WO2022172715A1 - パターン形成方法、電子デバイスの製造方法 - Google Patents

パターン形成方法、電子デバイスの製造方法 Download PDF

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WO2022172715A1
WO2022172715A1 PCT/JP2022/001913 JP2022001913W WO2022172715A1 WO 2022172715 A1 WO2022172715 A1 WO 2022172715A1 JP 2022001913 W JP2022001913 W JP 2022001913W WO 2022172715 A1 WO2022172715 A1 WO 2022172715A1
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acid
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resin
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PCT/JP2022/001913
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三千紘 白川
英幸 石原
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富士フイルム株式会社
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    • Y10S430/1055Radiation sensitive composition or product or process of making

Definitions

  • halogen atoms include, for example, fluorine, chlorine, bromine, and iodine atoms.
  • solid content means all components other than the solvent. In addition, even if the property of solid content is liquid, it is calculated as solid content.
  • the resist layer is preferably insoluble in the solvent contained in the intermediate layer forming composition used in step 1B.
  • insoluble means that when a resist layer having a film thickness of 100 nm is immersed for 30 seconds in the solvent (30 ml) contained in the composition for forming an intermediate layer, the thickness of the resist layer is reduced by 3.0 nm or less. do.
  • the thickness reduction amount of the resist layer is preferably 1.5 nm or less.
  • the film thickness of the resist layer is 150 nm or less.
  • the thickness is preferably 120 nm or less, and more preferably 90 nm or less, in terms of further suppressing long-period waviness of the pattern to be formed (hereinafter also simply referred to as "the point at which the effects of the present invention are more excellent").
  • the lower limit is not particularly limited, it is preferably 20 nm or more, more preferably 30 nm or more.
  • the film thickness of the resist layer is measured at arbitrary 10 points, the obtained 10 film thicknesses are arithmetically averaged, and the obtained average value is the value of the resist layer.
  • a method of setting the film thickness is exemplified. That is, the film thickness of the resist layer is the average film thickness.
  • a method of reducing impurities such as metals contained in various materials for example, a method of selecting a raw material with a low metal content as a raw material constituting various materials, a method of filtering the raw materials constituting various materials with a filter. and a method of performing distillation under conditions in which contamination is suppressed as much as possible by, for example, lining the inside of the apparatus with Teflon (registered trademark).
  • a positive pattern is preferably formed, and when an organic developer is used as the developer, the positive pattern is preferably formed.
  • a negative pattern is preferably formed.
  • the repeating unit having an acid-decomposable group (repeating unit having an acid-decomposable group containing an unsaturated bond) is preferable in addition to the repeating unit having an acid-decomposable group described later.
  • the polar group is preferably a carboxyl group, a phenolic hydroxyl group, a fluorinated alcohol group (preferably a hexafluoroisopropanol group), or a sulfonic acid group.
  • the resin (A) preferably contains a repeating unit having a group that is decomposed by the action of an acid to generate a carboxyl group, or a repeating unit that has a group that is decomposed by the action of an acid to generate a phenolic hydroxyl group.
  • the repeating unit having a group that decomposes under the action of an acid to generate a phenolic hydroxyl group preferably has a group represented by formula (Y1) described later as a leaving group that leaves under the action of an acid. .
  • the cycloalkyl group formed by combining two of Rx 1 to Rx 3 includes a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group or a cyclohexyl group, a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, and a tetracyclododeca.
  • a polycyclic cycloalkyl group such as a nyl group or an adamantyl group is preferable, and a monocyclic cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms is more preferable.
  • L 1 represents a divalent linking group optionally having a fluorine atom or an iodine atom.
  • the divalent linking group optionally having a fluorine atom or an iodine atom includes -CO-, -O-, -S-, -SO-, -SO 2 -, a fluorine atom or an iodine atom. (eg, an alkylene group, a cycloalkylene group, an alkenylene group, an arylene group, etc.), and a linking group in which a plurality of these are linked.
  • substituents 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 an alkoxycarbonyl group. (2 to 6 carbon atoms).
  • the number of carbon atoms in the substituent is preferably 8 or less.
  • repeating units having an acid-decomposable group are shown below, but the present invention is not limited thereto.
  • Xa 1 represents H, CH 3 , CF 3 or CH 2 OH
  • Rxa and Rxb each independently represent a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
  • the repeating unit represented by the formula (B) is preferably an acid-decomposable (meth)acrylic acid tertiary ester-based repeating unit (Xb represents a hydrogen atom or a methyl group, and L represents a —CO— group.
  • repeating units having an acid group include the following repeating units.
  • the total content of repeating units containing at least one of a fluorine atom, a bromine atom and an iodine atom is preferably 10 mol% or more with respect to all repeating units of the resin (A). , more preferably 20 mol % or more, still more preferably 30 mol % or more, and particularly preferably 40 mol % or more.
  • the upper limit is not particularly limited, it is, for example, 100 mol % or less with respect to all repeating units of the resin (A).
  • the repeating unit containing at least one of a fluorine atom, a bromine atom and an iodine atom includes, for example, a repeating unit having a fluorine atom, a bromine atom or an iodine atom and having an acid-decomposable group, a fluorine atom, a bromine A repeating unit having an atom or an iodine atom and having an acid group, and a repeating unit having a fluorine atom, a bromine atom or an iodine atom.
  • the lactone structure or sultone structure may have a substituent (Rb 2 ).
  • Preferred substituents (Rb 2 ) include alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, cycloalkyl groups having 4 to 7 carbon atoms, alkoxy groups having 1 to 8 carbon atoms, alkoxycarbonyl groups having 1 to 8 carbon atoms, and carboxyl groups. , a halogen atom, a cyano group, and an acid-decomposable group.
  • n2 represents an integer of 0-4. When n2 is 2 or more, multiple Rb 2 may be different, and multiple Rb 2 may combine to form a ring.
  • R A 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a monovalent organic group (preferably a methyl group).
  • n represents an integer of 0 or more.
  • R A 2 represents a substituent. When n is 2 or more, a plurality of R A 2 may be the same or different.
  • A represents a single bond or a divalent linking group.
  • the divalent linking group includes an alkylene group, a divalent linking group having a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure, an ether group, an ester group, a carbonyl group, a carboxyl group, or a combination thereof. Divalent groups are preferred.
  • Z represents an atomic group forming a monocyclic or polycyclic ring together with the group represented by -O-CO-O- in the formula.
  • the content of the unit Y is preferably 1 mol% or more, more preferably 10 mol% or more, relative to all repeating units in the resin (A).
  • the upper limit is preferably 85 mol% or less, more preferably 80 mol% or less, still more preferably 70 mol% or less, and particularly 60 mol% or less, relative to all repeating units in the resin (A). preferable.
  • a specific example of means for achieving the above (b) is a method of introducing a repeating unit represented by the formula (B) into the resin (A).
  • Resin (A) may contain a repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group. This improves the adhesion to the substrate and the compatibility with the developer.
  • a repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group is preferably a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group.
  • a repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group preferably does not have an acid-decomposable group. Examples of repeating units having a hydroxyl group or a cyano group include those described in paragraphs [0081] to [0084] of JP-A-2014-098921.
  • Resin (A) may contain a repeating unit having an alkali-soluble group.
  • the alkali-soluble group includes a carboxyl group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, a bisulfonylimide group, and an aliphatic alcohol group substituted with an electron-withdrawing group at the ⁇ -position (eg, a hexafluoroisopropanol group). , is preferably a carboxyl group.
  • the resin (A) contains a repeating unit having an alkali-soluble group, the resolution for contact holes is increased. Repeating units having an alkali-soluble group include those described in paragraphs [0085] and [0086] of JP-A-2014-098921.
  • the resin (A) may contain repeating units other than the repeating units described above.
  • the resin (A) is a repeating unit selected from the group consisting of repeating units having an oxathian ring group, repeating units having an oxazolone ring group, repeating units having a dioxane ring group, and repeating units having a hydantoin ring group. may contain Such repeating units are exemplified below.
  • the content of the resin (A) is preferably 40.0 to 99.9% by mass, more preferably 60.0 to 90.0% by mass, based on the total mass of the resist layer. more preferred.
  • the resin (A) may be used singly or in combination.
  • the molecular weight of the acid generator is preferably 3,000 or less, more preferably 2,000 or less, even more preferably 1,000 or less. Although the lower limit is not particularly limited, 100 or more is preferable.
  • the acid generator (B) is in the form of being incorporated into a part of the polymer, it may be incorporated into a part of the resin (A), or may be incorporated into a resin different from the resin (A). .
  • the acid generator (B) is preferably in the form of a low molecular weight compound.
  • R 201 , R 202 and R 203 each independently represent an organic group.
  • the number of carbon atoms in the organic groups for R 201 , R 202 and R 203 is preferably 1-30, more preferably 1-20.
  • two of R 201 to R 203 may combine to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester group, an amide group, or a carbonyl group.
  • Groups formed by combining two of R 201 to R 203 include, for example, an alkylene group (eg, a butylene group and a pentylene group), and —CH 2 —CH 2 —O—CH 2 —CH 2 — is mentioned.
  • one of R 201 to R 203 may be an aryl group, and the remaining two of R 201 to R 203 may combine to form a ring structure, in which an oxygen atom, a sulfur atom, It may contain an ester group, an amide group, or a carbonyl group.
  • the group formed by bonding two of R 201 to R 203 includes, for example, one or more methylene groups substituted with an oxygen atom, a sulfur atom, an ester group, an amide group and/or a carbonyl group. alkylene groups (eg, butylene group, pentylene group, and —CH 2 —CH 2 —O—CH 2 —CH 2 —).
  • the acid-decomposable group is intended to be a group that is decomposed by the action of an acid to generate a polar group, and preferably has a structure in which the polar group is protected by a leaving group that is eliminated by the action of an acid.
  • the polar group and leaving group are as described above.
  • R 6c and R 7c each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group (eg, t-butyl group), a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an aryl group.
  • R x and R y each independently represent an alkyl group, a cycloalkyl group, a 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, an alkoxycarbonylalkyl group, an allyl group, or a vinyl group. It is also preferred that the substituents of R 1c to R 7c , R x and R y independently form an acid-decomposable group by any combination of substituents.
  • Examples of groups formed by bonding two or more of R 1c to R 5c , R 6c and R 7c , and R x and R y include alkylene groups such as a butylene group and a pentylene group. A methylene group in this alkylene group may be substituted with a heteroatom such as an oxygen atom.
  • the group formed by combining R 5c and R 6c and R 5c and R x is preferably a single bond or an alkylene group.
  • Alkylene groups include methylene and ethylene groups.
  • R 204 and R 205 each independently represent an aryl group, an alkyl group, or a cycloalkyl group.
  • the aryl group for R 204 and R 205 is preferably a phenyl group or a naphthyl group, more preferably a phenyl group.
  • the aryl group for R 204 and R 205 may be an aryl group having a heterocyclic ring having an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, or the like.
  • aralkyl group in the aralkylcarboxylate anion an aralkyl group having 7 to 14 carbon atoms is preferred.
  • Aralkyl groups having 7 to 14 carbon atoms include, for example, benzyl, phenethyl, naphthylmethyl, naphthylethyl and naphthylbutyl groups.
  • R3 represents an organic group.
  • the organic group is not particularly limited as long as it has 1 or more carbon atoms. branched chain alkyl group) or a cyclic group.
  • the organic group may or may not have a substituent.
  • the organic group may or may not have a heteroatom (oxygen atom, sulfur atom, and/or nitrogen atom, etc.).
  • the organic group having a cyclic structure is preferably a hydrocarbon group having a cyclic structure.
  • the above hydrocarbon group having a cyclic structure is preferably a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group. These groups may have a substituent.
  • the cycloalkyl group may be monocyclic (such as cyclohexyl group) or polycyclic (such as adamantyl group), and preferably has 5 to 12 carbon atoms.
  • Examples of the lactone group and sultone group include structures represented by the above formulas (LC1-1) to (LC1-21) and structures represented by formulas (SL1-1) to (SL1-3). , preferably a group obtained by removing one hydrogen atom from a ring member atom constituting a lactone structure or a sultone structure.
  • the polycyclic alicyclic group includes, for example, a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and a polycyclic cycloalkyl group such as an adamantyl group.
  • alicyclic groups having a bulky structure with 7 or more carbon atoms such as norbornyl, tricyclodecanyl, tetracyclodecanyl, tetracyclododecanyl, and adamantyl groups, are preferred.
  • R 53 and R 54 each independently represent an organic group (preferably a hydrocarbon group having a fluorine atom). R 53 and R 54 may combine with each other to form a ring.
  • Condition I A compound PI obtained by replacing the cation site M 1 + in the structural site X and the cation site M 2 + in the structural site Y in the compound (I) with H + in the structural site X and the acid dissociation constant a1 derived from the acidic site represented by HA 1 obtained by replacing the cation site M 1 + with H + , and replacing the cation site M 2 + in the structural site Y with H + It has an acid dissociation constant a2 derived from the acidic site represented by HA2, and the acid dissociation constant a2 is greater than the acid dissociation constant a1.
  • the difference (absolute value) between the acid dissociation constant a1 (the maximum value when there are multiple acid dissociation constants a1) and the acid dissociation constant a2 is preferably 0.1 or more, and preferably 0.5 or more. More preferably, 1.0 or more is even more preferable.
  • the upper limit of the difference (absolute value) between the acid dissociation constant a1 (the maximum value if there are a plurality of acid dissociation constants a1) and the acid dissociation constant a2 is not particularly limited, but is, for example, 16 or less.
  • monovalent anionic functional groups represented by A 11 - monovalent anionic functional groups represented by any one of formulas (AX-1) to (AX-3) are preferred. preferable.
  • monovalent anionic functional group represented by A 12 - a monovalent anionic functional group represented by any one of formulas (BX-1) to (BX-7) is preferable.
  • a monovalent anionic functional group represented by any one of the formulas (BX-1) to (BX-6) is more preferred.
  • R A1 and R A2 each independently represent a monovalent organic group. * represents a binding position.
  • the monovalent organic group represented by R A1 is not particularly limited, and examples thereof include a cyano group, a trifluoromethyl group and a methanesulfonyl group.
  • the divalent linking group represented by L1 is preferably a divalent linking group represented by formula (L1).
  • M 31a + , M 31b + , and M 32 + each independently represent a monovalent organic cation.
  • the organic cations represented by M 31a + , M 31b + , and M 32 + are synonymous with M 1 + described above, and the preferred embodiments are also the same.
  • L 31 and L 32 each independently represent a divalent organic group.
  • M 31a + , M 31b + , and M 32 + may be the same or different. At least one of M 31a + , M 31b + , M 32 + , A 31a ⁇ , A 32 ⁇ , L 31 and L 32 may have an acid-decomposable group as a substituent.
  • L 31 and L 32 in formula (Ia-3) represent a divalent organic group represented by formula (L2)
  • the bond (*) on the L A side in formula (L2) is Bonding with A 31a - and A 32 - in formula (Ia-3) is preferred.
  • the organic cations represented by M 51a + , M 51b + , M 51c + , M 52a + , and M 52b + in the above formula (Ia-5) are replaced with H +
  • the acid dissociation constant a2-1 derived from the acidic site represented by A 52a H and the acid dissociation constant a2-2 derived from the acidic site represented by A 52b H are the acid dissociation constant a1 derived from A 51a H ⁇ 1, the acid dissociation constant a1-2 derived from the acidic site represented by A 51b H, and the acid dissociation constant a1-3 derived from the acidic site represented by A 51c H.
  • At least one of M 51b + , M 51c + , M 52a + , M 52b + , A 51a ⁇ , A 51b ⁇ , A 51c ⁇ , L 51 , L 52 and L 53 is an acid It may have a decomposable group.
  • the preferred range of the acid dissociation constant a1 derived from the acidic site represented by is the same as the acid dissociation constant a1 in the above compound PI.
  • the compound PIIa-1 and the acid generated from the compound represented by the formula (IIa-1) by electron beam irradiation are the same.
  • At least one of M 61a + , M 61b + , A 61a ⁇ , A 61b ⁇ , L 61 , L 62 and R 2X may have an acid-decomposable group as a substituent.
  • a 71a ⁇ , A 71b ⁇ , and A 71c ⁇ have the same meanings as A 11 ⁇ in formula (Ia-1) above, and preferred embodiments are also the same.
  • M 71a + , M 71b + , and M 71c + have the same meanings as M 11 + in formula (Ia-1) above, and preferred embodiments are also the same.
  • L 71 , L 72 , and L 73 have the same meanings as L 1 in formula (Ia-1) above, and preferred embodiments are also the same.
  • the content of the acid generator (B) is not particularly limited. , is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1.0% by mass or more, and even more preferably 10% by mass or more.
  • the above content is preferably 50.0% by mass or less, more preferably 30.0% by mass or less, and even more preferably 25.0% by mass or less, relative to the total mass of the resist layer.
  • the acid generator (B) may be used alone or in combination of two or more.
  • Examples 1 to 24, Comparative Examples 1 to 5> Using ACTM (manufactured by Tokyo Electron Co., Ltd.), a resist layer-forming composition, an intermediate layer-forming composition, and a , and the composition for forming a conductive layer were spin-coated in this order to form a laminate. In addition, after applying each composition, heat treatment was performed under the conditions in the "Pre Bake" column shown in Table 6.
  • PEB post-exposure bake
  • the amount of film reduction of the intermediate layer with respect to the developing solution was evaluated by the following method. First, on a silicon wafer having a diameter of 200 mm, the intermediate layer forming composition used in each example and comparative example was applied, and the "Pre Bake" column of the "Intermediate layer coating conditions” column in Table 6 was applied. An intermediate layer (thickness: 100 nm) was produced by heat-treating under the conditions of . Next, the thickness reduction (nm) of the intermediate layer was measured when the intermediate layer produced was immersed in the developing solution (30 ml) used in each example and comparative example for 30 seconds. The amount of film thickness reduction means the film thickness reduced after the immersion treatment from the initial film thickness of 100 nm. The results are summarized in Table 7.
  • the "film thickness (nm)" column in the “resist coating conditions” column means the film thickness of the resist layer
  • the “film thickness (nm)” column in the “intermediate layer coating conditions” column indicates the thickness of the intermediate layer. It means the film thickness of the layer
  • the column of "film thickness (nm)" in the column of "conductive layer coating conditions” means the film thickness of the conductive layer.
  • the pattern formation method of the present invention produced the desired effects.
  • Example 1 and Examples 3 and 4 when the content of the compound that generates acid upon electron beam irradiation with respect to the total mass of the resist layer is 10% by mass or more, a more excellent effect can be obtained. was confirmed. Further, from a comparison between Example 1 and Example 5, it was confirmed that better effects can be obtained when the pKa of the acid generated from the compound that generates acid by electron beam irradiation is -1.00 or less. was done.
  • Example 1 From a comparison between Example 1 and Example 6, it was confirmed that when the size of the acid generated from the compound that generates acid by electron beam irradiation is 240 ⁇ 3 or more, a more excellent effect can be obtained. . Further, from a comparison between Example 1 and Examples 7 and 8, it was confirmed that better effects can be obtained when the resist layer contains a basic compound whose basicity decreases or disappears when irradiated with an electron beam. . Further, from a comparison between Example 1 and Example 9, it was confirmed that when the resist layer contained the compound (I) described above, more excellent effects were obtained. In addition, when the resist layer contains the compound (II) described above, more excellent effects are obtained.
  • Examples 25-26, Comparative Examples 6-9> Using ACTM (manufactured by Tokyo Electron Co., Ltd.), a resist layer-forming composition, an intermediate layer-forming composition, and a , and the composition for forming a conductive layer were spin-coated in this order to form a laminate. In addition, after applying each composition, heat treatment was performed under the conditions in the "Pre Bake" column shown in Table 8.

