing step) may be combined.
  • the pattern can be formed without dissolving only the region having an intermediate exposure intensity, so that a finer pattern can be formed.
  • the pattern forming method according to the present invention preferably includes a preheating (PB: PreBake) step before the exposure step.
  • the pattern forming method according to the present invention may include a preheating step a plurality of times.
  • the pattern forming method according to the present invention preferably includes a post-exposure heating (PEB: Post Exposure Bake) step after the exposure step and before the developing step.
  • the pattern forming method according to the present invention may include a post-exposure heating step a plurality of times.
  • the heating temperature is preferably 70 ° C. to 130 ° C., more preferably 80 ° C. to 120 ° C. in both the preheating step and the post-exposure heating step.
  • the heating time is preferably 30 seconds to 300 seconds, more preferably 30 seconds to 180 seconds, still more preferably 30 seconds to 90 seconds in both the pre-heating step and the post-exposure heating step.
  • the heating can be performed by means provided in the exposure apparatus and the developing apparatus, and may be performed by using a hot plate or the like.
  • the pattern forming method according to the present invention may further include a step of forming a resist underlayer film (resist underlayer film forming step) before the film forming step.
  • the resist underlayer film forming step is a step of forming a resist underlayer film (for example, SOG (Spin On Glass), SOC (Spin On Carbon), antireflection film, etc.) between the resist film and the support.
  • a resist underlayer film for example, SOG (Spin On Glass), SOC (Spin On Carbon), antireflection film, etc.
  • a known organic or inorganic material can be appropriately used.
  • the pattern forming method according to the present invention may further include a step of forming a protective film (protective film forming step) before the developing step.
  • the protective film forming step is a step of forming a protective film (top coat) on the upper layer of the resist film.
  • a known material can be appropriately used.
  • the composition for forming a protective film disclosed in US Patent Application Publication No. 2013/02444438 and International Publication No. 2016/157988 can be preferably used.
  • the composition for forming a protective film preferably contains the above-mentioned acid diffusion control agent.
  • a protective film may be formed on the upper layer of the resist film containing the above-mentioned hydrophobic resin.
  • the pattern forming method according to the present invention preferably includes a step of washing with a rinsing solution (rinsing step) after the developing step.
  • the rinsing solution used in the rinsing step after the developing step using the alkaline developer for example, pure water can be used. Pure water may contain an appropriate amount of a surfactant.
  • a process of removing the developing solution or the rinsing solution adhering to the pattern with a supercritical fluid may be added. Further, after the rinsing treatment or the treatment with the supercritical fluid, a heat treatment may be performed to remove the water remaining in the pattern.
  • the rinsing solution used in the rinsing step after the developing step using the developing solution containing an organic solvent is not particularly limited as long as it does not dissolve the resist pattern, and a general solution containing an organic solvent can be used.
  • 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.
  • Specific examples of 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.
  • a rinsing liquid containing a monohydric alcohol is more preferable.
  • Examples of the monohydric alcohol used in the rinsing step include linear, branched, and cyclic monohydric alcohols. Specifically, 1-butanol, 2-butanol, 3-methyl-1-butanol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 1-hexanol, 4-methyl-2-pentanol, 1 -Heptanol, 1-octanol, 2-hexanol, cyclopentanol, 2-heptanol, 2-octanol, 3-hexanol, 3-heptanol, 3-octanol, 4-octanol, and methylisobutylcarbinol can be mentioned.
  • Examples of monohydric alcohols having 5 or more carbon atoms include 1-hexanol, 2-hexanol, 4-methyl-2-pentanol, 1-pentanol, 3-methyl-1-butanol, methyl isobutyl carbinol and the like. ..
  • a plurality of each component may be mixed, or may be mixed and used with an organic solvent other than the above.
  • the water content in the rinse liquid is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and even more preferably 3% by mass or less. Good development characteristics can be obtained by setting the water content to 10% by mass or less.
  • the rinse liquid may contain an appropriate amount of a surfactant.
  • the substrate developed with an organic developer is washed with a rinsing solution containing an organic solvent.
  • the cleaning treatment method is not particularly limited, but for example, a method of continuously discharging the rinse liquid onto a substrate rotating at a constant speed (rotary coating method), or a method of immersing the substrate in a tank filled with the rinse liquid for a certain period of time.
  • a method (dip method), a method of spraying a rinse liquid on the substrate surface (spray method), or the like can be applied.
  • the cleaning treatment by the rotary coating method, and after cleaning, rotate the substrate at a rotation speed of 2,000 rpm to 4,000 rpm (rotation / minute) to remove the rinse liquid from the substrate.
  • a heating step Post Bake
  • the heating temperature is preferably 40 to 160 ° C, more preferably 70 to 95 ° C.
  • the heating time is preferably 10 seconds to 3 minutes, more preferably 30 seconds to 90 seconds.
  • a method for improving the surface roughness of the pattern may be applied to the pattern formed by the pattern forming method according to the present invention.
  • Examples of the method for improving the surface roughness of the pattern include a method of treating a resist pattern with a plasma of a gas containing hydrogen disclosed in US Patent Application Publication No. 2015/010497.
  • a known method as described in 8328 83280N-1 “EUV Resist Curing Technology for LWR Reduction and Etch Sensitivity Enhancement” may be applied.
  • the resist pattern formed by the above method can be used as a core material (Core) for the spacer process disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-270227 and US Patent Application Publication No. 2013/209941.
  • the method for manufacturing an electronic device according to the present invention includes the pattern forming method according to the present invention.
  • the electronic device manufactured by the method for manufacturing an electronic device according to the present invention is suitable for electrical and electronic devices (for example, home appliances, OA (Office Automation) related devices, media related devices, optical devices, communication devices, etc.). It will be installed.
  • ⁇ Resin (A)> The structures of the resins (A-1 to A-12) used are shown below.
  • the weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn), and dispersity (Mw / Mn) of the resin were measured by GPC (carrier: tetrahydrofuran (THF)) as described above (in terms of polystyrene).
  • the composition ratio (mol% ratio) of the resin was measured by 13 C-NMR (Nuclear Magnetic Resonance).
  • the unit of the content ratio of each repeating unit of the above resin is mol%.
  • t Bu represents a t-butyl group
  • Et represents an ethyl group
  • n Bu represents an n-butyl group.
  • n Bu represents an n-butyl group
  • tBu represents a t-butyl group.
  • the photoacid generator (BX-1-BX-3) is not the photoacid generator (B), it is described below for convenience.
  • the surfactant used is shown below.
  • E-2 Mega Fvck R-41 (manufactured by DIC Corporation)
  • E-3 KF-53 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
  • E-4 Mega Fvck F176 (manufactured by DIC Corporation)
  • E-5 Mega Fvck R08 (manufactured by DIC Corporation)
  • S-1 Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)
  • S-2 Propylene glycol monomethyl ether (PGME)
  • S-3 Ethyl lactate
  • S-4 Ethyl 3-ethoxypropionate
  • S-5 2-Heptanone
  • S-6 Methyl 3-methoxypropionate
  • S-7 3-Methoxybutyl acetate
  • S-8 Butyl acetate
  • ⁇ Pattern formation method (1) KrF exposure, alkaline aqueous solution development> An antireflection layer on a Si substrate (advanced materials technology) (hereinafter, also referred to as "substrate”) which has been subjected to hexamethyldisilazane treatment using a spin coater "ACT-8" manufactured by Tokyo Electron Limited.
  • substrate an antireflection layer on a Si substrate (advanced materials technology) (hereinafter, also referred to as "substrate”) which has been subjected to hexamethyldisilazane treatment using a spin coater "ACT-8" manufactured by Tokyo Electron Limited.
  • the resist composition prepared above was applied and heat-dried (PB) at 150 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 5 ⁇ m.
  • bake PEB at 130 ° C. for 60 seconds, soak in 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution for 60 seconds, rinse with water for 30 seconds, dry, and space size.
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide
  • a line-and-space pattern with a pitch of 250 nm and a pitch of 1000 nm was formed.
  • the optimum exposure amount is defined as the line-and-space pattern formed by exposing through the mask so that the space size is 250 nm and the pitch is 1000 nm, and this optimum exposure amount is defined as the sensitivity (mJ / cm 2 ). bottom.
  • the space pattern width was measured using a scanning electron microscope (SEM: Scanning Electron Microscope) (9380II manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). By the above procedure, an evaluation pattern wafer having a substrate and a pattern formed on the surface of the substrate was obtained.
  • ⁇ Pattern formation method (2) ArF exposure, alkaline aqueous solution development (positive)>
  • the resist composition prepared above is applied onto a hexamethyldisilazane-treated Si substrate (manufactured by Advanced Materials Technology) at a rotation speed of 120, which is the target film thickness, without providing an antireflection layer.
  • Baking was performed at a temperature of ° C. for 60 seconds to form an active light-sensitive or radiation-sensitive film (resist film) having a film thickness of 700 nm.
  • the wafer on which the resist film was formed was subjected to pattern exposure using an ArF excimer laser scanner (manufactured by ASML, PAS5500 / 1500, wavelength 193 nm, NA 0.50) via an exposure mask.
  • TMAHaq tetramethylammonium hydroxide
  • the space pattern width was measured using a scanning electron microscope (SEM: Scanning Electron Microscope) (9380II manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). By the above procedure, an evaluation pattern wafer having a substrate and a pattern formed on the surface of the substrate was obtained.
  • SEM Scanning Electron Microscope
  • ⁇ Pattern formation method (3) ArF exposure, organic solvent development (negative)> An exposure mask in which the light transmitting portion and the light-shielding portion of the exposure mask used in the above pattern forming method (2) (positive development) are inverted is used, and a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution (TMAHaq) is used.
  • TMAHaq tetramethylammonium hydroxide aqueous solution
  • the optimum exposure amount was defined as the exposure amount at which the line-and-space pattern to be formed had a space size of 250 nm and a pitch of 1500 nm, and this optimum exposure amount was defined as the sensitivity (mJ / cm 2 ).
  • the space pattern width was measured using a scanning electron microscope (SEM: Scanning Electron Microscope) (9380II manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation).
  • ⁇ Pattern formation method (4) EUV exposure, alkaline development (positive)> AL412 (manufactured by Brewer Science) was applied onto a silicon wafer and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form an underlayer film having a film thickness of 30 nm.
  • the resist composition shown in the table was applied onto the resist composition and baked (PB) at 120 ° C. for 60 seconds to form a positive resist film having a film thickness of 30 nm.
  • the resist film was subjected to pattern irradiation using an EUV exposure apparatus (Micro Exposure Tool, NA0.3, Quadrupole, outer sigma 0.68, inner sigma 0.36, manufactured by Exitech).
  • the resist film after exposure was baked (PEB) at 120 ° C. for 60 seconds, developed with an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH, 2.38% by mass) for 30 seconds, and then rinsed with pure water for 30 seconds.
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide
  • a silicon wafer was rotated at a rotation speed of 4000 rpm for 30 seconds and further baked at 90 ° C. for 60 seconds to obtain a line-and-space pattern having a pitch of 80 nm and a line width of 40 nm (space width of 40 nm).
  • the optimum exposure amount (sensitivity) (mJ / cm 2 ) for forming a line-and-space (LS) pattern having a pitch of 80 nm and a line width of 40 nm was used.