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Abstract

形成されるパターンの長周期のうねりが抑制された、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。パターン形成方法は、基板と、レジスト層と、中間層と、導電性層とをこの順で有する積層体を作製する工程1と、積層体に電子線をパターン状に照射する工程2と、電子線が照射された積層体に対して現像処理を施し、パターンを形成する工程3とを有し、レジスト層の膜厚が150nm以下である。

Description

パターン形成方法、電子デバイスの製造方法
 本発明は、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。
 近年、より高解像度の露光技術として、電子線リソグラフィ技術が注目を集めている。
 特許文献1においては、レジスト層と導電性層との反応を抑制する目的で、レジスト層と、中間層と、導電性層とをこの順で有する積層体を用いて、パターンを形成する方法が開示されている。
特開2010-153641号公報
 一方で、パターンのより一層の微細化に伴い、近年、形成されるパターンの長手方向において長周期のうねりの抑制が求められている。上記長周期のうねりとは、パターンの長手方向において、パターンの幅はほぼ一定を保ったままライン中心の位置が変動するという現象である。
 本発明者らは、特許文献1で具体的に記載される積層体を用いてパターンを形成したところ、上述した長周期のうねりが発生し、その改善が必要であることを知見した。
 本発明は、上記実情に鑑みて、形成されるパターンの長周期のうねりが抑制された、パターン形成方法を提供することを課題とする。
 また、本発明は、電子デバイスの製造方法も提供することを課題とする。
 本発明者らは、以下の構成により上記課題を解決できることを見出した。
(1) 基板と、レジスト層と、中間層と、導電性層とをこの順で有する積層体を作製する工程1と、
 積層体に電子線をパターン状に照射する工程2と、
 電子線が照射された積層体に対して現像処理を施し、パターンを形成する工程3とを有し、
 レジスト層の膜厚が150nm以下である、パターン形成方法。
(2) 工程1が、基板上にレジスト層形成用組成物を塗布してレジスト層を形成する工程1Aと、レジスト層上に中間層形成用組成物を塗布して中間層を形成する工程1Bと、中間層上に導電性層形成用組成物を塗布して導電性層を形成する工程1Cとを有する、(1)に記載のパターン形成方法。
(3) レジスト層が、酸の作用により現像液に対する溶解性が変化する樹脂を含み、
 後述する要件1及び2の少なくとも一方を満たす、(1)又は(2)に記載のパターン形成方法。
(4) 要件1を満たす場合には、化合物の含有量が、レジスト層全質量に対して、10質量%以上であり、
 要件2を満たす場合には、繰り返し単位の含有量が、レジスト層全質量に対して、10質量%以上である、(3)に記載のパターン形成方法。
(5) 電子線の照射により酸を発生する化合物から発生する酸のpKaが-1.00以下である、(3)又は(4)に記載のパターン形成方法。
(6) 電子線の照射により酸を発生する化合物から発生する酸のサイズが240Å以上である、(3)~(5)のいずれかに記載のパターン形成方法。
(7) 電子線の照射により酸を発生する化合物が、後述する化合物(I)及び(II)から選ばれる1種以上の化合物である、(3)~(6)のいずれかに記載のパターン形成方法。
(8) 樹脂が、酸基を有する繰り返し単位を含む、(3)~(7)のいずれかに記載のパターン形成方法。
(9) 酸基が、フェノール性水酸基、及び、フッ素化アルコール基からなる群から選択される、(8)に記載のパターン形成方法。
(10) 樹脂が、酸の作用により分解しカルボキシル基を発生する基を有する繰り返し単位を含む、(3)~(9)のいずれかに記載のパターン形成方法。
(11) 樹脂が、酸の作用により分解しフェノール性水酸基を発生する基を有する繰り返し単位を含む、(3)~(9)のいずれかに記載のパターン形成方法。
(12) 樹脂が、ラクトン基、スルトン基、及び、カーボネート基からなる群から選択される少なくとも1種の基を有する繰り返し単位を含む、(3)~(11)のいずれかに記載のパターン形成方法。
(13) レジスト層が、電子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を含む、(1)~(12)のいずれかに記載のパターン形成方法。
(14) 塩基性化合物が、電子線の照射により酸を発生するオニウム塩化合物を含み、
 オニウム塩から発生する酸が、電子線の照射により酸を発生する化合物から発生する酸よりも弱酸である、(13)に記載のパターン形成方法。
(15) 中間層が、現像処理で使用される現像液に可溶である、(1)~(14)のいずれかに記載のパターン形成方法。
(16) 中間層が、中間層形成用組成物を用いて形成された層であり、
 中間層形成用組成物が、現像処理で使用される現像液に可溶な樹脂と、レジスト層を実質的に溶解しない溶剤とを含む、(1)~(15)のいずれかに記載のパターン形成方法。
(17) レジスト層を実質的に溶解しない溶剤が、炭素数4~10の1価アルコール、
炭素数6~14のエーテル、及び、炭素数8~14の炭化水素からなる群から選択される、(16)に記載のパターン形成方法。
(18) 現像処理で使用される現像液に可溶な樹脂が、カルボキシル基、フェノール性水酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、及び、スルホンアミド基からなる群から選択される少なくとも1種の基を有する繰り返し単位を含む、(16)又は(17)に記載のパターン形成方法。
(19) (1)~(18)のいずれかに記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。
 本発明によれば、形成されるパターンの長周期のうねりが抑制された、パターン形成方法を提供できる。
 また、本発明によれば、電子デバイスの製造方法も提供できる。
 以下、本発明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場合があるが、本発明はそのような実施態様に限定されない。
 本明細書中における基(原子団)の表記について、本発明の趣旨に反しない限り、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さない基と共に置換基を有する基をも包含する。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含する。
 また、本明細書中における「有機基」とは、少なくとも1個の炭素原子を含む基をいう。
 置換基は、特に断らない限り、1価の置換基が好ましい。
 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。
 本明細書において表記される二価の基の結合方向は、特に断らない限り制限されない。例えば、「X-Y-Z」なる式で表される化合物中の、Yが-COO-である場合、Yは、-CO-O-であってもよく、-O-CO-であってもよい。また、上記化合物は「X-CO-O-Z」であってもよく「X-O-CO-Z」であってもよい。
 1Åは1×10-10mである。
 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(東ソー社製HLC-8120GPC)によるGPC測定(溶媒:テトラヒドロフラン、流量(サンプル注入量):10μL、カラム:東ソー社製TSK gel Multipore HXL-M、カラム温度:40℃、流速:1.0mL/分、検出器:示差屈折率検出器(Refractive Index Detector))によるポリスチレン換算値として定義される。
 本明細書において酸解離定数(pKa)とは、水溶液中でのpKaを表し、具体的には、下記ソフトウェアパッケージ1を用いて、ハメットの置換基定数及び公知文献値のデータベースに基づいた値を、計算により求められる値である。
 ソフトウェアパッケージ1: Advanced Chemistry Development (ACD/Labs) Software V8.14 for Solaris (1994-2007 ACD/Labs)。
 一方で、pKaは、分子軌道計算法によっても求められる。この具体的な方法としては、熱力学サイクルに基づいて、水溶液中におけるH解離自由エネルギーを計算することで算出する手法が挙げられる。H解離自由エネルギーの計算方法については、例えばDFT(密度汎関数法)により計算することができるが、他にも様々な手法が文献等で報告されており、これに制限されるものではない。なお、DFTを実施できるソフトウェアは複数存在するが、例えば、Gaussian16が挙げられる。
 本明細書中のpKaとは、上述した通り、ソフトウェアパッケージ1を用いて、ハメットの置換基定数及び公知文献値のデータベースに基づいた値を計算により求められる値を指すが、この手法によりpKaが算出できない場合には、DFT(密度汎関数法)に基づいてGaussian16により得られる値を採用するものとする。
 また、本明細書中のpKaは、上述した通り「水溶液中でのpKa」を指すが、水溶液中でのpKaが算出できない場合には、「ジメチルスルホキシド(DMSO)溶液中でのpKa」を採用するものとする。
 本明細書において、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る。
 本明細書において、固形分とは、溶剤以外の全ての成分を意味する。なお、固形分の性状が液状であっても、固形分として計算する。
 本発明のパターン形成方法の特徴点としては、基板と、レジスト層と、中間層と、導電性層とをこの順で有する積層体中のレジスト層の膜厚が150nm以下である点が挙げられる。本発明者らは、レジスト層の膜厚を従来よりも薄くすることにより、形成されるパターンの長周期のうねりが抑制されることを知見した。
 本発明のパターン形成方法は、以下の工程1~3を有する。
工程1:基板と、レジスト層と、中間層と、導電性層とをこの順で有する積層体を作製する工程
工程2:積層体に電子線をパターン状に照射する工程
工程3:電子線が照射された積層体に対して現像処理を施し、パターンを形成する工程
 以下では、まず、各工程の手順について説明する。
<工程1>
 工程1は、基板と、レジスト層と、中間層と、導電性層とをこの順で有する積層体を作製する工程である。
 基板、レジスト層、中間層、及び、導電性層は、後段で詳述する。
 上記積層体の製造方法は特に制限されず、例えば、基板上に各層を形成するための組成物を順次塗布して、各層を順次形成する方法、及び、別途作製したレジスト層、中間層、及び、導電性層を基板上に順次転写する方法が挙げられる。
 なかでも、生産性に優れる点から、工程1が、基板上にレジスト層形成用組成物を塗布してレジスト層を形成する工程1Aと、レジスト層上に中間層形成用組成物を塗布して中間層を形成する工程1Bと、中間層上に導電性層形成用組成物を塗布して導電性層を形成する工程1Cとを有することが好ましい。
 以下、上記工程1A~工程1Cについて詳述する。
 工程1Aは、基板上にレジスト層形成用組成物を塗布してレジスト層を形成する工程である。
 レジスト層形成用組成物は、後段で詳述する。
 レジスト層形成用組成物を基板上に塗布する方法は特に制限されず、例えば、スピナー又はコーター等を用いた塗布方法が挙げられる。なかでも、塗布方法としては、スピナーを用いたスピン塗布が好ましい。
 スピナーを用いたスピン塗布をする際の回転数は、1000~3000rpmが好ましい。
 必要に応じて、レジスト層形成用組成物の塗布後、乾燥処理を実施してもよい。
 乾燥処理の方法としては、例えば、加熱して乾燥する方法が挙げられる。加熱は通常の露光機、及び/又は、現像機に備わっている手段で実施でき、ホットプレート等を用いて実施してもよい。加熱温度は80~150℃が好ましく、80~140℃がより好ましい。加熱時間は30~1000秒が好ましく、60~800秒がより好ましい。
 レジスト層は、工程1Bで使用される中間層形成用組成物に含まれる溶剤に対して不溶であることが好ましい。
 上記不溶とは、中間層形成用組成物に含まれる溶剤(30ml)に、膜厚100nmのレジスト層を30秒間浸漬した際の、レジスト層の膜減り量が3.0nm以下であることを意味する。上記レジスト層の膜減り量は、1.5nm以下であることが好ましい。
 レジスト層の膜厚は150nm以下である。なかでも、形成されるパターンの長周期のうねりがより抑制される点(以下、単に「本発明の効果がより優れる点」ともいう。)で、120nm以下が好ましく、90nm以下がより好ましい。下限は特に制限されないが、20nm以上が好ましく、30nm以上がより好ましい。
 レジスト層の膜厚の測定方法としては、レジスト層の任意の10点の膜厚を測定して、得られた10点の膜厚を算術平均して、得られた平均値を上記レジスト層の膜厚とする方法が挙げられる。つまり、上記レジスト層の膜厚は、平均膜厚である。
 工程1Bは、レジスト層上に中間層形成用組成物を塗布して中間層を形成する工程である。
 中間層形成用組成物は、後段で詳述する。
 中間層形成用組成物をレジスト層上に塗布する方法は特に制限されず、上述したレジスト層形成用組成物を基板上に塗布する方法が挙げられる。
 必要に応じて、中間層形成用組成物の塗布後、乾燥処理を実施してもよい。
 乾燥処理の方法は、レジスト層形成用組成物の塗布後に実施してもよい乾燥処理の方法が挙げられる。
 中間層は、工程1Cで使用される導電性層形成用組成物に含まれる溶剤に対して不溶であることが好ましい。
 上記不溶とは、導電性層形成用組成物に含まれる溶剤(30ml)に、膜厚100nmの中間層を30秒間浸漬した際の、中間層の膜減り量が3.0nm以下であることを意味する。上記中間層の膜減り量は、1.5nm以下であることが好ましい。
 中間層は、後述する工程3で実施される現像処理で使用される現像液に可溶であることが好ましい。
 上記可溶とは、現像処理で使用される現像液(30ml)に、膜厚100nmの中間層を30秒間浸漬した際の、中間層の膜減り量が98nm以上であることを意味する。上記中間層の膜減り量は、100nmであることが好ましい。
 中間層の膜厚は特に制限されず、本発明の効果がより優れる点で、20~100nmが好ましく、40~80nmがより好ましい。
 中間層の膜厚の測定方法としては、中間層の任意の10点の膜厚を測定して、得られた10点の膜厚を算術平均して、得られた平均値を上記中間層の膜厚とする方法が挙げられる。つまり、上記中間層の膜厚は、平均膜厚である。
 工程1Cは、中間層上に導電性層形成用組成物を塗布して導電性層を形成する工程である。
 導電性層形成用組成物は、後段で詳述する。
 導電性層形成用組成物を中間層上に塗布する方法は特に制限されず、上述したレジスト層形成用組成物を基板上に塗布する方法が挙げられる。
 必要に応じて、導電性層形成用組成物の塗布後、乾燥処理を実施してもよい。
 乾燥処理の方法は、レジスト層形成用組成物の塗布後に実施してもよい乾燥処理の方法が挙げられる。
 導電性層は、後述する工程3で実施される現像処理で使用される現像液に可溶であることが好ましい。
 上記可溶とは、現像処理で使用される現像液(30ml)に、膜厚100nmの導電性層を30秒間浸漬した際の、導電性層の膜減り量が98nm以上であることを意味する。上記導電性層の膜減り量は、100nmであることが好ましい。
 導電性層の膜厚は特に制限されず、本発明の効果がより優れる点で、10~60nmが好ましく、20~40nmがより好ましい。
 導電性層の膜厚の測定方法としては、導電性層の任意の10点の膜厚を測定して、得られた10点の膜厚を算術平均して、得られた平均値を上記導電性層の膜厚とする方法が挙げられる。つまり、上記導電性層の膜厚は、平均膜厚である。
<工程2>
 工程2は、積層体に電子線をパターン状に照射する工程である。
 積層体中の電子線が照射される領域はパターン状であり、例えば、ライン状に電子線が照射される。なお、電子線は、通常、導電性層側から積層体に照射される。
 電子線を照射した後、工程3を実施する前に、ベーク(加熱)を行うのが好ましい。ベークにより電子線の照射部において、反応が促進され、感度及びパターン形状がより良好となる。
 加熱温度は80~150℃が好ましく、80~140℃がより好ましい。
 加熱時間は10~1000秒が好ましく、10~500秒がより好ましい。
 加熱は通常の露光機及び/又は現像機に備わっている手段で実施でき、ホットプレート等を用いて行ってもよい。
<工程3>
 工程3は、電子線が照射された積層体に対して現像処理を施し、パターンを形成する工程である。
 現像処理で使用する現像液は、アルカリ現像液であっても、有機溶剤を含む現像液(以下、有機系現像液ともいう)であってもよい。
 現像方法としては、例えば、現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静置して現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、及び、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液吐出ノズルをスキャンしながら現像液を吐出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)が挙げられる。
 また、現像を行う工程の後に、他の溶剤に置換しながら、現像を停止する工程を実施してもよい。
 現像時間は、10~300秒が好ましく、20~120秒がより好ましい。
 現像液の温度は、0~50℃が好ましく、15~35℃がより好ましい。
 アルカリ現像液は、アルカリを含むアルカリ水溶液を用いるのが好ましい。
 アルカリ水溶液の種類は特に制限されないが、例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドに代表される4級アンモニウム塩、無機アルカリ、1級アミン、2級アミン、3級アミン、アルコールアミン、又は、環状アミン等を含むアルカリ水溶液が挙げられる。なかでも、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(TMAH)に代表される4級アンモニウム塩の水溶液が好ましい。
 アルカリ現像液には、アルコール類、及び、界面活性剤等を適当量添加してもよい。
 アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常、0.1~20質量%である。また、アルカリ現像液のpHは、通常、10.0~15.0である。
 有機系現像液としては、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤、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種の有機溶剤を含む現像液が好ましい。
 上記の溶剤は、複数混合してもよいし、上記以外の溶剤又は水と混合してもよい。現像液全体としての含水率は、50質量%未満が好ましく、20質量%未満がより好ましく、10質量%未満が更に好ましく、実質的に水分を含まないのが特に好ましい。
 有機系現像液に対する有機溶剤の含有量は、現像液の全量に対して、50~100質量%が好ましく、80~100質量%がより好ましく、90~100質量%が更に好ましい。
<他の工程>
 上記パターン形成方法は、工程3の後に、リンス液を用いて洗浄する工程を含むのが好ましい。
 アルカリ現像液を用いて現像する工程の後のリンス工程に用いるリンス液としては、例えば、純水が挙げられる。
 リンス液には、界面活性剤を適当量添加してもよい。
 有機系現像液を用いた現像工程の後のリンス工程に用いるリンス液は、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種の有機溶剤を含むリンス液が好ましい。
 リンス工程の方法は特に限定されず、例えば、一定速度で回転している基板上にリンス液を吐出しつづける方法(回転塗布法)、リンス液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、及び、基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)等が挙げられる。
 また、本発明のパターン形成方法は、リンス工程の後に加熱工程(Post Bake)を含んでいてもよい。本工程により、ベークによりパターン間及びパターン内部に残留した現像液及びリンス液が除去される。また、本工程により、レジストパターンがなまされ、パターンの表面荒れが改善される効果もある。リンス工程の後の加熱工程における加熱温度は40~250℃(好ましくは90~200℃)が好ましく、加熱時間は10秒間~3分間(好ましくは30秒間~120秒間)が好ましい。
 また、形成されたパターンをマスクとして、基板のエッチング処理を実施してもよい。つまり、工程3にて形成されたパターンをマスクとして、基板を加工して、基板にパターンを形成してもよい。
 基板の加工方法は特に限定されないが、工程3で形成されたパターンをマスクとして、基板に対してドライエッチングを行うことにより、基板にパターンを形成する方法が好ましい。ドライエッチングは、酸素プラズマエッチングが好ましい。
 本発明のパターン形成方法において使用される各種材料(例えば、レジスト層形成用組成物、中間層形成用組成物、導電性層形成用組成物、現像液、及び、リンス液等)は、金属等の不純物を含まないのが好ましい。これら材料に含まれる不純物の含有量は、1質量ppm以下が好ましく、10質量ppb以下がより好ましく、100質量ppt以下が更に好ましく、10質量ppt以下が特に好ましく、1質量ppt以下が最も好ましい。ここで、金属不純物としては、例えば、Na、K、Ca、Fe、Cu、Mg、Al、Li、Cr、Ni、Sn、Ag、As、Au、Ba、Cd、Co、Pb、Ti、V、W、及び、Znが挙げられる。
 各種材料から金属等の不純物を除去する方法としては、例えば、フィルターを用いた濾過が挙げられる。フィルターを用いた濾過の詳細は、国際公開第2020/004306号の段落[0321]に記載される。
 また、各種材料に含まれる金属等の不純物を低減する方法としては、例えば、各種材料を構成する原料として金属含有量が少ない原料を選択する方法、各種材料を構成する原料に対してフィルター濾過を行う方法、及び、装置内をテフロン(登録商標)でライニングする等してコンタミネーションを可能な限り抑制した条件下で蒸留を行う方法が挙げられる。
 フィルター濾過の他、吸着材による不純物の除去を行ってもよく、フィルター濾過と吸着材とを組み合わせて使用してもよい。吸着材としては、公知の吸着材を使用でき、例えば、シリカゲル及びゼオライト等の無機系吸着材、並びに、活性炭等の有機系吸着材を使用できる。上記各種材料に含まれる金属等の不純物を低減するためには、製造工程における金属不純物の混入を防止する必要がある。製造装置から金属不純物が十分に除去されたかどうかは、製造装置の洗浄に使用された洗浄液中に含まれる金属成分の含有量を測定して確認できる。使用後の洗浄液に含まれる金属成分の含有量は、100質量ppt(parts per trillion)以下が好ましく、10質量ppt以下がより好ましく、1質量ppt以下が更に好ましい。
 リンス液等の有機系処理液には、静電気の帯電、引き続き生じる静電気放電に伴う、薬液配管及び各種パーツ(フィルター、O-リング、チューブ等)の故障を防止する為、導電性の化合物を添加してもよい。導電性の化合物は特に制限されないが、例えば、メタノールが挙げられる。添加量は特に制限されないが、好ましい現像特性又はリンス特性を維持する点で、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましい。
 薬液配管としては、例えば、SUS(ステンレス鋼)、又は、帯電防止処理の施されたポリエチレン、ポリプロピレン、若しくは、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン、又はパーフルオロアルコキシ樹脂等)で被膜された各種配管を使用できる。フィルター及びO-リングに関しても同様に、帯電防止処理の施されたポリエチレン、ポリプロピレン、又はフッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン、又はパーフルオロアルコキシ樹脂等)を使用できる。
<電子デバイスの製造方法>
 また、本発明は、上記したパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法、及びこの製造方法により製造された電子デバイスにも関する。
 本発明の電子デバイスは、電気電子機器(家電、OA(Office Automation)、メディア関連機器、光学用機器及び通信機器等)に、好適に、搭載されるものである。
<レジスト層>
 レジスト層は、電子線の照射及び現像処理によりパターンを形成するために使用される層である。
 レジスト層は、酸の作用により現像液に対する溶解性が変化する樹脂(以下、樹脂(A)ともいう。)を含んでいてもよい。樹脂(A)については、後段で詳述する。
 樹脂(A)は、電子線の照射により酸を発生する化合物から水素原子を1つ除いて形成される残基を有する繰り返し単位を含むことが好ましい。言い換えれば、レジスト層は、以下の要件2を満たすことが好ましい。
要件2:樹脂(A)が、電子線の照射により酸を発生する化合物から水素原子を1つ除いて形成される残基を有する繰り返し単位(以下、特定単位ともいう。)を含む。
 上記要件2を満たす場合、特定単位の含有量が、レジスト層全質量に対して、10質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましい。上限は特に制限されないが、50質量%以下が好ましい。
 また、後述するように、レジスト層が電子線の照射により酸を発生する化合物を含むことが好ましい。言い換えれば、レジスト層は、以下の要件1を満たすことが好ましい。
要件1:レジスト層が、電子線の照射により酸を発生する化合物を含む。
 上記要件1を満たす場合、電子線の照射により酸を発生する化合物の含有量は、レジスト層全質量に対して、10質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましい。上限は特に制限されないが、50質量%以下が好ましい。
<樹脂(A)>
 レジスト層は、樹脂(A)を含んでいてもよい。
 樹脂(A)は、酸の作用により現像液に対する溶解性が増大する樹脂でもよいし、酸の作用により現像液に対する溶解性が減少する樹脂でもよい。
 樹脂(A)としては、通常、酸の作用により分解し極性が増大する基(以下、「酸分解性基」ともいう。)を有する樹脂が好ましく、酸分解性基を有する繰り返し単位を含む樹脂がより好ましい。
 従って、本発明のパターン形成方法において、典型的には、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繰り返し単位としては、後述する(酸分解性基を有する繰り返し単位)以外に、(不飽和結合を含む酸分解性基を有する繰り返し単位)が好ましい。
(酸分解性基を有する繰り返し単位)
 酸分解性基とは、酸の作用により分解して極性基を生じる基をいう。酸分解性基は、酸の作用により脱離する脱離基で極性基が保護された構造を有することが好ましい。つまり、樹脂(A)は、酸の作用により分解し、極性基を生じる基を有する繰り返し単位を含む。この繰り返し単位を含む樹脂は、酸の作用により極性が増大してアルカリ現像液に対する溶解度が増大し、有機溶剤に対する溶解度が減少する。
 極性基としては、アルカリ可溶性基が好ましく、例えば、カルボキシル基、フェノール性水酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、リン酸基、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、並びに、アルコール性水酸基が挙げられる。
 なかでも、極性基としては、カルボキシル基、フェノール性水酸基、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール基)、又は、スルホン酸基が好ましい。
 従って、樹脂(A)は、酸の作用により分解しカルボキシル基を発生する基を有する繰り返し単位、又は、酸の作用により分解しフェノール性水酸基を発生する基を有する繰り返し単位を含むことが好ましい。
 なお、上記酸の作用により分解しフェノール性水酸基を発生する基を有する繰り返し単位は、酸の作用により脱離する脱離基として、後述する式(Y1)で表される基を有することが好ましい。
 酸の作用により脱離する脱離基としては、例えば、式(Y1)~(Y4)で表される基が挙げられる。
式(Y1):-C(Rx)(Rx)(Rx
式(Y2):-C(=O)OC(Rx)(Rx)(Rx
式(Y3):-C(R36)(R37)(OR38
式(Y4):-C(Rn)(H)(Ar)
 式(Y1)及び式(Y2)中、Rx~Rxは、それぞれ独立に、アルキル基(直鎖状若しくは分岐鎖状)、シクロアルキル基(単環若しくは多環)、アルケニル基(直鎖状若しくは分岐鎖状)、又は、アリール基(単環若しくは多環)を表す。なお、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、それぞれ独立に、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表すことが好ましく、Rx~Rxは、それぞれ独立に、直鎖状のアルキル基を表すことがより好ましい。
 Rx~Rxの2つが結合して、単環又は多環を形成してもよい。
 Rx~Rxのアルキル基としては、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1~5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、及び、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、並びに、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のアリール基としては、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、アントリル基が挙げられる。
 Rx~Rxのアルケニル基としては、ビニル基が好ましい。
 Rx~Rxの2つが結合して形成される環としては、シクロアルキル基が好ましい。Rx~Rxの2つが結合して形成されるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、若しくは、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、又は、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、若しくは、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましく、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、環を構成するメチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基等のヘテロ原子を含む基、又は、ビニリデン基で置き換わっていてもよい。また、これらのシクロアルキル基は、シクロアルカン環を構成するエチレン基の1つ以上が、ビニレン基で置き換わっていてもよい。
 式(Y1)又は式(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、それぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表す。R37とR38とは、互いに結合して環を形成してもよい。1価の有機基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及び、アルケニル基が挙げられる。R36は水素原子であることも好ましい。
 なお、上記アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及び、アラルキル基には、酸素原子等のヘテロ原子及び/又はカルボニル基等のヘテロ原子を含む基が含まれていてもよい。例えば、上記アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及び、アラルキル基において、メチレン基の1つ以上が、酸素原子等のヘテロ原子及び/又はカルボニル基等のヘテロ原子を含む基で置き換わっていてもよい。
 また、R38は、繰り返し単位の主鎖が有する別の置換基と互いに結合して、環を形成してもよい。R38と繰り返し単位の主鎖が有する別の置換基とが互いに結合して形成する基は、メチレン基等のアルキレン基が好ましい。
 式(Y3)としては、下記式(Y3-1)で表される基が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 ここで、L及びLは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又は、これらを組み合わせた基(例えば、アルキル基とアリール基とを組み合わせた基)を表す。
 Mは、単結合又は2価の連結基を表す。
 Qは、ヘテロ原子を含んでいてもよいアルキル基、ヘテロ原子を含んでいてもよいシクロアルキル基、ヘテロ原子を含んでいてもよいアリール基、アミノ基、アンモニウム基、メルカプト基、シアノ基、アルデヒド基、又は、これらを組み合わせた基(例えば、アルキル基とシクロアルキル基とを組み合わせた基)を表す。
 アルキル基及びシクロアルキル基は、例えば、メチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、又は、カルボニル基等のヘテロ原子を含む基で置き換わっていてもよい。
 なお、L及びLのうち一方は水素原子であり、他方はアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又は、アルキレン基とアリール基とを組み合わせた基であることが好ましい。
 Q、M、及びLの少なくとも2つが結合して環(好ましくは、5員若しくは6員環)を形成してもよい。
 パターンの微細化の点では、Lが2級又は3級アルキル基であることが好ましく、3級アルキル基であることがより好ましい。2級アルキル基としては、イソプロピル基、シクロヘキシル基、及び、ノルボルニル基が挙げられ、3級アルキル基としては、tert-ブチル基、及び、アダマンタン基が挙げられる。これらの態様では、Tg(ガラス転移温度)及び活性化エネルギーが高くなるため、膜強度の担保に加え、かぶりの抑制ができる。
 式(Y4)中、Arは、芳香環基を表す。Rnは、アルキル基、シクロアルキル基、又は、アリール基を表す。RnとArとは互いに結合して非芳香族環を形成してもよい。Arとしては、アリール基が好ましい。
 繰り返し単位の酸分解性が優れる点から、極性基を保護する脱離基において、極性基(又はその残基)に非芳香族環が直接結合している場合、上記非芳香族環中の、上記極性基(又はその残基)と直接結合している環員原子に隣接する環員原子は、置換基としてフッ素原子等のハロゲン原子を有さないのも好ましい。
 酸の作用により脱離する脱離基は、他にも、3-メチル-2-シクロペンテニル基のような置換基(アルキル基等)を有する2-シクロペンテニル基、及び、1,1,4,4-テトラメチルシクロヘキシル基のような置換基(アルキル基等)を有するシクロヘキシル基でもよい。
 酸分解性基を有する繰り返し単位としては、式(A)で表される繰り返し単位も好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 Lは、フッ素原子又はヨウ素原子を有していてもよい2価の連結基を表し、Rは水素原子、フッ素原子、ヨウ素原子、フッ素原子若しくはヨウ素原子を有していてもよいアルキル基、又は、フッ素原子若しくはヨウ素原子を有していてもよいアリール基を表し、Rは酸の作用によって脱離し、フッ素原子又はヨウ素原子を有していてもよい脱離基を表す。ただし、L、R、及びRのうち少なくとも1つは、フッ素原子又はヨウ素原子を有する。
 Lは、フッ素原子又はヨウ素原子を有していてもよい2価の連結基を表す。フッ素原子又はヨウ素原子を有していてもよい2価の連結基としては、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO-、フッ素原子又はヨウ素原子を有していてもよい炭化水素基(例えば、アルキレン基、シクロアルキレン基、アルケニレン基、及び、アリーレン基等)、及び、これらの複数が連結した連結基が挙げられる。なかでも、Lとしては、-CO-、アリーレン基、又は、-アリーレン基-フッ素原子若しくはヨウ素原子を有するアルキレン基-が好ましく、-CO-、又は、-アリーレン基-フッ素原子若しくはヨウ素原子を有するアルキレン基-がより好ましい。
 アリーレン基としては、フェニレン基が好ましい。
 アルキレン基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。アルキレン基の炭素数は特に制限されないが、1~10が好ましく、1~3がより好ましい。
 フッ素原子又はヨウ素原子を有するアルキレン基に含まれるフッ素原子及びヨウ素原子の合計数は特に制限されないが、2以上が好ましく、2~10がより好ましく、3~6が更に好ましい。
 Rは、水素原子、フッ素原子、ヨウ素原子、フッ素原子若しくはヨウ素原子が有していてもよいアルキル基、又は、フッ素原子若しくはヨウ素原子を有していてもよいアリール基を表す。
 アルキル基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。アルキル基の炭素数は特に制限されないが、1~10が好ましく、1~3がより好ましい。
 フッ素原子又はヨウ素原子を有するアルキル基に含まれるフッ素原子及びヨウ素原子の合計数は特に制限されないが、1以上が好ましく、1~5がより好ましく、1~3が更に好ましい。
 上記アルキル基は、ハロゲン原子以外の酸素原子等のヘテロ原子を含んでいてもよい。
 Rは、酸の作用によって脱離し、フッ素原子又はヨウ素原子を有していてもよい脱離基を表す。フッ素原子又はヨウ素原子を有していてもよい脱離基としては、上述した式(Y1)~(Y4)で表され、かつ、フッ素原子又はヨウ素原子を有する脱離基が挙げられる。
 酸分解性基を有する繰り返し単位としては、式(AI)で表される繰り返し単位も好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 式(AI)において、Xaは、水素原子、又は、置換基を有していてもよいアルキル基を表す。Tは、単結合、又は、2価の連結基を表す。Rx~Rxは、それぞれ独立に、アルキル基(直鎖状又は分岐鎖状)、シクロアルキル基(単環又は多環)、アルケニル基(直鎖状又は分岐鎖状)、又は、アリール(単環又は多環)基を表す。ただし、Rx~Rxの全てがアルキル基(直鎖状、又は分岐鎖状)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。
 Rx~Rxの2つが結合して、単環又は多環(単環又は多環のシクロアルキル基等)を形成してもよい。
 Xaにより表される、置換基を有していてもよいアルキル基としては、例えば、メチル基又は-CH-R11で表される基が挙げられる。R11は、ハロゲン原子(フッ素原子等)、水酸基、又は、1価の有機基を表し、例えば、ハロゲン原子が置換していてもよい炭素数5以下のアルキル基、ハロゲン原子が置換していてもよい炭素数5以下のアシル基、及び、ハロゲン原子が置換していてもよい炭素数5以下のアルコキシ基が挙げられ、炭素数3以下のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。Xaとしては、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が好ましい。
 Tの2価の連結基としては、アルキレン基、芳香環基、-COO-Rt-基、及び、-O-Rt-基が挙げられる。式中、Rtは、アルキレン基、又は、シクロアルキレン基を表す。
 Tは、単結合又は-COO-Rt-基が好ましい。Tが-COO-Rt-基を表す場合、Rtとしては、炭素数1~5のアルキレン基が好ましく、-CH-基、-(CH-基、又は、-(CH-基がより好ましい。
 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、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。
 Rx~Rxのアリール基としては、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、アントリル基が挙げられる。
 Rx~Rxのアルケニル基としては、ビニル基が好ましい。
 Rx~Rxの2つが結合して形成される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が好ましい。また、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好ましい。
 Rx~Rxの2つが結合して形成されるシクロアルキル基は、例えば、環を構成するメチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基等のヘテロ原子を含む基、又は、ビニリデン基で置き換わっていてもよい。また、これらのシクロアルキル基は、シクロアルカン環を構成するエチレン基の1つ以上が、ビニレン基で置き換わっていてもよい。
 式(AI)で表される繰り返し単位は、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。
 上記各基が置換基を有する場合、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)が挙げられる。置換基中の炭素数は、8以下が好ましい。
 式(AI)で表される繰り返し単位としては、酸分解性(メタ)アクリル酸3級アルキルエステル系繰り返し単位(Xaが水素原子又はメチル基を表し、かつ、Tが単結合を表す繰り返し単位)が好ましい。
 酸分解性基を有する繰り返し単位の具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。なお、式中、Xaは、H、CH、CF、又は、CHOHを表し、Rxa及びRxbは、それぞれ独立に、炭素数1~5の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 樹脂(A)は、酸分解性基を有する繰り返し単位として、不飽和結合を含む酸分解性基を有する繰り返し単位を含んでいてもよい。
 不飽和結合を含む酸分解性基を有する繰り返し単位としては、式(B)で表される繰り返し単位が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 式(B)において、Xbは、水素原子、ハロゲン原子、又は、置換基を有していてもよいアルキル基を表す。Lは、単結合、又は、置換基を有してもよい2価の連結基を表す。Ry~Ryは、それぞれ独立に、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、単環状若しくは多環状のシクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又は、単環若しくは多環のアリール基を表す。ただし、Ry~Ryのうち少なくとも1つはアルケニル基、アルキニル基、単環若しくは多環のシクロアルケニル基、又は、単環若しくは多環のアリール基を表す。
 Ry~Ryの2つが結合して、単環又は多環(単環又は多環のシクロアルキル基、シクロアルケニル基等)を形成してもよい。
 Xbにより表される、置換基を有していてもよいアルキル基としては、例えば、メチル基又は-CH-R11で表される基が挙げられる。R11は、ハロゲン原子(フッ素原子等)、水酸基、又は、1価の有機基を表し、例えば、ハロゲン原子が置換していてもよい炭素数5以下のアルキル基、ハロゲン原子が置換していてもよい炭素数5以下のアシル基、及び、ハロゲン原子が置換していてもよい炭素数5以下のアルコキシ基が挙げられ、炭素数3以下のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。Xbとしては、水素原子、フッ素原子、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が好ましい。
 Lで表される2価の連結基としては、-Rt-基、-CO-基、-COO-Rt-基、-COO-Rt-CO-基、-Rt-CO-基、及び、-O-Rt-基が挙げられる。式中、Rtは、アルキレン基、シクロアルキレン基、又は、芳香環基を表し、芳香環基が好ましい。
 Lとしては、-Rt-基、-CO-基、-COO-Rt-CO-基、又は、-Rt-CO-基が好ましい。Rtは、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基等の置換基を有していてもよい。芳香族基が好ましい。
 Ry~Ry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。
 Ry~Ryの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。
 Ry~Ryのアリール基としては、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、アントリル基が挙げられる。
 Ry~Ryのアルケニル基としては、ビニル基が好ましい。
 Ry~Ryのアルキニル基としては、エチニル基が好ましい。
 Ry~Ryのシクロアルケニル基としては、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の一部に二重結合を含む構造が好ましい。
 Ry~Ry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。
 Ry~Ryの2つが結合して形成されるシクロアルキル基、又は、シクロアルケニル基は、例えば、環を構成するメチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基、-SO-基及び-SO-基等のヘテロ原子を含む基、ビニリデン基、又は、それらの組み合わせで置き換わっていてもよい。また、これらのシクロアルキル基又はシクロアルケニル基は、シクロアルカン環又はシクロアルケン環を構成するエチレン基の1つ以上が、ビニレン基で置き換わっていてもよい。
 式(B)で表される繰り返し単位は、例えば、Ryがメチル基、エチル基、ビニル基、アリル基、又は、アリール基であり、RyとRxとが結合して上述のシクロアルキル基又はシクロアルケニル基を形成している態様が好ましい。
 上記各基が置換基を有する場合、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)が挙げられる。置換基中の炭素数は、8以下が好ましい。
 式(B)で表される繰り返し単位としては、好ましくは、酸分解性(メタ)アクリル酸3級エステル系繰り返し単位(Xbが水素原子又はメチル基を表し、かつ、Lが-CO-基を表す繰り返し単位)、酸分解性ヒドロキシスチレン3級アルキルエーテル系繰り返し単位(Xbが水素原子又はメチル基を表し、かつ、Lがフェニル基を表す繰り返し単位)、又は、酸分解性スチレンカルボン酸3級エステル系繰り返し単位(Xbが水素原子又はメチル基を表し、かつ、Lが-Rt-CO-基(Rtは芳香族基)を表す繰り返し単位)である。
 不飽和結合を含む酸分解性基を有する繰り返し単位の具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。なお、式中、Xb及びL1は上記記載の置換基、連結基のいずれかを表し、Arは芳香族基を表し、Rは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、水酸基、アルコキシ基、アシロキシ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、ハロゲン原子、エステル基(-OCOR’’’又は-COOR’’’:R’’’は炭素数1~20のアルキル基又はフッ素化アルキル基)、又は、カルボキシル基等の置換基を表し、R’は直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、単環状若しくは多環状のシクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又は、単環若しくは多環のアリール基を表し、Qは酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基、-SO-基及び-SO-基等のヘテロ原子を含む基、ビニリデン基、又はそれらの組み合わせを表し、n及びmは0以上の整数を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 酸分解性基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、10モル%以上が好ましく、20モル%以上がより好ましく、30モル%以上が更に好ましい。また、その上限値としては、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、90モル%以下が好ましく、80モル%以下がより好ましく、70モル%以下が更に好ましく、60モル%以下が特に好ましい。
 不飽和結合を含む酸分解性基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、10モル%以上が好ましく、20モル%以上がより好ましく、30モル%以上が更に好ましい。また、その上限値としては、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、80モル%以下が好ましく、70モル%以下がより好ましく、60モル%以下が特に好ましい。
 樹脂(A)は、以下のA群からなる群から選択される少なくとも1種の繰り返し単位、及び/又は、以下のB群からなる群から選択される少なくとも1種の繰り返し単位を含んでいてもよい。
A群:以下の(20)~(29)の繰り返し単位からなる群。
(20)後述する、酸基を有する繰り返し単位
(21)後述する、酸分解性基及び酸基のいずれも有さず、フッ素原子、臭素原子又はヨウ素原子を有する繰り返し単位
(22)後述する、ラクトン基、スルトン基、又はカーボネート基を有する繰り返し単位(23)後述する、酸発生基を有する繰り返し単位
(24)後述する、式(V-1)又は下記式(V-2)で表される繰り返し単位
(25)後述する、式(A)で表される繰り返し単位
(26)後述する、式(B)で表される繰り返し単位
(27)後述する、式(C)で表される繰り返し単位
(28)後述する、式(D)で表される繰り返し単位
(29)後述する、式(E)で表される繰り返し単位
B群:以下の(30)~(32)の繰り返し単位からなる群。
(30)後述する、ラクトン基、スルトン基、カーボネート基、水酸基、シアノ基、及びアルカリ可溶性基から選ばれる少なくとも1種類の基を有する繰り返し単位
(31)後述する、脂環式炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位
(32)後述する、水酸基及びシアノ基のいずれも有さない、式(III)で表される繰り返し単位
 樹脂(A)は、酸基を有しているのが好ましく、後述するように、酸基を有する繰り返し単位を含むことが好ましい。なお、酸基の定義については、後段において酸基を有する繰り返し単位の好適態様と共に説明する。樹脂(A)が酸基を有する場合、樹脂(A)と酸発生剤から発生する酸との相互作用性とがより優れる。この結果として、酸の拡散がより一層抑制されて、形成されるパターンの断面形状がより矩形化し得る。
(酸基を有する繰り返し単位)
 樹脂(A)は、酸基を有する繰り返し単位を含んでいてもよい。
 酸基としては、pKaが13以下の酸基が好ましい。上記酸基の酸解離定数は、13以下が好ましく、3~13がより好ましく、5~10が更に好ましい。
 樹脂(A)が、pKaが13以下の酸基を有する場合、樹脂(A)中における酸基の含有量は特に制限されないが、0.2~6.0mmol/gの場合が多い。なかでも、0.8~6.0mmol/gが好ましく、1.2~5.0mmol/gがより好ましく、1.6~4.0mmol/gが更に好ましい。酸基の含有量が上記範囲内であれば、現像が良好に進行し、形成されるパターン形状に優れ、解像性にも優れる。
 酸基としては、例えば、カルボキシル基、フェノール性水酸基、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール基)、スルホン酸基、スルホンアミド基、又は、イソプロパノール基が好ましく、フェノール性水酸基又はフッ素化アルコール基がより好ましく、フッ素化アルコール基が更に好ましい。
 また、上記ヘキサフルオロイソプロパノール基は、フッ素原子の1つ以上(好ましくは1~2つ)が、フッ素原子以外の基(アルコキシカルボニル基等)で置換されてもよい。酸基としては、このように形成された-C(CF)(OH)-CF-も好ましい。また、フッ素原子の1つ以上がフッ素原子以外の基に置換されて、-C(CF)(OH)-CF-を含む環を形成してもよい。
 酸基を有する繰り返し単位は、上述した繰り返し単位とは異なる繰り返し単位であるのが好ましい。
 酸基を有する繰り返し単位は、フッ素原子又はヨウ素原子を有していてもよい。
 酸基を有する繰り返し単位としては、以下の繰り返し単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 酸基を有する繰り返し単位としては、下記式(1)で表される繰り返し単位が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 式(1)中、Aは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、又は、シアノ基を表す。Rは、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルケニル基、アラルキル基、アルコキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルスルホニルオキシ基、アルキルオキシカルボニル基、又は、アリールオキシカルボニル基を表し、複数個ある場合には同じであっても異なっていてもよい。複数のRを有する場合には、互いに共同して環を形成していてもよい。Rとしては、水素原子が好ましい。aは、1~3の整数を表す。bは、0~(5-a)の整数を表す。
 以下、酸基を有する繰り返し単位を以下に例示する。式中、aは1又は2を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 なお、上記繰り返し単位のなかでも、以下に具体的に記載する繰り返し単位が好ましい。式中、Rは水素原子又はメチル基を表し、aは2又は3を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 酸基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、10モル%以上が好ましく、15モル%以上がより好ましい。また、その上限値としては、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、70モル%以下が好ましく、65モル%以下がより好ましく、60モル%以下が更に好ましい。
(酸分解性基及び酸基のいずれも有さず、フッ素原子、臭素原子又はヨウ素原子を有する繰り返し単位)
 樹脂(A)は、上述した<酸分解性基を有する繰り返し単位>及び<酸基を有する繰り返し単位>とは別に、酸分解性基及び酸基のいずれも有さず、フッ素原子、臭素原子又はヨウ素原子を有する繰り返し単位(以下、単位Xともいう。)を有していてもよい。また、ここで言う<酸分解性基及び酸基のいずれも有さず、フッ素原子、臭素原子又はヨウ素原子を有する繰り返し単位>は、後述の<ラクトン基、スルトン基、又はカーボネート基を有する繰り返し単位>、及び、<酸発生基を有する繰り返し単位>等の、A群に属する他の種類の繰り返し単位とは異なるのが好ましい。
 単位Xとしては、式(C)で表される繰り返し単位が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 Lは、単結合、又はエステル基を表す。Rは、水素原子、又はフッ素原子若しくはヨウ素原子を有していてもよいアルキル基を表す。R10は、水素原子、フッ素原子若しくはヨウ素原子を有していてもよいアルキル基、フッ素原子若しくはヨウ素原子を有していてもよいシクロアルキル基、フッ素原子若しくはヨウ素原子を有していてもよいアリール基、又はこれらを組み合わせた基を表す。
 フッ素原子又はヨウ素原子を有する繰り返し単位を以下に例示する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 単位Xの含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、0モル%以上が好ましく、5モル%以上がより好ましく、10モル%以上が更に好ましい。また、その上限値としては、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、50モル%以下が好ましく、45モル%以下がより好ましく、40モル%以下が更に好ましい。