  • a scanning electron microscope (SEM: Scanning Electron Microscope) (9380II manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) was used to measure the space width of the pattern.
  • Example 33 ⁇ Preparation of Actinic Cheilitis or Radiation Sensitive Resin Composition> (EB Exposure) (Example 33)
  • the various components shown in Table 1 were mixed and mixed so as to have the solid content concentration (mass%) shown in Table 1 to obtain a solution.
  • the obtained liquid was filtered through a polytetrafluoroethylene filter having a pore size of 0.03 ⁇ m to obtain an actinic light-sensitive or radiation-sensitive resin composition (resist composition).
  • the solid content means all components other than the solvent.
  • the obtained resist composition was used in Examples.
  • the content (mass%) of each component other than the solvent means the content ratio to the total solid content.
  • Table 1 shows the amount (parts by mass) of the solvent used.
  • ⁇ Pattern forming method (5) EB exposure, alkaline development (positive)>
  • the resist composition shown in Table 1 was applied onto a 6-inch wafer using a spin coater Mark8 manufactured by Tokyo Electron Limited, and baked (PB) on a hot plate at 110 ° C. for 90 seconds to obtain a resist having a film thickness of 80 nm. A film was obtained.
  • the resist film was subjected to pattern irradiation using an electron beam drawing apparatus (manufactured by Elionix Inc .; ELS-7500, acceleration voltage 50 KeV).
  • ELS-7500 acceleration voltage 50 KeV
  • Table 2 shows the obtained evaluation results.
  • a sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition capable of achieving extremely excellent stability over time. According to the present invention, it is possible to further provide a sensitive light-sensitive or radiation-sensitive film, a pattern forming method, and a method for manufacturing an electronic device using the above-mentioned sensitive light-sensitive or radiation-sensitive resin composition.

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Abstract

本発明は、(A)樹脂と、(B)活性光線または放射線の照射により酸を発生する特定の一般式(1)で表され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、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物により形成された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。
 KrFエキシマレーザー(248nm)用レジスト以降、光吸収による感度低下を補うべく、化学増幅を利用したパターン形成方法が用いられている。例えば、ポジ型の化学増幅法では、まず、露光部に含まれる光酸発生剤が、光照射により分解して酸を発生する。そして、露光後のベーク(PEB:Post Exposure Bake)過程等において、発生した酸の触媒作用により、感光性組成物に含まれるアルカリ不溶性の基をアルカリ可溶性の基に変化させる。その後、例えばアルカリ溶液を用いて、現像を行う。これにより、露光部を除去して、所望のパターンを得る。
 上記方法において、アルカリ現像液としては、種々のものが提案されている。例えば、このアルカリ現像液として、2.38質量%TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液)の水系アルカリ現像液が汎用的に用いられている。
 半導体素子の微細化のために、露光光源の短波長化及び投影レンズの高開口数(高NA)化が進み、現在では、193nmの波長を有するArFエキシマレーザーを光源とする露光機が開発されている。解像力を更に高める技術として、投影レンズと試料との間に高屈折率の液体(以下、「液浸液」ともいう。)を満たす方法(即ち、液浸法)が挙げられる。
 従来のレジスト組成物としては、多種のものが知られているが、例えば、特許文献1には、特定の一般式で表される活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物と、樹脂とを含有する感活性光線性又は感放射先生樹脂組成物が記載されている。
 また、特許文献2には、特定の一般式で表される化合物である光酸発生剤と、カルボキシ基の水素原子又はフェノール性水酸基の水素原子がアルカリ溶解制御能を有する酸不安定基で置換され、露光により発生した酸の作用により該酸不安定基が解離しアルカリ水溶液への溶解度が増大するベース樹脂とを含んでなるポジ型レジスト材料が記載されている。
日本国特開2014-6491号公報 日本国特開2003-321466号公報
 ところで、レジスト組成物は、通常一定期間、保存状態に置かれるものであるが、このような経時保存によりレジスト組成物の性能は劣化する傾向となるため、より優れた経時安定性を達成できるレジスト組成物が求められている(ここで、優れた経時安定性とは、レジスト膜形成前のレジスト組成物を経時保存した場合、経時保存後の組成物を用いて得られるパターンへの影響が少ないことをいう)。
 対応策としては、レジスト組成物の組成を経時安定性を向上できるような組成に変更することが考えられるが、実際に経時安定性を更に向上できる組成を見つけ出すことは容易ではなかった。
 そこで、本発明は、極めて優れた経時安定性を達成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目的とする。
 本発明は更に、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いた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目的とする。
 今般、本発明者らは、活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物(光酸発生剤)としてのスルホニウム塩化合物の構造について鋭意検討した結果、ヘテロ原子を環員として有するスルホニウム環やその近傍を置換基により遮蔽するような構造としつつ、その置換基の配置位置を精密に制御したところ、詳細な理由は明らかではないが、驚くべきことに、経時安定性が非常に優れることを見出し、本発明を完成したものである。
 すなわち、本発明は、下記の構成であり、これにより本発明の上記課題が解決される。
[1]
(A)樹脂と、
(B)活性光線または放射線の照射により酸を発生する下記一般式(1)で表される化合物
とを含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
一般式(1)中、
は、環を表す。
Qは、環Wを構成する1つ以上の環員が、ヘテロ原子、カルボニル炭素原子、又は、これらの組み合わせである、2価の連結基を表す。
1A及びR1Bは、各々独立に、水素原子、有機基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表す。但し、R1A及びR1Bの少なくとも1つは、有機基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表す。
2A及びR2Bは、各々独立に、水素原子、有機基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表す。但し、R2A及びR2Bの少なくとも1つは、有機基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表す。
pは0又は1を表し、qは0又は1を表す。
但し、p+qは1又は2を表す。
及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアリール基を表す。但し、R及びRの少なくとも1つは、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアリール基を表す。
nは0又は1を表す。
及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアリール基を表す。
mは0又は1以上の整数を表す。
mが1以上の整数を表す場合は、nは1を表す。
Lは、カルボニル結合、又はエステル結合を表す。
lは0又は1を表す。
lが1を表す場合は、nは1を表す。
lが1を表す場合は、R~Rの少なくとも2つが、互いに連結して環を形成しても良い。
lが0を表す場合は、mは0を表し、nは0を表す。
、R、R、R、及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、シクロアルキルオキシ基、アルコキシカルボニル基、シクロアルキルオキシカルボニル基、ア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、アルケニル基、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、アルキルチオ基又はシクロアルキルチオ基を表す。
はアニオンを表す。
[2]
 上記一般式(1)中、環W1が6~8員環である、[1]に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
[3]
 一般式(1)中、Zが下記一般式(3)~(5)のいずれかで表されるアニオンである、[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-C000008
 一般式(3)中、
Xfは、各々独立に、フッ素原子、又は少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
は、単結合又は二価の連結基を表す。Aは1価の有機基を表す。
xは、1~20の整数を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 一般式(4)中、
Xfは、各々独立に、フッ素原子、又は少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。2つのXfは互いに連結して環構造を形成してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 一般式(5)中、
Xfは、各々独立に、フッ素原子、又は少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。2つのXfは互いに連結して環構造を形成してもよい。
[4]
 一般式(1)において、Qが下記群から選ばれるいずれかの連結基である、[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-C000011
 上記式中、
11は水素原子又は置換基を表す。
*は一般式(1)中のWを形成するQに隣接する基との結合手を表す。
[5]
 上記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(2)で表される化合物である、[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-C000012
 一般式(2)中、
Ra~Rdは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアリール基を表す。
 但し、Ra~Rdの少なくとも1つは、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアリール基を表す。
Qは、上記一般式(1)におけるQと同義である。
、Rは、上記一般式(1)におけるR、Rと同義である。
、R、R、R、及びRは、上記一般式(1)におけるR、R、R、R、及びRと同義である。
~Rの少なくとも2つが、互いに連結して環を形成しても良い。
は、上記一般式(1)におけるZ-と同義である。
[6]
 上記一般式(1)又は一般式(2)において、R~Rの少なくとも1つが、アルコキシ基、シクロアルキルオキシ基、アルキルチオ基又はシクロアルキルチオ基を表す、[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]
 上記組成物の固形分濃度が10質量%以上である、[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。
[8]
 上記樹脂(A)が、フェノール性水酸基を有する、[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。
[9]
 上記樹脂(A)が、カルボキシル基を有する、[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。
[10]
 [1]~[9]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により形成された感活性光線性又は感放射線性膜。
[11]
 [10]に記載の感活性光線性又は感放射線性膜を露光する工程、及び、露光された上記感活性光線性又は感放射線性膜を、現像液を用いて現像する工程を含むパターン形成方法。
[12]
 [11]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、極めて優れた経時安定性を達成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ができる。
 本発明によれば更に、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いた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。
 以下において、本発明の内容について詳細に説明する。
 以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
 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、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含する。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、置換基の数は特に限定されない。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から選択することができる。
(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、ニトロ基;ホルミル基;並びにこれらの組み合わせが挙げられる。
 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、特に断らない限り、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露光も含む。
 本明細書において、「~」とはそ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意味で使用される。
 本明細書において、(メタ)アクリレートはアクリレート及びメタクリレートを表すし、(メタ)アクリルはアクリル及びメタクリルを表す。
 本明細書において、樹脂成分の重量平均分子量(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 Permeation Chromatography)装置(東ソー社(株)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(株)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。
 本明細書において組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する該当する複数の物質の合計量を意味する。
 本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
 本明細書において「全固形分」とは、組成物の全組成から溶剤を除いた成分の総質量をいう。また、「固形分」とは、上述のように、溶剤を除いた成分であり、例えば、25℃において固体であっても、液体であってもよい。
 本明細書において、「質量%」と「重量%」とは同義であり、「質量部」と「重量部」とは同義である。
 また、本明細書において、2以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
(感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物)
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(以下、単に「組成物」ともいう。)は、
(A)樹脂と、
(B)活性光線または放射線の照射により酸を発生する下記一般式(1)で表される化合物
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る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 一般式(1)中、
は、環を表す。
Qは、環Wを構成する1つ以上の環員が、ヘテロ原子、カルボニル炭素原子、又は、これらの組み合わせである、2価の連結基を表す。
1A及びR1Bは、各々独立に、水素原子、有機基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表す。但し、R1A及びR1Bの少なくとも1つは、有機基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表す。
2A及びR2Bは、各々独立に、水素原子、有機基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表す。但し、R2A及びR2Bの少なくとも1つは、有機基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表す。
pは0又は1を表し、qは0又は1を表す。
但し、p+qは1又は2を表す。
及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアリール基を表す。但し、R及びRの少なくとも1つは、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアリール基を表す。
nは0又は1を表す。
及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアリール基を表す。
mは0又は1以上の整数を表す。
mが1以上の整数を表す場合は、nは1を表す。
Lは、カルボニル結合、又はエステル結合を表す。
lは0又は1を表す。
lが1を表す場合は、nは1を表す。
lが1を表す場合は、R~Rの少なくとも2つが、互いに連結して環を形成しても良い。
lが0を表す場合は、mは0を表し、nは0を表す。
、R、R、R、及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、シクロアルキルオキシ基、アルコキシカルボニル基、シクロアルキルオキシカルボニル基、ア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、アルケニル基、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、アルキルチオ基又はシクロアルキルチオ基を表す。
はアニオンを表す。
 本発明は、上記構成をとることにより、極めて優れた保存安定性を達成することができる。
 その理由は明らかではないが、以下の通りと推測される。
 先ず、一般式(1)で表される化合物(光酸発生剤)は、「但し、R1A及びR1Bの少なくとも1つは、有機基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表す。」、「但し、R2A及びR2Bの少なくとも1つは、有機基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表す。」及び「pは0又は1を表し、qは0又は1を表す。但し、p+qは1又は2を表す。」を満たすことにより、スルホニウム環上に、立体障害として機能し得る、R1A、R1B、R2A及びR2Bの少なくとも1つを有している。
 更に、ベンゼン環とスルホニウム環との間の結合に関して、l=m=n=0を表す場合は、ベンゼン環とスルホニウム環とが単結合により結合して、ベンゼン環が、スルホニウム環の特にスルホニウムカチオン側からの立体障害として機能し得るとともに、l、m及びnの関係が上記以外の場合は、n=1となり、R及びRの少なくとも1つとしての、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアリール基が、同じく、スルホニウム環の特にスルホニウムカチオン側からの立体障害として機能し得る。
 このように、一般式(1)で表される光酸発生剤には、スルホニウム環上、及び、スルホニウム環近傍に、立体障害として機能し得る基が存在するため、一般式(1)を満たさない光酸発生剤と比較して、レジスト組成物を経時保存した場合においても、スルホニウム環(特にスルホニウム環の環員)が、他成分により攻撃(例えば、求核攻撃など)されにくい。
 その結果、先ず、一般式(1)で表される光酸発生剤は、その構造が、レジスト組成物中において、改変することなく保たれやすくなっているものと考えられる。
 更に、スルホニウム環上、立体障害として機能し得る、R1A、R1B、R2A及びR2Bの少なくとも1つの配置位置を、上記一般式(1)に規定するとともに、スルホニウム環におけるスルホニウムカチオンに無置換の炭素原子が隣接するように構成することで、詳細な理由等は不明であるが、本発明者らは、驚くべきことに、レジスト組成物中における光酸発生剤の安定性が極めて向上することを見出した。
 これにより、本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は経時安定性に非常に優れたものと推測される。
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、いわゆるレジスト組成物であることが好ましく、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ことが好ましい。
 以下、本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(単に「組成物」ともいう。)に含まれる各成分の詳細について説明する。
<(B)活性光線または放射線の照射により酸を発生する一般式(1)で表される化合物>
 本発明の組成物は、(B)活性光線または放射線の照射により酸を発生する一般式(1)で表される化合物(以下、「光酸発生剤(B)」、「化合物(B)」ともいう」)を含有する。
 上記一般式(1)中、Qは、環Wを構成する1つ以上の環員が、ヘテロ原子、カルボニル炭素原子、又は、これらの組み合わせである、2価の連結基を表す。Qとしての2価の連結基において、環Wを構成する1つ以上の環員が、ヘテロ原子、カルボニル炭素原子、又は、これらの組み合わせとなっている。
 ヘテロ原子は、炭素原子以外の原子を表し、特に限定されないが、例えば、窒素原子、酸素原子、硫黄原子を挙げることができる。
 カルボニル炭素原子は、カルボニル結合における炭素原子を表す。
 Qは、特に限定されないが、下記群から選ばれるいずれかの連結基であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 上記群中、
11は水素原子又は置換基を表す。
*は一般式(1)中の環Wを形成するQに隣接する基との結合手を表す。
 R11の置換基としては、特に限定されないが、例えば、アルキルスルホニル基、アルキルカルボニル基、アルキル基を挙げることができる。
 アルキルスルホニル基におけるアルキル基としては、直鎖状又は分岐状でもよく、例えば、炭素数1~6のアルキル基が挙げられ、炭素数1~4のアルキル基が好ましい。
 アルキルカルボニル基におけるアルキル基としては、直鎖状又は分岐状でもよく、例えば、炭素数1~6のアルキル基が挙げられ、炭素数1~4のアルキル基が好ましい。
 アルキル基としては、直鎖状又は分岐状でもよく、例えば、炭素数1~6のアルキル基が挙げられ、炭素数1~4のアルキル基が好ましい。
 アルキルスルホニル基、アルキルカルボニル基、アルキル基は、更に置換基を有していてもよい。
 *は一般式(1)中の環Wを形成するQに隣接する基との結合手を表す。
 なお、*は一般式(1)中の環Wを形成するQに隣接する2つの基のどちらかと結合していればよい。
 Qは、下記群から選ばれるいずれかの連結基であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 上記式中、
11は水素原子又は置換基を表す。
*は一般式(1)中の環Wを形成するQに隣接する基との結合手を表す。
 R11及び*は、それぞれ上述の通りである。
 R1A及びR1Bは、各々独立に、水素原子、有機基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表す。
 R2A及びR2Bは、各々独立に、水素原子、有機基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表す。
 R1A、R2A、R1B、及びR2Bとしての有機基は、特に限定されないが、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリール基、アルキルカルボニル基を表す。
 アルキル基としては、特に限定されないが、直鎖状又は分岐状でもよく、好ましくは、炭素数1~20のアルキル基を挙げることができる。
 アルキル基としては、炭素数1~15のアルキル基がより好ましく、炭素数1~10のアルキル基が更に好ましい。
 アルキル基は置換基を有していてもよい。置換基としては特に限定されないが、例えば上述の置換基Tが挙げられる。
 シクロアルキル基としては、単環又は多環でもよく、特に限定されないが、炭素数3~20のシクロアルキル基が好ましい。シクロアルキル基としては、具体的には、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、デカヒドロナフタレニル基が挙げられる。
 シクロアルキル基としては、炭素数3~15のシクロアルキル基がより好ましく、更に好ましくは炭素数3~10のシクロアルキル基が更に好ましい。
 シクロアルキル基は置換基を有していてもよい。置換基としては特に限定されないが、例えば上述の置換基Tが挙げられる。
 アルコキシ基としては、特に限定されないが、炭素数1~20のアルコキシ基が好ましく、炭素数1~15のアルコキシ基がより好ましく、炭素数1~10のアルコキシ基が更に好ましい。
 アルコキシ基は置換基を有していてもよい。置換基としては特に限定されないが、例えば上述の置換基Tが挙げられる。
 シクロアルキルオキシ基におけるシクロアルキル基としては、単環又は多環でもよく、特に限定されないが、炭素数3~20のシクロアルキル基が好ましい。シクロアルキル基としては、具体的には、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、デカヒドロナフタレニル基が挙げられる。
 シクロアルキルオキシ基におけるシクロアルキル基としては、炭素数3~15のシクロアルキル基がより好ましく、更に好ましくは炭素数3~10のシクロアルキル基が更に好ましい。
 シクロアルキルオキシ基は置換基を有していてもよい。置換基としては特に限定されないが、例えば上述の置換基Tが挙げられる。