 樹脂(A)の繰り返し単位のうち、フッ素原子、臭素原子及びヨウ素原子の少なくとも1つを含む繰り返し単位の合計含有量は、樹脂(A)の全繰り返し単位に対して、10モル%以上が好ましく、20モル%以上がより好ましく、30モル%以上が更に好ましく、40モル%以上が特に好ましい。上限値は特に制限されないが、例えば、樹脂(A)の全繰り返し単位に対して、100モル%以下である。
 なお、フッ素原子、臭素原子及びヨウ素原子の少なくとも1つを含む繰り返し単位としては、例えば、フッ素原子、臭素原子又はヨウ素原子を有し、かつ、酸分解性基を有する繰り返し単位、フッ素原子、臭素原子又はヨウ素原子を有し、かつ、酸基を有する繰り返し単位、及び、フッ素原子、臭素原子又はヨウ素原子を有する繰り返し単位が挙げられる。
(ラクトン基、スルトン基、又は、カーボネート基を有する繰り返し単位)
 樹脂(A)は、ラクトン基、スルトン基、及び、カーボネート基からなる群から選択される少なくとも1種の基を有する繰り返し単位(以下、「単位Y」ともいう。)を有していてもよい。
 単位Yは、水酸基、及びヘキサフルオロプロパノール基等の酸基を有さないのも好ましい。
 ラクトン基又はスルトン基としては、ラクトン構造又はスルトン構造を有していればよい。ラクトン構造又はスルトン構造は、5~7員環ラクトン構造又は5~7員環スルトン構造が好ましい。なかでも、ビシクロ構造若しくはスピロ構造を形成する形で5~7員環ラクトン構造に他の環構造が縮環しているもの、又は、ビシクロ構造若しくはスピロ構造を形成する形で5~7員環スルトン構造に他の環構造が縮環しているもの、がより好ましい。
 樹脂(A)は、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の環員原子から、水素原子を1つ以上引き抜いてなる、ラクトン基又はスルトン基を有する繰り返し単位を含むことが好ましい。
 また、ラクトン基又はスルトン基が主鎖に直接結合していてもよい。例えば、ラクトン基又はスルトン基の環員原子が、樹脂(A)の主鎖を構成してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 上記ラクトン構造又はスルトン構造は、置換基(Rb)を有していてもよい。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1~8のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、シアノ基、及び、酸分解性基が挙げられる。n2は、0~4の整数を表す。n2が2以上の時、複数存在するRbは、異なっていてもよく、また、複数存在するRb同士が結合して環を形成してもよい。
 式(LC1-1)~(LC1-21)のいずれかで表されるラクトン構造、又は、式(SL1-1)~(SL1-3)のいずれかで表されるスルトン構造を含む基を有する繰り返し単位としては、例えば、下記式(AI)で表される繰り返し単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
 式(AI)中、Rbは、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1~4のアルキル基を表す。Rbのアルキル基が有していてもよい好ましい置換基としては、水酸基、及びハロゲン原子が挙げられる。
 Rbのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が挙げられる。Rbは、水素原子又はメチル基が好ましい。
 Abは、単結合、アルキレン基、単環又は多環の脂環式炭化水素構造を有する2価の連結基、エーテル基、エステル基、カルボニル基、カルボキシル基、又は、これらを組み合わせた2価の基を表す。なかでも、Abとしては、単結合、又は、-Ab-CO-で表される連結基が好ましい。Abは、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基、又は単環若しくは多環のシクロアルキレン基であり、メチレン基、エチレン基、シクロヘキシレン基、アダマンチレン基、又は、ノルボルニレン基が好ましい。
 Vは、式(LC1-1)~(LC1-21)のいずれかで表されるラクトン構造の環員原子から水素原子を1つ引き抜いてなる基、又は、式(SL1-1)~(SL1-3)のいずれかで表されるスルトン構造の環員原子から水素原子を1つ引き抜いてなる基を表す。
 ラクトン基又はスルトン基を有する繰り返し単位に、光学異性体が存在する場合、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)は90以上が好ましく、95以上がより好ましい。
 カーボネート基としては、環状炭酸エステル基が好ましい。
 環状炭酸エステル基を有する繰り返し単位としては、下記式(A-1)で表される繰り返し単位が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 式(A-1)中、R は、水素原子、ハロゲン原子、又は、1価の有機基(好ましくはメチル基)を表す。nは0以上の整数を表す。R は、置換基を表す。nが2以上の場合、複数存在するR は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。Aは、単結合又は2価の連結基を表す。上記2価の連結基としては、アルキレン基、単環又は多環の脂環式炭化水素構造を有する2価の連結基、エーテル基、エステル基、カルボニル基、カルボキシル基、又は、これらを組み合わせた2価の基が好ましい。Zは、式中の-O-CO-O-で表される基と共に単環又は多環を形成する原子団を表す。
 単位Yを以下に例示する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 単位Yの含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、1モル%以上が好ましく、10モル%以上がより好ましい。また、その上限値としては、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%以下がより好ましく、70モル%以下が更に好ましく、60モル%以下が特に好ましい。
(酸発生基を有する繰り返し単位)
 樹脂(A)は、上記以外の繰り返し単位として、電子線の照射により酸を発生する化合物から水素原子を1つ除いて形成される残基(以下、「酸発生基」ともいう。)を有する繰り返し単位を含んでいてもよい。
 酸発生基を有する繰り返し単位としては、式(4)で表される繰り返し単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
 R41は、水素原子又はメチル基を表す。L41は、単結合、又は2価の連結基を表す。L42は、2価の連結基を表す。R40は、電子線の照射により酸を発生する化合物から水素原子を1つ除いて形成される残基を表す。
 酸発生基を有する繰り返し単位を以下に例示する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000032
 そのほか、式(4)で表される繰り返し単位としては、例えば、特開2014-041327号公報の段落[0094]~[0105]に記載された繰り返し単位、及び国際公開第2018/193954号公報の段落[0094]に記載された繰り返し単位が挙げられる。
 酸発生基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、1モル%以上が好ましく、5モル%以上がより好ましい。また、その上限値としては、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、40モル%以下が好ましく、35モル%以下がより好ましく、30モル%以下が更に好ましい。
(式(V-1)又は下記式(V-2)で表される繰り返し単位)
 樹脂(A)は、下記式(V-1)、又は、下記式(V-2)で表される繰り返し単位を含んでいてもよい。
 下記式(V-1)、及び、下記式(V-2)で表される繰り返し単位は上述の繰り返し単位とは異なる繰り返し単位であるのが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 式中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、水酸基、アルキル基、アルコキシ基、アシロキシ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、ハロゲン原子、エステル基(-OCOR又は-COOR:Rは炭素数1~6のアルキル基又はフッ素化アルキル基)、又は、カルボキシル基を表す。アルキル基としては、炭素数1~10の直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基が好ましい。
 nは、0~6の整数を表す。
 nは、0~4の整数を表す。
 Xは、メチレン基、酸素原子、又は硫黄原子である。
 式(V-1)又は(V-2)で表される繰り返し単位を以下に例示する。
 式(V-1)又は(V-2)で表される繰り返し単位としては、例えば、国際公開第2018/193954号の段落[0100]に記載された繰り返し単位が挙げられる。
(主鎖の運動性を低下させるための繰り返し単位)
 樹脂(A)は、発生酸の過剰な拡散又は現像時のパターン崩壊を抑制できる点から、ガラス転移温度(Tg)が高い方が好ましい。Tgは、90℃より大きいことが好ましく、100℃より大きいことがより好ましく、110℃より大きいことが更に好ましく、125℃より大きいことが特に好ましい。なお、現像液への溶解速度が優れる点から、Tgは400℃以下が好ましく、350℃以下がより好ましい。
 なお、本明細書において、樹脂(A)等のポリマーのガラス転移温度(Tg)(以下「繰り返し単位のTg」)は、以下の方法で算出する。まず、ポリマー中に含まれる各繰り返し単位のみからなるホモポリマーのTgを、Bicerano法によりそれぞれ算出する。次に、ポリマー中の全繰り返し単位に対する、各繰り返し単位の質量割合(%)を算出する。次に、Foxの式(Materials Letters 62(2008)3152等に記載)を用いて各質量割合におけるTgを算出して、それらを総和して、ポリマーのTg(℃)とする。
 Bicerano法は、Prediction of polymer properties, Marcel Dekker Inc, New York(1993)に記載されている。また、Bicerano法によるTgの算出は、ポリマーの物性概算ソフトウェアMDL Polymer(MDL Information Systems, Inc.)を用いて行うことができる。
 樹脂(A)のTgを大きくする(好ましくは、Tgを90℃超とする)には、樹脂(A)の主鎖の運動性を低下させることが好ましい。樹脂(A)の主鎖の運動性を低下させる方法は、以下の(a)~(e)の方法が挙げられる。
(a)主鎖への嵩高い置換基の導入
(b)主鎖への複数の置換基の導入
(c)主鎖近傍への樹脂(A)間の相互作用を誘発する置換基の導入
(d)環状構造での主鎖形成
(e)主鎖への環状構造の連結
 なお、樹脂(A)は、ホモポリマーのTgが130℃以上を示す繰り返し単位を含むことが好ましい。
 なお、ホモポリマーのTgが130℃以上を示す繰り返し単位の種類は特に制限されず、Bicerano法により算出されるホモポリマーのTgが130℃以上である繰り返し単位であればよい。なお、後述する式(A)~(E)で表される繰り返し単位中の官能基の種類によっては、ホモポリマーのTgが130℃以上を示す繰り返し単位に該当する。
 上記(a)の具体的な達成手段の一例としては、樹脂(A)に式(A)で表される繰り返し単位を導入する方法が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
 式(A)、Rは、多環構造を含む基を表す。Rは、水素原子、メチル基、又はエチル基を表す。多環構造を含む基とは、複数の環構造を含む基であり、複数の環構造は縮合していても、縮合していなくてもよい。
 式(A)で表される繰り返し単位の具体例としては、国際公開第2018/193954号の段落[0107]~[0119]に記載のものが挙げられる。
 上記(b)の具体的な達成手段の一例としては、樹脂(A)に式(B)で表される繰り返し単位を導入する方法が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
 式(B)中、Rb1~Rb4は、それぞれ独立に、水素原子又は有機基を表し、Rb1~Rb4のうち少なくとも2つ以上が有機基を表す。
 また、有機基の少なくとも1つが、繰り返し単位中の主鎖に直接環構造が連結している基である場合、他の有機基の種類は特に制限されない。
 また、有機基のいずれも繰り返し単位中の主鎖に直接環構造が連結している基ではない場合、有機基の少なくとも2つ以上は、水素原子を除く構成原子の数が3つ以上である置換基である。
 式(B)で表される繰り返し単位の具体例としては、国際公開第2018/193954号の段落[0113]~[0115]に記載のものが挙げられる。
 上記(c)の具体的な達成手段の一例としては、樹脂(A)に式(C)で表される繰り返し単位を導入する方法が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
 式(C)中、Rc1~Rc4は、それぞれ独立に、水素原子又は有機基を表し、Rc1~Rc4のうち少なくとも1つが、主鎖炭素から原子数3以内に水素結合性の水素原子を含む基である。なかでも、樹脂(A)の主鎖間の相互作用を誘発するうえで、原子数2以内(より主鎖近傍側)に水素結合性の水素原子を有することが好ましい。
 式(C)で表される繰り返し単位の具体例としては、国際公開第2018/193954号の段落[0119]~[0121]に記載のものが挙げられる。
 上記(d)の具体的な達成手段の一例としては、樹脂(A)に式(D)で表される繰り返し単位を導入する方法が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
 式(D)中、「cyclic」は、環状構造で主鎖を形成している基を表す。環の構成原子数は特に制限されない。
 式(D)で表される繰り返し単位の具体例としては、国際公開第2018/193954号の段落[0126]~[0127]に記載のものが挙げられる。
 上記(e)の具体的な達成手段の一例としては、樹脂(A)に式(E)で表される繰り返し単位を導入する方法が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
 式(E)中、Reは、それぞれ独立に、水素原子又は有機基を表す。有機基としては、例えば、置換基を有してもよい、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及び、アルケニル基が挙げられる。
 「cyclic」は、主鎖の炭素原子を含む環状基である。環状基に含まれる原子数は特に制限されない。
 式(E)で表される繰り返し単位の具体例としては、国際公開第2018/193954号の段落[0131]~[0133]に記載のものが挙げられる。
(ラクトン基、スルトン基、カーボネート基、水酸基、シアノ基、及び、アルカリ可溶性基から選ばれる少なくとも1種類の基を有する繰り返し単位)
 樹脂(A)は、ラクトン基、スルトン基、カーボネート基、水酸基、シアノ基、及び、アルカリ可溶性基から選ばれる少なくとも1種類の基を有する繰り返し単位を含んでいてもよい。
 樹脂(A)が有するラクトン基、スルトン基、又は、カーボネート基を有する繰り返し単位としては、上述した<ラクトン基、スルトン基、又は、カーボネート基を有する繰り返し単位>で説明した繰り返し単位が挙げられる。好ましい含有量も上述した<ラクトン基、スルトン基、又は、カーボネート基を有する繰り返し単位>で説明した通りである。
 樹脂(A)は、水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位を含んでいてもよい。これにより基板密着性、現像液親和性が向上する。
 水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位は、水酸基又はシアノ基で置換された脂環式炭化水素構造を有する繰り返し単位であることが好ましい。
 水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位は、酸分解性基を有さないことが好ましい。
水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位としては、特開2014-098921号公報の段落[0081]~[0084]に記載のものが挙げられる。
 樹脂(A)は、アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を含んでいてもよい。
 アルカリ可溶性基としては、カルボキシル基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、ビスルホニルイミド基、及びα位が電子求引性基で置換された脂肪族アルコール基(例えば、ヘキサフルオロイソプロパノール基)が挙げられ、カルボキシル基が好ましい。樹脂(A)がアルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を含むことにより、コンタクトホール用途での解像性が増す。アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位としては、特開2014-098921号公報の段落[0085]及び[0086]に記載のものが挙げられる。
(脂環式炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位)
 樹脂(A)は、脂環式炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位を含んでいてもよい。このような繰り返し単位として、例えば、1-アダマンチル(メタ)アクリレート、ジアマンチル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、又はシクロヘキシル(メタ)アクリレート由来の繰り返し単位が挙げられる。
(水酸基及びシアノ基のいずれも有さない、式(III)で表される繰り返し単位)
 樹脂(A)は、水酸基及びシアノ基のいずれも有さない、式(III)で表される繰り返し単位を含んでいてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
 式(III)中、Rは少なくとも1つの環状構造を有し、水酸基及びシアノ基のいずれも有さない炭化水素基を表す。
 Raは水素原子、アルキル基又は-CH-O-Ra基を表す。式中、Raは、水素原子、アルキル基又はアシル基を表す。
 水酸基及びシアノ基のいずれも有さない、式(III)で表される繰り返し単位としては、特開2014-098921号公報の段落[0087]~[0094]に記載のものが挙げられる。
(その他の繰り返し単位)
 更に、樹脂(A)は、上述した繰り返し単位以外の繰り返し単位を含んでいてもよい。
 例えば、樹脂(A)は、オキサチアン環基を有する繰り返し単位、オキサゾロン環基を有する繰り返し単位、ジオキサン環基を有する繰り返し単位、及び、ヒダントイン環基を有する繰り返し単位からなる群から選択される繰り返し単位を含んでいてもよい。
 このような繰り返し単位を以下に例示する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
 樹脂(A)は、上記の繰り返し構造単位以外に、ドライエッチング耐性、標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、解像性、耐熱性、及び、感度等を調節する目的で様々な繰り返し構造単位を含んでいてもよい。
 樹脂(A)としては、(特に、組成物がArF用の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物として用いられる場合)繰り返し単位の全てが、エチレン性不飽和結合を有する化合物に由来する繰り返し単位で構成されることが好ましい。特に、繰り返し単位の全てが(メタ)アクリレート系繰り返し単位で構成されるのも好ましい。この場合、繰り返し単位の全てがメタクリレート系繰り返し単位であるもの、繰り返し単位の全てがアクリレート系繰り返し単位であるもの、繰り返し単位の全てがメタクリレート系繰り返し単位とアクリレート系繰り返し単位とによるもののいずれのものでも用いることができ、アクリレート系繰り返し単位が全繰り返し単位の50モル%以下であることが好ましい。
 樹脂(A)は、常法に従って(例えばラジカル重合)合成できる。
 GPC法によりポリスチレン換算値として、樹脂(A)の重量平均分子量は、30,000以下が好ましく、1,000~30,000がより好ましく、3,000~30,000が更に好ましく、5,000~15,000が特に好ましい。
 樹脂(A)の分散度(分子量分布)は、1~5が好ましく、1~3がより好ましく、1.2~3.0が更に好ましく、1.2~2.0が特に好ましい。分散度が小さいものほど、解像度、及びレジスト形状がより優れ、更に、レジストパターンの側壁がよりスムーズであり、ラフネス性にもより優れる。
 レジスト層が樹脂(A)を含む場合、樹脂(A)の含有量は、レジスト層全質量に対して、40.0~99.9質量%が好ましく、60.0~90.0質量%がより好ましい。
 樹脂(A)は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。
(電子線の照射により酸を発生する化合物)
 レジスト層は、電子線の照射により酸を発生する化合物(以下、酸発生剤(B)ともいう。)を含んでいてもよい。
 酸発生剤(B)は、低分子化合物の形態であってもよく、重合体(例えば、後述する樹脂(A))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(例えば、後述する樹脂(A))の一部に組み込まれた形態とを併用してもよい。
 酸発生剤(B)が、低分子化合物の形態である場合、酸発生剤の分子量は3000以下が好ましく、2000以下がより好ましく、1000以下が更に好ましい。下限は特に制限されないが、100以上が好ましい。
 酸発生剤(B)が、重合体の一部に組み込まれた形態である場合、樹脂(A)の一部に組み込まれてもよく、樹脂(A)とは異なる樹脂に組み込まれてもよい。
 本発明において、酸発生剤(B)は、低分子化合物の形態であるのが好ましい。
 酸発生剤(B)から発生する酸のpKaは特に制限されず、0以下の場合が多く、本発明の効果がより優れる点で、-1.00以下が好ましい。下限は特に制限されないが、-4.00以上の場合が多い。
 酸発生剤(B)から発生する酸のサイズは特に制限されず、150Å以上の場合が多く、本発明の効果がより優れる点で、240Å以上が好ましい。上限は特に制限されないが、700Å以下の場合が多い。
 酸発生剤(B)としては、例えば、「M X」で表される化合物(オニウム塩)が挙げられ、電子線により有機酸を発生する化合物であるのが好ましい。
 上記有機酸として、例えば、スルホン酸(脂肪族スルホン酸、芳香族スルホン酸、及びカンファースルホン酸等)、カルボン酸(脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸、及びアラルキルカルボン酸等)、カルボニルスルホニルイミド酸、ビス(アルキルスルホニル)イミド酸、及び、トリス(アルキルスルホニル)メチド酸が挙げられる。
 「M X」で表される化合物において、Mは、有機カチオンを表す。
 有機カチオンとしては特に制限されない。また、有機カチオンの価数は、1又は2価以上であってもよい。
 なかでも、上記有機カチオンとしては、式(ZaI)で表されるカチオン(以下「カチオン(ZaI)」ともいう。)、又は、式(ZaII)で表されるカチオン(以下「カチオン(ZaII)」ともいう。)が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
 上記式(ZaI)において、
 R201、R202、及びR203は、それぞれ独立に、有機基を表す。
 R201、R202、及びR203としての有機基の炭素数は、1~30が好ましく、1~20がより好ましい。また、R201~R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル基、アミド基、又は、カルボニル基を含んでいてもよい。R201~R203の内の2つが結合して形成する基としては、例えば、アルキレン基(例えば、ブチレン基及びペンチレン基)、及び、-CH-CH-O-CH-CH-が挙げられる。
 式(ZaI)における有機カチオンの好適な態様としては、後述する、カチオン(ZaI-1)、カチオン(ZaI-2)、式(ZaI-3b)で表される有機カチオン(カチオン(ZaI-3b))、及び、式(ZaI-4b)で表される有機カチオン(カチオン(ZaI-4b))が挙げられる。
 まず、カチオン(ZaI-1)について説明する。
 カチオン(ZaI-1)は、上記式(ZaI)のR201~R203の少なくとも1つがアリール基である、アリールスルホニウムカチオンである。
 アリールスルホニウムカチオンは、R201~R203の全てがアリール基でもよいし、R201~R203の一部がアリール基であり、残りがアルキル基又はシクロアルキル基であってもよい。
 また、R201~R203のうちの1つがアリール基であり、R201~R203のうちの残りの2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル基、アミド基、又はカルボニル基を含んでいてもよい。R201~R203のうちの2つが結合して形成する基としては、例えば、1つ以上のメチレン基が酸素原子、硫黄原子、エステル基、アミド基、及び/又はカルボニル基で置換されていてもよいアルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基、及び-CH-CH-O-CH-CH-)が挙げられる。
 アリールスルホニウムカチオンとしては、トリアリールスルホニウムカチオン、ジアリールアルキルスルホニウムカチオン、アリールジアルキルスルホニウムカチオン、ジアリールシクロアルキルスルホニウムカチオン、及び、アリールジシクロアルキルスルホニウムカチオンが挙げられる。
 アリールスルホニウムカチオンに含まれるアリール基としては、フェニル基又はナフチル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。アリール基は、酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子等を有するヘテロ環構造を有するアリール基であってもよい。ヘテロ環構造としては、ピロール残基、フラン残基、チオフェン残基、インドール残基、ベンゾフラン残基、及び、ベンゾチオフェン残基が挙げられる。アリールスルホニウムカチオンが2つ以上のアリール基を有する場合に、2つ以上あるアリール基は同一であっても異なっていてもよい。
 アリールスルホニウムカチオンが必要に応じて有しているアルキル基又はシクロアルキル基は、炭素数1~15の直鎖状アルキル基、炭素数3~15の分岐鎖状アルキル基、又は炭素数3~15のシクロアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、又は、シクロヘキシル基がより好ましい。
 R201~R203のアリール基、アルキル基、及びシクロアルキル基が有していてもよい置換基としては、アルキル基(例えば、炭素数1~15)、シクロアルキル基(例えば、炭素数3~15)、アリール基(例えば、炭素数6~14)、アルコキシ基(例えば、炭素数1~15)、シクロアルキルアルコキシ基(例えば、炭素数1~15)、ハロゲン原子(例えば、フッ素及びヨウ素)、水酸基、カルボキシル基、エステル基、スルフィニル基、スルホニル基、アルキルチオ基、又は、フェニルチオ基が好ましい。
 上記置換基は可能な場合更に置換基を有していてもよく、上記アルキル基が置換基としてハロゲン原子を有して、トリフルオロメチル基等のハロゲン化アルキル基となっていることも好ましい。
 また、上記置換基は任意の組み合わせにより、酸分解性基を形成することも好ましい。
 なお、酸分解性基とは、酸の作用により分解して極性基を生じる基を意図し、酸の作用により脱離する脱離基で極性基が保護された構造であるのが好ましい。上記の極性基及び脱離基としては、上述の通りである。
 次に、カチオン(ZaI-2)について説明する。
 カチオン(ZaI-2)は、式(ZaI)におけるR201~R203が、それぞれ独立に、芳香環を有さない有機基を表すカチオンである。芳香環とは、ヘテロ原子を含む芳香族環も包含する。
 R201~R203としての芳香環を有さない有機基の炭素数は、1~30が好ましく、1~20がより好ましい。
 R201~R203としては、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリル基、又は、ビニル基が好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の2-オキソアルキル基、2-オキソシクロアルキル基、又は、アルコキシカルボニルメチル基がより好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の2-オキソアルキル基が更に好ましい。
 R201~R203のアルキル基及びシクロアルキル基は、例えば、炭素数1~10の直鎖状アルキル基又は炭素数3~10の分岐鎖状アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、及び、ペンチル基)、並びに、炭素数3~10のシクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及び、ノルボルニル基)が挙げられる。
 R201~R203は、ハロゲン原子、アルコキシ基(例えば、炭素数1~5)、水酸基、シアノ基、又は、ニトロ基によって更に置換されていてもよい。
 また、R201~R203の置換基は、それぞれ独立に、置換基の任意の組み合わせにより、酸分解性基を形成することも好ましい。
 次に、カチオン(ZaI-3b)について説明する。
 カチオン(ZaI-3b)は、下記式(ZaI-3b)で表されるカチオンである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
 式(ZaI-3b)中、
 R1c~R5cは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、シクロアルキルカルボニルオキシ基、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、アルキルチオ基、又は、アリールチオ基を表す。
 R6c及びR7cは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基(例えば、t-ブチル基等)、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又は、アリール基を表す。
 R及びRは、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、2-オキソアルキル基、2-オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルアルキル基、アリル基、又は、ビニル基を表す。
 また、R1c~R7c、並びに、R及びRの置換基は、それぞれ独立に、置換基の任意の組み合わせにより、酸分解性基を形成することも好ましい。
 R1c~R5c中のいずれか2つ以上、R5cとR6c、R6cとR7c、R5cとR、及び、RとRは、それぞれ互いに結合して環を形成してもよく、この環は、それぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子、ケトン基、エステル結合、又は、アミド結合を含んでいてもよい。
 上記環としては、芳香族又は非芳香族の炭化水素環、芳香族又は非芳香族のヘテロ環、及びこれらの環が2つ以上組み合わされてなる多環縮合環が挙げられる。環としては、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。
 R1c~R5c中のいずれか2つ以上、R6cとR7c、及び、RとRが結合して形成する基としては、ブチレン基及びペンチレン基等のアルキレン基が挙げられる。このアルキレン基中のメチレン基が酸素原子等のヘテロ原子で置換されていてもよい。
 R5cとR6c、及び、R5cとRが結合して形成する基としては、単結合又はアルキレン基が好ましい。アルキレン基としては、メチレン基及びエチレン基が挙げられる。
 R1c~R5c、R6c、R7c、R、R、並びに、R1c~R5c中のいずれか2つ以上、R5cとR6c、R6cとR7c、R5cとR、及び、RとRがそれぞれ互いに結合して形成する環は、置換基を有していてもよい。
 次に、カチオン(ZaI-4b)について説明する。
 カチオン(ZaI-4b)は、下記式(ZaI-4b)で表されるカチオンである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
 式(ZaI-4b)中、
 lは0~2の整数を表す。
 rは0~8の整数を表す。
 R13は、水素原子、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子及びヨウ素原子等)、水酸基、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、又は、シクロアルキル基を含む基(シクロアルキル基そのものであってもよく、シクロアルキル基を一部に含む基であってもよい)を表す。これらの基は置換基を有してもよい。
 R14は、水酸基、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子及びヨウ素原子等)、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルキルスルホニル基、シクロアルキルスルホニル基、又は、シクロアルキル基を含む基(シクロアルキル基そのものであってもよく、シクロアルキル基を一部に含む基であってもよい)を表す。これらの基は置換基を有してもよい。R14は、複数存在する場合は、それぞれ独立して、水酸基等の上記基を表す。
 R15は、それぞれ独立して、アルキル基、シクロアルキル基、又は、ナフチル基を表す。2つのR15が互いに結合して環を形成してもよい。2つのR15が互いに結合して環を形成するとき、環骨格内に、酸素原子、又は窒素原子等のヘテロ原子を含んでもよい。
 一態様において、2つのR15がアルキレン基であり、互いに結合して環構造を形成するのが好ましい。なお、上記アルキル基、上記シクロアルキル基、及び、上記ナフチル基、並びに、2つのR15が互いに結合して形成する環は置換基を有してもよい。
 式(ZaI-4b)において、R13、R14、及び、R15のアルキル基は、直鎖状又は分岐鎖状であってもよい。アルキル基の炭素数は、1~10が好ましい。アルキル基は、メチル基、エチル基、n-ブチル基、又は、t-ブチル基等が好ましい。
 また、R13~R15、並びに、R及びRの各置換基は、それぞれ独立に、置換基の任意の組み合わせにより、酸分解性基を形成するのも好ましい。
 次に、式(ZaII)について説明する。
 式(ZaII)中、R204及びR205は、それぞれ独立に、アリール基、アルキル基、又は、シクロアルキル基を表す。
 R204及びR205のアリール基としては、フェニル基、又は、ナフチル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。R204及びR205のアリール基は、酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子等を有するヘテロ環を有するアリール基であってもよい。ヘテロ環を有するアリール基の骨格としては、例えば、ピロール、フラン、チオフェン、インドール、ベンゾフラン、及び、ベンゾチオフェンが挙げられる。
 R204及びR205のアルキル基及びシクロアルキル基としては、炭素数1~10の直鎖状アルキル基又は炭素数3~10の分岐鎖状アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、又は、ペンチル基)、又は炭素数3~10のシクロアルキル基(例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基、又は、ノルボルニル基)が好ましい。
 R204及びR205のアリール基、アルキル基、及びシクロアルキル基は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい。R204及びR205のアリール基、アルキル基、及び、シクロアルキル基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基(例えば、炭素数1~15)、シクロアルキル基(例えば、炭素数3~15)、アリール基(例えば、炭素数6~15)、アルコキシ基(例えば、炭素数1~15)、ハロゲン原子、水酸基、及び、フェニルチオ基が挙げられる。また、R204及びR205の置換基は、それぞれ独立に、置換基の任意の組み合わせにより、酸分解性基を形成することも好ましい。
 以下に有機カチオンの具体例を示すが、本発明は、これに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
 「M X」で表される化合物において、Xは、有機アニオンを表す。
 有機アニオンとしては、特に制限されず、1又は2価以上の有機アニオンが挙げられる。
 有機アニオンとしては、求核反応を起こす能力が著しく低いアニオンが好ましく、非求核性アニオンがより好ましい。
 非求核性アニオンとしては、例えば、スルホン酸アニオン(脂肪族スルホン酸アニオン、芳香族スルホン酸アニオン、及びカンファースルホン酸アニオン等)、カルボン酸アニオン(脂肪族カルボン酸アニオン、芳香族カルボン酸アニオン、及びアラルキルカルボン酸アニオン等)、スルホニルイミドアニオン、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、及び、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンが挙げられる。
 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、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であっても、シクロアルキル基であってもよく、炭素数1~30の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基、又は、炭素数3~30のシクロアルキル基が好ましい。
 上記アルキル基は、例えば、フルオロアルキル基(フッ素原子以外の置換基を有していてもよい。パーフルオロアルキル基であってもよい)であってもよい。
 芳香族スルホン酸アニオン及び芳香族カルボン酸アニオンにおけるアリール基としては、炭素数6~14のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、トリル基、及び、ナフチル基が挙げられる。
 上記で挙げたアルキル基、シクロアルキル基、及び、アリール基は、置換基を有していてもよい。置換基としては特に制限されないが、例えば、ニトロ基、フッ素原子及び塩素原子等のハロゲン原子、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、シアノ基、アルコキシ基(炭素数1~15が好ましい)、アルキル基(炭素数1~10が好ましい)、シクロアルキル基(炭素数3~15が好ましい)、アリール基(炭素数6~14が好ましい)、アルコキシカルボニル基(炭素数2~7が好ましい)、アシル基(炭素数2~12が好ましい)、アルコキシカルボニルオキシ基(炭素数2~7が好ましい)、アルキルチオ基(炭素数1~15が好ましい)、アルキルスルホニル基(炭素数1~15が好ましい)、アルキルイミノスルホニル基(炭素数1~15が好ましい)、及び、アリールオキシスルホニル基(炭素数6~20が好ましい)が挙げられる。
 アラルキルカルボン酸アニオンにおけるアラルキル基としては、炭素数7~14のアラルキル基が好ましい。
 炭素数7~14のアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基、及び、ナフチルブチル基が挙げられる。
 スルホニルイミドアニオンとしては、例えば、サッカリンアニオンが挙げられる。
 ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、及び、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンにおけるアルキル基としては、炭素数1~5のアルキル基が好ましい。これらのアルキル基の置換基としては、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルオキシスルホニル基、アリールオキシスルホニル基、及び、シクロアルキルアリールオキシスルホニル基が挙げられ、フッ素原子又はフッ素原子で置換されたアルキル基が好ましい。
 また、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオンにおけるアルキル基は、互いに結合して環構造を形成してもよい。これにより、酸強度が増加する。
 その他の非求核性アニオンとしては、例えば、フッ素化燐(例えば、PF )、フッ素化ホウ素(例えば、BF )、及び、フッ素化アンチモン(例えば、SbF )が挙げられる。
 非求核性アニオンとしては、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、フッ素原子若しくはフッ素原子を有する基で置換された芳香族スルホン酸アニオン、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、又は、アルキル基がフッ素原子で置換されたトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンが好ましい。なかでも、パーフルオロ脂肪族スルホン酸アニオン(炭素数4~8が好ましい)、又は、フッ素原子を有するベンゼンスルホン酸アニオンがより好ましく、ノナフルオロブタンスルホン酸アニオン、パーフルオロオクタンスルホン酸アニオン、ペンタフルオロベンゼンスルホン酸アニオン、又は、3,5-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンスルホン酸アニオンが更に好ましい。
 非求核性アニオンとしては、下記式(AN1)で表されるアニオンも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
 式(AN1)中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、又は、置換基を表す。
 置換基は特に制限されないが、電子求引性基ではない基が好ましい。電子求引性基ではない基としては、例えば、炭化水素基、水酸基、オキシ炭化水素基、オキシカルボニル炭化水素基、アミノ基、炭化水素置換アミノ基、及び、炭化水素置換アミド基が挙げられる。
 また、電子求引性基ではない基としては、それぞれ独立に、-R’、-OH、-OR’、-OCOR’、-NH、-NR’、-NHR’、又は、-NHCOR’が好ましい。R’は、1価の炭化水素基である。
 上記R’で表される1価の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、及び、ブチル基等のアルキル基;エテニル基、プロペニル基、及び、ブテニル基等のアルケニル基;エチニル基、プロピニル基、及び、ブチニル基等のアルキニル基等の1価の直鎖状又は分岐鎖状の炭化水素基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、及び、アダマンチル基等のシクロアルキル基;シクロプロペニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、及び、ノルボルネニル基等のシクロアルケニル基等の1価の脂環炭化水素基;フェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、ナフチル基、メチルナフチル基、アントリル基、及び、メチルアントリル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、ナフチルメチル基、及び、アントリルメチル基等のアラルキル基等の1価の芳香族炭化水素基が挙げられる。
 なかでも、R及びRは、それぞれ独立に、炭化水素基(シクロアルキル基が好ましい)又は水素原子が好ましい。
 Lは、2価の連結基を表す。
 Lが複数存在する場合、Lは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
 2価の連結基としては、例えば、-O-CO-O-、-COO-、-CONH-、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO-、アルキレン基(炭素数1~6が好ましい)、シクロアルキレン基(炭素数3~15が好ましい)、アルケニレン基(炭素数2~6が好ましい)、及び、これらの複数を組み合わせた2価の連結基が挙げられる。なかでも、2価の連結基としては、-O-CO-O-、-COO-、-CONH-、-CO-、-O-、-SO-、-O-CO-O-アルキレン基-、-COO-アルキレン基-、又は、-CONH-アルキレン基-が好ましく、-O-CO-O-、-O-CO-O-アルキレン基-、-COO-、-CONH-、-SO-、又は、-COO-アルキレン基-がより好ましい。
 Lとしては、例えば、下記式(AN1-1)で表される基が好ましい。
 *-(CR2a -Q-(CR2b -*   (AN1-1)
 式(AN1-1)中、*は、式(AN1)におけるRとの結合位置を表す。
 *は、式(AN1)における-C(R)(R)-との結合位置を表す。
 X及びYは、それぞれ独立に、0~10の整数を表し、0~3の整数が好ましい。
 R2a及びR2bは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。
 R2a及びR2bがそれぞれ複数存在する場合、複数存在するR2a及びR2bは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
 ただし、Yが1以上の場合、式(AN1)における-C(R)(R)-と直接結合するCR2b におけるR2bは、フッ素原子以外である。
 Qは、*-O-CO-O-*、*-CO-*、*-CO-O-*、*-O-CO-*、*-O-*、*-S-*、又は、*-SO-*を表す。
 ただし、式(AN1-1)中のX+Yが1以上、かつ、式(AN1-1)中のR2a及びR2bのいずれもが全て水素原子である場合、Qは、*-O-CO-O-*、*-CO-*、*-O-CO-*、*-O-*、*-S-*、又は、*-SO-*を表す。
 *は、式(AN1)におけるR側の結合位置を表し、*は、式(AN1)における-SO 側の結合位置を表す。
 式(AN1)中、Rは、有機基を表す。
 上記有機基は、炭素原子を1以上有していれば特に制限はなく、直鎖状の基(例えば、直鎖状のアルキル基)でも、分岐鎖状の基(例えば、t-ブチル基等の分岐鎖状のアルキル基)でもよく、環状の基であってもよい。上記有機基は、置換基を有していても、有していなくてもよい。上記有機基は、ヘテロ原子(酸素原子、硫黄原子、及び/又は、窒素原子等)を有していても、有してなくてもよい。
 なかでも、Rは、環状構造を有する有機基であるのが好ましい。上記環状構造は、単環でも多環でもよく、置換基を有していてもよい。環状構造を含む有機基における環は、式(AN1)中のLと直接結合しているのが好ましい。
 上記環状構造を有する有機基は、例えば、ヘテロ原子(酸素原子、硫黄原子、及び/又は、窒素原子等)を有していても、有してなくてもよい。ヘテロ原子は、環状構造を形成する炭素原子の1つ以上と置換していてもよい。
 上記環状構造を有する有機基は、例えば、環状構造の炭化水素基、ラクトン環基、及び、スルトン環基が好ましい。なかでも、上記環状構造を有する有機基は、環状構造の炭化水素基が好ましい。
 上記環状構造の炭化水素基は、単環又は多環のシクロアルキル基が好ましい。これらの基は、置換基を有していてもよい。
 上記シクロアルキル基は、単環(シクロヘキシル基等)でも多環(アダマンチル基等)でもよく、炭素数は5~12が好ましい。
 上記ラクトン基及びスルトン基としては、例えば、上述した式(LC1-1)~(LC1-21)で表される構造、及び、式(SL1-1)~(SL1-3)で表される構造のいずれかにおいて、ラクトン構造又はスルトン構造を構成する環員原子から、水素原子を1つ除いてなる基が好ましい。
 非求核性アニオンとしては、ベンゼンスルホン酸アニオンであってもよく、分岐鎖状のアルキル基又はシクロアルキル基によって置換されたベンゼンスルホン酸アニオンであることが好ましい。
 非求核性アニオンとしては、下記式(AN2)で表されるアニオンも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
 式(AN2)中、oは、1~3の整数を表す。pは、0~10の整数を表す。qは、0~10の整数を表す。
 Xfは、水素原子、フッ素原子、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基、又はフッ素原子を有さない有機基を表す。この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としては、パーフルオロアルキル基が好ましい。
 Xfは、フッ素原子又は炭素数1~4のパーフルオロアルキル基であることが好ましく、フッ素原子又はCFであることがより好ましく、双方のXfがフッ素原子であることが更に好ましい。
 R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。R及びRが複数存在する場合、R及びRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
 R及びRで表されるアルキル基は、炭素数1~4が好ましい。上記アルキル基は置換基を有していてもよい。R及びRとしては、水素原子が好ましい。
 Lは、2価の連結基を表す。Lの定義は、式(AN1)中のLと同義である。
 Wは、環状構造を含む有機基を表す。なかでも、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、単環であってもよく、多環であってもよい。単環の脂環基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及び、シクロオクチル基等の単環のシクロアルキル基が挙げられる。多環の脂環基としては、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、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が挙げられる。なかでも、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及び、アダマンチル基等の炭素数7以上の嵩高い構造を有する脂環基が好ましい。
 アリール基は、単環又は多環であってもよい。上記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、単環又は多環であってもよい。なかでも、多環の複素環基である場合、より酸の拡散を抑制できる。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。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。上記置換基としては、例えば、アルキル基(直鎖状及び分岐鎖状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、及び、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。
 式(AN1)で表されるアニオンとしては、SO -CF-CH-OCO-(L)q’-W、SO -CF-CHF-CH-OCO-(L)q’-W、SO -CF-COO-(L)q’-W、SO -CF-CF-CH-CH-(L)-W、又は、SO -CF-CH(CF)-OCO-(L)q’-Wが好ましい。ここで、L、q及びWは、式(AN2)と同様である。q’は、0~10の整数を表す。
 非求核性アニオンとしては、下記式(AN3)で表される芳香族スルホン酸アニオンも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
 式(AN3)中、Arは、アリール基(フェニル基等)を表し、スルホン酸アニオン、及び、-(D-B)基以外の置換基を更に有していてもよい。更に有してもよい置換基としては、例えば、フッ素原子及び水酸基が挙げられる。
 nは、0以上の整数を表す。nとしては、1~4が好ましく、2~3がより好ましく、3が更に好ましい。
 Dは、単結合又は2価の連結基を表す。2価の連結基としては、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、スルホキシド基、スルホン基、スルホン酸エステル基、エステル基、及び、これらの2種以上の組み合わせからなる基が挙げられる。
 Bは、炭化水素基を表す。
 Bとしては、脂肪族炭化水素基が好ましく、イソプロピル基、シクロヘキシル基、又は更に置換基を有してもよいアリール基(トリシクロヘキシルフェニル基等)がより好ましい。
 非求核性アニオンとしては、ジスルホンアミドアニオンも好ましい。
 ジスルホンアミドアニオンは、例えば、N(SO-Rで表されるアニオンである。
 ここで、Rは置換基を有していてもよいアルキル基を表し、フルオロアルキル基が好ましく、パーフルオロアルキル基がより好ましい。2個のRは互いに結合して環を形成してもよい。2個のRが互いに結合して形成される基は、置換基を有していてもよいアルキレン基が好ましく、フルオロアルキレン基が好ましく、パーフルオロアルキレン基が更に好ましい。上記アルキレン基の炭素数は2~4が好ましい。
 また、非求核性アニオンとしては、下記式(d1-1)~(d1-4)で表されるアニオンも挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000050
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000051
 式(d1-1)中、R51は置換基(例えば、水酸基)を有していてもよい炭化水素基(例えば、フェニル基等のアリール基)を表す。
 式(d1-2)中、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(ただし、Sに隣接する炭素原子にはフッ素原子が置換されない)を表す。
 Z2cにおける上記炭化水素基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、環状構造を有していてもよい。また、上記炭化水素基における炭素原子(好ましくは、上記炭化水素基が環状構造を有する場合における、環員原子である炭素原子)は、カルボニル炭素(-CO-)であってもよい。上記炭化水素基としては、例えば、置換基を有していてもよいノルボルニル基を有する基が挙げられる。上記ノルボルニル基を形成する炭素原子は、カルボニル炭素であってもよい。
 また、式(d1-2)中の「Z2c-SO 」は、上述の式(AN1)~(AN3)で表されるアニオンとは異なるのが好ましい。例えば、Z2cは、アリール基以外が好ましい。また、例えば、Z2cにおける、-SO に対してα位及びβ位の原子は、置換基としてフッ素原子を有する炭素原子以外の原子が好ましい。例えば、Z2cは、-SO に対してα位の原子及び/又はβ位の原子は環状基中の環員原子であるのが好ましい。
 式(d1-3)中、R52は有機基(好ましくはフッ素原子を有する炭化水素基)を表し、Yは直鎖状、分岐鎖状、若しくは、環状のアルキレン基、アリーレン基、又は、カルボニル基を表し、Rfは炭化水素基を表す。
 式(d1-4)中、R53及びR54は、それぞれ独立に、有機基(好ましくはフッ素原子を有する炭化水素基)を表す。R53及びR54は互いに結合して環を形成していてもよい。
 有機アニオンは、1種単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよい。
 酸発生剤は、化合物(I)~(II)からなる群から選択される少なくとも1つであることも好ましい。
(化合物(I))
 化合物(I)は、1つ以上の下記構造部位X及び1つ以上の下記構造部位Yを有する化合物であって、電子線の照射によって、下記構造部位Xに由来する下記第1の酸性部位と下記構造部位Yに由来する下記第2の酸性部位とを含む酸を発生する化合物である。
 構造部位X:アニオン部位A とカチオン部位M とからなり、且つ電子線の照射によって、HAで表される第1の酸性部位を形成する構造部位