 アリール基としては、特に限定されないが、炭素数6~20のアリール基が好ましく、具体的には、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基、ナフタセニル基、フルオレニル基が挙げられる。
 アリール基としては、炭素数6~15のアリール基がより好ましく、炭素数6~10のアリール基が更に好ましい。
 アリール基は置換基を有していてもよい。置換基としては特に限定されないが、例えば上述の置換基Tが挙げられる。
 アルキルカルボニル基におけるアルキル基としては、特に限定されないが、直鎖状又は分岐状でもよく、好ましくは、炭素数1~20のアルキル基を挙げることができる。
 アルキルカルボニル基におけるアルキル基としては、炭素数1~15のアルキル基がより好ましく、炭素数1~10のアルキル基が更に好ましい。
 アルキルカルボニル基は置換基を有していてもよい。置換基としては特に限定されないが、例えば上述の置換基Tが挙げられる。
 ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子が挙げられる。
 R1A及びR1Bは、水素原子、有機基又はハロゲン原子を表すことが好ましく、水素原子又は有機基を表すことがより好ましい。
 R2A及びR2Bは、水素原子、有機基又はハロゲン原子を表すことが好ましく、水素原子又は有機基を表すことがより好ましい。
 但し、R1A及びR1Bの少なくとも1つは、有機基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表し、R2A及びR2Bの少なくとも1つは、有機基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表す。
 pは0又は1を表し、qは0又は1を表す。
 但し、p+qは1又は2を表す。
 環WにおいてQに隣接する少なくとも一つの炭素原子は、有機基、ハロゲン原子、又はシアノ基を置換基として有する。
 R1A、R2A、R1B及びR2Bが全て水素原子を表すことはない。
 Wは環を表す。
 上記一般式(1)中、Wは環を表す。Wは5員環以上の環である。
 Wで表される環の環員の上限値は特に限定されないが、Wは10員環以下であることが好ましい。
 Wは、6~8員環であることが好ましく、6又は7員環を表すことが好ましく、6員環を表すことがより好ましい。
 R及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアリール基を表す。但し、R及びRの少なくとも1つは、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアリール基を表す。
 R、Rとしてのアルキル基としては、特に限定されないが、直鎖状又は分岐状でもよく、好ましくは、炭素数1~20のアルキル基を挙げることができる。
 アルキル基としては、炭素数1~15のアルキル基がより好ましく、炭素数1~10のアルキル基が更に好ましい。
 アルキル基は置換基を有していてもよい。置換基としては特に限定されないが、例えば上述の置換基Tが挙げられる。
 R、Rとしてのシクロアルキル基としては、単環又は多環でもよく、特に限定されないが、炭素数3~20のシクロアルキル基が好ましい。シクロアルキル基としては、具体的には、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、デカヒドロナフタレニル基が挙げられる。
 シクロアルキル基としては、炭素数3~15のシクロアルキル基がより好ましく、更に好ましくは炭素数3~10のシクロアルキル基が更に好ましい。
 シクロアルキル基は置換基を有していてもよい。置換基としては特に限定されないが、例えば上述の置換基Tが挙げられる。
 R、Rとしてのアリール基としては、特に限定されないが、炭素数6~20のアリール基が好ましく、具体的には、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基、ナフタセニル基、フルオレニル基が挙げられる。
 アリール基としては、炭素数6~15のアリール基がより好ましく、炭素数6~10のアリール基が更に好ましい。
 アリール基は置換基を有していてもよい。置換基としては特に限定されないが、例えば上述の置換基Tが挙げられる。
 R、Rとして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る。
 R及びRは、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基であることが好ましく、水素原子又はアルキル基であることがより好ましい。Rが水素原子を表し、Rがアルキル基を表すことが更に好ましい。
 R及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアリール基を表す。
 R、Rとしてのアルキル基は、上記のR、Rとして記載したアルキル基と同様である。
 R、Rとしてのシクロアルキル基は、上記のR、Rとして記載したシクロアルキル基と同様である。
 R、Rとしてのアリール基は、上記のR、Rとして記載したアリール基と同様である。
 R、Rとして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る。
 R及びRは、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基であることが好ましく、水素原子又はアルキル基であるがより好ましい。R及びRが水素原子を表すことが更に好ましい。
 mは0又は1以上の整数を表す。
 mの上限値は特に限定されないが、mは5以下の整数が好ましい。mは0~3の整数が好ましく、0又は1がより好ましい。
 mが1以上の整数を表す場合は、nは1を表す。
 Lは、カルボニル結合、又はエステル結合を表す。Lとしては、カルボニル結合であることが好ましい。
 lが1を表す場合は、nは1を表す。
 lが0を表す場合は、mは0を表し、nは0を表す。
 R、R、R、R、及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、シクロアルキルオキシ基、アルコキシカルボニル基、シクロアルキルオキシカルボニル基、ア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、アルケニル基、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、アルキルチオ基又はシクロアルキルチオ基を表す。
 R、R、R、R、及びRとしてのアルキル基は、上記のR1A、R2A、R1B、及びR2Bとして記載したアルキル基と同様である。
 R、R、R、R、及びRとしてのシクロアルキル基は、上記のR1A、R2A、R1B、及びR2Bとして記載したシクロアルキル基と同様である。
 R、R、R、R、及びRとしてのアリール基は、上記のR1A、R2A、R1B、及びR2Bとして記載したアリール基と同様である。
 R、R、R、R、及びRとしてのアルコキシ基は、上記のR1A、R2A、R1B、及びR2Bとして記載したアルコキシ基と同様である。
 R、R、R、R、及びRとしてのシクロアルキルオキシ基は、上記のR1A、R2A、R1B、及びR2Bとして記載したシクロアルキルオキシ基と同様である。
 R、R、R、R、及びRとしてのアルコキシカルボニル基におけるアルコキシ基は、上記のR1A、R2A、R1B、及びR2Bとして記載したアルコキシ基と同様である。
 R、R、R、R、及びRとしてのシクロアルキルオキシカルボニル基におけるシクロアルキル基は、上記のR1A、R2A、R1B、及びR2Bとして記載したシクロアルキル基と同様である。
 R、R、R、R、及びRとしてのアルキルカルボニルオキシ基におけるアルキル基は、上記のR1A、R2A、R1B、及びR2Bとして記載したアルキル基と同様である。
 R、R、R、R、及びRとしてのシクロアルキルカルボニルオキシ基におけるシクロアルキル基は、上記のR1A、R2A、R1B、及びR2Bとして記載したシクロアルキル基と同様である。
 R、R、R、R、及びRとしてのアルキルチオ基におけるアルキル基は、上記のR1A、R2A、R1B、及びR2Bとして記載したアルキル基と同様である。
 R、R、R、R、及びRとしてのシクロアルキルチオ基におけるシクロアルキル基は、上記のR1A、R2A、R1B、及びR2Bとして記載したシクロアルキル基と同様である。
 R、R、R、R、及びRとしてのアルケニル基としては、特に限定されないが、直鎖状又は分岐状でもよく、好ましくは、炭素数2~20のアルケニル基を挙げることができる。
 アルケニル基としては、炭素数2~15のアルケニル基がより好ましく、炭素数2~10のアルケニル基が更に好ましい。
 アルケニル基は置換基を有していてもよい。置換基としては特に限定されないが、例えば上述の置換基Tが挙げられる。
 R、R、R、R、及びRとして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る。
 R、R、R、R、及びRは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基又はシクロアルキルオキシ基を表すことが好ましく、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルキルオキシ基を表すことがより好ましく、アルコキシ基、シクロアルキルオキシ基を表すことが更に好ましい。
 lが1を表す場合は、R~Rの少なくとも2つが、互いに連結して環を形成しても良い。
 R~Rの少なくとも2つが、互いに連結して形成される環としては、特に限定されないが、芳香族又は非芳香族(例えば脂肪族)の炭化水素環、芳香族又は非芳香族の複素環、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。環構造(多環縮合環においては、これを構成する単環の環構造)としては、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。
 Zはアニオンを表す。
 Zとしてのアニオンは、特に限定されないが、非求核性アニオンが好ましく、例えば、スルホン酸アニオン、カルボン酸アニオン、スルホニルイミドアニオン、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチルアニオン等を挙げることができる。
 非求核性アニオンとは、求核反応を起こす能力が著しく低いアニオンであり、分子内求核反応による経時分解を抑制することができるアニオンである。これにより組成物の経時安定性が向上する。
 スルホン酸アニオンとしては、例えば、脂肪族スルホン酸アニオン、芳香族スルホン酸アニオン、カンファースルホン酸アニオンなどが挙げられる。
 カルボン酸アニオンとしては、例えば、脂肪族カルボン酸アニオン、芳香族カルボン酸アニオン、アラルキルカルボン酸アニオンなどが挙げられる。
 脂肪族スルホン酸アニオン及び脂肪族カルボン酸アニオンにおける脂肪族部位は、アルキル基であってもシクロアルキル基であってもよく、好ましくは炭素数1~30のアルキル基及び炭素数3~30のシクロアルキル基が挙げられ、芳香族スルホン酸アニオン及び芳香族カルボン酸アニオンにおける芳香族基としては、好ましくは炭素数6~14のアリール基、例えば、フェニル基、トリル基、ナフチル基等を挙げることができる。
 脂肪族スルホン酸アニオン及び芳香族スルホン酸アニオンにおけるアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基は、置換基を有していてもよい。
 その他の非求核性アニオンとしては、例えば、フッ素化燐(例えば、PF )、フッ素化硼素(例えば、BF )、フッ素化アンチモン等(例えば、SbF )を挙げることができる。
 Zのアニオンとしては、スルホン酸の少なくともα位がフッ素原子で置換された脂肪族スルホン酸アニオン、フッ素原子又はフッ素原子を有する基で置換された芳香族スルホン酸アニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンが好ましい。非求核性アニオンとして、より好ましくは炭素数4~8のパーフロロ脂肪族スルホン酸アニオン、フッ素原子を有するベンゼンスルホン酸アニオン、更により好ましくはノナフロロブタンスルホン酸アニオン、パーフロロオクタンスルホン酸アニオン、ペンタフロロベンゼンスルホン酸アニオン、3,5-ビス(トリフロロメチル)ベンゼンスルホン酸アニオンである。
 一般式(1)中、Zは下記一般式(3)~(5)のいずれかで表されるアニオンであることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 一般式(3)中、
Xfは、各々独立に、フッ素原子、又は少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
は、単結合又は二価の連結基を表す。
Aは1価の有機基を表す。
xは、1~20の整数を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 一般式(4)中、
Xfは、各々独立に、フッ素原子、又は少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。2つのXfは互いに連結して環構造を形成してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 一般式(5)中、
Xfは、各々独立に、フッ素原子、又は少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。2つのXfは互いに連結して環構造を形成してもよい。
 Xfとしての少なくとも1つ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、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基は、パーフルオロアルキル基が好ましい。
 少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基は、置換基を有していてもよい。置換基としては特に限定されないが、例えば上述の置換基Tが挙げられる。
 Lの2価の連結基としては、例えば、-COO-(-C(=O)-O-)、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO-、アルキレン基(好ましくは炭素数1~6)、シクロアルキレン基(好ましくは炭素数3~15)、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価の連結基などが挙げられる。
 これらの中でも、アルキレン基、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-CO-、-O-、-SO-、-SO-アルキレン基-、-COO-アルキレン基-、-アルキレン基-COO-、-OCO-アルキレン基-、-アルキレン基-OCO-、-CONH-アルキレン基-又は-NHCO-アルキレン基-が好ましく、アルキレン基、-COO-、-OCO-、-CONH-、-SO-、-COO-アルキレン基-、-アルキレン基-COO-、-OCO-アルキレン基-又は-アルキレン基-OCO-がより好ましい。
 アルキレン基、シクロアルキレン基、アルケニレン基は置換基を有していてもよい。置換基としては特に限定されないが、例えば上述の置換基Tが挙げられ、フッ素原子が好ましい。
 Aは有機基を表す。
 有機基の炭素数は特に限定されないが、一般的に1~30であり、好ましくは1~20である。
 有機基としては、特に限定されないが、例えば、アルキル基、アルコキシ基等が挙げられる。
 アルキル基は、特に限定されないが、直鎖状又は分岐状でもよく、炭素数1~10のアルキル基が好ましく、炭素数1~6のアルキル基がより好ましく、炭素数1~4のアルキル基が更に好ましい。
 アルコキシ基は、特に限定されないが、炭素数1~10のアルコキシ基が好ましく、炭素数1~6のアルコキシ基がより好ましく、炭素数1~4のアルコキシ基が更に好ましい。
 アルキル基、アルコキシ基は置換基を有していてもよい。置換基を有していてもよい。置換基としては特に限定されないが、例えば上述の置換基Tが挙げられ、フッ素原子が好ましい。
 また、Aは、環状構造を含む有機基を表していてもよい。これらの中でも、環状の有機基であることが好ましい。
 環状の有機基としては、例えば、脂環基、アリール基、及び複素環基が挙げられる。
 脂環基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。単環式の脂環基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及びシクロオクチル基などの単環のシクロアルキル基が挙げられる。多環式の脂環基としては、例えば、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が挙げられる。中でも、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基などの炭素数7以上のかさ高い構造を有する脂環基が好ましい。
 アリール基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。このアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基及びアントリル基が挙げられる。
 複素環基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。多環式の方がより酸の拡散を抑制可能である。また、複素環基は、芳香族性を有していてもよいし、芳香族性を有していなくてもよい。芳香族性を有している複素環としては、例えば、フラン環、チオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、及びピリジン環が挙げられる。芳香族性を有していない複素環としては、例えば、テトラヒドロピラン環、ラクトン環、スルトン環及びデカヒドロイソキノリン環が挙げられる。ラクトン環及びスルトン環の例としては、前述の樹脂において例示したラクトン構造及びスルトン構造が挙げられる。複素環基における複素環としては、フラン環、チオフェン環、ピリジン環、又はデカヒドロイソキノリン環が特に好ましい。
 上記環状の有機基は、置換基を有していてもよい。この置換基としては、例えば、アルキル基(直鎖、分岐のいずれであってもよく、炭素数1~12が好ましい)、シクロアルキル基(単環、多環、スピロ環のいずれであってもよく、炭素数3~20が好ましい)、アリール基(炭素数6~14が好ましい)、水酸基、アルコキシ基、エステル基、アミド基、ウレタン基、ウレイド基、チオエーテル基、スルホンアミド基、及びスルホン酸エステル基が挙げられる。なお、環状の有機基を構成する炭素(環形成に寄与する炭素)はカルボニル炭素であってもよい。
 Xfとしての少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基は、上記のXfとして記載した少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基と同様である。
 Xfとしての少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基は、上記のXfとして記載した少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基と同様である。
 上記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 一般式(2)中、
 Ra~Rdは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアリール基を表す。
 但し、Ra~Rdの少なくとも1つは、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアリール基を表す。
 Qは、上記一般式(1)におけるQと同義である。
 R、Rは、上記一般式(1)におけるR、Rと同義である。
 R、R、R、R、及びRは、上記一般式(1)におけるR、R、R、R、及びRと同義である。
 R~Rの少なくとも2つが、互いに連結して環を形成しても良い。
 Zは、上記一般式(1)におけるZ-と同義である。
 Ra~Rdとしてのアルキル基は、上記のR1A、R2A、R1B、及びR2Bとして記載したアルキル基と同様である。
 Ra~Rdとしてのシクロアルキル基は、上記のR1A、R2A、R1B、及びR2Bとして記載したシクロアルキル基と同様である。
 Ra~Rdとしてのアリール基は、上記のR1A、R2A、R1B、及びR2Bとして記載したアリール基と同様である。
 Ra~Rdとしてのハロゲン原子は、上記のR1A、R2A、R1B、及びR2Bとして記載したハロゲン原子と同様である。
 Ra~Rdは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、又はハロゲン原子を表すことが好ましく、水素原子、アルキル基、又はシクロアルキル基であることがより好ましい。
 R~Rの少なくとも2つが、互いに連結して環を形成しても良い。
 R~Rの少なくとも2つが、互いに連結して形成される環としては、特に限定されないが、芳香族又は非芳香族(例えば脂肪族)の炭化水素環、芳香族又は非芳香族の複素環、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。環構造(多環縮合環においては、これを構成する単環の環構造)としては、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。
 好ましい一態様として、一般式(1)又は一般式(2)において、R~Rの少なくとも1つが、アルコキシ基、シクロアルキルオキシ基、アルキルチオ基又はシクロアルキルチオ基を表すことが好ましく、アルコキシ基又はシクロアルキルオキシ基を表すことがより好ましい。
 一般式(1)で表される化合物の具体例を以下に示すが、本発明は、これらの具体例に制限されない。Buはt-ブチル基を表し、Etはエチル基を表し、Buはn-ブチル基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 本発明の効果を損なわない範囲において、一般式(1)で表される化合物に加えて、その他の光酸発生剤を使用することができる。
 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。
 光酸発生剤は、低分子化合物の形態であることが好ましい。
 光酸発生剤が、低分子化合物の形態である場合、分子量は3,000以下が好ましく、2,000以下がより好ましく、1,000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、後述する樹脂(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。
 光酸発生剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 光酸発生剤の組成物中の含有量(複数種存在する場合はその合計)は、組成物の全固形分を基準として、0.1質量%~35質量%が好ましく、0.5質量%~25質量%がより好ましく、1.0質量%~20質量%が更に好ましく、1.0質量%~20質量%が特に好ましい。
<(A)樹脂>
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、樹脂(A)を含有する。
 上記樹脂(A)は、典型的には、酸の作用により極性が増大する樹脂であり、酸の作用により極性が増大して現像液に対する溶解性が変化する樹脂であることが好ましい。
 上記酸の作用により極性が増大する樹脂(樹脂(A))は、エチレン性不飽和化合物を少なくとも重合してなる樹脂であることが好ましい。
 上記エチレン性不飽和化合物は、エチレン性不飽和結合を1~4つ有していることが好ましく、1つであることがより好ましい。更に、上記エチレン性不飽和化合物は、単量体のモノマーであることが好ましい。
 また、上記エチレン性不飽和化合物の分子量は、28~1,000が好ましく、50~800がより好ましく、100~600が特に好ましい。
 また、酸の作用により極性が増大する樹脂は、酸分解性基を有することが好ましく、酸分解性基を有する構成単位を有する樹脂であることがより好ましい。
 この場合、後述する本発明に係るパターン形成方法において、現像液としてアルカリ現像液を採用した場合には、ポジ型パターンが好適に形成され、現像液として有機系現像液を採用した場合には、ネガ型パターンが好適に形成される。
〔酸分解性基を有する構成単位〕
 樹脂(A)は、酸分解性基を有する構成単位(「繰り返し単位」ともいう)を有することが好ましい。
 樹脂(A)としては、公知の樹脂を適宜使用することができる。例えば、米国特許出願公開第2016/0274458号明細書の段落0055~0191、米国特許出願公開第2015/0004544号明細書の段落0035~0085、米国特許出願公開第2016/0147150号明細書の段落0045~0090に開示された公知の樹脂を樹脂(A)として好適に使用できる。
 酸分解性基は、極性基が酸の作用により分解し脱離する基(脱離基)で保護された構造を有することが好ましい。
 極性基としては、カルボキシ基、フェノール性水酸基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、及びトリス(アルキルスルホニル)メチレン基等の酸性基(2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液中で解離する基)、並びに、アルコール性水酸基等が挙げられる。
 なお、アルコール性水酸基とは、炭化水素基に結合した水酸基であって、芳香環上に直接結合した水酸基(フェノール性水酸基)以外の水酸基をいい、水酸基としてα位がフッ素原子などの電子求引性基で置換された脂肪族アルコール基(例えば、ヘキサフルオロイソプロパノール基など)は除く。アルコール性水酸基としては、pKa(酸解離定数)が12以上20以下の水酸基であることが好ましい。
 好ましい極性基としては、カルボキシ基、フェノール性水酸基、及びスルホン酸基が挙げられる。
 酸分解性基として好ましい基は、これらの基の水素原子を酸の作用により脱離する基(脱離基)で置換した基である。
 酸の作用により脱離する基(脱離基)としては、例えば、-C(R36)(R37)(R38)、-C(R36)(R37)(OR39)、及び-C(R01)(R02)(OR39)等を挙げることができる。
 式中、R36~R39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、アラルキル基又はアルケニル基を表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。
 R01及びR02はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。
 R36~R39、R01及びR02のアルキル基は、炭素数1~8のアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、へキシル基、及びオクチル基等を挙げることができる。
 R36~R39、R01及びR02のシクロアルキル基は、単環型でも、多環型でもよい。単環型としては、炭素数3~8のシクロアルキル基が好ましく、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、及びシクロオクチル基等を挙げることができる。多環型としては、炭素数6~20のシクロアルキル基が好ましく、例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、カンファニル基、ジシクロペンチル基、α-ピネン基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデシル基、及びアンドロスタニル基等を挙げることができる。なお、シクロアルキル基中の少なくとも1つの炭素原子が酸素原子等のヘテロ原子によって置換されていてもよい。
 R36~R39、R01及びR02のアリール基は、炭素数6~10のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、及びアントリル基等を挙げることができる。
 R36~R39、R01及びR02のアラルキル基は、炭素数7~12のアラルキル基が好ましく、例えば、ベンジル基、フェネチル基、及びナフチルメチル基等を挙げることができる。
 R36~R39、R01及びR02のアルケニル基は、炭素数2~8のアルケニル基が好ましく、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基、及びシクロへキセニル基等を挙げることができる。
 R36とR37とが互いに結合して形成される環としては、シクロアルキル基(単環又は多環)であることが好ましい。シクロアルキル基としては、シクロペンチル基、及び、シクロヘキシル基など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、及びアダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
 酸分解性基として、クミルエステル基、エノールエステル基、アセタールエステル基、又は第3級のアルキルエステル基等が好ましく、アセタール基、又は、第3級アルキルエステル基がより好ましい。
 樹脂(A)は、酸分解性基を有する構成単位として、下記式AIで表される構成単位を有することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 式AI中、Xaは、水素原子、フッ素原子以外のハロゲン原子、又は1価の有機基を表し、Tは、単結合又は2価の連結基を表し、Rx~Rxは、それぞれ独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表し、Rx~Rxのいずれか2つが結合して環構造を形成してもよく、形成しなくてもよい。