 構造部位Y:アニオン部位A とカチオン部位M とからなり、且つ電子線の照射によって、HAで表される第2の酸性部位を形成する構造部位
 但し、1つ以上の構造部位X中のカチオン部位M 及び1つ以上の構造部位Y中のカチオン部位M の少なくとも1つが、式(X)で表されるカチオンを表す。
 また、上記化合物(I)は、下記条件Iを満たす。
 条件I:上記化合物(I)において上記構造部位X中の上記カチオン部位M 及び上記構造部位Y中の上記カチオン部位M をHに置き換えてなる化合物PIが、上記構造部位X中の上記カチオン部位M をHに置き換えてなるHAで表される酸性部位に由来する酸解離定数a1と、上記構造部位Y中の上記カチオン部位M をHに置き換えてなるHAで表される酸性部位に由来する酸解離定数a2とを有し、且つ、上記酸解離定数a1よりも上記酸解離定数a2の方が大きい。
 以下において、条件Iをより具体的に説明する。
 化合物(I)が、例えば、上記構造部位Xに由来する上記第1の酸性部位を1つと、上記構造部位Yに由来する上記第2の酸性部位を1つ有する酸を発生する化合物である場合、化合物PIは「HAとHAとを有する化合物」に該当する。
 このような化合物PIの酸解離定数a1及び酸解離定数a2とは、より具体的に説明すると、化合物PIの酸解離定数を求めた場合において、化合物PIが「A とHAとを有する化合物」となる際のpKaが酸解離定数a1であり、上記「A とHAとを有する化合物」が「A とA とを有する化合物」となる際のpKaが酸解離定数a2である。
 また、化合物(I)が、例えば、上記構造部位Xに由来する上記第1の酸性部位を2つと、上記構造部位Yに由来する上記第2の酸性部位を1つと有する酸を発生する化合物である場合、化合物PIは「2つのHAと1つのHAとを有する化合物」に該当する。
 このような化合物PIの酸解離定数を求めた場合、化合物PIが「1つのA と1つのHAと1つのHAとを有する化合物」となる際の酸解離定数、及び「1つのA と1つのHAと1つのHAとを有する化合物」が「2つのA と1つのHAとを有する化合物」となる際の酸解離定数が、上述の酸解離定数a1に該当する。また、「2つのA と1つのHAとを有する化合物」が「2つのA とA を有する化合物」となる際の酸解離定数が酸解離定数a2に該当する。つまり、このような化合物PIにおいて、上記構造部位X中の上記カチオン部位M をHに置き換えてなるHAで表される酸性部位に由来する酸解離定数を複数有する場合、複数の酸解離定数a1のうち最も大きい値よりも、酸解離定数a2の値の方が大きい。なお、化合物PIが「1つのA と1つのHAと1つのHAとを有する化合物」となる際の酸解離定数をaaとし、「1つのA と1つのHAと1つのHAとを有する化合物」が「2つのA と1つのHAとを有する化合物」となる際の酸解離定数をabとしたとき、aa及びabの関係は、aa<abを満たす。
 酸解離定数a1及び酸解離定数a2は、上述した酸解離定数の測定方法により求められる。
 上記化合物PIとは、化合物(I)に電子線を照射した場合に、発生する酸に該当する。
 化合物(I)が2つ以上の構造部位Xを有する場合、構造部位Xは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。また、2つ以上の上記A 、及び2つ以上の上記M は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
 また、化合物(I)中、上記A 及び上記A 、並びに、上記M 及び上記M は、それぞれ同一であっても異なっていてもよいが、上記A 及び上記A は、それぞれ異なっているのが好ましい。
 上記化合物PIにおいて、酸解離定数a1(酸解離定数a1が複数存在する場合はその最大値)と酸解離定数a2との差(絶対値)は、0.1以上が好ましく、0.5以上がより好ましく、1.0以上が更に好ましい。なお、酸解離定数a1(酸解離定数a1が複数存在する場合はその最大値)と酸解離定数a2との差(絶対値)の上限値は特に制限されないが、例えば、16以下である。
 上記化合物PIにおいて、酸解離定数a2は、20以下が好ましく、15以下がより好ましい。なお、酸解離定数a2の下限値としては、-4.0以上が好ましい。
 また、上記化合物PIにおいて、酸解離定数a1は、2.0以下が好ましく、0以下がより好ましい。なお、酸解離定数a1の下限値としては、-20.0以上が好ましい。
 アニオン部位A 及びアニオン部位A は、負電荷を帯びた原子又は原子団を含む構造部位であり、例えば、以下に示す式(AA-1)~(AA-3)及び式(BB-1)~(BB-6)からなる群から選ばれる構造部位が挙げられる。
 アニオン部位A としては、酸解離定数の小さい酸性部位を形成し得るものが好ましく、なかでも、式(AA-1)~(AA-3)のいずれかであるのがより好ましく、式(AA-1)及び(AA-3)のいずれかであるのが更に好ましい。
 また、アニオン部位A としては、アニオン部位A よりも酸解離定数の大きい酸性部位を形成し得るものが好ましく、式(BB-1)~(BB-6)のいずれかであるのがより好ましく、式(BB-1)及び(BB-4)のいずれかであるのが更に好ましい。
 なお、以下の式(AA-1)~(AA-3)及び式(BB-1)~(BB-6)中、*は、結合位置を表す。
 式(AA-2)中、Rは、1価の有機基を表す。Rで表される1価の有機基は特に制限されないが、例えば、シアノ基、トリフルオロメチル基、及びメタンスルホニル基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000053
 また、カチオン部位M 及びカチオン部位M は、正電荷を帯びた原子又は原子団を含む構造部位であり、例えば、電荷が1価の有機カチオンが挙げられる。なお、有機カチオンとしては、例えば、上述したMで表される有機カチオンが挙げられる。
 化合物(I)の具体的な構造としては特に制限されないが、例えば、後述する式(Ia-1)~式(Ia-5)で表される化合物が挙げられる。
-式(Ia-1)で表される化合物-
 以下において、まず、式(Ia-1)で表される化合物について述べる。
 M11  A11 -L-A12  M12     (Ia-1)
 式(Ia-1)で表される化合物は、電子線の照射によって、HA11-L-A12Hで表される酸を発生する。
 式(Ia-1)中、M11 及びM12 は、それぞれ独立に、有機カチオンを表す。
 A11 及びA12 は、それぞれ独立に、1価のアニオン性官能基を表す。
 Lは、2価の連結基を表す。
 M11 及びM12 は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
 A11 及びA12 は、それぞれ同一であっても異なっていてもよいが、互いに異なっているのが好ましい。
 但し、上記式(Ia-1)において、M11 及びM12 で表されるカチオンをHに置き換えてなる化合物PIa(HA11-L-A12H)において、A12Hで表される酸性部位に由来する酸解離定数a2は、HA11で表される酸性部位に由来する酸解離定数a1よりも大きい。なお、酸解離定数a1と酸解離定数a2との好適値については、上述した通りである。また、化合物PIaと、電子線の照射によって式(Ia-1)で表される化合物とから発生する酸は同じである。
 また、M11 、M12 、A11 、A12 、及びLの少なくとも1つが、置換基として、酸分解性基を有していてもよい。
 式(Ia-1)中、M 及びM で表される有機カチオンについては、上述した通りである。
 A11 で表される1価のアニオン性官能基とは、上述したアニオン部位A を含む1価の基を意図する。また、A12 で表される1価のアニオン性官能基とは、上述したアニオン部位A を含む1価の基を意図する。
 A11 及びA12 で表される1価のアニオン性官能基としては、上述した式(AA-1)~(AA-3)及び式(BB-1)~(BB-6)のいずれかのアニオン部位を含む1価のアニオン性官能基であるのが好ましく、式(AX-1)~(AX-3)、及び式(BX-1)~(BX-7)からなる群から選ばれる1価のアニオン性官能基であるのがより好ましい。A11 で表される1価のアニオン性官能基としては、なかでも、式(AX-1)~(AX-3)のいずれかで表される1価のアニオン性官能基であるのが好ましい。また、A12 で表される1価のアニオン性官能基としては、なかでも、式(BX-1)~(BX-7)のいずれかで表される1価のアニオン性官能基が好ましく、式(BX-1)~(BX-6)のいずれかで表される1価のアニオン性官能基がより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054
 式(AX-1)~(AX-3)中、RA1及びRA2は、それぞれ独立に、1価の有機基を表す。*は、結合位置を表す。
 RA1で表される1価の有機基は特に制限されないが、例えば、シアノ基、トリフルオロメチル基、及び、メタンスルホニル基が挙げられる。
 RA2で表される1価の有機基としては、直鎖状、分岐鎖状、若しくは環状のアルキル基、又は、アリール基が好ましい。
 上記アルキル基の炭素数は1~15が好ましく、1~10がより好ましく、1~6が更に好ましい。
 上記アルキル基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、フッ素原子又はシアノ基が好ましく、フッ素原子がより好ましい。上記アルキル基が置換基としてフッ素原子を有する場合、パーフルオロアルキル基であってもよい。
 上記アリール基としては、フェニル基又はナフチル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。
 上記アリール基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、フッ素原子、ヨウ素原子、パーフルオロアルキル基(例えば、炭素数1~10が好ましく、炭素数1~6がより好ましい。)、又は、シアノ基が好ましく、フッ素原子、ヨウ素原子、又は、パーフルオロアルキル基がより好ましい。
 式(BX-1)~(BX-4)及び式(BX-6)中、Rは、1価の有機基を表す。*は、結合位置を表す。
 Rで表される1価の有機基としては、直鎖状、分岐鎖状、若しくは環状のアルキル基、又はアリール基が好ましい。
 上記アルキル基の炭素数は1~15が好ましく、1~10がより好ましく、1~6が更に好ましい。
 上記アルキル基は、置換基を有していてもよい。置換基として特に制限されないが、置換基としては、フッ素原子又はシアノ基が好ましく、フッ素原子がより好ましい。上記アルキル基が置換基としてフッ素原子を有する場合、パーフルオロアルキル基であってもよい。
 なお、アルキル基において結合位置となる炭素原子(例えば、式(BX-1)及び(BX-4)の場合、アルキル基中の式中に明示される-CO-と直接結合する炭素原子が該当し、式(BX-2)及び(BX-3)の場合、アルキル基中の式中に明示される-SO-と直接結合する炭素原子が該当し、式(BX-6)の場合、アルキル基中の式中に明示されるNと直接結合する炭素原子が該当する。)が置換基を有する場合、フッ素原子又はシアノ基以外の置換基であるのも好ましい。
 また、上記アルキル基は、炭素原子がカルボニル炭素で置換されていてもよい。
 上記アリール基としては、フェニル基又はナフチル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。
 上記アリール基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、フッ素原子、ヨウ素原子、パーフルオロアルキル基(例えば、炭素数1~10が好ましく、炭素数1~6がより好ましい。)、シアノ基、アルキル基(例えば、炭素数1~10が好ましく、炭素数1~6がより好ましい。)、アルコキシ基(例えば、炭素数1~10が好ましく、炭素数1~6がより好ましい。)、又は、アルコキシカルボニル基(例えば、炭素数2~10が好ましく、炭素数2~6がより好ましい。)が好ましく、フッ素原子、ヨウ素原子、パーフルオロアルキル基、アルキル基、アルコキシ基、又は、アルコキシカルボニル基がより好ましい。
 式(Ia-1)中、Lで表される2価の連結基としては特に制限されず、-CO-、-NR-、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO-、アルキレン基(好ましくは炭素数1~6。直鎖状でも分岐鎖状でもよい)、シクロアルキレン基(好ましくは炭素数3~15)、アルケニレン基(好ましくは炭素数2~6)、2価の脂肪族複素環基(少なくとも1つのN原子、O原子、S原子、又はSe原子を環構造内に有する5~10員環が好ましく、5~7員環がより好ましく、5~6員環が更に好ましい。)、2価の芳香族複素環基(少なくとも1つのN原子、O原子、S原子、又はSe原子を環構造内に有する5~10員環が好ましく、5~7員環がより好ましく、5~6員環が更に好ましい。)、2価の芳香族炭化水素環基(6~10員環が好ましく、6員環が更に好ましい。)、及びこれらの複数を組み合わせた2価の連結基が挙げられる。上記Rは、水素原子又は1価の有機基が挙げられる。1価の有機基としては特に制限されないが、例えば、アルキル基(好ましくは炭素数1~6)が好ましい。
 また、上記アルキレン基、上記シクロアルキレン基、上記アルケニレン基、上記2価の脂肪族複素環基、2価の芳香族複素環基、及び、2価の芳香族炭化水素環基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、ハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)が挙げられる。
 なかでも、Lで表される2価の連結基としては、式(L1)で表される2価の連結基であるのが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
 式(L1)中、L111は、単結合又は2価の連結基を表す。
 L111で表される2価の連結基としては特に制限されず、例えば、-CO-、-NH-、-O-、-SO-、-SO-、置換基を有していてもよいアルキレン基(好ましくは炭素数1~6がより好ましい。直鎖状及び分岐鎖状のいずれでもよい)、置換基を有していてもよいシクロアルキレン基(好ましくは炭素数3~15)、置換基を有していてもよいアリール基(好ましくは炭素数6~10)、及び、これらの複数を組み合わせた2価の連結基が挙げられる。置換基としては特に制限されず、例えば、ハロゲン原子が挙げられる。
 pは、0~3の整数を表し、1~3の整数を表すのが好ましい。
 vは、0又は1の整数を表す。
 Xfは、それぞれ独立に、フッ素原子、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。この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としては、パーフルオロアルキル基が好ましい。
 Xfは、それぞれ独立に、水素原子、置換基としてフッ素原子を有していてもよいアルキル基、又は、フッ素原子を表す。この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。Xfとしては、なかでも、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のが好ましく、フッ素原子、又は、パーフルオロアルキル基がより好ましい。
 なかでも、Xf及びXfとしては、それぞれ独立に、フッ素原子又は炭素数1~4のパーフルオロアルキル基であることが好ましく、フッ素原子又はCFであることがより好ましい。特に、Xf及びXfが、いずれもフッ素原子であることが更に好ましい。
 *は結合位置を表す。
 式(Ia-1)中のL11が式(L1)で表される2価の連結基を表す場合、式(L1)中のL111側の結合手(*)が、式(Ia-1)中のA12 と結合するのが好ましい。
-式(Ia-2)~(Ia-4)で表される化合物-
 次に、式(Ia-2)~(Ia-4)で表される化合物について説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056
 式(Ia-2)中、A21a 及びA21b は、それぞれ独立に、1価のアニオン性官能基を表す。ここで、A21a 及びA21b で表される1価のアニオン性官能基とは、上述したアニオン部位A を含む1価の基を意図する。A21a 及びA21b で表される1価のアニオン性官能基としては特に制限されないが、例えば、上述の式(AX-1)~(AX-3)からなる群から選ばれる1価のアニオン性官能基が挙げられる。
 A22 は、2価のアニオン性官能基を表す。ここで、A22 で表される2価のアニオン性官能基とは、上述したアニオン部位A を含む2価の基を意図する。A22 で表される2価のアニオン性官能基としては、例えば、以下に示す式(BX-8)~(BX-11)で表される2価のアニオン性官能基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057
 M21a 、M21b 、及び、M22 は、それぞれ独立に、有機カチオンを表す。
21a 、M21b 、及び、M22 で表される有機カチオンとしては、上述のM と同義であり、好適態様も同じである。
 L21及びL22は、それぞれ独立に、2価の有機基を表す。
 また、上記式(Ia-2)において、M21a 、M21b 、及び、M22 で表される有機カチオンをHに置き換えてなる化合物PIa-2において、A22Hで表される酸性部位に由来する酸解離定数a2は、A21aHに由来する酸解離定数a1-1及びA21bHで表される酸性部位に由来する酸解離定数a1-2よりも大きい。なお、酸解離定数a1-1と酸解離定数a1-2とは、上述した酸解離定数a1に該当する。
 なお、A21a 及びA21b は、互いに同一であっても異なっていてもよい。また、M21a 、M21b 、及び、M22 は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
 また、M21a 、M21b 、M22 、A21a 、A21b 、L21、及び、L22の少なくとも1つが、置換基として、酸分解性基を有していてもよい。
 式(Ia-3)中、A31a 及びA32 は、それぞれ独立に、1価のアニオン性官能基を表す。なお、A31a で表される1価のアニオン性官能基の定義は、上述した式(Ia-2)中のA21a 及びA21b と同義であり、好適態様も同じである。
 A32 で表される1価のアニオン性官能基は、上述したアニオン部位A を含む1価の基を意図する。A32 で表される1価のアニオン性官能基としては特に制限されないが、例えば、上述の式(BX-1)~(BX-7)からなる群から選ばれる1価のアニオン性官能基が挙げられる。
 A31b は、2価のアニオン性官能基を表す。ここで、A31b で表される2価のアニオン性官能基とは、上述したアニオン部位A を含む2価の基を意図する。A31b で表される2価のアニオン性官能基としては、例えば、以下に示す式(AX-4)で表される2価のアニオン性官能基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058
 M31a 、M31b 、及び、M32 は、それぞれ独立に、1価の有機カチオンを表す。M31a 、M31b 、及び、M32 で表される有機カチオンとしては、上述のM と同義であり、好適態様も同じである。
 L31及びL32は、それぞれ独立に、2価の有機基を表す。
 また、上記式(Ia-3)において、M31a 、M31b 、及び、M32 で表される有機カチオンをHに置き換えてなる化合物PIa-3において、A32Hで表される酸性部位に由来する酸解離定数a2は、A31aHで表される酸性部位に由来する酸解離定数a1-3及びA31bHで表される酸性部位に由来する酸解離定数a1-4よりも大きい。なお、酸解離定数a1-3と酸解離定数a1-4とは、上述した酸解離定数a1に該当する。
 なお、A31a 及びA32 は、互いに同一であっても異なっていてもよい。また、M31a 、M31b 、及びM32 は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
 また、M31a 、M31b 、M32 、A31a 、A32 、L31、及び、L32の少なくとも1つが、置換基として、酸分解性基を有していてもよい。
 式(Ia-4)中、A41a 、A41b 、及び、A42 は、それぞれ独立に、1価のアニオン性官能基を表す。なお、A41a 及びA41b で表される1価のアニオン性官能基の定義は、上述した式(Ia-2)中のA21a 及びA21b と同義である。また、A42 で表される1価のアニオン性官能基の定義は、上述した式(Ia-3)中のA32 と同義であり、好適態様も同じである。
 M41a 、M41b 、及び、M42 は、それぞれ独立に、有機カチオンを表す。
 L41は、3価の有機基を表す。
 また、上記式(Ia-4)において、M41a 、M41b 、及び、M42 で表される有機カチオンをHに置き換えてなる化合物PIa-4において、A42Hで表される酸性部位に由来する酸解離定数a2は、A41aHで表される酸性部位に由来する酸解離定数a1-5及びA41bHで表される酸性部位に由来する酸解離定数a1-6よりも大きい。なお、酸解離定数a1-5と酸解離定数a1-6とは、上述した酸解離定数a1に該当する。
 なお、A41a 、A41b 、及び、A42 は、互いに同一であっても異なっていてもよい。また、M41a 、M41b 、及び、M42 は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
 また、M41a 、M41b 、M42 、A41a 、A41b 、A42 、及び、L41の少なくとも1つが、置換基として、酸分解性基を有していてもよい。
 式(Ia-2)中のL21及びL22、並びに、式(Ia-3)中のL31及びL32で表される2価の有機基としては特に制限されず、例えば、-CO-、-NR-、-O-、-S-、-SO-、-SO-、アルキレン基(好ましくは炭素数1~6。直鎖状でも分岐鎖状でもよい)、シクロアルキレン基(好ましくは炭素数3~15)、アルケニレン基(好ましくは炭素数2~6)、2価の脂肪族複素環基(少なくとも1つのN原子、O原子、S原子、又はSe原子を環構造内に有する5~10員環が好ましく、5~7員環がより好ましく、5~6員環が更に好ましい。)、2価の芳香族複素環基(少なくとも1つのN原子、O原子、S原子、又はSe原子を環構造内に有する5~10員環が好ましく、5~7員環がより好ましく、5~6員環が更に好ましい。)、2価の芳香族炭化水素環基(6~10員環が好ましく、6員環が更に好ましい。)、及び、これらの複数を組み合わせた2価の有機基が挙げられる。上記Rは、水素原子又は1価の有機基が挙げられる。1価の有機基としては特に制限されないが、例えば、アルキル基(好ましくは炭素数1~6)が好ましい。
 また、上記アルキレン基、上記シクロアルキレン基、上記アルケニレン基、上記2価の脂肪族複素環基、2価の芳香族複素環基、及び、2価の芳香族炭化水素環基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、ハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)が挙げられる。
 式(Ia-2)中のL21及びL22、並びに、式(Ia-3)中のL31及びL32で表される2価の有機基としては、例えば、下記式(L2)で表される2価の有機基であるのも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000059
 式(L2)中、qは、1~3の整数を表す。*は結合位置を表す。
 Xfは、それぞれ独立に、フッ素原子、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。この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としては、パーフルオロアルキル基が好ましい。
 Xfは、フッ素原子又は炭素数1~4のパーフルオロアルキル基であることが好ましく、フッ素原子又はCFであることがより好ましい。特に、双方のXfがフッ素原子であることが更に好ましい。
 Lは、単結合又は2価の連結基を表す。
 Lで表される2価の連結基としては特に制限されず、例えば、-CO-、-O-、-SO-、-SO-、アルキレン基(好ましくは炭素数1~6。直鎖状でも分岐鎖状でもよい)、シクロアルキレン基(好ましくは炭素数3~15)、2価の芳香族炭化水素環基(6~10員環が好ましく、6員環が更に好ましい。)、及び、これらの複数を組み合わせた2価の連結基が挙げられる。
 また、上記アルキレン基、上記シクロアルキレン基、及び2価の芳香族炭化水素環基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、ハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)が挙げられる。
 式(L2)で表される2価の有機基としては、例えば、*-CF-*、*-CF-CF-*、*-CF-CF-CF-*、*-Ph-O-SO-CF-*、*-Ph-O-SO-CF-CF-*、*-Ph-O-SO-CF-CF-CF-*、及び、*-Ph-OCO-CF-*が挙げられる。なお、Phとは、置換基を有していてもよいフェニレン基であり、1,4-フェニレン基であるのが好ましい。置換基としては特に制限されないが、アルキル基(例えば、炭素数1~10が好ましく、炭素数1~6がより好ましい。)、アルコキシ基(例えば、炭素数1~10が好ましく、炭素数1~6がより好ましい。)、又は、アルコキシカルボニル基(例えば、炭素数2~10が好ましく、炭素数2~6がより好ましい。)が好ましい。
 式(Ia-2)中のL21及びL22が式(L2)で表される2価の有機基を表す場合、式(L2)中のL側の結合手(*)が、式(Ia-2)中のA21a 及びA21b と結合するのが好ましい。
 また、式(Ia-3)中のL31及びL32が式(L2)で表される2価の有機基を表す場合、式(L2)中のL側の結合手(*)が、式(Ia-3)中のA31a 及びA32 と結合するのが好ましい。
-式(Ia-5)で表される化合物-
 次に、式(Ia-5)について説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000060
 式(Ia-5)中、A51a 、A51b 、及び、A51c は、それぞれ独立に、1価のアニオン性官能基を表す。ここで、A51a 、A51b 、及び、A51c で表される1価のアニオン性官能基とは、上述したアニオン部位A を含む1価の基を意図する。A51a 、A51b 、及び、A51c で表される1価のアニオン性官能基としては特に制限されないが、例えば、上述の式(AX-1)~(AX-3)からなる群から選ばれる1価のアニオン性官能基が挙げられる。
 A52a 及びA52b は、2価のアニオン性官能基を表す。ここで、A52a 及びA52b で表される2価のアニオン性官能基とは、上述したアニオン部位A を含む2価の基を意図する。A22 で表される2価のアニオン性官能基としては、例えば、上述の式(BX-8)~(BX-11)からなる群から選ばれる2価のアニオン性官能基が挙げられる。
 M51a 、M51b 、M51c 、M52a 、及び、M52b は、それぞれ独立に、有機カチオンを表す。M51a 、M51b 、M51c 、M52a 、及び、M52b で表される有機カチオンとしては、上述のM と同義であり、好適態様も同じである。
 L51及びL53は、それぞれ独立に、2価の有機基を表す。L51及びL53で表される2価の有機基としては、上述した式(Ia-2)中のL21及びL22と同義であり、好適態様も同じである。
 L52は、3価の有機基を表す。L52で表される3価の有機基としては、上述した式(Ia-4)中のL41と同義であり、好適態様も同じである。
 また、上記式(Ia-5)において、M51a 、M51b 、M51c 、M52a 、及び、M52b で表される有機カチオンをHに置き換えてなる化合物PIa-5において、A52aHで表される酸性部位に由来する酸解離定数a2-1及びA52bHで表される酸性部位に由来する酸解離定数a2-2は、A51aHに由来する酸解離定数a1-1、A51bHで表される酸性部位に由来する酸解離定数a1-2、及びA51cHで表される酸性部位に由来する酸解離定数a1-3よりも大きい。なお、酸解離定数a1-1~a1-3は、上述した酸解離定数a1に該当し、酸解離定数a2-1及びa2-2は、上述した酸解離定数a2に該当する。
 なお、A51a 、A51b 、及び、A51c は、互いに同一であっても異なっていてもよい。また、A52a 及びA52b は、互いに同一であっても異なっていてもよい。また、M51a 、M51b 、M51c 、M52a 、及び、M52b は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
 また、M51b 、M51c 、M52a 、M52b 、A51a 、A51b 、A51c 、L51、L52、及び、L53の少なくとも1つが、置換基として、酸分解性基を有していてもよい。
(化合物(II))
 化合物(II)は、2つ以上の上記構造部位X及び1つ以上の下記構造部位Zを有する化合物であって、電子線の照射によって、上記構造部位Xに由来する上記第1の酸性部位を2つ以上と上記構造部位Zとを含む酸を発生する化合物である。
 構造部位Z:酸を中和可能な非イオン性の部位
 化合物(II)中、構造部位Xの定義、並びに、A 及びM の定義は、上述した化合物(I)中の構造部位Xの定義、並びに、A 及びM の定義と同義であり、好適態様も同じである。
 上記化合物(II)において上記構造部位X中の上記カチオン部位M をHに置き換えてなる化合物PIIにおいて、上記構造部位X中の上記カチオン部位M をHに置き換えてなるHAで表される酸性部位に由来する酸解離定数a1の好適範囲については、上記化合物PIにおける酸解離定数a1と同じである。
 なお、化合物(II)が、例えば、上記構造部位Xに由来する上記第1の酸性部位を2つと上記構造部位Zとを有する酸を発生する化合物である場合、化合物PIIは「2つのHAを有する化合物」に該当する。この化合物PIIの酸解離定数を求めた場合、化合物PIIが「1つのA と1つのHAとを有する化合物」となる際の酸解離定数、及び「1つのA と1つのHAとを有する化合物」が「2つのA を有する化合物」となる際の酸解離定数が、酸解離定数a1に該当する。
 酸解離定数a1は、上述した酸解離定数の測定方法により求められる。
 上記化合物PIIとは、化合物(II)に電子線を照射した場合に、発生する酸に該当する。
 なお、上記2つ以上の構造部位Xは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。また、2つ以上の上記A 、及び2つ以上の上記M は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
 構造部位Z中の酸を中和可能な非イオン性の部位としては特に制限されず、例えば、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を含む部位であることが好ましい。
 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としては、環状ポリエーテル等のマクロサイクリック構造を有する官能基、又は、π共役に寄与しない非共有電子対をもった窒素原子を有する官能基が挙げられる。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-C000061
 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の部分構造としては、例えば、クラウンエーテル構造、アザクラウンエーテル構造、1~3級アミン構造、ピリジン構造、イミダゾール構造、及びピラジン構造が挙げられ、なかでも、1~3級アミン構造が好ましい。
 化合物(II)としては特に制限されないが、例えば、下記式(IIa-1)及び下記式(IIa-2)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000062
 上記式(IIa-1)中、A61a 及びA61b は、それぞれ上述した式(Ia-1)中のA11 と同義であり、好適態様も同じである。また、M61a 及びM61b は、それぞれ上述した式(Ia-1)中のM11 と同義であり、好適態様も同じである。
 上記式(IIa-1)中、L61及びL62は、それぞれ上述した式(Ia-1)中のLと同義であり、好適態様も同じである。
 式(IIa-1)中、R2Xは、1価の有機基を表す。R2Xで表される1価の有機基としては特に制限されず、例えば、-CH-が、-CO-、-NH-、-O-、-S-、-SO-、及び、-SO-からなる群より選ばれる1種又は2種以上の組み合わせで置換されていてもよい、アルキル基(好ましくは炭素数1~10。直鎖状でも分岐鎖状でもよい)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~15)、又は、アルケニル基(好ましくは炭素数2~6)が挙げられる。
 また、上記アルキレン基、上記シクロアルキレン基、及び、上記アルケニレン基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、特に制限されないが、例えば、ハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)が挙げられる。
 また、上記式(IIa-1)において、M61a 及びM61b で表される有機カチオンをHに置き換えてなる化合物PIIa-1において、A61aHで表される酸性部位に由来する酸解離定数a1-7及びA61bHで表される酸性部位に由来する酸解離定数a1-8は、上述した酸解離定数a1に該当する。
 なお、上記化合物(IIa-1)において上記構造部位X中の上記カチオン部位M61a 及びM61b をHに置き換えてなる化合物PIIa-1は、HA61a-L61-N(R2X)-L62-A61bHが該当する。また、化合物PIIa-1と、電子線の照射によって式(IIa-1)で表される化合物から発生する酸は同じである。
 また、M61a 、M61b 、A61a 、A61b 、L61、L62、及び、R2Xの少なくとも1つが、置換基として、酸分解性基を有していてもよい。
 上記式(IIa-2)中、A71a 、A71b 、及び、A71c は、それぞれ上述した式(Ia-1)中のA11 と同義であり、好適態様も同じである。また、M71a 、M71b 、及び、M71c は、それぞれ上述した式(Ia-1)中のM11 と同義であり、好適態様も同じである。
 上記式(IIa-2)中、L71、L72、及び、L73は、それぞれ上述した式(Ia-1)中のLと同義であり、好適態様も同じである。
 また、上記式(IIa-2)において、M71a 、M71b 、及び、M71c で表される有機カチオンをHに置き換えてなる化合物PIIa-2において、A71aHで表される酸性部位に由来する酸解離定数a1-9、A71bHで表される酸性部位に由来する酸解離定数a1-10、及びA71cHで表される酸性部位に由来する酸解離定数a1-11は、上述した酸解離定数a1に該当する。
 なお、上記化合物(IIa-1)において上記構造部位X中の上記カチオン部位M71a 、M71b 、及び、M71c をHに置き換えてなる化合物PIIa-2は、HA71a-L71-N(L73-A71cH)-L72-A71bHが該当する。また、化合物PIIa-2と、電子線の照射によって式(IIa-2)で表される化合物から発生する酸は同じである。
 また、M71a 、M71b 、M71c 、A71a 、A71b 、A71c 、L71、L72、及び、L73の少なくとも1つが、置換基として、酸分解性基を有していてもよい。
 化合物(I)~(II)が有し得る、カチオン以外の部位を例示する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000063
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000064
 以下に酸発生剤の具体例を示すが、これに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000065
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000066
 レジスト層が酸発生剤(B)を含む場合、酸発生剤(B)の含有量は特に制限されないが、形成されるパターンの断面形状がより矩形化する点で、レジスト層全質量に対して、0.5質量%以上が好ましく、1.0質量%以上がより好ましく、10質量%以上が更に好ましい。また、上記含有量は、レジスト層全質量に対して、50.0質量%以下が好ましく、30.0質量%以下がより好ましく、25.0質量%以下が更に好ましい。
 酸発生剤(B)は、1種単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよい。
(酸拡散制御剤(C))
 レジスト層は、酸拡散制御剤を含んでいてもよい。
 酸拡散制御剤は、電子線照射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、未照射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。
 酸拡散制御剤の種類は特に制限されず、例えば、塩基性化合物(CA)、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(CB)、及び、電子線の照射により酸拡散制御能が低下又は消失する化合物(CC)が挙げられる。
 化合物(CC)としては、酸発生剤に対して相対的に弱酸となるオニウム塩化合物(CD)、及び、電子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(CE)が挙げられる。上記オニウム塩化合物(CC)は、電子線の照射により酸を発生するオニウム塩化合物であり、オニウム塩から発生する酸が、酸発生剤から発生する酸よりも弱酸である、オニウム塩化合物に該当する。
 また、例えば、塩基性化合物(CA)の具体例としては、国際公開第2020/066824号の段落[0132]~[0136]に記載のものが挙げられ、電子線により塩基性が低下又は消失する塩基性化合物(CE)の具体例としては、国際公開第2020/066824号の段落[0137]~[0155]に記載のものが挙げられ、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(CB)の具体例としては、国際公開第2020/066824号の段落[0156]~[0163]に記載のものが挙げられ、カチオン部に窒素原子を有するオニウム塩化合物(CE)の具体例としては、国際公開第2020/066824号公報の段落[0164]に記載のものが挙げられる。
 また、酸発生剤に対して相対的に弱酸となるオニウム塩化合物(CD)の具体例としては、国際公開第2020/158337号の段落[0305]~[0314]に記載のものが挙げられる。
 上記以外にも、例えば、米国特許出願公開2016/0070167A1号の段落[0627]~[0664]、米国特許出願公開2015/0004544A1号の段落[0095]~[0187]、米国特許出願公開2016/0237190A1号の段落[0403]~[0423]、及び米国特許出願公開2016/0274458A1号の段落[0259]~[0328]に開示された公知の化合物を酸拡散制御剤として好適に使用できる。
 レジスト層が酸拡散制御剤を含む場合、酸拡散制御剤の含有量(複数種存在する場合はその合計)は、レジスト層全質量に対して、0.1~15.0質量%が好ましく、1.0~15.0質量%がより好ましい。
 酸拡散制御剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
(疎水性樹脂(D))
 レジスト層形成用組成物は、更に、樹脂(A)とは異なる疎水性樹脂を含んでいてもよい。
 疎水性樹脂はレジスト膜の表面に偏在するように設計されるのが好ましいが、界面活性剤とは異なり、必ずしも分子内に親水基を有する必要はなく、極性物質及び非極性物質の均一な混合に寄与しなくてもよい。
 疎水性樹脂の添加による効果として、水に対するレジスト膜表面の静的及び動的な接触角の制御、並びに、アウトガスの抑制が挙げられる。
 疎水性樹脂は、膜表層への偏在化の点から、フッ素原子、珪素原子、及び、樹脂の側鎖部分に含まれたCH部分構造のいずれか1種以上を有するのが好ましく、2種以上を有するのがより好ましい。また、上記疎水性樹脂は、炭素数5以上の炭化水素基を有するのが好ましい。これらの基は樹脂の主鎖中に有していても、側鎖に置換していてもよい。
 疎水性樹脂としては、国際公開第2020/004306号の段落[0275]~[0279]に記載される化合物が挙げられる。
 レジスト層が疎水性樹脂を含む場合、疎水性樹脂の含有量は、レジスト層全質量に対して、0.01~20.0質量%が好ましく、0.1~15.0質量%がより好ましい。
(界面活性剤(E))
 レジスト層は、界面活性剤を含んでいてもよい。界面活性剤を含むと、密着性により優れ、現像欠陥のより少ないパターンを形成できる。
 界面活性剤は、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤が好ましい。
 フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤としては、国際公開第2018/19395号の段落[0218]及び[0219]に開示された界面活性剤が挙げられる。
 これら界面活性剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を使用してもよい。
 レジスト層が界面活性剤を含む場合、界面活性剤の含有量は、レジスト層全質量に対して、0.0001~2.0質量%が好ましく、0.0005~1.0質量%がより好ましく、0.1~1.0質量%が更に好ましい。
(その他の添加剤)
 レジスト層は、溶解阻止化合物、染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、及び/又は、現像液に対する溶解性を促進させる化合物(例えば、分子量1000以下のフェノール化合物、又は、カルボキシル基を含んだ脂環族若しくは脂肪族化合物)を更に含んでいてもよい。
 レジスト層の形成方法は特に制限されず、上述したように、レジスト層形成用組成物を用いる方法が挙げられる。
 レジスト層形成用組成物は、上述した樹脂(A)、酸発生剤、及び、溶剤を含むことが好ましい。レジスト層形成用組成物は、更に、上述した酸拡散制御剤を含むことが好ましい。
 なお、レジスト層形成用組成物は、上述した、樹脂(A)、酸発生剤、及び酸拡散制御剤以外の他の材料を含んでいてもよい。
 レジスト層形成用組成物は、上述したように、溶剤を含むのが好ましい。
 溶剤は、(M1)プロピレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、並びに、(M2)プロピレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸エステル、酢酸エステル、アルコキシプロピオン酸エステル、鎖状ケトン、環状ケトン、ラクトン、及びアルキレンカーボネートからなる群より選択される少なくとも1つの少なくとも一方を含んでいるのが好ましい。なお、上記溶剤は、成分(M1)及び(M2)以外の成分を更に含んでいてもよい。
 本発明者らは、このような溶剤と上述した樹脂とを組み合わせて用いると、レジスト層形成用組成物の塗布性が向上すると共に、現像欠陥数の少ないパターンが形成可能となることを見出している。その理由は必ずしも明らかではないが、これら溶剤は、上述した樹脂の溶解性、沸点及び粘度のバランスが良いため、レジスト膜の膜厚のムラ及びスピンコート中の析出物の発生等を抑制できることに起因していると本発明者らは考えている。
 成分(M1)及び成分(M2)の詳細は、国際公開第2020/004306号の段落[0218]~[0226]に記載され、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
 溶剤が成分(M1)及び(M2)以外の成分を更に含む場合、成分(M1)及び(M2)以外の成分の含有量は、溶剤の全量に対して、5~30質量%が好ましい。
 レジスト層形成用組成物中の溶剤の含有量は、固形分濃度が0.5~30質量%となるように定めるのが好ましく、1~20質量%となるように定めるのがより好ましい。
<中間層>
 中間層は、レジスト層と導電性層との間に配置される層である。中間層は、レジスト層及び導電性層のいずれとも異なる層である。中間層は、樹脂(A)を含まないことが好ましい。また、中間層は、導電性ポリマーを含まないことが好ましい。
 中間層は、樹脂(以下、樹脂(X)ともいう。)を含むことが好ましい。つまり、中間層は、樹脂(X)を含む樹脂層であることが好ましい。なお、通常、中間層に含まれる樹脂(X)と、レジスト層に含まれる樹脂(A)とは、異なる樹脂である。
 樹脂(X)としては、現像処理で使用される現像液に可溶な樹脂が好ましい。現像液がアルカリ現像液である場合、アルカリ現像液に可溶な樹脂が好ましく、現像液が有機系現像液である場合、有機系現像液に可溶な樹脂が好ましい。
 現像液に可溶な樹脂とは、固形分として樹脂(X)のみを含む組成物Xを塗布して、得られた塗膜を100℃で300秒間ベーク処理して作製した膜厚100nmの樹脂層を、現像液(30ml)に30秒間浸漬した際に、樹脂層の膜減り量が98nm以上となる樹脂を指す。上記樹脂層の膜減り量は、100nmであることが好ましい。なお、上記組成物Xには、樹脂(X)以外に溶媒として、樹脂(X)を溶解できる溶媒が含まれる。上記樹脂(X)を溶解できる溶媒とは、その溶媒1Lに対して樹脂(X)が10g以上溶解する溶媒を意味する。
 なお、通常、アルカリ現像液に可溶な樹脂、及び、有機系現像液に可溶な樹脂は、いずれも水に溶解しづらい。そのため、後述するように、導電性層形成用組成物が水を含む水系組成物である場合、導電性層形成用組成物を中間層上に塗布しても中間層が溶解しづらく、所望の積層体を生産性良く製造できる。
(樹脂(X))
 樹脂(X)は、アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を含んでいてもよい。樹脂(X)がアルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を含む場合、樹脂(X)のアルカリ現像液への溶解性が向上する。
 アルカリ可溶性基としては、フェノール性水酸基、カルボキシル基、フッ素化アルコール基、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)メチレン基が挙げられ、カルボキシル基、フェノール性水酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、又は、スルホンアミド基が好ましい。
 フッ素化アルコール基としては、例えば、-CFOH、-CHCFOH、-CHCFCFOH、-C(CFOH、-CFCF(CF)OH、及び、-CHC(CFOHが挙げられる。フッ素化アルコール基としては、ヘキサフルオロイソプロパノール基が好ましい。
 アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位としては、式(A)で表される繰り返し単位が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000067
 Ra1は、水素原子又はアルキル基を表す。
 Lは、単結合又はn+1価の連結基を表す。n+1価の連結基としては、例えば、2価の連結基及び3価の連結基が挙げられる。より具体的には、-O-CO-O-、-COO-、-CONH-、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO-、アルキレン基(炭素数1~6が好ましい)、2価又は3価の脂肪族環基(炭素数3~15が好ましい)、アルケニレン基(炭素数2~6が好ましい)、2価又は3価の芳香族環基、及び、これらの複数を組み合わせた2価又は3価の連結基が挙げられる。
 Ra2は、アルカリ可溶性基を表す。
 nは、1以上の整数を表す。nとしては、1~5が好ましく、1~2がより好ましい。
 アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位としては、特開2008-309878号公報の段落[0278]~[0287]に記載した例が挙げられる。
 樹脂(X)がアルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を含む場合、アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(X)の全繰り返し単位に対して、30~100モル%が好ましく、50~90モル%がより好ましい。
 樹脂(X)中には、アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位が1種のみ含まれていてもよいし、2種以上含まれていてもよい。
 樹脂(X)は、単環又は多環のシクロアルキル基を有する繰り返し単位を含んでいてもよい。
 単環又は多環のシクロアルキル基は、繰り返し単位の主鎖及び側鎖のいずれに含まれていてもよい。
 単環のシクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及び、シクロオクチル基が挙げられる。
 多環のシクロアルキル基としては、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、アダマンチル基が挙げられる。
 上記単環又は多環のシクロアルキル基には、更に置換基が置換していてもよい。置換基としては、例えば、水酸基が挙げられる。
 樹脂(X)が単環式又は多環式のシクロアルキル基を有する繰り返し単位を含む場合、単環式又は多環式のシクロアルキル基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(X)の全繰り返し単位に対して、5~30モル%が好ましく、10~20モル%がより好ましい。
 樹脂(X)中には、単環式又は多環式のシクロアルキル基を有する繰り返し単位が1種のみ含まれていてもよいし、2種以上含まれていてもよい。
 樹脂(X)は、側鎖部分にCH部分構造を有する繰り返し単位を含んでいてもよい。
また、樹脂(X)は、側鎖部分に少なくとも2つのCH部分構造を有する繰り返し単位を含んでいてもよく、側鎖部分に少なくとも3つのCH部分構造を有する繰り返し単位を含んでいてもよい。
 ここで、樹脂(X)中の側鎖部分が有するCH部分構造には、エチル基、及びプロピル基等が有するCH部分構造を包含するものである。
 一方、樹脂(X)の主鎖に直接結合しているメチル基(例えば、メタクリル酸構造を有する繰り返し単位のα-メチル基)は、主鎖の影響により樹脂(X)の表面偏在化への寄与が小さいため、本発明におけるCH部分構造に包含されないものとする。
 側鎖部分にCH部分構造を有する繰り返し単位としては、式(B)で表される繰り返し単位が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000068
 Rb1は、水素原子、アルキル基、シアノ基、又はハロゲン原子を表す。Rb1としては、水素原子又はメチル基が好ましい。
 Rb2は、1つ以上のCH部分構造を有する有機基を表す。
 Rb2としては、1つ以上のCH部分構造を有する、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アリール基、及び、アラルキル基が挙げられる。
 Rb2としては、1つ以上のCH部分構造を有する、アルキル基又はアルキル置換シクロアルキル基が好ましい。
 1つ以上のCH部分構造を有するアルキル基としては、炭素数3~20の分岐のアルキル基が好ましい。
 1つ以上のCH部分構造を有するシクロアルキル基は、単環でも、多環でもよい。具体的には、炭素数5以上のモノシクロ、ビシクロ、トリシクロ、及びテトラシクロ構造等を有する基が挙げられる。
 樹脂(X)が側鎖部分にCH部分構造を有する繰り返し単位を含む場合、側鎖部分にCH部分構造を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(X)の全繰り返し単位に対して、30~100モル%が好ましく、50~90モル%がより好ましい。
 樹脂(X)中には、側鎖部分にCH部分構造を有する繰り返し単位が1種のみ含まれていてもよいし、2種以上含まれていてもよい。
 樹脂(X)は、上述した繰り返し単位以外に他の繰り返し単位(例えば、フッ素原子及びケイ素原子からなる群から選択される少なくとも1つを有する繰り返し単位)を含んでいてもよい。
 樹脂(X)の標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は特に制限されないが、1,000~100,000が好ましく、1,000~50,000がより好ましく、2,000~15,000が更に好ましく、3,000~15,000が特に好ましい。
 また、樹脂(X)の分子量分布は、1~5が好ましく、1~3がより好ましい。
 樹脂(X)は、各種市販品を利用することもできるし、常法に従って(例えばラジカル重合)合成できる。
 中間層が樹脂(X)を含む場合、樹脂(X)の含有量は特に制限されないが、中間層全質量に対して、80~100質量%が好ましく、90~100質量%がより好ましい。
 中間層は、樹脂(X)以外の他の材料を含んでいてもよい。
 他の材料としては、酸発生剤、及び、酸拡散制御剤が挙げられる。酸発生剤、及び、酸拡散制御剤としては、上述したレジスト膜に含まれていてもよい材料として例示された化合物が挙げられる。
 中間層の形成方法は特に制限されず、上述したように、中間層形成用組成物を用いる方法が挙げられる。
 中間層形成用組成物は、上述した樹脂(X)及び溶剤を含むことが好ましい。
 溶剤の種類は特に制限されないが、レジスト層を実質的に溶解しない溶剤であることが好ましい。上記溶剤であれば、中間層形成用組成物をレジスト層上に塗布した際に、レジスト層の溶解が抑制され、効率よく所望の積層体が得られる。
 レジスト層を実質的に溶解しない溶剤とは、その溶剤(30ml)中に、膜厚100nmのレジスト層を30秒間浸漬した際の、レジスト層の膜減り量が3.0nm以下となる溶剤を指す。上記レジスト層の膜減り量は、1.5nm以下であることが好ましい。
 溶剤は特に制限されず、水及び有機溶剤が挙げられる。有機溶剤としては、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤、炭化水素系溶剤、エステル系溶剤、及びフッ素系溶剤が挙げられ、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤又は炭化水素系溶剤が好ましい。
 アルコール系溶剤としては、レジスト層の溶解性の点から、1価のアルコールが好ましく、炭素数4~8の1価アルコールがより好ましい。1価アルコールとしては、直鎖状、分岐鎖状、及び環状の1価のアルコールが挙げられ、直鎖状又は分岐鎖状の1価のアルコールが好ましい。アルコール系溶剤としては、1-ブタノール、2-ブタノール、3-メチル-1-ブタノール、4-メチル-1-ペンタノール、4-メチル-2-ペンタノール、イソブチルアルコール、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、1-ヘプタノール、1-オクタノール、2-ヘキサノール、2-ヘプタノール、2-オクタノール、3-ヘキサノール、3-ヘプタノール、3-オクタノール、及び、4-オクタノール等のアルコール;エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、及び、トリエチレングリコール等のグリコール;エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、及び、メトキシメチルブタノール等のグリコールエーテルが挙げられる。
 エーテル系溶剤としては、レジスト層の溶解性の点から、炭素数6~14のエーテルが好ましい。エーテル系溶剤としては、ジオキサン、テトラヒドロフラン、イソアミルエーテル、及び、ジイソアミルエーテルが挙げられる。
 炭化水素系溶剤としては、レジスト層の溶解性の点から、炭素数8~14の炭化水素が好ましい。炭化水素系溶剤としては、トルエン、キシレン、及びアニソール等の芳香族炭化水素系溶剤;n-ヘプタン、n-ノナン、n-オクタン、n-デカン、2-メチルヘプタン、3-メチルヘプタン、3,3-ジメチルヘキサン、及び、2,3,4-トリメチルペンタン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
 これらの溶剤は1種単独で使用してもよい、複数を混合して使用してもよい。例えば、アルコール系溶剤と炭化水素系溶剤とを含む混合溶媒、及び、アルコール系溶剤とエステル系溶剤とを含む混合溶媒として用いてもよい。
 中間層形成用組成物中の溶剤の含有量は特に制限されないが、中間層形成用組成物中の固形分濃度が、中間層形成用組成物全質量に対して、1.0~4.0質量%が好ましく、1.5~3.0質量%がより好ましい。
<導電性層>
 導電性層は、中間層のレジスト層側とは反対側に配置される層である。導電性層を設けることにより、帯電による電子線の位置ずれを抑制できる。