 Tの2価の連結基としては、アルキレン基、アリーレン基、-COO-Rt-、及び-O-Rt-等が挙げられる。式中、Rtは、アルキレン基、シクロアルキレン基又はアリーレン基を表し、
 Tは、単結合又は-COO-Rt-が好ましい。Rtは、炭素数1~5の鎖状アルキレン基が好ましく、-CH-、-(CH-、又は-(CH-がより好ましい。Tは、単結合であることがより好ましい。
 Xaは、水素原子又はアルキル基であることが好ましい。
 Xaのアルキル基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、水酸基、及びフッ素原子以外のハロゲン原子が挙げられる。
 Xaのアルキル基は、炭素数1~4が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、及び、ヒドロキシメチル基等が挙げられる。Xaのアルキル基は、メチル基であることが好ましい。
 Rx、Rx及びRxのアルキル基としては、直鎖状であっても、分岐状であってもよく、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基などが好ましく挙げられる。アルキル基の炭素数としては、1~10が好ましく、1~5がより好ましく、1~3が更に好ましい。Rx、Rx及びRxのアルキル基は、炭素間結合の一部が二重結合であってもよい。
 Rx、Rx及びRxのシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、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、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
 Rx、Rx及びRxの2つが結合して形成する環構造としては、シクロペンチル環、シクロヘキシル環、シクロヘプチル環、及びシクロオクタン環などの単環のシクロアルカン環、又はノルボルナン環、テトラシクロデカン環、テトラシクロドデカン環、及びアダマンタン環などの多環のシクロアルキル環が好ましい。シクロペンチル環、シクロヘキシル環、又はアダマンタン環がより好ましい。Rx、Rx及びRxの2つが結合して形成する環構造としては、下記に示す構造も好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 以下に式AIで表される構成単位に相当するモノマーの具体例を挙げるが、本発明は、これらの具体例に限定されない。下記の具体例は、式AIにおけるXaがメチル基である場合に相当するが、Xaは、水素原子、フッ素原子以外のハロゲン原子、又は1価の有機基に任意に置換することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 樹脂(A)は、酸分解性基を有する構成単位として、米国特許出願公開第2016/0070167号明細書の段落0336~0369に記載の構成単位を有することも好ましい。
 また、樹脂(A)は、酸分解性基を有する構成単位として、米国特許出願公開第2016/0070167号明細書の段落0363~0364に記載された酸の作用により分解してアルコール性水酸基を生じる基を含む構成単位を有していてもよい。
 また、樹脂(A)は、酸分解性基を有する繰り返し単位として、フェノール性水酸基が酸の作用により分解して脱離する脱離基で保護された構造(酸分解性基)を有する繰り返し単位を有することが好ましい。なお、本明細書において、フェノール性水酸基とは、芳香族炭化水素基の水素原子をヒドロキシル基で置換してなる基である。芳香族炭化水素基の芳香環は単環又は多環の芳香環であり、ベンゼン環及びナフタレン環等が挙げられる。
 酸の作用により分解して脱離する脱離基としては、例えば、式(Y1)~(Y4)で表される基を挙げることができる。
 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)、(Y2)中、Rx~Rxは、各々独立に、アルキル基(直鎖状若しくは分岐鎖状)又はシクロアルキル基(単環若しくは多環)を表す。但し、Rx~Rxの全てがアルキル基(直鎖状若しくは分岐鎖状)である場合、Rx~Rxのうち少なくとも2つはメチル基であることが好ましい。
 なかでも、Rx~Rxは、各々独立に、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表す繰り返し単位であることがより好ましく、Rx~Rxが、各々独立に、直鎖状のアルキル基を表す繰り返し単位であることが更に好ましい。
 Rx~Rxの2つが結合して、単環若しくは多環を形成してもよい。
 Rx~Rxのアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、及びt-ブチル基等の炭素数1~4のアルキル基が好ましい。
 Rx~Rxのシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基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、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。
 Rx~Rxの2つが結合して形成されるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、及び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、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。なかでも、炭素数5~6の単環のシクロアルキル基がより好ましい。
 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、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(Y1)及び(Y2)で表される基は、例えば、Rxがメチル基又はエチル基であり、RxとRxとが結合して上述のシクロアルキル基を形成している態様が好ましい。
 式(Y3)中、R36~R38は、各々独立に、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、水素原子であることが好ましい。
 式(Y4)中、Arは、芳香族炭化水素基を表す。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はより好ましくはアリール基である。
 フェノール性水酸基が酸の作用により分解して脱離する脱離基で保護された構造(酸分解性基)を有する繰り返し単位としては、フェノール性水酸基における水素原子が式(Y1)~(Y4)で表される基によって保護された構造を有するものが好ましい。
 フェノール性水酸基が酸の作用により分解して脱離する脱離基で保護された構造(酸分解性基)を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AII)で表される繰り返し単位が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
 一般式(AII)中、
 R61、R62及びR63は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアルコキシカルボニル基を表す。但し、R62はArと結合して環を形成していてもよく、その場合のR62は単結合又はアルキレン基を表す。
 Xは、単結合、-COO-、又は-CONR64-を表す。R64は、水素原子又はアルキル基を表す。
 Lは、単結合又はアルキレン基を表す。
 Arは、(n+1)価の芳香族炭化水素基を表し、R62と結合して環を形成する場合には(n+2)価の芳香族炭化水素基を表す。
 Yは、n≧2の場合には各々独立に、水素原子又は酸の作用により脱離する基を表す。但し、Yの少なくとも1つは、酸の作用により脱離する基を表す。Yとしての酸の作用により脱離する基は、式(Y1)~(Y4)であることが好ましい。
 nは、1~4の整数を表す。
 上記各基は置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、アルキル基(炭素数1~4)、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基(炭素数1~4)、カルボキシル基、及びアルコキシカルボニル基(炭素数2~6)等が挙げられ、炭素数8以下のものが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
 樹脂(A)は、酸分解性基を有する構成単位を、1種単独で含んでもよく、2種以上を含んでもよい。
 樹脂(A)に含まれる酸分解性基を有する構成単位の含有量(酸分解性基を有する構成単位が複数存在する場合はその合計)は、樹脂(A)の全構成単位に対して、5モル%~90モル%が好ましく、10モル%~80モル%がより好ましく、15モル%~70モル%が更に好ましい。
 なお、本発明において、「構成単位」の含有量をモル比で規定する場合、上記「構成単位」は「モノマー単位」と同義であるものとする。また、本発明において上記「モノマー単位」は、高分子反応等により重合後に修飾されていてもよい。以下においても同様である。
〔ラクトン構造、スルトン構造、及びカーボネート構造よりなる群から選択される少なくとも1種を有する構成単位〕
 樹脂(A)は、ラクトン構造、スルトン構造、及びカーボネート構造よりなる群から選択される少なくとも1種を有する構成単位を有することが好ましい。
 ラクトン構造又はスルトン構造としては、ラクトン構造又はスルトン構造を有していればいずれでも用いることができるが、好ましくは5~7員環ラクトン構造又は5~7員環スルトン構造であり、5~7員環ラクトン構造にビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環しているもの、又は5~7員環スルトン構造にビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環しているものがより好ましい。下記式LC1-1~LC1-21のいずれかで表されるラクトン構造、又は下記式SL1-1~SL1-3のいずれかで表されるスルトン構造を有する構成単位を有することが更に好ましい。また、ラクトン構造又はスルトン構造が主鎖に直接結合していてもよい。好ましい構造としてはLC1-1、LC1-4、LC1-5、LC1-8、LC1-16、LC1-21、SL1-1である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
 ラクトン構造部分又はスルトン構造部分は、置換基(Rb)を有していても有していなくてもよい。好ましい置換基(Rb)としては、炭素数1~8のアルキル基、炭素数4~7のシクロアルキル基、炭素数1~8のアルコキシ基、炭素数2~8のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、フッ素原子以外のハロゲン原子、水酸基、シアノ基、及び酸分解性基などが挙げられる。より好ましくは炭素数1~4のアルキル基、シアノ基、及び酸分解性基である。n2は、0~4の整数を表す。n2が2以上の時、複数存在する置換基(Rb)は、同一でも異なっていてもよい。また、複数存在する置換基(Rb)同士が結合して環を形成してもよい。
 ラクトン構造又はスルトン構造を有する構成単位は、下記式IIIで表される構成単位であることが好ましい。
 また、酸分解性基を有する構成単位を有する樹脂は、下記式IIIで表される構成単位を含むことが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 上記式III中、
 Aは、エステル結合(-COO-で表される基)又はアミド結合(-CONH-で表される基)を表す。
 nは、-R-Z-で表される構造の繰り返し数であり、0~5の整数を表し、0又は1であることが好ましく、0であることがより好ましい。nが0である場合、-R-Z-は存在せず、AとRとが単結合により結合される。
 R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。Rは、複数個ある場合にはそれぞれ独立に、アルキレン基、シクロアルキレン基、又はその組み合わせを表す。
 Zは、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。Zは、複数個ある場合にはそれぞれ独立に、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合又はウレア結合を表す。
 Rは、ラクトン構造又はスルトン構造を有する1価の有機基を表す。
 Rは、水素原子、フッ素原子以外のハロゲン原子又は1価の有機基(好ましくはメチル基)を表す。
 R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。
 Zは好ましくは、エーテル結合、又はエステル結合であり、より好ましくはエステル結合である。
 以下に式IIIで表される構成単位に相当するモノマーの具体例、及び後述する式A-1で表される構成単位に相当するモノマーの具体例を挙げるが、本発明は、これらの具体例に限定されない。下記の具体例は、式IIIにおけるR及び後述する式A-1におけるR がメチル基である場合に相当するが、R及びR は、水素原子、フッ素原子以外のハロゲン原子、又は1価の有機基に任意に置換することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
 上記モノマーの他に下記に示すモノマーも樹脂(A)の原料として好適に用いられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
 樹脂(A)は、カーボネート構造を有する構成単位を有していてもよい。カーボネート構造は、環状炭酸エステル構造であることが好ましい。
 環状炭酸エステル構造を有する構成単位は、下記式A-1で表される構成単位であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
 式A-1中、R は、水素原子、フッ素原子以外のハロゲン原子又は1価の有機基(好ましくはメチル基)を表し、nは0以上の整数を表し、R は、置換基を表す。R は、nが2以上の場合は各々独立して、置換基を表し、Aは、単結合、又は2価の連結基を表し、Zは、式中の-O-C(=O)-O-で表される基と共に単環構造又は多環構造を形成する原子団を表す。
 樹脂(A)は、ラクトン構造、スルトン構造、及びカーボネート構造よりなる群から選択される少なくとも1種を有する構成単位として、米国特許出願公開第2016/0070167号明細書の段落0370~0414に記載の構成単位を有することも好ましい。
 樹脂(A)は、少なくとも2つのラクトン構造を有する構成単位(a)(以下、「構成単位(a)」ともいう。)を有していることが好ましい。
 少なくとも2つのラクトン構造は、例えば、少なくとも2つのラクトン構造が縮環している構造であってもよく、また、少なくとも2つのラクトン構造が単結合又は連結基によって連結している構造であってもよい。
 構成単位(a)が有するラクトン構造は、特に限定されないが、5~7員環ラクトン構造が好ましく、5~7員環ラクトン構造にビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環しているものが好ましい。
 上記ラクトン構造は、例えば、上述したLC1-1~LC1-21のいずれかで表されるラクトン構造が好ましく挙げられる。
 少なくとも2つのラクトン構造を有する構成単位(以下、「構成単位(a)」ともいう。)は、下記式L-1で表される構成単位であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 式L-1中、Raは、水素原子又はアルキル基を表し、Rbは、2つ以上のラクトン構造を有する部分構造を表す。
 Raのアルキル基は、炭素数1~4のアルキル基が好ましく、メチル基又はエチル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。Raのアルキル基は置換されていてもよい。置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子やメルカプト基、ヒドロキシ基、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t-ブトキシ基、ベンジルオキシ基等のアルコキシ基、アセチル基、プロピオニル基等のアセトキシ基が挙げられる。Raは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、及び、ヒドロキシメチル基が好ましい。
 Rb部分構造が有するラクトン構造は、例えば、上述したラクトン構造が挙げられる。
 Rbの2つ以上のラクトン構造を有する部分構造は、例えば、少なくとも2つのラクトン構造が単結合又は連結基によって連結している構造、及び、少なくとも2つのラクトン構造が縮環している構造が好ましい。
 少なくとも2つのラクトン構造が縮環している構造を有する構成単位(a1)、及び、少なくとも2つのラクトン構造が単結合又は連結基によって連結している構造を有する構成単位(a2)について、以下に各々説明する。
-少なくとも2つのラクトン構造が縮環している構造を有する構成単位(a1)-
 少なくとも2つのラクトン構造が縮環している構造は、2つ又は3つのラクトン構造が縮環している構造であることが好ましく、また、2つのラクトン構造が縮環している構造であることがより好ましい。
 少なくとも2つのラクトン構造が縮環している構造を有する構成単位(以下、「構成単位(a1)」ともいう。)は、例えば、下記式L-2で表される構成単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
 式L-2中、Raは、式L-1のRaと同義であり、Re~Reはそれぞれ独立に、水素原子又はアルキル基を表し、Meは、単結合又は2価の連結基を表し、Me及びMeはそれぞれ独立に、2価の連結基を表す。
 Re~Reのアルキル基は、例えば、炭素数5以下であることが好ましく、また、炭素数1であることがより好ましい。
 Re~Reの炭素数5以下のアルキル基は、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、イソブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、s-ペンチル基、t-ペンチル基などが挙げられる。
 中でも、Re~Reは、水素原子が好ましい。
 Meの2価の連結基は、例えば、アルキレン基、シクロアルキレン基、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、及び、これらの2つ以上の基を組み合わせた基が挙げられる。
 Meのアルキレン基は、例えば、炭素数1~10であることが好ましい。また、炭素数1又は2であることがより好ましく、炭素数1又は2のアルキレン基としては、例えば、メチレン基又はエチレン基が好ましい。
 Meのアルキレン基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、例えば、メチレン基、エタン-1,1-ジイル基、エタン-1,2-ジイル基、プロパン-1,1-ジイル基、プロパン-1,3-ジイル基、プロパン-2,2-ジイル基、ペンタン-1,5-ジイル、ヘキサン-1,6-ジイル基などが挙げられる。
 Meのシクロアルキレン基は、例えば、炭素数5~10であることが好ましく、また、炭素数5又は6であることがより好ましい。
 Meのシクロアルキレン基は、例えば、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロへプチレン基、シクロオクチレン基、シクロデシレン基などが挙げられる。
 Meの2価の連結基として、上記2つ以上の基を組み合わせた基は、例えば、アルキレン基と-COO-とを組み合わせた基、及び、-OCO-とアルキレン基とを組み合わせた基が好ましい。また、上記2つ以上の基を組み合わせた基は、メチレン基と-COO-基とを組み合わせた基、及び、-COO-基とメチレン基と組み合わせた基がより好ましい。
 Me及びMeの2価の連結基は、例えば、アルキレン基、-O-などが挙げられる。Me及びMeの2価の連結基は、メチレン基、エチレン基、-O-が好ましく、-O-がより好ましい。
 構成単位(a1)に対応するモノマーは、例えば、特開2015-160836号公報に記載された方法によって合成することができる。
 以下に、構成単位(a1)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。以下の各式中、Rは水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はヒドロキシメチル基を表し、*は他の構成単位との結合位置を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
-少なくとも2つのラクトン構造が単結合又は連結基によって連結している構造を有する構成単位(a2)-
 少なくとも2つのラクトン構造が単結合又は連結基によって連結している構造は、2~4つのラクトン構造が単結合又は連結基によって連結している構造であることが好ましく、また、2つのラクトン構造が単結合又は連結基によって連結している構造であることがより好ましい。
 連結基は、例えば、後述する式L-3中のMの連結基と挙げられた基と同じ基が挙げられる。
 2つ以上のラクトン構造が単結合又は連結基によって連結している構造を有する構成単位(以下、「構成単位(a2)」ともいう。)は、例えば、下記式L-3で表される構成単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
 式L-3中、Raは、上記式L-1のRaと同義であり、M及びMはそれぞれ独立に、単結合又は連結基を表し、Lc及びLcはそれぞれ独立に、ラクトン構造を有する基を表す。
 Mの連結基は、例えば、アルキレン基、シクロアルキレン基、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、及び、これらの2つ以上の基を組み合わせた基が挙げられる。
 Mのアルキレン基は、例えば、炭素数1~10であることが好ましい。
 Mのアルキレン基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、例えば、メチレン基、エタン-1,1-ジイル基、エタン-1,2-ジイル基、プロパン-1,1-ジイル基、プロパン-1,3-ジイル基、プロパン-2,2-ジイル基、ペンタン-1,5-ジイル、ヘキサン-1,6-ジイル基などが挙げられる。
 Mのシクロアルキレン基は、例えば、炭素数5~10であることが好ましい。
 Mのシクロアルキレン基は、例えば、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロへプチレン基、シクロオクチレン基、シクロデシレン基などが挙げられる。
 Mの連結基として、上記2つ以上の基を組み合わせた基は、例えば、アルキレン基と-COO-とを組み合わせた基、及び、-OCO-とアルキレン基とを組み合わせた基が好ましい。また、上記2つ以上の基を組み合わせた基は、メチレン基と-COO-基とを組み合わせた基、及び、-COO-基とメチレン基と組み合わせた基がより好ましい。
 Mの連結基は、例えば、Mの連結基で挙げられた基と同じ基が挙げられる。
 Lcが有するラクトン構造は、例えば、5~7員環ラクトン構造が好ましく、5~7員環ラクトン構造にビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環しているものが好ましい。上記ラクトン構造は、上記LC1-1~LC1-21のいずれかで表されるラクトン構造であることがより好ましい。更に好ましいラクトン構造としては、LC1-1、LC1-4、LC1-5、LC1-6、LC1-13、LC1-14及びLC1-17が挙げられる。
 Lcが有するラクトン構造は、置換基を含んでいてもよい。Lc1が有するラクトン構造が含んでいてもよい置換基は、例えば、上述したラクトン構造の置換基(Rb2)と同じ置換基が挙げられる。
 Lcが有するラクトン構造は、例えば、Lcが有するラクトン構造で挙げられたラクトン構造と同じ構造が挙げられる。
 構成単位(a2)は、上記式L-3で表される構成単位として、下記式L-4で表される構成単位であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
 式L-4中、Raは、上記式L-1のRaと同義であり、Mf及びMfはそれぞれ独立に、単結合又は連結基を表し、Rf、Rf及びRfはそれぞれ独立に、水素原子又はアルキル基を表し、MfとRfとは、互いに結合して環を形成していてもよく、Mfと、Rf又はRfとはそれぞれ、互いに結合して環を形成していてもよい。
 Mfの連結基は、上記式L-3のMの連結基と同義である。
 Mfの連結基は、上記式L-3のMの連結基と同義である。
 Rfのアルキル基は、例えば、炭素数1~4のアルキル基が挙げられる。Rfの炭素数1~4のアルキル基は、メチル基又はエチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。Rfのアルキル基は、置換基を有していてもよい。Rfのアルキル基が有していてもよい置換基は、例えば、ヒドロキシ基、メトキシ基及びエトキシ基などのアルコキシ基、シアノ基、フッ素原子などのハロゲン原子が挙げられる。
 Rf及びRfのアルキル基は、Rfのアルキル基と同義である。
 MfとRfとは、互いに結合して環を形成していてもよい。Mf1とRf1が互いに結合して環を形成した構造は、例えば、上述したラクトン構造中、上述したLC1-13、LC1-14又はLC1-17で表されるラクトン構造が挙げられる。
 Mfと、Rf又はRfとはそれぞれ、互いに結合して環を形成していてもよい。
 Mf2とRf2が互いに結合して環を形成した構造は、例えば、上述したラクトン構造中、上述したLC1-7、LC1-8又はLC1-15で表されるラクトン構造が挙げられる。
 MfとRfとが互いに結合して環を形成した構造は、例えば、上述したラクトン構造中、上述したLC1-3~LC1-6のいずれかで表されるラクトン構造が挙げられる。
 以下に、構成単位(a2)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。*は他の構成単位との結合位置を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
 少なくとも2つのラクトン構造を有する構成単位は、通常光学異性体が存在するが、いずれの光学異性体を用いてもよい。また、1種の光学異性体を単独で用いても、複数の光学異性体を混合して用いてもよい。1種の光学異性体を主に用いる場合、その光学純度(ee)が90%以上のものが好ましく、より好ましくは95%以上である。
 少なくとも2つのラクトン構造を有する構成単位の含有率は、樹脂(A)中の全構成単位に対し、10モル%~60モル%が好ましく、より好ましくは20モル%~50モル%、更に好ましくは30モル%~50モル%である。
 本発明における効果を高めるために、少なくとも2つのラクトン構造を有する構成単位を2種以上併用することも可能である。少なくとも2つのラクトン構造を有する繰り返し単位を2種類以上含有する場合は、少なくとも2つのラクトン構造を有する構成単位の合計の含有率が上述の範囲となることが好ましい。
 樹脂(A)は、ラクトン構造、スルトン構造、及びカーボネート構造からなる群から選択される少なくとも1種を有する構成単位を、1種単独で含んでもよく、2種以上を併用して含んでもよい。
 樹脂(A)に含まれるラクトン構造、スルトン構造、及びカーボネート構造からなる群から選択される少なくとも1種を有する構成単位の含有量(ラクトン構造、スルトン構造、及びカーボネート構造からなる群から選択される少なくとも1種を有する構成単位が複数存在する場合はその合計)は、樹脂(A)の全構成単位に対して、5モル%~70モル%であることが好ましく、10モル%~65モル%であることがより好ましく、20モル%~60モル%であることが更に好ましい。
〔極性基を有する構成単位〕
 樹脂(A)は、極性基を有する構成単位を有することが好ましい。
 極性基としては、水酸基、シアノ基、及び、カルボキシル基等が挙げられる。
 極性基を有する構成単位は、極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する構成単位であることが好ましい。また、極性基を有する構成単位は、酸分解性基を有さないことが好ましい。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、アダマンチル基、又はノルボルニル基が好ましい。
 樹脂(A)は、カルボキシル基を有することが好ましい。
 以下に極性基を有する構成単位に相当するモノマーの具体例を挙げるが、本発明は、これらの具体例に限定されない。また、下記具体例は、メタクリル酸エステル化合物として記載しているが、アクリル酸エステル化合物であってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
 この他にも、極性基を有する構成単位の具体例としては、米国特許出願公開第2016/0070167号明細書の段落0415~0433に開示された構成単位を挙げることができる。
 樹脂(A)は、極性基を有する構成単位を、1種単独で含んでもよく、2種以上を併用して含んでもよい。
 極性基を有する構成単位の含有量は、樹脂(A)中の全構成単位に対して、5モル%~40モル%が好ましく、5~30モル%がより好ましく、10モル%~25モル%が更に好ましい。
〔酸分解性基及び極性基のいずれも有さない構成単位〕
 樹脂(A)は、更に、酸分解性基及び極性基のいずれも有さない構成単位を有することができる。酸分解性基及び極性基のいずれも有さない構成単位は、脂環炭化水素構造を有することが好ましい。酸分解性基及び極性基のいずれも有さない構成単位としては、例えば、米国特許出願公開第2016/0026083号明細書の段落0236~0237に記載された構成単位が挙げられる。酸分解性基及び極性基のいずれも有さない構成単位に相当するモノマーの好ましい例を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
 この他にも、酸分解性基及び極性基のいずれも有さない構成単位の具体例としては、米国特許出願公開第2016/0070167号明細書の段落0433に開示された構成単位を挙げることができる。
 樹脂(A)は、酸分解性基及び極性基のいずれも有さない構成単位を、1種単独で含んでもよく、2種以上を併用して含んでもよい。
 酸分解性基及び極性基のいずれも有さない構成単位の含有量は、樹脂(A)中の全構成単位に対して、5~40モル%が好ましく、5~30モル%がより好ましく、5~25モル%が更に好ましい。
〔繰り返し単位(a1)〕
 樹脂(A)は、更に、以下の繰り返し単位(a1)を有することができる。
 繰り返し単位(a1)は、ホモポリマーとしたときのガラス転移温度が50℃以下であるモノマー(「モノマーa1」ともいう)を由来とする繰り返し単位である。
 また、繰り返し単位(a1)は非酸分解性の繰り返し単位である。したがって、繰り返し単位(a1)は酸分解性基を有さない。
 (ホモポリマーのガラス転移温度の測定方法)
 ホモポリマーのガラス転移温度は、カタログ値又は文献値がある場合はその値を採り、無い場合には、示差走査熱量測定(DSC:Differential scanning calorimetry)法によって測定する。Tgの測定に供するホモポリマーの重量平均分子量(Mw)は18000とし、分散度(Mw/Mn)は1.7とする。DSC装置としては、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)社製熱分析DSC示差走査熱量計Q1000型を用い、昇温速度は10℃/minで測定する。
 なお、Tgの測定に供するホモポリマーは、対応するモノマーを用いて公知の方法で合成すればよく、例えば一般的な滴下重合法などで合成することができる。以下に一例を示す。
 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)54質量部を窒素気流下、80℃に加熱した。この液を攪拌しながら、対応するモノマー21質量%、2,2’-アゾビスイソ酪酸ジメチル0.35質量%を含むPGMEA溶液125質量部を6時間かけて滴下した。滴下終了後、80℃で更に2時間攪拌した。反応液を放冷後、多量のメタノール/水(質量比9:1)で再沈殿、ろ過し、得られた固体を乾燥することでホモポリマー(Mw:18000、Mw/Mn:1.7)を得た。得られたホモポリマーをDSC測定に供した。DSC装置及び昇温速度は前述のとおりとした。
 モノマーa1は、ホモポリマーとしたときのガラス転移温度(Tg)が50℃以下であれば特に限定されず、ドットパターンの解像性の向上、及びエッチング時に発生し得るレジストパターンの側壁におけるラフネスの抑制の観点から、ホモポリマーとしたときのTgが30℃以下であることが好ましい。モノマーa1をホモポリマーとしたときのTgの下限は特に限定されないが、-80℃以上であることが好ましく、より好ましくは-70℃以上であり、更に好ましくは-60℃以上であり、特に好ましくは-50℃以上である。モノマーa1をホモポリマーとしたときのTgの下限を上記範囲とすることで、加熱時のパターンの流動性が抑制され、ドットパターンの垂直性がより向上するため好ましい。
 繰り返し単位(a1)としては、残留溶剤をより揮発しやすくできる点で、鎖中にヘテロ原子を含んでいてもよい、炭素数が2以上の非酸分解性アルキル基を有する繰り返し単位であることが好ましい。本明細書において「非酸分解性」とは、光酸発生剤が発生する酸により、脱離/分解反応が起こらない性質を有することを意味する。
 つまり、「非酸分解性アルキル基」とは、より具体的には、光酸発生剤が発生する酸の作用により樹脂(A)から脱離しないアルキル基、又は、光酸発生剤が発生する酸の作用により分解しないアルキル基が挙げられる。
 非酸分解性アルキル基は直鎖状及び分岐鎖状のいずれであってもよい。
 以下、鎖中にヘテロ原子を含んでいてもよい、炭素数が2以上の非酸分解性アルキル基を有する繰り返し単位について説明する。
 鎖中にヘテロ原子を含んでいてもよい、炭素数が2以上の非酸分解性アルキル基としては、特に限定されないが、例えば、炭素数が2~20のアルキル基、及び、鎖中にヘテロ原子を含有する炭素数2~20のアルキル基が挙げられる。
 鎖中にヘテロ原子を含有する炭素数2~20のアルキル基としては、例えば、1つ又は2つ以上の-CH-が、-O-、-S-、-CO-、-NR-、又はこれらを2以上組み合わせた2価の有機基で置換されたアルキル基が挙げられる。上記Rは、水素原子、又は炭素数が1~6のアルキル基を表す。
 鎖中にヘテロ原子を含んでいてもよい、炭素数が2以上の非酸分解性アルキル基としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ラウリル基、ステアリル基、イソブチル基、sec-ブチル基、1-エチルペンチル基、及び2-エチルヘキシル基、並びに、これらの1つ又は2つ以上の-CH-が-O-又は-O-CO-で置換された1価のアルキル基が挙げられる。
 鎖中にヘテロ原子を含んでいてもよい、炭素数が2以上の非酸分解性アルキル基の炭素数としては、2以上16以下であることが好ましく、2以上10以下であることがより好ましく、2以上8以下であることが更に好ましい。炭素数が2以上の非酸分解性アルキル基の炭素数の下限は4以上であることが好ましい。
 なお、炭素数が2以上の非酸分解性アルキル基は、置換基(例えば置換基T)を有していてもよい。
 繰り返し単位(a1)は、下記一般式(1-2)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
 一般式(1-2)中、Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、又はシクロアルキル基を表す。Rは、鎖中にヘテロ原子を含んでいてもよい、炭素数が2以上の非酸分解性アルキル基を表す。
 Rで表されるハロゲン原子としては、特に限定されないが、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等が挙げられる。
 Rで表されるアルキル基としては、特に限定されないが、例えば、炭素数1~10のアルキル基が挙げられ、具体的には、メチル基、エチル基、及びtert-ブチル基等が挙げられる。なかでも、炭素数1~3のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
 Rで表されるシクロアルキル基としては、特に限定されないが、例えば、炭素数5~10のシクロアルキル基が挙げられ、より具体的にはシクロヘキシル基等が挙げられる。
 Rとしては、なかでも、水素原子又はメチル基が好ましい。
 Rで表される鎖中にヘテロ原子を含んでいてもよい、炭素数が2以上の非酸分解性アルキル基の定義及び好適態様は、上述した通りである。
 また、繰り返し単位(a1)は、残留溶剤をより揮発しやすくできる点で、鎖中にヘテロ原子を含んでいてもよい、カルボキシ基若しくは水酸基を有する非酸分解性アルキル基、又は、環員にヘテロ原子を含んでいてもよい、カルボキシ基若しくは水酸基を有する非酸分解性シクロアルキル基を有する繰り返し単位であってもよい。
 以下、鎖中にヘテロ原子を含んでいてもよい、カルボキシ基若しくは水酸基を有する非酸分解性アルキル基、又は、環員にヘテロ原子を含んでいてもよい、カルボキシ基若しくは水酸基を有する非酸分解性シクロアルキル基を有する繰り返し単位について説明する。
 非酸分解性アルキル基としては、直鎖状及び分岐鎖状のいずれであってもよい。
 非酸分解性アルキル基の炭素数は、2以上が好ましく、ホモポリマーのTgが50℃以下とする観点から、上記非酸分解性アルキル基の炭素数の上限は、例えば20以下であることが好ましい。
 鎖中にヘテロ原子を含んでいてもよい、非酸分解性アルキル基としては、特に限定されず、例えば、炭素数が2~20のアルキル基、及び、鎖中にヘテロ原子を含有する炭素数2~20のアルキル基が挙げられる。なお、上記アルキル基中の水素原子の少なくとも一つは、カルボキシ基又は水酸基で置換されている。
 鎖中にヘテロ原子を含有する炭素数2~20のアルキル基としては、例えば、1つ又は2つ以上の-CH-が、-O-、-S-、-CO-、-NR-、又はこれらを2以上組み合わせた2価の有機基で置換されたアルキル基が挙げられる。上記Rは、水素原子、又は炭素数が1~6のアルキル基を表す。
 鎖中にヘテロ原子を含んでいてもよい、非酸分解性アルキル基の炭素数としては、耐クラック性により優れる(クラックが発生しにくい)点で、2~16が好ましく、2~10がより好ましく、2~8が更に好ましい。
 なお、非酸分解性アルキル基は、置換基(例えば置換基T)を有していてもよい。
 鎖中にヘテロ原子を含有する、カルボキシ基を有する非酸分解性アルキル基を有する繰り返し単位の具体例としては例えば下記構造の繰り返し単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
 非酸分解性シクロアルキル基の炭素数は、5以上が好ましく、ホモポリマーのTgが50℃以下とする観点から、上記非酸分解性シクロアルキル基の炭素数の上限は、例えば20以下であることが好ましく、16以下であることがより好ましく、10以下であることが更に好ましい。
 環員にヘテロ原子を含んでいてもよい、非酸分解性シクロアルキル基としては、特に限定されず、例えば、炭素数が5~20のシクロアルキル基(より具体的にはシクロヘキシル基)、及び、環員にヘテロ原子を含有する炭素数5~20のシクロアルキル基が挙げられる。なお、上記シクロアルキル基中の水素原子の少なくとも一つは、カルボキシ基又は水酸基で置換されている。
 環員にヘテロ原子を含有する炭素数5~20のシクロアルキル基としては、例えば、1つ又は2つ以上の-CH-が、-O-、-S-、-CO-、-NR-、又はこれらを2以上組み合わせた2価の有機基で置換されたシクロアルキル基が挙げられる。上記Rは、水素原子、又は炭素数が1~6のアルキル基を表す。
 なお、非酸分解性シクロアルキル基は、置換基(例えば置換基T)を有していてもよい。
 鎖中にヘテロ原子を含んでいてもよい、カルボキシ基若しくは水酸基を有する非酸分解性アルキル基、又は、環員にヘテロ原子を含んでいてもよい、カルボキシ基若しくは水酸基を有する非酸分解性シクロアルキル基を有する繰り返し単位としては、本発明の効果により優れる点で、なかでも、下記一般式(1-3)で表される繰り返し単位が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
 一般式(1-3)中、Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、又はシクロアルキル基を表す。Rは、鎖中にヘテロ原子を含んでいてもよい、カルボキシ基若しくは水酸基を有する非酸分解性アルキル基、又は、環員にヘテロ原子を含んでいてもよい、カルボキシ基若しくは水酸基を有する非酸分解性シクロアルキル基を表す。
 一般式(1-3)中、Rは、上述したRと同義であり、好ましい態様も同じである。
 Rで表される鎖中にヘテロ原子を含んでいてもよい、カルボキシ基若しくは水酸基を有する非酸分解性アルキル基、又は、環員にヘテロ原子を含んでいてもよい、カルボキシ基若しくは水酸基を有する非酸分解性シクロアルキル基の定義及び好適態様は、上述した通りである。
 なかでも、Rとしては、環員にヘテロ原子を含んでいてもよい、カルボキシ基又は水酸基を有する非酸分解性シクロアルキル基が好ましい。この態様としては、例えば、下記構造の繰り返し単位などが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
 モノマーa1としては、例えば、エチルアクリレート(-22℃)、n-プロピルアクリレート(-37℃)、イソプロピルアクリレート(-5℃)、n-ブチルアクリレート(-55℃)、n-ブチルメタクリレート(20℃)、n-へキシルアクリレート(-57℃)、n-ヘキシルメタクリレート(-5℃)、n-オクチルメタクリレート(-20℃)、2-エチルへキシルアクリレート(-70℃)、イソノニルアクリレート(-82℃)、ラウリルメタクリレート(-65℃)、2-ヒドロキシエチルアクリレート(-15℃)、2-ヒドロキシプロピルメタクリレート(26℃)、コハク酸1-[2-(メタクリロイルオキシ)エチル](9℃)、2-エチルへキシルメタクリレート(-10℃)、sec-ブチルアクリレート(-26℃)、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(n=2)(-20℃)、ヘキサデシルアクリレート(35℃)等が挙げられる。なお、括弧内は、ホモポリマーとしたときのTg(℃)を表す。
 なお、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(n=2)は下記構造の化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
 モノマーa1は、n-ブチルアクリレート、n-ヘキシルメタクリレート、n-オクチルメタクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレ-ト、2-エチルヘキシルアクリレ-ト、ラウリルメタクリレート、ヘキサデシルアクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリレート、及び下記MA-5で表される化合物であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
 樹脂(A)は、繰り返し単位(a1)を、1種のみで含んでもよく、2種以上含んでもよい。
 樹脂(A)において、繰り返し単位(a1)の含有量(繰り返し単位(a1)が複数存在する場合はその合計)は、樹脂(A)の全繰り返し単位に対して、5モル%以上が好ましく、10モル%以上がより好ましく、50モル%以下が好ましく、40モル%以下がより好ましく、30モル%以下が更に好ましい。なかでも、樹脂(A)中における繰り返し単位(a1)の含有量(繰り返し単位(a1)が複数存在する場合はその合計)は、樹脂(A)の全繰り返し単位に対して5~50モル%が好ましく、5~40モル%がより好ましく、5~30モル%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(a4)〕
 樹脂(A)は、フェノール性水酸基を有する繰り返し単位(a4)を有していてもよい。
 樹脂(A)は、繰り返し単位(a4)を含有することにより、アルカリ現像時の溶解速度により優れ、かつ耐エッチング性に優れる。
 フェノール性水酸基を有する繰り返し単位としては、特に限定されないが、ヒドロキシスチレン繰り返し単位、又は、ヒドロキシスチレン(メタ)アクリレート繰り返し単位が挙げられる。フェノール性水酸基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(I)で表される繰り返し単位が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
 式中、
 R41、R42及びR43は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基又はアルコキシカルボニル基を表す。但し、R42はArと結合して環を形成していてもよく、その場合のR42は単結合又はアルキレン基を表す。
 Xは、単結合、-COO-、又は-CONR64-を表し、R64は、水素原子又はアルキル基を表す。
 Lは、単結合又は2価の連結基を表す。
 Arは、(n+1)価の芳香族炭化水素基を表し、R42と結合して環を形成する場合には(n+2)価の芳香族炭化水素基を表す。
 nは、1~5の整数を表す。
 一般式(I)で表される繰り返し単位を高極性化する目的では、nが2以上の整数、又はXが-COO-、又は-CONR64-であることも好ましい。
 一般式(I)におけるR41、R42、及びR43で表されるアルキル基としては、置換基を有していてもよいメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、ヘキシル基、2-エチルヘキシル基、オクチル基、及びドデシル基等の炭素数20以下のアルキル基が好ましく、炭素数8以下のアルキル基がより好ましく、炭素数3以下のアルキル基が更に好ましい。
 一般式(I)におけるR41、R42、及びR43で表されるシクロアルキル基としては、単環でも、多環でもよい。置換基を有していてもよい、シクロプロピル基、シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基等の炭素数3~8個で単環のシクロアルキル基が好ましい。
 一般式(I)におけるR41、R42、及びR43で表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
 一般式(I)におけるR41、R42、及びR43で表されるアルコキシカルボニル基に含まれるアルキル基としては、上記R41、R42、及びR43におけるアルキル基と同様のものが好ましい。
 上記各基における好ましい置換基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アミノ基、アミド基、ウレイド基、ウレタン基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、チオエーテル基、アシル基、アシロキシ基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、及びニトロ基等が挙げられ、置換基の炭素数は8以下が好ましい。
 Arは、(n+1)価の芳香族炭化水素基を表す。nが1である場合における2価の芳香族炭化水素基は、置換基を有していてもよく、例えば、フェニレン基、トリレン基、ナフチレン基、及びアントラセニレン基等の炭素数6~18のアリーレン基、又は、例えば、チオフェン、フラン、ピロール、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、ベンゾピロール、トリアジン、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、トリアゾール、チアジアゾール、及びチアゾール等のヘテロ環を含む芳香族炭化水素基が好ましい。
 nが2以上の整数である場合における(n+1)価の芳香族炭化水素基の具体例としては、2価の芳香族炭化水素基の上記した具体例から、(n-1)個の任意の水素原子を除してなる基を好適に挙げることができる。
 (n+1)価の芳香族炭化水素基は、更に置換基を有していてもよい。
 上述したアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシカルボニル基及び(n+1)価の芳香族炭化水素基が有し得る置換基としては、例えば、一般式(I)におけるR41、R42、及びR43で挙げたアルキル基;メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、プロポキシ基、ヒドロキシプロポキシ基、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。
 Xにより表される-CONR64-(R64は、水素原子又はアルキル基を表す)におけるR64のアルキル基としては、置換基を有していてもよい、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、ヘキシル基、2-エチルヘキシル基、オクチル基、及びドデシル基等の炭素数20以下のアルキル基が好ましく、炭素数8以下のアルキル基がより好ましい。
 Xとしては、単結合、-COO-、又は-CONH-が好ましく、単結合、又は-COO-がより好ましい。
 Lとしての2価の連結基としては、アルキレン基であることが好ましく、アルキレン基としては、置換基を有していてもよい、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基、及びオクチレン基等の炭素数1~8のアルキレン基が好ましい。
 Arとしては、置換基を有していてもよい炭素数6~18の芳香族炭化水素基が好ましく、ベンゼン環基、ナフタレン環基、又はビフェニレン環基がより好ましい。なかでも、一般式(I)で表される繰り返し単位は、ヒドロキシスチレンに由来する繰り返し単位であることが好ましい。即ち、Arは、ベンゼン環基であることが好ましい。
 以下、フェノール性水酸基を有する繰り返し単位の具体例を示すが、本発明は、これに限定されるものではない。式中、aは1又は2を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000050
 樹脂(A)は、フェノール性水酸基を有することが好ましい。
 樹脂(A)は、繰り返し単位(a4)を1種単独で有していてもよく、2種以上を併用して有していてもよい。
 樹脂(A)において、繰り返し単位(a4)の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、40モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、60モル%以上が更に好ましい。また、繰り返し単位(a4)の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、85モル%以下が好ましく、80モル%以下がより好ましい。
 樹脂(A)は、上記の構成単位以外に、ドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、更にレジストの一般的な必要な特性である解像力、耐熱性、感度等を調節する目的で様々な構成単位を有することができる。このような構成単位としては、その他の単量体に相当する構成単位を挙げることができるが、これらに限定されない。
 その他の単量体としては、例えばアクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、及びビニルエステル類等から選ばれる付加重合性不飽和結合を1個有する化合物等を挙げることができる。
 その他にも、上記種々の構成単位に相当する単量体と共重合可能である付加重合性の不飽和化合物であれば、共重合されていてもよい。
 樹脂(A)において、各構成単位の含有モル比は、種々の性能を調節するために適宜設定される。
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が、フッ素アルゴン(ArF)レーザー露光用であるとき、ArF光の透過性の観点から、樹脂(A)は実質的には芳香族基を有さないことが好ましい。より具体的には、樹脂(A)の全構成単位中、芳香族基を有する構成単位が全体の5モル%以下であることが好ましく、3モル%以下であることがより好ましく、理想的には0モル%、すなわち芳香族基を有する構成単位を有さないことが更に好ましい。また、樹脂(A)は単環又は多環の脂環炭化水素構造を有することが好ましい。
 樹脂(A)は、構成単位のすべてが(メタ)アクリレート系構成単位で構成されることが好ましい。この場合、構成単位のすべてがメタクリレート系構成単位であるもの、構成単位のすべてがアクリレート系構成単位であるもの、構成単位のすべてがメタクリレート系構成単位とアクリレート系構成単位とによるもののいずれのものでも用いることができるが、アクリレート系構成単位が樹脂(A)の全構成単位に対して50モル%以下であることが好ましい。
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が、フッ化クリプトン(KrF)露光用、電子線(EB)露光用又は極紫外線(EUV)露光用であるとき、樹脂(A)は芳香族炭化水素基を有する構成単位を含むことが好ましい。樹脂(A)がフェノール性水酸基を有する構成単位を含むことがより好ましい。
 フェノール性水酸基を有する構成単位としては、例えば、上記の繰り返し単位(a4)を挙げることができる。
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が、KrF露光用、EB露光用又はEUV露光用であるとき、樹脂(A)は、フェノール性水酸基の水素原子が酸の作用により分解し脱離する基(脱離基)で保護された構造を有することが好ましい。
 樹脂(A)に含まれる芳香族炭化水素基を有する構成単位の含有量は、樹脂(A)中の全構成単位に対して、30モル%~100モル%が好ましく、40モル%~100モル%がより好ましく、50モル%~100モル%が更に好ましい。
 樹脂(A)の重量平均分子量は、1,000~200,000が好ましく、2,000~20,000がより好ましく、3,000~15,000が更に好ましく、3,000~11,000が特に好ましい。
 分散度(Mw/Mn)は、1.0~3.0であることが好ましく、1.0~2.6がより好ましく、1.0~2.0が更に好ましく、1.1~2.0が特に好ましい。
 樹脂(A)の具体例としては、実施例で使用されている樹脂A-1~A-12が挙げられるが、これに限定されない。
 樹脂(A)は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 樹脂(A)の含有量は、本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の全固形分に対し、20質量%以上が好ましく、40質量%以上がより好ましく、60質量%以上が更に好ましく、80質量%以上が特に好ましい。上限は特に制限されないが、99.5質量%以下が好ましく、99質量%以下がより好ましく、97質量%以下が更に好ましい。
〔疎水性樹脂〕
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、疎水性樹脂(「疎水性樹脂(E)」ともいう。)を含有することも好ましい。
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、酸の作用により極性が増大する樹脂以外の疎水性樹脂(E)と、酸の作用により極性が増大する樹脂とを少なくとも含むことが好ましい。
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が、疎水性樹脂(E)を含有することにより、感活性光線性又は感放射線性膜の表面における静的/動的な接触角を制御することができる。これにより、現像特性の改善、アウトガスの抑制、液浸露光における液浸液追随性の向上、及び液浸欠陥の低減等が可能となる。
 疎水性樹脂(E)は、レジスト膜の表面に偏在するように設計されることが好ましいが、界面活性剤とは異なり、必ずしも分子内に親水基を有する必要はなく、極性/非極性物質を均一に混合することに寄与しなくてもよい。
 また、本発明において、フッ素原子を有する樹脂は、疎水性樹脂及び後述する含フッ素樹脂として扱うものとする。また、上記酸分解性基を有する構成単位を有する樹脂は、フッ素原子を有していないことが好ましい。
 疎水性樹脂(E)は、膜表層への偏在化の観点から、“フッ素原子”、“ケイ素原子”、及び“樹脂の側鎖部分に含有されたCH部分構造”からなる群から選択される少なくとも1種を有する構成単位を含む樹脂であることが好ましい。
 疎水性樹脂(E)が、フッ素原子又はケイ素原子を含む場合、疎水性樹脂(E)における上記フッ素原子又はケイ素原子は、樹脂の主鎖中に含まれていてもよく、側鎖中に含まれていてもよい。
 疎水性樹脂(E)は、下記(x)~(z)の群から選ばれる基を少なくとも1つを有することが好ましい。
 (x)酸基
 (y)アルカリ現像液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基(以下、極性変換基ともいう。)
 (z)酸の作用により分解する基
 酸基(x)としては、フェノール性水酸基、カルボン酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、及びトリス(アルキルスルホニル)メチレン基等が挙げられる。
 酸基としては、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール基)、スルホンイミド基、又はビス(アルキルカルボニル)メチレン基が好ましい。
 アルカリ現像液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基(y)としては、例えば、ラクトン基、カルボン酸エステル基(-COO-)、酸無水物基(-C(O)OC(O)-)、酸イミド基(-NHCONH-)、カルボン酸チオエステル基(-COS-)、炭酸エステル基(-OC(O)O-)、硫酸エステル基(-OSOO-)、及びスルホン酸エステル基(-SOO-)などが挙げられ、ラクトン基又はカルボン酸エステル基(-COO-)が好ましい。
 これらの基を含んだ構成単位は、樹脂の主鎖にこれらの基が直接結合している構成単位であり、例えば、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルによる構成単位等が挙げられる。この構成単位は、これらの基が連結基を介して樹脂の主鎖に結合していてもよい。あるいは、この構成単位は、これらの基を有する重合開始剤又は連鎖移動剤を重合時に用いて、樹脂の末端に導入されていてもよい。
 ラクトン基を有する構成単位としては、例えば、先に樹脂(A)の項で説明したラクトン構造を有する構成単位と同様のものが挙げられる。
 アルカリ現像液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基(y)を有する構成単位の含有量は、疎水性樹脂(E)中の全構成単位を基準として、1~100モル%が好ましく、3~98モル%がより好ましく、5~95モル%が更に好ましい。
 疎水性樹脂(E)における、酸の作用により分解する基(z)を有する構成単位は、樹脂(A)で挙げた酸分解性基を有する構成単位と同様のものが挙げられる。酸の作用により分解する基(z)を有する構成単位は、フッ素原子及びケイ素原子の少なくともいずれかを有していてもよい。酸の作用により分解する基(z)を有する構成単位の含有量は、樹脂(E)中の全構成単位に対して、1モル%~80モル%が好ましく、10モル%~80モル%がより好ましく、20モル%~60モル%が更に好ましい。