 導電性層は、導電性ポリマーを含むことが好ましい。導電性ポリマーとしては、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリチオフェンビニレン、ポリテルロフェン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアニリン、ポリアセン、ポリアセチレン、及び、これらの誘導体が挙げられる。
 導電性ポリマーは、水溶性又は水分散性を有することが好ましい。導電性ポリマーが水溶性又は水分散性を有すると、導電性層形成用組成物の塗布性が高まり、均一な膜厚の導電体が得られやすい。また、導電性ポリマーが水溶性又は水分散性を有すると、中間層がアルカリ現像液に可溶な樹脂、又は、有機系現像液に可溶な樹脂を含む場合、水を溶媒とする導電性層形成用組成物を使用することにより、中間層を溶解させることなく、導電性層を形成することができる。
 導電性ポリマーは、酸基又はその塩を有することが好ましい。
 酸基としては、スルホン酸基及びカルボキシル基が挙げられる。
 また、酸基の塩としては、スルホン酸基又はカルボン酸基のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、及び、置換アンモニウム塩が挙げられる。
 導電性ポリマーとして、α位又はβ位が、スルホン酸基及びカルボキシル基からなる群より選択される少なくとも1つの基で置換された、フェニレンビニレン、ビニレン、チエニレン、ピロリレン、フェニレン、イミノフェニレン、イソチアナフテン、フリレン、及び、カルバゾリレンからなる群から選ばれた少なくとも1種を繰り返し単位として含む、π共役系導電性ポリマーが好ましい。
 導電性ポリマーとしては、スルホン酸基を有する導電性ポリマー、または、ポリアニリンが好ましい。
 導電性ポリマーは、各種市販品を利用することもできるし、常法に従って合成できる。
 導電性層が導電性ポリマーを含む場合、導電性ポリマーの含有量は特に制限されないが、導電性層全質量に対して、80~100質量%が好ましく、90~100質量%がより好ましい。
 導電性層は、導電性ポリマー以外の他の材料を含んでいてもよい。
 他の材料としては、例えば、界面活性剤、及び酸化防止剤が挙げられる。
 導電性層の形成方法は特に制限されず、上述したように、導電性層形成用組成物を用いる方法が挙げられる。
 導電性層形成用組成物は、上述した導電性ポリマー及び溶剤を含むことが好ましい。
 溶剤の種類は特に制限されないが、中間層を実質的に溶解しない溶剤であることが好ましい。上記溶剤であれば、導電性層形成用組成物を中間層上に塗布した際に、中間層の溶解が抑制され、効率よく所望の積層体が得られる。
 中間層を実質的に溶解しない溶剤とは、その溶剤(30ml)中に、膜厚100nmの中間層を30秒間浸漬した際の、中間層の膜減り量が3.0nm以下となる溶剤を指す。上記中間層の膜減り量は、1.5nm以下であることが好ましい。
 溶剤は特に制限されず、水及び有機溶剤が挙げられる。有機溶剤としては、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤、炭化水素系溶剤、エステル系溶剤、及び、フッ素系溶剤が挙げられ、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤又は炭化水素系溶剤が好ましい。
 導電性層形成用組成物中の溶剤の含有量は特に制限されないが、導電性層形成用組成物中の固形分濃度が、導電性層形成用組成物全質量に対して、0.5~4.0質量%が好ましく、1.0~3.0質量%がより好ましい。
 中間層形成用組成物及び導電性層形成用組成物の好ましい組み合わせとしては、中間層形成用組成物中の溶媒及び導電性層形成用組成物の溶媒のいずれか一方が水で、他方が有機溶剤である態様が挙げられる。この態様であれば、中間層の溶解を抑制しつつ、中間層上に導電性層を形成できる。
 以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴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、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更できる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により制限的に解釈されるべきものではない。
<レジスト層形成用組成物の各種成分>
(酸分解性樹脂)
 表1に示される樹脂P-1~13を以下に示す。
 樹脂P-1~P-13は、後述する樹脂P-1の合成方法(合成例1)に準じて合成した。表1に、樹脂P-1~P-13の各繰り返し単位の組成比(モル%比;左から順に対応)、重量平均分子量(Mw)、及び、分散度(Mw/Mn)を示す。
 なお、樹脂P-1~P-13の重量平均分子量(Mw)及び分散度(Mw/Mn)はGPC(キャリア:テトラヒドロフラン(THF))により測定した(ポリスチレン換算値である)。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-T000069
(合成例1:樹脂P-1の合成)
 窒素気流下、シクロヘキサノン(194.3g)を3つ口フラスコに入れ、これを80℃に加熱した。これに後掲の樹脂P-1の各繰り返し単位に相当するモノマーを左から順に15.3g及び45.8g、並びに、重合開始剤V-601(富士フイルム和光純薬社製、3.17g)をシクロヘキサノン105gに溶解させた溶液を6時間かけて滴下した。滴下終了後、更に、反応液を80℃で2時間反応させた。反応液を放冷した後、メタノールと水との混合液に20分かけて滴下した。次いで、滴下により析出した粉体を濾取して乾燥することで、酸分解性樹脂である樹脂P-1(31.6g)が得られた。NMR法から求めた繰り返し単位の組成比(モル比)は40/60であった。得られた樹脂P-1の重量平均分子量は標準ポリスチレン換算で8,000、分散度(Mw/Mn)は1.6であった。
 使用される樹脂P-1~P-13の構造式を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000070
(酸発生剤)
 使用される酸発生剤(PAG-1~PAG-10)の構造を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000071
 表2に、酸発生剤(PAG-1~PAG-10)から発生する酸の酸解離定数(pKa)とサイズ(発生酸体積)とを示す。
 なお、酸発生剤(PAG-1~PAG-10)から発生する酸の酸解離定数(pKa)の測定に当たっては、具体的には、PAG-1~PAG-10における各カチオン部位をHに置き換えて形成される化合物(例えば、X-1の場合、トリフェニルスルホニウムカチオンをHに置き換えて形成される化合物)を対象として、上述した通り、ACD /Labs社の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た。また、上記手法によりpKaが算出できない場合には、DFT(密度汎関数法)に基づいてGaussian16により得られる値を採用した。pKaの値が小さいほど、酸性度が高いことを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000072
(酸拡散制御剤)
 使用される酸拡散制御剤(Q-1~Q-4)の構造を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000073
(架橋剤)
 使用される架橋剤(CL-1)の構造を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000074
(中間層用樹脂)
 中間層の形成に使用される樹脂(MLP-1~MLP-3)の構造を以下に示す。
 なお、構造式中の各繰り返し単位に記載された数値(例えば、MLP-1の場合、85、10、5)は、全繰り返し単位に対する各繰り返し単位の含有量(モル%)を表す。構造式中、Mwは重量平均分子量を、Pdは分子量分布を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000075
(導電性層用樹脂)
 導電性層の形成に使用される樹脂(ULP-1)の製造手順を以下に示す。
ULP-1:下記製造方法で得られた、2-アミノアニソール-4-スルホン酸の重合体。
 2-アミノアニソール-4-スルホン酸(100mmol)に、ピリジン(100mmol)と水(100mL)とを添加して、モノマー溶液を得た。得られたモノマー溶液に、ペルオキソ二硫酸アンモニウム(100mmol)の水溶液(酸化剤溶液)を10℃で滴下した。滴下終了後、反応液を25℃で15時間更に攪拌した後、35℃まで昇温して更に2時間撹拌して、反応生成物が沈殿した反応液を得た(重合工程)。得られた反応液を遠心濾過器にて濾過し、沈殿物(反応生成物)を回収して、1Lのメタノールで反応生成物を洗浄した後に乾燥させ、粉末状の導電性ポリマー(ULP-1)を得た(精製工程)。
(界面活性剤)
 使用される界面活性剤を以下に示す。
 W-1: メガファックF176(DIC(株)製;フッ素系)
 W-2: メガファックR08(DIC(株)製;フッ素及びシリコン系)
(溶剤)
 使用される溶剤を以下に示す。
 SL-1: プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
 SL-2: プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)
 SL-3: ジアセトンアルコール
 SL-4: γ-ブチロラクトン
 SL-5: 4-メチル-2-ペンタノール
 SL-6: ジイソアミルエーテル
 SL-7: n-ウンデカン
 SL-8: 純水
 SL-9: イソプロパノール
<レジスト層形成用組成物の調製>
 下記表3に示す組成で素材を混合し、得られた混合液を0.03μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターで濾過して、レジスト層形成用組成物を調製した。各レジスト層形成用組成物の固形分濃度は、下記表6、8、及び10に示す膜厚で塗布できるように適宜調整した。各レジスト層形成用組成物中の固形分濃度は、レジスト層形成用組成物全質量に対して、2.0~6.0質量%であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000076
<中間層形成用組成物の調製>
 下記表4に示す組成で素材を混合し、得られた混合液を0.03μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターで濾過して、中間層形成用組成物を調製した。各中間層形成用組成物の固形分濃度は、下記表6、8、及び10に示す膜厚で塗布できるように適宜調整した。各中間層形成用組成物中の固形分濃度は、中間層形成用組成物全質量に対して、2.0~4.0質量%であった。
 なお、中間層形成用組成物に含まれる以下の溶媒は、各実施例において、いずれもレジスト層を実質的に溶解しない溶剤に該当した。
 また、中間層形成用組成物に含まれる樹脂は、各実施例において、現像液に可溶な樹脂に該当した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000077
<導電性層形成用組成物の調製>
 下記表5に示す組成で素材を混合し、得られた混合液を0.03μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターで濾過して、導電性層形成用組成物を調製した。各導電性層形成用組成物の固形分濃度は、下記表6、8、及び10に示す膜厚で塗布できるように適宜調整した。導電性層形成用組成物中の固形分濃度は、導電性層形成用組成物全質量に対して、1.0~3.0質量%であった。
 なお、導電性層形成用組成物に含まれる以下の溶媒は、各実施例において、中間層を実質的に溶解しない溶剤に該当した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000078
<現像液及びリンス液>
 使用される現像液及びリンス液を以下に示す。
 D-1: 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
 D-2: 純水
 D-3: FIRM Extreme 10(AZEM製)
 D-4: 酢酸ブチル
 D-5: n-ウンデカン
<実施例1~24、比較例1~5>
 ACTM(東京エレクトロン(株)製)を用いて、152mm角の最表面がCrであるマスクブランク上に、表6に記載の条件で、レジスト層形成用組成物、中間層形成用組成物、及び、導電性層形成用組成物をこの順にスピンコーティングし、積層体を形成した。なお、各組成物を塗布した後、表6に示す「Pre Bake」欄の条件にて加熱処理をそれぞれ実施した。
 次に、電子線露光装置((株)ニューフレアテクノロジー製EBM-9000、加速電圧50kV)を用いて露光し、次に、表6に記載の条件でPEB(露光後のベーク)を行い、その後、表6に記載の現像液を用いた現像処理を行い、更に表6に記載のリンス液を用いてリンス処理を行い、ポジ型パターンを得た。
<評価>
 作製したパターン付きマスクブランクを上空SEM(走査型電子顕微鏡)で観察し、50nmの1:1のラインアンドスペース(LS)を1:1で解像する露光量を最適露光量(μC/cm)とし、その露光量での50nmLSのPSD(0)LER(nm)を算出した。結果を表6にまとめる。
 なお、上記PSD(0)LERの算出方法としては、上空SEM(走査型電子顕微鏡)により得られた測定データを、Fractilia社製のMetroLERソフトウェアを使用して解析し、計測ノイズを除去する条件でPSD(0)LERを算出した。PSD(0)LERは、PSDの低周波成分を表す。PSD(0)LERの値が小さいほど、パターン長手方向で長周期のうねりが小さく良好な性能であることを示す。
<各層の膜減り量評価方法>
 レジスト層の膜減り量に関して、以下の方法で評価した。
 まず、直径200mmのシリコンウエハ上に、各実施例及び比較例にて使用されるレジスト層形成用組成物を塗布して、表6に記載の「レジスト塗布条件」欄の「Pre Bake」欄の条件にて加熱処理して、レジスト層(膜厚100nm)を作製した。次に、各実施例及び比較例のレジスト層上に塗布される中間層形成用組成物に含まれる溶剤(30ml)に作製したレジスト層を30秒間浸漬した際の、レジスト層の膜減り量(nm)を測定した。なお、膜減り量とは、初期膜厚100nmからの浸漬処理後に減った膜厚を意味する。例えば、実施例1に関してはレジスト層形成用組成物R-1を用いてレジスト層(膜厚100nm)を所定の加熱条件にて作製し、作製したレジスト層を中間層形成用組成物に含まれる溶剤(SL-6/SL-7=80/20)に30秒間浸漬して、レジスト層の膜減り量を測定した。結果を表7にまとめて示す。
 また、中間層の膜減り量に関して、以下の方法で評価した。
 まず、直径200mmのシリコンウエハ上に、各実施例及び比較例にて使用される中間層形成用組成物を塗布して、表6に記載の「中間層塗布条件」欄の「Pre Bake」欄の条件にて加熱処理して、中間層(膜厚100nm)を作製した。次に、各実施例及び比較例の中間層上に塗布される導電性層形成用組成物に含まれる溶剤(30ml)に作製した中間層を30秒間浸漬した際の、中間層の膜減り量(nm)を測定した。なお、膜減り量とは、初期膜厚100nmからの浸漬処理後に減った膜厚を意味する。結果を表7にまとめて示す。
 また、中間層の現像液に対する膜減り量に関して、以下の方法で評価した。
 まず、直径200mmのシリコンウエハ上に、各実施例及び比較例にて使用される中間層形成用組成物を塗布して、表6に記載の「中間層塗布条件」欄の「Pre Bake」欄の条件にて加熱処理して、中間層(膜厚100nm)を作製した。次に、各実施例及び比較例で使用される現像液(30ml)に作製した中間層を30秒間浸漬した際の、中間層の膜減り量(nm)を測定した。なお、膜減り量とは、初期膜厚100nmからの浸漬処理後に減った膜厚を意味する。結果を表7にまとめて示す。
 また、導電性層の現像液に対する膜減り量に関して、以下の方法で評価した。
 まず、直径200mmのシリコンウエハ上に、各実施例及び比較例にて使用される導電性層形成用組成物を塗布して、表6に記載の「導電性層塗布条件」欄の「Pre Bake」欄の条件にて加熱処理して、導電性層(膜厚100nm)を作製した。次に、各実施例及び比較例で使用される現像液(30ml)に作製した導電性層を30秒間浸漬した際の、導電性層の膜減り量(nm)を測定した。なお、膜減り量とは、初期膜厚100nmからの浸漬処理後に減った膜厚を意味する。結果を表7にまとめて示す。
 表6中、「レジスト塗布条件」欄中の「膜厚(nm)」欄は、レジスト層の膜厚を意味し、「中間層塗布条件」欄の「膜厚(nm)」欄は、中間層の膜厚を意味し、「導電性層塗布条件」欄の「膜厚(nm)」欄は、導電性層の膜厚を意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000079
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000080
 表6に示すように、本発明のパターン形成方法によれば、所望の効果が得られた。
 なお、実施例1と実施例3~4との比較より、レジスト層全質量に対する電子線の照射により酸を発生する化合物の含有量が10質量%以上の場合、より優れた効果が得られることが確認された。
 また、実施例1と実施例5との比較より、電子線の照射により酸を発生する化合物から発生する酸のpKaが-1.00以下である場合、より優れた効果が得られることが確認された。
 また、実施例1と実施例6との比較より、電子線の照射により酸を発生する化合物から発生する酸のサイズが240Å以上である場合、より優れた効果が得られることが確認された。
 また、実施例1と実施例7~8との比較より、レジスト層が電子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を含む場合、より優れた効果が得られることが確認された。
 また、実施例1と実施例9との比較より、レジスト層が上述した化合物(I)を含む場合、より優れた効果が得られることが確認された。なお、レジスト層が上述した化合物(II)を含む場合、より優れた効果が得られる。
 また、実施例1と実施例10との比較より、レジスト層に含まれる樹脂がフッ素化アルコール基を有する繰り返し単位を含む場合、より優れた効果が得られることが確認された。
 また、実施例1と実施例11との比較より、レジスト層に含まれる樹脂が酸の作用により分解しカルボキシル基を発生する基を有する繰り返し単位を含む場合、より優れた効果が得られることが確認された。
 また、実施例1と実施例12との比較より、レジスト層に含まれる樹脂が、酸の作用により分解しフェノール性水酸基を発生する基を有し、かつ、酸の作用により脱離する脱離基として、上述した式(Y1)で表される基を有する繰り返し単位を含む場合、より優れた効果が得られることが確認された。
 また、実施例1と実施例13との比較より、レジスト層に含まれる樹脂がラクトン基を有する繰り返し単位を含む場合、より優れた効果が得られることが確認された。なお、レジスト層に含まれる樹脂が、スルトン基、又は、カーボネート基を有する繰り返し単位を含む場合、より優れた効果が得られる。
<実施例25~26、比較例6~9>
 ACTM(東京エレクトロン(株)製)を用いて、152mm角の最表面がCrであるマスクブランク上に、表8に記載の条件で、レジスト層形成用組成物、中間層形成用組成物、及び、導電性層形成用組成物をこの順にスピンコーティングし、積層体を形成した。なお、各組成物を塗布した後、表8に示す「Pre Bake」欄の条件にて加熱処理をそれぞれ実施した。
 次に、電子線露光装置((株)ニューフレアテクノロジー製EBM-9000、加速電圧50kV)を用いて露光し、次に、表8に記載の条件でPEB(露光後のベーク)を行い、その後、表8に記載の現像液を用いた現像処理を行い、更に表8に記載のリンス液を用いてリンス処理を行い、ネガ型パターンを得た。
 得られたパターンに関して、上述した<評価>を実施した。結果を表8にまとめて示す。
 また、<各層の膜減り量評価方法>を実施した。結果を表9にまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000081
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000082
 表8に示すように、本発明のパターン形成方法によれば、所望の効果が得られた。
<実施例27~28、比較例10~13>
 ACTM(東京エレクトロン(株)製)を用いて、152mm角の最表面がCrであるマスクブランク上に、表10に記載の条件で、レジスト層形成用組成物、中間層形成用組成物、及び、導電性層形成用組成物をこの順にスピンコーティングし、積層体を形成した。なお、各組成物を塗布した後、表10に示す「Pre Bake」欄の条件にて加熱処理をそれぞれ実施した。
 次に、電子線露光装置((株)ニューフレアテクノロジー製EBM-9000、加速電圧50kV)を用いて露光し、次に、表10に記載の条件でPEB(露光後のベーク)を行い、その後、表10に記載の現像液を用いた現像処理を行い、更に表10に記載のリンス液を用いてリンス処理を行い、ネガ型パターンを得た。
 得られたパターンに関して、上述した<評価>を実施した。結果を表10にまとめて示す。
 また、<各層の膜減り量評価方法>を実施した。結果を表11にまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000083
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000084
 表10に示すように、本発明のパターン形成方法によれば、所望の効果が得られた。

Claims (19)

  1.  基板と、レジスト層と、中間層と、導電性層とをこの順で有する積層体を作製する工程1と、
     前記積層体に電子線をパターン状に照射する工程2と、
     電子線が照射された前記積層体に対して現像処理を施し、パターンを形成する工程3とを有し、
     前記レジスト層の膜厚が150nm以下である、パターン形成方法。
  2.  前記工程1が、基板上にレジスト層形成用組成物を塗布して前記レジスト層を形成する工程1Aと、前記レジスト層上に中間層形成用組成物を塗布して前記中間層を形成する工程1Bと、前記中間層上に導電性層形成用組成物を塗布して前記導電性層を形成する工程1Cとを有する、請求項1に記載のパターン形成方法。
  3.  前記レジスト層が、酸の作用により現像液に対する溶解性が変化する樹脂を含み、
     以下の要件1及び2の少なくとも一方を満たす、請求項1又は2に記載のパターン形成方法。
    要件1:前記レジスト層が、電子線の照射により酸を発生する化合物を含む。
    要件2:前記樹脂が、電子線の照射により酸を発生する化合物から水素原子を1つ除いて形成される残基を有する繰り返し単位を含む。
  4.  前記要件1を満たす場合には、前記化合物の含有量が、前記レジスト層全質量に対して、10質量%以上であり、
     前記要件2を満たす場合には、前記繰り返し単位の含有量が、前記レジスト層全質量に対して、10質量%以上である、請求項3に記載のパターン形成方法。
  5.  前記電子線の照射により酸を発生する化合物から発生する酸のpKaが-1.00以下である、請求項3又は4に記載のパターン形成方法。
  6.  前記電子線の照射により酸を発生する化合物から発生する酸のサイズが240Å以上である、請求項3~5のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  7.  前記電子線の照射により酸を発生する化合物が、下記化合物(I)及び(II)から選ばれる1種以上の化合物である、請求項3~6のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
     化合物(I):
     1つ以上の下記構造部位X及び1つ以上の下記構造部位Yを有する化合物であって、電子線の照射によって、下記構造部位Xに由来する下記第1の酸性部位と下記構造部位Yに由来する下記第2の酸性部位とを含む酸を発生する化合物。
     構造部位X:アニオン部位A とカチオン部位M とからなり、且つ電子線の照射によってHAで表される第1の酸性部位を形成する構造部位
     構造部位Y:アニオン部位A とカチオン部位M とからなり、且つ電子線の照射によってHAで表される第2の酸性部位を形成する構造部位
     但し、化合物(I)は、下記条件Iを満たす。
     条件I:前記化合物(I)において前記構造部位X中の前記カチオン部位M 及び前記構造部位Y中の前記カチオン部位M をHに置き換えてなる化合物PIが、前記構造部位X中の前記カチオン部位M をHに置き換えてなるHA1で表される酸性部位に由来する酸解離定数a1と、前記構造部位Y中の前記カチオン部位M をHに置き換えてなるHAで表される酸性部位に由来する酸解離定数a2を有し、且つ、前記酸解離定数a1よりも前記酸解離定数a2の方が大きい。
     化合物(II):
     2つ以上の前記構造部位X及び1つ以上の下記構造部位Zを有する化合物であって、電子線の照射によって、前記構造部位Xに由来する前記第1の酸性部位を2つ以上と前記構造部位Zとを含む酸を発生する化合物。
     構造部位Z:酸を中和可能な非イオン性の部位
  8.  前記樹脂が、酸基を有する繰り返し単位を含む、請求項3~7のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  9.  前記酸基が、フェノール性水酸基、及び、フッ素化アルコール基からなる群から選択される、請求項8に記載のパターン形成方法。
  10.  前記樹脂が、酸の作用により分解しカルボキシル基を発生する基を有する繰り返し単位を含む、請求項3~9のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  11.  前記樹脂が、酸の作用により分解しフェノール性水酸基を発生する基を有する繰り返し単位を含む、請求項3~9のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  12.  前記樹脂が、ラクトン基、スルトン基、及び、カーボネート基からなる群から選択される少なくとも1種の基を有する繰り返し単位を含む、請求項3~11のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  13.  前記レジスト層が、電子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を含む、請求項1~12のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  14.  前記塩基性化合物が、電子線の照射により酸を発生するオニウム塩化合物を含み、
     前記オニウム塩から発生する酸が、前記電子線の照射により酸を発生する化合物から発生する酸よりも弱酸である、請求項13に記載のパターン形成方法。
  15.  前記中間層が、前記現像処理で使用される現像液に可溶である、請求項1~14のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  16.  前記中間層が、中間層形成用組成物を用いて形成された層であり、
     前記中間層形成用組成物が、前記現像処理で使用される現像液に可溶な樹脂と、前記レジスト層を実質的に溶解しない溶剤とを含む、請求項1~15のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  17.  前記レジスト層を実質的に溶解しない溶剤が、炭素数4~10の1価アルコール、炭素数6~14のエーテル、及び、炭素数8~14の炭化水素からなる群から選択される、請求項16に記載のパターン形成方法。
  18.  前記現像処理で使用される現像液に可溶な樹脂が、カルボキシル基、フェノール性水酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、及び、スルホンアミド基からなる群から選択される少なくとも1種の基を有する繰り返し単位を含む、請求項16又は17に記載のパターン形成方法。
  19.  請求項1~18のいずれか1項に記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。
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