 疎水性樹脂(E)は、更に、上述した構成単位とは別の構成単位を有していてもよい。
 フッ素原子を含む構成単位は、疎水性樹脂(E)に含まれる全構成単位に対して、10モル%~100モル%が好ましく、30モル%~100モル%がより好ましい。また、ケイ素原子を含む構成単位は、疎水性樹脂(E)に含まれる全構成単位に対して、10モル%~100モル%が好ましく、20モル%~100モル%がより好ましい。
 一方、特に疎水性樹脂(E)が側鎖部分にCH部分構造を含む場合においては、疎水性樹脂(E)が、フッ素原子及びケイ素原子を実質的に含有しない形態も好ましい。また、疎水性樹脂(E)は、炭素原子、酸素原子、水素原子、窒素原子及び硫黄原子から選ばれる原子のみによって構成された構成単位のみで実質的に構成されることが好ましい。
 疎水性樹脂(E)の標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は、1,000~100,000が好ましく、1,000~50,000がより好ましい。
 疎水性樹脂(E)に含まれる残存モノマー及びオリゴマー成分の合計含有量は、0.01質量%~5質量%が好ましく、0.01質量%~3質量%がより好ましい。また、分散度(Mw/Mn)は、1~5の範囲が好ましく、より好ましくは1~3の範囲である。
 疎水性樹脂(E)としては、公知の樹脂を、単独又はそれらの混合物として適宜に選択して使用することができる。例えば、米国特許出願公開第2015/0168830号明細書の段落0451~0704、米国特許出願公開第2016/0274458号明細書の段落0340~0356に開示された公知の樹脂を疎水性樹脂(E)として好適に使用できる。また、米国特許出願公開第2016/0237190号明細書の段落0177~0258に開示された構成単位も、疎水性樹脂(E)を構成する構成単位として好ましい。
-含フッ素樹脂-
 疎水性樹脂(E)は、フッ素原子を含む樹脂(「含フッ素樹脂」ともいう。)であることが好ましい。
 疎水性樹脂(E)がフッ素原子を含む場合、フッ素原子を有する部分構造として、フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、又はフッ素原子を有するアリール基を有する樹脂であることが好ましい。
 フッ素原子を有するアルキル基は、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、炭素数1~10が好ましく、炭素数1~4がより好ましい。
 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る。
 フッ素原子を有するアリール基としては、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る。
 フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、及びフッ素原子を有するアリール基として、式F2~F4で表される基が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000051
 式F2~F4中、
 R57~R68は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又はアルキル基(直鎖状若しくは分岐鎖状)を表す。但し、R57~R61の少なくとも1つ、R62~R64の少なくとも1つ、及びR65~R68の少なくとも1つは、それぞれ独立に、フッ素原子又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
 R57~R61及びR65~R67は、全てがフッ素原子であることが好ましい。R62、R63及びR68は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基(好ましくは炭素数1~4)であることが好ましく、炭素数1~4のパーフルオロアルキル基であることがより好ましい。R62とR63は、互いに連結して環を形成してもよい。
 中でも、本発明に係る効果がより優れる点で、含フッ素樹脂は、アルカリ分解性を有することが好ましい。
 含フッ素樹脂がアルカリ分解性を有するとは、pH10の緩衝液2mLとTHF8mLとの混合液に含フッ素樹脂100mgを添加して、40℃にて静置し、10分後に含フッ素樹脂中の分解性基の総量の30mol%以上が加水分解することをいう。なお、分解率は、NMR分析による原料と分解物の比から算出できる。
 含フッ素樹脂は、焦点深度の許容度、パターン直線性、現像特性の改善、アウトガスの抑制、液浸露光における液浸液追随性の向上及び液浸欠陥の低減の観点から、式Xで表される構成単位を有することが好ましい。
 また、本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、焦点深度の許容度、パターン直線性、現像特性の改善、アウトガスの抑制、液浸露光における液浸液追随性の向上及び液浸欠陥の低減の観点から、式Xで表される構成単位を有する含フッ素樹脂を更に含むことが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052
 式X中、Zは、ハロゲン原子、R11OCH-で表される基、又は、R12OC(=O)CH-で表される基を表し、R11及びR12はそれぞれ独立に、置換基を表し、Xは、酸素原子、又は、硫黄原子を表す。Lは、(n+1)価の連結基を表し、R10は、アルカリ水溶液の作用により分解してアルカリ水溶液中での含フッ素樹脂の溶解度が増大する基を有する基を表し、nは正の整数を表し、nが2以上である場合、複数のR10は、互いに同一であっても、異なっていてもよい。
 Zのハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及び、ヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
 R11及びR12としての置換基は、例えば、アルキル基(好ましくは炭素数1~4)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数6~10)、及び、アリール基(好ましくは炭素数6~10)が挙げられる。また、R11及びR12としての置換基は、更に置換基を有していてもよく、このような更なる置換基としては、アルキル基(好ましくは炭素数1~4)、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~4)、及び、カルボキシ基が挙げられる。
 Lとしての連結基は、2価又は3価の連結基が好ましく(換言すれば、nが1又は2であることが好ましく)、2価の連結基がより好ましい(換言すれば、nが1であることが好ましい)。Lとしての連結基は、脂肪族基、芳香族基及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる連結基であることが好ましい。
 例えば、nが1であり、Lとしての連結基が2価の連結基である場合、2価の脂肪族基としては、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、又はポリアルキレンオキシ基が挙げられる。中でも、アルキレン基又はアルケニレン基が好ましく、アルキレン基がより好ましい。
 2価の脂肪族基は、鎖状構造であっても環状構造であってもよいが、環状構造よりも鎖状構造の方が好ましく、分岐を有する鎖状構造よりも直鎖状構造の方が好ましい。2価の脂肪族基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、シアノ基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基、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、及び、ジアリールアミノ基が挙げられる。
 2価の芳香族基としては、アリーレン基が挙げられる。中でも、フェニレン基、及び、ナフチレン基が好ましい。
 2価の芳香族基は、置換基を有していてもよく、上記2価の脂肪族基における置換基の例に加えて、アルキル基が挙げられる。
 また、Lとしては、上述した式LC1-1~式LC1-21又は式SL1-1~式SL-3で表される構造から任意の位置の水素原子を2個除いた2価の基であってもよい。
 nが2以上である場合、(n+1)価の連結基の具体例としては、上記した2価の連結基の具体例から、任意の(n-1)個の水素原子を除してなる基が挙げられる。
 Lの具体例として、例えば、以下の連結基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000053
 なお、これらの連結基は、上記したように、置換基を更に有していてもよい。
 R10としては、下記式Wで表される基が好ましい。
 -Y-R20  式W
 上記式W中、Yは、アルカリ水溶液の作用により分解してアルカリ水溶液中での溶解度が増大する基を表す。R20は、電子求引性基を表す。
 Yとしては、カルボン酸エステル基(-COO-又はOCO-)、酸無水物基(-C(O)OC(O)-)、酸イミド基(-NHCONH-)、カルボン酸チオエステル基(-COS-)、炭酸エステル基(-OC(O)O-)、硫酸エステル基(-OSOO-)、及び、スルホン酸エステル基(-SOO-)が挙げられ、カルボン酸エステル基が好ましい。
 上記電子求引性基としては、下記式EWで示す部分構造が好ましい。式EWにおける*は式W中の基Yに直結している結合手を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054
 式EW中、
 newは-C(Rew1)(Rew2)-で表される連結基の繰り返し数であり、0又は1の整数を表す。newが0の場合は単結合を表し、直接Yew1が結合していることを示す。
 Yew1は、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、後述の-C(Rf1)(Rf2)-Rf3で表されるハロ(シクロ)アルキル基、ハロアリール基、オキシ基、カルボニル基、スルホニル基、スルフィニル基、及びこれらの組み合わせが挙げられる。(但し、Yew1がハロゲン原子、シアノ基又はニトロ基である場合、newは1である。)
 Rew1及びRew2は、それぞれ独立して任意の基を表し、例えば、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1~8)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~10)又はアリール基(好ましくは炭素数6~10)を表す。
 Rew1、Rew2及びYew1の少なくとも2つが互いに連結して環を形成していてもよい。
 なお、「ハロ(シクロ)アルキル基」とは、少なくとも一部がハロゲン化したアルキル基及びシクロアルキル基を表し、「ハロアリール基」とは、少なくとも一部がハロゲン化したアリール基を表す。
 Yew1としては、ハロゲン原子、-C(Rf1)(Rf2)-Rf3で表されるハロ(シクロ)アルキル基、又はハロアリール基が好ましい。
 Rf1は、ハロゲン原子、パーハロアルキル基、パーハロシクロアルキル基、又はパーハロアリール基を表し、フッ素原子、パーフルオロアルキル基又はパーフルオロシクロアルキル基が好ましく、フッ素原子又はトリフルオロメチル基がより好ましい。
 Rf2及びRf3は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子又は有機基を表し、Rf2とRf3とが連結して環を形成してもよい。有機基としては、アルキル基、シクロアルキル基、及び、アルコキシ基が挙げられ、これらはハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)で置換されていてもよい。Rf2及びRf3は、(ハロ)アルキル基又は(ハロ)シクロアルキル基が好ましい。Rf2はRf1と同様の基を表すか、又はRf3と連結して環を形成していることがより好ましい。
 Rf2とRf3とが連結して形成する環としては、(ハロ)シクロアルキル環が挙げられる。
 Rf1~Rf3における(ハロ)アルキル基としては、直鎖状及び分岐鎖状のいずれでもよく、直鎖状(ハロ)アルキル基としては、炭素数1~30が好ましく、1~20がより好ましい。
 Rf1~Rf3における、又は、Rf2とRf3とが連結して形成する環における(ハロ)シクロアルキル基としては、単環型でもよく、多環型でもよい。多環型の場合、(ハロ)シクロアルキル基は有橋式であってもよい。即ち、この場合、(ハロ)シクロアルキル基は橋かけ構造を有していてもよい。
 これら(ハロ)シクロアルキル基としては、例えば、下式により表されるもの、及び、これらがハロゲン化した基が挙げられる。なお、シクロアルキル基中の炭素原子の一部が、酸素原子等のヘテロ原子によって置換されていてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
 Rf2及びRf3における、又は、Rf2とRf3とが連結して形成する環における(ハロ)シクロアルキル基としては、-C(n)(2n-2)Hで表されるフルオロシクロアルキル基が好ましい。ここで炭素数nは特に限定されないが、5~13のものが好ましく、6がより好ましい。
 Yew1における、又は、Rf1における(パー)ハロアリール基としては、-C(n)(n-1)で表されるパーフルオロアリール基が挙げられる。ここで炭素数nは特に限定されないが、5~13が好ましく、6がより好ましい。
 Rew1、Rew2及びYew1の少なくとも2つが互いに連結して形成してもよい環としては、シクロアルキル基又はヘテロ環基が好ましい。
 上記式EWで示す部分構造を構成する各基及び各環は、更に置換基を有していてもよい。
 上記式W中、R20は、ハロゲン原子、シアノ基及びニトロ基からなる群から選択される1個以上で置換されたアルキル基であることが好ましく、ハロゲン原子で置換されたアルキル基(ハロアルキル基)であることがより好ましく、フルオロアルキル基であることが更に好ましい。ハロゲン原子、シアノ基及びニトロ基からなる群から選択される1個以上で置換されたアルキル基は炭素数が1~10であることが好ましく、1~5であることがより好ましい。
 より具体的には、R20は、-C(R’)(R’f1)(R’f2)又は-C(R’)(R’)(R’f1)で表される原子団であることが好ましい。R’及びR’は、それぞれ独立に、水素原子、又は、電子求引性基で置換されていない(好ましくは無置換の)アルキル基を表す。R’f1及びR’f2は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、又は、パーフルオロアルキル基を表す。
 R’及びR’としてのアルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、炭素数1~6が好ましい。
 R’f1及びR’f2してのパーフルオロアルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、炭素数1~6が好ましい。
 R20の好ましい具体例としては、-CF、-C、-C、-C、-CF(CF、-CF(CF)C、-CFCF(CF、-C(CF、-C11、-C13、-C15、-C17、-CHCF、-CH、-CH、-CH(CF、-CH(CF)C、-CHCF(CF、及び、-CHCNが挙げられる。中でも、-CF、-C、-C、-C、-CHCF、-CH、-CH、-CH(CF、又は、-CHCNが好ましく、-CHCF、-CH、-CH、-CH(CF、又は、-CHCNがより好ましく、-CH、-CH(CF、又は、-CHCNが更に好ましく、-CH、又は、-CH(CFが特に好ましい。
 式Xで表される構成単位としては、下記式X-1又は式X-2で表される構成単位が好ましく、式X-1で表される構成単位がより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056
 式X-1中、R20は、電子求引性基を表し、Lは、2価の連結基を表し、Xは、酸素原子又は硫黄原子を表し、Zはハロゲン原子を表す。
 式X-2中、R20は、電子求引性基を表し、Lは、2価の連結基を表し、Xは、酸素原子又は硫黄原子を表し、Zはハロゲン原子を表す。
 L及びLとしての2価の連結基の具体例及び好ましい例は、上記式Xの2価の連結基としてのLにおいて説明したものと同様である。
 R及びRとしての電子求引性基は、上記式EWで示す部分構造であることが好ましく、具体例及び好ましい例も上述の通りであるが、ハロ(シクロ)アルキル基がより好ましい。
 上記式X-1においては、LとRとが互いに結合して環を形成することはなく、上記式X-2においては、LとRとが互いに結合して環を形成することはない。
 X及びXとしては、酸素原子が好ましい。
 Z及びZとしては、フッ素原子又は塩素原子が好ましく、フッ素原子がより好ましい。
 また、式Xで表される構成単位としては、式X-3で表される構成単位も好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057
 式X-3中、R20は電子求引性基を表し、R21は、水素原子、アルキル基、又は、アリール基を表し、Lは、2価の連結基を表し、Xは、酸素原子又は硫黄原子を表し、mは、0又は1を表す。
 Lとしての2価の連結基の具体例及び好ましい例は、式Xの2価の連結基としてのLにおいて説明したものと同様である。
 Rとしての電子求引性基は、上記式EWで示す部分構造であることが好ましく、具体例及び好ましい例も上述の通りであるが、ハロ(シクロ)アルキル基であることがより好ましい。
 なお、上記式X-3においては、LとRとが互いに結合して環を形成することはない。
 Xとしては、酸素原子が好ましい。
 また、式Xで表される構成単位としては、式Y-1で表される構成単位又は式Y-2で表される構成単位も好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058
 式Y-1及び式Y-2中、Zは、ハロゲン原子、R11OCH-で表される基、又は、R12OC(=O)CH-で表される基を表し、R11及びR12はそれぞれ独立に、置換基を表し、R20は電子求引性基を表す。
 R20としての電子求引性基は、上記式EWで示す部分構造であることが好ましく、具体例及び好ましい例も上述の通りであるが、ハロ(シクロ)アルキル基であることがより好ましい。
 Zとしての、ハロゲン原子、R11OCH-で表される基、及び、R12OC(=O)CH-で表される基の具体例及び好ましい例は、上記式1において説明したものと同様である。
 式Xで表される構成単位の含有量は、含フッ素樹脂の全構成単位に対し、10モル%~100モル%が好ましく、20モル%~100モル%がより好ましく、30モル%~100モル%が更に好ましい。
 疎水性樹脂(E)を構成する構成単位の好ましい例を以下に示す。
 疎水性樹脂(E)としては、これらの構成単位を任意に組合せた樹脂が好ましく挙げられるが、これに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000059
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000060
 疎水性樹脂(E)は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 表面エネルギーが異なる2種以上の疎水性樹脂(E)を混合して使用することが、液浸露光における液浸液追随性と現像特性の両立の観点から好ましい。
 疎水性樹脂(E)の組成物中の含有量は、本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の全固形分に対し、0.01質量%~10質量%が好ましく、0.05質量%~8質量%がより好ましい。
<(D)酸拡散制御剤>
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、酸拡散制御剤(「酸拡散制御剤(D)」ともいう。)を含有する。
 好ましい一態様として、酸拡散制御剤(D)は、アミン化合物であることが好ましい。
 酸拡散制御剤(D)は、露光時に酸発生剤等から発生する酸をトラップし、余分な発生酸による、未露光部における酸分解性樹脂の反応を抑制するクエンチャーとして作用するものである。例えば、塩基性化合物(DA)、活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下又は消失する塩基性化合物(DB)、酸発生剤に対して相対的に弱酸となるオニウム塩(DC)、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(DD)、又はカチオン部に窒素原子を有するオニウム塩化合物(DE)等を酸拡散制御剤(D)として使用することができる。
 中でも、本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、経時後に得られるパターンの直線性の観点から、酸拡散制御剤(D)として、含窒素化合物を含むことが好ましく、含窒素塩基性化合物を含むことがより好ましい。
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物においては、公知の酸拡散制御剤を適宜使用することができる。例えば、米国特許出願公開第2016/0070167号明細書の段落0627~0664、米国特許出願公開第2015/0004544号明細書の段落0095~0187、米国特許出願公開第2016/0237190号明細書の段落0403~0423、米国特許出願公開第2016/0274458号明細書の段落0259~0328に開示された公知の化合物を酸拡散制御剤(D)として好適に使用できる。
〔塩基性化合物(DA)〕
 塩基性化合物(DA)としては、好ましくは、下記式A~式Eで示される構造を有する化合物を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000061
 式A及び式E中、
 R200、R201及びR202は、同一でも異なってもよく、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1~20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~20)又はアリール基(炭素数6~20)を表す。R201とR202は、互いに結合して環を形成してもよい。
 R203、R204、R205及びR206は、同一でも異なってもよく、それぞれ独立に、炭素数1~20個のアルキル基を表す。
 式A及び式E中のアルキル基は、置換基を有していても無置換であってもよい。
 上記アルキル基について、置換基を有するアルキル基としては、炭素数1~20のアミノアルキル基、炭素数1~20のヒドロキシアルキル基、又は炭素数1~20のシアノアルキル基が好ましい。
 式A及びE中のアルキル基は、無置換であることがより好ましい。
 塩基性化合物(DA)としては、グアニジン、アミノピロリジン、ピラゾール、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルホリン、アミノアルキルモルフォリン、又はピペリジン等が好ましく、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、アニリン構造若しくはピリジン構造を有する化合物、水酸基及び/若しく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/若しく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。
〔活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下又は消失する塩基性化合物(DB)〕
 活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下又は消失する塩基性化合物(DB)(以下、「化合物(DB)」ともいう。)は、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する化合物である。
 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や、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、下記式に示す部分構造を有する窒素原子である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000062
 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、アザクラウンエーテル、第1級~第3級アミン、ピリジン、イミダゾール、及びピラジン構造などを挙げることができる。
 化合物(DB)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し、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り、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(DB)とプロトンとからプロトン付加体が生成するとき、その化学平衡における平衡定数が減少することを意味する。
 プロトンアクセプター性は、pH測定を行うことによって確認することができる。
 活性光線又は放射線の照射により化合物(DB)が分解して発生する化合物の酸解離定数pKaは、pKa<-1を満たすことが好ましく、-13<pKa<-1がより好ましく、-13<pKa<-3が更に好ましい。
 酸解離定数pKaとは、水溶液中での酸解離定数pKaのことを表し、例えば、化学便覧(II)(改訂4版、1993年、日本化学会編、丸善株式会社)に定義される。酸解離定数pKaの値が低いほど酸強度が大きいことを示す。水溶液中での酸解離定数pKaは、具体的には、無限希釈水溶液を用い、25℃での酸解離定数を測定することにより実測できる。あるいは、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、計算により求めることもできる。本明細書中に記載したpKaの値は、全て、このソフトウェアパッケージを用いて計算により求めた値を示す。
 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)。
〔光酸発生剤に対して相対的に弱酸となるオニウム塩(DC)〕
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物では、光酸発生剤に対して相対的に弱酸となるオニウム塩(DC)を酸拡散制御剤(D)として使用することができる。
 光酸発生剤と、光酸発生剤から生じた酸に対して相対的に弱酸である酸を発生するオニウム塩とを混合して用いた場合、活性光線性又は放射線の照射により光酸発生剤から生じた酸が未反応の弱酸アニオンを有するオニウム塩と衝突すると、塩交換により弱酸を放出して強酸アニオンを有するオニウム塩を生じる。この過程で強酸がより触媒能の低い弱酸に交換されるため、見かけ上、酸が失活して酸拡散の制御を行うことができる。
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、焦点深度の許容度及びパターン直線性の観点から、式d1-1~式d1-3により表される化合物よりなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物を更に含むことが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000063
 式d1-1~式d1-3中、R51は置換基を有していてもよい炭化水素基を表し、Z2cは置換基を有していてもよい炭素数1~30の炭化水素基を表し、S原子に隣接する炭素原子にはフッ素原子が結合しないものとし、R52は有機基を表し、Yは直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキレン基又はアリーレン基を表し、Rfはフッ素原子を含む炭化水素基を表し、Mはそれぞれ独立に、アンモニウムカチオン、スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンを表す。
 Mとして表されるスルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンの好ましい例としては、式ZIで例示したスルホニウムカチオン及び式ZIIで例示したヨードニウムカチオンを挙げることができる。
 光酸発生剤に対して相対的に弱酸となるオニウム塩(DC)は、カチオン部位とアニオン部位を同一分子内に有し、かつ、上記カチオン部位とアニオン部位が共有結合により連結している化合物(以下、「化合物(DCA)」ともいう。)であってもよい。
 化合物(DCA)としては、下記式C-1~C-3のいずれかで表される化合物であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000064
 式C-1~C-3中、R、R、及びRはそれぞれ独立に、炭素数1以上の置換基を表す。
 Lは、カチオン部位とアニオン部位とを連結する2価の連結基又は単結合を表す。
 -Xは、-COO、-SO 、-SO 、及び-N-Rから選択されるアニオン部位を表す。Rは、隣接するN原子との連結部位に、カルボニル基(-C(=O)-)、スルホニル基(-S(=O)-)、及びスルフィニル基(-S(=O)-)のうち少なくとも1つを有する1価の置換基を表す。
 R、R、R、R、及びLは、互いに結合して環構造を形成してもよい。また、式C-3において、R~Rのうち2つを合わせて1つの2価の置換基を表し、N原子と2重結合により結合していてもよい。
 R~Rにおける炭素数1以上の置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルオキシカルボニル基、シクロアルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルアミノカルボニル基、シクロアルキルアミノカルボニル基、及びアリールアミノカルボニル基などが挙げられる。好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基、又はアリール基である。
 2価の連結基としてのLは、直鎖若しくは分岐鎖状アルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、カルボニル基、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、ウレア結合、及びこれらの2種以上を組み合わせてなる基等が挙げられる。Lは、好ましくは、アルキレン基、アリーレン基、エーテル結合、エステル結合、又はこれらの2種以上を組み合わせてなる基である。
〔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(DD)〕
 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(DD)(以下、「化合物(DD)」ともいう。)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であることが好ましい。
 酸の作用により脱離する基としては、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。
 化合物(DD)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。
 化合物(DD)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。カルバメート基を構成する保護基としては、下記式d-1で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000065
 式d-1において、
 Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1~10)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~30)、アリール基(好ましくは炭素数3~30)、アラルキル基(好ましくは炭素数1~10)、又はアルコキシアルキル基(好ましくは炭素数1~10)を表す。Rは相互に連結して環を形成していてもよい。
 Rが示すアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基はそれぞれ独立に、ヒドロキシ基、シアノ基、アミノ基、ピロリジノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基、オキソ基等の官能基、アルコキシ基、又はハロゲン原子で置換されていてもよい。Rが示すアルコキシアルキル基についても同様である。
 Rとしては、直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、シクロアルキル基、又はアリール基が好ましく、直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又はシクロアルキル基がより好ましい。
 2つのRが相互に連結して形成する環としては、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、複素環式炭化水素及びその誘導体等が挙げられる。
 式d-1で表される基の具体的な構造としては、米国特許出願公開第2012/0135348号明細書の段落0466に開示された構造を挙げることができるが、これに限定されない。
 化合物(DD)は、下記式6で表される構造を有するものであることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000066
 式6において、
 lは0~2の整数を表し、mは1~3の整数を表し、l+m=3を満たす。
 Rは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。lが2のとき、2つのRは同じでも異なっていてもよく、2つのRは相互に連結して式中の窒素原子と共に複素環を形成していてもよい。この複素環には式中の窒素原子以外のヘテロ原子を含んでいてもよい。
 Rは、上記式d-1におけるRと同義であり、好ましい例も同様である。
 式6において、Rとしてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基はそれぞれ独立に、Rとしてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基が置換されていてもよい基として上述した基と同様な基で置換されていてもよい。
 上記Rのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基(これらの基は、上記基で置換されていてもよい)の具体例としては、Rについて上述した具体例と同様な基が挙げられる。
 本発明において特に好ましい化合物(DD)の具体的な構造としては、米国特許出願公開第2012/0135348号明細書の段落0475に開示された化合物を挙げることができるが、これに限定されるものではない。
 カチオン部に窒素原子を有するオニウム塩化合物(DE)(以下、「化合物(DE)」ともいう。)は、カチオン部に窒素原子を含む塩基性部位を有する化合物であることが好ましい。塩基性部位は、アミノ基であることが好ましく、脂肪族アミノ基であることがより好ましい。塩基性部位中の窒素原子に隣接する原子の全てが、水素原子又は炭素原子であることが更に好ましい。また、塩基性向上の観点から、窒素原子に対して、電子求引性の官能基(カルボニル基、スルホニル基、シアノ基、及びハロゲン原子など)が直結していないことが好ましい。
 化合物(DE)の好ましい具体的な構造としては、米国特許出願公開第2015/0309408号明細書の段落0203に開示された化合物を挙げることができるが、これに限定されない。
 酸拡散制御剤(D)の好ましい例を以下に示すが、これに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000067
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000068
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000069
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000070
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000071
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000072
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物において、酸拡散制御剤(D)は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 酸拡散制御剤(D)の組成物中の含有量(複数種存在する場合はその合計)は、組成物の全固形分を基準として、0.01質量%~10質量%が好ましく、0.02質量%~5質量%がより好ましい。
<溶剤>
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、溶剤(「溶剤(F)」ともいう。)を含むことが好ましく、有機溶剤を含むことがより好ましい。
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物においては、公知のレジスト溶剤を適宜使用することができる。例えば、米国特許出願公開第2016/0070167号明細書の段落0665~0670、米国特許出願公開第2015/0004544号明細書の段落0210~0235、米国特許出願公開第2016/0237190号明細書の段落0424~0426、米国特許出願公開第2016/0274458号明細書の段落0357~0366に開示された公知の溶剤を好適に使用できる。
 組成物を調製する際に使用できる溶剤としては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキルエステル、アルコキシプロピオン酸アルキル、環状ラクトン(好ましくは炭素数4~10)、環を有してもよいモノケトン化合物(好ましくは炭素数4~10)、アルキレンカーボネート、アルコキシ酢酸アルキル、及びピルビン酸アルキル等の有機溶剤が挙げられる。
 有機溶剤として、構造中に水酸基を含有する溶剤と、水酸基を含有しない溶剤とを混合した混合溶剤を使用してもよい。
 水酸基を含有する溶剤、及び水酸基を含有しない溶剤としては、上述の例示化合物を適宜選択できるが、水酸基を含有する溶剤としては、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、又は乳酸アルキル等が好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME:1-メトキシ-2-プロパノール)、プロピレングリコールモノエチルエーテル(PGEE)、2-ヒドロキシイソ酪酸メチル、又は乳酸エチルがより好ましい。また、水酸基を含有しない溶剤としては、アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、アルキルアルコキシプロピオネート、環を含有してもよいモノケトン化合物、環状ラクトン、又は酢酸アルキル等が好ましく、これらの中でも、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA:1-メトキシ-2-アセトキシプロパン)、エチルエトキシプロピオネート、2-ヘプタノン、γ-ブチロラクトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン又は酢酸ブチルがより好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、γ-ブチロラクトン、エチルエトキシプロピオネート、シクロヘキサノン、シクロペンタノン又は2-ヘプタノンが更に好ましい。水酸基を含有しない溶剤としては、プロピレンカーボネートも好ましい。これらの中でも、形成する層の均一性の観点から、溶剤はγ-ブチロラクトンを含むことが特に好ましい。
 水酸基を含有する溶剤と水酸基を含有しない溶剤との混合比(質量比)は、1/99~99/1であり、10/90~90/10が好ましく、20/80~60/40がより好ましい。水酸基を含有しない溶剤を50質量%以上含有する混合溶剤が、塗布均一性の点で好ましい。
 溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含むことが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート単独溶剤でもよいし、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含有する2種類以上の混合溶剤であってもよい。
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の固形分濃度は、特に制限はないが、0.5質量%~50質量%であることが好ましく、1.0質量%~45質量%であることがより好ましく、1.0質量%~40質量%が更に好ましい。
 好ましい一態様として、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の固形分濃度は、10質量%以上であることが好ましく、15質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることが好ましい。
 固形分濃度とは、組成物の総質量に対する、溶剤を除く他のレジスト成分の質量の質量百分率である。
<(H)界面活性剤>
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、界面活性剤(「界面活性剤(H)」ともいう。)を含有してもよいし、含有しなくてもよい。
 好ましい一態様として、本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、更に界面活性剤(H)を含有する。界面活性剤を含有する場合、フッ素系及びシリコーン系界面活性剤(具体的には、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、又はフッ素原子とケイ素原子との両方を有する界面活性剤)の少なくとも一方を含有することが好ましい。
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が界面活性剤を含有することにより、波長250nm以下、特に波長220nm以下の露光光源を使用した場合に、良好な感度及び解像度で、密着性及び現像欠陥の少ないレジストパターンを得ることができる。
 フッ素系又はシリコーン系界面活性剤として、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の段落0276に記載の界面活性剤が挙げることができる。
 また、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の段落0280に記載の、フッ素系又はシリコーン系界面活性剤以外の他の界面活性剤を使用することもできる。
 これらの界面活性剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が界面活性剤を含有する場合、界面活性剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.0001質量%~2質量%が好ましく、0.0005質量%~1質量%がより好ましい。
 一方、界面活性剤の含有量が、組成物の全固形分に対して0.0001質量%以上とすることにより、疎水性樹脂の表面偏在性が上がる。それにより、感活性光線性又は感放射線性膜の表面をより疎水的にすることができ、液浸露光時の水追随性が向上する。
<その他の添加剤>
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、更に、その他の公知の添加剤を含んでいてもよい。
 その他の添加剤としては、酸増殖剤、染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、アルカリ可溶性樹脂、溶解阻止剤、溶解促進剤等が挙げられる。
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、上記の成分を所定の有機溶剤、好ましくは上記混合溶剤に溶解し、これをフィルター濾過した後、例えば、所定の支持体(基板)上に塗布して用いることが好ましい。
 フィルター濾過に用いるフィルターのポアサイズ(孔径)は0.2μm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、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の固形分濃度が高い場合(例えば、25質量%以上)は、フィルター濾過に用いるフィルターのポアサイズは、3μm以下が好ましく、0.5μm以下がより好ましく、0.3μm以下が更に好ましい。
 上記フィルターは、ポリテトラフルオロエチレン製、ポリエチレン製、又はナイロン製のものが好ましい。フィルター濾過においては、例えば特開2002-62667号公報に開示されるように、循環的な濾過を行ってもよく、複数種類のフィルターを直列又は並列に接続して濾過を行ってもよい。また、組成物を複数回濾過してもよい。更に、フィルター濾過の前後で、組成物に対して脱気処理等を行ってもよい。
<用途>
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、光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である。更に詳しくは、本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、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。本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物により形成されるレジストパターンは、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)等において使用することができる。
(感活性光線性又は感放射線性膜)
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性膜(好ましくは、レジスト膜)は、本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物により形成された膜である。本発明に係る感活性光線性又は感放射線性膜は、本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の固化物である。
 本発明における固化物とは、本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物から溶剤を少なくとも1部除去したものであればよい。
 具体的には、本発明に係る感活性光線性又は感放射線性膜は、例えば、基板等の支持体上に本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を塗布した後に、乾燥することにより得られる。
 上記乾燥とは、本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に含まれる溶剤の少なくとも一部を除去することをいう。
 乾燥方法は特に限定されず、公知の方法が使用されるが、加熱(例えば、70℃~130℃、30秒~300秒間)による乾燥等が挙げられる。
 加熱方法としては特に限定されず、公知の加熱手段が用いられるが、例えば、ヒーター、オーブン、ホットプレート、赤外線ランプ、赤外線レーザー等が挙げられる。
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性膜に含まれる成分は、本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に含まれる成分のうち、溶剤を除いた成分と同様であり、好ましい態様も同様である。
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性膜に含まれる各成分の含有量は、本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の溶剤以外の各成分の含有量の説明における「全固形分」の記載を、「感活性光線性又は感放射線性膜の全質量」に読み替えたものに相当する。
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性膜の厚さは、特に限定されないが、50nm~3000nmであることが好ましく、80nm~2500nmであることがより好ましい。
 また、メモリデバイスの三次元化に伴い、厚い感活性光線性又は感放射線性膜を形成したい場合には、例えば、2μm以上であることが好ましく、2μm以上50μm以下であることがより好ましく、2μm以上20μm以下であることが更に好ましい。
 一般的に、厚い感活性光線性又は感放射線性膜を形成するためには、感活性光線性又は感放射線性組成物における固形分濃度を高くする傾向がある。そのような組成物においては、樹脂、光酸発生剤などの成分が多く含まれ得るため、さらに優れた経時安定性が求められる傾向がある。
 本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は経時安定性に非常に優れるため、このような厚膜の感活性光線性又は感放射線性膜を形成する場合に好適に使用することができる。
(パターン形成方法)
 本発明に係るパターン形成方法は、
 本発明に係る感活性光線性又は感放射線性膜(好ましくは、レジスト膜)を活性光線又は放射線により露光する工程(露光工程)、及び、
 上記露光する工程後の感活性光線性又は感放射線性膜を、現像液を用いて現像する工程(現像工程)、を含む。
 また、本発明に係るパターン形成方法は、本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物によって感活性光線性又は感放射線性膜を支持体上に形成する工程(成膜工程)、
 上記感活性光線性又は感放射線性膜を活性光線又は放射線により露光する工程(露光工程)、及び、
 上記露光する工程後の感活性光線性又は感放射線性膜を、現像液を用いて現像する工程(現像工程)、を含む方法であってもよい。
<成膜工程>
 本発明に係るパターン形成方法は、成膜工程を含んでもよい。成膜工程における感活性光線性又は感放射線性膜の形成方法としては、例えば、上述の感活性光線性又は感放射線性膜の項目で述べた乾燥による感活性光線性又は感放射線性膜の形成方法が挙げられる。
〔支持体〕
 支持体は、特に限定されるものではなく、IC等の半導体の製造工程、又は液晶若しくはサーマルヘッド等の回路基板の製造工程のほか、その他のフォトファブリケーションのリソグラフィー工程等で一般的に用いられる基板を用いることができる。支持体の具体例としては、シリコン、SiO、及びSiN等の無機基板等が挙げられる。
<露光工程>
 露光工程は、感活性光線性又は感放射線性膜を光により露光する工程である。
 露光方法は、液浸露光であってもよい。
 本発明に係るパターン形成方法は、露光工程を、複数回含んでいてもよい。
 露光に用いられる光(活性光線又は放射線)の種類は、光酸発生剤の特性及び得たいパターン形状等を考慮して選択すればよいが、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、極紫外光(EUV)、X線、及び電子線等が挙げられ、遠紫外光が好ましい。
 例えば、波長250nm以下の活性光線が好ましく、220nm以下がより好ましく、1~200nmが更に好ましい。
 用いられる光として、具体的には、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、Fエキシマレーザー(157nm)、X線、EUV(13nm)、又は電子線等であり、ArFエキシマレーザー、EUV又は電子線が好ましい。
 中でも、露光する工程における露光は、ArFエキシマレーザーを用いた液浸露光により行われることが好ましい。
 露光量としては、5mJ/cm~200mJ/cmであることが好ましく、10mJ/cm~100mJ/cmであることがより好ましい。
<現像工程>
 現像工程において使用される現像液は、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。)であってもよく、アルカリ水溶液であることが好ましい。
〔アルカリ現像液〕
 アルカリ現像液としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドに代表される第4級アンモニウム塩が好ましく用いられるが、これ以外にも無機アルカリ、第1級~第3級アミン、アルカノールアミン、及び環状アミン等のアルカリ水溶液も使用可能である。
 更に、上記アルカリ現像液は、アルコール類、及び界面活性剤の少なくとも1種を適当量含有してもよい。アルカリ現像液のアルカリ濃度は、0.1質量%~20質量%であることが好ましい。アルカリ現像液のpHは、10~15であることが好ましい。
 アルカリ現像液を用いて現像を行う時間は、10秒~300秒であることが好ましい。
 アルカリ現像液のアルカリ濃度、pH、及び現像時間は、形成するパターンに応じて、適宜調整することができる。
〔有機系現像液〕
 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ことが好ましい。
-ケトン系溶剤-
 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ることができる。
-エステル系溶剤-
 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ることができる。
-その他の溶剤-
 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としては、米国特許出願公開第2016/0070167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%未満であることが更に好ましく、実質的に水を含有しないことが特に好ましい。
 有機系現像液におけ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。
-界面活性剤-
 有機系現像液は、必要に応じて公知の界面活性剤を適当量含有できる。
 界面活性剤の含有量は、現像液の全質量に対して、0.001質量%~5質量%が好ましく、0.005質量%~2質量%がより好ましく、0.01質量%~0.5質量%が更に好ましい。
-酸拡散制御剤-
 有機系現像液は、上述した酸拡散制御剤を含んでいてもよい。
〔現像方法〕
 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置する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、又は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)等を適用することができる。
 アルカリ水溶液を用いて現像を行う工程(アルカリ現像工程)、及び有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程(有機溶剤現像工程)を組み合わせてもよい。これにより、中間的な露光強度の領域のみを溶解させずにパターン形成が行えるので、より微細なパターンを形成することができる。
<前加熱工程、露光後加熱工程>
 本発明に係るパターン形成方法は、露光工程の前に、前加熱(PB:PreBake)工程を含むことが好ましい。
 本発明に係るパターン形成方法は、前加熱工程を、複数回含んでいてもよい。
 本発明に係るパターン形成方法は、露光工程の後、かつ、現像工程の前に、露光後加熱(PEB:Post Exposure Bake)工程を含むことが好ましい。
 本発明に係るパターン形成方法は、露光後加熱工程を、複数回含んでいてもよい。
 加熱温度は、前加熱工程及び露光後加熱工程のいずれにおいても、70℃~130℃が好ましく、80℃~120℃がより好ましい。
 加熱時間は、前加熱工程及び露光後加熱工程のいずれにおいても、30秒~300秒が好ましく、30秒~180秒がより好ましく、30秒~90秒が更に好ましい。
 加熱は、露光装置及び現像装置に備わっている手段で行うことができ、ホットプレート等を用いて行ってもよい。
<レジスト下層膜形成工程>
 本発明に係るパターン形成方法は、成膜工程の前に、レジスト下層膜を形成する工程(レジスト下層膜形成工程)を更に含んでもよい。
 レジスト下層膜形成工程は、レジスト膜と支持体との間にレジスト下層膜(例えば、SOG(Spin On Glass)、SOC(Spin On Carbon)、反射防止膜等)を形成する工程である。レジスト下層膜としては、公知の有機系又は無機系の材料を適宜用いることができる。
<保護膜形成工程>
 本発明に係るパターン形成方法は、現像工程の前に、保護膜を形成する工程(保護膜形成工程)を更に含んでもよい。
 保護膜形成工程は、レジスト膜の上層に、保護膜(トップコート)を形成する工程である。保護膜としては、公知の材料を適宜用いることができる。例えば、米国特許出願公開第2007/0178407号明細書、米国特許出願公開第2008/0085466号明細書、米国特許出願公開第2007/0275326号明細書、米国特許出願公開第2016/0299432号明細書、米国特許出願公開第2013/0244438号明細書、国際公開第2016/157988号に開示された保護膜形成用組成物を好適に使用することができる。保護膜形成用組成物としては、上述した酸拡散制御剤を含むものが好ましい。
 上述した疎水性樹脂を含有するレジスト膜の上層に保護膜を形成してもよい。
<リンス工程>
 本発明に係るパターン形成方法は、現像工程の後に、リンス液を用いて洗浄する工程(リンス工程)を含むことが好ましい。
〔アルカリ現像液を用いた現像工程の場合〕
 アルカリ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、例えば純水を使用できる。純水は、界面活性剤を適当量含有してもよい。この場合、現像工程又はリンス工程の後に、パターン上に付着している現像液又はリンス液を超臨界流体により除去する処理を追加してもよい。更に、リンス処理又は超臨界流体による処理の後、パターン中に残存する水分を除去するために加熱処理を行ってもよい。
〔有機系現像液を用いた現像工程の場合〕
 有機溶剤を含む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。リンス液としては、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、及びエーテル系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種の有機溶剤を含有するリンス液を用いることが好ましい。
 炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、及びエーテル系溶剤の具体例としては、有機溶剤を含む現像液において説明したものと同様のものが挙げられる。
 この場合のリンス工程に用いるリンス液としては、1価アルコールを含有するリンス液がより好ましい。
 リンス工程で用いられる1価アルコールとしては、直鎖状、分岐状、又は環状の1価アルコールが挙げられる。具体的には、1-ブタノール、2-ブタノール、3-メチル-1-ブタノール、tert―ブチルアルコール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、1-ヘキサノール、4-メチル-2-ペンタノール、1-ヘプタノール、1-オクタノール、2-ヘキサノール、シクロペンタノール、2-ヘプタノール、2-オクタノール、3-ヘキサノール、3-ヘプタノール、3-オクタノール、4-オクタノール、及びメチルイソブチルカルビノールが挙げられる。炭素数5以上の1価アルコールとしては、1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、4-メチル-2-ペンタノール、1-ペンタノール、3-メチル-1-ブタノール、及びメチルイソブチルカルビノール等が挙げられる。
 各成分は、複数混合してもよいし、上記以外の有機溶剤と混合して使用してもよい。
 リンス液中の含水率は、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下が更に好ましい。含水率を10質量%以下とすることで、良好な現像特性が得られる。
 リンス液は、界面活性剤を適当量含有してもよい。
 リンス工程においては、有機系現像液を用いる現像を行った基板を有機溶剤を含むリンス液を用いて洗浄処理する。洗浄処理の方法は特に限定されないが、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)、又は基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)等を適用することができる。中でも、回転塗布法で洗浄処理を行い、洗浄後に基板を2,000rpm~4,000rpm(回転/分)の回転数で回転させ、リンス液を基板上から除去することが好ましい。また、リンス工程の後に加熱工程(Post Bake)を含むことも好ましい。この加熱工程によりパターン間及びパターン内部に残留した現像液及びリンス液が除去される。リンス工程の後の加熱工程において、加熱温度は40~160℃であることが好ましく、70~95℃がより好ましい。加熱時間は10秒~3分であることが好ましく、30秒~90秒がより好ましい。
<表面荒れの改善>
 本発明に係るパターン形成方法により形成されるパターンに、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、米国特許出願公開第2015/0104957号明細書に開示された、水素を含有するガスのプラズマによってレジスト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、Proc. of SPIE Vol.8328 83280N-1“EUV Resist Curing Technique for LWR Reduction and Etch Selectivity Enhancement”に記載されるような公知の方法を適用してもよい。
 また、上記の方法によって形成されたレジストパターンは、例えば特開平3-270227号公報及び米国特許出願公開第2013/0209941号明細書に開示されたスペーサープロセスの芯材(Core)として使用できる。
(電子デバイスの製造方法)
 本発明に係る電子デバイスの製造方法は、本発明に係るパターン形成方法を含む。本発明に係る電子デバイスの製造方法により製造された電子デバイスは、電気電子機器(例えば、家電、OA(Office Automation)関連機器、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。
 以下に実施例を挙げて本発明の実施形態を更に具体的に説明する。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、本発明の実施形態の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。したがって、本発明の実施形態の範囲は以下に示す具体例に限定されない。なお、特に断りのない限り、「部」、「%」は質量基準である。
<樹脂(A)>
 使用した樹脂(A-1~A-12)の構造を以下に示す。
 なお、樹脂の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、及び分散度(Mw/Mn)は前述のとおり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(モル%比)は、13C-NMR(Nuclear Magnetic Resonance)により測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000073
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000074
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000075
 なお、上記樹脂の各繰り返し単位の含有比率の単位はモル%である。Buはt-ブチル基を表し、Etはエチル基を表し、Buはn-ブチル基を表す。
 本明細書及び実施例におけるホモポリマーとしたときのガラス転移温度(Tg)が50℃以下であるモノマー(モノマーa1)を由来とする繰り返し単位(a1)に対応するモノマーa1のホモポリマーとしたときのガラス転移温度(Tg)の値は、PCT/JP2018/018239の記載を参照することができる。
<光酸発生剤(B)>
 使用した光酸発生剤(B-1~B-16)の構造を以下に示す。Buは、n-ブチル基を表し、tBuは、t-ブチル基を表す。
 なお、光酸発生剤(BX-1-BX-3)は、光酸発生剤(B)ではないが、便宜上、以下に記載した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000076
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000077
<酸拡散制御剤(D)>
 使用した酸拡散制御剤(D)の構造を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000078
 使用した界面活性剤を下記に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000079
 E-2: メガファックR-41(DIC(株)製)
 E-3: KF-53(信越化学工業(株)製)
 E-4: メガファックF176(DIC(株)製)
 E-5: メガファックR08(DIC(株)製)
 使用した添加剤を下記に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000080
 使用した溶剤を下記に示す。
 S-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)
 S-2:プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)
 S-3:乳酸エチル
 S-4:3-エトキシプロピオン酸エチル
 S-5:2-ヘプタノン
 S-6:3-メトキシプロピオン酸メチル
 S-7:酢酸3-メトキシブチル
 S-8:酢酸ブチル
(実施例1~35、及び、比較例1~3)
<感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の調製>(KrF露光)
(実施例1~7、10~16、19~31、35、比較例1~3)
 表1に示した各成分を、表1に記載した含有量(質量%)で混合し、表1に記載した固形分濃度(質量%)の溶液を得た。次いで、得られた溶液を、3μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターで濾過することにより、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(レジスト組成物)を調製した。
 なお、レジスト組成物において、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。
 なお、表1において、溶剤以外の各成分の含有量(質量%)は、全固形分に対する含有比率を意味する。また、表には用いた溶剤の使用量(質量部)を記載した。
<パターン形成方法(1):KrF露光、アルカリ水溶液現像>
 東京エレクトロン(株)製スピンコーター「ACT-8」を用いて、ヘキサメチルジシラザン処理を施したSi基板(Advanced Materials Technology社製(以下、「基板」ともいう。))上に、反射防止層を設けることなく、上記で調製したレジスト組成物を塗布し、150℃にて60秒間加熱乾燥(PB)を行い、膜厚5μmのレジスト膜を形成した。
 このレジスト膜に対し、縮小投影露光及びポジ型現像をした後のスペースパターンが250nm、ピッチが1000nmとなるような、ラインアンドスペースパターンを有するマスクを介して、KrFエキシマレーザースキャナー(ASML製、PAS5500/850C波長248nm)を用いて、NA=0.68、σ=0.60の露光条件でパターン露光した。照射後に130℃、60秒ベーク(PEB)し、2.38質量%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)水溶液を用いて60秒間浸漬した後、30秒間、水でリンスして乾燥して、スペースサイズ250nm、ピッチ1000nmのラインアンドスペースパターンを形成した。
 上記マスクを介して露光し、形成されるラインアンドスペースパターンが、スペースサイズが250nm、ピッチが1000nmとなるような露光量を最適露光量とし、この最適露光量を感度(mJ/cm)とした。スペースパターン幅の測定は走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)(株式会社日立ハイテクノロジーズ製9380II)を用いた。
 上記手順により、基板と基板表面に形成されたパターンとを有する評価用パターンウェハを得た。
<性能評価>
[経時安定性]
 レジスト組成物を40℃で4週間保存した後、上記と同様にラインアンドスペースパターンを形成した。得られたパターンにおいて、上記と同様に感度を求めて、経時保存前のレジスト組成物を用いて形成されたパターンの感度と経時保存(40℃で4週間)後のレジスト組成物を用いて形成されたパターンの感度との差、すなわち感度変動の度合いを下記判定基準に従って評価した。
(判定基準)
A:観察される感度変動が1mJ/cm未満
B:観察される感度変動が1mJ/cm以上2mJ/cm未満
C:観察される感度変動が2mJ/cm以上3mJ/cm未満
D:観察される感度変動が3mJ/cm以上4mJ/cm未満
E:観察される感度変動が4mJ/cm以上
<感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の調製>(ArF露光)
(実施例8~9、17~18、32)
 表1に示した各成分を、表1に記載した含有量(質量%)で混合し、表1に記載の固形分濃度(質量%)の溶液を得た。次いで、得られた溶液を、0.1μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターで濾過することにより、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(レジスト組成物)を調製した。なお、レジスト組成物において、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、実施例で使用した。
 表1において、溶剤以外の各成分の含有量(質量%)は、全固形分に対する含有比率を意味する。また、表1には用いた溶剤の使用量(質量部)を記載した。
<パターン形成方法(2):ArF露光、アルカリ水溶液現像(ポジ)>
 ヘキサメチルジシラザン処理を施したSi基板(Advanced Materials Technology社製)上に、反射防止層を設けることなく、上記で調製したレジスト組成物をターゲットとする膜厚になる回転数で塗布し、120℃の温度で60秒間ベークを行い、700nmの膜厚を有する感活性光線性又は感放射線性膜(レジスト膜)を形成した。
 レジスト膜が形成されたウエハを、ArFエキシマレーザースキャナー(ASML製、PAS5500/1500,波長193nm、NA0.50)を用い、露光マスクを介して、パターン露光を行った。その後、115℃の温度で60秒間ベークした後、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(TMAHaq)で30秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥した。これにより、スペースサイズ250nm、ピッチ1500nmのラインアンドスペースパターンを得た。
 形成されるラインアンドスペースパターンが、スペースサイズが250nm、ピッチが1500nmとなるような露光量を最適露光量とし、この最適露光量を感度(mJ/cm)とした。スペースパターン幅の測定は走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)(株式会社日立ハイテクノロジーズ製9380II)を用いた。
 上記手順により、基板と基板表面に形成されたパターンとを有する評価用パターンウェハを得た。
<パターン形成方法(3):ArF露光、有機溶剤現像(ネガ)>
 上記パターン形成方法(2)(ポジ現像)で用いた露光マスクの光透過部と遮光部とを反転させた露光マスクを使用するとともに、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(TMAHaq)に代えて酢酸ブチル(有機系現像液)を用い、純水に代えてメチルイソブチルカルビノール(MIBC)を用いた以外は、上記パターン形成方法(2)と同様の操作を行うことにより、スペースサイズ250nm、ピッチ1500nmのラインアンドスペースパターンを得た。
 形成されるラインアンドスペースパターンが、スペースサイズが250nm、ピッチが1500nmとなるような露光量を最適露光量とし、この最適露光量を感度(mJ/cm)とした。スペースパターン幅の測定は走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)(株式会社日立ハイテクノロジーズ製9380II)を用いた。
<性能評価>
[経時安定性]
 レジスト組成物を40℃で4週間保存した後、上記と同様にラインアンドスペースパターンを形成した。得られたパターンにおいて、上記と同様に感度を求めて、経時保存前のレジスト組成物を用いて形成されたパターンの感度と経時保存(40℃で4週間)後のレジスト組成物を用いて形成されたパターンの感度との差、すなわち感度変動の度合いを下記判定基準に従って評価した。
(判定基準)
A:観察される感度変動が1mJ/cm未満
B:観察される感度変動が1mJ/cm以上2mJ/cm未満
C:観察される感度変動が2mJ/cm以上3mJ/cm未満
D:観察される感度変動が3mJ/cm以上4mJ/cm未満
E:観察される感度変動が4mJ/cm以上
<感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の調製>(EUV露光)
(実施例34)
 表1に示した各成分を、表1に記載した含有量(質量%)で混合し、表1に記載の固形分濃度(質量%)の溶液を得た。次いで、得られた溶液を、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濾過することにより、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(レジスト組成物)を調製した。
 なお、レジスト組成物において、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、実施例で使用した。
 表1において、溶剤以外の各成分の含有量(質量%)は、全固形分に対する含有比率を意味する。また、表1には用いた溶剤の使用量(質量部)を記載した。
<パターン形成方法(4):EUV露光、アルカリ現像(ポジ)>
 シリコンウェハ上にAL412(Brewer Science社製)を塗布し、205℃で60秒間ベークして、膜厚30nmの下層膜を形成した。その上に、表に示すレジスト組成物を塗布し、120℃で60秒間ベーク(PB)して、膜厚30nmのポジ型レジスト膜を形成した。
 このレジスト膜に対し、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=40nm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120℃で60秒間ベーク(PEB)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(TMAH、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。4000rpmの回転数で30秒間シリコンウェハを回転させ、更に、90℃で60秒間ベークすることにより、ピッチ80nm、ライン幅40nm(スペース幅40nm)のラインアンドスペースパターンを得た。
 なお、ピッチ80nm、ライン幅40nmのラインアンドスペース(LS)パターンを形成する最適露光量(感度)(mJ/cm)とした。上記感度の決定において、パターンのスペース幅の測定は走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)(株式会社日立ハイテクノロジーズ製9380II)を用いた。
 上記手順により、基板と基板表面に形成されたパターンとを有する評価用パターンウェハを得た。
<性能評価>
[経時安定性]
 レジスト組成物を40℃で4週間保存した後、上記と同様にラインアンドスペースパターンを形成した。得られたパターンにおいて、上記と同様に感度を求めて、経時保存前のレジスト組成物を用いて形成されたパターンの感度と経時保存(40℃で4週間)後のレジスト組成物を用いて形成されたパターンの感度との差、すなわち感度変動の度合いを下記判定基準に従って評価した。
(判定基準)
A:観察される感度変動が1mJ/cm未満
B:観察される感度変動が1mJ/cm以上2mJ/cm未満
C:観察される感度変動が2mJ/cm以上3mJ/cm未満
D:観察される感度変動が3mJ/cm以上4mJ/cm未満
E:観察される感度変動が4mJ/cm以上
<感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の調製>(EB露光)
(実施例33)
 表1に示した各種成分を混合し、表1に記載した固形分濃度(質量%)となるように混合して溶液を得た。得られた液を、0.03μmのポアサイズを有するポリテトラフルオロエチレンフィルターで濾過して感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(レジスト組成物)得た。
 なお、レジスト組成物において、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、実施例で使用した。
 表1において、溶剤以外の各成分の含有量(質量%)は、全固形分に対する含有比率を意味する。また、表1には用いた溶剤の使用量(質量部)を記載した。
<パターン形成方法(5):EB露光、アルカリ現像(ポジ)>
 6インチウェハ上に東京エレクトロン(株)製スピンコーターMark8を用いて表1に示すレジスト組成物を塗布し、110℃にて90秒間ホットプレート上でベーク(PB)して、膜厚80nmのレジスト膜を得た。
 このレジスト膜に電子線描画装置((株)エリオニクス社製;ELS-7500、加速電圧50KeV)を用いて、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=100nmであり、且つライン:スペース=1:1であるマスクを用いた。照射後に、110℃にて90秒間ホットプレート上でベーク(PEB)し、現像液として2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に60秒間浸漬した後、30秒間、純水でリンスして乾燥することで、ピッチ200nm、ライン幅100nm(スペース幅100nm)のラインアンドスペースパターンを得た。
 なお、ピッチ200nm、ライン幅100nmのラインアンドスペース(LS)パターンを形成する最適露光量(感度)(μC/cm)とした。上記感度の決定において、パターンのスペース幅の測定は走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)(株式会社日立ハイテクノロジーズ製9380II)を用いた。
 上記手順により、基板と基板表面に形成されたパターンとを有する評価用パターンウェハを得た。
<性能評価>
[経時安定性]
 レジスト組成物を40℃で4週間保存した後、上記と同様にラインアンドスペースパターンを形成した。得られたパターンにおいて、上記と同様に感度を求めて、経時保存前のレジスト組成物を用いて形成されたパターンの感度と経時保存(40℃で4週間)後のレジスト組成物を用いて形成されたパターンの感度との差、すなわち感度変動の度合いを下記判定基準に従って評価した。
(判定基準)
A:観察される感度変動が1μC/cm未満
B:観察される感度変動が1μC/cm以上2μC/cm未満
C:観察される感度変動が2μC/cm以上3μC/cm未満
D:観察される感度変動が3μC/cm以上4μC/cm未満
E:観察される感度変動が4μC/cm以上
 得られた評価結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000081
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000082
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000083
 表2の結果により、本発明の組成物は、経時安定性に非常に優れることがわかる。
 本発明によれば、極めて優れた経時安定性を達成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ができる。
 本発明によれば更に、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いた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。
 なお、本出願は、2020年2月27日出願の日本特許出願(特願2020-32446)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 (12)

  1. (A)樹脂と、
    (B)活性光線または放射線の照射により酸を発生する下記一般式(1)で表される化合物
    とを含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001

    一般式(1)中、
    は、環を表す。
    Qは、環Wを構成する1つ以上の環員が、ヘテロ原子、カルボニル炭素原子、又は、これらの組み合わせである、2価の連結基を表す。
    1A及びR1Bは、各々独立に、水素原子、有機基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表す。但し、R1A及びR1Bの少なくとも1つは、有機基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表す。
    2A及びR2Bは、各々独立に、水素原子、有機基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表す。但し、R2A及びR2Bの少なくとも1つは、有機基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表す。
    pは0又は1を表し、qは0又は1を表す。
    但し、p+qは1又は2を表す。
    及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアリール基を表す。但し、R及びRの少なくとも1つは、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアリール基を表す。
    nは0又は1を表す。
    及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアリール基を表す。
    mは0又は1以上の整数を表す。
    mが1以上の整数を表す場合は、nは1を表す。
    Lは、カルボニル結合、又はエステル結合を表す。
    lは0又は1を表す。
    lが1を表す場合は、nは1を表す。
    lが1を表す場合は、R~Rの少なくとも2つが、互いに連結して環を形成しても良い。
    lが0を表す場合は、mは0を表し、nは0を表す。
    、R、R、R、及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、シクロアルキルオキシ基、アルコキシカルボニル基、シクロアルキルオキシカルボニル基、ア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、アルケニル基、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、アルキルチオ基又はシクロアルキルチオ基を表す。
    はアニオンを表す。
  2.  前記一般式(1)中、環W1が6~8員環である、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。
  3.  一般式(1)中、Zが下記一般式(3)~(5)のいずれかで表されるアニオンである、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-C000002

     一般式(3)中、
    Xfは、各々独立に、フッ素原子、又は少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
    は、単結合又は二価の連結基を表す。
    Aは1価の有機基を表す。
    xは、1~20の整数を表す。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003

     一般式(4)中、
    Xfは、各々独立に、フッ素原子、又は少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。2つのXfは互いに連結して環構造を形成してもよい。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004

     一般式(5)中、
    Xfは、各々独立に、フッ素原子、又は少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。2つのXfは互いに連結して環構造を形成してもよい。
  4.  一般式(1)において、Qが下記群から選ばれるいずれかの連結基である、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-C000005

     上記式中、
    11は水素原子又は置換基を表す。
    *は一般式(1)中のWを形成するQに隣接する基との結合手を表す。
  5.  前記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(2)で表される化合物である、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-C000006

     一般式(2)中、
    Ra~Rdは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアリール基を表す。
     但し、Ra~Rdの少なくとも1つは、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアリール基を表す。
    Qは、上記一般式(1)におけるQと同義である。
    、Rは、上記一般式(1)におけるR、Rと同義である。
    、R、R、R、及びRは、上記一般式(1)におけるR、R、R、R、及びRと同義である。
    ~Rの少なくとも2つが、互いに連結して環を形成しても良い。
    は、上記一般式(1)におけるZ-と同義である。
  6.  前記一般式(1)又は一般式(2)において、R~Rの少なくとも1つが、アルコキシ基、シクロアルキルオキシ基、アルキルチオ基又はシクロアルキルチオ基を表す、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.  前記組成物の固形分濃度が10質量%以上である、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。
  8.  前記樹脂(A)が、フェノール性水酸基を有する、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。
  9.  前記樹脂(A)が、カルボキシル基を有する、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。
  10.  請求項1~9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により形成された感活性光線性又は感放射線性膜。
  11.  請求項10に記載の感活性光線性又は感放射線性膜を露光する工程、及び、露光された前記感活性光線性又は感放射線性膜を、現像液を用いて現像する工程を含むパターン形成方法。
  12.  請求項11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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